動力產生裝置及其運轉方法
【專利摘要】一種動力產生裝置，所述動力產生裝置具備通過從工作媒質流路的外部供給的加熱媒質使工作媒質蒸發(fā)的蒸發(fā)器、連接著從動機，將蒸發(fā)了的工作媒質的膨脹力變換為旋轉力，使前述從動機驅動的膨脹機、通過從工作媒質流路的外部供給的冷卻媒質，使從前述膨脹機排出的工作媒質冷凝的冷凝機構、和對冷凝了的工作媒質進行加壓，并向前述蒸發(fā)器供給的流轉泵，其中，前述冷凝機構具有前述工作媒質流動的至少1個熱交換管、向前述至少1個熱交換管中的1或多個熱交換管噴霧作為前述冷卻媒質的冷卻水的冷卻水噴霧器、和向前述1或多個熱交換管噴出周圍空氣，使附著在前述熱交換管的表面的冷卻水蒸發(fā)的冷卻風扇。
【專利說明】動力產生裝置及其運轉方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及利用溫泉熱、地熱等熱源，通過蘭金循環(huán)進行發(fā)電等的動力產生裝置及其運轉方法。
【背景技術】
[0002]近年，節(jié)能意向得到傳播，可再生能量特別措置法成立等小型發(fā)電的需求和市場擴大。在該趨勢中，使用低沸點的工作媒質，即使是從溫泉得到的熱源、發(fā)動機排熱、工廠排熱、太陽熱等100°c以下的低溫熱源也能夠利用的二元發(fā)電系統(tǒng)受到矚目。二元發(fā)電系統(tǒng)由于作為熱循環(huán)構成蘭金循環(huán)，所以，需要使工作媒質蒸發(fā)的溫熱源和使蒸發(fā)了的工作媒質冷凝的冷熱源。
[0003]作為冷熱源，使用地下水、自來水、河川水等，作為冷卻裝置使用冷卻塔、冷卻器等。尤其是使用了 HFC245fa等低沸點的有機工作媒質的有機二元(才一力' 二 〃 ^ f -J一)發(fā)電通過利用沸點低的有機工作媒質的蒸發(fā)和冷凝的特性，作為可利用更低溫的熱源的劃時代的發(fā)電方式得到矚目。
[0004]圖5表示以往的一般的二元發(fā)電裝置100。在圖5中，在工作媒質流轉的閉環(huán)的流轉路102上設置蒸發(fā)器104、膨脹機106和冷凝器110。膨脹機106經驅動軸與發(fā)電機108連接。工作媒質w在蒸發(fā)器104與熱媒質h進行熱交換,從該熱媒質吸熱而蒸發(fā)。蒸發(fā)而成為了高壓的工作媒質w進入膨脹機106，在膨脹機106隔熱膨脹，通過其膨脹力驅動發(fā)電機108，使之進行發(fā)電。隔熱膨脹后的工作媒質w在冷凝器110與冷卻媒質進行熱交換，被冷卻媒質冷卻而冷凝。冷凝了的工作媒質w由流轉泵112向蒸發(fā)器104輸送。
[0005]二元發(fā)電即使是低溫熱源，也能夠發(fā)電，反之，由于是工作媒質在閉環(huán)流轉的熱循環(huán)，所以，需要使用冷熱源的冷凝工序。冷凝工序一般來說是使用熱交換器，使工作媒質和冷卻水熱交換，使工作媒質冷凝，將冷凝了的工作媒質由液泵向蒸發(fā)器輸送的工序。作為冷熱源使用地下水、河川水、自來水等，作為冷熱源的冷卻構件使用冷卻塔、冷卻器等的情況很多。但是，難以確保大量的水，而且，為了供給大量的冷卻水，需要大的泵動力，使實質有效發(fā)電量明顯低下。另外，在使用河川水的情況下，存在治水權的問題，在使用自來水的情況下，自來水費巨大，在使用冷卻塔的情況下，存在電費巨大化等問題。
[0006]日本特開2011-214430號公報(專利文獻I)公開了在二元發(fā)電裝置中，將在利用側熱交換器被冷卻而溫度低下的工作媒質液作為在冷凝器冷卻其它的工作媒質的冷卻媒質使用的冷凝機構。即、將在冷凝器液化了的工作媒質液向去向蒸發(fā)器的流路和去向利用側熱交換器的流路這2個系統(tǒng)分配，使在蒸發(fā)器進行熱吸收而蒸發(fā)了的工作媒質和在利用側熱交換器被冷卻了的工作媒質在冷凝器直接接觸進行熱交換。
[0007]鑒于前述的當前的課題，需要不籌備大量的冷卻水，而使二元發(fā)電系統(tǒng)運行。為此，考慮在工作媒質和冷卻媒質之間，不僅進行顯熱熱交換，還進行可增加熱交換量的潛熱熱交換。
[0008]專利文獻I公開的冷凝機構是利用在利用側熱交換器被冷卻的工作媒質液的冷凝潛熱，理論上不使用冷卻水的冷凝機構。但是，該冷凝機構由于分配量的變動、蒸發(fā)器中的工作媒質的吸熱量以及利用側熱交換器中的工作媒質的放熱量的變動，存在冷凝器中的熱交換量變動，不能構成熱效率好的蘭金循環(huán)的可能性。
[0009]本發(fā)明鑒于相關課題，以實現一種在像二元發(fā)電系統(tǒng)那樣，使用低沸點的工作媒質，可使用低溫的熱源的動力產生裝置中，在冷凝工序不需要大量的冷卻水，為此，不需要移送大量的冷卻水的泵動力以及配管設備的動力產生裝置為目的。另外，以通過控制冷凝器的出口的工作媒質的液化度，來構成熱效率好的蘭金循環(huán)為目的。

【發(fā)明內容】

[0010]為了實現相關目的，本發(fā)明的動力產生裝置具備通過從工作媒質流路的外部供給的加熱媒質使工作媒質蒸發(fā)的蒸發(fā)器、連接有例如發(fā)電機等從動機，將蒸發(fā)了的工作媒質的膨脹力變換為旋轉力，使從動機驅動的膨脹機、通過從工作媒質流路的外部供給的冷卻媒質，使從膨脹機排出的工作媒質冷凝的冷凝機構、對冷凝了的工作媒質進行加壓并向蒸發(fā)器供給的流轉泵，冷凝機構由流動工作媒質的至少I個熱交換管、向至少I個熱交換管中的I或多個熱交換管噴霧作為冷卻媒質的冷卻水的冷卻水噴霧器、向上述I或多個熱交換管噴出周圍空氣，使附著在熱交換管的表面的冷卻水蒸發(fā)的冷卻風扇構成。
[0011]本發(fā)明的動力產生裝置的運轉方法中，所述動力產生裝置具備:通過從工作媒質流路的外部供給的加熱媒質使工作媒質蒸發(fā)的蒸發(fā)器、連接有從動機，將蒸發(fā)了的工作媒質的膨脹力變換為旋轉力，使前述從動機驅動的膨脹機、通過從前述工作媒質流路的外部供給的冷卻媒質，使從前述膨脹機排出的工作媒質冷凝的冷凝機構、對冷凝了的工作媒質進行加壓，向前述蒸發(fā)器供給的流轉泵，其特征在于，前述冷凝機構具備相對于前述工作媒質的流路被并聯地設置的多個熱交換管、被設置在前述多個熱交換管的每一個上的冷卻水噴霧器以及冷卻風扇、有選擇地轉換前述工作媒質的向前述多個熱交換管的流入的切換構件，在各熱交換管交替地進行相對于前述多個熱交換管進行前述工作媒質的流入以及由前述冷卻水噴霧器進行的冷卻水的噴霧的冷卻水噴霧工序和向被噴霧了冷卻水的前述熱交換管噴出周圍空氣的蒸發(fā)工序。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是有關本發(fā)明的第I實施方式的二元發(fā)電裝置的系統(tǒng)圖。
[0013]圖2是表示前述二元發(fā)電裝置的運轉方法的流程圖。
[0014]圖3是有關本發(fā)明的第2實施方式的二元發(fā)電裝置的系統(tǒng)圖。
[0015]圖4是表示有關前述第2實施方式的二元發(fā)電裝置的運轉方法的流程圖。
[0016]圖5是以往的二元發(fā)電裝置的系統(tǒng)圖。
【具體實施方式】
[0017]下面，使用圖中所示的實施方式詳細說明本發(fā)明。但是，該實施方式記載的構成零件的尺寸、材質、形狀、其相對配置等尤其不在特定的記載的情況下，并非是將該發(fā)明的范圍僅限定于它的主旨。
[0018](實施方式I)[0019]根據圖1以及圖2，說明將本發(fā)明應用在二元發(fā)電裝置的第I實施方式。在圖1中，有關本實施方式的二元發(fā)電裝置IOA在作為工作媒質流轉的工作媒質流路的流轉路12(閉環(huán))中流轉著代替氟利昂HFC245fa等具有低沸點的有機工作媒質W。在流轉路12設置蒸發(fā)器14、膨脹機16、冷凝機構20以及流轉泵22。在蒸發(fā)器14上連接流轉路24。由吸收了溫泉的溫熱源的熱媒質、吸收了工廠排熱或發(fā)動機排熱的熱媒質、或吸收了太陽熱的熱媒質等構成的熱媒質h從流轉路12 (閉環(huán))的外部被供給，向流轉路24流轉,與工作媒質w進行熱交換，加熱工作媒質《，并使之蒸發(fā)。
[0020]膨脹機16例如由渦輪型膨脹機、渦旋型膨脹機等構成。膨脹機16經驅動軸16a與發(fā)電機18連接。在蒸發(fā)器14蒸發(fā)了的工作媒質w在膨脹機16隔熱膨脹，通過其膨脹力使驅動軸16a旋轉。通過驅動軸16a旋轉，在發(fā)電機18產生電動勢，可進行發(fā)電。在膨脹機16膨脹后的工作媒質w在冷凝機構20被冷卻，并冷凝。冷凝了的工作媒質w由流轉泵22向蒸發(fā)器14輸送。
[0021]冷凝機構20具有被串聯地設置在流轉路12上的3群熱交換管群26a、26b以及26c。在上游側熱交換管群26a設置向熱交換管群26a噴出周圍空氣的冷卻風扇28和被設置在冷卻風扇28的附近，并檢測被輸送到熱交換管群26a的周圍空氣的溫度的溫度傳感器30。在位于熱交換管群26a的下游側的熱交換管群26b設置向構成熱交換管群26b的熱交換管的表面噴霧冷卻水的冷卻水噴霧器32和朝向熱交換管群26b噴出周圍空氣，并使附著在熱交換管群26b的表面的冷卻水蒸發(fā)的冷卻風扇34。
[0022]在位于熱交換管群26b的下游側的熱交換管群26c設置向熱交換管群26c噴出周圍空氣的冷卻風扇36。另外，在冷凝機構20的出口側的流轉路12設置檢測在流轉路12流動的工作媒質w的溫度的溫度傳感器38以及檢測工作媒質w的流量的流量傳感器40。
[0023]溫度傳感器30、38以及流量傳感器40的檢測值被輸入控制裝置42。控制裝置42根據這些檢測值，控制流轉泵22的排放流量、冷卻風扇28、34以及36的起動停止以及風量和冷卻水噴霧器32的起動停止以及冷卻水噴霧量。例如，控制裝置42根據溫度傳感器38以及/或者流量傳感器40的檢測值，控制冷卻水噴霧器32以及冷卻風扇34，將工作媒質的液化度控制在目標值或目標范圍。更詳細地說，控制裝置42根據溫度傳感器38以及/或者流量傳感器40的檢測值，控制冷卻水噴霧器32的起動停止以及冷卻水噴霧量、和冷卻風扇34的起動停止以及風量,將工作媒質的液化度控制在目標值或目標范圍。另外,控制裝置42根據溫度傳感器38以及/或者流量傳感器40的檢測值，控制冷卻風扇28、36的至少一方的起動停止以及風量，將工作媒質的液化度控制在目標值或目標范圍。另外，控制裝置42根據溫度傳感器38以及/或者流量傳感器40的檢測值，控制冷卻水噴霧器32的起動停止以及冷卻水噴霧量、冷卻風扇34的起動停止以及風量和冷卻風扇28、36的至少一方的起動停止以及風量，將工作媒質的液化度控制在目標值或目標范圍。
[0024]接著，根據圖2，說明二元發(fā)電裝置IOA的運轉方法。在圖2中，在運轉開始(SlO)的同時，使冷卻水噴霧器32以及冷卻風扇34啟動(S12)。此時，也可以在由冷卻水噴霧器32噴霧了冷卻水后，由冷卻風扇34噴出周圍空氣。據此，能夠充分確保附著在熱交換管的表面上的冷卻水的蒸發(fā)時間。
[0025]在由溫度傳感器30檢測的周圍空氣溫度低于閾值時(S14)，使冷卻風扇28或36的任意一方或兩方運行(S16)。因為在周圍空氣溫度在閾值以上時，即使使冷卻風扇28或36運行，也不能得到工作媒質w的冷卻效果，所以，不使冷卻風扇28或36運行。另一方面，在由溫度傳感器38檢測的工作媒質w的溫度低于閾值后(S18)，使冷卻風扇28以及36的至少任意一方停止(S20)。另外，在由流量傳感器40檢測的工作媒質w的流量超過閾值后(S22)，判定為工作媒質w的冷卻不充分，使冷卻風扇28以及36中的任意一方或兩方運行(S24)。接著，返回S14，反復進行S14以下的步驟(S26)。
[0026]S18中的工作媒質w的溫度的閾值例如為冷凝機構20的壓力下的已知的工作媒質的飽和溫度。另外，S22中的工作媒質w的流量的閾值例如為全量是液體時的流量。
[0027]另外，也可以在由溫度傳感器38檢測的工作媒質w的溫度低于閾值后(S18)，使冷卻水噴霧器32以及冷卻風扇34、冷卻風扇28、冷卻風扇36中的至少I個停止(S20)。另外，也可以在由流量傳感器40檢測的工作媒質w的流量超過閾值的情況下(S22)，使冷卻水噴霧器32以及冷卻風扇34、冷卻風扇28以及36的任意一方或兩方運行(S24)。
[0028]圖1中，表示作為熱媒質h使用90°C的溫水，作為工作媒質w使用代替氟利昂HFC245fa的情況下的各工序中的熱媒質h以及工作媒質w的溫度的一例。在由冷凝機構20進行的冷凝工序中，工作媒質w在從蒸氣向液體變化期間，溫度不變動。為此，從蒸氣向液體變化期間的液化度(氣液混合率)由流量傳感器40檢測。即、由控制裝置42對由流量傳感器40檢測的工作媒質w的流量和全量為液體時的流量進行比較、演算，求出液化度。
[0029]由于工作媒質溫度低于閾值的狀態(tài)表示工作媒質w全部被液化，且被冷卻到必要以上的情況，所以，使冷卻風扇28以及36停止。另一方面，由于工作媒質w的流量高于閾值的狀態(tài)表示蒸氣的比例大的情況，所以，看做工作媒質w的冷卻不充分，使冷卻風扇28以及36運行。
[0030]根據本實施方式，因為在由冷卻水噴霧器32向熱交換管群26b噴霧了冷卻水后，噴出周圍空氣，在附著在構成熱交換管群26b的熱交換管的表面上的冷卻水蒸發(fā)時，利用從周圍吸收蒸發(fā)潛熱的性質，將工作媒質w冷卻，所以，能夠提高冷卻效果。這樣，通過不僅進行工作媒質w和冷卻水的顯熱熱交換，還進行潛熱熱交換，不需要大量的冷卻水。為此，不需要用于移送大量的冷卻水的泵動力以及配管設備，成本低。
[0031]這樣，由于用于冷卻的噴霧水與由一般的熱交換器進行的顯熱熱交換方式相比非常少，所以，即使作為雨水廢棄，也沒有對環(huán)境的影響。另外，因為由控制裝置42控制冷凝機構20的出口的工作媒質w的液化度，所以，能夠構成熱效率好的蘭金循環(huán)。
[0032]再有，因為在熱交換管群26a以及26c設置冷卻風扇28以及36，由控制裝置42與熱交換管群26a?26c的周圍溫度相應地控制冷卻風扇28以及36的工作，所以，能夠增大冷凝機構20的冷卻效果，且能夠精度良好地控制工作媒質w的液化度。
[0033]另外，在即使通過冷凝機構20，冷卻效果也不足的情況下，也可以在流轉路12設置由被另行設置的構成冷凍循環(huán)的冷凍機冷卻的制冷劑或鹽水流轉的熱交換器。通過由從該冷凍機輸送的制冷劑或鹽水冷卻工作媒質《，加強冷卻能力。該結構也可以應用在其它的實施方式。
[0034](實施方式2)
[0035]接著，通過圖3以及圖4，說明本發(fā)明的第2實施方式。圖3所示的本實施方式的二元發(fā)電裝置IOB與前述第I實施方式的二元發(fā)電裝置IOA相比，冷凝機構的結構不同。本實施方式的冷凝機構50具有相對于流轉路12并聯地分支的2系統(tǒng)的分支路52a以及52b。在分支路52a以及52b的入口分別設置切換閥54a以及54b，在分支路52a以及52b分別設置熱交換管群56a以及56b。
[0036]在熱交換管群56a設置向構成熱交換管群56a的熱交換管的表面噴霧冷卻水的冷卻水噴霧器58a以及向熱交換管群56a噴出周圍空氣的冷卻風扇60a。在熱交換管群56b設置向構成熱交換管群56b的熱交換管的表面噴霧冷卻水的冷卻水噴霧器58b以及向熱交換管群56b噴出周圍空氣的冷卻風扇60b。
[0037]另外，與前述第I實施方式同樣，在冷凝機構50的出口側流轉路12設置檢測工作媒質w的溫度的溫度傳感器38以及檢測工作媒質w的流量的流量傳感器40。溫度傳感器38以及流量傳感器40的檢測值被輸入控制裝置62?？刂蒲b置62根據這些檢測值，控制流轉泵22的排放流量、冷卻水噴霧器58a、58b的起動停止以及冷卻水噴霧量和冷卻風扇60a、60b的起動停止以及風量。其它的結構與第I實施方式相同，對相同的機器以及相同的部件標注相同的符號。
[0038]通過圖4，說明在相關結構中二元發(fā)電裝置IOB的運轉方法。圖4中，在運轉開始(S30)的同時，由控制裝置62操作切換閥54a以及54b，向分支路52a以及52b中的任意一方例如分支路52a導入工作媒質w (S32)。另外，同時，在分支路52a中，從冷卻水噴霧器58a朝向熱交換管群56a噴霧冷卻水(冷卻水噴霧工序)。控制裝置62中內置定時器，在噴霧冷卻水后，若該定時器的經過時間經過閾值(S34 )，則將冷卻水噴霧工序從分支路52a轉換到分支路52b，且在分支路52a開始蒸發(fā)工序。
[0039]即、使切換閥54a為閉，使切換閥54b為開，且使冷卻水噴霧器58a停止，使冷卻風扇60a以及冷卻水噴霧器58b運行(S36)。在熱交換管群56a中，由冷卻風扇60a向熱交換管的表面噴出周圍空氣(蒸發(fā)工序)。據此，附著在構成熱交換群56a的熱交換管的表面的冷卻水蒸發(fā)，從在熱交換管流動的工作媒質w奪取蒸發(fā)潛熱，能夠提高工作媒質w的冷卻效果O
[0040]在分支路52a中，在蒸發(fā)工序開始后，若定時器的經過時間超過閾值(S38)，則終止分支路52b的冷卻水噴霧工序，轉換到蒸發(fā)工序，且將分支路52a轉換到冷卻水噴霧工序。即、使冷卻風扇60a以及冷卻水噴霧器58b停止，且使切換閥54a為開，使切換閥54b為閉，將工作媒質w導入分支路52a。另外，同時，使冷卻水噴霧器58a運行(S40)。接著，返回S34，反復進行S34以下的步驟。另外，控制裝置62與第I實施方式同樣，根據溫度傳感器38以及/或者流量傳感器40的檢測值，控制冷卻水噴霧器58a、58b的起動停止以及冷卻水噴霧量和冷卻風扇60a、60b的起動停止以及風量，將工作媒質的液化度控制在目標值或目標范圍。例如，控制裝置62與第I實施方式的情況同樣，將由溫度傳感器38檢測的工作媒質溫度低于閾值的狀態(tài)判斷為表示工作媒質w全部被液化，并且被冷卻到必要以上，由于由流量傳感器40檢測的工作媒質w的流量高于閾值的狀態(tài)表示蒸氣的比例大的情況，所以，判斷為工作媒質w的冷卻不充分，控制冷卻水噴霧器58a、58b的起動停止以及冷卻水噴霧量和冷卻風扇60a、60b的起動停止以及風量。
[0041]根據本實施方式，通過與第I實施方式同樣，利用冷卻水的蒸發(fā)潛熱，冷卻工作媒質W，能夠大幅降低冷卻水的使用量以及移送冷卻水所需要的動力。再有，通過在2系統(tǒng)的分支路52a以及52b交替地進行冷卻水噴霧工序以及蒸發(fā)工序，能夠在蒸發(fā)工序花費足夠的時間。為此，能夠提高工作媒質w的冷卻效果。[0042]另外，在本實施方式中，設置2系統(tǒng)的分支路52a以及52b，定時器的經過時間在冷卻水噴霧工序以及蒸發(fā)工序均相同。與此相對，通過使分支路在3系統(tǒng)以上，能夠一面在設置在某一個分支路上的熱交換管群繼續(xù)二元發(fā)電裝置IOB的運轉，一面使各分支路中的冷卻水噴霧工序的經過時間和蒸發(fā)工序的經過時間不同。據此，因為能夠在各工序設定最佳的經過時間，所以，能夠進一步提高工作媒質w的冷卻效果。在這種情況下，各分支路中的冷卻水噴霧工序的經過時間和蒸發(fā)工序的經過時間使用個別的定時器計量。
[0043]另外，在本發(fā)明中，除有機工作媒質以外，能夠使用氨水、戊烷等有機工作媒質以外的其它低沸點工作媒質。
[0044]根據本發(fā)明，能夠大幅降低冷卻水量及移送冷卻水所需要的動力費用，且能夠實現能夠構成熱效率好的蘭金循環(huán)的動力產生裝置。
[0045]在有關本發(fā)明的一方式的動力產生裝置中，冷凝機構由工作媒質流動的至少I個熱交換管、向前述至少I個熱交換管中的I或多個熱交換管噴霧冷卻水的冷卻水噴霧器和向前述I或多個熱交換管噴出周圍空氣，并使附著在熱交換管的表面的冷卻水蒸發(fā)的冷卻風扇構成。根據相關結構，在由冷卻水噴霧器向熱交換管的表面噴霧了冷卻水后，由冷卻風扇向附著了冷卻水的熱交換管噴出周圍空氣。據此，因為附著在熱交換管的表面的冷卻水在蒸發(fā)時，從在熱交換管內流動的工作媒質奪取大量的蒸發(fā)潛熱，所以，能夠提高工作媒質的冷卻效果。這樣，通過不僅進行工作媒質和冷卻水的顯熱熱交換，還進行潛熱熱交換，而不需要大量的冷卻水，且不需要用于移送大量的冷卻水的泵動力以及配管設備。
[0046]再有，有關本發(fā)明的一方式的動力產生裝置還具備被設置在冷凝機構的出口側的工作媒質流路，并檢測工作媒質的液化度的液化度檢測裝置和被輸入液化度檢測裝置的檢測值，并根據該檢測值，控制冷卻水噴霧器以及冷卻風扇的工作，將液化度控制在目標值或目標范圍的控制裝置。據此，因為能夠將熱交換管出口的液化度控制在目標值或目標范圍，所以，能夠穩(wěn)定地構成熱效率好的蘭金循環(huán)。
[0047]另外，可應用本發(fā)明的從動機雖然包括發(fā)電機，但也可應用在發(fā)電機以外的從動機。例如，也可以將膨脹機產生的驅動力(扭矩)未加改變地作為馬達等驅動裝置的輔助動力來使用。
[0048]作為本發(fā)明的一方式，冷凝機構還能夠具備檢測熱交換管的周圍溫度的溫度傳感器，前述至少I個熱交換管具有被串聯地設置在工作媒質的流路上的多個前述熱交換管，在多個熱交換管中的I個熱交換管設置前述冷卻水噴霧器以及前述冷卻風扇，在其它的I個熱交換管設置噴出周圍空氣的第2冷卻風扇。另外，控制裝置具有與溫度傳感器的檢測值相應地控制第2冷卻風扇的工作的功能。
[0049]通過設置第2冷卻風扇，能夠增大冷凝機構的熱交換管中的工作媒質的冷卻效果，且通過由控制裝置控制第2冷卻風扇的工作，能夠精度良好地控制熱交換管出口的工作媒質的液化度。
[0050]作為本發(fā)明的另外的一方式，冷凝機構能夠具備相對于工作媒質的流路被并聯地設置的多個熱交換管。而且，設置在這些熱交換管的每一個設置的冷卻水噴霧器以及冷卻風扇。再有，設置有選擇地轉換工作媒質向多個熱交換管的流入的切換裝置，由控制裝置控制切換裝置，交替地進行相對于多個熱交換管進行工作媒質的流入以及由冷卻水噴霧器進行的冷卻水的噴霧的冷卻水噴霧工序和向被噴霧了冷卻水的熱交換管噴出周圍空氣的蒸發(fā)工序。
[0051]這樣，通過在各熱交換管交替地進行冷卻水噴霧工序和蒸發(fā)工序，能夠在各熱交換管充分利用由蒸發(fā)潛熱對工作媒質的冷卻效果。據此，能夠提高工作媒質的冷卻效果。
[0052]另外，也可以做成還具備用于計量前述冷卻水噴霧工序以及前述蒸發(fā)工序的經過時間的I或多個定時器，前述控制裝置根據前述I或多個定時器的計量時間，控制前述切換裝置的結構。在這種情況下，可以精度好地控制前述冷卻水噴霧工序以及前述蒸發(fā)工序的各時間。
[0053]作為液化度檢測裝置的一方式，能夠在熱交換管出口設置檢測工作媒質的溫度的溫度傳感器。通過比較溫度傳感器的檢測值和冷凝器的壓力下的已知的工作媒質的飽和溫度，能夠求出工作媒質的液化度(氣液2相的混合比例)。
[0054]另外，作為液化度檢測裝置的另外的方式，也可以在熱交換管出口設置檢測工作媒質的流量的流量傳感器。通過檢測工作媒質的流量，將該檢測值與全量為液體時的流量進行比較，能夠求出工作媒質的氣液的比例。
[0055]另外，作為液化度檢測裝置，也可以將檢測工作媒質的溫度的溫度傳感器和檢測工作媒質的流量的流量傳感器組合使用，將由溫度傳感器檢測的工作媒質溫度低于閾值的狀態(tài)判斷為表示工作媒質全部被液化，且被冷卻到必要以上的情況，將由流量傳感器檢測的工作媒質的流量高于閾值的狀態(tài)判斷為蒸氣的比例大，工作媒質的冷卻不充分，根據這些判斷結果,控制前述冷卻水噴霧器以及前述冷卻風扇的工作。
[0056]另外，也可以做成還具備被設置在前述工作媒質的流路，使用于冷卻前述工作媒質的制冷劑或鹽水流轉的熱交換器的結構。在這種情況下，可以通過由追加的熱交換器進行的冷卻確實地冷卻工作媒質，且通過進行上述的潛熱熱交換，能夠不需要大量的冷卻水，且削減用于移送大量的冷卻水的泵動力以及配管設備。
[0057]在上述動力產生裝置中，也可以還具備被設置在前述工作媒質流路，使用于冷卻前述工作媒質的制冷劑或鹽水流轉的熱交換器。使例如由被另行設置的構成冷凍循環(huán)的冷凍機冷卻的制冷劑或鹽水向追加的熱交換器流轉。通過由從該冷凍機輸送的制冷劑或鹽水冷卻工作媒質，加強冷卻能力。在前述冷凝機構的冷卻效果不充分的情況下，能夠由追加的熱交換器彌補冷卻效果。
[0058]在上述動力產生裝置中，前述從動機可以是發(fā)電機。
[0059]有關本發(fā)明的一方式的運轉方法是在動力產生裝置的冷凝機構具備相對于工作媒質的流路被并聯地設置的多個熱交換管、被設置在多個熱交換管的每一個上的冷卻水噴霧器以及冷卻風扇、有選擇地轉換工作媒質向多個熱交換管的流入的切換裝置時，在各熱交換管交替地進行相對于多個熱交換管進行工作媒質的流入以及由冷卻水噴霧器進行的冷卻水的噴霧的冷卻水噴霧工序和向熱交換管噴出周圍空氣的蒸發(fā)工序的方法。
[0060]據此，由于能夠在蒸發(fā)工序花費足夠的時間，能夠在各熱交換管充分利用由蒸發(fā)潛熱對工作媒質的冷卻效果，所以，能夠提高工作媒質的冷卻效果。尤其是在從動機為發(fā)電機時，能夠有效利用自然能量。
[0061]根據上述的實施方式，通過在冷凝工序不僅進行工作媒質和冷卻水的顯熱熱交換，還進行潛熱熱交換，而不需要大量的冷卻水，為此，不需要移送大量的冷卻水的泵動力以及配管設備。另外，因為能夠控制熱交換管出口的工作媒質的液化度，所以，能夠構成熱效率好的理想的蘭金循環(huán)。
[0062]上面，僅說明了本發(fā)明的幾個實施方式，但是，本領域的技術人員應能夠容易理解可實質上不脫離本發(fā)明的新的啟示、優(yōu)點，而對例示的實施方式進行各種各樣的變更或改進。因此，施加了這樣的變更或改進的方式也包括在本發(fā)明的技術范圍內。
[0063]本申請主張以2013年2月14日申請的日本專利申請?zhí)?013-026853號為基礎的優(yōu)先權。包括2013年2月14日申請的日本專利申請?zhí)?013-026853號的說明書、權利要求書、附圖以及摘要在內的全部公開內容，通過參考，作為整體被本申請引用。
[0064]包括日本專利公開公報第2011-214430號(專利文獻I)的說明書、權利要求書、附圖以及摘要在內的全部公開，通過參考，作為整體被本申請引用。
[0065]符號說明
[0066]10AU0BU00:二元發(fā)電裝置;12、24、102:流轉路;14、104:蒸發(fā)器;16、106:膨脹機;18、108:發(fā)電機;20、50:冷凝機構;22、112:流轉泵;26a、26b、26c、56a、56b:熱交換管群;28、34、36、60a、60b:冷卻風扇;30、38:溫度傳感器；32、58a、58b:冷卻水噴霧器；40:流量傳感器;42、62:控制裝置;52a、52b:分支路；54a、54b:切換閥；110:冷凝器；h:熱媒質；
w:工作媒質。
【權利要求】
1.一種動力產生裝置，所述動力產生裝置具備: 通過從工作媒質流路(12)的外部供給的加熱媒質使工作媒質蒸發(fā)的蒸發(fā)器(14)、連接著從動機(18)，將蒸發(fā)了的工作媒質的膨脹力變換為旋轉力，使前述從動機驅動的膨脹機(16)、 通過從工作媒質流路的外部供給的冷卻媒質，使從前述膨脹機排出的工作媒質冷凝的冷凝機構(20 ;50)、和 對冷凝了的工作媒質進行加壓，并向前述蒸發(fā)器供給的流轉泵(22)，其特征在于， 前述冷凝機構(20 ；50)具有: 前述工作媒質流動的至少I個熱交換管(26a、26b、26c ;56a、56b)、 向前述至少I個熱交換管中的I或多個熱交換管(26b ;56a、56b)噴霧作為前述冷卻媒質的冷卻水的冷卻水噴霧器(32 ;58a、58b)、和 向前述I或多個熱交換管(26b ;56a、56b)噴出周圍空氣，使附著在前述熱交換管的表面的冷卻水蒸發(fā)的冷卻風扇(34 ;60a、60b)。
2.如權利要求1所述的動力產生裝置，其特征在于，還具備: 被設置在前述冷凝機構的出口側的工作媒質流路(12)，檢測前述工作媒質的液化度的液化度檢測構件(38、40 )、和 被輸入前述液化度 檢測構件的檢測值，根據前述檢測值，控制前述冷卻水噴霧器(32;58a、58b)以及前述冷卻風扇(34 ;60a、60b)的工作，將前述液化度控制在目標值或目標范圍的控制裝置(42 ;62)。
3.如權利要求2所述的動力產生裝置，其特征在于， 前述冷凝機構還具備檢測前述熱交換管的周圍溫度的溫度傳感器(30)， 前述至少I個熱交換管具有被串聯設置在前述工作媒質的流路上的多個熱交換管(26a、26b、26c), 在前述多個熱交換管中的I個熱交換管(26b)設置前述冷卻水噴霧器(32)以及前述冷卻風扇(34)，在另I個熱交換管(26a、26c)設置噴出周圍空氣的第2冷卻風扇(28、36)，前述控制裝置(42)與前述溫度傳感器(30)的檢測值相應地控制前述第2冷卻風扇(28、36)的工作。
4.如權利要求2所述的動力產生裝置，其特征在于， 前述至少I個熱交換管包括多個熱交換管， 前述冷凝機構(50)還具備: 相對于前述工作媒質的流路(12)被并聯地設置的多個前述熱交換管(56a、56b)、 被設置在前述多個熱交換管的每一個上的前述冷卻水噴霧器(58a、58b)以及前述冷卻風扇(60a、60b)、和有選擇地轉換前述工作媒質的向前述多個熱交換管的流入的切換構件(54a、54b )，前述控制裝置(62)控制前述切換構件(54a、54b)，在各熱交換管交替地進行相對于前述多個熱交換管(56a、56b)進行前述工作媒質的流入以及由前述冷卻水噴霧器進行的冷卻水的噴霧的冷卻水噴霧工序和向被噴霧了冷卻水的前述熱交換管噴出周圍空氣的蒸發(fā)工序。
5.如權利要求4所述的動力產生裝置，其特征在于，還具備用于計量前述冷卻水噴霧工序以及前述蒸發(fā)工序的經過時間的I或多個定時器， 前述控制裝置根據前述I或多個定時器的計量時間，控制前述切換構件。
6.如權利要求2至5中的任一項所述的動力產生裝置，其特征在于，前述液化度檢測構件是檢測前述工作媒質的溫度的溫度傳感器(38 )。
7.如權利要求2至5中的任一項所述的動力產生裝置，其特征在于，前述液化度檢測構件是檢測前述工作媒質的流量的流量傳感器(40 )。
8.如權利要求2至5中的任一項所述的動力產生裝置，其特征在于，前述液化度檢測裝置具有檢測前述工作媒質的溫度的溫度傳感器(38)和檢測前述工作媒質的流量的流量傳感器(40)，前述控制裝置(42 ;62)在由前述溫度傳感器檢測的工作媒質溫度低于閾值時，判斷為表示工作媒質全部被液化，且被冷卻到必要以上，將由前述流量傳感器檢測的工作媒質的流量高于閾值的狀態(tài)判斷為蒸氣的比例大，工作媒質的冷卻不充分。
9.如權利要求1至5中的任一項所述的動力產生裝置，其特征在于，還具備被設置在前述工作媒質流路(12)，使用于冷卻前述工作媒質的制冷劑或鹽水流轉的熱交換器。
10.如權利要求1至5中的任一項所述的動力產生裝置，其特征在于，前述從動機是發(fā)電機(18)。
11.一種動力產生裝置的運轉方法，所述動力產生裝置(IOB)具備: 通過從工作媒質流路(12)的外部供給的加熱媒質使工作媒質蒸發(fā)的蒸發(fā)器(14)、 連接有從動機(18)，將蒸發(fā)了的工作媒質的膨脹力變換為旋轉力，使前述從動機驅動的膨脹機(16)、 通過從前述工作媒質流路的外部供給的冷卻媒質，使從前述膨脹機排出的工作媒質冷凝的冷凝機構(50 )、 對冷凝了的工作媒質進行加壓，向前述蒸發(fā)器供給的流轉泵(22)，其特征在于， 前述冷凝機構(50)具備相對于前述工作媒質的流路(12)被并聯地設置的多個熱交換管(56a、56b)、被設置在前述多個熱交換管的每一個上的冷卻水噴霧器(58a、58b)以及冷卻風扇(60a、60b)、有選擇地轉換前述工作媒質的向前述多個熱交換管的流入的切換構件(54a、54b), 在各熱交換管交替地進行相對于前述多個熱交換管(56a、56b )進行前述工作媒質的流入以及由前述冷卻水噴霧器進行的冷卻水的噴霧的冷卻水噴霧工序和向被噴霧了冷卻水的前述熱交換管噴出周圍空氣的蒸發(fā)工序。
12.如權利要求11所述的動力產生裝置的運轉方法，其特征在于，由I或多個定時器計量前述冷卻水噴霧工序以及前述蒸發(fā)工序的經過時間，根據前述I或多個定時器的計量時間控制前述轉換。
13.如權利要求11或12所述的動力產生裝置的運轉方法，其特征在于，在前述工作媒質流路設置檢測前述工作媒質的溫度的溫度傳感器(38)和檢測前述工作媒質的流量的流量傳感器(40)，在由前述溫度傳感器檢測的工作媒質溫度低于閾值時，判斷為表示工作媒質全部被液化，且被冷卻到必要以上，將由前述流量傳感器檢測的工作媒質的流量高于閾值的狀態(tài)判斷為蒸氣的比例大，工作媒質的冷卻不充分，根據這些判斷結果，控制前述冷卻水噴霧器以及前述冷卻風扇的工作。
14.如權利要求11或12所述的動力產生裝置的運轉方法，其特征在于，由被設置在前述工作媒質的 流路上，并使制冷劑或鹽水流轉的熱交換器進一步冷卻前述工作媒質。
15.如權利要求11或12所述的動力產生裝置的運轉方法，其特征在于，前述從動機是發(fā)電機(18)。
【文檔編號】F01K25/10GK103993921SQ201410050572
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年2月14日 優(yōu)先權日:2013年2月14日
【發(fā)明者】藤岡完, 宇波厚, 和泉孝明 申請人:阿耐思特巖田株式會社