特許 5866819 廃熱発電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5866819

(24)【登録日】2016年1月15日

(45)【発行日】2016年2月24日

(54)【発明の名称】廃熱発電装置

(51)【国際特許分類】

   F01D 25/12 20060101AFI20160210BHJP

   F01K 25/10 20060101ALI20160210BHJP

   F01K 27/02 20060101ALI20160210BHJP

【ＦＩ】

   F01D25/12 Z

   F01D25/12 A

   F01K25/10 D

   F01K27/02 D

【請求項の数】11

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2011-142095(P2011-142095)

(22)【出願日】2011年6月27日

(65)【公開番号】特開2013-7368(P2013-7368A)

(43)【公開日】2013年1月10日

【審査請求日】2014年4月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(72)【発明者】

【氏名】高橋 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】脇阪 裕寿

(72)【発明者】

【氏名】町田 晃一

【審査官】 瀬戸 康平

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００２−５１６９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０７９８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３１７４０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ ２５／１２

Ｆ０１Ｋ ２５／１０，２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

低沸点の作動媒体の蒸気を生成する蒸発器と、
前記蒸気が供給され、前記蒸気とは別に冷却媒体が供給される発電装置と、
該発電装置を介した蒸気を凝縮する凝縮器と、
該凝縮器で凝縮された作動媒体を前記蒸発器に向けて送出するポンプと、
を備える廃熱発電装置において、
前記発電装置に対し、前記冷却媒体の前記発電装置への供給又は供給停止を行う弁装置と、
前記発電装置の温度に基づいて前記弁装置を制御する制御装置と、
を有する廃熱発電装置。

【請求項2】

前記制御装置は、前記発電装置の温度に加えて前記発電装置の圧力に基づいて前記弁装置を制御することを特徴とする請求項１記載の廃熱発電装置。

【請求項3】

前記制御装置は、前記発電装置の冷却不足が生ぜず、且つ、前記蒸発器で生成された前記蒸気が前記発電装置内で液化しないように前記弁装置を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の廃熱発電装置。

【請求項4】

前記制御装置は、前記作動媒体の飽和特性を示すグラフにおいて、前記発電装置の温度及び圧力が前記飽和特性における飽和特性曲線の下方の領域となるように前記弁装置を制御することを特徴とする請求項３記載の廃熱発電装置。

【請求項5】

前記冷却媒体は、前記発電装置を介した蒸気を凝縮するために前記凝縮器で用いられる冷却媒体の一部であることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の廃熱発電装置。

【請求項6】

前記冷却媒体は、前記凝縮器で凝縮された作動媒体の一部であることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の廃熱発電装置。

【請求項7】

前記発電装置の冷却に用いられた作動媒体は、前記凝縮器に回収されることを特徴とする請求項６記載の廃熱発電装置。

【請求項8】

低沸点の作動媒体の蒸気が供給され、前記蒸気とは別に冷却媒体が供給される発電装置と、
前記冷却媒体の前記発電装置への供給又は供給停止を行う弁装置と、
を有する廃熱発電装置であって、
少なくとも前記発電装置の温度に基づいて前記弁装置が制御される、廃熱発電装置。

【請求項9】

前記発電装置からの前記作動媒体の蒸気が入力される凝縮器を有し、
前記冷却媒体は前記凝縮器に供給される冷却媒体の一部である、請求項８記載の廃熱発電装置。

【請求項10】

前記発電装置からの前記作動媒体の蒸気が入力される凝縮器を有し、
前記冷却媒体は、前記凝縮器で凝縮された作動媒体の一部である、請求項８記載の廃熱発電装置。

【請求項11】

前記弁装置は、前記作動媒体の飽和特性を示すグラフにおいて、前記発電装置の温度及び圧力が前記飽和特性における飽和特性曲線の下方の領域となるように制御される、請求項８から請求項１０の何れか一項に記載の廃熱発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、廃熱エネルギーを用いて発電を行う廃熱発電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、工場や焼却施設等で放出される廃熱エネルギーを回収して発電が行われており、この発電によって得られた電気エネルギーが再利用されることで省エネルギーが図られている。このような工場や施設では、発電機を駆動するため、高圧の蒸気を生成しやすいということから約３００℃以上（場合によっては１０００℃近く）の廃熱が発電に用いられており、約３００℃以下の低温廃熱はその多くが依然として大気中に放出されていた。よって、従来は殆ど回収されていなかった低温廃熱の廃熱エネルギーを回収して発電を行えば、更なる省エネルギーを実現することができると考えられている。

【0003】

以下の特許文献１には、低沸点作動媒体を用いたランキンサイクルによって、３００℃以下の低温廃熱の廃熱エネルギーを用いて発電を行う廃熱発電装置が開示されている。また、以下の特許文献２には、ランキンサイクルを利用した廃熱発電装置において、作動媒体の凝縮液の一部を発電機の冷却器に導き、作動媒体の蒸発潜熱を利用して発電機を冷却する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００−１１０５１４号公報

【特許文献2】特許第４２８６０６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上述した特許文献２には、廃熱発電装置で用いられる作動媒体の蒸発潜熱を利用して発電機の冷却を行う技術が開示されているものの、かかる技術によって発電機の冷却が行われるのは希である。現状において、発電機の冷却は、依然として冷却水等の冷却媒体を用いて行われるのが一般的である。

【0006】

廃熱発電装置で用いられる発電機を冷却する場合に、冷却媒体によって発電機を冷やしすぎると発電機の温度が下がり、発電機内に導かれた作動媒体が液化して発電機の内部に溜まってしまう可能性が考えられる。すると、発電機の内部に溜まった作動媒体（液化した作動媒体）が発電機の回転体（例えば、タービンロータや発電機ロータ）と衝突することによって、損失が増大したり機械的な破損が生ずる虞が考えられるという問題がある。これに対し、冷却媒体による発電機の冷却が不十分であると、発電機の筐体や回転体を支持する軸受等が高温になり、焼損等の他の悪影響が生じてしまうという問題がある。

【0007】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、冷却過多及び冷却不足になることなく発電機を適切に冷却することが可能な廃熱発電装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明の廃熱発電装置は、廃熱エネルギーを回収して作動媒体の蒸気を生成する蒸発器（１）と、該蒸気を膨張させつつ発電を行う発電装置（２）と、該発電装置を介した蒸気を凝縮する凝縮器（３）と、該凝縮器で凝縮された作動媒体を前記蒸発器に向けて送出するポンプ（５）とを備える廃熱発電装置（Ｇ１、Ｇ２）において、前記発電装置に対し、前記発電装置を冷却する冷却媒体の供給又は供給停止を行う弁装置（６）と、前記発電装置の温度に基づいて前記弁装置を制御する制御装置（７）とを備えることを特徴としている。
ここで、本発明の廃熱発電装置は、前記制御装置が、前記発電装置の温度に加えて前記発電装置の圧力に基づいて前記弁装置を制御することを特徴としている。
或いは、本発明の廃熱発電装置は、前記制御装置が、前記発電装置の温度に加えて前記発電装置に供給される蒸気と前記発電装置から排出される蒸気との圧力差に基づいて前記弁装置を制御することを特徴としている。
また、本発明の廃熱発電装置は、前記制御装置が、前記発電装置の冷却不足が生ぜず、且つ、前記蒸発器で生成された前記蒸気が前記発電装置内で液化しないように前記弁装置を制御することを特徴としている。
また、本発明の廃熱発電装置は、前記制御装置が、前記作動媒体の飽和特性を示す情報を用いて前記弁装置を制御することを特徴としている。
ここで、本発明の廃熱発電装置は、前記冷却媒体が、前記発電装置を介した蒸気を凝縮するために前記凝縮器で用いられる冷却媒体の一部であることを特徴としている。
或いは、本発明の廃熱発電装置は、前記冷却媒体が、前記凝縮器で凝縮された作動媒体の一部であることを特徴としている。
本発明の廃熱発電装置においては、前記発電装置の冷却に用いられた作動媒体は、前記凝縮器に回収されることを特徴としている。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、発電装置の温度に基づいて制御装置が発電装置を冷却する冷却媒体の供給又は供給停止を行う弁装置を制御しているため、冷却過多及び冷却不足になることなく発電装置を適切に冷却することが可能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１実施形態による廃熱発電装置の全体構成の概要を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１実施形態において行われる第１制御の処理を示すフローチャートである。

【図3】本発明の第１実施形態において行われる第１制御の動作を説明するための図である。

【図4】本発明の第１実施形態において行われる第２制御の処理を示すフローチャートである。

【図5】本発明の第１実施形態において行われる第２制御の動作を説明するための図である。

【図6】本発明の第２実施形態による廃熱発電装置の全体構成の概要を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の実施形態による廃熱発電装置について詳細に説明する。

【0012】

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による廃熱発電装置の全体構成の概要を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の廃熱発電装置Ｇ１は、蒸発器１、膨張タービン発電機２（発電装置）、凝縮器３、リザーバタンク４、ポンプ５、電磁弁６（弁装置）、及び制御装置７を備えるランキンサイクルを利用した発電装置であり、工場や焼却施設等から放出される約３００℃以下の低温廃熱（図１では「熱源」と表記）の廃熱エネルギーを用いて発電を行う。

【0013】

蒸発器１は、工場等から放出される低温廃熱を回収して作動媒体の蒸気を生成する。膨張タービン発電機２は、蒸発器１で生成された蒸気を膨張させつつ発電を行う。この膨張タービン発電機２は、例えばインペラ２ａ、発電機２ｂ、回転軸２ｃ、軸受２ｄ、及び冷却ジャケット２ｅを備える構成であり、回転軸２ｃの軸方向が鉛直上下方向に沿うように配置される。

【0014】

インペラ２ａは、蒸発器１で生成された蒸気により回転駆動される回転翼である。発電機２ｂは、インペラ２ａの回転駆動力により駆動され、例えば三相交流を発電する。回転軸２ｃは、インペラ２ａの回転駆動力を発電機２ｂに伝達するための軸部材であり、鉛直上下方向に沿うように軸受２ｄによって回転自在に支持されている。冷却ジャケット２ｅは、膨張タービン発電機２を冷却するために、膨張タービン発電機２内で冷却媒体（凝縮器３で用いられる冷却媒体の一部）を循環させるものである。

【0015】

また、膨張タービン発電機２は、膨張タービン発電機２の内部温度を検出する温度センサ及び膨張タービン発電機２の内部圧力を検出する圧力センサを備える（何れも図示省略）。これら温度センサ及び圧力センサは、例えば、膨張タービン発電機２の底部ＢＴに設けられる。尚、上記の圧力センサに代えて、膨張タービン発電機２に供給される蒸気の圧力を検出する第１圧力センサと膨張タービン発電機２から排出される蒸気の圧力を検出する第２圧力センサとを設け（何れも図示省略）、これら第１，第２圧力センサの検出結果から圧力差を検出するようにしても良い。

【0016】

凝縮器３は、膨張タービン発電機２を介した後の蒸気を冷却水等の冷却媒体にて冷却して凝縮させる。この凝縮器３には、作動媒体の冷却に用いられる冷却媒体を凝縮器３に導く配管Ｐ１１と、作動媒体の冷却に用いられた冷却媒体を凝縮器３の外部に導く配管Ｐ１２が接続されている。これら配管Ｐ１１，Ｐ１２には、配管Ｐ２１，Ｐ２２がそれぞれ接続されている。配管Ｐ２１は、配管Ｐ１１を介して凝縮器３に導かれる冷却媒体の一部を膨張タービン発電機２の冷却ジャケット２ｅに導くものであり、配管Ｐ２２は、冷却ジャケット２ｅを循環した冷却媒体を配管Ｐ１２に導くものである。

【0017】

リザーバタンク４は、凝縮器３で凝縮された冷却媒体を一時的に蓄えるタンクである。ポンプ５は、凝縮器３で凝縮されてリザーバタンク４に一時的に蓄えられた作動媒体を加圧して蒸発器１に向けて送出する。電磁弁６は、膨張タービン発電機２の冷却ジャケット２ｅと配管Ｐ１２とに接続された配管Ｐ２２に取り付けられており、制御装置７の制御の下で配管Ｐ２２の流路を開放又は遮断することにより、膨張タービン発電機２に対する冷却媒体の供給又は供給停止を行う。

【0018】

制御装置７は、膨張タービン発電機２に取り付けられた不図示の温度センサの検出結果（或いは、温度センサの検出結果に加えて圧力センサの検出結果、又は、温度センサの検出結果に加えて第１，第２圧力センサの検出結果（圧力差））に基づいて電磁弁６を制御する。具体的に、制御装置７は、膨張タービン発電機２の内部温度、内部圧力、圧力差等に基づいて電磁弁６を制御し、膨張タービン発電機２の冷却不足が生ぜず、且つ、蒸発器１から導かれた蒸気が膨張タービン発電機２内で液化しないように、膨張タービン発電機２に対する冷却媒体の供給量を調整する。

【0019】

制御装置７は、上記の電磁弁６の制御を、作動媒体の飽和特性を示す情報を用いて行う。ここで、作動媒体の飽和特性を示す情報とは、作動媒体の蒸気が液化する量と液化した作動媒体が蒸発する量とが平衡する状態における温度と圧力との関係を示す情報である。つまり、制御装置７は、膨張タービン発電機２の内部で作動媒体が液化するのを防止すべく、作動媒体の飽和特性を示す情報を用いて、温度と圧力との関係が、液化した作動媒体の蒸発量が作動媒体の蒸気の液化量よりも大となる範囲に収まるように、電磁弁６を制御する。

【0020】

ここで、以上の構成の廃熱発電装置Ｇ１で用いられる作動媒体は、沸点（大気圧条件下における沸点）が３５℃を超える媒体を用い、且つ運転中の装置内部の圧力が最大で１ＭＰａ（Ｇ）（ゲージ圧で１ＭＰａ）以下であるのが望ましい。その理由は、約３００℃以下の低温廃熱の廃熱エネルギーを利用した発電を可能とすべく低温廃熱から蒸気の生成を可能にするとともに、装置全体の圧力を低く抑えることで膨張タービン発電機２の内部圧力を低く抑えるためである。

【0021】

膨張タービン発電機２の内部圧力が低く抑えられると、膨張タービン発電機２のケーシングや蒸発器１及び凝縮器２にも高い圧力がかからないため、安全でかつコストを低く抑えて製造することも可能となるという相乗的な効果も得られる。ここで、上記の作動媒体としては、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）、フルオロカーボン、フルオロケトン、パーフルオロポリエーテル等を用いることができる。

【0022】

上記構成の廃熱発電装置Ｇ１において、ポンプ５によって作動媒体が蒸発器１に送出されてくると、作動媒体は蒸発器１に導入される低温廃熱（熱源）の廃熱エネルギーによって沸騰蒸発し、これにより蒸気が生成される。蒸発器１で生成された蒸気は、膨張タービン発電機２に供給されて膨張しつつ膨張タービン発電機２を駆動し、これによって膨張タービン発電機２で発電が行われる。膨張タービン発電機２を介した蒸気は、凝縮器３において配管Ｐ１１を介して供給される冷却媒体で冷却されることにより凝縮する。凝縮器３によって凝縮された作動媒体は、一時的にリザーバタンク４に蓄えられた後にポンプ５によって加圧されて再び蒸発器１に向けて送出される。このように、廃熱発電装置Ｇ１内で作動媒体の蒸発及び凝縮が繰り返されることにより、低温廃熱の廃熱エネルギーを用いた発電が行われる。

【0023】

以上の動作が行われている間において、膨張タービン発電機２に取り付けられた不図示の温度センサの検出結果（或いは、温度センサの検出結果に加えて圧力センサの検出結果、又は、温度センサの検出結果に加えて第１，第２圧力センサの検出結果（圧力差））に基づいて制御装置７により電磁弁６が制御され、膨張タービン発電機２に対する冷却媒体の供給量が調整される。ここで、制御装置７による電磁弁６に対する制御は、膨張タービン発電機２の温度のみに基づく第１制御と、膨張タービン発電機２の温度及び圧力（或いは、圧力差）に基づく第２制御とに大別される。以下、これら第１，第２制御の詳細について詳細に説明する。

【0024】

〈第１制御〉
図２は、本発明の第１実施形態において行われる第１制御の処理を示すフローチャートであり、図３は、同第１制御によって行われる動作を説明するための図である。尚、図３に示すグラフは、作動媒体の飽和特性を示すグラフであり、横軸に温度をとり、縦軸に圧力をとっている。

【0025】

図３中の符号Ｋ１を付した曲線は、作動媒体の蒸気が液化する量と液化した作動媒体が蒸発する量とが平衡する状態における温度と圧力との関係を示す曲線（以下、「飽和特性曲線」という）である。この飽和特性曲線Ｋ１よりも上方の領域Ｒ１は作動媒体が液体として存在する領域であり、飽和特性曲線Ｋ１よりも下方の領域Ｒ２は作動媒体が蒸気として存在する領域である。また、図３中の符号Ｍを付した直線は、膨張タービン発電機２の設計上の最高圧力を示す直線である。

【0026】

ここで、本第１制御においては、電磁弁６を開状態とする開ラインＬ１１と、電磁弁６を閉状態とする閉ラインＬ１２とが設定される。第１制御は、膨張タービン発電機３の内部圧力が設計上の最高圧力を超えることがない（直線Ｍを超えることがない）という前提の下で行われる制御である。このため、開ラインＬ１１は膨張タービン発電機２の冷却不足が生じない温度を示す直線が設定され、閉ラインＬ１２は開ラインＬ１１で示される温度よりも低い温度であって作動媒体の液化が生じない温度を示す直線が設定される。

【0027】

廃熱発電装置Ｇ１の運転が開始され、膨張タービン発電機２が発電を始めると、例えば発電機２ｂの電気損失（発電機２ｂに設けられたステータの銅損や鉄損等）によって発電機２ｂが発熱する。膨張タービン発電機２が発電を始めた初期の段階では、膨張タービン発電機２の冷却ジャケット２ｅに冷却媒体が導かれていないため、膨張タービン発電機２の内部温度は徐々に上昇する。

【0028】

この膨張タービン発電機２の内部温度は不図示の温度センサによって検出され、その検出結果を示す情報が制御装置７に入力される。これにより制御装置７において膨張タービン発電機２の内部温度が確認される（ステップＳ１１）。かかる確認がなされると、膨張タービン発電機２の内部温度が開ラインＬ１１以上であるか、或いは閉ラインＬ２以下であるかが制御装置７によって判断される（ステップＳ１２）。

【0029】

ここで、仮に膨張タービン発電機２の温度及び圧力の関係が図３中の符号Ｑ１１を付した点で示されるとすると、制御装置７は、膨張タービン発電機２の内部温度が開ラインＬ１１以上であると判断して電磁弁６を開状態に制御する（ステップＳ１３）。すると、配管Ｐ１１を介して供給される冷却媒体の一部が配管Ｐ２１を介して膨張タービン発電機２の冷却ジャケット２ｅに導かれ、この冷却媒体が冷却ジャケット２ｅを循環することによって膨張タービン発電機２が冷却されて温度が降下する（ステップＳ１４）。これにより、膨張タービン発電機２の冷却不足による焼損等が防止される。尚、冷却ジャケット２ｅを循環した冷却媒体は、配管Ｐ２２を介して配管Ｐ１２に導かれる。

【0030】

これに対し、仮に膨張タービン発電機２の温度及び圧力の関係が図３中の符号Ｑ１２を付した点で示されるとすると、制御装置７は、膨張タービン発電機２の内部温度が閉ラインＬ１２以下であると判断して電磁弁６を閉状態に制御する（ステップＳ１５）。すると、膨張タービン発電機２の冷却ジャケット２ｅに対する配管Ｐ２１を介した冷却媒体の供給が停止され、膨張タービン発電機２の温度が上昇する（ステップＳ１６）。これにより、膨張タービン発電機２の冷却過多による作動媒体の液化が防止される。

【0031】

このように、本第１制御では、膨張タービン発電機２の温度が開ラインＬ１１以上である場合には制御装置７が電磁弁６を開状態にして膨張タービン発電機２に対する冷却媒体の供給を行い、膨張タービン発電機２の温度が閉ラインＬ１２以下である場合には制御装置７が電磁弁６を閉状態にして膨張タービン発電機２に対する冷却媒体の供給停止を行っている。これにより、膨張タービン発電機２の温度が開ラインＬ１１で示される温度と開ラインＬ１２で示される温度との間に維持され、冷却過多及び冷却不足になることなく膨張タービン発電機２を適切に冷却することができる。

【0032】

〈第２制御〉
図４は、本発明の第１実施形態において行われる第２制御の処理を示すフローチャートであり、図５は、同第２制御によって行われる動作を説明するための図である。尚、図５に示すグラフは、図３に示すグラフと同様の作動媒体の飽和特性を示すグラフであり、図３と同様に、作動媒体の飽和特性曲線Ｋ１、作動媒体が液体として存在する領域Ｒ１、及び作動媒体が蒸気として存在する領域Ｒ２を示している。

【0033】

ここで、本第２制御においても、電磁弁６を開状態とする開ラインＬ１１と、電磁弁６を閉状態とする閉ラインＬ１２とが設定される。但し、第２制御は、第１制御とは異なり、膨張タービン発電機３の温度及び圧力（或いは、圧力差）を用いて行う制御である。このため、開ラインＬ１１は膨張タービン発電機２の冷却不足が生じない温度及び圧力の関係を示す曲線（飽和特性曲線Ｋ１に沿う曲線）が設定され、閉ラインＬ１２は開ラインＬ１１と飽和特性曲線Ｋ１との間に設定される曲線であって、作動媒体の液化が生じない温度及び圧力の関係を示す曲線（飽和特性曲線Ｋ１に沿う曲線）が設定される。

【0034】

廃熱発電装置Ｇ１の運転が開始され、膨張タービン発電機２が発電を始めると、第１制御で説明した場合と同様に、膨張タービン発電機２の内部温度は徐々に上昇する。この膨張タービン発電機２の内部圧力（或いは、圧力差）は不図示の圧力センサによって検出され、その検出結果を示す情報が制御装置７に入力される。これにより制御装置７において膨張タービン発電機２の内部圧力が確認される（ステップＳ２１）。

【0035】

また、膨張タービン発電機２の内部温度は不図示の温度センサによって検出され、その検出結果を示す情報が制御装置７に入力される。これにより制御装置７において膨張タービン発電機２の内部温度が確認される（ステップＳ２２）。以上の確認がなされると、膨張タービン発電機２の内部温度と内部圧力との関係が開ラインＬ１１以上であるか、或いは閉ラインＬ２以下であるかが制御装置７によって判断される（ステップＳ２３）。

【0036】

ここで、仮に膨張タービン発電機２の温度及び圧力の関係が図５中の符号Ｑ２１を付した点で示されるとすると、制御装置７は、膨張タービン発電機２の内部温度が開ラインＬ１１以上であると判断して電磁弁６を開状態に制御する（ステップＳ２４）。すると、配管Ｐ１１を介して供給される冷却媒体の一部が配管Ｐ２１を介して膨張タービン発電機２の冷却ジャケット２ｅに導かれ、この冷却媒体が冷却ジャケット２ｅを循環することによって膨張タービン発電機２が冷却されて温度が降下する（ステップＳ２５）。これにより、膨張タービン発電機２の冷却不足による焼損等が防止される。尚、冷却ジャケット２ｅを循環した冷却媒体は、配管Ｐ２２を介して配管Ｐ１２に導かれる。

【0037】

これに対し、仮に膨張タービン発電機２の温度及び圧力の関係が図５中の符号Ｑ２２を付した点で示されるとすると、制御装置７は、膨張タービン発電機２の内部温度が閉ラインＬ１２以下であると判断して電磁弁６を閉状態に制御する（ステップＳ２６）。すると、膨張タービン発電機２の冷却ジャケット２ｅに対する配管Ｐ２１を介した冷却媒体の供給が停止され、膨張タービン発電機２の温度が上昇する（ステップＳ２７）。これにより、膨張タービン発電機２の冷却過多による作動媒体の液化が防止される。

【0038】

このように、本第２制御では、膨張タービン発電機２の温度及び圧力の関係を考慮して電磁弁６の制御を行っている。具体的には、膨張タービン発電機２の温度及び圧力の関係が開ラインＬ１１以上である場合には制御装置７が電磁弁６を開状態にして膨張タービン発電機２に対する冷却媒体の供給を行い、膨張タービン発電機２の温度及び圧力の関係が閉ラインＬ１２以下である場合には制御装置７が電磁弁６を閉状態にして膨張タービン発電機２に対する冷却媒体の供給停止を行っている。

【0039】

これにより、膨張タービン発電機２の温度が開ラインＬ１１で示される温度と開ラインＬ１２で示される温度との間に維持され、冷却過多及び冷却不足になることなく膨張タービン発電機２を適切に冷却することができる。また、膨張タービン発電機２の内部温度に加えて内部圧力を考慮することにより、膨張タービン発電機２の内部温度を、第１制御を行う場合よりも低温に保つことができるため、より安定にすることができる。

【0040】

〔第２実施形態〕
図６は、本発明の第２実施形態による廃熱発電装置の全体構成の概要を示すブロック図である。図６に示す通り、本実施形態の廃熱発電装置Ｇ２は、図１に示す第１実施形態の廃熱発電装置Ｇ１と同様に、蒸発器１〜制御装置７を備えるランキンサイクルを利用した発電装置であり、工場や焼却施設等から放出される約３００℃以下の低温廃熱の廃熱エネルギーを用いて発電を行うものである。但し、本実施形態の廃熱発電装置Ｇ２は、図１に示す第１実施形態の廃熱発電装置Ｇ１とは、作動媒体を用いて膨張タービン発電機２の冷却を行う点が相違する。

【0041】

具体的に、本実施形態の廃熱発電装置Ｇ２は、廃熱発電装置Ｇ１に設けられていた配管Ｐ２１，Ｐ２２（凝縮器３に接続される配管Ｐ１１，Ｐ１２と膨張タービン発電機２の冷却ジャケット２ｅとに接続される配管）を省略し、新たに配管Ｐ３１，Ｐ３２を設けた構成である。配管Ｐ３１は、ポンプ５から蒸発器１に向けて送出される作動媒体の一部を膨張タービン発電機２の冷却ジャケット２ｅに導くものであり、配管Ｐ３２は、冷却ジャケット２ｅを循環した冷却媒体を凝縮器３に導くものである。尚、電磁弁６は、配管Ｐ３２に取り付けられている。

【0042】

上記構成の廃熱発電装置Ｇ２は、第１実施形態の廃熱発電装置Ｇ１とは、作動媒体を用いて膨張タービン発電機２の冷却を行う点においてのみ相違し、制御装置７によって行われる電磁弁６の制御は、第１実施形態の廃熱発電装置Ｇ１と同様に行われる。このため、本実施形態においても、冷却過多及び冷却不足になることなく膨張タービン発電機２を適切に冷却することができる。

【0043】

以上、本発明の実施形態による廃熱発電装置について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、凝縮器３とポンプ５との間にリザーバタンク４を設ける例について説明したが、リザーバタンク４は必要が無ければ省略することが可能である。また、上記実施形態では、弁装置として電磁弁６を用いる例について説明したが、電磁弁以外の弁（例えば、機械式の弁装置）を用いることも可能である。更に、本発明は、遠心式膨張タービン発電機、斜流式膨張タービン発電機等のラジアルタービン発電機を発電装置として用いる場合にも適用可能である。

【符号の説明】

【0044】

１ 蒸発器
２ 膨張タービン発電機
３ 凝縮器
５ ポンプ
６ 電磁弁
７ 制御装置
Ｇ１，Ｇ２ 廃熱発電装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】