KR20170117872A - 열 에너지 회수 장치 및 그 운전 방법 - Google Patents

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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

팽창기의 구동 시에 있어서의 베어링의 윤활 부족의 발생을 억제 가능한 열 에너지 회수 장치를 제공한다.
증발기, 팽창기, 응축기 및 펌프를 포함하는 순환 라인(100)과, 동력 회수기(200)와, 제1 개폐 밸브(V1)와, 팽창 후 공간(S1)에 기상의 작동 매체를 도입하는 열 에너지 도입 라인(300)과, 제2 개폐 밸브(V2)와, 제어부(400)를 구비하고, 제어부(400)는, 팽창 후 공간(S1)에 고여 있는 액상의 작동 매체(R)가 기준량 이하가 된 것을 나타내는 증발 조건이 충족될 때까지는, 팽창기(20)을 정지시킨 상태에 있어서, 제1 개폐 밸브(V1)를 폐쇄함과 함께 제2 개폐 밸브(V2)를 개방하면서 또한 펌프(40)를 구동하고, 증발 조건이 충족되었을 때에, 제1 개폐 밸브(V1)를 개방함과 함께 제2 개폐 밸브(V2)를 폐쇄하면서 또한 팽창기(20)를 구동하는 것을 특징으로 한다.

Description

열 에너지 회수 장치 및 그 운전 방법{THERMAL ENERGY RECOVERY DEVICE AND OPERATING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 열 에너지 회수 장치에 관한 것이다.
종래, 공장 등의 각종 설비의 배열로부터 동력을 회수하는 열 에너지 회수 장치가 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는 작동 매체의 순환에 의해 랭킨 사이클을 실현하는 순환 라인과, 발전기를 구비하는 열 에너지 회수 장치가 개시되어 있다. 상기 순환 라인은, 작동 매체를 증발시키는 증발기와, 증발기로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 스크류 터빈과, 스크류 터빈으로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기와, 응축기로부터 유출된 작동 매체를 증발기로 송출하는 작동 매체 펌프와, 증발기, 스크류 터빈, 응축기 및 작동 매체 펌프를 이 순서대로 직렬로 접속하는 유로를 갖고 있다. 상기 발전기는, 스크류 터빈에 접속되어 있다. 또한, 증발기에는, 외부의 열원으로부터 작동 매체를 가열하는 가열 매체(온수 등)가 공급되고, 응축기에는 외부의 냉각원으로부터 작동 매체를 냉각하는 냉각 매체(냉각수 등)가 공급된다.
일본 특허 공개 (평)9-88511호 공보
특허문헌 1에 기재된 열 에너지 회수 장치에서는, 당해 장치의 운전 개시 시에, 스크류 터빈의 베어링의 윤활이 부족한 경우가 있다. 구체적으로, 이 장치의 운전을 정지하면, 스크류 터빈의 케이싱 내에 존재하는 작동 매체가 응축됨으로써, 당해 케이싱 내에 액상의 작동 매체가 고이는 경우가 있다. 그리고, 이 액상의 작동 매체의 축적에 의해 스크류 터빈의 베어링이 당해 액상의 작동 매체에 잠긴 경우, 스크류 터빈의 구동 시에 베어링의 윤활 부족이 발생할 우려가 있다.
본 발명의 목적은, 팽창기의 구동 시에 있어서의 베어링의 윤활 부족의 발생을 억제 가능한 열 에너지 회수 장치 및 그 운전 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 가열 매체와 작동 매체를 열 교환시킴으로써 상기 작동 매체를 증발시키는 증발기, 상기 증발기로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 팽창기, 상기 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기 및 상기 응축기로부터 유출된 작동 매체를 상기 증발기로 보내는 펌프를 포함함과 함께, 상기 작동 매체가 상기 증발기, 상기 팽창기, 상기 응축기 및 상기 펌프를 이 순서대로 순환함으로써 랭킨 사이클이 실현되는 순환 라인과, 상기 팽창기에 접속된 동력 회수기와, 상기 순환 라인 중 상기 증발기와 상기 팽창기 사이의 부위에 설치된 제1 개폐 밸브와, 상기 팽창기 내 중 팽창 후의 상기 작동 매체가 존재하는 팽창 후 공간에, 상기 증발기로부터 유출된 기상의 작동 매체를 도입하는 열 에너지 도입 라인과, 상기 열 에너지 도입 라인에 설치된 제2 개폐 밸브와, 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 팽창 후 공간에 고여 있는 액상의 작동 매체의 축적량이 기준량 이하가 된 것을 나타내는 증발 조건이 충족될 때까지는, 상기 팽창기를 정지시킨 상태에 있어서, 상기 제1 개폐 밸브를 폐쇄함과 함께 상기 제2 개폐 밸브를 개방하면서 또한 상기 펌프를 구동하고, 상기 증발 조건이 충족되었을 때에, 상기 제1 개폐 밸브를 개방함과 함께 상기 제2 개폐 밸브를 폐쇄하면서 또한 상기 팽창기를 구동하는, 열 에너지 회수 장치를 제공한다.
본 열 에너지 회수 장치에서는, 팽창기의 구동 전(기동 전)의 난기 운전 시에 있어서, 증발기로부터 유출된 기상의 작동 매체(핫 가스)에 의해 팽창기 내의 팽창 후 공간에 존재하는 액상의 작동 매체가 가열되므로, 당해 액상의 작동 매체의 증발이 촉진된다. 그리고, 팽창 후 공간에 있어서의 액상의 작동 매체의 축적량이 기준량 이하가 된 것을 나타내는 증발 조건이 충족되었을 때에, 상기 기상의 작동 매체(핫 가스)의 팽창 후 공간으로의 도입을 정지함과 함께 팽창기를 구동하므로, 팽창기의 구동 시에 있어서의 베어링의 윤활 부족의 발생이 억제된다.
또한, 본 발명은 가열 매체와 작동 매체를 열 교환시킴으로써 상기 작동 매체를 증발시키는 증발기, 상기 증발기로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 팽창기, 상기 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기 및 상기 응축기로부터 유출된 작동 매체를 상기 증발기로 보내는 펌프를 포함함과 함께, 상기 작동 매체가 상기 증발기, 상기 팽창기, 상기 응축기 및 상기 펌프를 이 순서대로 순환함으로써 랭킨 사이클이 실현되는 순환 라인과, 상기 팽창기에 접속된 동력 회수기와, 상기 순환 라인 중 상기 증발기와 상기 팽창기 사이의 부위에 설치된 제1 개폐 밸브와, 상기 순환 라인 중 상기 팽창기와 상기 응축기 사이의 부위에, 상기 증발기로부터 유출된 기상의 작동 매체를 도입하는 열 에너지 도입 라인과, 상기 열 에너지 도입 라인에 설치된 제2 개폐 밸브와, 제어부를 구비하고, 상기 팽창기는, 팽창 후의 작동 매체를 배출하는 배출구를 갖고, 상기 순환 라인은, 상기 팽창기와 상기 응축기 사이에 형성되어 있고 상기 팽창기의 배출구의 위치보다도 높은 위치를 향하여 상승되는 형상을 갖는 상승부를 갖고, 상기 열 에너지 도입 라인의 하류측의 단부는, 상기 순환 라인 중 상기 배출구보다도 하류측이면서 또한 상기 상승부보다도 상류측의 액 고임부에 접속되어 있고, 상기 제어부는, 상기 액 고임부에 고여 있는 액상의 작동 매체의 축적량이 기준량 이하가 된 것을 나타내는 증발 조건이 충족될 때까지는, 상기 팽창기를 정지시킨 상태에 있어서, 상기 제1 개폐 밸브를 폐쇄함과 함께 상기 제2 개폐 밸브를 개방하면서 또한 상기 펌프를 구동하고, 상기 증발 조건이 충족되었을 때에, 상기 제1 개폐 밸브를 개방함과 함께 상기 제2 개폐 밸브를 폐쇄하면서 또한 상기 팽창기를 구동하는, 열 에너지 회수 장치를 제공한다.
본 열 에너지 회수 장치에 있어서도, 팽창기의 구동 시에 있어서의 베어링의 윤활 부족의 발생이 억제된다. 구체적으로, 당해 장치의 운전 정지 후, 팽창기 내와, 순환 라인 중 팽창기의 배출구와 상승부 사이의 액 고임부에 액상의 작동 매체가 고일 수 있기는 하지만, 액 고임부에 증발기로부터 유출된 기상의 작동 매체(핫 가스)가 도입됨으로써 당해 액 고임부에 있어서의 액상의 작동 매체가 증발되므로, 액 고임부에 인접하는 팽창기 내에 고여 있는 액상의 작동 매체의 증발도 촉진된다.
또한, 본 발명은 가열 매체와 작동 매체를 열 교환시킴으로써 상기 작동 매체를 증발시키는 증발기, 상기 증발기로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 팽창기, 상기 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기 및 상기 응축기로부터 유출된 작동 매체를 상기 증발기로 보내는 펌프를 포함함과 함께, 상기 작동 매체가 상기 증발기, 상기 팽창기, 상기 응축기 및 상기 펌프를 이 순서대로 순환함으로써 랭킨 사이클이 실현되는 순환 라인과, 상기 팽창기에 접속된 동력 회수기와, 상기 순환 라인 중 상기 증발기와 상기 팽창기 사이의 부위에 설치된 제1 개폐 밸브와, 상기 팽창기에 상기 증발기로부터 유출된 기상의 작동 매체를 도입하는 열 에너지 도입 라인과, 상기 열 에너지 도입 라인에 설치된 제2 개폐 밸브와, 상기 열 에너지 도입 라인을 통하여 상기 팽창기에 도입된 작동 매체를 회수하는 작동 매체 회수 라인과, 제어부를 구비하고, 상기 팽창기는, 상기 작동 매체를 수용하는 케이싱과, 상기 케이싱에 설치된 재킷이며 당해 재킷과 상기 케이싱 사이에 열 매체 도입 공간을 형성하는 재킷을 갖고, 상기 열 에너지 도입 라인의 하류측의 단부는, 상기 열 매체 도입 공간에 상기 기상의 작동 매체가 도입되도록 상기 재킷에 접속되어 있고, 상기 작동 매체 회수 라인은, 상기 재킷과 상기 순환 라인 중 상기 팽창기와 상기 응축기 사이의 부위를 접속하고 있으며, 상기 제어부는, 상기 케이싱 내 중 팽창 후의 상기 작동 매체가 존재하는 팽창 후 공간에 고여 있는 액상의 작동 매체의 축적량이 기준량 이하가 된 것을 나타내는 증발 조건이 충족될 때까지는, 상기 팽창기를 정지시킨 상태에 있어서, 상기 제1 개폐 밸브를 폐쇄함과 함께 상기 제2 개폐 밸브를 개방하면서 또한 상기 펌프를 구동하고, 상기 증발 조건이 충족되었을 때에, 상기 제1 개폐 밸브를 개방함과 함께 상기 제2 개폐 밸브를 폐쇄하면서 또한 상기 팽창기를 구동하는, 열 에너지 회수 장치를 제공한다.
본 열 에너지 회수 장치에 있어서도, 팽창기의 구동 시에 있어서의 베어링의 윤활 부족의 발생이 억제된다. 구체적으로, 팽창기의 구동 전(기동 전)의 난기 운전 시에 있어서, 열 매체 도입 공간에 증발기로부터 유출된 기상의 작동 매체(핫 가스)가 도입됨으로써 케이싱이 가열되므로, 케이싱 내의 팽창 후 공간에 고여 있는 액상의 작동 매체의 증발이 촉진된다. 또한, 열 매체 도입 공간에 도입된 작동 매체는, 작동 매체 회수 라인을 통하여 순환 라인으로 되돌려진다. 그리고, 팽창 후 공간에 있어서의 액상의 작동 매체가 기준량 이하가 된 것을 나타내는 증발 조건이 충족되었을 때에, 열 매체 도입 공간으로의 상기 기상의 작동 매체(핫 가스)의 도입을 정지함과 함께, 팽창기를 구동하므로, 팽창기의 구동 시에 있어서의 베어링의 윤활 부족의 발생이 억제된다.
또한, 본 발명은 가열 매체와 작동 매체를 열 교환시킴으로써 상기 작동 매체를 증발시키는 증발기, 상기 증발기로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 팽창기, 상기 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기 및 상기 응축기로부터 유출된 작동 매체를 상기 증발기로 보내는 펌프를 포함함과 함께, 상기 작동 매체가 상기 증발기, 상기 팽창기, 상기 응축기 및 상기 펌프를 이 순서대로 순환함으로써 랭킨 사이클이 실현되는 순환 라인과, 상기 팽창기에 접속된 동력 회수기와, 상기 팽창기에 상기 가열 매체 또는 당해 가열 매체와는 상이한 다른 가열 매체를 도입하는 열 에너지 도입 라인과, 제어부를 구비하고, 상기 팽창기는, 상기 작동 매체를 수용하는 케이싱과, 상기 케이싱에 설치된 재킷이며 당해 재킷과 상기 케이싱 사이에 열 매체 도입 공간을 형성하는 재킷을 갖고, 상기 열 에너지 도입 라인의 하류측의 단부는, 상기 열 매체 도입 공간에 상기 가열 매체 또는 상기 다른 가열 매체가 도입되도록 상기 재킷에 접속되어 있고, 상기 제어부는, 상기 케이싱 내 중 팽창 후의 상기 작동 매체가 존재하는 팽창 후 공간에 고여 있는 액상의 작동 매체의 축적량이 기준량 이하가 된 것을 나타내는 증발 조건이 충족될 때까지는, 상기 팽창기 및 상기 펌프를 정지시킨 상태에 있어서 상기 열 매체 도입 공간에 상기 가열 매체 또는 상기 다른 가열 매체를 도입하고, 상기 증발 조건이 충족되었을 때에, 상기 열 매체 도입 공간으로의 상기 가열 매체 또는 상기 다른 가열 매체의 도입을 정지함과 함께, 상기 팽창기 및 상기 펌프를 구동하는, 열 에너지 회수 장치.
본 열 에너지 회수 장치에 있어서도, 팽창기의 구동 시에 있어서의 베어링의 윤활 부족의 발생이 억제된다. 구체적으로, 팽창기의 구동 전(기동 전)의 난기 운전 시에 있어서, 열 매체 도입 공간에 가열 매체 또는 다른 가열 매체가 도입됨으로써 케이싱이 가열되므로, 케이싱 내의 팽창 후 공간에 고여 있는 액상의 작동 매체의 증발이 촉진된다. 그리고, 팽창 후 공간에 있어서의 액상의 작동 매체의 축적량이 기준량 이하가 된 것을 나타내는 증발 조건이 충족되었을 때에, 열 매체 도입 공간으로의 가열 매체 또는 다른 가열 매체의 도입을 정지함과 함께, 팽창기 및 펌프를 구동하므로, 팽창기의 구동 시에 있어서의 베어링의 윤활 부족의 발생이 억제된다.
또한, 상기 열 에너지 회수 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 펌프의 구동으로부터 일정 시간 지났을 때, 혹은 상기 열 매체 도입 공간으로의 상기 가열 매체 또는 상기 다른 가열 매체의 도입으로부터 일정 시간 지났을 때에, 상기 증발 조건이 충족되었다고 판단해도 된다.
혹은, 상기 열 에너지 회수 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 팽창기 내 중 팽창 후의 상기 작동 매체가 존재하는 팽창 후 공간에 있어서의 상기 작동 매체의 과열도가 소정값 이상일 때에 상기 증발 조건이 충족되었다고 판단해도 된다.
이 형태에서는, 팽창기의 구동 시(정상 운전 개시 시)에 있어서의 팽창기의 베어링의 윤활 부족의 발생이 보다 확실하게 방지된다.
또한, 상기 열 에너지 회수 장치에 있어서, 상기 팽창기 내에 있어서의 액상의 작동 매체의 액면을 검출 가능한 액면 센서를 더 구비하고, 상기 제어부는, 상기 액면 센서의 검출값이 규정값 이하로 되었을 때에 상기 증발 조건이 충족되었다고 판단해도 된다.
이 형태에서는, 팽창기의 베어링의 하방에 액면 센서가 설치됨으로써, 팽창 후 공간에 고여 있는 액상의 작동 매체의 전량이 증발되기 전에 팽창기의 운전(정상 운전)이 개시되므로, 팽창기의 구동 시에 있어서의 팽창기의 베어링의 윤활 부족을 억제하면서 난기 운전의 시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 발명은 가열 매체와 작동 매체를 열 교환시킴으로써 상기 작동 매체를 증발시키는 증발기, 상기 증발기로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 팽창기, 상기 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기 및 상기 응축기로부터 유출된 작동 매체를 상기 증발기로 보내는 펌프를 포함함과 함께, 상기 작동 매체가 상기 증발기, 상기 팽창기, 상기 응축기 및 상기 펌프를 이 순서대로 순환함으로써 랭킨 사이클이 실현되는 순환 라인과, 상기 팽창기에 접속된 동력 회수기를 구비하는 열 에너지 회수 장치의 운전 방법이며, 상기 팽창기가 정지된 상태에 있어서, 상기 팽창기 내 중 팽창 후의 상기 작동 매체가 존재하는 팽창 후 공간에 고여 있는 액상의 작동 매체에 대하여, 상기 가열 매체의 열 에너지를 당해 가열 매체에 의해 직접적으로 또는 상기 작동 매체를 개재시켜 간접적으로 공급함으로써, 상기 액상의 작동 매체의 적어도 일부를 증발시키는 증발 공정과, 상기 팽창 후 공간에 고여 있는 액상의 작동 매체의 축적량이 기준량 이하가 된 것을 나타내는 증발 조건이 충족되었을 때에, 상기 액상의 작동 매체로의 상기 열 에너지의 공급을 정지함과 함께, 상기 팽창기를 구동하는 팽창기 구동 공정을 구비하는, 열 에너지 회수 장치의 운전 방법을 제공한다.
본 운전 방법에서는, 팽창기 구동 공정 전의 증발 공정에 있어서, 팽창 후 공간에 고여 있는 액상의 작동 매체의 적어도 일부가 가열 매체의 열 에너지에 의해 증발되고 있으므로, 팽창기 구동 공정에서의 팽창기의 베어링의 윤활 부족의 발생이 억제된다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 팽창기의 구동 시에 있어서의 베어링의 윤활 부족의 발생을 억제 가능한 열 에너지 회수 장치 및 그 운전 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 열 에너지 회수 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 열 에너지 도입 라인의 하류측의 단부의 접속처의 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 순환 라인 중 배출구와 상승부 사이의 부위에 열 에너지 도입 라인의 하류측의 단부가 접속된 예를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태의 열 에너지 회수 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 형태의 열 에너지 회수 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 팽창기 및 동력 회수기의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 7은 순환 라인 중 팽창기와 응축기 사이에 오일 분리기가 설치된 예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 열 에너지 회수 장치(1)의 구성을 도시하고 있다. 이 열 에너지 회수 장치(1)는 순환 라인(100)과, 동력 회수기(200)와, 제1 개폐 밸브 V1과, 열 에너지 도입 라인(300)과, 제2 개폐 밸브 V2와, 제어부(400)를 구비하고 있다
순환 라인(100)은 작동 매체의 순환에 의해 랭킨 사이클을 실현한다. 구체적으로, 순환 라인(100)은 증발기(10)와, 팽창기(20)와, 응축기(30)와, 펌프(40)를 포함하고 있다. 순환 라인(100)은, 증발기(10), 팽창기(20), 응축기(30) 및 펌프(40)를 이 순서대로 직렬로 접속하는 배관(유로)을 갖고 있다.
증발기(10)는 작동 매체와 가열 매체(온수 등)를 열 교환시킴으로써 작동 매체를 증발시킨다. 이 증발기(10)에는 가열 매체 공급 라인 L1을 통하여 열원으로부터 상기 가열 매체가 공급된다.
팽창기(20)는 순환 라인(100) 중 증발기(10)의 하류측의 부위에 설치되어 있다. 팽창기(20)는 증발기(10)로부터 유출된 기상의 작동 매체(핫 가스)를 팽창시킨다. 본 실시 형태에서는, 팽창기(20)로서 기상의 작동 매체의 팽창 에너지에 의해 회전 구동되는 로터를 갖는 용적식의 스크류 팽창기가 사용되고 있다. 구체적으로, 팽창기(20)는 작동 매체의 팽창 에너지에 의해 회전 구동하는 자웅 1쌍의 스크류 로터(21)와, 스크류 로터(21)를 수용하는 케이싱(22)과, 스크류 로터(21)의 축을 받치는 베어링(24)을 갖고 있다.
1쌍의 스크류 로터(21)의 한쪽 축에는 동력 회수기(200)가 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 동력 회수기(200)로서, 상기 한쪽 축에 접속된 회전축을 갖는 발전기가 사용되고 있다. 이 동력 회수기(200)는 상기 회전축이 스크류 로터(21)의 회전에 수반하여 회전함으로써 전력을 발생시킨다. 또한, 동력 회수기(200)로서 압축기 등이 사용되어도 된다.
케이싱(22)은 1쌍의 스크류 로터(21)를 수용하는 주 케이스(23)와, 동력 회수기(200)를 수용하는 부 케이스(26)를 갖고 있다.
주 케이스(23)는 증발기(10)로부터 유출된 기상의 작동 매체를 흡입하는 흡입구(23a)와, 스크류 로터(21)에서 팽창한 후의 작동 매체를 배출하는 배출구(23b)를 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 배출구(23b)가 수평을 향하는 자세로 주 케이스(23)가 설치되어 있다. 베어링(24)은 주 케이스(23)에 보유 지지되어 있다.
부 케이스(26)는 주 케이스(23)에 접속되어 있다. 부 케이스(26) 내는 주 케이스(23) 내와 연통되어 있다. 이로 인해, 주 케이스(23) 내에서 팽창한 작동 매체는 부 케이스(26) 내에도 존재한다. 즉, 주 케이스(23) 내 중 스크류 로터(21)에서 팽창한 후의 작동 매체가 존재하는 공간 및 부 케이스(26) 내의 공간이, 팽창기(20) 내 중 팽창 후의 작동 매체가 존재하는 「팽창 후 공간 S1」을 구성한다.
본 실시 형태의 케이싱(22)은, 부 케이스(26)를 포위하는 재킷(27)을 갖고 있다. 재킷(27)은 당해 재킷(27)과 부 케이스(26) 사이에 열 매체 도입 공간(28)이 형성되도록 부 케이스(26)에 설치되어 있다. 열 매체 도입 공간(28)에는 냉각 매체 공급 헤더 L2로부터 분기된 냉각 매체 공급 라인 L4를 통하여 동력 회수기(200)의 모터를 냉각하기 위한 냉각 매체(냉각수 등)가 공급된다. 열 매체 도입 공간(28)을 통과함으로써 부 케이스(26) 및 동력 회수기(200)의 모터를 냉각한 냉각 매체는, 냉각 매체 배출 라인 L5를 통하여 냉각 매체 배출 헤더 L3에 유입한다.
응축기(30)는 순환 라인(100) 중 팽창기(20)의 하류측의 부위에 설치되어 있다. 응축기(30)는 팽창기(20)로부터 유출된 기상의 작동 매체와 냉각 매체(냉각수 등)를 열 교환시킴으로써 작동 매체를 응축시킨다. 이 응축기(30)에는 냉각 매체 공급 헤더 L2를 통하여 냉각원으로부터 상기 냉각 매체가 공급된다.
본 실시 형태에서는, 순환 라인(100) 중 응축기(30)의 하류측의 부위에, 액상의 작동 매체를 저류하는 저류부(리시버)(35)가 설치되어 있다. 단, 이 저류부(35)는 순환 라인(100)의 배관의 일부에 의해 구성되어도 된다.
펌프(40)는 순환 라인(100)에 있어서의 응축기(30)의 하류측의 부위(응축기(30)와 증발기(10) 사이의 부위)에 설치되어 있다. 펌프(40)는 응축기(30)로부터 유출된 액상의 작동 매체를 소정의 압력까지 가압하여 증발기(10)에 보낸다.
제1 개폐 밸브 V1은 순환 라인(100) 중 증발기(10)와 팽창기(20) 사이의 부위에 설치되어 있다. 제1 개폐 밸브 V1은 증발기(10)로부터 유출된 기상의 작동 매체의 팽창기(20)로의 유입 및 차단을 전환한다.
열 에너지 도입 라인(300)은, 증발기(10)로부터 유출된 기상의 작동 매체(핫 가스)를 팽창기(20) 내에 도입한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에서는 열 에너지 도입 라인(300)은, 주 케이스(23)의 저벽(25)에 형성된 도입 포트(25a)에 접속되어 있다. 도입 포트(25a)는 상기 팽창 후 공간 S1에 연결되어 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 기상의 작동 매체는 열 에너지 도입 라인(300)을 통하여 팽창 후 공간 S1에 도입된다.
제2 개폐 밸브 V2는 열 에너지 도입 라인(300)에 설치되어 있다. 제2 개폐 밸브 V2는 증발기(10)로부터 유출된 기상의 작동 매체(핫 가스)의 상기 팽창 후 공간 S1으로의 도입 및 차단을 전환한다.
제어부(400)는 팽창기(20)의 구동 시(기동 시)에 있어서의 각 개폐 밸브의 개폐, 펌프(40)의 구동 및 정지, 팽창기(20)의 구동 및 정지 등을 제어한다. 팽창기(20)의 구동 시에는 팽창기(20) 내(케이싱(22) 내)에 액상의 작동 매체 R(도 1을 참조)이 고여 있는 경우가 있다. 이로 인해, 제어부(400)는 케이싱(22) 내의 액상 작동 매체 R의 축적량이 기준량 이하인 것을 나타내는 증발 조건이 충족될 때까지는, 열 에너지 도입 라인(300)을 통하여 팽창기(20)에 열 에너지를 도입하고, 증발 조건을 충족했을 때에, 팽창기(20)로의 상기 열 에너지의 도입을 정지함과 함께 팽창기(20)를 구동한다(정상 운전으로 이행함).
구체적으로, 제어부(400)는 팽창기(20)가 정지된 상태에 있어서, 제1 개폐 밸브 V1을 폐쇄함과 함께 제2 개폐 밸브 V2를 개방하면서, 또한 펌프(40)를 구동한다. 그렇게 하면, 증발기(10)로부터 유출된 기상의 작동 매체(핫 가스)가 열 에너지 도입 라인(300)을 통하여 팽창기(20)의 팽창 후 공간 S1에 도입된다. 바꾸어 말하면, 가열 매체의 열 에너지가, 작동 매체를 개재시켜 팽창기(20)에 공급된다. 이로 인해, 케이싱(22) 내에 고여 있는 액상의 작동 매체 R은 기상의 작동 매체로 가열됨으로써 증발된다.
그 후, 제어부(400)는 증발 조건이 충족되었다(난기 운전이 종료되었다)고 판단했을 때에, 제1 개폐 밸브 V1을 개방함과 함께 제2 개폐 밸브 V2를 폐쇄하면서, 또한 팽창기(20) 및 동력 회수기(200)를 구동한다. 이에 의해, 열 에너지 회수 장치(1)는 정상 운전으로 이행한다.
본 실시 형태에서는, 제어부(400)는 케이싱(22) 내의 팽창 후 공간 S1의 과열도가 소정값 이상으로 되었을 때에 증발 조건이 충족되었다고 판단한다. 즉, 제어부(400)는 상기 과열도가 소정값 이상으로 되었을 때에 제1 개폐 밸브 V1을 개방함과 함께 제2 개폐 밸브 V2를 폐쇄하면서, 또한 팽창기(20) 및 동력 회수기(200)를 구동한다. 또한, 상기 과열도는 팽창 후 공간 S1의 온도를 검출 가능한 온도 센서(410)의 검출값과, 팽창 후 공간 S1의 압력을 검출 가능한 압력 센서(420)의 검출값에 기초하여 산출된다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 열 에너지 회수 장치(1)에서는, 팽창기(20)의 구동 전(기동 전)의 난기 운전 시에 있어서, 증발기(10)로부터 유출된 기상의 작동 매체(핫 가스)에 의해 팽창기(20) 내의 팽창 후 공간 S1에 존재하는 액상의 작동 매체 R이 가열되므로, 당해 액상의 작동 매체 R의 증발이 촉진된다. 그리고, 팽창 후 공간 S1에 있어서의 액상의 작동 매체 R의 축적량이 기준량 이하가 된 것을 나타내는 증발 조건이 충족되었을 때에, 상기 기상의 작동 매체(핫 가스)의 팽창 후 공간 S1로의 도입을 정지함과 함께 팽창기(20)를 구동하므로, 팽창기(20)의 구동 시(랭킨 사이클의 구동 시)에 있어서의 베어링(24)의 윤활 부족의 발생이 억제된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제어부(400)는 팽창 후 공간 S1의 과열도가 소정값 이상일 때에 상기 증발 조건이 충족되었다고 판단한다. 이 형태에서는, 팽창기(20)의 구동 시(정상 운전 개시 시)에 있어서의 팽창기(20)의 베어링(24)의 윤활 부족의 발생이 보다 확실하게 방지된다.
또한, 이 실시 형태에서는, 열 에너지 도입 라인(300)의 하류측의 단부는, 저벽(25)의 도입 포트(25a)에 접속된 예가 기재되었지만, 상기 하류측의 단부는, 도 2에 도시된 바와 같이 부 케이스(26)의 하부에 설치된 도입 포트(26a), 또는 주 케이스(23)의 상벽에 설치되어 있고 팽창 후 공간 S1에 연결되는 도입 포트(23c)에 접속되어도 된다.
혹은, 상기 하류측의 단부는 주 케이스(23)의 저벽(25)에 형성되고, 주 케이스(23)와 부 케이스(26)를 연통시키는 연통로(25c)에 연결되는 도입 포트(25b)에 접속되어도 된다.
혹은, 상기 하류측의 단부는, 순환 라인(100)의 배관 중 배출구(23b)의 하류측에 위치하는 배출관(101)에 접속되어도 된다. 이 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 하류측의 단부는, 상기 배관 중 배출구(23b)와, 배출구(23b)보다도 상방을 향하여 상승되는 형상을 갖는 상승부(102) 사이의 부위(액 고임부)에 접속된다. 이 형태라도, 팽창기(20)의 구동 시에 있어서의 베어링(24)의 윤활 부족의 발생이 억제된다. 구체적으로, 당해 장치의 운전 정지 후, 팽창기(20) 내와 상기 액 고임부에 액상의 작동 매체 R이 고일 수는 있지만, 액 고임부에 증발기(10)로부터 유출된 기상의 작동 매체(핫 가스)가 도입됨으로써 당해 액 고임부에 있어서의 액상의 작동 매체가 증발되므로, 액 고임부에 인접하는 팽창기(20) 내에 고여 있는 액상의 작동 매체 R의 증발도 촉진된다.
(제2 실시 형태)
이어서, 도 4를 참조하면서, 본 발명의 제2 실시 형태의 열 에너지 회수 장치(2)에 대하여 설명한다. 또한, 제2 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 상이한 부분에 대해서만 설명을 행하고, 제1 실시 형태와 동일한 구조, 작용 및 효과의 설명은 생략한다.
본 실시 형태는, 증발기(10)로부터 유출된 기상의 작동 매체(핫 가스)가 아니라, 가열 매체를 직접 팽창기(20)에 도입하는 점이 제1 실시 형태와 상이하다. 바꾸어 말하면, 이 실시 형태에서는, 가열 매체의 열 에너지를, 작동 매체를 개재시켜 간접적으로가 아니라, 당해 가열 매체에 의해 직접적으로 팽창기(20)에 공급하는 점이 제1 실시 형태와 상이하다. 구체적으로, 열 에너지 도입 라인(300)은, 가열 매체 공급 라인 L1로부터 분기되어 있으며, 제2 개폐 밸브 V2를 개재시켜 재킷(27)에 접속되어 있다. 재킷(27)으로 냉각 매체를 공급하는 냉각 매체 공급 라인 L4에는 제3 개폐 밸브 V3이 설치되어 있다.
본 실시 형태에서는, 제어부(400)는 증발 조건이 충족될 때까지는, 팽창기(20) 및 펌프(40)를 정지시킨 상태에 있어서 열 매체 도입 공간(28)에 가열 매체를 도입하고, 상기 증발 조건이 충족되었을 때에, 열 매체 도입 공간(28)으로의 가열 매체의 도입을 정지함과 함께, 팽창기(20) 및 펌프(40)를 구동한다. 구체적으로, 제어부(400)는 팽창기(20) 및 펌프(40)를 정지시킨 상태에 있어서, 제1 개폐 밸브 V1을 폐쇄하고, 제2 개폐 밸브 V2를 개방하고, 제3 개폐 밸브 V3을 폐쇄한다. 그렇게 하면, 열 에너지 도입 라인(300)을 통하여 가열 매체가 열 매체 도입 공간(28)에 도입된다. 이로 인해, 팽창 후 공간 S1에 고여 있는 액상의 작동 매체 R이 증발된다. 열 매체 도입 공간(28)을 통과함으로써 액상의 작동 매체 R을 가열한 가열 매체는, 냉각 매체 배출 라인 L5를 통하여 냉각 매체 배출 헤더 L3에 유입한다.
그 후, 제어부(400)는 증발 조건이 충족되었다(난기 운전이 종료되었다)고 판단했을 때에, 제1 개폐 밸브 V1을 개방하고, 제2 개폐 밸브 V2를 폐쇄하고, 제3 개폐 밸브 V3을 개방하면서, 또한 팽창기(20) 및 펌프(40)를 구동한다. 이에 의해, 열 에너지 회수 장치(2)는 정상 운전으로 이행한다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 있어서도, 팽창기(20)의 구동 시에 있어서의 베어링(24)의 윤활 부족의 발생이 억제된다.
또한, 본 실시 형태에서는 제2 개폐 밸브 V2 및 제3 개폐 밸브 V3으로 바꾸고, 열 에너지 도입 라인(300)과 냉각 매체 공급 라인 L4의 교점에 3방 밸브가 설치되어도 된다. 또한, 열 매체 도입 공간(28)에는 증발기(10)에 공급되는 가열 매체와는 상이한 다른 가열 매체가 공급되어도 된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 상기 제1 실시 형태와 같이 기상의 작동 매체(핫 가스)가 팽창 후 공간 S1에 도입되어도 된다.
(제3 실시 형태)
이어서, 도 5를 참조하면서, 본 발명의 제3 실시 형태의 열 에너지 회수 장치(3)에 대하여 설명한다. 또한, 제3 실시 형태에서는, 제2 실시 형태와 상이한 부분에 대해서만 설명을 행하고, 제2 실시 형태와 동일 구조, 작용 및 효과의 설명은 생략한다.
본 실시 형태는, 가열 매체가 아니라, 증발기(10)로부터 유출된 기상의 작동 매체(핫 가스)를 열 매체 도입 공간(28)에 도입하는 점이 제2 실시 형태와 상이하다. 구체적으로, 열 에너지 도입 라인(300)은 순환 라인(100) 중 증발기(10)와 팽창기(20) 사이의 부위로부터 분기되어 있고, 재킷(27)에 접속되어 있다. 또한, 본 열 에너지 회수 장치(3)는 열 매체 도입 공간(28)을 통과함으로써 팽창 후 공간 S1에 고여 있는 액상의 작동 매체 R을 가열한 작동 매체를 회수하는 작동 매체 회수 라인(310)을 갖고 있다. 작동 매체 회수 라인(310)의 상류측의 단부는 재킷(27)에 접속되어 있고, 작동 매체 회수 라인(310)의 하류측의 단부는 순환 라인(100) 중 팽창기(20)와 응축기(30) 사이의 부위에 접속되어 있다. 작동 매체 회수 라인(310)에는 제4 개폐 밸브 V4가 설치되어 있다. 냉각 매체 배출 라인 L5에는 제5 개폐 밸브 V5가 설치되어 있다.
본 실시 형태에서는, 제어부(400)는 증발 조건이 충족될 때까지는, 팽창기(20)를 정지시킨 상태에 있어서 열 매체 도입 공간(28)에 증발기(10)로부터 유출된 기상의 작동 매체(핫 가스)를 도입하고, 상기 증발 조건이 충족되었을 때에, 열 매체 도입 공간(28)으로의 기상의 작동 매체의 도입을 정지함과 함께, 팽창기(20)를 구동한다. 구체적으로, 제어부(400)는 팽창기(20)를 정지시킨 상태에 있어서, 제1 개폐 밸브 V1을 폐쇄하고, 제2 개폐 밸브 V2를 개방하고, 제3 개폐 밸브 V3을 폐쇄하고, 제4 개폐 밸브 V4를 개방하고, 제5 개폐 밸브 V5를 폐쇄한다. 그렇게 하면, 열 에너지 도입 라인(300)을 통하여 상기 기상의 작동 매체(핫 가스)가 열 매체 도입 공간(28)에 도입된다. 이로 인해, 팽창 후 공간 S1에 고여 있는 액상의 작동 매체 R이 증발된다. 또한, 열 매체 도입 공간(28)에 도입된 기상의 작동 매체는, 작동 매체 회수 라인(310)을 통하여 순환 라인(100)으로 되돌려진다.
그 후, 제어부(400)는 증발 조건이 충족되었다(난기 운전이 종료되었다)고 판단했을 때에, 제1 개폐 밸브 V1을 개방하고, 제2 개폐 밸브 V2를 폐쇄하고, 제3 개폐 밸브 V3을 개방하고, 제4 개폐 밸브 V4를 폐쇄하고, 제5 개폐 밸브 V5를 개방하면서, 또한 팽창기(20)를 구동한다. 이에 의해, 열 에너지 회수 장치(3)는 정상 운전으로 이행한다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 있어서도, 팽창기(20)의 구동 시에 있어서의 베어링(24)의 윤활 부족의 발생이 억제된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서도, 상기 제2 실시 형태와 마찬가지로, 제2 개폐 밸브 V2 및 제3 개폐 밸브 V3으로 바꾸고, 열 에너지 도입 라인(300)과 냉각 매체 공급 라인 L4의 교점에 3방 밸브가 설치되어도 된다. 또한, 제4 개폐 밸브 V4 및 제5 개폐 밸브 V5로 바꾸고, 작동 매체 회수 라인(310)과 냉각 매체 배출 라인 L5의 교점에 3방 밸브가 설치되어도 된다.
또한, 금회 개시된 실시 형태는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시 형태의 설명이 아니라 특허 청구 범위에 의해 나타나고, 또한 특허 청구 범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.
예를 들어, 상기 제1 실시 형태에 있어서, 제어부(400)는 펌프(40)의 구동 또는 제2 개폐 밸브 V2를 개방했을 때부터 소정 시간 경과했을 때에 증발 조건이 충족되었다고 판단해도 된다. 이 경우, 온도 센서(410) 및 압력 센서(420)는 생략되어도 된다. 여기서, 상기 소정 시간은, 팽창 후 공간 S1에 고여 있는 액상의 작동 매체 R의 액면이 베어링(24)보다도 하방에 위치할 때까지, 즉, 상기 액면이 팽창 후 공간 S1에 위치하는 베어링(24)의 운동면의 최하부보다도 낮은 위치가 될 때까지의 시간이며, 외기온이나 팽창기(20)의 정지 후 시간 등의 다양한 조건 하에 있어서의 시운전에 의해 미리 구해진 시간이다. 또한, 상기 제2 실시 형태에 있어서, 제어부(400)는 제2 개폐 밸브 V2를 개방했을 때부터 소정 시간 경과했을 때에 증발 조건이 충족되었다고 판단해도 된다. 또한, 제2 실시 형태에 있어서, 제2 개폐 밸브 V2 및 제3 개폐 밸브 V3으로 바꾸고, 열 에너지 도입 라인(300)과 냉각 매체 공급 라인 L4의 교점에 3방 밸브가 설치되어 있는 경우, 제어부(400)는 가열 매체가 재킷(27)에 공급되도록 상기 3방 밸브가 전환되었을 때부터 소정 시간 경과했을 때에 증발 조건이 충족되었다고 판단한다. 또한, 상기 제3 실시 형태에 있어서, 제어부(400)는 펌프(40)의 구동 또는 제2 개폐 밸브 V2를 개방했을 때부터 소정 시간 경과했을 때에 증발 조건이 충족되었다고 판단해도 된다. 이 제3 실시 형태에 있어서도, 상기 제2 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 제어부(400)는 3방 밸브의 전환에 기초하여 증발 조건을 판단해도 된다.
혹은, 제어부(400)는 팽창 후 공간 S1에 있어서의 액상의 작동 매체 R의 액면을 검출 가능한 액면 센서의 검출값에 기초하여 증발 조건의 성부를 판단해도 된다. 구체적으로, 제어부(400)는 액면 센서에 의해 액상의 작동 매체 R의 액면이 베어링(24)의 하방인 것, 즉 상기 액면이 팽창 후 공간 S1에 위치하는 베어링(24)의 운동면의 가장 낮은 위치부보다도 낮은 위치에 있는 것이 검출되었을 때에 증발 조건이 충족되었다고 판단한다. 팽창 후 공간 S1에 고여 있는 액상의 작동 매체 R이 기준량 이하가 된 것을 나타내는 증발 조건으로서, 액면이 팽창 후 공간 S1에 위치하는 베어링(24)의 운동면의 최하부보다도 낮은 위치가 되는 것을 사용함으로써 팽창 후 공간 S1에 고여 있는 액상의 작동 매체 R의 전량이 증발되기 전에 팽창기(20)의 운전(정상 운전)이 개시된다. 따라서, 팽창기(20)의 구동 시에 있어서의 팽창기(20)의 베어링(24)의 윤활 부족을 억제하면서 난기 운전의 시간을 단축할 수 있다. 또한, 액면 센서로서, 광학식, 플로트식 또는 정전 용량식의 것을 들 수 있다. 혹은, 액면 센서로서, 기상의 작동 매체의 전기 저항률(체적 저항률)과 액상의 작동 매체의 그것의 차이에 기초하여 액면을 검지하는 것이 사용되어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서, 도 6에 도시된 바와 같이 팽창기(20)로서 부 케이스(26)를 갖고 있지 않은 것(모터와 분리되어 있는 소위 개방형 팽창기)이 사용되어도 된다. 이 경우에 있어서도, 도 6에 도시된 바와 같이 열 에너지 도입 라인(300)의 하류측의 단부는, 도입 포트(23c)나 배출관(101)(액 고임부)에 접속되어도 된다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이 순환 라인(100) 중 팽창기(20)와 응축기(30) 사이의 부위에 오일 분리기(50)가 설치되어도 된다. 이 경우에 있어서, 열 에너지 도입 라인(300)의 하류측의 단부를 오일 분리기(50)에 접속함으로써도 팽창 후 공간 S1에 고여 있는 액상의 작동 매체 R을 가열할 수 있는 경우, 상기 하류측의 단부는 오일 분리기(50)에 접속되어도 된다. 이와 같이 하면, 난기 운전 시에 있어서 오일 분리기(50) 내에 고여 있는 액상의 작동 매체가 증발됨으로써 오일과 작동 매체의 분리가 촉진되므로, 정상 운전으로 이행했을 때의 베어링(24)의 윤활 부족의 발생이 보다 확실하게 억제된다.
또한, 열 에너지 도입 라인(300)은, 각각이 당해 열 에너지 도입 라인(300)의 중간부로부터 분기된 복수의 하류측의 단부를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 각 하류측의 단부는 각각 별도의 도입 포트에 접속되어 것이 바람직하다. 이 형태에서는, 팽창 후 공간 S1의 복수의 위치에 고여 있는 액상의 작동 매체 R을 효율적으로 가열할 수 있으므로, 난기 운전의 시간을 보다 단축할 수 있다.
또한, 열 에너지 도입 라인(300)의 상류측의 단부는, 순환 라인(100) 중 증발기(10)와 팽창기(20) 사이의 부위로부터 분기되는 것에 한정되지 않고, 증발기(10)의 상부에서 분기되는 것이어도 된다.
또한, 열 매체 도입 공간(28)을 더 형성하는 부 케이스(26) 및 재킷(27)은, 각각 별도의 부재여도 되고, 주조에 의해 일체 성형된 부재여도 된다.
1: 열 에너지 회수 장치
2: 열 에너지 회수 장치
3: 열 에너지 회수 장치
10: 증발기
20: 팽창기
22: 케이싱
23b: 배출구
24: 베어링
27: 재킷
30: 응축기
40: 펌프
100: 순환 라인
200: 동력 회수기
300: 열 에너지 도입 라인
310: 작동 매체 회수 라인
400: 제어부
S1: 팽창 후 공간
V1: 제1 개폐 밸브
V2: 제2 개폐 밸브

Claims (9)

  1. 가열 매체와 작동 매체를 열 교환시킴으로써 상기 작동 매체를 증발시키는 증발기, 상기 증발기로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 팽창기, 상기 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기 및 상기 응축기로부터 유출된 작동 매체를 상기 증발기로 보내는 펌프를 포함함과 함께, 상기 작동 매체가 상기 증발기, 상기 팽창기, 상기 응축기 및 상기 펌프를 이 순서대로 순환함으로써 랭킨 사이클이 실현되는 순환 라인과,
    상기 팽창기에 접속된 동력 회수기와,
    상기 순환 라인 중 상기 증발기와 상기 팽창기 사이의 부위에 설치된 제1 개폐 밸브와,
    상기 팽창기 내 중 팽창 후의 상기 작동 매체가 존재하는 팽창 후 공간에, 상기 증발기로부터 유출된 기상의 작동 매체를 도입하는 열 에너지 도입 라인과,
    상기 열 에너지 도입 라인에 설치된 제2 개폐 밸브와,
    제어부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 팽창 후 공간에 고여 있는 액상의 작동 매체가 기준량 이하가 된 것을 나타내는 증발 조건이 충족될 때까지는, 상기 팽창기를 정지시킨 상태에 있어서, 상기 제1 개폐 밸브를 폐쇄함과 함께 상기 제2 개폐 밸브를 개방하면서 또한 상기 펌프를 구동하고, 상기 증발 조건이 충족되었을 때에, 상기 제1 개폐 밸브를 개방함과 함께 상기 제2 개폐 밸브를 폐쇄하면서 또한 상기 팽창기를 구동하는, 열 에너지 회수 장치.
  2. 가열 매체와 작동 매체를 열 교환시킴으로써 상기 작동 매체를 증발시키는 증발기, 상기 증발기로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 팽창기, 상기 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기 및 상기 응축기로부터 유출된 작동 매체를 상기 증발기로 보내는 펌프를 포함함과 함께, 상기 작동 매체가 상기 증발기, 상기 팽창기, 상기 응축기 및 상기 펌프를 이 순서대로 순환함으로써 랭킨 사이클이 실현되는 순환 라인과,
    상기 팽창기에 접속된 동력 회수기와,
    상기 순환 라인 중 상기 증발기와 상기 팽창기 사이의 부위에 설치된 제1 개폐 밸브와,
    상기 순환 라인 중 상기 팽창기와 상기 응축기 사이의 부위에, 상기 증발기로부터 유출된 기상의 작동 매체를 도입하는 열 에너지 도입 라인과,
    상기 열 에너지 도입 라인에 설치된 제2 개폐 밸브와,
    제어부를 구비하고,
    상기 팽창기는, 팽창 후의 작동 매체를 배출하는 배출구를 갖고,
    상기 순환 라인은, 상기 팽창기와 상기 응축기 사이에 형성되어 있고 상기 팽창기의 배출구의 위치보다도 높은 위치를 향하여 상승되는 형상을 갖는 상승부를 갖고,
    상기 열 에너지 도입 라인의 하류측의 단부는, 상기 순환 라인 중 상기 배출구보다도 하류측이면서 또한 상기 상승부보다도 상류측의 액 고임부에 접속되어 있고,
    상기 제어부는, 상기 액 고임부에 고여 있는 액상의 작동 매체가 기준량 이하가 된 것을 나타내는 증발 조건이 충족될 때까지는, 상기 팽창기를 정지시킨 상태에 있어서, 상기 제1 개폐 밸브를 폐쇄함과 함께 상기 제2 개폐 밸브를 개방하면서 또한 상기 펌프를 구동하고, 상기 증발 조건이 충족되었을 때에, 상기 제1 개폐 밸브를 개방함과 함께 상기 제2 개폐 밸브를 폐쇄하면서 또한 상기 팽창기를 구동하는, 열 에너지 회수 장치.
  3. 가열 매체와 작동 매체를 열 교환시킴으로써 상기 작동 매체를 증발시키는 증발기, 상기 증발기로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 팽창기, 상기 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기 및 상기 응축기로부터 유출된 작동 매체를 상기 증발기로 보내는 펌프를 포함함과 함께, 상기 작동 매체가 상기 증발기, 상기 팽창기, 상기 응축기 및 상기 펌프를 이 순서대로 순환함으로써 랭킨 사이클이 실현되는 순환 라인과,
    상기 팽창기에 접속된 동력 회수기와,
    상기 순환 라인 중 상기 증발기와 상기 팽창기 사이의 부위에 설치된 제1 개폐 밸브와,
    상기 팽창기에 상기 증발기로부터 유출된 기상의 작동 매체를 도입하는 열 에너지 도입 라인과,
    상기 열 에너지 도입 라인에 설치된 제2 개폐 밸브와,
    상기 열 에너지 도입 라인을 통하여 상기 팽창기에 도입된 작동 매체를 회수하는 작동 매체 회수 라인과,
    제어부를 구비하고,
    상기 팽창기는,
    상기 작동 매체를 수용하는 케이싱과,
    상기 케이싱에 설치된 재킷이며 당해 재킷과 상기 케이싱 사이에 열 매체 도입 공간을 형성하는 재킷을 갖고,
    상기 열 에너지 도입 라인의 하류측의 단부는, 상기 열 매체 도입 공간에 상기 기상의 작동 매체가 도입되도록 상기 재킷에 접속되어 있고,
    상기 작동 매체 회수 라인은, 상기 재킷과 상기 순환 라인 중 상기 팽창기와 상기 응축기 사이의 부위를 접속하고 있으며,
    상기 제어부는, 상기 케이싱 내 중 팽창 후의 상기 작동 매체가 존재하는 팽창 후 공간에 고여 있는 액상의 작동 매체가 기준량 이하가 된 것을 나타내는 증발 조건이 충족될 때까지는, 상기 팽창기를 정지시킨 상태에 있어서, 상기 제1 개폐 밸브를 폐쇄함과 함께 상기 제2 개폐 밸브를 개방하면서 또한 상기 펌프를 구동하고, 상기 증발 조건이 충족되었을 때에, 상기 제1 개폐 밸브를 개방함과 함께 상기 제2 개폐 밸브를 폐쇄하면서 또한 상기 팽창기를 구동하는, 열 에너지 회수 장치.
  4. 가열 매체와 작동 매체를 열 교환시킴으로써 상기 작동 매체를 증발시키는 증발기, 상기 증발기로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 팽창기, 상기 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기 및 상기 응축기로부터 유출된 작동 매체를 상기 증발기로 보내는 펌프를 포함함과 함께, 상기 작동 매체가 상기 증발기, 상기 팽창기, 상기 응축기 및 상기 펌프를 이 순서대로 순환함으로써 랭킨 사이클이 실현되는 순환 라인과,
    상기 팽창기에 접속된 동력 회수기와,
    상기 팽창기에 상기 가열 매체 또는 당해 가열 매체와는 상이한 다른 가열 매체를 도입하는 열 에너지 도입 라인과,
    제어부를 구비하고,
    상기 팽창기는,
    상기 작동 매체를 수용하는 케이싱과,
    상기 케이싱에 설치된 재킷이며 당해 재킷과 상기 케이싱 사이에 열 매체 도입 공간을 형성하는 재킷을 갖고,
    상기 열 에너지 도입 라인의 하류측의 단부는, 상기 열 매체 도입 공간에 상기 가열 매체 또는 상기 다른 가열 매체가 도입되도록 상기 재킷에 접속되어 있고,
    상기 제어부는, 상기 케이싱 내 중 팽창 후의 상기 작동 매체가 존재하는 팽창 후 공간에 고여 있는 액상의 작동 매체가 기준량 이하가 된 것을 나타내는 증발 조건이 충족될 때까지는, 상기 팽창기 및 상기 펌프를 정지시킨 상태에 있어서 상기 열 매체 도입 공간에 상기 가열 매체 또는 상기 다른 가열 매체를 도입하고, 상기 증발 조건이 충족되었을 때에, 상기 열 매체 도입 공간으로의 상기 가열 매체 또는 상기 다른 가열 매체의 도입을 정지함과 함께, 상기 팽창기 및 상기 펌프를 구동하는, 열 에너지 회수 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 펌프의 구동으로부터 일정 시간 지났을 때에 상기 증발 조건이 충족되었다고 판단하는, 열 에너지 회수 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 열 매체 도입 공간으로의 상기 가열 매체 또는 상기 다른 가열 매체의 도입으로부터 일정 시간 지났을 때에 상기 증발 조건이 충족되었다고 판단하는, 열 에너지 회수 장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 팽창기 내 중 팽창 후의 상기 작동 매체가 존재하는 팽창 후 공간에 있어서의 상기 작동 매체의 과열도가 소정값 이상일 때에 상기 증발 조건이 충족되었다고 판단하는, 열 에너지 회수 장치.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 팽창기 내에 있어서의 액상의 작동 매체의 액면을 검출 가능한 액면 센서를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 액면 센서의 검출값이 규정값 이하로 되었을 때에 상기 증발 조건이 충족되었다고 판단하는, 열 에너지 회수 장치.
  9. 가열 매체와 작동 매체를 열 교환시킴으로써 상기 작동 매체를 증발시키는 증발기, 상기 증발기로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 팽창기, 상기 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기 및 상기 응축기로부터 유출된 작동 매체를 상기 증발기로 보내는 펌프를 포함함과 함께, 상기 작동 매체가 상기 증발기, 상기 팽창기, 상기 응축기 및 상기 펌프를 이 순서대로 순환함으로써 랭킨 사이클이 실현되는 순환 라인과, 상기 팽창기에 접속된 동력 회수기를 구비하는 열 에너지 회수 장치의 운전 방법이며,
    상기 팽창기가 정지된 상태에 있어서, 상기 팽창기 내 중 팽창 후의 상기 작동 매체가 존재하는 팽창 후 공간에 고여 있는 액상의 작동 매체에 대하여, 상기 가열 매체의 열 에너지를 당해 가열 매체에 의해 직접적으로 또는 상기 작동 매체를 개재시켜 간접적으로 공급함으로써, 상기 액상의 작동 매체의 적어도 일부를 증발시키는 증발 공정과,
    상기 팽창 후 공간에 고여 있는 액상의 작동 매체가 기준량 이하가 된 것을 나타내는 증발 조건이 충족되었을 때에, 상기 액상의 작동 매체에의 상기 열 에너지의 공급을 정지함과 함께, 상기 팽창기를 구동하는 팽창기 구동 공정을 구비하는, 열 에너지 회수 장치의 운전 방법.
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