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(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】P2024129536
(43)【公開日】2024-09-27
(54)【発明の名称】バイナリー発電システム
(51)【国際特許分類】
F01K 25/10 20060101AFI20240919BHJP
F16T 1/20 20060101ALI20240919BHJP
F16T 1/24 20060101ALN20240919BHJP
【ＦＩ】
F01K25/10 R
F16T1/20 A
F16T1/24
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023038821
(22)【出願日】2023-03-13
(71)【出願人】
【識別番号】591162022
【氏名又は名称】巴工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087398
【弁理士】
【氏名又は名称】水野 勝文
(74)【代理人】
【識別番号】100128783
【弁理士】
【氏名又は名称】井出 真
(74)【代理人】
【識別番号】100128473
【弁理士】
【氏名又は名称】須澤 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100160886
【弁理士】
【氏名又は名称】久松 洋輔
(72)【発明者】
【氏名】岩永 陽二朗
(72)【発明者】
【氏名】食野 悠
【テーマコード（参考）】
3G081
【Ｆターム（参考）】
3G081BA02
3G081BB04
3G081BB07
3G081BC11
3G081BC15
(57)【要約】 （修正有）
【課題】圧力計の検出結果によらずに、ドレン排出を行うことが可能なバイナリー発電システムを提供する。
【解決手段】熱交換器に供給される蒸気の流量を調節する第１温度調節弁と、熱交換器で発生したドレンを回収するドレントラップと、を有し、ドレントラップは、ドレンが流入して貯留される貯留空間が形成されたケーシングと、貯留空間のドレンを排出する排出弁と、蒸気を貯留空間に導入する給気弁と、貯留空間の蒸気を排出する排気弁と、貯留空間に配置されたフロートを有し、該フロートが所定低位まで上昇すると排出弁を開弁し、貯留空間の上流側の圧力と下流側の圧力との圧力差によって貯留空間のドレンを排出するトラップ動作と、フロートが所定高位まで上昇すると給気弁を開弁すると共に排気弁を閉弁し、蒸気の圧力によって貯留空間のドレンを排出するポンプ動作とを実行する弁作動機構と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】熱交換器に供給される蒸気の流量を調節する第１温度調節弁と、熱交換器で発生したドレンを回収するドレントラップと、を有し、ドレントラップは、ドレンが流入して貯留される貯留空間が形成されたケーシングと、貯留空間のドレンを排出する排出弁と、蒸気を貯留空間に導入する給気弁と、貯留空間の蒸気を排出する排気弁と、貯留空間に配置されたフロートを有し、該フロートが所定低位まで上昇すると排出弁を開弁し、貯留空間の上流側の圧力と下流側の圧力との圧力差によって貯留空間のドレンを排出するトラップ動作と、フロートが所定高位まで上昇すると給気弁を開弁すると共に排気弁を閉弁し、蒸気の圧力によって貯留空間のドレンを排出するポンプ動作とを実行する弁作動機構と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
蒸気を熱交換器に供給し、作動媒体を蒸気化することにより発電を行うバイナリー発電システムにおいて、
前記熱交換器に供給される蒸気の流量を調節する第１温度調節弁と、
前記熱交換器で発生したドレンを回収するドレントラップと、を有し、
前記ドレントラップは、
ドレンが流入して貯留される貯留空間が形成されたケーシングと、
前記貯留空間のドレンを排出する排出弁と、
蒸気を前記貯留空間に導入する給気弁と、
前記貯留空間の蒸気を排出する排気弁と、
前記貯留空間に配置されたフロートを有し、該フロートが所定低位まで上昇すると前記
排出弁を開弁し、前記貯留空間の上流側の圧力と下流側の圧力との圧力差によって前記貯
留空間のドレンを排出するトラップ動作と、前記フロートが所定高位まで上昇すると前記給気弁を開弁すると共に前記排気弁を閉弁し、前記蒸気の圧力によって前記貯留空間のドレンを排出するポンプ動作とを実行する弁作動機構と、
を備えることを特徴とするバイナリー発電システム。
前記熱交換器に供給される蒸気の流量を調節する第１温度調節弁と、
前記熱交換器で発生したドレンを回収するドレントラップと、を有し、
前記ドレントラップは、
ドレンが流入して貯留される貯留空間が形成されたケーシングと、
前記貯留空間のドレンを排出する排出弁と、
蒸気を前記貯留空間に導入する給気弁と、
前記貯留空間の蒸気を排出する排気弁と、
前記貯留空間に配置されたフロートを有し、該フロートが所定低位まで上昇すると前記
排出弁を開弁し、前記貯留空間の上流側の圧力と下流側の圧力との圧力差によって前記貯
留空間のドレンを排出するトラップ動作と、前記フロートが所定高位まで上昇すると前記給気弁を開弁すると共に前記排気弁を閉弁し、前記蒸気の圧力によって前記貯留空間のドレンを排出するポンプ動作とを実行する弁作動機構と、
を備えることを特徴とするバイナリー発電システム。
【請求項2】
前記熱交換器は、間接熱交換器であり、
さらに、前記間接熱交換器で昇温された温水が流入することにより、作動媒体を蒸気化する蒸発器、
を有することを特徴とする請求項１に記載のバイナリー発電システム。
さらに、前記間接熱交換器で昇温された温水が流入することにより、作動媒体を蒸気化する蒸発器、
を有することを特徴とする請求項１に記載のバイナリー発電システム。
【請求項3】
前記間接熱交換器で昇温された温水の温度が、目標温度範囲に収まるように、前記第１温度調節弁の開度を調節するコントローラ、
を有することを特徴とする請求項２に記載のバイナリー発電システム。
を有することを特徴とする請求項２に記載のバイナリー発電システム。
【請求項4】
作動媒体を循環させるための動力を生成する媒体循環ポンプを有し、
前記コントローラは、前記蒸発器で蒸気化された作動媒体の温度が、当該作動媒体の圧力に対応した飽和温度よりも所定温度以上高くなるように、前記媒体循環ポンプの駆動を制御する、
ことを特徴とする請求項３に記載のバイナリー発電システム。
前記コントローラは、前記蒸発器で蒸気化された作動媒体の温度が、当該作動媒体の圧力に対応した飽和温度よりも所定温度以上高くなるように、前記媒体循環ポンプの駆動を制御する、
ことを特徴とする請求項３に記載のバイナリー発電システム。
【請求項5】
前記間接熱交換器に流入する温水を予め昇温する顕熱回収器と、
前記ドレントラップから排出されるドレンを前記顕熱回収器に流入させ、前記顕熱回収器から流出したドレンを移送先に向かって送液する主配管と、
前記顕熱回収器の入側に接続された前記主配管から分岐して、前記顕熱回収器の出側に接続された前記主配管にドレンを分岐流入させる分岐配管と、
前記顕熱回収器に流入するドレンの流量を調節する第２温度調節弁と、
を有することを特徴とする請求項３に記載のバイナリー発電システム。
前記ドレントラップから排出されるドレンを前記顕熱回収器に流入させ、前記顕熱回収器から流出したドレンを移送先に向かって送液する主配管と、
前記顕熱回収器の入側に接続された前記主配管から分岐して、前記顕熱回収器の出側に接続された前記主配管にドレンを分岐流入させる分岐配管と、
前記顕熱回収器に流入するドレンの流量を調節する第２温度調節弁と、
を有することを特徴とする請求項３に記載のバイナリー発電システム。
【請求項6】
前記コントローラは、前記顕熱回収器から前記間接熱交換器に向かう温水の温度が設定値となるように、前記第２温度調節弁の開度を調節する処理を行う、或いはドレンの移送先の要求温度を下回らない条件下で前記顕熱回収器に流入するドレンの流量が最大化されるように、前記第２温度調節弁の開度を調節する処理を行う、
ことを特徴とする請求項５に記載のバイナリー発電システム。
ことを特徴とする請求項５に記載のバイナリー発電システム。
【請求項7】
作動媒体を循環させるための動力を生成する媒体循環ポンプを有し、
前記コントローラは、前記蒸発器で蒸気化された作動媒体の温度が、当該作動媒体の圧力に対応した飽和温度よりも所定温度以上高くなるように、前記媒体循環ポンプの駆動を制御する、
ことを特徴とする請求項６に記載のバイナリー発電システム。
前記コントローラは、前記蒸発器で蒸気化された作動媒体の温度が、当該作動媒体の圧力に対応した飽和温度よりも所定温度以上高くなるように、前記媒体循環ポンプの駆動を制御する、
ことを特徴とする請求項６に記載のバイナリー発電システム。
【請求項8】
前記蒸発器に流入する作動媒体を予熱する予熱器を有し、
前記コントローラは、前記予熱器から前記蒸発器に向かう作動媒体の温度が設定値となるように、前記第２温度調節弁の開度を調節する処理を行う、或いはドレンの移送先の要求温度を下回らない条件下で前記顕熱回収器に流入するドレンの流量が最大化されるように、前記第２温度調節弁の開度を調節する処理を行う、
ことを特徴とする請求項５に記載のバイナリー発電システム。
前記コントローラは、前記予熱器から前記蒸発器に向かう作動媒体の温度が設定値となるように、前記第２温度調節弁の開度を調節する処理を行う、或いはドレンの移送先の要求温度を下回らない条件下で前記顕熱回収器に流入するドレンの流量が最大化されるように、前記第２温度調節弁の開度を調節する処理を行う、
ことを特徴とする請求項５に記載のバイナリー発電システム。
【請求項9】
作動媒体を循環させるための動力を生成する媒体循環ポンプを有し、
前記コントローラは、前記蒸発器で蒸気化された作動媒体の温度が、当該作動媒体の圧力に対応した飽和温度よりも所定温度以上高くなるように、前記媒体循環ポンプの駆動を制御する、
ことを特徴とする請求項８に記載のバイナリー発電システム。
前記コントローラは、前記蒸発器で蒸気化された作動媒体の温度が、当該作動媒体の圧力に対応した飽和温度よりも所定温度以上高くなるように、前記媒体循環ポンプの駆動を制御する、
ことを特徴とする請求項８に記載のバイナリー発電システム。
【請求項10】
前記熱交換器は、蒸発器であることを特徴とする請求項１に記載のバイナリー発電システム。
【請求項11】
前記蒸発器で蒸気化した作動媒体の温度が、目標温度範囲に収まるように、前記第１温度調節弁の開度を調節するコントローラを有することを特徴とする請求項１０に記載のバイナリー発電システム。
【請求項12】
更に、前記蒸発器に流入する作動媒体を予熱するための予熱器と、
前記ドレントラップから排出されるドレンを前記予熱器に流入させるドレン配管と、
を有することを特徴とする請求項１１に記載のバイナリー発電システム。
前記ドレントラップから排出されるドレンを前記予熱器に流入させるドレン配管と、
を有することを特徴とする請求項１１に記載のバイナリー発電システム。
【請求項13】
更に、前記蒸発器に流入する作動媒体を予熱するための予熱器と、
前記ドレントラップから排出されるドレンを前記予熱器に流入させ、前記予熱器から流出したドレンを移送先に向かって送液する主配管と、
前記予熱器の入側に接続された前記主配管から分岐して、前記予熱器の出側に接続された前記主配管にドレンを分岐流入させる分岐配管と、
前記予熱器に流入するドレンの流量を調節する第２温度調節弁を有し、
前記コントローラは、前記予熱器から前記蒸発器に向かう作動媒体の温度が設定値となるように、前記第２温度調節弁の開度を調節する処理を行う、或いはドレンの移送先の要求温度を下回らない条件下で前記予熱器に流入するドレンの流量が最大化されるように、前記第２温度調節弁の開度を調節する処理を行う、
ことを特徴とする請求項１１に記載のバイナリー発電システム。
前記ドレントラップから排出されるドレンを前記予熱器に流入させ、前記予熱器から流出したドレンを移送先に向かって送液する主配管と、
前記予熱器の入側に接続された前記主配管から分岐して、前記予熱器の出側に接続された前記主配管にドレンを分岐流入させる分岐配管と、
前記予熱器に流入するドレンの流量を調節する第２温度調節弁を有し、
前記コントローラは、前記予熱器から前記蒸発器に向かう作動媒体の温度が設定値となるように、前記第２温度調節弁の開度を調節する処理を行う、或いはドレンの移送先の要求温度を下回らない条件下で前記予熱器に流入するドレンの流量が最大化されるように、前記第２温度調節弁の開度を調節する処理を行う、
ことを特徴とする請求項１１に記載のバイナリー発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、加熱源である蒸気により、沸点の低い媒体を加熱・蒸発させ、かかる蒸気でタービンを駆動して発電するバイナリー発電システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
低温の熱源（例えば、地熱）から熱を回収して発電を行うバイナリー発電装置が知られている。このバイナリー発電装置は、低沸点の有機化合物などを作動媒体としており、通常の蒸気タービンを用いた発電装置に比べて低温の熱源であっても発電することができる。
【0003】
バイナリー発電装置のように蒸気を熱源とする発電装置では、蒸発器の内部で蒸気が凝縮してドレン（復水）が発生する。そして、このドレンが排出されずに蒸発器に滞留する現象（ストール現象）が発生する場合がある。すなわち、バイナリー発電では、発電機を安定的に運転するために、蒸発器に向かう蒸気の流量を調節する温度調節弁が設けられている場合があり、かかる温度調節弁を設けることにより、ストール現象が発生する。
ストール現象は、主として以下の要因で発生すると考えられる。
（１）運転開始時など熱負荷が低く、系が安定しないため、蒸気供給量が変動する。
（２）ドレンを排出する配管に目詰まりやスケール付着が起こり、背圧が高くなる。
（３）電力需要の変動、運転時の条件が変更されることにより、蒸気供給量が変動する。
なお、蒸発器における負荷率が所定値を下回ると、ストール現象が発生する。所定値は、蒸発器の容量、運転条件によって変わるため、一義的に定義できないが、例えば、以下の式（１）に基づき、算出することができる。
ただし、Ｔ１：蒸発器に供給する蒸気の飽和温度、Ｔ２：ドレントラップ出口の背圧に対応する飽和温度、Ｔｍ：蒸発器に供給される熱交換媒体（二次系を流れる媒体）の平均温度である。
ストール現象は、主として以下の要因で発生すると考えられる。
（１）運転開始時など熱負荷が低く、系が安定しないため、蒸気供給量が変動する。
（２）ドレンを排出する配管に目詰まりやスケール付着が起こり、背圧が高くなる。
（３）電力需要の変動、運転時の条件が変更されることにより、蒸気供給量が変動する。
なお、蒸発器における負荷率が所定値を下回ると、ストール現象が発生する。所定値は、蒸発器の容量、運転条件によって変わるため、一義的に定義できないが、例えば、以下の式（１）に基づき、算出することができる。
【数1】
【0004】
ストール現象が発生すると、蒸発器における液面レベルが変わり、蒸発器の伝熱面積も変動するため、発電の安定性が損なわれる。また、ウォーターハンマー現象による金属疲労の問題も懸念される。
【0005】
特許文献１には、０．２ＭＰａＧ以下の圧力の蒸気を熱源として作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した気体の作動媒体を膨張させて回転駆動力を発生する膨張機と、前記膨張機で膨張した気体の作動媒体を液体に凝縮する凝縮器と、前記凝縮器から蒸発器に向って作動媒体を循環させる循環ポンプとを備えるバイナリー発電装置の運転方法であって、前記蒸発器の入側の蒸気圧力を計測する入側蒸気圧力計と、前記蒸発器の出側の蒸気圧力を計測する出側蒸気圧力計と、前記蒸発器内に溜まったドレンを蒸気配管外に強制的に排出する強制ドレン排出手段と、を設けておき、前記出側蒸気圧力計で計測された蒸気圧力Ｐ３が、入側蒸気圧力計で計測された蒸気圧力Ｐ１より大きくなった場合に、前記強制ドレン排出手段を作動させることを特徴とするバイナリー発電装置の運転方法が開示されている。
【0006】
特許文献２には、熱交換器で発生したドレンが流入するドレントラップにおいて、ドレントラップの貯留空間における水位に応じて、機械的に各種の弁を動作させることにより、ドレンを強制排出するメカニカルポンプが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特許第６１７３２３５号
【特許文献2】国際公開第２０１９／０６９５５８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献１のバイナリー発電装置では、蒸発器の入側及び出側にそれぞれ入側蒸気圧力計及び出側蒸気圧力計を設置するとともに、これらの圧力計の測定結果に基づき、強制ドレン排出手段の動作を制御しているため、強制ドレン排出手段の動作タイミングが遅延し、発電の安定性及び発電効率が損なわれる場合があった。また、蒸気に含まれるスケールが入側蒸気圧力計に付着することにより、強制ドレン排出手段の正常な動作が妨げられるおそれがあった。
さらに、特許文献１のシステムには、温度調整弁が実装されていないため、熱源が変動したときに熱量を制御することが難しい。
さらに、特許文献１のシステムには、温度調整弁が実装されていないため、熱源が変動したときに熱量を制御することが難しい。
【0009】
特許文献２には、メカニカルポンプをバイナリー発電に用いることは開示されていない。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明のバイナリー発電システムは、（１）蒸気を熱交換器に供給し、作動媒体を蒸気化することにより発電を行うバイナリー発電システムにおいて、前記熱交換器に供給される蒸気の流量を調節する第１温度調節弁と、前記熱交換器で発生したドレンを回収するドレントラップと、を有し、前記ドレントラップは、ドレンが流入して貯留される貯留空間が形成されたケーシングと、前記貯留空間のドレンを排出する排出弁と、蒸気を前記貯留空間に導入する給気弁と、前記貯留空間の蒸気を排出する排気弁と、前記貯留空間に配置されたフロートを有し、該フロートが所定低位まで上昇すると前記排出弁を開弁し、前記貯留空間の上流側の圧力と下流側の圧力との圧力差によって前記貯留空間のドレンを排出するトラップ動作と、前記フロートが所定高位まで上昇すると前記給気弁を開弁すると共に前記排気弁を閉弁し、前記蒸気の圧力によって前記貯留空間のドレンを排出するポンプ動作とを実行する弁作動機構と、を備えることを特徴とする。
【0011】
（２）前記熱交換器は、間接熱交換器であり、さらに、前記間接熱交換器で昇温された温水が流入することにより、作動媒体を蒸気化する蒸発器、を有することを特徴とする上記（１）に記載のバイナリー発電システム。
【0012】
（３）前記間接熱交換器で昇温された温水の温度が、目標温度範囲に収まるように、前記第１温度調節弁の開度を調節するコントローラ、を有することを特徴とする上記（２）に記載のバイナリー発電システム。
【0013】
（４）作動媒体を循環させるための動力を生成する媒体循環ポンプを有し、前記コントローラは、前記蒸発器で蒸気化された作動媒体の温度が、当該作動媒体の圧力に対応した飽和温度よりも所定温度以上高くなるように、前記媒体循環ポンプの駆動を制御する、ことを特徴とする上記（３）に記載のバイナリー発電システム。
【0014】
（５）前記間接熱交換器に流入する温水を予め昇温する顕熱回収器と、前記ドレントラップから排出されるドレンを前記顕熱回収器に流入させ、前記顕熱回収器から流出したドレンを移送先に向かって送液する主配管と、前記顕熱回収器の入側に接続された前記主配管から分岐して、前記顕熱回収器の出側に接続された前記主配管にドレンを分岐流入させる分岐配管と、前記顕熱回収器に流入するドレンの流量を調節する第２温度調節弁と、を有することを特徴とする上記（３）に記載のバイナリー発電システム。
【0015】
（６）前記コントローラは、前記顕熱回収器から前記間接熱交換器に向かう温水の温度が設定値となるように、前記第２温度調節弁の開度を調節する処理を行う、或いはドレンの移送先の要求温度を下回らない条件下で前記顕熱回収器に流入するドレンの流量が最大化されるように、前記第２温度調節弁の開度を調節する処理を行う、ことを特徴とする上記（５）に記載のバイナリー発電システム。
【0016】
（７）作動媒体を循環させるための動力を生成する媒体循環ポンプを有し、前記コントローラは、前記蒸発器で蒸気化された作動媒体の温度が、当該作動媒体の圧力に対応した飽和温度よりも所定温度以上高くなるように、前記媒体循環ポンプの駆動を制御する、
ことを特徴とする上記（６）に記載のバイナリー発電システム。
ことを特徴とする上記（６）に記載のバイナリー発電システム。
【0017】
（８）前記蒸発器に流入する作動媒体を予熱する予熱器を有し、前記コントローラは、前記予熱器から前記蒸発器に向かう作動媒体の温度が設定値となるように、前記第２温度調節弁の開度を調節する処理を行う、或いはドレンの移送先の要求温度を下回らない条件下で前記顕熱回収器に流入するドレンの流量が最大化されるように、前記第２温度調節弁の開度を調節する処理を行う、ことを特徴とする上記（５）に記載のバイナリー発電システム。
【0018】
（９）作動媒体を循環させるための動力を生成する媒体循環ポンプを有し、前記コントローラは、前記蒸発器で蒸気化された作動媒体の温度が、当該作動媒体の圧力に対応した飽和温度よりも所定温度以上高くなるように、前記媒体循環ポンプの駆動を制御する、
ことを特徴とする上記（８）に記載のバイナリー発電システム。
ことを特徴とする上記（８）に記載のバイナリー発電システム。
【0019】
（１０）前記熱交換器は、蒸発器であることを特徴とする上記（１）に記載のバイナリー発電システム。
【0020】
（１１）前記蒸発器で蒸気化した作動媒体の温度が、目標温度範囲に収まるように、前記第１温度調節弁の開度を調節するコントローラを有することを特徴とする上記（１０）に記載のバイナリー発電システム。
【0021】
（１２）更に、前記蒸発器に流入する作動媒体を予熱するための予熱器と、前記ドレントラップから排出されるドレンを前記予熱器に流入させるドレン配管と、を有することを特徴とする上記（１１）に記載のバイナリー発電システム。
【0022】
（１３）更に、前記蒸発器に流入する作動媒体を予熱するための予熱器と、前記ドレントラップから排出されるドレンを前記予熱器に流入させ、前記予熱器から流出したドレンを移送先に向かって送液する主配管と、前記予熱器の入側に接続された前記主配管から分岐して、前記予熱器の出側に接続された前記主配管にドレンを分岐流入させる分岐配管と、前記予熱器に流入するドレンの流量を調節する第２温度調節弁を有し、前記コントローラは、前記予熱器から前記蒸発器に向かう作動媒体の温度が設定値となるように、前記第２温度調節弁の開度を調節する処理を行う、或いはドレンの移送先の要求温度を下回らない条件下で前記予熱器に流入するドレンの流量が最大化されるように、前記第２温度調節弁の開度を調節する処理を行う、ことを特徴とする上記（１１）に記載のバイナリー発電システム。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、フロートを利用してドレンを強制排出する構成となっているため、発電の安定性及び発電効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】バイナリー発電システムの概略図である（第１実施形態）。
【図2】ドレントラップの詳細図である。
【図3】ドレントラップの一部における拡大図である。
【図4】バイナリー発電システムの概略図である（第２実施形態）。
【図5】バイナリー発電システムの概略図である（第３実施形態）。
【図6】バイナリー発電システムの概略図である（第４実施形態）。
【図7】バイナリー発電システムの概略図である（第５実施形態）。
【図8】バイナリー発電システムの概略図である（第６実施形態）。
【発明を実施するための形態】
【0025】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態のバイナリー発電システムの概略図である。本実施形態のバイナリー発電システム１は、熱源としての蒸気を供給する一次系１０と、一次系１０の蒸気によって加熱された温水を循環させる二次系（温水循環ライン）２０と、二次系２０の温水によって加熱された作動媒体（蒸気）を用いてタービンを回転させ、バイナリー発電を行う三次系３０と、三次系３０を流れる作動媒体（蒸気）を冷却して液相状態に戻す四次系４０とを含む。
図１は、本実施形態のバイナリー発電システムの概略図である。本実施形態のバイナリー発電システム１は、熱源としての蒸気を供給する一次系１０と、一次系１０の蒸気によって加熱された温水を循環させる二次系（温水循環ライン）２０と、二次系２０の温水によって加熱された作動媒体（蒸気）を用いてタービンを回転させ、バイナリー発電を行う三次系３０と、三次系３０を流れる作動媒体（蒸気）を冷却して液相状態に戻す四次系４０とを含む。
【0026】
一次系１０は、主蒸気配管１１、分岐蒸気配管１２、第１ドレン配管１３、温度制御弁（第１温度調節弁に相当する）１４、間接熱交換器１５、ポンプ機能付きのドレントラップ１６、第２ドレン配管１７、蒸気排出管１８を含む。主蒸気配管１１には、熱源としての蒸気が供給される。蒸気の供給源には、地熱流体などを用いることができる。地熱流体とは、マグマによって熱せられ、高いエネルギーを有する高温・高圧の蒸気のことである。なお、蒸気は、ボイラーで発生する余剰蒸気であってもよい。蒸気の圧力は特に限定しない。本実施形態のバイナリー発電システムは、蒸気圧力の高低を問わないから、高圧の蒸気であっても、低圧の蒸気であっても、本実施形態のバイナリー発電システムの熱源として用いることができる。
【0027】
分岐蒸気配管１２は、主蒸気配管１１から分岐しており、ドレントラップ１６に対して蒸気を供給する。蒸気排出管１８は、ドレントラップ１６に流入した蒸気を第１ドレン配管１３に排出する。
第１ドレン配管１３は、間接熱交換器１５で発生したドレンを、ドレントラップ１６に流入させ、第２ドレン配管１７は、ドレントラップ１６に流入したドレンを排出する。
第１ドレン配管１３及び第２ドレン配管１７には、ドレンの逆流を防止する逆止弁（不図示）が設けられている。なお、蒸気排出管１８は、第１ドレン配管１３の逆止弁よりも上流側の位置に接続されており、かかる位置から第１ドレン配管１３に対して蒸気を排出する構成となっている。
第１ドレン配管１３は、間接熱交換器１５で発生したドレンを、ドレントラップ１６に流入させ、第２ドレン配管１７は、ドレントラップ１６に流入したドレンを排出する。
第１ドレン配管１３及び第２ドレン配管１７には、ドレンの逆流を防止する逆止弁（不図示）が設けられている。なお、蒸気排出管１８は、第１ドレン配管１３の逆止弁よりも上流側の位置に接続されており、かかる位置から第１ドレン配管１３に対して蒸気を排出する構成となっている。
【0028】
温度制御弁１４は、主蒸気配管１１に設けられており、間接熱交換器１５に流入する蒸気の流量を調節する。温度調節弁１４には、公知の電動弁、空圧弁を用いることができる。間接熱交換器１５は、主蒸気配管１１から流入する蒸気（つまり、一次系１０を流れる蒸気）と、二次系２０を流れる温水との熱交換を行う機能を有している。間接熱交換器１５は、バイナリー発電システムから分解できる構造となっている。したがって、間接熱交換器１５にスケールが付着して、熱伝達効率が低下した場合には、間接熱交換器１５を分解してスケールを取り除くことにより、メンテナンスを行うことができる。
本実施形態では、熱源としての蒸気を供給する一次系１０と、バイナリー発電を行う三次系３０との間に二次系２０を介在させている。これにより、蒸気に含まれるスケール成分などが、蒸発器２２（後述する）の伝熱面に付着して、熱伝達の効率が低下することを防止できる。バイナリー発電システムに実装される蒸発器２２は、省スペース化のため、一般的に分解不可能な構造となっている。したがって、蒸発器２２にスケール成分が付着すると、分解してメンテナンスを行うことができない。本実施形態では、二次系２０を介在させて、蒸気に含まれるスケール成分などを、蒸発器２２（後述する）の伝熱面に付着しにくくすることにより、メンテナンスフリーを指向している。
本実施形態では、熱源としての蒸気を供給する一次系１０と、バイナリー発電を行う三次系３０との間に二次系２０を介在させている。これにより、蒸気に含まれるスケール成分などが、蒸発器２２（後述する）の伝熱面に付着して、熱伝達の効率が低下することを防止できる。バイナリー発電システムに実装される蒸発器２２は、省スペース化のため、一般的に分解不可能な構造となっている。したがって、蒸発器２２にスケール成分が付着すると、分解してメンテナンスを行うことができない。本実施形態では、二次系２０を介在させて、蒸気に含まれるスケール成分などを、蒸発器２２（後述する）の伝熱面に付着しにくくすることにより、メンテナンスフリーを指向している。
【0029】
二次系２０は、温水循環配管２１、蒸発器２２、温水循環ポンプ２３、温水温度検出部２４を含む。温水循環ポンプ２３を作動させることにより、温水循環配管２１の内部において温水を循環させることができる。間接熱交換器１５及び蒸発器２２は、温水循環配管２１の管路に設けられており、間接熱交換器１５において加熱された温水が、蒸発器２２に流入して、三次系３０を流れる作動媒体（液体）を加熱することができる。温水温度検出部２４は、間接熱交換器１５から蒸発器２２に向かって流れる温水の温度を検出して、その検出結果をコントローラ７０に送信する。
【0030】
コントローラ７０は、温度制御弁１４の動作を制御して、間接熱交換器１５から蒸発器２２に向かって流れる温水の温度が目標温度範囲に含まれるように制御する。目標温度範囲は、予め設定した設定温度に対して±１℃以内が好ましい。また、温度の変動幅を、０．３℃／Ｓ以内に制限することが望ましい。設定温度は、例えば、供給される蒸気の温度及び供給蒸気量に基づき、適宜設定することができる。
なお、コントローラ７０は、バイナリー発電システム全体の制御を司り、本明細書に記載する処理が実現できれば、ハードウェア構成は特に限定しない。例えば、単一のＣＰＵを用いてコントローラ７０を実現してもよいし、複数のＣＰＵを用いてコントローラ７０を実現してもよい。
例えば、検出温度が目標温度範囲に達しない場合、コントローラ７０は、温度制御弁１４の開度を上げて、二次系２０を流れる温水の温度を上昇させる処理を行う。
一方、検出温度が目標温度範囲を超過している場合、コントローラ７０は、温度制御弁１４の開度を絞り、二次系２０を流れる温水の温度を下降させる処理を行う。
なお、コントローラ７０は、バイナリー発電システム全体の制御を司り、本明細書に記載する処理が実現できれば、ハードウェア構成は特に限定しない。例えば、単一のＣＰＵを用いてコントローラ７０を実現してもよいし、複数のＣＰＵを用いてコントローラ７０を実現してもよい。
例えば、検出温度が目標温度範囲に達しない場合、コントローラ７０は、温度制御弁１４の開度を上げて、二次系２０を流れる温水の温度を上昇させる処理を行う。
一方、検出温度が目標温度範囲を超過している場合、コントローラ７０は、温度制御弁１４の開度を絞り、二次系２０を流れる温水の温度を下降させる処理を行う。
【0031】
三次系３０は、媒体循環配管３１、媒体圧力検出部３２、媒体温度検出部３３、発電機３４、凝縮器３５、レシーバタンク３６、媒体循環ポンプ３７を含む。媒体循環ポンプ３７を作動させることにより、媒体循環配管３１の内部において作動媒体を循環させることができる。作動媒体には、水よりも沸点の低いアンモニア水、ペンタン、代替フロンなどを用いることができる。媒体圧力検出部３２は、蒸発器２２から発電機３４に向かう作動媒体（蒸気）の圧力を検出し、その検出結果をコントローラ７０に送信する。媒体温度検出部３３は、蒸発器２２から発電機３４に向かう作動媒体（蒸気）の温度を検出し、その検出結果をコントローラ７０に送信する。
【0032】
コントローラ７０は、媒体圧力検出部３２及び媒体温度検出部３３の検出結果に基づき、検出した圧力に対応した作動媒体の飽和温度よりも、実際の作動媒体（蒸気）の温度が所定温度以上高くなるように、媒体循環ポンプ３７の駆動を制御する。かかる制御を実施することにより、発電機３４に向かう作動媒体（蒸気）の中に液体が含まれ、この液体が発電機３４に衝突することにより、発電機３４（タービン）を破損するなどのトラブルの発生を防止することができる。所定温度は、好ましくは３℃以上１０℃以下である。具体的には、作動媒体（蒸気）の温度が低い場合には、蒸発器２２に供給される作動媒体（液体）の流量を下げることにより、作動媒体（蒸気）の温度を上げる処理を行う。
【0033】
発電機３４は、作動媒体（蒸気）の熱エネルギーをタービンの回転エネルギーに変換することにより電力を生成する原動機の一種である。発電機３４の後段には、インバータ及びコンバータを設けることができる。インバータで発電機３４に制動をかけて直流部に回生し、コンバータで直流部を商用電源に回生することができる。
【0034】
凝縮器３５は、発電機３４の下流に配設されており、発電機３４で使用された作動媒体（蒸気）を、四次系４０を流れる冷却水によって冷却し、液化する機能を有している。レシーバタンク３６は、凝縮器３５の下流に配設されており、凝縮した媒体（液体）が貯留されている。
【0035】
四次系４０は、冷却循環配管４１、冷却塔４２、冷却水循環ポンプ４３を含む。冷却水循環ポンプ４３は、凝縮器３５に対して冷却水を供給する。凝縮器３５に流入した冷却水は、作動媒体（蒸気）の凝縮熱を受熱して昇温し、冷却塔４２にて冷却される。なお、冷却塔４２を省略して、河川などの水源から冷却水を凝縮器３５に直接供給してもよい。
【0036】
続いて、一次系１０に設けられたドレントラップ１６について、詳細に説明する。ドレントラップ１６は、間接熱交換器１５で発生したドレン（復水）を回収し、この回収したドレンを排出することにより、ストール現象の発生を抑制する。
【0037】
かかるストール現象の発生を抑制するためのドレントラップ１６の構成について、詳細に説明する。図２は、ドレントラップの全体図である。図３は、ドレントラップの一部における拡大図である。
ドレントラップ１６は、密閉容器であるケーシング１１０と、給気弁１２０と、排気弁１３０と、排出弁１６５と、弁作動機構１４０とを備えている。
ケーシング１１０は、本体部１１１及び蓋部１１２からなり、これらの部材は互いにボルトによって結合されている。ケーシング１１０には、流入したドレン（液体）を貯留する貯留空間１１３が形成されている。蓋部１１２には、ドレンが流入する液体流入口１１４と、ドレンが圧送（排出）される液体排出口１１５と、蒸気が導入される気体導入口１１６と、蒸気が排出される気体排出口１１７とが設けられている。液体流入口１１４には第１ドレン配管１３が接続され、液体排出口１１５には第２ドレン配管１７が接続され、気体導入口１１６には分岐蒸気配管１２が接続され、気体排出口１１７には蒸気排出管１８が接続されている。
ドレントラップ１６は、密閉容器であるケーシング１１０と、給気弁１２０と、排気弁１３０と、排出弁１６５と、弁作動機構１４０とを備えている。
ケーシング１１０は、本体部１１１及び蓋部１１２からなり、これらの部材は互いにボルトによって結合されている。ケーシング１１０には、流入したドレン（液体）を貯留する貯留空間１１３が形成されている。蓋部１１２には、ドレンが流入する液体流入口１１４と、ドレンが圧送（排出）される液体排出口１１５と、蒸気が導入される気体導入口１１６と、蒸気が排出される気体排出口１１７とが設けられている。液体流入口１１４には第１ドレン配管１３が接続され、液体排出口１１５には第２ドレン配管１７が接続され、気体導入口１１６には分岐蒸気配管１２が接続され、気体排出口１１７には蒸気排出管１８が接続されている。
【0038】
液体流入口１１４は蓋部１１２の上部側に設けられ、液体排出口１１５は蓋部１１２の下部側に設けられている。気体導入口１１６および気体排出口１１７は、何れも蓋部１１２の上部に設けられている。これら液体流入口１１４等は、何れも貯留空間１１３と連通している。
【0039】
図３にも示すように、気体導入口１１６には給気弁１２０が設けられ、気体排出口１１７には排気弁１３０が設けられている。給気弁１２０および排気弁１３０は、それぞれ気体導入口１１６および気体排出口１１７を開閉することができる。給気弁１２０は、蒸気を気体導入口１１６から貯留空間１１３に導入することによって、貯留空間１１３のドレンを液体排出口１１５から圧送することができる。排気弁１３０は、貯留空間１１３に導入された蒸気を気体排出口１１７から排出することができる。
【0040】
給気弁１２０は、弁ケース１２１、弁体１２２および昇降棒１２３を有する。弁ケース１２１は軸方向に貫通孔を有し、この貫通孔の上側には弁座１２４が形成されている。弁ケース１２１の中間部には、貫通孔と外部とが連通する開口１２５が形成されている。弁体１２２は、球状に形成されており、昇降棒１２３の上端に一体的に設けられている。昇降棒１２３は、弁ケース１２１の貫通孔に上下動可能に挿入されている。給気弁１２０は、昇降棒１２３が上昇すると弁体１２２が弁座１２４から離脱することにより気体導入口１１６が開放され、昇降棒１２３が下降すると弁体１２２が弁座１２４に着座することにより気体導入口１１６が閉じられる。
【0041】
排気弁１３０は、弁ケース１３１、弁体１３２および昇降棒１３３を有する。弁ケース１３１は軸方向に貫通孔を有し、貫通孔のやや上側には弁座１３４が形成されている。弁ケース１３１には、貫通孔と外部とが連通する開口１３５が形成されている。弁体１３２は、略半球状に形成されており、昇降棒１３３の上端に一体的に設けられている。昇降棒１３３は、弁ケース１３１の貫通孔に上下動可能に挿入されている。排気弁１３０は、昇降棒１３３が上昇すると弁体１３２が弁座１３４に着座することにより気体排出口１１７を閉じ、昇降棒１３３が下降すると弁体１３２が弁座１３４から離脱することにより気体排出口１１７を開放する。
【0042】
排気弁１３０の昇降棒１３３の下端には、弁操作棒１３６が連結されている。つまり、排気弁１３０の昇降棒１３３は、弁操作棒１３６とともに上下動する。また、弁操作棒１３６には連設板１３７が設けられており、この連設板１３７は給気弁１２０の昇降棒１２３の下方領域まで延びている。給気弁１２０の昇降棒１２３は、弁操作棒１３６が上昇すると連設板１３７によって押し上げられて上昇し、弁操作棒１３６が下降すると連設板１３７も下降するので自重で下降する。つまり、弁操作棒１３６が上昇すると、給気弁１２０が開き、排気弁１３０が閉じる。一方、弁操作棒１３６が下降すると、給気弁１２０が閉じ、排気弁１３０が開く。
【0043】
図２に示すように、液体排出口１１５には排出弁１６５が設けられている。排出弁１６５は、弁ケース１６６、弁体１６７および昇降棒１６８を有する。弁ケース１６６は、液体排出口１１５に連通する内部空間を有している。弁ケース１６６は、上下二箇所に開口１６９を有しており、これらの開口１６９を介して、弁ケース１６６の内部と貯留空間１１３とが連通されている。
弁体１６７は、円板状に形成されており、昇降棒１６８に一体的に２つ設けられている。昇降棒１６８は、弁ケース１６６の２つの開口１６９に上下動可能に挿入されており、２つの弁体１６７が間隔を隔てて上下に配置されている。昇降棒１６８が上昇して弁体１６７が開口１６９を閉じることで液体排出口１１５が閉じられ、昇降棒１６８が下降して弁体１６７が開口１６９を開放することで液体排出口１１５が開放される。
弁体１６７は、円板状に形成されており、昇降棒１６８に一体的に２つ設けられている。昇降棒１６８は、弁ケース１６６の２つの開口１６９に上下動可能に挿入されており、２つの弁体１６７が間隔を隔てて上下に配置されている。昇降棒１６８が上昇して弁体１６７が開口１６９を閉じることで液体排出口１１５が閉じられ、昇降棒１６８が下降して弁体１６７が開口１６９を開放することで液体排出口１１５が開放される。
【0044】
弁作動機構１４０は、ケーシング１１０内に設けられ、弁操作棒１３６を上下動させて給気弁１２０、排気弁１３０および排出弁１６５を開閉する機構である。弁作動機構１４０は、フロート１４１およびスナップ機構１５０を有する。この弁作動機構１４０は、コントローラ７０によって動作制御されるものではなく、ケーシング１１０内に流入するドレンの水位によって動作制御される。
【0045】
フロート１４１は、球形に形成されており、レバー１４２が取り付けられている。レバー１４２は、ブラケット１４４に設けられた軸１４３に回転可能に支持されている。レバー１４２のフロート１４１とは反対側の端部には、軸１４５が設けられている。スナップ機構１５０は、フロートアーム１５１、副アーム１５２、コイルばね１５３、２つの受け部材１５４，１５５を有する。フロートアーム１５１は、一端部がブラケット１５９に設けられた軸１５８に回転可能に支持されている。なお、ブラケット１４４，１５９は互いにねじを介して結合されることにより、蓋部１１２に取り付けられている。フロートアーム１５１の他端部には、溝１５１ａが形成されており、その溝１５１ａにはレバー１４２の軸１４５が篏合している。かかる構成により、フロート１４１の上昇下降に伴い、フロートアーム１５１を、軸１５８を中心として揺動させることができる。
【0046】
また、フロートアーム１５１には軸１５６が設けられている。副アーム１５２は、上端部が軸１５８に回転可能に支持されており、下端部に軸１５７が設けられている。受け部材１５４はフロートアーム１５１の軸１５６に回転可能に支持され、受け部材１５５は副アーム１５２の軸１５７に回転可能に支持されている。両受け部材１５４，１５５の間には、圧縮方向にチャージされたコイルばね１５３が取り付けられている。また、副アーム１５２には軸１６１が設けられ、この軸１６１に弁操作棒１３６の下端部が連結されている。
【0047】
レバー１４２には弁作動軸１７１が連結されている。弁作動軸１７１は、一端（上端）が軸１７２によってレバー１４２に回転可能に連結され、他端（下端）が軸１７３によって排出弁１６５の昇降棒１６８の端部に回転可能に連結されている。軸１７２は、軸１４３よりもフロート１４１から離間した位置に配設されている。
弁作動軸１５５は、フロートアーム１５２の揺動に伴って変位し排出弁１２０の昇降棒１２３を上下動させる。つまり、弁作動軸１５５はフロート１５１の昇降によって排出弁１２０を開閉する機能を有している。
弁作動軸１５５は、フロートアーム１５２の揺動に伴って変位し排出弁１２０の昇降棒１２３を上下動させる。つまり、弁作動軸１５５はフロート１５１の昇降によって排出弁１２０を開閉する機能を有している。
【0048】
かかる構成を備えた弁作動機構１４０は、フロート１４１の上昇下降に伴って変位し、弁操作棒１３６を上下動させて給気弁１２０および排気弁１３０を開閉させる。また、弁作動機構１４０は、フロート１４１の上昇下降に伴って変位し、弁作動軸１７１によって昇降棒１６８を上下動させて排出弁１６５を開閉させる。
【0049】
具体的には、ドレンが貯留空間１１３に溜まっていない場合、フロート１４１は貯留空間１１３の底部に位置する。このとき、弁操作棒１３６は下降しており、給気弁１２０は閉じられており、排気弁１３０は開いている。一方、弁作動軸１７１は上昇しており、排出弁１６５は閉じられている。
上述の状態において、間接熱交換器１５においてドレンが発生すると、第１ドレン配管１３を経由して液体流入口１１４からドレンが流入し、貯留空間１１３に溜まる（流入行程）。流入行程では、貯留空間１１３にドレンが溜まっていくに従って、フロート１４１が上昇するとともに、蒸気が気体排出口１１７から排出される。フロート１４１の上昇に伴い、弁作動軸１７１は下降する。
上述の状態において、間接熱交換器１５においてドレンが発生すると、第１ドレン配管１３を経由して液体流入口１１４からドレンが流入し、貯留空間１１３に溜まる（流入行程）。流入行程では、貯留空間１１３にドレンが溜まっていくに従って、フロート１４１が上昇するとともに、蒸気が気体排出口１１７から排出される。フロート１４１の上昇に伴い、弁作動軸１７１は下降する。
【0050】
フロート１４１が所定低位（トラップ動作位）まで上昇すると、弁作動軸１７１によって昇降棒１６８（弁体１６７）が下降し、排出弁１６５が開く。排出弁１６５が開くと、トラップ動作が行われる。トラップ動作は、貯留空間１１３に溜まっているドレンが、上下流の圧力差（ドレントラップ１６の上流側の圧力と下流側の圧力の差）によって液体排出口１１５から排出される動作である。この場合、当然のことではあるが、上流側の圧力が下流側の圧力よりも高い。トラップ動作は、流入行程の際に行われる動作である。
【0051】
ここで、流入工程の際に、トラップ動作が不能となり、ストール状態となる場合がある。ストール状態については、説明を繰り返さない。しかしながら、本実施形態のドレントラップ１６は、以下に説明するポンプ機能を有しているため、ストール状態を直ちに解消することができる。
【0052】
具体的には、ストール状態になると、フロート１４１がさらに所定高位（上反転位、ポンプ動作位）まで上昇し、スナップ機構１５０によって弁操作棒１３６が上昇する。これにより、給気弁１２０が開くと共に排気弁１３０が閉じ、流入行程が終了し圧送行程が開始される。
すなわち、給気弁１２０が開くと、分岐蒸気配管１２の蒸気が気体導入口１１６から流入して、貯留空間１１３の上部（ドレンの上方空間）に導入されるため、ドレントラップ１６では、圧送行程が開始されポンプ動作が行われる。ポンプ動作は、貯留空間１１３に溜まっているドレンが、導入された蒸気の圧力によって下方へ押し込まれて、液体排出口１１５から圧送される動作であり、ストール状態を速やかに解消することができる。液体排出口１１５から圧送されたドレンは、第２ドレン配管１７を経由して、還元井、熱利用施設など（以下、「移送先」ともいう）に送液され、再利用することができる。熱利用施設には、温泉などの入浴施設、ビニールハウス、養殖施設などが含まれる。
すなわち、給気弁１２０が開くと、分岐蒸気配管１２の蒸気が気体導入口１１６から流入して、貯留空間１１３の上部（ドレンの上方空間）に導入されるため、ドレントラップ１６では、圧送行程が開始されポンプ動作が行われる。ポンプ動作は、貯留空間１１３に溜まっているドレンが、導入された蒸気の圧力によって下方へ押し込まれて、液体排出口１１５から圧送される動作であり、ストール状態を速やかに解消することができる。液体排出口１１５から圧送されたドレンは、第２ドレン配管１７を経由して、還元井、熱利用施設など（以下、「移送先」ともいう）に送液され、再利用することができる。熱利用施設には、温泉などの入浴施設、ビニールハウス、養殖施設などが含まれる。
【0053】
ドレンの圧送（排出）によって貯留空間１１３のドレン液位が低下すると、フロート１４１は下降する。そして、フロート１４１が所定中間位（下反転位）まで下降すると、スナップ機構１５０によって弁操作棒１３６が下降する。これにより、給気弁１２０が閉じると共に排気弁１３０が開き、圧送行程（ポンプ動作）が終了し流入行程が開始される。このように、圧送行程の全体においてポンプ動作が行われる。そして、さらにフロート１５１が所定低位まで下降すると排出弁１２０が閉じ、トラップ動作が停止される。この後も、流入行程は継続する。
【0054】
このように、本実施形態のドレントラップ１６では、弁作動機構１４０が給気弁１２０および排気弁１３０を開閉することによって流入行程と圧送行程（ポンプ動作）とが実行される一方、流入行程時には弁作動機構１４０が排出弁１６５を開くことによってトラップ動作が実行される。
【0055】
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態のバイナリー発電システムの概略図である。第１実施形態と機能が共通する要素には、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。本実施形態のバイナリー発電システムは、第１実施形態の二次系２０を省略している点で、第１実施形態と相違する。そなわち、一次系１０の蒸気を蒸発器２２に流入させることにより、作動媒体を加熱している。
図４は、第２実施形態のバイナリー発電システムの概略図である。第１実施形態と機能が共通する要素には、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。本実施形態のバイナリー発電システムは、第１実施形態の二次系２０を省略している点で、第１実施形態と相違する。そなわち、一次系１０の蒸気を蒸発器２２に流入させることにより、作動媒体を加熱している。
【0056】
本実施形態のバイナリー発電システムにも、ポンプ機能を備えたドレントラップ１６が一次系１０に実装されており、ドレントラップ１６のポンプ動作によって、ストール状態を速やかに解消することができる。
【0057】
コントローラ７０は、発電機３４に向かう作動媒体（蒸気）の温度が、目標温度範囲に収まるように、温度制御弁１４の開度を調節している。これにより、バイナリー発電を安定的に行うことができる。
【0058】
（第３実施形態）
図５は、第３実施形態のバイナリー発電システムの概略図である。第２実施形態と機能が共通する要素には、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。本実施形態のバイナリー発電システムは、第２実施形態の変形例に相当し、蒸発器２２に向かう作動媒体を予め予熱する予熱器２５が実装されている。
図５は、第３実施形態のバイナリー発電システムの概略図である。第２実施形態と機能が共通する要素には、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。本実施形態のバイナリー発電システムは、第２実施形態の変形例に相当し、蒸発器２２に向かう作動媒体を予め予熱する予熱器２５が実装されている。
【0059】
予熱器２５には、ドレントラップ１６から第２ドレン配管１７を介して排出されるドレンと、作動媒体（液体）とが流入し、これらのドレン及び作動媒体（液体）が予熱器２５の中で熱交換を行うことにより、作動媒体が予熱される。
【0060】
蒸発器２２で得られた作動媒体（蒸気）と、凝縮器３５で得られた作動媒体（液体）との温度差が過度に大きい場合、蒸発器２２のプレートが熱応力により破損するおそれがある。そこで、蒸発器２２に流入する前に予め予熱器２５によって、作動媒体の温度を予熱しておくことで、かかるトラブルが起こることを防止できる。
【0061】
また、予熱器２５の熱源には、ドレントラップ１６から排出されるドレンを利用しているため、熱回収効率が上がり、発電出力の増大及び発電効率の向上を図ることができる。また、作動媒体（液体）を予熱するための独立した加熱設備などが不要となるため、設備費及び消費電力を削減することができる。
【0062】
なお、本実施形態においても、コントローラ７０は、発電機３４に向かう作動媒体（蒸気）の温度が、目標温度範囲に収まるように、温度制御弁１４の開度を調節している。これにより、バイナリー発電を安定的に行うことができる。
【0063】
（第４実施形態）
図６は、第４実施形態のバイナリー発電システムの概略図である。第３実施形態と機能が共通する要素には、同一符号を付すことにより、詳細な説明を省略する。本実施形態のバイナリー発電システムは、第３実施形態の変形例に相当し、温度調節弁（第２温度調節弁に相当する）１４Ａの開度を調節することによって、予熱器２５に流入するドレンの流量を調節している。
図６は、第４実施形態のバイナリー発電システムの概略図である。第３実施形態と機能が共通する要素には、同一符号を付すことにより、詳細な説明を省略する。本実施形態のバイナリー発電システムは、第３実施形態の変形例に相当し、温度調節弁（第２温度調節弁に相当する）１４Ａの開度を調節することによって、予熱器２５に流入するドレンの流量を調節している。
【0064】
第２ドレン配管１７は、主配管１７ａと、主配管１７ａから分岐した分岐配管１７ｂとを含む。主配管１７ａは、予熱器２５に向かってドレンを送液するとともに、予熱器２５から排出されるドレンを移送先に向かって送液する。分岐配管１７ｂは、主配管１７aを流れるドレンを、予熱器２５を経由せずに移送先に送液する（言い換えると、ドレンを主配管１７aに戻す）。温度調節弁（第２温度調節弁に相当する）１４Ａは、分岐配管１７ｂに設けられている。温度調節弁１４Ａの開度を調節することによって、予熱器２５に流入するドレンの流量を調節することができる。なお、主配管１７ａ及び分岐配管１７ｂの分岐点に三方弁（第２温度調節弁に相当する）を設けて、かかる三方弁の開度を調節することによって、ドレンの流量を調節してもよい。
【0065】
温度調節弁１４Ａの開度は、コントローラ７０によって調節される。
予熱器２５と蒸発器２２との間には、媒体温度検出部３３Ａが設けられており、予熱器２５の出口に接続された主配管１７ａには、ドレン温度検出部３３Ｂが設けられている。
コントローラ７０は、媒体温度検出部３３Ａの検出結果に基づき、蒸発器２２に向かう作動媒体の温度が予め設定した設定値を満たすように、温度調節弁１４Ａの開度を調節することができる（パターン１）。
具体的には、蒸発器２２に向かう作動媒体の温度が設定値よりも低い場合には、予熱器２５に流入するドレンの流量を増やす方向に温度調節弁１４Ａが調節され、蒸発器２２に向かう作動媒体の温度が設定値よりも高い場合には、予熱器２５に流入するドレンの流量を減らす方向に温度調節弁１４Ａが調節される。これにより、ドレンの熱エネルギーを作動媒体の温度制御に有効活用することができる。
予熱器２５と蒸発器２２との間には、媒体温度検出部３３Ａが設けられており、予熱器２５の出口に接続された主配管１７ａには、ドレン温度検出部３３Ｂが設けられている。
コントローラ７０は、媒体温度検出部３３Ａの検出結果に基づき、蒸発器２２に向かう作動媒体の温度が予め設定した設定値を満たすように、温度調節弁１４Ａの開度を調節することができる（パターン１）。
具体的には、蒸発器２２に向かう作動媒体の温度が設定値よりも低い場合には、予熱器２５に流入するドレンの流量を増やす方向に温度調節弁１４Ａが調節され、蒸発器２２に向かう作動媒体の温度が設定値よりも高い場合には、予熱器２５に流入するドレンの流量を減らす方向に温度調節弁１４Ａが調節される。これにより、ドレンの熱エネルギーを作動媒体の温度制御に有効活用することができる。
【0066】
コントローラ７０は、移送先の要求するドレン温度を満たすことを条件として、予熱器２５に向かうドレンの流量が最大化するように、温度調節弁１４Ａの開度を調節することもできる（パターン２）。この場合、コントローラ７０は、ドレン温度検出部３３Ｂの検出結果に基づき、温度調節弁１４Ａの開度を調節することができる。具体的には、ドレン温度検出部３３Ｂの検出温度が要求温度を下回らないように、予熱器２５に流入させるドレンの流量を最大化させればよい。これにより、要求温度を満足しながら、作動媒体の昇温にドレンを最大限活用することができる。
移送先の要求するドレン温度がない場合には、温度調節弁１４Ａを閉じて、ドレンの全量を予熱器２５に流入させてもよい。
本実施形態のバイナリー発電システムは、パターン１及びパターン２のうちいずれか一方を選択できる選択手段を備えた構成であってもよいし、パターン１及びパターン２のうち一方を実装し、他方を実装しない構成であってもよい。
移送先の要求するドレン温度がない場合には、温度調節弁１４Ａを閉じて、ドレンの全量を予熱器２５に流入させてもよい。
本実施形態のバイナリー発電システムは、パターン１及びパターン２のうちいずれか一方を選択できる選択手段を備えた構成であってもよいし、パターン１及びパターン２のうち一方を実装し、他方を実装しない構成であってもよい。
【0067】
なお、本実施形態においても、コントローラ７０は、発電機３４に向かう作動媒体（蒸気）の温度が、目標温度範囲に収まるように、温度制御弁１４の開度を調節している。これにより、バイナリー発電を安定的に行うことができる。
【0068】
（第５実施形態）
図７は、第５実施形態のバイナリー発電システムの概略図である。第１実施形態及び第４実施形態と機能が共通する要素には、同一符号を付すことにより、詳細な説明を省略する。本実施形態のバイナリー発電システムは、第１実施形態及び第４実施形態の変形例に相当する。
図７は、第５実施形態のバイナリー発電システムの概略図である。第１実施形態及び第４実施形態と機能が共通する要素には、同一符号を付すことにより、詳細な説明を省略する。本実施形態のバイナリー発電システムは、第１実施形態及び第４実施形態の変形例に相当する。
【0069】
顕熱回収器２６には、ドレントラップ１６から第２ドレン配管１７を介して排出されるドレンと、温水とが流入し、これらのドレン及び温水が顕熱回収器２６の中で熱交換を行うことにより、温水が昇温される。温水温度検出部３３Ａは、顕熱回収器２６から間接熱交換器１５に向かう温水の温度を検出する。
【0070】
コントローラ７０は、温水温度検出部３３Ａの検出結果に基づき、温水の温度が設定値になるように、温度調節弁１４Ａの開度を調節することができる（第４実施形態のパターン１に対応する）。これにより、間接熱交換器１５に流入する温水の温度が一定になるから、より安定的に発電することができる。
また、第４実施形態に記載するパターン２を実装してもよい。この場合、第４実施形態と同様にパターン１又はパターン２の制御が実施できるように、バイナリー発電システムを構成することができる。パターン１及びパターン２の詳細については、説明を繰り返さない。
また、第４実施形態に記載するパターン２を実装してもよい。この場合、第４実施形態と同様にパターン１又はパターン２の制御が実施できるように、バイナリー発電システムを構成することができる。パターン１及びパターン２の詳細については、説明を繰り返さない。
【0071】
本実施形態においても、コントローラ７０は、蒸発器２２で蒸気化された作動媒体の温度が、当該作動媒体の圧力に対応した飽和温度よりも所定温度以上高くなるように、媒体循環ポンプ３７の駆動を制御する。
【0072】
なお、本実施形態において、コントローラ７０は、蒸発器２２に向かう温水の温度が、目標温度範囲に収まるように、温度制御弁１４の開度を調節している。これにより、バイナリー発電を安定的に行うことができる。
【0073】
（第６実施形態）
図８は、第６実施形態のバイナリー発電システムの概略図である。第５実施形態等と機能が共通する要素には、同一符号を付すことにより、詳細な説明を省略する。本実施形態のバイナリー発電システムは、第５実施形態の変形例に相当する。
図８は、第６実施形態のバイナリー発電システムの概略図である。第５実施形態等と機能が共通する要素には、同一符号を付すことにより、詳細な説明を省略する。本実施形態のバイナリー発電システムは、第５実施形態の変形例に相当する。
【0074】
予熱器２５と蒸発器２２との間には、蒸発器２２に流入する作動媒体の温度を検出する媒体温度検出部３３Ａが設けられている。
【0075】
コントローラ７０は、媒体温度検出部３３Ａの検出結果に基づき、媒体の温度が設定値になるように、温度調節弁１４Ａの開度を調節する（第４実施形態のパターン１に対応する）。すなわち、温度調節弁１４Ａの開度が調節されることで、二次系２０を流れる温水の温度が調節されるため、結果的に、予熱器２５で予熱される作動媒体の温度を調節することができる。また、第４実施形態に記載するパターン２を実装してもよい。この場合、第４実施形態と同様にパターン１又はパターン２の制御が実施できるように、バイナリー発電システムを構成することができる。パターン１及びパターン２の詳細については、説明を繰り返さない。
【0076】
なお、本実施形態において、コントローラ７０は、蒸発器２２に向かう温水の温度が、目標温度範囲に収まるように、温度制御弁１４の開度を調節している。これにより、バイナリー発電を安定的に行うことができる。
【符号の説明】
【0077】
１ バイナリー発電システム
１１ 主蒸気配管
１２ 分岐蒸気配管
１３ 第１ドレン配管
１４ 温度制御弁
１５ 間接熱交換器
１６ ドレントラップ
１７ 第２ドレン配管
２２ 蒸発器
１１０ ケーシング
１２０ 給気弁
１３０ 排気弁
１４０ 弁作動機構
１６５ 排出弁
１１ 主蒸気配管
１２ 分岐蒸気配管
１３ 第１ドレン配管
１４ 温度制御弁
１５ 間接熱交換器
１６ ドレントラップ
１７ 第２ドレン配管
２２ 蒸発器
１１０ ケーシング
１２０ 給気弁
１３０ 排気弁
１４０ 弁作動機構
１６５ 排出弁
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
