(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022155391
(43)【公開日】2022-10-13
(54)【発明の名称】ランキンサイクル装置、熱発電システム及び停止方法
(51)【国際特許分類】
F01D 21/00 20060101AFI20221005BHJP
F01K 13/02 20060101ALI20221005BHJP
【ＦＩ】
F01D21/00 M
F01D21/00 P
F01D21/00 W
F01D21/00 G
F01K13/02 A
F01D21/00 N
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021058851
(22)【出願日】2021-03-30
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２７年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「未利用熱エネルギーの革新的活用技術研究開発」に係る委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000005821
【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107641
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 耕一
(74)【代理人】
【識別番号】100202201
【弁理士】
【氏名又は名称】兒島 淳一郎
(72)【発明者】
【氏名】倉本 哲英
(72)【発明者】
【氏名】森本 篤史
【テーマコード（参考）】
3G071
【Ｆターム（参考）】
3G071CA02
3G071DA11
3G071FA02
3G071FA03
3G071FA06
3G071HA01
3G071HA02
3G071HA03
(57)【要約】
【課題】発電機の高い電力収支及び膨張機の高い信頼性を実現することに適した技術を提供する。
【解決手段】ランキンサイクル装置５０は、膨張機３、発電機１８及び制御装置２０を備える。発電機１８は、膨張機３に連結されている。ランキンサイクル装置５０を停止させる停止運転は、第１運転と、第２運転と、第１運転から第２運転への切り替えと、を含む。第１運転では、制御装置２０の制御下で膨張機３の回転数を低下させる。第２運転では、膨張機３をフリーランさせる。第１運転から第２運転への切り替えは、発電機１８が回生駆動しているときに該切り替えを行うように、発電機１８が発電した電力及び電流からなる群より選択される少なくとも１つに応じて行う。
【選択図】図１
【解決手段】ランキンサイクル装置５０は、膨張機３、発電機１８及び制御装置２０を備える。発電機１８は、膨張機３に連結されている。ランキンサイクル装置５０を停止させる停止運転は、第１運転と、第２運転と、第１運転から第２運転への切り替えと、を含む。第１運転では、制御装置２０の制御下で膨張機３の回転数を低下させる。第２運転では、膨張機３をフリーランさせる。第１運転から第２運転への切り替えは、発電機１８が回生駆動しているときに該切り替えを行うように、発電機１８が発電した電力及び電流からなる群より選択される少なくとも１つに応じて行う。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
膨張機と、
前記膨張機に連結された発電機と、
制御装置と、を備えたランキンサイクル装置であって、
前記ランキンサイクル装置を停止させる停止運転は、
前記制御装置の制御下で前記膨張機の回転数を低下させる第１運転と、
前記膨張機をフリーランさせる第２運転と、
前記第１運転から前記第２運転への切り替えであって、前記発電機が回生駆動しているときに前記切り替えを行うように、前記発電機が発電した電力及び電流からなる群より選択される少なくとも１つに応じて行う切り替えと、を含む、
ランキンサイクル装置。
前記膨張機に連結された発電機と、
制御装置と、を備えたランキンサイクル装置であって、
前記ランキンサイクル装置を停止させる停止運転は、
前記制御装置の制御下で前記膨張機の回転数を低下させる第１運転と、
前記膨張機をフリーランさせる第２運転と、
前記第１運転から前記第２運転への切り替えであって、前記発電機が回生駆動しているときに前記切り替えを行うように、前記発電機が発電した電力及び電流からなる群より選択される少なくとも１つに応じて行う切り替えと、を含む、
ランキンサイクル装置。
【請求項2】
ポンプ、蒸発器及び凝縮器をさらに備え、
作動流体が循環する循環流路が設けられ、
前記循環流路は、前記ポンプから前記蒸発器を経由して前記膨張機に至る第１流路と、前記膨張機から前記凝縮器を経由して前記ポンプに至る第２流路と、を含み、
前記第１流路における前記作動流体の圧力と前記第２流路における前記作動流体の圧力との間の差分を膨張機差圧と定義したとき、
前記膨張機差圧に応じて、前記第１運転から前記第２運転に切り替える、
請求項１に記載のランキンサイクル装置。
作動流体が循環する循環流路が設けられ、
前記循環流路は、前記ポンプから前記蒸発器を経由して前記膨張機に至る第１流路と、前記膨張機から前記凝縮器を経由して前記ポンプに至る第２流路と、を含み、
前記第１流路における前記作動流体の圧力と前記第２流路における前記作動流体の圧力との間の差分を膨張機差圧と定義したとき、
前記膨張機差圧に応じて、前記第１運転から前記第２運転に切り替える、
請求項１に記載のランキンサイクル装置。
【請求項3】
ポンプ及び蒸発器をさらに備え、
前記第１運転において、前記蒸発器から前記膨張機へと流れる作動流体の温度に応じて、前記ポンプの回転数を変化させる、
請求項１又は２に記載のランキンサイクル装置。
前記第１運転において、前記蒸発器から前記膨張機へと流れる作動流体の温度に応じて、前記ポンプの回転数を変化させる、
請求項１又は２に記載のランキンサイクル装置。
【請求項4】
ポンプをさらに備え、
前記ポンプの回転数に応じて、前記第１運転から前記第２運転に切り替える、
請求項１から３のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。
前記ポンプの回転数に応じて、前記第１運転から前記第２運転に切り替える、
請求項１から３のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。
【請求項5】
少なくとも１つのセンサをさらに備え、
前記少なくとも１つのセンサの検出値に応じて、前記第１運転から前記第２運転に切り替える、
請求項１から４のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。
前記少なくとも１つのセンサの検出値に応じて、前記第１運転から前記第２運転に切り替える、
請求項１から４のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。
【請求項6】
前記ランキンサイクル装置の運転状況に応じて、前記第１運転から前記第２運転に切り替わる際の前記膨張機の回転数が変化する、
請求項１から５のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。
請求項１から５のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。
【請求項7】
弁をさらに備え、
前記膨張機が配置された循環流路と、
前記膨張機を迂回し、前記弁が配置されたバイパス流路と、が設けられている、
請求項１から６のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。
前記膨張機が配置された循環流路と、
前記膨張機を迂回し、前記弁が配置されたバイパス流路と、が設けられている、
請求項１から６のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。
【請求項8】
前記第１運転の終了時点における前記弁の開度は、前記第１運転の開始時点における前記弁の開度よりも大きい、
請求項７に記載のランキンサイクル装置。
請求項７に記載のランキンサイクル装置。
【請求項9】
前記停止運転において前記弁の開度の増加が開始されてから終了するまでの期間の長さを基準長さと定義し、
前記第１運転において前記制御装置の制御下で前記膨張機の回転数を低下させる期間の長さを第１長さと定義したとき、
前記第１長さは、前記基準長さよりも長い、
請求項７又は８に記載のランキンサイクル装置。
前記第１運転において前記制御装置の制御下で前記膨張機の回転数を低下させる期間の長さを第１長さと定義したとき、
前記第１長さは、前記基準長さよりも長い、
請求項７又は８に記載のランキンサイクル装置。
【請求項10】
請求項１から９のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置と、
熱源からの熱を前記ランキンサイクル装置に供給する熱流路と、を備える、
熱発電システム。
熱源からの熱を前記ランキンサイクル装置に供給する熱流路と、を備える、
熱発電システム。
【請求項11】
膨張機と、前記膨張機に連結された発電機と、を備えたランキンサイクル装置の停止方法であって、
制御下で前記膨張機の回転数を低下させる第１運転を行うことと、
前記膨張機をフリーランさせる第２運転を行うことと、
前記第１運転から前記第２運転への切り替えであって、前記発電機が回生駆動しているときに前記切り替えを行うように、前記発電機が発電した電力及び電流からなる群より選択される少なくとも１つに応じて行う切り替えを行うことと、を含む、
停止方法。
制御下で前記膨張機の回転数を低下させる第１運転を行うことと、
前記膨張機をフリーランさせる第２運転を行うことと、
前記第１運転から前記第２運転への切り替えであって、前記発電機が回生駆動しているときに前記切り替えを行うように、前記発電機が発電した電力及び電流からなる群より選択される少なくとも１つに応じて行う切り替えを行うことと、を含む、
停止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ランキンサイクル装置、熱発電システム及び停止方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１の発電装置は、膨張機、発電機、インバータ、電力検出器及び制御手段を備える。膨張機は、蒸気の膨張を回転力に変換する。発電機は、膨張機の回転軸に接続されている。電力検出器は、発電機の発電電力を検出する。制御手段は、発電電力と目標値との偏差に応じて、インバータの設定周波数を制御する。インバータの設定周波数に応じた回転数で、膨張機が動作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００８－１７２９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
発電機は、電動機としても動作しうる。電動機として動作しているとき、発電機は、電力を消費する。特許文献１では、発電機の発電電力量から消費電力量を差し引いた電力収支については検討されていない。ここで、電力量は、電力の時間積分である。また、特許文献１では、膨張機の信頼性については検討されていない。
【0005】
本開示は、発電機の高い電力収支及び膨張機の高い信頼性を実現することに適した技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示は、
膨張機と、
前記膨張機に連結された発電機と、
制御装置と、を備えたランキンサイクル装置であって、
前記ランキンサイクル装置を停止させる停止運転は、
前記制御装置の制御下で前記膨張機の回転数を低下させる第１運転と、
前記膨張機をフリーランさせる第２運転と、
前記第１運転から前記第２運転への切り替えであって、前記発電機が回生駆動しているときに前記切り替えを行うように、前記発電機が発電した電力及び電流からなる群より選択される少なくとも１つに応じて行う切り替えと、を含む、
ランキンサイクル装置を提供する。
膨張機と、
前記膨張機に連結された発電機と、
制御装置と、を備えたランキンサイクル装置であって、
前記ランキンサイクル装置を停止させる停止運転は、
前記制御装置の制御下で前記膨張機の回転数を低下させる第１運転と、
前記膨張機をフリーランさせる第２運転と、
前記第１運転から前記第２運転への切り替えであって、前記発電機が回生駆動しているときに前記切り替えを行うように、前記発電機が発電した電力及び電流からなる群より選択される少なくとも１つに応じて行う切り替えと、を含む、
ランキンサイクル装置を提供する。
【0007】
本開示は、
膨張機と、前記膨張機に連結された発電機と、を備えたランキンサイクル装置の停止方法であって、
制御下で前記膨張機の回転数を低下させる第１運転を行うことと、
前記膨張機をフリーランさせる第２運転を行うことと、
前記第１運転から前記第２運転への切り替えであって、前記発電機が回生駆動しているときに前記切り替えを行うように、前記発電機が発電した電力及び電流からなる群より選択される少なくとも１つに応じて行う切り替えを行うことと、を含む、
停止方法を提供する。
膨張機と、前記膨張機に連結された発電機と、を備えたランキンサイクル装置の停止方法であって、
制御下で前記膨張機の回転数を低下させる第１運転を行うことと、
前記膨張機をフリーランさせる第２運転を行うことと、
前記第１運転から前記第２運転への切り替えであって、前記発電機が回生駆動しているときに前記切り替えを行うように、前記発電機が発電した電力及び電流からなる群より選択される少なくとも１つに応じて行う切り替えを行うことと、を含む、
停止方法を提供する。
【発明の効果】
【0008】
本開示に係る技術は、発電機の高い電力収支及び膨張機の高い信頼性を実現することに適している。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施の形態における熱発電システムの構成図
【図2】実施の形態に係るコンバータの構成図
【図3】作動流体流路における作動流体の状態を示すモリエル線図
【図4】実施の形態における制御を示すフローチャート
【図5】実施の形態における停止運転を説明するためのフローチャート
【図6】実施の形態における停止運転を説明するためのタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【0010】
（本開示の基礎となった知見等）
発明者らが本開示に想到するに至った当時、発電機が膨張機に連結されたランキンサイクル装置について、検討がなされていた。そのようなランキンサイクル装置を停止させる停止運転では、発電機が力行駆動しうる。
発明者らが本開示に想到するに至った当時、発電機が膨張機に連結されたランキンサイクル装置について、検討がなされていた。そのようなランキンサイクル装置を停止させる停止運転では、発電機が力行駆動しうる。
【0011】
第１に、発電機の力行駆動は、発電機の高い電力収支を実現する観点から不利である。なぜなら、発電機は、力行駆動時には、電力を消費するためである。
【0012】
第２に、発電機の駆動状態が回生駆動から力行駆動に切り替わることは、膨張機の高い信頼性を実現する観点から不利である。なぜなら、この切り替わりが生じると、膨張機に印加される荷重の方向が反転するためである。特に、発電機の駆動状態が回生駆動と力行駆動との間で交互に切り替わると、膨張機の高い信頼性を実現し難い。膨張機に印加される荷重は、例えば、膨張機の回転軸を支持する軸受に印加される荷重である。
【0013】
そこで、本開示は、発電機の高い電力収支及び膨張機の高い信頼性を実現することに適した技術を提供する。
【0014】
以下、図面を参照しながら実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、又は、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。
【0015】
添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。
【0016】
【0017】
[１－１．構成]
図１は、本実施の形態における熱発電システム１００の構成図である。熱発電システム１００は、熱流路４０及びランキンサイクル装置５０を備えている。
図１は、本実施の形態における熱発電システム１００の構成図である。熱発電システム１００は、熱流路４０及びランキンサイクル装置５０を備えている。
【0018】
熱流路４０は、熱源３０で生成された加熱媒体Ｇをランキンサイクル装置５０に供給する。熱流路４０は、典型的には、ダクトである。本実施の形態では、熱源３０は、工場等の設備である。加熱媒体Ｇは、設備から排出される排ガスである。ただし、熱源３０として、ボイラ等の他の熱源を用いてもよい。また、熱源３０が地中に存在し、地熱が熱流路４０によりランキンサイクル装置５０に供給される形態も採用されうる。加熱媒体Ｇは、気体であってもよく、液体であってもよい。
【0019】
ランキンサイクル装置５０は、ポンプ１、蒸発器２、膨張機３及び凝縮器４を備えている。ポンプ１、蒸発器２、膨張機３及び凝縮器４は、配管によって環状に接続されて作動流体流路１４を形成している。作動流体流路１４には、作動流体が充填されている。蒸発器２が熱流路４０に配置されている。蒸発器２において、加熱媒体Ｇの熱が作動流体に与えられる。
【0020】
作動流体の種類は特に限定されない。作動流体は、無機作動流体であってもよく、有機作動流体であってもよい。無機作動流体としては、水が例示される。有機作動流体は、例えば、加熱媒体Ｇの温度が比較的低温であるときに用いられる。有機作動流体としては、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）系の作動流体が例示される。ＨＦＯ系の作動流体は、ＨＦＯを含む作動流体を意味する。作動流体におけるＨＦＯの含有率は、例えば、５０質量％以上であり、８０質量％以上であってもよい。ＨＦＯとしては、ＨＦＯ１３３６ｍｚｚ（Ｚ）、ＨＦＯ１３３６ｍｚｚ（Ｅ）、これらの混合物等が例示される。作動流体として、ＨＦＯを含まない公知の冷媒を採用することもできる。
【0021】
ポンプ１は、作動流体を搬送する役割を担う。ポンプ１において、作動流体は加圧される。本実施の形態では、ポンプ１は、回転数可変のポンプである。
【0022】
蒸発器２は、加熱媒体Ｇの熱を受け取って作動流体を蒸発させる。蒸発器２は、例えば、フィンアンドチューブ熱交換器である。蒸発器２は、加熱媒体Ｇの温度及び流量に応じて所定量の熱を回収して作動流体に付与する。
【0023】
熱源３０としての設備の稼働中において、設備から排出される加熱媒体Ｇの温度及び流量は、経時的に大きく変動しない傾向にある。そのため、蒸発器２において、加熱媒体Ｇの温度及び流量は、概ね安定状態にある。
【0024】
一例では、熱源３０は、製品を乾燥させる乾燥工程に用いられる。熱源３０は、安定状態に維持される。このようにすれば、各製品の乾燥状態及び品質が均一に保たれうる。また、加熱媒体Ｇの温度及び流量が安定する。
【0025】
本実施の形態では、加熱媒体Ｇの温度及び流量が上記のような安定状態をとることを想定して、蒸発器２が設計されている。具体的には、この安定状態において加熱媒体Ｇから作動流体へと所定量の熱を移動させる熱交換がなされるように、蒸発器２が設計されている。より具体的には、ポンプ１は、外気温度に応じて予め設定された回転数で運転される。この運転がなされているときに、蒸発器２から流出する作動流体の温度が所定温度となり膨張機３に流入する作動流体の状態が所定状態となるように、蒸発器２が設計されている。
【0026】
本実施の形態の蒸発器２では、伝熱管の段数、伝熱管の列数、伝熱管の長さ、フィンのピッチ、フィンの枚数等が適切に設定されている。これらの設定を通じて、加熱媒体Ｇと作動流体との間の適切な熱交換が実現されうる。
【0027】
膨張機３は、作動流体を膨張させる。これにより、圧力エネルギーが機械エネルギーに変換される。膨張機３は、容積型の膨張機であってもよく、速度型の膨張機であってもよい。容積型の膨張機としては、ロータリ膨張機、スクロール膨張機等が例示される。速度型の膨張機としては、半径流タービン、斜流タービン、軸流タービン等が例示される。
【0028】
ランキンサイクル装置５０は、コンバータ１７、発電機１８及び電力センサ１９を備える。膨張機３には、発電機１８が接続されている。発電機１８のロータは、膨張機３によって回転させられる。これにより、発電機１８において発電が行われる。つまり、機械エネルギーが電気エネルギーに変換される。発電機１８には、コンバータ１７が接続されている。コンバータ１７により、発電機１８の回転数及び膨張機３の回転数を制御できる。電力センサ１９は、発電機１８が発電している電力を検出する。
【0029】
本実施の形態では、コンバータ１７は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）コンバータである。コンバータ１７は、発電機１８をＰＷＭ制御する。
【0030】
図２は、本実施の形態に係るコンバータ１７の構成図である。コンバータ１７は、コンバータ回路部２２、コンバータ制御部２３及び電流センサ２４を備える。コンバータ回路部２２は、複数のスイッチング素子２１を有する。複数のスイッチング素子２１は、スイッチング回路を構成している。図示の例では、スイッチング素子２１の数は６個である。
【0031】
コンバータ回路部２２は、３相配線２６により、発電機１８に結線されている。３相配線２６は、Ｕ相配線２７、Ｖ相配線２８及びＷ相配線２９を有する。Ｕ相配線２７にはＵ相電流ｉuが流れる。Ｖ相配線２８にはＶ相電流ｉvが流れる。Ｗ相配線２９にはＷ相電流ｉwが流れる。
【0032】
コンバータ回路部２２は、コンバータ制御部２３から出力された制御信号２５に基づいて駆動する。これにより、コンバータ回路部２２において、３相交流電力と直流電力との間の電力変換がなされる。本実施の形態では、制御信号２５は、ＰＷＭ信号である。制御信号２５に基づいて、スイッチング回路が駆動する。
【0033】
コンバータ制御部２３は、発電機１８の指令回転数ω*と、発電機１８の電流と、に基づいて、制御信号２５を出力する。具体的には、コンバータ制御部２３は、発電機１８の指令回転数ω*と、発電機１８の電流と、に基づいて、発電機１８の電圧が追従するべき電圧指令を生成する。コンバータ制御部２３は、電圧指令に基づいて、制御信号２５を生成し、出力する。発電機１８の電流は、電流センサ２４により検出される。図示の例では、電流センサ２４が検出する電流は、Ｕ相電流ｉu及びＶ相電流ｉvである。
【0034】
電力センサ１９は、例えば、電流センサ２４と図示しない電圧センサとを用いて構成できる。電圧センサは、３相配線２６に配置されうる。この場合、電流センサ２４の検出値と電圧センサの検出値とから、発電機１８が発電している電力が特定されうる。本明細書では、このように特定された値は、検出値であると扱うこととする。電力センサ１９を、コンバータ制御部２３及び電流センサ２４を用いて構成することも可能である。具体的には、コンバータ制御部２３が生成する電圧指令と、電流センサ２４の検出値とによって、発電機１８が発電している電力が特定されうる。本明細書では、このように電圧指令及び電流検出値から特定された値は、検出値であると扱うこととする。その他、電力センサ１９は、発電装置１８あるいはその周辺機器が有する公知のセンサであってもよい。
【0035】
図１に戻って、凝縮器４は、作動流体を凝縮させる。具体的には、凝縮器４は、冷却媒体によって作動流体を冷却して作動流体を凝縮させる。凝縮器４としては、フィンアンドチューブ熱交換器、プレート熱交換器、二重管式熱交換器等が例示される。冷却媒体は、液体であってもよく、気体であってもよい。凝縮器４は、典型的には、フィンアンドチューブ熱交換器である。気体の冷却媒体の一例は、空気である。凝縮器４に空気を供給するためのファン７が設けられていてもよい。液体の冷却媒体の一例は、水である。液体の冷却媒体の別例は、ブライン等の不凍液である。
【0036】
作動流体流路１４は、循環流路１５及びバイパス流路１６を有する。
【0037】
循環流路１５は、第１流路１５ａ及び第２流路１５ｂを含む。第１流路１５ａは、ポンプ１から蒸発器２を経由して膨張機３に至る流路である。第２流路１５ｂは、膨張機３から凝縮器４を経由してポンプ１に至る流路である。
【0038】
バイパス流路１６は、循環流路１５における蒸発器２よりも下流側かつ膨張機３よりも上流側の部分と、循環流路１５における膨張機３よりも下流側かつ凝縮器４よりも上流側の部分と、を接続している。バイパス流路１６には、弁５が設けられている。以下では、弁５を、バイパス弁５と称することがある。本実施の形態では、バイパス弁５は、流量調整弁である。流量調整弁は、０％（全閉）及び１００％（全開）のみならず、０％よりも大きく１００％よりも小さい開度をとりうる。バイパス弁５は、膨張機３を流れる作動流体の流量とバイパス流路１６を流れる作動流体の流量との比率を調整する。
【0039】
ランキンサイクル装置５０は、再熱器６をさらに備えている。再熱器６は、第１部分６ａ及び第２部分６ｂを含む。第１部分６ａは、循環流路１５におけるポンプ１よりも下流側かつ蒸発器２よりも上流側の部分である。第２部分６ｂは、循環流路１５における膨張機３よりも下流側かつ凝縮器４よりも上流側の部分である。再熱器６において、第１部分６ａを流れる作動流体と第２部分６ｂを流れる作動流体との間で熱交換が行われる。この熱交換によって、第１部分６ａを流れる作動流体の温度が上昇し、第２部分６ｂを流れる作動流体の温度が低下する。
【0040】
ランキンサイクル装置５０は、第１圧力センサ８ａ及び第２圧力センサ８ｂをさらに備えている。第１圧力センサ８ａは、第１流路１５ａに設けられている。第２圧力センサ８ｂは、第２流路１５ｂに設けられている。本実施の形態では、第１圧力センサ８ａは、循環流路１５における蒸発器２よりも下流側かつ膨張機３よりも上流側の部分に設けられている。第２圧力センサ８ｂは、循環流路１５における凝縮器４よりも下流側かつポンプ１よりも上流側の部分に設けられている。
【0041】
第１圧力センサ８ａは、第１流路１５ａにおける作動流体の圧力を検出する。第２圧力センサ８ｂは、第２流路１５ｂにおける作動流体の圧力を検出する。第１圧力センサ８ａは、膨張機３の入口における作動流体の圧力である入口圧力を検出しうる。第２圧力センサ８ｂは、膨張機３の出口における作動流体の圧力である出口圧力を検出しうる。入口圧力及び出口圧力から、サイクルの高圧とサイクルの低圧との圧力差を把握することができる。
【0042】
第１圧力センサ８ａは、循環流路１５におけるポンプ１よりも下流側かつ蒸発器２よりも上流側の部分に設けられていてもよい。第１圧力センサ８ａは、バイパス流路１６におけるバイパス弁５よりも上流側の部分に設けられていてもよい。バイパス流路１６におけるバイパス弁５よりも上流側の部分に設けられた第１圧力センサ８ａも、第１流路１５ａにおける作動流体の圧力を検出しうる。
【0043】
第２圧力センサ８ｂは、循環流路１５における膨張機３よりも下流側かつ凝縮器４よりも上流側の部分に設けられていてもよい。第２圧力センサ８ｂは、バイパス流路１６におけるバイパス弁５よりも下流側の部分に設けられていてもよい。バイパス流路１６におけるバイパス弁５よりも下流側の部分に設けられた第２圧力センサ８ｂも、第２流路１５ｂにおける作動流体の圧力を検出しうる。
【0044】
ランキンサイクル装置５０は、第１温度センサ９ａ、第２温度センサ９ｂ、第３温度センサ９ｃ及び第４温度センサ９ｄをさらに備えている。
【0045】
第１温度センサ９ａは、循環流路１５における蒸発器２よりも下流側かつ膨張機３よりも上流側の部分における作動流体の温度を検出する。本実施の形態では、第１温度センサ９ａは、この部分に設けられている。第１温度センサ９ａは、膨張機３の入口における作動流体の温度を検出しうる。
【0046】
第２温度センサ９ｂは、循環流路１５における凝縮器４よりも下流側かつポンプ１よりも上流側の部分における作動流体の温度を検出する。本実施の形態では、第２温度センサ９ｂは、この部分に設けられている。第２温度センサ９ｂは、凝縮器４の出口における作動流体の温度を検出しうる。
【0047】
第３温度センサ９ｃは、凝縮器４に供給されるべき冷却媒体の温度を検出する。典型的には、第３温度センサ９ｃは、外気温度を検出する。このため、第３温度センサ９ｃを、外気温度センサ９ｃと称することができる。本実施の形態では、第３温度センサ９ｃは、凝縮器４における冷却媒体の吸い込み部に配置されている。
【0048】
第４温度センサ９ｄは、蒸発器２に供給されるべき加熱媒体Ｇの温度を検出する。本実施の形態では、第４温度センサ９ｄは、蒸発器２における加熱媒体Ｇの吸い込み部に配置されている。図示の例では、第４温度センサ９ｄは、熱流路４０に配置されており、熱流路４０において、蒸発器２よりも上流側に位置している。
【0049】
ランキンサイクル装置５０は、制御装置２０をさらに備えている。制御装置２０は、各センサから取得した信号に基づき、ポンプ１、膨張機３、コンバータ１７、発電機１８、ファン７、バイパス弁５等の制御対象を制御する。
【0050】
制御装置２０は、図示しない演算処理部及び記憶部を備える。演算処理部としては、ＭＰＵ、ＣＰＵが例示される。記憶部は、制御プログラムを記憶する。記憶部としては、メモリが例示される。
【0051】
［１－２．動作］
図３は、作動流体流路１４における作動流体の状態を示すモリエル線図である。ランキンサイクル装置５０が定常運転を行っているとき、作動流体の状態は、図３に示すモリエル線図に沿って変化する。定常運転は、後述の通常運転に対応しうる。
図３は、作動流体流路１４における作動流体の状態を示すモリエル線図である。ランキンサイクル装置５０が定常運転を行っているとき、作動流体の状態は、図３に示すモリエル線図に沿って変化する。定常運転は、後述の通常運転に対応しうる。
【0052】
図３において、横軸は、比エンタルピである。縦軸は、圧力である。一点鎖線Ｌ１は、飽和液線である。二点鎖線Ｌ２は、飽和蒸気線である。
【0053】
矢印ＰＵＭは、ポンプ１による昇圧を表す。矢印ＲＨ１は、再熱器６による加熱を表す。矢印ＥＶは、蒸発器２による加熱を表す。矢印ＥＸは、膨張機３による膨張を表す。矢印ＲＨ２は、再熱器６による冷却を表す。矢印ＣＯＮは、凝縮器４による冷却を表す。これらの矢印が表す作用によって、作動流体の状態は、状態（１）、状態（２）、状態（３）、状態（４）、状態（５）及び状態（６）の順に変化する。
【0054】
状態（１）は、循環流路１５における凝縮器４よりも下流側かつポンプ１よりも上流側の部分における作動流体の状態である。状態（１）は、過冷却液の状態である。ブロック矢印ＳＣは、作動流体の過冷却度を模式的に表している。状態（１）は、状態（６）に比べ、エンタルピが低い。
【0055】
状態（２）は、循環流路１５におけるポンプ１よりも下流側かつ再熱器６の第１部分６ａよりも上流側の部分における作動流体の状態である。状態（２）は、過冷却液の状態である。状態（２）は、状態（１）に比べ、圧力が高い。
【0056】
状態（３）は、循環流路１５における再熱器６の第１部分６ａよりも下流側かつ蒸発器２よりも上流側の部分における作動流体の状態である。状態（３）は、過冷却液の状態である。状態（３）は、状態（２）に比べ、エンタルピが高い。再熱器６における熱交換量が大きい変形例では、状態（３）は、気液２相の状態である。この変形例では、図３とは異なり、状態（３）の位置は、飽和液線Ｌ１の右側となる。
【0057】
状態（４）は、循環流路１５における蒸発器２よりも下流側かつ膨張機３よりも上流側の部分における作動流体の状態である。状態（４）は、過熱蒸気の状態である。ブロック矢印ＳＨは、作動流体の過熱度を模式的に表している。状態（４）は、状態（３）に比べ、エンタルピが高い。
【0058】
状態（５）は、循環流路１５における膨張機３よりも下流側かつ再熱器６の第２部分６ｂよりも上流側の部分における作動流体の状態である。状態（５）は、過熱蒸気の状態である。状態（５）は、状態（４）に比べ、圧力及びエンタルピが低い。
【0059】
状態（６）は、循環流路１５における再熱器６の第２部分６ｂよりも下流側かつ凝縮器４よりも上流側の部分における作動流体の状態である。状態（６）は、気液２相の状態である。状態（６）は、状態（５）に比べ、エンタルピが低い。再熱器６における熱交換量が小さい変形例では、状態（６）は、過熱蒸気の状態である。この変形例では、図３とは異なり、状態（６）の位置は、飽和蒸気線Ｌ２の右側となる。
【0060】
状態（２）、状態（３）及び状態（４）は、第１流路１５ａにおける作動流体の状態であり、相対的に高圧の状態である。状態（５）、状態（６）及び状態（１）は、第２流路１５ｂにおける作動流体の状態であり、相対的に低圧の状態である。ブロック矢印ＰＤは、第１流路１５ａにおける作動流体と第２流路１５ｂにおける作動流体との圧力差を表す。以下、第１流路１５ａにおける作動流体の圧力を、高圧ＰＨと称することがある。第２流路１５ｂにおける作動流体の圧力を、低圧ＰＬと称することがある。高圧ＰＨと低圧ＰＬの圧力差を、圧力差ＰＤと称することがある。
【0061】
上述の通り、本実施の形態では、ランキンサイクル装置５０の構成要素が、制御装置２０によって制御される。具体的には、ランキンサイクル装置５０は、起動運転、通常運転及び停止運転を行う。起動運転は、ランキンサイクル装置５０を起動させるための運転である。通常運転は、ランキンサイクル装置５０のサイクルの安定時に行われる運転である。通常運転は、出力最大化運転を含む。出力最大化運転は、発電機１８の発電出力を最大化するための運転である。停止運転は、ランキンサイクル装置５０を停止させるための運転である。
【0062】
以下、ランキンサイクル装置５０が行う制御について、図４及び表１から表４を参照しながら説明する。以下の説明では、各アクチュエータの起動運転における目標回転数を初期目標回転数と称することがある。
【0063】
図４は、ランキンサイクル装置５０の制御を示すフローチャートである。
【0064】
ステップＳ１において、制御装置２０は、ランキンサイクル装置５０に運転信号が入力されたか否かを判断する。運転信号が入力されている場合、ステップＳ２に進む。運転信号が入力されていない場合、再度ステップＳ１が行われる。
【0065】
ステップＳ２において、制御装置２０は、ファン７を所定回転数で所定時間だけ運転する。
【0066】
ステップＳ２の後、ステップＳ３において、制御装置２０は、第３温度センサ９ｃの検出値Ｔｃを取得する。検出値Ｔｃは、外気温度Ｔａｉｒに対応する。
【0067】
ステップＳ３の後、ステップＳ４において、制御装置２０は、各アクチュエータの初期目標回転数を設定する。
【0068】
具体的には、制御装置２０には、表１に示すテーブルデータが格納されている。このテーブルデータでは、ポンプ１の初期目標回転数Ｒｐ０と外気温度Ｔａｉｒとが対応付けられている。制御装置２０は、このテーブルデータから、外気温度Ｔａｉｒに対応付けられた初期目標回転数Ｒｐ０を選択する。
【表1】
【0069】
また、制御装置２０には、表２に示すテーブルデータが格納されている。このテーブルデータでは、ファン７の初期目標回転数Ｒｆ０と外気温度Ｔａｉｒとが対応付けられている。制御装置２０は、このテーブルデータから、外気温度Ｔａｉｒに対応付けられた初期目標回転数Ｒｆ０を選択する。
【表2】
【0070】
また、制御装置２０には、表３に示すテーブルデータが格納されている。このテーブルデータでは、膨張機３の初期目標回転数Ｒｅ０と外気温度Ｔａｉｒとが対応付けられている。制御装置２０は、このテーブルデータから、外気温度Ｔａｉｒに対応付けられた初期目標回転数Ｒｅ０を選択する。
【表3】
【0071】
ステップＳ４の後、ステップＳ５において、制御装置２０は、ランキンサイクル装置５０の起動運転を実行する。
【0072】
起動運転において、制御装置２０は、バイパス弁５の開度を小さくする。具体的には、制御装置２０は、バイパス弁５の開度を全開（１００％）から全閉（０％）まで、徐々に変更する。
【0073】
起動運転において、制御装置２０は、ポンプ１の回転数を、ゼロから初期目標回転数Ｒｐ０へと制御する。具体的には、制御装置２０は、ポンプ１の回転数を、徐々に上昇させる。初期目標回転数Ｒｐ０は、ステップＳ４で設定された値であり、具体的にはステップＳ４で選択された値である。
【0074】
起動運転において、制御装置２０は、膨張機３の回転数を、ゼロから初期目標回転数Ｒｅ０へと制御する。具体的には、制御装置２０は、膨張機３の回転数を、徐々に上昇させる。初期目標回転数Ｒｅ０は、ステップＳ４で設定された値であり、具体的にはステップＳ４で選択された値である。
【0075】
起動運転において、制御装置２０は、ファン７の回転数を、ゼロから初期目標回転数Ｒｆ０へと制御する。初期目標回転数Ｒｆ０は、ステップＳ４で設定された値であり、具体的にはステップＳ４で選択された値である。
【0076】
制御装置２０は、バイパス弁５の開度の制御が完了し、かつ、ポンプ１、ファン７及び膨張機３の回転数が初期目標値に達すると、起動運転を終了させる。
【0077】
起動運転の終了後、ステップＳ６において、制御装置２０は、通常運転を実行する。
【0078】
通常運転において、制御装置２０は、バイパス弁５の開度を、起動運転で小さくした値に維持する。具体的には、制御装置２０は、バイパス弁５の開度を全閉に維持する。
【0079】
通常運転において、制御装置２０は、第１温度センサ９ａの検出値Ｔａを取得する。先の説明から理解されるように、検出値Ｔａから、膨張機３の入口における作動流体の温度を把握できる。
【0080】
通常運転において、制御装置２０は、検出値Ｔａが所定の目標値となるように、ポンプ１の回転数を制御する。
【0081】
通常運転において、制御装置２０は、第１圧力センサ８ａの検出値を取得する。この検出値から、膨張機３の入口における作動流体の圧力である入口圧力を把握できる。
【0082】
通常運転において、制御装置２０は、第２圧力センサ８ｂの検出値を取得する。この検出値から、膨張機３の出口における作動流体の圧力である出口圧力を把握できる。
【0083】
通常運転において、制御装置２０は、第１圧力センサ８ａの検出値から第２圧力センサ８ｂの検出値を差し引いた差分を計算する。以下では、この差分を、圧力差ΔＰ１と称することがある。圧力差ΔＰ１から、高圧と低圧との圧力差ＰＤを把握できる。
【0084】
通常運転において、制御装置２０は、膨張機３の目標圧力差ΔＰ０を設定する。
【0085】
具体的には、制御装置２０には、表４に示すテーブルデータが格納されている。このテーブルデータでは、膨張機３の目標圧力差ΔＰ０と外気温度Ｔａｉｒとが対応付けられている。制御装置２０は、このテーブルデータから、外気温度Ｔａｉｒに対応付けられた目標圧力差ΔＰ０を選択する。例えば、第３温度センサ９ｃの検出値Ｔｃが２５℃のとき、対応する目標圧力差ΔＰ０は１．３ＭＰａである。
【表4】
【0086】
通常運転において、制御装置２０は、圧力差ΔＰ１が目標圧力差ΔＰ０に追従するように、膨張機３の回転数を制御する。具体的には、圧力差ΔＰ１が目標圧力差ΔＰ０よりも大きい場合、膨張機３の回転数を増加させる。制御装置２０は、圧力差ΔＰ１が目標圧力差ΔＰ０よりも小さい場合、膨張機３の回転数を減少させる。
【0087】
ステップＳ７において、制御装置２０は、ランキンサイクル装置５０に停止信号が入力されたか否かを判断する。停止信号が入力されている場合、ステップＳ８に進む。停止信号が入力されていない場合、再度ステップＳ７が行われる。
【0088】
ステップＳ８において、ランキンサイクル装置５０は、ランキンサイクル装置５０の停止運転を実行する。停止運転により、各アクチュエータが停止し、ランキンサイクル装置５０が停止する。
【0089】
図５は、本実施の形態における停止運転を説明するためのフローチャートである。図６は、本実施の形態における停止運転を説明するためのタイミングチャートである。図６は、４つのグラフを含む。図６の４つのグラフは、模式的なものである。
【0090】
図６において上から数えて１段目のグラフは、膨張機３の指令回転数の時間変化を模式的に示している。このグラフの横軸は、時間である。このグラフの縦軸は、膨張機３の指令回転数であり、その単位はｒｐｍである。膨張機３の指令回転数は、発電機１８の指令回転数ω*に対応する。指令回転数ω*は、発電機１８の回転数が追従するべき回転数である。一具体例では、図示しない上位制御装置から制御装置２０に、発電機１８の指令回転数ω*が入力される。制御装置２０は、図２を参照して説明したコンバータ制御部２３に指令回転数ω*を送信する。コンバータ制御部２３は、指令回転数ω*が反映された電圧指令を生成する。コンバータ制御部２３は、電圧指令に基づいて、制御信号２５を生成し、出力する。こうして、指令回転数ω*が、制御信号２５に反映され、スイッチング回路のスイッチング周波数に反映され、発電機１８に印加される電圧の周波数に反映される。このようにして、発電機１８の指令回転数ω*に、発電機１８の回転数及び膨張機３の回転数が追従する。
【0091】
２段目のグラフは、バイパス弁５の開度の時間変化を模式的に示している。このグラフの横軸は、時間である。このグラフの縦軸は、バイパス弁５の開度であり、その単位は％である。
【0092】
３段目のグラフは、膨張機差圧ΔＰの時間変化を模式的に示している。このグラフの横軸は、時間である。このグラフの縦軸は、膨張機差圧ΔＰであり、その単位はＭｐａである。膨張機差圧ΔＰは、第１流路１５ａにおける作動流体の圧力と第２流路１５ｂにおける作動流体の圧力との間の差分である。
【0093】
４段目のグラフは、発電機１８の発電電力Ｗの時間変化を模式的に示している。このグラフの横軸は、時間である。このグラフの縦軸は、発電機１８の発電電力Ｗであり、その単位はｋＷである。
【0094】
図４を参照した上述の説明から理解されるように、ランキンサイクル装置５０に停止信号が入力されることにより、停止運転が実行される。具体的には、ランキンサイクル装置５０は、通常運転を行っている際に、停止信号の入力の有無を監視する。そして、ランキンサイクル装置５０は、停止信号の入力を検知したときに、停止運転を開始する。
【0095】
第１の例では、加熱媒体Ｇの温度が閾値温度よりも低いときに、ランキンサイクル装置５０に停止信号が入力される。第２の例では、加熱媒体Ｇの流量が閾値流量よりも小さいときに、ランキンサイクル装置５０に停止信号が入力される。第３の例では、加熱媒体Ｇの温度が閾値温度よりも低くかつ加熱媒体Ｇの流量が閾値流量よりも小さいときに、ランキンサイクル装置５０に停止信号が入力される。第１の例から第３の例によれば、蒸発器２において十分な熱量を加熱媒体Ｇから回収して作動流体に与えることができず、発電機１８からの所定の発電電力の出力を維持できなくなったときに、ランキンサイクル装置５０に停止信号が入力されうる。第４の例では、ランキンサイクル装置５０は、停止ボタンを有する。ランキンサイクル装置５０のオペレータが人為的に停止ボタンを操作したときに、ランキンサイクル装置５０に停止信号が入力される。
【0096】
上述のとおり、ランキンサイクル装置５０が停止信号の入力を検出すると、停止運転が開始される。この検出のタイミングは、図４ではステップＳ７の「Ｙｅｓ」に対応し、図５では「ＳＴＡＲＴ」に対応し、図６では時刻Ｔ２に対応する。
【0097】
図５に示すように、ステップＳＳ１において、制御装置２０は、バイパス弁５の開度を大きくする。具体的には、制御装置２０は、バイパス弁５の開度を全閉（０％から）全開（１００％）まで変更する。
【0098】
ステップＳＳ２において、制御装置２０の制御下で、膨張機３の回転数を、回転数Ｎ１から回転数Ｎ２まで低下させる。具体的には、制御装置２０は、コンバータ１７を用いて、発電機１８の回転数を制御する。発電機１８及び膨張機３は互いに連結されているため、発電機１８の回転数が制御されることにより、膨張機３の回転数も制御される。
【0099】
以下、第１運転という用語を用いることがある。第１運転は、ステップＳＳ２の、制御下で膨張機３の回転数を低下させる運転を含む。第１運転は、さらに他の運転を含みうる。本実施の形態では、第１運転は、ステップＳＳ１の、バイパス弁５の開度を大きくする運転を含む。
【0100】
本実施の形態では、第１運転において、発電機１８及び膨張機３の回転数は、所定回転数低下する。また、第１運転において、発電機１８及び膨張機３の回転数は、所定の速度で低下する。第１運転では、いわゆる減速停止と同じ態様で、回転数が制御下で低下する。ただし、第１運転では、回転数をゼロまで低下させるのではなく、回転数を非ゼロの値である回転数Ｎ２まで低下させる。
【0101】
本実施の形態では、第１運転において、制御装置２０は、ポンプ１の回転数を制御する。具体的には、熱源３０の状況によっては、熱流路４０における加熱媒体Ｇの温度及び流量が変動する場合がある。この変動は、蒸発器２から流出する作動流体の温度を変動させる。そこで、本実施の形態では、第１運転において、制御装置２０は、第１温度センサ９ａの検出値が所定の目標値に追従するように、ポンプ１の回転数を制御する。このようにすることで、蒸発器２から流出する作動流体の温度を安定させることができる。本実施の形態では、制御装置２０は、加熱媒体Ｇの温度及び流量が大きい場合、ポンプ１の回転数を増加させうる。制御装置２０は、加熱媒体Ｇの温度及び流量が小さい場合、ポンプ１の回転数を減少させうる。
【0102】
本実施の形態では、第１運転において、発電機１８が回生駆動している。具体的には、十分な熱エネルギーが蒸発器２において加熱媒体Ｇから作動流体に与えられ、膨張機差圧ΔＰ及び膨張機３における作動流体の流量が十分に大きい条件で、ランキンサイクル装置５０が運転しうる。このため、作動流体により発電機１８のロータが回転し、発電機１８が発電しうる。
【0103】
本実施の形態では、ステップＳＳ１のバイパス弁５の開度を大きくする運転は、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの期間にわたって実行される。ステップＳＳ２の制御下で膨張機３の回転数を低下させる運転は、時刻Ｔ２から時刻Ｔ４までの期間にわたって実行される。これらの期間は、部分的に重複している。
【0104】
時刻Ｔ２から時刻Ｔ４までの期間において、膨張機差圧ΔＰは低下する。この低下は、バイパス弁５の開度が大きくなることにより生じうる。膨張機差圧ΔＰが低下すると、発電機１８の発電電力Ｗも低下する。
【0105】
仮に、膨張機差圧ΔＰ及び発電電力Ｗの低下が長期間にわたって継続されたとする。この場合、発電電力Ｗが“負の発電電力”になる場合がある。つまり、発電機１８で電力が消費されるようになる場合がある。この状態では、発電機１８が力行駆動している。具体的には、この状態では、発電機１８のロータを回転させるに足りる熱エネルギーが蒸発器２において加熱媒体Ｇから作動流体に与えられないため、コンバータ１７を介して発電機１８に電力を投入することによって、発電機１８のロータが強制的に回転させられる。これに対し、本実施の形態では、ステップＳＳ３及びＳＳ４により、発電機１８の力行駆動が回避されうる。
【0106】
ステップＳＳ３において、制御装置２０は、発電機１８の発電電力Ｗが閾値電力以下であるか否かを判断する。発電電力Ｗが閾値電力以下である場合、ステップＳＳ４に進む。発電電力Ｗが閾値電力よりも大きい場合、ステップＳＳ２に進む。
【0107】
発電電力Ｗが閾値電力よりも大きい場合、所定の制御周期でステップＳＳ２及びＳＳ３が繰り返される。本実施の形態では、閾値電力はゼロよりも大きく、かつ、制御周期は十分に小さい。このため、発電機１８が回生駆動しているときに、ステップＳＳ３で「Ｙｅｓ」と判断され、ステップＳＳ４に進みうる。
【0108】
ステップＳＳ４において、ランキンサイクル装置５０は、膨張機３をフリーランさせる。これにより、膨張機３の回転数をゼロまで低下させる。図６において、時刻Ｔ４は、制御下で膨張機３の回転数を低下させる運転から膨張機３をフリーランさせる運転への切り替わりの時刻である。
【0109】
発電機１８がフリーランしているときには、発電機１８の回転数はコンバータ１７の制御下にはない。このため、発電機１８の力行駆動を回避できる。
【0110】
以下、第２運転という用語を用いることがある。第２運転は、ステップＳＳ４の膨張機３をフリーランさせる運転を含む。
【0111】
加熱媒体Ｇの温度及び流量が十分に大きく、膨張機３における作動流体の流量及び膨張機差圧ΔＰが十分に大きい状況を考える。この状況では、制御装置２０の制御下で発電機１８のロータを作動流体により回転させ、発電機１８で発電を行うことができる。つまり、発電機１８を回生駆動させることができる。
【0112】
一方、加熱媒体Ｇの温度及び流量が不十分であり、膨張機３における作動流体の流量及び膨張機差圧ΔＰが不十分である状況を考える。この状況では、制御装置２０の制御下で発電機１８のロータを回転させ続けようとすると、発電機１８に電力が投入されうる。つまり、発電機１８が力行駆動しうる。
【0113】
トルクという言葉を用いた説明も可能である。すなわち、膨張機差圧ΔＰ及び膨張機３を流れる作動流体の流量の両方が、膨張機３のトルクに影響を与える。膨張機３のトルクが十分に大きい状況では、発電機１８を回生駆動させることができる。膨張機３のトルクが不十分である状況では、発電機１８の駆動状態は力行駆動となりうる。
【0114】
仮に、停止運転において、発電機１８の駆動状態が回生駆動から力行駆動に切り替わるとする。この切り替えが生じると、膨張機３の機構部に印加される荷重の方向が反転する。このような反転が生じるな運転条件で膨張機３を運転することは、膨張機３の機械的な信頼性を実現する観点から不利である。
【0115】
この点、本実施の形態の停止運転では、第１運転を実行し、その後、第２運転を実行する。第１運転では、膨張機３の回転数が制御装置２０の制御下で低下する。第２運転では、発電機１８をフリーランさせ、これにより膨張機３の回転数が低下しうる。第１運転から第２運転への切り替えは、発電機１８の発電電力Ｗに応じて行う。発電電力Ｗは、発電機１８が力行駆動ではなく回生駆動していることを直接的に把握可能な情報である。その発電機１８の発電電力Ｗに応じて第１運転から第２運転に切り替えるため、本実施の形態によれば、高い信頼性で、この切り替えが行われるタイミングを、発電機１８が回生駆動を行っている期間に属するタイミングとすることができる。そして、切り替え後には、発電機１８をフリーランさせることにより、発電機１８の力行駆動を防止できる。本実施の形態の停止運転によれば、発電機１８が力行駆動する事態を回避しつつ、発電機１８及び膨張機３の回転数を低下させることができる。このようにすることは、膨張機３の信頼性を確保する観点から有利である。
【0116】
また、本実施の形態の停止運転では、第１運転において発電機１８が回生駆動し、第２運転において発電機１８の力行駆動が回避される。このことは、発電機１８の発電電力量から消費電力量を差し引いた電力収支を確保する観点から有利である。ここで、電力量は、電力の時間積分である。
【0117】
[１－３．効果等]
以上のように、本実施の形態において、ランキンサイクル装置５０は、膨張機３、発電機１８及び制御装置２０を備える。発電機１８は、膨張機３に連結されている。ランキンサイクル装置５０の停止運転は、第１運転と、第２運転と、第１運転から第２運転への切り替えと、を含む。第１運転では、制御装置２０の制御下で膨張機３の回転数を低下させる。第２運転では、膨張機３をフリーランさせる。第１運転から第２運転への切り替えは、発電機１８が回生駆動しているときに該切り替えを行うように、発電機１８が発電した電力及び電流からなる群より選択される少なくとも１つに応じて行う。この構成は、発電機１８の高い電力収支及び膨張機３の高い信頼性を実現することに適している。なお、停止運転は、ランキンサイクル装置５０を停止させる運転である。
以上のように、本実施の形態において、ランキンサイクル装置５０は、膨張機３、発電機１８及び制御装置２０を備える。発電機１８は、膨張機３に連結されている。ランキンサイクル装置５０の停止運転は、第１運転と、第２運転と、第１運転から第２運転への切り替えと、を含む。第１運転では、制御装置２０の制御下で膨張機３の回転数を低下させる。第２運転では、膨張機３をフリーランさせる。第１運転から第２運転への切り替えは、発電機１８が回生駆動しているときに該切り替えを行うように、発電機１８が発電した電力及び電流からなる群より選択される少なくとも１つに応じて行う。この構成は、発電機１８の高い電力収支及び膨張機３の高い信頼性を実現することに適している。なお、停止運転は、ランキンサイクル装置５０を停止させる運転である。
【0118】
具体的には、上記の構成によれば、停止運転中に、発電機１８が力行駆動することを回避できる。このことは、膨張機３に印加される荷重の方向が反転することを回避し、膨張機３の高い信頼性を実現することを可能にする。この文脈において、膨張機３に印加される荷重は、例えば、膨張機３の回転軸を支持する軸受に印加される荷重である。また、この構成によれば、第１運転において発電機１８が回生駆動し、第２運転において発電機１８の力行駆動が回避されうる。このため、発電機１８の高い電力収支を実現できる。
【0119】
第２運転における膨張機３のフリーランによれば、膨張機３の回転数は、非制御下で低下しうる。具体的には、膨張機３の回転数は、膨張機３及び発電機１８の機械摩擦等により低下しうる。
【0120】
本実施の形態において、第１運転から第２運転への切り替えは、制御装置２０によって行われる。
【0121】
本実施の形態において、第１運転では、発電機１８を回生駆動させる。典型的には、第１運転が行われる期間の全期間において、発電機１８を回生駆動させる。ただし、第１運転が行われる期間の一部の期間のみにおいて、発電機１８を回生駆動させてもよい。
【0122】
本実施の形態において、第１運転では、膨張機３の回転数は、一定の速度で低下する。この構成によれば、第１運転を安定させることができる。ただし、第１運転では、膨張機３の回転数が低下する速度を変化させてもよい。例えば、回転数が大きいときには低下速度を大きくし、回転数が小さいときには低下速度を小さくすることができる。
【0123】
本実施の形態において、発電機１８が発電している電力がゼロよりも大きく閾値電力以下であるときに、第１運転から第２運転に切り替える。発電機１８が発電している電力として、電力センサ１９の検出値を用いることができる。
【0124】
発電機１８の定格発電電力に対する閾値電力の比率は、例えば、０．１以上０．５以下である。この比率は、０．１以上０．３以下であってもよい。発電機１８の定格発電電力は、典型的には、通常運転における発電機１８の発電電力の目標値である。
【0125】
発電機１８が発電している電流がゼロよりも大きく閾値電流以下であるときに、第１運転から第２運転に切り替えてもよい。発電機１８が発電している電流として、電流センサ２４の検出値を用いることができる。
【0126】
発電機１８の定格発電電流に対する閾値電流の比率は、例えば、０．１以上０．５以下である。この比率は、０．１以上０．３以下であってもよい。発電機１８の定格発電電流は、典型的には、通常運転における発電機１８の発電電流の目標値である。
【0127】
より一般的には、発電機１８が発電している電力がゼロよりも大きく閾値電力以下であるという条件及び発電機１８が発電している電流がゼロよりも大きく閾値電流以下であるという条件からなる群より選択される少なくとも１つが成立しているときに、第１運転から第２運転に切り替えることが可能である。
【0128】
本実施の形態において、ランキンサイクル装置５０は、ポンプ１及び蒸発器２を備える。ポンプ１により、蒸発器２から膨張機３へと流れる作動流体の流れが形成される。
【0129】
本実施の形態において、第１運転において、蒸発器２から膨張機３へと流れる作動流体の温度に応じて、ポンプ１の回転数を変化させる。このようにすれば、作動流体の温度に応じて、蒸発器２における加熱媒体Ｇと作動流体との間の熱交換量を調整し、作動流体の温度を調整できる。
【0130】
具体的には、本実施の形態では、第１運転において、制御装置２０は、第１温度センサ９ａの検出値が所定の目標値に追従するように、ポンプ１の回転数を制御する。
【0131】
より具体的には、本実施の形態では、制御装置２０は、第１温度センサ９ａの検出値が低下した場合、ポンプ１の回転数を低下させる。このことは、蒸発器２から流出する作動流体の温度を上昇させるように作用しうる。また、制御装置２０は、第１温度センサ９ａの検出値が上昇した場合、ポンプ１の回転数を上昇させる。このことは、蒸発器２から流出する作動流体の温度を低下させるように作用しうる。このようにして、制御装置２０は、第１温度センサ９ａの検出値を上記目標値に追従させる。
【0132】
ここで、ポンプ１を上記のように制御しているときに、加熱媒体Ｇの温度及び流量が低下した場合を考える。この場合、蒸発器２における加熱媒体Ｇと作動流体との間の熱交換量が低下し、蒸発器２から流出する作動流体の温度が低下し、第１温度センサ９ａの検出値が低下する。制御装置２０は、第１温度センサ９ａの検出値が上記目標値に追従するように、ポンプ１の回転数を低下させる。加熱媒体Ｇの温度及び流量の低下幅が小さい場合、ポンプ１の回転数をこのように制御しつつ制御装置２０の制御下で発電機１８のロータを回転させ続けても、発電機１８の回生駆動を継続することができる。しかし、加熱媒体Ｇの温度及び流量の低下幅が大きい場合、ポンプ１の回転数をこのように制御しつつ制御装置２０の制御下で発電機１８のロータを回転させ続けると、ポンプ１の回転数の非常に小さくなり、膨張機差圧ΔＰ及び膨張機３を流れる作動流体の流量が非常に小さくなりうる。この場合、作動流体のみでは発電機１８のロータを回転させ続けることができなくなり、発電機１８の駆動状態が力行駆動に切り替わりうる。この点、本実施の形態では、発電機１８の駆動状態が力行駆動に切り替わる前に、第２運転を開始することができる。これにより、発電機１８の力行駆動を回避できる。加熱媒体Ｇの温度及び流量が低下する状況の例は、加熱媒体Ｇが排ガスであるような、蒸発器２で排熱と作動流体とが熱交換する状況である。
【0133】
本発明者らのより具体的な検討によれば、膨張機差圧ΔＰが小さいこと、膨張機３を流れる作動流体の流量が小さいこと、及び、膨張機３の回転数が大きいことは、発電機１８を力行駆動させる原因となりうる。一方、膨張機差圧ΔＰが大きいときに膨張機３のフリーランを開始すると、膨張機３の回転機構が高速で空転し膨張機３が故障するおそれがある。膨張機３を流れる作動流体の流量が大きいときに膨張機３のフリーランを開始すると、同様のおそれがある。また、ポンプ１の回転数は、膨張機差圧ΔＰ及び膨張機３を流れる作動流体の流量に影響を与える。これらを踏まえると、ランキンサイクル装置５０に、膨張機差圧ΔＰ及びポンプ１の回転数に関する以下のような特徴を与えることが考えられる。
【0134】
本実施の形態において、ランキンサイクル装置５０は、ポンプ１、蒸発器２及び凝縮器４を備える。ランキンサイクル装置５０には、作動流体が循環する循環流路１５が設けられている。循環流路１５は、第１流路１５ａ及び第２流路１５ｂを含む。第１流路１５ａは、ポンプ１から蒸発器２を経由して膨張機３に至る流路である。第２流路１５ｂは、膨張機３から凝縮器４を経由してポンプ１に至る流路である。ここで、第１流路１５ａにおける作動流体の圧力と第２流路１５ｂにおける作動流体の圧力との間の差分を、膨張機差圧ΔＰと定義する。このとき、膨張機差圧ΔＰに応じて、第１運転から第２運転に切り替えてもよい。この構成によれば、膨張機差圧ΔＰが適切な値であるときに、第１運転から第２運転に切り替えることができる。例えば、膨張機差圧ΔＰが過度に高いときに第２運転のフリーランが開始されることで膨張機３の回転機構が高速で空転し膨張機３が故障することを回避できる。このことは、膨張機３の信頼性向上に貢献しうる。以上の説明から理解されるように、第１運転から第２運転への切り替えを、発電機１８が発電した電力のみならず膨張機差圧ΔＰにも応じて行うと、力行駆動を回避し、かつ、フリーラン開始後における膨張機構の高速空転を回避し易い。力行駆動の回避は、発電機１８の高い電力収支を実現しうる。力行駆動の回避及びフリーラン開始後における膨張機構の高速空転の回避は、膨張機３の高い信頼性を実現しうる。第１運転から第２運転への切り替えを、発電機１８が発電した電流のみならず膨張機差圧ΔＰにも応じて行う場合についても同様である。膨張機差圧ΔＰとして、第１圧力センサ８ａの検出値及び第２圧力センサ８ｂの検出値の差分を用いることができる。
【0135】
第１運転から第２運転への切り替えを、発電機１８が発電した電力及び電流からなる群より選択される少なくとも１つのみならず、膨張機差圧ΔＰにも応じて行う形態の具体例ついて説明する。一具体例では、発電機１８が発電している電力がゼロよりも大きく閾値電力以下であるという条件及び発電機１８が発電している電流がゼロよりも大きく閾値電流以下であるという条件からなる群より選択される少なくとも１つが成立し、かつ、膨張機差圧ΔＰがゼロよりも大きく閾値圧力以下であるという条件が成立しているときに、第１運転から第２運転に切り替える。
【0136】
膨張機差圧ΔＰの定格値に対する閾値圧力の比率は、例えば、０．１以上０．５以下である。この比率は、０．１以上０．３以下であってもよい。膨張機差圧ΔＰの定格値は、典型的には、通常運転における膨張機差圧ΔＰの目標値である。この目標値は、表４の目標圧力差ΔＰ０でありうる。
【0137】
ポンプ１の回転数に応じて、第１運転から第２運転に切り替えてもよい。このようにすれば、膨張機３を流れる作動流体の流量が適切な値であるときに、第１運転から第２運転に切り替えることができる。例えば、ポンプ１の回転数が過度に大きいときに第２運転のフリーランが開始されることで膨張機３の回転機構が高速で空転し膨張機３が故障することを回避できる。このことは、膨張機３の信頼性向上に貢献しうる。以上の説明から理解されるように、第１運転から第２運転への切り替えを、発電機１８が発電した電力のみならずポンプ１の回転数にも応じて行うと、力行駆動を回避し、かつ、フリーラン開始後における膨張機構の高速空転を回避し易い。力行駆動の回避は、発電機１８の高い電力収支を実現しうる。力行駆動の回避及びフリーラン開始後における膨張機構の高速空転の回避は、膨張機３の高い信頼性を実現しうる。第１運転から第２運転への切り替えを、発電機１８が発電した電流のみならずポンプ１の回転数にも応じて行う場合についても同様である。
【0138】
第１運転から第２運転への切り替えを、発電機１８が発電した電力及び電流からなる群より選択される少なくとも１つのみならず、ポンプ１の回転数にも応じて行う形態の具体例について説明する。一具体例では、発電機１８が発電している電力がゼロよりも大きく閾値電力以下であるという条件及び発電機１８が発電している電流がゼロよりも大きく閾値電流以下であるという条件からなる群より選択される少なくとも１つが成立し、かつ、ポンプ１の回転数がゼロよりも大きく閾値回転数以下であるという条件が成立しているときに、第１運転から第２運転に切り替える。
【0139】
ポンプ１の回転数の定格値に対する閾値回転数の比率は、例えば、０．３以上０．８以下である。この比率は、０．３以上０．５以下であってもよい。
【0140】
本実施の形態において、ランキンサイクル装置５０は、少なくとも１つのセンサを備える。少なくとも１つのセンサの検出値に応じて、第１運転から第２運転に切り替える。この構成によれば、ランキンサイクル装置５０の状態に応じた適切なタイミングで第２運転が開始されうる。少なくとも１つのセンサは、例えば、第１圧力センサ８ａを含む。少なくとも１つのセンサは、例えば、第２圧力センサ８ｂを含む。少なくとも１つのセンサは、例えば、第１温度センサ９ａを含む。少なくとも１つのセンサは、例えば、第２温度センサ９ｂを含む。少なくとも１つのセンサは、例えば、第３温度センサ９ｃを含む。少なくとも１つのセンサは、例えば、第４温度センサ９ｄを含む。少なくとも１つのセンサは、例えば、電力センサ１９を含む。少なくとも１つのセンサは、例えば、電流センサ２４を含む。
【0141】
本実施の形態において、ランキンサイクル装置５０の運転状況に応じて、第１運転から第２運転に切り替わる際の膨張機３の回転数が変化する。本発明者らの検討によれば、膨張機３の回転数が所定の閾値であるときに第１運転から第２運転に切り替える構成を採用すると、回転数が所定の閾値まで低下する前に発電機１８の駆動状態が回生駆動から力行駆動に切り替わることがある。これに対し、本実施の形態のこの構成によれば、第１運転から第２運転に切り替わる際の膨張機３の回転数を固定値とすることによるこのような弊害を解消できる。この文脈において、運転状況は、例えば、蒸発器２に供給される加熱媒体Ｇの温度を含む。運転状況は、例えば、蒸発器２に供給される加熱媒体Ｇの流量を含む。運転状況は、例えば、蒸発器２で加熱媒体Ｇから作動流体に与えられる熱量を含む。運転状況は、例えば、蒸発器２から流出する作動流体の温度を含む。なお、第１運転から第２運転への切り替えを、発電機１８が発電した電力及び電流からなる群より選択される少なくとも１つとともに、膨張機３の回転数にも応じて行うことは可能である。
【0142】
本実施の形態において、ランキンサイクル装置５０は、コンバータ１７を備える。コンバータ１７は、発電機１８に接続されている。コンバータ１７は、複数のスイッチング素子２１を有する。
【0143】
本実施の形態において、制御装置２０は、コンバータ１７から出力される出力周波数を制御することによって、発電機１８の回転数及び膨張機３の回転数を制御する。この構成によれば、膨張機３の回転数を制御し易い。第１運転では、発電機１８の現在の回転数よりも低い指令回転数ω*が生成され、その指令回転数ω*に応じた出力周波数がコンバータ１７から出力される。なお、出力周波数は、電圧の周波数であってもよく、電流の周波数であってもよい。また、出力周波数は、ＰＭＷ制御等に基づく疑似的な交流波の周波数であってもよい。
【0144】
具体的には、本実施の形態において、出力周波数は、複数のスイッチング素子２１のスイッチング周波数により規定される周波数である。制御装置２０は、第１運転において、コンバータ１７の複数のスイッチング素子２１のスイッチングを実行する。制御装置２０は、第２運転において、コンバータ１７の複数のスイッチング素子２１のスイッチングを停止する。より具体的には、第２運転では、複数のスイッチング素子２１はオフ状態に維持される。
【0145】
本実施の形態において、ランキンサイクル装置５０は、弁を備える。ランキンサイクル装置５０では、循環流路１５及びバイパス流路１６が設けられている。循環流路１５には、膨張機３が配置されている。バイパス流路１６は、膨張機３を迂回している。バイパス流路１６には、弁５が配置されている。
【0146】
本実施の形態において、第１運転の終了時点における弁５の開度は、第１運転の開始時点における弁５の開度よりも大きい。この構成によれば、第１運転により、膨張機差圧ΔＰを小さくし易い。
【0147】
ここで、停止運転において弁５の開度の増加が開始されてから終了するまでの期間の長さを基準長さと定義する。第１運転において制御装置２０の制御下で膨張機３の回転数を低下させる期間の長さを第１長さと定義する。このとき、第１長さは、基準長さよりも長い。この構成によれば、第１長さを確保し、膨張機３の回転数をゆっくりと低下させ易い。このようにすれば、発電機１８に過電圧が印加されたり過電流が印加されたりする事態を回避し易い。
【0148】
本実施の形態において、弁５の開度の増加が開始されるタイミングと、制御装置２０の制御下での膨張機３の回転数の低下が開始されるタイミングとは、同じである。このようにすれば、停止運転に要する時間を短縮できる。ただし、これらのタイミングは、ずれていてもよい。具体的には、弁５の開度の増加が開始されるタイミングは、制御装置２０の制御下での膨張機３の回転数の低下が開始されるタイミングよりも後であってもよい。また、弁５の開度の増加が開始されるタイミングは、制御装置２０の制御下での膨張機３の回転数の低下が開始されるタイミングよりも前であってもよい。
【0149】
本実施の形態において、熱発電システム１００は、上記ランキンサイクル装置５０及び熱流路４０を備える。熱流路４０は、熱源３０からの熱をランキンサイクル装置５０に供給する。
【0150】
本実施の形態において、熱源３０からの熱は、排熱である。この構成では、ランキンサイクル装置５０に与えられる熱量が不安定になりうる。例えば、熱源３０を構成する設備において火力が一時的に低下し、加熱媒体Ｇの温度及び流量が一時的に低下することがある。この場合、膨張機差圧ΔＰが小さく、膨張機３を流れる作動流体の流量が小さく、かつ、膨張機３の回転数が大きいという状況が生じうる。この状況において、仮に膨張機３の減速停止を実行すると、発電機１８が力行駆動しうる。これに対し、本実施の形態では、停止運転において第１運転と第２運転とをこの順に行うことにより、発電機１８の力行駆動を回避できる。このため、この構成は、本実施の形態に係る停止運転を採用する利益を享受し易い構成であるといえる。
【0151】
本実施の形態において、ランキンサイクル装置５０は、膨張機３及び発電機１８を備える。発電機１８は、膨張機３に連結されている。ランキンサイクル装置５０の停止方法は、第１工程、第２工程及び切替工程を含む。第１工程では、制御下で膨張機３の回転数を低下させる第１運転を行う。第２工程では、膨張機３をフリーランさせる第２運転を行う。切替工程では、第１運転から第２運転への切り替えを行う。この切り替えは、発電機１８が回生駆動しているときに該切り替えを行うように、発電機１８が発電した電力及び電流からなる群より選択される少なくとも１つに応じて行う。
【0152】
コンピュータによる実行時において、上記停止方法をコンピュータに実行させる指示を備えた、コンピュータプログラムを実現可能である。上記コンピュータプログラムが記録された、コンピュータ読出可能な非一過性の記録媒体を実現可能である。記録媒体は、オフラインの記録媒体であってもよく、オンライン上の記録媒体であってもよい。オフラインの記録媒体は、例えば、ＨＤＤ、ＳＤカード、ＵＳＢメモリ等の半導体記録媒体、フレキシブルディスク等の磁気記録媒体、ＭＯ等の光磁気記録媒体、ＣＤ、ＤＶＤ等の光学記録媒体、等である。オンライン上の記録媒体は、例えば、クラウドサーバー、ＦＴＰサーバー、ネットワークストレージ等である。
【0153】
本開示において採用可能な技術について、さらに説明する。
【0154】
上述の説明から理解されるように、停止運転において、第１運転から第２運転に切り替えるか否かを、１つの条件に基づいて決定してもよく、複数の条件に基づいて決定してもよい。例えば、第１運転から第２運転に切り替えるか否かを、膨張機差圧ΔＰ及び発電機１８が発電している電力の両方に基づいて決定してもよく、これらの一方のみに基づいて決定してもよい。また、第１運転から第２運転に切り替えるか否かを、膨張機差圧ΔＰ及び発電機１８が発電している電流の両方に基づいて決定してもよく、これらの一方のみに基づいて決定してもよい。また、第１運転から第２運転に切り替えるか否かを、発電機１８が発電している電力及び電流の両方に基づいて決定してもよく、これらの一方のみに基づいて決定してもよい。
【0155】
第１の運転例では、第１運転から第２運転への切り替えを行うか否かの判断に用いる条件の数は、１つである。１つの条件の一例は、発電機１８が発電している電力がゼロよりも大きく閾値電力以下であるという条件である。１つの条件の別例は、発電機１８が発電している電流がゼロよりも大きく閾値電流以下であるという条件である。具体的には、第１の運転例では、第１運転から第２運転への切り替えは、１つの条件が成立していることを制御装置２０が検出したときに行われる。
【0156】
第２の運転例では、第１運転から第２運転への切り替えを行うか否かの判断に用いる条件の数は、複数である。複数の条件は、発電機１８が発電している電力がゼロよりも大きく閾値電力以下であるという条件を含みうる。複数の条件は、発電機１８が発電している電流がゼロよりも大きく閾値電流以下であるという条件を含みうる。複数の条件は、膨張機差圧ΔＰがゼロよりも大きく閾値圧力以下であるという条件を含みうる。複数の条件は、ポンプ１の回転数がゼロよりも大きく閾値回転数以下であるという条件を含みうる。具体的には、第２の運転例では、第１運転から第２運転への切り替えは、複数の条件が成立していることを制御装置２０が検出したときに行われる。
【0157】
高圧ＰＨを、温度センサを用いて推定してもよい。例えば、第１流路１５ａにおける気液２相の状態の作動流体の温度を温度センサで検出し、その検出値に基づいて高圧ＰＨを推定できる。図２の状態（３）が気液２相の状態である例では、第１温度センサ９ａの検出値から高圧ＰＨを推定できる。低圧ＰＬを、温度センサを用いて推定してもよい。例えば、第２流路１５ｂにおける気液２相の状態の作動流体の温度を温度センサで検出し、その検出値に基づいて低圧ＰＬを推定できる。温度センサによる高圧ＰＨの推定値と温度センサによる低圧ＰＬの推定値とから、圧力差ＰＤを推定することも可能である。
【0158】
バイパス弁５は、電磁弁のような開閉弁であってもよい。開閉弁は、開度が０％及び１００％の２値のいずれかに設定される弁を指す。
【0159】
バイパス弁５として、電動ボールバルブを採用可能である。電動ボールバルブは、弁の部分と弁前後の配管とで流路断面積の変化が小さい。このため、電動ボールバルブによれば、作動流体を循環させる際の流路抵抗を小さくすることができる。
【0160】
ランキンサイクルの状態変化は、図３に示す態様のものに限定されない。図３では、配管における圧力損失、配管における放熱損失等の各種の損失が無視されている。現実には、モリエル線図はこれらが反映された形状をとる。
【0161】
表１から表４の外気温度の区間の分割の仕方は、一例に過ぎず、本開示を限定するものではない。表１から表４の数値は、ポンプ１、ファン７及び膨張機３の仕様によって変化しうる。
【0162】
表１から表４のＲｐ０、Ｒｆ０、Ｒｅ０及びΔＰ０を、外気温度及び別のパラメータに依存させることも可能である。別のパラメータの例は、蒸発器２に流入する加熱媒体Ｇの温度の検出値である。この検出値は、第４温度センサ９ｄによって得られる。Ｒｐ０、Ｒｆ０、Ｒｅ０及びΔＰ０を第４温度センサ９ｄの検出値に応じて細かく設定することにより、ランキンサイクル装置５０の運転効率が向上しうる。
【0163】
ランキンサイクルにおけるエンタルピの変化幅が適切となるように蒸発器２を構成することは必須ではない。そのように蒸発器２が構成されていない場合であっても、ランキンサイクルにおける圧力の変化幅が適切となるようにランキンサイクル装置５０を制御することによって、ランキンサイクルが安定するという効果が得られる。
【0164】
ランキンサイクル装置が、図示した要素の全てを有していることは必須ではない。例えば、バイパス弁５は、省略可能である。また、再熱器６は省略可能である。
【産業上の利用可能性】
【0165】
本開示に係る技術は、直接接触型ランキンサイクル装置にもバイナリ式ランキンサイクル装置にも適用されうる。直接接触型ランキンサイクル装置は、蒸発器が加熱媒体に直接接触するものである。バイナリ式ランキンサイクル装置は、蒸発器と加熱媒体との間に水冷媒回路等の別のサイクルを有するものである。
【符号の説明】
【0166】
１ ポンプ
２ 蒸発器
３ 膨張機
４ 凝縮器
５ バイパス弁
６ 再熱器
６ａ 第１部分
６ｂ 第２部分
７ ファン
８ａ 第１圧力センサ
８ｂ 第２圧力センサ
９ａ 第１温度センサ
９ｂ 第２温度センサ
９ｃ 第３温度センサ
９ｄ 第４温度センサ
１４ 作動流体流路
１５ 循環流路
１５ａ 第１流路
１５ｂ 第２流路
１６ バイパス流路
１７ コンバータ
１８ 発電機
２０ 制御装置
２１ スイッチング素子
２２ コンバータ回路部
２３ コンバータ制御部
２４ 電流センサ
２５ 制御信号
２６ ３相配線
２７ Ｕ相配線
２８ Ｖ相配線
２９ Ｗ相配線
３０ 熱源
４０ 熱流路
５０ ランキンサイクル装置
１００ 熱発電システム
Ｇ 加熱媒体
２ 蒸発器
３ 膨張機
４ 凝縮器
５ バイパス弁
６ 再熱器
６ａ 第１部分
６ｂ 第２部分
７ ファン
８ａ 第１圧力センサ
８ｂ 第２圧力センサ
９ａ 第１温度センサ
９ｂ 第２温度センサ
９ｃ 第３温度センサ
９ｄ 第４温度センサ
１４ 作動流体流路
１５ 循環流路
１５ａ 第１流路
１５ｂ 第２流路
１６ バイパス流路
１７ コンバータ
１８ 発電機
２０ 制御装置
２１ スイッチング素子
２２ コンバータ回路部
２３ コンバータ制御部
２４ 電流センサ
２５ 制御信号
２６ ３相配線
２７ Ｕ相配線
２８ Ｖ相配線
２９ Ｗ相配線
３０ 熱源
４０ 熱流路
５０ ランキンサイクル装置
１００ 熱発電システム
Ｇ 加熱媒体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】