特許 6223886 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】6223886

(24)【登録日】2017年10月13日

(45)【発行日】2017年11月1日

(54)【発明の名称】発電装置

(51)【国際特許分類】

   F01D 17/08 20060101AFI20171023BHJP

【ＦＩ】

   F01D17/08 A

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-67540(P2014-67540)

(22)【出願日】2014年3月28日

(65)【公開番号】特開2015-190364(P2015-190364A)

(43)【公開日】2015年11月2日

【審査請求日】2016年9月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100137143

【弁理士】

【氏名又は名称】玉串 幸久

(72)【発明者】

【氏名】足立 成人

(72)【発明者】

【氏名】垣内 哲也

(72)【発明者】

【氏名】成川 裕

(72)【発明者】

【氏名】福田 貴之

(72)【発明者】

【氏名】高橋 和雄

【審査官】 高吉 統久

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０６７６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０４１６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１９４１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１９３４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０３５００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６７６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０４７６３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ １７／０８

Ｆ０２Ｋ ２５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガス状の作動媒体を膨張させる膨張機と、
前記膨張機で膨張した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮した作動媒体を加圧するポンプと、
前記ポンプで加圧された作動媒体の少なくとも一部を熱源媒体の熱で蒸発させる加熱器と、
前記加熱器の下流側において、過熱状態であって予め定められた温度以上の作動媒体を飽和温度以上に維持される範囲で冷却する冷却手段と、
を備え、
前記冷却手段は、冷却用通路と、冷却用通路に設けられた冷却用弁とを有し、前記冷却用通路の一端部が、前記凝縮器、前記ポンプ、前記加熱器及び前記膨張機が設けられる循環流路における前記ポンプと前記加熱器との間の部位に接続され、他端部が、前記循環流路における前記加熱器と前記膨張機との間の部位に接続され、
運転時には、前記加熱器の下流側での作動媒体の過熱度が予め設定された範囲内に収まるように前記ポンプの制御が行われる一方、作動媒体が過熱状態にある場合であって前記加熱器から流出して前記膨張機に導入される作動媒体の温度が基準温度を超えていると判断された場合には、前記冷却手段は前記冷却用弁を開放し、前記冷却用通路を流れた液状の作動媒体が前記循環流路中の過熱状態にある作動媒体に合流することにより、気化熱を利用して前記過熱状態の作動媒体を冷却する、発電装置。

【請求項2】

ガス状の作動媒体を膨張させる膨張機と、
前記膨張機で膨張した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮した作動媒体を加圧するポンプと、
前記ポンプで加圧された作動媒体の少なくとも一部を熱源媒体の熱で蒸発させる加熱器と、
前記加熱器の下流側において、過熱状態であって予め定められた温度以上の作動媒体を飽和温度以上に維持される範囲で冷却する冷却手段と、
を備え、
前記冷却手段は、冷却用熱交換器と、冷却用通路と、冷却用通路に設けられた冷却用弁とを有し、前記冷却用通路の一端部が、前記凝縮器、前記ポンプ、前記加熱器及び前記膨張機が設けられる循環流路における前記ポンプと前記加熱器との間の部位に接続され、他端部が、前記循環流路における前記膨張機と前記凝縮器との間の部位に接続され、
前記冷却用熱交換器は、前記循環流路における前記加熱器の下流側に配置され、前記循環流路に接続された作動媒体流路と、前記冷却用通路とが設けられ、
運転時には、前記加熱器の下流側での作動媒体の過熱度が予め設定された範囲内に収まるように前記ポンプの制御が行われる一方、作動媒体が過熱状態にある場合であって前記加熱器から流出して前記膨張機に導入される作動媒体の温度が基準温度を超えていると判断された場合には、前記冷却手段は前記冷却用弁を開放し、前記冷却用熱交換器において、前記冷却用通路に分流された作動媒体と前記循環流路の作動媒体とが間接的に熱交換されることによって前記過熱状態の作動媒体を冷却する、発電装置。

【請求項3】

前記冷却手段は、気化熱を利用して過熱状態の作動媒体の冷却を行う請求項２に記載の発電装置。

【請求項4】

ガス状の作動媒体を膨張させる膨張機と、
前記膨張機で膨張した作動媒体を冷却回路から供給される冷却媒体によって凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮した作動媒体を加圧するポンプと、
前記ポンプで加圧された作動媒体の少なくとも一部を熱源媒体の熱で蒸発させる加熱器と、
前記加熱器の下流側において、過熱状態であって予め定められた温度以上の作動媒体を飽和温度以上に維持される範囲で冷却する冷却手段と、
を備え、
前記冷却手段は、冷却用熱交換器と、冷却用通路と、冷却用通路に設けられた冷却用弁とを有し、
前記冷却用通路が、前記冷却回路における前記凝縮器の下流側の部位に接続され、冷却用通路を流れた冷却媒体は前記冷却回路に戻される構成とされ、
前記冷却用熱交換器は、前記凝縮器、前記ポンプ、前記加熱器及び前記膨張機が設けられる循環流路における前記加熱器の下流側に配置され、前記冷却用熱交換器には前記循環流路に接続された作動媒体流路と、前記冷却用通路が設けられ、
運転時には、前記加熱器の下流側での作動媒体の過熱度が予め設定された範囲内に収まるように前記ポンプの制御が行われる一方、作動媒体が過熱状態にある場合であって前記加熱器から流出して前記膨張機に導入される作動媒体の温度が基準温度を超えていると判断された場合には、前記冷却手段は前記冷却用弁を開放し、前記冷却用熱交換器において、冷却媒体が過熱状態の作動媒体を冷却する、発電装置。

【請求項5】

ガス状の作動媒体を膨張させる膨張機と、
前記膨張機で膨張した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮した作動媒体を加圧するポンプと、
前記ポンプで加圧された作動媒体の少なくとも一部を熱源媒体の熱で蒸発させる加熱器と、
前記加熱器の下流側において、過熱状態であって予め定められた温度以上の作動媒体を冷却する冷却手段と、
を備え、
前記冷却手段は、作動媒体流路及び冷却流路を有し、前記加熱器における下流側に配置された熱交換器と、前記冷却流路に繋がる熱媒体回路に設けられた減圧手段と、を有し、
前記減圧手段は、作動媒体が過熱状態であって予め定められた温度以上のときに前記熱交換器において前記作動媒体が冷却されるように、熱媒体を減圧する発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発電装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、下記特許文献１に開示されているように、作動媒体が循環する循環配管に設けられた膨張機によって発電機を駆動するバイナリ発電装置が知られている。図７に示すように、この特許文献１に開示されたバイナリ発電装置では、蒸発器７１、膨張機７２、凝縮器７３及び循環ポンプ７４がこの順で循環配管７５に接続されている。蒸発器７１は、工場から排出される排温水や、温泉からの温水を熱源として、作動媒体を蒸発させる。熱源が流れる流路における蒸発器７１の出側には、温度計測手段７６が設けられている。この計測値に基づいて、循環ポンプ７４の回転数が調整されている。すなわち、蒸発器７１の出側での温水の温度が目標値よりも高温になると、循環ポンプ７４の回転数を上げることにより、出側での温水温度を下げるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−１８１３９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記特許文献１に開示されたバイナリ発電装置では、熱源としての温水の温度が上昇した場合に循環ポンプ７４の回転数を上げることにより、蒸発器７１から流出する温水の温度を下げる。これにより、蒸発器７１から流出する温水の温度が所定範囲内に収まるようにすることができる。しかしながら、このバイナリ発電装置では、温水（熱源）の温度が急激に上昇した場合に対処できないという問題が残されている。すなわち、蒸発器７１の出側での温水の温度が上昇すると循環ポンプ７４の回転数を上げるように調整するが、温水の温度が急激に上昇した場合には、作動媒体の流量増加が追いつかず、蒸発器出口の過熱度が一時的に上昇する。このため、蒸発器７１から膨張機７２に至る経路に存在しているフランジのパッキン等を耐熱材料で構成しなければならないという問題がある。

【0005】

そこで、本発明は、前記従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発電装置において蒸発器の出側での作動媒体の温度上昇を抑制できるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記の目的を達成するため、本発明は、ガス状の作動媒体を膨張させる膨張機と、前記膨張機で膨張した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で凝縮した作動媒体を加圧するポンプと、前記ポンプで加圧された作動媒体の少なくとも一部を熱源媒体の熱で蒸発させる加熱器と、前記加熱器の下流側において、過熱状態であって予め定められた温度以上の作動媒体を冷却する冷却手段と、を備えている発電装置である。

【0007】

本発明では、冷却手段が、加熱器の下流側での温度が予め定められた値以上の過熱状態にある作動媒体を冷却する。このため、加熱器から流出して膨張機に流入する作動媒体の温度を抑制することができる。したがって、熱源媒体の温度が急激に上昇した場合等においても、作動媒体の昇温を効果的に抑制することができるため、加熱器から膨張機に至る経路に存在しているフランジのパッキン等を耐熱性のあるもので構成する必要がなくなり、また発電機で用いられる絶縁材の階級を上げる等の対策も必要なくなる。

【0008】

前記冷却手段は、前記ポンプの下流側で且つ前記加熱器の上流側から分流された作動媒体によって、前記過熱状態の作動媒体を冷却するように構成されていてもよい。この態様では、ポンプから吐出された作動媒体によって過熱状態の作動媒体を冷却するため、発電装置としての構成が複雑化することを抑制することができる。

【0009】

前記冷却手段は、前記ポンプの下流側から分流された作動媒体を前記加熱器の下流側の作動媒体に合流することによって前記過熱状態の作動媒体を冷却するように構成されていてもよい。この態様では、ポンプの下流側から分流された作動媒体が過熱状態の作動媒体に合流することによって、当該作動媒体を冷却する。したがって、より効果的に作動媒体を冷却することができる。

【0010】

前記冷却手段は、前記加熱器の下流側の作動媒体が飽和温度以上に維持される範囲で冷却を行ってもよい。この態様では、液状の作動媒体が膨張機に導入されることを防止することができる。したがって、発電効率が低下することを防止することができる。

【0011】

前記冷却手段は、気化熱を利用して過熱状態の作動媒体の冷却を行ってもよい。この態様では、気化熱を利用して過熱状態の作動媒体の冷却を行うため、作動媒体の冷却をより効果的に行うことができる。すなわち、わずかな量の冷却媒体で過熱状態の作動媒体を冷却できる。特に、ポンプの下流側から分流された作動媒体を冷却媒体として用いる場合には、ポンプから蒸発器に送られる作動媒体の量が僅かに減るだけである。このため、ポンプから吐出された作動媒体から分流させるとしても、影響はほとんど無い。

【0012】

前記冷却手段は、作動媒体流路及び冷却流路を有し、前記加熱器における下流側に配置された熱交換器と、前記冷却流路に繋がる熱媒体回路に設けられた減圧手段と、を有していてもよい。前記減圧手段は、作動媒体が過熱状態であって予め定められた温度以上のときに前記熱交換器において前記作動媒体が冷却されるように、熱媒体を減圧してもよい。

【0013】

この態様では、作動媒体が過熱状態であって予め定められた温度以上のときに、熱交換器において、作動媒体流路を流れる作動媒体が、熱媒体回路の減圧手段によって減圧されて冷却流路を流れる熱媒体によって冷却される。一方、加熱器において作動媒体が十分に加熱されなかった場合には、作動媒体は熱交換器において熱媒体によって加熱されることになる。したがって、熱交換器は、作動媒体が過度に加熱された場合に作動媒体を冷却することができる一方、作動媒体が十分に加熱されなかった場合には作動媒体を補助的に加熱することができる。

【発明の効果】

【0014】

以上説明したように、本発明によれば、発電装置において蒸発器の出側での作動媒体の温度上昇を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１実施形態に係る発電装置の構成を概略的に示す図である。

【図2】第１実施形態に係る発電装置における制御動作を説明するための図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係る発電装置の構成を概略的に示す図である。

【図4】第２実施形態に係る発電装置における制御動作を説明するための図である。

【図5】本発明のその他の実施形態に係る発電装置の構成を概略的に示す図である。

【図6】本発明のその他の実施形態に係る発電装置の構成を概略的に示す図である。

【図7】従来のバイナリ発電装置の構成を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

【0017】

第１実施形態による発電装置１は、ランキンサイクルを利用した発電システムであり、図１に示すように、凝縮器６と、循環ポンプ８と、蒸発器１０と、膨張機１４とを備えている。凝縮器６、循環ポンプ８、加熱器１０及び膨張機１４はこの順で循環流路４に設けられている。本実施形態による発電装置１では、作動媒体が循環流路４を通じて加熱器１０、膨張機１４、凝縮器６及び循環ポンプ８を順に流れるという循環回路が構成されている。作動媒体としては、水よりも沸点の低い冷媒が用いられる。

【0018】

膨張機１４には発電機１６が接続されている。膨張機１４においてガス状の作動媒体を膨張させることにより、発電機１６を駆動する力を取り出すことができる。

【0019】

凝縮器６は、膨張機１４から排出されたガス状の作動媒体を凝縮させて液状の作動媒体とするものである。凝縮器６は、ガス状の作動媒体が流れる作動媒体流路６ａと、冷却水等の冷却媒体が流れる冷却媒体流路６ｂとを有している。冷却媒体流路６ｂは、冷却回路６１と接続されていて、この冷却回路６１から供給される冷却水等の冷却媒体が流れる。作動媒体流路６ａを流れる作動媒体は、冷却媒体流路６ｂを流れる冷却媒体と熱交換することにより凝縮する。

【0020】

循環ポンプ８は、循環流路４における凝縮器６の下流側（加熱器１０と凝縮器６との間）に設けられており、循環流路４内で作動媒体を循環させるためのものである。循環ポンプ８は、凝縮器６で凝縮された液状の作動媒体を所定の圧力まで加圧して加熱器１０に送り出す。循環ポンプ８として、インペラをロータとして備える遠心ポンプや、ロータが一対のギアからなるギアポンプ等が用いられる。

【0021】

加熱器１０は、循環流路４における循環ポンプ８の下流側（循環ポンプ８と膨張機１４との間）に設けられている。加熱器１０は、作動媒体が流れる作動媒体流路１０ａと、熱源媒体が流れる熱源媒体流路１０ｂとを有している。熱源媒体流路１０ｂは熱源媒体回路６２に接続されていて、この熱源媒体流路１０ｂには、外部の熱源から供給された熱源媒体が流れる。作動媒体流路１０ａを流れる作動媒体は、熱源媒体流路１０ｂを流れる熱源媒体と熱交換して蒸発する。熱源媒体としては、例えば温水、水蒸気等が挙げられる。

【0022】

循環流路４には、加熱器１０と膨張機１４との間に遮断弁（開閉弁）２１が設けられている。遮断弁２１は、通常開放されているが、膨張機１４の異常時等、膨張機１４を停止させる時などに閉じられる。

【0023】

循環流路４には、バイパス手段２３および冷却手段２５が設けられている。バイパス手段２３は、膨張機１４を迂回するバイパス路２３ａと、バイパス路２３ａに設けられた開閉弁２３ｂとを有する。開閉弁２３ｂは、通常閉じられているが、膨張機１４の回転異常時等、膨張機１４を停止させる時などに開放される。開閉弁２３ｂが開放されることにより、加熱器１０から流出した作動媒体が膨張機１４に導入されることなく、凝縮器６に導入されるようになる。

【0024】

冷却手段２５は、加熱器１０で蒸発したガス状の作動媒体を冷却する（すなわち、顕熱を奪う）ためものであり、冷却用通路２５ａと、冷却用通路２５ａに設けられた冷却用弁（開閉弁）２５ｂとを有する。冷却用通路２５ａの一端部は、循環流路４における循環ポンプ８と加熱器１０との間の部位に接続されている。したがって、冷却用通路２５ａには、液状の作動媒体が流入する。冷却用通路２５ａの他端部は、循環流路４における加熱器１０と膨張機１４との間の部位に接続されている。このため、冷却用通路２５ａを流れた液状の作動媒体は、蒸発器１０から流出したガス状の作動媒体に合流する。

【0025】

冷却用通路２５ａは、循環流路４を構成する配管よりも細径の配管によって構成されている。したがって、冷却用通路２５ａには、循環流路４を流れる作動媒体に比べて十分小さな流量の作動媒体が流れる。なお、代替的に、冷却用通路２５ａに絞りやキャピラリチューブ（図示省略）が設けられる構成としてもよい。

【0026】

冷却用弁２５ｂは、通常閉じられており、後述するコントローラ３０からの指令を受けると開放される。

【0027】

循環流路４には、冷却用通路２５ａの下流端が接続された部位と膨張機１４との間に、温度センサ３２及び圧力センサ３４が設けられている。温度センサ３２は、加熱器１０から流出して遮断弁２１及び膨張機１４に導入される作動媒体の温度を検出する。圧力センサ３４は、蒸発器１０から流出して遮断弁２１及び膨張機１４に導入される作動媒体の圧力を検出する。

【0028】

発電装置１には、循環ポンプ８の駆動制御や開閉弁２１，２３ｂ，２５ｂの開閉制御を行うコントローラ３０が設けられている。コントローラ３０の機能には、ポンプ制御手段３０ａと冷却制御手段３０ｂとが含まれている。

【0029】

ポンプ制御手段３０ａは、循環ポンプ８の回転数を制御する手段であり、温度センサ３２及び圧力センサ３４の検出値から導出される作動媒体の過熱度が予め設定された範囲内に収まるように循環ポンプ８の駆動制御を行う。

【0030】

冷却制御手段３０ｂは、冷却用弁２５ｂの開閉を制御する手段であり、加熱器１０から流出した作動媒体の温度に基づいて冷却用弁２５ｂの開閉制御を実行する。すなわち、冷却制御手段３０ｂは、温度センサ３２及び圧力センサ３４の検出値から加熱器１０の下流側での作動媒体が過熱状態にあると判断された場合において、温度センサ３２の検出値が予め定められた温度（基準温度）以上にあると判断されたときに、冷却用弁２５ｂを開放するための指令を出力する。この基準温度としては、遮断弁２１の接続部に設けられた図略のパッキン等にダメージを与えないような温度が設定されている。すなわち、パッキンが耐熱材で構成されていない場合でも、作動媒体から受ける熱によってダメージを受けないように、加熱器１０出口での作動媒体の温度がコントロールされる。

【0031】

また、冷却制御手段３０ｂは、加熱器１０の下流側の作動媒体が飽和温度以上に維持される範囲で冷却を行うように、冷却用弁２５ｂの閉鎖制御を実行する。すなわち、冷却制御手段３０ｂは、膨張機１４に導入される作動媒体が飽和温度以上に維持されるように、予め定められた閉鎖条件が成立すると冷却用弁２５ｂを閉じる指令を出力する。この閉鎖条件としては、例えば、温度センサ３２及び圧力センサ３４の検出値から得られる作動媒体の過熱度が所定温度以上にあること等が挙げられる。なお、このときの作動媒体の温度は、前記の基準温度よりも低い温度となる。

【0032】

ここで、第１実施形態による発電システムの運転動作について説明する。通常運転時においては、遮断弁２１が開放されている一方、バイパス路２３ａの開閉弁２３ｂ及び冷却用弁２５ｂは閉じられている。

【0033】

循環ポンプ８が駆動されると、循環ポンプ８から送出された液状の作動媒体は、加熱器１０の作動媒体流路１０ａに流入する。この作動媒体は、熱源媒体流路１０ｂを流れる熱源媒体によって加熱されて蒸発する。加熱器１０で蒸発した作動媒体は、膨張機１４に導入される。作動媒体が膨張機１４内に導入されることにより、膨張機１４が回転駆動され、それによって発電機１６が駆動されて発電が行われる。膨張機１４内で膨張した作動媒体は、循環流路４に排出される。膨張機１４から排出されたガス状の作動媒体は、凝縮器６の作動媒体流路６ａに導入される。凝縮器６においては、作動媒体は、冷却媒体流路６ｂを流れる冷却媒体によって冷却されて凝縮する。この液状の作動媒体は、循環流路４を流れて循環ポンプ８に吸入される。循環流路４では、このような循環が繰り返されて発電機１６において発電が行われる。

【0034】

発電装置１の運転時には、加熱器１０下流側での作動媒体の過熱度が所定範囲内に収まるように、循環ポンプ８の回転数が制御されている。すなわち、図２に示すように、圧力センサ３４及び温度センサ３２の検出値Ｐ１，Ｔ１がコントローラ３０に入力され（ステップＳＴ１）、ポンプ制御手段３０ａは、この検出値Ｐ１，Ｔ１に基づいて、作動媒体の過熱度が予め設定された範囲内に収まるように循環ポンプ８の制御が行われている（ステップＳＴ２）。

【0035】

そして、冷却制御手段３０ｂは、圧力センサ３４及び温度センサ３２の検出値Ｐ１，Ｔ１に基づき、作動媒体が過熱状態にあるか否かを確認した上で、温度センサ３２の検出値Ｔ１が予め設定された基準温度（上限値）Ｔｒ以下であるか否かを判定する（ステップＳＴ３、ＳＴ４）。そして、作動媒体が過熱状態にある場合において、温度センサ３２の検出値Ｔ１が基準温度Ｔｒを超えていると判断された場合には、冷却用弁２５ｂを開放する（ステップＳＴ５）。このような事態は、例えば、加熱器１０に導入される熱源媒体の温度が急激に上昇したことにより、循環ポンプ８の回転数上昇では対応できなくなってしまった場合等に生ずる。

【0036】

冷却用弁２５ｂが開放されると、循環ポンプ８から吐出された液状の作動媒体の一部が冷却用通路２５ａに分流される。そして、冷却用通路２５ａを流れた液状の作動媒体が循環流路４中の過熱状態にある作動媒体に合流する。したがって、加熱器１０から流出して遮断弁２１及び膨張機１４に向かって循環流路４を流れるガス状の作動媒体は、合流された液状の作動媒体が気化することによって冷却される。冷却用通路２５ａから加熱器１０よりも下流の循環流路４部分へ導入される液状の作動媒体は、加熱器１０から流出した循環流路４内のガス状の作動媒体の温度を下げる、すなわち、顕熱を奪うだけでよいため、潜熱を奪う場合に比べて大きな熱量を必要としない。このため、上記液状の作動媒体は少量でよい。

【0037】

なお、冷却用通路２５ａは循環流路４に比べて細径の配管で構成されているため、冷却用通路２５ａを多量の作動媒体が流れてしまうことが防止される。このため、加熱器１０内に溜まっている作動媒体量に影響を与えるほどは、循環流路４を通して加熱器１０に流入する作動媒体の量は減らず、過熱度が更に上昇することもほとんどない。

【0038】

冷却用弁２５ｂが開放されている状態において、温度センサ３２及び圧力センサ３４の検出値Ｔ１，Ｐ１から算出される過熱度ＳＨが基準過熱度（下限値）ＳＨｒ以上にあるか否かが判断されている（ステップＳＴ６）。そして、過熱度ＳＨが基準過熱度ＳＨｒよりも低くなると冷却用弁２５ｂが閉鎖される（ステップＳＴ７）。これにより、循環ポンプ８から吐出された作動媒体が冷却用通路２５ａに分流されることなく加熱器１０に導入される通常運転に戻る。

【0039】

以上説明したように、第１実施形態では、冷却手段２５が、加熱器１０の下流側での温度が予め定められた値以上の過熱状態にある作動媒体を冷却する。このため、加熱器１０から流出して膨張機１４に流入する作動媒体の温度を抑制することができる。したがって、熱源媒体の温度が急激に上昇した場合等においても、作動媒体の昇温を効果的に抑制することができるため、加熱器１０から膨張機１４に至る経路に存在しているフランジのパッキン等を耐熱性のあるもので構成する必要がなくなり、また発電機１６で用いられる絶縁材の階級を上げる等の対策も必要なくなる。

【0040】

また第１実施形態では、冷却手段２５がポンプの下流側で且つ加熱器１０の上流側から分流された作動媒体を循環流路４に合流させることによって作動媒体を冷却する構成なので、発電装置１としての構成が複雑化することを抑制することができ、また、より効果的に作動媒体を冷却することができる。

【0041】

また第１実施形態では、加熱器１０の下流側の作動媒体が飽和温度以上に維持されるため、液状の作動媒体が膨張機１４に導入されることを防止することができる。したがって、発電効率が低下することを防止することができる。

【0042】

また第１実施形態は、作動媒体の気化熱を利用して過熱状態の作動媒体の冷却を行うため、作動媒体の冷却をより効果的に行うことができる。すなわち、わずかな量の冷却媒体で過熱状態の作動媒体を冷却できる。特に、循環ポンプ８の下流側から分流された作動媒体を冷却媒体として用いるため、循環ポンプ８から加熱器１０に送られる作動媒体の量が僅かに減るだけである。このため、循環ポンプ８から吐出された作動媒体から分流させるとしても、影響はほとんど無い。

【0043】

図３は、第２実施形態に係る発電装置１を示す。第２実施形態に係る発電装置１では、冷却手段２５は、過熱状態の作動媒体を、外部から導入される蒸気、高温空気、温水等の熱媒体によって冷却する熱交換器２５ｆを有していてもよい。例えば、この熱交換器２５ｆは、加熱器１０に接続される熱源媒体回路６２が、エンジン（図示省略）への過給空気が流れる流路によって構成されている場合に適用される。熱交換器２４ｆは、循環回路４における加熱器１０の下流側に設けられている。熱交換器２５ｆの冷却流路２５ｅには、エンジンが搭載される船に設けられる図外の蒸気設備から余剰蒸気が導入されてもよい。エンジンが高負荷運転されている場合には、例えば１５０℃程度以上の過給空気が加熱器１０に導入される。このため、加熱器１０の作動媒体流路１０ａを流れる作動媒体は、１５０℃程度の温度になるまで加熱される。この場合には、冷却手段２５の冷却用通路２５ａに設けられた冷却用弁（減圧手段）２５ｂの開度を絞ることにより、熱媒体を減圧させ、これにより熱媒体の温度を下げる。これにより、熱交換器２５ｆの作動媒体流路２５ｄを流れる過熱状態の作動媒体を冷却することができる。なお、エンジンが低負荷運転されている場合には、加熱器１０において作動媒体が十分に加熱されない場合があるため、このときには、熱交換器２５ｆは、作動媒体を過熱状態まで加熱する過熱器としても機能し得る。

【0044】

図４に示すように、この実施形態による発電システムでは、圧力センサ３４及び温度センサ３２の検出値Ｐ１，Ｔ１に基づき、作動媒体が過熱状態にあるか否かを確認する（ステップＳＴ３）。そして、作動媒体が過熱状態にある場合において、温度センサ３２の検出値Ｔ１が基準温度Ｔｒを超えていると判断された場合には（ステップＳＴ４）、冷却制御手段３０ｂは、冷却用弁２５ｂを絞る制御を行う（ステップＳＴ１１）。これにより、熱媒体が減圧され、熱交換器２５ｆにおいて作動媒体が冷却される（作動媒体の顕熱が取られる）。

【0045】

なお、本発明は、前記第１実施形態及び第２実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、前記第１実施形態では、循環流路４から分流された作動媒体が、加熱器１０の下流側で再度循環流路４の作動媒体に合流され、直接熱交換される。代替的に、図５に示すように、冷却用通路２５ａに分流された作動媒体と循環流路４の作動媒体とが間接的に熱交換されてもよい。

【0046】

具体的に、冷却手段２５は、循環流路４における加熱器１０の下流側に配置された冷却用熱交換器２５ｃを有している。この冷却用熱交換器２５ｃには、循環流路４に接続された作動媒体流路２５ｄと、冷却用通路２５ａに接続された冷却流路２５ｅとが設けられている。

【0047】

冷却用通路２５ａの一端部（上流端部）は、循環流路４における循環ポンプ８と加熱器１０との間の部位に接続されている。冷却用通路２５ａの他端部（下流端部）は、循環流路４における膨張機１４と凝縮器６との間の部位に接続されている。冷却用通路２５ａの下流端部は、循環流路４における循環ポンプ８の吸入側に位置しているため、冷却用通路２５ａに分流された作動媒体が流れやすくなっている。

【0048】

循環流路４から冷却用通路２５ａに分流された液状の作動媒体は、冷却用熱交換器２５ｃにおいて過熱状態にある作動媒体流路２５ｄの作動媒体を冷却しながら気化する。気化した作動媒体は、冷却用通路２５ａから循環流路４における凝縮器６の上流側に戻される。

【0049】

前記第１実施形態では、過熱状態の作動媒体が液状の作動媒体によって冷却される。代替的に、図６に示すように、凝縮器６を通過した冷却回路６１の冷却媒体（冷却水）によって過熱状態の作動媒体が冷却されてもよい。具体的に、冷却用通路２５ａの一端部（上流端部）は、冷却回路６１における凝縮器６の下流側の部位に接続されている。冷却用通路２５ａを流れた冷却媒体は冷却回路６１に戻される。この構成では、冷却用熱交換器２５ｃにおいて、冷却流路２５ｅ内の冷却媒体が、過熱状態にある作動媒体流路２５ｄの作動媒体を冷却する。

【0050】

前記各実施形態において、循環流路４の加熱器１０と膨張機１４との間の配管部分の一部を覆うジャケットを設け、当該ジャケット内に作動媒体や冷却流体を流すことにより加熱器１０から流出した作動媒体が間接的に冷却されてもよい。

【0051】

冷却用弁２５ａは開度調整可能な弁とされてもよい。

【符号の説明】

【0052】

１ 発電装置
４ 循環流路
６ 凝縮器
８ 循環ポンプ
１０ 加熱器
１４ 膨張機
１６ 発電機
２１ 遮断弁
２５ 冷却手段
２５ａ 冷却用通路
２５ｂ 冷却用弁
２５ｃ 冷却用熱交換器
２５ｆ 熱交換器
３０ コントローラ
３０ａ ポンプ制御手段
３０ｂ 冷却制御手段
３２ 温度センサ
３４ 圧力センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】