(57)【要約】【課題】発電に用いた蒸気のドレインの温度管理（温度調整）を行う。【解決手段】本発明のバイナリー発電装置１の運転方法は、蒸気を熱源として作動媒体を蒸発させる蒸発器と、蒸発器で蒸発した気体の作動媒体を膨張させて回転駆動力を発生する膨張機と、膨張機で膨張した気体の作動媒体を液体に凝縮する凝縮器と、凝縮器から蒸発器に向って作動媒体を循環させる循環ポンプとを備えるバイナリー発電装置の運転方法であって、蒸発器にて熱交換された後のドレインを排出するドレイン排出手段と、ドレイン排出手段で排出されたドレインを冷却するドレイン冷却熱交換器とを設けておき、蒸発器で熱交換する前の作動媒体をドレイン冷却熱交換器に導入してドレインを冷却する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気を熱源として作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した気体の作動媒体を膨張させて回転駆動力を発生する膨張機と、前記膨張機で膨張した気体の作動媒体を液体に凝縮する凝縮器と、前記凝縮器から蒸発器に向って作動媒体を循環させる循環ポンプとを備えるバイナリー発電装置の運転方法であって、
前記蒸発器にて熱交換された後のドレインを排出するドレイン排出手段と、前記ドレイン排出手段で排出されたドレインを冷却するドレイン冷却熱交換器とを設けておき、
前記蒸発器で熱交換する前の作動媒体を前記ドレイン冷却熱交換器に導入して前記ドレインを冷却する
ことを特徴とするバイナリー発電装置の運転方法。
【請求項２】
前記循環ポンプで加圧された作動媒体を前記蒸発器の入側で分岐し、分岐された作動媒体をドレイン冷却熱交換器に導入し、
前記ドレイン冷却熱交換器を通過した後の作動媒体を、前記作動媒体を分岐させた位置と蒸発器の入側との間に返送することを特徴とする請求項１に記載のバイナリー発電装置の運転方法。
【請求項３】
前記ドレイン冷却熱交換器から排出されたドレインの排出温度を計測する排出温度計と、前記ドレイン冷却熱交換器から排出された作動媒体を前記蒸発器側に返送する際の返送量を調整する第１流量調整バルブとを設けておき、
前記排出温度計で計測した前記排出温度に基づいて前記第１流量調整バルブの開度を調整することを特徴とする請求項２に記載のバイナリー発電装置の運転方法。
【請求項４】
前記排出温度が予め定められた第１目標温度Ｔ１未満である場合には前記排出温度を測定した時の前記第１流量調整バルブの開度よりも当該バルブの開度を小さくし、排出温度が予め定められた第１目標温度Ｔ１より高く且つ第２目標温度Ｔ２より低い場合には第１流量調整バルブの開度を維持し、前記排出温度が第２目標温度Ｔ２を超える場合には前記排出温度を測定した時の前記第１流量調整バルブの開度よりも当該バルブの開度を大きくすることを特徴とする請求項３に記載のバイナリー発電装置の運転方法。
【請求項５】
前記ドレイン冷却熱交換器から前記蒸発器側へ返送される作動媒体の圧力を計測する第１圧力計と、前記蒸発器側の入側における作動媒体の圧力を計測する第２圧力計とを設けておき、
前記第１圧力計で計測された作動媒体の圧力と、前記第２圧力計で計測された作動媒体の圧力とに基づいて第１流量調整バルブの開度を調整することを特徴とする請求項３又は４に記載のバイナリー発電装置の運転方法。
【請求項６】
前記第１圧力計で計測された作動媒体の圧力Ｐ４が、前記第２圧力計で計測された作動媒体の圧力Ｐ３より高い場合には、当該作動媒体を凝縮器側に返送することを特徴とする請求項５に記載のバイナリー発電装置の運転方法。
【請求項７】
前記ドレイン排出手段で排出された前記ドレインを前記ドレイン冷却熱交換器の入側で分岐し、分岐されたドレインを前記ドレイン冷却熱交換器に導入し、
前記ドレイン冷却熱交換器を通過した後のドレインを、前記ドレイン分岐位置より下流側に返送することを特徴とする請求項１に記載のバイナリー発電装置の運転方法。
【請求項８】
前記ドレイン排出手段で排出された前記ドレインを前記ドレイン冷却熱交換器を経由せずに下流側に送るドレイン主流配管と、前記ドレイン主流配管から分岐されたドレインを前記ドレイン冷却熱交換器に送ると共に前記ドレイン冷却熱交換器から排出されたドレインを再び前記ドレイン主流配管に合流させるドレイン分岐配管と、前記ドレイン主流配管と前記ドレイン分岐配管とが合流した後のドレインの温度を計測する排出温度計と、前記ドレイン主流配管および前記ドレイン分岐配管のうち少なくとも一方に設けられて、前記ドレイン冷却熱交換器に供給されるドレインの流量を調節する第２流量調整バルブと、を設けておき、
前記排出温度計で計測した前記排出温度に基づいて前記第２流量調整バルブの開度を調整することを特徴とする請求項７に記載のバイナリー発電装置の運転方法。
【請求項９】
前記第２流量調整バルブが、前記ドレイン分岐配管上に設けられていて、
前記排出温度計で計測された前記排出温度が予め定められた第１目標温度Ｔ１未満である場合には、前記排出温度を測定した時の前記第２流量調整バルブの開度よりも当該バルブの開度を小さくし、
前記排出温度が予め定められた第１目標温度Ｔ１より高く且つ第２目標温度Ｔ２より低い場合には、前記第２流量調整バルブの開度を維持し、
前記排出温度が第２目標温度Ｔ２を超える場合には、前記排出温度を測定した時の前記第２流量調整バルブの開度よりも当該バルブの開度を大きくする
ことを特徴とする請求項８に記載のバイナリー発電装置の運転方法。
【請求項１０】
前記第２流量調整バルブが、前記ドレイン主流配管上に設けられていて、
前記排出温度計で計測された前記排出温度が予め定められた第１目標温度Ｔ１未満である場合には、前記排出温度を測定した時の前記第２流量調整バルブの開度よりも当該バルブの開度を大きくし、
前記排出温度が予め定められた第１目標温度Ｔ１より高く且つ第２目標温度Ｔ２より低い場合には、前記第２流量調整バルブの開度を維持し、
前記排出温度が第２目標温度Ｔ２を超える場合には、前記排出温度を測定した時の前記第２流量調整バルブの開度よりも当該バルブの開度を小さくする
ことを特徴とする請求項８に記載のバイナリー発電装置の運転方法。
【請求項１１】
前記第２流量調整バルブが、前記ドレイン主流配管上と前記分岐配管上とのそれぞれに設けられていて、
前記排出温度計で計測された前記排出温度が予め定められた第１目標温度Ｔ１未満である場合には、前記分岐配管側の前記第２流量調整バルブの開度を前記排出温度を測定した時よりも小さくすると共に、前記ドレイン主流配管側の前記第２流量調整バルブの開度を前記排出温度を測定した時よりもを大きくし、
前記排出温度が予め定められた第１目標温度Ｔ１より高く且つ第２目標温度Ｔ２より低い場合には、前記分岐配管側及び前記ドレイン主流配管側の前記第２流量調整バルブの開度をいずれも維持し、
前記排出温度が第２目標温度Ｔ２を超える場合は、前記分岐配管側の前記第２流量調整バルブの開度を前記排出温度を測定した時よりも大きくすると共に、前記ドレイン主流配管側の前記第２流量調整バルブの開度を前記排出温度を測定した時よりも小さくすることを特徴とする請求項８に記載のバイナリー発電装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低圧の蒸気を熱源として用いたバイナリー発電装置の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場などから排出される排蒸気のような低温の熱源から熱を回収して発電を行うものとして、バイナリー発電装置が存在する。このバイナリー発電装置は、作動媒体として水でなく低沸点の有機化合物などを用いており、通常の蒸気タービンを用いた発電装置に比べて低温の熱源であっても発電が可能なものとなっている。
上述したバイナリー発電装置のように蒸気を熱源とする発電装置では、蒸発器の内部で蒸気が凝縮してドレイン（排水）が発生する場合があり、蒸発器内に溜まったドレインを強制的に蒸発器の外部に排出するドレイン排出手段が設けられるのが一般的である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、熱交換器を通過した蒸気が流通する蒸気配管に切替弁（負圧正圧切替弁）を設けておき、切替弁に加わる蒸気の圧力が正圧であるときはスチームトラップに蒸気を送り、切替弁に加わる蒸気の圧力が負圧であるときは復水回収手段にドレインを送るドレイン排出手段を備えた空気加熱装置が開示されている。
また、特許文献２には、蒸発器（熱交換器）に蒸気を供給する蒸気供給管に、蒸気供給管を流れる蒸気の作用で吸引力を発生させる蒸気エゼクタを設け、分岐管を経由して液体圧送部材内に蓄えられた復水（ドレイン）を蒸気エゼクタの吸引室に吸引することにより、熱交換容器内の蒸気を対流させるドレイン排出手段を備えた熱交換器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１６３０５０公報
【特許文献２】特許第４５９４２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１や特許文献２に開示された装置は、蒸発器から導出されたドレインを外部等に排出する構成を有するものとなっているが、その際にドレインの温度は管理されておらず、そのまま外部へ排出するものとなっていた。即ち、特許文献１及び特許文献２を用いたとしてもドレインの温度管理することができないため新たな技術の開発が必要であった。
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、発電に用いた蒸気のドレインの温度管理（温度調整）を行うことができるバイナリー発電装置の運転方法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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のバイナリー発電装置の運転方法は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明のバイナリー発電装置の運転方法は、蒸気を熱源として作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した気体の作動媒体を膨張させて回転駆動力を発生する膨張機と、前記膨張機で膨張した気体の作動媒体を液体に凝縮する凝縮器と、前記凝縮器から蒸発器に向って作動媒体を循環させる循環ポンプとを備えるバイナリー発電装置の運転方法であって、前記蒸発器にて熱交換された後のドレインを排出するドレイン排出手段と、前記ドレイン排出手段で排出されたドレインを冷却するドレイン冷却熱交換器とを設けておき、  前記蒸発器で熱交換する前の作動媒体を前記ドレイン冷却熱交換器に導入して前記ドレインを冷却することを特徴とする。
【０００８】
なお、好ましくは、前記循環ポンプで加圧された作動媒体を前記蒸発器の入側で分岐し、分岐された作動媒体をドレイン冷却熱交換器に導入し、前記ドレイン冷却熱交換器を通過した後の作動媒体を、前記作動媒体を分岐させた位置と蒸発器の入側との間に返送するとよい。
なお、好ましくは、前記ドレイン冷却熱交換器から排出されたドレインの排出温度を計測する排出温度計と、前記ドレイン冷却熱交換器から排出された作動媒体を前記蒸発器側に返送する際の返送量を調整する第１流量調整バルブとを設けておき、前記排出温度計で計測した前記排出温度に基づいて前記第１流量調整バルブの開度を調整するとよい。
【０００９】
なお、好ましくは、前記排出温度が予め定められた第１目標温度Ｔ１未満である場合には前記排出温度を測定した時の前記第１流量調整バルブの開度よりも当該バルブの開度を小さくし、排出温度が予め定められた第１目標温度Ｔ１より高く且つ第２目標温度Ｔ２より低い場合には第１流量調整バルブの開度を維持し、前記排出温度が第２目標温度Ｔ２を超える場合は前記排出温度を測定した時の前記第１流量調整バルブの開度よりも当該バルブの開度を大きくするとよい。
【００１０】
なお、好ましくは、前記ドレイン冷却熱交換器から前記蒸発器側へ返送される作動媒体の圧力を計測する第１圧力計と、前記蒸発器側の入側における作動媒体の圧力を計測する第２圧力計とを設けておき、前記第１圧力計で計測された作動媒体の圧力と、前記第２圧力計で計測された作動媒体の圧力とに基づいて第１流量調整バルブの開度を調整するとよい。
【００１１】
なお、好ましくは、前記第１圧力計で計測された作動媒体の圧力Ｐ４が、前記第２圧力計で計測された作動媒体の圧力Ｐ３より高い場合には、当該作動媒体を凝縮器側に返送するとよい。
なお、好ましくは、前記ドレイン排出手段で排出された前記ドレインを前記ドレイン冷却熱交換器の入側で分岐し、分岐されたドレインを前記ドレイン冷却熱交換器に導入し、前記ドレイン冷却熱交換器を通過した後のドレインを、前記ドレイン分岐位置より下流側に返送するとよい。
【００１２】
なお、好ましくは、前記ドレイン排出手段で排出された前記ドレインを前記ドレイン冷却熱交換器を経由せずに下流側に送るドレイン主流配管と、前記ドレイン主流配管から分岐されたドレインを前記ドレイン冷却熱交換器に送ると共に前記ドレイン冷却熱交換器から排出されたドレインを再び前記ドレイン主流配管に合流させるドレイン分岐配管と、前記ドレイン主流配管と前記ドレイン分岐配管とが合流した後のドレインの温度を計測する排出温度計と、前記ドレイン主流配管および前記ドレイン分岐配管のうち少なくとも一方に設けられて、前記ドレイン冷却熱交換器に供給されるドレインの流量を調節する第２流量調整バルブと、を設けておき、前記排出温度計で計測した前記排出温度に基づいて前記第２流量調整バルブの開度を調整するとよい。
【００１３】
なお、好ましくは、前記第２流量調整バルブが、前記ドレイン分岐配管上に設けられていて、前記排出温度計で計測された前記排出温度が予め定められた第１目標温度Ｔ１未満である場合には、前記排出温度を測定した時の前記第２流量調整バルブの開度よりも当該バルブの開度を小さくし、前記排出温度が予め定められた第１目標温度Ｔ１より高く且つ第２目標温度Ｔ２より低い場合には、前記第２流量調整バルブの開度を維持し、前記排出温度が第２目標温度Ｔ２を超える場合には、前記排出温度を測定した時の前記第２流量調整バルブの開度よりも当該バルブの開度を大きくするとよい。
【００１４】
なお、好ましくは、前記第２流量調整バルブが、前記ドレイン主流配管上に設けられていて、前記排出温度計で計測された前記排出温度が予め定められた第１目標温度Ｔ１未満である場合には、前記排出温度を測定した時の前記第２流量調整バルブの開度よりも当該バルブの開度を大きくし、前記排出温度が予め定められた第１目標温度Ｔ１より高く且つ第２目標温度Ｔ２より低い場合には、前記第２流量調整バルブの開度を維持し、前記排出温度が第２目標温度Ｔ２を超える場合には、前記排出温度を測定した時の前記第２流量調整バルブの開度よりも当該バルブの開度を小さくするとよい。
【００１５】
なお、好ましくは、前記第２流量調整バルブが、前記ドレイン主流配管上と前記分岐配管上とのそれぞれに設けられていて、前記排出温度計で計測された前記排出温度が予め定められた第１目標温度Ｔ１未満である場合には、前記分岐配管側の前記第２流量調整バルブの開度を前記排出温度を測定した時よりも小さくすると共に、前記ドレイン主流配管側の前記第２流量調整バルブの開度を前記排出温度を測定した時よりもを大きくし、前記排出温度が予め定められた第１目標温度Ｔ１より高く且つ第２目標温度Ｔ２より低い場合には、前記分岐配管側及び前記ドレイン主流配管側の前記第２流量調整バルブの開度をいずれも維持し、前記排出温度が第２目標温度Ｔ２を超える場合には、前記分岐配管側の前記第２流量調整バルブの開度を前記排出温度を測定した時よりも大きくすると共に、前記ドレイン主流配管側の前記第２流量調整バルブの開度を前記排出温度を測定した時よりも小さくするとよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のバイナリー発電装置の運転方法によれば、発電に用いた蒸気のドレインの温度管理（温度調整）を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態のバイナリー発電装置を示した図である。
【図２】第２実施形態のバイナリー発電装置を示した図である。
【図３】第３実施形態のバイナリー発電装置を示した図である。
【図４】第４実施形態のバイナリー発電装置を示した図である。
【図５】第５実施形態のバイナリー発電装置を示した図である。
【図６】第６実施形態のバイナリー発電装置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１実施形態］
以下、本発明のバイナリー発電装置１及びこのバイナリー発電装置１の運転方法の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。
図１は、第１実施形態のバイナリー発電装置１を模式的に示したものである。
図１に示すように、バイナリー発電装置１は、蒸気を熱源として液体の作動媒体を蒸発させる蒸発器２と、蒸発器２で蒸発した気体の作動媒体を膨張させて回転駆動力を発生する膨張機３と、膨張機３で膨張した気体の作動媒体を液体に凝縮する凝縮器４と、凝縮器４から蒸発器２に向って作動媒体を循環させる循環ポンプ５とを備えている。これらの蒸発器２、膨張機３、凝縮器４及び循環ポンプ５は作動媒体を循環させる閉ループ状の循環配管６により接続されていて、作動媒体を循環配管６の一方向（蒸発器２→膨張機３→凝縮器４→循環ポンプ５の順番に循環して蒸発器２に帰還する方向）に沿って流通できるようになっている。
【００１９】
次に、バイナリー発電装置１を構成する蒸発器２、膨張機３、凝縮器４及び循環ポンプ５について説明する。
蒸発器２は、１次側に供給された蒸気と、２次側に供給された作動媒体との熱交換を行う熱交換器であり、蒸気の熱を利用して液体の作動媒体を気化させるものである。蒸発器２の１次側には、この蒸発器２内に蒸気を供給する蒸気配管７が設けられており、この蒸気配管７を介して、例えば温泉やボイラなどで発生した蒸気が蒸発器２の内部に供給されている。また、蒸発器２の２次側には、上述した循環配管６を介して液体の作動媒体が供給され、１次側の蒸気との間で熱交換がなされる。１次側の蒸気との熱交換で加熱された作動媒体は、循環配管６を介して凝縮器４に向かって移送される。
【００２０】
蒸発器２の一次側の入側における蒸気配管７ａには蒸発器２に供給される蒸気圧力を減圧可能な減圧弁８が設けられている。蒸発器２の出側には、蒸発器２にて熱交換された後の蒸気（ドレイン）を排出する蒸気配管（ドレイン排出手段）７ｂが設けられている。この蒸気配管７ｂにはスチームトラップ９が設けられている。説明の便宜上、蒸発器２の出側に接続された蒸気配管７ｂのことを「ドレイン配管７ｂ」という。
【００２１】
膨張機３は、蒸発器２で気化した作動媒体を用いて回転駆動力を発生させるものであり、タービンなどで構成されている。膨張機３には、膨張機３で得られた回転駆動力を伝達する駆動軸１８と、駆動軸１８を介して伝達された回転駆動力を用いて発電を行う発電機１３とが設けられている。膨張機３を通過した気体の作動媒体は、循環配管６を通じて凝縮器４に送られる。
【００２２】
凝縮器４は、１次側に供給された冷却水と、２次側に供給された気体の作動媒体との間に熱交換を行って、気体の作動媒体を凝縮（液化）させるものである。凝縮器４の１次側には、冷却塔１０（チラ−）で冷却された冷却水を供給する冷却水配管１１と、冷却水配管１１に沿って冷却水を流通させる冷却水ポンプ１２とが設けられている。また、凝縮器４の２次側には、膨張機３から送られてきた気体の作動媒体が循環配管６を経由して供給されており、凝縮器４の内部で凝縮した液体の作動媒体を循環ポンプ５に移送できるようになっている。
【００２３】
循環ポンプ５は、凝縮器４で凝縮された液体の作動媒体を循環配管６に沿って蒸発器２に圧送するものである。なお、上述したバイナリー発電装置１に用いられる作動媒体には、代替フロンやペンタンなど水より低沸点の有機化合物が用いられており、熱源である蒸気から供給される熱を用いて発電を行うことが可能となっている。
図１に示すバイナリー発電装置１で発電を行う際には、まず蒸発器２の１次側に蒸気を供給すると共に蒸発器２の２次側に液体の作動媒体を導いて、蒸発器２内で両者の間に熱交換を行って、作動媒体を気化させる。
【００２４】
このようにして蒸発器２で作動媒体が気化したら、気化した作動媒体を膨張機３に送って、膨張機３を駆動させる。膨張機３で発生した回転駆動力は駆動軸１８を経由して発電機１３に送り、発電機１３で発電を行う。一方、膨張機３の駆動に用いられた気体の作動媒体は凝縮器４に送られ、凝縮器４において冷却水との間に熱交換が行われて、気体の作動媒体は液体に戻る（凝縮される）。凝縮器４で凝縮された液体の作動媒体は循環ポンプ５で圧送され、再び蒸発器２に帰還する。
【００２５】
さて、上述したバイナリー発電装置１では、蒸気を熱源として用いているが、上述したように、蒸発器２において熱交換後の蒸気（ドレイン）はドレイン配管７ｂを介して排出される。排出されたドレインは、様々な用途に使用されたり、排出先の様々な制約に適合するために、ドレインの温度（排出温度）を適正にすることが望ましい。
そこで、本発明では、ドレイン配管７ｂにドレイン冷却熱交換器２０を設け、このドレイン冷却熱交換器２０に作動媒体を導入することによって、ドレイン冷却熱交換器２０内を通過するドレインを冷却することとしている。つまり、ドレインよりも低温であって且つ発電に用いる作動媒体を循環配管６から取り出し、取り出した低温の作動媒体をドレイン冷却熱交換器２０に導入して熱交換を行うことによりドレインを冷却する。
【００２６】
以下、ドレインを冷却する構成及び方法について説明する。
図１に示すように、蒸発器２と循環ポンプ（作動媒体ポンプ）５との間の循環配管６には、作動媒体を分岐する分岐部２１が設けられている。この分岐部２１と、ドレイン冷却熱交換器２０の一次側の入側との間には、循環配管６から分岐した作動媒体を当該ドレイン冷却熱交換器２０に導入する導入管２３が接続されている。
【００２７】
また、蒸発器２と循環ポンプ５との間の循環配管６であって分岐部２１よりも蒸発器一次側には、分岐した作動媒体を戻すための合流部２２が設けられている。この合流部２２と、ドレイン冷却熱交換器２０の一次側の出側には、ドレインの冷却に用いた作動媒体を循環配管６に戻す戻り配管２４が接続されている。戻り配管２４であって作動媒体を戻す側は、作動媒体を取り出すための分岐部２１よりも蒸発器２の入側に近い位置に接続されている。
【００２８】
このように、ドレイン冷却熱交換器２０によってドレインの冷却を行う際には、まず蒸発器２に入る前の作動媒体を分岐部２１を介して分岐し、分岐した作動媒体を導入管２３を介してドレイン冷却熱交換器２０に導入する。そして、作動媒体とドレイン冷却熱交換器２０を通過するドレインとの間で熱交換をすることによって、ドレインを冷却する。冷却に使用した作動媒体（ドレイン冷却熱交換器２０を通過した後の作動媒体）は、戻り配管２４を介して、作動媒体を分岐させた位置（分岐部２１）と蒸発器２の入側との間に返送する。
【００２９】
このように、作動媒体をドレイン冷却熱交換器２０の一次側に導入し、ドレインをドレイン冷却熱交換器２０の二次側に導入することによって、発電に用いる作動媒体を用いてドレインを冷却することができる。この点、逆の見方をすれば、ドレイン冷却熱交換器２０を用いることで、ドレインが有する熱量を利用して発電に用いる作動媒体を予熱（加熱）することになる。
【００３０】
さて、ドレインを冷却するにあたって、ドレインの排出温度ＴＤは予め定められた目標温度に近づけることが望ましい。そこで、本発明では、ドレイン冷却熱交換器２０から排出された排出温度ＴＤを計測しつつ排出温度ＴＤに対応してドレイン冷却熱交換器２０に導入する作動媒体の量を可変とすることにより、ドレインの排出温度ＴＤの調整を行っている。
【００３１】
詳しくは、図１に示す如く、ドレイン冷却熱交換器２０の二次側の出側には、ドレイン冷却熱交換器２０から排出されたドレインの排出温度ＴＤを計測する排出温度計２５が設けられている。また、戻り配管２４の中途部には、ドレイン冷却熱交換器２０から排出された作動媒体を蒸発器２側に返送する際の返送量を調整する第１流量調整バルブ２６（流量調整バルブ）が設けられている。この第１流量調整バルブ２６は、例えば、電流値等によって開度を調整することができる電磁比例弁で構成されている。
【００３２】
また、排出温度計２５で計測した排出温度ＴＤに基づいて第１流量調整バルブ２６の開度を調整する制御部（コントローラ）２７が設けられている。制御部２７は、パソコンやシーケンサで構成されている。この制御部２７は、計測した排出温度ＴＤに基づいて第１流量調整バルブ２６に出力する電流値等を変化させることで当該第１流量調整バルブ２６の開度を調整する。第１流量調整バルブ２６の開度を調整すれば、冷却熱交換器２０に導入する作動媒体の流量（返送量）が変化して、ドレイン冷却熱交換器２０における熱交換量が増減するため、排出温度ＴＤの調整を行うことができる。なお、制御部２７における第１流量調整バルブ２６の開閉制御はＯＮ−ＯＦＦ制御、ＰＩＤ制御であってもよい。
【００３３】
次に、制御部２７で行われる信号処理、言い換えれば本発明のバイナリー発電装置１の運転方法について説明する。
バイナリー発電装置１が作動し、ドレイン冷却熱交換器２０からドレインが排出されると、排出温度計２５によって排出温度ＴＤを計測する。計測された排出温度ＴＤは制御部２７に入力される。ここで、計測した排出温度ＴＤが予め定められた第１目標温度Ｔ１未満である場合、制御部２７は、排出温度ＴＤを測定した時の第１流量調整バルブ２６の開度よりも、第１流量調整バルブ２６の開度を排出温度ＴＤに応じて小さくする。即ち、戻り配管２４（導入管２３）に流れる作動媒体の流量を少なくして、排出温度を第１目標温度Ｔ１よりも高くする。
【００３４】
また、排出温度ＴＤが予め定められた第１目標温度Ｔ１より高く且つ第２目標温度Ｔ２（＞Ｔ１）より低い場合には、制御部２７は、第１流量調整バルブ２６の開度を維持する。即ち、戻り配管２４（導入管２３）に流れる作動媒体の流量は変えずに、排出温度ＴＤを第１目標温度Ｔ１と第２目標温度Ｔ２との間に維持する。一方、排出温度ＴＤが第２目標温度Ｔ２を超える場合には、排出温度ＴＤを測定した時の第１流量調整バルブ２６の開度よりも、第１流量調整バルブ２６の開度を大きくする。即ち、戻り配管２４（導入管２３）に流れる作動媒体の流量を多くして、排出温度ＴＤを第１目標温度Ｔ２よりも低くする。
【００３５】
以上によれば、制御部２７によって排出温度に応じて戻り配管２４（導入管２３）に流れる作動媒体を調整することにより当該排出温度を目標温度の範囲に維持することができると共に、作動媒体の流量を安定化させることができる。
［第２実施形態］
さて、排出温度ＴＤを測定した時の第１流量調整バルブ２６の開度よりも、第１流量調整バルブ２６の開度を小さくすることによって、戻り配管２４（導入管２３）に流れる作動媒体の流量を少なくした場合、圧力損失等によって分岐後の作動媒体の圧力が下がり、再び循環配管６に戻すことが難しくなる可能性がある。そこで、第２実施形態では、排出温度ＴＤを測定した時の第１流量調整バルブ２６の開度より、第１流量調整バルブ２６の開度を小さくする場合でも、戻り配管２４（導入管２３）に流れる作動媒体が分岐前の循環配管６に容易に戻すことができるようにしたものである。
【００３６】
図２は、第２実施形態におけるバイナリー発電装置１を示している。第２実施形態では、第１実施形態と異なる構成について説明する。第１実施形態と同じ構成は同符号を付して説明を省略する。
図２に示すように、バイナリー発電装置１は、ドレイン冷却熱交換器２０から蒸発器側５へ返送される作動媒体の圧力を計測する第１圧力計３０と、蒸発器２側の入側における作動媒体の圧力を計測する第２圧力計３１とを備えている。
【００３７】
詳しくは、第１圧力計３０は、戻り配管２４に接続されて循環配管６へと戻る作動媒体の圧力を測定するもので、第２圧力計３１は、循環配管６において蒸発器２の入側（合流部２２よりも蒸発器２側）に接続されて合流部２２から蒸発器２へ流れる作動媒体の圧力を測定するものである。
バイナリー発電装置１を作動させている状況下において、排出温度ＴＤが予め定められた第１目標温度Ｔ１未満である場合、制御部２７は、第１圧力計３０によって計測された作動媒体の圧力（分岐圧力）Ｐ４が、第２圧力計３１によって計測された作動媒体の圧力（主用圧力）Ｐ３を下回らない程度（Ｐ３＜Ｐ４）に、排出温度ＴＤを測定した時の第１流量調整バルブ２６の開度よりも、第１流量調整バルブ２６の開度を小さくする。即ち、分岐圧力Ｐ４＞主用圧力Ｐ３を満たす範囲で、戻り配管２４（導入管２３）に流れる作動媒体の流量を少なくして、排出温度を第１目標温度Ｔ１よりも高くする。
【００３８】
一方、排出温度ＴＤが予め定められた第１目標温度Ｔ１より高く且つ第２目標温度Ｔ２（＞Ｔ１）より低い場合には、制御部２７は、第１実施形態と同様に第１流量調整バルブ２６の開度を維持する。また、排出温度ＴＤが第２目標温度Ｔ２を超える場合には、第１実施形態と同様に排出温度ＴＤを測定した時の第１流量調整バルブ２６の開度よりも、第１流量調整バルブ２６の開度を大きくする。
【００３９】
以上によれば、排出温度が目標温度よりも下がり過ぎた場合に第１流量調整バルブ２６を絞る場合であっても、分岐圧力Ｐ４＞主用圧力Ｐ３を維持して、分岐後の作動媒体が循環配管６へと戻り易くしている。
［第３実施形態］
さて、排出温度ＴＤを測定した時の第１流量調整バルブ２６の開度よりも、第１流量調整バルブ２６の開度を小さくして戻り配管２４（導入管２３）に流れる作動媒体の流量を少なくすると、分岐圧力Ｐ４が主用圧力Ｐ３を上回らなくなってしまう場合がある。そこで、第３実施形態では、ドレインの冷却に用いた作動媒体を圧力が比較的高い蒸発器２の入側に戻すのではなく、膨張機３と凝縮器４との間の圧力が低い循環配管６へ戻すこととしている。
【００４０】
図３は、第３実施形態におけるバイナリー発電装置１を示している。第３実施形態では、第２実施形態と異なる構成について説明する。第２実施形態と同じ構成は同符号を付して説明を省略する。
図３に示すように、戻り配管２４の中途部には、当該戻り配管２４内の作動媒体を、膨張機３と凝縮器４との間の循環配管６へ戻す分岐配管３３が設けられている。また、分岐配管３３には、分岐配管３３を開閉する開閉弁３４が設けられている。この開閉弁３４は、制御部２７のＯＮ−ＯＦＦ制御によって開閉する電磁弁で構成されている。
【００４１】
バイナリー発電装置１を作動させている状況下において、排出温度ＴＤが予め定められた第１目標温度Ｔ１未満である場合、制御部２７は第２実施形態と同様に排出温度ＴＤを測定した時の第１流量調整バルブ２６の開度よりも、第１流量調整バルブ２６の開度を小さくする。その際、第１圧力計３０によって計測された作動媒体の分岐圧力Ｐ４が、第２圧力計３１によって計測された作動媒体の主用圧力Ｐ３を超えない（Ｐ３＞Ｐ４）としたら、開閉弁３４を開状態にする。即ち、主用圧力Ｐ３＞分岐圧力Ｐ４の状況下において、排出温度ＴＤを測定した時の第１流量調整バルブ２６の開度よりも、第１流量調整バルブ２６の開度を小さくしつつ開閉弁３４を開状態にして、作動媒体を膨張機３と凝縮器４との間の循環配管６へ戻す。
【００４２】
排出温度ＴＤが予め定められた第１目標温度Ｔ１より高く且つ第２目標温度Ｔ２（＞Ｔ１）より低い場合には、制御部２７は、第１実施形態と同様に第１流量調整バルブ２６の開度を維持する。また、排出温度ＴＤが第２目標温度Ｔ２を超える場合には、第１実施形態と同様に排出温度ＴＤを測定した時の第１流量調整バルブ２６の開度よりも、第１流量調整バルブ２６の開度を大きくする。なお、主用圧力Ｐ３＞分岐圧力Ｐ４である場合には、開閉弁３４を開状態にしてもよい。
【００４３】
以上述べたように、蒸発器２にて熱交換された後のドレインを排出するドレイン排出手段７ｂと、ドレイン排出手段７ｂで排出されたドレインを冷却するドレイン冷却熱交換器２０とを設けておき、蒸発器２で熱交換する前の作動媒体をドレイン冷却熱交換器２０に導入してドレインを冷却するバイナリー発電装置１の運転方法を採用することで、発電に用いた蒸気のドレインの温度管理を確実に行うことができるようになる。
［第４実施形態］
次に、本発明のバイナリー発電装置の第４実施形態について説明する。
【００４４】
図４に示すように、第４実施形態のバイナリー発電装置１は、第１〜第３実施形態に対して、ドレイン冷却熱交換器２０に導入されるドレインや作動媒体の経路が異なっている。
つまり、第１〜第３実施形態のバイナリー発電装置は、循環配管６を流れる作動媒体を蒸発器２の入側（上流側）で２つに分岐し、分岐した作動媒体の一方をドレイン冷却熱交換器２０に導いて熱交換を行う構成となっていた。これに対し、第４実施形態のバイナリー発電装置１は、循環配管６を流れる作動媒体ではなく、蒸気配管７を流れるドレインを蒸発器２の出側（下流側）で２つに分岐し、分岐したドレインの一方をドレイン冷却熱交換器２０に導いて熱交換を行っている。
【００４５】
つまり、第４実施形態のバイナリー発電装置は、第１〜第３実施形態と同様な蒸発器２、膨張機３、凝縮器４、循環ポンプ５を備えており、循環配管６に沿って作動媒体を循環させる構成となっている。また、蒸発器２に供給された蒸気はドレインとなり、生成したドレインを外部に排出する経路上にドレイン冷却熱交換器２０が設けられている。
このドレイン冷却熱交換器２０は、１次側にドレインを供給し、２次側に循環配管６を流れる作動媒体を供給して両者の間で熱交換を行う熱交換器である。ドレイン冷却熱交換器２０の２次側には、循環配管６を流れる作動媒体のすべてが導入される構成となっている。
【００４６】
一方、上述したドレイン冷却熱交換器２０の１次側においては、蒸発器２より下流側の蒸気配管７は、スチームトラップ９（ドレイン排出手段）より下流側の分岐部３５から、分岐部３５のさらに下流側の合流部３６までの間が、ドレイン主流配管３８とドレイン分岐配管３７とに２つのラインに分岐している。これら２つの配管のうち、ドレイン主流配管３８はドレイン冷却熱交換器２０を通過させることなくドレインを下流側に送る配管（バイパス配管）となっている。また、ドレイン分岐配管３７はドレインをドレイン冷却熱交換器２０の１次側に導いて熱交換させる配管である。
【００４７】
このドレイン冷却熱交換器２０では、蒸発器２にて熱交換された後のドレインと、蒸発器２の入側に位置する循環配管６の作動媒体とが熱交換されており、ドレインの温度を循環配管６の作動媒体を用いて調整できるようになっている。
ドレイン冷却熱交換器２０で熱交換されたドレインは、上述した合流部３６でドレイン主流配管３８と合流しており、合流部３６より下流側の蒸気配管７にはこの蒸気配管７を流れる合流後のドレインの温度を計測する排出温度計２５が設けられている。また、ドレイン冷却熱交換器２０から合流部３６までのドレイン分岐配管３７には、このドレイン分岐配管３７を流通するドレインの流量を調整する分岐側調整バルブ３９（第２流量調整バルブ）が設けられている。
【００４８】
そして、この分岐側調整バルブ３９の開度は、排出温度計２５で計測した排出温度ＴＤに基づいて調整可能とされている。この分岐側調整バルブ３９の開度の調整は、実際には制御部（コントローラ）２７で制御されている。
具体的には、制御部２７では、排出温度計２５で計測された排出温度が予め定められた第１目標温度Ｔ１未満である場合には、排出温度を測定した時の分岐側調整バルブ３９の開度よりも、分岐側調整バルブ３９の開度を小さくする。このようにすれば、ドレイン冷却熱交換器２０で熱交換されるドレインの流量が少なくなり、排出温度計２５が設けられた位置の蒸気配管７を流れるドレインの温度を高くすることが可能となる。
【００４９】
また、排出温度計２５で計測された排出温度が予め定められた第１目標温度Ｔ１より高く且つ第２目標温度Ｔ２より低い場合には、分岐側調整バルブ３９の開度を維持する。このようにすれば、ドレイン冷却熱交換器２０での熱交換状態が保持され、排出温度計２５が設けられた位置の蒸気配管７を流れるドレインの温度を維持することが可能となる。
さらに、排出温度計２５で計測された排出温度が第２目標温度Ｔ２を超える場合には、排出温度を測定した時の分岐側調整バルブ３９の開度よりも、分岐側調整バルブ３９の開度を大きくする。このようにすれば、ドレイン冷却熱交換器２０で熱交換されるドレインの流量が多くなり、排出温度計２５が設けられた位置の蒸気配管７を流れるドレインの温度を低くすることが可能となる。
【００５０】
このように分岐側調整バルブ３９の開度を調整すれば、蒸気配管７を通じて外部に排出されるドレインの温度を、第１目標温度Ｔ１から第２目標温度Ｔ２までの間に保持することが可能となる。その結果、作動媒体の流量を安定化させつつも、ドレインの排出温度を、このドレインを利用する施設の仕様に対応した目標温度の範囲に維持することができる。
【００５１】
なお、第４実施形態における上述以外の構成並びに作用効果については、第１〜第３実施形態と同様である。それゆれ、これらの実施形態と同様な部分については説明を省略する。
［第５実施形態］
次に、本発明のバイナリー発電装置の第５実施形態について説明する。
【００５２】
さて、上述した第４実施形態は、分岐側調整バルブ３９の開度を調整することによって、ドレイン分岐配管３７に流れる作動媒体の流量を調整するものであったが、設置スペースなどの関係でドレイン分岐配管３７にバルブなどを設置しにくい場合は、ドレイン主流配管３８に主流側調整バルブ４０（第２流量調整バルブ）を設けることもできる。
すなわち、第５実施形態のバイナリー発電装置１では、分岐部３５〜合流部３６までの間のドレイン主流配管３８に、第４実施形態の分岐側調整バルブ３９と同様な主流側調整バルブ４０（第２流量調整バルブ）が設けられており、この主流側調整バルブ４０に制御部（コントローラ）２７から制御信号が入力されている。そして、主流側調整バルブ４０は、ドレイン主流配管３８およびドレイン分岐配管３７のうち、ドレイン主流配管３８側に設けられている。
【００５３】
それゆえ、ドレインの排出温度を調整する際には、排出温度計２５で計測された排出温度が予め定められた第１目標温度Ｔ１未満である場合には、排出温度を測定した時の主流側調整バルブ４０の開度よりも、主流側調整バルブ４０の開度を大きくする。このようにすれば、ドレイン冷却熱交換器２０で熱交換されるドレインの流量が少なくなり、排出温度計２５が設けられた位置の蒸気配管７を流れるドレインの温度を高くすることが可能となる。
【００５４】
また、排出温度が予め定められた第１目標温度Ｔ１より高く且つ第２目標温度Ｔ２より低い場合には、主流側調整バルブ４０の開度を維持する。このようにすれば、ドレイン冷却熱交換器２０での熱交換状態が保持され、排出温度計２５が設けられた位置の蒸気配管７を流れるドレインの温度を維持することが可能となる。
さらに、排出温度が第２目標温度Ｔ２を超える場合は、排出温度を測定した時の主流側調整バルブ４０の開度よりも、主流側調整バルブ４０の開度を小さくする。このようにすれば、ドレイン冷却熱交換器２０で熱交換されるドレインの流量が多くなり、排出温度計２５が設けられた位置の蒸気配管７を流れるドレインの温度を低くすることが可能となる。
【００５５】
このように主流側調整バルブ４０の開度を調整すれば、蒸気配管７を通じて外部に排出されるドレインの温度を、第１目標温度Ｔ１から第２目標温度Ｔ２までの間に保持することが可能となる。その結果、作動媒体の流量を安定化させつつも、ドレインの排出温度を、このドレインを利用する施設の仕様に対応した目標温度の範囲に維持することができる。
【００５６】
なお、第５実施形態における上述以外の構成並びに作用効果については、第４実施形態と同様である。それゆれ、第４実施形態と同様な部分については説明を省略する。
［第６実施形態］
次に、本発明のバイナリー発電装置の第６実施形態について説明する。
上述した第６実施形態のバイナリー発電装置１は、ドレイン分岐配管３７に流れるドレインの流量を調整する分岐側調整バルブ３９と、ドレイン主流配管３８に流れるドレインの流量を調整する主流側調整バルブ４０とをいずれも有したものとなっている。
【００５７】
すなわち、第６次実施形態のバイナリー発電装置１では、分岐部３５〜合流部３６までの間のドレイン分岐配管３７に、第４実施形態と同様な分岐側調整バルブ３９が設けられて、さらに、分岐部３５〜合流部３６までの間のドレイン主流配管３８に、第５実施形態と同様な主流側調整バルブ４０が設けられている。
これらの分岐側調整バルブ３９及び主流側調整バルブ４０のそれぞれに制御部（コントローラ）２７から制御信号が入力されている。
【００５８】
それゆえ、制御部２７では、排出温度計２５で計測された排出温度が予め定められた第１目標温度Ｔ１未満である場合には、排出温度を測定した時のドレイン分岐配管３７側の分岐側調整バルブ３９の開度よりも、分岐側調整バルブ３９の開度を小さくすると共に、排出温度を測定した時のドレイン主流配管３８側の主流側調整バルブ４０の開度よりも、主流側調整バルブ４０の開度を大きくする。このようにすれば、ドレイン冷却熱交換器２０で熱交換されるドレインの流量が少なくなり、排出温度計２５が設けられた位置の蒸気配管７を流れるドレインの温度を高くすることが可能となる。
【００５９】
また、排出温度計２５で計測された排出温度が、予め定められた第１目標温度Ｔ１より高く且つ第２目標温度Ｔ２より低い場合には、ドレイン分岐配管３７の分岐側調整バルブ３９及びドレイン主流配管３８の主流側調整バルブ４０の開度をいずれも維持する。このようにすれば、ドレイン冷却熱交換器２０での熱交換状態が保持され、排出温度計２５が設けられた位置の蒸気配管７を流れるドレインの温度を維持することが可能となる。
【００６０】
さらに、排出温度が第２目標温度Ｔ２を超える場合には、排出温度を測定した時のドレイン分岐配管３７側の分岐側調整バルブ３９の開度よりも、分岐側調整バルブ３９の開度を大きくすると共に、排出温度を測定した時のドレイン主流配管３８側の主流側調整バルブ４０の開度よりも、主流側調整バルブ４０の開度を小さくする制御が行われる。このようにすれば、ドレイン冷却熱交換器２０で熱交換されるドレインの流量が多くなり、排出温度計２５が設けられた位置の蒸気配管７を流れるドレインの温度を低くすることが可能となる。
【００６１】
このように分岐側調整バルブ３９及び主流側調整バルブ４０の開度の調整を行えば、蒸気配管７を通じて外部に排出されるドレインの温度を、第１目標温度Ｔ１から第２目標温度Ｔ２までの間に保持することが可能となる。その結果、作動媒体の流量を安定化させつつも、ドレインの排出温度を、このドレインを利用する施設の仕様に対応した目標温度の範囲に維持することができる。
【００６２】
特に、２つに分岐したドレイン分岐配管３７とドレイン主流配管３８との片方だけに第２流量調整バルブを設けた構成（分岐側調整バルブ３９または主流側調整バルブ４０のいずれか一方を設けた構成）では、第２流量調整バルブが設けられていない配管を流れる流量の調整が十分でなくなる場合が想定される。そのため、上述した第６実施形態のバイナリー発電装置１では、２つに分岐したドレイン分岐配管３７とドレイン主流配管３８とにそれぞれ分岐側調整バルブ３９及び主流側調整バルブ４０を設けて、各配管の流量をいずれも調整している。このようにすればそれぞれの配管を流れる流量を精度良く調整することができ、ドレインの温度をより正確に調整することが可能となる。
【００６３】
なお、第６実施形態における上述以外の構成並びに作用効果については、第４及び第５実施形態と同様である。それゆれ、第４及び第５実施形態と同様な部分については説明を省略する。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【００６４】
例えば、第１〜第３実施形態では、循環配管６を流れる作動媒体を２つに分岐した例を挙げ、また第４〜第６実施形態では、蒸気配管７を流れるドレインを２つに分岐した例を挙げた。しかし、本発明のバイナリー発電装置は、循環配管６を流れる作動媒体と、蒸気配管７を流れるドレインとを、いずれも２つに分岐したものであっても良い。すなわち、第１〜第３実施形態のいずれか１つと、第４〜第６実施形態のいずれか１つとを組み合わせたものとしてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１  バイナリー発電装置
２  蒸発器
３  膨張機
４  凝縮器
５  循環ポンプ
６  循環配管
７  蒸気配管
８  減圧弁
９  スチームトラップ
１０  冷却塔
１１  冷却水配管
１３  発電機
１８  駆動軸
２０  ドレイン冷却熱交換器
２１  分岐部
２２  合流部
２３  導入管
２４  戻り配管
２５  排出温度計
２６  第１流量調整バルブ（流量調整バルブ）
２７  制御部（コントローラ）
３０  第１圧力計
３１  第２圧力計
３３  分岐配管
３４  開閉弁
３５  蒸気配管の分岐部
３６  蒸気配管の合流部
３７  ドレイン分岐配管
３８  ドレイン主流配管
３９  分岐側調整バルブ（第２流量調整バルブ）
４０  主流側調整バルブ（第２流量調整バルブ）
【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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