(57)【要約】【課題】熱媒体の漏洩を容易に、且つ、確実に検知すること。【解決手段】循環経路１１に封入され、加圧、熱源との熱交換による加熱、膨張及び凝縮を順番に繰り返しながら循環される作動流体１９の漏洩を検出する熱媒体漏洩検知方法であって、循環経路１１を循環する作動流体１９に漏洩したことを検知可能な化合物である付臭剤を添加し、循環経路１１の外側で付臭剤を検出し、循環経路１１で付臭剤とともに流れる作動流体１９の漏洩を検出する。これにより、作動流体１９の漏洩を容易に、且つ、確実に検知することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環経路に封入され、加圧、熱源との熱交換による加熱、膨張及び凝縮を順番に繰り返しながら循環される熱媒体の漏洩を検出する熱媒体漏洩検知方法であって、
前記循環経路を循環する前記熱媒体に漏洩したことを検知可能な化合物である被検知物質を添加し、
前記循環経路の外側で前記被検知物質を検出し、前記循環経路で前記被検知物質と共に流れる前記熱媒体の漏洩を検出することを特徴とする熱媒体漏洩検知方法。
【請求項２】
前記被検知物質は、付臭剤であることを特徴とする請求項１に記載の熱媒体漏洩検知方法。
【請求項３】
前記熱媒体は、可燃性化合物であり、
前記付臭剤は、前記循環経路を循環する前記熱媒体に添加される量が、前記付臭剤と共に漏洩した前記熱媒体の量が下側可燃限界に達する前に、前記循環経路から前記付臭剤の漏洩を検出できる量であることを特徴とする請求項２に記載の熱媒体漏洩検知方法。
【請求項４】
前記被検知物質は、不燃性化合物であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の熱媒体漏洩検知方法。
【請求項５】
前記熱媒体は、不燃性化合物であり、
前記被検知物質は、可燃性化合物であることを特徴とする請求項１に記載の熱媒体漏洩検知方法。
【請求項６】
前記熱源は、地熱であり、
前記熱媒体は、地熱との熱交換で加熱されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の熱媒体漏洩検知方法。
【請求項７】
前記被検知物質は、少なくとも、大気圧及び２０℃以上２５℃以下の範囲内で気体となることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の熱媒体漏洩検知方法。
【請求項８】
循環経路に封入され、加圧工程と、熱源との熱交換による加熱工程、膨張工程及び凝縮工程を順番に繰り返しながら循環される熱媒体の漏洩を検出する熱媒体漏洩検知装置であって、
前記循環経路を循環する前記熱媒体は、漏洩したことを検知可能な化合物である被検知物質が添加され、
前記循環経路の外部に配設され、前記被検知物質を検知することにより前記熱媒体の漏洩を検知する漏洩検知手段と、
を備えることを特徴とする熱媒体漏洩検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱媒体漏洩検知方法及び熱媒体漏洩検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱媒体を循環させて熱交換を行う循環サイクルを有する従来の熱交換装置の中には、熱媒体の漏洩の検知を行っているものがある。例えば、特許文献１に記載された冷凍装置では、可燃性のある熱媒体である自然冷媒に、人間の嗅覚で感知可能な着臭剤を添加したり、周辺環境に存在する物質から分離して検知し易い物質を混合剤として混合したりしている。これにより、冷媒が漏洩した場合、着臭剤の臭気を人間の嗅覚で感知したり、混合剤を分離して冷媒センサで検知したりして、漏洩を認識することができる。
【０００３】
また、特許文献２に記載された自動販売機では、飲料缶などの商品を貯蔵する貯蔵庫内に、熱媒体である冷媒の漏洩を検知する漏洩検知手段を設置している。これにより、漏洩検知手段が冷媒を検知したら吸込ファンを運転させて外気を導入することにより、漏洩した冷媒の濃度を低下させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３１６４３９号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５７８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、熱媒体として用いることができる流体には、様々な種類があるため、熱媒体の漏洩を検知するためには、検知する熱媒体の特性に適した装置を適正な場所に設置する必要があり、これらが適切でない場合には、漏洩を検知できないことがある。また、特許文献１のような着臭剤を用いる場合も、熱媒体の特性や循環サイクルの使用態様に適したものを用いる必要がある。このように、熱媒体の漏洩を確実に検知するのは、容易なものではなかった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、熱媒体の漏洩を容易に、且つ、確実に検知することのできる熱媒体漏洩検知方法及び熱媒体漏洩検知装置を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る熱媒体漏洩検知方法は、循環経路に封入され、加圧、熱源との熱交換による加熱、膨張及び凝縮を順番に繰り返しながら循環される熱媒体の漏洩を検出する熱媒体漏洩検知方法であって、前記循環経路を循環する前記熱媒体に漏洩したことを検知可能な化合物である被検知物質を添加し、前記循環経路の外側で前記被検知物質を検出し、前記循環経路で前記被検知物質と共に流れる前記熱媒体の漏洩を検出することを特徴とする。
【０００８】
この発明では、熱源との熱交換による加熱、膨張及び凝縮を順番に繰り返しながら循環される熱媒体に、循環経路から熱媒体が漏洩したことを検知可能な被検知物質を添加するため、熱媒体の漏洩を、適切に検知することができる。この結果、熱媒体の漏洩を容易に、且つ、確実に検知することができる。
【０００９】
また、上記熱媒体漏洩検知方法において、前記被検知物質は、付臭剤であることが好ましい。
【００１０】
この発明では、循環経路から熱媒体が漏洩したことを検知可能な被検知物質として、付臭剤を添加するため、熱媒体の漏洩を、人間の嗅覚によって感知することができる。この結果、熱媒体の漏洩を、より容易に、且つ、確実に検知することができると共に、漏洩の発生に伴う危険性を装置近傍の作業員等に迅速に知らしめる事ができ、安全性が増す。
【００１１】
また、上記熱媒体漏洩検知方法において、前記熱媒体は、可燃性化合物であり、前記付臭剤は、前記循環経路を循環する前記熱媒体に添加される量が、前記付臭剤と共に漏洩した前記熱媒体の量が下側可燃限界に達する前に、前記循環経路から前記付臭剤の漏洩を検出できる量であることが好ましい。
【００１２】
この発明では、熱媒体が可燃性化合物である場合に、付臭剤は、下側可燃限界以下の濃度での熱媒体の漏洩状態で検知が可能な濃度で熱媒体に添加するため、熱媒体の漏洩の度合いが比較的安全な段階で、嗅覚によって漏洩を感知できる。この結果、熱媒体の漏洩を、より適切に検知することができる。
【００１３】
また、上記熱媒体漏洩検知方法において、前記被検知物質は、不燃性化合物であることが好ましい。
【００１４】
この発明では、被検知物質に不燃性化合物を用いることにより、熱媒体が漏洩した場合でも火災が発生し難くなるため、熱媒体を循環させる装置の使用時における安全性を高めることができ、熱媒体の漏洩を、安全に検知することができる。
【００１５】
また、上記熱媒体漏洩検知方法において、前記熱媒体は、不燃性化合物であり、前記被検知物質は、可燃性化合物であることが好ましい。
【００１６】
この発明では、被検知物質として可燃性化合物を用いることにより、市販の可燃性ガス検知器を用いて熱媒体の漏洩を検知することができる。このため、熱媒体の漏洩を容易に、且つ、確実に検知する際に、低コストで検知することができる。また、一般的に可燃性化合物を検知器で検知する際の感度は、不燃性化合物を検知する際の感度よりも高いため、被検知物質として可燃性化合物を用いることにより、熱媒体の漏洩を、より確実に検知することができる。
【００１７】
また、上記熱媒体漏洩検知方法において、前記熱源は、地熱であり、前記熱媒体は、地熱との熱交換で加熱されることが好ましい。
【００１８】
この発明では、地熱との熱交換によって加熱される熱媒体に被検知物質を添加するため、地熱と熱媒体とで熱交換を行う装置において、熱媒体の漏洩を、適切に検知することができる。この結果、熱媒体の漏洩を容易に、且つ、確実に検知することができる。
【００１９】
また、上記熱媒体漏洩検知方法において、前記被検知物質は、少なくとも、大気圧及び２０℃以上２５℃以下の範囲内で気体となることが好ましい。
【００２０】
この発明では、熱媒体に添加する被検知物質は、少なくとも大気圧及び２０℃以上２５℃以下の範囲内で気体となるものを用いるため、熱媒体の漏洩時に、気体の被検知物質によってより確実に漏洩を検知することができる。この結果、熱媒体の漏洩を容易に、且つ、確実に検知することができる。
【００２１】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る熱媒体漏洩検知装置は、循環経路に封入され、加圧工程と、熱源との熱交換による加熱工程、膨張工程及び凝縮工程を順番に繰り返しながら循環される熱媒体の漏洩を検出する熱媒体漏洩検知装置であって、前記循環経路を循環する前記熱媒体は、漏洩したことを検知可能な化合物である被検知物質が添加され、前記循環経路の外部に配設され、前記被検知物質を検知することにより前記熱媒体の漏洩を検知する漏洩検知手段と、を備えることを特徴とする。
【００２２】
この発明では、循環経路から熱媒体が漏洩したことを検知可能な被検知物質を熱媒体に添加し、被検知物質を検知することにより熱媒体の漏洩を検知する漏洩検知手段を循環経路の外部に配設するため、熱媒体の漏洩を、適切に検知することができる。この結果、熱媒体の漏洩を容易に、且つ、確実に検知することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る熱媒体漏洩検知方法及び熱媒体漏洩検知装置は、熱媒体の漏洩を容易に、且つ、確実に検知することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、実施形態に係る作動流体漏洩検知装置を備える地熱発電システムの概略図である。
【図２】図２は、地熱発電システムの動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明に係る熱媒体漏洩検知方法及び熱媒体漏洩検知装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【００２６】
〔実施形態〕
図１は、実施形態に係る作動流体漏洩検知装置を備える地熱発電システムの概略図である。本実施例に係る地熱発電システム１０は、熱媒体を作動流体として用い、地熱の熱源流体１８で熱媒体（作動流体）１９を加熱し、加熱した作動流体１９により蒸気タービン１３を駆動回転することで発電を行うバイナリー方式の地熱発電システムである。地熱発電システム１０は、作動流体１９に対して、加圧、吸熱、断熱膨張、放熱を繰り返すランキンサイクルで作動流体１９を循環させ、断熱膨張工程の蒸気で蒸気タービン１３を回転させる。
【００２７】
図１に示すように、本実施例に係る地熱発電システム１０は、熱交換器１２と、蒸気タービン１３と、発電機１４と、復水器１５と、冷却塔１６と、制御装置３０と、作動流体回収機構４０と、パージガス供給機構５０と、送液ポンプＰ１、Ｐ２を備えている。また、地熱発電システム１０は、熱源流体１８を流通させる熱源流体供給ラインＬ１１と、作動流体１９を流通させる循環経路１１と、を有する。
【００２８】
循環経路１１は、作動流体供給ラインＬ１２と作動流体蒸気供給ラインＬ１３とを含み、熱交換器１２と、蒸気タービン１３と、復水器１５と、送液ポンプＰ１の間を接続し、この順で循環させる。また、循環経路１１は、送液ポンプＰ１と熱交換器１２とも接続しており、作動流体１９を送液ポンプＰ１から熱交換器１２に供給する。作動流体供給ラインＬ１２は、作動流体１９の流路であり、復水器１５と送液ポンプＰ１と熱交換器１２とを接続している。送液ポンプＰ１は、作動流体１９を復水器１５側から熱交換器１２側に送る。また、作動流体供給ラインＬ１２の送液ポンプＰ１と熱交換器１２との間には、作動流体１９の流量を調節可能な調節弁Ｖ１２とが配設されている。作動流体蒸気供給ラインＬ１３は、作動流体１９の蒸気である作動流体蒸気２３の流路であり、熱交換器１２と蒸気タービン１３と復水器１５とを接続している。
【００２９】
熱交換器（蒸発器）１２は、熱源流体１８と作動流体１９との間で熱交換を行い、熱源流体１８で作動流体１９を加熱する。作動流体１９は、熱交換器１２で熱源流体１８と熱交換し、加熱されることで蒸発（気化）し、高温の作動流体の蒸気（作動流体蒸気）２３となる。
【００３０】
熱交換器１２は、生産井戸（生産井）２１から噴出される熱源流体１８により作動流体１９を加熱して作動流体１９を蒸発させて蒸気とするものである。生産井２１より噴出した熱源流体１８は、熱源流体供給ラインＬ１１を通って熱交換器１２に通流され、熱交換器１２で作動流体１９と熱交換して作動流体１９を加熱した後、還元井戸（還元井）２２に戻される。また、熱交換器１２には、上述したように循環経路１１が接続されており、作動流体１９が供給される。
【００３１】
熱交換器１２は、熱源流体１８と作動流体１９とを熱交換できるものであればよく、例えば、外郭（シェル）内部の蒸発室を直列に貫通して熱源流体１８が通流するチューブを配管したシェル・アンド・チューブ型などが用いられる。
【００３２】
蒸気タービン１３は、熱交換器１２で作動流体１９が加熱されることにより蒸気になった作動流体蒸気２３の圧力より回転力を得て、タービン軸２６が回転駆動する。発電機１４は、タービン軸２６に連結されており、タービン軸２６から回転力を得て駆動回転することにより、発電する。
【００３３】
復水器１５は、蒸気タービン１３の駆動源に用いられて蒸気タービン１３から排出された作動流体蒸気２３を冷却して復水２９にする。復水器１５には、冷却水２８が流れる冷却媒体供給ラインＬ１４と冷却媒体回収ラインＬ１５とを介して冷却塔１６が接続されている。復水器１５は、冷却水２８と作動流体蒸気２３との間で熱交換を行い、作動流体蒸気２３を冷却する。
【００３４】
具体的には、復水器１５は、冷却媒体供給ラインＬ１４を介して冷却塔１６から供給される冷却水２８によって作動流体蒸気２３を冷却することが可能になっており、冷却媒体供給ラインＬ１４上には、冷却水２８を冷却塔１６から復水器１５に供給する送液ポンプＰ２が配設されている。
【００３５】
また、復水器１５と冷却塔１６との間には、復水器１５での作動流体蒸気２３の冷却後の冷却水２８が流れる冷却媒体回収ラインＬ１５が配設されている。冷却塔１６は、冷却媒体回収ラインＬ１５で復水器１５から排出された冷却水２８を回収する。冷却塔１６は、ファン等の放熱機構を備えており、回収した冷却水２８を放熱機構で冷却し、冷却媒体供給ラインＬ１４を介して、復水器１５に供給する。
【００３６】
制御装置３０は、地熱発電システム１０の各部から情報を取得して処理し、各部の動作を制御する。制御装置３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等を有する処理部や、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶部等を備えた公知の構成である。
【００３７】
ここで、本実施形態の地熱発電システム１０は、作動流体１９としては、水以外の媒体（有機媒体）を用いることができる。ここで、作動流体１９は、水よりも沸点が低い媒体を用いることが好ましく、水よりも沸点の低い可燃性の媒体を用いることがより好ましい。作動流体は、各種炭化水素、具体的には、ペンタン（沸点３６℃）、イソペンタン（沸点２８℃）、ペンテン（沸点３７℃）、ヘキサン（沸点６９℃）、イソヘキサン（沸点７０℃）、ヘキセン（沸点６３℃）、メチルシクロブタン（沸点３６℃）、メチルシクロペンタン（沸点７２℃）、シクロペンタン（沸点４９℃）およびシクロヘキサン（沸点８１℃）のいずれか１つまたは混合物を用いることがより好ましい。また、作動流体１９としては、不燃性の媒体を用いてもよく、この場合、フロン、アンモニア等のような低沸点媒体が例示される。
【００３８】
また、作動流体１９としては、アンモニア、代替フロン等を用いることが好ましい。上記媒体を作動流体として用いることで、比較的低温の温水でも効率良く発電が可能な地熱発電システムとすることができる。作動流体１９としては、ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン等を用いるものが好ましい。上記媒体を作動流体として用いることで、比較的低温の温水から高温の温水まで、広い温度範囲で効率良く発電が可能な地熱発電システムとすることができる。
【００３９】
さらに、本実施形態に係る熱媒体漏洩検知方法及び熱媒体漏洩検知装置を用いる地熱発電システム１０は、循環経路１１を流れる作動流体１９に被検知物質を添加している。被検知物質は、循環経路１１から作動流体１９と共に漏洩した際に、漏洩したことを検知可能な化合物である。本実施形態の被検知物質は、付臭剤である。付臭剤とは、大気に放出されたときに気体となり（つまり少なくとも、大気圧及び２０℃以上２５℃以下の範囲内の条件で気体となり）、人間の嗅覚によって感知可能な任意の物質であり、かつ、検出素子で検出することができる物質（化合物、材料）である。また、付臭剤（被検知物質）は、循環経路１１内の循環時に常に気体となる物質であることが好ましい。換言すると、付臭剤は、常温（２０℃近傍）での蒸気圧が、その物質の検出器による検出限界以上であることが好ましい。付臭剤は、例えば、チオール類のような、低濃度でも人間の嗅覚によって感知できる化合物を用いることが好ましい。
【００４０】
また、被検知物質は、循環経路１１内の温度と圧力を考慮して、一番液体になり易い条件でも液化しない化合物を用いることが好ましい。また、被検知物質は、作動流体１９が例えば可燃性化合物の場合には、付臭剤と共に作動流体１９が漏洩した際に、下側可燃限界以下の濃度での作動流体１９の漏洩状態で検知が可能な濃度で作動流体１９に添加するのが好ましい。
【００４１】
循環経路１１の外部における循環経路１１の近傍には、作動媒体１９の漏洩を検知する漏洩検知手段である漏洩検知部３２は、循環経路１１の外部に配置され、循環経路１１の近傍で作動流体１９の漏洩を検知する。本実施形態の漏洩検知部３２は、蒸気タービン１３の車室と回転軸２６との間の近傍に取り付けられている。なお、漏洩検知部３２は、蒸気タービン１３の車室の連結部（上側の車室と下側の車室の連結部）に配置してもよい。また、循環経路１１の近傍であればよく、蒸気タービン１３の近傍以外に設けてもよい。また、漏洩検知部３２は、循環経路１１の複数個所に設けてもよい。
【００４２】
漏洩検知部３２は、付臭剤を検知するセンサであり、付臭剤を検知することにより、循環経路１１から作動流体１９が漏洩しているかを検知する。つまり、漏洩検知部３２は、作動流体１９に添加されている付臭剤を検知することで、作動流体１９と付臭剤が混合して流れている循環経路１１から付臭剤とともに作動流体１９が漏洩しているかを検出する。なお、漏洩検知部３２は、漏洩を検出することができればよく、検知対象の付臭剤（被検知物質）の有無を検出してもよいし、濃度を検出してもよいし、量を検出してもよい。漏洩検知部３２は、被検知物質が大気中にある物質の場合、濃度や量を検出し、その変動によって漏洩を検出することが好ましい。
【００４３】
漏洩検知部３２は、地熱発電システム１０の各部を制御する制御装置３０に接続されており、漏洩検知部３２は、作動流体１９の漏洩を検知した信号を、制御装置３０に伝達する。地熱発電システム１０は、漏洩検知部３２で漏洩の有無を判定しても、制御装置３０で漏洩の有無を判定してもよい。
【００４４】
作動流体回収機構４０は、作動流体１９を回収する機構であり、循環経路１１に接続されている。作動流体回収機構４０は、回収タンク４１と、回収ライン４２と、回収弁４４と、を有する。回収タンク４１は、作動流体１９を貯留するタンクである。回収ライン４２は、作動流体供給ラインＬ１２と、回収タンク４１とを繋げる配管である。回収ライン４２は、作動流体供給ラインＬ１２の送液ポンプＰ１と調節弁Ｖ１２との間に接続されている。回収弁４４は、回収ライン４２に設けられており、回収ライン４２の流路を開閉させる弁である。作動流体回収機構４０は、回収弁４４を閉じることで、回収ライン４２及び回収タンク４１に作動流体１９が流れない状態となる。作動流体回収機構４０は、回収弁４４を開くことで、作動流体供給ラインＬ１２から回収ライン４２及び回収タンク４１に作動流体１９が流れる状態となる。作動流体回収機構４０は、制御装置３０により動作が制御される。
【００４５】
パージガス供給機構５０は、不活性ガスであるパージガスを供給してパージガスを循環経路１１内に流入させる機構であり、循環経路１１に接続されている。パージガス供給機構５０は、パージガス貯蔵タンク５２と、パージガスライン５４と、パージガス弁５６と、を有する。パージガス貯蔵タンク５２は、パージガスを貯留するタンクである。不活性ガスとしては、窒素、アルゴン等を用いることができる。なお、不活性ガスに換えて、不燃性のガスをパージガスとして用いてもよい。パージガスライン５４は、作動流体供給ラインＬ１２と、パージガス貯蔵タンク５２とを繋げる配管である。パージガスライン５４は、作動流体供給ラインＬ１２の調節弁Ｖ１２と熱交換器１２との間に接続されている。パージガス弁５６は、パージガスライン５４に設けられており、パージガスライン５４の流路を開閉させる弁である。パージガス供給機構５０は、パージガス弁５６を閉じることで、パージガスライン５４及びパージガス貯蔵タンク５２から作動流体供給ラインＬ１２に向けてパージガスが流れない状態となる。パージガス供給機構５０は、パージガス弁５６を開くことで、パージガスライン５４及びパージガス貯蔵タンク５２から作動流体供給ラインＬ１２に向けてパージガスが流れる状態となる。パージガス供給機構５０は、制御装置３０により動作が制御される。
【００４６】
次に、地熱発電システム１０の動作について説明する。地熱発電システム１０は、発電を行う場合、送液ポンプＰ１を駆動することにより、作動流体供給ラインＬ１２内の作動流体１９を、復水器１５から熱交換器１２に圧送する。これにより、復水器１５の作動流体１９は、加圧されて熱交換器１２に供給される。また、地熱発電システム１０は、作動流体供給ラインＬ１２に設けた調節弁Ｖ１２の開度や送液ポンプＰ１の駆動を調整することで、熱交換器１２への作動流体１９の供給量や供給時の圧力を調整することができる。
【００４７】
地熱発電システム１０は、熱交換器１２に供給された作動流体１９と、生産井２１より噴出して熱源流体供給ラインＬ１１を通って熱交換器１２に通流する熱源流体１８との間で熱交換を行う。これにより、作動流体１９は加熱され、高温の作動流体蒸気２３になる。また、熱交換器１２で作動流体１９と熱交換した熱源流体１８は、熱源流体供給ラインＬ１１を通り、還元井２２に流入する。また、地熱発電システム１０は、熱源流体供給ラインＬ１１を流れる熱源流体１８の流量は、熱源流体供給ラインＬ１１に設けた調節弁Ｖ１１を調整することで、熱源流体供給ラインＬ１１を流れる熱源流体１８の流量を調整することができる。これにより、熱交換器１２で交換する熱量、つまり、作動流体１９の加熱量を調整することができる。
【００４８】
熱交換器１２で高温の蒸気になった作動流体蒸気２３は、作動流体蒸気供給ラインＬ１３を通って蒸気タービン１３に供給される。蒸気タービン１３では、作動流体蒸気２３の圧力によりタービン軸２６が回転駆動し、この回転駆動によって発電機１４が駆動回転することにより、発電機１４で発電が行われる。
【００４９】
蒸気タービン１３の駆動源に用いられた作動流体蒸気２３は、作動流体供給ラインＬ１２を通って、復水器１５に供給される。また、復水器１５には、冷却塔１６で冷却された冷却水２８が、送液ポンプＰ２で圧送されることにより冷却媒体供給ラインＬ１４を通って供給される。
【００５０】
復水器１５は、作動流体蒸気２３と冷却水２８とで熱交換を行い、作動流体蒸気２３を冷却して凝縮させることにより、復水２９にする。復水２９は、復水器１５から作動流体供給ラインＬ１２に流れ、送液ポンプＰ１によって再び熱交換器１２に供給される。循環経路１１では、これらのように作動流体１９に対して膨張と凝縮とを繰り返し行わせながら、作動流体１９を循環させる。地熱発電システム１０は、以上のように各部を動作し作動流体１９を循環させ、熱源流体１８の熱を作動流体１９で回収し、当該回収した熱エネルギでタービン１３を回転させて、発電を行う。
【００５１】
次に、地熱発電システム１０は、作動流体１９が循環経路１１を循環している間は、漏洩検知部３２によって、循環経路１１からの作動流体１９の漏洩を継続的に検知する。具体的には、地熱発電システム１０は、漏洩検知部３２によって被検知物質を検知する。漏洩検知部３２は、検出した結果を電気信号により制御装置３０に伝達する。制御装置３０は、作動流体１９の漏洩の有無に応じて、作動流体回収機構４０の回収弁４４やパージガス供給機構５０のパージガス弁５６の開閉制御を行う。制御装置３０は、作動流体１９の漏洩がない通常時、回収弁４４とパージガス弁５６を、共に閉じている。
【００５２】
次に、本実施形態に係る作動流体漏洩検知装置１で漏洩時制御を行う場合における処理手順の概略について説明する。図２は、地熱発電システムの動作の一例を示すフローチャートである。図２に示す動作は、制御装置３０が各部の検出結果に基づいて処理を実行することで実現することができる。
【００５３】
制御装置３０は、漏洩検知部３２での検知結果に基づいて、作動流体１９の漏洩があるかを判定する（ステップＳ１２）。つまり、制御装置３０は、循環経路１１の外部に配設される漏洩検知部３２が、付臭剤を検知したか否かに基づいて、作動流体１９の漏洩があるか否かを判定する。制御装置３０は、作動流体１９の漏洩はないと判定した場合（ステップＳ１２でＮｏ）、作動流体１９の漏洩があるかの判定を再び行う（ステップＳ１２）。
【００５４】
次に、制御装置３０は、作動流体１９の漏洩があると判定した場合（ステップＳ１２でＹｅｓ）、回収弁４４を開く（ステップＳ１４）。地熱発電システム１０は、回収弁４４を開くことで、作動流体供給ラインＬ１２を通って送液ポンプＰ１から熱交換器１２に向けて供給される作動流体１９のうち、少なくとも一部の作動流体１９を回収タンク４１に流入させる。これにより、循環経路１１を循環する作動流体１９の量を減少させ、循環経路１１内の圧力を低減させる。また、圧力が低減することで作動流体１９の温度も低減される。また、熱交換器１２の上流側の作動流体を回収することで、液体の作動流体を回収タンク４１に回収することができる。これにより、作動流体１９を円滑に回収することができる。
【００５５】
次に、制御装置３０は、パージガス弁５６を開き（ステップＳ１６）、本処理を終了する。地熱発電システム１０は、パージガス弁５６を開くことで、パージガス貯蔵タンク５２のパージガスをパージガス作動流体供給ラインＬ１２に流入する。循環経路１１にパージガスを供給することで、循環経路１１に充填される気体内及び循環経路１１から外に漏洩する気体を不活性なガスとすることができる。これにより、外部に悪影響を与えることを抑制することができる。また、作動流体１９に可燃性化合物が用いられた場合でも、可燃性化合物が多く漏洩することを抑制できる。
【００５６】
地熱発電システム１０は、作動流体１９の漏洩を漏洩検知部３２で検知し、作動流体１９が漏洩した場合、作動流体回収機構４０とパージガス供給機構５０とを作動させることにより、地熱発電システム１０を安全に稼動させることができる。
【００５７】
また、地熱発電システム１０は、作動流体１９に付臭剤を添加することで、作動流体１９の漏洩があった場合、人間の嗅覚でも感知できる。これにより、漏洩検知部３２以外でも作動流体１９の漏洩を検知することができる。また、人間の嗅覚でも感知できることで、漏洩検知部３２を設けていない部分で漏洩が生じた場合であっても迅速に漏洩を発見することができる。また、添加量を調整することで、下側可燃限界以下の濃度での作動流体１９が漏洩している状態でも人間が嗅覚によっても漏洩を感知できる。
【００５８】
このため、漏洩検知部３２で作動流体１９の漏洩を検知しない場合でも、作動流体１９の漏洩を人間が感知し、漏洩に対する対応をとることができる。例えば、嗅覚によって漏洩を感知した場合には、回収弁４４やパージガス弁５６を手動で開くことにより、循環経路１１内の作動流体１９の流量を減少させ、循環経路１１内のパージガスを増加させることができる。
【００５９】
以上の実施形態に係る作動流体漏洩検知方法は、熱源流体１８の熱エネルギを利用して蒸気タービン１３を回転駆動させる作動流体１９に、循環経路１１から作動流体１９が漏洩したことを検知可能な付臭剤を添加するため、熱エネルギを利用した出力に用いる作動流体１９の漏洩を、適切に検知することができる。この結果、作動流体１９の漏洩を容易に、且つ、確実に検知することができる。
【００６０】
また、循環経路１１から作動流体１９が漏洩したことを検知可能な被検知物質として、付臭剤を添加するため、作動流体１９の漏洩を、人間の嗅覚によって感知することができる。この結果、作動流体１９の漏洩を、より容易に、且つ、確実に検知することができると共に、漏洩の発生に伴う危険性を装置近傍の作業員等に迅速に知らしめる事ができ、安全性が増す。
【００６１】
また、作動流体１９が可燃性化合物である場合に、付臭剤は、下側可燃限界以下の濃度での作動流体１９の漏洩状態で検知が可能な濃度で作動流体１９に添加するため、作動流体１９の漏洩の度合いが比較的安全な段階で、嗅覚によって漏洩を感知できる。この結果、作動流体１９の漏洩を、より適切に検知することができる。
【００６２】
〔変形例〕
なお、上述した作動流体漏洩検知方法では、循環経路１１から作動流体１９が漏洩したことを検知可能な被検知物質として付臭剤を用いているが、被検知物質は、付臭剤以外を用いてもよい。被検知物質は、例えばＣＯ２等の、人体にとって有害でなく、且つ、不燃性の化合物であってもよい。この場合、漏洩検知部３２は、作動流体１９に添加した、人体にとって有害でない不燃性化合物を検知するものを使用し、被検知物質としてＣＯ２を用いた場合は、漏洩検知部３２は、ＣＯ２を検知できるものを使用する。
【００６３】
ここで、ＣＯ２は大気中にも存在するため、漏洩検知部３２でＣＯ２を検知する場合には、例えば、ＣＯ２の変動に基づいて検知したり、距離が離れた複数の箇所でＣＯ２を検知して、その差に基づいて検知したりするのが好ましい。また、ＣＯ２を検知する際には、瞬間的な検知量の変動はノイズである可能性もあるので、一定時間検知を行い、漏洩の有無を検知するのが好ましい。これらのように、被検知物質にＣＯ２等を用いることにより、作動流体１９が漏洩した場合でも、人体には悪影響がなく、また、火災も発生し難くなるため、作動流体漏洩検知装置１の使用時における安全性を高めることができ、作動流体１９の漏洩を、安全に検知することができる。
【００６４】
また、作動流体１９が、不燃性化合物である場合には、被検知物質は、可燃性化合物であってもよい。この場合、漏洩検知部３２は、被検知物質として作動流体１９に添加した可燃性化合物を検知できるものを使用する。なお、被検知物質として用いる可燃性化合物は、大気に放出されたときに、可燃性ガス検知器によって容易に感知可能な物質を示している。また、この場合、作動流体１９に添加する可燃性化合物は、燃焼が可能な濃度にはならず、且つ、漏洩検知部３２で検知できる程度の割合で添加をする。
【００６５】
このように、被検知物質として可燃性化合物を用いることにより、漏洩検知部３２に、市販の可燃性ガス検知器を用いることができるため、作動流体１９の漏洩を容易に、且つ、確実に検知する際に、低コストで検知することができる。また、一般的に可燃性化合物を検知器で検知する際の感度は、フロンガス等の不燃性化合物を検知する際の感度よりも高いため、被検知物質として可燃性化合物を用いることにより、作動流体１９の漏洩を、より確実に検知することができる。
【００６６】
これらのように、被検知物質は、付臭剤以外を用いてもよく、沸点が作動流体１９の沸点より高く、循環経路１１を循環する際における最低温度でも液化しない化合物であれば、上述したものにとらわれない。被検知物質は、循環経路１１内の循環時に、常に気体であるものであれば、循環経路１１内において作動流体１９が液相になる位置で漏洩した場合でも、気体の被検知物質を検知することができる。これにより、作動流体１９の漏洩を検知することができ、循環経路１１のいずれの位置における作動流体１９の漏洩も検知することができる。
【００６７】
また、上述した作動流体漏洩検知装置１では、漏洩検知部３２は蒸気タービン１３に取り付けられているが、漏洩検知部３２は、蒸気タービン１３以外に取り付けてもよい。漏洩検知部３２は、循環経路１１の近傍であれば、いずれの位置でもよいが、作動流体１９が漏洩する可能性が高い位置の近傍に設置するのが好ましい。例えば、漏洩検知部３２は、送液ポンプＰ１から蒸気タービン１３までの間の機器および配管接続部のように、圧力が高い部位に設置するのが好ましく、この中でも特に、熱交換器１２から蒸気タービン１３までの間の機器および配管接続部のように、温度が高い部位に設置するのが好ましい。
【００６８】
また、作動流体１９に添加する被検知物質は、漏洩検知部３２の検知の感度に合わせて、添加量を少なくするのが好ましい。つまり、被検知物質の添加量が増加するに従って、熱交換やエネルギの出力等の作動流体１９としての機能が低下するため、被検知物質は、作動流体１９の漏洩時に、漏洩検知部３２での被検知物質の検知に基づいて漏洩を検知できる程度に、添加量を少なくするのが好ましい。
【００６９】
また、上述した作動流体漏洩検知装置１では、作動流体１９の漏洩を検知した際には、作動流体回収機構４０で作動流体１９を回収すると共に、パージガス供給機構５０によって循環経路１１内にパージガスを流入させているが、作動流体１９の漏洩時は、これ以外の手法で対処を行ってもよい。
【００７０】
また、上述した作動流体漏洩検知方法及び作動流体漏洩検知装置１では、熱源に地熱の熱源流体１８を用いる地熱発電システム１０に用いるものとして説明しているが、作動流体漏洩検知方法や作動流体漏洩検知装置１は、地熱発電システム１０以外に用いてもよい。例えば、熱源としては、地熱以外の熱源の廃熱回収を行い、回収した熱源の熱エネルギを利用して、作動流体１９との間で熱交換を行ってもよい。また、熱源の熱エネルギを利用して行う出力としては、蒸気タービン１３を回転駆動させることによる発電以外の用途に用いてもよく、上述した作動流体漏洩検知方法や作動流体漏洩検知装置１は、地熱発電システム１０以外のヒートポンプ等に用いてもよい。
【００７１】
また、作動流体漏洩検知方法や作動流体漏洩検知装置１は、上述した実施形態、及び変形例で用いられている方法や構成、制御等を適宜組み合わせてもよく、または、上述した方法や構成等以外を用いてもよい。上述した方法や構成等に関わらず、循環経路に封入されて循環し、熱源の熱エネルギを利用した所望の出力に用いる流体である作動流体に、漏洩したことを検知可能な被検知物質を添加することにより、作動流体の漏洩を容易に、且つ、確実に検知することができる。
【００７２】
本発明を地熱発電システムに適用した実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、作動流体を用いて熱源から熱を回収し、ランキンサイクルを用いて、作動流体を循環させ、作動流体の蒸気でタービンを回転させ、発電を行う各種システムに用いることができる。つまり、作動流体を加熱する熱源として、種々の機構の熱を用いることができる。熱源としては、例えば、舶用機械から生じる熱、工場の廃熱、ガスタービンの廃熱、太陽熱、産業廃棄物の燃焼により生ずる熱等を用いることができる。つまり、発電システムは、舶用機械から生じる熱、工場廃熱、ガスタービン廃熱、太陽熱、産業廃棄物の燃焼により生ずる熱、から発電を行うことができる。また、発電システムは、海洋温度差発電システムとすることもできる。この場合、熱源は、海洋表層の温水となる。また、冷却塔に換えて、深海の冷水による冷却機構を用いる。
【符号の説明】
【００７３】
１  作動流体漏洩検知装置
１０  地熱発電システム
１１  循環経路
１２  熱交換器
１３  蒸気タービン
１４  発電機
１５  復水器
１６  冷却塔
１８  熱源流体
１９  作動流体（熱媒体）
２１  生産井戸（生産井）
２２  還元井戸（還元井）
２３  作動流体蒸気
３０  制御装置
３２  漏洩検知部（漏洩検知手段）
４０  作動流体回収機構
４４  回収弁
５０  パージガス供給機構
５６  パージガス弁
【図１】
2014181997.tif 000003
【図２】
2014181997.tif 000004