(57)【要約】【課題】起動時や蒸発器に供給される加熱媒体の流量又は温度の低下時におけるポンプ内でのキャビテーションの発生を抑制可能な熱エネルギー回収装置を提供すること。【解決手段】熱エネルギー回収装置であって、蒸発器（１０）と、油回収器（１２）と、膨張機（１４）と、動力回収機（１６）と、凝縮器（１８）と、ポンプ（２２）と、循環流路（３０）と、油回収器（１２）内の液体を循環流路（３０）のうち凝縮器（１８）の下流側でかつポンプ（２２）の上流側の部位に戻す戻し流路（３２）と、凝縮器（１８）内における作動媒体の液量又は循環流路（３０）のうち凝縮器（１８）とポンプ（２２）との間における作動媒体の液量が基準量以下に減少したことを示す液量減少条件が成立したときに戻し流路（３２）を通じて油回収器（１２）内の液体を戻す戻し操作を行う制御ユニット（４０）と、を備えること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から供給される加熱媒体で作動媒体を加熱することによって当該作動媒体を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器から前記作動媒体とともに流出した油を回収する油回収器と、
前記油回収器から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、
前記膨張機に接続された動力回収機と、
前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮された作動媒体を前記蒸発器へ送るポンプと、
前記蒸発器、前記油回収器、前記膨張機、前記凝縮器及び前記ポンプをこの順に接続する循環流路と、
前記油回収器内の液体を前記循環流路のうち前記凝縮器の下流側でかつ前記ポンプの上流側の部位に戻す戻し流路と、
前記凝縮器内における前記作動媒体の液量又は前記循環流路のうち前記凝縮器と前記ポンプとの間における前記作動媒体の液量が基準量以下に減少したことを示す液量減少条件が成立したときに前記戻し流路を通じて前記油回収器内の液体を戻す戻し操作を行う制御ユニットと、を備える、熱エネルギー回収装置。
【請求項２】
請求項１に記載の熱エネルギー回収装置において、
前記制御ユニットは、前記凝縮器内における前記作動媒体の液面の高さ又は前記循環流路のうち前記凝縮器と前記ポンプとの間における前記作動媒体の液面の高さを検知可能な液面センサと、前記液面センサの検出値が基準高さ以下となったときに前記液量減少条件が成立したと判定して前記戻し操作を行う戻し制御部と、を有する、熱エネルギー回収装置。
【請求項３】
請求項１に記載の熱エネルギー回収装置において、
前記制御ユニットは、前記油回収器内の液面の高さを検知可能な液面センサと、前記液面センサの検出値が上限高さ以上となったときに前記液量減少条件が成立したと判定して前記戻し操作を行う戻し制御部と、を有する、熱エネルギー回収装置。
【請求項４】
請求項１に記載の熱エネルギー回収装置において、
前記制御ユニットは、前記油回収器内の液体の温度又は前記油回収器の温度を検知可能な温度センサと、前記温度センサの検出値が下限温度以下となったときに前記液量減少条件が成立したと判定して前記戻し操作を行う戻し制御部と、を有する、熱エネルギー回収装置。
【請求項５】
請求項１に記載の熱エネルギー回収装置において、
前記制御ユニットは、前記循環流路のうち前記油回収器と前記膨張機との間の部位の温度又は前記部位を流れる作動媒体の温度が設定温度以上となるまで前記戻し操作を行う、熱エネルギー回収装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の熱エネルギー回収装置において、
前記油回収器内の油を前記膨張機に供給するための給油流路をさらに備え、
前記油の比重は液状の作動媒体の比重よりも小さく、
前記給油流路の上流側の端部は、前記戻し流路の上流側の端部よりも上方の位置で前記油回収器に接続されている、熱エネルギー回収装置。
【請求項７】
請求項６に記載の熱エネルギー回収装置において、
前記油回収器内の油を前記膨張機に供給するための補助給油流路をさらに備え、
前記補助給油流路の上流側の端部は、前記給油流路の上流側の端部よりも下方の位置で前記油回収器に接続されている、熱エネルギー回収装置。
【請求項８】
請求項７に記載の熱エネルギー回収装置において、
前記補助給油流路の上流側の端部は、前記戻し流路の上流側の端部と同じ高さ位置かそれよりも下方の位置で前記油回収器に接続されている、熱エネルギー回収装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の熱エネルギー回収装置において、
前記給油流路を開放するとともに前記補助給油流路を遮断する第１態様と前記給油流路を遮断するとともに前記補助給油流路を開放する第２態様との間を切り替え可能な切替弁をさらに備え、
前記制御ユニットは、前記油回収器内の液面が前記給油流路の上流側の端部よりも上方に位置するときは前記切替弁を前記第１態様とする一方、前記油回収器内の液面が前記給油流路の上流側の端部よりも下方に位置するときは前記切替弁を前記第２態様とする切替弁制御部をさらに有する、熱エネルギー回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱エネルギー回収装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場等の各種設備の排熱から動力を回収する熱エネルギー回収装置が知られている。例えば、特許文献１には、作動媒体を蒸発させる蒸発器と、蒸発器から作動媒体とともに流出した油を回収する油分離タンクと、油分離タンクから流出した作動媒体を膨張させるスクリュ膨張機と、スクリュ膨張機に接続された発電機と、膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出した作動媒体を蒸発器へ送出するポンプと、を備えた発電装置が開示されている。蒸発器には、外部の熱源から作動媒体を加熱するための加熱媒体が供給されている。また、特許文献２にも、同様の発電装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１２２５６８号公報
【特許文献２】特開２００６−２８３６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１又は２に記載されるような発電装置では、当該装置の起動時（暖機運転時）や蒸発器に供給される加熱媒体の流量又は温度の低下時等に、ポンプの上流側における液状の作動媒体の量が減少し、ポンプの運転が不安定になったりポンプ内でキャビテーションが生じたりする懸念がある。具体的に、当該装置の起動時は、蒸発器の下流側の流路や油回収器の温度が当該装置の定常運転時のそれよりも低いため、蒸発器から流出した作動媒体が前記流路や油回収器において凝縮し、液状の作動媒体として油回収器に溜まる。よって、ポンプの上流側における液状の作動媒体の量が減少する。また、熱源から蒸発器に供給される加熱媒体の流量又は温度が低下したときは、液状の作動媒体が蒸発器で十分に蒸発しきらずに気液二相の状態で蒸発器から流出し、当該作動媒体のうち液状のものが油回収器内に溜まるので、ポンプの上流側における液状の作動媒体の量が減少する。このため、起動時（暖機運転時）や蒸発器に供給される加熱媒体の流量又は温度の低下時には、ポンプにガス状の作動媒体が流入することによってポンプの運転が不安定になる恐れや、ポンプ内にキャビテーションが生じ、これによりポンプが損傷する恐れがある。
【０００５】
本発明の目的は、起動時や蒸発器に供給される加熱媒体の流量又は温度の低下時におけるポンプの不安定運転やポンプ内でのキャビテーションの発生を抑制可能な熱エネルギー回収装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決する手段として、本発明は、外部から供給される加熱媒体で作動媒体を加熱することによって当該作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器から前記作動媒体とともに流出した油を回収する油回収器と、前記油回収器から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、前記膨張機に接続された動力回収機と、前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で凝縮された作動媒体を前記蒸発器へ送るポンプと、前記蒸発器、前記油回収器、前記膨張機、前記凝縮器及び前記ポンプをこの順に接続する循環流路と、前記油回収器内の液体を前記循環流路のうち前記凝縮器の下流側でかつ前記ポンプの上流側の部位に戻す戻し流路と、前記凝縮器内における前記作動媒体の液量又は前記循環流路のうち前記凝縮器と前記ポンプとの間における前記作動媒体の液量が基準量以下に減少したことを示す液量減少条件が成立したときに前記戻し流路を通じて前記油回収器内の液体を戻す戻し操作を行う制御ユニットと、を備える、熱エネルギー回収装置を提供する。
【０００７】
本発明では、ポンプの上流側（凝縮器内、又は、循環流路のうち凝縮器とポンプとの間の部位）における作動媒体の液量が基準量以下に減少したとき、換言すれば、油回収器に液状の作動媒体が溜まっているときに、戻し操作が行われるので、すなわち、油回収器内の液体（油及び作動媒体）が戻し流路を通じて循環流路のうち凝縮器の下流側でかつポンプの上流側の部位に戻されるので、ポンプの上流側における液量が早期に増大する。よって、起動時（暖機運転時）や蒸発器に供給される加熱媒体の流量又は温度の低下時におけるポンプの不安定運転やポンプ内でのキャビテーションの発生が抑制される。しかも、油回収器内の液体が凝縮器の上流側ではなく凝縮器の下流側に戻されることにより当該液体の凝縮器での冷却が回避されるため、前記液体が凝縮器の上流側に戻される場合に比べて、当該液体に含まれる作動媒体が蒸発器から流出した後に凝縮すること、あるいは当該液体に含まれる作動媒体が蒸発器から気液二相の状態で流出することが抑制される。
【０００８】
この場合において、前記制御ユニットは、前記凝縮器内における前記作動媒体の液面の高さ又は前記循環流路のうち前記凝縮器と前記ポンプとの間における前記作動媒体の液面の高さを検知可能な液面センサと、前記液面センサの検出値が基準高さ以下となったときに前記液量減少条件が成立したと判定して前記戻し操作を行う戻し制御部と、を有してもよい。
【０００９】
このようにすれば、凝縮器内又は循環流路のうち凝縮器とポンプとの間に液面センサを設けるという簡単な構成で前記液量減少条件が成立したか否かを判定することが可能となる。
【００１０】
あるいは、前記制御ユニットは、前記油回収器内の液面の高さを検知可能な液面センサと、前記液面センサの検出値が上限高さ以上となったときに前記液量減少条件が成立したと判定して前記戻し操作を行う戻し制御部と、を有してもよい。
【００１１】
このようにしても、起動時や蒸発器に供給される加熱媒体の流量又は温度の低下時におけるポンプの不安定運転やポンプ内でのキャビテーションの発生が抑制される。具体的に、起動時や加熱媒体の流量又は温度の低下時には、蒸発器から流出した作動媒体の少なくとも一部が液状で油回収器内に溜まる。そうすると、油回収器内の液面が高くなる一方でポンプ上流側における液量が減少するので、油回収器の液面の高さに基づいて前記液量減少条件が成立したか否かを判定することができる。よって、油回収器の液面が上限高さ以上となったときに戻し操作を行うことにより、ポンプの不安定運転やポンプ内でのキャビテーションの発生を抑制することができる。
【００１２】
または、前記制御ユニットは、前記油回収器内の液体の温度又は前記油回収器の温度を検知可能な温度センサと、前記温度センサの検出値が下限温度以下となったときに前記液量減少条件が成立したと判定して前記戻し操作を行う戻し制御部と、を有してもよい。
【００１３】
このようにしても、ポンプの不安定運転やポンプ内でのキャビテーションの発生が抑制される。具体的に、油回収器内の液体の温度又は前記油回収器の温度が例えば作動媒体の気化温度よりも低い場合、蒸発器から流出した作動媒体の少なくとも一部が油回収器内で凝縮して当該油回収器内に溜まる。そうすると、油回収器内の液面が高くなる一方でポンプ上流側における液量が減少するので、油回収器内の液体の温度又は前記油回収器の温度に基づいて前記液量減少条件が成立したか否かを判定することができる。よって、油回収器内の液体の温度又は前記油回収器の温度が下限温度以下となったときに戻し操作を行うことにより、ポンプの不安定運転やポンプ内でのキャビテーションの発生を抑制することができる。
【００１４】
あるいは、前記制御ユニットは、前記循環流路のうち前記油回収器と前記膨張機との間の部位の温度又は前記部位を流れる作動媒体の温度が設定温度以上となるまで前記戻し操作を行ってもよい。
【００１５】
このようにすれば、油回収器内に液状の作動媒体が溜まりやすい暖機運転時（循環流路のうち蒸発器と油回収器との間の部位、油回収器及び循環流路のうち油回収器と膨張機との間の部位の温度が通常運転時の温度になるまでの運転時）に戻し操作が継続されるので、特に起動時におけるポンプの不安定運転やポンプ内でのキャビテーションの発生を有効に抑制することができる。
【００１６】
また、本発明において、前記油回収器内の油を前記膨張機に供給するための給油流路をさらに備え、前記油の比重は液状の作動媒体の比重よりも小さく、前記給油流路の上流側の端部は、前記戻し流路の上流側の端部よりも上方の位置で前記油回収器に接続されていることが好ましい。
【００１７】
このようにすれば、油回収器から相対的に比重の小さな油を多く含む液体が膨張機に供給されるので、膨張機での油膜切れの発生が抑制される。具体的に、油の比重が液状の作動媒体のそれよりも小さいので、給油流路の上流側の端部が戻し流路の上流側の端部と同じ高さかそれよりも下方の位置で油回収器に接続される場合に比べて戻し流路の上流側の端部よりも上方の位置で油回収器に接続される方が、給油流路を通じて膨張機に供給される液体に対する油の割合が大きくなり、これにより前記液体の粘度が高くなる。よって、膨張機での油膜切れの発生が抑制される。
【００１８】
この場合において、前記油回収器内の油を前記膨張機に供給するための補助給油流路をさらに備え、前記補助給油流路の上流側の端部は、前記給油流路の上流側の端部よりも下方の位置で前記油回収器に接続されていることが好ましい。
【００１９】
このようにすれば、油回収器内に液状の作動媒体が溜まった場合であっても、給油流路を通じて油を多く含む液体を膨張機に供給しつつ、油回収器内の液面が給油流路の上流側の端部よりも低くなったときでも補助給油流路を通じて確実に油を膨張機に供給することができる。
【００２０】
さらにこの場合において、前記補助給油流路の上流側の端部は、前記戻し流路の上流側の端部と同じ高さ位置かそれよりも下方の位置で前記油回収器に接続されていることが好ましい。
【００２１】
このようにすれば、油回収器内の液体が戻し流路を通じて戻されている間は常に膨張機に油が供給される。
【００２２】
また、本発明において、前記給油流路を開放するとともに前記補助給油流路を遮断する第１態様と前記給油流路を遮断するとともに前記補助給油流路を開放する第２態様との間を切り替え可能な切替弁をさらに備え、前記制御ユニットは、前記油回収器内の液面が前記給油流路の上流側の端部よりも上方に位置するときは前記切替弁を前記第１態様とする一方、前記油回収器内の液面が前記給油流路の上流側の端部よりも下方に位置するときは前記切替弁を前記第２態様とする切替弁制御部をさらに有することが好ましい。
【００２３】
このようにすれば、油回収器内の液面が給油流路の上流側の端部よりも高い場合に給油流路を通じて比較的油を多く含む液体のみを膨張機に供給することができ、しかも、油回収器内の液面が給油流路の上流側の端部よりも低い場合には給油流路が遮断されるので、給油流路を通じて例えばガス状の作動媒体が膨張機に流入することが抑制される。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、起動時や蒸発器に供給される加熱媒体の流量又は温度の低下時におけるポンプの不安定運転やポンプ内でのキャビテーションの発生を抑制可能な熱エネルギー回収装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態の熱エネルギー回収装置の構成の概略を示す図である。
【図２】図１の熱エネルギー回収装置の戻し制御部の制御内容を示すフローチャートである。
【図３】図１の熱エネルギー回収装置の変形例を示す図である。
【図４】図１の熱エネルギー回収装置の変形例を示す図である。
【図５】図１の熱エネルギー回収装置の変形例を示す図である。
【図６】図１の熱エネルギー回収装置の変形例を示す図である。
【図７】図１の熱エネルギー回収装置の変形例を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態の熱エネルギー回収装置の構成の概略を示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態の熱エネルギー回収装置の構成の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の好ましい実施形態について、以下、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の熱エネルギー回収装置について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００２８】
図１に示されるように、熱エネルギー回収装置は、蒸発器１０と、油回収器１２と、膨張機１４と、動力回収機１６と、凝縮器１８と、レシーバ２０と、ポンプ２２と、循環流路３０と、戻し流路３２と、制御ユニット４０と、を備えている。
【００２９】
循環流路３０は、蒸発器１０、油回収器１２、膨張機１４、凝縮器１８、レシーバ２０及びポンプ２２をこの順に直列に接続している。
【００３０】
蒸発器１０は、外部から供給される加熱媒体と液状の作動媒体とを熱交換させることにより当該作動媒体を蒸発させる。蒸発器１０に供給される加熱媒体としては、例えば、工場等から排出される温水や高温ガスが挙げられる。また、作動媒体としては、Ｒ２４５ｆａが用いられている。
【００３１】
油回収器１２は、循環流路３０における蒸発器１０の下流側の部位に設けられている。油回収器１２は、蒸発器１０から作動媒体とともに流出した油を回収する。油回収器１２で回収された油は、油回収器１２と膨張機１４とを接続する給油流路１３を通じて膨張機１４に供給される。本実施形態では、給油流路１３の上流側の端部は、油回収器１２の側部に接続されている。この油の比重は、液状の作動媒体の比重よりも小さい。
【００３２】
膨張機１４は、循環流路３０における油回収器１２の下流側の部位に設けられている。本実施形態では、膨張機１４として、油回収器１２から流出したガス状の作動媒体の膨張エネルギーにより回転駆動されるロータを有する容積式のスクリュー膨張機が用いられている。具体的に、膨張機１４は、雌雄一対のスクリュロータを有している。
【００３３】
動力回収機１６は、膨張機１４に接続されている。本実施形態では、動力回収機１６として発電機が用いられている。この動力回収機１６は、膨張機１４の一対のスクリュロータのうちの一方に接続された回転軸を有している。動力回収機１６は、前記回転軸が前記スクリュロータの回転に伴って回転することにより電力を発生させる。なお、動力回収機１６として、発電機の他、圧縮機等が用いられてもよい。
【００３４】
凝縮器１８は、循環流路３０における膨張機１４の下流側の部位に設けられている。凝縮器１８は、膨張機１４から流出した作動媒体を外部から供給される冷却媒体（冷却水等）で冷却することにより凝縮（液化）させる。
【００３５】
レシーバ２０は、循環流路３０における凝縮器１８の下流側の部位に設けられている。レシーバ２０は、凝縮器１８から流出した液状の作動媒体を貯留する。
【００３６】
ポンプ２２は、循環流路３０におけるレシーバ２０の下流側の部位（レシーバ２０と蒸発器１０との間の部位）に設けられている。ポンプ２２は、液状の作動媒体を所定の圧力まで加圧して蒸発器１０へ送り出す。ポンプ２２としては、インペラをロータとして備える遠心ポンプや、ロータが一対のギアからなるギアポンプ等が用いられる。
【００３７】
戻し流路３２は、油回収器１２内の液体を循環流路３０のうち凝縮器１８の下流側でかつポンプ２２の上流側の部位に戻すための流路である。本実施形態では、戻し流路３２の上流側の端部は、油回収器１２の底部に接続されており、戻し流路３２の下流側の端部は、レシーバ２０に接続されている。なお、戻し流路３２の上流側の端部は、給油流路１３に接続されていてもよい。また、戻し流路３２の下流側の端部は、循環流路３０のうち凝縮器１８とレシーバ２０との間の部位に接続されてもよい。
【００３８】
戻し流路３２には、戻し弁Ｖ１が設けられている。この戻し弁Ｖ１が開かれることにより、油回収器１２内の液体がレシーバ２０内に流入する。
【００３９】
制御ユニット４０は、循環流路３０のうち凝縮器１８とポンプ２２との間における作動媒体の液量が基準量以下に減少したことを示す液量減少条件が成立したときに戻し流路３２を通じて油回収器１２内の液体を戻す戻し操作を行う。具体的には、制御ユニット４０は、前記液量減少条件が成立したときに戻し弁Ｖ１を開く制御を行う。本実施形態では、制御ユニット４０は、液面センサ４１と、戻し制御部４２と、を有している。
【００４０】
液面センサ４１は、循環流路３０のうち凝縮器１８とポンプ２２との間に位置するレシーバ２０に設けられている。
【００４１】
戻し制御部４２は、液面センサ４１の検出値Ｌ１が基準高さＬ０以下になったときに前記液量減少条件が成立したと判定して前記戻し操作（戻し弁Ｖ１を開く操作）を行う。また、戻し制御部４２は、前記検出値Ｌ１が前記基準高さＬ０よりも大きくなったときに戻し弁Ｖ１を閉じる。
【００４２】
本実施形態では、制御ユニット４０は、油回収器１２の液面の高さを検知可能な液面センサ４３をさらに有している。戻し制御部４２は、液面センサ４３の検出値Ｌ２が下限高さＬα以下になったときに戻し弁Ｖ１を閉じる。下限高さＬαは、給油流路１３の上流側の端部の位置に設定される。
【００４３】
次に、図２を参照しながら、戻し制御部４２の具体的な制御内容を説明する。
【００４４】
まず、戻し制御部４２は、ポンプ２２の起動中において、液面センサ４１の検出値Ｌ１が基準高さＬ０以下か否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００４５】
この結果、検出値Ｌ１が基準高さＬ０以下の場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、戻し制御部４２は、油回収器１２内の液体をレシーバ２０へ流入させるために戻し弁Ｖ１を開く操作（戻し操作）を行う（ステップＳ１３）。一方、検出値Ｌ１が基準高さＬ０よりも大きい場合（ステップＳ１２でＮＯ）、戻し制御部４２は、ステップＳ１２に戻り、再び検出値Ｌ１が基準高さＬ０以下か否か判定する。
【００４６】
戻し制御部４２は、戻し弁Ｖ１を開く操作を行った後（ステップＳ１３の後）、液面センサ４３の検出値Ｌ２が下限高さＬα以下か否かを判定する（ステップＳ１４）。
【００４７】
この結果、検出値Ｌ２が下限高さＬα以下の場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、すなわち、油回収器１２内の液面の高さが給油流路１３の上流側の端部と同じ高さかそれよりも下方に位置する場合、戻し制御部４２は、給油流路１３を通じた油回収器１２内の油の膨張機１４への供給不足を回避するために戻し弁Ｖ１を閉じ（ステップＳ１６）、ステップＳ１２に戻る。一方、検出値Ｌ２が下限高さＬαよりも大きい場合（ステップＳ１４でＮＯ）、戻し制御部４２は、液面センサ４１の検出値Ｌ１が基準高さＬ０よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【００４８】
そして、検出値Ｌ１が基準高さＬ０以下の場合（ステップＳ１５でＮＯ）、ステップＳ１４に戻る一方、検出値Ｌ１が基準高さＬ０よりも大きい場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、油回収器１２内の液体のレシーバ２０への流入を停止させるために戻し弁Ｖ１を閉じ（ステップＳ１６）、ステップＳ１２に戻る。
【００４９】
次に、本熱エネルギー回収装置の動作を説明する。ここでは、当該装置の起動時（暖機運転時）について説明する。この装置の起動時は、戻し弁Ｖ１は閉じられている。
【００５０】
まず、蒸発器１０に加熱媒体を供給し、凝縮器１８に冷却媒体を供給する。そして、ポンプ２２を駆動する。そうすると、ポンプ２２の上流側の液状の作動媒体が蒸発器１０に送られ、ここで蒸発する。
【００５１】
ここで、本装置の起動時は、循環流路３０のうち蒸発器１０と油回収器１２との間の部位、油回収器１２及び油回収器１２内の液体の温度が当該装置の定常運転時のそれよりも低いため、蒸発器１０から流出した作動媒体が前記部位や油回収器１２において凝縮し、液状の作動媒体として油回収器１２に溜まる。そうすると、油回収器１２内の液面が高くなる一方でポンプ２２の上流側に位置するレシーバ２０内の液面が低くなる。
【００５２】
この結果、レシーバ２０に設けられている液面センサ４１の検出値Ｌ１が基準高さＬ０以下になったとき（液量減少条件が成立したとき）、戻し制御部４２は、戻し弁Ｖ１を開く。これにより、油回収器１２内の液体（油及び液状の作動媒体）が戻し流路３２を通じてレシーバ２０に流入する。その後、検出値Ｌ２が下限高さＬα以下になる、あるいは検出値Ｌ１が基準高さＬ０よりも大きくなると、戻し制御部４２は、戻し弁Ｖ１を閉じる。
【００５３】
以上のようにして暖機運転から定常運転に移行する。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態の熱エネルギー回収装置では、ポンプ２２の上流側に位置するレシーバ２０内の液面が基準高さＬ０以下に低下したとき、換言すれば、油回収器１２に液状の作動媒体が溜まっているときに、戻し操作（戻し弁Ｖ１を開く操作）が行われるので、すなわち、油回収器１２内の液体（油及び作動媒体）がレシーバ２０に戻されるので、ポンプ２２の上流側における液量が早期に増大する。よって、起動時（暖機運転時）におけるポンプの２２不安定運転やポンプ２２内でのキャビテーションの発生が抑制される。このため、暖機運転時のポンプ２２の回転数を定常運転時のそれよりも小さくするという操作が回避可能となり、これにより暖機運転時においても動力回収機１６で有効に動力を回収することが可能となる。
【００５５】
さらに、油回収器１２内の液体が凝縮器１８の上流側ではなく凝縮器１８の下流側に戻されることにより当該液体の凝縮器１８での冷却が回避されるため、前記液体が凝縮器１８の上流側に戻される場合に比べて、当該液体に含まれる作動媒体が蒸発器１０から流出した後に凝縮すること、あるいは当該液体に含まれる作動媒体が蒸発器１０から気液二相の状態で流出することが抑制される。
【００５６】
また、レシーバ２０内の液面の低下は、当該装置の起動時に限らず、定常運転時において蒸発器１０に供給される加熱媒体の流量又は温度が低下したとき等にも起こり得る。具体的に、加熱媒体の流量又は温度が低下したときは、液状の作動媒体が蒸発器１０で十分に蒸発しきらずに気液二相の状態で蒸発器１０から流出し、当該作動媒体のうち液状のものが油回収器１２内に溜まるので、レシーバ２０の液面が低下する。このときも、戻し制御部４２は上記と同じ制御を行うため、当該装置の起動時（暖機運転時）だけでなく蒸発器１０に供給される加熱媒体の流量又は温度の低下時等においても、ポンプ２２の不安定運転やポンプ２２内でのキャビテーションの発生が有効に抑制される。
【００５７】
また、本実施形態では、油回収器１２から相対的に比重の小さな油を多く含む液体が膨張機１４に供給されるので、膨張機１４での油膜切れの発生が抑制される。具体的に、油の比重が作動媒体のそれよりも小さく、かつ、給油流路１３の上流側の端部が戻し流路３２の上流側の端部よりも上方の位置で油回収器１２に接続されているので、給油流路１３の上流側の端部が戻し流路３２の上流側の端部と同じ高さかそれよりも下方の位置で油回収器１２に接続される場合に比べて、給油流路１３を通じて膨張機１４に供給される液体に対する油の割合が大きくなり、これにより前記液体の粘度が高くなる。よって、膨張機１４での油膜切れの発生が抑制される。
【００５８】
また、本実施形態では、戻し制御部４２は検出値Ｌ１が基準高さＬ０よりも大きくなったときに戻し弁Ｖ１を閉じる例が示されたが、戻し制御部４２は、循環流路３０のうち油回収器１２と膨張機１４との間の部位に設けられた温度センサ４９（図３を参照）の検出値が設定温度以上となるまで（暖機運転が終了するまで）戻し弁Ｖ１を開いてもよい。
【００５９】
このようにすれば、油回収器１２内に液状の作動媒体が溜まりやすい暖機運転時（循環流路３０のうち蒸発器１０と油回収器１２との間の部位、油回収器１２及び循環流路３０のうち油回収器１２と膨張機１４との間の部位の温度が通常運転時の温度である前記設定温度になるまでの運転時）に戻し弁Ｖ１が開き続けるので、特に起動時におけるポンプ２２の不安定運転やポンプ２２内でのキャビテーションの発生を有効に抑制することができる。
【００６０】
また、図４に示されるように、レシーバ２０は省略されてもよい。この場合、液面センサ４１は、循環流路３０のうち凝縮器１８とポンプ２２との間の液面を検知可能な部位に設けられ、戻し流路３２の下流側の端部は、循環流路３０のうち液面センサ４１が設けられている位置よりも上流側の部位に接続される。あるいは、特に凝縮器１８としていわゆるシェル＆チューブ式の熱交換器のように熱交換器が液状の作動媒体を貯留する機能を有する場合、図５に示されるように、液面センサ４１は、凝縮器１８に接続されてもよい。
【００６１】
また、図６に示されるように、油回収器１２内の油を膨張機１４に供給するための補助給油流路１３ａをさらに有してもよい。補助給油流路１３ａの上流側の端部は、給油流路１３の上流側の端部よりも下方の位置でかつ戻し流路３２の上流側の端部と同じ高さ位置かそれよりも下方の位置で油回収器１２に接続される。補助給油流路１３ａの下流側の端部は、例えば給油流路１３の中間部位に接続される。
【００６２】
このようにすれば、油回収器１２内に液状の作動媒体が溜まった場合であっても、給油流路１３を通じて比較的比重の小さな油を多く含む液体を膨張機１４に供給しつつ、油回収器１２内の液面が給油流路１３の上流側の端部よりも低くなったときでも補助給油流路１３ａを通じて常時油を膨張機１４に供給することができる。この場合、戻し制御部４２の制御フローのうちステップＳ１４は省略される。あるいは、図７に示されるように、給油流路１３の上流側の端部が油回収器１２の底部に接続されており、戻し流路３２の上流側の端部が給油流路１３に接続されてもよい。この場合も、前記ステップＳ１４は省略される。
【００６３】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態の熱エネルギー回収装置について、図８を参照しながら説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。
【００６４】
本実施形態では、前記液量減少条件が成立したか否かの判定態様が第１実施形態のそれと異なっている。具体的に、本実施形態では、戻し制御部４２は、油回収器１２に設けられた液面センサ４５の検出値が上限高さ以上となったときに前記液量減少条件が成立したと判定して前記戻し操作（戻し弁Ｖ１を開く操作）を行う。また、戻し制御部４２は、液面センサ４５の検出値が上限高さ未満となったときに戻し弁Ｖ１を閉じる。
【００６５】
このようにしても、第１実施形態と同様に、起動時や蒸発器１０に供給される加熱媒体の流量又は温度の低下時におけるポンプ２２の不安定運転やポンプ２２内でのキャビテーションの発生が抑制される。具体的に、起動時や加熱媒体の流量又は温度の低下時には、蒸発器１０から流出した作動媒体の少なくとも一部が液状で油回収器１２内に溜まる。そうすると、油回収器１２内の液面が高くなる一方でポンプ２２上流側における液量（例えばレシーバ２０内の液量）が減少するので、油回収器１２の液面の高さに基づいて前記液量減少条件が成立したか否かを判定することができる。よって、油回収器１２の液面が上限高さ以上となったときに戻し弁Ｖ１を開くことにより、ポンプ２２の不安定運転やポンプ２２内でのキャビテーションの発生を抑制することができる。
【００６６】
なお、本実施形態では、給油流路１３の上流側の端部は、油回収器１２の底部に接続されている。
【００６７】
ここで、本実施形態では、液面センサ４５の代わりに温度センサが油回収器１２に設けられ、戻し制御部４２がその温度センサの検出値に基づいて戻し弁Ｖ１の開閉を制御してもよい。具体的に、戻し制御部４２は、温度センサの検出値が下限温度（例えば作動媒体の気化温度）以下となったときに前記液量減少条件が成立したと判定して前記戻し操作（戻し弁Ｖ１を開く操作）を行ってもよい。
【００６８】
このようにしても、ポンプ２２の不安定運転やポンプ２２内でのキャビテーションの発生が抑制される。具体的に、油回収器１２内の液体の温度又は油回収器１２の温度が作動媒体の気化温度よりも低い場合、蒸発器１０から流出した作動媒体の少なくとも一部が油回収器１２内で凝縮して当該油回収器１２内に溜まる。そうすると、油回収器１２内の液面が高くなる一方でポンプ２２の上流側における液量が減少するので、油回収器１２内の液体の温度又は油回収器１２の温度に基づいて前記液量減少条件が成立したか否かを判定することができる。よって、油回収器１２内の液体の温度又は油回収器１２の温度が前記下限温度以下となったときに戻し弁Ｖ１を開くことにより、ポンプ２２の不安定運転やポンプ２２内でのキャビテーションの発生を抑制することができる。なお、この場合、戻し制御部４２は、温度センサの検出値が前記下限温度よりも高くなったときに戻し弁Ｖ１を閉じる。
【００６９】
（第３実施形態）
続いて、本発明の第３実施形態の熱エネルギー回収装置について、図８を参照しながら説明する。なお、第３実施形態についても、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。
【００７０】
本実施形態の熱エネルギー回収装置は、前記補助給油流路１３ａと、切替弁と、を備えている。切替弁は、給油流路１３に設けられた第１切替弁Ｖ２と、補助給油流路１３ａに設けられた第２切替弁Ｖ３と、を有している。第１切替弁Ｖ２は、給油流路１３のうち当該給油流路１３と補助給油流路１３ａとの接続部よりも上流側の部位に設けられている。各切替弁Ｖ２，Ｖ３は、開度調整が可能な開閉弁である。
【００７１】
また、制御ユニット４０は、各切替弁Ｖ２，Ｖ３の開閉を制御する切替弁制御部４６をさらに有している。切替弁制御部４６は、第１切替弁Ｖ２を開くとともに第２切替弁Ｖ３を閉じる（給油流路１３を開放するとともに補助給油流路１３ａを遮断する）第１態様と、第１切替弁Ｖ２を閉じるとともに第２切替弁Ｖ３を開く（給油流路１３を遮断するとともに補助給油流路１３ａを開放する）第２態様と、の間を切り替える。具体的に、切替弁制御部４６は、油回収器１２内の液面が給油流路１３の上流側の端部よりも高いとき（液面センサ４３の検出値が給油流路１３の上流側の端部の高さ位置よりも大きいとき）は第１切替弁Ｖ２を開くとともに第２切替弁Ｖ３を閉じる（前記第１態様とする）一方、油回収器１２内の液面が給油流路１３の上流側の端部よりも低いときは第１切替弁Ｖ２を閉じるとともに第２切替弁Ｖ３を開く（前記第２態様とする）。
【００７２】
このようにすれば、油回収器１２内の液面が給油流路１３の上流側の端部よりも高い場合には、給油流路１３を通じて比較的油を多く含む液体のみを膨張機１４に供給することができ、油回収器１２内の液面が給油流路１３の上流側の端部よりも低い場合には、給油流路１３を通じて例えばガス状の作動媒体が膨張機１４に流入することを抑制しつつ補助給油流路１３ａを通じて確実に油を膨張機１４に供給することができる。
【００７３】
なお、本実施形態では、給油流路１３に第１切替弁Ｖ２が設けられ、補助給油流路１３ａに第２切替弁Ｖ３が設けられた例が示されたが、給油流路１３と補助給油流路１３ａとの接続部に前記切替弁として３方弁が設けられてもよい。
【００７４】
また、補助給油流路１３ａの下流型の端部は、膨張機１４に接続されてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１０    蒸発器
１２    油回収器
１３    給油流路
１３ａ  補助給油流路
１４    膨張機
１６    動力回収機（発電機）
１８    凝縮器
２０    レシーバ
２２    ポンプ
３０    循環流路
３２    戻し流路
４０    制御ユニット
４１    液面センサ
４２    戻し制御部
４３    液面センサ
４５    液面センサ
４６    切替弁制御部
４９    温度センサ
Ｖ１    戻し弁
Ｖ２    第１切替弁
Ｖ３    第２切替弁
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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