(57)【要約】【課題】作動流体の熱により貯湯槽の温水を生成する際、作動流体から常に十分な熱量を得ることのできるランキンシステムを提供する。【解決手段】動力発生機２と凝縮器３との間に設けた熱交換器５によって作動流体と貯湯槽Ｈの水とを熱交換させるようにしたので、貯湯槽Ｈに流入する水を動力発生機２から流出した高温の作動流体によって加熱することができ、貯湯槽Ｈの温水を生成する際、作動流体から常に十分な熱量を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体を所定の熱源により加熱して蒸発させる蒸発器と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する動力発生機と、動力発生機から流出する作動流体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出する作動流体を吸入して蒸発器側に吐出するポンプとを備え、動力発生機によって発電機を駆動するとともに、作動流体の熱によって貯湯槽の温水を生成するようにしたランキンシステムにおいて、
前記動力発生機と凝縮器との間に設けられ、動力発生機から流出した作動流体と貯湯槽に流入する水とを熱交換する熱交換器を備えた
ことを特徴とするランキンシステム。
【請求項２】
前記熱交換器から貯湯槽に流入する水を加熱する補助加熱手段を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のランキンシステム。
【請求項３】
前記補助加熱手段を電気ヒータによって形成した
ことを特徴とする請求項２記載のランキンシステム。
【請求項４】
前記補助加熱手段をボイラによって形成した
ことを特徴とする請求項２記載のランキンシステム。
【請求項５】
前記補助加熱手段によって他の所定の流体を加熱するように構成した
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載のランキンシステム。
【請求項６】
前記貯湯槽の温水によって他の所定の流体を加熱するように構成した
ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載のランキンシステム。
【請求項７】
前記他の所定の流体として浴槽の水を加熱するように構成した
ことを特徴とする請求項５または６記載のランキンシステム。
【請求項８】
前記他の所定の流体として暖房装置の熱媒体を加熱するように構成した
ことを特徴とする請求項５または６記載のランキンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば太陽光等の自然界で発生する熱、内燃機関やボイラの廃熱、工場廃熱等を熱源として利用することにより、発電及び給湯等を行うランキンシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のランキンシステムとしては、作動流体を所定の熱源により加熱して蒸発させる蒸発器と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生するタービン等の動力発生機と、動力発生機から流出する作動流体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出する作動流体を吸入して蒸発器側に吐出するポンプとを備え、動力発生機によって発電機を駆動するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、作動流体の熱を利用して貯湯槽の温水を生成することにより、給湯を行うようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開昭５８−１８３８０３号公報
【特許文献１】特開昭５５−７７６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前述のように作動流体の熱を利用して給湯を行うものでは、貯湯槽に流入する水を第１の凝縮器の下流側に設けた第２の凝縮器を流通する作動流体によって加熱するようにしているが、第２の凝縮器の作動流体では給湯に必要な熱量を十分に得ることができず、給湯能力が不足して貯湯槽の温水を有効に利用することができないという問題点があった。
【０００４】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、作動流体の熱により貯湯槽の温水を生成する際、作動流体から常に十分な熱量を得ることのできるランキンシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は前記目的を達成するために、作動流体を所定の熱源により加熱して蒸発させる蒸発器と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する動力発生機と、動力発生機から流出する作動流体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出する作動流体を吸入して蒸発器側に吐出するポンプとを備え、動力発生機によって発電機を駆動するとともに、作動流体の熱によって貯湯槽の温水を生成するようにしたランキンシステムにおいて、前記動力発生機と凝縮器との間に設けられ、動力発生機から流出した作動流体と貯湯槽に流入する水とを熱交換する熱交換器を備えている。
【０００６】
これにより、動力発生機と凝縮器との間に設けた熱交換器によって作動流体と貯湯槽の水とが熱交換されることから、貯湯槽に流入する水が動力発生機から流出した高温の作動流体によって加熱される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、貯湯槽に流入する水を動力発生機から流出した高温の作動流体によって加熱することができるので、貯湯槽の温水を生成する際、作動流体から常に十分な熱量を得ることができ、貯湯槽の温水を有効に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は本発明の第１の実施形態を示すもので、ランキンシステムの概略構成図である。
【０００９】
このランキンシステムは、作動流体を蒸発させる蒸発器１と、蒸発器１によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する動力発生機２と、動力発生機２から流出する作動流体を凝縮させる凝縮器３と、凝縮器３から流出した作動流体を吸入して蒸発器１側に吐出するポンプ４と、動力発生機２から流出した作動流体と貯湯槽Ｈに流入する水とを熱交換する熱交換器５と、貯湯槽Ｈの水を熱交換器５に循環する水回路６とを備え、動力発生機２によって発電機Ｇを駆動するとともに、作動流体の熱によって貯湯槽Ｈの温水を生成するようにようになっている。
【００１０】
蒸発器１は、内部を流通する作動流体を所定の熱源（例えば太陽光等の自然エネルギー、工場廃熱等）によって蒸発させるように構成され、熱源としては、例えば太陽光等の自然エネルギー、工場廃熱等が用いられる。
【００１１】
動力発生機２はタービン、スクロール型膨張機等の周知の機器からなり、作動流体の流入側を蒸発器１に接続されるとともに、その回転軸を発電機Ｇに連結されている。
【００１２】
凝縮器３は、内部を流通する作動流体を外気との熱交換によって凝縮させるように構成され、その近傍には外気送風用の送風機３ａが設けられている。
【００１３】
ポンプ４は作動流体を圧送する周知の機器からなり、蒸発器１と凝縮器３との間に設けられている。
【００１４】
熱交換器５は動力発生機２と凝縮器３との間に設けられ、動力発生機２から流出した作動流体と水回路６の水とを互いに熱交換させるように構成されている。
【００１５】
水回路６は熱交換器５及び貯湯槽Ｈに接続され、貯湯槽Ｈ内の水をポンプ６ａによって熱交換器５に循環するようになっている。また、貯湯槽Ｈには給水管７を介して外部から水道水が供給されるとともに、貯湯槽Ｈ内の温水は給湯管８から任意に吐出されるようになっている。
【００１６】
以上のように構成されたランキンシステムにおいては、蒸発器１で加熱されて蒸発した作動流体が動力発生機２に流入し、動力発生機２内で膨張する。その際、動力発生機２が作動流体の膨張により回転し、動力発生機２によって発電機Ｇが駆動される。また、動力発生機２から流出した作動流体は熱交換器５を介して凝縮器３に流入し、凝縮器３によって凝縮した後、凝縮器３から流出した作動流体はポンプ４に吸入されて蒸発器１側に吐出され、蒸発器１によって再び蒸発する。その際、水回路６の水が熱交換器５を流通する作動流体との熱交換によって加熱され、貯湯槽Ｈ内に温水として貯えられる。
【００１７】
このように、本実施形態のランキンシステムによれば、動力発生機２と凝縮器３との間に設けた熱交換器５によって作動流体と貯湯槽Ｈの水とを熱交換させるようにしたので、貯湯槽Ｈに流入する水を動力発生機２から流出した高温の作動流体によって加熱することができ、貯湯槽Ｈの温水を生成する際、作動流体から常に十分な熱量を得ることができる。
【００１８】
図２は本発明の第２の実施形態を示すもので、ランキンシステムの概略構成図である。尚、前記実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。
【００１９】
本実施形態のランキンシステムは、熱交換器５から貯湯槽Ｈに流入する水を加熱する加熱器９を備え、加熱器９は内部を流通する水回路６の水を補助加熱手段としての電気ヒータ９ａによって加熱するようになっている。これにより、水回路６の水を熱交換器５を流通する作動流体の熱のみならず電気ヒータ９ａによっても加熱することができるので、例えば太陽光を利用する場合に曇天や雨天により熱源の熱量が不足する場合や温水の使用量が多い場合など、作動流体の熱のみでは熱量が不十分な場合でも十分な給湯能力を得ることができる。
【００２０】
図３は本発明の第３の実施形態を示すもので、ランキンシステムの概略構成図である。尚、前記実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。
【００２１】
本実施形態のランキンシステムは、第２の実施形態の加熱器９に代わる補助加熱手段としてのボイラ１０を備え、ボイラ１０によって水回路６の水を加熱するようになっている。これにより、水回路６の水を熱交換器５を流通する作動流体の熱のみならずボイラ１０によっても加熱することができるので、第２の実施形態と同様、作動流体の熱のみでは熱量が不十分な場合でも十分な給湯能力を得ることができる。尚、ボイラ１０で生成される温水は他の目的に使用することも可能である。
【００２２】
図４は本発明の第４の実施形態を示すもので、ランキンシステムの概略構成図である。尚、前記実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。
【００２３】
本実施形態のランキンシステムは、他の所定の流体としての浴槽Ｂの水を前記ボイラ１０によって加熱するようにしたもので、浴槽Ｂの水を水回路１１のポンプ１１ａによってボイラ１０に循環することにより、ボイラ１０によって水回路１１の水を加熱するようになっている。これにより、ボイラ１０によって貯湯槽Ｈの水回路６の水のみならず浴槽Ｂの水も加熱することができ、ボイラ１０の熱を有効に利用することができる。尚、ボイラ１０によって加熱する他の所定の流体としては、例えばファンコイルユニットや床暖房用の熱媒体（温水またはブライン等）であってもよい。また、ボイラ１０に代えて第４の実施形態と同様の加熱器を用いて浴槽Ｂの水または他の所定の流体を加熱するようにしてもよい。
【００２４】
図５は本発明の第５の実施形態を示すもので、ランキンシステムの要部概略構成図である。尚、前記実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。
【００２５】
本実施形態のランキンシステムは、他の所定の流体としての浴槽Ｂの水を貯湯槽Ｈの温水によって加熱するようにしたもので、貯湯槽Ｈの温水と浴槽Ｂの水とを熱交換する熱交換器１２を備えている。即ち、貯湯槽Ｈの温水を水回路１３のポンプ１３ａによって熱交換器１２に循環するとともに、浴槽Ｂの水を水回路１４のポンプ１４ａによって熱交換器１２に循環することにより、浴槽Ｂの水を熱交換器１２を介して貯湯槽Ｈの温水により加熱するようになっている。これにより、貯湯槽Ｈの温水を給湯のみならず浴槽水の加熱にも用いることができるので、発電用、給湯用及び風呂用のシステムとして総合的な熱効率の向上を図ることができる。
【００２６】
図６は本発明の第６の実施形態を示すもので、ランキンシステムの要部概略構成図である。尚、前記実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。
【００２７】
本実施形態のランキンシステムは、第５の実施形態の浴槽Ｂの水に代わる他の所定の流体として暖房装置の熱媒体を加熱するようにしたもので、暖房装置としての床暖房パネルＰの熱媒体を前記水回路１３のポンプ１３ａによって熱交換器１２に循環するようになっている。これにより、貯湯槽Ｈの温水を給湯のみならず床暖房用の熱媒体の加熱にも用いることができるので、発電用、給湯用及び暖房用のシステムとして総合的な熱効率の向上を図ることができる。尚、貯湯槽Ｈの温水によって加熱する他の所定の流体としては、例えばファンコイルユニット等の他の暖房装置に用いられる熱媒体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すランキンシステムの概略構成図
【図２】本発明の第２の実施形態を示すランキンシステムの概略構成図
【図３】本発明の第３の実施形態を示すランキンシステムの概略構成図
【図４】本発明の第４の実施形態を示すランキンシステムの概略構成図
【図５】本発明の第５の実施形態を示すランキンシステムの要部概略構成図
【図６】本発明の第６の実施形態を示すランキンシステムの要部概略構成図
【符号の説明】
【００２９】
１…蒸発器、２…動力発生機、３…凝縮器、４…ポンプ、５…熱交換器、９ａ…電気ヒータ、１０…ボイラ、１２…熱交換器、Ｂ…浴槽、Ｇ…発電機、Ｈ…貯湯槽、Ｐ…床暖房パネル。
【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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【図６】
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