(57)【要約】【課題】二次利用に供される熱媒体の温度を調節し、発電効率を高めるのに有利な熱電併給システムを提供する。【解決手段】  熱電併給システム（１ａ）は、ランキンサイクル経路（３）と、熱媒体経路（２）と、蒸発器（１６）と、膨張機（１１）と、凝縮器（１３）と、ポンプ（１４）と、温度センサ（２０）と、センサ（２２）と、制御装置（５）とを備える。蒸発器（１６）は、熱媒体が有する熱を受け取って作動流体を加熱する。温度センサ（２０）は、作動流体を加熱するために放熱した後の熱媒体の温度を検出する。センサ（２２）は、蒸発器（１６）の出口と膨張機（１１）の入口との間を流れる作動流体の圧力を検出する。制御装置（５）は、温度センサ（２０）によって検出された温度に基づいてポンプ（１４）の回転数を調節し、かつ、センサ（２２）によって検出された圧力に基づいて膨張機（１１）の回転数を調節する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体が流れるランキンサイクル経路と、
熱源から供給される熱媒体が流れる熱媒体経路と、
前記ランキンサイクル経路上に配置され、前記熱媒体が有する熱を直接的又は間接的に受け取って前記作動流体を加熱する蒸発器と、
前記ランキンサイクル経路上に配置され、前記蒸発器から流出した前記作動流体の膨張により回転動力を発生させる膨張機と、
前記ランキンサイクル経路上に配置され、前記膨張機から流出した前記作動流体を冷却する凝縮器と、
前記ランキンサイクル経路上に配置され、前記凝縮器から流出した前記作動流体を前記蒸発器へ圧送するポンプと、
前記作動流体を加熱するために放熱した後の前記熱媒体の温度を検出する温度センサと、
前記ランキンサイクル経路における前記蒸発器の出口と前記膨張機の入口との間を流れる前記作動流体の圧力を決定するためのセンサと、
前記温度センサによって検出された温度に基づいて前記ポンプの回転数を調節し、かつ、前記センサによる検出結果に応じて決定された圧力に基づいて前記膨張機の回転数を調節する制御装置と、を備えた、
熱電併給システム。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記ポンプの回転数を調節することにより、前記温度センサによって検出される温度を所定の温度範囲に収め、
前記膨張機の回転数を調節することにより、前記センサによる検出結果に応じて決定される圧力を所定の圧力範囲に収める、
請求項１に記載の熱電併給システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記温度センサによって検出された温度が前記所定の温度範囲の上限値より高い場合に前記ポンプの回転数を増加させ、
前記温度センサによって検出された温度が前記所定の温度範囲の下限値より低い場合に前記ポンプの回転数を減少させる、
請求項２に記載の熱電併給システム。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記センサによる検出結果に応じて決定された圧力が前記所定の圧力範囲の上限値より高い場合に前記膨張機の回転数を増加させ、
前記センサによる検出結果に応じて決定された圧力が前記所定の圧力範囲の下限値より低い場合に前記膨張機の回転数を減少させる、
請求項２又は３に記載の熱電併給システム。
【請求項５】
前記制御装置によって制御され、前記凝縮器に空気を送風するファンをさらに備え、
前記凝縮器は、前記作動流体と前記空気との熱交換により前記作動流体を冷却する、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱電併給システム。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記温度センサによって検出された温度が所定の温度範囲の上限値より高い場合に前記ファンの回転数を増加させ、
前記温度センサによって検出された温度が前記所定の温度範囲の下限値より低い場合に前記ファンの回転数を減少させる、
請求項５に記載の熱電併給システム。
【請求項７】
請求項１に記載の熱電併給システムの運転方法であって、
前記制御装置は、前記温度センサによって検出された温度が所定の温度範囲に収まっているか否かを判定し、
前記温度が前記所定の温度範囲に収まっていない場合に、前記ポンプの回転数を変更し、
前記制御装置は、前記ポンプの回転数を変更した後に前記センサによる検出結果に応じて決定された圧力が所定の圧力範囲に収まっているか否かを判定し、
前記圧力が前記所定の圧力範囲に収まっていない場合に、前記膨張機の回転数を変更する、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱電併給システム及び熱電併給システムの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱源併給システムは、ＣＨＰ(Combined Heat and Power)システムとも呼ばれており、単一又は複数の資源から、熱及び電力のような複数の形態のエネルギーが同時に得られるように構成されたシステムである。例えば、特許文献１には、バイナリー発電装置において発電用の熱源として一次的に用いられた温水をさらに二次的に利用することが記載されている。
【０００３】
図４に示す通り、特許文献１には、バイナリー発電装置１００が記載されている。バイナリー発電装置１００は、蒸発器１０２と、膨張機１０３と、凝縮器１０４と、循環ポンプ１０５とを備えている。蒸発器１０２は、工場から排出される排温水又は温泉からの温水を熱源として液体の作動媒体を蒸発させる。蒸発器１０２、膨張機１０３、凝縮器１０４、及び循環ポンプ１０５は、作動媒体を循環させる閉ループ状の配管によって接続されており、作動媒体が、蒸発器１０２、膨張機１０３、凝縮器１０４、循環ポンプ１０５の順番に循環する。バイナリー発電装置１００には、膨張機１０３に隣接するように発電機１０７が設けられており、膨張機１０３で得られた回転駆動力を用いて発電機１０７で発電を行う。
【０００４】
発電用の熱源として一次的に用いられた温水をさらに二次的に利用する場合、蒸発器１０２から排出される温水温度を二次側のプロセスに合わせた温度に制御・管理する必要がある。バイナリー発電装置１００は制御部１０９を備えている。制御部１０９は、蒸発器１０２の出口側における温水の温度が所定の温度になるように、蒸発器１０２に供給される作動媒体の循環流量を調整し、次に作動媒体の循環流量の増減に対応して蒸発器１０２に供給される作動媒体の圧力を調整する。バイナリー発電装置１００には、バイパス流路１１０、流量調整弁１１１、及び圧力調整弁１１２がさらに設けられている。バイパス流路１１０は、循環ポンプ１０５の出口側の作動媒体の一部を入口側に返送する。流量調整弁１１１は、バイパス流路１１０を流通する作動媒体の流量を調整する。圧力調整弁１１２は、蒸発器１０２に供給される作動媒体の圧力を調整する。制御部１０９は、流量調整弁１１１及び圧力調整弁１１２に制御信号を出力して、作動媒体の循環流量や圧力を調整する。
【０００５】
バイナリー発電装置１００には、第１の温度計測手段１１３ａ、第２の温度計測手段１１３ｂ、第１の圧力計測手段１１４ａ、及び第２の圧力計測手段１１４ｂがさらに設けられている。第１の温度計測手段１１３ａは、蒸発器１０２の出口側における温水の温度Ｔｗを計測する。第２の温度計測手段１１３ｂは、膨張機１０３の入口側における作動媒体の温度Ｔ２を計測する。第１の圧力計測手段１１４ａは、蒸発器１０２の入口側における作動媒体の圧力Ｐ１を計測する。第２の圧力計測手段１１４ｂは、蒸発器１０２の出口側における作動媒体の圧力Ｐ２を計測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１８１３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の技術は、二次利用に供される温水の温度を適切に調節しつつ、バイナリー発電装置の発電効率を高める観点から、改良の余地を有する。そこで、本開示は、二次利用に供される熱媒体の温度を適切に調節しつつ、発電効率を高めるのに有利な熱電併給システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、
作動流体が流れるランキンサイクル経路と、
熱源から供給される熱媒体が流れる熱媒体経路と、
前記ランキンサイクル経路上に配置され、前記熱媒体が有する熱を直接的又は間接的に受け取って前記作動流体を加熱する蒸発器と、
前記ランキンサイクル経路上に配置され、前記蒸発器から流出した前記作動流体の膨張により回転動力を発生させる膨張機と、
前記ランキンサイクル経路上に配置され、前記膨張機から流出した前記作動流体を冷却する凝縮器と、
前記ランキンサイクル経路上に配置され、前記凝縮器から流出した前記作動流体を前記蒸発器へ圧送するポンプと、
前記作動流体を加熱するために放熱した後の前記熱媒体の温度を検出する温度センサと、
前記ランキンサイクル経路における前記蒸発器の出口と前記膨張機の入口との間を流れる前記作動流体の圧力を決定するためのセンサと、
前記温度センサによって検出された温度に基づいて前記ポンプの回転数を調節し、かつ、前記センサによる検出結果に応じて決定された圧力に基づいて前記膨張機の回転数を調節する制御装置と、を備えた、
熱電併給システムを提供する。
【発明の効果】
【０００９】
上記の熱電併給システムは、二次利用に供される熱媒体の温度を適切に調節しつつ、発電効率を高めるのに有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示の熱電併給システムの一例を示す構成図である。
【図２】図２は、本開示の熱電併給システムの動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本開示の熱電併給システムの別の一例を示す構成図である。
【図４】図４は、従来のバイナリー発電装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜本開示の基礎となった知見＞
近年では、大規模なＣＨＰシステムだけでなく、病院、学校、及び図書館などの比較的小規模な施設に併設できるＣＨＰシステム及び一般家庭用のＣＨＰシステム（マイクロＣＨＰシステム）が注目を浴びている。ＣＨＰシステムでは、特許文献１に記載の通り、発電サイクルにランキンサイクルが使用されうる。従来のランキンサイクルは、発電所等の施設においてボトミングサイクルに用いられ、一定の発電出力を維持しながら運転されることが多く、ランキンサイクルの運転条件も一定であった。しかしながら、小規模施設用のＣＨＰシステム又は一般家庭用のＣＨＰシステムでは、二次利用先における熱の使用量及び二次利用される熱媒体の必要温度等の熱需要の変動がＣＨＰシステムの性能及び効率に大きな影響を及ぼす。小規模施設用のＣＨＰシステム又は一般家庭用のＣＨＰシステムでは、施設又は家庭ごと二次利用先において必要な熱量及び熱媒体の温度が異なる。また、同一施設又は同一家庭においても、例えば、熱を暖房に利用する場合には、夜間と昼間との間で暖房負荷及び／又は暖房のために熱媒体に必要な温度が大きく変動する。暖房負荷の変動及び／又は暖房のために熱媒体に必要な温度の変動は、冬期と夏期との間でも大きい。熱を給湯に利用する場合には、一時的に給湯負荷が発生するので、二次利用先において必要な熱量及び二次利用される熱媒体の必要温度が大きく変動する。従って、小規模施設用のＣＨＰシステム又は一般家庭用のＣＨＰシステムは、大きく変動する熱需要及び熱媒体の必要温度に対応できることが重要になる。
【００１２】
特許文献１に記載の技術によれば、蒸発器１０２の出口側における温水の温度Ｔｗと排水温度の目標値Ｔｓとの差の絶対値が許容値Ｔｐより大きく、かつ、ＴｗがＴｓより大きい場合には、循環ポンプ１０５の回転数を増加させている。加えて、蒸発器１０２の出口側における作動媒体の圧力Ｐ２及び膨張機１０３の入口側における作動媒体の温度Ｔ２を用いて作動媒体の過熱度ΔＴｖを算出している。そのうえで、過熱度ΔＴｖが下限値よりも大きくなるように圧力調整弁１１２の弁開度が調整されている。本発明者らの検討によれば、この場合、膨張機１０３の入口側の作動媒体の圧力と膨張機１０３の出口側の作動媒体の圧力との差が減少する可能性がある。なぜなら、圧力調整弁１１２の弁開度の調整により、膨張機１０３に供給される作動媒体の圧力が低下するからである。このため、蒸発器１０２で回収したエネルギー量に対する発電量が減少し、発電効率が低下する可能性がある。
【００１３】
特許文献１に記載の技術によれば、蒸発器１０２の出口側における温水の温度Ｔｗと排水温度の目標値Ｔｓとの差の絶対値が許容値Ｔｐより大きく、かつ、ＴｗがＴｓと同じか小さい場合には、流量調整弁１１１の弁開度を調節している。これにより、循環ポンプ１０５の出口側から入口側に戻る作動媒体の流量を所定の量だけ上げ、蒸発器１０２に供給される作動媒体の循環流量を段階的に減少させている。加えて、過熱度ΔＴｖが下限値よりも大きくなるように循環ポンプ１０５の回転数が調整されている。本発明者らの検討によれば、この場合、発電機１０７の発電出力からバイナリー発電装置１００の内部で消費される電力を差し引いた正味の発電効率が低下する可能性がある。なぜなら、バイパス流路１１０を流れる作動媒体の循環流量が増加するので、蒸発器１０２に供給される作動媒体の循環流量当たりの循環ポンプ１０５の消費電力が増加するからである。
【００１４】
そこで、本発明者らは、二次利用に供される熱媒体の温度を適切に調節しつつ、発電効率を高めるのに有利な熱電併給システムについて日夜検討を重ねた。その結果、本発明者らは、本開示の熱電併給システムを案出した。
【００１５】
本開示の第１態様は、
作動流体が流れるランキンサイクル経路と、
熱源から供給される熱媒体が流れる熱媒体経路と、
前記ランキンサイクル経路上に配置され、前記熱媒体が有する熱を直接的又は間接的に受け取って前記作動流体を加熱する蒸発器と、
前記ランキンサイクル経路上に配置され、前記蒸発器から流出した前記作動流体の膨張により回転動力を発生させる膨張機と、
前記ランキンサイクル経路上に配置され、前記膨張機から流出した前記作動流体を冷却する凝縮器と、
前記ランキンサイクル経路上に配置され、前記凝縮器から流出した前記作動流体を前記蒸発器へ圧送するポンプと、
前記作動流体を加熱するために放熱した後の前記熱媒体の温度を検出する温度センサと、
前記ランキンサイクル経路における前記蒸発器の出口と前記膨張機の入口との間を流れる前記作動流体の圧力を決定するためのセンサと、
前記温度センサによって検出された温度に基づいて前記ポンプの回転数を調節し、かつ、前記センサによる検出結果に応じて決定された圧力に基づいて前記膨張機の回転数を調節する制御装置と、を備えた、
熱電併給システムを提供する。
【００１６】
第１態様によれば、温度センサによって検出された温度に基づいてポンプの回転数を調節でき、これにより、作動流体の循環流量を変動させ、蒸発器において作動流体によって回収される熱量を調節できる。加えて、センサによる検出結果に応じて決定された圧力に基づいて膨張機の回転数を調節でき、これにより、ランキンサイクルの膨張機の入口における作動流体の圧力を所望の圧力に調整できる。このように、作動流体の循環流量の調節に依らずに膨張機の入口における作動流体の圧力を所望の圧力に調整できるので、ランキンサイクルの発電効率を常に高く保つことができる。その結果、第１態様に係る熱電併給システムは、作動流体を加熱するために放熱した後の二次利用に供される熱媒体の温度を適切に調節しつつ、ランキンサイクルの発電効率を高めるのに有利である。しかも、第１態様に係る熱電併給システムでは、特許文献１に記載のように、バイパス流路、流量調整弁、及び圧力調整弁を必要とせず、簡素な構成を有しやすい。
【００１７】
本開示の第２態様は、第１態様に加えて、前記制御装置は、前記ポンプの回転数を調節することにより、前記温度センサによって検出される温度を所定の温度範囲に収め、前記膨張機の回転数を調節することにより、前記センサによる検出結果に応じて決定される圧力を所定の圧力範囲に収める、熱電併給システムを提供する。本開示の第２態様によれば、ポンプの回転数を調節することにより、作動流体を加熱するために放熱した後の二次利用に供される熱媒体の温度を需要に応じた所定の温度範囲に収めることができる。加えて、膨張機の回転数を調節することにより、膨張機の入口における作動流体の圧力を高い発電効率に適した所定の圧力範囲に収めることができる。
【００１８】
本開示の第３態様は、第２態様に加えて、前記制御装置は、前記温度センサによって検出された温度が前記所定の温度範囲の上限値より高い場合に前記ポンプの回転数を増加させ、前記温度センサによって検出された温度が前記所定の温度範囲の下限値より低い場合に前記ポンプの回転数を減少させる、熱電併給システムを提供する。第３態様によれば、例えば、二次利用先において熱媒体に対する要求温度が変動した場合に、ポンプの回転数を増加又は減少させて蒸発器における熱回収量が調節される。これにより、作動流体を加熱するために放熱した後の二次利用に供される熱媒体の温度を適切に調節できる。
【００１９】
本開示の第４態様は、第２態様又は第３態様に加えて、前記制御装置は、前記センサによる検出結果に応じて決定された圧力が前記所定の圧力範囲の上限値より高い場合に前記膨張機の回転数を増加させ、前記センサによる検出結果に応じて決定された圧力が前記所定の圧力範囲の下限値より低い場合に前記膨張機の回転数を減少させる、熱電併給システムを提供する。第４態様によれば、例えば、ポンプの回転数の変動により膨張機の入口における作動流体の圧力が変動した場合に、高い発電効率で発電できるように膨張機の入口における作動流体の圧力を所望の範囲に調節できる。
【００２０】
本開示の第５態様は、第１態様〜第４態様のいずれか１つの態様に加えて、前記制御装置によって制御され、前記凝縮器に空気を送風するファンをさらに備え、前記凝縮器は、前記作動流体と前記空気との熱交換により前記作動流体を冷却する、熱電併給システムを提供する。第５態様によれば、制御装置によってファンを制御することにより、ランキンサイクルにおける作動流体の低圧側の圧力を所望の圧力に調節でき、ランキンサイクルの発電効率をより高めやすい。
【００２１】
本開示の第６態様は、第５態様に加えて、前記制御装置は、前記温度センサによって検出された温度が所定の温度範囲の上限値より高い場合に前記ファンの回転数を増加させ、前記温度センサによって検出された温度が前記所定の温度範囲の下限値より低い場合に前記ファンの回転数を減少させる、熱電併給システムを提供する。第６態様によれば、ランキンサイクル経路における作動流体の流量が変動する可能性が高い場合に、その変動に合わせてファンの回転数を調節でき、ランキンサイクルにおける作動流体の低圧側の圧力を所望の圧力に調節できる。
【００２２】
本開示の第７態様は、
第１態様の熱電併給システムの運転方法であって、
前記制御装置は、前記温度センサによって検出された温度が所定の温度範囲に収まっているか否かを判定し、
前記温度が前記所定の温度範囲に収まっていない場合に、前記ポンプの回転数を変更し、
前記制御装置は、前記ポンプの回転数を変更した後に前記センサによる検出結果に応じて決定された圧力が所定の圧力範囲に収まっているか否かを判定し、
前記圧力が前記所定の圧力範囲に収まっていない場合に、前記膨張機の回転数を変更する、
方法を提供する。
【００２３】
第７態様によれば、ポンプの回転数が変更された後に、センサによる検出結果に応じて決定された圧力が所定の圧力範囲に収まっているか否かを判定し、その圧力が所定の圧力範囲に収まっていない場合に、膨張機の回転数が変更される。このため、ポンプの回転数の変更後に膨張機の回転数がセンサによる検出結果に応じて決定された圧力に基づいて適切に調節される。
【００２４】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下の説明は本開示の熱電併給システム装置を例示的に示すものであり、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００２５】
図１に示す通り、熱電併給システム１ａは、ランキンサイクル経路３と、熱媒体経路２と、蒸発器１６と、膨張機１１と、凝縮器１３と、ポンプ１４と、温度センサ２０と、センサ２２と、制御装置５と、を備えている。以下、熱電併給システム１ａをＣＨＰシステム１ａともいう。ランキンサイクル経路３において作動流体が流れる。熱媒体経路２において熱源から供給される熱媒体が流れる。蒸発器１６は、ランキンサイクル経路３上に配置されている。蒸発器１６は、熱媒体が有する熱を直接的又は間接的に受け取って作動流体を加熱する。膨張機１１は、ランキンサイクル経路３上に配置されている。膨張機１１は、蒸発器１６から流出した作動流体の膨張により回転動力を発生させる。凝縮器１３は、ランキンサイクル経路３上に配置されている。凝縮器１３は、膨張機１１から流出した作動流体を冷却する。ポンプ１４は、ランキンサイクル経路３上に配置されている。ポンプ１４は、凝縮器１３から流出した作動流体を蒸発器１６へ圧送する。温度センサ２０は、作動流体を加熱するために放熱した後の熱媒体の温度を検出する。センサ２２は、ランキンサイクル経路３における蒸発器１６の出口と膨張機１１の入口との間を流れる作動流体の圧力を決定するためのセンサである。制御装置５は、温度センサ２０によって検出された温度に基づいてポンプ１４の回転数を調節し、かつ、センサ２２による検出結果に応じて決定された圧力に基づいて膨張機１１の回転数を調節する。
【００２６】
ＣＨＰシステム１ａは、典型的には、熱媒体経路２を流れる熱媒体が有する熱エネルギーを利用して、温水及び電力を同時に得ることができるように構成されている。なお、「同時に」とは、温水を供給しながら電力を供給することもできるという意味である。図１に示す通り、例えば、ＣＨＰシステム１ａは発電機１２をさらに備えており、発電機１２は膨張機１１の回転軸に接続されている。これにより、発電機１２は膨張機１１で発生した回転動力によって発電する。
【００２７】
熱媒体経路２に熱媒体を供給する熱源は、特に制限されないが、例えば、排熱又は地熱である。例えば、排熱又は地熱等の熱を水又はオイル等の流体によって回収することにより温水、高温の蒸気、又は高温のオイルが生成され、生成された高温の水、高温の蒸気、又は高温のオイルが熱媒体として利用される。なお、熱源はボイラーであってもよい。この場合、ボイラーにおいて発生した燃焼ガスが熱媒体として利用される。
【００２８】
図１に示す通り、例えば、熱媒体経路２の一部である第一流路２ａが、蒸発器１６の内部に存在する。この場合、蒸発器１６において熱媒体と作動流体とが熱交換し、熱媒体が冷却され、かつ、作動流体が加熱される。第一流路２ａを通って冷却された熱媒体は給湯及び暖房等の用途で二次利用される。例えば、熱媒体が温水である場合、熱媒体経路２は、シャワー、蛇口、暖房用ラジエータ、及び貯湯タンク等の器具に接続されている。また、熱媒体がオイル又は空気などの気体である場合、ＣＨＰシステム１ａは、第一流路２ａを流出した熱媒体と水との熱交換により温水を生成する熱交換器（図示省略）をさらに備えていてもよい。これにより、温水がシャワー及び蛇口等の器具に供給される。このように、熱媒体の熱エネルギーが二次利用先に間接的に供給される。
【００２９】
蒸発器１６は、例えば、熱媒体経路２を流れる熱媒体が有する熱を直接的に受け取って作動流体を加熱する。この場合、蒸発器１６において熱媒体と作動流体とを熱交換させることにより、作動流体を加熱する。この場合、蒸発器１６は、熱媒体経路２とランキンサイクル経路３とに跨って配置されており、蒸発器１６の内部には、第一流路２ａと、ランキンサイクル経路３の一部である第二流路１６ａとが存在する。蒸発器１６は、熱媒体経路２を流れる熱媒体が有する熱を間接的に受け取って作動流体を加熱してもよい。この場合、蒸発器１６は、例えば、別の熱交換器において熱媒体経路２を流れる熱媒体と熱交換して熱媒体の熱を受け取った二次媒体と作動流体とを熱交換させることにより、作動流体を加熱してもよい。蒸発器１６は、例えば、プレート式熱交換器、二重管式熱交換器、又はフィンチューブ式熱交換器等の公知の熱交換器である。
【００３０】
膨張機１１は、例えば、容積型又はターボ型の膨張機である。容積型の膨張機は、例えば、スクロール膨張機、ロータリ膨張機、スクリュー膨張機、又は往復動式膨張機である。ターボ型の膨張機は、例えば、膨張タービンである。容積型の膨張機は、一般的に、ターボ型の膨張機よりも広い範囲の回転数で高い効率を発揮する。例えば、容積型の膨張機は、高い効率を維持したまま、定格回転数の半分以下の回転数で運転することも可能である。つまり、容積型の膨張機は、高い効率を維持したまま、発電量を定格発電量の半分以下に低下させることができる。容積型の膨張機はこのような特性を持っているので、膨張機１１が容積型の膨張機であれば、作動流体の循環流量及び温度の変動に伴う発電量の変動に柔軟に対応することができる。また、電力の需要の変動に対しても高い効率を維持したまま発電量を増減できる。
【００３１】
凝縮器１３は、例えば、空冷式又は液冷式の熱交換器である。凝縮器１３が空冷式の熱交換器である場合、凝縮器１３は、望ましくは、フィンチューブ式熱交換器である。凝縮器１３が液冷式の熱交換器である場合、凝縮器１３は、例えば、プレート式熱交換器又は二重管式熱交換器である。このように、凝縮器１３として、作動流体を冷却するための媒体の種類に応じて適切な熱交換器が選択される。凝縮器１３が液冷式の熱交換器である場合、冷却液としては水又はオイルを使用できる。
【００３２】
凝縮器１３が空冷式の熱交換器である場合、図１に示すとおり、ＣＨＰシステム１ａは、望ましくは、ファン１７をさらに備えている。ファン１７は、制御装置５によって制御され、凝縮器１３に空気を送風する。凝縮器１３は、作動流体と空気との熱交換により作動流体を冷却する。なお、凝縮器１３が液冷式の熱交換器である場合、凝縮器１３に向かって冷却液を送るために、例えば、液体ポンプ（図示省略）が使用される。
【００３３】
図１に示す通り、ＣＨＰシステム１ａは、例えば、モータ１５を備えている。モータ１５の回転軸はポンプ１４に接続されている。モータ１５はポンプ１４を駆動する。ポンプ１４は、一般的な容積型又はターボ型のポンプである。容積型のポンプは、例えば、ピストンポンプ、ギヤポンプ、ベーンポンプ、又はロータリポンプである。ターボ型のポンプは、例えば、遠心ポンプ、斜流ポンプ、又は軸流ポンプである。
【００３４】
ランキンサイクル経路３を流れる作動流体は、特に制限されないが、例えば有機作動流体である。通常、有機作動流体の沸点は低い。このため、有機作動流体を使用すれば、蒸発器１６に作動流体を加熱するために供給される高温流体の温度が約３００℃未満であっても、高い効率で発電がなされる。有機作動流体は、例えば、ハロゲン化炭化水素又は炭化水素等の有機化合物である。ハロゲン化炭化水素は、例えば、Ｒ‐１３４ａ、Ｒ‐２４５ｆａ、Ｒ‐１２３４ｚｅ、又はＲ‐３５６ｍｆｃである。炭化水素は、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン、及びイソペンタン等のアルカンである。有機作動流体として、これらの有機化合物を単独で使用してもよいし、２種類以上の有機化合物の混合物を使用してもよい。ランキンサイクル経路３を流れる作動流体は、例えば、水、二酸化炭素、及びアンモニア等の無機化合物であってもよい。
【００３５】
上記の通り、作動流体を加熱するために放熱した後の熱媒体は、暖房又は給湯等の用途で二次利用される。このため、作動流体を加熱するために放熱した後の熱媒体の温度は、二次利用先における熱需要及び熱媒体に対する要求温度に適した温度であることが望ましい。そこで、ＣＨＰシステム１ａにおいて、制御装置５は、温度センサ２０によって検出された温度に基づいてポンプ１４の回転数を調節する。具体的に、制御装置５は、例えば、温度センサ２０によって検出された温度を示す情報を取得し、その情報に基づいて制御信号を発生させてモータ１５に向かって送信する。制御装置５は、例えば、Ａ／Ｄ変換回路、入出力回路、演算回路、及び記憶装置を含むＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。制御装置５は、温度センサ２０によって検出された温度を示す情報を取得できるように、有線又は無線によって温度センサ２０に接続されている。また、モータ１５は、制御装置５から制御信号を受信できるように、有線又は無線によって制御装置５に接続されている。
【００３６】
ポンプ１４の回転数が変更されると、膨張機１１の入口における作動流体の圧力が変動する。このため、ＣＨＰシステム１ａは、例えば、ランキンサイクルが高い発電効率を発揮できるように、センサ２２による検出結果に応じて決定された圧力に基づいて膨張機１１の回転数を調節する。具体的に、制御装置５は、センサ２２による検出結果を示す情報を取得し、その情報に基づいて制御信号を発生させて発電機１２に向かって送信する。この場合、例えば、膨張機１１の回転軸にかかる負荷が調整されて、膨張機１１の回転数が調節される。制御装置５は、センサ２２による検出結果を示す情報を取得できるように、有線又は無線によってセンサ２２に接続されている。また、発電機１２は、制御装置５から制御信号を受信できるように、有線又は無線によって制御装置５に接続されている。
【００３７】
このように、ＣＨＰシステム１ａにおいて、温度センサ２０によって検出された温度に基づいてポンプ１４の回転数を調節できる。これにより、ランキンサイクル経路３における作動流体の循環流量を変動させ、蒸発器１６において作動流体によって回収される熱量を調節できる。このため、作動流体を加熱するために放熱した後の熱媒体の温度を、二次利用先における熱需要に応じた望ましい温度範囲に調節できる。加えて、センサ２２による検出結果に応じて決定された圧力に基づいて膨張機１１の回転数を調節でき、これにより、膨張機１１の入口における作動流体の圧力を所望の圧力に調整できる。このため、作動流体の循環流量の調節に依らずに膨張機１１の入口における作動流体の圧力を所望の圧力に調整できるので、ランキンサイクルの発電効率を常に高く保つことができる。
【００３８】
例えば、制御装置５は、ポンプ１４の回転数を調節することにより、温度センサ２０によって検出される温度を所定の温度範囲に収める。加えて、制御装置５は、膨張機１１の回転数を調節することにより、センサ２２による検出結果に応じて決定される圧力を所定の圧力範囲に収める。所定の温度範囲は、例えば、熱媒体の二次利用先における熱需要に応じて決定される。また、所定の圧力範囲は、例えば、ランキンサイクルにおいて高い発電効率を発揮するのに適した範囲に定められている。このため、制御装置５によって、ポンプ１４の回転数を調節することにより、作動流体を加熱するために放熱した後の二次利用に供される熱媒体の温度を熱需要に応じた適切な温度範囲に収めることができる。加えて、膨張機１１の回転数を調節することにより、膨張機１１の入口における作動流体の圧力を高い発電効率に適した圧力範囲に収めることができる。
【００３９】
例えば、制御装置５は、温度センサ２０によって検出された温度が上記の所定の温度範囲の上限値より高い場合にポンプ１４の回転数を増加させる。この場合、例えば、温度センサ２０によって検出された温度から所定の温度範囲の上限値を差し引いた差が大きいほど、ポンプ１４の回転数の増加幅が大きくなるように、ポンプ１４の回転数の増加幅が定められている。加えて、制御装置５は、温度センサ２０によって検出された温度が上記の所定の温度範囲の下限値より低い場合にポンプ１４の回転数を減少させる。例えば、所定の温度範囲の下限値から温度センサ２０によって検出された温度を差し引いた差が大きいほど、ポンプ１４の回転数の減少幅が大きくなるように、ポンプ１４の回転数の減少幅が定められている。これにより、例えば、二次利用先において熱媒体に対する要求温度が変動した場合に、ポンプ１４の回転数を増加又は減少させて蒸発器１６における熱回収量が調節される。その結果、作動流体を加熱するために放熱した後の二次利用に供される熱媒体の温度を適切に調節できる。
【００４０】
例えば、制御装置５は、センサ２２による検出結果に応じて決定された圧力が上記の所定の圧力範囲の上限値より高い場合に膨張機１１の回転数を増加させる。この場合、例えば、センサ２２による検出結果に応じて決定された圧力から所定の圧力範囲の上限値を差し引いた差が大きいほど、膨張機１１の回転数の増加幅が大きくなるように、膨張機１１の回転数の増加幅が定められている。加えて、センサ２２による検出結果に応じて決定された圧力が上記の所定の圧力範囲の下限値より低い場合に膨張機１１の回転数を減少させる。この場合、例えば、所定の圧力範囲の下限値からセンサ２２によって検出された温度を差し引いた差が大きいほど、膨張機１１の回転数の減少幅が大きくなるように、膨張機１１の回転数の減少幅が定められている。これにより、例えば、ポンプ１４の回転数の変動により膨張機１１の入口における作動流体の圧力が変動した場合に、高い発電効率で発電できるように膨張機１１の入口における作動流体の圧力を所望の範囲に調節できる。
【００４１】
上記の通り、ファン１７は制御装置５によって制御される。これにより、ランキンサイクルにおける低圧側の圧力（すなわち、ポンプ１４の入口における作動流体の圧力）を所望の圧力に調節でき、ランキンサイクルの発電効率をより高めやすい。例えば、二次利用先において熱媒体への要求温度が低下し、ランキンサイクル経路３における作動流体の循環流量が増加した場合に、ファン１７の回転数を増加させることにより凝縮器１３における放熱量を増加させることができる。その結果、ランキンサイクルの低圧側圧力を下げることができ、ランキンサイクルの発電効率をより高めることができる。特に、冬期等の外気温度が低い時期において、ランキンサイクルの発電効率をさらに高めることができる。一方、二次利用先において熱媒体への要求温度が上昇し、ランキンサイクル経路３における作動流体の循環流量が減少する場合に、ファン１７の回転数を減少させることにより、凝縮器１３における放熱量を減少させることができる。その結果、ランキンサイクルの低圧側圧力を最適に調整することができる。このため、ランキンサイクルの動作圧力が適切になり、ランキンサイクルの発電効率が高く保たれる。加えて、ランキンサイクルの低圧側圧力が下がりすぎることにより発生するポンプ１４における気体の噛み込みを防止できる。これにより、ＣＨＰシステム１ａの信頼性を向上させることができる。ファン１７は、例えば、制御装置５から制御信号を受信できるように、有線又は無線によって制御装置５に接続されている。
【００４２】
例えば、制御装置５は、温度センサ２０によって検出された温度が所定の温度範囲の上限値より高い場合にファン１７の回転数を増加させる。一方、温度センサ２０によって検出された温度が所定の温度範囲の下限値より低い場合にファン１７の回転数を減少させる。これにより、ランキンサイクル経路３における作動流体の流量が変動する可能性が高い場合に、その変動に合わせてファン１７の回転数を調節できる。
【００４３】
ＣＨＰシステム１ａは、例えば、以下の工程を含む運転方法に従って運転される。
（ｉ）制御装置５は、温度センサ２０によって検出された温度が所定の温度範囲に収まっているか否かを判定する。
（ii）温度センサ２０によって検出された温度が上記の所定の温度範囲に収まっていない場合に、ポンプ１４の回転数を変更する。
（iii）制御装置５は、ポンプ１４の回転数を変更した後に圧力センサ２２によって検出された圧力が所定の圧力範囲に収まっているか否かを判定する。
（iv）ポンプ１４の回転数を変更した後に圧力センサ２２によって検出された圧力が上記の所定の圧力範囲に収まっていない場合に、膨張機１１の回転数を変更する。
【００４４】
上記の運転方法によれば、ポンプ１４の回転数の変更後に膨張機１１の回転数がセンサ２２による検出結果に応じて決定された圧力に基づいて適切に調節される。
【００４５】
センサ２２は、典型的には、圧力センサであり、蒸発器１６の出口と膨張機１１の入口との間を流れる作動流体の圧力を検出する。この場合、制御装置５は、センサ２２による検出結果をそのまま蒸発器１６の出口と膨張機１１の入口との間を流れる作動流体の圧力と決定して扱う。センサ２２は、圧力センサではなく、一対の温度センサであってもよい。この場合、一対の温度センサは、膨張機１１の入口側における作動流体の温度を検出する。加えて、一対の温度センサは、膨張機１１の出口側における作動流体の温度、蒸発器の出口側又は入口側における作動流体の温度、及び凝縮器の出口側又は入口側の温度からなる群から選ばれる少なくとも１つの温度をさらに検出する。この場合、制御装置５は、センサ２２である一対の温度センサの検出結果を取得して、その検出結果から、蒸発器１６の出口と膨張機１１の入口との間を流れる作動流体の圧力を演算により決定する。
【００４６】
図１に示す通り、ＣＨＰシステム１ａは、例えば、温度センサ２１、温度センサ２３、及び温度センサ２４をさらに備えている。温度センサ２１は、蒸発器１６の出口と膨張機１１の入口との間を流れる作動流体の温度を検出する。温度センサ２３は、凝縮器１３の出口とポンプ１４の入口との間を流れる作動流体の温度を検出する。温度センサ２４は、ファン１７によって凝縮器１３に送られる空気の温度を検出する。制御装置５は、温度センサ２１、温度センサ２３、及び温度センサ２４の検出結果を示す情報を受信できるように、有線又は無線によってこれらの温度センサに接続されている。
【００４７】
例えば、制御装置５には、ＣＨＰシステム１ａを適切に運転するためのプログラムが格納されている。制御装置５は、例えば、ＣＨＰシステム１ａの全体を制御する単一の制御装置である。しかし、制御装置５は、ランキンサイクルを制御するための第一制御装置と、その他の制御対象を制御するための第二制御装置との組み合わせによって構成されていてもよい。
【００４８】
次に、ＣＨＰシステム１ａの動作の一例について説明する。ＣＨＰシステム１ａは、例えば、以下の手順に従って、起動される。まず、ファン１７が作動し、凝縮器１３に大気が送風される。その後、適切な時期にモータ１５が起動され、ポンプ１４が作動する。これにより、ランキンサイクル経路３を作動流体が循環し始める。作動流体の循環流量が所定のレベルに達したら、熱源から熱媒体経路２に熱媒体（例えば、温水）を供給し、第一流路２ａを通過させる。熱媒体の温度がランキンサイクルの作動流体の分解温度より低い場合、ポンプ１４の作動の前に熱媒体経路２に熱媒体を供給してもよい。作動流体は、蒸発器１６において熱媒体が有する熱を受け取り、過熱状態の気相に変化する。高温かつ気相の作動流体は、膨張機１１に送られ、膨張機１１において膨張する。これにより、作動流体の圧力エネルギーが機械エネルギーに変換され、発電機１２が駆動される。その結果、発電機１２において電力が生成される。膨張機１１から出た作動流体は、凝縮器１３に入る。凝縮器１３において、作動流体は、ファン１７が送風する大気により冷却され、凝縮する。凝縮した作動流体は、ポンプ１４によって加圧され、再び蒸発器１６に送られる。なお、例えば、第一流路２ａを通過した熱媒体（例えば、温水）は給湯のためにシャワー等の二次利用先に向かって送られる。
【００４９】
二次利用先に供給される熱媒体に対する要求温度が変更された場合、例えば、ＣＨＰシステム１ａは、以下のように動作する。
【００５０】
図２に示す通り、まず、ステップＳ１０において、温度センサ２０によって第一流路２ａから流出した熱媒体の温度Ｔｅｏを検出し、制御装置５は熱媒体の温度Ｔｅｏを取得する。次に、ステップＳ２０に進み、制御装置５は、熱媒体の温度Ｔｅｏから熱媒体の目標温度Ｔｔｇｔを差し引いた差が正の値であるか否か判断する。熱媒体の目標温度Ｔｔｇｔは、典型的には、二次利用先における熱媒体に対する要求温度に従って定められている。ステップＳ２０における判断結果が肯定的な場合、ステップＳ１００に進み、温度Ｔｅｏから目標温度Ｔｔｇｔを差し引いた差が許容値Ｔｒａより大きいか否か判断される。ステップＳ１００における判断結果が否定的である場合、一連の処理を終了する。一方、ステップＳ１００における判断結果が肯定的である場合、ステップＳ１０１に進み、ポンプ１４の回転数を増加させる。次に、ステップＳ１０２に進み、ファン１７の回転数を増加させる。なお、必要に応じて、ステップＳ１０２は省略されてもよい。次に、ステップＳ１０３に進み、圧力センサ２２によって蒸発器１６の出口と膨張機１１の入口との間を流れる作動流体の圧力Ｐｓを検出し、制御装置５が作動流体の圧力Ｐｓを取得する。
【００５１】
次に、ステップＳ１０４に進み、作動流体の圧力Ｐｓから作動流体の目標圧力Ｐｔｇｔを差し引いた差が正の値であるか否か判断する。作動流体の目標圧力Ｐｔｇｔは、典型的にはランキンサイクルにおいて高い発電効率を実現する観点から定められている。例えば、制御装置５は、ＣＨＰシステム１ａにおける温度及び圧力等の特定の測定値から予め設定されたテーブルに基づいて演算を行い、作動流体の目標圧力Ｐｔｇｔを決定する。ステップＳ１０４における判断結果が肯定的である場合、ステップＳ１０５に進み、作動流体の圧力Ｐｓから作動流体の目標圧力Ｐｔｇｔを差し引いた差が許容値Ｐｒａよりも大きいか否か判断される。ステップＳ１０５における判断結果が否定的な場合、ステップＳ１０９に進む。一方、ステップＳ１０５における判断結果が肯定的な場合、ステップＳ１０６に進み、膨張機１１の回転数を増加させる。次に、ステップＳ１０７に進み、圧力センサ２２によって作動流体の圧力Ｐｓを検出し、制御装置５が作動流体の圧力Ｐｓを取得する。次に、ステップＳ１０８に進み、作動流体の圧力Ｐｓから作動流体の目標圧力Ｐｔｇｔを差し引いた差が許容値Ｐｒａ以下であるか否か判断される。ステップＳ１０８における判断結果が肯定的である場合、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０８における判断結果が否定的である場合、ステップＳ１０６に戻り、膨張機１１の回転数をさらに増加させる。
【００５２】
ステップＳ１０４における判断結果が否定的である場合、ステップＳ１１１に進み、作動流体の目標圧力Ｐｔｇｔから作動流体の圧力Ｐｓを差し引いた差が許容値Ｐｒａよりも大きいか否か判断される。ステップＳ１１１における判断結果が否定的な場合、ステップＳ１０９に進む。一方、ステップＳ１１１における判断結果が肯定的な場合、ステップＳ１１２に進み、膨張機１１の回転数を減少させる。次に、ステップＳ１１３に進み、圧力センサ２２によって作動流体の圧力Ｐｓを検出し、制御装置５が作動流体の圧力Ｐｓを取得する。次に、ステップＳ１１４に進み、作動流体の目標圧力Ｐｔｇｔから作動流体の圧力Ｐｓを差し引いた差が許容値Ｐｒａ以下であるか否か判断される。ステップＳ１１４における判断結果が肯定的である場合、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１１４における判断結果が否定的である場合、ステップＳ１１２に戻り、膨張機１１の回転数をさらに減少させる。
【００５３】
ステップＳ１０９において、温度センサ２０によって熱媒体の温度Ｔｅｏが再度検出され、制御装置５が熱媒体の温度Ｔｅｏを再取得する。次に、ステップＳ１１０に進み、再取得した熱媒体の温度Ｔｅｏから熱媒体の目標温度Ｔｔｇｔを差し引いた差が許容値Ｔｒａ以下であるか否か判断される。ステップＳ１１０における判断結果が肯定的である場合、一連の処理を終了する。ステップＳ１１０における判断結果が否定的である場合、ステップＳ１０１に戻る。
【００５４】
ステップＳ２０における判断結果が否定的である場合、ステップＳ２００に進み、目標温度Ｔｔｇｔから温度Ｔｅｏを差し引いた差が許容値Ｔｒａより大きいか否か判断される。ステップＳ２００における判断結果が否定的である場合、一連の処理を終了する。一方、ステップＳ２００における判断結果が肯定的である場合、ステップＳ２０１に進み、ポンプ１４の回転数を減少させる。次に、ステップＳ２０２に進み、ファン１７の回転数を減少させる。なお、必要に応じて、ステップＳ２０２は省略されてもよい。次に、ステップＳ２０３に進み、圧力センサ２２によって蒸発器１６の出口と膨張機１１の入口との間を流れる作動流体の圧力Ｐｓを検出し、制御装置５が作動流体の圧力Ｐｓを取得する。
【００５５】
次に、ステップＳ２０４に進み、作動流体の圧力Ｐｓから作動流体の目標圧力Ｐｔｇｔを差し引いた差が正の値であるか否か判断する。ステップＳ２０４における判断結果が肯定的である場合、ステップＳ２０５に進み、作動流体の圧力Ｐｓから作動流体の目標圧力Ｐｔｇｔを差し引いた差が許容値Ｐｒａよりも大きいか否か判断される。ステップＳ２０５における判断結果が否定的な場合、ステップＳ２０９に進む。一方、ステップＳ２０５における判断結果が肯定的な場合、ステップＳ２０６に進み、膨張機１１の回転数を増加させる。次に、ステップＳ２０７に進み、圧力センサ２２によって作動流体の圧力Ｐｓを検出し、制御装置５が作動流体の圧力Ｐｓを取得する。次に、ステップＳ２０８に進み、作動流体の圧力Ｐｓから作動流体の目標圧力Ｐｔｇｔを差し引いた差が許容値Ｐｒａ以下であるか否か判断される。ステップＳ２０８における判断結果が肯定的である場合、ステップＳ２０９に進む。ステップＳ２０８における判断結果が否定的である場合、ステップＳ２０６に戻り、膨張機１１の回転数をさらに増加させる。
【００５６】
ステップＳ２０４における判断結果が否定的である場合、ステップＳ２１１に進み、作動流体の目標圧力Ｐｔｇｔから作動流体の圧力Ｐｓを差し引いた差が許容値Ｐｒａよりも大きいか否か判断される。ステップＳ２１１における判断結果が否定的な場合、ステップＳ２０９に進む。一方、ステップＳ２１１における判断結果が肯定的な場合、ステップＳ２１２に進み、膨張機１１の回転数を減少させる。次に、ステップＳ２１３に進み、圧力センサ２２によって作動流体の圧力Ｐｓを検出し、制御装置５が作動流体の圧力Ｐｓを取得する。次に、ステップＳ２１４に進み、作動流体の目標圧力Ｐｔｇｔから作動流体の圧力Ｐｓを差し引いた差が許容値Ｐｒａ以下であるか否か判断される。ステップＳ２１４における判断結果が肯定的である場合、ステップＳ２０９に進む。ステップＳ２１４における判断結果が否定的である場合、ステップＳ２１２に戻り、膨張機１１の回転数をさらに減少させる。
【００５７】
ステップＳ２０９において、温度センサ２０によって熱媒体の温度Ｔｅｏが再度検出され、制御装置５が熱媒体の温度Ｔｅｏを再取得する。次に、ステップＳ２１０に進み、熱媒体の目標温度Ｔｔｇｔから再取得した熱媒体の温度Ｔｅｏを差し引いた差が許容値Ｔｒａ以下であるか否か判断される。ステップＳ２１０における判断結果が肯定的である場合、一連の処理を終了する。ステップＳ２１０における判断結果が否定的である場合、ステップＳ２０１に戻る。
【００５８】
例えば、このようにして、ＣＨＰシステム１ａは、二次利用先において熱媒体に対する要求温度が変更された場合に、二次利用先に供給される熱媒体の温度及び膨張機１１の入口における作動流体の圧力を所望の範囲に調節する。
【００５９】
＜変形例＞
ＣＨＰシステム１ａは、様々な観点から変更可能である。例えば、ＣＨＰシステム１ａは、図３に示すＣＨＰシステム１ｂのように変更されてもよい。ＣＨＰシステム１ｂは、特に説明する場合を除き、ＣＨＰシステム１ａと同様に構成される。ＣＨＰシステム１ａの構成要素と同一又は対応するＣＨＰシステム１ｂの構成要素には、ＣＨＰシステム１ａの構成要素と同一の符号を付し、詳細な説明を省略することがある。ＣＨＰシステム１ａに関する説明は、技術的に矛盾しない限り、ＣＨＰシステム１ｂにも適用される。
【００６０】
図３に示す通り、ＣＨＰシステム１ｂは、二次回路３０、第二ポンプ３１、及び熱交換器３２を備えている。二次回路３０は、熱媒体経路２を流れる熱媒体が有する熱エネルギーを蒸発器１６に供給するための回路である。二次回路３０において、オイル等の二次媒体が流れている。二次媒体は作動流体を加熱するための媒体である。二次回路３０において、第二ポンプ３１は二次媒体を熱交換器３２に向かって圧送する。熱交換器３２は、二次回路３０と熱媒体経路２とに跨って配置されており、二次媒体と熱媒体とを熱交換させ、二次媒体を加熱するとともに熱媒体を冷却する。蒸発器１６は、ランキンサイクル経路３と二次回路３０とに跨って配置されている。熱交換器３２を通過した二次媒体は蒸発器１６に入る。蒸発器１６において、二次媒体と作動流体とが熱交換することにより、作動流体が加熱される。一方、二次媒体は冷却される。蒸発器１６を通過して冷却された二次媒体は第二ポンプ３１によって再び熱交換器３２に圧送される。
【００６１】
熱交換器３２は、例えば、プレート式熱交換器、二重管式熱交換器、又はフィンチューブ熱交換器等の公知の熱交換器である。第二ポンプ３１は、例えば、一般的な容積型又はターボ型のポンプである。容積型のポンプは、例えば、ピストンポンプ、ギヤポンプ、ベーンポンプ、又はロータリポンプである。ターボ型のポンプは、例えば、遠心ポンプ、斜流ポンプ、又は軸流ポンプである
【００６２】
上記の通り、二次媒体は、熱交換器３２において、熱媒体経路２を流れる熱媒体から熱エネルギーを吸収し、蒸発器１６において、ランキンサイクル経路３の作動流体に放熱する。すなわち、ランキンサイクル経路３の作動流体は、二次媒体を介して熱媒体から放出された熱エネルギーを受け取る。このように、ＣＨＰシステム１ｂにおいても、ＣＨＰシステム１ａと同様に、ランキンサイクル経路３の作動流体の循環流量を変動させ、蒸発器１６における熱回収量を調整することにより、作動流体を加熱するために放熱した後の熱媒体の温度を調節できる。このため、ＣＨＰシステム１ｂは、二次利用先において熱媒体への要求温度に変更があった場合に、ＣＨＰシステム１ａと同様に、作動流体を加熱するために放熱した後の熱媒体の温度を所望の温度範囲に調節しつつ、常に高い発電効率でランキンサイクルを運転することができる。
【００６３】
なお、ＣＨＰシステム１ｂでは、温度センサ２０が熱媒体の温度を検出しているが、温度センサ２０は、二次回路３０において蒸発器１６の出口と熱交換器３２の入口との間を流れる二次媒体の温度を検出してもよい。このような変形例において、二次媒体を熱媒体とみなすことにより、このような変形例も請求項１に包含される。すなわち、熱交換器３２は、熱源であり、熱媒体である二次媒体の二次利用先にも相当する。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本開示の技術は、必要とされる熱の温度が変動する熱電併給システムに好適に採用できる。そのような熱電併給システムは、小規模施設又は一般家庭などに設置するのに適している。
【符号の説明】
【００６５】
１ａ、１ｂ                熱電併給システム（ＣＨＰシステム）
２                        熱媒体経路
３                        ランキンサイクル経路
５                        制御装置
１１                      膨張機
１３                      凝縮器
１４                      ポンプ
１６                      蒸発器
１７                      ファン
２０                      温度センサ
２２                      センサ（圧力センサ）
【図１】
2019019797.tif 000003
【図２】
2019019797.tif 000004
【図３】
2019019797.tif 000005
【図４】
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