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公開番号2021055567
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210408
出願番号2019177134
出願日20190927
発明の名称検査方法及び検査装置
出願人株式会社神戸製鋼所
代理人個人,個人,個人
主分類F01K 13/00 20060101AFI20210312BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】循環流路に空気などの不純ガスが存在しているか否かを検査することができる検査方法を提供することである。
【解決手段】検査方法は、作動媒体のランキンサイクルを利用した熱回収装置10について、作動媒体の循環流路17内に不純ガスが存在しているか否かを検査するものである。検査方法は、熱回収装置10を停止した後、循環流路17のうち気化した作動媒体が存在する気化領域20に設けられた開閉弁V1を開放し、循環流路17内の不純ガス濃度を計測する計測工程と、計測された不純ガス濃度が所定時間内に第1基準値K1以下になるか否かに基づいて、循環流路17内に不純ガスが存在しているか否かを判断する判断工程と、を備える。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項1】
作動媒体のランキンサイクルを利用した熱回収装置について、作動媒体の循環流路内に不純ガスが存在しているか否かを検査する検査方法であって、
前記熱回収装置を停止した後、前記循環流路のうち気化した作動媒体が存在する気化領域に設けられた開閉弁を開放し、前記循環流路内の不純ガス濃度を計測する計測工程と、
前記計測された不純ガス濃度が所定時間内に第1基準値以下になるか否かに基づいて、前記循環流路内に不純ガスが存在しているか否かを判断する判断工程と、を備える、
検査方法。
続きを表示(約 880 文字)【請求項2】
前記計測工程において前記計測された不純ガス濃度が前記第1基準値を超えていると判断された場合に、前記気化領域から前記循環流路内のガスを排出する排出工程と、
前記排出を行いながら計測された不純ガス濃度が第2基準値以下になったことに基づいて、前記循環流路内のガスの排出を停止する停止工程と、を更に備える、
請求項1に記載の検査方法。
【請求項3】
前記停止工程の後、前記開閉弁を閉じるとともに、前記熱回収装置の作動媒体ポンプを駆動して前記循環流路に作動媒体を循環させる試運転工程を更に備え、
前記試運転工程の後、前記作動媒体ポンプを停止するとともに前記開閉弁を開放し、前記循環流路内の不純ガス濃度を計測する計測工程と、前記計測された不純ガス濃度が所定時間内に第1基準値以下になるか否かに基づいて、前記循環流路内に不純ガスが存在しているか否かを判断する判断工程と、を更に実行する、
請求項2に記載の検査方法。
【請求項4】
前記計測工程において、前記開閉弁に接続されている外付配管を流れる作動媒体に含まれる不純ガスの不純ガス濃度を計測することによって前記循環流路内の不純ガス濃度を計測し、
前記排出工程において、前記外付配管から前記循環流路内のガスを排出する、
請求項2又は3に記載の検査方法。
【請求項5】
前記不純ガスは、作動媒体よりも比重が小さく、
前記排出工程では、前記気化領域のうち重力方向における最も上側に位置する部位に設けられた前記開閉弁を通して前記循環流路内のガスを排出する、
請求項2〜4の何れか1項に記載の検査方法。
【請求項6】
請求項1〜5の何れか1項に記載の検査方法に用いられる検査装置であって、
前記開閉弁に接続される外付配管と、
前記外付配管に取り付けられ、前記外付配管を流れる作動媒体に含まれる不純ガスの不純ガス濃度を計測する不純ガス濃度計と、を備える検査装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、ランキンサイクルを利用した熱回収装置の作動媒体の循環流路内に不純ガスが存在しているか否かを検査する検査方法及び検査装置に関する。
続きを表示(約 5,100 文字)【背景技術】
【0002】
従来から、作動媒体のランキンサイクルを利用してエンジンの排熱を発電などに利用する熱回収装置が知られている。例えば、特許文献1の熱回収装置では、作動媒体が循環する循環流路上に蒸発器と膨張機と発電機と凝縮器とが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2019−100263号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記熱回収装置では、例えば、循環流路に圧力計や安全弁などを接続する場合、圧力計や安全弁の接続部分に存在している空気が循環流路に混入することがある。また、循環流路に作動媒体や潤滑油を充填する際においても、循環流路に接続されたホースや継手に存在している空気が循環流路に混入することがある。このように空気が循環流路に混入すると、凝縮器や蒸発器における伝熱面積が小さくなりやすくなるので、凝縮器や蒸発器における熱交換能力が低下してしまう。その結果、膨張機における差圧が減り、熱回収率が悪化するという問題がある。
【0005】
そこで、本発明は、上記の課題に基づいてなされたものであり、その目的は、循環流路に空気などの不純ガスが存在しているか否かを検査することができる検査方法及び検査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】
本発明に係る検査方法は、作動媒体のランキンサイクルを利用した熱回収装置について、作動媒体の循環流路内に不純ガスが存在しているか否かを検査する検査方法である。検査方法は、前記熱回収装置を停止した後、前記循環流路のうち気化した作動媒体が存在する気化領域に設けられた開閉弁を開放し、前記循環流路内の不純ガス濃度を計測する計測工程と、前記計測された不純ガス濃度が所定時間内に第1基準値以下になるか否かに基づいて、前記循環流路内に不純ガスが存在しているか否かを判断する判断工程と、を備える。
【0007】
本発明に係る検査方法によれば、計測工程において、熱回収装置を停止した後、循環流路の気化領域に設けられた開閉弁を開放すると、循環流路内の圧力と外部の圧力との差により、気化領域に存在している作動媒体が流れ出る。このとき、不純ガス濃度が所定時間内に第1基準値以下になるか否かに基づいて、作動媒体の循環流路内に不純ガスが存在するか否かが判断される。
【0008】
上記構成において、前記計測工程において前記計測された不純ガス濃度が前記第1基準値を超えていると判断された場合に、前記気化領域から前記循環流路内のガスを排出する排出工程と、前記排出を行いながら計測された不純ガス濃度が第2基準値以下になったことに基づいて、前記循環流路内のガスの排出を停止する停止工程と、を更に備えてもよい。
【0009】
この構成によれば、排出工程において計測された不純ガス濃度が第2基準値以下となった場合に、作動媒体の循環流路内のガスの排出を停止するので、不純ガスとともに排出される作動媒体を最小限に押えつつ、不純ガスを循環流路内の作動媒体から除去することができる。尚、第2基準値は、第1基準値と同一の値に設定されてもよく、異なる値に設定されていてもよい。
【0010】
上記構成において、検査方法は、前記停止工程の後、前記開閉弁を閉じるとともに、前記熱回収装置の作動媒体ポンプを駆動して前記循環流路に作動媒体を循環させる試運転工程を更に備えてもよい。前記試運転工程の後、前記作動媒体ポンプを停止するとともに前記開閉弁を開放し、前記循環流路内の不純ガス濃度を計測する計測工程と、前記計測された不純ガス濃度が所定時間内に第1基準値以下になるか否かに基づいて、前記循環流路内に不純ガスが存在しているか否かを判断する判断工程と、を更に実行してもよい。
【0011】
この構成によれば、停止工程の後、熱回収装置の作動媒体ポンプを駆動して循環流路に作動媒体を循環させる試運転工程が行われることにより、液状の作動媒体中に存在する不純ガスを、循環流路の気化領域において作動媒体から分離することができる。さらに、油に含まれる不純ガスや、排出工程において循環流路のいびつな形状部分に存在して除去しきれなかった不純ガスについても除去することができる。このため、循環流路内の不純ガスをより確実に除去することができる。さらに、試運転工程の後、計測工程と判断工程が更に行われるので、試運転工程によって循環流路内の不純ガスが除去できたか確認できる。
【0012】
上記構成において、前記計測工程において、前記開閉弁に接続されている外付配管を流れる作動媒体に含まれる不純ガスの不純ガス濃度を計測することによって前記循環流路内の不純ガス濃度を計測してもよい。前記排出工程において、前記外付配管から前記循環流路内のガスを排出してもよい。
【0013】
この構成によれば、循環流路内のガスの排出は、計測工程において不純ガス濃度の計測に利用される外付配管を通して行われるので、排出工程を行う際に、循環流路内のガスを排出するための別の流路を別途設ける必要がない。このため、循環流路内の不純ガスの排出作業が容易になる。
【0014】
上記構成において、前記不純ガスは、作動媒体よりも比重が小さくてもよい。前記排出工程では、前記気化領域のうち重力方向における最も上側に位置する部位に設けられた前記開閉弁を通して前記循環流路内のガスを排出してもよい。
【0015】
この構成では、不純ガスの比重が作動媒体よりも小さいため、不純ガスは、作動媒体に対して上昇するので、開閉弁から排出されやすくなる。このため、不純ガスを効率よく作動媒体から除去することができる。
【0016】
本発明に係る検査装置は、上記検査方法に用いられる検査装置である。検査装置は、前記開閉弁に接続される外付配管と、前記外付配管に取り付けられ、前記外付配管を流れる作動媒体に含まれる不純ガスの不純ガス濃度を計測する不純ガス濃度計と、を備える。
【0017】
本発明に係る検査装置よれば、気化領域から開閉弁を通して流出する作動媒体に含まれる不純ガスの不純ガス濃度を不純ガス濃度計によって計測することができるので、作動媒体の循環流路内に不純ガスが存在しているか否か検査することができる。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、作動媒体の循環流路内に不純ガスが存在しているか否か検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
本発明の第1実施形態に係る検査方法に使用される検査装置の使用状態を示す図である。
本発明の第1実施形態に係る検査装置が使用される熱回収装置の膨張機と凝縮器と作動媒体ポンプにおける重力方向の配置関係を示す簡略図である。
本発明の第1実施形態に係る検査装置が使用される熱回収装置の循環流路に安全弁を取り付けた状態を示す図である。
本発明の第1実施形態に係る検査装置が使用される熱回収装置の循環流路に圧力計を取り付けた状態を示す図である。
本発明の第1実施形態に係る検査装置が使用される熱回収装置の循環流路に作動媒体が充填される状態を示す図である。
本発明の第1実施形態に係る検査装置が使用される熱回収装置の油分離器において油に溶け込んでいた不純ガスが循環流路内に出てくる状態を示す図である。
本発明の第1実施形態に係る検査装置の制御装置における処理フローを示す図である。
本発明の第2実施形態に係る検査方法に使用される検査装置の使用状態を示す図である。
本発明の第2実施形態に係る検査装置の制御装置における処理フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の各実施形態に係る検査方法、および、その検査方法に使用される検査装置を説明するために必要となる主要な構成要素を簡略化して示したものである。したがって、本発明の各実施形態に係る検査方法および検査装置は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成要素を備え得る。
【0021】
(第1実施形態)
以下、図1を参照しながら、本発明の第1実施形態の検査方法および検査装置について説明する。
【0022】
検査装置1は、作動媒体のランキンサイクルを利用して排熱などの熱を発電などに利用する熱回収装置10において、作動媒体の循環流路内に不純ガスが存在しているか否かを検査するためのものである。排熱としては、船舶用エンジンへ供給する過給空気、エンジンの排熱、火力発電所、焼却施設、工場等の排熱が挙げられる。
【0023】
熱回収装置10は、図1に示すように、蒸発器11と、油分離器12と、膨張機13と、動力回収機14と、凝縮器15と、作動媒体ポンプPと、作動媒体が流れる循環流路17と、を備えている。循環流路17には、安全弁18や圧力計19がそれぞれバルブ30、35を介して接続されている。また、循環流路17には、作動媒体を充填するためのバルブ36が接続されている。尚、循環流路17には、温度センサなどの計器類が更に設けられてもよい。
【0024】
作動媒体としては、R245faやヒドロフルオロオレフィン(HFO)等の水よりも低沸点の有機流体を用いることができる。不純ガスは、作動媒体以外のガスであって、作動媒体よりも比重が小さいものである。不純ガスとしては、例えば、空気を挙げることができる。
【0025】
循環流路17は、蒸発器11、油分離器12、膨張機13、凝縮器15及び作動媒体ポンプPをこの順に接続する主回路17aと、膨張機13を迂回するように主回路17aに接続されたバイパスライン17bと、を有する。バイパスライン17bは、主回路17aにおける膨張機13と蒸発器11との間の部位と膨張機13と凝縮器15との間の部位とを接続している。
【0026】
循環流路17のうち、蒸発器11において気化した作動媒体が存在する領域を気化領域20と称し、凝縮器15において液化した作動媒体が存在する領域を液化領域33と称する。すなわち、循環流路17のうち、主回路17aにおける作動媒体の流れ方向において蒸発器11から凝縮器15に至る部分と、バイパスライン17bとには、ガス状の作動媒体が存在するため、この部分が気化領域20となる。液化領域33は、作動媒体の流れ方向において凝縮器15から蒸発器11に至る部分である。
【0027】
蒸発器11は、主回路17aを流れる作動媒体と加熱媒体とを熱交換させることによって作動媒体を蒸発させる。
【0028】
油分離器12は、主回路17aのうち蒸発器11の下流側の部位に設けられている。油分離器12は、蒸発器11から流出した作動媒体に含まれる油を分離する。尚、油分離器12は、省略されてもよい。
【0029】
膨張機13は、主回路17aのうち油分離器12の下流側の部位に設けられている。膨張機13は、蒸発器11で蒸発した気相の作動媒体を膨張させる。本実施形態では、膨張機13として、気相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膨張機が用いられている。膨張機13は、図2に示すように、台板41に置かれている。蒸発器11は、重力方向において膨張機13の上方に配置されている。
【0030】
動力回収機14は、膨張機13に接続されている。動力回収機14は、前記ロータに接続されて当該ロータとともに回転する回転軸を有し、この回転軸の回転により動力を回収する。本実施形態では、動力回収機14として発電機が用いられている。なお、動力回収機14として、圧縮機等が用いられてもよい。
(【0031】以降は省略されています)

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