KR20170124991A - 열 에너지 회수 장치 및 제어 방법 - Google Patents

열 에너지 회수 장치 및 제어 방법 Download PDF

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다카유키 후쿠다
고이치로 하시모토
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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

본 발명의 열 에너지 회수 장치는, 가열기, 팽창기, 응축기, 및 순환 펌프가 접속되어서 작동 매체를 순환시키는 순환유로와, 순환유로에 있어서의 팽창기보다 상류측의 부위와 팽창기의 하류측의 부위를 접속하는 바이패스로에 설치된 바이패스 밸브와, 팽창기에 접속된 동력 회수기와, 응축기로 응축된 작동 매체를 가열기로 보내는 순환 펌프와, 응축기에 냉각 매체를 보내는 냉각 매체 펌프와, 순환유로에 있어서의 팽창기의 상류측에서의 작동 매체의 압력 또는 온도를 검출하는 상류측 센서와, 바이패스 밸브 및 냉각 매체 펌프를 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부는, 순환 펌프의 정지 후에 바이패스 밸브를 개방하고, 팽창기의 상류측에서의 작동 매체의 압력 또는 온도가 역치 이상이 된 경우에, 냉각 매체 펌프를 구동시킨다.

Description

열 에너지 회수 장치 및 제어 방법{THERMAL ENERGY RECOVERY DEVICE AND CONTROL METHOD}
본 발명은 배열을 회수하는 열 에너지 회수 장치에 관한 것이다.
종래, 지열수 등의 열 에너지를 회수하는 열 에너지 회수 장치가 알려져 있고, 그 대표적인 것이 바이너리 발전 장치이다.
일본 특허 공개 평11-107906호에는, 바이너리 발전 시스템의 일례가 개시되어 있다. 그 바이너리 발전 시스템은, 증발기, 스크루 터빈 및 응축기를 순서대로 접속하여 작동 매체를 순환시키는 폐루프를 갖고 있다. 폐루프에 있어서의 스크루 터빈의 상류측과 하류측을 접속하는 바이패스로에는 압력 조정 밸브가 설치되어 있다. 압력 조정 밸브는, 폐루프에 있어서의 스크루 터빈의 상류측에 설치된 압력 센서의 검출값이 설정값을 초과했을 때에, 개방하도록 되어 있다. 폐루프에 있어서의 증발기와 응축기 사이에는 자동 밸브가 설치되어 있다. 자동 밸브는, 통상은 개방되어 있고, 어떠한 트러블이 발생하여 전원이 떨어졌을 때에 자동으로 폐쇄되도록 세트되어 있다. 전원이 떨어져서 자동 밸브가 폐쇄되면, 증발기에 작동 매체가 공급되지 않기 때문에, 증발기에 열원 유체가 공급되어도, 증발기에서 작동 매체의 증발은 계속되지 않아, 폐루프에 설치된 안전 밸브가 비정상적인 압력 상승에 의해 작동되는 것이 억제된다.
그러나, 상기 선행 기술에서는, 전원이 떨어진 상태에 있어서, 응축기에 냉각수를 공급하는 냉각수 펌프는 정지된 채이므로, 냉각수에 의한 작동 매체의 강제 냉각이 행하여지지 않는다. 이로 인해, 압력 센서의 검출값이 설정값을 초과하여 압력 조정 밸브가 개방되어도, 폐루프 내의 압력을 저하시키는 효율이 충분하지 않아, 반드시 안전 밸브의 작동을 방지할 수 있는 것은 아니다.
본 발명의 목적은, 순환 펌프의 정지 후에, 작동 매체의 순환유로에 있어서의 압력의 과도한 상승을 억제할 수 있는 열 에너지 회수 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하는 수단으로서, 본 발명은 열 에너지 회수 장치로서, 열 매체와 작동 매체를 열교환시킴으로써 그 작동 매체를 가열하는 가열기와, 상기 가열기로부터 유출된 작동 매체가 유입되는 팽창기와, 상기 팽창기에 접속된 동력 회수기와, 상기 팽창기로부터 유입된 작동 매체를 냉각 매체와의 열교환에 의해 응축시키는 응축기와, 상기 응축기로 응축된 작동 매체를 상기 가열기로 보내는 순환 펌프와, 상기 가열기, 상기 팽창기, 상기 응축기 및 상기 순환 펌프를 연결하여, 작동 매체가 순환하는 순환유로와, 상기 순환유로의, 상기 팽창기보다도 상류측의 부위와 상기 팽창기보다도 하류측의 부위를 접속하는 바이패스로와, 상기 바이패스로에 설치되는 바이패스 밸브와, 상기 응축기에 상기 냉각 매체를 보내는 냉각 매체 펌프와, 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 순환 펌프의 정지를 검지한 때에, 상기 가열기에서 증발한 작동 매체를 응축시키기 위해서, 상기 바이패스 밸브를 개방함으로써 상기 바이패스로를 통하여 상기 가열기와 상기 응축기를 연통하는 제어인 연통 제어를 실행한다.
본 열 에너지 회수 장치에서는, 순환 펌프의 정지 후에 있어서, 가열기에서 증발한 작동 매체를 빠르게 응축기에 보낼 수 있으므로, 가열기에서 작동 매체가 가열됨으로써 순환유로 내의 압력이 과도하게 상승하게 되는 것이 방지된다.
본 발명에 있어서, 상기 응축기에 상기 냉각 매체를 보내는 냉각 매체 펌프를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 순환 펌프의 정지를 검지한 때에, 상기 가열기로 증발된 작동 매체를 응축시키기 위해서, 상기 냉각 매체 펌프를 구동시켜서 상기 응축기에 냉각 매체를 공급하는 제어인 공급 제어를 실행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 용이하게 냉각 매체의 유량을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 순환유로에 있어서의 상기 가열기로부터 상기 응축기에 이르는 경로에 배치되고, 작동 매체의 압력 또는 온도를 검출하는 센서를 더 구비하고, 상기 제어부가 먼저 상기 연통 제어만을 행하고, 상기 센서의 검출값이 역치 이상이 된 경우에, 상기 공급 제어를 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 불필요하게 냉각 매체를 보내는 것이 방지된다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 순환유로에 있어서의 상기 가열기와 상기 팽창기 사이의 부위에 배치되고, 작동 매체의 압력 또는 온도를 검출하는 센서를 더 구비하고, 상기 제어부가, 상기 센서의 검출값이 역치 이상이 된 경우에, 상기 연통 제어 및 상기 공급 제어를 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 불필요하게 냉각 매체를 보내는 것이 방지된다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 팽창기에의 작동 매체의 유입을 차단하는 차단 밸브를 더 구비하고, 상기 제어부가, 상기 순환 펌프의 정지에 맞춰서 상기 차단 밸브를 폐쇄하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 증발된 작동 매체의 전량을 바이패스로를 통하여 응축기에 보낼 수 있어, 보다 빠르게 압력을 저하시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 가열기, 팽창기, 응축기, 및 순환 펌프의 사이에서 작동 매체를 순환시키는 순환유로와, 상기 팽창기에 접속된 동력 회수기를 구비한 열 에너지 회수 장치의 정지 시에 있어서의 압력 제어 방법으로서, 상기 순환 펌프를 정지시키는 정지 스텝과, 상기 정지 스텝 후에, 상기 가열기와 상기 응축기를 연통하는 연통 스텝과, 상기 정지 스텝 후에, 상기 응축기에 냉각 매체를 공급하는 제어인 공급 스텝을 구비한다.
본 제어 방법에서는, 순환 펌프의 정지 후에 있어서, 가열기에서 작동 매체가 가열됨으로써 순환유로 내의 압력이 과도하게 상승하게 되는 것이 방지된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 순환 펌프의 정지 후에, 작동 매체의 순환유로에 있어서의 압력의 과도한 상승을 억제할 수 있는 열 에너지 회수 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 열 에너지 회수 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 열 에너지 회수 장치의 제어부 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 열 에너지 회수 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 4는 열 에너지 회수 장치의 제어부 동작을 도시하는 흐름도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 열 에너지 회수 장치(1)의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 1에 있어서, 실선의 화살표는 각종 매체의 흐름을 나타내고, 파선의 화살표는 전기 신호의 흐름을 나타내고 있다. 열 에너지 회수 장치(1)는 가열기(2)와, 팽창기(3)와, 응축기(5)와, 순환 펌프(7)와, 동력 회수기인 발전기(4)와, 냉각 매체 펌프(6)와, 순환유로(8)와, 제어부(14)를 구비한다. 열 에너지 회수 장치(1)는 차단 밸브(13)와, 상류측 센서(9)와, 상류측 안전 밸브(17)와, 하류측 안전 밸브(18)를 더 구비한다. 발전기(4)는 팽창기(3)에 접속된다. 순환유로(8)에는 가열기(2), 팽창기(3), 응축기(5) 및 순환 펌프(7)가 이 순서로 연결되고, 이 부재의 사이에서 작동 매체가 순환한다. 작동 매체로서는, 예를 들어 R245fa 등의 물보다도 비점이 낮은 저비점 유기 매체(프레온 등)를 사용할 수 있다. 이하의 설명에서는, 순환유로(8) 중, 팽창기(3)의 상류측의 부위인 가열기(2)와 팽창기(3) 사이의 부위를 「상류로(81)」라고 한다. 순환유로(8) 중 팽창기(3)의 하류측의 부위인 팽창기(3)와 응축기(5) 사이의 부위를 「하류로(82)」라고 한다. 순환유로(8)는 팽창기(3)를 우회하는 바이패스로(11)와, 바이패스로(11) 상에 설치된 바이패스 밸브(12)를 구비한다. 제어부(14)는 차단 밸브(13) 및 바이패스 밸브(12)의 개폐 제어, 및 순환 펌프(7) 및 냉각 매체 펌프(6)의 구동 제어를 행한다.
가열기(2)는 작동 매체가 흐르는 유로와 열 매체가 흐르는 유로를 갖고, 작동 매체와 열 매체 사이에서 열교환시켜, 액상의 작동 매체를 가열하여 증발시킨다. 중력 방향에 있어서, 가열기(2)는 응축기(5)보다도 하방에 위치한다. 열 매체로서는, 예를 들어, 선박 등의 내연 기관으로부터의 배열이나 과급기로부터 토출되는 압축 공기 등이 이용된다. 또한, 압축기로부터 토출되는 고온의 압축 가스 등을 들 수 있지만, 특별히 한정은 되지 않다. 열 에너지 회수 장치(1)에서는, 구동시 또는 정지 시에 관계없이, 열 매체가 항시 또는 단속적으로 가열기(2)에 유입되고 있다.
팽창기(3)는 스크류 팽창기이며, 순환유로(8)에 있어서의 가열기(2)의 하류측에 배치된다. 팽창기(3)에는 가열기(2)로부터 유출된 기상의 작동 매체가 유입한다. 팽창기로서 스크롤식이나 터보식의 것이 사용되어도 된다. 팽창기(3)에서는 작동 매체가 팽창함으로써 팽창기(3) 내의 로터가 회전한다. 이에 의해, 팽창기(3)에 접속된 발전기(4)에서 발전이 행하여진다.
응축기(5)는 냉각 매체가 흐르는 유로와 작동 매체가 흐르는 유로를 갖고, 냉각 매체와 팽창기(3)로부터 유입된 작동 매체 사이에서 열교환시켜, 작동 매체를 냉각하여 응축한다. 또한, 순환유로(8)에는 응축기(5)와 순환 펌프(7) 사이에 액상의 작동 매체를 저류하는 저류기가 설치되어도 된다. 냉각 매체는, 냉각 매체 유로(16)에 설치된 냉각 매체 펌프(6)에 의해 응축기(5)에 보내져서, 응축기(5)에서 작동 매체로부터 열을 빼앗는다. 냉각 매체 펌프(6)는 예를 들어, 임펠러를 로터로서 구비하는 원심 펌프, 로터가 한 쌍의 기어로 이루어지는 기어 펌프 등이다.
순환 펌프(7)는 순환유로(8)에 있어서의 응축기(5)와 가열기(2)의 사이에 설치되어 있고, 응축기(5)에서 응축된 작동 매체를 가열기(2)로 보낸다. 순환 펌프(7)로서 예를 들어, 원심 펌프나 기어 펌프가 이용된다. 순환 펌프(7)는 자신이 작동중인지 정지중인지의 정보를 제어부(14)에 송신한다. 여기서, 순환 펌프(7)의 정지란, 순환 펌프(7)의 가압부의 정지뿐만 아니라, 그 가압부를 구동하는 구동부에 대한 정지 제어가 행하여지고, 가압부가 실질적으로 작동 매체를 가압하고 있지 않은 상태도 포함한다.
바이패스로(11)의 양단부는, 팽창기(3)의 상류측의 부위인 상류로(81), 및 하류측의 부위인 하류로(82)에 접속된다. 바이패스로(11)가 설치되는 것에 의해, 가열기(2)로부터 유출된 작동 매체는 팽창기(3)를 우회하여 응축기(5)에 유입되는 것이 가능해진다. 바이패스로(11)에는 바이패스 밸브(12)가 설치되어 있다. 이 바이패스 밸브(12)는 개폐만 가능한 개폐 밸브여도 되고, 또는 개방도 조정 가능한 유량 제어 밸브여도 된다.
차단 밸브(13)는 상류로(81) 중 바이패스로(11)의 단부가 접속되는 위치보다도 팽창기(3)측에 위치한다. 차단 밸브(13)가 폐쇄되는 것에 의해, 가열기(2)로부터 팽창기(3)에 작동 매체가 유입되는 것이 차단된다. 차단 밸브(13)는 후술하는 제어부(14)에 의해 그 개폐를 제어할 수 있다.
상류측 센서(9)는 압력 센서이며, 가열기(2)와 차단 밸브(13) 사이에 위치하여 상류로(81)에 있어서의 작동 매체의 압력 P1을 검출한다. 상류측 센서(9)는 검출값에 따른 신호를 제어부(14)에 송신한다.
상류측 안전 밸브(17)는 가열기(2)와 차단 밸브(13) 사이에 위치한다. 상류측 안전 밸브(17)는 상류로(81)에 있어서의 작동 매체의 압력 P1이 상한값 th1을 초과했을 때에 개방된다. 상한값 th1은 상류로(81)의 설계 압력(또는 허용 압력)이다. 상류측 안전 밸브(17)가 개방됨으로써, 작동 매체가 외부로 빠져나가기 때문에, 상류로(81)의 압력이 비정상적으로 증대되어 버리는 것이 방지된다.
하류측 안전 밸브(18)는 하류로(82)에 위치하고, 하류로(82)에 있어서의 기상의 작동 매체의 압력 P2가 상한값 th3을 초과했을 때에 개방된다. 하류측 안전 밸브(18)가 개방됨으로써, 작동 매체가 외부로 빠져나가기 때문에, 하류로(82)의 압력이 과도하게 상승되어 버리는 것이 방지된다. 상한값 th3은 하류로(82)의 설계 압력(또는 허용 압력)이며, 상한값 th1보다도 낮은 값으로 설정되어 있다.
이어서, 열 에너지 회수 장치(1)의 정지 후, 즉, 순환 펌프(7)의 정지 후에 있어서의 제어부(14)의 압력 제어 동작에 대해서, 도 2를 참조하면서 설명한다. 열 에너지 회수 장치(1)가 정지되는 때에는, 순환 펌프(7)가 정지된다. 또한, 순환 펌프(7)의 정지에 맞춰서 차단 밸브(13)가 폐쇄되고, 팽창기(3)도 정지된다. 가열기(2)와 순환 펌프(7) 사이에는 가열기(2)에서 증발되어 있지 않은 액상의 작동 매체가 잔류하고 있다. 또한, 이미 설명한 바와 같이, 가열기(2)가 응축기(5)의 중력 방향에 있어서의 하방에 위치하는 점에서, 액상의 작동 매체가 응축기(5)(또는, 도시 생략의 저류기)로부터 순환 펌프(7)의 부재 사이의 간극을 통과하여, 가열기(2)와 순환 펌프(7) 사이에 누출되는 경우도 있다.
순환 펌프(7)가 정지되면, 먼저, 바이패스 밸브(12)가 개방된다(스텝 S21). 바이패스로(11)를 통하여 가열기(2)와 응축기(5)가 연통된다. 가열기(2)에 열 매체가 유입된 경우, 가열기(2)와 순환 펌프(7) 사이에 존재하는 액상의 작동 매체가 가열되어서 증발하고, 상류로(81) 및 하류로(82)의 압력이 상승하게 된다. 제어부(14)에서는, 상류측 센서(9)가 검출한 작동 매체의 압력 P1이 역치 th2 이상인지의 여부가 판단된다(스텝 S22). 역치 th2는, 상류측 안전 밸브(17)에 설정된 상한값 th1 및 하류측 안전 밸브(18)에 설정된 상한값 th3보다도 낮게 설정되어 있다. 압력 P1이 역치 th2 이상이라고 판단된 경우("예"라고 판단)에는 제어부(14)의 지시에 의해 냉각 매체 펌프(6)가 구동되어(스텝 S23), 냉각 매체가 응축기(5)에 공급된다. 가열기(2)에서 증발한 작동 매체는 응축기(5)에서 강제적으로 냉각되어서 응축된다. 그 결과, 상류로(81) 및 하류로(82)의 작동 매체의 압력 상승이 방지된다. 역치 th2는 상술한 상한값 th1, th3보다도 작기 때문에, 상류측 안전 밸브(17) 및 하류측 안전 밸브(18)가 개방되어 버리는 것이 방지된다.
일정 시간 경과 후, 압력 P1이 재검출되어, 압력 P1이 역치 th2 미만인 경우에는(스텝 S22), 냉각 매체 펌프(6)의 구동이 정지된다(스텝 S24). 또한 일정 시간 경과 후, 압력 P1이 다시 검출되어, 역치 th2와 비교된다(스텝 S22). 압력 P1이 다시 역치 th2 이상이 된 경우에는, 냉각 매체 펌프(6)의 구동이 재개되어(스텝 S23), 응축기(5)에서 작동 매체가 냉각된다. 이와 같이, 열 에너지 회수 장치(1)의 정지 시에는, 압력 P1이 반복하여 검출됨으로써, 상류로(81) 및 하류로(82)의 압력 상승이 방지된다. 또한, 압력 P1의 검출은 연속적으로 행하여져도 된다. 이하의 다른 실시 형태에 있어서도 마찬가지이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 따른 열 에너지 회수 장치(1)에서는, 순환 펌프(7)의 정지 후에 가열기(2)와 응축기(5)를 연통하는 제어(이하, 「연통 제어」라고 함)와, 응축기(5)에 냉각 매체를 공급하는 제어(이하, 「공급 제어」라고 말함)가 행하여진다. 이에 의해, 가열기(2)에서 증발한 작동 매체가 강제적으로 냉각되어서 응축되어, 상류로(81) 및 하류로(82)의 압력, 즉, 팽창기(3)의 상류측 및 하류측의 압력이 과도하게 상승하는 것이 방지된다. 그 결과, 상류측 안전 밸브(17) 및 하류측 안전 밸브(18)가 작동되는(개방되는) 것이 방지된다.
열 에너지 회수 장치(1)에서는, 순환 펌프(7)의 정지 후에, 미리 연통 제어가 행하여지고, 상류측 센서(9)의 검출값이 역치 이상이 된 경우에 냉각 매체의 공급 제어가 행해지기 때문에, 냉각 매체 펌프(6)를 불필요하게 구동하는 것이 방지되어, 소비 전력이 저감된다. 바이패스로(11)가 설치되는 것에 의해, 가열기(2)로 증발된 작동 매체를 빠르게 응축기(5)로 송출할 수 있다. 차단 밸브(13)가 폐쇄되는 것에 의해 작동 매체의 전량이 바이패스 밸브(12)에 흐르게 되어, 보다 빠르게 작동 매체를 응축기(5)로 송출할 수 있다. 냉각 매체의 공급 제어가 냉각 매체 펌프(6)의 구동에 기초하여 행해지기 때문에, 용이하게 냉각 매체의 유량을 제어할 수 있다.
(제1 실시 형태의 변형예)
도 3은, 제1 실시 형태의 다른 예에 관한 열 에너지 회수 장치의 구성을 도시하는 블록도이다. 또한, 여기에서는 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다. 열 에너지 회수 장치(1)의 순환유로(8)에는, 상류측 센서(9) 대신에, 하류로(82)에 위치하는 하류측 센서(10)가 설치된다. 하류측 센서(10)는 하류로(82)에 있어서의 기상의 작동 매체의 압력 P2를 검출한다. 하류측 센서(10)는 검출값에 따른 신호를 제어부(14)에 송신한다.
순환 펌프(7)의 정지 후에 있어서의 제어부(14)의 동작은 도 2와 거의 마찬가지이며, 먼저, 바이패스 밸브(12)가 개방된다(스텝 S21). 하류측 센서(10)가 검출하는 작동 매체의 압력 P2가 역치 th2 이상인지의 여부가 판단되어(스텝S22), 압력 P2가 역치 th2 이상이라고 판단된 경우("예"라고 판단)에는 제어부(14)의 지시에 의해 냉각 매체 펌프(6)가 구동된다(스텝 S23). 가열기(2)로부터 유출된 작동 매체는 응축기(5)에서 강제적으로 냉각되어서 응축된다. 일정 시간 경과 후, 다시 압력 P2가 검출되어, 압력 P2가 역치 th2 미만인 경우에는(스텝 S22), 냉각 매체 펌프(6)의 구동이 정지된다(스텝 S24). 또한 일정 시간 경과 후, 압력 P2가 재검출되어서 역치 th2와 비교되어(스텝 S22), 압력 P2가 역치 th2 이상이 된 경우에는 냉각 매체 펌프(6)의 구동이 재개되어(스텝 S23), 응축기(5)에서 작동 매체가 냉각된다.
열 에너지 회수 장치(1)에 있어서도, 상류로(81) 및 하류로(82)의 압력이 과도하게 상승되어 버리는 것이 방지되어, 상류측 안전 밸브(17) 및 하류측 안전 밸브(18)가 개방되는 것이 방지된다.
(제2 실시 형태)
이어서, 열 에너지 회수 장치(1)의 정지 시에 있어서의 제어부(14)의 다른 동작예를 제2 실시 형태로서 설명한다. 도 4는 제어부(14)의 압력 제어 동작을 도시하는 흐름도이다. 열 에너지 회수 장치(1)의 구조는 도 1과 마찬가지이다. 순환 펌프(7)가 정지되면, 차단 밸브(13) 및 바이패스 밸브(12)가 폐쇄된 상태에서, 상류로(81)에 위치하는 상류측 센서(9)에서 작동 매체의 압력 P1이 검출된다. 압력 P1은 역치 th2 이상인지의 여부가 판단된다(스텝 S31). 압력 P1이 역치 th2 미만인 경우("아니오"라고 판단)에는, 일정 시간을 두고서 다시 압력 P1이 검출된다. 압력 P1이 역치 th2 이상이라고 판단된 경우("예"라고 판단), 제어부(14)는 바이패스 밸브(12)를 개방하여 가열기(2)와 응축기(5)를 연통하는 연통 제어를 행한다. 연통 제어에 맞춰서 냉각 매체 펌프(6)가 구동되어(스텝 S32), 응축기(5)에 냉각 매체를 공급하는 공급 제어도 행하여진다. 이에 의해, 가열기(2)에서 증발한 작동 매체가 응축기(5)에 의해 강제적으로 냉각되어서 응축된다. 또한, 응축기(5)에서 작동 매체를 응축할 수 있다면, 반드시 연통 제어와 공급 제어가 동시에 행하여질 필요는 없다.
그리고, 일정 시간 경과 후, 다시 압력 P1이 검출되어, 압력 P1이 역치 th2 미만인 경우에는(스텝 S31), 바이패스 밸브(12)가 폐쇄됨과 함께 냉각 매체 펌프(6)의 구동이 정지된다(스텝 S33). 또한 일정 시간 경과 후, 검출된 압력 P1이 다시 역치 th2 이상이 되면(스텝S31), 바이패스 밸브(12)가 개방됨과 함께 냉각 매체 펌프(6)가 구동되어(스텝 S32), 작동 매체가 응축기(5)에서 냉각된다.
제2 실시 형태에서는, 순환 펌프(7)의 정지 후, 상류로(81)의 작동 매체의 압력이 역치 이상이 된 경우에, 연통 제어 및 냉각 매체의 공급 제어가 행하여진다. 이에 의해, 상류로(81)의 압력이 과도하게 상승되어 버리는 것이 방지되어, 상류측 안전 밸브(17)가 작동하는 것이 방지된다. 공급 제어가 상류측 센서(9)의 검출값이 역치 이상이 된 경우에 행해지기 때문에, 냉각 매체 펌프(6)를 불필요하게 구동하는 것이 방지된다.
(기타 실시 형태)
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 여러 변형이 가능하다.
상기 제1 실시 형태에서는, 반드시 상류측 센서(9)(또는 하류측 센서(10))의 검출값이 역치 이상이 된 경우에 냉각 매체 펌프(6)가 구동될 필요는 없고, 순환 펌프(7)의 정지 후에 있어서도 냉각 매체 펌프(6)의 구동을 계속하는, 바꾸어 말하면, 냉각 매체의 공급 제어를 순환 펌프(7)의 정지보다도 전에 행함으로써, 증발된 작동 매체를 응축시켜도 된다. 제2 실시 형태에 있어서도 마찬가지이다.
상기 제2 실시 형태에서는, 순환 펌프(7)의 정지 후에, 바이패스 밸브(12) 및 차단 밸브(13)를 개방함으로써, 바이패스로(11), 및 상류로(81)로부터 팽창기(3)를 통하여 하류로(82)에 이르는 경로의 양쪽으로부터 가열기(2)에서 증발한 작동 매체를 응축기(5)로 송출시켜도 된다. 팽창기(3)의 상류와 하류 사이에 약간 압력차가 발생하고 있다면 작동 매체의 일부가 팽창기(3)를 통하여 응축기(5)에 유입될 수 있다. 또한, 차단 밸브(13)는 순환 펌프(7)의 정지 전후에 있어서 개방된 상태가 유지되어도 되고, 바꾸어 말하면, 순환 펌프(7)의 정지보다 전에 연통 제어가 행하여져도 된다. 제1 실시 형태에 있어서도, 순환 펌프(7)의 정지 후에 상류측 센서(9)의 검출값이 역치 이상이 된 경우에, 바이패스 밸브(12) 및 차단 밸브(13)를 개방하여 증발한 작동 매체를 응축기(5)로 송출시켜도 된다.
상기 실시 형태에서는, 제어부(14)의 연통 제어로서, 바이패스 밸브(12)를 폐쇄하고 차단 밸브(13)를 개방하고, 작동 매체의 전량을 팽창기(3)를 통하여 응축기(5)로 송출하는 제어가 행하여져도 된다.
상기 제1 실시 형태에서는, 바이패스로(11)에 압력 센서가 설치되어도 된다. 이와 같이, 압력 센서는 순환유로(8)에 있어서의 가열기(2)로부터 응축기(5)에 이르는 경로라면 임의의 위치에 설치되어도 된다. 또한, 기상의 작동 매체의 온도와 압력 사이에 대응 관계가 존재하는 점에서 압력 센서 대신에 온도 센서가 설치되어도 된다. 온도 센서에서 검출된 기상의 작동 매체의 온도가 소정의 역치 이상이 된 경우에 연통 제어 및 공급 제어가 행해짐으로써, 순환유로(8)에서 기상의 작동 매체의 압력이 과도하게 상승되어 버리는 것이 방지된다. 제2 실시 형태에 있어서도 마찬가지이다.
열 에너지 회수 장치(1)에서는, 복수의 열교환기에 의해 가열기가 구성되어도 된다.

Claims (3)

  1. 열 에너지 회수 장치로서,
    구동 시 또는 정지 시에 관계없이 상시 또는 간헐적으로 유입하는 열 매체와 작동 매체를 열교환시킴으로써 그 작동 매체를 가열하는 가열기와,
    상기 가열기로부터 유출된 작동 매체가 유입되는 팽창기와,
    상기 팽창기에 접속된 동력 회수기와,
    상기 팽창기로부터 유입된 작동 매체를 냉각 매체와의 열교환에 의해 응축시키는 응축기와,
    상기 응축기로 응축한 작동 매체를 상기 가열기로 보내는 순환 펌프와,
    상기 가열기, 상기 팽창기, 상기 응축기 및 상기 순환 펌프를 연결하여, 작동 매체가 순환하는 순환유로와,
    상기 순환유로의, 상기 팽창기보다도 상류측의 부위와 상기 팽창기보다도 하류측의 부위를 접속하는 바이패스로와,
    상기 바이패스로에 설치되는 바이패스 밸브와,
    상기 응축기에 상기 냉각 매체를 보내는 냉각 매체 펌프와,
    상기 상류측의 부위 중 상기 바이패스로의 단부가 접속되는 위치보다도 상기 팽창기측에 위치하는 차단 밸브와,
    제어부와,
    상기 순환유로에서의 상기 가열기로부터 상기 응축기에 이르는 경로에 배치되고, 작동 매체의 압력 또는 온도를 검출하는 센서를 구비하고,
    상기 센서는 상기 가열기와 상기 차단 밸브 사이에 위치하거나, 상기 하류측의 부위에 있어서 상기 바이패스로의 단부가 접속하는 위치보다 상기 응축기 측에 위치하며,
    상기 제어부는, 상기 순환 펌프의 정지를 검지한 때에, 상기 가열기로 증발된 작동 매체를 응축시키기 위해서, 상기 바이패스 밸브를 개방함으로써 상기 바이패스로를 통하여 상기 가열기와 상기 응축기를 연통하는 제어인 연통 제어를 실행하고,
    상기 제어부는, 상기 순환 펌프의 정지를 검지한 때에, 상기 가열기로 증발된 작동 매체를 응축시키기 위해서, 상기 냉각 매체 펌프를 구동시켜서 상기 응축기에 냉각 매체를 공급하는 제어인 공급 제어를 실행하고,
    상기 제어부가 먼저 상기 연통 제어만을 행하고, 상기 센서의 검출값이 역치 이상이 된 경우에, 상기 공급 제어를 행하며,
    상기 순환 펌프는, 상기 순환 펌프의 정지가 검출된 때에 작동 매체를 상기 증발기로 유동시키기 위한 바이패스를 가지지 않는, 열 에너지 회수 장치.
  2. 열 에너지 회수 장치로서,
    구동 시 또는 정지 시에 관계없이 상시 또는 간헐적으로 유입하는 열 매체와 작동 매체를 열교환시킴으로써 그 작동 매체를 가열하는 가열기와,
    상기 가열기로부터 유출된 작동 매체가 유입되는 팽창기와,
    상기 팽창기에 접속된 동력 회수기와,
    상기 팽창기로부터 유입된 작동 매체를 냉각 매체와의 열교환에 의해 응축시키는 응축기와,
    상기 응축기로 응축한 작동 매체를 상기 가열기로 보내는 순환 펌프와,
    상기 가열기, 상기 팽창기, 상기 응축기 및 상기 순환 펌프를 연결하여, 작동 매체가 순환하는 순환유로와,
    상기 순환유로의, 상기 팽창기보다도 상류측의 부위와 상기 팽창기보다도 하류측의 부위를 접속하는 바이패스로와,
    상기 바이패스로에 설치되는 바이패스 밸브와,
    상기 응축기에 상기 냉각 매체를 보내는 냉각 매체 펌프와,
    상기 상류측의 부위 중 상기 바이패스로의 단부가 접속되는 위치보다도 상기 팽창기측에 위치하는 차단 밸브와,
    제어부와,
    상기 순환유로에서의 상기 가열기와 상기 팽창기 사이의 부위에 배치되고, 작동 매체의 압력 또는 온도를 검출하는 센서를 구비하고,
    상기 센서는 상기 가열기와 상기 차단 밸브 사이에 위치하며,
    상기 제어부는, 상기 순환 펌프의 정지를 검지한 때에, 상기 가열기로 증발된 작동 매체를 응축시키기 위해서, 상기 바이패스 밸브를 개방함으로써 상기 바이패스로를 통하여 상기 가열기와 상기 응축기를 연통하는 제어인 연통 제어를 실행하고,
    상기 제어부는, 상기 순환 펌프의 정지를 검지한 때에, 상기 가열기로 증발된 작동 매체를 응축시키기 위해서, 상기 냉각 매체 펌프를 구동시켜서 상기 응축기에 냉각 매체를 공급하는 제어인 공급 제어를 실행하고,
    상기 제어부가, 상기 센서의 검출값이 역치 이상이 된 경우에, 상기 연통 제어 및 상기 공급 제어를 행하며,
    상기 순환 펌프는, 상기 순환 펌프의 정지가 검출된 때에 작동 매체를 상기 증발기로 유동시키기 위한 바이패스를 가지지 않는, 열 에너지 회수 장치.
  3. 구동 시 또는 정지 시에 관계없이 열 매체가 상시 또는 간헐적으로 유입하는 가열기, 팽창기, 응축기, 및 순환 펌프의 사이에서 작동 매체를 순환시키는 순환유로와, 상기 팽창기에 접속된 동력 회수기와, 상기 팽창기보다도 상류측의 부위와 상기 팽창기보다도 하류측의 부위를 접속하는 바이패스로와, 상기 팽창기의 상류측의 부위 중 상기 바이패스로의 단부가 접속되는 위치보다도 팽창기측에 위치하는 차단 밸브를 구비한, 열 에너지 회수 장치의 정지 시에서의 압력 제어 방법이며,
    상기 순환 펌프를 정지시키는 정지 스텝과,
    상기 정지 스텝 후에, 상기 가열기와 상기 응축기를 연통하는 연통 스텝과,
    상기 정지 스텝 후에, 상기 응축기에 냉각 매체를 공급하는 제어인 공급 스텝과,
    상기 정지 스텝 후에, 상기 순환유로에서의 상기 가열기와 상기 차단 밸브 사이에서 작동 매체의 압력 또는 온도를 검출하는 검출 스텝과,
    상기 검출 스텝에서 검출된 압력 또는 온도가 역치 이상이 된 경우에, 상기 냉각 매체 펌프를 작동시켜서 상기 응축기에 냉각 매체를 보내는 냉각 스텝을 구비하고,
    상기 순환 펌프는, 상기 순환 펌프의 정지가 검출된 때에 작동 매체를 상기 증발기로 유동시키기 위한 바이패스를 가지지 않는, 열 에너지 회수 장치의 제어 방법.
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