(57)【要約】【課題】冷媒の切替後においても切替前と同等の発電量を得ることが可能な発電方法を提供する。【解決手段】発電方法は、所定の基準冷媒を作動媒体として循環経路内で循環させてバイナリー発電装置を運転する基準運転時における、蒸発器で蒸発した基準冷媒の過熱度の制御目標値の情報を取得する工程と、基準冷媒よりも蒸気圧が高い少なくとも一種の高蒸気圧冷媒と基準冷媒よりも蒸気圧が低い少なくとも一種の低蒸気圧冷媒とが、基準冷媒と蒸気圧が同じとなる割合で混合された混合冷媒を、作動媒体として循環経路内に充填する工程と、混合冷媒を作動媒体として循環経路内で循環させると共に、蒸発器で蒸発した混合冷媒の過熱度が基準冷媒の過熱度の制御目標値と同じになるように制御しつつ、バイナリー発電装置を運転する工程と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動媒体が循環する循環経路と、熱源との熱交換を介して前記作動媒体を蒸発させる蒸発器と、蒸発した前記作動媒体を膨張させる膨張機と、前記作動媒体の膨張による回転駆動力により発電する発電機と、を備えた発電装置を用いて発電する方法であって、
所定の基準冷媒を前記作動媒体として前記循環経路内で循環させて前記発電装置を運転する基準運転時における、前記蒸発器で蒸発した前記基準冷媒の過熱度の制御目標値の情報を取得する工程と、
前記基準冷媒よりも蒸気圧が高い少なくとも一種の高蒸気圧冷媒と前記基準冷媒よりも蒸気圧が低い少なくとも一種の低蒸気圧冷媒とが、前記基準冷媒と蒸気圧が同じとなる割合で混合された混合冷媒を、前記作動媒体として前記循環経路内に充填する工程と、
前記混合冷媒を前記作動媒体として前記循環経路内で循環させると共に、前記蒸発器で蒸発した前記混合冷媒の過熱度が前記基準冷媒の過熱度の制御目標値と同じになるように制御しつつ、前記発電装置を運転する工程と、を備えた、発電方法。
【請求項２】
前記発電装置は、前記循環経路において前記作動媒体を循環させるための作動媒体ポンプをさらに備えており、
前記基準運転時における前記作動媒体ポンプの回転数と同じ回転数により、前記混合冷媒を用いた前記発電装置の運転を行う、請求項１に記載の発電方法。
【請求項３】
前記高蒸気圧冷媒及び前記低蒸気圧冷媒は、互いに異性体である、請求項１または２に記載の発電方法。
【請求項４】
前記基準冷媒は、Ｒ２４５ｆａであり、
前記高蒸気圧冷媒は、ハイドロフルオロオレフィンのトランス体であり、
前記低蒸気圧冷媒は、前記高蒸気圧冷媒と同じ分子式のハイドロフルオロオレフィンのシス体である、請求項３に記載の発電方法。
【請求項５】
前記基準運転時に用いられる容積型の前記膨張機を用いて、前記混合冷媒を用いた前記発電装置の運転を行う、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発電方法。
【請求項６】
前記膨張機がスクリュ膨張機である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、温水や蒸気などの熱源の熱エネルギーを、作動媒体を介して電気エネルギーとして回収するバイナリー発電方法が知られている。この方法に用いられるバイナリー発電装置は、低沸点の冷媒である作動媒体が充填された循環経路において、蒸発器、膨張機、凝縮器及び作動媒体ポンプの各機器が配置された構成を有している。この発電方法によれば、蒸発器における熱源との熱交換を介して低沸点の冷媒を蒸発させ、その冷媒蒸気を膨張機で膨張させて得られる回転駆動力によって発電機のロータを回転させることにより、熱源の熱を電力にエネルギー変換することができる。
【０００３】
従来の発電方法では、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ；Ｈｙｄｒｏ  Ｆｌｕｏｒｏ  Ｃａｒｂｏｎ）などの冷媒を作動媒体として循環経路内で循環させている。また特許文献１には、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ；Ｈｙｄｒｏ  Ｆｌｕｏｒｏ  Ｏｌｅｆｉｎ）を含む冷媒を循環経路内で循環させる冷媒循環方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１９４３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、環境への負荷を低減するために、冷媒に対する厳しい規制が課されつつある。ここで、ＨＦＯは、環境への負荷が小さい冷媒であるが、その蒸気圧が既存冷媒のＨＦＣの蒸気圧と異なっている。このため、ＨＦＯをＨＦＣの代わりに作動媒体として用いた場合には、膨張機の吸込側における圧力が変化し、これにより発電量が変化してしまう。したがって、従来では、冷媒の切替後において切替前と同等の発電量が得られなくなるという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷媒の切替後においても切替前と同等の発電量を得ることが可能な発電方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一局面に係る発電方法は、作動媒体が循環する循環経路と、熱源との熱交換を介して前記作動媒体を蒸発させる蒸発器と、蒸発した前記作動媒体を膨張させる膨張機と、前記作動媒体の膨張による回転駆動力により発電する発電機と、を備えた発電装置を用いて発電する方法である。この発電方法は、所定の基準冷媒を前記作動媒体として前記循環経路内で循環させて前記発電装置を運転する基準運転時における、前記蒸発器で蒸発した前記基準冷媒の過熱度の制御目標値の情報を取得する工程と、前記基準冷媒よりも蒸気圧が高い少なくとも一種の高蒸気圧冷媒と前記基準冷媒よりも蒸気圧が低い少なくとも一種の低蒸気圧冷媒とが、前記基準冷媒と蒸気圧が同じとなる割合で混合された混合冷媒を、前記作動媒体として前記循環経路内に充填する工程と、前記混合冷媒を前記作動媒体として前記循環経路内で循環させると共に、前記蒸発器で蒸発した前記混合冷媒の過熱度が前記基準冷媒の過熱度の制御目標値と同じになるように制御しつつ、前記発電装置を運転する工程と、を備えている。
【０００８】
この発電方法では、基準冷媒と蒸気圧が同じとなる割合で高蒸気圧冷媒と低蒸気圧冷媒とが混合された混合冷媒を循環経路内で循環させると共に、基準冷媒の過熱度の制御目標値と同じになるように混合冷媒の過熱度を制御する。このため、混合冷媒を用いた発電においても、発電量に影響を及ぼす因子（膨張機の吸込側における冷媒蒸気の圧力及び過熱度）を、基準冷媒を用いた基準運転時と同等にすることができる。本発明の発電方法では、混合冷媒の蒸気圧が基準冷媒の蒸気圧と同じであるため、冷媒を循環させるポンプの回転数を基準運転時から変更しなくても、混合冷媒の過熱度を基準運転時の制御目標値に合わせることができる。したがって、本発明の発電方法によれば、冷媒を基準冷媒から混合冷媒に切り替えた後でも、切替前と同等の発電量を得ることができる。
【０００９】
なお、ここでいう「混合冷媒の蒸気圧と基準冷媒の蒸気圧が同じ」とは、両蒸気圧が完全に同じである場合に限る主旨ではなく、冷媒の切替前と同等の発電量を得るという目的の範囲での両蒸気圧の差を許容するものである。また「混合冷媒の過熱度が基準冷媒の過熱度の制御目標値と同じ」についても、上記と同様に両者が完全に同じである場合に限られず、上記目的の範囲での差を許容するものである。
【００１０】
上記発電方法において、前記発電装置は、前記循環経路において前記作動媒体を循環させるための作動媒体ポンプをさらに備えていてもよい。上記発電方法においては、前記基準運転時における前記作動媒体ポンプの回転数と同じ回転数により、前記混合冷媒を用いた前記発電装置の運転を行ってもよい。
【００１１】
上述の通り、本発明の発電方法では混合冷媒の蒸気圧が基準冷媒の蒸気圧と同じになるため、基準運転時と同じポンプ回転数で混合冷媒を循環させて発電を行った場合であっても、混合冷媒の過熱度を基準運転時の制御目標値に合わせることができる。
【００１２】
上記発電方法において、前記高蒸気圧冷媒及び前記低蒸気圧冷媒は、互いに異性体であってもよい。
【００１３】
この方法によれば、蒸気圧を除いて互いに物性が類似する異性体を高蒸気圧冷媒及び低蒸気圧冷媒としてそれぞれ用いることにより、両冷媒に対する耐性を持たせるための機器の設計が容易になる。
【００１４】
上記発電方法において、前記基準冷媒は、Ｒ２４５ｆａであってもよい。前記高蒸気圧冷媒は、ハイドロフルオロオレフィンのトランス体であってもよい。前記低蒸気圧冷媒は、前記高蒸気圧冷媒と同じ分子式のハイドロフルオロオレフィンのシス体であってもよい。
【００１５】
この方法によれば、Ｒ２４５ｆａを作動媒体として用いた発電と同等の発電量を得ることができると共に、ハイドロフルオロオレフィンを作動媒体として用いることにより、環境への負荷をより低減することができる。
【００１６】
上記発電方法においては、前記基準運転時に用いられる容積型の前記膨張機を用いて、前記混合冷媒を用いた前記発電装置の運転を行ってもよい。
【００１７】
容積型の膨張機を用いた発電において、混合冷媒の蒸気圧が基準冷媒の蒸気圧と異なる場合には、基準運転時と同等の発電量を得るために膨張機の容積比を変える必要が生じる。これに対して、上述の通り基準冷媒と蒸気圧が同じとなる割合で高蒸気圧冷媒と低蒸気圧冷媒とが混合された混合冷媒を用いることにより、基準運転時と同じ容積比の膨張機を用いた場合でも、同等の発電量を確保することが可能になる。
【００１８】
上記発電方法において、前記膨張機がスクリュ膨張機であってもよい。
【００１９】
上記発電方法においては、容積型の膨張機の一例としてスクリュ膨張機を好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、冷媒の切替後においても切替前と同等の発電量を得ることが可能な発電方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る発電方法に用いられるバイナリー発電装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】ハイドロフルオロカーボン及びハイドロフルオロオレフィンを用いたバイナリー発電における作動媒体の状態変化を模式的に示すｐ−ｈ線図である。
【図３】本発明の実施形態に係る発電方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】作動媒体ポンプの回転数に対する冷媒の循環量、過熱度及び発電量の変化を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る発電方法について詳細に説明する。
【００２３】
（バイナリー発電装置）
まず、本実施形態に係る発電方法に用いられるバイナリー発電装置１の構成について、図１を参照して説明する。バイナリー発電装置１は、熱源１０１から回収した熱により電気エネルギーを生成する装置であり、図１に示すように、循環経路１０と、作動媒体ポンプ１６と、蒸発器１２と、膨張機１３と、発電機１４と、凝縮器１５と、を主に備えている。なお、図１は、バイナリー発電装置１における主要な構成要素のみを模式的に示しており、バイナリー発電装置１は、図１に現れていない他の任意の構成要素をさらに備え得るものである。以下、バイナリー発電装置１における各構成要素についてそれぞれ説明する。
【００２４】
循環経路１０は、低沸点の冷媒である作動媒体１００が循環する配管からなるものであり、作動媒体ポンプ１６、蒸発器１２、膨張機１３及び凝縮器１５の各機器をそれぞれ接続している。図１に示すように、循環経路１０は、作動媒体ポンプ１６の吐出口と蒸発器１２の入口とを接続する第１経路２１と、蒸発器１２の出口と膨張機１３の入口とを接続する第２経路２２と、膨張機１３の出口と凝縮器１５の入口とを接続する第３経路２３と、凝縮器１５の出口と作動媒体ポンプ１６の吸入口とを接続する第４経路２４と、を含む。この構成によって、作動媒体ポンプ１６、蒸発器１２、膨張機１３、凝縮器１５の順に作動媒体１００を流通させることができる。
【００２５】
作動媒体ポンプ１６は、循環経路１０において作動媒体１００を循環させるためのものである。図１に示すように、作動媒体ポンプ１６は、作動媒体１００の循環方向における凝縮器１５の下流側で且つ蒸発器１２の上流側に配置されている。作動媒体ポンプ１６は、凝縮器１５から流出した液状の作動媒体１００を加圧すると共に蒸発器１２に向けて送り出す。
【００２６】
作動媒体ポンプ１６の回転数（すなわち、周波数）は、例えば制御部３０により自動制御され、当該回転数により循環経路１０内における作動媒体１００の循環量を調整することが可能である。なお、作動媒体ポンプ１６は、回転数が可変式のものに限定されず、回転数が固定式のものであってもよい。
【００２７】
蒸発器１２は、熱源１０１との熱交換を介して作動媒体１００を蒸発させる熱交換器である。図１に示すように、蒸発器１２は、作動媒体１００の循環方向における作動媒体ポンプ１６の下流側で且つ膨張機１３の上流側に配置されている。蒸発器１２は、作動媒体ポンプ１６から送り出された液状の作動媒体１００が流入する第１熱交換流路１２Ａと、熱源１０１が流入する第２熱交換流路１２Ｂと、を含む。第１熱交換流路１２Ａの入口には第１経路２１の下流端が接続されており、第１熱交換流路１２Ａの出口には第２経路２２の上流端が接続されている。
【００２８】
熱源１０１は、作動媒体１００の沸点よりも高温の熱媒体であり、例えば、蒸気や高温空気などの気体状のものや、温水などの液体状のものである。しかし、熱源１０１の種類はこれらに限定されるものではなく、種々のものを用いることが可能である。また高温空気が熱源１０１として用いられる場合には、第２熱交換流路１２Ｂから流出した熱交換後の高温空気を冷却するためのクーラが設けられてもよい。
【００２９】
蒸発器１２においては、第１熱交換流路１２Ａを流れる作動媒体１００と第２熱交換流路１２Ｂを流れる熱源１０１との間で間接的に熱交換が行われる。これにより、液状の作動媒体１００が熱源１０１により加熱されて蒸発する。蒸発した作動媒体１００は、第２経路２２を通じて膨張機１３に流入する。なお、本実施形態における蒸発器１２は、例えばプレート熱交換器であるが、熱交換器の種類は特に限定されるものではない。
【００３０】
膨張機１３は、蒸発器１２において蒸発した気体状の作動媒体１００を膨張させるものである。図１に示すように、膨張機１３は、作動媒体１００の循環方向における蒸発器１２の下流側で且つ凝縮器１５の上流側に配置されている。
【００３１】
本実施形態における膨張機１３は、容積型の膨張機であり、具体的にはスクリュ膨張機である。すなわち、膨張機１３は、一対のスクリュロータ（雄ロータ、雌ロータ）と当該一対のスクリュロータを収容するケーシングとを有し、スクリュロータとケーシングとで構成される閉空間（作動室）の容積（体積）が気体の吸入口から吐出口に向かって大きくなるように構成されている。これにより、吸入された気体状の作動媒体１００は、吐出口に向かって流れるのに伴い膨張する。そして、この膨張前後の作動媒体１００の圧力差によって、膨張機１３のスクリュロータ（スクリュタービン）が回転する。この圧力差は、膨張機１３の容積比により決定されるものである。なお、膨張機はスクリュ膨張機に限定されるものではなく、例えばターボ式やスクロール式の膨張機が用いられてもよい。
【００３２】
発電機１４は、作動媒体１００の膨張による回転駆動力により発電するものである。具体的には、発電機１４のロータが膨張機１３に接続されており、当該膨張機１３と共に回転可能となっている。したがって、蒸発した作動媒体１００により膨張機１３を回転させ、その回転駆動力により発電することができる。
【００３３】
凝縮器１５は、冷却源１０２との熱交換を介して作動媒体１００を凝縮させる熱交換器である。図１に示すように、凝縮器１５は、作動媒体１００の循環方向における膨張機１３の下流側で且つ作動媒体ポンプ１６の上流側に配置されている。凝縮器１５は、膨張機１３から流出した低圧の作動媒体１００が流入する第１熱交換流路１５Ａと、冷却源１０２が流入する第２熱交換流路１５Ｂと、を含む。第１熱交換流路１５Ａの入口には第３経路２３の下流端が接続されており、第１熱交換流路１５Ａの出口には第４経路２４の上流端が接続されている。冷却源１０２は、例えば冷却水などであり、図略の冷却水循環ポンプにより凝縮器１５（第２熱交換流路１５Ｂ）に向けて送り出される。
【００３４】
凝縮器１５においては、第１熱交換流路１５Ａを流れる作動媒体１００と第２熱交換流路１５Ｂを流れる冷却源１０２との間で間接的に熱交換が行われ、これにより作動媒体１００が冷却源１０２により冷却されて凝縮する。そして、凝縮器１５から流出した液状の作動媒体１００は、第４経路２４を通じて作動媒体ポンプ１６に吸入される。本実施形態における凝縮器１５は例えばプレート熱交換器であるが、熱交換器の種類は特に限定されない。
【００３５】
本実施形態に係るバイナリー発電装置１は、上記のような構成を備えるものであるが、このバイナリー発電装置１においては、ＨＦＣ−Ｒ２４５ｆａ（これは後述の基準冷媒である。）を作動媒体１００として循環させた場合に所望の発電量が得られるように、膨張機１３の容積比が設計されており、且つ、蒸発器１２で蒸発した作動媒体１００（蒸発器１２から流出した後膨張機１３に吸入される前の気体状の作動媒体１００）の過熱度が制御される。つまり、本実施形態に係るバイナリー発電装置１は、ＨＦＣ−Ｒ２４５ｆａを作動媒体１００として用いた場合に所望の発電量が得られる構成（設計）となっている。
【００３６】
（発電方法）
次に、上記バイナリー発電装置１を用いて発電する、本実施形態に係る発電方法について説明する。まず、本実施形態に係る発電方法の前に行われるバイナリー発電装置１の基準運転について説明する。
【００３７】
この基準運転では、所定の基準冷媒を作動媒体１００として循環経路１０内で循環させてバイナリー発電装置１を運転する。本実施形態では、基準冷媒はＨＦＣ−Ｒ２４５ｆａである。
【００３８】
この基準運転では、所望の発電量が得られるように、蒸発した作動媒体１００（第２経路２２を流れる作動媒体１００）の過熱度を制御する。具体的には、第２経路２２に設けられた温度センサ及び圧力センサにより作動媒体１００の温度及び圧力をそれぞれ検知し、その検知結果に基づいて作動媒体１００の過熱度を算出し、算出された過熱度が所定の制御目標値となるように作動媒体ポンプ１６の回転数を制御部３０により制御する。若しくは、当該過熱度を所定の制御目標値に合わせることができる回転数に設計された作動媒体ポンプ１６（回転数が固定式のもの）を用いる。なお、基準運転時における基準冷媒の過熱度（実測値）は、一定であってもよいし、変動してもよい。
【００３９】
図２は、バイナリー発電装置１を用いた発電プロセスにおける作動媒体１００の状態変化を示すｐ−ｈ線図である。図２において、横軸が比エンタルピーを示しており、縦軸が圧力を示している。また図２中の破線（１）は、ＨＦＣ−Ｒ２４５ｆａを用いた場合（基準運転時）の作動媒体１００の状態変化を示している。
【００４０】
図２中の破線（１）に示すように、基準運転時において、作動媒体１００は作動媒体ポンプ１６で加圧されることにより高圧の液体となり（点Ａから点Ｂ）、蒸発器１２において熱源１０１によって加熱されることにより高圧の蒸気となり（点Ｂから点Ｃ）、続いて膨張機１３において膨張することにより低圧の蒸気となり（点Ｃから点Ｄ）、その後凝縮器１５において冷却源１０２により冷却されて低圧の液体となる（点Ｄから点Ａ）。
【００４１】
次に、本実施形態に係る発電方法について、図３のフローチャートに沿って説明する。この発電方法では、上記基準運転時に使用されたバイナリー発電装置１と同じ装置がそのまま使用される。すなわち、本方法で用いられる各機器（作動媒体ポンプ１６、膨張機１３、蒸発器１２、凝縮器１５）は、上記基準運転時に用いられたものと同じである。この発電方法では、まず、上記基準運転時における、蒸発器１２で蒸発した基準冷媒の過熱度の制御目標値の情報を取得する工程が行われる（図３の工程Ｓ１）。この制御目標値は、任意の一つの値で設定されていてもよいし、任意の範囲をもって設定されていてもよい。なお、上述した基準運転は、本工程において過熱度の制御目標値の情報を取得するのが目的である。したがって、この情報の取得において上記基準運転の実施が不要である場合には、本発電方法の前に上記基準運転を都度実施する必要はなく、上記基準運転が省略されてもよい。
【００４２】
次に、混合冷媒を作動媒体１００として循環経路１０内に充填する工程が行われる（図３の工程Ｓ２）。この混合冷媒は、基準冷媒（ＨＦＣ−Ｒ２４５ｆａ）よりも蒸気圧が高い少なくとも一種の高蒸気圧冷媒と、当該基準冷媒よりも蒸気圧が低い少なくとも一種の低蒸気圧冷媒と、が混合されたものである。
【００４３】
本工程では、高蒸気圧冷媒と低蒸気圧冷媒とを予め混合した後に循環経路１０の配管内に充填してもよいし、高蒸気圧冷媒及び低蒸気圧冷媒をそれぞれ別々に循環経路１０の配管内に充填し、その後、当該配管内において両冷媒を混合してもよい。なお、混合冷媒の充填時には、作動媒体ポンプ１６を停止させる。
【００４４】
本実施形態において、高蒸気圧冷媒及び低蒸気圧冷媒は、互いに幾何異性体のものである。具体的には、高蒸気圧冷媒はハイドロフルオロオレフィンのトランス体であり、低蒸気圧冷媒は高蒸気圧冷媒と同じ分子式のハイドロフルオロオレフィンのシス体である。例えば、トランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロパ−１−エンを高蒸気圧冷媒として用いることが可能である。またシス−１，３，３，３−テトラフルオロプロパ−１−エンを低蒸気圧冷媒として用いることが可能である。
【００４５】
ここで、図２中の二点鎖線（２）は、高蒸気圧冷媒（ＨＦＯのトランス体）を単独で用いた場合の作動媒体１００の状態変化を示している。また同図中の点線（３）は、低蒸気圧冷媒（ＨＦＯのシス体）を単独で用いた場合の作動媒体１００の状態変化を示している。
【００４６】
図２に示すように、高蒸気圧冷媒及び低蒸気圧冷媒は、それぞれ基準冷媒（ＨＦＣ−Ｒ２４５ｆａ）に対して気化時の圧力が異なっている。具体的には、高蒸気圧冷媒は気化時の圧力が基準冷媒のそれよりも高く（図２中のΔＰ１）、一方で低蒸気圧冷媒は気化時の圧力が基準冷媒のそれよりも低くなっている（図２中のΔＰ２）。したがって、高蒸気圧冷媒又は低蒸気圧冷媒をそれぞれ単独で循環経路１０内に充填してバイナリー発電装置１を運転した場合、第２流路２２を流れる作動媒体１００の圧力が上記基準運転時と比べて変化する。その結果、膨張機１３の吸入側における作動媒体１００の圧力が変化することになる。
【００４７】
ここで、バイナリー発電装置１による発電量は、膨張機１３の吸込側における作動媒体１００の圧力による影響を受ける。このため、上述のように膨張機１３の吸込側における圧力が変化すると、上記基準運転時と比べて得られる発電量が変化してしまう。これに対して、使用する冷媒に合わせて膨張機１３の設計（容積比）を変更することも考えられるが、その場合には装置のコスト増加を招くことになる。
【００４８】
そこで、本実施形態に係る発電方法では、上記基準運転時と同じ装置構成のバイナリー発電装置１を用いると共に、基準冷媒（ＨＦＣ−Ｒ２４５ｆａ）と蒸気圧が同じとなる割合で高蒸気圧冷媒（ＨＦＯのトランス体）と低蒸気圧冷媒（ＨＦＯのシス体）とが混合された混合冷媒を用いる。本実施形態では、一例として、高蒸気圧冷媒と低蒸気圧冷媒とを８：２の割合で混合することにより混合冷媒を準備し、当該混合冷媒を循環経路１０の配管内に充填する。当該混合冷媒の沸点は、基準冷媒の沸点と同じ又は略同じである。
【００４９】
この混合冷媒を用いたバイナリー発電における作動媒体１００の状態変化は、図２中の実線（４）の通りとなる。この実線（４）のサイクルに示す通り、混合冷媒の気化時の圧力は、基準冷媒の気化時の圧力と同じになる。したがって、当該混合冷媒をバイナリー発電装置１の作動媒体１００として用いた場合であっても、第２経路２２を流れる作動媒体１００の圧力が上記基準運転時と同じになる。これにより、膨張機１３の吸入側における圧力を上記基準運転時と同じにすることができる。
【００５０】
本実施形態に係る発電方法では、ＨＦＯを作動媒体１００として用いることにより、ＨＦＣを作動媒体１００として用いる場合に比べて、環境への負荷をより小さくすることができる。しかも、高蒸気圧冷媒及び低蒸気圧冷媒としてＨＦＯの幾何異性体（トランス体、シス体）を用いることにより、バイナリー発電装置１の各機器に用いられる材料の選定が容易になるという利点もある。すなわち、高蒸気圧冷媒及び低蒸気圧冷媒としてそれぞれ別物質の冷媒を用いた場合には、それぞれの冷媒に対する耐性（例えば、耐腐食性）を考慮して機器の材料を選定する必要がある。これに対して、本実施形態においては、ＨＦＯに対する耐性のみを考慮すればよいため、機器の材料選定が容易である。
【００５１】
なお、本実施形態では、高蒸気圧冷媒及び低蒸気圧冷媒をそれぞれ１種類ずつ用いて混合冷媒を作製しているが、これに限定されるものではない。つまり、高蒸気圧冷媒及び低蒸気圧冷媒の一方又は両方を複数種類用いて混合冷媒を作製してもよい。
【００５２】
次に、混合冷媒を作動媒体１００として用いてバイナリー発電装置１を運転する工程が行われる（図３の工程Ｓ３）。この工程では、上記基準運転時における作動媒体ポンプ１６の回転数と同じ回転数によって当該作動媒体ポンプ１６を作動させることにより、混合冷媒を作動媒体１００として循環経路１０内で循環させる。そして、蒸発器１２で蒸発した混合冷媒によって膨張機１３を回転させることにより、所定の発電量が得られる。
【００５３】
具体的には、図２中における実線（４）のサイクルに従って混合冷媒（作動媒体１００）の状態が変化する。すなわち、混合冷媒は、作動媒体ポンプ１６で加圧されることにより高圧の液体となり（点Ａ’から点Ｂ’）、蒸発器１２において熱源１０１によって加熱されることにより高圧の蒸気となり（点Ｂ’から点Ｃ’）、膨張機１３において膨張することにより低圧の蒸気となり（点Ｃ’から点Ｄ’）、その後凝縮器１５において冷却源１０２によって冷却されることにより低圧の液体となる（点Ｄ’から点Ａ’）。
【００５４】
この工程では、蒸発器１２で蒸発した混合冷媒（第２経路２２を流れる混合冷媒）の過熱度が、上記工程で予め取得された基準冷媒の過熱度の制御目標値と同じになるように制御しつつ、バイナリー発電装置１を運転する。これにより、混合冷媒の過熱度（実測値）は、上記基準運転時における基準冷媒の過熱度（実測値）と略同じになるように制御される。
【００５５】
図４は、作動媒体ポンプ１６の回転数（横軸）に対する冷媒の循環量、冷媒の過熱度及び発電量（縦軸）の変化を模式的に示す図である。この図中、実線（１）は、作動媒体ポンプ１６の回転数に対する冷媒の循環量の変化を示している。また一点鎖線（２）は、作動媒体ポンプ１６の回転数に対する冷媒の過熱度の変化を示している。また二点鎖線（３）は、作動媒体ポンプ１６の回転数に対する発電量の変化を示している。なお、（１）〜（３）は理解を容易とするために模式的に示しており、厳密な特性の変化を示すものではない。
【００５６】
図４に示すように、冷媒の循環量は作動媒体ポンプ１６の回転数を増加させるのに従って単調に増加し、一方で冷媒の過熱度は作動媒体ポンプ１６の回転数を増加させるのに従って減少する。そして、冷媒の過熱度を最適過熱度Ｈ１（制御目標値）に制御することにより所望の発電量Ｇ１が得られ、この時の作動媒体ポンプ１６の回転数が図４中のＰ１である。上記基準運転では、所望の発電量Ｇ１が得られるように、作動媒体ポンプ１６の回転数がＰ１とされている。
【００５７】
上述の通り、本実施形態に係る発電方法においては、混合冷媒の蒸気圧が基準冷媒の蒸気圧と同じである。このため、上記基準運転時と同じポンプ回転数Ｐ１で作動媒体ポンプ１６を作動させることにより、混合冷媒の過熱度を最適過熱度Ｈ１（制御目標値）に制御することができ、その結果、上記基準運転時と同じ所望の発電量Ｇ１を得ることができる。したがって、上記基準運転で使用した作動媒体ポンプ１６と同じ構成のものをそのまま用いた場合でも、上記基準運転時と同等の発電量を得ることが可能になる。
【００５８】
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００５９】
例えば、上記実施形態では、高蒸気圧冷媒及び低蒸気圧冷媒が同じＨＦＯの幾何異性体である場合について説明したがこれに限定されず、それぞれ異なる材料であってもよい。また混合冷媒は、ＨＦＯに限定されるものではなく、例えばハイドロクロロフルオロオレフィン（ＨＣＦＯ；Ｈｙｄｒｏ  Ｃｈｌｏｒｏ  Ｆｌｕｏｒｏ  Ｏｌｅｆｉｎ）が用いられてもよい。
【００６０】
上記実施形態では、基準冷媒はＨＦＣ−Ｒ２４５ｆａに限定されない。
【００６１】
バイナリー発電装置１には、蒸発器にて蒸発した冷媒蒸気を過熱する過熱器が設けられてもよい。蒸発器に流入する前の冷媒液を予熱する予熱器が設けられてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１  バイナリー発電装置
１０  循環経路
１２  蒸発器
１３  膨張機
１４  発電機
１６  作動媒体ポンプ
１００  作動媒体
１０１  熱源
【図１】
2019210862.tif 000003
【図２】
2019210862.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019210862.tif 000006