CN103036361B

CN103036361B - 发电装置

Info

Publication number: CN103036361B
Application number: CN201210370952.3A
Authority: CN
Inventors: 壶井昇
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2011-10-06
Filing date: 2012-09-29
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2032-09-29
Also published as: KR101389650B1; JP2013083169A; KR20130037651A; CN103036361A; JP5492170B2

Abstract

提供一种能够将发电机冷却的发电效率较高的发电装置。该发电装置具有：蒸发器，使动作介质蒸发；膨胀机，被用油润滑，将在蒸发器中蒸发的动作介质的膨胀力变换为旋转力，将膨胀后的动作介质经由排气流路排出；油分离器，从由膨胀机排出的动作介质分离油；冷凝器，使由油分离器将油分离后的动作介质冷凝；循环泵，将由冷凝器冷凝后的动作介质加压，并使其向蒸发器回流；发电机，具备收容由膨胀机驱动的转子及定子的发电机室；油泵，将油分离器分离出的油加压，并使其向膨胀机回流；将油泵加压后的油的一部分向发电机室供给，将转子及定子冷却，向排气流路排出。

Description

发电装置

技术领域

本发明涉及使用兰肯循环的发电装置。

背景技术

通过使封入在夹设有蒸发器、膨胀机、冷凝器及循环泵的流路中的动作介质循环、将由蒸发器获取的热能在膨胀机中变换为旋转力的使用兰肯循环的发电装置是公知的。

一般而言，在发电机中，如果绕线温度过度上升，则发电效率下降。因此，在使用兰肯循环的发电装置中，也希望进行发电机的冷却。作为将发电机冷却的方法，可以考虑在发电机的壳体上设置水冷套管、通过使冷却水流通、经由壳体将内部的绕线冷却的方法。

但是，如在日本·特开平5－98902号中记载那样，在发电机的定子与转子之间插入了罩壳（can）的情况下，仅通过水冷套管进行的冷却，不能充分地抑制转子的温度上升。

在日本·特开2004－353571号中，记载了使由循环泵加压的动作介质的一部分流通到发电机的套管中的发明。在此结构中，由于需要使将发电机冷却后的动作介质回流到冷凝器中，所以配管变得复杂，此外，由于循环泵及冷凝器的负荷变大，所以有发电效率下降的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的课题是提供一种能够将发电机冷却的发电效率较高的发电装置。

为了解决上述课题，本发明的发电装置的特征在于，具有：蒸发器，使动作介质蒸发；膨胀机，被用油润滑，将在上述蒸发器中蒸发的上述动作介质的膨胀力变换为旋转力；排气流路，从上述膨胀机将由上述膨胀机膨胀后的上述动作介质排出；油分离器，从通过上述排气流路排出的上述动作介质分离油；冷凝器，使由上述油分离器将油分离后的上述动作介质冷凝；循环泵，将由上述冷凝器冷凝后的上述动作介质加压，并使其向上述蒸发器回流；发电机，具备由上述膨胀机驱动的转子及定子；发电机室，收容上述转子及上述定子；油泵，将上述油分离器分离出的上述油加压，并使其向上述膨胀机回流；冷却油流路，用来将上述油泵加压后的油的一部分向上述发电机室供给；油排出口，将供给到上述发电机室中的油向上述排气流路排出；构成为，供给到上述发电机室中的油能够将上述转子及定子冷却。

根据该结构，由于用油将发电机的转子及定子直接冷却，所以冷却效率较高。此外，由于在发电机的冷却中不使用动作介质，所以不会使兰肯循环的热效率恶化，冷媒配管也不会复杂化。

此外，本发明的发电装置也可以是，具备：油控制阀，设在上述冷却油流路中；温度传感器，检测上述定子的温度；在上述温度传感器的检测值比规定温度高的情况下，将上述油控制阀开放。

根据该结构，仅在定子的温度较高时向发电机室供给油而进行冷却，所以能够效率地将定子的温度保持为规定温度以下。

此外，在本发明的发电装置中，也可以是，上述油排出口以与上述排气流路连通的方式形成在上述发电机室的、上述转子的旋转轴方向的一端侧的底部上；上述冷却油流路与油供给口连接，所述油供给口形成在上述发电机室的、上述转子的旋转轴方向的另一端侧。

根据该结构，油借助压力差通过转子与定子之间，所以冷却效率较高。

此外，在本发明的发电装置中，也可以是，上述发电机具备供冷却水流通的套管。

根据该结构，由于也并用使用了套管的水冷，所以冷却能力较高。

此外，在本发明的发电装置中，也可以是，划定上述发电机室的发电机壳体的外形是大致长方体状；在上述发电机壳体上设有冷却水路，所述冷却水路由沿着与上述转子的旋转轴大致平行的4个面延伸，在两端形成开口的多个贯通孔构成；将上述开口中的一部分作为供给冷却水的水入口和排出冷却水的水出口，将其他的上述开口封闭。

根据该结构，冷却水路的加工非常容易。此外，位于发电机壳体的外部的冷却水的管路等的设计上的自由度较高。

如以上这样，根据本发明，由于用油将发电机的转子及定子直接冷却，所以冷却效率较高，装置的结构也不会变复杂。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的发电装置的结构图。

图2是本发明的第2实施方式的发电装置的结构图。

图3是图2的发电机壳体的水入口的轴直角剖视图。

图4是图2的发电机壳体的水出口的轴直角剖视图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明。如图1所示，有关本发明的第1实施方式的发电装置具有循环流路6，所述循环流路6夹设有蒸发器1、螺杆膨胀机2、油分离器3、冷凝器4和循环泵5，封入有动作介质（例如R245fa）。螺杆膨胀机2驱动发电机7。

螺杆膨胀机2在膨胀机壳体8中收容有阴阳一对的螺杆转子9，被从供气流路10供给在蒸发器1中与热源热交换而蒸发的动作介质，将动作介质的膨胀力变换为螺杆转子9的旋转力，将膨胀而压力下降的动作介质从排气流路11排出。

此外，螺杆膨胀机2是通过润滑油进行润滑及密封的油润滑式螺杆膨胀机，将润滑油向供气流路10及螺杆转子9的轴承等供给。由此，在从排气流路11排出的动作介质中含有润滑油，油分离器3为了将润滑油从动作介质分离而设置。并且，将由油分离器3分离出的润滑油通过油泵12加压，经由油供给流路13向螺杆膨胀机2再供给。

由油分离器3将润滑油分离除去后的动作介质通过在冷凝器4中被冷却源冷却而冷凝。将冷凝后的动作介质通过循环泵5加压而向蒸发器1再供给。

蒸发器7具有一体地连接在螺杆膨胀机2的膨胀机壳体8上的发电机壳体14，在由发电机壳体14划定、被膨胀机壳体8将一端封闭的发电机室15中收容有定子16及转子17。转子17的轴与螺杆转子9的一个轴为一体。此外，在发电机壳体14的外侧设有冷却水流通的冷却套管18。

在将发电机室15在转子17的旋转轴方向的一端侧封闭的膨胀机壳体8上，设有使发电机室15的底部与排气流路11连通的油排出口19。此外，在发电机壳体14上，在转子17的旋转轴方向的另一端侧的上部，设有在发电机室15上开口的油供给口20。

经由从油供给流路13分支的冷却油流路22将润滑油向油供给口20供给。在冷却油流路22中夹设有油控制阀21。配设有温度传感器23以检测定子16的温度。在温度传感器23的检测值为设定温度以上的情况下将油控制阀21开放。

发电机7的定子16及转子17首先被在冷却套管中流通的冷却水经由发电机壳体14间接地冷却。并且，如果定子16的温度变高，则从油供给口20供给润滑油，所以定子16及转子17直接接触润滑油而进一步被冷却。因此，防止定子16的进一步的温度上升，所以温度传感器23的检测值大致被维持在该设定温度以下。

供给到发电机室15中的润滑油通过定子16与转子17之间，横穿发电机室15内，从油排出口19向排气流路11流出。并且，从发电机室15流出的润滑油被动作介质与供给到螺杆膨胀机2中的润滑油一起向油分离器3运送，被从动作介质分离。因而，在本发明中，不需要为了使润滑油从发电机室15向油泵12回流而设置专用的流路。

在本发明中，由于没有为了发电机7的冷却而使用动作介质，所以对动作介质的兰肯循环的热效率不带来影响。此外，对于冷凝器4及循环泵5等构成要素也不要求大到兰肯循环的负荷以上的容量，装置不会成本变高。

在本实施方式中，为了发电机7的冷却，也并用在冷却套管18中流通的水冷，但也可以将冷却套管18省略、而仅用润滑油将发电机7冷却。此外，在定子16与转子17之间插入罩壳的情况下，也可以是，以在罩壳的内侧的空间上开口的方式设置油排出口19及油供给口20，主要通过冷却套管将定子16冷却，主要通过润滑油将转子17冷却。

接着，在图2至图4中表示本发明的第2实施方式的发电装置。另外，在本实施方式中，对与第1实施方式相同的构成要素赋予相同的附图标记，省略重复的说明。图3及图4是图2的发电装置的发电机壳体14的轴直角方向的剖视图。

在上述第1实施方式中，在发电机壳体14的外侧设有冷却水流通的冷却套管18，但是，在本实施方式中，发电机壳体14的外形形成为大致长方体状，在该发电机壳体14上，代替设置冷却套管18而形成有由冷却水流通的多个圆柱状的孔构成的冷却水路24。冷却水路24具有水入口25及水出口26，图3及图4表示水入口及水出口的截面。

如图3及图4所示，冷却水路24由4条连接流路24a和旋绕流路24b构成，所述4条连接流路24a沿着形成为大致长方体状的发电机壳体14的面中的、在与发电机7的转子17的旋转轴大致平行的径向上取位的4个面相互交叉的角延伸，所述旋绕流路24b沿着各面在与旋转轴成直角方向延伸，相互交叉并与连接流路24a交叉。旋绕流路24b以贯通发电机壳体14而两端形成开口的方式形成。保留作为水入口25及水出口26的部分，通过塞子27将旋绕流路24b的两端的开口封闭。优选的是以位于对角线上的方式选择水入口25和水出口26。

如在图3及图4中用箭头表示那样，将冷却水从水入口25向发电机壳体14导入。接着，将冷却水经由连接流路24a向10条旋绕流路24b分配，通过发电机壳体14的径向的4个面，合流到别的连接流路24a中。将冷却水从水出口26向发电机壳体14的外部导出。

在本发明的第1实施方式中，在发电机壳体14的外侧设有冷却套管18。希望通过该冷却套管18带来较高的冷却效果，但在冷却套管18的加工中存在困难。对此，如上述那样，在本实施方式中，发电机壳体14形成为大致长方体，在该发电机壳体14上代替冷却套管18而形成有冷却水流通的冷却水路24。本实施方式那样的切削孔形状的冷却水路24的加工非常容易。此外，可以根据塞子27的设置方式自由地变更水入口25及水出口26的位置，此外，还可以设置多个水入口25、或设置多个水出口26，所以位于发电机壳体14的外部的冷却水的管路等的设计上的自由度较高。

另外，在本实施方式中，发电机壳体14形成为大致长方体。因此，与作为本发明的第1实施方式、并且发电机壳体14形成为大致圆筒形的结构相比，本实施方式的结构不得不使发电机壳体14的厚度一部分变大。由此，可以预见到冷却的效果的降低、发电机壳体14的重量的增加，但是，为了抑制、消除这些，优选的是将发电机壳体14用铝等轻量、热传导率高的原材料形成。

Claims

1.一种发电装置，其特征在于，

具有：

蒸发器，使动作介质蒸发；

膨胀机，被用油润滑，将在上述蒸发器中蒸发的上述动作介质的膨胀力变换为旋转力；

排气流路，从上述膨胀机将由上述膨胀机膨胀后的上述动作介质排出；

油分离器，从通过上述排气流路排出的上述动作介质分离油；

冷凝器，使由上述油分离器将油分离后的上述动作介质冷凝；

循环泵，将由上述冷凝器冷凝后的上述动作介质加压，并使其向上述蒸发器回流；

发电机，具备由上述膨胀机驱动的转子及定子；

发电机室，收容上述转子及上述定子；

油泵，将上述油分离器分离出的油加压，并使其向上述膨胀机回流；

冷却油流路，用来将上述油泵加压后的油的一部分向上述发电机室供给；

油排出口，将供给到上述发电机室中的油向上述排气流路排出；

构成为，供给到上述发电机室中的油能够将上述转子及定子冷却，

具备：

油控制阀，设在上述冷却油流路中；

温度传感器，检测上述定子的温度；

在上述温度传感器的检测值比规定温度高的情况下，将上述油控制阀开放。

2.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于，

上述油排出口以与上述排气流路连通的方式形成在上述发电机室的、上述转子的旋转轴方向的一端侧的底部上；

上述冷却油流路与油供给口连接，所述油供给口形成在上述发电机室的、上述转子的旋转轴方向的另一端侧。

3.如权利要求1或2所述的发电装置，其特征在于，上述发电机具备供冷却水流通的套管。

4.如权利要求1或2所述的发电装置，其特征在于，

划定上述发电机室的发电机壳体的外形是大致长方体状；

在上述发电机壳体上设有冷却水路，所述冷却水路由沿着与上述转子的旋转轴大致平行的4个面延伸，在两端形成开口的多个贯通孔构成；

将上述开口中的一部分作为供给冷却水的水入口和排出冷却水的水出口，将其他的上述开口封闭。