(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が流れる配管を通じて流体連結された第１熱交換装置、圧縮装置、流体混合器、第２熱交換装置および少なくとも２以上の圧力降下装置を含み、
第１冷媒の流れおよび第２冷媒の流れを含む少なくとも２以上の冷媒の流れが前記第１熱交換装置に流入し、
前記第１熱交換装置に流入した前記第１冷媒の流れは前記第１熱交換装置に流入した第１流体の流れと熱交換され、前記第１冷媒の流れと熱交換された前記第１流体の流れは前記第２冷媒の流れと熱交換され、
前記第１熱交換装置から流出した第１および第２冷媒の流れを含む少なくとも２以上の冷媒の流れは前記圧縮装置に流入し、
前記圧縮装置から流出した第１および第２冷媒の流れを含む少なくとも２以上の冷媒の流れは前記流体混合器に流入して混合された後、前記第２熱交換装置に流入し、
前記第２熱交換装置に流入した混合された冷媒の流れは前記第２熱交換装置に流入する第２流体の流れと熱交換され、
前記第２熱交換装置から流出した第１および第２冷媒の流れを含む少なくとも２以上の冷媒の流れは前記少なくとも２以上の圧力降下装置にそれぞれ流入し、
前記少なくとも２以上の圧力降下装置からそれぞれ流出した第１冷媒の流れおよび第２冷媒の流れを含む少なくとも２以上の冷媒の流れは前記第１熱交換装置に流入する、熱回収装置。
【請求項２】
第１熱交換装置から流出される第１冷媒の流れの温度と前記第１熱交換装置に流入する第１流体の流れの温度が下記の一般式１を満足する、請求項１に記載の熱回収装置：
［一般式１］
１℃≦ＴF1−ＴR1≦３５℃
前記一般式１で、ＴF1は第１熱交換装置に流入する第１流体の流れの温度を表わし、ＴR1は第１熱交換装置から流出される第１冷媒の流れの温度を表わす。
【請求項３】
第１熱交換装置から流出して圧縮装置に流入する第１冷媒の流れの圧力と前記圧縮装置から流出される第１冷媒の流れの圧力の比が下記の一般式２を満足する、請求項１または２に記載の熱回収装置：
［一般式２］
２≦ＰC1／ＰH1≦６
前記一般式２で、ＰC1は圧縮装置から流出される第１冷媒の流れの圧力（ｂａｒ）を表わし、ＰH1は第１熱交換装置から流出して圧縮装置に流入する第１冷媒の流れの圧力（ｂａｒ）を表わす。
【請求項４】
流体分配器をさらに含み、第２熱交換装置から流出した混合された冷媒の流れは前記流体分配器に流入し、前記流体分配器に流入した冷媒の流れは前記第１および第２冷媒の流れを含む少なくとも２以上の冷媒の流れに分離された後、少なくとも２以上の圧力降下装置にそれぞれ流入する、請求項１〜３のいずれかに記載の熱回収装置。
【請求項５】
第１熱交換装置は少なくとも２以上の熱交換器を含み、圧縮装置は少なくとも２以上の圧縮機を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の熱回収装置。
【請求項６】
第１熱交換装置は第１−１熱交換器および第１−２熱交換器を含み、圧縮装置は第１圧縮機および第２圧縮機を含み、圧力降下装置は第１圧力降下装置および第２圧力降下装置を含み、
第１流体の流れは前記第１−１熱交換器に流入し、前記第１−１熱交換器から流出した第１流体の流れは前記第１−２熱交換器に流入し、
第１冷媒の流れが前記第１−１熱交換器に流入し、第２冷媒の流れが前記第１−２熱交換器に流入し、
前記第１−１熱交換器に流入した第１冷媒の流れは前記第１−１熱交換器に流入した第１流体の流れと熱交換され、前記第１−２熱交換器に流入した第２冷媒の流れは前記第１−１熱交換器から流出して前記第１−２熱交換器に流入した第１流体の流れと熱交換され、
前記第１−１熱交換器から流出した第１冷媒の流れは前記第１圧縮機に流入し、前記第２熱交換器から流出した第２冷媒の流れは前記第２圧縮機に流入し、
前記第１圧縮機から流出した第１冷媒の流れおよび前記第２圧縮機から流出した第２冷媒の流れは前記流体混合器に流入して混合された後、前記第２熱交換装置に流入し、
前記第２熱交換装置に流入した混合された冷媒の流れは前記第２熱交換装置に流入する第２流体の流れと熱交換され、前記第２熱交換装置から流出した第１冷媒の流れは前記第１圧力降下装置に流入し、前記第２熱交換装置から流出した第２冷媒の流れは前記第２圧力降下装置に流入し、
前記第１圧力降下装置から流出した第１冷媒の流れは前記第１−１熱交換器に流入し、前記第２圧力降下装置から流出した第２冷媒の流れは前記第１−２熱交換器に流入する、請求項５に記載の熱回収装置。
【請求項７】
第１熱交換装置は第１−１熱交換器、第１−２熱交換器および第１−３熱交換器を含み、圧縮装置は第１圧縮機、第２圧縮機および第３圧縮機を含み、前記圧力降下装置は第１圧力降下装置、第２圧力降下装置および第３圧力降下装置を含み、
第１流体の流れは前記第１−１熱交換器に流入し、前記第１−１熱交換器から流出した第１流体の流れは前記第１−２熱交換器に流入し、前記第１−２熱交換器から流出した第１流体の流れは前記第１−３熱交換器に流入し、
第１冷媒の流れが前記第１−１熱交換器に流入し、第２冷媒の流れが前記第１−２熱交換器に流入し、第３冷媒の流れが前記第１−３熱交換器に流入し、
前記第１−１熱交換器に流入した第１冷媒の流れは前記第１−１熱交換器に流入した第１流体の流れと熱交換され、前記第１−２熱交換器に流入した第２冷媒の流れは前記第１−１熱交換器から流出して前記第１−２熱交換器に流入した第１流体の流れと熱交換され、前記第１−３熱交換器に流入した第３冷媒の流れは前記第１−２熱交換器から流出して前記第１−３熱交換器に流入した第１流体の流れと熱交換され、
前記第１−１熱交換器から流出した第１冷媒の流れは前記第１圧縮機に流入し、前記第１−２熱交換器から流出した第２冷媒の流れは前記第２圧縮機に流入し、前記第１−３熱交換器から流出した第３冷媒の流れは前記第３圧縮機に流入し、
前記第１圧縮機から流出した第１冷媒の流れ、前記第２圧縮機から流出した第２冷媒の流れおよび前記第３圧縮機から流出した第３冷媒の流れは前記流体混合器に流入して混合された後、前記第２熱交換装置に流入し、
前記第２熱交換装置に流入した混合された冷媒の流れは前記第２熱交換装置に流入する第２流体の流れと熱交換され、前記第２熱交換装置から流出した第１冷媒の流れは前記第１圧力降下装置に流入し、前記第２熱交換装置から流出した第２冷媒の流れは前記第２圧力降下装置に流入し、前記第２熱交換装置から流出した第３冷媒の流れは前記第３圧力降下装置に流入し、
前記第１圧力降下装置から流出した第１冷媒の流れは前記第１−１熱交換器に流入し、前記第２圧力降下装置から流出した第２冷媒の流れは前記第１−２熱交換器に流入し、前記第３圧力降下装置から流出した第３冷媒の流れは前記第１−３熱交換器に流入する、請求項５に記載の熱回収装置。
【請求項８】
第１熱交換装置は第１−１熱交換器、第１−２熱交換器、第１−３熱交換器および第１−４熱交換器を含み、圧縮装置は第１圧縮機、第２圧縮機、第３圧縮機および第４圧縮機を含み、前記圧力降下装置は第１圧力降下装置、第２圧力降下装置、第３圧力降下装置および第４圧力降下装置を含み、
第１流体の流れは前記第１−１熱交換器に流入し、前記第１−１熱交換器から流出した第１流体の流れは前記第１−２熱交換器に流入し、前記第１−２熱交換器から流出した第１流体の流れは前記第１−３熱交換器に流入し、前記第１−３熱交換器から流出した第１流体の流れは前記第１−４熱交換器に流入し、
第１冷媒の流れが前記第１−１熱交換器に流入し、第２冷媒の流れが前記第１−２熱交換器に流入し、第３冷媒の流れが前記第１−３熱交換器に流入し、第４冷媒の流れが前記第１−４熱交換器に流入し、
前記第１−１熱交換器に流入した第１冷媒の流れは前記第１−１熱交換器に流入した第１流体の流れと熱交換され、前記第１−２熱交換器に流入した第２冷媒の流れは前記第１−１熱交換器から流出して前記第１−２熱交換器に流入した第１流体の流れと熱交換され、前記第１−３熱交換器に流入した第３冷媒の流れは前記第１−２熱交換器から流出して前記第１−３熱交換器に流入した第１流体の流れと熱交換され、前記第１−４熱交換器に流入した第４冷媒の流れは前記第１−３熱交換器から流出して前記第１−４熱交換器に流入した第１流体の流れと熱交換され、
前記第１−１熱交換器から流出した第１冷媒の流れは前記第１圧縮機に流入し、前記第１−２熱交換器から流出した第２冷媒の流れは前記第２圧縮機に流入し、前記第１−３熱交換器から流出した第３冷媒の流れは前記第３圧縮機に流入し、前記第１−４熱交換器から流出した第４冷媒の流れは前記第４圧縮機に流入し、
前記第１圧縮機から流出した第１冷媒の流れ、前記第２圧縮機から流出した第２冷媒の流れ、前記第３圧縮機から流出した第３冷媒の流れおよび前記第４圧縮機から流出した第４冷媒の流れは前記流体混合器に流入して混合された後、前記第２熱交換装置に流入し、
前記第２熱交換装置に流入した混合された冷媒の流れは前記第２熱交換装置に流入する第２流体の流れと熱交換され、前記第２熱交換装置から流出した第１冷媒の流れは前記第１圧力降下装置に流入し、前記第２熱交換装置から流出した第２冷媒の流れは前記第２圧力降下装置に流入し、前記第２熱交換装置から流出した第３冷媒の流れは前記第３圧力降下装置に流入し、前記第２熱交換装置から流出した第４冷媒の流れは前記第４圧力降下装置に流入し、
前記第１圧力降下装置から流出した第１冷媒の流れは前記第１−１熱交換器に流入し、前記第２圧力降下装置から流出した第２冷媒の流れは前記第１−２熱交換器に流入し、前記第３圧力降下装置から流出した第３冷媒の流れは前記第１−３熱交換器に流入し、前記第４圧力降下装置から流出した第４冷媒の流れは前記第１−４熱交換器に流入する、請求項５に記載の熱回収装置。
【請求項９】
冷媒は、温度−エントロピー線図の飽和蒸気曲線の接線の傾きが正の傾きを有する冷媒である、請求項１〜８のいずれかに記載の熱回収装置。
【請求項１０】
温度−エントロピー線図の飽和蒸気曲線の接線の傾きは５０℃〜１３０℃で１〜３である、請求項９に記載の熱回収装置。
【請求項１１】
冷媒は、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ１２３４ｚｅおよびＲ１２３４ｙｆからなる群から選択された１種以上である、請求項９または１０に記載の熱回収装置。
【請求項１２】
第３熱交換装置をさらに含み、
第１熱交換装置から流出した第１および第２冷媒の流れを含む少なくとも２以上の冷媒の流れは前記第３熱交換装置に流入した後、圧縮装置に流入し、
第２熱交換装置から流出した第１および第２冷媒の流れを含む少なくとも２以上の冷媒の流れは前記第３熱交換装置に流入した後、圧力降下装置に流入し、
前記第１熱交換装置から流出した少なくとも２以上の冷媒の流れと前記第２熱交換装置から流出した少なくとも２以上の冷媒の流れは前記第３熱交換装置で熱交換される、請求項９〜１１のいずれかに記載の熱回収装置。
【請求項１３】
第１熱交換装置から流出した第１冷媒の流れと第２熱交換装置から流出した第１冷媒の流れは第３熱交換装置で熱交換され、前記第１熱交換装置から流出した第２冷媒の流れと前記第２熱交換装置から流出した第２冷媒の流れは第３熱交換装置で熱交換される、請求項１２に記載の熱回収装置。
【請求項１４】
流体分配器をさらに含み、
前記第２熱交換装置から流出した混合された冷媒の流れは前記第３熱交換装置に流入した後、前記流体分配器に流入し、
前記流体分配器に流入した冷媒の流れは第１および第２冷媒の流れを含む少なくとも２以上の冷媒の流れに分離された後、少なくとも２以上の圧力降下装置にそれぞれ流入し、  前記第１熱交換装置から流出した第１冷媒の流れと前記第２熱交換装置から流出した混合された冷媒の流れは前記第３熱交換装置で熱交換され、
前記第１熱交換装置から流出した第２冷媒の流れと前記第１冷媒の流れと熱交換された前記混合された冷媒の流れは前記第３熱交換装置で熱交換される、請求項１２に記載の熱回収装置。
【請求項１５】
第３熱交換装置から流出して圧縮装置に流入する第１冷媒の流れの温度と第２熱交換装置から流出して前記第３熱交換装置に流入する混合された冷媒の流れの温度が下記の一般式３を満足する、請求項１４に記載の熱回収装置：
［一般式３］
１℃≦ＴR3Hin−ＴR3Cout≦３０℃
前記一般式３で、ＴR3Coutは第３熱交換装置から流出して圧縮装置に流入する第１冷媒の流れの温度を表わし、ＴR3Hinは第２熱交換装置から流出して前記第３熱交換装置に流入する混合された冷媒の流れの温度を表わす。
【請求項１６】
第１熱交換装置および第３熱交換装置は少なくとも２以上の熱交換器を含み、圧縮装置は少なくとも２以上の圧縮機を含む、請求項１４または１５に記載の熱回収装置。
【請求項１７】
第１熱交換装置は第１−１熱交換器および第１−２熱交換器を含み、第３熱交換装置は第３−１熱交換器および第３−２熱交換器を含み、圧縮装置は第１圧縮機および第２圧縮機を含み、圧力降下装置は第１圧力降下装置および第２圧力降下装置を含み、
第１流体の流れは前記第１−１熱交換器に流入し、前記第１−１熱交換器から流出した第１流体の流れは前記第１−２熱交換器に流入し、第１冷媒の流れが前記第１−１熱交換器に流入し、第２冷媒の流れが前記第１−２熱交換器に流入し、
前記第１−１熱交換器に流入した第１冷媒の流れは前記第１−１熱交換器に流入した第１流体の流れと熱交換され、前記第１−２熱交換器に流入した第２冷媒の流れは前記第１−１熱交換器から流出して前記第１−２熱交換器に流入した第１流体の流れと熱交換され、
前記第１−１熱交換器から流出した第１冷媒の流れは前記第３−１熱交換器に流入した後、前記第１圧縮機に流入し、前記第１−２熱交換器から流出した第２冷媒の流れは前記第３−２熱交換器に流入した後、前記第２圧縮機に流入し、
前記第１圧縮機から流出した第１冷媒の流れおよび前記第２圧縮機から流出した第２冷媒の流れは流体混合器に流入して混合された後、前記第２熱交換装置に流入し、
前記第２熱交換装置に流入した混合された冷媒の流れは前記第２熱交換装置に流入する第２流体の流れと熱交換され、前記第２熱交換装置から流出した混合された冷媒の流れは前記第３−１熱交換器に流入し、
前記第３−１熱交換器から流出した混合された冷媒の流れは前記第３−２熱交換器に流入し、前記第３−２熱交換器から流出した混合された冷媒の流れは流体分配器に流入し、  前記流体分配器に流入した混合された冷媒の流れは前記流体分配器で前記第１冷媒の流れおよび第２冷媒の流れに分離され、
前記流体分配器で分離された第１冷媒の流れは前記第１圧力降下装置に流入し、前記流体分配器で分離された第２冷媒の流れは前記第２圧力降下装置に流入し、
前記第１圧力降下装置から流出した第１冷媒の流れは前記第１−１熱交換器に流入し、前記第２圧力降下装置から流出した第２冷媒の流れは前記第１−２熱交換器に流入し、
前記第１−１熱交換器から流出した第１冷媒の流れと前記第２熱交換装置から流出した混合された冷媒の流れは前記第３−１熱交換器で熱交換され、前記第１−２熱交換器から流出した第２冷媒の流れと前記第３−１熱交換器から流出した混合された冷媒の流れは前記第３−２熱交換器で熱交換される、請求項１６に記載の熱回収装置。
【請求項１８】
第１熱交換装置は第１−１熱交換器、第１−２熱交換器および第１−３熱交換器を含み、第３熱交換装置は第３−１熱交換器、第３−２熱交換器および第３−３熱交換器を含み、圧縮装置は第１圧縮機、第２圧縮機および第３圧縮機を含み、圧力降下装置は第１圧力降下装置、第２圧力降下装置および第３圧力降下装置を含み、
第１流体の流れは前記第１−１熱交換器に流入し、前記第１−１熱交換器から流出した第１流体の流れは前記第１−２熱交換器に流入し、前記第１−２熱交換器から流出した第１流体の流れは前記第１−３熱交換器に流入し、
第１冷媒の流れが前記第１−１熱交換器に流入し、第２冷媒の流れが前記第１−２熱交換器に流入し、第３冷媒の流れが前記第１−３熱交換器に流入し、
前記第１−１熱交換器に流入した第１冷媒の流れは前記第１−１熱交換器に流入した第１流体の流れと熱交換され、前記第１−２熱交換器に流入した第２冷媒の流れは前記第１−１熱交換器から流出して前記第１−２熱交換器に流入した第１流体の流れと熱交換され、前記第１−３熱交換器に流入した第３冷媒の流れは前記第１−２熱交換器から流出して前記第１−３熱交換器に流入した第１流体の流れと熱交換され、
前記第１−１熱交換器から流出した第１冷媒の流れは前記第３−１熱交換器に流入した後、前記第１圧縮機に流入し、前記第１−２熱交換器から流出した第２冷媒の流れは前記第３−２熱交換器に流入した後、前記第２圧縮機に流入し、前記第１−３熱交換器から流出した第３冷媒の流れは前記第３−３熱交換器に流入した後、前記第３圧縮機に流入し、  前記第１圧縮機から流出した第１冷媒の流れ、前記第２圧縮機から流出した第２冷媒の流れおよび前記第３圧縮機から流出した第３冷媒の流れは流体混合器に流入して一つとされた後、前記第２熱交換装置に流入し、
前記第２熱交換装置に流入した混合された冷媒の流れは前記第２熱交換装置に流入する第２流体の流れと熱交換され、前記第２熱交換装置から流出した混合された冷媒の流れは前記第３−１熱交換器に流入し、
前記第３−１熱交換器から流出した混合された冷媒の流れは前記第３−２熱交換器に流入し、前記第３−２熱交換器から流出した混合された冷媒の流れは前記第３−３熱交換器に流入し、前記第３−３熱交換器から流出した混合された冷媒の流れは流体分配器に流入し、
前記流体分配器に流入した混合された冷媒の流れは前記流体分配器で前記第１冷媒の流れ、第２冷媒の流れおよび第３冷媒の流れに分離され、
前記流体分配器で分離された第１冷媒の流れは前記第１圧力降下装置に流入し、前記流体分配器で分離された第２冷媒の流れは前記第２圧力降下装置に流入し、前記流体分配器で分離された第３冷媒の流れは前記第３圧力降下装置に流入し、
前記第１圧力降下装置から流出した第１冷媒の流れは前記第１−１熱交換器に流入し、前記第２圧力降下装置から流出した第２冷媒の流れは前記第１−２熱交換器に流入し、前記第３圧力降下装置から流出した第３冷媒の流れは前記第１−３熱交換器に流入し、
前記第１−１熱交換器から流出した第１冷媒の流れと前記第２熱交換装置から流出した混合された冷媒の流れは前記第３−１熱交換器で熱交換され、前記第１−２熱交換器から流出した第２冷媒の流れと前記第３−１熱交換器から流出した混合された冷媒の流れは前記第３−２熱交換器で熱交換され、前記第１−３熱交換器から流出した第３冷媒の流れと前記第３−２熱交換装置から流出した混合された冷媒の流れは前記第３−３熱交換器で熱交換される、請求項１６に記載の熱回収装置。
【請求項１９】
第１熱交換装置は第１−１熱交換器、第１−２熱交換器、第１−３熱交換器および第１−４熱交換器を含み、第３熱交換装置は第３−１熱交換器、第３−２熱交換器、第３−３熱交換器および第３−４熱交換器を含み、圧縮装置は第１圧縮機、第２圧縮機、第３圧縮機および第４圧縮機を含み、圧力降下装置は第１圧力降下装置、第２圧力降下装置、第３圧力降下装置および第４圧力降下装置を含み、
第１流体の流れは前記第１−１熱交換器に流入し、前記第１−１熱交換器から流出した第１流体の流れは前記第１−２熱交換器に流入し、前記第１−２熱交換器から流出した第１流体の流れは前記第１−３熱交換器に流入し、前記第１−３熱交換器から流出した第１流体の流れは前記第１−４熱交換器に流入し、
第１冷媒の流れが前記第１−１熱交換器に流入し、第２冷媒の流れが前記第１−２熱交換器に流入し、第３冷媒の流れが前記第１−３熱交換器に流入し、第４冷媒の流れが前記第１−４熱交換器に流入し、
前記第１−１熱交換器に流入した第１冷媒の流れは前記第１−１熱交換器に流入した第１流体の流れと熱交換され、前記第１−２熱交換器に流入した第２冷媒の流れは前記第１−１熱交換器から流出して前記第１−２熱交換器に流入した第１流体の流れと熱交換され、前記第１−３熱交換器に流入した第３冷媒の流れは前記第１−２熱交換器から流出して前記第１−３熱交換器に流入した第１流体の流れと熱交換され、前記第１−４熱交換器に流入した第４冷媒の流れは前記第１−３熱交換器から流出して前記第１−４熱交換器に流入した第１流体の流れと熱交換され、
前記第１−１熱交換器から流出した第１冷媒の流れは前記第３−１熱交換器に流入した後、前記第１圧縮機に流入し、前記第１−２熱交換器から流出した第２冷媒の流れは前記第３−２熱交換器に流入した後、前記第２圧縮機に流入し、前記第１−３熱交換器から流出した第３冷媒の流れは前記第３−３熱交換器に流入した後、前記第３圧縮機に流入し、前記第１−４熱交換器から流出した第４冷媒の流れは前記第３−４熱交換器に流入した後、前記第４圧縮機に流入し、
前記第１圧縮機から流出した第１冷媒の流れ、前記第２圧縮機から流出した第２冷媒の流れ、前記第３圧縮機から流出した第３冷媒の流れおよび前記第４圧縮機から流出した第４冷媒の流れは流体混合器に流入して混合された後、前記第２熱交換装置に流入し、
前記第２熱交換装置に流入した混合された冷媒の流れは前記第２熱交換装置に流入する第２流体の流れと熱交換され、前記第２熱交換装置から流出した混合された冷媒の流れは前記第３−１熱交換器に流入し、
前記第３−１熱交換器から流出した混合された冷媒の流れは前記第３−２熱交換器に流入し、前記第３−２熱交換器から流出した混合された冷媒の流れは前記第３−３熱交換器に流入し、前記第３−３熱交換器から流出した混合された冷媒の流れは前記第３−４熱交換器に流入し、前記第３−４熱交換器から流出した混合された冷媒の流れは流体分配器に流入し、
前記流体分配器に流入した混合された冷媒の流れは前記流体分配器で前記第１冷媒の流れ、第２冷媒の流れ、第３冷媒の流れおよび第４冷媒の流れに分離され、
前記流体分配器で分離された第１冷媒の流れは前記第１圧力降下装置に流入し、前記流体分配器で分離された第２冷媒の流れは前記第２圧力降下装置に流入し、前記流体分配器で分離された第３冷媒の流れは前記第３圧力降下装置に流入し、前記流体分配器で分離された第４冷媒の流れは前記第４圧力降下装置に流入し、
前記第１圧力降下装置から流出した第１冷媒の流れは前記第１−１熱交換器に流入し、前記第２圧力降下装置から流出した第２冷媒の流れは前記第１−２熱交換器に流入し、前記第３圧力降下装置から流出した第３冷媒の流れは前記第１−３熱交換器に流入し、前記第４圧力降下装置から流出した第４冷媒の流れは前記第１−４熱交換器に流入し、
前記第１−１熱交換器から流出した第１冷媒の流れと前記第１−２熱交換装置から流出した混合された冷媒の流れは前記第３−１熱交換器で熱交換され、前記第１−２熱交換器から流出した第２冷媒の流れと前記第３−１熱交換器から流出した混合された冷媒の流れは前記第３−２熱交換器で熱交換され、前記第１−３熱交換器から流出した第３冷媒の流れと前記第３−２熱交換器から流出した混合された冷媒の流れは前記第３−３熱交換器で熱交換され、前記第１−４熱交換器から流出した第４冷媒の流れと前記第３−３熱交換器から流出した混合された冷媒の流れは前記第３−４熱交換器で熱交換される、請求項１６に記載の熱回収装置。
【請求項２０】
第１冷媒の流れおよび第２冷媒の流れを含む少なくとも２以上の冷媒の流れを第１熱交換装置に流入させ、前記第１熱交換装置から流出される少なくとも２以上の冷媒の流れを圧縮装置に流入させ、前記圧縮装置から流出される第１および第２冷媒の流れを含む少なくとも２以上の冷媒の流れを混合した後、第２熱交換装置に流入させ、前記第２熱交換装置から流出される混合された冷媒の流れを圧力降下装置に流入させ、前記圧力降下装置から流出される冷媒の流れを前記第１冷媒の流れおよび第２冷媒の流れを含む少なくとも２以上の冷媒の流れに分離させ、前記分離された第１冷媒の流れおよび第２冷媒の流れを含む少なくとも２以上の冷媒の流れを前記第１熱交換装置に流入させることを含む冷媒循環段階；
前記第１熱交換装置に流入する第１冷媒の流れを前記第１熱交換装置に流入する第１流体の流れと熱交換させることを含む第１熱交換段階；
前記第１冷媒の流れと熱交換された前記第１流体の流れを前記第１熱交換装置に流入する第２冷媒の流れと熱交換させることを含む第２熱交換段階；および
前記第２熱交換装置に流入した混合された冷媒の流れを前記第２熱交換装置に流入する第２流体の流れと熱交換させる第３熱交換段階を含む、熱回収方法。
【請求項２１】
第１熱交換装置から流出される第１冷媒の流れの温度と前記第１熱交換装置に流入する第１流体の流れの温度が下記の一般式１を満足する、請求項２０に記載の熱回収方法：
［一般式１］
１℃≦ＴF1−ＴR1≦３５℃
前記一般式１で、ＴF1は第１熱交換装置に流入する第１流体の流れの温度を表わし、ＴR1は第１熱交換装置から流出される第１冷媒の流れの温度を表わす。
【請求項２２】
第１熱交換装置から流出して圧縮装置に流入する第１冷媒の流れの圧力と前記圧縮装置から流出される第１冷媒の流れの圧力の比が下記の一般式２を満足する、請求項２０または２１に記載の熱回収方法：
［一般式２］
２≦ＰC1／ＰH1≦６
前記一般式２で、ＰC1は圧縮装置から流出される第１冷媒の流れの圧力（ｂａｒ）を表わし、ＰH1は第１熱交換装置から流出して圧縮装置に流入する冷媒の流れの圧力（ｂａｒ）を表わす。
【請求項２３】
冷媒は、温度−エントロピー線図の飽和蒸気曲線の接線の傾きが正の傾きを有する冷媒である、請求項２０〜２２のいずれかに記載の熱回収方法。
【請求項２４】
温度−エントロピー線図の飽和蒸気曲線の接線の傾きは５０℃〜１３０℃で１〜３である、請求項２３に記載の熱回収方法。
【請求項２５】
冷媒循環段階は第１熱交換装置から流出される少なくとも２以上の冷媒の流れを第３熱交換装置に流入させた後圧縮装置に流入させ、第２熱交換装置から流出される混合された冷媒の流れを前記第３熱交換装置に流入させた後圧力降下装置に流入させることをさらに含み；
前記第１熱交換装置から流出される第１冷媒の流れと前記第２熱交換装置から流出される混合された冷媒の流れを前記第３熱交換装置で熱交換させる第４熱交換段階；および
前記第１冷媒の流れと熱交換された混合された冷媒の流れと前記第１熱交換装置から流出した第２冷媒の流れを前記第３熱交換装置で熱交換させる第５熱交換段階をさらに含む、請求項２３または２４に記載の熱回収方法。
【請求項２６】
第３熱交換装置から流出して圧縮装置に流入する第１冷媒の流れの温度と第２熱交換装置から流出して前記第３熱交換装置に流入する混合された冷媒の流れの温度が下記の一般式３を満足する、請求項２５に記載の熱回収方法：
［一般式３］
１℃≦ＴR3Hin−ＴR3Cout≦３０℃
前記一般式３で、ＴR3Coutは第３熱交換装置から流出して圧縮装置に流入する第１冷媒の流れの温度を表わし、ＴR3Hinは第２熱交換装置から流出して第３熱交換装置に流入する混合された冷媒の流れの温度を表わす。
【請求項２７】
第２熱交換装置に流入する第２流体は水である、請求項２０〜２６のいずれかに記載の熱回収方法。
【請求項２８】
第２熱交換装置に流入する混合された冷媒の流れと熱交換された水をスチームで排出させるスチーム生成段階をさらに含む、請求項２７に記載の熱回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は熱回収装置および方法に関するものである。
【０００２】
本出願は２０１５．０６．１８．付韓国特許出願第１０−２０１５−００８６５０１号に基づいた優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
【背景技術】
【０００３】
一般的な化学工程では、反応器または蒸留塔を経る多様なルートで熱交換がなされ、このような熱交換後発生する廃熱は、再使用されるか廃棄され得る。例えば、図１のように、前記廃熱が１２０℃未満、例えば、７０℃〜１１０℃水準の低級熱源の場合には、温度が低すぎて実質的に再使用が不可能であり、したがって凝縮水によって凝縮された後捨てられている。
【０００４】
一方、低圧または高圧のスチームは産業分野で多様な用途で使われており、特に、化学工程では、高温および高圧のスチームが主に使用されている。前記高温および高圧のスチームは一般的に常圧および常温の水を気化点まで加熱し、水蒸気に変わった水に高圧の圧力を加えて内部エネルギーを増加させることによって高温および高圧のスチームを生産しており、この場合、液体状態の水を気化させるために、多量のエネルギー消耗を必要とする。
【０００５】
前記のような問題を解決するために、特許文献１には、ヒートポンプシステムを利用して、低級熱源を回収する熱回収装置が開示されている。しかし、前記熱回収装置の場合、ただ一つの冷媒の流れを廃熱の流れと熱交換させて廃熱のエネルギーを回収したため、圧縮機に流入する低温および低圧の冷媒の流れを高温および高圧の冷媒の流れに圧縮するために、多くのエネルギーを必要とする問題が存在した。
【０００６】
（特許文献１）ＫＲ２０１５−００００４２２Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本出願は熱回収装置および方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本出願は熱回収装置に関するものである。本出願の熱回収装置によれば、産業現場または多様な化学工程、例えば石油化学製品の製造工程で排出される１２０℃未満の低級熱源を捨てることなく利用してスチームを生成することができ、生成されたスチームを多様な工程に使うことができるため、反応器または蒸留塔に使われるための外部熱源である高温スチームの使用量を節減することができ、エネルギー節減効率を最大化させることができる。また、従来のヒートポンプシステムを利用した熱回収装置の場合、ただ一つの冷媒の流れを廃熱の流れと熱交換させて廃熱のエネルギーを回収し、概ね顕熱で存在する廃熱の特性上、多量のエネルギーを回収するほどさらに低い温度で廃熱を回収することになるため、圧縮機に流入する低圧の冷媒の流れを高温および高圧の冷媒の流れに圧縮するために多くのエネルギーを必要としたが、本出願の熱回収装置では、前記一つの冷媒の流れを多段（ｃａｓｃａｄｅ）に分けて循環させることによって、少なくとも２以上の冷媒の流れを廃熱の流れと熱交換させることができ、圧縮機に流入する冷媒の流れの圧力をただ一つの冷媒の流れを利用した熱回収装置と比べて相対的に高く調節することができ、これによって、圧縮機で圧縮に必要とするエネルギーの量を減少させることができる。それだけでなく、冷媒の等エントロピー圧縮時に発生する冷媒の一部気化現象を防止することができ、したがって、前記熱回収装置の熱交換効率を上昇させることができる。
【０００９】
以下、添付された図面を参照して、本出願の多様な具現例を説明するか、添付された図面は例示的なものであり、本出願による熱回収装置の権利範囲を制限するものではない。
【００１０】
図２は本出願の一具現例に係る例示的な熱回収装置１０を模式的に図示した図面である。
【００１１】
図２のように本出願の熱回収装置１０は、第１熱交換装置１００、圧縮装置２００、第２熱交換装置３００および少なくとも２以上の圧力降下装置４００を含む。前記第１熱交換装置１００、圧縮装置２００、第２熱交換装置３００および少なくとも２以上の圧力降下装置４００は配管を通じて連結され得、例えば、前記配管を通じて冷媒または流体が流れることができるように流体連結（ｆｌｕｉｄｉｃａｌｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）されていることがある。一つの例示において、前記冷媒が流れる配管は前記冷媒が前記第１熱交換装置１００、圧縮装置２００、第２熱交換装置３００、および少なくとも２以上の圧力降下装置４００を順に循環するように連結された循環ループまたは循環システムであり得る。前記において、用語「熱交換装置（ｈｅａｔ  ｅｘｃｈａｎｇｅ  ｄｅｖｉｃｅ）」は２以上の熱交換器（ｈｅａｔ  ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）が結合されている一つの組立体（ａｓｓｅｍｂｌｙ）または２以上の熱交換器を含む熱交換ユニット（ｕｎｉｔ）を意味し得、また、ただ一つの熱交換器を意味することもある。例えば、第１熱交換装置１００および後述する第３熱交換装置８００は、２以上の熱交換器を含む熱交換ユニットであり得、前記第２熱交換装置３００はただ一つの熱交換器で構成された装置であり得る。前記において、用語「圧縮装置（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｄｅｖｉｃｅ）」は二以上の圧縮機（ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）が結合されている一つの組立体（ａｓｓｅｍｂｌｙ）または２以上の圧縮機を含む圧縮ユニットを意味する。
【００１２】
図２に示したように、本出願の熱回収装置１０は、少なくとも２以上の冷媒の流れ（ｓｔｒｅａｍ）が循環する循環ループを含む。例えば、本出願の熱回収装置１０では、一つの冷媒の流れを２以上の冷媒の流れに分けて循環させることによって、少なくとも２以上の冷媒の流れを廃熱の流れと段階的に熱交換させることができ、圧縮機に流入する冷媒の流れの圧力を一つの冷媒の流れを利用した熱回収装置と比べて相対的に高く調節することができ、これによって、圧縮機で圧縮時に必要とするエネルギーの量を減少させることができる。一つの例示において、本出願の熱回収装置１０で、第１冷媒の流れ（ＦD1）および第２冷媒の流れ（ＦD2）を含む少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）は前記第１熱交換装置１００および圧縮装置２００にそれぞれ流入して流出される。例えば、前記少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）は、第１冷媒の流れ（ＦD1）および第２冷媒の流れ（ＦD2）からなる２つの冷媒の流れ、第１冷媒の流れ（ＦD1）、第２冷媒の流れ（ＦD2）および第３冷媒の流れ（ＦD3）からなる３つの冷媒の流れ、または第１冷媒の流れ（ＦD1）、第２冷媒の流れ（ＦD2）、第３冷媒の流れ（ＦD3）および第４冷媒の流れ（ＦD4）からなる４つの冷媒の流れであり得る。前記冷媒の流れの個数が多いほどより優秀な効率で熱を回収することができるため、前記冷媒の流れの総個数の上限値は特に制限されないか、装置の設備費および工程の経済性などを考慮した時、前記冷媒の流れの総個数は５以下であり得る。
【００１３】
前記配管を通じて循環する冷媒の流れ（ＦD）の総流量は５，０００ｋｇ／ｈｒ〜１００，０００ｋｇ／ｈｒ、例えば、１０，０００ｋｇ／ｈｒ〜９５，０００ｋｇ／ｈｒまたは３０，０００ｋｇ／ｈｒ〜９０，０００ｋｇ／ｈｒであり得、好ましくは、７５，０００ｋｇ／ｈｒ〜９５，０００ｋｇ／ｈｒであり得るが、これに制限されるものではない。また、前記配管を通じて循環する少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）のそれぞれの流量は、５，０００ｋｇ／ｈｒ〜５０，０００ｋｇ／ｈｒ、例えば、１０，０００ｋｇ／ｈｒ〜４５，０００ｋｇ／ｈｒまたは２０，０００ｋｇ／ｈｒ〜４０，０００ｋｇ／ｈｒであり得、好ましくは、２５，０００ｋｇ／ｈｒ〜３５，０００ｋｇ／ｈｒであり得るが、これに制限されるものではない。
【００１４】
図２のように、本出願の具現例に係る熱回収装置１０では、前記第１冷媒の流れ（ＦD1）および第２冷媒の流れ（ＦD2）を含む少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）は第１熱交換装置１００に流入する。前記第１熱交換装置１００は、少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）と外部から流入する流体の流れを熱交換させるために、本出願の熱回収装置１０に含まれ、前記熱交換を通じて、冷媒は気化した後前記第１熱交換装置１００に流入する冷媒の流れより相対的に高温の気相の流れで前記第１熱交換装置１００から流出され得る。前記において、「気相」とは、冷媒の流れの全体成分のうち気体成分の流れが濃厚（ｒｉｃｈ）な状態を意味し、例えば、前記冷媒の流れの全体成分のうち気体成分の流れのモル分率が０．９〜１．０である状態を意味する。
【００１５】
一具現例において、前記第１熱交換装置１００では流体連結された配管を通じて少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）および廃熱の流れなどの第１流体の流れ（Ｗ1）が流入することができ、流入した前記少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）および第１流体の流れ（Ｗ1）は前記第１熱交換装置１００で相互熱交換された後、前記流体連結された配管を通じて前記第１熱交換装置１００からそれぞれ流出され得る。より具体的には、前記第１熱交換装置１００に流入した前記第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１熱交換装置１００に流入した第１流体の流れ（Ｗ1）と熱交換され、前記第１冷媒の流れ（ＦD1）と熱交換された前記第１流体の流れ（Ｗ1）は第１熱交換装置１００に流入した前記第２冷媒の流れ（ＦD2）と熱交換される。
【００１６】
例えば、前記第１熱交換装置１００が第１−１熱交換器１０１および第１−２熱交換器１０２を含む熱交換ユニットである場合、前記第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入し、前記第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第１−２熱交換器１０２にそれぞれ流入することができ、前記第１熱交換装置１００を通過する、すなわち、第１−１熱交換器１０１および前記第１−２熱交換器１０２を順に通過する流体の流れ（Ｗ1）、例えば、廃熱の流れと熱交換され得る。一つの例示において、前記第１熱交換装置１００に流入した前記第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１熱交換装置１００、例えば、前記第１−１熱交換器１０１に流入した第１流体の流れ（Ｗ1）と熱交換され得、前記第１冷媒の流れ（ＦD1）と前記第１−１熱交換器で熱交換された前記第１流体の流れ（Ｗ1）は前記第１熱交換装置１００、例えば、前記第１−２熱交換器１０２に流入した前記第２冷媒の流れ（ＦD2）と熱交換され得る。
【００１７】
前記第１熱交換装置１００に流入する第１流体の流れ（Ｗ1）は、例えば、廃熱の流れまたは凝縮機を通過した凝縮水の流れであり得、前記廃熱の流れは、例えば、発熱反応器の冷却水であり得るが、これに制限されない。本出願では特に、１２０℃未満、例えば、７０℃〜１１０℃水準の低級熱源の廃熱の流れを好ましく使うことができる。
一つの例示において、前記第１熱交換装置１００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度と前記第１熱交換装置１００に流入する第１流体の流れ（Ｗ1）の温度は下記の一般式１を満足することができる。
［一般式１］
【００１８】
１℃≦ＴF1−ＴR1≦３５℃
【００１９】
前記一般式１で、ＴF1は第１熱交換装置１００に流入する第１流体の流れ（Ｗ1）の温度を表わし、ＴR1は前記第１熱交換装置１００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度を表わす。
【００２０】
例えば、前記第１熱交換装置１００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度と前記第１熱交換装置１００に流入する第１流体の流れ（Ｗ1）の温度の差ＴF1−ＴR1は１〜３５℃、例えば、１〜１０℃、７〜１５℃、１５〜３５℃または２０〜２５℃の範囲で調節され得る。
【００２１】
前記第１熱交換装置１００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度と前記第１熱交換装置１００に流入する第１流体の流れ（Ｗ1）の温度が前記一般式１を満足することによって、相対的に多段の冷媒の流れのうち後段の流れ、例えば、廃熱の流れと後で熱交換される第２冷媒の流れ（ＦD2）、第３冷媒の流れ（ＦD3）または第４冷媒の流れ（ＦD4）と比べて前段で廃熱の流れと最初に熱交換される第１冷媒の流れ（ＦD1）が高温および高圧の状態で後述する圧縮装置に流入することができる。したがって、圧縮機で使われるエネルギーの量を減少させることができる。
【００２２】
前記第１熱交換装置１００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度と前記第１熱交換装置１００に流入する第１流体の流れ（Ｗ1）の温度は前記一般式１を満足するのであれば、特に制限されず、適用しようとする工程の種類および各工程の条件により多様に調節することができる。一つの例示において、前記第１熱交換装置１００、例えば、前記第１−１熱交換器１０１に流入する第１流体の流れ（Ｗ1）の温度は６０℃〜１１０℃、例えば、６０℃〜８０℃、７０℃〜８５℃、９０℃〜９５℃または９０℃〜１１０℃であり得るが、特にこれに制限されない。また、前記第１熱交換装置１００、例えば、前記第１−１熱交換器１０１から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度は、５０℃〜１００℃、例えば、５０℃〜７０℃、６０℃〜７５℃、８０℃〜８５℃、または８０℃〜１００℃であり得るが、特にこれに制限されない。この場合、前記第１熱交換装置１００、例えば、前記第１−１熱交換器１０１で前記第１冷媒の流れ（ＦD1）と熱交換された後、流出される前記第１流体の流れ（Ｗ1）の温度は４０℃〜１１０℃、例えば、４０℃〜６０℃、５５℃〜９０℃、７０℃〜８５℃、または８０℃〜１１０℃であり得るが、特にこれに制限されない。また、前記第１熱交換装置１００、例えば、前記第１−１熱交換器１０１に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度は、前記第１熱交換装置１００に流入する第１流体の流れ（Ｗ1）の温度よりは低い温度、５５℃〜１０５℃、例えば、５５℃〜７５℃、６５℃〜８０℃、８５℃〜９０℃または８５℃〜１０５℃であり得るが、これに制限されるものではない。
【００２３】
前記第１熱交換装置１００に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力は冷媒の種類および運転条件により変更され得、特に制限されるものではない。例えば、前記第１熱交換装置１００に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力はｋｇｆ／ｃｍ2ｇ〜１５ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、例えば、ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ〜７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、３ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ〜６ｋｇｆ／ｃｍ2ｇまたは４ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ〜１５ｋｇｆ／ｃｍ2ｇであり得るが、これに制限されるものではない。前記第１熱交換装置１００に流入する前記第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力をｋｇｆ／ｃｍ2ｇ〜１５ｋｇｆ／ｃｍ2ｇで調節することによって、圧縮装置の圧縮比を容易に調節することができる。一般的に、圧縮機の流出圧力は温度により定められるが、流入圧力が高くなると、圧縮比を低く維持することができる。前記圧縮比が高くなるほど、低温の熱源から高温のスチームを生成することができるが、この場合、性能係数が減少することになり、圧縮比が低くなるほど、性能係数は増加するか、低温の熱源から高温のスチームを生成し難い問題が発生する。前記において、圧力単位ｋｇｆ／ｃｍ2ｇは計器圧力（ｇａｕｇｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を意味する。
【００２４】
前記第１熱交換装置１００に流入し、流出される第１流体の流れ（Ｗ1）の圧力は特に制限されず、例えば、０．５ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ〜１５ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ〜７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇまたは１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ〜１５ｋｇｆ／ｃｍ2ｇであり得る。
【００２５】
また、前記第１熱交換装置１００に流入する第１流体の流れ（Ｗ1）の流量は５，０００ｋｇ／ｈｒ以上、例えば、１０，０００ｋｇ／ｈｒ以上、２０，０００ｋｇ／ｈｒまたは２５，０００ｋｇ／ｈｒ以上であり得るが、これに制限されるものではない。前記第１熱交換装置１００に流入する第１流体の流れ（Ｗ1）の流量が増加するほど、同じ熱量を冷媒に伝達しても熱伝達後流出される第１流体の流れ（Ｗ1）の流出温度が高く維持されて、第１熱交換装置１００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の流出温度も高く維持することができる。したがって、前記第１熱交換装置１００に流入する第１流体の流れ（Ｗ1）の流量の上限は特に制限されず、前記装置の効率性および経済性を考慮して、例えば、５００，０００ｋｇ／ｈｒ以下、または３５０，０００ｋｇ／ｈｒ以下であり得るが、これに制限されるものではない。
【００２６】
前記第１熱交換装置１００は流れる流体と冷媒の間の熱交換を遂行する装置または機械を意味し、前述した通り、二以上の熱交換器（ｈｅａｔ  ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）が結合されている一つの組立体（ａｓｓｅｍｂｌｙ）または二以上の熱交換器を含む熱交換ユニット（ｕｎｉｔ）であり得る。一具現例において、前記第１熱交換装置１００は少なくとも２以上の熱交換器を含むことができ、前記熱交換器は液相の冷媒の流れを気相の冷媒の流れに蒸発させる蒸発器（ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）であり得る。
【００２７】
一具現例において、図２のように、前記第１熱交換装置１００から流出される第１および第２冷媒の流れ（ＦD1、ＦD2）を含む少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）は前記圧縮装置２００に流入する。前記圧縮装置２００は、前記第１熱交換装置１００から流出される少なくとも２以上の気相の冷媒の流れ（ＦD）を圧縮させて温度および圧力を上昇させるために、本出願の熱回収装置１０に含まれ、前記圧縮装置２００を通過して圧縮され、前記第１熱交換装置１００から流出される少なくとも２以上の冷媒の流れと比べて相対的に高温および高圧の気相の冷媒の流れは後述する第２熱交換装置３００に流入することができる。
【００２８】
例えば、第１熱交換装置１００から流出される少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）は流体連結された配管を通じて前記圧縮装置２００に流入することができ、流入した前記少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）は前記圧縮装置２００で圧縮された後、前記流体連結された配管を通じて流出され得る。
【００２９】
一つの例示において、前記第１熱交換装置１００から流出して圧縮装置２００に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力と圧縮装置２００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力の比は下記の一般式２を満足することができる。
［一般式２］
【００３０】
２≦ＰC1／ＰH1≦６
【００３１】
前記一般式２で、ＰC1は圧縮装置２００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力（ｂａｒ）を表わし、ＰH1は前記第１熱交換装置１００から流出して圧縮装置２００に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力（ｂａｒ）を表わす。
【００３２】
すなわち、前記第１熱交換装置１００から流出して圧縮装置２００に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力と圧縮装置２００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力の比ＰC1／ＰH1は２〜６、例えば、２〜５、好ましくは２．２〜３の範囲で調節され得る。前記圧力の比ＰC1／ＰH1は前記圧縮装置２００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力および前記第１熱交換装置１００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力の単位がｂａｒである場合を基礎にして計算された値であり、測定される圧力の単位により換算される具体的な圧力の値が変わる場合、前記圧力の比が一般式２を満足しないことも有り得ることは技術分野で自明である。したがって、前記一般式２は測定された圧力の値をｂａｒの圧力単位で換算して満足するすべての場合を含むことができる。
【００３３】
前記第１熱交換装置１００から流出して圧縮装置２００に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力と圧縮装置２００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力の比が前記一般式２を満足することによって、前記第１熱交換装置１００で気化した冷媒を圧縮する場合、圧縮機で必要な単位質量当たりのエネルギーの量を減らすことができる。
【００３４】
前記第１熱交換装置１００から流出して圧縮装置２００に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力と圧縮装置２００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力は前記一般式２を満足するのであれば、特に制限されず、適用しようとする工程の種類および各工程の条件により多様に調節することができる。一つの例示において、前記第１熱交換装置１００から流出して圧縮装置２００に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力は、前述した第１熱交換装置１００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力と同一であるか異なり得、例えば、２ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ〜１５ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、２ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ〜７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇまたは４ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ〜１５ｋｇｆ／ｃｍ2ｇであり得るが、これに制限されるものではない。また、前記圧縮装置２００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力は１０〜３５ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、例えば、１５〜２５ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、１８〜２４ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、または２０〜３５ｋｇｆ／ｃｍ2ｇであり得るが、これに制限されるものではない。
【００３５】
また、前記圧縮装置２００で圧縮された後、流出される前記少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）の温度は１００℃〜１６０℃、例えば、１１０℃〜１３０℃、または１０５℃〜１４５℃であり得るが、これに制限されるものではない。
【００３６】
前記圧縮装置２００では、気相の流れを圧縮させることができる圧縮装置であれば、技術分野で知られている多様な圧縮装置２００を制限なく使うことができ、前述した通り、二以上の圧縮機（ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）が結合されている一つの組立体（ａｓｓｅｍｂｌｙ）または二以上の圧縮機を含む圧縮ユニット（ｕｎｉｔ）であり得、一つの例示において、前記圧縮機はコンプレッサーであり得るが、これに制限されるものではない。
【００３７】
図２のように、例示的な本出願の熱回収装置１０で、前記圧縮装置２００から流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）を含む少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）は、第２熱交換装置３００に流入することができる。
【００３８】
前記第２熱交換装置は、前記圧縮装置２００から流出した冷媒の流れと外部から流入する第２流体の流れ（Ｗ2）を熱交換させるために、本出願の熱回収装置１０に含まれ、前記熱交換を通じて、冷媒は凝縮された後圧縮装置２００から流出される冷媒の流れと比べて相対的に低温の液相の流れで流出することができ、前記第２流体の流れ（Ｗ2）は前記冷媒が凝縮時に発生する潜熱を吸収することができる。前記において、「液相」とは、冷媒の流れの全体成分のうち液体成分の流れが濃厚な状態を意味し、例えば、前記冷媒の流れの全体成分のうち液体成分の流れのモル分率が０．９〜１．０である状態を意味する。
【００３９】
一つの例示において、前記第２熱交換装置に流入する第２流体（Ｗ2）は水（ｍａｋｅ−ｕｐ  ｗａｔｅｒ）であり得、この場合、前記第２熱交換装置３００で熱交換された水は前記冷媒が凝縮時に発生する潜熱を吸収して気化し、スチーム形態で排出され得る。
【００４０】
例えば、前記第２熱交換装置３００では流体連結された配管を通じて圧縮装置２００から流出した少なくとも２以上の冷媒の流れを熱交換させるための第２流体の流れ（Ｗ2）が流入することができ、流入した前記少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）および第２流体の流れ（Ｗ2）は前記第２熱交換装置３００で相互熱交換された後、前記流体連結された配管を通じて前記第２熱交換装置３００からそれぞれ流出され得る。
【００４１】
前記第２熱交換装置３００に流入する第２流体の流れ（Ｗ2）の温度および圧力は特に制限されず、多様な温度および圧力の第２流体の流れ（Ｗ2）を前記第２熱交換装置に流入させることができる。例えば、７０℃〜１２０℃、例えば、８８℃〜９６℃、または１１５℃〜１１８℃の温度および０．０〜３０．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、例えば、０．５〜１８．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇの圧力で第２流体の流れ（Ｗ2）を前記第２熱交換装置３００に流入することができる。
【００４２】
また、前記第２熱交換装置３００に流入する第２流体の流れ（Ｗ2）の流量は、特に制限されず、５，０００ｋｇ／ｈｒ〜５００，０００ｋｇ／ｈｒ、例えば、５，０００ｋｇ／ｈｒ〜４０，０００ｋｇ／ｈｒ、５０，０００ｋｇ／ｈｒ〜１００，０００ｋｇ／ｈｒ、または１５０，０００ｋｇ／ｈｒ〜４００，０００ｋｇ／ｈｒであり得る。
【００４３】
一つの例示において、前記圧縮装置２００から流出した高温高圧の冷媒の流れ（ＦD）と前記第２熱交換装置３００で熱交換された水（Ｗ2）は１００℃〜１７０℃、例えば、１１５℃〜１２０℃、１２０℃〜１５０℃、または１４０℃〜１６５℃の温度および０．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ〜７．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、例えば、０．６〜２．８ｋｇｆ／ｃｍ2ｇの圧力を有するスチームで前記第２熱交換装置３００から流出され得る。
【００４４】
また、前記第２熱交換装置３００で前記第２流体の流れ（Ｗ2）と熱交換された少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）は１１５℃〜１３０℃、例えば、１１８℃〜１２５℃または１２０℃〜１２８℃、好ましくは１２０℃〜１２５℃の温度で前記第２熱交換装置３００から流出できるが、これに制限されるものではない。前記第２熱交換装置３００で前記第２流体の流れ（Ｗ2）と熱交換された冷媒の流れ（ＦD）の圧力は、冷媒の種類および運転条件により多様に変更され得、５．０〜４５．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、例えば、５．０〜１３．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、８．０〜２５．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、２０．０〜２８．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、または３３．０〜４５．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇの圧力で前記第２熱交換装置３００から流出できるが、これに制限されるものではない。
【００４５】
前記第２熱交換装置３００は流れる流体の間の熱交換を遂行する装置または機械を意味し、一具現例において、前記第２熱交換装置３００は気相の冷媒の流れを液相の冷媒の流れに凝縮させる凝縮機（ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）であり得る。
【００４６】
例示的な本出願の熱回収装置１０はまた、貯蔵タンク５００をさらに含むことができる。図２に示したように、前記貯蔵タンク５００は第２熱交換装置３００と配管を通じて流体連結された状態で具備され得る。前記貯蔵タンク５００は第２熱交換装置３００に流入する第２流体の流れ（Ｗ2）を供給するための装置であって、前記貯蔵タンク５００には、第２熱交換装置３００に流入する第２流体（Ｗ2）、例えば、水が貯蔵されていることがある。
【００４７】
前記貯蔵タンク５００から流出した第２流体の流れ（Ｗ2）は配管に沿って第２熱交換装置３００に流入し、前記第２熱交換装置３００に流入した冷媒の流れ（ＦD）と熱交換され得る。この場合、前記熱交換された第２流体の流れ（Ｗ2）、例えば、高温高圧の水は前記貯蔵タンクに再流入された後、減圧されて、スチーム形態で排出され得る。
【００４８】
一具現例において、図２のように、本出願の熱回収装置１０は流体混合器（ｆｌｏｗ  ｍｉｘｅｒ）を含むことができる。
【００４９】
前記流体混合器６００は、前記圧縮装置２００から流出される少なくとも２以上の冷媒の流れを単一の流れにするための部材であり、これによって、前記単一の流れにされた混合された冷媒の流れ（ＦM）が前記第２熱交換装置３００に流入することができる。
【００５０】
一つの例示において、前記流体混合器６００は、前記冷媒が流れる配管に形成され得、例えば、前記圧縮装置２００から流出される少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）が第２熱交換装置３００に流入するように形成された配管に位置することができる。例えば、前記流体混合器６００は前記圧縮装置２００から流出した第１および第２冷媒の流れ（ＦD1、ＦD2）を含む少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）が前記流体混合器６００に流入して混合された後、前記第２熱交換装置３００に流入するように形成され得、この場合、前記第２熱交換装置３００に流入した混合された単一の冷媒の流れ（ＦM）は前記第２熱交換装置３００に流入する第２流体の流れ（Ｗ2）と熱交換され得る。
【００５１】
また、図２のように、本出願の熱回収装置１０は流体分配器（ｆｌｏｗ  ｓｐｌｉｔｔｅｒ）をさらに含むことができる。
【００５２】
前記流体分配器７００は、前記流体混合器６００で一つとされた単一の冷媒の流れ（ＦM）を再び少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）に分けるための部材であり、したがって、前述した流体混合器６００で一つとされた冷媒の流れ（ＦM）は前記流体分配器７００で２以上の冷媒の流れ（ＦD）に分けられた後で前述した第１熱交換装置１００に流入することができる。
【００５３】
一つの例示において、前記流体分配器７００は、前記冷媒が流れる配管に形成され、例えば、少なくとも２以上の圧力降下装置４００の前段または少なくとも２以上の圧力降下装置４００の間に形成されていることもあり得る。例えば、前記流体分配器７００は、圧縮装置２００から流出される少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）が前記流体混合器６００を経て混合された後、第２熱交換器３００から流出される場合、前記第２熱交換器３００から流出される混合された単一の冷媒の流れ（ＦM）が少なくとも２以上の圧力降下装置４００に流入するように形成された配管に位置することができる。この場合、前述した流体混合器６００で混合された冷媒の流れ（ＦM）は第２熱交換器３００で熱交換された後、第２熱交換器３００から流出し、前記混合された冷媒の流れ（ＦM）は流体分配器７００を通過して再び少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）に分離された後、第１熱交換装置１００にそれぞれ流入することができる。また、前記流体分配器７００は、少なくとも２以上の圧力降下装置４００の間に位置することができる。例えば、前記流体分配器７００は、一つの圧力降下装置、例えば、第１圧力降下装置４０１を経て減圧された単一の冷媒の流れが残りの圧力降下装置、例えば、第２および第３圧力降下装置４０２、４０３に流入する前に、前記流体分配器を経て少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）に分離された後、一つの減圧された冷媒の流れ、例えば第１冷媒の流れ（ＦD1）は圧力降下装置を経ないまま第１熱交換装置１００に流入することができ、残りの減圧された冷媒の流れ、例えば第２および第３冷媒の流れ（ＦD2、ＦD3）は第２および第３圧力降下装置４０２、４０３にそれぞれ流入した後、第１熱交換装置１００に流入するように形成されていることもあり得る。
【００５４】
一つの例示において、前記第２熱交換装置３００から流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記流体分配器７００に流入し、前記流体分配器７００に流入した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記流体分配器７００で分離されて前記第１冷媒の流れ（ＦD1）および第２冷媒の流れ（ＦD2）を含む少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）に分離された後、前記少なくとも２以上の圧力降下装置４００に流入する。
【００５５】
一具現例において、図２のように、前記第２熱交換装置３００から流出した冷媒の流れは少なくとも２以上の圧力降下装置４００にそれぞれ流入する。
【００５６】
前記圧力降下装置４００は、前記第２熱交換装置３００から流出される少なくとも２以上の液相の冷媒の流れ（ＦD）を膨張させて温度および圧力を低くするために、本出願の熱回収装置１０に含まれ、前記圧力降下装置を通過した、少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）は膨張した後前記第２熱交換器３００から流出される冷媒の流れと比べて相対的に低温および低圧状態で前述した第１熱交換装置１００に再流入され得る。
【００５７】
例えば、第２熱交換装置３００から流出される少なくとも２以上の液相の冷媒の流れ（ＦD）は流体連結された配管を通じて前記圧力降下装置４００に流入することができ、流入した前記少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）は前記圧力降下装置４００でそれぞれ膨張した後、前記第２熱交換装置３００から流出される冷媒の流れと比べて相対的に低温および低圧状態で前記流体連結された配管を通じて流出され得る。一つの例示において、前記圧力降下装置４００から流出される少なくとも２以上の冷媒の流れは４０℃〜１１０℃、例えば、４５℃〜５５℃または７４℃〜８２ｖ、好ましくは８５℃〜９０℃の温度で前記圧力降下装置４００から流出できるが、これに制限されるものではない。また、前記圧力降下装置４００から流出される少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）の圧力は、冷媒の種類および運転条件により多様に変更され得、例えば、５．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ〜４５．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、例えば、５．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ〜８．３ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、１２．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ〜１４．５ｋｇｆ／ｃｍ2ｇまたは５．６ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ〜８．８ｋｇｆ／ｃｍ2ｇであり得、好ましくは５．ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ〜９．３ｋｇｆ／ｃｍ2ｇの圧力で前記圧力降下装置から流出できるが、これに制限されるものではない。
【００５８】
本出願の熱回収装置１０で、前記少なくとも２以上の圧力降下装置４００からそれぞれ流出される少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）の温度および圧力は互いに異なるように調節され得、したがって、第１熱交換装置１００に流入する第１流体の流れ（Ｗ1）を前記少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）と段階的に熱交換させることができる。一具現例において、第１熱交換装置１００に流入する第１流体の流れ（Ｗ1）と最初に熱交換される第１冷媒の流れ（ＦD1）は第１圧力降下装置４０１を通過して、５０℃〜１００℃、例えば、５８℃〜６２℃、７０℃〜８５℃または８２℃〜８８℃の温度で第１圧力降下装置４００から流出することができ、また、１〜１６ｋｇ／ｃｍ2ｇ、例えば、４〜１０．０ｋｇ／ｃｍ2ｇ、または５．２〜９．３ｋｇ／ｃｍ2ｇの圧力で第１圧力降下装置４０１から流出した後、前述した第１熱交換装置１００に流入することができる。また、前記第１冷媒の流れ（ＦD1）と熱交換された第１流体の流れ（Ｗ1）と熱交換され、第１熱交換装置１００に流入する第２冷媒の流れ（ＦD2）は４０℃〜１００℃、例えば、４８℃〜５２℃、６０℃〜７５℃、７２℃〜７８℃または７０℃〜８０℃の温度で第２圧力降下装置４０２から流出することができ、また、３．０〜１５．０ｋｇ／ｃｍ2ｇ、例えば、３．０〜５．０ｋｇ／ｃｍ2ｇ、４．２〜６．２ｋｇ／ｃｍ2ｇ、５．２〜７．１ｋｇ／ｃｍ2ｇまたは１１．０〜１５．０ｋｇ／ｃｍ2ｇの圧力で第２圧力降下装置４０２から流出した後、前述した第１熱交換装置１００に流入することができる。
【００５９】
前記圧力降下装置４００は、例えば前記第３熱交換装置３００から流出した少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）が流れる配管にそれぞれ設置されたコントロールバルブまたはタービンであり得る。
【００６０】
一つの例示において、前記圧力降下装置４００がタービンの場合、前記タービンは発電装置であり得る。例えば、前記圧力降下装置４００は配管を通じて流れる冷媒、すなわち流体の力学的エネルギーを電気エネルギーに変換させることができる水力タービン（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｔｕｒｂｉｎｅ）であり得、前記水力タービンを利用する場合、圧縮機で消耗する電力を熱回収装置が自体的に生産することができるため、前記回収装置の性能係数を増加させることができる。
【００６１】
前述した通り、本出願の熱交換装置は二以上の熱交換器が結合されている一つの組立体または二以上の熱交換器を含む熱交換ユニットであり得、圧縮装置２００は二以上の圧縮機が結合されている一つの組立体または二以上の圧縮機を含む圧縮ユニットであり得る。
【００６２】
一つの例示において、前記第１熱交換装置１００は少なくとも２以上の熱交換器を含み、前記圧縮装置２００は少なくとも２以上の圧縮機を含むことができる。
【００６３】
図３は、２つの冷媒の流れを有する本出願の熱回収装置１０の一具現例を模式的に示した図面である。
【００６４】
図３に示したように、前記第１熱交換装置１００は第１−１熱交換器１０１および第１−２熱交換器１０２を含み、圧縮装置２００は第１圧縮機２０１および第２圧縮機２０２を含み、前記圧力降下装置４００は第１圧力降下装置４０１および第２圧力降下装置４０２を含むことができる。
【００６５】
この場合、図３に示したように、前記第１流体の流れ（ＦD1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入し、前記第１−１熱交換器１０１から流出した第１流体の流れ（Ｗ1）は前記第１−２熱交換器１０２に流入することができる。また、第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入し、第２冷媒の流れ（ＦD2）が前記第１−２熱交換器１０２に流入することができる。
【００６６】
したがって、前記第１−１熱交換器１０１に流入した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入した第１流体の流れ（Ｗ1）と前記第１−１熱交換器１０１で熱交換され、前記第１−２熱交換器１０２に流入した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第１−１熱交換器１０１から流出して前記第１−２熱交換器１０２に流入した第１流体の流れ（Ｗ1）と前記第１−２熱交換器１０２で熱交換され得る。また、前記第１−１熱交換器１０１で熱交換された後、流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１圧縮機２０１に流入することができ、前記第１−２熱交換器１０２から流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第２圧縮機２０２に流入することができる。
【００６７】
このとき、前記第１−１熱交換器１０１に流入した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前述した通り、第１圧力降下装置４０１で前記第２冷媒の流れ（ＦD2）と比べて相対的に高い温度および圧力を有するように調節されて前記第１熱交換装置１００に流入するため、これによって、熱交換後に前記圧縮装置２００、例えば第１圧縮機２０１に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度および圧力を高く維持することができ、圧縮に必要なエネルギーを節減できる。
【００６８】
一方、前記第１圧縮機２０１から流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）および前記第２圧縮機２０２から流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第２熱交換装置３００に流入することができ、前記第２熱交換装置３００に流入した第１および第２冷媒の流れ（ＦD1、ＦD2）は前記第２熱交換装置３００に流入する第２流体の流れ（Ｗ2）、例えば、水と熱交換されてスチームを生成することができる。
【００６９】
また、前記第２熱交換装置３００から流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１圧力降下装置４０１に流入して前記第２冷媒の流れ（ＦD2）より相対的に高い温度および圧力を有するように減圧され得、前記第２熱交換装置３００から流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第２圧力降下装置４０２に流入して前記第１冷媒の流れ（ＦD1）より相対的に低い温度および圧力を有するように減圧され得る。
【００７０】
前記のように第１圧力降下装置４０１で減圧された後流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入することができ、前記第２圧力降下装置４０２で減圧された後流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第１−２熱交換器１０２に流入することができる。
【００７１】
図４は、３つの冷媒の流れを有する本出願の熱回収装置１０の一具現例を模式的に示した図面である。
【００７２】
図４に示したように、本出願の熱回収装置１０で、前記第１熱交換装置１００は第１−１熱交換器１０１、第１−２熱交換器１０２および第１−３熱交換器１０３を含み、前記圧縮装置２００は第１圧縮機２０１、第２圧縮機２０２および第３圧縮機２０３を含み、前記圧力降下装置４００は第１圧力降下装置４０１、第２圧力降下装置４０２および第３圧力降下装置４０３を含むことができる。
【００７３】
この場合、図４に示したように、前記第１流体の流れ（Ｗ1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入し、前記第１−１熱交換器１０１から流出した第１流体の流れ（Ｗ1）は前記第１−２熱交換器１０２に流入することができ、前記第１−２熱交換器１０２から流出した第１流体の流れ（Ｗ1）は前記第１−３熱交換器１０３に流入することができる。また、第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入し、前記第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第１−２熱交換器１０２に流入することができ、前記第３冷媒の流れ（ＦD3）は前記第１−３熱交換器１０３に流入することができる。
【００７４】
したがって、前記第１−１熱交換器１０１に流入した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入した第１流体の流れ（Ｗ1）と前記第１−１熱交換器１０１で熱交換され得、前記第１−２熱交換器１０２に流入した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第１−１熱交換器１０１から流出して前記第１−２熱交換器１０２に流入した第１流体の流れ（Ｗ1）と熱交換され得、前記第１−３熱交換器１０３に流入した第３冷媒の流れ（ＦD3）は前記第１−２熱交換器１０２から流出して前記第１−３熱交換器１０３に流入した第１流体の流れ（Ｗ1）と熱交換され得る。また、前記第１−１熱交換器１０１から流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１圧縮機２０１に流入することができ、前記第１−２熱交換器１０２から流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第２圧縮機２０２に流入することができ、前記第１−３熱交換器１０３から流出した第３冷媒の流れ（ＦD3）は前記第３圧縮機２０３に流入することができる。
【００７５】
このとき、前記第１−１熱交換器１０１に流入した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前述した通り、第１圧力降下装置４０１で前記第２冷媒の流れ（ＦD2）および第３冷媒の流れ（ＦD3）と比べて相対的に高い温度および圧力を有するように調節されて前記第１熱交換装置１００に流入するため、これによって、熱交換後に前記圧縮装置２００、例えば第１圧縮機２０１に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度および圧力を高く維持でき、圧縮に必要なエネルギーを節減できる。
【００７６】
一方、前記第１圧縮機２０１から流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）、前記第２圧縮機２０２から流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）および前記第３圧縮機２０３から流出した第３冷媒の流れ（ＦD3）は前記第２熱交換装置３００に流入することができ、前記第２熱交換装置３００に流入した第１、第２および第３冷媒の流れ（ＦD1、ＦD2、ＦD3）は前記第２熱交換装置３００に流入する第２流体の流れ（Ｗ2）、例えば、水と熱交換されてスチームを生成することができる。
【００７７】
また、前記第２熱交換装置３００から流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１圧力降下装置４０１に流入して前記第２冷媒の流れ（ＦD2）および前記第３冷媒の流れ（ＦD3）より相対的に高い温度および圧力を有するように減圧され得、前記第２熱交換装置３００から流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第２圧力降下装置４０２に流入して前記第１冷媒の流れ（ＦD1）より相対的に低い温度および圧力を有するように減圧され得る。また、前記第２熱交換装置３００から流出した第３冷媒の流れ（ＦD3）は前記第３圧力降下装置４０３に流入して前記第１および第２冷媒の流れ（ＦD1、ＦD2）より相対的に低い温度および圧力を有するように減圧され得る。
【００７８】
前記のように前記第１圧力降下装置４０１で減圧された後流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入することができ、前記第２圧力降下装置４０２で減圧された後流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第１−２熱交換器１０２に流入することができ、前記第３圧力降下装置４０３から流出した第３冷媒の流れ（ＦD3）は前記第１−３熱交換器１０３に流入することができる。
【００７９】
図５は、４つの冷媒の流れを有する本出願の熱回収装置１０の一具現例を模式的に示した図面である。
【００８０】
図５に示したように、本出願の熱回収装置１０で、前記第１熱交換装置１００は第１−１熱交換器１０１、第１−２熱交換器１０２、第１−３熱交換器１０３および第１−４熱交換器１０４を含み、前記圧縮装置２００は第１圧縮機２０１、第２圧縮機２０２、第３圧縮機２０３および第４圧縮機２０４を含み、前記圧力降下装置４００は第１圧力降下装置４０１、第２圧力降下装置４０２、第３圧力降下装置４０３および第４圧力降下装置４０４を含むことができる。
【００８１】
この場合、図５に示したように、前記第１流体の流れ（Ｗ1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入し、前記第１−１熱交換器１０１から流出した第１流体の流れ（Ｗ1）は前記第１−２熱交換器１０２に流入することができ、前記第１−２熱交換器１０２から流出した第１流体の流れ（Ｗ1）は前記第１−３熱交換器１０３に流入し、前記第１−３熱交換器１０３から流出した第１流体の流れ（Ｗ1）は前記第１−４熱交換器１０４に流入することができる。また、前記第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入し、前記第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第１−２熱交換器１０２に流入することができ、前記第３冷媒の流れ（ＦD3）は前記第１−３熱交換器１０３に流入することができ、前記第４冷媒の流れ（ＦD4）は前記第１−４熱交換器１０４に流入することができる。
【００８２】
したがって、前記第１−１熱交換器１０１に流入した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入した第１流体の流れ（Ｗ1）と熱交換され得、前記第１−２熱交換器１０２に流入した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第１−１熱交換器１０１から流出して前記第１−２熱交換器１０２に流入した第１流体の流れ（Ｗ1）と熱交換され得、前記第１−３熱交換器１０３に流入した第３冷媒の流れ（ＦD3）は前記第１−２熱交換器１０２から流出して前記第１−３熱交換器１０３に流入した第１流体の流れ（Ｗ1）と熱交換され得、前記第１−４熱交換器１０４に流入した第４冷媒の流れ（ＦD4）は前記第１−３熱交換器１０３から流出して前記第１−４熱交換器１０４に流入した第１流体の流れ（Ｗ1）と熱交換され得る。また、前記第１−１熱交換器１０１から流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１圧縮機２０１に流入することができ、前記第１−２熱交換器１０２から流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第２圧縮機２０２に流入することができ、前記第１−３熱交換器１０３から流出した第３冷媒の流れ（ＦD3）は前記第３圧縮機２０３に流入することができ、前記第１−４熱交換器１０４から流出した第４冷媒の流れ（ＦD4）は前記第４圧縮機２０４に流入することができる。
【００８３】
このとき、前記第１−１熱交換器１０１に流入した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前述した通り、第１圧力降下装置４０１で前記第２冷媒の流れ（ＦD2）、第３冷媒の流れ（ＦD3）および第４冷媒の流れ（ＦD4）と比べて相対的に高い温度および圧力を有するように調節されて前記第１熱交換装置１００に流入するため、これによって、熱交換後に前記圧縮装置２００、例えば第１圧縮機２０１に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度および圧力を高く維持でき、圧縮に必要なエネルギーを節減できる。
【００８４】
一方、前記第１圧縮機２０１から流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）、前記第２圧縮機２０２から流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）、前記第３圧縮機２０３から流出した第３冷媒の流れ（ＦD3）および前記第４圧縮機２０４から流出した第４冷媒の流れ（ＦD4）は前記第２熱交換装置３００に流入することができ、前記第２熱交換装置３００に流入した第１、第２、第３および第４冷媒の流れ（ＦD1、ＦD2、ＦD3、ＦD4）は前記第２熱交換装置３００に流入する第２流体の流れ（Ｗ2）、例えば、水と熱交換されてスチームを生成することができる。
【００８５】
また、前記第２熱交換装置３００から流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１圧力降下装置４０１に流入して前記第２、第３および第４冷媒の流れ（ＦD2、ＦD3、ＦD4）より相対的に高い温度および圧力を有するように減圧され得、前記第２熱交換装置３００から流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第２圧力降下装置４０２に流入して前記第１冷媒の流れ（ＦD1）より相対的に低い温度および圧力を有するように減圧され得る。また、前記第２熱交換装置３００から流出した第３冷媒の流れ（ＦD3）は前記第３圧力降下装置４０３に流入して第１および第２冷媒の流れ（ＦD1、ＦD2）より相対的に低い温度および圧力を有するように減圧され得、前記第２熱交換装置から流出した第４冷媒の流れ（ＦD4）は前記第４圧力降下装置４０４に流入して前記第１、第２および第３冷媒の流れ（ＦD1、ＦD2、ＦD3）より相対的に低い温度および圧力を有するように減圧され得る。
【００８６】
前記のように前記第１圧力降下装置４０１で減圧された後流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入することができ、前記第２圧力降下装置４０２で減圧された後流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第１−２熱交換器１０２に流入することができる。また、前記第３圧力降下装置４０３で減圧された後流出した第３冷媒の流れ（ＦD3）は前記第１−３熱交換器１０３に流入することができ、前記第４圧力降下装置４０４で減圧された後流出した第４冷媒の流れ（ＦD4）は前記第１−４熱交換器１０４に流入することができる。
【００８７】
本出願の熱回収装置１０では、前記配管を通じて、第１熱交換装置１００、圧縮装置２００、第２熱交換装置３００および圧力降下装置４００を通過する冷媒の流れがそれぞれ相異する温度および圧力特性を有し、気相および／または液相の流れで前記第１熱交換装置１００、圧縮装置２００、第２熱交換装置３００、および圧力降下装置４００に流入または流出されることによって、前記冷媒の流れの温度、圧力および状態変化による潜熱をスチーム生成のための熱源として使うことができる。
【００８８】
一つの例示において、前記第１熱交換装置１００に流入する少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）は液相の流れであり得、前記少なくとも２以上の冷媒の流れ内の液相の流れの体積分率は０．５〜１．０、例えば、０．９〜１．０、好ましくは０．９９〜１．０であり得る。
【００８９】
前記第１熱交換装置１００から流出して圧縮装置２００に流入する少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）は気相の流れであり得、前記少なくとも２以上の冷媒の流れ内の気相の流れの体積分率は０．９〜１．０、例えば、０．９５〜１．０、好ましくは０．９９〜１．０であり得る。
【００９０】
また、前記圧縮装置２００で等エントロピー圧縮後に流出される少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）は気相の流れであり得、前記少なくとも２以上の冷媒の流れ内の気相の流れの体積分率は０．７〜１．０、例えば、０．９５〜１．０、好ましくは０．９９〜１．０であり得る。
【００９１】
前記第２熱交換装置３００から流出して前記圧力降下装置４００に流入する冷媒の流れ（ＦD）は液相の流れであり得、前記混合された冷媒の流れ内の液相の流れの体積分率は０．９〜１．０、例えば、０．９５〜１．０、好ましくは０．９９〜１．０であり得る。
【００９２】
また、前記圧力降下装置４００から流出される少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）は液相の流れであり得、前記少なくとも２以上の冷媒の流れ内の気相の流れの分率は０〜０．５、例えば、０〜０．３、好ましくは０〜０．１であり得る。
【００９３】
前記において、体積分率（ｖｏｌｕｍｅ  ｆｒａｃｔｉｏｎ）は前記配管を通じて流れる冷媒の流れ全体の体積流量（ｖｏｌｕｍｅ  ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ）に対する液相の流れまたは気相の流れの体積流量の比率を意味し、前記体積流量は単位時間当り流れる流体の体積を表わし、下記の一般式４によって求めることができる。
［一般式４］
【００９４】
体積流量＝Ａｖ（ｍ3／ｓ）
前記一般式４で、Ａは配管の断面積（ｍ2）を表わし、ｖは冷媒の流れの流速（ｍ／ｓ）を表わす。
【００９５】
本出願の熱回収装置１０のもう一つの具現例は、第３熱交換装置８００を含む。図６は、本出願の熱回収装置１０のさらに他の具現例を模式的に示した図面である。
【００９６】
図６に示したように、本出願の熱回収装置１０は前記第１熱交換装置と圧縮装置２００の間および第２熱交換装置および圧力降下装置間に位置する第３熱交換装置８００をさらに含む。例えば、前記第３熱交換装置８００は前記第１熱交換装置１００と圧縮装置２００の間に連結された配管および第２熱交換装置３００および圧力降下装置間４００に連結された配管に連結されていることもあり、一つの例示において、前記第３熱交換装置８００は、第１熱交換装置１００から流出される少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）が前記第３熱交換装置８００を通過した後圧縮装置２００に流入し、第２熱交換装置３００から流出される冷媒の流れが前記第３熱交換装置８００を通過した後前記圧力降下装置４００に流入するように前記配管に流体連結されていることもある。本出願の熱回収装置１０が前記第３熱交換装置８００を含むことによって、冷媒の等エントロピー圧縮時に発生する冷媒の一部気化現象を防止することができ、したがって、前記熱回収装置１０の熱交換効率を上昇させることができる。前記において、「等エントロピー圧縮」とは、系のエントロピーを一定に維持する条件で圧縮させることを意味し、例えば、系の周辺と熱交換がない状態で圧縮させる断熱圧縮過程を意味することになる。
【００９７】
図７は、本出願の例示的な冷媒の温度−エントロピー線図を図示したグラフである。一つの例示において、前記熱回収装置１０を循環する前記冷媒は、図７に示したように、温度−エントロピー線図の飽和蒸気曲線（ｓａｔｕｒａｔｅｄ  ｖａｐｏｒ  ｃｕｒｖｅ）の接線の傾きが正の傾きを有する冷媒であり得、例えば、横軸はエントロピー（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）、縦軸は温度（℃）である前記冷媒の温度−エントロピー線図の飽和蒸気曲線の接線の傾きは５０℃〜１３０℃で１〜３であり得る。前記温度−エントロピー線図で飽和蒸気曲線は線図の臨界点（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｐｏｉｎｔ）を基準として線図右側の曲線部分を意味する。すなわち、図７に示したように、冷媒の温度−エントロピー線図で、前記冷媒が等−エントロピー圧縮される場合（図７の矢印方向）、前記冷媒の飽和蒸気曲線の接線の傾きが正の傾きを有するため、気相から液相に相変化が発生する区間が存在し、したがって、圧縮装置２００内で冷媒の流れの一部が気化する現象が発生する可能性がある。前記冷媒の一部気化現象を防止するために、本出願の熱回収装置１０は前記第３熱交換装置８００を含むことができ、これによって、前記熱回収装置１０の熱交換効率を上昇させることができる。
【００９８】
前記冷媒では、温度−エントロピー線図の飽和蒸気曲線の接線の傾きが正の値を有する冷媒であれば、技術分野で公知された多様な冷媒を使うことができるが、特に制限されるものではなく、例えば、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ１２３４ｚｅおよびＲ１２３４ｙｆからなる群から選択された１種以上の冷媒を使うことができる。
【００９９】
図６のように、本出願の具現例に係る熱回収装置１０では、第１熱交換装置１００から流出される第１および第２冷媒の流れ（ＦD1、ＦD2）を含む少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）は前記第３熱交換装置８００に流入した後、前記圧縮装置２００に流入し、前記第２熱交換装置３００から流出される第１および第２冷媒の流れ（ＦD1、ＦD2）を含む少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）は前記第３熱交換装置８００に流入した後、前記圧力降下装置４００に流入し、前記第１熱交換装置１００から流出される少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）と前記第２熱交換装置３００から流出される冷媒の流れは前記第３熱交換装置８００で熱交換され得る。
【０１００】
例えば、前記第３熱交換装置８００では、前記第１熱交換装置１００から流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）と前記第２熱交換装置２００から流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）が熱交換され得、前記第１熱交換装置１００から流出される第２冷媒の流れ（ＦD2）と前記第２熱交換装置３００から流出される第２冷媒の流れ（ＦD2）が熱交換され得る。
【０１０１】
一具現例において、図６のように、前記熱回収装置１０は流体混合器６００および流体分配器７００をさらに含むことができる。
【０１０２】
前記流体混合器は、前述した通り、前記圧縮装置２００から流出される少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）を単一の流れにするための部材であり、したがって、前記単一の流れに一つとされた混合された冷媒の流れ（ＦM）が前記第２熱交換装置３００に流入することができる。
【０１０３】
一つの例示において、前記流体混合器６００は、前記冷媒が流れる配管に形成され得、例えば、前記圧縮装置２００から流出される少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）が第２熱交換装置３００に流入するように形成された配管に形成され得る。例えば、前記流体混合器６００は前記圧縮装置２００から流出した第１および第２冷媒の流れ（ＦD1、ＦD2）を含む少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）が前記流体混合器６００に流入して混合された後、前記第２熱交換装置３００に流入するように形成され得、この場合、前記第２熱交換装置３００に流入した混合された単一の冷媒の流れ（ＦM）は前記第２熱交換装置３００に流入する第２流体の流れ（ＦD2）と熱交換され得る。
【０１０４】
また、前述した通り、前記流体分配器７００は、前記流体混合器６００で一つとされた単一の冷媒の流れ（ＦM）を再び少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）に分けるための部材であり、これによって、前述した流体混合器６００で一つとされた冷媒の流れ（ＦM）は前記流体分配器７００で２以上の冷媒の流れ（ＦD）に分けられた後、前述した第１熱交換装置１００に流入することができる。
【０１０５】
一つの例示において、前記流体分配器７００は、前記冷媒が流れる配管に形成され、例えば、少なくとも２以上の圧力降下装置４００の前段または少なくとも２以上の圧力降下装置４００の間に形成されていることもあり得る。例えば、前記流体分配器７００は、圧縮装置２００から流出される少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）が前記流体混合器６００を経て混合された後、第２熱交換器３００に流入し、前記混合された冷媒の流れ（ＦM）が前記第２熱交換器３００で熱交換された後、前記第２熱交換器３００から流出される場合、前記第２熱交換器３００から流出される混合された冷媒の流れ（ＦM）が第３熱交換装置８００を経て少なくとも２以上の圧力降下装置４００に流入するように形成された配管に位置することができる。この場合、前述した流体混合器６００で混合された冷媒の流れ（ＦM）は第２熱交換器３００で熱交換された後、第２熱交換器３００から流出し、前記混合された冷媒の流れ（ＦM）は第３熱交換装置８００に流入し、前記第３熱交換装置８００で熱交換された後、流出される混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記流体分配器７００を通過して再び少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）に分離された後、前述した第１熱交換装置にそれぞれ流入することができる。また、前記流体分配器７００は、少なくとも２以上の圧力降下装置間４００に位置することができる。例えば、前記流体分配器７００は、一つの圧力降下装置、例えば、第１圧力降下装置４０１を経て減圧された単一の冷媒の流れが残りの圧力降下装置、例えば、第２および第３圧力降下装置４０２、４０３に流入する前に、前記流体分配器７００を経て少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）に分離された後、一つの減圧された冷媒の流れ、例えば第１冷媒の流れ（ＦD1）は圧力降下装置を経ないまま第１熱交換装置１００に流入することができ、残りの減圧された冷媒の流れ、例えば第２および第３冷媒の流れ（ＦD2、ＦD3）は第２および第３圧力降下装置４０２、４０３にそれぞれ流入した後、第１熱交換装置１００に流入するように形成されていることもあり得る。
【０１０６】
一つの例示において、図６に示したように、前記圧縮装置２００から流出した第１および第２冷媒の流れ（ＦD1、ＦD2）を含む少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）は前記流体混合器６００に流入して混合された後、前記第２熱交換装置３００に流入することができ、前記第２熱交換装置３００に流入した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第２熱交換装置３００に流入する第２流体の流れ（Ｗ2）、例えば、水と熱交換されてスチームを生成することができる。
【０１０７】
また、図６のように、前記第２熱交換装置３００で熱交換後に流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第３熱交換装置８００に流入した後、前記流体分配器７００に流入することができ、前記流体分配器７００に流入した冷媒の流れは第１および第２冷媒の流れ（ＦD1、ＦD2）を含む少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）に分離された後、少なくとも２以上の圧力降下装置４００にそれぞれ流入することができる。
【０１０８】
この場合、前記第３熱交換装置８００では、前記第１熱交換装置１００から流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）と前記第２熱交換装置３００から流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）が互いに熱交換され、前記第１熱交換装置１００から流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）と前記第１冷媒の流れ（ＦD1）と熱交換された前記混合された冷媒の流れ（ＦM）が互いに熱交換され得る。
【０１０９】
一つの例示において、前記第３熱交換装置８００から流出して圧縮装置２００に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度と第２熱交換装置３００から流出して前記第３熱交換装置８００に流入する混合された冷媒の流れ（ＦM）の温度は下記の一般式３を満足することができる。
［一般式３］
【０１１０】
１℃≦ＴR3Hin−ＴR3Cout≦３０℃
前記一般式３で、ＴR3Coutは第３熱交換装置８００から流出して圧縮装置２００に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度を表わし、ＴR3Hinは前記第２熱交換装置３００から流出して前記第３熱交換装置８００に流入する混合された冷媒の流れ（ＦM）の温度を表わす。
【０１１１】
すなわち、前記第３熱交換装置８００から流出して圧縮装置２００に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度と第２熱交換装置３００から流出して前記第３熱交換装置８００に流入する混合された冷媒の流れ（ＦM）の温度の差ＴR3Hin−ＴR3Coutは１℃〜３０℃、例えば、３℃〜３０℃、５℃〜２８℃、１０℃〜３０℃または５．０℃〜１５．０℃の範囲で調節され得る。
【０１１２】
前記第３熱交換装置８００から流出して圧縮装置２００に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度と第２熱交換装置３００から流出して前記第３熱交換装置８００に流入する混合された冷媒の流れ（ＦM）の温度が前記一般式３を満足することによって、前述した冷媒の一部気化現象を防止できる程度に前記圧縮装置２００に流入する冷媒の流れの温度を十分に上昇させることができ、したがって、前記熱回収装置１０の熱交換効率を上昇させることができる。
【０１１３】
前記第３熱交換装置８００から流出して圧縮装置２００に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度と第２熱交換装置３００から流出して前記第３熱交換装置８００に流入する混合された冷媒の流れ（ＦM）の温度は前記一般式３を満足するのであれば、特に制限されず、適用しようとする工程の種類および各工程の条件により多様に調節することができる。一つの例示において、前記第３熱交換装置８００から流出して圧縮装置２００に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）は６０℃〜１２０℃、例えば、６８℃〜８２℃、７５℃〜９０℃または９０℃〜１２０℃の温度で前記圧縮装置２００に流入できるが、特にこれに制限されるものではない。また、前記第２熱交換装置３００から流出して前記第３熱交換装置８００に流入する混合された冷媒の流れ（ＦM）の温度は、１００℃〜１７０℃、例えば、１１０℃〜１２５℃、１２５℃〜１４０℃または１５０℃〜１７０℃であり得るが、特にこれに制限されない。
【０１１４】
前記第３熱交換装置８００から流出して圧縮装置２００に流入する少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）は気相の流れであり得、前記少なくとも２以上の冷媒の流れ内の気相の流れの体積分率は０．９〜１．０、例えば、０．９５〜１．０、好ましくは０．９９〜１．０であり得る。
【０１１５】
前記第２熱交換装置３００から流出して前記第３熱交換装置８００に流入する混合された冷媒の流れ（ＦM）は液相の流れであり得、前記混合された冷媒の流れ内の液相の流れの体積分率は０．９〜１．０、例えば、０．９５〜１．０、好ましくは０．９９〜１．０であり得る。
【０１１６】
前述した通り、本出願の熱交換装置は二以上の熱交換器が結合されている一つの組立体または二以上の熱交換器を含む熱交換ユニットであり得、圧縮装置２００は二以上の圧縮機が結合されている一つの組立体または二以上の圧縮機を含む圧縮ユニットであり得る。
【０１１７】
一つの例示において、前記第１熱交換装置１００および第３熱交換装置８００は少なくとも２以上の熱交換器を含み、圧縮装置２００は少なくとも２以上の圧縮機を含むことができる。
【０１１８】
図８は２つの冷媒の流れを有する本出願の熱回収装置１０の一具現例を模式的に示した図面である。
【０１１９】
図８に示したように、本出願の熱回収装置１０で、前記第１熱交換装置１００は第１−１熱交換器１０１および第１−２熱交換器１０２を含み、前記第３熱交換装置８００は第３−１熱交換器８０１および第３−２熱交換器８０２を含み、前記圧縮装置２００は第１圧縮機２０１および第２圧縮機２０２を含み、前記圧力降下装置４００は第１圧力降下装置４０１および第２圧力降下装置４０２を含むことができる。
【０１２０】
この場合、図８に示したように、前記第１流体の流れ（Ｗ1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入することができ、前記第１−１熱交換器１０１から流出した第１流体の流れ（Ｗ1）は前記第１−２熱交換器１０２に流入することができ、前記第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入することができ、前記第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第１−２熱交換器１０２に流入することができる。
【０１２１】
したがって、前記第１−１熱交換器１０１に流入した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入した第１流体の流れ（Ｗ1）と熱交換され得、前記第１−２熱交換器１０２に流入した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第１−１熱交換器１０１から流出して前記第１−２熱交換器１０２に流入した第１流体の流れ（Ｗ1）と熱交換され得る。また、前記第１−１熱交換器１０１から流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第３−１熱交換器８０１に流入した後、前記第１圧縮機２０１に流入することができ、前記第１−２熱交換器１０２から流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第３−２熱交換器８０２に流入した後、前記第２圧縮機２０２に流入することができる。
【０１２２】
このとき、前記第１−１熱交換器１０１に流入した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前述した通り、第１圧力降下装置４０１で前記第２冷媒の流れ（ＦD2）と比べて相対的に高い温度および圧力を有するように調節されて前記第１熱交換装置１００に流入するため、これによって、第３−１熱交換器８０１で熱交換後に前記圧縮装置２００、例えば第１圧縮機２０１に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度および圧力を高く維持でき、圧縮に必要なエネルギーを節減できる。
【０１２３】
一方、図８のように、前記第１圧縮機２０１から流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）および前記第２圧縮機２０２から流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）は流体混合器６００に流入して混合された後、前記第２熱交換装置３００に流入することができ、前記第２熱交換装置３００に流入した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第２熱交換装置３００に流入する第２流体の流れ（Ｗ2）、例えば、水と熱交換されてスチームを生成することができる。
【０１２４】
前記第２熱交換装置３００で第２流体の流れ（Ｗ2）と熱交換後に流出した前記混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第３−１熱交換器８０１に流入することができ、したがって、前記第１−１熱交換器１０１から流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）と前記第２熱交換装置３００から流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第３−１熱交換器８０１で熱交換され得る。また、前記第３−１熱交換器８０１で前記第１冷媒の流れ（ＦD1）と熱交換された後、流出した前記混合された冷媒の流れは前記第３−２熱交換器８０２に流入することができ、したがって、前記第１−２熱交換器１０２から流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）と前記第３−１熱交換器８０１から流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第３−２熱交換器８０２で熱交換され得る。
【０１２５】
一方、図８のように、前記第３−２熱交換器８０２で熱交換後に流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）は流体分配器７００に流入することができ、前記流体分配器７００に流入した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記流体分配器７００で前記第１冷媒の流れ（ＦD1）および第２冷媒の流れ（ＦD2）に分離され得る。
【０１２６】
前記流体分配器７００で分離された第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１圧力降下装置４０１に流入して前記第２冷媒の流れ（ＦD2）より相対的に高い温度および圧力を有するように減圧され得、前記流体分配器７００で分離された第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第２圧力降下装置４０２に流入して前記第１冷媒の流れ（ＦD1）より相対的に低い温度および圧力を有するように減圧され得る。
【０１２７】
前記のように、前記第１圧力降下装置４０１で減圧された後流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入することができ、前記第２圧力降下装置４０２で減圧された後流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第１−２熱交換器１０２に流入することができる。
【０１２８】
図９は３つの冷媒の流れを有する本出願の熱回収装置１０の一具現例を模式的に示した図面である。
【０１２９】
図９に示したように、本出願の熱回収装置１０で、前記第１熱交換装置１００は第１−１熱交換器１０１、第１−２熱交換器１０２および第１−３熱交換器１０３を含むことができ、前記第３熱交換装置８００は第３−１熱交換器８０１、第３−２熱交換器８０２および第３−３熱交換器８０３を含むことができ、前記圧縮装置２００は第１圧縮機２０１、第２圧縮機２０２および第３圧縮機２０３を含むことができ、前記圧力降下装置４００は第１圧力降下装置４０１、第２圧力降下装置４０２および第３圧力降下装置４０３を含むことができる。
【０１３０】
この場合、図９に示したように、前記第１流体の流れ（Ｗ1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入し、前記第１−１熱交換器１０１から流出した第１流体の流れ（Ｗ1）は前記第１−２熱交換器１０２に流入することができ、前記第１−２熱交換器１０２から流出した第１流体の流れ（Ｗ1）は前記第１−３熱交換器１０３に流入することができる。また、前記第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入することができ、前記第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第１−２熱交換器１０２に流入することができ、前記第３冷媒の流れ（ＦD3）は前記第１−３熱交換器１０３に流入することができる。
【０１３１】
したがって、前記第１−１熱交換器１０１に流入した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入した第１流体の流れ（Ｗ1）と熱交換され得、前記第１−２熱交換器１０２に流入した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第１−１熱交換器１０１から流出して前記第１−２熱交換器１０２に流入した第１流体の流れ（Ｗ1）と熱交換され得、前記第１−３熱交換器１０３に流入した第３冷媒の流れ（ＦD3）は前記第１−２熱交換器１０２から流出して前記第１−３熱交換器１０３に流入した第１流体の流れ（Ｗ1）と熱交換され得る。また、前記第１−１熱交換器１０１から流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第３−１熱交換器８０１に流入した後、前記第１圧縮機２０１に流入することができ、前記第１−２熱交換器１０２から流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第３−２熱交換器８０２に流入した後、前記第２圧縮機２０２に流入することができ、前記第１−３熱交換器１０３から流出した第３冷媒の流れ（ＦD3）は前記第３−３熱交換器８０３に流入した後、前記第３圧縮機２０３に流入することができる。
【０１３２】
このとき、前記第１−１熱交換器１０１に流入した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前述した通り、第１圧力降下装置４０１で前記第２冷媒の流れ（ＦD2）および第３冷媒の流れ（ＦD3）と比べて相対的に高い温度および圧力を有するように調節されて前記第１熱交換装置に流入するため、これによって、第３−１熱交換器８０１で熱交換後に前記圧縮装置２００、例えば第１圧縮機２０１に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度および圧力を高く維持でき、圧縮に必要なエネルギーを節減できる。
【０１３３】
一方、図９のように、前記第１圧縮機２０１から流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）、前記第２圧縮機２０２から流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）および前記第３圧縮機２０３から流出した第３冷媒の流れ（ＦD3）は流体混合器６００に流入して一つとされた後、前記第２熱交換装置３００に流入することができ、前記第２熱交換装置３００に流入した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第２熱交換装置３００に流入する第２流体の流れ（Ｗ2）、例えば、水と熱交換されてスチームを生成することができる。
【０１３４】
前記第２熱交換装置３００から流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第３−１熱交換器８０１に流入することができ、したがって、前記第１−１熱交換器１０１から流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）と前記第２熱交換装置から流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第３−１熱交換器８０１で熱交換され得る。前記第３−１熱交換器８０１から流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第３−２熱交換器８０２に流入することができ、したがって、前記第１−２熱交換器１０２から流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）と前記第３−１熱交換器８０１から流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第３−２熱交換器８０２で熱交換され得る。また、前記第３−２熱交換器８０２から流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第３−３熱交換器８０３に流入することができ、したがって、前記第１−３熱交換器１０３から流出した第３冷媒の流れ（ＦD3）と前記第３−２熱交換器８０２から流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第３−３熱交換器８０３で熱交換され得る。
【０１３５】
一方、図９のように、前記第３−３熱交換器８０３から流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）は流体分配器７００に流入することができ、前記流体分配器７００に流入した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記流体分配器７００で前記第１冷媒の流れ（ＦD1）、第２冷媒の流れ（ＦD2）および第３冷媒の流れ（ＦD3）に分離され得る。
【０１３６】
前記流体分配器７００で分離された第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１圧力降下装置４０１に流入して前記第２冷媒の流れ（ＦD2）および第３冷媒の流れ（ＦD3）より相対的に高い温度および圧力を有するように減圧され得、前記流体分配器７００で分離された第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第２圧力降下装置４０２に流入して前記第１冷媒の流れ（ＦD1）より相対的に低い温度および圧力を有するように減圧され得、前記流体分配器７００で分離された第３冷媒の流れ（ＦD3）は前記第３圧力降下装置４０３に流入して前記第１および第２冷媒の流れ（ＦD1、ＦD2）より相対的に低い温度および圧力を有するように減圧され得る。
【０１３７】
前記のように、前記第１圧力降下装置４０１で減圧された後流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入することができ、前記第２圧力降下装置４０２で減圧された後流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第１−２熱交換器１０２に流入することができ、前記第３圧力降下装置４０３から流出した第３冷媒の流れ（ＦD3）は前記第１−３熱交換器１０３に流入することができる。
【０１３８】
図１０は４つの冷媒の流れを有する本出願の熱回収装置１０の一具現例を模式的に示した図面である。
【０１３９】
図１０に示したように、本出願の熱回収装置１０で、前記第１熱交換装置１００は第１−１熱交換器１０１、第１−２熱交換器１０２、第１−３熱交換器１０３および第１−４熱交換器１０４を含み、前記第３熱交換装置８００は第３−１熱交換器８０１、第３−２熱交換器８０２、第３−３熱交換器８０３および第３−４熱交換器８０４を含み、前記圧縮装置２００は第１圧縮機２０１、第２圧縮機２０２、第３圧縮機２０３および第４圧縮機２０４を含み、前記圧力降下装置４００は第１圧力降下装置４０１、第２圧力降下装置４０２、第３圧力降下装置４０３および第４圧力降下装置４０４を含むことができる。
【０１４０】
この場合、図１０に示したように、前記第１流体の流れ（Ｗ1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入することができ、前記第１−１熱交換器１０１から流出した第１流体の流れ（Ｗ1）は前記第１−２熱交換器１０２に流入することができる。前記第１−２熱交換器１０２から流出した第１流体の流れ（Ｗ1）は前記第１−３熱交換器１０３に流入することができ、前記第１−３熱交換器１０３から流出した第１流体の流れ（Ｗ1）は前記第１−４熱交換器１０４に流入することができる。また、前記第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入することができ、第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第１−２熱交換器１０２に流入することができ、第３冷媒の流れ（ＦD3）は前記第１−３熱交換器１０３に流入することができ、第４冷媒の流れ（ＦD4）が前記第１−４熱交換器１０４に流入することができる。
【０１４１】
したがって、前記第１−１熱交換器１０１に流入した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入した第１流体の流れ（Ｗ1）と熱交換され得、前記第１−２熱交換器１０２に流入した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第１−１熱交換器１０１から流出して前記第１−２熱交換器１０２に流入した第１流体の流れ（Ｗ1）と熱交換され得、前記第１−３熱交換器１０３に流入した第３冷媒の流れ（ＦD3）は前記第１−２熱交換器１０２から流出して前記第１−３熱交換器１０３に流入した第１流体の流れ（Ｗ1）と熱交換され得、前記第１−４熱交換器１０４に流入した第４冷媒の流れ（ＦD4）は前記第１−３熱交換器１０３から流出して前記第１−４熱交換器１０４に流入した第１流体の流れ（Ｗ1）と熱交換され得る。また、前記第１−１熱交換器１０１から流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第３−１熱交換器８０１に流入した後、前記第１圧縮機２０１に流入することができ、前記第１−２熱交換器１０２から流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第３−２熱交換器８０２に流入した後、前記第２圧縮機２０２に流入することができ、前記第１−３熱交換器１０３から流出した第３冷媒の流れ（ＦD3）は前記第３−３熱交換器８０３に流入した後、前記第３圧縮機２０３に流入することができ、前記第１−４熱交換器１０４から流出した第４冷媒の流れ（ＦD4）は前記第３−４熱交換器８０４に流入した後、前記第４圧縮機２０４に流入することができる。
【０１４２】
このとき、前記第１−１熱交換器１０１に流入した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前述した通り、第１圧力降下装置４０１で前記第２冷媒の流れ（ＦD2）、第３冷媒の流れ（ＦD3）および第４冷媒の流れ（ＦD4）と比べて相対的に高い温度および圧力を有するように調節されて前記第１熱交換装置１００に流入するため、これによって、第３−１熱交換器８０１で熱交換後に前記圧縮装置２００、例えば第１圧縮機２０１に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度および圧力を高く維持でき、圧縮に必要なエネルギーを節減できる。
【０１４３】
一方、図１０のように、前記第１圧縮機２０１から流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）、前記第２圧縮機２０２から流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）、前記第３圧縮機２０３から流出した第３冷媒の流れ（ＦD3）および前記第４圧縮機２０４から流出した第４冷媒の流れ（ＦD4）は流体混合器６００に流入して混合された後、前記第２熱交換装置３００に流入することができ、前記第２熱交換装置３００に流入した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第２熱交換装置３００に流入する第２流体の流れ（Ｗ2）、例えば水と熱交換されてスチームを生成することができる。
【０１４４】
また、前記第２熱交換装置３００から流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第３−１熱交換器８０１に流入することができ、したがって、前記第１−１熱交換器１０１から流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）と前記第１−２熱交換器１０２から流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第３−１熱交換器８０１で熱交換され得る。第３−１熱交換器８０１から流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第３−２熱交換器８０２に流入することができ、したがって、前記第１−２熱交換器１０２から流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）と前記第３−１熱交換器８０１から流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第３−２熱交換器８０２で熱交換され得る。前記第３−２熱交換器８０２から流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第３−３熱交換器８０３に流入することができ、したがって、前記第１−３熱交換器１０３から流出した第３冷媒の流れ（ＦD3）と前記第３−２熱交換器８０２から流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第３−３熱交換器８０３で熱交換され得る。また、前記第３−３熱交換器８０３から流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第３−４熱交換器８０４に流入することができ、したがって、前記第１−４熱交換器１０４から流出した第４冷媒の流れ（ＦD4）と前記第３−３熱交換器８０３から流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記第３−４熱交換器８０４で熱交換され得る。
【０１４５】
一方、図１０のように、前記第３−４熱交換器８０４から流出した混合された冷媒の流れ（ＦM）は流体分配器７００に流入することができ、前記流体分配器７００に流入した混合された冷媒の流れ（ＦM）は前記流体分配器７００で前記第１冷媒の流れ（ＦD1）、第２冷媒の流れ（ＦD2）、第３冷媒の流れ（ＦD3）および第４冷媒の流れ（ＦD4）に分離され得る。
【０１４６】
また、前記流体分配器７００で分離された第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１圧力降下装置４０１に流入して前記第２、第３および第４冷媒の流れ（ＦD2、ＦD3、ＦD4）より相対的に高い温度および圧力を有するように減圧され得、前記流体分配器７００で分離された第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第２圧力降下装置４０２に流入して前記第１冷媒の流れ（ＦD1）より相対的に低い温度および圧力を有するように減圧され得る。また、前記流体分配器７００で分離された第３冷媒の流れ（ＦD3）は前記第３圧力降下装置４０３に流入して前記第１および第２冷媒の流れ（ＦD1、ＦD2）より相対的に低い温度および圧力を有するように減圧され得、前記流体分配器７００で分離された第４冷媒の流れ（ＦD4）は前記第４圧力降下装置４０４に流入して前記第１、第２および第３冷媒の流れ（ＦD1、ＦD2、ＦD3）より相対的に低い温度および圧力を有するように減圧され得る。
【０１４７】
前記のように、前記第１圧力降下装置４０１で減圧された後流出した第１冷媒の流れ（ＦD1）は前記第１−１熱交換器１０１に流入することができ、前記第２圧力降下装置４０２で減圧された流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）は前記第１−２熱交換器１０２に流入することができる。また、前記第３圧力降下装置４０３で減圧された後流出した第３冷媒の流れ（ＦD3）は前記第１−３熱交換器１０３に流入することができ、前記第４圧力降下装置４０４から流出した第４冷媒の流れ（ＦD4）は前記第１−４熱交換器１０４に流入することができる。
【０１４８】
本出願のさらに他の具現例は、熱回収方法を提供する。
【０１４９】
例示的な前記熱回収方法は、前述した熱回収装置１０を使って遂行され得、これを通じて、前述した通り、産業現場または多様な化学工程、例えば石油化学製品の製造工程で排出される１２０℃未満の低級熱源を捨てることなく利用してスチームを生成することができ、生成されたスチームを多様な工程に使うことができるため、反応器または蒸留塔に使われるための外部熱源である高温スチームの使用量を節減することができ、エネルギー節減効率を最大化させることができる。また、一つの冷媒の流れを多段（ｃａｓｃａｄｅ）に分けて循環させることによって、少なくとも２以上の冷媒の流れを廃熱の流れと熱交換することができ、圧縮機に流入する冷媒の流れの圧力を単一の冷媒の流れを利用した熱回収装置１０と比べて相対的に高く調節することができ、したがって、圧縮機で圧縮時に必要とするエネルギーの量を減少させることができる。
【０１５０】
本出願の一具現例による前記熱回収方法は冷媒循環段階、第１熱交換段階および第２熱交換段階および第３熱交換段階を含む。
【０１５１】
一つの例示において、前記熱回収方法は、冷媒の流れを第１熱交換装置１００、圧縮装置２００、第２熱交換装置３００および圧力降下装置４００を順に通過するように循環させる冷媒循環段階を含む。例えば、前記熱回収方法は、（ｉ）冷媒の流れおよび第２冷媒の流れを含む少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）を第１熱交換装置１００に流入させ、（ｉｉ）前記第１熱交換装置１００から流出される少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）を圧縮装置２００に流入させ、（ｉｉｉ）前記圧縮装置２００から流出される第１および第２冷媒の流れ（ＦD1、ＦD2）を含む少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）を混合した後、第２熱交換装置３００に流入させ、（ｉｖ）前記第２熱交換装置３００から流出される混合された冷媒の流れ（ＦM）を圧力降下装置４００に流入させ、（ｖ）前記圧力降下装置４００から流出される冷媒の流れを前記第１冷媒の流れ（ＦD1）および第２冷媒の流れ（ＦD2）を含む少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦＤ）に分離し、（ｖｉ）前記分離された第１冷媒の流れ（ＦD1）および第２冷媒の流れ（ＦD2）を含む少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）を前記第１熱交換装置１００に流入させることを含む冷媒循環段階を含むことができる。
【０１５２】
また、前記熱回収方法は、前記第１熱交換装置１００に流入する第１冷媒の流れ（ＦD）を前記第１熱交換装置１００に流入する第１流体の流れ（Ｗ1）と熱交換させることを含む第１熱交換段階；前記第１冷媒の流れ（ＦD1）と熱交換された前記第１流体の流れ（Ｗ1）を前記第１熱交換装置１００に流入する第２冷媒の流れ（ＦD2）と熱交換させることを含む第２熱交換段階；および前記第２熱交換装置３００に流入した混合された冷媒の流れ（ＦM）を前記第２熱交換装置３００に流入する第２流体の流れ（Ｗ2）と熱交換させる第３熱交換段階を含む。
【０１５３】
前記冷媒循環段階、第１熱交換段階、第２熱交換段階および第３熱交換段階は順次なされるか、または順序に関係なく互いに独立的になされ得る。また、前記冷媒循環段階の（ｉ）〜（ｖｉ）の過程は循環過程であるため、前記のように冷媒の流れが循環することさえできれば、いずれの過程が先に遂行されてもよい。
【０１５４】
例示的な本出願の熱回収方法で、前記第１熱交換装置１００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度と前記第１熱交換装置１００に流入する第１流体の流れ（Ｗ1）の温度が下記の一般式１を満足することができる。
［一般式１］
【０１５５】
１℃≦ＴF1−ＴR1≦３５℃
前記一般式１で、ＴF1は第１熱交換装置１００に流入する第１流体の流れ（Ｗ1）の温度を表わし、ＴR1は第１熱交換装置１００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度を表わす。
【０１５６】
前記第１熱交換装置１００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度と前記第１熱交換装置１００に流入する第１流体の流れ（Ｗ1）の温度が前記一般式１を満足することによって、相対的に多段の冷媒の流れのうち後段の流れ、例えば、第２冷媒の流れ（ＦD2）、第３冷媒の流れ（ＦD3）または第４冷媒の流れ（ＦD4）と比べて前段の第１冷媒の流れ（ＦD1）が高温および高圧の状態で圧縮装置２００に流入することができる。したがって、圧縮機で使われるエネルギーの量を減少させることができる。前記第１熱交換装置１００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度と前記第１熱交換装置１００に流入する第１流体の流れ（Ｗ1）の温度条件に関する詳しい説明は、前述した熱回収装置１０で説明した内容と同一であるため、省略する。
【０１５７】
また、本出願の熱回収方法では、第１熱交換装置１００から流出して圧縮装置２００に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力と前記圧縮装置２００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力の比が下記の一般式２を満足することができる。
［一般式２］
【０１５８】
２≦ＰC1／ＰH1≦６
前記一般式２で、ＰC1は圧縮装置２００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力（ｂａｒ）を表わし、ＰH1は第１熱交換装置１００から流出して圧縮装置２００に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力（ｂａｒ）を表わす。
【０１５９】
前記第１熱交換装置１００から流出して圧縮装置２００に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力と圧縮装置２００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力の比が前記一般式２を満足することによって、前記第１熱交換装置１００で気化した冷媒を圧縮する場合、圧縮機で必要なエネルギーの総量を減らすことができる。本出願の熱回収方法で、前記第１熱交換装置１００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）の圧力と圧縮装置２００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1））の圧力に関する詳しい説明は、前述した熱回収装置１０で説明した内容と同一であるため、省略する。
【０１６０】
また、本出願の熱回収方法で、具体的な温度、圧力および流量条件に関する詳しい説明は前記熱回収装置１０で前述した内容と同一であるため、省略する。
【０１６１】
本出願の熱回収方法のさらに他の具現例で、前記冷媒循環段階で第１熱交換装置１００、圧縮装置２００、第２熱交換装置２００および圧力降下装置４００を順に通過するように循環する前記冷媒は、温度−エントロピー線図の飽和蒸気曲線の接線の傾きが正の傾きを有する冷媒であり得、例えば、横軸はエントロピー（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）、縦軸は温度（℃）である前記温度−エントロピー線図の飽和蒸気曲線の接線の傾きは５０℃〜１３０℃で１〜３であり得る。
【０１６２】
また、この場合、前記冷媒循環段階は第１熱交換装置１００から流出される少なくとも２以上の冷媒の流れ（ＦD）を第３熱交換装置８００に流入させた後、圧縮装置２００に流入させ、第２熱交換装置３００から流出される混合された冷媒の流れ（ＦM）を前記第３熱交換装置８００に流入させた後圧力降下装置４００に流入させることをさらに含むことができる。一つの例示において、本出願の熱回収方法は、前記第１熱交換装置１００から流出される第１冷媒の流れ（ＦD1）と前記第２熱交換装置３００から流出される混合された冷媒の流れ（ＦM）を前記第３熱交換装置８００で熱交換させる第４熱交換段階；および前記第１冷媒の流れ（ＦD1）と熱交換された混合された冷媒の流れ（ＦM）と前記第１熱交換装置１００から流出した第２冷媒の流れ（ＦD2）を前記第３熱交換装置８００で熱交換させる第５熱交換段階をさらに含むことができる。
【０１６３】
したがって、前述した通り、冷媒の等エントロピー圧縮時に発生する冷媒の一部気化現象を防止することができ、前記熱回収装置１０の熱交換効率を上昇させることができる。
【０１６４】
一つの例示において、第３熱交換装置８００から流出して圧縮装置２００に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度と第２熱交換装置３００から流出して前記第３熱交換装置８００に流入する混合された冷媒の流れ（ＦM）の温度が下記の一般式３を満足することができる。
［一般式３］
【０１６５】
１℃≦ＴR3Hin−ＴR3Cout≦３０℃
前記一般式３で、ＴR3Coutは第３熱交換装置８００から流出して圧縮装置２００に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度を表わし、ＴR3Hinは第２熱交換装置３００から流出して第３熱交換装置８００に流入する混合された冷媒の流れ（ＦM）の温度を表わす。
【０１６６】
前記第３熱交換装置８００から流出して圧縮装置２００に流入する第１冷媒の流れ（ＦD1）の温度と第２熱交換装置３００から流出して前記第３熱交換装置８００に流入する混合された冷媒の流れ（ＦM）の温度が前記一般式３を満足することによって、前述した冷媒の一部気化現象を防止できる程度に前記圧縮装置２００に流入する冷媒の流れの温度を十分に上昇させることができ、したがって、前記熱回収装置１０の熱交換効率を上昇させることができる。また、前記熱回収方法で、具体的な温度、圧力および流量条件に関する詳しい説明は前記熱回収装置１０で前述した内容と同一であるため、省略する。
【０１６７】
一つの例示において、前記熱回収方法のさらに他の具現例で、前記第２熱交換装置３００に流入する第２流体（Ｗ2）は水であり得、また、例示的な本出願の熱回収方法は前記第２熱交換装置３００に流入する冷媒の流れと熱交換された水をスチームで排出させるスチーム生成段階をさらに含むことができる
【０１６８】
また、前記熱回収方法の他の具現例は、前記第１熱交換装置１００から流出される第１流体の流れ（Ｗ1）を凝縮させて排出する段階をさらに含むことができる。
【０１６９】
本出願の熱回収装置１０および方法は多様な石油化学工程に適用され得る。
【０１７０】
例えば、ｎ−ブタノール製造時のヨウ素反応工程の場合、工程で発生する廃熱の温度は約８５℃であり、この場合、約７．６Ｇｃａｌ／ｈｒの熱量が捨てられるので、前記ヨウ素反応工程に適用され得る。また、アルキレーション反応を通じたクメンの製造工程の場合、約６．８Ｇｃａｌ／ｈｒの熱量が捨てられており、前記クメンの製造工程にも適用が可能である。また、アクリル酸の製造工程時、吸収器から発生する廃熱の温度は約７５℃であり、この場合、約１．６〜３．４Ｇｃａｌ／ｈｒの熱量が捨てられており、前記アクリル酸の製造工程にも適用が可能である。
【発明の効果】
【０１７１】
本出願の熱回収装置および方法によれば、産業現場または多様な化学工程、例えば石油化学製品の製造工程で排出される１２０℃未満の低級熱源を捨てることなく利用してスチームを生成することができ、生成されたスチームを多様な工程に使うことができるため、反応器または蒸留塔に使われるための外部熱源である高温スチームの使用量を節減することができ、エネルギー節減効率を最大化させることができるだけでなく、一つの冷媒の流れを多段（ｃａｓｃａｄｅ）に分けて循環させることによって、少なくとも２以上の冷媒の流れを廃熱の流れと熱交換させることができ、圧縮機に流入する冷媒の流れの圧力を単一の冷媒の流れを利用した熱回収装置と比べて相対的に高く調節することができ、したがって、圧縮機で圧縮時に必要とするエネルギーの量を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７２】
【図１】従来の廃熱処理装置を模式的に示した図面である。
【図２】本出願の例示的な熱回収装置を模式的に図示した図面である。
【図３】２つの冷媒の流れを有する本出願の熱回収装置の一具現例を模式的に示した図面である。
【図４】３つの冷媒の流れを有する本出願の熱回収装置の一具現例を模式的に示した図面である。
【図５】４つの冷媒の流れを有する本出願の熱回収装置の一具現例を模式的に示した図面である。
【図６】本出願の例示的な熱回収装置を模式的に図示した図面である。
【図７】本出願の冷媒の温度−エントロピー線図を例示的に示したグラフである。
【図８】２つの冷媒の流れを有する本出願の熱回収装置の一具現例を模式的に示した図面である。
【図９】３つの冷媒の流れを有する本出願の熱回収装置の一具現例を模式的に示した図面である。
【図１０】４つの冷媒の流れを有する本出願の熱回収装置の一具現例を模式的に示した図面である。
【図１１】本出願の比較例に係る熱回収装置を模式的に示した図面である。
【図１２】本出願の比較例に係る熱回収装置を模式的に示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【０１７３】
以下、本出願に従う実施例および本出願に従わない比較例を通じて本出願をより詳細に説明するが、本出願の範囲は下記に提示された実施例によって制限されるものではない。
実施例１
【０１７４】
図４の熱回収装置を利用して、スチームを生成した。
【０１７５】
３つの冷媒（１，１，１，３，３−ｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐａｎｅ、Ｒ２４５ｆａ）の流れがそれぞれ第１熱交換装置、圧縮装置、第２熱交換装置および少なくとも２以上のコントロールバルブを順に通過するように、前記冷媒を循環させた。具体的には、９０．０℃、９．３ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（１０．１ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態の第１冷媒の流れを３０，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１熱交換器に流入させ、これと同時に前記第１−１熱交換器に１１０．０℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態の廃熱の流れを１００，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて熱交換をさせた。前記熱交換後廃熱の流れを１００．３℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態で１００，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−１熱交換器から流出させ、前記熱交換された廃熱の流れは第１−２熱交換器に流入させた。これと同時に、前記第１−２熱交換器には８０．０℃、７．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（７．９４ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態の第２冷媒の流れを２９，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて熱交換をさせた。前記熱交換後廃熱の流れを９０．１℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態で１００，０００ｋｇ／ｈｒの流量で前記第１−２熱交換器から流出させ、前記熱交換された廃熱の流れは第１−３熱交換器に流入させた。これと同時に、前記第１−３熱交換器には７０．０℃、５．ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．１ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態の第３冷媒の流れを２６，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて熱交換をさせた。前記熱交換後廃熱の流れを８０．３℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態で１００，０００ｋｇ／ｈｒの流量で前記第１−３熱交換器から流出させた。前記第１−１熱交換器で熱交換後流出された第１冷媒の流れは９０．０℃、９．３ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（１０．１ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で流出させた後第１コンプレッサーに流入した。また、前記第１−２熱交換器で熱交換後流出された第２冷媒の流れは８０．１℃、７．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（７．９４ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で流出させた後第２コンプレッサーに流入し、前記第１−３熱交換器で熱交換後流出された第３冷媒の流れは７０．３℃、５．ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．１ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で流出させた後第３コンプレッサーに流入した。
【０１７６】
前記第１コンプレッサーで圧縮された第１冷媒の流れは１２５．０℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．８３である状態で前記第１コンプレッサーから流出させ、この場合、前記第１コンプレッサーで使われた仕事量は１４６，７５４．０Ｗであった。前記第２コンプレッサーで圧縮された第２冷媒の流れは１２５．０℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．７９である状態で前記第２コンプレッサーから流出させ、この場合、前記第２コンプレッサーで使われた仕事量は１８３，２３２．０Ｗであった。また、前記第３コンプレッサーで圧縮された第３冷媒の流れは１２５．０℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．７５である状態で前記第３コンプレッサーから流出させ、この場合、前記第３コンプレッサーで使われた仕事量は２０２，３４１．０Ｗであった。
【０１７７】
その後、前記第１コンプレッサー、第２コンプレッサーおよび第３コンプレッサーからそれぞれ流出した第１、第２および第３冷媒の流れを流体混合器に流入して混合し、１２５．０℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．７９である状態の混合された冷媒の流れを８５，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第２熱交換装置である凝縮機に流入した。これと同時に前記凝縮機に１１５．０℃、０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態の水を１０，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて前記冷媒の流れと熱交換をさせた。前記熱交換後水は１１５．０℃、０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．３３である状態のスチームで排出され、前記混合された冷媒の流れは凝縮されて１２５℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態で流出させた後流体分配器に流入した。
【０１７８】
前記流体分配器で前記混合された冷媒の流れはそれぞれ１２５．０℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態の第１第２および第３冷媒の流れに分離し、前記第１冷媒の流れは３０，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１コントロールバルブに流入させ、前記第２冷媒の流れは２９，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第２コントロールバルブに流入させ、前記第３冷媒の流れは２６，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第３コントロールバルブに流入させて減圧した。
【０１７９】
前記第１コントロールバルブを通過した減圧された第１冷媒の流れを９０．０℃、９．３ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（１０．１ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第１コントロールバルブから流出させた後、、３０，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−１熱交換器に再流入させた。また、前記第２コントロールバルブを通過した減圧された第２冷媒の流れを８０．０℃、７．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（７．９４ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第２コントロールバルブから流出させた後、２９，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−２熱交換器に再流入させ、前記第３コントロールバルブを通過した第３冷媒の流れを７０．０℃、５．ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．１ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第３コントロールバルブから流出させた後、２６，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−３熱交換器に再流入させた。
【０１８０】
この場合、熱回収装置の性能係数を下記の一般式５によって計算し、下記の表１に表わした。前記性能係数は、前記コンプレッサーに投入されたエネルギー対比熱交換媒体が吸収した熱量を表わし、すなわち、エネルギー投入量対比回収したエネルギーの比率を意味する。例えば、性能係数が３であれば、投入した電気の３倍の熱量を得たことを意味する。
【数１】
0006458169.tif 000002
前記一般式５で、Ｑは凝縮機によって凝縮された熱量を表わし、Ｗはコンプレッサーがした仕事の総量を表わす。
【０１８１】
実施例２
【０１８２】
図９の熱回収装置を利用して、スチームを生成した。
【０１８３】
３つの冷媒（１，１，１，３，３−ｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐａｎｅ、Ｒ２４５ｆａ）の流れが第１熱交換装置、第３熱交換装置、圧縮装置、第２熱交換装置、第３熱交換装置および少なくとも２以上のコントロールバルブを順に通過するように、前記冷媒を循環させた。具体的には、９０．０℃、９．３ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（１０．１ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態の第１冷媒の流れを３０，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−１熱交換器に流入させ、これと同時に前記第１−１熱交換器に１１０．０℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態の廃熱の流れを１００，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて熱交換をさせた。前記熱交換後廃熱の流れを１００．３℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態で１００，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−１熱交換器から流出させ、前記熱交換された廃熱の流れは第１−２熱交換器に流入させた。これと同時に、前記第１−２熱交換器には８０．０℃、７．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（７．９４ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態の第２冷媒の流れを２９，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて熱交換をさせた。前記熱交換後廃熱の流れを９０．１℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態で１００，０００ｋｇ／ｈｒの流量で前記第１−２熱交換器から流出させ、前記熱交換された廃熱の流れは第１−３熱交換器に流入させた。これと同時に、前記第１−３熱交換器には７０．０℃、５．ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．１ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態の第３冷媒の流れを２６，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて熱交換をさせた。前記熱交換後廃熱の流れを８０．３℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態で１００，０００ｋｇ／ｈｒの流量で前記第１−３熱交換器から流出させた。その後、前記第１−１熱交換器で熱交換後流出された第１冷媒の流れは第３−１熱交換器に流入させ、前記第１−１熱交換器から流出して前記第３−１熱交換器に流入した第１冷媒の流れは熱交換後に前記第３−１熱交換器から流出して第１コンプレッサーに流入させた。そして、前記第１−２熱交換器で熱交換後流出された第２冷媒の流れは第３−２熱交換器に流入させ、前記第１−２熱交換器から流出して前記第３−２熱交換器に流入した第２冷媒の流れは熱交換後に前記第３−２熱交換器から流出して第２コンプレッサーに流入させた。また、前記第１−３熱交換器で熱交換後流出された第３冷媒の流れは第３−３熱交換器に流入させ、前記第１−３熱交換器から流出して前記第３−３熱交換器に流入した第３冷媒の流れは熱交換後に前記第３−３熱交換器から流出して第３コンプレッサーに流入させた。また、前記第１、第２および第３コンプレッサーから流出させた第１、第２および第３冷媒の流れは第２熱交換装置である凝縮機に流入させ、前記凝縮機を通過する流体の流れと熱交換させ、前記凝縮機から流出させた冷媒の流れは再び第３−１熱交換器に流入させ、前記第１−１熱交換器から流出して前記第３−１熱交換器に流入した第１冷媒の流れと熱交換させた後、前記第３−２熱交換器に流入させた。また、前記凝縮機から流出して前記第３−１熱交換器で熱交換後に流出し��冷媒の流れを前記第３−２熱交換器に流入させ、前記第１−２熱交換器から流出して前記第３−２熱交換器に流入した第２冷媒の流れと熱交換させた後、前記第３−３熱交換器に流入させた。また、前記第３−１熱交換器および第３−２熱交換器を順に通過して熱交換された後、流出した冷媒の流れを、前記第１−３熱交換器から流出して前記第３−３熱交換器に流入した第３冷媒の流れと熱交換させた後コントロールバルブを通過するようにした。具体的には、前記第１−１熱交換器で熱交換後流出された第１冷媒の流れは９０．０℃、９．３ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（１０．１ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で流出させた後第３−１熱交換器に流入させ、前記第３−１熱交換器で熱交換後流出された第１冷媒の流れは１１５．０℃、９．３ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（１０．１ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で第１コンプレッサーに流入した。また、前記第１−２熱交換器で熱交換後流出された第２冷媒の流れは８０．１℃、７．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（７．９４ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で流出させた後第３−２熱交換器に流入させ、前記第３−２熱交換器で熱交換後流出された第２冷媒の流れは１０７．４℃、７．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（７．９４ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で第２コンプレッサーに流入した。前記第１−３熱交換器で熱交換後流出された第３冷媒の流れは７０．３℃、５．ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．１ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で流出させた後第３−１熱交換器に流入させ、前記第３−１熱交換器で熱交換後流出された第３冷媒の流れは１０３．１℃、５．ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．１ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で第３コンプレッサーに流入した。。その後、前記第１コンプレッサーで圧縮された第１冷媒の流れは１３３．５℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が１．００である状態で前記第１コンプレッサーから流出させ、この場合、前記第１コンプレッサーで使われた仕事量は１６０，６７７．０Ｗであった。前記第２コンプレッサーで圧縮された第２冷媒の流れは１３１．８℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が１．００である状態で前記第２コンプレッサーから流出させ、この場合、前記第２コンプレッサーで使われた仕事量は２０３，１２１．０Ｗであった。また、前記第３コンプレッサーで圧縮された第３冷媒の流れは１３３．７℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が１．００である状態で前記第３コンプレッサーから流出させ、この場合、前記第３コンプレッサーで使われた仕事量は２２８，８６３．０Ｗであった。
【０１８４】
その後、前記第１コンプレッサー、第２コンプレッサーおよび第３コンプレッサーからそれぞれ流出した第１、第２および第３冷媒の流れを流体混合器に流入して混合し、１３３℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が１．００である状態の混合された冷媒の流れを８５，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第２熱交換装置である凝縮機に流入した。これと同時に前記凝縮機に１１５．０℃、０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態の水を１０，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて前記冷媒の流れと熱交換をさせた。前記熱交換後水は１１５．０℃、０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．４４である状態のスチームで排出され、前記混合された冷媒の流れは凝縮されて１２５℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態で流出させた後前記第３−１熱交換器に流入させた。前記混合された冷媒の流れは前記第３−１熱交換器で前記第１−１熱交換器から流出して前記第３−１熱交換器に流入した第１冷媒の流れと熱交換された後、１２１．４℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第３−１熱交換器から排出し、第３−２熱交換器に流入し、前記第３−１熱交換器で熱交換された後、前記第３−２熱交換器に流入した混合された冷媒の流れは、前記第１−２熱交換器から流出して前記第３−２熱交換器に流入した第２冷媒の流れと熱交換された後、１１７．４℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第３−２熱交換器から排出し、第３−３熱交換器に流入した。また、前記第３−２熱交換器で熱交換された後、前記第３−３熱交換器に流入した混合された冷媒の流れは、前記第１−３熱交換器から流出して前記第３−３熱交換器に流入した第３冷媒の流れと熱交換された後、１１３．０℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第３−３熱交換器から流出させ、その後流体分配器に流入した。
【０１８５】
前記流体分配器で前記混合された冷媒の流れはそれぞれ１１３℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態の第１第２および第３冷媒の流れに分離し、前記第１冷媒の流れは３０，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１コントロールバルブに流入させ、前記第２冷媒の流れは２９，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第２コントロールバルブに流入させ、前記第３冷媒の流れは２６，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第３コントロールバルブに流入させて減圧した。
【０１８６】
前記第１コントロールバルブを通過した減圧された第１冷媒の流れを９０．０℃、９．３ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（１０．１ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第１コントロールバルブから流出させた後、、３０，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−１熱交換器に再流入させた。また、前記第２コントロールバルブを通過した減圧された第２冷媒の流れを８０．０℃、７．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（７．９４ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第２コントロールバルブから流出させた後、２９，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−２熱交換器に再流入させ、前記第３コントロールバルブを通過した第３冷媒の流れを７０．０℃、５．ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．１ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第３コントロールバルブから流出させた後、２６，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−３熱交換器に再流入させた。この場合、熱回収装置の性能係数を下記の表１に表わした。
実施例３
【０１８７】
図８の熱回収装置を利用して、スチームを生成した。
【０１８８】
２つの冷媒（１，１，１，３，３−ｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐａｎｅ、Ｒ２４５ｆａ）の流れが第１熱交換装置、第３熱交換装置、圧縮装置、第２熱交換装置、第３熱交換装置および少なくとも２以上のコントロールバルブを順に通過するように、前記冷媒を循環させた。具体的には、９０．０℃、９．３ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（１０．１ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態の第１冷媒の流れを４５，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−１熱交換器に流入させ、これと同時に前記第１−１熱交換器に１１０．０℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態の廃熱の流れを１００，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて熱交換をさせた。前記熱交換後廃熱の流れを９５．４℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態で１００，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−１熱交換器から流出させ、前記熱交換された廃熱の流れは第１−２熱交換器に流入させた。これと同時に、前記第１−２熱交換器では７０．０℃、５．ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．１ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態の第２冷媒の流れを４３，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて熱交換をさせた。前記熱交換後廃熱の流れを８０．０℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態で１００，０００ｋｇ／ｈｒの流量で前記第１−２熱交換器から流出させた。その後、前記第１−１熱交換器で熱交換後流出された第１冷媒の流れは第３−１熱交換器に流入させ、前記第１−１熱交換器から流出して前記第３−１熱交換器に流入した第１冷媒の流れは熱交換後に前記第３−１熱交換器から流出して第１コンプレッサーに流入させた。そして、前記第１−２熱交換器で熱交換後流出された第２冷媒の流れは第３−２熱交換器に流入させ、前記第１−２熱交換器から流出して前記第３−２熱交換器に流入した第２冷媒の流れは熱交換後に前記第３−２熱交換器から流出して第２コンプレッサーに流入させた。また、前記第１および第２コンプレッサーから流出させた第１および第２冷媒の流れは第２熱交換装置である凝縮機に流入させ、前記凝縮機を通過する流体の流れと熱交換させ、前記凝縮機から流出させた冷媒の流れは再び第３−１熱交換器に流入させ、前記第１−１熱交換器から流出して前記第３−１熱交換器に流入した第１冷媒の流れと熱交換させた後、前記第３−２熱交換器に流入させた。また、前記凝縮機から流出して前記第３−１熱交換器で熱交換後に流出した冷媒の流れを前記第３−２熱交換器に流入させ、前記第１−２熱交換器から流出して前記第３−２熱交換器に流入した第２冷媒の流れと熱交換させた後、コントロールバルブを通過するようにした。具体的には、前記第１−１熱交換器で熱交換後流出された第１冷媒の流れは９０．０℃、９．３ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（１０．１ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で流出させた後第３−１熱交換器に流入させ、前記第３−１熱交換器で熱交換後流出された第１冷媒の流れは１１５．０℃、９．３ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（１０．１ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で第１コンプレッサーに流入した。また、前記第１−２熱交換器で熱交換後流出された第２冷媒の流れは７０．０℃、５．ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．１ｂａｒ）、気体体積分���が０．９５である状態で流出させた後第３−２熱交換器に流入させ、前記第３−２熱交換器で熱交換後流出された第２冷媒の流れは１０１．３℃、５．ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．１ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で第２コンプレッサーに流入した。その後、前記第１コンプレッサーで圧縮された第１冷媒の流れは１３３．５℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が１．００である状態で前記第１コンプレッサーから流出させ、この場合、前記第１コンプレッサーで使われた仕事量は２４１，００６．０Ｗであった。前記第２コンプレッサーで圧縮された第２冷媒の流れは１３１．９℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が１．００である状態で前記第２コンプレッサーから流出させ、この場合、前記第２コンプレッサーで使われた仕事量は３７６，７７５．０Ｗであった。
【０１８９】
その後、前記第１コンプレッサーおよび第２コンプレッサーからそれぞれ流出した第１および第２冷媒の流れを流体混合器に流入して混合し、１３２．７℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が１．００である状態の混合された冷媒の流れを８８，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第２熱交換装置である凝縮機に流入した。これと同時に前記凝縮機に１１５．０℃、０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態の水を１０，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて前記冷媒の流れと熱交換をさせた。前記熱交換後水は１１５．０℃、０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．４６である状態のスチームで排出され、前記混合された冷媒の流れは凝縮されて１２５℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態で流出させた後前記第３−１熱交換器に流入させた。前記混合された冷媒の流れは前記第３−１熱交換器で前記第１−１熱交換器から流出して前記第３−１熱交換器に流入した第１冷媒の流れと熱交換された後、１１９．７℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第３−１熱交換器から排出し、第３−２熱交換器に流入し、前記第３−１熱交換器で熱交換された後、前記第３−２熱交換器に流入した混合された冷媒の流れは、前記第１−２熱交換器から流出して前記第３−２熱交換器に流入した第２冷媒の流れと熱交換された後、１１１．３℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第３−２熱交換器から流出させ、その後流体分配器に流入した。
【０１９０】
前記流体分配器で前記混合された冷媒の流れはそれぞれ１１３℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態の第１および第２冷媒の流れに分離し、前記第１冷媒の流れは４５，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１コントロールバルブに流入させ、前記第２冷媒の流れは４３，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第２コントロールバルブに流入させて減圧した。
【０１９１】
前記第１コントロールバルブを通過した減圧された第１冷媒の流れを９０．０℃、９．３ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（１０．１ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第１コントロールバルブから流出させた後、４５，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−１熱交換器に再流入させた。また、前記第２コントロールバルブを通過した減圧された第２冷媒の流れを７０．０℃、５．ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．１ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第２コントロールバルブから流出させた後、４３，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−２熱交換器に再流入させた。この場合、熱回収装置の性能係数を下記の表１に表わした。
実施例４
【０１９２】
下記のように条件を異ならせたことを除いては実施例２と同じ方法でスチームを生成し、この場合、熱回収装置の性能係数を下記の表２に表わした。
【０１９３】
８５．０℃、８．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（８．９２ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態の第１冷媒の流れを４５，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−１熱交換器に流入させ、これと同時に前記第１−１熱交換器に１１０．０℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態の廃熱の流れを１００，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて熱交換をさせた。前記熱交換後廃熱の流れを９４．９℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態で１００，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−１熱交換器から流出させ、前記熱交換された廃熱の流れは第１−２熱交換器に流入させた。これと同時に、前記第１−２熱交換器には８０．０℃、７．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（７．９４ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態の第２冷媒の流れを１４、５００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて熱交換をさせた。前記熱交換後廃熱の流れを９０．０℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態で１００，０００ｋｇ／ｈｒの流量で前記第１−２熱交換器から流出させ、前記熱交換された廃熱の流れは第１−３熱交換器に流入させた。これと同時に、前記第１−３熱交換器では７５．０℃、６．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．９６ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態の第３冷媒の流れを２０，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて熱交換をさせた。前記熱交換後廃熱の流れを８５．０℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態で１００，０００ｋｇ／ｈｒの流量で前記第１−３熱交換器から流出させた。前記第１−１熱交換器で熱交換後流出された第１冷媒の流れは８５．０℃、８．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（８．９２ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で流出させた後第３−１熱交換器に流入させ、前記第３−１熱交換器で熱交換後流出された第１冷媒の流れは１１５．０℃、８．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（８．９２ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で第１コンプレッサーに流入した。また、前記第１−２熱交換器で熱交換後流出された第２冷媒の流れは８０．０℃、７．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（７．９４ｂａｒ）、気体体積分率が０．９６である状態で流出させた後第３−２熱交換器に流入させ、前記第３−２熱交換器で熱交換後流出された第２冷媒の流れは１０５．４℃、７．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（７．９４ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で第２コンプレッサーに流入した。前記第１−３熱交換器で熱交換後流出された第３冷媒の流れは７５．０℃、６．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．９６ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で流出させた後第３−１熱交換器に流入させ、前記第３−１熱交換器で熱交換後流出された第３冷媒の流れは９７．０℃、６．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．９６ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で第３コンプレッサーに流入した。。その後、前記第１コンプレッサーで圧縮された第１冷媒の流れは１３６．５℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が１．００である状態で前記第１コンプレッサーから流出させ、この場合、前記第１コンプレッサーで使われた仕事量は２８０，４１４．０Ｗであった。前記第２コンプレッサーで圧縮された第２冷媒の流れは１２９．７℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が１．００である状態で前記第２コンプレッサーから流出させ、この場合、前記第２コンプレッサーで使われた仕事量は１０１，０２６．０Ｗであった。また、前記第３コンプレッサーで圧縮された第３冷媒の流れは１２５．０℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．９９である状態で前記第３コンプレッサーから流出させ、この場合、前記第３コンプレッサーで使われた仕事量は１５４，３８１．０Ｗであった。
【０１９４】
その後、前記第１コンプレッサー、第２コンプレッサーおよび第３コンプレッサーからそれぞれ流出した第１、第２および第３冷媒の流れを流体混合器に流入して混合し、１３２．２℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が１．００である状態の混合された冷媒の流れを７９、５００ｋｇ／ｈｒの流量で第２熱交換装置である凝縮機に流入した。これと同時に前記凝縮機に１１５．０℃、０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態の水を１０，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて前記冷媒の流れと熱交換をさせた。前記熱交換後水は１１５．０℃、０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．４１である状態のスチームで排出され、前記混合された冷媒の流れは凝縮されて１２５℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態で流出させた後前記第３−１熱交換器に流入させた。前記混合された冷媒の流れは前記第３−１熱交換器で前記第１−１熱交換器から流出して前記第３−１熱交換器に流入した第１冷媒の流れと熱交換された後、１１７．０℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第３−１熱交換器から排出し、第３−２熱交換器に流入し、前記第３−１熱交換器で熱交換された後、前記第３−２熱交換器に流入した混合された冷媒の流れは、前記第１−２熱交換器から流出して前記第３−２熱交換器に流入した第２冷媒の流れと熱交換された後、１１５．４℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第３−２熱交換器から排出し、第３−３熱交換器に流入した。また、前記第３−２熱交換器で熱交換された後、前記第３−３熱交換器に流入した混合された冷媒の流れは、前記第１−３熱交換器から流出して前記第３−３熱交換器に流入した第３冷媒の流れと熱交換された後、１０７．０℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第３−３熱交換器から流出させ、その後流体分配器に流入した。
【０１９５】
前記流体分配器で前記混合された冷媒の流れはそれぞれ１０７．０℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態の第１第２および第３冷媒の流れに分離し、前記第１冷媒の流れは４５，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１コントロールバルブに流入させ、前記第２冷媒の流れは１４、５００ｋｇ／ｈｒの流量で第２コントロールバルブに流入させ、前記第３冷媒の流れは２０，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第３コントロールバルブに流入させて減圧した。
【０１９６】
前記第１コントロールバルブを通過した減圧された第１冷媒の流れを８５．０℃、８．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（８．９２ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第１コントロールバルブから流出させた後、４５，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−１熱交換器に再流入させた。また、前記第２コントロールバルブを通過した減圧された第２冷媒の流れを８０．０℃、７．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（７．９４ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第２コントロールバルブから流出させた後、１４、５００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−２熱交換器に再流入させ、前記第３コントロールバルブを通過した第３冷媒の流れを７５．０℃、６．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．９６ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第３コントロールバルブから流出させた後、２０，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−３熱交換器に再流入させた。
実施例５
【０１９７】
下記のように条件を異ならせたことを除いては実施例２と同じ方法でスチームを生成し、この場合、熱回収装置の性能係数を下記の表２に表わした。
【０１９８】
８５．０℃、８．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（８．９２ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態の第１冷媒の流れを３０，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−１熱交換器に流入させ、これと同時に前記第１−１熱交換器に１１０．０℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態の廃熱の流れを２００，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて熱交換をさせた。前記熱交換後廃熱の流れを９４．９℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態で２００，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−１熱交換器から流出させ、前記熱交換された廃熱の流れは第１−２熱交換器に流入させた。これと同時に、前記第１−２熱交換器には８０．０℃、７．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（７．９４ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態の第２冷媒の流れを２９，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて熱交換をさせた。前記熱交換後廃熱の流れを９０．０℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態で２００，０００ｋｇ／ｈｒの流量で前記第１−２熱交換器から流出させ、前記熱交換された廃熱の流れは第１−３熱交換器に流入させた。これと同時に、前記第１−３熱交換器では７７．５℃、６．６ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（７．４５ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態の第３冷媒の流れを１３，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて熱交換をさせた。前記熱交換後廃熱の流れを８７．７℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態で２００，０００ｋｇ／ｈｒの流量で前記第１−３熱交換器から流出させた。前記第１−１熱交換器で熱交換後流出された第１冷媒の流れは８５．０℃、８．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（８．９２ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で流出させた後第３−１熱交換器に流入させ、前記第３−１熱交換器で熱交換後流出された第１冷媒の流れは１１５．０℃、８．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（８．９２ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で第１コンプレッサーに流入した。また、前記第１−２熱交換器で熱交換後流出された第２冷媒の流れは８０．０℃、７．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（７．９４ｂａｒ）、気体体積分率が０．９６である状態で流出させた後第３−２熱交換器に流入させ、前記第３−２熱交換器で熱交換後流出された第２冷媒の流れは１０４．４℃、７．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（７．９４ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で第２コンプレッサーに流入した。前記第１−３熱交換器で熱交換後流出された第３冷媒の流れは７７．５℃、６．６ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（７．４５ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で流出させた後第３−１熱交換器に流入させ、前記第３−１熱交換器で熱交換後流出された第３冷媒の流れは１０２．４℃、６．６ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（７．４５ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で第３コンプレッサーに流入した。。その後、前記第１コンプレッサーで圧縮された第１冷媒の流れは１３６．５℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が１．００である状態で前記第１コンプレッサーから流出させ、この場合、前記第１コンプレッサーで使われた仕事量は１８６，９４３．０Ｗであった。前記第２コンプレッサーで圧縮された第２冷媒の流れは１２８．７℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が１．００である状態で前記第２コンプレッサーから流出させ、この場合、前記第２コンプレッサーで使われた仕事量は２０１，５４８．０Ｗであった。また、前記第３コンプレッサーで圧縮された第３冷媒の流れは１２８．２℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が１．００である状態で前記第３コンプレッサーから流出させ、この場合、前記第３コンプレッサーで使われた仕事量は９５，７８１．０Ｗであった。
【０１９９】
その後、前記第１コンプレッサー、第２コンプレッサーおよび第３コンプレッサーからそれぞれ流出した第１、第２および第３冷媒の流れを流体混合器に流入して混合し、１３１．９℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が１．００である状態の混合された冷媒の流れを７２，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第２熱交換装置である凝縮機に流入した。これと同時に前記凝縮機に１１５．０℃、０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態の水を１０，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて前記冷媒の流れと熱交換をさせた。前記熱交換後水は１１５．０℃、０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．３７である状態のスチームで排出され、前記混合された冷媒の流れは凝縮されて１２５℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態で流出させた後前記第３−１熱交換器に流入させた。前記混合された冷媒の流れは前記第３−１熱交換器で前記第１−１熱交換器から流出して前記第３−１熱交換器に流入した第１冷媒の流れと熱交換された後、１１９．０℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第３−１熱交換器から排出し、第３−２熱交換器に流入し、前記第３−１熱交換器で熱交換された後、前記第３−２熱交換器に流入した混合された冷媒の流れは、前記第１−２熱交換器から流出して前記第３−２熱交換器に流入した第２冷媒の流れと熱交換された後、１１４．４℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第３−２熱交換器から排出し、第３−３熱交換器に流入した。また、前記第３−２熱交換器で熱交換された後、前記第３−３熱交換器に流入した混合された冷媒の流れは、前記第１−３熱交換器から流出して前記第３−３熱交換器に流入した第３冷媒の流れと熱交換された後、１１２．４℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第３−３熱交換器から流出させ、その後流体分配器に流入した。
【０２００】
前記流体分配器で前記混合された冷媒の流れはそれぞれ１１２．４℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態の第１第２および第３冷媒の流れに分離し、前記第１冷媒の流れは３０，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１コントロールバルブに流入させ、前記第２冷媒の流れは２９，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第２コントロールバルブに流入させ、前記第３冷媒の流れは１３，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第３コントロールバルブに流入させて減圧した。
【０２０１】
前記第１コントロールバルブを通過した減圧された第１冷媒の流れを８５．０℃、８．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（８．９２ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第１コントロールバルブから流出させた後、、３０，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−１熱交換器に再流入させた。また、前記第２コントロールバルブを通過した減圧された第２冷媒の流れを８０．０℃、７．１ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（７．９４ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第２コントロールバルブから流出させた後、２９，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−２熱交換器に再流入させ、前記第３コントロールバルブを通過した第３冷媒の流れを７７．５℃、６．６ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（７．４５ｂａｒ）、気体体積分率が０．００である状態で前記第３コントロールバルブから流出させた後、１３，０００ｋｇ／ｈｒの流量で第１−３熱交換器に再流入させた。
比較例１
【０２０２】
図１１の熱回収装置を利用して、スチームを生成した。
【０２０３】
冷媒（１，１，１，３，３−ｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐａｎｅ、Ｒ２４５ｆａ）が第１熱交換器、コンプレッサー、第２熱交換器、およびコントロールバルブを順に通過するように、前記冷媒を８１，０００ｋｇ／ｈｒの同じ流量で循環させた。具体的には、７０．０℃、５．ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．１ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態の冷媒の流れを第１熱交換器に流入させ、これと同時に前記第１熱交換器に１１０．０℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態の廃熱の流れを１００，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて熱交換をさせた。前記熱交換後廃熱の流れは８０．０℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態で１００，０００ｋｇ／ｈｒの流量から流出させ、冷媒の流れは７０．０℃、５．ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．１ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で流出させた後コンプレッサーで流入して圧縮した。前記コンプレッサーで圧縮された冷媒の流れは１２５．０℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．７５である状態でコンプレッサーから流出させた。この場合、前記コンプレッサーで使われた仕事量は６２９，３８７．０Ｗであった。前記コンプレッサーから流出した冷媒の流れを第２熱交換器に流入させ、これと同時に前記第２熱交換器で１１５．０℃、０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態の水を１０，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて前記冷媒の流れと熱交換をさせた。前記熱交換後水は１１５．０℃、０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．２９である状態のスチームで排出され、凝縮された冷媒の流れは１２５．０℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態で流出させた後コントロールバルブに流入した。前記コントロールバルブに流入した冷媒の流れを７０．０℃、５．ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．１ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態で前記コントロールバルブから流出させた後、第１熱交換器に流入させた。
【０２０４】
この場合、熱回収装置の性能係数を下記の表３に表わした。
比較例２
【０２０５】
図１２の熱回収装置を利用して、スチームを生成した。
【０２０６】
冷媒（１，１，１，３，３−ｐｅｎｔａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐａｎｅ、Ｒ２４５ｆａ）が第１熱交換器、第３熱交換器、コンプレッサー、第２熱交換器、第３熱交換器およびコントロールバルブを順に通過するように、前記冷媒を８１，０００ｋｇ／ｈｒの同じ流量で循環させた。具体的には、７０．０℃、５．ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．１ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態の冷媒の流れを第１熱交換器に流入させ、これと同時に前記第１熱交換器に１１０．０℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態の廃熱の流れを１００，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて熱交換をさせた。前記熱交換後廃熱の流れは８０．０℃、１．０ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態で１００，０００ｋｇ／ｈｒの流量から流出させ、冷媒の流れは７０．０℃、５．ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．１ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で流出させた後第３熱交換器に流入した。前記第１熱交換器から流出して前記第３熱交換器に流入した冷媒の流れはコンプレッサーに流入させ、前記コンプレッサーから流出させた冷媒の流れは第２熱交換器に流入させ、第２熱交換器を通過する流体の流れと熱交換させ、第２熱交換器から流出させた冷媒の流れは再び第３熱交換器に流入させ、前記第１熱交換器から流出して前記第３熱交換器に流入した冷媒の流れと熱交換させた後、コントロールバルブを通過するようにした。具体的には、前記第３熱交換器で熱交換された冷媒の流れを１１５．０℃、５．ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．１ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態で前記第３熱交換器から流出させた後コンプレッサーに流入させた。また、前記コンプレッサーで圧縮された冷媒の流れは１４６．０℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が１．０である状態でコンプレッサーから流出させた。この場合、前記コンプレッサーで使われた仕事量は７３５，１３９．０Ｗであった。前記コンプレッサーから流出した冷媒の流れを第２熱交換器に流入させ、これと同時に前記第２熱交換器で１１５．０℃、０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．０である状態の水を１０，０００ｋｇ／ｈｒの流量で流入させて前記冷媒の流れと熱交換をさせた。前記熱交換後水は１１５．０℃、０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ、気体体積分率が０．４７である状態のスチームで排出され、凝縮された冷媒の流れは１２５．０℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態で流出させた後第３熱交換器に流入させた。前記第２熱交換器で熱交換された後、凝縮されて第３熱交換器に流入した冷媒の流れは前記第１熱交換器から流出して第３熱交換器に流入した冷媒の流れと熱交換された後、１０５．３℃、２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（２１．３ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態で前記第３熱交換器から流出し、コントロールバルブに流入した。前記コントロールバルブに流入した冷媒の流れを７０．０℃、５．ｋｇｆ／ｃｍ2ｇ（６．１ｂａｒ）、気体体積分率が０．０である状態で前記コントロールバルブから流出させた後、第１熱交換器に流入させた。
【０２０７】
この場合、熱回収装置の性能係数を下記の表３に表わした。
【０２０８】
【表１】
0006458169.tif 000003
【０２０９】
【表２】
0006458169.tif 000004
【０２１０】
【表３】
0006458169.tif 000005
【符号の説明】
【０２１１】
１０：熱回収装置
１００：第１熱交換装置
１０１：第１−１熱交換器
１０２：第１−２熱交換器
１０３：第１−３熱交換器
１０４：第１−４熱交換器
２００：圧縮装置
２０１：第１圧縮機
２０２：第２圧縮機
２０３：第３圧縮機
２０４：第４圧縮機
３００：第２熱交換装置
４００：少なくとも２以上の圧力降下装置
４０１：第１圧力降下装置
４０２：第２圧力降下装置
４０３：第３圧力降下装置
４０４：第４圧力降下装置
５００：貯蔵タンク
６００：流体混合器
７００：流体分配器
ＦD：少なくとも２以上の冷媒の流れ
ＦD1：第１冷媒の流れ
ＦD2：第２冷媒の流れ
ＦD3：第３冷媒の流れ
ＦD4：第４冷媒の流れ
ＦM：混合された冷媒の流れ
Ｗ1：第１流体の流れ
Ｗ2：第２流体の流れ
【図１】
0006458169.tif 000006
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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