特開 2024-76593 排熱利用装置

(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】P2024076593

(43)【公開日】2024-06-06

(54)【発明の名称】排熱利用装置

(51)【国際特許分類】

   F01K 25/10 20060101AFI20240530BHJP

   F01K 27/02 20060101ALI20240530BHJP

   F01D 15/10 20060101ALI20240530BHJP

【ＦＩ】

F01K25/10 R

F01K27/02 D

F01D15/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022188209

(22)【出願日】2022-11-25

(71)【出願人】

【識別番号】000001845

【氏名又は名称】サンデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(74)【代理人】

【識別番号】100217076

【弁理士】

【氏名又は名称】宅間 邦俊

(72)【発明者】

【氏名】粕谷 潤一郎

(72)【発明者】

【氏名】山口 幸雄

【テーマコード（参考）】

3G081

【Ｆターム（参考）】

3G081BA07

3G081BB04

3G081BC11

3G081BD03

(57)【要約】

【課題】発熱設備を有する工場などの施設において前記発熱設備を冷却するための熱媒体が流れる熱媒体流路と共に設けられ、前記発熱設備の排熱を有効利用することを可能とする排熱利用装置を提供する。
【解決手段】排熱利用装置１０は、発熱設備ＨＥを有する施設において発熱設備ＨＥを冷却するための熱媒体が流れる第１熱媒体流路１０１と共に設けられる。排熱利用装置１０は、第１蒸発器１１Ａ、膨張機１３、発電機１４、凝縮器１５、第１凝縮器ファン１６Ａ及びポンプ１７を有する第１ランキンサイクル装置ＲＣ１を含む。排熱利用装置１０は、熱媒体を第１熱媒体流路１０１内で強制的に流す第１熱媒体ポンプ１０３Ａを発電機１４で発電された電力で動作させるように構成されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発熱設備を有する施設において前記発熱設備を冷却するための熱媒体が流れる熱媒体流路と共に設けられる排熱利用装置であって、
前記発熱設備の熱を吸収した前記熱媒体と作動流体とを熱交換させて前記作動流体を加熱する蒸発器と、前記蒸発器で加熱された前記作動流体を膨張させて動力を発生させる膨張機と、前記膨張機で発生させた動力によって駆動されて発電する発電機と、前記膨張機で減圧された前記作動流体と空気とを熱交換させて前記作動流体を冷却する凝縮器と、前記凝縮器で冷却された前記作動流体を前記蒸発器に向けて送出するポンプとを有するランキンサイクル装置を含み、
前記熱媒体を前記熱媒体流路内で強制的に流す熱媒体ポンプ又は熱媒体ファンを、前記発電機で発電された電力で動作させるように構成されている、排熱利用装置。

【請求項2】

前記熱媒体流路には、前記熱媒体ポンプと、前記熱媒体を冷却する熱媒体冷却器とが設けられ、
前記熱媒体ポンプを前記発電機で発電された電力で動作させるように構成されている、請求項１に記載の排熱利用装置。

【請求項3】

前記熱媒体流路には、前記熱媒体ポンプと、空気を利用して前記熱媒体を冷却する熱媒体冷却器とが設けられると共に、前記熱媒体冷却器には、前記熱媒体冷却器に流通する空気流を形成する冷却ファンが付設されており、
前記熱媒体ポンプを前記発電機で発電された電力で動作させ、前記冷却ファンを前記発電機で発電された電力又は前記膨張機で発生させた動力で動作させるように構成されている、請求項１に記載の排熱利用装置。

【請求項4】

前記蒸発器は、前記熱媒体流路を構成する配管にこれを覆う所定長さの配管部材が取り付けられた二重管構造を有し、前記配管と前記配管部材との間を前記作動流体が流れるように構成されている、請求項１～３のいずれか一つに記載の排熱利用装置。

【請求項5】

前記ランキンサイクル装置が一つのユニットとして形成され、当該ユニットが前記熱媒体流路に設置可能に構成される、請求項１～３のいずれか一つに記載の排熱利用装置。

【請求項6】

前記ランキンサイクル装置と前記熱媒体冷却器と前記冷却ファンとが一つのユニットとして形成され、当該ユニットが前記熱媒体流路に設置可能に構成される、請求項３又は４に記載の排熱利用装置。

【請求項7】

前記ランキンサイクル装置と、前記熱媒体流路の一部を構成し且つ前記熱媒体冷却器を兼ねる前記蒸発器を経由する第１流路部と、前記第１流路部に設置された前記熱媒体ポンプとが一つのユニットとして形成され、
前記ユニットは、前記第１流路部の一端が前記熱媒体流路の一部を構成し且つ前記発熱設備の熱を吸収した前記熱媒体が流れる第２流路部に接続され、前記第１流路部に他端が前記熱媒体流路の一部を構成し且つ前記発熱設備の熱を吸収する前の前記熱媒体が流れる第３流路部に接続可能に構成される、
請求項２又は３に記載の排熱利用装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排熱を利用する排熱利用装置に関する。

【背景技術】

【0002】

排熱利用装置の一例として特許文献１に記載された熱発電装置が知られている。特許文献１に記載された熱発電装置は、ランキンサイクルを利用しており、熱源から供給される熱媒体と作動流体とを熱交換させるように構成された熱交換部を有する蒸発器と、蒸発器で加熱された作動流体から動力を回収する膨張機と、膨張機で回収された動力を電力に変換する発電機と、膨張機で減圧された作動流体を冷却する凝縮器と、凝縮器で冷却された作動流体を吸入して蒸発器に向けて吐出するポンプと、を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１２１６６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

焼却炉、工業炉又はボイラーなどの熱の発生を伴う設備（以下「発熱設備」という）を有する工場などの施設には、通常、発熱設備から熱を搬送するための熱媒体、換言すれば、発熱設備を冷却するための熱媒体が流れる熱媒体流路が設けられている。このような施設では、発熱設備の排熱を利用することで省エネルギー化等を図ることが可能である。しかし、実際には、発熱設備の排熱が有効に利用されていない施設が多く存在するのが実情である。

【0005】

そこで、本発明は、発熱設備を有する施設において前記発熱設備を冷却するための熱媒体が流れる熱媒体流路と共に設けられ、前記発熱設備の排熱を有効利用することを可能とする排熱利用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】

【0006】

本発明の一側面によると、発熱設備を有する施設において前記発熱設備を冷却するための熱媒体が流れる熱媒体流路と共に設けられる排熱利用装置が提供される。前記排熱利用装置は、ランキンサイクル装置を含み、ランキンサイクル装置は、前記熱設備の熱を吸収した前記熱媒体と作動流体とを熱交換させて前記作動流体を加熱する蒸発器と、前記蒸発器で加熱された前記作動流体を膨張させて動力を発生させる膨張機と、前記膨張機で発生させた動力によって駆動されて発電する発電機と、前記膨張機で減圧された前記作動流体と空気とを熱交換させて前記作動流体を冷却する凝縮器と、前記凝縮器で冷却された前記作動流体を前記蒸発器に向けて送出するポンプとを有する。前記排熱利用装置は、前記熱媒体を前記熱媒体流路内で強制的に流す熱媒体ポンプ又は熱媒体ファンを、前記発電機で発電された電力で動作させるように構成されている。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、発熱設備を有する施設において前記発熱設備を冷却するための熱媒体が流れる熱媒体流路と共に設けられ、前記発熱設備の排熱を有効利用することを可能とする排熱利用装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】発熱設備冷却システムの一例の概略構成を示す図である。

【図2】発熱設備冷却システムの他の例の概略構成を示す図である。

【図3】第１実施形態に係る排熱利用装置の概略構成を示す図である。

【図4】蒸発器の一例を示す図である。

【図5】第２実施形態に係る排熱利用装置の概略構成を示す図である。

【図6】第３実施形態に係る排熱利用装置の概略構成を示す図である。

【図7】第３実施形態に係る排熱利用装置の変形例を示す図である。

【図8】第４実施形態に係る排熱利用装置の概略構成を示す図である。

【図9】第５実施形態に係る排熱利用装置の概略構成を示す図である。

【図10】第５実施形態に係る排熱利用装置の変形例を示す図である。

【図11】第６実施形態に係る排熱利用装置の概略構成を示す図である。

【図12】第７実施形態に係る排熱利用装置の概略構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［本発明の概要］
本発明は、発熱設備を有する施設において前記発熱設備を冷却するための熱媒体が流れる熱媒体流路と共に設けられて、前記発熱設備の排熱を有効利用することを可能とする排熱利用装置を提供する。発熱設備は、熱を発生させる設備であればよく、特に限定されない。また、熱媒体は、水などの液体の熱媒体であってもよいし、空気などの気体の熱媒体であってもよい。さらに、施設は、新規なものであってもよいし、既存のものであってもよい。

【0010】

本発明による排熱利用装置は、ランキンサイクル、特に作動流体として有機作動流体を用いる有機ランキンサイクルを利用する。有機作動流体は、特に限定されないが、例えばハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）系の作動流体であり得る。本発明による排熱利用装置は、熱媒体を介して発熱設備の排熱を回収して動力又は電力を発生させ、発生させた動力又は電力で熱媒体ポンプや熱媒体ファンなどを動作させるように構成され得る。熱媒体ポンプは、主に発熱設備を冷却するための液体の熱媒体を熱媒体流路内で強制的に流すために使用される。熱媒体ファンは、主に発熱設備を冷却するための気体の熱媒体を熱媒体流路内で強制的に流すために使用される。

【0011】

本発明による排熱利用装置は、発熱設備を冷却するための商用電源の電力使用量を低減し、発熱設備を有する施設の省エネルギー化を図ることを可能とする。

【0012】

以下、本発明による排熱利用装置の実施形態について説明する。但し、説明の便宜上、まず熱媒体を用いて発熱設備を冷却する構成（以下「発熱設備冷却システム」という）について説明し、その後、本発明による排熱利用装置の実施形態について説明する。なお、本明細書における「第１」、「第２」などの用語は、単に類似する要素を区別するために用いられ、それらが付された要素を限定するものではない。また、共通する要素等については同一の符号が用いられ、その説明が適宜省略されることがある。

【0013】

［発熱設備冷却システム］
図１は、発熱設備冷却システムの一例の概略構成を示す図である。図１に示された発熱設備冷却システムは、水などの液体の熱媒体（以下「第１熱媒体」という）を用いて発熱設備ＨＥを冷却するように構成される。発熱設備ＨＥは、施設における所定の建屋Ｂ内に配置されている。

【0014】

図１を参照すると、第１熱媒体を用いる発熱設備冷却システム（以下「第１発熱設備冷却システム」という）１００は、発熱設備ＨＥから熱を搬送するための第１熱媒体、すなわち、発熱設備ＨＥを冷却するための第１熱媒体が流れる第１熱媒体流路１０１と、第１熱媒体流路１０１に設けられた第１熱媒体ポンプ１０３Ａと、第１熱媒体流路１０１に設けられた第１熱媒体冷却器１０５Ａと、第１熱媒体冷却器１０５Ａに付設された第１冷却ファン１０７Ａとを含む。

【0015】

第１熱媒体流路１０１は、発熱設備ＨＥの内部と屋外との間で第１熱媒体を循環させる循環流路として形成されている。第１熱媒体ポンプ１０３Ａは、電動ポンプである。第１熱媒体ポンプ１０３Ａは、供給される電力で動作し、第１熱媒体を第１熱媒体流路１０１内で矢印Ｘ方向に強制的に流すように構成されている。第１熱媒体冷却器１０５Ａは、屋外に配置されている。第１熱媒体冷却器１０５Ａは、第１熱媒体と空気（外気）とを熱交換させることにより第１熱媒体を冷却するように構成されている。但し、これに限られない。第１熱媒体冷却器１０５Ａは、空気（外気）を利用して第１熱媒体を冷却するように構成されていればよい。第１冷却ファン１０７Ａは、電動ファンである。第１冷却ファン１０７Ａは、供給される電力で動作し、第１熱媒体冷却器１０５Ａに流通する空気流を形成するように構成されている。

【0016】

第１発熱設備冷却システム１００では、第１熱媒体ポンプ１０３Ａが商用電源の電力で動作することにより第１熱媒体が第１熱媒体流路１０１を矢印Ｘ方向に流れ、第１冷却ファン１０７Ａが商用電源の電力で動作することにより第１熱媒体冷却器１０５Ａでの第１熱媒体の冷却が促進される。

【0017】

第１発熱設備冷却システム１００において、第１熱媒体は、発熱設備ＨＥに流入し、発熱設備ＨＥ内を流れることで発熱設備ＨＥの熱を吸収する。発熱設備ＨＥの熱を吸収して発熱設備ＨＥから流出した第１熱媒体は、第１熱媒体冷却器１０５Ａに導かれ、第１熱媒体冷却器１０５Ａを通過することで冷却される。そして、第１熱媒体冷却器１０５Ａで冷却された第１熱媒体は、再び発熱設備ＨＥに流入して発熱設備ＨＥ内を流れる。これにより、発熱設備ＨＥが冷却される。

【0018】

図２は、発熱設備冷却システムの他の例の概略構成を示す図である。図２に示された発熱設備冷却システムは、空気などの気体の熱媒体（以下「第２熱媒体」という）を用いて発熱設備ＨＥを冷却するように構成される。

【0019】

図２を参照すると、第２熱媒体を用いる発熱設備冷却システム（以下「第２発熱設備冷却システム」という）２００は、発熱設備ＨＥを冷却するための第２熱媒体が流れる第２熱媒体流路２０１と、第２熱媒体流路２０１に設けられた熱媒体ファン２０３とを含む。

【0020】

第２熱媒体流路２０１は、吸入ダクト２０１１と、発熱設備ＨＥの内部空間と、排出ダクト２０１３と、排出筒２０１５とによって形成されている。

【0021】

吸入ダクト２０１１は、第２熱媒体を発熱設備ＨＥに導くためのダクトである。吸入ダクト２０１１は、第２熱媒体が空気である場合、屋外空間と発熱設備ＨＥ内とを連通させるように形成され得る。排出ダクト２０１３は、発熱設備ＨＥから第２熱媒体を排出させるためのダクトである。排出ダクト２０１３は、吸入ダクト２０１１とは異なる位置、好ましくは吸入ダクト２０１１よりも高い位置に設けられ、屋外空間と発熱設備ＨＥ内とを連通させるように形成され得る。排出筒２０１５は、排出ダクト２０１３の先端部に接続されると共に屋外に位置しており、発熱設備ＨＥから排出されて排出ダクト２０１３を流れてきた第２熱媒体を屋外に放出する。

【0022】

熱媒体ファン２０３は、電動ファンであり、吸入ダクト２０１１に配置されている。熱媒体ファン２０３は、供給される電力で動作し、第２熱媒体を発熱設備ＨＥに送り込むことにより第２熱媒体を白抜き矢印方向に強制的に流すように構成されている。

【0023】

第２発熱設備冷却システム２００では、熱媒体ファン２０３が商用電源の電力で動作することにより第２熱媒体が発熱設備ＨＥに導入される。導入された第２熱媒体は、発熱設備ＨＥの熱を吸収し、その後、発熱設備ＨＥから排出ダクト２０１３に排出され、排出ダクト２０１３及び排出筒２０１５を介して屋外に放出される。これにより、発熱設備ＨＥが冷却される。ここで、吸入ダクト２０１１は、第２熱媒体を発熱設備ＨＥに導入するための導入流路を構成し、排出ダクト２０１３及び排出筒２０１５は、発熱設備ＨＥの熱を吸収した第２熱媒体を外部に放出するための放出流路を構成する。

【0024】

［排熱利用装置］
（第１実施形態）
図３は、第１実施形態に係る排熱利用装置１０の概略構成を示す図である。排熱利用装置１０は、発熱設備ＨＥ及び第１発熱設備冷却システム１００を有する施設に適用可能である。具体的には、排熱利用装置１０は、第１発熱設備冷却システム１００の第１熱媒体流路１０１の屋外に位置する部位に取り付けられ得る。換言すれば、排熱利用装置１０は、第１発熱設備冷却システム１００に付設され得る。

【0025】

図３を参照すると、排熱利用装置１０は、第１ランキンサイクル装置ＲＣ１を含む。

【0026】

第１ランキンサイクル装置ＲＣ１は、第１蒸発器１１Ａと、膨張機１３と、発電機１４と、凝縮器１５と、第１凝縮器ファン１６Ａと、ポンプ１７と、作動流体が流れる作動流体循環流路１９とを有する。第１蒸発器１１Ａ、膨張機１３、凝縮器１５及びポンプ１７は、作動流体循環流路１９にこの順で配置されている。

【0027】

第１蒸発器１１Ａは、第１熱媒体流路１０１に設置され、第１熱媒体を介して発熱設備ＨＥの排熱を回収する。第１蒸発器１１Ａは、作動流体と、発熱設備ＨＥから流出した第１熱媒体（つまり、発熱設備ＨＥの熱を吸収した第１熱媒体）とを熱交換させることにより作動流体を加熱するように構成されている。逆に言えば、第１熱媒体は、第１蒸発器１１Ａを通過することで冷却され得る。

【0028】

本実施形態において、第１蒸発器１１Ａは、図４に示されるように、第１熱媒体流路１０１（具体的には第１熱媒体流路１０１における発熱設備ＨＥから流出した第１熱媒体が流れる部位）を構成する配管１１１と、配管１１１を覆う所定長さを有する配管部材１１３とを含む。配管部材１１３には、作動流体の入口部１１３ａ及び作動流体の出口部１１３ｂが長さ方向に互いに離隔して設けられている。配管部材１１３は、配管１１１に後付けで取り付け可能である。また、配管部材１１３を配管１１１に取り付けられたときにできる配管部材１１３の両端のリング状の開口は閉塞される。そして、配管１１１と配管部材１１３との間が作動流体循環流路１９の一部を構成する。換言すれば、第１蒸発器１１Ａは、第１熱媒体流路１０１を構成する配管（内管）１１１にこれを覆う所定長さの配管部材（外管）１１３が取り付けられた二重管構造を有し、配管（内管）１１１内を第１熱媒体が流れ、配管（内管）１１１と配管部材（外管）１１３との間を作動流体が流れるように構成される。

【0029】

膨張機１３は、第１蒸発器１１Ａで加熱された作動流体を膨張させることにより動力（回転動力）を発生させる。換言すれば、膨張機１３は、第１蒸発器１１Ａによって回収された発熱設備ＨＥの排熱を動力に変換するように構成されている。特に限定されないが、膨張機１３は、例えばスクロール膨張機であり得る。

【0030】

発電機１４は、膨張機１３の回転軸（出力軸）に連結されている。発電機１４は、膨張機１３で発生した動力によって駆動されて発電するように構成されている。換言すれば、膨張機１３及び発電機１４は、第１蒸発器１１Ａによって回収された発熱設備ＨＥの排熱を電力に変換するように構成されている。

【0031】

凝縮器１５は、膨張機１３で膨張した（減圧された）作動流体と空気とを熱交換させることにより膨張機１３で減圧された作動流体を冷却するように構成されている。

【0032】

第１凝縮器ファン１６Ａは、凝縮器１５に付設される。第１凝縮器ファン１６Ａは、電動ファンである。第１凝縮器ファン１６Ａは、供給される電力で動作し、凝縮器１５に流通する空気流を形成するように構成されている。第１凝縮器ファン１６Ａによって凝縮器１５に向かう空気流が形成されることで凝縮器１５での作動流体の冷却が促進される。

【0033】

ポンプ１７は、電動ポンプである。ポンプ１７は、供給される電力で動作し、凝縮器１５で冷却されて凝縮した作動流体を第１蒸発器１１Ａに向けて送出する。

【0034】

第１実施形態に係る排熱利用装置１０において、第１ランキンサイクル装置ＲＣ１は一つのユニットとして形成されており、当該ユニットが第１発熱設備冷却システム１００の第１熱媒体流路１０１の屋外に位置する部位に設置可能に構成されている。

【0035】

第１実施形態に係る排熱利用装置１０が設けられた場合、第１熱媒体ポンプ１０３Ａが商用電源の電力で動作することにより第１熱媒体が第１熱媒体流路１０１を矢印Ｘ方向に流れ、第１冷却ファン１０７Ａが商用電源の電力で動作することにより第１熱媒体冷却器１０５Ａでの第１熱媒体の冷却が促進され得る。また、ポンプ１７が商用電源の電力で動作することにより作動流体が作動流体循環流路１９を矢印Ｙ方向に流れ、第１凝縮器ファン１６Ａが商用電源の電力で動作することにより凝縮器１５での作動流体の冷却が促進され得る。

【0036】

排熱利用装置１０において、作動流体は、ポンプ１７によって第１蒸発器１１Ａに向けて送出される。作動流体は、第１蒸発器１１Ａにおいて、発熱設備ＨＥから流出した第１熱媒体（発熱設備ＨＥの熱を吸収した第１熱媒体）と熱交換することによって加熱され、蒸気となって膨張機１３に供給される。膨張機１３に供給された作動流体は、膨張機１３内で膨張する。これにより、膨張機１３で動力（回転動力）が発生する。発電機１４は、膨張機１３で発生した動力によって駆動されて発電する。膨張機１３で膨張した（減圧された）作動流体は、凝縮器１５で空気と熱交換することによって冷却されて凝縮する。そして、凝縮器１５で冷却された（凝縮した）作動流体は、ポンプ１７によって再び第１蒸発器１１Ａに向けて送出される。また、第１発熱設備冷却システム１００において、発熱設備ＨＥの熱を吸収した第１熱媒体は、第１蒸発器１１Ａ及び第１熱媒体冷却器１０５Ａを通過することで冷却され、冷却された第１熱媒体が再び発熱設備ＨＥに供給される。

【0037】

発電機１４が発電すると、排熱利用装置１０は、第１凝縮器ファン１６Ａ及びポンプ１７を商用電源の電力に代えて発電機１４で発電された電力で動作させる。

【0038】

また、発電機１４で発電された電力は、図３中に破線矢印で示されるように、第１発熱設備冷却システム１００の第１熱媒体ポンプ１０３Ａ及び第１冷却ファン１０７Ａに供給される。第１熱媒体ポンプ１０３Ａ及び第１冷却ファン１０７Ａにはそれぞれ図示省略の入力電力切替部が設けられている。そして、第１熱媒体ポンプ１０３Ａ及び第１冷却ファン１０７Ａは、発電機１４から電力が供給されると、商用電源の電力に代えて発電機１４で発電された電力で動作する。

【0039】

このように、第１実施形態に係る排熱利用装置１０は、第１蒸発器１１Ａによって発熱設備ＨＥの排熱を回収し、膨張機１３及び発電機１４によって電力を発生させ、発生させた電力で第１凝縮器ファン１６Ａ及びポンプ１７を動作させると共に、第１発熱設備冷却システム１００の構成要素である第１熱媒体ポンプ１０３Ａ及び第１冷却ファン１０７Ａを動作させるように構成される。

【0040】

そのため、第１発熱設備冷却システム１００における商用電源の電力使用量、つまり、発熱設備ＨＥを冷却するための商用電源の電力使用量が低減され得る。したがって、第１実施形態に係る排熱利用装置１０によれば、発熱設備ＨＥを有する施設において、発熱設備ＨＥの冷却を行いつつ、省エネルギー化を図ることができる。

【0041】

また、第１蒸発器１１Ａは、第１熱媒体流路１０１を構成する配管１１１にこれを覆う所定長さの配管部材１１３が取り付けられた二重管構造を有し、配管１１１と配管部材１１３との間を作動流体が流れるように構成されている。

【0042】

そのため、第１発熱設備冷却システム１００の第１熱媒体流路１０１上に後付けで第１蒸発器１１Ａを設置すること、さらに言えば、第１ランキンサイクル装置ＲＣ１、すなわち、排熱利用装置１０を第１発熱設備冷却システム１００（の第１熱媒体流路１０１）に後付けで取り付けることが比較的容易である。

【0043】

なお、排熱利用装置１０は、膨張機１３及び発電機１４によって発生させた電力で第１発熱設備冷却システム１００の第１熱媒体ポンプ１０３Ａ及び第１冷却ファン１０７Ａのいずれか一方を動作させるように構成されてもよい。また、第１凝縮器ファン１６Ａは、例えば凝縮器１５が第１冷却ファン１０７Ａによって形成される空気流が当たるように配置されることで省略され得る。

【0044】

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係る排熱利用装置２０の概略構成を示す図である。排熱利用装置２０は、発熱設備ＨＥと、第１発熱設備冷却システム１００の構成要素となり得る第１熱媒体流路１０１を有する施設に適用可能である。また、排熱利用装置２０は、発熱設備ＨＥ及び第１発熱設備冷却システム１００を有する施設において、第１発熱設備冷却システム１００の第１熱媒体冷却器１０５Ａ及び第１冷却ファン１０７Ａに代えて設けられることが可能である。

【0045】

図５を参照すると、排熱利用装置２０は、第１実施形態に係る排熱利用装置１０がさらに第２熱媒体冷却器１０５Ｂ及び第２冷却ファン１０７Ｂを有した構成を有する。すなわち、排熱利用装置２０は、第１ランキンサイクル装置ＲＣ１、第２熱媒体冷却器１０５Ｂ及び第２冷却ファン１０７Ｂを含む。また、第１熱媒体流路１０１には第１熱媒体ポンプ１０３Ａが設けられる。

【0046】

第２熱媒体冷却器１０５Ｂは、第１発熱設備冷却システム１００の第１熱媒体冷却器１０５Ａに相当する。第２熱媒体冷却器１０５Ｂは、第１熱媒体流路１０１に設けられる。具体的には、第２熱媒体冷却器１０５Ｂは、第１熱媒体流路１０１の第１蒸発器１１Ａと第１熱媒体ポンプ１０３Ａとの間に設置される。第２熱媒体冷却器１０５Ｂは、第１熱媒体冷却器１０５Ａと同様、第１熱媒体と空気（外気）とを熱交換させることにより第１熱媒体を冷却するように構成される。

【0047】

第２冷却ファン１０７Ｂは、第１発熱設備冷却システム１００の第１冷却ファン１０７Ａに相当する。第２冷却ファン１０７Ｂは、第２熱媒体冷却器１０５Ｂに付設される。第２冷却ファン１０７Ｂは、電動ファンであり、供給される電力で動作して第２熱媒体冷却器１０５Ｂに流通する空気流を形成する。

【0048】

第２実施形態に係る排熱利用装置２０において、第１ランキンサイクル装置ＲＣ１と第２熱媒体冷却器１０５Ｂと第２冷却ファン１０７Ｂとは一つのユニットとして形成されており、当該ユニットは、第１熱媒体流路１０１の屋外に位置する部位に設置可能に構成されている。なお、第２熱媒体冷却器１０５Ｂ及び第２冷却ファン１０７Ｂ以外の排熱利用装置２０の構成は、第１実施形態に係る排熱利用装置１０の構成と同じである。

【0049】

第２実施形態に係る排熱利用装置２０が設けられた場合、第１熱媒体ポンプ１０３Ａが商用電源の電力で動作することにより第１熱媒体が第１熱媒体流路１０１を矢印Ｘ方向に流れ、第２冷却ファン１０７Ｂが商用電源の電力で動作することにより第２熱媒体冷却器１０５Ｂでの第１熱媒体の冷却が促進され得る。また、ポンプ１７が商用電源の電力で動作することにより作動流体が作動流体循環流路１９を矢印Ｙ方向に流れ、第１凝縮器ファン１６Ａが商用電源の電力で動作することにより凝縮器１５での作動流体の冷却が促進され得る。

【0050】

排熱利用装置２０において、作動流体は、ポンプ１７によって第１蒸発器１１Ａに向けて送出され、第１蒸発器１１Ａにおける第１熱媒体との熱交換によって加熱される。加熱された作動流体は、膨張機１３内で膨張し、これにより、膨張機１３で動力が発生する。発電機１４は、膨張機１３で発生した動力によって駆動されて発電する。膨張機１３で膨張した（減圧された）作動流体は、凝縮器１５で冷却されて凝縮し、凝縮器１５で冷却された（凝縮した）作動流体は、ポンプ１７によって再び第１蒸発器１１Ａに向けて送出される。第１熱媒体流路１０１において、発熱設備ＨＥの熱を吸収した第１熱媒体は、第１蒸発器１１Ａ及び第２熱媒体冷却器１０５Ｂを通過することによって冷却され、冷却された第１熱媒体が再び発熱設備ＨＥに供給される。

【0051】

発電機１４が発電すると、排熱利用装置２０は、第１凝縮器ファン１６Ａ、ポンプ１７及び第２冷却ファン１０７Ｂを商用電源の電力に代えて発電機１４で発電された電力で動作させる。

【0052】

また、発電機１４で発電された電力は、図５中に破線矢印で示されるように、第１熱媒体流路１０１に設けられた第１熱媒体ポンプ１０３Ａに供給される。第１熱媒体ポンプ１０３Ａには図示省略の入力電力切替部が設けられており、第１熱媒体ポンプ１０３Ａは、発電機１４から電力が供給されると、商用電源の電力に代えて発電機１４で発電された電力で動作する。

【0053】

つまり、第２実施形態に係る排熱利用装置２０は、第１蒸発器１１Ａによって発熱設備ＨＥの排熱を回収し、膨張機１３及び発電機１４によって電力を発生させ、発生させた電力で第１凝縮器ファン１６Ａ及びポンプ１７を動作させると共に、第１熱媒体を強制的に流す第１熱媒体ポンプ１０３Ａと発熱設備ＨＥの熱を吸収した第１熱媒体の冷却に寄与する第２冷却ファン１０７Ｂとを動作させるように構成される。

【0054】

そのため、発熱設備ＨＥを冷却するための商用電源の電力使用量が低減され得る。したがって、第２実施形態に係る排熱利用装置２０によっても、発熱設備ＨＥを有する施設において、発熱設備ＨＥの冷却を行いつつ、省エネルギー化を図ることができる。なお、第１実施形態に係る排熱利用装置１０の場合と同様に、第１凝縮器ファン１６Ａは省略され得る。また、排熱利用装置２０に第１熱媒体ポンプ１０３Ａを内蔵してもよい。

【0055】

（第３実施形態）
図６は、第３実施形態に係る排熱利用装置３０の概略構成を示す図である。排熱利用装置３０は、発熱設備ＨＥと、第１発熱設備冷却システム１００の構成要素となり得る第１熱媒体流路１０１とを有する施設に適用可能である。あるいは、排熱利用装置３０は、発熱設備ＨＥ及び第１発熱設備冷却システム１００を有する施設において、第１発熱設備冷却システム１００の第１熱媒体冷却器１０５Ａ及び第１冷却ファン１０７Ａに代えて設けられることが可能である。

【0056】

図６を参照すると、第３実施形態に係る排熱利用装置３０は、第２ランキンサイクル装置ＲＣ２、第３熱媒体冷却器１０５Ｃ及び第３冷却ファン１０７Ｃを含む。また、第１熱媒体流路１０１には第１熱媒体ポンプ１０３Ａが設けられる。

【0057】

第２ランキンサイクル装置ＲＣ２は、第１ランキンサイクル装置ＲＣ１から発電機１４が省略された構成を有する。すなわち、第２ランキンサイクル装置ＲＣ２は、第１蒸発器１１Ａと、膨張機１３と、凝縮器１５と、第１凝縮器ファン１６Ａと、ポンプ１７と、作動流体循環流路１９とを有する。

【0058】

第３熱媒体冷却器１０５Ｃは、第１発熱設備冷却システム１００の第１熱媒体冷却器１０５Ａに相当する。第３熱媒体冷却器１０５Ｃは、第１熱媒体流路１０１に設けられる。具体的には、第３熱媒体冷却器１０５Ｃは、第１熱媒体流路１０１の第１蒸発器１１Ａと第１熱媒体ポンプ１０３Ａとの間に設置される。第３熱媒体冷却器１０５Ｃは、第１熱媒体冷却器１０５Ａ及び第２熱媒体冷却器１０５Ｂと同様、第１熱媒体と空気（外気）とを熱交換させることにより第１熱媒体を冷却するように構成される。

【0059】

第３冷却ファン１０７Ｃは、第１発熱設備冷却システム１００の第１冷却ファン１０７Ａに相当する。第３冷却ファン１０７Ｃは、第３熱媒体冷却器１０５Ｃに付設される。また、第３冷却ファン１０７Ｃは、膨張機１３の回転軸に連結されている。第３冷却ファン１０７Ｃは、機械式ファンであり、膨張機１３で発生した動力によって駆動されて第３熱媒体冷却器１０５Ｃに流通する空気流を形成するように構成されている。

【0060】

第３実施形態に係る排熱利用装置３０において、第２ランキンサイクル装置ＲＣ２と第３熱媒体冷却器１０５Ｃと第３冷却ファン１０７Ｃとは一つのユニットとして形成されており、当該ユニットは、第１熱媒体流路１０１の屋外に位置する部位に設置可能に構成されている。

【0061】

第３実施形態に係る排熱利用装置３０が設けられた場合、第１熱媒体ポンプ１０３Ａが商用電源の電力で動作することにより第１熱媒体が第１熱媒体流路１０１を矢印Ｘ方向に流れる。また、ポンプ１７が商用電源の電力で動作することにより作動流体が作動流体循環流路１９を矢印Ｙ方向に流れ、第１凝縮器ファン１６Ａが商用電源の電力で動作することにより凝縮器１５での作動流体の冷却が促進される。

【0062】

排熱利用装置３０において、作動流体は、ポンプ１７によって第１蒸発器１１Ａに向けて送出され、第１蒸発器１１Ａにおける第１熱媒体との熱交換によって加熱される。加熱された作動流体は、膨張機１３内で膨張し、膨張機１３で動力が発生する。第３冷却ファン１０７Ｃは、膨張機１３で発生した動力で動作する。これにより、第３熱媒体冷却器１０５Ｃでの第１熱媒体の冷却が促進され得る。膨張機１３で膨張した（減圧された）作動流体は、凝縮器１５で冷却されて凝縮し、凝縮器１５で冷却された作動流体は、ポンプ１７によって再び第１蒸発器１１Ａに向けて送出される。また、第１熱媒体流路１０１において、発熱設備ＨＥの熱を吸収した第１熱媒体は、第１蒸発器１１Ａ及び第３熱媒体冷却器１０５Ｃを通過することによって冷却され、冷却された第１熱媒体が再び発熱設備ＨＥに供給される。

【0063】

つまり、第３実施形態に係る排熱利用装置３０は、第１蒸発器１１Ａによって発熱設備ＨＥの排熱を回収し、膨張機１３によって動力を発生させ、発生させた動力で発熱設備ＨＥの熱を吸収した第１熱媒体の冷却に寄与する第３冷却ファン１０７Ｃを動作させるように構成される。

【0064】

そのため、第３冷却ファン１０７Ｃを動作させるための電力が不要になる。また、第１凝縮器ファン１６Ａ及びポンプ１７を動作させるための電力は、通常、第３冷却ファン１０７Ｃを動作させるための電力より小さい。よって、発熱設備ＨＥを冷却するための商用電源の電力使用量が低減され得る。したがって、第３実施形態に係る排熱利用装置３０によっても、発熱設備ＨＥを有する施設において、発熱設備ＨＥの冷却を行いつつ、省エネルギー化を図ることができる。なお、第１実施形態に係る排熱利用装置１０の場合と同様に、第１凝縮器ファン１６Ａは省略され得る。また、排熱利用装置３０に第１熱媒体ポンプ１０３Ａを内蔵してもよい。

【0065】

なお、図示省略するが、第１熱媒体ポンプ１０３Ａに代えて屋外に配置され且つ機械式の熱媒体ポンプが第１熱媒体流路１０１に設けられた場合、排熱利用装置３０は、膨張機１３で発生させた動力で前記機械式の熱媒体ポンプを動作させるように構成され得る。また、排熱利用装置３０は、膨張機１３で発生させた動力を、プーリ・ベルト伝達機構などの動力伝達機構を介して第３冷却ファン１０７Ｃや前記機械式の熱媒体ポンプに伝達するように構成されてもよい。さらに、第１実施形態に係る排熱利用装置１０の場合と同様、第１凝縮器ファン１６Ａは省略され得る。

【0066】

ここで、図７に示されるように、第３実施形態に係る排熱利用装置３０において、膨張機１３と第３冷却ファン１０７Ｃとの間にモータ２１及びワンウェイクラッチ２３が設けられてもよい。モータ２１は、主に商用電源の電力によって動作して第３冷却ファン１０７Ｃを駆動するように構成され、ワンウェイクラッチ２３は、膨張機１３側から第３冷却ファン１０７Ｃに向かう回転動力のみを伝達するように構成される。このようにすると、第２ランキンサイクル装置ＲＣ２側で故障等した場合であっても第３冷却ファン１０７Ｃを動作させることができる。したがって、第３熱媒体冷却器１０５Ｃでの第１熱媒体の冷却性能の低下、ひいては、発熱設備ＨＥの冷却性能の低下が抑制され得る。

【0067】

（第４実施形態）
図８は、第４実施形態に係る排熱利用装置４０の概略構成を示す図である。排熱利用装置４０は、発熱設備ＨＥと、第１発熱設備冷却システム１００の構成要素となり得る第１熱媒体流路１０１とを有する施設に適用可能である。あるいは、発熱設備ＨＥ及び第１発熱設備冷却システム１００を有する施設において、第１発熱設備冷却システム１００の第１熱媒体冷却器１０５Ａ及び第１冷却ファン１０７Ａに代えて設けられることが可能である。

【0068】

図８を参照すると、排熱利用装置４０は、第１ランキンサイクル装置ＲＣ１、第３熱媒体冷却器１０５Ｃ及び第３冷却ファン１０７Ｃを含む。また、第１熱媒体流路１０１には第１熱媒体ポンプ１０３Ａが設けられる。

【0069】

第４実施形態に係る排熱利用装置４０において、第１ランキンサイクル装置ＲＣ１と第３熱媒体冷却器１０５Ｃ及び第３冷却ファン１０７Ｃとは一つのユニットとして形成されており、当該ユニットは、第１熱媒体流路１０１の屋外に位置する部位に設置可能に構成される。

【0070】

第４実施形態に係る排熱利用装置４０が設けられた場合、第１熱媒体ポンプ１０３Ａが商用電源の電力で動作することにより第１熱媒体が第１熱媒体流路１０１を矢印Ｘ方向に流れる。また、ポンプ１７が商用電源の電力で動作することにより作動流体が作動流体循環流路１９を矢印Ｙ方向に流れ、第１凝縮器ファン１６Ａが商用電源の電力で動作することにより凝縮器１５での作動流体の冷却が促進され得る。

【0071】

排熱利用装置４０において、作動流体は、ポンプ１７によって第１蒸発器１１Ａに向けて送出され、第１蒸発器１１Ａにおける第１熱媒体との熱交換によって加熱される。加熱された作動流体は、膨張機１３内で膨張し、膨張機１３で動力が発生する。第３冷却ファン１０７Ｃは、膨張機１３で発生した動力で動作する。これにより、第３熱媒体冷却器１０５Ｃでの第１熱媒体の冷却が促進され得る。また、発電機１４は、膨張機１３で発生した動力によって駆動されて発電する。膨張機１３で膨張した（減圧された）作動流体は、凝縮器１５で冷却されて凝縮し、凝縮器１５で冷却された作動流体は、ポンプ１７によって再び第１蒸発器１１Ａに向けて送出される。第１熱媒体流路１０１において、発熱設備ＨＥの熱を吸収した第１熱媒体は、第１蒸発器１１Ａ及び第３熱媒体冷却器１０５Ｃを通過することによって冷却され、冷却された第１熱媒体が再び発熱設備ＨＥに供給される。

【0072】

発電機１４が発電すると、排熱利用装置４０は、第１凝縮器ファン１６Ａ及びポンプ１７を商用電源の電力に代えて発電機１４で発電された電力で動作させる。

【0073】

また、発電機１４で発電された電力は、図８中に破線矢印で示されるように、第１熱媒体流路１０１に設けられた第１熱媒体ポンプ１０３Ａに供給される。第１熱媒体ポンプ１０３Ａには図示省略の入力電力切替部が設けられており、第１熱媒体ポンプ１０３Ａは、発電機１４から電力が供給されると、商用電源の電力に代えて発電機１４で発電された電力で動作する。

【0074】

つまり、第４実施形態に係る排熱利用装置４０は、第１蒸発器１１Ａによって発熱設備ＨＥの排熱を回収し、膨張機１３によって動力を発生させ、発生させた動力で第３冷却ファン１０７Ｃを動作させる。また、第４実施形態に係る排熱利用装置４０は、第１蒸発器１１Ａによって発熱設備ＨＥの排熱を回収し、膨張機１３及び発電機１４によって電力を発生させ、発生させた電力で第１凝縮器ファン１６Ａ及びポンプ１７を動作させると共に第１熱媒体ポンプ１０３Ａを動作させるように構成される。

【0075】

そのため、発熱設備ＨＥを冷却するための商用電源の電力使用量が低減され得る。したがって、第４実施形態に係る排熱利用装置４０によっても、発熱設備ＨＥを有する施設において、発熱設備ＨＥの冷却を行いつつ、省エネルギー化を図ることができる。なお、第１実施形態に係る排熱利用装置１０の場合と同様に、第１凝縮器ファン１６Ａは省略され得る。また、排熱利用装置４０に第１熱媒体ポンプ１０３Ａを内蔵してもよい。

【0076】

（第５実施形態）
図９は、第５実施形態に係る排熱利用装置５０の概略構成を示す図である。排熱利用装置５０は、発熱設備ＨＥと、第１発熱設備冷却システム１００の構成要素となり得る第１熱媒体流路１０１とを有する施設に適用可能である。あるいは、発熱設備ＨＥ及び第１発熱設備冷却システム１００を有する施設において、第１発熱設備冷却システム１００の第１熱媒体ポンプ１０３Ａ、第１熱媒体冷却器１０５Ａ及び第１冷却ファン１０７Ａに代えて設けられることが可能である。

【0077】

図９を参照すると、排熱利用装置５０は、第３ランキンサイクル装置ＲＣ３及び第２熱媒体ポンプ１０３Ｂを含む。

【0078】

第３ランキンサイクル装置ＲＣ３は、第２蒸発器１１Ｂと、膨張機１３と、発電機１４と、凝縮器１５と、第１凝縮器ファン１６Ａと、ポンプ１７と、作動流体循環流路１９とを有する。第２蒸発器１１Ｂ、膨張機１３、凝縮器１５及びポンプ１７は、作動流体循環流路１９にこの順で配置されている。

【0079】

第２蒸発器１１Ｂは、第１蒸発器１１Ａと同様、第１熱媒体流路１０１に設置され、第１熱媒体を介して発熱設備ＨＥの排熱を回収する。すなわち、第２蒸発器１１Ｂは、作動流体と、発熱設備ＨＥから流出した第１熱媒体（つまり、発熱設備ＨＥの熱を吸収した第１熱媒体）とを熱交換させることにより作動流体を加熱するように構成されている。ここで、第２蒸発器１１Ｂは、例えば第１蒸発器１１Ａと比べて大きな伝熱面積（交換熱量）を有しており、第１熱媒体は、第２蒸発器１１Ｂを通過することにより十分に冷却されるようになっている。つまり、本実施形態において、第２蒸発器１１Ｂは、発熱設備ＨＥの熱を吸収した第１熱媒体を冷却する熱媒体冷却器を兼ねている。

【0080】

第２熱媒体ポンプ１０３Ｂは、第１熱媒体ポンプ１０３Ａに相当する。第２熱媒体ポンプ１０３Ｂは、第１熱媒体流路１０１に設置される。第２熱媒体ポンプ１０３Ｂは、電動ポンプであり、供給される電力で動作し、第１熱媒体流路１０１内の第１熱媒体を矢印Ｘ方向に強制的に流すように構成されている。

【0081】

第５実施形態に係る排熱利用装置５０において、第３ランキンサイクル装置ＲＣ３と第２熱媒体ポンプ１０３Ｂとはそれぞれ第１熱媒体流路１０１に設置される。

【0082】

第５実施形態に係る排熱利用装置５０が設けられた場合、第２熱媒体ポンプ１０３Ｂが商用電源の電力で動作することにより第１熱媒体が第１熱媒体流路１０１を矢印Ｘ方向に流れ、ポンプ１７が商用電源の電力で動作することにより作動流体が作動流体循環流路１９を矢印Ｙ方向に流れ、第１凝縮器ファン１６Ａが商用電源の電力で動作することにより凝縮器１５での作動流体の冷却が促進される。

【0083】

排熱利用装置５０において、作動流体は、ポンプ１７によって第２蒸発器１１Ｂに向けて送出される。作動流体は、第２蒸発器１１Ｂにおいて、発熱設備ＨＥの熱を吸収した第１熱媒体と熱交換することによって加熱され、蒸気となって膨張機１３に供給される。膨張機１３に供給された作動流体は、膨張機１３内で膨張する。これにより、膨張機１３で動力（回転動力）が発生し、発電機１４は、膨張機１３で発生した動力によって駆動されて発電する。膨張機１３で膨張した（減圧された）作動流体は、凝縮器１５で空気と熱交換することによって冷却されて凝縮する。そして、凝縮器１５で冷却された（凝縮した）作動流体は、ポンプ１７によって再び第２蒸発器１１Ｂに向けて送出される。また、第１熱媒体流路１０１において、発熱設備ＨＥの熱を吸収した第１熱媒体は、第２蒸発器１１Ｂを通過することによって冷却され、冷却された第１熱媒体が再び発熱設備ＨＥに供給される。

【0084】

発電機１４が発電すると、排熱利用装置５０は、第１凝縮器ファン１６Ａ、ポンプ１７及び第２熱媒体ポンプ１０３Ｂを商用電源の電力に代えて発電機１４で発電された電力で動作させる。

【0085】

つまり、第５実施形態に係る排熱利用装置５０は、第２蒸発器１１Ｂによって発熱設備ＨＥの排熱を回収し、膨張機１３及び発電機１４によって電力を発生させ、発生させた電力で第１凝縮器ファン１６Ａ、ポンプ１７及び第２熱媒体ポンプ１０３Ｂを動作させるように構成されている。

【0086】

そのため、発熱設備ＨＥを冷却するための商用電源の電力使用量が低減され得る。したがって、第５実施形態に係る排熱利用装置５０によっても、発熱設備ＨＥを有する施設において、発熱設備ＨＥの冷却を行いつつ、省エネルギー化を図ることができる。

【0087】

なお、図９中に破線で示されるように、第２蒸発器１１Ｂに蒸発器ファン１０９が付設されてもよい。付設される蒸発器ファン１０９は、電動ファンであり、供給される電力（主に商用電源の電力）によって動作し、第２蒸発器１１Ｂ、特に第１熱媒体が流れる側に流通する空気流を形成するように構成され得る。この場合、好ましくは、第２蒸発器１１Ｂは、内側を作動流体が流れると共に外側を第１熱媒体が流れる二重管構造とされ得る。

【0088】

このようにすると、第２蒸発器１１Ｂは、空気を利用して第１熱媒体を冷却することも可能になる。つまり、第２蒸発器１１Ｂは、作動流体と第１熱媒体との熱交換によって第１熱媒体を冷却することに加えて又は代えて空気と第１熱媒体との熱交換によって第１熱媒体を冷却することが可能になる。したがって、第３ランキンサイクル装置ＲＣ３側で故障等が発生した場合や発熱設備ＨＥの排熱量が多い場合であっても第２蒸発器１１Ｂでの１熱媒体の冷却性能の低下、ひいては、発熱設備ＨＥの冷却性能の低下が抑制され得る。

【0089】

ここで、図１０に示されるように、第５実施形態に係る排熱利用装置５０において、第３ランキンサイクル装置ＲＣ３と、第２蒸発器１１Ｂを経由する第１流路部１０１１と、第１流路部１０１１に配置された第２熱媒体ポンプ１０３Ｂとが一つのユニットとして形成されてもよい。この場合、当該ユニット（すなわち、排熱利用装置５０）は、第１流路部１０１１の一端が屋外の第１接続部Ｃ１において発熱設備ＨＥから延びる第２流路部１０１２に接続され、第１流路部１０１１の他端が屋外の第２接続部Ｃ２において発熱設備ＨＥから延びる第３流路部１０１３に接続されるように構成される。そして、第１流路部１０１１と第２流路部１０１２と第３流路部１０１３と発熱設備ＨＥに設けられた設備内流路１０１４とによって第１熱媒体流路１０１が形成される。

【0090】

つまり、第１流路部１０１１、第２流路部１０１２、第３流路部１０１３及び設備内流路１０１４は、それぞれ第１熱媒体流路１０１の一部を構成する。また、第２流路部１０１２には発熱設備ＨＥから流出した直後の第１熱媒体、すなわち、発熱設備ＨＥの熱を吸収した第１熱媒体が流れ、第３流路部１０１３には発熱設備ＨＥに流入する直前の第１熱媒体、すなわち、発熱設備ＨＥの熱を吸収する前の第１熱媒体が流れる。なお、第２蒸発器１１Ｂに蒸発器ファン１０９が付設された場合、蒸発器ファン１０９は上述のユニットに含まれ得る。

【0091】

（第６実施形態）
図１１は、第６実施形態に係る排熱利用装置６０の概略構成を示す図である。排熱利用装置６０は、発熱設備ＨＥと、第１発熱設備冷却システム１００の構成要素となり得る第１熱媒体流路１０１とを有する施設に適用可能である。あるいは、発熱設備ＨＥ及び第１発熱設備冷却システム１００を有する施設において、第１発熱設備冷却システム１００の第１熱媒体ポンプ１０３Ａ、第１熱媒体冷却器１０５Ａ及び第１冷却ファン１０７Ａに代えて設けられることが可能である。

【0092】

図１１を参照すると、排熱利用装置６０は、第４ランキンサイクル装置ＲＣ４及び第２熱媒体ポンプ１０３Ｂを含む。

【0093】

第４ランキンサイクル装置ＲＣ４は、第３ランキンサイクル装置ＲＣ３の第１凝縮器ファン１６Ａを第２凝縮器ファン１６Ｂに代えた構成を有する。つまり、第４ランキンサイクル装置ＲＣ４は、第２蒸発器１１Ｂと、膨張機１３と、発電機１４と、凝縮器１５と、第２凝縮器ファン１６Ｂと、ポンプ１７と、作動流体循環流路１９とを有する。

【0094】

第２凝縮器ファン１６Ｂは、膨張機１３の回転軸に連結されている。第２凝縮器ファン１６Ｂは、機械式ファンであり、膨張機１３で発生した動力によって駆動されて凝縮器１５に流通する空気流を形成する。

【0095】

第６実施形態に係る排熱利用装置６０において、第４ランキンサイクル装置ＲＣ４と第２熱媒体ポンプ１０３Ｂとはそれぞれ第１熱媒体流路１０１に設置される。

【0096】

第６実施形態に係る排熱利用装置６０が設けられた場合、第２熱媒体ポンプ１０３Ｂが商用電源の電力で動作することにより第１熱媒体が第１熱媒体流路１０１を矢印Ｘ方向に流れ、ポンプ１７が商用電源の電力で動作することにより作動流体が作動流体循環流路１９を矢印Ｙ方向に流れる。

【0097】

排熱利用装置６０において、作動流体は、ポンプ１７によって第２蒸発器１１Ｂに向けて送出される。作動流体は、第２蒸発器１１Ｂにおいて、発熱設備ＨＥの熱を吸収した第１熱媒体と熱交換することによって加熱され、蒸気となって膨張機１３に供給される。膨張機１３に供給された作動流体は、膨張機１３内で膨張し、膨張機１３で動力（回転動力）が発生する。第２凝縮器ファン１６Ｂは、膨張機１３で発生した動力によって動作し、これにより、凝縮器１５での作動流体の冷却が促進され得る。また、発電機１４は、膨張機１３で発生した動力によって駆動されて発電する。膨張機１３で膨張した（減圧された）作動流体は、凝縮器１５で冷却されて凝縮し、凝縮器１５で冷却された作動流体は、ポンプ１７によって再び第２蒸発器１１Ｂに向けて送出される。第１熱媒体流路１０１において、発熱設備ＨＥの熱を吸収した第１熱媒体は、第２蒸発器１１Ｂを通過することによって冷却され、冷却された第１熱媒体が再び発熱設備ＨＥに供給される。

【0098】

発電機１４が発電すると、排熱利用装置６０は、ポンプ１７及び第２熱媒体ポンプ１０３Ｂを商用電源の電力に代えて発電機１４で発電された電力で動作させる。

【0099】

つまり、第６実施形態に係る排熱利用装置６０は、第２蒸発器１１Ｂによって発熱設備ＨＥの排熱を回収し、膨張機１３によって動力を発生させ、発生させた動力で第２凝縮器ファン１６Ｂを動作させる。また、第６実施形態に係る排熱利用装置６０は、第２蒸発器１１Ｂによって発熱設備ＨＥの排熱を回収し、膨張機１３及び発電機１４によって電力を発生させ、発生させた電力でポンプ１７及び第２熱媒体ポンプ１０３Ｂを動作させるように構成される。

【0100】

そのため、発熱設備ＨＥを冷却するための商用電源の電力使用量が低減され得る。したがって、第６実施形態に係る排熱利用装置６０によっても、発熱設備ＨＥを有する施設において、発熱設備ＨＥの冷却を行いつつ、省エネルギー化を図ることができる。

【0101】

なお、図示は省略するが、膨張機１３で発生した動力は、プーリ・ベルト伝達機構等の動力伝達機構を介して第２凝縮器ファン１６Ｂに伝達されてもよい。また、第５実施形態に係る排熱利用装置５０と同様、第２蒸発器１１Ｂに蒸発器ファン１０９が付設されてもよい。さらに、第５実施形態に係る排熱利用装置５０と同様、第４ランキンサイクル装置ＲＣ４と第２蒸発器１１Ｂを経由する第１流路部１０１１と第１流路部１０１１に配置された第２熱媒体ポンプ１０３Ｂとが一つのユニットとして形成されてもよい。この場合、当該ユニット（排熱利用装置６０）は、第１流路部１０１１の一端が屋外の第１接続部Ｃ１にて発熱設備ＨＥから延びる第２流路部１０１２に接続され、第１流路部１０１１の他端が屋外の第２接続部Ｃ２にて発熱設備ＨＥから延びる第３流路部１０１３に接続されるように構成される。

【0102】

（第７実施形態）
図１２は、第７実施形態に係る排熱利用装置７０の概略構成を示す図である。排熱利用装置７０は、発熱設備ＨＥ及び第２発熱設備冷却システム２００を有する施設に適用可能である。すなわち、排熱利用装置７０は、第２発熱設備冷却システム２００に付設され得る。

【0103】

図１２を参照すると、排熱利用装置７０は、第５ランキンサイクル装置ＲＣ５を含む。

【0104】

第５ランキンサイクル装置ＲＣ５は、第３蒸発器１１Ｃと、膨張機１３と、発電機１４と、凝縮器１５と、第１凝縮器ファン１６Ａと、ポンプ１７と、作動流体循環流路１９とを有する。第３蒸発器１１Ｃ、膨張機１３、凝縮器１５及びポンプ１７は、作動流体循環流路１９にこの順で配置されている。

【0105】

第３蒸発器１１Ｃは、第２熱媒体を介して発熱設備ＨＥの排熱を回収する。すなわち、第３蒸発器１１Ｃは、作動流体と、発熱設備ＨＥから排出された第２熱媒体（発熱設備ＨＥの熱を吸収した第２熱媒体）とを熱交換させることにより作動流体を加熱するように構成されている。本実施形態において、第３蒸発器１１Ｃは、第２発熱設備冷却システム２００の排出ダクト２０１３と排出筒２０１５との間に介装されたダクト構成部材２０１７内に配置されている。ダクト構成部材２０１７は、排出ダクト２０１３及び排出筒２０１５と共に、発熱設備ＨＥの熱を吸収した第２熱媒体を外部に放出するための放出流路を構成する。

【0106】

膨張機１３は、第３蒸発器１１Ｃで加熱された作動流体を膨張させることにより動力を発生させる。発電機１４は、膨張機１３の回転軸に連結されている。発電機１４は、膨張機１３で発生した動力によって駆動されて電力を発生させる。

【0107】

凝縮器１５は、膨張機１３で膨張した（減圧された）作動流体と空気とを熱交換させることにより膨張機１３で減圧された作動流体を冷却する。第１凝縮器ファン１６Ａは、凝縮器１５に付設される。第１凝縮器ファン１６Ａは、電動ファンであり、供給される電力で動作し、凝縮器１５に流通する空気流を形成するように構成されている。

【0108】

ポンプ１７は、電動ポンプであり、供給される電力で動作し、凝縮器１５で冷却された作動流体を第３蒸発器１１Ｃに向けて圧送する。

【0109】

第７実施形態に係る排熱利用装置７０において、第５ランキンサイクル装置ＲＣ５は一つのユニットとして形成されており、当該ユニットは、ダクト構成部材２０１７を介して第２熱媒体流路２０１（前記放出流路）に設置可能に構成される。

【0110】

第７実施形態に係る排熱利用装置７０が設けられた場合、熱媒体ファン２０３が商用電源の電力で動作することにより第２熱媒体が吸入ダクト２０１１を介して発熱設備ＨＥに導入される。発熱設備ＨＥに導入された第２熱媒体は、発熱設備ＨＥの熱を吸収する。発熱設備ＨＥの熱を吸収した第２熱媒体は、排出ダクト２０１３、ダクト構成部材２０１７及び排出筒２０１５を介して屋外に放出される（白抜き矢印を参照）。また、ポンプ１７が商用電源の電力で動作することにより作動流体が作動流体循環流路１９を矢印Ｙ方向に流れ、第１凝縮器ファン１６Ａが商用電源の電力で動作することにより凝縮器１５での作動流体の冷却が促進され得る。

【0111】

排熱利用装置７０において、作動流体は、ポンプ１７によって第３蒸発器１１Ｃに向けて送出される。作動流体は、第３蒸発器１１Ｃにおいて、発熱設備ＨＥの熱を吸収した第２熱媒体と熱交換することにより加熱され、蒸気となって膨張機１３に供給される。膨張機１３に供給された作動流体は、膨張機１３内で膨張する。これにより、膨張機１３で動力（回転動力）が発生し、発電機１４は、膨張機１３で発生した動力によって駆動されて発電する。膨張機１３で膨張した（減圧された）作動流体、凝縮器１５で空気と熱交換することにより冷却されて凝縮する。そして、凝縮器１５で冷却された（凝縮した）作動流体は、ポンプ１７によって再び第３蒸発器１１Ｃに向けて送出される。

【0112】

発電機１４が発電すると、排熱利用装置７０は、第１凝縮器ファン１６Ａ及びポンプ１７を商用電源の電力に代えて発電機１４で発電された電力で動作させる。

【0113】

また、発電機１４で発電された電力は、図１２中に破線矢印で示されるように、第２熱媒体流路２０１（吸入ダクト２０１１）に設けられた熱媒体ファン２０３に供給される。熱媒体ファン２０３には図示省略の入力電力切替部が設けられており、熱媒体ファン２０３は、発電機１４で発電された電力が供給されると、商用電源の電力に代えて発電機１４で発電された電力で動作する。

【0114】

つまり、第７実施形態に係る排熱利用装置７０は、第２蒸発器１１Ｂによって発熱設備ＨＥの排熱を回収し、膨張機１３及び発電機１４によって電力を発生させ、発生させた電力で第１凝縮器ファン１６Ａ及びポンプ１７を動作させると共に、第２熱媒体を強制的に流す熱媒体ファン２０３を動作させるように構成されている。

【0115】

そのため、発熱設備ＨＥを冷却するための商用電源の電力使用量が低減され得る。したがって、第７実施形態に係る排熱利用装置７０によっても、発熱設備ＨＥを有する施設において、発熱設備ＨＥの冷却を行いつつ、省エネルギー化を図ることができる。

【0116】

なお、第７実施形態に係る排熱利用装置７０において、第３蒸発器１１Ｃは、排出ダクト２０１３と排出筒２０１５との間に介装されたダクト構成部材２０１７内に配置されている。しかし、これに限られない。例えば、第３蒸発器１１Ｃは、排出ダクト２０１３の途中に配置されてもよい。あるいは、第３蒸発器１１Ｃは、排出筒２０１５又はその代替部品内に配置されてもよい。つまり、第３蒸発器１１Ｃは、発熱設備ＨＥの熱を吸収した第２熱媒体を屋外の放出するための放出流路内に設けられていればよい。

【0117】

また、図示省略するが、排熱利用装置７０が熱媒体ファン２０３とは別の熱媒体ファンを有してもよい。この場合、まず、熱媒体ファン２０３が動作することで発熱設備ＨＥが冷却される。そして、排熱利用装置７０の発電機１４が発電すると、熱媒体ファン２０３が停止され、排熱利用装置７０が発電機１４で発電された電力で前記別の熱媒体ファンを動作させることで発熱設備ＨＥを冷却するように構成され得る。

【0118】

以上、本発明のいくつかの実施形態及びその変形例について説明したが、本発明は、上述の実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらなる変形が可能であることはもちろんである。

【符号の説明】

【0119】

１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０…排熱利用装置、
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…蒸発器、
１３…膨張機
１４…発電機
１５…凝縮器
１６Ａ，１６Ｂ…凝縮器ファン
１７…ポンプ
１９…作動流体循環流路
１００，２００…発熱設備冷却システム、
１０１，２０１…熱媒体流路
１０３Ａ，１０３Ｂ…熱媒体ポンプ
１０５Ａ，１０５Ｂ，１０５Ｃ…熱媒体冷却器
１０７Ａ，１０７Ｂ，１０７Ｃ…冷却ファン
２０３…熱媒体ファン
１０１１…第１流路部
１０１２…第２流路部
１０１３…第３流路部
１０１４…設備内流路
２０１１…吸入ダクト
２０１３…排出ダクト
２０１５…排出筒
２０１７…ダクト構成部材
Ｂ…建屋
ＨＥ…発熱設備
ＲＣ１，ＲＣ２，ＲＣ３，ＲＣ４，ＲＣ５…ランキンサイクル装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】