(57)【要約】【課題】熱回収効率を向上できる動力回収装置を提供する。【解決手段】高圧蒸気の作動流体を生成する蒸発器１１と、蒸発器１１の下流に配して作動流体を膨張させる膨張機１２と、膨張機１２の下流に配した第１容器２１及び第２容器２２を有する容器列２７と、第１、第２容器２１、２２内にそれぞれ設けられて第１、第２容器２１、２２の冷却及び加熱を択一的に行う冷却部３１、３２及び加熱部４１、４２とを備え、上流から順に冷却部３１で冷却する第１容器２１と加熱部４２で加熱する第２容器２２が交互に並び、容器列２７の両端を開いて第１容器２１と第２容器２２との間を閉じた第１運転状態と、上流から順に加熱部４１で加熱する第１容器２１と冷却部３２で冷却する第２容器２２が交互に並び、容器列２７の両端を閉じて第１容器２１と第２容器２２との間を開いた第２運転状態とを繰り返した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源により作動流体を加熱して高圧蒸気の作動流体を生成する蒸発器と、前記蒸発器の下流に配されて作動流体を膨張させる膨張機と、直列に接続された複数の容器を有するとともに前記膨張機の下流に配されて前記蒸発器に接続される容器列と、各前記容器内にそれぞれ設けられて前記容器の冷却及び加熱を択一的に行う冷却部及び加熱部とを備え、
前記容器列が上流側から順に前記冷却部により冷却される前記容器と前記加熱部により加熱される前記容器とが交互に並び、冷却される前記容器への作動流体の流入及び加熱される前記容器からの作動流体の流出を可能にして、冷却される前記容器からの作動流体の流出及び加熱される前記容器への作動流体の流入を遮断する第１運転状態と、
前記容器列が上流側から順に前記加熱部により加熱される前記容器と前記冷却部により冷却される前記容器とが交互に並び、冷却される前記容器への作動流体の流入及び加熱される前記容器からの作動流体の流出を可能にして、冷却される前記容器からの作動流体の流出及び加熱される前記容器への作動流体の流入を遮断する第２運転状態と、
を繰り返すことを特徴とする動力回収装置。
【請求項２】
前記冷却部が冷熱媒体の流通によって前記容器を冷却し、上流側の前記容器を冷却した後の冷熱媒体によって下流側の前記容器を冷却したことを特徴とする請求項１に記載の動力回収装置。
【請求項３】
隣接する前記容器の前記冷却部間に冷熱媒体を貯溜する冷熱媒体貯溜部を設け、上流側の前記容器を冷却した後に前記冷熱媒体貯溜部に貯溜された冷熱媒体によって隣接する下流側の前記容器を冷却したことを特徴とする請求項２に記載の動力回収装置。
【請求項４】
前記加熱部が温熱媒体の流通によって前記容器を加熱し、下流側の前記容器を加熱した後の温熱媒体によって上流側の前記容器を加熱したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の動力回収装置。
【請求項５】
隣接する前記容器の前記加熱部間に温熱媒体を貯溜する温熱媒体貯溜部を設け、下流側の前記容器を加熱した後に前記温熱媒体貯溜部に貯溜された温熱媒体によって隣接する上流側の前記容器を加熱したことを特徴とする請求項４に記載の動力回収装置。
【請求項６】
前記容器列を並列に複数設け、第１運転状態で一の前記容器列が上流側から順に前記冷却部により冷却される前記容器と前記加熱部により加熱される前記容器とが交互に並び、他の前記容器列が上流側から順に前記加熱部により加熱される前記容器と前記冷却部により冷却される前記容器とが交互に並ぶとともに、第２運転状態で一の前記容器列が上流側から順に前記加熱部により加熱される前記容器と前記冷却部により冷却される前記容器とが交互に並び、他の前記容器列が上流側から順に前記冷却部により冷却される前記容器と前記加熱部により加熱される前記容器とが交互に並ぶことを特徴とする請求項１に記載の動力回収装置。
【請求項７】
前記冷却部が冷熱媒体の流通によって前記容器を冷却し、一の前記容器列の上流側の前記容器を冷却した後の冷熱媒体によって他の前記容器列の下流側の前記容器を冷却したことを特徴とする請求項６に記載の動力回収装置。
【請求項８】
前記加熱部が温熱媒体の流通によって前記容器を加熱し、一の前記容器列の下流側の前記容器を加熱した後の温熱媒体によって他の前記容器列の上流側の前記容器を加熱したことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の動力回収装置。
【請求項９】
上流側の前記容器よりも下流側の前記容器の容積が大きいことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の動力回収装置。
【請求項１０】
各前記容器は作動流体の流入口が上部に配され、流出口が下部に配されることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の動力回収装置。
【請求項１１】
前記容器列と前記膨張機との間に作動流体を凝縮する凝縮器を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の動力回収装置。
【請求項１２】
前記容器列内の前記容器間及び前記容器列の両端に逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の動力回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排熱等を回収して動力を発生させる動力回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排熱等から動力を回収する従来の動力回収装置は一般にランキンサイクル等の熱サイクルが用いられる。この動力回収装置は排熱を用いて蒸発器で液体の作動媒体から高圧蒸気を生成し、蒸発器で生成した高圧蒸気をタービン等の膨張機に導いて膨張させる。これにより動力を回収し、タービンの回転等によって発電等に利用する。膨張した蒸気の作動媒体は凝縮器で液化し、機械式のポンプで昇圧した後に蒸発器に戻される。この時、ポンプを駆動するために電力を使うため、実質的な熱回収効率が低下する問題がある。
【０００３】
上記問題を解決するために、特許文献１には熱ポンプによって作動媒体を送液する動力回収装置が開示されている。図５はこの動力回収装置の系統図を示している。動力回収装置１は蒸発器１１、膨張機１２、凝縮器１４、容器２０、蒸発器１１の順に接続され、作動流体が封入されている。凝縮器１４と容器２０との間には逆止弁から成る上流側開閉部５１が設けられる。容器２０と蒸発器１１との間には逆止弁から成る下流側開閉部５２が設けられる。
【０００４】
蒸発器１１は作動流体を廃熱や太陽熱等の熱源によって加熱し、作動流体を蒸発させて高温高圧の作動流体を生成する。膨張機１２は発電機１３が接続されたタービンを形成し、高圧蒸気の作動流体を膨張してその際に回転する。凝縮器１４は膨張した蒸気の作動媒体を地下水や外気等との熱交換によって液化する。
【０００５】
容器２０内には作動流体を冷却する冷却部３０と作動流体を加熱する加熱部４０とが設けられる。冷却部３０は地下水等の冷熱媒体が流通する熱交換器により形成される。加熱部４０は温水等の温熱媒体が流通する熱交換器により形成される。
【０００６】
上記構成の動力回収装置１において、冷却部３０によって容器２０内が冷却されると、作動流体が降温して凝縮する。これにより、容器２０内が減圧されて凝縮器１４よりも低圧になり、凝縮器１４内の作動流体が上流側開閉部５１を介して容器２０内に移動する。
【０００７】
次に、加熱部４０によって容器２０内が加熱されると、作動流体が昇温して蒸発する。これにより、容器２０内が昇圧されて蒸発器１１よりも高圧になり、容器２０内の作動流体が下流側開閉部５２を介して蒸発器１１内に移動する。従って、容器２０の冷却及び加熱を繰り返すことにより、凝縮器１４内の作動流体が蒸発器１１に加圧して送液される。
【０００８】
蒸発器１１で蒸発した高圧蒸気の作動流体は膨張機１２で減圧膨張する。これにより、動力を回収して発電機１３により発電することができる。膨張した蒸気の作動媒体は凝縮器で液化し、容器２０を介して蒸発器１１に戻される。これにより、冷却部３０及び加熱部４０によって熱ポンプを形成し、昇圧用の機械式のポンプを設けた場合よりも動力回収装置１の熱回収効率を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００６／０３０７７９  Ａ１（第８頁−第１２頁、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１に開示された動力回収装置によると、膨張機１２を大きな圧力差で作動させるために、蒸発器１１と凝縮器１４の圧力差を大きくする必要がある。そして、凝縮器１４内の作動流体を容器２０内に移動させるために容器２０内の圧力を凝縮器１４よりも更に低くする必要があり、低い温度まで冷却しなければならない。また、容器２０内の作動流体を蒸発器１１内に移動させるために容器２０内の圧力を蒸発器１１よりも更に高くする必要があり、高い温度まで加熱しなければならない。
【００１１】
これにより、冷却部３０によって冷却された容器２０と加熱部４０によって加熱された容器２０との温度差を大きくする必要がある。このため、冷却部３０で容器２０を所定温度に冷却した後に加熱部４０で容器２０を所定温度に加熱するまでの時間が長くなる。従って、作動流体の送液に時間がかかり、動力回収装置１の熱回収効率が低い問題があった。
【００１２】
また、冷却及び加熱による容器２０の温度差が大きいため、冷熱冷媒及び温熱冷媒の循環量を多くする必要がある。このため、冷熱冷媒や温熱冷媒を供給する給水ポンプ等の装置が大型になり、動力回収装置１の消費電力が大きくなる問題もあった。
【００１３】
本発明は、熱回収効率を向上できる動力回収装置を提供することを目的とする。また本発明は、消費電力を低減できる動力回収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】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明は、熱源により作動流体を加熱して高圧蒸気の作動流体を生成する蒸発器と、前記蒸発器の下流に配されて作動流体を膨張させる膨張機と、直列に接続された複数の容器を有するとともに前記膨張機の下流に配されて前記蒸発器に接続される容器列と、各前記容器内にそれぞれ設けられて前記容器の冷却及び加熱を択一的に行う冷却部及び加熱部とを備え、
前記容器列が上流側から順に前記冷却部により冷却される前記容器と前記加熱部により加熱される前記容器とが交互に並び、冷却される前記容器への作動流体の流入及び加熱される前記容器からの作動流体の流出を可能にして、冷却される前記容器からの作動流体の流出及び加熱される前記容器への作動流体の流入を遮断する第１運転状態と、
前記容器列が上流側から順に前記加熱部により加熱される前記容器と前記冷却部により冷却される前記容器とが交互に並び、冷却される前記容器への作動流体の流入及び加熱される前記容器からの作動流体の流出を可能にして、冷却される前記容器からの作動流体の流出及び加熱される前記容器への作動流体の流入を遮断する第２運転状態と、
を繰り返すことを特徴としている。
【００１５】
この構成によると、蒸発器、膨張機、容器列、蒸発器の順に接続され、作動流体が封入される。容器列が例えば第１容器及び第２容器を備えると、第１運転状態で上流側の第１容器が冷却部により冷却され、下流側の第２容器が加熱部により加熱される。第１容器が冷却によって膨張機よりも低圧になると作動流体が膨張機から第１容器に流入する。第２容器が加熱によって蒸発器よりも高圧になると作動流体が第２容器から蒸発器に流入する。次に、第２運転状態で第１容器が加熱部により加熱され、第２容器が冷却部により冷却される。第１容器の加熱及び第２容器の冷却によって第２容器が第１容器よりも低圧になると作動流体が第１容器から第２容器に流入する。この動作が繰り返し行われ、膨張機から蒸発器に作動流体が送液される。蒸発器で廃熱や太陽熱等によって蒸発した高圧蒸気の作動流体は膨張機で減圧膨張する。これにより、動力を回収してタービン等を回転し、発電等が行われる。容器列は４個以上の容器を直列に配してもよい。
【００１６】
また本発明は、上記構成の動力回収装置において、前記冷却部が冷熱媒体の流通によって前記容器を冷却し、上流側の前記容器を冷却した後の冷熱媒体によって下流側の前記容器を冷却したことを特徴としている。
【００１７】
また本発明は、上記構成の動力回収装置において、隣接する前記容器の前記冷却部間に冷熱媒体を貯溜する冷熱媒体貯溜部を設け、上流側の前記容器を冷却した後に前記冷熱媒体貯溜部に貯溜された冷熱媒体によって隣接する下流側の前記容器を冷却したことを特徴としている。
【００１８】
この構成によると、第１運転状態で上流側の容器の冷却部を冷熱媒体が流通し、上流側の容器が冷却される。上流側の容器を冷却した冷熱媒体は冷熱媒体貯溜部に貯溜される。第２運転状態に切り換えられると冷熱媒体貯溜部に貯溜された冷熱媒体が隣接する下流側の容器の冷却部を流通し、下流側の容器が冷却される。第２運転状態で上流側の容器は加熱されるため、上流側の容器の冷却により昇温された後の冷熱媒体であっても下流側の容器を上流側の容器よりも低温に冷却することができる。
【００１９】
また本発明は、上記構成の動力回収装置において、前記加熱部が温熱媒体の流通によって前記容器を加熱し、下流側の前記容器を加熱した後の温熱媒体によって上流側の前記容器を加熱したことを特徴としている。
【００２０】
また本発明は、上記構成の動力回収装置において、隣接する前記容器の前記加熱部間に温熱媒体を貯溜する温熱媒体貯溜部を設け、下流側の前記容器を加熱した後に前記温熱媒体貯溜部に貯溜された温熱媒体によって隣接する上流側の前記容器を加熱したことを特徴としている。
【００２１】
この構成によると、第１運転状態で下流側の容器の加熱部を温熱媒体が流通し、下流側の容器が加熱される。下流側の容器を加熱した温熱媒体は温熱媒体貯溜部に貯溜される。第２運転状態に切り換えられると温熱媒体貯溜部に貯溜された温熱媒体が隣接した上流側の容器の加熱部を流通し、上流側の容器が加熱される。第２運転状態で下流側の容器は冷却されるため、下流側の容器の加熱により降温された後の温熱媒体であっても上流側の容器を下流側の容器よりも高温に加熱することができる。
【００２２】
また本発明は、上記構成の動力回収装置において、前記容器列を並列に複数設け、第１運転状態で一の前記容器列が上流側から順に前記冷却部により冷却される前記容器と前記加熱部により加熱される前記容器とが交互に並び、他の前記容器列が上流側から順に前記加熱部により加熱される前記容器と前記冷却部により冷却される前記容器とが交互に並ぶとともに、第２運転状態で一の前記容器列が上流側から順に前記加熱部により加熱される前記容器と前記冷却部により冷却される前記容器とが交互に並び、他の前記容器列が上流側から順に前記冷却部により冷却される前記容器と前記加熱部により加熱される前記容器とが交互に並ぶことを特徴としている。
【００２３】
この構成によると、蒸発器、膨張機、一の容器列、蒸発器の順に接続される。また、膨張機の下流で分岐して他の容器列が接続され、蒸発器の上流で両容器列が合流する。一の容器列が例えば、第１容器及び第２容器を備え、他の容器列が例えば第３容器及び第４容器を備える。第１運転状態で第１容器の冷却部、第２容器の加熱部、第３容器の加熱部、第４容器の冷却部が動作する。これにより、第１容器及び第４容器内が冷却されるとともに第３容器及び第２容器内が加熱される。第１容器が冷却によって膨張機よりも低圧になると作動流体が膨張機から第１容器に流入する。第２容器が加熱によって蒸発器よりも高圧になると作動流体が第２容器から蒸発器に流入する。第３容器の加熱及び第４容器の冷却によって第４容器が第３容器よりも低圧になると作動流体が第３容器から第４容器に流入する。次に、第２運転状態で第１容器の加熱部、第２容器の冷却部、第３容器の冷却部、第４容器の加熱部が動作する。これにより、第１容器及び第４容器内が加熱されるとともに第３容器及び第２容器内が冷却される。第１容器の加熱及び第２容器の冷却によって第２容器が第１容器よりも低圧になると作動流体が第１容器から第２容器に流入する。第３容器が冷却によって膨張機よりも低圧になると作動流体が膨張機から第３容器に流入する。第４容器が加熱によって蒸発器よりも高圧になると作動流体が第４容器から蒸発器に流入する。この動作が繰り返し行われ、膨張機から蒸発器に作動流体が送液される。
【００２４】
また本発明は、上記構成の動力回収装置において、前記冷却部が冷熱媒体の流通によって前記容器を冷却し、一の前記容器列の上流側の前記容器を冷却した後の冷熱媒体によって他の前記容器列の下流側の前記容器を冷却したことを特徴としている。
【００２５】
この構成によると、第１運転状態で冷熱媒体が第１容器の冷却部を流通して第１容器が冷却され、第１容器を冷却した後の冷熱媒体が第４容器の冷却部を流通して第４容器が冷却される。第２運転状態に切り換えられると冷熱媒体が第３容器の冷却部を流通して第３容器が冷却され、第３容器を冷却した後の冷熱媒体が第２容器の冷却部を流通して第２容器が冷却される。第１運転状態で第３容器は加熱されるため、第１容器の冷却により昇温された後の冷熱媒体であっても第４容器を第３容器よりも低温に冷却することができる。また、第２運転状態で第１容器は加熱されるため、第３容器の冷却により昇温された後の冷熱媒体であっても第２容器を第１容器よりも低温に冷却することができる。
【００２６】
また本発明は、上記構成の動力回収装置において、前記加熱部が温熱媒体の流通によって前記容器を加熱し、一の前記容器列の下流側の前記容器を加熱した後の温熱媒体によって他の前記容器列の上流側の前記容器を加熱したことを特徴としている。
【００２７】
この構成によると、第１運転状態で温熱媒体が第２容器の加熱部を流通して第２容器が加熱され、第２容器を加熱した後の温熱媒体が第３容器の加熱部を流通して第３容器が加熱される。第２運転状態に切り換えられると温熱媒体が第４容器の加熱部を流通して第４容器が加熱され、第４容器を加熱した後の温熱媒体が第１容器の加熱部を流通して第１容器が加熱される。第１運転状態で第４容器は冷却されるため、第２容器の加熱により降温された後の温熱媒体であっても第３容器を第４容器よりも高温に加熱することができる。また、第２運転状態で第２容器は冷却されるため、第４容器の加熱により降温された後の温熱媒体であっても第１容器を第２容器よりも高温に加熱することができる。
【００２８】
また本発明は、上記構成の動力回収装置において、上流側の前記容器よりも下流側の前記容器の容積が大きいことを特徴としている。この構成によると、送液に関与しない作動流体の加熱及び冷却に係る熱量を小さくすることができる。
【００２９】
また本発明は、上記構成の動力回収装置において、各前記容器は作動流体の流入口が上部に配され、流出口が下部に配されることを特徴としている。この構成によると、各容器から液体の作動流体が流出し、少ない熱量で送液することができる。
【００３０】
また本発明は、上記構成の動力回収装置において、前記容器列と前記膨張機との間に作動流体を凝縮する凝縮器を設けたことを特徴としている。この構成によると、膨張機で膨張した蒸気の作動媒体は凝縮器で液化し、容器列に導かれる。
【００３１】
また本発明は、上記構成の動力回収装置において、前記容器列内の前記容器間及び前記容器列の両端に逆止弁を設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によると、膨張機の下流に配される容器列が複数の容器を有し、第１運転状態で上流側から順に冷却部により冷却される容器と加熱部により加熱される容器とが交互に並び、冷却される容器は作動流体が流入して作動流体の流出を遮断され、加熱される容器は作動流体が流出して作動流体の流入を遮断される。また、第２運転状態で上流側から順に加熱部により加熱される容器と冷却部により冷却される容器とが交互に並び、冷却される容器は作動流体が流入して作動流体の流出を遮断され、加熱される容器は作動流体が流出して作動流体の流入を遮断される。これにより、複数の容器によって作動流体が複数段に分けて昇圧され、各容器の冷却時と加熱時との温度差を小さくすることができる。従って、作動流体の送液の時間を短縮することができ、動力回収装置の熱回収効率を向上することができる。
【００３３】
また、上流の容器を冷却した後の冷熱媒体によって下流の容器を冷却するので、冷熱媒体の流通量を少なくすることができ、冷熱媒体を供給するための給水ポンプ等を小型化して動力回収装置の消費電力を低減することができる。
【００３４】
また、下流の容器を加熱した後の温熱媒体によって上流の容器を加熱するので、温熱媒体の流通量を少なくすることができ、温熱媒体を供給するための給水ポンプ等を小型化して動力回収装置の消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態の動力回収装置を示す系統図
【図２】本発明の第２実施形態の動力回収装置を示す系統図
【図３】本発明の第３実施形態の動力回収装置を示す系統図
【図４】本発明の第４実施形態の動力回収装置を示す系統図
【図５】従来の動力回収装置を示す系統図
【発明を実施するための形態】
【００３６】
＜第１実施形態＞
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の動力回収装置を示す系統図である。説明の便宜上、前述の図５に示す従来例と同様の部分には同一の符号を付している。動力回収装置１は蒸発器１１、膨張機１２、凝縮器１４、容器列２７蒸発器１１の順に接続され、Ｒ１３４ａ等の作動流体が封入されている。容器列２７は第１容器２１と第２容器２２とが直列に接続される。
【００３７】
凝縮器１４と第１容器２１との間には上流側開閉部５１が設けられる。第１容器２１と第２容器２２との間には中間開閉部５３が設けられる。第２容器２２と蒸発器１１との間には下流側開閉部５２が設けられる。上流側開閉部５１、中間開閉部５３及び下流側開閉部５２は逆止弁により形成され、一方向に作動流体が流通する。
【００３８】
蒸発器１１は作動流体を廃熱や太陽熱等の熱源によって加熱し、作動流体を蒸発させて高温高圧の作動流体を生成する。膨張機１２は発電機１３が接続されたタービンを形成し、高圧蒸気の作動流体を膨張させる。作動流体が減圧膨張される際に膨張機１２は作動流体から力を受けて回転し、発電機１３によって電力を発生する。凝縮器１４は膨張した蒸気の作動媒体を地下水や外気等との熱交換によって液化する。
【００３９】
第１容器２１及び第２容器２２は作動流体の流入口２１ａ、２２ａが上部に設けられ、流出口２１ｂ、２２ｂが下部に設けられる。第１容器２１内には作動流体を冷却する第１冷却部３１と作動流体を加熱する第１加熱部４１が設けられる。第２容器２２内には作動流体を冷却する第２冷却部３２と作動流体を加熱する第２加熱部４２が設けられる。
【００４０】
第１冷却部３１及び第２冷却部３２は配管１５によって直列に連結され、地下水等の冷熱媒体が流通する熱交換器により形成される。冷熱媒体として大気により冷却される循環水を用いてもよい。冷熱媒体は矢印Ａ１に示すように配管１５内を第１冷却部３１、第２冷却部３２の順に流通する。
【００４１】
第１冷却部３１の上流側には冷熱媒体の流路を開閉する開閉弁６１が設けられ、第１冷却部３１と第２冷却部３２との間には流路を開閉する開閉弁６２が設けられる。開閉弁６２の上流側には第１冷却部３１を通過した冷熱媒体を貯溜する冷熱媒体貯溜部６０が設けられる。冷熱媒体貯溜部６０は第２冷却部３２よりも上方に配される。
【００４２】
第１加熱部４１及び第２加熱部４２は配管１６によって直列に連結され、温水等の温熱媒体が流通する熱交換器により形成される。温熱媒体は廃熱や太陽熱により昇温してもよく、ヒータ等により昇温してもよい。温熱媒体は矢印Ｂ１に示すように配管１６内を第２加熱部４２、第１加熱部４１の順に流通する。
【００４３】
第２加熱部４２の上流側には温熱媒体の流路を開閉する開閉弁７１が設けられ、第１加熱部４１と第２加熱部４２との間には流路を開閉する開閉弁７２が設けられる。開閉弁７２の上流側には第２加熱部４２を通過した温熱媒体を貯溜する温熱媒体貯溜部７０が設けられる。温熱媒体貯溜部７０は第１加熱部４１よりも上方に配される。
【００４４】
上記構成の動力回収装置１において、作動流体の送液のために第１運転状態と第２運転状態とが繰り返し行われる。第１運転状態では開閉弁６１及び開閉弁７１が開かれ、開閉弁６２及び開閉弁７２が閉じられる。
【００４５】
また、上流側開閉部５１、中間開閉部５３及び下流側開閉部５２は逆止弁から成るため、それぞれ両端の圧力差によって流路が開いた状態と閉じた状態とに切り換わる。後述するように、第１運転状態では上流側開閉部５１及び下流側開閉部５２が開いた状態で中間開閉部５３が閉じた状態になっている。これにより、第１容器２１への作動流体の流入及び第２容器２２からの作動流体の流出が可能になる。また、第１容器２１からの作動流体の流出及び第２容器２２への作動流体の流入が遮断される。
【００４６】
第２運転状態では開閉弁６１及び開閉弁７１が閉じられ、開閉弁６２及び開閉弁７２が開かれる。また、後述するように、上流側開閉部５１及び下流側開閉部５２が閉じた状態で中間開閉部５３が開いた状態になっている。これにより、第１容器２１への作動流体の流入及び第２容器２２からの作動流体の流出が遮断される。また、第１容器２１からの作動流体の流出及び第２容器２２への作動流体の流入が可能になる。
【００４７】
第１運転状態で開閉弁６１が開かれ、冷熱媒体が第１冷却部３１を流通する。第１冷却部３１は冷熱媒体の流通によって第１容器２１内を冷却し、第１容器２１内の作動流体が降温して凝縮する。これにより、第１容器２１内が減圧されて凝縮器１４よりも低圧になり、凝縮器１４内の作動流体が上流側開閉部５１を介して第１容器２１内に移動する。第１容器２１を冷却した冷熱媒体は冷熱媒体貯溜部６０に貯溜される。
【００４８】
また、開閉弁７２が開かれ、温熱媒体が第２加熱部４２を流通する。第２加熱部４２は温熱媒体の流通によって第２容器２２内を加熱し、第２容器２２内の作動流体が昇温して蒸発する。これにより、第２容器２２内が昇圧されて蒸発器１１よりも高圧になり、第２容器２２内の作動流体が下流側開閉部５２を介して蒸発器１１内に移動する。第２容器２２を加熱した温熱媒体は温熱媒体貯溜部７０に貯溜される。
【００４９】
次に、第２運転状態で開閉弁６２が開き、冷熱媒体貯溜部６０から冷熱媒体が自重によって第２冷却部３２に供給される。第２冷却部３２は冷熱媒体の流通によって第２容器２２内を冷却し、第２容器２２内が減圧される。第２容器２２を冷却した後の冷熱媒体は廃棄されたり、大気により冷却して再利用される。
【００５０】
また、開閉弁７２が開き、温熱媒体貯溜部７０から温熱媒体が自重によって第１加熱部４１に供給される。第１加熱部４１は温熱媒体の流通によって第１容器２１内を加熱し、第１容器２１内が昇圧される。第１容器２１を加熱した後の温熱媒体は温水として利用されたり、熱源により加熱して再利用される。
【００５１】
これにより、第２容器２２が第１容器２１よりも低圧になり、第１容器２１内の作動流体が中間開閉部５３を介して第２容器２２内に移動する。従って、第１運転状態及び第２運転状態を繰り返すことにより、凝縮器１４内の作動流体が蒸発器１１に加圧して送液される。
【００５２】
蒸発器１１で蒸発した高圧蒸気の作動流体は膨張機１２で減圧膨張する。これにより、動力を回収して発電機１３により発電することができる。膨張した蒸気の作動媒体は凝縮器で液化し、第１容器２１及び第２容器２２を介して蒸発器１１に戻される。
【００５３】
本実施形態によると、膨張機１２の下流に配される容器列２７が複数の第１容器２１及び第２容器２２を有し、第１運転状態で上流側から順に第１冷却部３１により冷却される第１容器２１と第２加熱部４２により加熱される第２容器２２とが交互に並び、第１容器２１は作動流体が流入して作動流体の流出を遮断され、第２容器２２は作動流体が流出して作動流体の流入を遮断される。
【００５４】
また、第２運転状態で上流側から順に第１加熱部４１により加熱される第１容器２１と第２冷却部３２により冷却される第２容器２２とが交互に並び、第２容器２２は作動流体が流入して作動流体の流出を遮断され、第１容器２１は作動流体が流出して作動流体の流入を遮断される。これにより、複数の第１容器２１及び第２容器２２によって作動流体が複数段に分けて昇圧され、第１容器２１及び第２容器２２の冷却時と加熱時との温度差を小さくすることができる。従って、作動流体の送液の時間を短縮することができ、動力回収装置１の熱回収効率を向上することができる。
【００５５】
また、第１容器２１を冷却した後の冷熱媒体によって第２容器２２を冷却している。これにより、第２運転状態で第１容器２１は加熱されるため、第１容器２１の冷却により昇温された後の冷熱媒体であっても第２容器２２を第１容器２１よりも低温に冷却することができる。従って、冷熱媒体の流通量を少なくすることができ、冷熱媒体を供給するための給水ポンプ等を小型化して動力回収装置１の消費電力を低減することができる。
【００５６】
また、第１冷却部３１と第２冷却部３２との間に冷熱媒体を貯溜する冷熱媒体貯溜部６０を設け、第１容器２１を冷却した後に冷熱媒体貯溜部６０に貯溜された冷熱媒体によって第２容器２２を冷却している。これにより、第１容器２１を冷却した後の冷熱媒体により第２容器２２を冷却する動力回収装置１を容易に実現することができる。
【００５７】
また、第２加熱部４２を加熱した後の温熱媒体によって第１加熱部４１を加熱している。第２運転状態で第２容器２２は冷却されるため、第２容器２２の加熱により降温された後の温熱媒体であっても第１容器２１を第２容器２２よりも高温に加熱することができる。従って、温熱媒体の流通量を少なくすることができ、温熱媒体を供給するための給水ポンプ等を小型化して動力回収装置１の消費電力を削減することができる。
【００５８】
また、第１加熱部４１と第２加熱部４２との間に温熱媒体を貯溜する温熱媒体貯溜部７０を設け、第２加熱部４２を加熱した後に温熱媒体貯溜部７０に貯溜された温熱媒体によって第１加熱部４１を加熱している。これにより、第２容器２２を加熱した後の温熱媒体により第１容器２１を加熱する動力回収装置１を容易に実現することができる。
【００５９】
また、第１容器２１及び第２容器２２は作動流体の流入口２１ａ、２２ａが上部に配され、流出口２１ｂ、２２ｂが下部に配されるので、第１容器２１及び第２容器２２から液体の作動流体が流出し、少ない熱量で送液することができる。
【００６０】
尚、上流側開閉部５１、中間開閉部５３及び下流側開閉部５２を開閉駆動が制御される開閉弁により形成してもよい。しかし、上流側開閉部５１、中間開閉部５３及び下流側開閉部５２を逆止弁で形成することにより、動力回収装置１の動作に応じて開閉弁を制御する必要がなく、動力回収装置１を簡単に駆動制御することができる。
【００６１】
＜第２実施形態＞
次に、図２は第２実施形態の動力回収装置１の系統図を示している。説明の便宜上、前述の図１に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は容器列２７に対して並列に容器列２８が設けられる。また、冷熱媒体及び温熱媒体の流通経路が第１実施形態と異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。
【００６２】
動力回収装置１は蒸発器１１、膨張機１２、凝縮器１４、容器列２７、蒸発器１１の順に接続される。容器列２７は第１容器２１と第２容器２２とが直列に接続される。また、凝縮器１４と容器列２７との間で分岐して容器列２８が接続され、容器列２８の下流側が容器列２７と蒸発器１１との間に合流する。容器列２８は第３容器２３と第４容器２４とが直列に接続される。
【００６３】
第１容器２１及び第３容器２３の上流側にはそれぞれ逆止弁５１ａ、５１ｂが配される。逆止弁５１ａ、５１ｂはそれぞれ両端の圧力差によって流路が開いた状態と閉じた状態とに切り換わる。後述するように、第１運転状態では逆止弁５１ａが開いて逆止弁５１ｂが閉じた状態になり、第２運転状態では逆止弁５１ａが閉じて逆止弁５１ｂが開いた状態になっている。従って、逆止弁５１ａ、５１ｂによって凝縮器１４から択一的に第１容器２１及び第３容器２３に作動流体を流通させる上流側開閉部５１が構成される。
【００６４】
第２容器２２及び第４容器２４の下流側にはそれぞれ逆止弁５２ａ、５２ｂが配される。逆止弁５２ａ、５２ｂはそれぞれ両端の圧力差によって流路が開いた状態と閉じた状態とに切り換わる。後述するように、第１運転状態では逆止弁５２ａが開いて逆止弁５２ｂが閉じた状態になり、第２運転状態では逆止弁５２ａが閉じて逆止弁５２ｂが開いた状態になっている。従って、逆止弁５２ａ、５２ｂによって第２容器２２及び第４容器２４から択一的に蒸発器１１に作動流体を流通させる下流側開閉部５２が構成される。
【００６５】
第１容器２１と第２容器２２との間には第１実施形態と同様の中間開閉部５３が設けられる。第３容器２３と第４容器２４との間には中間開閉部５４が設けられる。中間開閉部５３、５４は逆止弁により形成される。
【００６６】
第１容器２１、第２容器２２、第３容器２３及び第４容器２４は作動流体の流入口２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａが上部に設けられ、流出口２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂが下部に設けられる。
【００６７】
第１容器２１内には作動流体を冷却する第１冷却部３１と作動流体を加熱する第１加熱部４１が設けられる。第２容器２２内には作動流体を冷却する第２冷却部３２と作動流体を加熱する第２加熱部４２が設けられる。第３容器２３内には作動流体を冷却する第３冷却部３３と作動流体を加熱する第３加熱部４３が設けられる。第４容器２４内には作動流体を冷却する第４冷却部３４と作動流体を加熱する第４加熱部４４が設けられる。
【００６８】
第１冷却部３１、第２冷却部３２、第３冷却部３３及び第４冷却部３４は配管１５によって連結され、冷熱媒体が流通する熱交換器により形成される。配管１５は冷熱媒体の供給側で配管１５ａ、１５ｂに分岐する。配管１５ａによって第１冷却部３１及び第４冷却部３４が直列に連結される。配管１５ｂによって第３冷却部３３及び第２冷却部３２が直列に連結される。
【００６９】
矢印Ａ１に示すように配管１５内に供給された冷熱媒体は配管１５ａを第１冷却部３１、第４冷却部３４の順に流通して矢印Ａ２に示すように排出される。また、冷熱媒体は配管１５ｂを第３冷却部３３、第２冷却部３２の順に流通して矢印Ａ３に示すように排出される。また、第１冷却部３１及び第３冷却部３３の上流側には配管１５の分岐後にそれぞれ択一的に流路を開閉する開閉弁６１、６３が設けられる。
【００７０】
第１加熱部４１、第２加熱部４２、第３加熱部４３及び第４加熱部４４は配管１６によって連結され、温熱媒体が流通する熱交換器により形成される。配管１６は温熱媒体の供給側で配管１６ａ、１６ｂに分岐する。配管１６ａによって第２加熱部４２及び第３加熱部４３が直列に連結される。配管１６ｂによって第４加熱部４４及び第１加熱部４１が直列に連結される。
【００７１】
矢印Ｂ１に示すように配管１６内に供給された温熱媒体は配管１６ｂを第２加熱部４２、第３加熱部４３の順に流通して矢印Ｂ２に示すように排出される。また、温熱媒体は配管１６ｂを第４加熱部４４、第１加熱部４１の順に流通して矢印Ｂ３に示すように排出される。また、第２加熱部４２及び第４加熱部４４の上流側には配管１６の分岐後にそれぞれ択一的に流路を開閉する開閉弁７１、７３が設けられる。
【００７２】
上記構成の動力回収装置１において、作動流体の送液のために第１運転状態と第２運転状態とが繰り返し行われる。第１運転状態では開閉弁６１及び開閉弁７１が開かれ、開閉弁６３及び開閉弁７３が閉じられる。
【００７３】
また、後述するように、逆止弁５１ａ、逆止弁５２ａ及び中間開閉部５４が開いた状態で、逆止弁５１ｂ、逆止弁５２ｂ及び中間開閉部５３が閉じた状態になっている。これにより、第１容器２１及び第４容器２４への作動流体の流入が可能になり、第２容器２２及び第３容器２３からの作動流体の流出が可能になっている。また、第１容器２１及び第４容器２４からの作動流体の流出が遮断され、第２容器２２及び第３容器２３への作動流体の流入が遮断される。
【００７４】
第２運転状態では開閉弁６１及び開閉弁７１が閉じられ、開閉弁６３及び開閉弁７３が開かれる。また、後述するように、逆止弁５１ａ、逆止弁５２ａ及び中間開閉部５４が閉じた状態で、逆止弁５１ｂ、逆止弁５２ｂ及び中間開閉部５３が開いた状態になっている。これにより、第１容器２１及び第４容器２４からの作動流体の流出が可能になり、第２容器２２及び第３容器２３への作動流体の流入が可能になっている。また、第１容器２１及び第４容器２４への作動流体の流入が遮断され、第２容器２２及び第３容器２３からの作動流体の流出が遮断される。
【００７５】
第１運転状態で開閉弁６３を閉じて開閉弁６１が開かれ、冷熱媒体が第１冷却部３１を流通する。第１冷却部３１は冷熱媒体の流通によって第１容器２１内を冷却し、第１容器２１内の作動流体が降温して凝縮する。これにより、第１容器２１内が減圧されて凝縮器１４よりも低圧になり、凝縮器１４内の作動流体が上流側開閉部５１の逆止弁５１ａを介して第１容器２１内に移動する。第１容器２１を冷却した冷熱媒体は第４冷却部３４を流通する。
【００７６】
また、開閉弁７３を閉じて開閉弁７１が開かれ、温熱媒体が第２加熱部４２を流通する。第２加熱部４２は温熱媒体の流通によって第２容器２２内を加熱し、第２容器２２内の作動流体が昇温して蒸発する。これにより、第２容器２２内が昇圧されて蒸発器１１よりも高圧になり、第２容器２２内の作動流体が下流側開閉部５２の逆止弁５２ａを介して蒸発器１１内に移動する。第２容器２２を加熱した温熱媒体は第３加熱部３３を流通する。
【００７７】
第４冷却部３４は冷熱媒体の流通によって第４容器２４内を冷却し、第４容器２４内が減圧される。第３加熱部４３は温熱媒体の流通によって第３容器２３内を加熱し、第３容器２３内が昇圧される。これにより、第４容器２４が第３容器２３よりも低圧になり、第３容器２３内の作動流体が中間開閉部５４を介して第４容器２４内に移動する。
【００７８】
次に、第２運転状態で開閉弁６１を閉じて開閉弁６３が開かれ、冷熱媒体が第３冷却部３３を流通する。第３冷却部３３は冷熱媒体の流通によって第３容器２３内を冷却し、第３容器２３内の作動流体が降温して凝縮する。これにより、第３容器２３内が減圧されて凝縮器１４よりも低圧になり、凝縮器１４内の作動流体が上流側開閉部５１の逆止弁５１ｂを介して第３容器２３内に移動する。第３容器２３を冷却した冷熱媒体は第２冷却部３２を流通する。
【００７９】
また、開閉弁７１を閉じて開閉弁７３が開かれ、温熱媒体が第４加熱部４４を流通する。第４加熱部４４は温熱媒体の流通によって第４容器２４内を加熱し、第４容器２４内の作動流体が昇温して蒸発する。これにより、第４容器２４内が昇圧されて蒸発器１１よりも高圧になり、第４容器２４内の作動流体が下流側開閉部５２の逆止弁５２ｂを介して蒸発器１１内に移動する。第４容器２４を加熱した温熱媒体は第１加熱部３１を流通する。
【００８０】
第２冷却部３２は冷熱媒体の流通によって第２容器２２内を冷却し、第２容器２２内が減圧される。第１加熱部４１は温熱媒体の流通によって第１容器２１内を加熱し、第１容器２１内が昇圧される。これにより、第２容器２２が第１容器２１よりも低圧になり、第１容器２１内の作動流体が中間開閉部５３を介して第２容器２２内に移動する。
【００８１】
従って、第１運転状態及び第２運転状態を繰り返すことにより、凝縮器１４内の作動流体が蒸発器１１に加圧して送液される。
【００８２】
本実施形態によると、第１実施形態と同様に、第１容器２１及び第２容器２２によって作動流体が複数段に分けて昇圧されるとともに、第３容器２３及び第４容器２４によって作動流体が複数段に分けて昇圧される。これにより、第１容器２１、第２容器２２、第３容器２３及び第４容器２４の冷却時と加熱時との温度差を小さくすることができる。従って、作動流体の送液の時間を短縮することができ、動力回収装置１の熱回収効率を向上することができる。
【００８３】
また、第１運転状態で第２容器２２から蒸発器１１に作動流体が送液され、第２運転状態で第４容器２４から蒸発器１１に作動流体が送液される。従って、作動流体の送液を継続して行うことができ、送液の時間をより短縮できるとともに圧力の脈動を小さくすることができる。
【００８４】
また、容器列２７の上流側の第１冷却部３１を冷却した後の冷熱媒体によって容器列２８の下流側の第４冷却部３４を冷却し、容器列２８の上流側の第３冷却部３３を冷却した後の冷熱媒体によって容器列２７の下流側の第２冷却部３２を冷却している。第１運転状態で第３容器２３は加熱されるため、第１容器２１の冷却により昇温された後の冷熱媒体であっても第４容器２４を第３容器２３よりも低温に冷却することができる。また、第２運転状態で第１容器２１は加熱されるため、第３容器２３の冷却により昇温された後の冷熱媒体であっても第２容器２２を第１容器２１よりも低温に冷却することができる。従って、冷熱媒体の流通量を少なくすることができ、冷熱媒体を供給するための給水ポンプ等を小型化して動力回収装置１の消費電力を削減することができる。
【００８５】
また、容器列２７の下流側の第２加熱部４２を加熱した後の温熱媒体によって容器列２８の上流側の第３加熱部４３を加熱し、容器列２８の下流側の第４加熱部４４を加熱した後の温熱媒体によって容器列２７の上流側の第１加熱部４１を加熱している。第１運転状態で第４容器２４は冷却されるため、第２容器２２の加熱により降温された後の温熱媒体であっても第３容器２３を第４容器２４よりも高温に加熱することができる。また、第２運転状態で第２容器２２は冷却されるため、第４容器２４の加熱により降温された後の温熱媒体であっても第１容器２１を第２容器２２よりも高温に加熱することができる。従って、温熱媒体の流通量を少なくすることができ、温熱媒体を供給するための給水ポンプ等を小型化して動力回収装置１の消費電力を削減することができる。
【００８６】
また、第１容器２１、第２容器２２、第３容器２３及び第４容器２４は作動流体の流入口２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａが上部に配され、流出口２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂが下部に配される。これにより、第１容器２１、第２容器２２、第３容器２３及び第４容器２４から液体の作動流体が流出し、少ない熱量で送液することができる。
【００８７】
尚、上流側開閉部５１及び下流側開閉部５２を三方弁により形成してもよく、中間開閉部５３、５４を開閉弁により形成してもよい。しかし、上流側開閉部５１、中間開閉部５３、５４及び下流側開閉部５２を逆止弁により形成することにより、動力回収装置１の動作に応じて開閉弁を制御する必要がなく、動力回収装置１を簡単に駆動制御することができる。また、開閉弁６１、６３を一つの三方弁により形成してもよく、開閉弁７１、７３を一つの三方弁により形成してもよい。
【００８８】
＜第３実施形態＞
次に、図３は第３実施形態の動力回収装置１の系統図を示している。説明の便宜上、前述の図２に示す第２実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は第２実施形態に対して凝縮器１４（図２参照）が省かれている。その他の部分は第２実施形態と同様である。
【００８９】
第１容器２１及び第３容器２３は膨張機１２の下流で分岐して接続される。第１容器２１及び第３容器２３が第１冷却部３１及び第３冷却部３３により冷却されると第１容器２１及び第３容器２３内の作動流体が降温して凝縮する。これにより、第１容器２１及び第３容器２３は凝縮器の機能を有し、膨張機１２よりも低圧になると膨張機１２内の作動流体が上流側開閉部５１を介して第１容器２１及び第３容器２３内に移動する。これにより、作動流体を送液することができる。
【００９０】
本実施形態によると、第２実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、凝縮器１４（図２参照）を省いて第１容器２１及び第３容器２３により凝縮器の機能を実現することができる。従って、動力回収装置１のコストを削減することができる。尚、前述の図１に示す第１実施形態の凝縮器１４を省いてもよい。
【００９１】
＜第４実施形態＞
次に、図４は第４実施形態の動力回収装置１の系統図を示している。説明の便宜上、前述の図１に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は第１容器２１と第２容器２２との間に中間容器部２５が設けられる。また、冷熱媒体及び温熱媒体の流通経路が第１実施形態と異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。
【００９２】
動力回収装置１は蒸発器１１、膨張機１２、凝縮器１４、容器列２９、蒸発器１１の順に接続される。容器列２９は第１容器２１と第２容器２２との間に中間容器部２５を有し、中間容器部２５は上流から順に第３容器２３及び第４容器２４が直列に接続される。
【００９３】
第１容器２１と第３容器２３との間には中間開閉部５５が設けられる。第３容器２３と第４容器２４との間には中間開閉部５６が設けられる。第４容器２４と第２容器２２との間には中間開閉部５７が設けられる。中間開閉部５５、５６、５７は逆止弁により形成される。
【００９４】
第１容器２１、第２容器２２、第３容器２３及び第４容器２４は作動流体の流入口２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａが上部に設けられ、流出口２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂが下部に設けられる。
【００９５】
第１容器２１内には作動流体の冷却及び加熱を行う第１加熱冷却部８１が設けられる。第２容器２２内には作動流体の冷却及び加熱を行う第２加熱冷却部８２が設けられる。第３容器２３内には作動流体の冷却及び加熱を行う第３加熱冷却部８３が設けられる。第４容器２４内には作動流体の冷却及び加熱を行う第４加熱冷却部８４が設けられる。
【００９６】
第１加熱冷却部８１、第２加熱冷却部８２、第３加熱冷却部８３及び第４加熱冷却部８４は配管１７によって連結され、冷熱媒体及び温熱媒体が流通する熱交換器により形成される。従って、第１加熱冷却部８１、第２加熱冷却部８２、第３加熱冷却部８３及び第４加熱冷却部８４はそれぞれ第１容器２１、第２容器２２、第３容器２３及び第４容器２４の冷却を行う冷却部を構成するとともに、加熱を行う加熱部を構成する。
【００９７】
配管１７は配管１７ａ、１７ｂに分岐し、配管１７ａによって第１加熱冷却部８１及び第４加熱冷却部８４が直列に連結される。配管１７ｂによって第３加熱冷却部８３及び第２加熱冷却部８２が直列に連結される。
【００９８】
配管１７ａには一方の端部に開閉弁６１が設けられ、他方の端部に開閉弁７３が設けられる。また、配管１７ａは開閉弁６１と第１加熱冷却部８１との間で更に分岐して開閉弁７５が設けられ、開閉弁７３と第４加熱冷却部８４との間で更に分岐して開閉弁６４が設けられる。
【００９９】
配管１７ｂには一方の端部に開閉弁６３が設けられ、他方の端部に開閉弁７１が設けられる。また、配管１７ｂは開閉弁６３と第３加熱冷却部８３との間で更に分岐して開閉弁７４が設けられ、開閉弁７１と第２加熱冷却部８２との間で更に分岐して開閉弁６５が設けられる。
【０１００】
開閉弁６３、７３、７５を閉じて開閉弁６１、６４を開くと、矢印Ａ１に示すように配管１７の一端から供給された冷熱媒体は配管１７ａを第１加熱冷却部８１、第４加熱冷却部８４の順に流通して矢印Ａ２に示すように排出される。開閉弁６１、７１、７４を閉じて開閉弁６３、６５を開くと、矢印Ａ１に示すように配管１７の一端から供給された冷熱媒体は配管１７ｂを第３加熱冷却部８３、第２加熱冷却部８２の順に流通して矢印Ａ３に示すように排出される。
【０１０１】
開閉弁６３、６５、７３を閉じて開閉弁７１、７４を開くと、矢印Ｂ１に示すように配管１７の他端から供給された温熱媒体は配管１７ｂを第２加熱冷却部８２、第３加熱冷却部８３の順に流通して矢印Ｂ２に示すように排出される。開閉弁６１、６４、７１を閉じて開閉弁７３、７５を開くと、矢印Ｂ１に示すように配管１７の他端から供給された温熱媒体は配管１７ａを第４加熱冷却部８４、第１加熱冷却部８１の順に流通して矢印Ｂ３に示すように排出される。
【０１０２】
上記構成の動力回収装置１において、作動流体の送液のために第１運転状態と第２運転状態とが繰り返し行われる。第１運転状態では開閉弁６１、６４、７１、７４が開かれ、開閉弁６３、６５、７３、７５が閉じられる。
【０１０３】
また、後述するように、上流側開閉部５１、中間開閉部５６及び下流側開閉部５２が開いた状態で、中間開閉部５５、５７が閉じた状態になっている。これにより、第１容器２１及び第４容器２４への作動流体の流入が可能になり、第２容器２２及び第３容器２３からの作動流体の流出が可能になっている。また、第１容器２１及び第４容器２４からの作動流体の流出が遮断され、第２容器２２及び第３容器２３への作動流体の流入が遮断される。
【０１０４】
第２運転状態では開閉弁６１、６４、７１、７４が閉じられ、開閉弁６３、６５、７３、７５が開かれる。また、後述するように、上流側開閉部５１、中間開閉部５６及び下流側開閉部５２が閉じた状態で、中間開閉部５５、５７が開いた状態になっている。これにより、第１容器２１及び第４容器２４からの作動流体の流出が可能になり、第２容器２２及び第３容器２３への作動流体の流入が可能になっている。また、第１容器２１及び第４容器２４への作動流体の流入が遮断され、第２容器２２及び第３容器２３からの作動流体の流出が遮断される。
【０１０５】
第１運転状態で開閉弁６１、６４が開かれ、冷熱媒体が第１加熱冷却部８１を流通する。第１加熱冷却部８１は冷熱媒体の流通によって第１容器２１内を冷却し、第１容器２１内の作動流体が降温して凝縮する。これにより、第１容器２１内が減圧されて凝縮器１４よりも低圧になり、凝縮器１４内の作動流体が上流側開閉部５１を介して第１容器２１内に移動する。第１容器２１を冷却した冷熱媒体は第４加熱冷却部８４を流通する。
【０１０６】
また、開閉弁７１、７４が開かれ、温熱媒体が第２加熱冷却部８２を流通する。第２加熱冷却部８２は温熱媒体の流通によって第２容器２２内を加熱し、第２容器２２内の作動流体が昇温して蒸発する。これにより、第２容器２２内が昇圧されて蒸発器１１よりも高圧になり、第２容器２２内の作動流体が下流側開閉部５２を介して蒸発器１１内に移動する。第２容器２２を加熱した温熱媒体は第３加熱部３３を流通する。
【０１０７】
第４加熱冷却部８４は冷熱媒体の流通によって第４容器２４内を冷却し、第４容器２４内が減圧される。第３加熱冷却部８３は温熱媒体の流通によって第３容器２３内を加熱し、第３容器２３内が昇圧される。これにより、第４容器２４が第３容器２３よりも低圧になり、第３容器２３内の作動流体が中間開閉部５６を介して第４容器２４内に移動する。
【０１０８】
次に、第２運転状態で開閉弁６３、６５が開かれ、冷熱媒体が第３加熱冷却部８３を流通する。第３加熱冷却部８３は冷熱媒体の流通によって第３容器２３内を冷却し、第３容器２３内の作動流体が降温して凝縮する。第３容器２３を冷却した冷熱媒体は第２加熱冷却部８２を流通する。第２加熱冷却部８２は冷熱媒体の流通によって第２容器２２内を冷却し、第２容器２２内が減圧される。
【０１０９】
また、開閉弁７３、７５が開かれ、温熱媒体が第４加熱冷却部８４を流通する。第４加熱冷却部８４は温熱媒体の流通によって第４容器２４内を加熱し、第４容器２４内の作動流体が昇温して蒸発する。第４容器２４を加熱した温熱媒体は第１加熱冷却部８１を流通する。第１加熱冷却部８１は温熱媒体の流通によって第１容器２１内を加熱し、第１容器２１内が昇圧される。
【０１１０】
これにより、第３容器２３が第１容器２１よりも低圧になり、第１容器２１内の作動流体が中間開閉部５５を介して第３容器２３内に移動する。また、第２容器２２が第４容器２４よりも低圧になり、第４容器２４内の作動流体が中間開閉部５７を介して第２容器２２内に移動する。従って、第１運転状態及び第２運転状態を繰り返すことにより、凝縮器１４内の作動流体が蒸発器１１に加圧して送液される。
【０１１１】
表１は第１容器２１、第２容器２２、第３容器２３及び第４容器２４の作動流体（Ｒ１３４ａ）の送液に必要な容積を示している。作動流体の凝縮温度２０℃（圧力０．５７ＭＰａ）から蒸発温度８０℃（圧力２．６３ＭＰａ）に昇圧送液する場合を例に示している。
【０１１２】
【表１】
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【０１１３】
順に配された第１容器２１、第３容器２３、第４容器２４及び第２容器２２は冷却時と加熱時との温度差が均等（１５℃）になるように冷却及び加熱が行われる。この時、第１容器２１で０．５７ＭＰａから０．８９ＭＰａ、第３容器２３で０．８９ＭＰａから１．３２ＭＰａ、第４容器２４で１．３２ＭＰａから１．８９ＭＰａ、第２容器２２で１．８９ＭＰａから２．６３ＭＰａと段階的に昇圧する。
【０１１４】
第１容器２１内の作動流体は冷却時に２０℃で凝縮して液体になり、加熱時に３５℃で蒸発して気体になる。その密度差より１Ｌの容器中ですべてが液体から気体に相変化すると、１．１８ｋｇの作動流体が送液される。即ち、１回の加熱、冷却の切り替えで例えば１００ｇの作動流体を送液させる場合には、第１容器２１は８５ｃｍ3の容積が必要になる。
【０１１５】
同様に、１回の加熱、冷却の切り替えで１００ｇの作動流体を送液させると、第３容器２３は９１ｃｍ3、第４容器２４は１００ｃｍ3、第２容器２２は１１５ｃｍ3の容積が必要となる。従って、下流になるほど容器の容積を大きくすることで、送液に関与しない作動流体の加熱冷却を削減し、送液にかかる熱量が大きくなることを防ぐことができる。
【０１１６】
本実施形態によると、第１運転状態で第１容器２１及び第４容器２４がそれぞれ第１加熱冷却部８１及び第４加熱冷却部８４により冷却され、第２容器２２及び第３容器２３がそれぞれ第２加熱冷却部８２及び第３加熱冷却部８３により加熱される。これにより、上流側から順に冷却される容器と加熱される容器とが交互に並ぶ。第１容器２１及び第４容器２４は作動流体が流入して作動流体の流出を遮断され、第３容器２３及び第２容器２２は作動流体が流出して作動流体の流入を遮断される。
【０１１７】
また、第２運転状態で第１容器２１及び第４容器２４がそれぞれ第１加熱冷却部８１及び第４加熱冷却部８４により加熱され、第２容器２２及び第３容器２３がそれぞれ第２加熱冷却部８２及び第３加熱冷却部８３により冷却される。これにより、上流側から順に加熱される容器と冷却される容器とが交互に並ぶ。第１容器２１及び第４容器２４は作動流体が流出して作動流体の流入を遮断され、第３容器２３及び第２容器２２は作動流体が流入して作動流体の流出を遮断される。
【０１１８】
これにより、第１容器２１、第２容器２２、第３容器２３及び第４容器２４によって作動流体が複数段に分けて昇圧される。このため、第１容器２１、第２容器２２、第３容器２３及び第４容器２４の冷却時と加熱時との温度差を小さくすることができる。従って、第１実施形態よりも更に作動流体の送液の時間を短縮することができ、動力回収装置１の熱回収効率を向上することができる。尚、第３容器２３及び第４容器２４を有する中間貯溜部２５を更に多段の容器を設けた構成にしてもよい。
【０１１９】
また、第１加熱冷却部８１を冷却した後の冷熱媒体によって下流の第４加熱冷却部８４を冷却し、第３加熱冷却部８３を冷却した後の冷熱媒体によって下流の第２加熱冷却部８２を冷却している。第１運転状態で第３容器２３は加熱されるため、第１容器２１の冷却により昇温された後の冷熱媒体であっても第４容器２４を第３容器２３よりも低温に冷却することができる。また、第２運転状態で第４容器２４は加熱されるため、第３容器２３の冷却により昇温された後の冷熱媒体であっても第２容器２２を第４容器２４よりも低温に冷却することができる。従って、冷熱媒体の流通量を少なくすることができ、冷熱媒体を供給するための給水ポンプ等を小型化して動力回収装置１の消費電力を削減することができる。
【０１２０】
また、第２加熱冷却部８２を加熱した後の温熱媒体によって上流の第３加熱冷却部８３を加熱し、第４加熱冷却部８４を加熱した後の温熱媒体によって上流の第１加熱冷却部８１を加熱している。第１運転状態で第４容器２４は冷却されるため、第２容器２２の加熱により降温された後の温熱媒体であっても第３容器２３を第４容器２４よりも高温に加熱することができる。また、第２運転状態で第３容器２３は冷却されるため、第４容器２４の加熱により降温された後の温熱媒体であっても第１容器２１を第３容器２３よりも高温に加熱することができる。従って、温熱媒体の流通量を少なくすることができ、温熱媒体を供給するための給水ポンプ等を小型化して動力回収装置１の消費電力を削減することができる。
【０１２１】
また、第１容器２１、第２容器２２、第３容器２３及び第２容器２４は作動流体の流入口２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａが上部に配され、流出口２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂが下部に配される。これにより、第１容器２１、第２容器２２、第３容器２３及び第２容器２４から液体の作動流体が流出し、少ない熱量で送液することができる。
【０１２２】
また、冷熱媒体と温熱媒体とを共通の配管１７により流通させるので、構造を簡素化して動力回収装置１のコストを削減することができる。前述の図２、図３に示す第２実施形態及び第３実施形態も同様に共通の配管により冷熱媒体と温熱媒体とを流通させてもよい。
【０１２３】
尚、上流側開閉部５１、中間開閉部５５、５６、５７及び下流側開閉部５２を開閉弁により形成してもよい。しかし、上流側開閉部５１、中間開閉部５５、５６、５７及び下流側開閉部５２を逆止弁により形成することにより、動力回収装置１の動作に応じて開閉弁を制御する必要がなく、動力回収装置１を簡単に駆動制御することができる。
【０１２４】
また、開閉弁６１、６３を一つの三方弁により形成してもよく、開閉弁７１、７３を一つの三方弁により形成してもよい。開閉弁６１、７５を一つの三方弁により形成してもよく、開閉弁６３、７４を一つの三方弁により形成してもよい。開閉弁６４、７３を一つの三方弁により形成してもよく、開閉弁６５、７１を一つの三方弁により形成してもよい。
【０１２５】
また、容器列２９が第１容器２１、第３容器２３、第４容器２４、第２容器２２の順に接続され、下流に配される容器の容積が大きい。これにより、送液に関与しない作動流体の加熱冷却を削減し、送液にかかる熱量が大きくなることを防ぐことができる。尚、第１実施形態において第１容器２１よりも第２容器２２の容積を大きくしてもよい。また、第２、第３実施形態において第１容器２１よりも第２容器２２の容積を大きくし、第３容器２３よりも第４容器２４の容積を大きくしてもよい。
【０１２６】
また、前述の図３に示す第３実施形態と同様に、凝縮器１４を省いて第１容器２１によって凝縮器の機能を実現してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明によると、排熱等を回収して動力を発生させる動力回収装置に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２８】
１    動力回収装置
１１    蒸発器
１２    膨張機
１３    発電機
１４    凝縮器
１５、１５ａ、１５ｂ、１６、１６ａ、１６ｂ、１７、１７ａ、１７ｂ  配管
２０    容器
２１〜２４  第１〜第４容器
２５    中間容器部
２７〜２９  容器列
３０    冷却部
３１〜３４  第１〜第４冷却部
４０    加熱部
４１〜４４  第１〜第４加熱部
５１    上流側開閉部
５２    下流側開閉部
５３〜５７  中間開閉部
６１〜６５、７１〜７５  開閉弁
８１〜８４  第１〜第４加熱冷却部
【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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