(57)【要約】【課題】加熱によって作動媒体に異性体などの変形物が形成されても優れた復水特性が得られる復水器を提供する。【解決手段】実施形態の復水器２５は、作動媒体を凝縮させる第１の凝縮部４０と、作動媒体に含まれる有機物の構造が変形した変形物を凝縮させる第２の凝縮部５０と、タービン２３からの作動媒体を第１の凝縮部４０に導く導入管６０と、タービン２３からの作動媒体を第２の凝縮部５０に導く導入管６１と、タービン２３からの作動媒体を導入管６０または導入管６１に流す気体流路切替バルブ６２と、第１の凝縮部４０で凝縮した作動媒体をランキンサイクルの循環経路２９に導く導出管８０と、第１の凝縮部４０で凝縮しない残留気体を導入管６１に導く連通管７０と、第２の凝縮部５０で凝縮しない残留気体を導入管６０に導く連通管７１と、第２の凝縮部５０で凝縮した変形物を導出する導出管８２とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を作動媒体としてランキンサイクルで循環させる設備に備えられ、タービンから排出された気体の前記作動媒体を凝縮させる復水器であって、
前記作動媒体を凝縮させる第１の凝縮部と、
前記作動媒体に含まれる前記有機物の構造が変形した変形物を凝縮させる第２の凝縮部と、
前記タービンからの前記作動媒体を前記第１の凝縮部に導く第１の導入管と、
前記タービンからの前記作動媒体を前記第２の凝縮部に導く第２の導入管と、
前記タービンからの前記作動媒体を前記第１の導入管または前記第２の導入管に流す気体流路切替バルブと、
前記第１の凝縮部で凝縮した前記作動媒体を前記ランキンサイクルの循環経路に導く第１の導出管と、
開閉バルブを備え、前記第１の凝縮部で凝縮しない残留気体を前記第２の導入管に導く第１の連通管と、
開閉バルブを備え、前記第２の凝縮部で凝縮しない残留気体を前記第１の導入管に導く第２の連通管と、
前記第２の凝縮部で凝縮した前記変形物を導出する第２の導出管と
を備えることを特徴とする復水器。
【請求項２】
前記第２の凝縮部の内部において、前記作動媒体の流れる方向に垂直な方向に複数の温度検知器を有る温度検知器群と、
前記第２の凝縮部の内部に設けられた複数の冷却管と、
前記冷却管に導入される冷媒の流量を調整する流量調整バルブと、
前記温度検知器からの出力信号に基づいて、前記流量調整バルブを制御する制御部と
を備えることを特徴とする請求項１記載の復水器。
【請求項３】
前記温度検知器群が、前記作動媒体が流れる方向に複数段設けられていることを特徴とする請求項２記載の復水器。
【請求項４】
前記制御部が、
前記作動媒体に含まれる前記変形物に基づいて、前記気体流路切替バルブおよび前記開閉バルブを制御することを特徴とする請求項２または３記載の復水器。
【請求項５】
前記第２の凝縮部で凝縮した前記作動媒体を前記ランキンサイクルの循環経路に導く第３の導出管と、
前記第２の凝縮部で凝縮した前記作動媒体を前記第３の導出管に、または前記第２の凝縮部で凝縮した前記変形物を前記第２の導出管に流す液体流路切替バルブと
を備え、
前記制御部が、
前記第２の凝縮部に導入される気体が、前記作動媒体であるか、前記変形物を含む前記作動媒体であるかによって、前記液体流路切替バルブを制御することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項記載の復水器。
【請求項６】
前記第２の導出管の下流端に設けられ、前記変形物を回収する回収部を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の復水器。
【請求項７】
前記有機物が、ハイドロフルオロオレフィンまたはハイドロクロロフルオロオレフィンであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の復水器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、復水器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラなどで作動媒体を蒸気とし、その蒸気を蒸気タービンに導入して発電するランキンサイクル方式の発電設備がある。このランキンサイクル方式の一種に有機ランキンサイクルがある、これは作動媒体として、低沸点の有機媒体が使用される。低沸点の有機媒体を使用した有機ランキンサイクルでは、水より沸点の低い作動媒体をボイラなどで熱して蒸気を発生させ、その蒸気によってタービンを回動させる。これによって、熱エネルギを運動エネルギに換えている。
【０００３】
ランキンサイクルは、基本的に、（Ａ）飽和水を給水ポンプで断熱圧縮してボイラに供給する過程、（Ｂ）ボイラで等圧加熱を行い飽和もしくは過熱蒸気にする過程、（Ｃ）原動機 （タービンなど）で断熱膨張を行って仕事を発生する過程、（Ｄ）排気が復水器中で等圧冷却されて飽和水となる過程の４つの過程を有している。
【０００４】
１９９０年頃までは、低沸点の有機媒体として、例えば、フロン系の物質が使われていた。しかしながら、フロン系の物質は、オゾン層を破壊し、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が高いため、使用が禁止もしくは制限されてきた。
【０００５】
また、低沸点の有機媒体として、フロン系の物質と並んでブタンやペンタンなどの可燃性の炭化水素系の物質も広く用いられている。しかしながら、これらの炭化水素系の物質は、可燃性であるため、作動媒体として使用することは、安全性の観点から問題がある。また、可燃性の作動媒体を使用する場合、安全対策のための装置の設置が必要となり、設置コストなどが増大する。
【０００６】
近年、フロンと同じフッ素系炭化水素ではあるが、オゾン層を破壊せず、地球温暖化係数が低いハイドロフルオロオレフィン系の物質が開発されている。そして、このハイドロフルオロオレフィン系の物質を作動媒体として使用する有機ランキンサイクル発電設備が開発されている。
【０００７】
このハイドロフルオロオレフィン系の物質は、地球温暖化係数が低いが、高温下で構造が異性体などに変形、もしくは分解して特性が変わることがある。変形した物質は、例えば、沸点が変わる。このような沸点の異なる変形物を含む作動媒体を使用すると、復水器における復水能力が低下し、復水器内の圧力が高まる。これによって、タービンの入口と出口の圧力差が小さくなり、タービン出力が低下する。
【０００８】
このような問題に対応するため、作動媒体の異性化反応を抑制する反応抑制部を備えた有機ランキンサイクル発電設備が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１５−８３８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の有機ランキンサイクル発電設備では、作動媒体の異性化反応を完全に抑制することはできていない。すなわち、従来の有機ランキンサイクル発電設備では、作動媒体において、異性体などの変形物の存在を無くすことは困難である。さらに、従来の有機ランキンサイクル発電設備では、作動媒体に発生した異性体などの変形物を取り除くことはできない。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、加熱などによって作動媒体に異性体などの変形物が形成された場合においても優れた復水特性が得られる復水器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
実施形態の復水器は、有機物を作動媒体としてランキンサイクルで循環させる設備に備えられ、タービンから排出された気体の前記作動媒体を凝縮させる。この復水器は、前記作動媒体を凝縮させる第１の凝縮部と、前記作動媒体に含まれる前記有機物の構造が変形した変形物を主に凝縮させる第２の凝縮部と、前記タービンからの前記作動媒体を前記第１の凝縮部に導く第１の導入管と、前記タービンからの前記作動媒体を前記第２の凝縮部に導く第２の導入管と、前記タービンからの前記作動媒体を前記第１の導入管または前記第２の導入管に流す気体流路切替バルブとを備える。
【００１３】
さらに、復水器は、前記第１の凝縮部で凝縮した前記作動媒体を前記ランキンサイクルの循環経路に導く第１の導出管と、開閉バルブを備え、前記第１の凝縮部で凝縮しない残留気体を前記第２の導入管に導く第１の連通管と、開閉バルブを備え、前記第２の凝縮部で凝縮しない残留気体を前記第１の導入管に導く第２の連通管と、前記第２の凝縮部で凝縮した前記変形物を導出する第２の導出管とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態の復水器を備える有機ランキンサイクル発電設備を模式的に示した図である。
【図２】実施の形態の復水器の構成を模式的に示した図である。
【図３】実施の形態の復水器における第２の凝縮部の構成を模式的に示した図である。
【図４】実施の形態の復水器の温度検知器群における温度変化の一例を示した図である。
【図５】実施の形態の復水器の温度検知器群における温度変化の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、実施の形態の復水器２５を備える有機ランキンサイクル発電設備１０を模式的に示した図である。
【００１７】
有機ランキンサイクル発電設備１０は、図１に示すように、ボイラ２１、熱源２２、タービン２３、発電機２４、復水器２５、冷却塔２６、送液ポンプ２７を備える。また、有機ランキンサイクル発電設備１０は、熱源２２からの熱媒体が流れる熱媒体ライン２８と、作動媒体が流れる循環経路２９とを備える。
【００１８】
循環経路２９は、ボイラ２１とタービン２３との間、タービン２３と復水器２５との間、復水器２５と送液ポンプ２７との間、送液ポンプ２７とボイラ２１との間を接続している。そして、作動媒体は、例えば、ボイラ２１、タービン２３、復水器２５、送液ポンプ２７の順に循環する。
【００１９】
熱源２２から供給される熱媒体は、液体の作動媒体をボイラ２１において蒸気（気体）とする熱量を有するものであればよい。熱媒体としては、例えば、地熱蒸気、地熱水、地熱ガス、原動機からの排気ガスなどが挙げられる。
【００２０】
作動媒体は、水よりも沸点の低い有機物からなる媒体である。作動媒体としては、例えば、分子構造中に炭素−炭素二重結合を有するハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）またはハイドロクロロフルオロオレフィン（ＨＣＦＯ）などが挙げられる。
【００２１】
ボイラ２１は、熱源２２からの熱媒体によって作動媒体を加熱し、蒸発させ、蒸気とするものである。ボイラ２１には、図１に示すように、循環経路２９が接続されており、液体の作動媒体が供給される。なお、ボイラ２１は、熱媒体と作動媒体とを熱交換できるものであればよい。
【００２２】
タービン２３では、ボイラ２１からの蒸気の圧力より回転力を得て、タービン軸が回転駆動する。発電機２４は、タービン軸に連結されている。そして、発電機２４では、タービン軸から回転力を得て発電する。
【００２３】
復水器２５は、タービン２３から排出された気体の作動媒体を冷却して、凝縮させる。復水器２５には、冷却塔２６で冷却された冷媒が圧送される。冷媒としては、例えば、水などが挙げられる。なお、復水器２５の構成については、後に詳しく説明する。
【００２４】
送液ポンプ２７は、復水器２５で液体となった作動媒体をボイラ２１に圧送する。
【００２５】
上記した構成を備えることで、低沸点の有機媒体を使用したランキンサイクルが実現される。
【００２６】
次に、実施の形態の復水器２５について説明する。
【００２７】
図２は、実施の形態の復水器２５の構成を模式的に示した図である。図３は、実施の形態の復水器２５における第２の凝縮部５０の構成を模式的に示した図である。
【００２８】
図２に示すように、復水器２５は、第１の凝縮部４０、第２の凝縮部５０、導入管６０、６１、気体流路切替バルブ６２、連通管７０、７１、導出管８０、８１、８２、液体流路切替バルブ８３、回収部９０、冷却管１００、１０１、温度検知器１１０、制御部１２０を備える。
【００２９】
第１の凝縮部４０は、筐体形状を有し、タービン２３から排出された気体の作動媒体を凝縮させる。第１の凝縮部４０は、タービン２３から排出された気体の作動媒体を第１の凝縮部４０内に導く導入管６０と接続されている。導入管６０は、例えば、第１の凝縮部４０の上部に接続されている。なお、導入管６０は、第１の導入管として機能する。
【００３０】
第１の凝縮部４０の内部には、冷媒が流れる複数の冷却管１００が設けられている。冷却管１００は、例えば、図２に示すように、第１の凝縮部４０内に導入された作動媒体が流れる方向に対して垂直な方向に延設されている。そして、この冷却管１００は、作動媒体が流れる方向に複数段設けられている。なお、作動媒体が流れる方向とは、作動媒体の主流が流れる方向であり、例えば、図２では、第１の凝縮部４０の上方から下方に向かう方向である。
【００３１】
なお、図示していないが、各段において、紙面に垂直な方向にも複数の冷却管１００が並設されている。各冷却管１００は、冷却塔２６から供給された冷媒が流れる主配管１０２から分岐された分岐管である。主配管１０２は、冷却塔２６から供給された冷媒を第１の凝縮部４０側に導く配管である。
【００３２】
冷却管１００の内部には、冷却塔２６から供給された冷媒が流れる。そして、冷却管１００に接触した作動媒体は、冷却される。
【００３３】
ここで、第１の凝縮部４０の内部において、作動媒体が導入される上部の作動媒体の温度は、下部の作動媒体の温度よりも高い。そこで、例えば、上段から下段に行くに伴って、冷却管１００に流す冷媒の流量を小さくするようにしてもよい。この場合、例えば、冷却管１００の配管径や配管入口の絞り径を変えることによって、各段の冷媒の流量を調整してもよい。また、冷却管１００の配管径や配管入口の絞り径は等しくし、各段の冷却管１００の数を変えることによって、各段の冷媒の流量を調整してもよい。
【００３４】
第１の凝縮部４０の底部には、凝縮した作動媒体をランキンサイクルの循環経路２９に導く導出管８０が接続されている。なお、導出管８０は、第１の導出管として機能する。
【００３５】
第１の凝縮部４０の底部側の側面には、第１の凝縮部４０で凝縮しない残留気体を導入管６１に導く連通管７０が接続されている。この連通管７０の一端は、第１の凝縮部４０の底部に溜まる液体の上面よりも上方に接続される。すなわち、連通管７０の一端は、第１の凝縮部４０の底部に溜まった液体が連通管７０内に流入しない第１の凝縮部４０の側面位置に接続されている。
【００３６】
連通管７０の他端は、導入管６１に接続されている。また、連通管７０には、開閉バルブ７２が設けられている。この開閉バルブ７２を開くことで、第１の凝縮部４０で凝縮しない残留気体が導入管６１を介して第２の凝縮部５０へ流入する。開閉バルブ７２を閉じると、第１の凝縮部４０から第２の凝縮部５０への残留気体の流れが遮断される。なお、連通管７０は、第１の連通管として機能する。
【００３７】
第２の凝縮部５０は、筐体形状を有し、タービン２３から排出された気体の作動媒体を凝縮させる。第２の凝縮部５０では、主に、作動媒体に含まれる有機物の構造が変形した変形物を凝縮させる。この変形物の沸点は、構造が変形していない当初の有機物の沸点と異なる。この沸点が異なることを利用して、第２の凝縮部５０において変形物を凝縮させる。
【００３８】
第２の凝縮部５０は、タービン２３から排出された気体の作動媒体を第２の凝縮部５０内に導く導入管６１と接続されている。導入管６１は、例えば、第２の凝縮部５０の上部に接続されている。なお、導入管６１は、第２の導入管として機能する。
【００３９】
ここで、導入管６１および導入管６０の上流端には、図２に示すように、気体流路切替バルブ６２が備えられている。この気体流路切替バルブ６２は、タービン２３からの気体の作動媒体を導入管６０または導入管６１に切り替えて流す。すなわち、気体流路切替バルブ６２を切り替えることで、タービン２３からの作動媒体を導入管６０および導入管６１のいずれか一方に流すことができる。
【００４０】
第２の凝縮部５０の内部には、冷媒が流れる複数の冷却管１０１が設けられている。冷却管１０１は、例えば、図２に示すように、第２の凝縮部５０内に導入された作動媒体が流れる方向に対して垂直な方向に延設されている。そして、この冷却管１０１は、作動媒体が流れる方向に複数段設けられている。なお、作動媒体が流れる方向とは、作動媒体の主流が流れる方向であり、例えば、図２では、第２の凝縮部５０の上方から下方に向かう方向である。
【００４１】
なお、図示していないが、各段において、紙面に垂直な方向にも複数の冷却管１０１が並設されている。
【００４２】
各冷却管１０１は、冷却塔２６から供給された冷媒が流れる主配管１０３から分岐された分岐管である。なお、主配管１０３は、冷却塔２６から供給された冷媒を第２の凝縮部５０側に導く配管である。主配管１０３には、流量調整バルブ１０４、温度調整器１０５が設けられている。温度調整器１０５は、流量調整バルブ１０４よりも冷却管１０１側に設けられている。
【００４３】
ここで、温度調整器１０５は、例えば、冷媒の温度調整が可能なチラーなどで構成される。この温度調整器１０５を備えることで、冷却管１００と冷却管１０１とに異なる温度の冷媒を流すことができる。なお、温度調整器１０５は、主配管１０３に設けられる代わりに、主配管１０２に設けられてもよい。
【００４４】
冷却管１０１の内部には、温度調整器１０５を介して冷却塔２６から供給された冷媒が流れる。そして、冷却管１０１に接触した作動媒体は、冷却される。
【００４５】
ここで、第１の凝縮部４０と同様に、第２の凝縮部５０の内部においても、作動媒体が導入される上部の作動媒体の温度は、下部の作動媒体の温度よりも高い。そこで、第１の凝縮部４０と同様に、冷却管１０１の各段に流れる冷媒の流量を調整してもよい。
【００４６】
第２の凝縮部５０の底部には、凝縮した作動媒体（変形物）を排出する排出管８４が接続されている。この排出管８４には、例えば、ポンプ８５が介在している。このポンプ８５は、第２の凝縮部５０の底部に溜まった液体の作動媒体を導出管８１、８２に圧送する。
【００４７】
排出管８４の下流端には、液体流路切替バルブ８３が備えられている。また、この液体流路切替バルブ８３には、図２に示すように、導出管８１、８２が接続されている。この液体流路切替バルブ８３は、排出管８４を流れる液体の作動媒体を導出管８１または導出管８２に切り替えて流す。すなわち、液体流路切替バルブ８３を切り替えることで、排出管８４を流れる液体の作動媒体を導出管８１および導出管８２のいずれか一方に流すことができる。なお、導出管８１は、第３の導出管として機能し、導出管８２は、第２の導出管として機能する。
【００４８】
導出管８１の下流端は、凝縮した作動媒体をランキンサイクルの循環系統に導く配管に接続されている。ここでは、導出管８１の下流端は、導出管８０に接続された一例を示している。
【００４９】
導出管８２の下流端は、回収部９０に接続されている。この回収部９０は、タンクなどで構成され、液体の変形物を回収する。なお、変形物を有機ランキンサイクル発電設備１０の外部に排出しても問題がない場合は、回収部９０を備えなくてもよい。
【００５０】
第２の凝縮部５０の底部側の側面には、第２の凝縮部５０で凝縮しない残留気体を導入管６０に導く連通管７１が接続されている。この連通管７１の一端は、第２の凝縮部５０の底部に溜まる液体の上面よりも上方に接続される。すなわち、連通管７１の一端は、第２の凝縮部５０の底部に溜まった液体が連通管７１内に流入しない第２の凝縮部５０の側面位置に接続されている。
【００５１】
連通管７１の他端は、導入管６０に接続されている。また、連通管７１には、開閉バルブ７３が設けられている。この開閉バルブ７３を開くことで、第２の凝縮部５０で凝縮しない残留気体が導入管６０を介して第１の凝縮部４０へ流入する。開閉バルブ７３を閉じると、第２の凝縮部５０から第１の凝縮部４０への残留気体の流れが遮断される。なお、連通管７１は、第２の連通管として機能する。
【００５２】
第２の凝縮部５０の内部には、図２および図３に示すように、複数の温度検知器１１０が配置されている。温度検知器１１０は、第２の凝縮部５０の内部空間の温度を検知するものである。温度検知器１１０は、例えば、熱電対などで構成されている。
【００５３】
温度検知器１１０は、冷却管１０１に沿う方向に複数個設けられている。この冷却管１０１に沿う方向に設けられた複数の温度検知器１１０によって一段の温度検知器群を構成している。なお、冷却管１０１に沿う方向は、作動媒体の流れる方向に垂直な方向である。
【００５４】
この温度検知器群は、第２の凝縮部５０に導入された作動媒体が流れる方向に複数段設けられている。ここでは、温度検知器群は、例えば、作動媒体が流れる方向に、温度検知器群１１０Ａ、温度検知器群１１０Ｂ、温度検知器群１１０Ｃ、温度検知器群１１０Ｄ、温度検知器群１１０Ｅの順に並んでいる。また、各温度検知器群１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅは、例えば、図３に示すように、作動媒体が流れる方向に冷却管１０１とずらして配置されている。
【００５５】
制御部１２０は、例えば、復水器２５の各部から情報を取得して処理し、各部の動作を制御する。この制御部１２０は、例えば、演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）やランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの記憶手段、出入力手段などを主に備えている。ＣＰＵでは、例えば、記憶手段に格納されたプログラムやデータなどを用いて各種の演算処理を実行する。
【００５６】
出入力手段は、外部機器から電気信号を入力したり、外部機器に電気信号を出力する。具体的には、出入力手段は、気体流路切替バルブ６２、液体流路切替バルブ８３、開閉バルブ７２、７３、流量調整バルブ１０４、ポンプ８５、温度調整器１０５などと各種信号の出入力が可能に接続されている。この制御部１２０が実行する処理は、例えば、コンピュータ装置などで実現される。
【００５７】
制御部１２０は、例えば、各温度検知器１１０からの出力信号に基づいて、気体流路切替バルブ６２、液体流路切替バルブ８３、開閉バルブ７２、７３、流量調整バルブ１０４、ポンプ８５、温度調整器１０５などを制御する。
【００５８】
なお、出入力手段は、冷却塔２６とも信号の出入力が可能に接続されてもよい。この場合、制御部１２０は、冷却塔２６を制御する。
【００５９】
次に、復水器２５の作用について説明する。
【００６０】
前述したように、本実施の形態において使用する、水よりも沸点の低い有機物は、ランキンサイクルの加熱過程において構造が変形して変形物を形成することがある。そして、変形物は、作動媒体中に含まれた状態で、図１に示す循環経路２９を循環する。
【００６１】
このような変形物の沸点は、構造が変形していない有機物（以下、当初有機物という）の沸点と異なる。ここでは、当初有機物の沸点をＴｂとする。そして、当初有機物の沸点Ｔｂよりも沸点が高くなった変形物の沸点をＴｕとする。当初有機物の沸点Ｔｂよりも沸点が低くなった変形物の沸点をＴｄとする。
【００６２】
ここでは、（１）作動媒体（当初有機物）に沸点Ｔｕの変形物を含む場合、（２）作動媒体（当初有機物）に沸点Ｔｄの変形物を含む場合、（３）作動媒体（当初有機物）に沸点Ｔｕおよび沸点Ｔｄの変形物を含む場合について、復水器２５の作用を説明する。
【００６３】
なお、有機物の種類および加熱温度などの条件に基づいて、形成される変形物は、予めどのようなものか予測できる。そのため、変形物の沸点も予めわかる。そこで、上記した（１）〜（３）においては、変形物の沸点などの情報が予め制御部１２０に記憶されていることを前提としている。
【００６４】
（１）作動媒体（当初有機物）に沸点Ｔｕの変形物を含む場合
図４は、実施の形態の復水器２５の温度検知器群１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅにおける温度変化の一例を示した図である。なお、各温度検知器群１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅの温度は、温度検知器群を構成する各温度検知器１１０からの出力に基づいて求めた温度を算術平均したものである。
【００６５】
ここで、制御部１２０は、記憶手段に記憶された、変形物の沸点がＴｕであるという情報に基づいて、気体流路切替バルブ６２、開閉バルブ７２、７３、液体流路切替バルブ８３、ポンプ８５、流量調整バルブ１０４、温度調整器１０５などを制御する。
【００６６】
作動媒体に沸点Ｔｕの変形物を含む場合、制御部１２０は、気体流路切替バルブ６２を切り替え、タービン２３から排出された気体の作動媒体を導入管６１に流す。さらに、制御部１２０は、開閉バルブ７３を開く。なお、この際、開閉バルブ７２は閉じられている。
【００６７】
導入管６１に導入された作動媒体は、第２の凝縮部５０に流入する。第２の凝縮部５０に流入した作動媒体は、冷却管１０１に接触することで冷却される。
【００６８】
なお、冷却管１０１に流れる冷媒の温度は、例えば、変形物の沸点Ｔｕよりも１０℃程度低い温度に設定される。また、冷媒の温度は、沸点Ｔｂよりも高い温度に設定される。ここで、例えば、冷却塔２６から供給される冷媒の温度は、作動媒体を凝縮する温度に調整されているため、冷却管１０１に流れる冷媒の温度は、温度調整器１０５によって調整される。
【００６９】
図４に示すように、温度は、例えば、温度検知器群１１０Ａ〜温度検知器群１１０Ｃの間は、Ｔｕである。また、温度は、温度検知器群１１０Ｃと温度検知器群１１０Ｄとの間でＴｕよりも低い温度に低下している。温度検知器群１１０Ｄと温度検知器群１１０Ｅとの間の温度は、Ｔｕよりも低く、Ｔｂよりも高くなっている。
【００７０】
ここで、温度検知器群１１０Ａ〜温度検知器群１１０Ｃの間の温度Ｔｕは、変形物の沸点Ｔｕと等しい。この間では、変形物が気相から液相に相変化している。そして、温度検知器群１１０Ｄと温度検知器群１１０Ｅとの間で温度が低下していることから、温度検知器群１１０Ａ〜温度検知器群１１０Ｃの間で、変形物の気相から液相への相変化がほぼ完了している。この場合、図３に示すように、変形物は液体（液滴）１１５となって、第２の凝縮部５０の底部に溜まる。
【００７１】
ここで、制御部１２０は、最下段の温度検知器群１１０Ｅの温度がＴｕ以上であると判定した場合には、流量調整バルブ１０４をさらに開く。そして、冷却管１０１に流れる冷媒の流量を増加させる。そして、温度検知器群１１０Ｅの温度がＴｕより低く、かつＴｂより高くなるように、制御部１２０は、流量調整バルブ１０４を制御する。そして、制御部１２０は、最下段の温度検知器群１１０Ｅの温度がＴｕよりも低いか否かを再度判定する。
【００７２】
一方、制御部１２０は、最下段の温度検知器群１１０Ｅの温度がＴｕよりも低いと判定した場合には、液体流路切替バルブ８３を切り替えるとともに、ポンプ８５を駆動する。そして、第２の凝縮部５０の底部に溜まった液体の変形物は、排出管８４、導出管８２を通り、回収部９０に回収される。なお、制御部１２０は、所定時間後あるいは第２の凝縮部５０の底部に溜まった液体が無くなった時点で、ポンプ８５を停止させる。
【００７３】
第２の凝縮部５０内の残留気体は、連通管７１を通り、第１の凝縮部４０内に流入する。第１の凝縮部４０内に流入した残留気体は、冷却管１００に接触することで冷却される。
【００７４】
なお、ここでの残留気体は、主として作動媒体（当初有機物）が気化したものである。また、冷却管１００に流れる冷媒の温度は、作動媒体の沸点Ｔｂよりも低い温度に設定される。さらに、冷却管１００には、気体の作動媒体を凝縮するのに十分な流量の冷媒が流れている。
【００７５】
残留気体は、冷却されて凝縮して液体となる。この液体（作動媒体の液体）は、導出管８０を通り、ランキンサイクルの循環経路２９に導かれる。
【００７６】
ここで、上記した、最下段の温度検知器群１１０Ｅの温度がＴｕ以上であると判定した場合には、凝縮していない気体の変形物が、第１の凝縮部４０に流入する。そして、第１の凝縮部４０において、変形物は、作動媒体とともに凝縮され、ランキンサイクルの循環経路２９に導かれる。そして、第２の凝縮部５０に再度導入されることで、凝縮されて液体となり、回収部９０に回収される。
【００７７】
このように、作動媒体に沸点Ｔｕの変形物が含まれる場合でも、作動媒体から変形物を分離することができる。そして、作動媒体を循環経路２９に循環させることができる。
【００７８】
なお、上記した過程では、第２の凝縮部５０の底部に溜まる液体は、変形物である。そのため、液体流路切替バルブ８３、導出管８１を備えずに、排出管８４、導出管８２を介して変形物が直接回収部９０に回収される構成としてもよい。
【００７９】
この場合、制御部１２０は、最下段の温度検知器群１１０Ｅの温度がＴｕよりも低いと判定したときには、ポンプ８５を駆動する。そして、第２の凝縮部５０の底部に溜まった液体の変形物を回収部９０に回収する。
【００８０】
（２）作動媒体（当初有機物）に沸点Ｔｄの変形物を含む場合
図５は、実施の形態の復水器２５の温度検知器群１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅにおける温度変化の一例を示した図である。なお、各温度検知器群１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅの温度は、前述したとおりの算術平均値である。
【００８１】
ここで、制御部１２０は、記憶手段に記憶された、変形物の沸点がＴｄであるという情報に基づいて、気体流路切替バルブ６２、開閉バルブ７２、７３、液体流路切替バルブ８３、ポンプ８５、流量調整バルブ１０４、温度調整器１０５などを制御する。
【００８２】
作動媒体に沸点Ｔｄの変形物を含む場合、制御部１２０は、気体流路切替バルブ６２を切り替え、タービン２３から排出された気体の作動媒体を導入管６０に流す。さらに、制御部１２０は、開閉バルブ７２を開く。なお、この際、開閉バルブ７３は閉じられている。
【００８３】
導入管６０に導入された作動媒体は、第１の凝縮部４０に流入する。第１の凝縮部４０に流入した作動媒体は、冷却管１００に接触することで冷却される。
【００８４】
冷却管１００に流れる冷媒の温度は、例えば、作動媒体の沸点Ｔｂよりも１０℃程度低い温度に設定される。また、冷媒の温度は、沸点Ｔｄよりは高く設定される。この温度設定は、冷却塔２６において行われる。なお、冷却管１００には、気体の作動媒体を凝縮するのに十分な流量の冷媒が流れている。
【００８５】
作動媒体は、冷却されて凝縮して液体となる。この液体（作動媒体の液体）は、導出管８０を通り、ランキンサイクルの循環経路２９に導かれる。
【００８６】
第１の凝縮部４０内の残留気体は、連通管７０を通り、第２の凝縮部５０内に流入する。第２の凝縮部５０内に流入した残留気体は、冷却管１０１に接触することで冷却される。
【００８７】
なお、ここでの残留気体は、主として沸点Ｔｄの変形物が気化したものである。また、冷却管１０１に流れる冷媒の温度は、温度調整器１０５によって、変形物の沸点Ｔｄよりも低い温度に設定される。
【００８８】
図５に示すように、温度は、例えば、温度検知器群１１０Ａ〜温度検知器群１１０Ｄの間は、Ｔｄである。また、温度は、温度検知器群１１０Ｄと温度検知器群１１０Ｅとの間で低下している。
【００８９】
ここで、温度検知器群１１０Ａ〜温度検知器群１１０Ｄの間の温度Ｔｄは、変形物の沸点Ｔｄと等しい。この間では、変形物が気相から液相に相変化している。そして、温度検知器群１１０Ｄと温度検知器群１１０Ｅとの間で温度が低下していることから、温度検知器群１１０Ａ〜温度検知器群１１０Ｄの間で、変形物の気相から液相への相変化がほぼ完了している。この場合、図３に示すように、変形物は液体（液滴）１１５となって、第２の凝縮部５０の底部に溜まる。
【００９０】
ここで、制御部１２０は、最下段の温度検知器群１１０Ｅの温度がＴｄ以上であると判定した場合には、流量調整バルブ１０４をさらに開く。そして、冷却管１０１に流れる冷媒の流量を増加させる。この場合、気体の変形物は、第２の凝縮部５０内を流動することで、最終的に凝縮されて液体となる。そして、制御部１２０は、最下段の温度検知器群１１０Ｅの温度がＴｄよりも低いか否かを再度判定する。
【００９１】
一方、制御部１２０は、最下段の温度検知器群１１０Ｅの温度がＴｄよりも低いと判定した場合には、液体流路切替バルブ８３を切り替えるとともに、ポンプ８５を駆動する。そして、第２の凝縮部５０の底部に溜まった液体の変形物は、排出管８４、導出管８２を通り、回収部９０に回収される。なお、制御部１２０は、所定時間後あるいは第２の凝縮部５０の底部に溜まった液体が無くなった時点で、ポンプ８５を停止させる。
【００９２】
このように、作動媒体に沸点Ｔｄの変形物が含まれる場合でも、作動媒体から変形物を分離することができる。そして、作動媒体を循環経路２９に循環させることができる。
【００９３】
なお、上記した過程では、第２の凝縮部５０の底部に溜まる液体は、変形物である。そのため、液体流路切替バルブ８３、導出管８１を備えずに、排出管８４、導出管８２を介して変形物が直接回収部９０に回収される構成としてもよい。
【００９４】
この場合、制御部１２０は、最下段の温度検知器群１１０Ｅの温度がＴｄよりも低いと判定したときには、ポンプ８５を駆動する。そして、第２の凝縮部５０の底部に溜まった液体の変形物を回収部９０に回収する。
【００９５】
（３）作動媒体（当初有機物）に沸点Ｔｕおよび沸点Ｔｄの変形物を含む場合
ここで、制御部１２０は、記憶手段に記憶された、変形物の沸点がＴｕおよびＴｄであるという情報に基づいて、気体流路切替バルブ６２、開閉バルブ７２、７３、液体流路切替バルブ８３、ポンプ８５、流量調整バルブ１０４、温度調整器１０５などを制御する。
【００９６】
まず、上記（１）と同じ過程を実施し、第２の凝縮部５０において沸点Ｔｕの変形物を凝縮させ、液体の沸点Ｔｕの変形物を回収する。
【００９７】
第２の凝縮部５０内の残留気体は、連通管７１を通り、第１の凝縮部４０内に流入する。第１の凝縮部４０内に流入した残留気体は、冷却管１００に接触することで冷却され、凝縮する。
【００９８】
なお、ここでの残留気体は、主として作動媒体（当初有機物）および沸点Ｔｄの変形物が気化したものである。また、冷却管１００に流れる冷媒の温度は、変形物の沸点Ｔｄよりも低い温度に設定される。なお、この温度設定は、冷却塔２６において行われる。さらに、冷却管１００には、気体の、作動媒体および変形物を凝縮するのに十分な流量の冷媒が流れている。
【００９９】
残留気体は、冷却されて凝縮して液体となる。この液体（作動媒体および沸点Ｔｄの変形物の液体）は、導出管８０を通り、ランキンサイクルの循環経路２９に一旦導かれる。
【０１００】
続いて、上記（２）と同じ過程を実施する。すなわち、第１の凝縮部４０において作動媒体を凝縮させ、液体の作動媒体をランキンサイクルの循環経路２９に導く。この際、冷却管１００に流れる冷媒の温度設定は、冷却塔２６において行われる。
【０１０１】
冷却塔２６では、例えば、作動媒体および沸点Ｔｄの変形物の液体が循環経路２９に導入されてから、再び第１の凝縮部４０に戻ってくるときに、冷媒の温度を作動媒体が凝縮する温度に設定する。この場合、制御部１２０が冷却塔２６を制御可能に設定されていることが好ましい。この場合、制御部１２０は、作動媒体および沸点Ｔｄの変形物の液体が循環経路２９に導入されてから、再び第１の凝縮部４０に戻ってくるときに、冷媒の温度が作動媒体が凝縮する温度になるように、冷却塔２６を制御する。
【０１０２】
さらに、第１の凝縮部４０内の残留気体を第２の凝縮部５０に導き、凝縮させる。そして、凝縮した液体の沸点Ｔｄの変形物を回収する。この際、冷却管１０１に流れる冷媒の温度設定は、温度調整器１０５において行われる。作動媒体および沸点Ｔｄの変形物の液体が循環経路２９に導入されてから、第１の凝縮部４０内の残留気体が第２の凝縮部５０に流入するときに、制御部１２０は、冷媒の温度が沸点Ｔｄの変形物が凝縮する温度になるように、温度調整器１０５を制御する。
【０１０３】
上記したように、沸点Ｔｕの変形物を分離する第１過程と、沸点Ｔｄの変形物を分離する第２過程とが１つのセット過程となっている。そして、このセット過程を繰り返すことで、作動媒体から沸点Ｔｕおよび沸点Ｔｄの変形物を分離できる。
【０１０４】
このように、沸点Ｔｕおよび沸点Ｔｄの変形物が含まれる場合でも、作動媒体から変形物を分離することができる。そして、作動媒体を循環経路２９に循環させることができる。
【０１０５】
なお、上記した過程では、第２の凝縮部５０の底部に溜まる液体は、変形物である。そのため、液体流路切替バルブ８３、導出管８１を備えずに、排出管８４、導出管８２を介して変形物が直接回収部９０に回収される構成としてもよい。
【０１０６】
この場合、第１過程において、制御部１２０は、最下段の温度検知器群１１０Ｅの温度がＴｕよりも低いと判定したときには、ポンプ８５を駆動する。そして、第２の凝縮部５０の底部に溜まった液体の沸点Ｔｕの変形物を回収部９０に回収する。
【０１０７】
第２過程において、制御部１２０は、最下段の温度検知器群１１０Ｅの温度がＴｄよりも低いと判定したときには、ポンプ８５を駆動する。そして、第２の凝縮部５０の底部に溜まった液体の沸点Ｔｄの変形物を回収部９０に回収する。
【０１０８】
（作動媒体に変形物を含まない場合）
ここで、作動媒体に変形物を含まない場合、第１の凝縮部４０のみを使用して気体の作動媒体を凝縮することができる。すなわち、上記（２）で説明した、第１の凝縮部４０において気体の作動媒体（当初有機物）を凝縮して、ランキンサイクルの循環経路２９に導く過程と同じである。なお、この場合、開閉バルブ７２、７３、流量調整バルブ１０４は閉じられる。
【０１０９】
また、作動媒体に変形物を含まない場合でも、第２の凝縮部５０を使用することもでる。この場合、第１の凝縮部４０は使用しない。なお、この場合、開閉バルブ７２、７３は閉じられる。
【０１１０】
具体的には、制御部１２０は、気体流路切替バルブ６２を切り替え、タービン２３から排出された気体の作動媒体を導入管６１を介して第２の凝縮部５０に導入する。第２の凝縮部５０に流入した作動媒体は、冷却管１０１に接触することで冷却され、凝縮する。
【０１１１】
冷却管１０１に流れる冷媒の温度は、作動媒体の沸点Ｔｂよりも低く設定される。なお、冷却管１０１には、気体の作動媒体を凝縮するのに十分な流量の冷媒が流れている。この場合、冷媒の温度設定は、例えば、冷却塔２６で行われる。そのため、温度調整器１０５では、温度調整は行われない。
【０１１２】
ここで、制御部１２０は、最下段の温度検知器群１１０Ｅの温度がＴｂ以上であると判定した場合には、流量調整バルブ１０４をさらに開く。そして、冷却管１０１に流れる冷媒の流量を増加させる。そして、温度検知器群１１０Ｅの温度がＴｂより低くなるように、制御部１２０は、流量調整バルブ１０４を制御する。そして、制御部１２０は、最下段の温度検知器群１１０Ｅの温度がＴｂよりも低いか否かを再度判定する。
【０１１３】
続いて、制御部１２０は、最下段の温度検知器群１１０Ｅの温度がＴｂよりも低いと判定した場合には、液体流路切替バルブ８３を切り替え、排出管８４と導出管８１とを連通させる。そして、制御部１２０は、ポンプ８５を駆動する。第２の凝縮部５０の底部に溜まった液体の作動媒体は、排出管８４、導出管８１、導出管８０を通り、ランキンサイクルの循環経路２９に導かれる。
【０１１４】
上記したように、本実施の形態の復水器２５によれば、作動媒体に変形物が含まれる場合でも、作動媒体から変形物を分離することができる。そして、作動媒体を循環経路２９に循環させることができる。これによって、作動媒体の沸点を一定に維持することができ、優れた復水特性が得られる。
【０１１５】
以上説明した実施形態によれば、加熱などによって作動媒体に異性体などの変形物が形成された場合においても優れた復水特性を得ることが可能となる。
【０１１６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１７】
１０…有機ランキンサイクル発電設備、２１…ボイラ、２２…熱源、２３…タービン、２４…発電機、２５…復水器、２６…冷却塔、２７…送液ポンプ、２８…熱媒体ライン、２９…循環経路、４０…第１の凝縮部、５０…第２の凝縮部、６０，６１…導入管、６２…気体流路切替バルブ、７０，７１…連通管、７２，７３…開閉バルブ、８０，８１，８２…導出管、８３…液体流路切替バルブ、８４…排出管、８５…ポンプ、９０…回収部、１００，１０１…冷却管、１０２，１０３…主配管、１０４…流量調整バルブ、１０５…温度調整器、１１０…温度検知器、１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ，１１０Ｅ…温度検知器群、１１５…液体、１２０…制御部。
【図１】
2017180931.tif 000003
【図２】
2017180931.tif 000004
【図３】
2017180931.tif 000005
【図４】
2017180931.tif 000006
【図５】
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