(57)【要約】【課題】凝縮工程で大量の冷却水を必要とせず、かつ凝縮機構の出口における作動媒体の液化度を制御することで、熱効率の良いランキンサイクルを構成する。【解決手段】作動媒体ｗが循環する循環路１２に、蒸発器１４、膨張機１６、凝縮機構２０及び循環ポンプ２２が設けられている。膨張機１６で作動媒体ｗが断熱膨張し、発電機１８を駆動する。凝縮機構２０は、作動媒体ｗが流れる熱交換管群２６ａ〜２６ｃと、熱交換管群２６ｂに冷却水を噴霧する冷却水噴霧器３２と、熱交換管群２６ａ〜２６ｃに周囲空気を吹き付け、該熱交換管群に付着した冷却水を蒸発させる冷却ファン２８、３４及び３６とで構成されている。凝縮機構２０の出口側循環路１２に温度センサ３８及び流量センサ４０が設けられ、制御装置４２によって、冷却水噴霧器３２及び冷却ファン２８、３４及び３６を制御し、凝縮機構２０の出口側の作動媒体ｗの液化度を制御する。【選択図】図１
2014156795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から供給される加熱媒体で作動媒体を蒸発させる蒸発器と、
受動機が接続され、蒸発した作動媒体の膨張力を回転力に変換し、前記受動機を駆動させる膨張機と、
前記膨張機から排出された作動媒体を外部から供給される冷却媒体によって凝縮させる凝縮機構と、
凝縮した作動媒体を加圧して前記蒸発器に供給する循環ポンプとを備えた動力発生装置において、
前記凝縮機構は、前記作動媒体が流れる熱交換管と、前記熱交換管に冷却水を噴霧する冷却水噴霧器と、前記熱交換管に周囲空気を吹き付け、前記熱交換管の表面に付着した冷却水を蒸発させる冷却ファンとで構成され、
前記熱交換管の出口側の作動媒体流路に設けられ、前記作動媒体の液化度を検出する液化度検出手段と、
前記液化度検出手段の検出値が入力され、前記検出値に基づいて、前記冷却水噴霧器及び前記冷却ファンの作動を制御し、前記液化度を目標値に制御する制御装置とを備えていることを特徴とする動力発生装置。
【請求項２】
前記凝縮機構は、前記熱交換管の周囲温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記熱交換管は、前記作動媒体の流路に直列に設けられた複数の前記熱交換管で構成され、
前記複数の熱交換管のうち一方の熱交換管に前記冷却水噴霧器及び前記冷却ファンが設けられ、他方の熱交換管に周囲空気を吹き付ける第２の冷却ファンが設けられ、
前記制御装置は、前記温度センサの検出値に応じて前記第２の冷却ファンの作動を制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の動力発生装置。
【請求項３】
前記凝縮機構は、
前記作動媒体の流路に対して、並列に設けられた複数の前記熱交換管と、
前記複数の熱交換管の夫々に設けられた前記冷却水噴霧器及び前記冷却ファンと、
前記複数の熱交換管への前記作動媒体の流入を選択的に切り替える切換手段とをさらに備え、
前記制御装置は、前記切換手段を制御して、前記複数の熱交換管に対して、前記作動媒体の流入及び前記冷却水噴霧器による冷却水の噴霧を行う冷却水噴霧工程と、冷却水が噴霧された前記熱交換管に周囲空気を吹き付ける蒸発工程とを交互に行わせるものであることを特徴とする請求項１に記載の動力発生装置。
【請求項４】
前記液化度検出手段は、前記作動媒体の温度を検出する温度センサであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の動力発生装置。
【請求項５】
前記液化度検出手段は、前記作動媒体の流量を検出する流量センサであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の動力発生装置。
【請求項６】
前記受動機が発電機であることを特徴とする請求項１に記載の動力発生装置。
【請求項７】
外部から供給される加熱媒体で作動媒体を蒸発させる蒸発器と、
受動機が接続され、蒸発した作動媒体の膨張力を回転力に変換し、前記受動機を駆動させる膨張機と、
前記膨張機から排出された作動媒体を外部から供給される冷却媒体によって凝縮させる凝縮機構と、
凝縮した作動媒体を加圧して前記蒸発器に供給する循環ポンプとを備えた動力発生装置の運転方法において、
前記凝縮機構は、前記作動媒体の流路に対して、並列に設けられた複数の前記熱交換管と、前記複数の熱交換管の夫々に設けられた前記冷却水噴霧器及び前記冷却ファンと、前記複数の熱交換管への前記作動媒体の流入を選択的に切り替える切換手段とを備え、
前記複数の熱交換管に対して、前記作動媒体の流入及び前記冷却水噴霧器による冷却水の噴霧を行う冷却水噴霧工程と、冷却水が噴霧された前記熱交換管に周囲空気を吹き付ける蒸発工程とを各熱交換管で交互に行わせることを特徴とする動力発生装置の運転方法。
【請求項８】
前記受動機が発電機であることを特徴とする請求項７に記載の動力発生装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温泉熱や地熱等の熱源を利用し、ランキンサイクルにより発電などを行う動力発生装置及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネ志向が浸透し、再生可能エネルギー特別措置法が成立するなど、小型発電のニーズと市場は広がりつつある。この趨勢の中で、低沸点の作動媒体を使用し、温泉から得た熱源、エンジン排熱や工場排熱、太陽熱等、１００℃以下の低温熱源でも利用可能なバイナリー発電システムが注目されている。バイナリー発電システムは、熱サイクルとしてランキンサイクルを構成するため、作動媒体を蒸発させる温熱源と蒸発した作動媒体を凝縮させる冷熱源とを必要とする。
【０００３】
冷熱源として、地下水、水道水、河川水等が使用され、冷却装置として、冷却塔やチラーなどが使用されている。特に、ＨＦＣ２４５ｆａなどの低沸点の有機作動媒体を使ったオーガニックバイナリー発電は、沸点の低い有機作動媒体の蒸発と凝縮の特性を利用することで、さらなる低温の熱源を利用可能な画期的な発電方式として注目されている。
【０００４】
図５は従来の一般的なバイナリー発電装置１００を示している。図５において、作動媒体が循環する閉ループの循環路１０２に、蒸発器１０４と、膨張機１０６と、凝縮器１１０が設けられている。膨張機１０６は駆動軸を介して発電機１０８と接続されている。蒸発器１０４で、作動媒体ｗは、熱媒体ｈと熱交換し、該熱媒体から吸熱して蒸発する。蒸発して高圧となった作動媒体ｗは膨張機１０６に入り、膨張機１０６で断熱膨張し、その膨張力で発電機１０８を駆動し、発電を行わせる。断熱膨張した後の作動媒体ｗは、凝縮器１１０で冷却媒体と熱交換し、冷却媒体によって冷却されて凝縮する。凝縮した作動媒体ｗは、循環ポンプ１１２で蒸発器１０４に送られる。
【０００５】
バイナリー発電は、低温熱源でも発電できる反面、作動媒体が閉ループを循環する熱サイクルであるため、冷熱源を用いた凝縮工程を必要とする。凝縮工程は、一般的には、熱交換器を用いて、作動媒体と冷却水とを熱交換させて、作動媒体を凝縮させ、凝縮した作動媒体を液ポンプで蒸発器に送る工程となる。冷熱源として、地下水、河川水、水道水等が用いられ、冷熱源の冷却手段として冷却塔、チラー等が使われていることが多い。しかし、多量の水を確保することは困難であり、かつ多量の冷却水を供給するために大きなポンプ動力を必要とし、実質有効発電量を著しく低下させることになる。また、河川水を用いる場合には治水権の問題があり、水道水を用いる場合には、水道料金が高額となり、冷却塔を用いる場合、電気料金が高額化する等の問題がある。
【０００６】
特許文献１には、バイナリー発電装置において、利用側熱交換器で冷却されて温度が低下した作動媒体液を、凝縮器で他の作動媒体を冷却する冷却媒体として用いる凝縮機構が開示されている。即ち、凝縮器で液化した作動媒体液を、蒸発器に向かう流路と利用側熱交換器へ向かう流路との２系統に分配し、蒸発器で熱吸収し蒸発した作動媒体と利用側熱交換器で冷却された作動媒体とを凝縮器で直接接触させ熱交換させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２１４４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した現状の課題に鑑み、大量の冷却水を調達することなく、バイナリー発電システムを稼働させる必要がある。そのためには、作動媒体と冷却媒体との間で、顕熱熱交換だけでなく、熱交換量を増加可能な潜熱熱交換を行わせることが考えられる。
特許文献１に開示された凝縮機構は、利用側熱交換器で冷却された作動媒体液の凝縮潜熱を利用し、理論的には冷却水を使用しないものである。しかし、この凝縮機構は、分配量の変動や、蒸発器での作動媒体の吸熱量及び利用側熱交換器での作動媒体の放熱量の変動で、凝縮器での熱交換量が変動してしまい、熱効率の良いランキンサイクルを構成できなくなるおそれがある。
【０００９】
本発明は、かかる課題に鑑み、バイナリー発電システムのように、低沸点の作動媒体を用いて低温の熱源を使用可能とする動力発生装置において、凝縮工程において大量の冷却水を必要とせず、そのため、大量の冷却水を移送するポンプ動力及び配管設備が不要になる動力発生装置を実現することを目的とする。また、凝縮器の出口における作動媒体の液化度を制御することで、熱効率の良いランキンサイクルを構成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するため、本発明の動力発生装置は、外部から供給される加熱媒体で作動媒体を蒸発させる蒸発器と、例えば発電機などの受動機が接続され、蒸発した作動媒体の膨張力を回転力に変換し、受動機を駆動させる膨張機と、膨張機から排出された作動媒体を外部から供給される冷却媒体によって凝縮させる凝縮機構と、凝縮した作動媒体を加圧して蒸発器に供給する循環ポンプとを備えていることを前提とする。
【００１１】
そして、前記目的を達成するため、凝縮機構は、作動媒体が流れる熱交換管と、熱交換管に冷却水を噴霧する冷却水噴霧器と、熱交換管に周囲空気を吹き付け、熱交換管の表面に付着した冷却水を蒸発させる冷却ファンとで構成されている。かかる構成により、冷却水噴霧器で熱交換管の表面に冷却水を噴霧した後、冷却水が付着した熱交換管に冷却ファンで周囲空気を吹き付ける。これによって、熱交換管の表面に付着した冷却水が蒸発する際に、熱交換管内を流れる作動媒体から大量の蒸発潜熱を奪うので、作動媒体の冷却効果を向上できる。このように、作動媒体と冷却水との顕熱熱交換だけでなく、潜熱熱交換を行うことで、大量の冷却水を必要とせず、かつ大量の冷却水を移送するためのポンプ動力及び配管設備が不要になる。
【００１２】
さらに、本発明の動力発生装置は、熱交換管の出口側の作動媒体流路に設けられ、作動媒体の液化度を検出する液化度検出手段と、液化度検出手段の検出値が入力され、この検出値に基づいて、冷却水噴霧器及び冷却ファンの作動を制御し、液化度を目標値に制御する制御装置を備えている。これによって、熱交換管出口の液化度を目標値に制御できるので、熱効率が良いランキンサイクルを安定して構成できる。
なお、本発明が適用可能な受動機は、発電機以外の受動機にも適用可能である。例えば、膨張機が発生させた駆動力（トルク）をそのままモータ等の駆動装置の補助動力として用いることもできる。
【００１３】
本発明の一態様として、凝縮機構は、熱交換管の周囲温度を検出する温度センサをさらに備え、熱交換管は、作動媒体の流路に直列に設けられた複数の前記熱交換管で構成され、複数の熱交換管のうち一方の熱交換管に冷却水噴霧器及び冷却ファンを設け、他方の熱交換管に周囲空気を吹き付ける第２の冷却ファンを設けるようにすることができる。また、制御装置は、温度センサの検出値に応じて第２の冷却ファンの作動を制御する機能を有するようにする。
第２の冷却ファンを設けることで、熱交換管における作動媒体の冷却効果を増大できると共に、制御装置で第２の冷却ファンの作動を制御することで、熱交換管出口の作動媒体の液化度を精度良く制御できる。
【００１４】
本発明の別な一態様として、凝縮機構は、作動媒体の流路に対して、並列に設けられた複数の熱交換管を備えることができる。そして、これら熱交換管の夫々に設けられた冷却水噴霧器及び冷却ファンを設ける。さらに、複数の熱交換管への作動媒体の流入を選択的に切り替える切換手段を設け、制御装置によって、切換手段を制御して、複数の熱交換管に対して、作動媒体の流入及び冷却水噴霧器による冷却水の噴霧を行う冷却水噴霧工程と、冷却水が噴霧された熱交換管に周囲空気を吹き付ける蒸発工程とを交互に行わせる。
このように、各熱交換管で冷却水噴霧工程と蒸発工程とを交互に行わせることで、各熱交換管で蒸発潜熱による作動媒体の冷却効果を十分に利用できる。これによって、作動媒体の冷却効果を向上できる。
【００１５】
液化度検出手段の一態様として、熱交換管出口に作動媒体の温度を検出する温度センサを設けることができる。温度センサの検出値と、凝縮器の圧力下での既知の作動媒体の飽和温度とを比較することで、作動媒体の液化度（気液２相の混合割合）を求めることができる。
また、液化度検出手段の別な態様として、熱交換管出口に作動媒体の流量を検出する流量センサを設けるようにしてもよい。作動媒体の流量を検出し、そこ検出値を全量が液体であるときの流量と比較することで、作動媒体の気液の割合を求めることができる。
【００１６】
本発明の運転方法は、動力発生装置の凝縮機構が、作動媒体の流路に対して、並列に設けられた複数の熱交換管と、複数の熱交換管の夫々に設けられた冷却水噴霧器及び冷却ファンと、複数の熱交換管への作動媒体の流入を選択的に切り替える切換手段とを備えているとき、複数の熱交換管に対して、作動媒体の流入及び冷却水噴霧器による冷却水の噴霧を行う冷却水噴霧工程と、熱交換管に周囲空気を吹き付ける蒸発工程とを各熱交換管で交互に行わせるものである。
これによって、蒸発工程に十分な時間をかけることができ、各熱交換管で蒸発潜熱による作動媒体の冷却効果を十分に利用できるため、作動媒体の冷却効果を向上できる。特に、受動機が発電機であるとき、自然エネルギーを有効利用できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、凝縮工程で、作動媒体と冷却水との顕熱熱交換だけでなく、潜熱熱交換を行うことで、大量の冷却水が不要になり、そのため、大量の冷却水を移送するポンプ動力及び配管設備が不要になる。また、熱交換管出口の作動媒体の液化度を制御できるので、熱効率が良い理想とするランキンサイクルを構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るバイナリー発電装置の系統図である。
【図２】前記バイナリー発電装置の運転方法を示すフロー図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るバイナリー発電装置の系統図である。
【図４】前記第２実施形態に係るバイナリー発電装置の運転方法を示すフロー図である。
【図５】従来のバイナリー発電装置の系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２０】
（実施形態１）
本発明をバイナリー発電装置に適用した第１実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１において、本実施形態に係るバイナリー発電装置１０Ａは、作動媒体が循環する循環路１２（閉ループ）に、代替フロンＨＦＣ２４５ｆａなどの低沸点を有する有機作動媒体ｗが循環している。循環路１２には、蒸発器１４、膨張機１６、凝縮機構２０及び循環ポンプ２２が設けられている。蒸発器１４には、循環路２４が接続されている。循環路１２には、温泉の温熱源を吸収した熱媒体、工場排熱若しくはエンジン排熱を吸収した熱媒体、又は太陽熱を吸収した熱媒体等からなる熱媒体ｈが循環され、作動媒体ｗと熱交換し、作動媒体ｗを加熱し蒸発させる。
【００２１】
膨張機１６は、例えば、タービン型膨張機やスクロール型膨張機等で構成されている。膨張機１６は駆動軸１６ａを介して発電機１８と接続されている。蒸発器１４で蒸発した作動媒体ｗは、膨張機１６で断熱膨張し、その膨張力で駆動軸１６ａを回転させる。駆動軸１６ａが回転することで、発電機１８で起電力が発生し、発電が可能になる。膨張機１６で膨張した後の作動媒体ｗは、凝縮機構２０で冷却されて凝縮する。凝縮した作動媒体ｗは、循環ポンプ２２により蒸発器１４に送られる。
【００２２】
凝縮機構２０は、循環路１２に直列に設けられた３群の熱交換管群２６ａ、２６ｂ及び２６ｃを有している。上流側熱交換管群２６ａには、熱交換管群２６ａに周囲空気を吹き付ける冷却ファン２８と、冷却ファン２８の近傍に設けられ、熱交換管群２６ａに送られる周囲空気の温度を検出する温度センサ３０とが設けられている。熱交換管群２６ａの下流側に位置する熱交換管群２６ｂには、熱交換管群２６ｂを構成する熱交換管の表面に冷却水を噴霧する冷却水噴霧器３２と、熱交換管群２６ｂに向かって周囲空気を吹き付ける冷却ファン３４とが設けられている。
【００２３】
熱交換管群２６ｂの下流側に位置する熱交換管群２６ｃには、熱交換管群２６ｃに周囲空気を吹き付ける冷却ファン３６が設けられている。また、凝縮機構２０の出口の循環路１２には、循環路１２を流れる作動媒体ｗの温度を検出する温度センサ３８、及び作動媒体ｗの流量を検出する流量センサ４０が設けられている。
温度センサ３０、３８及び流量センサ４０の検出値は制御装置４２に入力される。制御装置４２は、これらの検出値に基づいて、循環ポンプ２２の吐出流量、冷却ファン２８、３４及び３６の発停及び風量、及び冷却水噴霧器３２の発停及び冷却水噴霧量を制御する。
【００２４】
次に、バイナリー発電装置１０Ａの運転方法を図２により説明する。図２において、運転開始（Ｓ１０）と同時に、冷却水噴霧器３２及び冷却ファン３４を始動させる（Ｓ１２）。この時、冷却水噴霧器３２で冷却水を噴霧した後で、冷却ファン３４で周囲空気を吹き付けるようにしてもよい。これによって、熱交換管の表面に付着した冷却水の蒸発時間を十分確保することができる。
【００２５】
温度センサ３０で検出した周囲空気温度が閾値を下回っているとき（Ｓ１４）、冷却ファン２８又は３６のどちらか一方又は両方を稼働させる（Ｓ１６）。周囲空気温度が閾値以上であるとき、冷却ファン２８又は３６を稼働させても、作動媒体ｗの冷却効果を得られないので、冷却ファン２８又は３６を稼働させない。一方、温度センサ３８で検出した作動媒体ｗの温度が閾値を下回ったら（Ｓ１８）、冷却ファン２８及び３６の少なくともどちらか一方を停止させる（Ｓ２０）。また、流量センサ４０で検出した作動媒体ｗの流量が閾値を超えたら（Ｓ２２）、作動媒体ｗの冷却が不十分と判定し、冷却ファン２８及び３６のどちらか一方又は両方を稼働させる（Ｓ２４）。次に、Ｓ１４に戻ってＳ１４以下のステップを繰り返す（Ｓ２６）。
【００２６】
図１中に、熱媒体ｈとして９０℃の温水を用い、作動媒体ｗとして代替フロンＨＦＣ２４５ｆａを用いた場合の各工程での熱媒体ｈ及び作動媒体ｗの温度の一例を示している。凝縮機構２０による凝縮工程では、作動媒体ｗが蒸気から液体に変わる間温度は変動しない。そのため、蒸気から液体に変わる間の液化度（気液混合率）を流量センサ４０によって検出する。即ち、制御装置４２で、流量センサ４０で検出した作動媒体ｗの流量と、全量が液体であるときの流量と比較し、演算して液化度を求める。
【００２７】
作動媒体温度が閾値を下回った状態は、作動媒体ｗがすべて液化され、かつ必要以上に冷却されたことを示すため、冷却ファン２８及び３６を停止させる。一方、作動媒体ｗの流量が閾値を上回った状態は、蒸気の割合が大きいことを示すため、作動媒体ｗの冷却が不十分とみなし、冷却ファン２８及び３６を稼働させる。
【００２８】
本実施形態によれば、熱交換管群２６ｂに冷却水噴霧器３２で冷却水を噴霧した後、周囲空気を吹き付け、熱交換管群２６ｂを構成する熱交換管の表面に付着した冷却水が蒸発するとき周囲から蒸発潜熱を吸収する性質を利用して作動媒体ｗを冷却しているので、冷却効果を向上できる。このように、作動媒体ｗと冷却水との顕熱熱交換だけでなく、潜熱熱交換を行うことで、大量の冷却水を必要としなくなる。そのため、大量の冷却水を移送するためのポンプ動力及び配管設備が不要になり、低コストとなる。
【００２９】
こうして、冷却に使う噴霧水は、一般的な熱交換器による顕熱熱交換方式と比べて格段に少なくなるため、雨水として廃棄しても環境への影響はない。また、制御装置４２によって、凝縮機構２０の出口における作動媒体ｗの液化度を制御しているので、熱効率が良いランキンサイクルを構成できる。
【００３０】
さらに、熱交換管群２６ａ及び２６ｃに冷却ファン２８及び３６を設け、制御装置４２によって、熱交換管群２６ａ〜２６ｃの周囲温度に応じて、冷却ファン２８及び３６の作動を制御しているので、凝縮機構２０における冷却効果を増大できると共に、作動媒体ｗの液化度を精度良く制御できる。
なお、凝縮機構２０によっても冷却効果が不足する場合は、別途設けられた、冷凍サイクルを構成する冷凍機で冷却された冷媒又はブラインが循環する熱交換器を循環路１２に設けるようにしてもよい。この冷凍機から送られる冷媒又はブラインで作動媒体ｗを冷却することで、冷却能力を補強する。
【００３１】
（実施形態２）
次に、本発明の第２実施形態を図３及び図４により説明する。図３に示す本実施形態のバイナリー発電装置１０Ｂは、前記第１実施形態のバイナリー発電装置１０Ａとは、凝縮機構の構成が異なる。本実施形態の凝縮機構５０は、循環路１２に対して並列に分岐した２系統の分岐路５２ａ及び５２ｂを有している。分岐路５２ａ及び５２ｂの入口には、夫々切換弁５４ａ及び５４ｂが設けられ、分岐路５２ａ及び５２ｂには、夫々熱交換管群５６ａ及び５６ｂが設けられている。
【００３２】
熱交換管群５６ａには、熱交換管群５６ａを構成する熱交換管の表面に冷却水を噴霧する冷却水噴霧器５８ａ及び周囲空気を熱交換管群５６ａに吹き付ける冷却ファン６０ａが設けられている。熱交換管群５６ｂには、熱交換管群５６ｂを構成する熱交換管の表面に冷却水を噴霧する冷却水噴霧器５８ｂ及び周囲空気を熱交換管群５６ｂに吹き付ける冷却ファン６０ｂが設けられている。
【００３３】
また、前記第１実施形態と同様に、凝縮機構５０の出口側循環路１２に、作動媒体ｗの温度を検出する温度センサ３８、及び作動媒体ｗの流量を検出する流量センサ４０が設けられている。温度センサ３８及び流量センサ４０の検出値は制御装置６２に入力される。制御装置６２は、これらの検出値に基づいて、循環ポンプ２２の吐出流量、冷却水噴霧器５６ａ、５６ｂの発停及び冷却水噴霧量、及び冷却ファン５８ａ、５８ｂの発停及び風量を制御している。その他の構成は、第１実施形態と同一であり、同一の機器及び同一の部材には同一の符号を付している。
【００３４】
かかる構成において、バイナリー発電装置１０Ｂの運転方法を図４により説明する。図４において、運転開始（Ｓ３０）と共に、制御装置６２で切換弁５４ａ及び５４ｂを操作し、分岐路５２ａ及び５２ｂのうちどちらか一方、例えば分岐路５２ａに作動媒体ｗを導入する（Ｓ３２）。また、同時に、分岐路５２ａでは、冷却水噴霧器５８ａから冷却水を熱交換管群５６ａに向かって噴霧する（冷却水噴霧工程）。制御装置６２にはタイマが内蔵され、冷却水噴霧後、該タイマが閾値を経過すると（Ｓ３４）、冷却水噴霧工程を分岐路５２ａから分岐路５２ｂに切替えると共に、分岐路５２ａでは蒸発工程を開始する。
【００３５】
即ち、切換弁５４ａを閉とし、切換弁５４ｂを開にすると共に、冷却水噴霧器５８ａを停止させ、冷却ファン６０ａ及び冷却水噴霧器５８ｂを稼働させる（Ｓ３６）。熱交換管群５６ａでは、冷却ファン６０ａによって熱交換管の表面に周囲空気が吹き付けられる（蒸発工程）。これによって、熱交換群５６ａを構成する熱交換管の表面に付着した冷却水が蒸発し、熱交換管を流れる作動媒体ｗから蒸発潜熱を奪い、作動媒体ｗの冷却効果を高めることができる。
【００３６】
分岐路５２ａで蒸発工程を開始した後、タイマの経過時間が閾値を超えると（Ｓ３８）、分岐路５２ｂの冷却水噴霧工程を止め、蒸発工程に切替えると共に、分岐路５２ａを冷却水噴霧工程に切替える。即ち、冷却ファン６０ａ及び冷却水噴霧器５８ｂを停止させると共に、切換弁５４ａを開とし、切換弁５４ｂを閉とし、作動媒体ｗを分岐路５２ａに導入する。また、同時に、冷却水噴霧器５８ａを稼働させる（Ｓ４０）。次に、Ｓ３４に戻り、Ｓ３４以下のステップを繰り返す。
【００３７】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、冷却水の蒸発潜熱を利用して作動媒体ｗを冷却することで、冷却水の使用量及び冷却水の移送に要する動力を大幅に低減できる。さらに、２系統の分岐路５２ａ及び５２ｂで、冷却水噴霧工程及び蒸発工程を交互に行うことで、蒸発工程に十分な時間をかけることができる。そのため、作動媒体ｗの冷却効果を高めることができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、２系統の分岐路５２ａ及び５２ｂを設け、タイマの経過時間は、冷却水噴霧工程及び蒸発工程ともに同一である。これに対し、分岐路を３系統以上にすることで、バイナリー発電装置１０Ｂの運転をどれかの分岐路に設けられた熱交換管群で継続しながら、各分岐路における冷却水噴霧工程の経過時間と蒸発工程の経過時間とを異ならせることができる。これによって、各工程に最適な経過時間を設定できるので、作動媒体ｗの冷却効果をさらに高めることができる。
また、本発明では、有機作動媒体以外に、アンモニア水、ペンタン等、有機作動媒体以外の他の低沸点作動媒体を使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によれば、冷却水量及冷却水の移送に要する動力費を大幅に低減できると共に、熱効率が良いランキンサイクルを構成できる動力発生装置を実現できる。
【符号の説明】
【００４０】
１０Ａ、１０Ｂ、１００                バイナリー発電装置
１２、２４、１０２                    循環路
１４、１０４                          蒸発器
１６、１０６                          膨張機
１８、１０８                          発電機
２０、５０                            凝縮機構
２２、１１２                          循環ポンプ
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、５６ａ、５６ｂ    熱交換管群
２８、３４、３６、６０ａ、６０ｂ      冷却ファン
３０、３８                            温度センサ
３２、５８ａ、５８ｂ                  冷却水噴霧器
４０                                  流量センサ
４２、６２                            制御装置
５２ａ、５２ｂ                        分岐路
５４ａ、５４ｂ                        切換弁
１１０                                凝縮器
ｈ                                    熱媒体
ｗ                                    作動媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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