特許 6097897 バイナリ発電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6097897

(24)【登録日】2017年2月24日

(45)【発行日】2017年3月15日

(54)【発明の名称】バイナリ発電システム

(51)【国際特許分類】

   F01K 25/10 20060101AFI20170306BHJP

   F02G 5/04 20060101ALI20170306BHJP

【ＦＩ】

   F01K25/10 R

   F01K25/10 C

   F02G5/04 H

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-1636(P2017-1636)

(22)【出願日】2017年1月10日

【審査請求日】2017年1月11日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(73)【特許権者】

【識別番号】592009281

【氏名又は名称】ＩＨＩプラント建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100176245

【弁理士】

【氏名又は名称】安田 亮輔

(72)【発明者】

【氏名】和田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】頼 泰弘

(72)【発明者】

【氏名】三好 一雄

(72)【発明者】

【氏名】平田 淳

(72)【発明者】

【氏名】秋吉 亮

(72)【発明者】

【氏名】柴田 成康

(72)【発明者】

【氏名】日高 友樹

【審査官】 瀬戸 康平

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／０１７５３９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−５７９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１２７５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第２６６０４３３（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｋ ２５／００−２５／１４

Ｆ０２Ｇ ５／００−５／０４

Ｆ２４Ｈ １／００−１／５２

ＤＷＰＩ（Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

温水タンク内の水を加熱するための水加熱用熱媒体ラインであって、熱媒体が通る第１流路と、前記第１流路の下流側に接続されて前記熱媒体が通る第２流路と、前記第１流路の上流側で分岐すると共に前記第１流路の下流側に合流して、前記温水タンク内に配置された前記第１流路の熱交換部をバイパスするバイパス流路と、を含む水加熱用熱媒体ラインと、
前記第１流路および前記第２流路が設けられると共に前記水を貯留し、前記熱媒体と前記水との熱交換により前記水を加熱するための前記温水タンクと、
前記第２流路よりも下流側に接続されて前記熱媒体が通り、バイナリ発電を行うための発電用熱媒体ラインと、
前記発電用熱媒体ラインが設けられると共に、前記熱媒体と内部の作動媒体との熱交換により前記作動媒体を蒸発させ、蒸発した前記作動媒体により発電を行うバイナリ発電装置と、
前記第１流路および前記第２流路、または、前記バイパス流路および前記第２流路を前記熱媒体が通るように、前記水加熱用熱媒体ラインにおける前記熱媒体の流路を切替え可能な切替手段と、
前記第２流路と前記発電用熱媒体ラインとの間、または、前記第１流路に設けられ、前記切替手段によって前記第１流路および前記第２流路を前記熱媒体が通るように前記熱媒体の流路が切り替えられた際に、前記発電用熱媒体ラインを通じて前記バイナリ発電装置に流入する前記熱媒体の温度の低下を抑制する温度低下抑制手段と、
を備える、バイナリ発電システム。

【請求項2】

前記温度低下抑制手段は、前記熱媒体が有する熱を利用して前記熱媒体の温度の低下を抑制する、請求項１に記載のバイナリ発電システム。

【請求項3】

前記温度低下抑制手段は、前記第２流路と前記発電用熱媒体ラインとの間に設けられて、一定量の前記熱媒体を貯留するバッファタンクを含む、請求項２に記載のバイナリ発電システム。

【請求項4】

前記温度低下抑制手段は、前記第２流路と前記発電用熱媒体ラインとの間を接続する中間熱媒体ラインの周囲に配置され、前記熱媒体との間で熱交換を行う蓄熱体を含む、請求項２に記載のバイナリ発電システム。

【請求項5】

前記温度低下抑制手段は、前記第２流路と前記発電用熱媒体ラインとの間を接続する中間熱媒体ラインのうち複数の部分が通り、前記熱媒体同士の間で熱交換を行う熱交換器を含む、請求項２に記載のバイナリ発電システム。

【請求項6】

前記温度低下抑制手段は、前記切替手段をバイパスするように設けられ、前記切替手段による前記熱媒体の流路の切替状態に関わらず前記熱媒体を前記第１流路に流通可能なバイパスラインを含む、請求項２に記載のバイナリ発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バイナリ発電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載されるように、地熱流体を用いてバイナリサイクル発電を行うシステムが知られている。このシステムでは、発電システムから排出される低温の地熱流体の一部を地熱採取システムから得られる高温の地熱流体と混合することにより、発電システムに供給される地熱流体の温度を調整している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平６−１４７６５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、温水を供給するために用いられた熱媒体を、さらにバイナリ発電に用いるシステムが知られている。たとえば、図５に示されるように、従来のシステム１００では、温水タンク２の温度制御のために、水加熱用の二系統の熱媒体ライン（流路Ｌ１と流路Ｌ２）が設けられ得る。上流側の流路Ｌ１および下流側の流路Ｌ２の両方に熱媒体が流されてもよいが、流路が切り替えられてバイパス流路（図中において破線で示される流路）に熱媒体が流されてもよい。その場合、流路Ｌ１および流路Ｌ２の一方のみに熱媒体が流され、流路Ｌ１および流路Ｌ２の他方に熱媒体が流されない状態が発生し得る。

【0005】

このシステム１００において、たとえば、流路Ｌ２のみにしばらく熱媒体が流された後に、流路Ｌ１にも熱媒体が流されると、流路Ｌ１内に滞留していた冷たい熱媒体は、まず流路Ｌ２を通り、その後バイナリ発電装置３に流入する。流路Ｌ１内に滞留していた冷たい熱媒体は、流路Ｌ２の熱交換部Ｌ２ａを通る際に温水タンク２内の温水によって加温され得る。しかし、熱媒体の温度上昇が不十分であったり、温水タンク２内の温水の温度が熱媒体の温度よりも低いために熱媒体が温められなかったりした場合には、比較的冷たい熱媒体がバイナリ発電装置３に流入し得る。比較的冷たい熱媒体がバイナリ発電装置３に流入した場合、バイナリ発電装置３に対して悪影響が及ぼされる可能性がある。たとえば、バイナリ発電装置３にタービンが設けられている場合であれば、タービン（軸受等）の故障を招く可能性がある。

【0006】

本発明は、水を加熱するための複数の熱媒体ラインが設けられている場合において、流路の切替え時にバイナリ発電装置に対して悪影響が及ぼされるのを十分に抑制できるバイナリ発電システム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】

【0007】

本発明の一態様に係るバイナリ発電システムは、温水タンク内の水を加熱するための水加熱用熱媒体ラインであって、熱媒体が通る第１流路と、第１流路の下流側に接続されて熱媒体が通る第２流路と、第１流路の上流側で分岐すると共に第１流路の下流側に合流して、温水タンク内に配置された第１流路の熱交換部をバイパスするバイパス流路と、を含む水加熱用熱媒体ラインと、第１流路および第２流路が設けられると共に水を貯留し、熱媒体と水との熱交換により水を加熱するための温水タンクと、第２流路よりも下流側に接続されて熱媒体が通り、バイナリ発電を行うための発電用熱媒体ラインと、発電用熱媒体ラインが設けられると共に、熱媒体と内部の作動媒体との熱交換により作動媒体を蒸発させ、蒸発した作動媒体により発電を行うバイナリ発電装置と、第１流路および第２流路、または、バイパス流路および第２流路を熱媒体が通るように、水加熱用熱媒体ラインにおける熱媒体の流路を切替え可能な切替手段と、第２流路と発電用熱媒体ラインとの間、または、第１流路に設けられ、切替手段によって第１流路および第２流路を熱媒体が通るように熱媒体の流路が切り替えられた際に、発電用熱媒体ラインを通じてバイナリ発電装置に流入する熱媒体の温度の低下を抑制する温度低下抑制手段と、を備える。

【0008】

このバイナリ発電システムによれば、温水タンクには、熱媒体が通る第１流路および第２流路が設けられる。バイパス流路は、温水タンク内に配置された第１流路の熱交換部をバイパスし、第２流路に接続される。切替手段によって、第１流路および第２流路、または、バイパス流路および第２流路を熱媒体が通るように、水加熱用熱媒体ラインにおける熱媒体の流路が切り替えられるので、温水タンクにおいて求められる熱量に応じた加熱が可能である。すなわち、第１流路およびバイパス流路は、加熱量制御用の流路である。温水タンクにおいて求められる熱量が比較的小さい場合には、切替手段によって流路が切り替えられ、バイパス流路および第２流路に熱媒体が流れ得る。そして、温水タンクにおいて求められる熱量が増大したとき、切替手段によって流路が切り替えられ、第１流路および第２流路に熱媒体が流れ得る。このとき、第１流路内に滞留していた熱媒体は、第２流路および発電用熱媒体ラインを通り、バイナリ発電装置に流入する。熱媒体は、温水タンク内の温水の温度が高い場合には、第２流路内で予熱され得る。さらに、温度低下抑制手段によって、バイナリ発電装置に流入する熱媒体の温度の低下が抑制される。したがって、流路の切替え時にバイナリ発電装置に対して悪影響が及ぼされるのを十分に抑制できる。

【0009】

いくつかの態様において、温度低下抑制手段は、熱媒体が有する熱を利用して熱媒体の温度の低下を抑制する。この場合、別途の熱源などを用いる必要がなく、システム全体としてのエネルギ効率に優れる。

【0010】

いくつかの態様において、温度低下抑制手段は、第２流路と発電用熱媒体ラインとの間に設けられて、一定量の熱媒体を貯留するバッファタンクを含む。この場合、第１流路に冷たい熱媒体が滞留していた場合でも、バッファタンクに貯留された熱媒体によって、温度の緩衝作用が得られる。その結果として、発電用熱媒体ラインを通じてバイナリ発電装置に流入する熱媒体の温度の低下は抑制される。

【0011】

いくつかの態様において、温度低下抑制手段は、第２流路と発電用熱媒体ラインとの間を接続する中間熱媒体ラインの周囲に配置され、熱媒体との間で熱交換を行う蓄熱体を含む。この場合、第１流路に冷たい熱媒体が滞留していた場合でも、蓄熱体と熱媒体との熱交換によって、第１流路から流れてきた熱媒体は加熱される。その結果として、発電用熱媒体ラインを通じてバイナリ発電装置に流入する熱媒体の温度の低下は抑制される。

【0012】

いくつかの態様において、温度低下抑制手段は、第２流路と発電用熱媒体ラインとの間を接続する中間熱媒体ラインのうち複数の部分が通り、熱媒体同士の間で熱交換を行う熱交換器を含む。この場合、第１流路に冷たい熱媒体が滞留していた場合でも、熱交換器における熱媒体同士の間の熱交換によって、第１流路から流れてきた熱媒体は加熱される。その結果として、発電用熱媒体ラインを通じてバイナリ発電装置に流入する熱媒体の温度の低下は抑制される。

【0013】

いくつかの態様において、温度低下抑制手段は、切替手段をバイパスするように設けられ、切替手段による熱媒体の流路の切替状態に関わらず熱媒体を第１流路に流通可能なバイパスラインを含む。切替手段によって熱媒体の流路が第２流路のみになっているときでも、バイパスラインを通じて、第１流路に少量の熱媒体を流すことができる。よって、第１流路が水の加熱に用いられていない間でも、第１流路内の熱媒体の温度が低下し過ぎることが防止される。これにより、流路の切替え時に、発電用熱媒体ラインを通じてバイナリ発電装置に流入する熱媒体の温度の低下が抑制される。

【発明の効果】

【0014】

本発明のいくつかの態様によれば、水を加熱するための複数の熱媒体ラインが設けられている場合において、流路の切替え時にバイナリ発電装置に対して悪影響が及ぼされるのを十分に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態に係るバイナリ発電システムの概略構成を示す図である。

【図2】他の実施形態に係るバイナリ発電システムの概略構成を示す図である。

【図3】更に他の実施形態に係るバイナリ発電システムの概略構成を示す図である。

【図4】更に他の実施形態に係るバイナリ発電システムの概略構成を示す図である。

【図5】本発明の参考形態に係るバイナリ発電システムの概略構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0017】

図１を参照して、一実施形態に係るバイナリ発電システム１について説明する。図１に示されるように、バイナリ発電システム１は、たとえば排ガスボイラ等で加熱された熱媒体を用いて、水を加熱し、更に発電を行うシステムである。バイナリ発電システム１は、水の加熱により得られる温水を貯留する温水タンク２と、温水タンク２の後段に配置されて、熱媒体との熱交換によりバイナリ発電を行うバイナリ発電装置３とを備える。ここで言う「後段」とは、熱媒体の熱が利用される順番を基準としている。

【0018】

熱媒体としては、たとえば温水または水蒸気が用いられ得る。この場合、排ガスボイラは、温水または水蒸気を生成する。なお、バイナリ発電システム１の熱源は排ガスボイラに限られない。熱媒体として、水以外の流体が用いられてもよい。その場合、温水は温熱媒体と呼び換えられ、水蒸気は熱媒体蒸気と呼び換えられる。

【0019】

バイナリ発電システム１は、温水タンク２内の水を加熱するための水加熱用熱媒体ラインを備える。この水加熱用熱媒体ラインには、排ガスボイラ等の熱源から送られる熱媒体が通る。バイナリ発電システム１は、水加熱用熱媒体ラインの下流側に配置されて、バイナリ発電を行うための発電用熱媒体ラインＬ４を備える。発電用熱媒体ラインＬ４には、温水タンク２において水の加熱に用いられた後の熱媒体が通る。なお、「ライン」は、内部を流体が流れる配管を意味する。

【0020】

水加熱用熱媒体ラインは、第１流路Ｌ１と、第１流路Ｌ１の下流側に接続された第２流路Ｌ２とを含む。第２流路Ｌ２の直径は、第１流路Ｌ１の直径と同じであってもよい。これらの第１流路Ｌ１の一部および第２流路Ｌ２の一部は、温水タンク２に設けられている。すなわち、第１流路Ｌ１の一部は温水タンク２内を通っており、温水タンク２内に配置された熱交換部Ｌ１ａを含む。第２流路Ｌ２の一部は温水タンク２内を通っており、温水タンク２内に配置された熱交換部Ｌ２ａを含む。熱交換部Ｌ１ａおよび熱交換部Ｌ２ａを介して、水が加熱される。

【0021】

温水タンク２内における熱交換部Ｌ１ａおよび熱交換部Ｌ２ａの配置は、任意に設定され得る。たとえば、縦長の温水タンク２において、上部に熱交換部Ｌ１ａが配置され、下部に熱交換部Ｌ２ａが配置されてもよいし、その逆であってもよい。熱交換部Ｌ１ａと熱交換部Ｌ２ａとが同じ高さに配置されてもよい。

【0022】

水加熱用熱媒体ラインは、さらに、第１流路Ｌ１の熱交換部Ｌ１ａをバイパスするバイパス流路Ｌ５を含む。バイパス流路Ｌ５は、第１流路Ｌ１の上流側で第１流路Ｌ１から分岐し、第１流路Ｌ１の下流側で第１流路Ｌ１に合流する。より詳しくは、バイパス流路Ｌ５は、熱交換部Ｌ１ａよりも上流側であって、たとえば温水タンク２の外部に位置する分岐点７において、第１流路Ｌ１から分岐している。さらに、バイパス流路Ｌ５は、分岐点７よりも下流側であって、たとえば温水タンク２の外部に位置する合流点８において、第１流路Ｌ１に合流している。このように、分岐点７から合流点８に至るバイパス流路Ｌ５は、熱交換部Ｌ１ａをバイパスしている。バイパス流路Ｌ５の下流側には、第２流路Ｌ２が接続されている。バイパス流路Ｌ５の直径は、第１流路Ｌ１または第２流路Ｌ２の直径と同じであってもよく、第１流路Ｌ１または第２流路Ｌ２の直径より小さくてもよい。

【0023】

第１流路Ｌ１には、分岐点７と熱交換部Ｌ１ａとの間において、バルブ１１が設けられている。バイパス流路Ｌ５には、バルブ１２が設けられている。これらのバルブ１１およびバルブ１２は、たとえば、アクチュエータ等を含む自動弁である。バルブ１１およびバルブ１２が開閉されることにより、第１流路Ｌ１および第２流路Ｌ２、または、バイパス流路Ｌ５および第２流路Ｌ２を熱媒体が通るように、水加熱用熱媒体ラインにおける熱媒体の流路が切替えられる。バルブ１１およびバルブ１２は、熱媒体の流路を切替え可能な切替手段に相当する。

【0024】

より詳細には、バルブ１１が閉じられ、バルブ１２が開けられた場合には、熱媒体は、バイパス流路Ｌ５および第２流路Ｌ２に流れる。この場合、熱媒体から温水タンク２内の温水への熱交換量（すなわち加熱量）は、熱交換部Ｌ２ａにおける熱交換量に相当する。一方、バルブ１１が開けられ、バルブ１２が閉じられた場合には、熱媒体は、第１流路Ｌ１および第２流路Ｌ２の両方に流れる。熱媒体から温水タンク２内の温水への熱交換量（すなわち加熱量）は、熱交換部Ｌ１ａおよび熱交換部Ｌ２ａにおける熱交換量に相当する。第１流路Ｌ１は、必要に応じて用いられる加熱量制御用の流路である。第２流路Ｌ２は、常時用いられる加熱用の流路である。

【0025】

バイナリ発電システム１は、バルブ１１およびバルブ１２等を制御するコントローラ１０を備える。コントローラ１０は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、およびＲＡＭ(Random Access Memory)等のハードウェアと、ＲＯＭに記憶されたプログラム等のソフトウェアと、から構成されたコンピュータである。コントローラ１０は、たとえば温水タンク２に設けられた温水の温度計から出力される温度を取得し、その温度に基づいて、バルブ１１およびバルブ１２の開閉を制御する。

【0026】

なお、コントローラ１０は、第１流路Ｌ１に設けられた熱媒体の流入温度計から出力される温度を取得し、その温度に基づいて、バイナリ発電装置３における作動媒体の流路を切替制御してもよい。コントローラ１０は、たとえば、熱媒体の流入温度が所定値以上である場合に、バイナリ発電装置３における発電を行わせる制御を実施してもよい。また、コントローラ１０は、たとえば温水タンク２に設けられた水位計から出力される水位を取得し、その水位に基づいて、温水タンク２に対する補給水の流入や温水の排出（利用先への送水）を制御してもよい。温水タンク２に対する補給水の流入は、たとえばボールタップ等を用いて行われてもよい。

【0027】

コントローラ１０は、たとえば、温水タンク２内における温水の温度が略一定となるように、バルブ１１およびバルブ１２の開閉を制御する。コントローラ１０は、たとえば、温水の温度が所定の第１閾値以下である場合に、バルブ１１を開け、バルブ１２を閉じる制御を行う。これにより、熱媒体が第１流路Ｌ１および第２流路Ｌ２の両方に流れ、水加熱用熱媒体ラインにおける熱交換量が増大する。コントローラ１０は、たとえば、温水の温度が所定の第２閾値以上である場合に、バルブ１１を閉じ、バルブ１２を開ける制御を行う。これにより、熱媒体がバイパス流路Ｌ５および第２流路Ｌ２に流れ、水加熱用熱媒体ラインにおける熱交換量が減少する。第２閾値は、第１閾値と同じ値であってもよいし、第１閾値より高い値であってもよい。

【0028】

第２流路Ｌ２と発電用熱媒体ラインＬ４との間には、これらを接続する中間熱媒体ラインＬ３が設けられている。

【0029】

バイナリ発電装置３は、熱媒体を熱源として発電を行うことができるように構成されている。バイナリ発電装置３は、たとえば１００ｋＷ程度の出力で発電可能な発電装置である。バイナリ発電装置３は、たとえばオーガニックランキンサイクル（Organic Rankine Cycle；ＯＲＣ）が採用された装置である。バイナリ発電装置３には、発電用熱媒体ラインＬ４の一部が設けられる。バイナリ発電装置３は、蒸発器および凝縮器（いずれも図示せず）を含む。発電用熱媒体ラインＬ４の熱交換部Ｌ４ａは、蒸発器を通る。バイナリ発電装置３は、蒸発器とタービンと凝縮器とを通る作動媒体の循環流路を含む。蒸発器において、熱媒体と作動媒体との熱交換が行われる。バイナリ発電装置３は、蒸発器において加熱され蒸発した作動媒体により回転させられるタービンと発電機とを含んでおり、タービンの回転により発電を行う。バイナリ発電装置３には、冷却塔等（図示せず）が接続されている。冷却塔で冷却された冷却水は、上記の凝縮器において作動媒体を凝縮させる。バイナリ発電装置３に用いられる作動媒体は、たとえば不活性ガスである。

【0030】

本実施形態のバイナリ発電システム１は、バルブ１１，１２によって第１流路Ｌ１および第２流路Ｌ２を熱媒体が通るように熱媒体の流路が切り替えられた際に、発電用熱媒体ラインＬ４を通じてバイナリ発電装置３に流入する熱媒体の温度の低下を抑制する温度低下抑制手段を備えている。

【0031】

より詳細には、バイナリ発電システム１は、中間熱媒体ラインＬ３と発電用熱媒体ラインＬ４との間、すなわち第２流路Ｌ２と発電用熱媒体ラインＬ４との間に設けられたバッファタンク（温度低下抑制手段）６を備えている。バッファタンク６は、一定量の熱媒体を貯留可能なタンクである。バッファタンク６は、第１流路Ｌ１および第２流路Ｌ２を流れてきた熱媒体を受け入れて一時的に貯留し、発電用熱媒体ラインＬ４へと排出する。バッファタンク６の容量は、第１流路Ｌ１のサイズ等に応じて適宜設定され得る。

【0032】

中間熱媒体ラインＬ３と発電用熱媒体ラインＬ４との間に設けられたバッファタンク６によれば、一時的に冷たい熱媒体が流入した場合でも、その熱媒体がバッファタンク６内の熱媒体と混合されることにより、温度の緩衝作用が得られる。バッファタンク６は、本来熱媒体が持っている熱を一定量保持することができる。バッファタンク６は、別途の熱源等を要することなく、熱媒体が有する熱を利用して、発電用熱媒体ラインＬ４を通じてバイナリ発電装置３に流入する熱媒体の温度の低下を抑制する。

【0033】

本実施形態のバイナリ発電システム１によれば、温水タンク２には、熱媒体が通る第１流路Ｌ１および第２流路Ｌ２が設けられる。バイパス流路Ｌ５は、温水タンク２内に配置された第１流路Ｌ１の熱交換部Ｌ１ａをバイパスし、第２流路Ｌ２に接続される。切替手段によって、第１流路Ｌ１および第２流路Ｌ２、または、バイパス流路Ｌ５および第２流路Ｌ２を熱媒体が通るように、水加熱用熱媒体ラインにおける熱媒体の流路が切り替えられるので、温水タンク２において求められる熱量に応じた加熱が可能である。温水タンク２において求められる熱量が比較的小さい場合には、切替手段によって流路が切り替えられ、バイパス流路Ｌ５および第２流路Ｌ２に熱媒体が流れる。温水タンク２において求められる熱量が増大したとき、切替手段によって流路が切り替えられ、第１流路Ｌ１にも熱媒体が流れる。このとき、第１流路Ｌ１内に滞留していた熱媒体は、第２流路Ｌ２および発電用熱媒体ラインＬ４を通り、バイナリ発電装置３に流入する。熱媒体は、温水タンク２内の温水の温度が高い場合には、第２流路Ｌ２内で予熱され得る。さらに、バッファタンク６によって、バイナリ発電装置３に流入する熱媒体の温度の低下が抑制される。したがって、流路の切替え時にバイナリ発電装置３に対して悪影響が及ぼされるのを十分に抑制できる。

【0034】

より具体的には、第１流路Ｌ１に冷たい熱媒体が滞留していた場合でも、バッファタンク６に貯留された熱媒体によって、温度の緩衝作用が得られる。その結果として、発電用熱媒体ラインＬ４を通じてバイナリ発電装置３に流入する熱媒体の温度の低下が抑制される。これにより、バイナリ発電装置３の内部の機器類が保護される。たとえば、バイナリ発電装置３に流入する熱媒体の温度の急減により、タービン（軸受等）の故障を招くといった事態が回避される。

【0035】

特に、温水タンク２内の温水の温度が高く、熱媒体が第２流路Ｌ２内で予熱される場合には、熱媒体に対して２段階の加温が行われる。これにより、バイナリ発電装置３に冷たい熱媒体が流入するリスクは一層低減されている。また、バッファタンク６のみで熱媒体の加温が行われる態様に比して、バッファタンク６の小型化を図ることができる。

【0036】

バッファタンク６のように、熱媒体が有する熱を利用して熱媒体の温度の低下を抑制する構成によれば、別途の熱源などを用いる必要がなく、システム全体としてのエネルギ効率に優れる。

【0037】

以上説明したバイナリ発電システム１以外にも、各種の実施態様が採用され得る。図２に示されるように、他の実施態様は、中間熱媒体ラインＬ３に設けられた蓄熱体（温度低下抑制手段）１３を備えるバイナリ発電システム１Ａであってもよい。バイナリ発電システム１Ａでは、中間熱媒体ラインＬ３の一部である熱交換部１３ａが、蓄熱体１３の内部に配置される。熱交換部１３ａの周囲に蓄熱体１３が配置されることにより、熱媒体と蓄熱体１３との間で熱交換が行われる。蓄熱体１３は、容器と、容器の内部に充填された蓄熱材を含む。蓄熱材としては、比熱の大きい材料が用いられ得る。一定以上の熱伝導率をもった蓄熱材が望ましい。蓄熱材は、たとえば有機媒体系の材料であってもよく、溶融塩系の材料であってもよい。

【0038】

蓄熱体１３は、本来熱媒体が持っている熱を一定量保持することができる。蓄熱体１３は、別途の熱源等を要することなく、熱媒体が有する熱を利用して、発電用熱媒体ラインＬ４を通じてバイナリ発電装置３に流入する熱媒体の温度の低下を抑制する。

【0039】

バイナリ発電システム１Ａによれば、蓄熱体１３には、予め熱が蓄えられる。第１流路Ｌ１に冷たい熱媒体が滞留していた場合でも、蓄熱体１３と熱媒体との熱交換によって、第１流路Ｌ１から流れてきた熱媒体は加熱される。その結果として、発電用熱媒体ラインＬ４を通じてバイナリ発電装置３に流入する熱媒体の温度の低下は抑制される。

【0040】

特に、温水タンク２内の温水の温度が高く、熱媒体が第２流路Ｌ２内で予熱される場合には、熱媒体に対して２段階の加温が行われる。これにより、バイナリ発電装置３に冷たい熱媒体が流入するリスクは一層低減されている。また、蓄熱体１３のみで熱媒体の加温が行われる態様に比して、蓄熱体１３の小型化を図ることができる。

【0041】

図３に示されるように、他の実施態様は、中間熱媒体ラインＬ３のうち複数の部分が通る熱交換器（温度低下抑制手段）１４を備えるバイナリ発電システム１Ｂであってもよい。バイナリ発電システム１Ｂでは、中間熱媒体ラインＬ３の一部である上流側熱交換部１４ａおよび下流側熱交換部１４ｂが、熱交換器１４を通っている。上流側熱交換部１４ａおよび下流側熱交換部１４ｂは、熱媒体同士の間で熱交換を行う。熱交換器１４は、向流式であってもよいし、並流式であってもよい。

【0042】

熱交換器１４は、別途の熱源等を要することなく、熱媒体が有する熱を利用して、発電用熱媒体ラインＬ４を通じてバイナリ発電装置３に流入する熱媒体の温度の低下を抑制する。バイナリ発電システム１Ｂによれば、第１流路Ｌ１に冷たい熱媒体が滞留していた場合でも、熱交換器１４における熱媒体同士の間の熱交換によって、第１流路Ｌ１から流れてきた熱媒体は加熱される。その結果として、発電用熱媒体ラインＬ４を通じてバイナリ発電装置３に流入する熱媒体の温度の低下は抑制される。

【0043】

特に、温水タンク２内の温水の温度が高く、熱媒体が第２流路Ｌ２内で予熱される場合には、熱媒体に対して２段階の加温が行われる。これにより、バイナリ発電装置３に冷たい熱媒体が流入するリスクは一層低減されている。また、熱交換器１４のみで熱媒体の加温が行われる態様に比して、熱交換器１４の小型化を図ることができる。

【0044】

図４に示されるように、他の実施態様は、第１流路Ｌ１に設けられたバイパスラインＬ９を備えるバイナリ発電システム１Ｃであってもよい。バイナリ発電システム１Ｃでは、バイパスラインＬ９は、バルブ１１をバイパスするように接続されている。バイパスラインＬ９の上流端は、第１流路Ｌ１におけるバルブ１１よりも上流側に接続され、バイパスラインＬ９の下流端は、第１流路Ｌ１におけるバルブ１１と熱交換部Ｌ１ａとの間に接続されている。バイパスラインＬ９は、バルブ１１およびバルブ１２による熱媒体の流路の切替状態に関わらず、熱媒体を第１流路Ｌ１に流通可能である。

【0045】

バイパスラインＬ９の配管径は、第１流路Ｌ１の配管径よりも小さく、第２流路Ｌ２の配管径よりも小さい。バイパスラインＬ９は、第１流路Ｌ１や第２流路Ｌ２に比して、微細な流路である。バイパスラインＬ９における抵抗は、第１流路Ｌ１における抵抗よりも大きく、第２流路Ｌ２における抵抗よりも大きい。したがって、バイパスラインＬ９における熱媒体の流量は、第１流路Ｌ１における熱媒体の流量よりも小さく、かつ、第２流路Ｌ２における熱媒体の流量よりも小さくなっている。バイパスラインＬ９には、自動または手動のバルブ１６が設けられてもよい。バルブ１６が自動である場合、バルブ１６は、コントローラ１０によって制御されて、所定の開度をもって開けられる。バルブ１６が手動である場合、バルブ１６は、常時、所定の開度をもって開けられる。

【0046】

バイパスラインＬ９は、別途の熱源等を要することなく、熱媒体が有する熱を利用して、発電用熱媒体ラインＬ４を通じてバイナリ発電装置３に流入する熱媒体の温度の低下を抑制する。バイナリ発電システム１Ｃによれば、バルブ１１およびバルブ１２によって熱媒体の流路が第２流路Ｌ２のみになっているときでも、バイパスラインＬ９を通じて、第１流路Ｌ１に少量の熱媒体が流される。すなわち、バルブ１１が閉じている間も、第１流路Ｌ１内の熱媒体は静止することがない。よって、第１流路Ｌ１が温水タンク２における加熱に用いられていない間でも、第１流路Ｌ１内の熱媒体の温度が低下し過ぎることが防止されている。これにより、流路の切替え時に、発電用熱媒体ラインＬ４を通じてバイナリ発電装置３に流入する熱媒体の温度の低下が抑制される。

【0047】

なお、バイパスラインＬ９の配管径を小さくする構成に限られず、バイパスラインＬ９に何らかの抵抗を設けてもよい。たとえば、上記したバルブ１６を僅かに開けることで抵抗を設けてもよい。バルブ１６に代えて、バイパスラインＬ９にオリフィスプレートまたはキャピラリーチューブ等を設けてもよい。

【0048】

バイパスラインＬ９およびバルブ１６が設けられず、バルブ１１の開度を小さく調整することにより、第１流路Ｌ１に微小流量の熱媒体が流れるように構成してもよい。

【0049】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限られない。たとえば、切替手段は、バルブ１１およびバルブ１２を含む構成に限られない。三方弁が用いられてもよい。流路を切り替えることのできる他の公知の切替手段が用いられてもよい。

【0050】

温度低下抑制手段は、熱媒体が有する熱のみを利用する場合に限られない。温度低下抑制手段として、ヒータ等の加熱手段が別途設けられてもよい。

【符号の説明】

【0051】

１ バイナリ発電システム
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ バイナリ発電システム
２ 温水タンク
３ バイナリ発電装置
６ バッファタンク（温度低下抑制手段）
１０ コントローラ
１１ バルブ（切替手段）
１２ バルブ（切替手段）
１３ 蓄熱体（温度低下抑制手段）
１４ 熱交換器（温度低下抑制手段）
Ｌ１ 第１流路
Ｌ２ 第２流路
Ｌ３ 中間熱媒体ライン
Ｌ４ 発電用熱媒体ライン
Ｌ５ バイパス流路
Ｌ９ バイパスライン

【要約】

【課題】水を加熱するための複数の熱媒体ラインが設けられている場合において、流路の切替え時にバイナリ発電装置に対して悪影響が及ぼされるのを十分に抑制できるバイナリ発電システムを提供する。
【解決手段】バイナリ発電システム１は、第１流路Ｌ１と第２流路Ｌ２とバイパス流路Ｌ５とを含む水加熱用熱媒体ラインと、第１流路Ｌ１および第２流路Ｌ２が設けられ、熱媒体と水との熱交換により水を加熱するための温水タンク２と、第２流路Ｌ２よりも下流側に接続される発電用熱媒体ラインＬ４が設けられたバイナリ発電装置３と、水加熱用熱媒体ラインにおける熱媒体の流路を切替え可能な切替手段１１，１２と、切替手段１１，１２によって第１流路Ｌ１および第２流路Ｌ２を熱媒体が通るように熱媒体の流路が切り替えられた際に、バイナリ発電装置３に流入する熱媒体の温度の低下を抑制する温度低下抑制手段６と、を備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】