KR20190121243A - 열에너지 회수 장치 및 오일 검출 방법 - Google Patents

열에너지 회수 장치 및 오일 검출 방법 Download PDF

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Abstract

오일 분리기로부터 팽창기에 윤활유가 공급되고 있는지 여부를 판별할 수 있는 열에너지 회수 장치를 제공하는 것이다.
오일 분리기(7)에서 분리되어 팽창기(2)에 공급되는 윤활유의 유무를 검출하는 오일 검출 장치(8)는, 오일 분리기(7)로부터 팽창기(2)에 윤활유를 공급하는 오일 공급관(10)의 내외에 광을 투과시키는 제1 및 제2 광 투과부(11, 12)와, 제1 광 투과부(11)를 향하여 광을 출사하는 광 출사기(14)와, 광 출사기(14)로부터 출사된 광을 제2 광 투과부(12)를 통하여 수광하는 수광기(15)를 갖는다. 광 출사기(14)는, 당해 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 제1 광 투과부(11)를 통하여 윤활유에 입사할 때 굴절되는 방향으로 배치된다. 수광기(15)는, 광 출사기(14)로부터 출사된 광의 굴절 유무에 기초하여 광의 수광 유무가 좌우되는 위치에 배치된다. 오일 검출 장치(8)는, 수광기(15)에 의한 수광의 유무에 기초하여, 팽창기(2)에 공급되는 윤활유의 유무를 검출한다.

Description

열에너지 회수 장치 및 오일 검출 방법{THERMAL ENERGY RECOVERY DEVICE AND OIL DETECTION METHOD}
본 발명은 열에너지 회수 장치 및 오일 검출 방법에 관한 것이다.
열에너지 회수 장치로서는, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다. 특허문헌 1의 열에너지 회수 장치는, 팽창기와, 응축기와, 작동 매체를 가압하는 펌프와, 증발기와, 증발기에서 증발된 작동 매체에 혼입되어 있는 액상의 윤활유를 작동 매체로부터 분리하는 오일 분리기와, 오일 분리기의 윤활유를 상기 팽창기의 베어링에 공급하기 위한 오일 공급 배관을 구비한다.
일본 특허 공개 제2011-122568호 공보
상기 열에너지 회수 장치에서는, 상기 오일 분리기로부터 상기 팽창기의 상기 베어링에 공급되는 윤활유는 상기 오일 공급 배관을 흐르기 때문에, 작업자는, 상기 윤활유가 상기 팽창기의 상기 베어링에 실제로 공급되고 있는지 여부를 확인할 수 없다는 문제가 있다. 그래서, 작업자가 상기 팽창기의 상기 베어링에 공급되는 윤활유를 확인할 수 있도록, 상기 오일 공급 배관의 일부를 투명하게 하는 것이 생각된다. 그러나, 특히, 상기 오일 분리기로부터 상기 팽창기의 상기 베어링에 공급되는 윤활유가 투명한 경우나, 윤활유의 공급량이 적은 경우에는, 상기 오일 공급 배관 내의 윤활유의 유무를 눈만으로 확인하는 것은, 작업자에게 있어서 곤란하다는 문제가 생긴다.
그래서, 본 발명은 상기 과제에 기초하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 오일 분리기로부터 팽창기에 윤활유가 공급되고 있는지 여부를 판별할 수 있는 열에너지 회수 장치 및 오일 검출 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 관한 열에너지 회수 장치는, 가스형 작동 매체를 팽창시키는 팽창기와, 상기 팽창기에서 팽창된 작동 매체를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에서 응축된 작동 매체를 가압하는 펌프와, 상기 펌프에서 가압된 작동 매체를 열원 매체의 열로 가열하는 가열기와, 작동 매체에 혼입되어 있는 윤활유를 작동 매체로부터 분리하는 오일 분리기와, 상기 오일 분리기에서 분리되어 상기 팽창기에 공급되는 윤활유의 유무를 검출하는 오일 검출 장치를 구비한다. 상기 오일 검출 장치는, 상기 오일 분리기로부터 상기 팽창기에 윤활유를 공급하는 오일 공급관의 내외에 광을 투과시키는 제1 광 투과부 및 제2 광 투과부와, 상기 제1 광 투과부를 향하여 광을 출사하는 광 출사기와, 상기 광 출사기로부터 출사된 광을 상기 제2 광 투과부를 통하여 수광하는 수광기를 갖는다. 상기 광 출사기는, 당해 광 출사기로부터 출사된 광이 상기 제1 광 투과부를 통하여 윤활유에 입사할 때 굴절되는 방향으로 배치되어 있다. 상기 수광기는, 상기 광 출사기로부터 출사된 광의 상기 굴절의 유무에 기초하여 상기 광의 수광 유무가 좌우되는 위치에 배치되어 있다. 상기 오일 검출 장치는, 상기 수광기에 의한 수광의 유무에 기초하여, 상기 팽창기에 공급되는 윤활유의 유무를 검출하도록 구성되어 있다.
이 구성에 의하면, 수광기는 광 출사기로부터 출사된 광이 제1 광 투과부를 통하여 윤활유에 입사할 때의 굴절 유무에 기초하여 광의 수광 유무가 좌우되는 위치에 배치되어 있다. 그 때문에, 수광기는, 예를 들어 광 출사기로부터 출사된 광이 윤활유에 입사되어 굴절된 경우에는, 광을 수광하지 않고, 상기 광이 상기 윤활유에 입사되지 않고 굴절되지 않았을 경우에는, 광을 수광한다. 또한, 반대로, 수광기는, 광 출사기로부터 출사된 광이 윤활유에 입사되어 굴절된 경우에는 광을 수광하고, 상기 광이 상기 윤활유에 입사되지 않고 굴절되지 않았을 경우에는 광을 수광하지 않는다. 오일 검출 장치에서는, 수광기가 수광한 경우에는, 오일 분리기로부터 팽창기에 윤활유가 공급되고 있지 않다고 판단하고, 수광기가 수광하지 않았을 경우에는, 상기 윤활유가 공급되고 있다고 판단한다. 이와 같이, 오일 검출 장치에 의해, 오일 분리기로부터 팽창기에 윤활유가 공급되고 있는지 여부가 판별된다. 또한, 수광기의 수광 유무는, 광 출사기로부터 출사된 광이 윤활유에 입사할 때 생기는 굴절의 유무에 좌우되기 때문에, 윤활유가 투명해도, 오일 검출 장치는, 오일 분리기로부터 팽창기에 공급되는 윤활유의 유무를 검출할 수 있다. 또한, 작동 매체에 혼입되어 있는 윤활유는, 오일 분리기에 있어서 작동 매체로부터 분리되기 때문에, 오일 분리기로부터 팽창기에 공급되는 윤활유에는 작동 매체가 혼입되기 어렵다. 그 때문에, 오일 분리기로부터 팽창기에 공급되는 윤활유 내에 작동 매체의 기포가 존재하기 어려워져, 광 출사기로부터 출사된 광은, 기포의 영향을 받지 않고 진행할 수 있다. 그 때문에, 광 출사기로부터 출사된 광의 진로가 기포의 영향에 의해 어긋나 버림으로써, 예를 들어 윤활유가 공급되고 있음에도 불구하고, 수광기가 광 출사기로부터 출사된 광을 수광해버리는 오 검지를 방지할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 오일 분리기는, 상기 가열기와 상기 팽창기 사이에 배치되어 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 작동 매체는, 오일 분리기에서 윤활유와 분리될 때, 가열기에 의한 가열에 의해 고온이 되므로, 오일 분리기에 있어서 액화되기 어렵다. 그 때문에, 오일 분리기에서 작동 매체의 일부가 액화되어 팽창기에 공급되는 윤활유에 혼입되기 어려워지므로, 광 출사기로부터 출사된 광의 진로가 작동 매체의 영향에 의해 어긋나기 어려워진다.
상기 구성에 있어서, 상기 수광기는, 상기 광 출사기로부터 출사된 광이 윤활유에 의해 굴절되지 않을 때의 상기 광의 진로 상에 배치되어 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 오일 공급관 내에 윤활유가 없는 상태에서 수광기의 위치 정렬을 행할 수 있으므로, 광 출사기에 대한 수광기의 위치 정렬이 용이해진다.
상기 구성에 있어서, 상기 오일 검출 장치는, 상기 오일 공급관에 있어서 하방으로 오목한 오일 고임부를 가져도 된다. 상기 광 출사기는, 상기 광 출사기로부터 출사된 광이 상기 오일 고임부에 의해 규정되는 오목 공간을 통과하도록 배치되어 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 오일 공급관에 있어서 하방으로 오목한 오일 고임부를 가지므로, 윤활유의 공급량이 적어도, 오일 분리기로부터 팽창기에 윤활유가 공급되고 있는 동안은 윤활유의 일부가 오일 고임부에 의해 규정되는 오목 공간에 머무르게 된다. 또한, 광 출사기는, 광 출사기로부터 출사된 광이 오일 고임부에 의해 규정되는 오목 공간을 통과하도록 배치되어 있으므로, 광 출사기로부터 출사된 광은, 오목 공간에 있어서 윤활유에 입사하기 쉬워진다. 그 때문에, 오일 분리기로부터 팽창기에 윤활유가 공급되고 있음에도 불구하고, 광 출사기로부터 출사된 광이 윤활유를 통과하지 않는 것을 방지할 수 있다.
상기 구성에 있어서, 상기 오일 검출 장치는, 상기 광 출사기로부터 출사되어 상기 제1 광 투과부를 투과한 광을 반사하는 반사판을 가져도 된다.
이 구성에 의하면, 광 출사기로부터 출사되어 제1 광 투과부를 투과한 광은, 반사판에서 반사되므로, 광 출사기로부터 수광기까지의 광로 길이가 길어진다. 그 때문에, 윤활유에 입사되어 굴절된 광의 진로는, 윤활유에 입사되지 못하여 굴절되지 않는 경우의 광 진로에 비해 크게 어긋난다. 그 때문에, 오일 검출 장치는, 수광기의 수광 유무에 기초하여 윤활유의 공급 유무를 검출하기 쉬워진다. 또한, 반사판의 존재에 의해, 광 출사기로부터 출사된 광의 제1 광 투과부에 대한 입사각을 크게 해도, 그 광은 제2 광 투과부를 통하여 오일 공급관으로 빠져 나갈 수 있게 된다. 그 때문에, 광 출사기로부터 출사된 광이 윤활유에 입사할 때 굴절되는 방향으로 광 출사기를 배치하면서, 광 출사기로부터 출사된 광이 제2 광 투과부를 통하여 오일 공급관으로 빠져 나갈 수 있도록 하는 것이 용이해진다. 즉, 광 출사기의 위치 정렬이 용이해진다.
상기 구성에 있어서, 상기 반사판은, 상기 광 출사기로부터 출사된 광을 복수회 반사하도록 복수 배치되어 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 광 출사기로부터 출사된 광은, 복수의 반사판에서 복수회 반사되므로, 광 출사기로부터 수광기까지의 광로 길이가 보다 길어진다. 그 때문에, 광 출사기로부터 출사된 광의 진로는, 더욱 크게 어긋나므로, 윤활유에 입사되어 굴절된 광의 진로는, 윤활유에 입사되지 않고 굴절되지 않을 때의 광 진로에 비해 보다 크게 어긋나게 된다. 따라서, 오일 검출 장치는, 수광기의 수광 유무에 기초하여 윤활유의 공급 유무를 보다 검출하기 쉬워진다. 또한, 복수의 반사판의 존재에 의해, 광 출사기로부터 출사된 광의 제1 광 투과부에 대한 입사각을 더욱 크게 해도, 그 광은, 제2 광 투과부를 통하여 오일 공급관으로 빠져 나갈 수 있게 된다. 그 때문에, 광 출사기로부터 출사된 광이 윤활유에 입사할 때 굴절되는 방향으로 광 출사기를 배치하면서, 광 출사기로부터 출사된 광이 제2 광 투과부를 통하여 오일 공급관으로 빠져 나갈 수 있도록 하는 것이 보다 용이해진다. 즉, 광 출사기의 위치 정렬이 보다 용이해진다.
상기 구성에 있어서, 상기 광 출사기로부터 출사되는 광은, 레이저광이어도 된다.
이 구성에 의하면, 광 출사기로부터 출사되는 광의 지향성이 높아지므로, 예를 들어 광 출사기로부터 출사된 광이 윤활유에 입사되어 굴절되었음에도 불구하고, 수광기가 수광해버리는 것을 방지하기 쉬워진다.
상기 구성에 있어서, 상기 오일 검출 장치는, 상기 제1 및 제2 광 투과부와 상기 광 출사기와 상기 수광기를 덮는 울타리를 구비해도 된다.
이 구성에 의하면, 제1 및 제2 광 투과부와 광 출사기와 수광기가 울타리에 의해 둘러싸여 있으므로, 오일 검출 장치의 주위의 먼지가 울타리의 내부에 침입하여 광 투과부에 부착되는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 광 출사기로부터 출사된 광이 제1 및 제2 광 투과부에 부착된 먼지에 의해 반사되어 버림으로써, 예를 들어 윤활유가 공급되고 있지 않음에도 불구하고, 수광기가 수광하지 못하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 관한 오일 검출 방법은, 열에너지 회수 장치의 오일 분리기에 있어서 작동 매체에 혼입되어 있는 윤활유를 작동 매체로부터 분리하는 오일 분리 공정과, 상기 오일 분리기에 있어서 분리된 윤활유를 상기 오일 분리기로부터 팽창기에 공급하는 오일 공급 공정과, 상기 오일 분리기로부터 상기 팽창기에 윤활유를 공급하는 오일 공급관의 내부로 광을 투과시키는 광 투과부를 향하여 광 출사기로부터 광을 출사하고, 그 출사된 광이 상기 오일 공급관 내부의 윤활유에 입사할 때 생기는 굴절의 유무에 기초하여 수광기의 상기 광의 수광 유무가 좌우되어, 이 수광의 유무에 기초하여 상기 팽창기에 공급되는 윤활유의 유무를 검출하는 오일 검출 공정을 포함한다.
이 구성에 의하면, 광 투과부를 향하여 출사된 광이 오일 공급관 내부의 윤활유에 입사할 때 생기는 굴절의 유무에 기초하여 광의 수광 유무가 좌우되어, 이 수광의 유무에 기초하여 팽창기에 공급되는 윤활유의 유무가 검출된다. 그 때문에, 팽창기에 공급되는 윤활유의 유무가 판별된다. 또한, 수광기의 수광 유무는, 광 출사기로부터 출사된 광이 윤활유에 입사할 때 생기는 굴절의 유무에 의해 좌우되므로, 윤활유가 투명하여도, 팽창기에 공급되는 윤활유의 유무를 검출할 수 있다. 또한, 오일 분리 공정에 있어서 작동 매체에 혼입되어 있는 윤활유가 작동 매체로부터 분리되므로, 오일 분리기로부터 팽창기에 공급되는 윤활유에는, 작동 매체가 혼입되기 어렵다. 그 때문에, 오일 분리기로부터 팽창기에 공급되는 윤활유 내에 작동 매체의 기포가 존재하기 어려워져, 광 투과부를 향하여 출사된 광은, 작동 매체의 기포의 영향을 받지 않고 진행할 수 있다. 그 때문에, 광 투과부를 향하여 출사된 광의 진로가 기포의 영향에 의해 어긋나버림으로써, 예를 들어 윤활유가 공급되고 있음에도 불구하고, 수광기가 광 출사기로부터 출사된 광을 수광해버리는 오 검지를 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 오일 분리기로부터 팽창기에 윤활유가 공급되고 있는지 여부를 판별할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 열에너지 회수 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 열에너지 회수 장치의 오일 검출 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 열에너지 회수 장치의 오일 검출 장치의 오일 고임부를 도시하는 도면이다.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 열에너지 회수 장치의 오일 검출 장치의 광 출사기로부터 출사된 광의 진로를 도시하는 도면이다.
도 5는 제1 실시 형태에 관한 열에너지 회수 장치의 오일 검출 장치의 광 출사기로부터 출사된 광의 진로를 나타내는 그 밖의 도면이다.
도 6은 제2 실시 형태에 관한 열에너지 회수 장치의 오일 검출 장치를 도시하는 도면이다.
도 7은 제2 실시 형태에 관한 열에너지 회수 장치의 오일 검출 장치의 광 출사기로부터 출사된 광의 진로를 도시하는 도면이다.
도 8은 제2 실시 형태의 변형예에 관한 열에너지 회수 장치의 오일 검출 장치를 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 각 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 단, 이하에서 참조하는 각 도면은, 설명의 편의상, 본 발명의 각 실시 형태에 관한 열에너지 회수 장치(1)를 설명하기 위해서 필요로 하는 주요한 구성 요소를 간략화하여 나타낸 것이다. 따라서, 본 발명의 각 실시 형태에 관한 열에너지 회수 장치(1)는, 본 명세서가 참조하는 각 도면에 나타내지 않은 임의의 구성 요소를 구비할 수 있다. 이하, 도 1을 참조하면서, 제1 실시 형태의 열에너지 회수 장치(1)에 대해 설명한다.
열에너지 회수 장치(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 팽창기(2)와, 동력 회수기(3)와, 응축기(4)와, 펌프(5)와, 가열기(6)와, 오일 분리기(7)와, 오일 검출 장치(8)를 갖는다. 열에너지 회수 장치(1)는, 팽창기(2)와 응축기(4)와 펌프(5)와 가열기(6)와 오일 분리기(7)를 이 순서로 접속하고, 작동 매체를 순환시키는 작동 매체 순환관(9)과, 오일 분리기(7)로부터 팽창기(2)에 윤활유를 공급하는 오일 공급관(10)을 추가로 갖는다.
오일 공급관(10)은, 제1 오일 공급관(10a)과 제2 오일 공급관(10b)과 유로부(19)를 갖는다. 제1 오일 공급관(10a)은, 오일 분리기(7)의 하부와 유로부(19)를 접속하고 있다. 제2 오일 공급관(10b)은, 유로부(19)와 팽창기(2)를 접속하고 있다. 유로부(19)는, 제1 오일 공급관(10a)과 제2 오일 공급관(10b) 사이에 마련되어 있다. 유로부(19)는, 중공형으로 형성되며, 그 내부 공간(19a)은, 제1 오일 공급관(10a) 내의 통로와 제2 오일 공급관(10b) 내의 통로와 연통되어 있다. 그 때문에, 유로부(19)의 내부 공간(19a)은, 제1 오일 공급관(10a) 내의 통로와 제2 오일 공급 통로(10b) 내의 통로와 함께 윤활유가 흐르는 오일 공급 통로를 구성하고 있다. 유로부(19)로서는, 예를 들어 배관에 접속되어, 관 내를 흐르는 유체를 작업자가 눈으로 보기 위해 사용되는 사이트 글래스를 사용할 수 있다.
윤활유는, 예를 들어 팽창기(2)의 스크루 로터의 로터 축을 지지하는 베어링에 공급하기 위해서 사용할 수 있다.
팽창기(2)는, 가스형 작동 매체를 팽창시킨다. 작동 매체로서는, 유기 냉매(예를 들어, HFC245fa)가 사용된다.
동력 회수기(3)는, 팽창기(2)에 접속되어 있다. 동력 회수기(3)는, 예를 들어 팽창기(2)에 있어서 팽창하는 가스형 작동 매체의 팽창 에너지에 의해 회전 구동되는 발전기로서 사용될 수 있다.
응축기(4)는, 작동 매체 순환관(9)에 있어서의 팽창기(2)의 하류측의 부위에 마련되어 있다. 응축기(4)는, 팽창기(2)로부터 유출된 기상의 작동 매체와 냉각원으로부터 공급되는 냉각 매체(냉각수 등)를 열교환시킴으로써 작동 매체를 응축시킨다.
펌프(5)는, 작동 매체 순환관(9)에 있어서의 응축기(4)의 하류측의 부위에 마련되어 있다. 펌프(5)는, 응축기(4)로 응축된 액상의 작동 매체를 소정의 압력까지 가압하여 가열기(6)에 보낸다.
가열기(6)는, 작동 매체 순환관(9)에 있어서의 펌프(5)의 하류측의 부위에 마련되어 있다. 과열기(6)는, 펌프(5)로 가압된 액상의 작동 매체와 열원으로부터 공급되는 열원 매체(온수, 배가스 등)를 열교환시킴으로써 작동 매체를 가열한다. 제1 실시 형태에서는, 액상의 작동 매체를 증발시키는 증발기가 사용된다.
오일 분리기(7)는, 작동 매체 순환관(9)에 있어서의 가열기(6)의 하류측이며 가열기(6)와 팽창기(2) 사이에 마련되어 있다. 오일 분리기(7)는, 작동 매체에 혼입되어 있는 윤활유를 비중 차에 의해 작동 매체로부터 분리된다. 작동 매체로부터 분리된 윤활유는, 오일 분리기(7) 내의 하방에 모인다. 한편, 윤활유가 분리된 기상의 작동 매체는, 오일 분리기(7) 내의 윤활유 상방으로 이동한다. 또한, 오일 분리기(7)는, 작동 매체 순환관(9)에 있어서의 팽창기(2)의 하류측이며 팽창기(2)와 응축기(4) 사이에 마련되어도 된다.
이하, 도 2, 도 3을 참조하면서, 오일 검출 장치(8)에 대해 설명한다. 오일 검출 장치(8)는, 제1 광 투과부(11)와, 제2 광 투과부(12)와, 오일 고임부(13)와, 광 출사기(14)와, 수광기(15)와, 작동기(17)와, 울타리(16)를 갖고, 오일 분리기(7)로부터 팽창기(2)에 공급되는 윤활유의 유무를 검출한다.
제1 및 제2 광 투과부(11, 12)는, 유로부(19)에 있어서 오일 공급관(10)을 따르는 방향의 벽면 일부를 투명하고 또한 원형으로 형성한 것이며, 광을 유로부(19)의 내외에 투과시킨다. 제1 및 제2 광 투과부(11, 12)는, 유로부(19)의 벽면에 있어서 서로 대략 수평 방향으로 대향하도록 배치되어 있다. 제1 및 제2 광 투과부(11, 12)는, 평판형으로 형성되어 있다. 즉, 제1 및 제2 광 투과부(11, 12)를 통해서, 윤활유의 유무를 알 수 있다. 또한, 제1 및 제2 광 투과부(11, 12)는, 유로부(19)로서 사이트 글래스를 사용한 경우에는, 사이트 글래스의 투명한 창을 제1 및 제2 광 투과부(11, 12)로 할 수 있다. 또한, 오일 공급관(10)은, 하나의 관으로 구성되어도 된다. 이 경우, 오일 공급관(10)의 벽면은, 단면 사각 형상의 통로를 형성하며, 또한, 전체를 투명하게 형성한 것이어도 된다. 그리고, 제1 및 제2 광 투과부(11, 12)는, 오일 공급관(10)의 벽면 투명 부분에 있어서 서로 대략 수평 방향으로 대향하는 부위가 된다. 또한, 오일 공급관(10)의 벽면은, 그 일부를 투명하게 형성한 것이어도 된다.
오일 고임부(13)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 유로부(19)에 있어서 제1 및 제2 오일 공급 통로(10a, 10b)의 하단보다도 하방으로 오목한 부위이다. 그 때문에, 유로부(19)의 내부 공간(19a)은, 오일 고임부(13)에 의해 규정되는 오목 공간(13a)을 갖고, 그 오목 공간(13a)에는, 제1 오일 공급관(10a)으로부터 윤활유가 유입되어 머무른다. 오일 고임부(13)와 오목 공간(13a)은, 제1 광 투과부(11)에 인접하는 위치로부터 제2 광 투과부(12)에 인접하는 위치까지 연장되도록 형성되어 있다. 또한, 오일 고임부(13)는, 생략되어 있어도 된다.
광 출사기(14)는, 제1 광 투과부(11)를 향하여 제1 광 투과부(11)의 외측으로부터 광을 출사한다. 광 출사기(14)로부터 출사되는 광은, 제1 및 제2 광 투과부(11, 12)를 투과할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 레이저광을 사용할 수 있다. 광 출사기(14)는, 제1 광 투과부(11)를 통하여 오일 고임부(13)에 의해 규정되는 오목 공간(13a)을 광이 통과하고, 또한, 오목 공간(13a)을 통과한 광이 제2 광 투과부(12)를 통하여 오목 공간(13a)으로부터 빠져 나갈 수 있는 방향으로 배치되어 있다. 또한, 광 출사기(14)는, 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 오목 공간(13a)에 있어서 윤활유에 입사할 때 굴절되는 방향으로 배치되어 있다. 구체적으로는, 광 출사기(14)는 도 2에 도시된 바와 같이, 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 제1 광 투과부(11)를 비스듬히 통과하도록 배치되어 있다. 또한, 오일 고임부(13)가 생략되는 경우에는, 광 출사기(14)는, 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 제1 광 투과부(11)를 통하여 유로부(19)의 내부 공간(19a)을 통과하고, 또한, 제2 광 투과부(12)를 통하여 내부 공간(19a)로부터 빠져 나갈 수 있는 방향으로 배치된다.
수광기(15)는, 제2 광 투과부(12)의 외측 측방이며, 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 오일 고임부(13)에 의해 규정되는 오목 공간(13a)에 있어서 윤활유에 입사할 때 생기는 굴절의 유무에 따라 상기 광의 수광 유무가 좌우되는 위치에 배치되어 있다. 구체적으로는, 수광기(15)는, 오목 공간(13a)에 윤활유가 고이지 않았을 때의 광 출사기(14)로부터 출사된 광의 진로 상이며(도 4의 실선 화살표, 도 5의 파선 화살표 참조), 오목 공간(13a)에 윤활유가 고여 있을 때의 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 오목 공간(13a)의 윤활유에 입사됨로써 굴절된 때의 광 진로 상으로부터 어긋난 위치에 배치되어 있다(도 5의 실선 화살표 참조). 이 때문에, 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 오목 공간(13a)의 윤활유를 통과하지 않았을 경우에는, 수광기(15)는 광 출사기(14)로부터 출사된 광을 수광한다. 한편, 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 오목 공간(13a)의 윤활유를 통과하여 굴절이 생긴 경우에는, 수광기(15)는 광 출사기(14)로부터 출사된 광을 수광하지 않는다. 또한, 수광기(15)는, 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 오목 공간(13a)의 윤활유를 통과하여 굴절된 때의 광의 진로 상이며, 오목 공간(13a)에 윤활유가 고이지 않았을 때의 광 진로로부터 어긋난 위치에 배치되어도 된다. 수광기(15)는, 작동기(17)와 전기적으로 접속되어 있고, 광 출사기(14)로부터 출사된 광을 수광하면, 작동기(17)에 신호를 송신하도록 구성되어 있다.
작동기(17)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 울타리(16)의 외측에 설치되어 있고, 수광기(15)로부터 신호를 수신하면 점등하도록 구성되어 있다. 또한, 작동기(17)의 작동은, 예를 들어 소리가 나도록 구성되어도 되지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 작동기(17)의 작동은, 오일 분리기(7)로부터 팽창기(2)로 공급되는 윤활유가 없어진 것을 작업자가 알 수 있도록 작동하면 되며, 어느 방법으로 알려도 된다.
울타리(16)는, 제1 및 제2 광 투과부(11, 12)와 광 출사기(14)와 수광기(15)를 덮도록 상자형으로 형성되고, 내부에 먼지나 광이 침입되지 않도록 내부를 밀폐하고 있다. 또한, 울타리(16)는, 생략되어 있어도 된다.
상기와 같이 구성된 열에너지 회수 장치(1)를 사용하여 오일 분리기(7)로부터 팽창기(2)에 공급되는 윤활유의 오일 검출 방법에 대해 설명한다.
상기 열에너지 회수 장치(1)가 구동되면, 펌프(5)의 토출 압력에 의해 작동 매체가 작동 매체 순환관(9)을 가열기(6)와 오일 분리기(7)와 팽창기(2)와 응축기(4)의 순으로 순환하고, 열원 매체의 열에너지가 작동 매체를 통해 동력 회수기(3)로 회수된다. 이 때, 오일 분리기(7)에 있어서 작동 매체에 혼입되어 있는 윤활유가 작동 매체로부터 분리되는 오일 분리 공정과, 오일 분리 공정에 있어서 분리된 윤활유를 오일 분리기(7)로부터 팽창기(2)에 공급하는 오일 공급 공정과, 오일 분리기(7)로부터 팽창기(2)에 공급되는 윤활유의 유무를 검출하는 오일 검출 공정이 행하여진다.
오일 분리 공정에서는, 오일 분리기(7)에 있어서, 가열기(6)에서 증발한 기상의 작동 매체와 혼합되어 있는 윤활유가 비중 차에 의해 작동 매체로부터 분리된다. 작동 매체로부터 분리된 윤활유는, 기상의 작동 매체보다도 비중이 크므로, 오일 분리기(7) 내의 하방에 모아진다. 한편, 기상의 작동 매체는, 윤활유보다도 비중이 작으므로, 오일 분리기(7) 내의 윤활유 상방으로 이송된다.
오일 공급 공정에서는, 오일 분리기(7)에 모아진 윤활유가 오일 공급관(10)을 통하여 팽창기(2)에 공급된다.
오일 검출 공정에서는, 먼저, 광 출사기(14)로부터 제1 광 투과부(11)를 통하여 오일 고임부(13)에 의해 규정되는 오목 공간(13a)을 향하여 광을 출사시킨다. 이 때, 광 출사기(14)로부터 출사된 광은, 오목 공간(13a)에 있어서 윤활유에 입사하면, 도 5의 실선에 도시되는 바와 같이 굴절된다. 이 광은, 제2 광 투과부(12)를 통하여 오목 공간(13a)으로부터 빠져 나가고, 수광기(15)에 대해 어긋나도록 진행된다. 수광기(15)는, 광 출사기(14)로부터 출사된 광을 수광하지 못하여, 작동기(17)에 신호를 송신하지 않는다. 그 결과, 작동기(17)는, 작동하지 않는다. 작업자는, 작동기(17)가 작동되지 않는 것을 확인함으로써, 윤활유가 팽창기(2)에 공급되고 있음을 알 수 있다.
한편, 오목 공간(13a)에 윤활유가 존재하지 않는 경우는, 광 출사기(14)로부터 출사된 광은, 윤활유에 입사되지 않기 때문에, 윤활유를 통과하는 것에 의한 광의 굴절은 생기지 않고, 상기 광은, 도 5의 파선 화살표에 도시되는 바와 같이 진행된다. 이 때, 수광기(15)는, 광 출사기(14)로부터 출사된 광을 수광하여, 신호를 작동기(17)에 송신한다. 작동기(17)는, 수광기(15)로부터의 신호를 수신하면, 작동된다. 작업자는, 작동기(17)가 작동되고 있음을 확인함으로써, 오일 분리기(7)로부터 팽창기(2)에 윤활유가 공급되지 않고 있음을 알 수 있다.
제1 실시 형태의 열에너지 회수 장치(1)에 의하면, 수광기(15)는, 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 윤활유에 입사되지 않을 때의 광 진로 상이며, 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 윤활유에 입사되어 굴절된 때의 광 진로 상으로부터 어긋난 위치에 배치되어 있다. 그 때문에, 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 윤활유에 입사되지 않아 굴절되지 않았을 경우에는, 수광기(15)는, 광을 수광한다. 한편, 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 윤활유에 입사되어 굴절된 경우에는, 수광기(15)는, 광을 수광하지 않는다. 이와 같이, 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 윤활유에 입사되어 굴절하는 경우와 윤활유에 입사되지 못하여 굴절되지 않는 경우 사이에서 수광기(15)의 수광 유무가 변화된다. 그 때문에, 오일 검출 장치(8)는, 수광기(15)의 수광 유무에 기초하여 오일 분리기(7)로부터 팽창기(2)에 윤활유가 공급되고 있는지 여부를 판별할 수 있다.
또한, 수광기(15)의 수광 유무는, 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 윤활유에 입사할 때 생기는 굴절의 유무에 좌우되므로, 윤활유가 투명해도, 오일 검출 장치(8)는, 오일 분리기(7)로부터 팽창기(2)에 공급되는 윤활유의 유무를 검출할 수 있다.
또한, 작동 매체에 혼입되어 있는 윤활유는, 오일 분리기(7)에 있어서 작동 매체로부터 분리되기 때문에, 오일 분리기(7)로부터 팽창기(2)에 공급되는 윤활유에는 작동 매체가 혼입되기 어렵다. 그 때문에, 오일 분리기(7)로부터 팽창기(2)에 공급되는 윤활유 내에 작동 매체가 존재하기 어려워지고, 광 출사기(14)로부터 출사되어 윤활유에 입사된 광은, 작동 매체의 영향을 받지 않고 진행할 수 있다. 그 때문에, 광 출사기(14)로부터 출사된 광의 진로가 작동 매체의 영향에 의해 어긋남으로써, 수광기(15)가 오일 분리기(7)로부터 팽창기(2)에 윤활유가 공급되고 있음에도 불구하고, 광 출사기(14)로부터 출사된 광을 수광해버리는 오 검지를 방지할 수 있다.
제1 실시 형태의 열에너지 회수 장치(1)에 의하면, 오일 분리기(7)는, 작동 매체 순환관(9)에 있어서의 가열기(6)의 하류측이며 가열기(6)와 팽창기(2) 사이에 마련되어 있다. 그 때문에, 작동 매체는, 오일 분리기(7)에서 윤활유와 분리될 때, 가열기(6)에 의한 가열에 의해 고온이 되기 때문에, 작동 매체는 오일 분리기(7)에서 액화되기 어렵다. 따라서, 오일 분리기(7)에 있어서 작동 매체의 일부가 액화되어 윤활유에 혼입되는 경우가 적어지므로, 광 출사기(14)로부터 출사된 광의 진로에 있어서의 윤활유 내의 작동 매체의 영향이 작아진다.
제1 실시 형태의 열에너지 회수 장치(1)에 의하면, 수광기(15)는 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 윤활유에 입사되지 않을 때의 광 진로 상에 배치되어 있으므로, 유로부(19)의 내부 공간(19a)에 윤활유가 없는 상태에서 수광기의 위치 정렬을 행할 수 있다. 그 때문에, 광 출사기(14)에 대한 수광기(15)의 위치 정렬이 용이해진다.
제1 실시 형태의 열에너지 회수 장치(1)에 의하면, 오일 검출 장치(8)는, 유로부(19)에 있어서 윤활유가 고이는 하방으로 오목한 오일 고임부(13)를 가지므로, 오일 분리기(7)로부터 팽창기(2)에 공급되는 윤활유의 공급량이 적어도, 윤활유가 공급되고 있는 동안은, 윤활유의 일부가 오일 고임부(13)에 의해 규정되는 오목 공간(13a)에 머무르게 된다. 또한, 광 출사기(14)는, 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 오목 공간(13a)을 통과하도록 배치되어 있으므로, 광 출사기(14)로부터 출사된 광은, 윤활유의 공급량이 적어도, 윤활유에 입사하게 된다. 그 때문에, 윤활유가 공급되고 있음에도 불구하고, 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 윤활유에 입사되지 않는 것을 방지할 수 있다.
제1 실시 형태의 열에너지 회수 장치(1)에 의하면, 오일 검출 장치(8)는, 제1 및 제2 광 투과부(11, 12)와 광 출사기(14)와 수광기(15)를 덮는 울타리(16)를 구비하므로, 오일 검출 장치(8)의 주위의 먼지가 울타리(16)의 내부에 침입하여, 제1 및 제2 광 투과부(11, 12)에 부착되어버리는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 광 출사기(14)로부터 출사된 광이, 제1 및 제2 광 투과부(11, 12)에 부착된 먼지에 의해 반사되는 것이 방지되므로, 오목 공간(13a)에 오일이 존재하지 않음에도 불구하고, 광 출사기(14)로부터 출사된 광을 수광기(15)가 수광하지 않는 것을 방지할 수 있다.
제1 실시 형태의 열에너지 회수 장치(1)에 의하면, 광 출사기(14)로부터 출사되는 광은 레이저광이므로, 지향성이 높다. 그 때문에, 광 출사기(14)로부터 출사된 광이, 오일 고임부(13)에 있어서 윤활유에 입사되어 굴절되었음에도 불구하고, 수광기(15)가 수광해버리는 것을 방지하기 쉬워진다.
이상에서 설명한 열에너지 회수 장치(1)는, 본 발명의 일 실시 형태이며, 그 구체적 구성에 대해서는, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다. 이하, 제1 실시 형태의 변형예에 대해 설명한다.
상기 열에너지 회수 장치(1)에서는, 가열기(6)는, 펌프(5)로 가압된 액상의 작동 매체를 증발시키는 증발기가 사용되었지만, 상기 증발기와, 상기 증발기에서 증발된 기상의 작동 매체를 과열하는 과열기를 구비해도 된다.
또한, 가열기(6)는, 펌프(5)로 가압된 액상의 작동 매체를 예열하는 예열기와, 예열기에 의해 예열된 액상의 작동 매체를 증발시키는 증발기와, 증발기에서 증발된 기상의 작동 매체를 과열하는 과열기를 구비해도 된다.
이하, 제2 실시 형태의 열에너지 회수 장치에 대해 설명한다. 또한, 제1 실시 형태의 열에너지 회수 장치(1)와 대응하는 요소에 대해서는, 제1 실시 형태와 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
제2 실시 형태의 열에너지 회수 장치에서는, 오일 검출 장치(8)는, 도 6, 도 7에 도시되는 바와 같이, 광 출사기(14)로부터 출사된 광을 반사하는 반사판(18)을 오일 고임부(13)에 의해 규정되는 오목 공간(13a)에 더 갖는다는 점에서, 제1 실시 형태와 상이하다. 반사판(18)은, 오목 공간(13a)에 있어서의 윤활유 흐름 방향의 상류측에 배치되어, 윤활유 흐름 방향의 하류측을 향하고 있다. 또한, 반사판(18)의 배치는, 오목 공간(13a)에 한정되는 것은 아니고, 유로부(19)의 내부 공간(19a) 내이면 된다. 또한, 반사판(18)은, 오목 공간(13a)에 있어서의 윤활유 흐름 방향의 하류측에 배치되어도 된다. 이 경우는, 반사판(18)은, 윤활유 흐름 방향의 상류측을 향하도록 설치된다. 반사판(18)은, 예를 들어 금속의 표면을 경면 마무리한 것이나, 반사경을 사용할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 반사판(18)은, 광 출사기(14)로부터 출사된 광을 반사할 수 있는 것이면 어느 것이어도 된다.
제2 실시 형태의 열에너지 회수 장치에서는, 광 출사기(14)로부터 출사된 광은, 도 7에 도시되는 바와 같이, 반사판(18)으로 반사되므로, 광 출사기(14)로부터 수광기(15)까지의 광로 길이가 길어진다. 그 때문에, 윤활유에 입사되어 굴절된 광의 진로는, 윤활유에 입사되지 않고 굴절되지 않을 때의 광 진로에 비해 크게 어긋난다. 그 때문에, 오일 검출 장치(8)는, 수광기(15)의 수광 유무에 기초하여 윤활유의 공급 유무를 검출하기 쉬워진다.
또한, 반사판(18)의 존재에 의해, 광 출사기(14)로부터 출사된 광의 제1 광 투과부(11)에 대한 입사각을 크게 해도, 그 광은, 제2 광 투과부(12)를 통하여 유로부(19)의 내부 공간(19a)에 있어서의 오목 공간(13a)으로부터 빠져 나갈 수 있게 된다(도 7 참조). 그 때문에, 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 오목 공간(13a)에 있어서 윤활유에 입사할 때 굴절되는 방향으로 광 출사기(14)를 배치하면서, 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 제2 광 투과부(12)를 통하여 유로부(19)의 오목 공간(13a)으로부터 빠져 나갈 수 있도록 하는 것이 용이해진다. 즉 광 출사기(14)의 위치 정렬이 용이해진다.
제2 실시 형태의 열에너지 회수 장치에서는, 도 8에 도시되는 바와 같이, 광 출사기(14)로부터 출사된 광을 복수회 반사하도록 복수개의 반사판(18)이 오일 고임부(13)에 의해 규정되는 오목 공간(13a)에 배치되어도 된다. 도 8의 예에서는, 2개의 반사판(18)이 오목 공간(13a)에 있어서의 윤활유 흐름 방향의 상류측과 하류측에 각각 배치되어 있다. 이와 같이 하면, 광 출사기(14)로부터 출사된 광은, 2개의 반사판(18)으로 적어도 2회 반사되므로, 광 출사기(14)로부터 수광기(15)까지의 광로 길이가 반사판(18)으로 1회 반사되는 경우와 비교하여 커진다. 그 때문에, 윤활유에 입사되어 굴절된 광의 진로는, 윤활유에 입사되지 못하여 굴절되지 않는 경우의 광 진로에 비해 더욱 크게 어긋나므로, 오일 검출 장치(8)는, 수광기(15)의 수광 유무에 기초하여 윤활유의 공급 유무를 보다 검출하기 쉬워진다.
또한, 복수의 반사판(18)의 존재에 의해, 광 출사기(14)로부터 출사된 광의 제1 광 투과부(11)에 대한 입사각을 더욱 크게 해도, 그 광은, 제2 광 투과부(12)를 통하여 유로부(19)의 내부 공간(19a)에 있어서의 오목 공간(13a)으로부터 빠져 나갈 수 있게 된다. 그 때문에, 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 윤활유에 입사할 때 굴절되는 방향으로 광 출사기(14)를 배치하면서, 광 출사기(14)로부터 출사된 광이 제2 광 투과부(12)를 통하여 오목 공간(13a)으로부터 빠져 나갈 수 있도록 하는 것이 보다 용이해진다. 즉, 광 출사기(14)의 위치 정렬이 보다 용이해진다.
1: 열에너지 회수 장치
2: 팽창기
4: 응축기
5: 펌프
6: 가열기
7: 오일 분리기
8: 오일 검출 장치
10: 오일 공급관
11: 제1 광 투과부
12: 제2 광 투과부
13: 오일 고임부
13a: 오목 공간
14: 광 출사기
15: 수광기
16: 울타리
18: 반사판

Claims (9)

  1. 가스형 작동 매체를 팽창시키는 팽창기와,
    상기 팽창기에서 팽창된 작동 매체를 응축시키는 응축기와,
    상기 응축기에서 응축된 작동 매체를 가압하는 펌프와,
    상기 펌프에서 가압된 작동 매체를 열원 매체의 열로 가열하는 가열기와,
    작동 매체에 혼입되어 있는 윤활유를 작동 매체로부터 분리하는 오일 분리기와,
    상기 오일 분리기에서 분리되어 상기 팽창기에 공급되는 윤활유의 유무를 검출하는 오일 검출 장치
    를 구비하고,
    상기 오일 검출 장치는, 상기 오일 분리기로부터 상기 팽창기에 윤활유를 공급하는 오일 공급관의 내외에 광을 투과시키는 제1 광 투과부 및 제2 광 투과부와, 상기 제1 광 투과부를 향하여 광을 출사하는 광 출사기와, 상기 광 출사기로부터 출사된 광을 상기 제2 광 투과부를 통하여 수광하는 수광기를 갖고,
    상기 광 출사기는, 당해 광 출사기로부터 출사된 광이 상기 제1 광 투과부를 통하여 윤활유에 입사할 때 굴절되는 방향으로 배치되며,
    상기 수광기는, 상기 광 출사기로부터 출사된 광의 상기 굴절의 유무에 기초하여 상기 광의 수광 유무가 좌우되는 위치에 배치되고,
    상기 오일 검출 장치는, 상기 수광기에 의한 수광의 유무에 기초하여, 상기 팽창기에 공급되는 윤활유의 유무를 검출하도록 구성되어 있는 열에너지 회수 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오일 분리기는, 상기 가열기와 상기 팽창기 사이에 배치되어 있는 열에너지 회수 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수광기는, 상기 광 출사기로부터 출사된 광이 윤활유에 의해 굴절되지 않을 때의 상기 광의 진로 상에 배치되어 있는 열에너지 회수 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오일 검출 장치는, 상기 오일 공급관에 있어서 하방으로 오목한 오일 고임부를 갖고,
    상기 광 출사기는, 상기 광 출사기로부터 출사된 광이 상기 오일 고임부에 의해 규정되는 오목 공간을 통과하도록 배치되어 있는
    열에너지 회수 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오일 검출 장치는, 상기 광 출사기로부터 출사되어 상기 제1 광 투과부를 투과한 광을 반사하는 반사판을 갖는 열에너지 회수 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 반사판은, 상기 광 출사기로부터 출사된 광을 복수회 반사하도록 복수 배치되어 있는 열에너지 회수 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 출사기로 출사되는 광은, 레이저광인 열에너지 회수 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오일 검출 장치는, 상기 제1 및 제2 광 투과부와 상기 광 출사기와 상기 수광기를 덮는 울타리를 구비하는 열에너지 회수 장치.
  9. 열에너지 회수 장치의 오일 분리기에 있어서 작동 매체에 혼입되어 있는 윤활유를 작동 매체로부터 분리하는 오일 분리 공정과,
    상기 오일 분리기에 있어서 분리된 윤활유를 상기 오일 분리기로부터 팽창기에 공급하는 오일 공급 공정과,
    상기 오일 분리기로부터 상기 팽창기에 윤활유를 공급하는 오일 공급관의 내부로 광을 투과시키는 광 투과부를 향하여 광 출사기로 광을 출사하고,
    그 출사된 광이 상기 오일 공급관 내부의 윤활유에 입사할 때 생기는 굴절의 유무에 기초하여 수광기의 상기 광의 수광 유무가 좌우되고, 이 수광의 유무에 기초하여 상기 팽창기에 공급되는 윤활유의 유무를 검출하는 오일 검출 공정을 포함하는 오일 검출 방법.
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