廢熱發(fā)電裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】該廢熱發(fā)電裝置(G1、G2)包括：蒸發(fā)器(1)，其生成工作介質(zhì)的蒸汽；發(fā)電裝置(2)，其使該蒸汽膨脹，同時(shí)進(jìn)行發(fā)電；凝結(jié)器(3)，其將通過(guò)了該發(fā)電裝置(2)的蒸汽凝結(jié)；以及泵(5)，其將凝結(jié)的工作介質(zhì)朝向上述蒸發(fā)器(1)送出。該廢熱發(fā)電裝置(G1、G2)還具備：閥裝置(6)，其對(duì)于上述發(fā)電裝置(2)進(jìn)行供給或停止供給將上述發(fā)電裝置(2)冷卻的冷卻介質(zhì)；以及控制裝置(7)，其基于上述發(fā)電裝置(2)的溫度而控制上述閥裝置(6)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】廢熱發(fā)電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及使用廢熱能量而進(jìn)行發(fā)電的廢熱發(fā)電裝置。
[0002]本申請(qǐng)基于在日本于2011年6月27日申請(qǐng)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)2011-142095號(hào)而主張優(yōu)先權(quán)，將其內(nèi)容援引于此。
【背景技術(shù)】
[0003]一直以來(lái)，回收在工廠、焚燒設(shè)施等放出的廢熱能量而進(jìn)行發(fā)電，再利用由該發(fā)電獲得的電能，從而謀求節(jié)省能量。在此種工廠、設(shè)施中，由于容易生成用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的高壓蒸汽，故約300°C以上(根據(jù)情況為接近1000°C )的廢熱用于發(fā)電。另一方面，約300°C以下的低溫廢熱的大部分依然放出至大氣中。因此，如果回收以往幾乎不回收的低溫廢熱的廢熱能量并進(jìn)行發(fā)電，則有可能能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的節(jié)省能量。
[0004]在以下的專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，公開(kāi)了利用使用了低沸點(diǎn)工作介質(zhì)的蘭金循環(huán)來(lái)使用300°C以下的低溫廢熱的廢熱能量而進(jìn)行發(fā)電的廢熱發(fā)電裝置。另外，在以下的專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，公開(kāi)了在利用了蘭金循環(huán)的廢熱發(fā)電裝置中將工作介質(zhì)的凝結(jié)液的一部分引導(dǎo)至發(fā)電機(jī)的冷卻器并利用工作介質(zhì)的蒸發(fā)潛熱來(lái)冷卻發(fā)電機(jī)的技術(shù)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專(zhuān)利文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2000-110514號(hào)公報(bào)；
專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本專(zhuān)利第4286062號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的問(wèn)題
在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，雖然公開(kāi)了利用在廢熱發(fā)電裝置中使用的工作介質(zhì)的蒸發(fā)潛熱而冷卻發(fā)電機(jī)的技術(shù)，但是利用此種技術(shù)進(jìn)行發(fā)電機(jī)的冷卻的情況不是普遍的。在現(xiàn)狀下，發(fā)電機(jī)的冷卻一般而言依然使用冷卻水等的冷卻介質(zhì)來(lái)進(jìn)行。
[0007]當(dāng)冷卻在廢熱發(fā)電裝置中使用的發(fā)電機(jī)時(shí)，若由冷卻介質(zhì)過(guò)份冷卻發(fā)電機(jī)，則發(fā)電機(jī)的溫度下降，被引導(dǎo)至發(fā)電機(jī)內(nèi)的工作介質(zhì)有可能液化而積存在發(fā)電機(jī)的內(nèi)部。于是，有時(shí)候積存在發(fā)電機(jī)的內(nèi)部的工作介質(zhì)(液化的工作介質(zhì))與發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)體(例如，渦輪轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子)沖撞，使得損耗增大，或者產(chǎn)生機(jī)械性損壞。
[0008]與此相對(duì)，若冷卻介質(zhì)引起的發(fā)電機(jī)的冷卻不充分，則支撐發(fā)電機(jī)的框體、旋轉(zhuǎn)體的軸承等變得高溫，有可能產(chǎn)生燒壞等其他不良影響。
[0009]本發(fā)明鑒于上述情況而完成，其目的在于提供一種能夠在不引起冷卻過(guò)多以及冷卻不足的情況下適當(dāng)?shù)乩鋮s發(fā)電機(jī)的廢熱發(fā)電裝置。
[0010]用于解決問(wèn)題的方案
為了解決上述問(wèn)題，依照本發(fā)明的第一方式，廢熱發(fā)電裝置具備:蒸發(fā)器，其回收廢熱能量并生成工作介質(zhì)的蒸汽；發(fā)電裝置，其使該蒸汽膨脹，同時(shí)進(jìn)行發(fā)電；凝結(jié)器，其將通過(guò)了該發(fā)電裝置的蒸汽凝結(jié)；以及泵，其將在該凝結(jié)器凝結(jié)的工作介質(zhì)朝向上述蒸發(fā)器送出。該廢熱發(fā)電裝置還具備:閥裝置，其對(duì)于上述發(fā)電裝置進(jìn)行供給或停止供給將上述發(fā)電裝置冷卻的冷卻介質(zhì)；以及控制裝置，其基于上述發(fā)電裝置的溫度而控制上述閥裝置。
[0011]依照本發(fā)明的第二方式，在上述第一方式中，上述控制裝置基于上述發(fā)電裝置的溫度和上述發(fā)電裝置的壓力而控制上述閥裝置。
[0012]依照本發(fā)明的第三方式，在上述第一方式中，上述控制裝置基于上述發(fā)電裝置的溫度、和供應(yīng)至上述發(fā)電裝置的蒸汽與從上述發(fā)電裝置排出的蒸汽的中間壓力而控制上述
閥裝置。
[0013]依照本發(fā)明的第四方式，在上述第一至第三方式中的任一方式中，上述控制裝置以將上述發(fā)電裝置冷卻至既定溫度并且在上述蒸發(fā)器生成的上述蒸汽在上述發(fā)電裝置內(nèi)不液化的方式控制上述閥裝置。
[0014]依照本發(fā)明的第五方式，在上述第四方式中，上述控制裝置使用表示上述工作介質(zhì)的飽和特性的信息而控制上述閥裝置。
[0015]依照本發(fā)明的第六方式，在上述第一至第五方式中的任一方式中，上述冷卻介質(zhì)是為了將通過(guò)了上述發(fā)電裝置的蒸汽凝結(jié)而在上述凝結(jié)器中使用的冷卻介質(zhì)的一部分。
[0016]依照本發(fā)明的第七方式，在上述第一至第五方式中的任一方式中，上述冷卻介質(zhì)是在上述凝結(jié)器凝結(jié)的工作介質(zhì)的一部分。
[0017]依照本發(fā)明的第八方式，在上述第七方式中，用于上述發(fā)電裝置的冷卻的工作介質(zhì)被上述凝結(jié)器回收。
[0018]發(fā)明效果
依照本發(fā)明，控制裝置基于發(fā)電裝置的溫度而控制進(jìn)行供給或停止供給將發(fā)電裝置冷卻的冷卻介質(zhì)的閥裝置，因而能夠在不引起冷卻過(guò)多以及冷卻不足的情況下適當(dāng)?shù)乩鋮s發(fā)電裝置。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式的廢熱發(fā)電裝置的整體構(gòu)成的概要的框圖。
[0020]圖2是示出在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中進(jìn)行的第一控制的處理的流程圖。
[0021]圖3是用于說(shuō)明在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中進(jìn)行的第一控制的動(dòng)作的圖。
[0022]圖4是示出在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中進(jìn)行的第二控制的處理的流程圖。
[0023]圖5是用于說(shuō)明在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中進(jìn)行的第二控制的動(dòng)作的圖。
[0024]圖6是示出本發(fā)明的第二實(shí)施方式的廢熱發(fā)電裝置的整體構(gòu)成的概要的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下，參照附圖，詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的廢熱發(fā)電裝置。
[0026][第一實(shí)施方式]
圖1是示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式的廢熱發(fā)電裝置的整體構(gòu)成的概要的框圖。如圖1所示，本實(shí)施方式的廢熱發(fā)電裝置Gl具備蒸發(fā)器1、膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2(發(fā)電裝置)、凝結(jié)器
3、儲(chǔ)存罐4、泵5、電磁閥6 (閥裝置)、以及控制裝置7。另外，廢熱發(fā)電裝置Gl是利用了蘭金循環(huán)的發(fā)電裝置，使用從工廠、焚燒設(shè)施等放出的約300°C以下的低溫廢熱(在圖1中標(biāo)明為“熱源”)的廢熱能量進(jìn)行發(fā)電。
[0027]蒸發(fā)器I回收從工廠等放出的低溫廢熱并生成工作介質(zhì)的蒸汽。膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2使在蒸發(fā)器I中生成的蒸汽膨脹，同時(shí)進(jìn)行發(fā)電。該膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2例如具備葉輪2a、發(fā)電機(jī)2b、旋轉(zhuǎn)軸2c、軸承2d、以及冷卻套2e。膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2配置成旋轉(zhuǎn)軸2c的軸方向沿著鉛垂上下方向。
[0028]葉輪2a是由在蒸發(fā)器I中生成的蒸汽旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)翼。發(fā)電機(jī)2b由葉輪2a的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，例如進(jìn)行三相交流的發(fā)電。旋轉(zhuǎn)軸2c是用于將葉輪2a的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力傳遞至發(fā)電機(jī)2b的軸部件，以沿著鉛垂上下方向的方式被軸承2d旋轉(zhuǎn)自如地支撐。冷卻套2e為了冷卻膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2而使冷卻介質(zhì)(在凝結(jié)器3中使用的冷卻介質(zhì)的一部分)在膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2內(nèi)循環(huán)。
[0029]另外，膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2具備檢測(cè)膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部溫度的溫度傳感器以及檢測(cè)膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部壓力的壓力傳感器(均省略圖示)。這些溫度傳感器以及壓力傳感器例如設(shè)于膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的底部BT (鉛垂方向的下部)。
[0030]此外，還可以替代上述壓力傳感器而設(shè)置檢測(cè)供給至膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的蒸汽的壓力的第一壓力傳感器和檢測(cè)從膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2排出的蒸汽的壓力的第二壓力傳感器(均省略圖示)，從這些第一、第二壓力傳感器的檢測(cè)結(jié)果導(dǎo)出它們的中間壓力。膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部壓力一般而言為供給至膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的蒸汽的壓力與排出的蒸汽的壓力的中間壓力左右。因此，也可以將上述第一、第二壓力傳感器的檢測(cè)結(jié)果的中間值用作膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部壓力。
[0031]凝結(jié)器3將通過(guò)膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2之后的蒸汽在冷卻水等冷卻介質(zhì)冷卻并凝結(jié)(液化)。在該凝結(jié)器3，連接有將用于工作介質(zhì)的冷卻的冷卻介質(zhì)引導(dǎo)至凝結(jié)器3的配管PU、和將用于工作介質(zhì)的冷卻的冷卻介質(zhì)引導(dǎo)至凝結(jié)器3的外部的配管P12。在這些配管P11、P12，分別連接有配管P21、P22。配管P21將經(jīng)由配管Pll而被引導(dǎo)至凝結(jié)器3的冷卻介質(zhì)的一部分引導(dǎo)至膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的冷卻套2e。配管P22將在冷卻套2e內(nèi)循環(huán)的冷卻介質(zhì)引導(dǎo)至配管P12。
[0032]儲(chǔ)存罐4是將在凝結(jié)器3中凝結(jié)的冷卻介質(zhì)暫時(shí)儲(chǔ)存的罐。泵5將在凝結(jié)器3中凝結(jié)并暫時(shí)儲(chǔ)存于儲(chǔ)存罐4的工作介質(zhì)加壓并朝向蒸發(fā)器I送出。
[0033]電磁閥6安裝于與膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的冷卻套2e和配管P12連接的配管P22。電磁閥6通過(guò)在控制裝置7的控制下開(kāi)放或隔斷配管P22的流路，從而對(duì)于膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2進(jìn)行供給或停止供給冷卻介質(zhì)。此外，電磁閥6也可以安裝于與冷卻套2e和配管Pll連接的配管P21。
[0034]控制裝置7基于安裝于膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的未圖示的溫度傳感器的檢測(cè)結(jié)果來(lái)控制電磁閥6。另外，控制裝置7也可以基于上述溫度傳感器的檢測(cè)結(jié)果和上述壓力傳感器的檢測(cè)結(jié)果來(lái)控制電磁閥6。再者，控制裝置7也可以基于上述溫度傳感器的檢測(cè)結(jié)果和從上述第一、第二壓力傳感器的檢測(cè)結(jié)果導(dǎo)出的中間壓力來(lái)控制電磁閥6。
[0035]具體而言，控制裝置7基于膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部溫度、內(nèi)部壓力、中間壓力等來(lái)控制電磁閥6，并以不產(chǎn)生膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的冷卻不足(即，將膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2冷卻至能夠防止該構(gòu)成設(shè)備的燒壞等的既定溫度)并且從蒸發(fā)器I引導(dǎo)的蒸汽在膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2內(nèi)不液化的方式，調(diào)整冷卻介質(zhì)對(duì)于膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的供給量。[0036]控制裝置7使用表示工作介質(zhì)的飽和特性的信息而進(jìn)行上述電磁閥6的控制。表示工作介質(zhì)的飽和特性的信息是表示在工作介質(zhì)的蒸汽所液化的量和液化的工作介質(zhì)所蒸發(fā)的量平衡的狀態(tài)下的溫度與壓力的關(guān)系的信息。
[0037]g卩，為了防止工作介質(zhì)在膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部液化，控制裝置7使用表示工作介質(zhì)的飽和特性的信息，控制調(diào)整冷卻介質(zhì)的供給量的電磁閥6，使得液化的工作介質(zhì)的蒸發(fā)量保持在比工作介質(zhì)的蒸汽的液化量更大的范圍內(nèi)。
[0038]作為在以上的構(gòu)成的廢熱發(fā)電裝置Gl中使用的工作介質(zhì)，優(yōu)選使用其沸點(diǎn)(大氣壓條件下的沸點(diǎn))超過(guò)35°C的介質(zhì)。在該情況下，即使使用約300°C以下的低溫廢熱，也能夠生成工作介質(zhì)的蒸汽，因而能夠?qū)崿F(xiàn)有效地利用了此種低溫廢熱的廢熱能量的發(fā)電。另夕卜，優(yōu)選運(yùn)轉(zhuǎn)中的裝置內(nèi)部的壓力最大為IMPa(G)(表壓(gauge pressure)為IMPa)以下。在該情況下，能夠通過(guò)較低地抑制裝置整體的壓力來(lái)較低地抑制膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部壓力。
[0039]若較低地抑制膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部壓力，則較高的壓力施加于膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的殼體、蒸發(fā)器I或凝結(jié)器3，因而能夠確保更高的安全性。另外，由于不對(duì)上述殼體等要求過(guò)高的強(qiáng)度，故還能夠獲得還能夠較低地抑制成本而制造的協(xié)同效果。此外，作為上述工作介質(zhì)，能夠使用氫氟醚(HFE)、碳氟化合物、氟化酮、全氟聚醚等。
[0040]在上述構(gòu)成的廢熱發(fā)電裝置Gl中，由泵5將液狀的工作介質(zhì)送出至蒸發(fā)器1，工作介質(zhì)因?qū)胝舭l(fā)器I的低溫廢熱(熱源)的廢熱能量而沸騰蒸發(fā)，由此生成蒸汽。在蒸發(fā)器I中生成的蒸汽供給至膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2并膨脹，同時(shí)驅(qū)動(dòng)膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2，由此在膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2進(jìn)行發(fā)電。通過(guò)了膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的蒸汽在凝結(jié)器3中被經(jīng)由配管Pll而供給的冷卻介質(zhì)冷卻，從而凝結(jié)(液化)。由凝結(jié)器3凝結(jié)的工作介質(zhì)在暫時(shí)儲(chǔ)存在儲(chǔ)存罐4之后由泵5加壓而再次朝向蒸發(fā)器I送出。如此，通過(guò)在廢熱發(fā)電裝置Gl內(nèi)重復(fù)工作介質(zhì)的蒸發(fā)以及凝結(jié)，從而進(jìn)行使用了低溫廢熱的廢熱能量的發(fā)電。
[0041]在以上的動(dòng)作進(jìn)行期間，基于安裝于膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的未圖示的溫度傳感器的檢測(cè)結(jié)果(或者，溫度傳感器的檢測(cè)結(jié)果和壓力傳感器的檢測(cè)結(jié)果，或溫度傳感器的檢測(cè)結(jié)果和第一、第二壓力傳感器的檢測(cè)結(jié)果(中間壓力))而由控制裝置7控制電磁閥6，調(diào)整冷卻介質(zhì)對(duì)于膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的供給量。此外，控制裝置7對(duì)電磁閥6的控制大致分為僅基于膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的溫度的第一控制、和基于膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的溫度以及壓力(或中間壓力)的第二控制。以下，詳細(xì)地說(shuō)明這些第一、第二控制。
[0042]<第一控制>
圖2是示出在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中進(jìn)行的第一控制的處理的流程圖。圖3是用于說(shuō)明由上述第一控制進(jìn)行的動(dòng)作的圖。此外，圖3是示出工作介質(zhì)的飽和特性的圖表，橫軸表示溫度，縱軸表示壓力。
[0043]圖3中的賦予了符號(hào)Kl的曲線是表示在工作介質(zhì)的蒸汽所液化的量與液化的工作介質(zhì)所蒸發(fā)的量平衡的狀態(tài)下的溫度與壓力的關(guān)系的曲線(以下，稱(chēng)為“飽和特性曲線”)。該飽和特性曲線Kl更上方的區(qū)域Rl為工作介質(zhì)作為液體而存在的區(qū)域，飽和特性曲線Kl更下方的區(qū)域R2為工作介質(zhì)作為蒸汽而存在的區(qū)域。另外，圖3中的賦予了符號(hào)M的直線表示膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的設(shè)計(jì)上的最高壓力。
[0044]在本第一控制中，設(shè)定了用于打開(kāi)電磁閥6的打開(kāi)線Lll和用于關(guān)閉電磁閥6的關(guān)閉線L12。第一控制在膨脹渦輪發(fā)電機(jī)3的內(nèi)部壓力未超過(guò)設(shè)計(jì)上的最高壓力(不會(huì)超過(guò)到直線M更上方)的前提下進(jìn)行。因此，打開(kāi)線Lll作為表示不產(chǎn)生膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的冷卻不足的溫度的直線而設(shè)定。關(guān)閉線L12作為表示比由打開(kāi)線Lll示出的溫度更低的溫度且不產(chǎn)生工作介質(zhì)的液化的溫度的直線而設(shè)定。
[0045]若廢熱發(fā)電裝置Gl的運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始，膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2開(kāi)始發(fā)電，則例如發(fā)電機(jī)2b的電氣損耗(設(shè)于發(fā)電機(jī)2b的定子的銅損、鐵損等)使得發(fā)電機(jī)2b發(fā)熱。此外，在廢熱發(fā)電裝置Gl的運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)，由于膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的溫度比關(guān)閉線L12表示的溫度更低，故電磁閥6關(guān)閉。在膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2開(kāi)始發(fā)電的初期階段等，電磁閥6關(guān)閉，冷卻介質(zhì)未被引導(dǎo)至膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的冷卻套2e，因而膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部溫度逐漸上升。
[0046]由未圖示的溫度傳感器檢測(cè)該膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部溫度，示出該檢測(cè)結(jié)果的信息被輸入到控制裝置7。由此，在控制裝置7中，確認(rèn)膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部溫度(步驟Sll)。若完成該確認(rèn)，則由控制裝置7判斷膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部溫度是打開(kāi)線Lll以上(紙面右側(cè))還是關(guān)閉線L2以下(紙面左側(cè))(步驟S12)。
[0047]例如，若由圖3中的賦予了符號(hào)Qll的點(diǎn)表示膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的溫度以及壓力的關(guān)系，則控制裝置7判斷膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部溫度為打開(kāi)線Lll以上，以打開(kāi)電磁閥6的方式進(jìn)行控制(步驟S13)。于是，經(jīng)由配管Pll而供給的冷卻介質(zhì)的一部分經(jīng)由配管P21而被引導(dǎo)至膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的冷卻套2e。該冷卻介質(zhì)在冷卻套2e中循環(huán)，使得膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2被冷卻，其溫度下降(步驟S14)。由此，防止由膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的冷卻不足引起的燒壞等。此外，在冷卻套2e中循環(huán)的冷卻介質(zhì)經(jīng)由配管P22而被引導(dǎo)至配管P12。
[0048]另外，若例如由圖3中的賦予了符號(hào)Q12的點(diǎn)表示膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的溫度以及壓力的關(guān)系，則控制裝置7判斷膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部溫度為關(guān)閉線L12以下，以關(guān)閉電磁閥6的方式進(jìn)行控制(步驟S15)。于是，經(jīng)由配管P21的冷卻介質(zhì)對(duì)于膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的冷卻套2e的供給停止，膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的溫度上升(步驟S16)。由此，防止由膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的冷卻過(guò)多引起的工作介質(zhì)的液化。
[0049]如此，在本第一控制中，在膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的溫度為打開(kāi)線Lll以上的情況下，控制裝置7打開(kāi)電磁閥6，從而進(jìn)行冷卻介質(zhì)對(duì)于膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的供給。另一方面，在膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的溫度為關(guān)閉線L12以下的情況下，控制裝置7關(guān)閉電磁閥6，從而停止冷卻介質(zhì)對(duì)于膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的供給。由此，膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的溫度被維持在由打開(kāi)線Lll表示的溫度與由打開(kāi)線L12表示的溫度之間，能夠在不引起冷卻過(guò)多以及冷卻不足的情況下適當(dāng)?shù)乩鋮s膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2。
[0050]<第二控制>
圖4是示出在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中進(jìn)行的第二控制的處理的流程圖。圖5是用于說(shuō)明由上述第二控制進(jìn)行的動(dòng)作的圖。此外，圖5是示出與圖3所示的圖表同樣的工作介質(zhì)的飽和特性的圖表，示出工作介質(zhì)的飽和特性曲線Kl、工作介質(zhì)作為液體存在的區(qū)域R1、以及工作介質(zhì)作為蒸汽存在的區(qū)域R2。
[0051]在本第二控制中，也設(shè)定用于打開(kāi)電磁閥6的打開(kāi)線L21和用于關(guān)閉電磁閥6的關(guān)閉線L22。但是，第二控制與第一控制不同，使用膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的溫度以及壓力(或者中間壓力)而進(jìn)行控制。因此，打開(kāi)線L21作為表示不產(chǎn)生膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的冷卻不足的溫度以及壓力的關(guān)系的曲線(大致沿著飽和特性曲線Kl的曲線)而設(shè)定。關(guān)閉線L22為在打開(kāi)線L21與飽和特性曲線Kl之間設(shè)定的曲線且表示不產(chǎn)生工作介質(zhì)的液化的溫度以及壓力的關(guān)系的曲線(大致沿著飽和特性曲線Kl的曲線)而設(shè)定。
[0052]若廢熱發(fā)電裝置Gl的運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始，膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2開(kāi)始發(fā)電，則與在第一控制中說(shuō)明的情況同樣地，膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部溫度逐漸上升。
[0053]另外，由未圖示的壓力傳感器檢測(cè)該膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部壓力(或中間壓力)，示出該檢測(cè)結(jié)果的信息被輸入到控制裝置7。由此，在控制裝置7中，確認(rèn)膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部壓力(或中間壓力)(步驟S21)。
[0054]由未圖示的溫度傳感器檢測(cè)膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部溫度，示出該檢測(cè)結(jié)果的信息被輸入到控制裝置7。由此，在控制裝置7中確認(rèn)膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部溫度(步驟S22)。
[0055]若完成以上確認(rèn)，則由控制裝置7判斷膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部溫度以及內(nèi)部壓力、和打開(kāi)線L21以及關(guān)閉線L22的關(guān)系(步驟S23)。即，由控制裝置7判斷是膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部溫度為打開(kāi)線L21所示的溫度以上并且膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部壓力為打開(kāi)線L21所示的壓力以下，還是膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部溫度為關(guān)閉線L22所示的溫度以下并且膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部壓力為關(guān)閉線L22所示的壓力以上。另外，依照參照了圖5的說(shuō)明，由控制裝置7判斷膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部溫度以及內(nèi)部壓力是與打開(kāi)線L21相比位于紙面右側(cè)(紙面下側(cè))，還是與關(guān)閉線L22相比位于紙面左側(cè)(紙面上側(cè))。
[0056]例如，若由圖5中的賦予了符號(hào)Q21的點(diǎn)表示膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的溫度以及壓力的關(guān)系，則控制裝置7判斷膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部溫度和內(nèi)部壓力的關(guān)系與打開(kāi)線L21相比位于右側(cè)，以打開(kāi)電磁閥6的方式進(jìn)行控制(步驟S24)。于是，經(jīng)由配管Pll而供給的冷卻介質(zhì)的一部分經(jīng)由配管P21而被引導(dǎo)至膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的冷卻套2e。通過(guò)該冷卻介質(zhì)在冷卻套2e中循環(huán)，使得膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2被冷卻，其溫度下降(步驟S25)。由此，防止由膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的冷卻不足引起的燒壞等。此外，在冷卻套2e中循環(huán)的冷卻介質(zhì)經(jīng)由配管P22而被引導(dǎo)至配管P12。
[0057]另外，例如，若由圖5中的賦予了符號(hào)Q22的點(diǎn)表示膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的溫度以及壓力的關(guān)系，則控制裝置7判斷膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部溫度與內(nèi)部壓力的關(guān)系與關(guān)閉線L22相比位于左側(cè)，以關(guān)閉電磁閥6的方式進(jìn)行控制(步驟S26)。于是，經(jīng)由配管P21的冷卻介質(zhì)對(duì)于膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的冷卻套2e的供給停止，膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的溫度上升(步驟S27)。由此，防止由膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的冷卻過(guò)多引起的工作介質(zhì)的液化。
[0058]如此，在本第二控制中，考慮膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的溫度以及壓力的關(guān)系來(lái)進(jìn)行電磁閥6的控制。具體而言，在膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的溫度以及壓力的關(guān)系與打開(kāi)線L21相比位于右側(cè)的情況下，控制裝置7打開(kāi)電磁閥6，從而進(jìn)行冷卻介質(zhì)對(duì)于膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的供給。另一方面，在膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的溫度以及壓力的關(guān)系與關(guān)閉線L22相比位于左側(cè)的情況下，控制裝置7關(guān)閉電磁閥6，從而停止冷卻介質(zhì)對(duì)于膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的供給。
[0059]由此，膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的溫度被維持在由打開(kāi)線L21表示的溫度與由打開(kāi)線L22表示的溫度之間，能夠在不引起冷卻過(guò)多以及冷卻不足的情況下適當(dāng)?shù)乩鋮s膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2。另外，通過(guò)除了膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部溫度之外考慮內(nèi)部壓力(或中間壓力)，從而能夠?qū)⑴蛎洔u輪發(fā)電機(jī)2的內(nèi)部溫度與進(jìn)行第一控制的情況相比保持為更低溫，能夠更穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2。[0060][第二實(shí)施方式]
圖6是示出本發(fā)明的第二實(shí)施方式的廢熱發(fā)電裝置的整體構(gòu)成的概要的框圖。如圖6所示，本實(shí)施方式的廢熱發(fā)電裝置G2與圖1所示的第一實(shí)施方式的廢熱發(fā)電裝置Gl同樣地具備蒸發(fā)器f控制裝置7。另外，廢熱發(fā)電裝置G2是利用了蘭金循環(huán)的發(fā)電裝置，使用從工廠、焚燒設(shè)施等放出的約300°C以下的低溫廢熱的廢熱能量而進(jìn)行發(fā)電。但是，本實(shí)施方式的廢熱發(fā)電裝置G2與圖1所示的第一實(shí)施方式的廢熱發(fā)電裝置Gl在使用工作介質(zhì)進(jìn)行膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的冷卻的方面不同。
[0061]具體而言，本實(shí)施方式的廢熱發(fā)電裝置G2不設(shè)置在設(shè)于廢熱發(fā)電裝置Gl的配管P21、P22(與連接于凝結(jié)器3的配管PU、P12和膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的冷卻套2e連接的配管)，設(shè)置配管P31、P32。配管P31將從泵5朝向蒸發(fā)器I送出的工作介質(zhì)的一部分引導(dǎo)至膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的冷卻套2e。配管P32將在冷卻套2e中循環(huán)的冷卻介質(zhì)(工作介質(zhì))引導(dǎo)至凝結(jié)器3。此外，電磁閥6安裝于配管P32。另一方面，電磁閥6還可以安裝于配管P31。
[0062]上述構(gòu)成的廢熱發(fā)電裝置G2與第一實(shí)施方式的廢熱發(fā)電裝置Gl僅在使用工作介質(zhì)而進(jìn)行膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2的冷卻的方面不同，由控制裝置7進(jìn)行的電磁閥6的控制與第一實(shí)施方式的廢熱發(fā)電裝置Gl同樣地進(jìn)行。因此，在本實(shí)施方式中，也能夠在不引起冷卻過(guò)多以及冷卻不足的情況下適當(dāng)?shù)乩鋮s膨脹渦輪發(fā)電機(jī)2。
[0063]以上，說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施方式的廢熱發(fā)電裝置，但是本發(fā)明不限定于上述實(shí)施方式，而是僅由所附的權(quán)利要求書(shū)的范圍限定。在上述實(shí)施方式中示出的各構(gòu)成部件的諸形狀、組合等為一示例，能夠在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行構(gòu)成的附加、省略、調(diào)換以及其他變更。
[0064]例如，在上述實(shí)施方式中，在凝結(jié)器3與泵5之間設(shè)有儲(chǔ)存罐4，但是若不需要儲(chǔ)存罐4則能夠省略。另外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)作為閥裝置而使用電磁閥6的示例進(jìn)行了說(shuō)明，但是還能夠使用電磁閥以外的閥(例如，機(jī)械式的閥裝置)。再者，本發(fā)明還能夠適用于將離心式膨脹渦輪發(fā)電機(jī)、斜流式膨脹渦輪發(fā)電機(jī)等的徑流式(radial)渦輪發(fā)電機(jī)用作發(fā)電裝置的構(gòu)成。
[0065]產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
本發(fā)明能夠廣泛地利用于使用廢熱能量而進(jìn)行發(fā)電的廢熱發(fā)電裝置。
[0066]符號(hào)說(shuō)明 I蒸發(fā)器
2膨脹渦輪發(fā)電機(jī)(發(fā)電裝置)
3凝結(jié)器 5泵
6電磁閥(閥裝置)
7控制裝置 G1、G2廢熱發(fā)電裝置。
【權(quán)利要求】
1.一種廢熱發(fā)電裝置，具備: 蒸發(fā)器，其回收廢熱能量并生成工作介質(zhì)的蒸汽； 發(fā)電裝置，其使該蒸汽膨脹，同時(shí)進(jìn)行發(fā)電； 凝結(jié)器，其將通過(guò)了該發(fā)電裝置的蒸汽凝結(jié)； 泵，其將在該凝結(jié)器凝結(jié)的工作介質(zhì)朝向所述蒸發(fā)器送出； 閥裝置，其對(duì)于所述發(fā)電裝置進(jìn)行供給或停止供給將所述發(fā)電裝置冷卻的冷卻介質(zhì)；以及 控制裝置，其基于所述發(fā)電裝置的溫度而控制所述閥裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢熱發(fā)電裝置，其特征在于，所述控制裝置基于所述發(fā)電裝置的溫度和所述發(fā)電裝置的壓力而控制所述閥裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢熱發(fā)電裝置，其特征在于，所述控制裝置基于所述發(fā)電裝置的溫度、和供應(yīng)至所述發(fā)電裝置的蒸汽與從所述發(fā)電裝置排出的蒸汽的中間壓力而控制所述閥裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢熱發(fā)電裝置，其特征在于，所述控制裝置以將所述發(fā)電裝置冷卻至既定溫度并且在所述蒸發(fā)器生成的所述蒸汽在所述發(fā)電裝置內(nèi)不液化的方式控制所述閥裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢熱發(fā)電裝置，其特征在于，所述控制裝置使用表示所述工作介質(zhì)的飽和特性的信息而控制所述閥裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢熱發(fā)電裝置，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)是為了將通過(guò)了所述發(fā)電裝置的蒸汽凝結(jié)而在所述凝結(jié)器中使用的冷卻介質(zhì)的一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢熱發(fā)電裝置，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)是在所述凝結(jié)器凝結(jié)的工作介質(zhì)的一部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的廢熱發(fā)電裝置，其特征在于，用于所述發(fā)電裝置的冷卻的工作介質(zhì)被所述凝結(jié)器回收。
【文檔編號(hào)】F01D25/12GK103608549SQ201280030612
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月27日
【發(fā)明者】高橋俊雄, 脅阪裕壽, 町田晃一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Ihi