JPH01174801A - 熱併給バイナリー発電装置 - Google Patents

熱併給バイナリー発電装置

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JPH01174801A
JPH01174801A JP33510687A JP33510687A JPH01174801A JP H01174801 A JPH01174801 A JP H01174801A JP 33510687 A JP33510687 A JP 33510687A JP 33510687 A JP33510687 A JP 33510687A JP H01174801 A JPH01174801 A JP H01174801A
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fluid
condenser
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Hiroyuki Sumitomo
住友 博之
Akira Horiguchi
章 堀口
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上皮■且分! この発明は、中低温Ii&熱を熱源とし、フロン等を作
動媒体とする、電気と熱を同時に供給することのできる
熱供給バイナリー発電装置に関する。
従」fll直 近ンジンで発電機を回して電気を供給すると同時に排熱
を回収して冷暖房や給湯用に有効利用するようにした熱
電気併給システム、いわゆるコ・ジェネレーシッンシス
テムが開発されている0例えば特開昭60−14459
4号公報に記載のバイナリ−発電装置は、第2図に示す
ように、蒸発器(E)、蒸気原動機(T)、および凝縮
器(C)を直列に接続して閉じたループを構成し、この
ループ内で作動媒体としてフロンを循環させるようにし
ている。すなわち、蒸発器(E)において液相のフロン
は熱源から熱を奪って蒸発し、生成した高温・高圧のフ
ロン蒸気は蒸気原動機(T)に供給され、発電v!A(
G)を駆動するのに利用される。仕事を終えて低温・低
圧となったフロン蒸気は、蒸気原動機(T)から排出さ
れると凝縮器(C)へ進み、そこで冷却水に熱を与えて
凝縮する。凝縮液となったフロンは、ポンプ(P)で再
び蒸発器(E)へ送られる。
(゛シ゛と る− 上述のバイナリ−発電装置においては、熱源として地熱
や、工場等からの各種温排水が利用されるが、100℃
未満の中低温廃熱では発電効率が悪く、装置を大型化し
てみてもコストメリットが得られない。
この発明は、このような中低温廃熱からでも有効に、か
つ、安定して熱と電気を併給することのできるバイナリ
−発電装置を提供せんとするものである。
° るための この発明は、中低温廃熱を熱源として作動媒体を蒸発せ
しめ、これを蒸気原動機に供給して発電機を駆動させる
ようにしたバイナリ−発電装置において、蒸発器から出
てくる作動媒体蒸気をさらに加圧した上で、一方では蒸
気原動機へ供給して発電をおこなわせ、他方で凝縮器へ
供給して熱供給をおこなわせ、かつ、双方への供給割合
を任意に調節できるようにした。
すなわち、この発明の熱供給バイナリー発電装置は、 蒸発器、圧縮機、第1の流量調整弁、蒸気原動機、第1
の凝縮器、およびポンプを直列に接続した作動媒体ルー
プと、 第1の流量調整弁の上流側と蒸発器の上流側とで作動媒
体ループを連絡せしめ、第2の流量調整弁、第2の凝縮
器、および膨張弁を直列に接続したバイパスとを包含し
ている。
そうして、蒸気原動機を発電機に連結し、蒸発器に熱源
流体を供給し、第1の凝縮器に冷却水を供給し、かつ、
第2の凝縮器に適当な被加熱流体を供給する。
1且 まず、作動媒体ループを循環する作動媒体の挙動につい
て述べると、蒸発器で液相の作動媒体が熱源流体から熱
を奪って蒸発する。生成した作動媒体蒸気は次に圧縮機
で所定圧力に加圧され、しかる後、第1の流量調整弁の
開度に応じて、蒸気原動機に供給される。蒸気原動機に
おいて仕事をして低温・低圧となった作動媒体蒸気は、
第1の凝縮器へ進みそこで冷却水に熱を与えて凝縮する
。凝縮液となった作動媒体はポンプで再び蒸発器へ送ら
れる。
圧縮機からの作動媒体蒸気は、第2の流量調整弁の開度
に応じてバイパスへも流入する。この作動媒体蒸気は第
2の凝縮器において被加熱流体に熱を与えて凝縮し、し
かる後膨張弁を介して減圧した上で再び蒸発器へ送られ
る。
このように、この発明の熱供給バイナリー発電装置は、
バイナリ−発電とヒートポンプの両機能を併わせ持ち、
電気と熱を同時供給することができ、かつ、また流量調
整弁により電気と熱の供給割合を任意に変えられる。
1隻班 この発明の実施例を示す第1図を参照すると、作動媒体
ループは参照符号(L)で指しである0作動媒体ループ
(L)は、蒸発器(E)、圧縮機(Go ) 、第1の
流量調整弁(Vl)、蒸気原動機(T)、第1の凝縮器
(C1)、およびポンプ(P)を直列に接続して閉ルー
プを構成している。作動媒体ループ(L)内を循環させ
る作動媒体としては、例えばフロンを使用することがで
きる。
作動媒体ループ(L)の第1の流量調整弁(vl)上流
側と蒸発器(E)上流側とはバイパス(B)を通じて連
絡している。このバイパス(B)には上流側から、第2
の流量調整弁(V2 ) 、第2の凝縮器(C2> 、
および膨張弁(Ve )が直列に接続されている。
以上の各構成要素は、一般に知られている種々タイプの
なかから適当なものを選択して使用することができる。
例えば蒸気原動機(T)には、通常の蒸気タービンのほ
か、スクリューエキスパンダのような容積式膨張機を使
用することができる。勿論、蒸気原動機(T)の出力軸
は発電機(G)と連結する。なお、第1および第2の流
量調整弁(Vl)(V2 )は、外部からの制御信号に
応答して開度を任意に変えられるのが望ましいが、手動
式のものでもよい。
しかして蒸発器(E)には熱源流体として例えば地熱水
であるとか、工場やプラントなどからの各種温排水、そ
の池中低温廃熱を有する適当な流体が供給される。ここ
に、中低温とは、実用的な発電をおこなうには十分でな
い100℃未満の温度領域をいう、もっとも、より高温
の廃熱であっても利用できることは明らかであろう。
第1の凝縮器(Cr)には冷却水を供給する、第2の凝
縮器(C2)には適当な被加熱流体を供給する。
次に、この実施例装置の作動を、図に付記した具体的数
値を用いて説明する。蒸発器(E)に60℃の熱源流体
を供給したとすると、この熱源流体は作動媒体に熱を与
えて蒸発器出口で50°Cまで温度降下する。そうして
47℃の作動媒体蒸気が発生する。作動媒体蒸気は圧縮
機(Co)で加圧され、100℃に昇温する。この10
0℃の作動媒体蒸気が、第1および第2の流量調整弁(
Vl)(V2)の開度に応じて、蒸気原動機(T)虐よ
び/または第2の凝縮器(C2)へ送られる。。
蒸気原動t211(T)に供給された作動媒体蒸気は発
電機(G)を駆動するのに利用される。第1の凝縮器(
CI)には26℃の冷却水が供給され、仕事を終えて蒸
気原動機(T)から排出された作動媒体蒸気は、この凝
縮器(C1)で冷却水に熱を与えて35℃の凝縮液とな
る。凝縮液はポンプ(P)で蒸発器(E)へ送られる。
第2の凝縮器(C2)に供給された作動媒体蒸気は、8
0℃の被加熱流体に熱を与えて95℃まで昇温させ、膨
張弁(Ve)を介して減圧して蒸発器(E)に送られる
このように、第1および第2の流量調整弁(Vl)(V
2)で、作動媒体蒸気の分配供給量を調節することによ
り、発電と熱供給の割合を任意に変えることがなきる。
例えば、所定の割合で蒸気原動機(T)と第2の凝縮機
(C2)に分配供給することもできるし、いずれか一方
にだけ供給することもできる。したがって、エネルギー
需要すなわち、電力需要および熱需要に応じた運転が可
能となり、両者のバランスがくずれたときでも迅速に対
応することができる。また、電力需要が少ないか全くな
いときは、発電機(G)による余剰電力で圧縮機(Co
)の動力をまかなうようにすれば、非常に経済的な運転
をおこなうことができる。
さらに、第1図に想像線で示すようにアキュムレータ(
A)を設けてもよい。このアキュムレータ(A)は、圧
縮機(CO)からの作動媒体蒸気を高温溶液の形で貯え
、所望により随時取り出せるようにしたものである。ア
キュムレータ(A)を設けることにより、熱源が変動し
ても、電気もしくは熱の供給を平準化できる。
また、低料金の夜間電力を利用して蓄熱をしておくこと
により、稼働率が向上するだけでなく、昼間の電力需要
のピークカットが可能となるので、比較的小規模の発電
装置で大きな負荷変動に対応し得るという利点がある。
光肌夏班来 以上説明したようにこの発明の熱供給バイナリー発電装
置は、バイナリ−発電とヒートポンプの両機能を併わせ
持ち、しかも蒸発器と圧縮機は両機能に共用するので、
全体としては小型ながら、負荷変動に対する融通性を備
えているすなわち、バイナリ−発電については、蒸発器
からの作動媒体蒸気を圧縮機でさらに加圧するため、大
きな熱落差を確保して出力増大を図ることができる。し
たがって、中低温廃熱からでも有効に発電をおこなうこ
とができる。また、同時に、圧縮機で加圧した作動媒体
蒸気を第2の凝縮器に送って被加熱流体に熱を与えるこ
とにより、冷暖房や給湯等の用途に熱を供給することが
できる。さらに、流量調整弁で蒸気原動機および/また
は第2の凝縮器への作動媒体蒸気の供給量を任意に変え
られるようにしたので、エネルギー需要に柔軟に対応し
得、負荷バランスがくずれても容易・迅速な対応ができ
る。
斯くしてこの発明によれば、中低温廃熱から有効に、か
つ、安定して熱と電気を併給することのできるバイナリ
−発電装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の実施例たる熱供給バイナリー発電
装置のフローシート; 第2図は、従来のバイナリ−発電装置のフローシートで
ある。 (B)−・バイパス、  (Ct)−・・第1の凝縮器
、(C2)・−第2の凝縮器、(Co)−・−圧縮機、
(E)−蒸発器、   (G)・−・発電機、(L)・
−作動媒体ループ、(P)−・ポンプ、(T)−一一一
蒸気原動機、(Ve)膨張弁、(Vり一・−第1の流量
調整弁、 (v2 ) −第2の流量調整弁。 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)蒸発器、圧縮機、第1の流量調整弁、蒸気原動機
    、第1の凝縮器、およびポンプを直列に接続してなる閉
    じた作動流体ループと、 作動流体ループの第1の流量調整弁上流側と蒸発器上流
    側とを連絡し、第2の流量調整弁、第2の凝縮器、およ
    び膨張弁を直列に接続してなるバイパスとを包含し、 蒸発器に熱源流体を供給し、第1の凝縮器に冷却水を供
    給し、第2の凝縮器に被加熱流体を供給し、蒸気原動機
    に発電機を連結したことを特徴とする熱供給バイナリー
    発電装置。
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