CN103608550B - 废热发电装置 - Google Patents

Abstract

该废热发电装置(G)包括：蒸发器(1)，其生成工作介质的蒸汽；发电装置(2、2a、2b)，其一边使该蒸汽膨胀一边进行发电；凝结器(3)，其凝结通过了该发电装置(2、2a、2b)的蒸汽；以及泵(5)，其将凝结了的工作介质朝蒸发器(1)送出。在发电装置(2、2a、2b)的底部(BT)，形成有将在发电装置(2、2a、2b)的内部液化了的工作介质排出至外部的排出口(8)。另外，设置排出用配管(6)，其一端连接在排出口(8)，并且另一端配置在凝结器(3)与泵(5)之间的工作介质流路。

Description

废热发电装置

技术领域

本发明涉及利用废热能量进行发电的废热发电装置。

本申请基于在日本于2011年6月27日申请的日本特愿2011-142093号而要求优先权，将其内容援引于此。

背景技术

一直以来，对在工厂、焚烧设施等放出的废热能量进行回收并进行发电，通过再利用由该发电而获得的电能来谋求节省能量。在此种工厂、设施中，由于容易产生用于驱动发电机的高压的蒸汽，故约300℃以上(根据情况，接近1000℃)的废热用于发电。另一方面，约300℃以下的低温废热的大部分依然放出至大气中。因此，如果对以往几乎不回收的低温废热的废热能量进行回收并进行发电，则有可能能够实现进一步的节省能量。

在以下的专利文献1中，公开了通过使用低沸点工作介质的兰金循环，利用300℃以下的低温废热的废热能量进行发电的废热发电装置。另外，在以下的专利文献2中，公开了具有轴流式涡轮的涡轮转子与发电机的转子直接连结且以能够旋转的方式由油润滑轴承支持的构造的涡轮发电机。专利文献2所公开的涡轮发电机具有在专利文献1所公开的废热发电装置中使用的可能性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-110514号公报；

专利文献2：日本特开2004-346839号公报。

发明内容

发明要解决的问题

众所周知，涡轮大体分为流体沿轴方向流动的轴流式涡轮和流体从径方向流入并从轴方向排出的径流式涡轮(radial turbine)。一般而言，轴流式涡轮适于中、大容量，径流式涡轮具有由于从流体的动力回收量高故为高效率的特征。另外，使用径流式涡轮的涡轮发电机还具有能够谋求小型化、简单化的优点。

在使用此种涡轮发电机的废热发电装置中，在开始运转的时间点，涡轮发电机自身也是接近常温的温度。因此，有时若由废热加热了的工作介质流入涡轮发电机，则在涡轮壳体等中被冷却且液化，积存于涡轮发电机的内部(涡轮部分或者发电机部分)。于是，有可能积存在涡轮发电机的内部的工作介质(液化了的工作介质)与涡轮发电机的旋转体(涡轮转子、发电机的转子)冲撞，从而损耗增大，或者产生机械性损坏。

在支持涡轮发电机的旋转体的轴承为油润滑轴承的情况下，若使润滑油循环，则能够将残留于涡轮发电机的内部的液化了的工作介质与润滑油一同排出至涡轮发电机的外部。然而，在使用滑脂(grease)润滑轴承、气体轴承、磁轴承等不使用润滑油的轴承的情况下，由于不设置油润滑轴承那样的使润滑油循环的机构，故有时需要用于将液化了的工作介质排出至涡轮发电机的外部的对策。

本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供能够将在发电装置的内部液化了的工作介质容易地排出至发电装置的外部的废热发电装置。

解决问题的方案

为了解决上述问题，依照本发明的第一方式，废热发电装置包括：蒸发器，其对废热能量进行回收并生成工作介质的蒸汽；发电装置，其一边使该蒸汽膨胀一边进行发电；凝结器，其凝结通过了该发电装置的蒸汽；以及泵，其将在该凝结器中凝结了的工作介质朝上述蒸发器送出。在上述发电装置的底部，形成有将在上述发电装置的内部液化了的上述工作介质排出外部的排出口。另外，设有排出用配管，其一端连接在形成于上述发电装置的上述排出口，并且另一端配置在上述凝结器与上述泵之间的上述工作介质的流路。

依照本发明的第二方式，在上述第一方式中，设有开放或者隔断上述排出用配管的流路的阀装置。

依照本发明的第三方式，在上述第二方式中，上述阀装置以在运转开始时开放上述排出用配管的流路，在运转中隔断上述排出用配管的流路的方式构成。

依照本发明的第四方式，在上述第一至第三方式中的任一方式中，上述发电装置具备：由上述蒸汽旋转驱动的叶轮；由上述叶轮的旋转驱动力驱动并进行发电的发电机；将上述叶轮的旋转驱动力传递至上述发电机的旋转轴；以及至少收容上述叶轮以及上述发电机的壳体。另外，在上述壳体，形成有第一室、第二室和连通孔，该第一室收容上述叶轮，该第二室收容上述发电机，该连通孔将液化了的上述工作介质从上述第一室引导至上述第二室。

依照本发明的第五方式，在上述第四方式中，在上述壳体的上述第二室，形成有导引通路，该导引通路将在上述发电装置的内部液化了的上述工作介质引导至底部。

依照本发明的第六方式，在上述第五方式中，上述导引通路在以上述旋转轴沿铅垂上下方向的方式配置上述发电装置的状态下，以从上述第二室的上端达到下端的方式配置。

依照本发明的第七方式，在上述第五方式中，上述导引通路在以上述旋转轴沿水平方向的方式配置上述发电装置的状态下，在上述第二室的底部倾斜配置。

依照本发明的第八方式，在上述第一至第七方式中的任一方式中，在上述凝结器与上述泵之间的流路，设有储存上述工作介质的储藏装置，上述排出用配管的另一端连接于上述储藏装置。

发明的效果

依照本发明，在发电装置的底部形成将在发电装置的内部液化了的工作介质排出至外部的排出口，设置将发电装置的排出口与凝结器与泵之间的工作介质流路连接的排出用配管。因此，能够将在发电装置的内部液化了的工作介质容易地排出至发电装置的外部。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施方式的废热发电装置的整体构成的概要的框图。

图2是示出本发明的第一实施方式的废热发电装置所具备的膨胀涡轮发电机的构成的截面图。

图3是示出本发明的第一实施方式的膨胀涡轮发电机所具备的涡形壳体的平面图。

图4是示出本发明的第一实施方式的膨胀涡轮发电机所具备的轴承支持部的平面图。

图5是图2中的B-B线截面向视图。

图6是示出本发明的第二实施方式的废热发电装置所具备的膨胀涡轮发电机的构成的截面图。

图7是示出本发明的第三实施方式的废热发电装置所具备的膨胀涡轮发电机的构成的截面图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明发明的实施方式的废热发电装置。

[第一实施方式]

图1是示出本发明的第一实施方式的废热发电装置的整体构成的概要的框图。如图1所示，本实施方式的废热发电装置G具备蒸发器1、膨胀涡轮发电机2(发电装置)、凝结器3、储存罐4(储藏装置)、泵5、排出用配管6、以及电磁阀7(阀装置)。另外，废热发电装置G是利用兰金循环的发电装置，利用从工厂、焚烧设施等放出的约300℃以下的低温废热(在图1中标记为“热源”)的废热能量进行发电。

蒸发器1对从工厂等放出的低温废热进行回收并生成工作介质的蒸汽。膨胀涡轮发电机2一边使在蒸发器1中生成的蒸汽膨胀一边进行发电。在该膨胀涡轮发电机2的底部BT，形成有用于将在膨胀涡轮发电机2的内部液化了的工作介质排出至外部的排出口8。在排出口8连接有排出用配管6的一端(第一端部)。此外，之后叙述膨胀涡轮发电机2的详细的构成。

凝结器3利用冷却水等冷却介质使通过膨胀涡轮发电机2之后的蒸汽冷却并凝结(液化)。储存罐4是暂时储存在凝结器3中凝结了的工作介质的罐。在储存罐4的上部连接有排出用配管6的另一端(第二端部)。泵5将在凝结器3中凝结并在储存罐4暂时储存的工作介质加压并朝蒸发器1送出。

排出用配管6被设置用于将在膨胀涡轮发电机2的内部液化了的工作介质引导至储存罐4。排出用配管6的一端连接在形成于膨胀涡轮发电机2的排出口8，其另一端连接在储存罐4的上部。此外，优选地，排出用配管6的、连接于膨胀涡轮发电机2的排出口8的一端配置于比连接于储存罐4的另一端高的位置(铅垂方向上的较高位置)。在该情况下，能够防止液化了的工作介质朝膨胀涡轮发电机2逆流，能够使工作介质适当地朝储存罐4流动。

电磁阀7安装于排出用配管6，由未图示的控制装置控制。即，电磁阀7以开放或隔断排出用配管6的方式构成。该电磁阀7被设置用于通过在废热发电装置G的运转中产生的排出用配管6的两端之间的压力差(膨胀涡轮发电机2的内部的压力与储存罐4内的压力之差)，防止工作介质的蒸汽从膨胀涡轮发电机2经由排出用配管6流动至储存罐4。即，电磁阀7主要被设置用于防止由工作介质的上述流动导致的损耗。

作为在以上构成的废热发电装置G中使用的工作介质，优选使用其沸点(大气压条件下的沸点)超过35℃的介质。在该情况下，即使使用约300℃以下的低温废热也能够生成工作介质的蒸汽，因而能够进行有效地利用此种低温废热的废热能量的发电。另外，优选运转中的装置内部的压力最大为1MPa(G)(表压(gauge pressure)为1MPa)以下。在该情况下，能够通过较低地抑制装置整体的压力来较低地抑制膨胀涡轮发电机2的内部压力。

若较低地抑制膨胀涡轮发电机2的内部压力，则不对膨胀涡轮发电机2的壳体、蒸发器1或凝结器3施加较高的压力，因而能够确保更高的安全性。另外，由于不对上述壳体等要求过高的强度，故还能够获得还能够较低地抑制成本进行制造这种协同效果。此外，作为上述工作介质，还能够使用氢氟醚(HFE：hydrofluoro ether)、碳氟化合物(fluorocarbon)、氟化酮(fluoroketone)、全氟聚醚(perfluoropolyether)等。

在上述构成的废热发电装置G中，由泵5将液状的工作介质送出至蒸发器1，工作介质因导入蒸发器1的低温废热(热源)的废热能量而沸腾蒸发，由此生成蒸汽。在蒸发器1中生成的蒸汽供给至膨胀涡轮发电机2并膨胀，且驱动膨胀涡轮发电机2，由此在膨胀涡轮发电机2中进行发电。通过了膨胀涡轮发电机2的蒸汽在凝结器3中被冷却介质冷却，从而凝结(液化)。由凝结器３凝结了的工作介质在暂时储存在储存罐４之后由泵５加压并再次朝蒸发器１送出。如此，通过在废热发电装置G内重复工作介质的蒸发以及凝结，从而进行利用低温废热的废热能量的发电。

在废热发电装置G的运转开始的时间点，由未图示的控制装置以开放排出用配管6的流路的方式控制电磁阀7。由此，即使在蒸发器1中生成并流入了膨胀涡轮发电机2的工作介质的蒸汽被冷却且液化，液化了的工作介质也从在膨胀涡轮发电机2的底部BT形成的排出口8经由排出用配管6排出至储存罐4。因此，能够防止积存在膨胀涡轮发电机2的内部的工作介质(液化了的工作介质)与膨胀涡轮发电机的旋转体冲撞而导致的损耗的增大、机械性损坏。

在废热发电装置G为运转中的情况下，由未图示的控制装置以隔断排出用配管6的流路的方式控制电磁阀7。由此，防止工作介质的蒸汽从膨胀涡轮发电机2经由排出用配管6流入储存罐4而导致的损耗。此外，在废热发电装置G为运转中的情况下，由在废热发电装置G中循环的工作介质加热膨胀涡轮发电机2，在膨胀涡轮发电机2内工作介质几乎不液化。因此，不需要像运转开始时那样，从膨胀涡轮发电机2排出液化了的工作介质，故能够隔断排出用配管6的流路。

接着，详细地说明设于废热发电装置G的膨胀涡轮发电机2。图2是示出本发明的第一实施方式的废热发电装置所具备的膨胀涡轮发电机的构成的截面图。如图2所示，膨胀涡轮发电机2具备叶轮11、发电机12、旋转轴13、轴承14a、14b、以及壳体15。膨胀涡轮发电机2以旋转轴13的轴方向沿铅垂上下方向的方式配置。

叶轮11是由在蒸发器1中生成的蒸汽旋转驱动的旋转翼。具体而言，叶轮11由从其径方向外侧供给的蒸汽旋转驱动，从其旋转轴线方向的一侧将膨胀了的蒸汽送出。发电机12由叶轮11的旋转驱动力驱动，例如进行三相交流的发电。具体而言，该发电机12具备具有多个永磁体的转子12a、和具有多个线圈的定子12b。上述多个永磁体排列于转子12a的外周面，上述多个线圈以与转子12a的外周面相向的方式排列于定子12b的内周面。由叶轮11的旋转驱动力驱动转子12a，通过转子12a与定子12b在旋转轴线的周围的相对位置变化来进行发电。

旋转轴13是用于将叶轮11的旋转驱动力传递至发电机12的轴部件，以轴方向沿铅垂上下方向的方式配置。该旋转轴13沿叶轮11的旋转轴线方向延伸而设置，贯通插入且固定于发电机12的转子12a。另外，在旋转轴13的上端部通过螺纹固定(ネジ止め)等而固定有叶轮11。因此，叶轮11、发电机12的转子12a、以及旋转轴13在旋转轴线的周围一体地旋转。

轴承14a、14b设置于壳体15，以能够旋转的方式支持以沿铅垂上下方向的方式配置的旋转轴13。即，旋转轴13在沿铅垂上下方向的状态下以能够旋转的方式经由轴承14a、14b由壳体15支持。具体而言，轴承14a支持旋转轴13的固定了叶轮11的上端部，轴承14b支持旋转轴13的下端部。

这些轴承14a、14b为滚动轴承，更详细而言为径向推力滚珠轴承(アンギュラ玉軸受)。此外，轴承14不限于径向推力滚珠轴承，还可以使用深槽滚珠轴承、圆锥滚子轴承等能够支持径向载荷以及推力载荷中的任一方的轴承。另外，这些轴承14a、14b也可以是使用用于维持平稳的旋转的滑脂的滑脂润滑轴承，还可以是气体轴承、磁轴承等非接触轴承。

壳体15包括涡形壳体15a、壳体本体15b、以及轴承支持部15c、15d等。壳体15收容叶轮11、发电机12、以及旋转轴13，并且构成废热发电装置G的外形。具体而言，壳体15在由涡形壳体15a与轴承支持部15c形成的空间S1(第一室)收容叶轮11，在由壳体本体15b与轴承支持部15c、15d形成的空间S2(第二室)收容发电机12。即，在壳体15，形成空间S1以及S2。

图3是示出本发明的第一实施方式的膨胀涡轮发电机所具备的涡形壳体的平面图。此外，图2是图3中的A-A线截面图。如图2、图3所示，涡形壳体15a具备吸入口A1、涡形室A2、以及排出口A3。涡形壳体15a在将叶轮11的上方开口的状态下以包围叶轮11的周围的方式设置。

吸入口A1是导入在蒸发器1中生成并旋转驱动叶轮11的工作介质的蒸汽的部位，以其开口方向(工作介质的流入方向)沿水平方向的方式配置。涡形室A2的一端连接于吸入口A1，以将叶轮11在其旋转轴线的周围包围的方式环状地形成。涡形室A2将从吸入口A1导入的蒸汽从叶轮11的径方向外侧向其供给。排出口A3是将旋转驱动叶轮11之后的膨胀了的蒸汽排出至外部的部位，配置于叶轮11的上方。

壳体本体15b为在空间S2(由壳体本体15b与轴承支持部15c、15d形成的空间)收容发电机12和旋转轴13的一部分的大体圆筒形状的部件。在该壳体本体15b的内周面的多个地方(例如，三个地方)，形成有槽，该槽构成将在空间S2内液化了的工作介质引导至膨胀涡轮发电机2的底部BT的导引通路C1。该槽沿旋转轴13的轴方向以从空间S2的上端延伸至下端的方式形成。发电机12的定子12b固定于壳体本体15b的内周面的大体全周，从而在壳体本体15b与发电机12的定子12b之间形成导引通路C1。即，由壳体本体15b的上述槽与定子12b的外周面形成导引通路C1，导引通路C1以从空间S2的上端达到下端的方式配置。

在该壳体本体15b，设有用于将在膨胀涡轮发电机2中发电的电力取出至外部的连接器16。通过电缆(省略图示)从膨胀涡轮发电机2的外部连接于连接器16，在膨胀涡轮发电机2中发电的电力经由电缆被取出至外部。此外，连接器16通过既定的配线与在定子12b设置的线圈电连接。

由于对膨胀涡轮发电机2供给蒸汽，故需要使壳体15为密闭构造，因而优选使用能够将连接部分密闭的密封连接器(hermetic connector)作为连接器16。此外，如前所述，装置的内部压力优选小于1MPa(G)。在膨胀涡轮发电机2为密封构造的情况下，壳体内部的压力一般而言为涡轮的入口压力与出口压力的中间压力左右。由此，通过使运转中的装置内部的最高压力为1MPa(G)以下，能够使壳体15的内部压力小于1MPa(G)。

图4是本发明的第一实施方式的膨胀涡轮发电机所具备的轴承支持部15c的平面图。如图1、图4所示，轴承支持部15c圆板状地形成，在其中心部形成有插入旋转轴13的孔部H1。在轴承支持部15c的下表面侧中央部，安装有轴承14a。在该轴承支持部15c的上表面侧中央部，设有在平面视图中圆形地形成、为了配置叶轮11的底部而向下方凹陷形成的凹部M1。

在凹部M1内，形成有以包围孔部H1的方式圆环状地形成、用于对积存于凹部M1的工作介质(液化了的工作介质)进行回收的槽部M2。而且，在该槽部M2内的多个地方(例如，三个地方)，形成有从轴承支持部15c的上表面侧达到下表面侧的连通孔H2。该连通孔H2将收容叶轮11的空间S1与收容发电机12的空间S2连通，将液化了的工作介质从空间S1引导至空间S2。此外，由于连通孔H2在配置叶轮11的底部的凹部M1内的槽部M2形成，故配置于叶轮11的下方。

另外，在轴承支持部15c的上表面侧外缘部，遍及全周，形成有随着从中心侧去往外缘侧，高度位置缓缓降低的锥部TP。通过形成锥部TP，能够在尽可能不使膨胀涡轮发电机2的效率降低的情况下，防止在涡形室A2内液化了的工作介质流动至凹部M1(配置叶轮11的底部的部分)，防止因该流动而产生的损耗的增大、机械性损坏。

如果只是防止在涡形室A2内液化了的工作介质的向凹部M1的流动，则在轴承支持部15c的上表面侧外缘部形成阶梯差(例如，沿铅垂方向突出的阶梯差)即可。然而，在形成了此种阶梯差的情况下，有可能被引导至涡形室A2的工作介质的一部分的流动被阶梯差阻碍，从而叶轮驱动效率降低。因此，在轴承支持部15c的上表面侧外缘部形成有锥部TP。此外，在能够容许效率的降低的情况下，还可以在轴承支持部15c的上表面侧外缘部形成沿铅垂方向突出的阶梯差等。

轴承支持部15c在其一面侧使用紧固螺栓等以能够装卸的方式安装于涡形壳体15a，另外，在另一面侧使用紧固螺栓等以能够装卸的方式安装于壳体本体15b。轴承14a在轴承支持部15c的下表面侧的中心部设置，旋转轴13在贯通在轴承支持部15c形成的孔部H1的状态下由轴承14a以能够旋转的方式支持。

轴承支持部15d形成为支持轴承14b的有底的圆筒状。轴承支持部15d具备圆筒部P1和底部P2。该轴承支持部15d在壳体本体15b的与安装轴承支持部15c一侧相反侧设置。轴承支持部15d以圆筒部P1设置于壳体本体15b内的方式，其底部P2使用紧固螺栓等以能够装卸的方式安装于壳体本体15b。轴承14b设于在轴承支持部15d的圆筒部P1内形成的空间S3，配置于圆筒部P1的开口部的附近。旋转轴13在其一部分插入空间S3的状态下由轴承14b以能够旋转的方式支持。

在轴承支持部15d的空间S3内，设置有将轴承14b朝轴承14a侧作用的预压弹簧17。此外，由于轴承14b经由旋转轴13而与轴承14a连结，故预压弹簧17的作用力不仅传递至轴承14b，还传递至轴承14a，对轴承14a、14b双方施加旋转轴线方向的作用力(即，预压)。如前所述，轴承14a、14b为径向推力滚珠轴承，因而通过沿旋转轴线方向施加适当的预压，转动体(滚珠)被保持于适当的位置，伴随旋转的振动、噪音等降低。

图5是图2中的B-B线截面向视图。如图2、图5所示，在轴承支持部15d的圆筒部P1的多个地方(在图5所示的示例中为三个地方)，形成有导引通路C2。该导引通路C2是将在空间S2内积存的液化了的工作介质引导至圆筒部P1内的空间S3的通路，在平面视图中从圆筒部P1的中心放射状地形成。另外，在轴承支持部15d的底部P2的中心部，形成有排出口8。从而，在空间S2内积存的液化了的工作介质在经由导引通路C2被引导至空间S3之后，经由排出口8排出至膨胀涡轮发电机2的外部。

若对上述构成的膨胀涡轮发电机2供给在蒸发器1中生成的蒸汽，则从涡形壳体15a的吸入口A1经由涡形室A2对叶轮11供给蒸汽，由此旋转驱动叶轮11。此外，旋转驱动叶轮11之后的膨胀的蒸汽从排出口A3排出至膨胀涡轮发电机2的外部，被引导至凝结器3。

若叶轮11被旋转驱动，则该旋转驱动力由旋转轴13传递至发电机12，发电机12的转子12a与叶轮11以及旋转轴13一体地旋转。此外，通过来自蒸发器1的蒸汽，叶轮11、发电机12的转子12a、以及旋转轴13以数万rpm左右的转速高速旋转。若转子12a旋转，则转子12a与定子12b在旋转轴线的周围的相对位置变化，由此进行例如三相交流的发电。发电的电力经由连接器16以及未图示的电缆被取出至外部。

在废热发电装置G的运转开始的时间点，膨胀涡轮发电机2为未被在废热发电装置G中循环的工作介质加热的状态。因此，若在蒸发器1中生成的工作介质的蒸汽被引导至膨胀涡轮发电机2，则有时在涡形壳体15a等中被冷却并液化。另外，有时残留在膨胀涡轮发电机2内的工作介质在废热发电装置G的运转停止时液化并积存在膨胀涡轮发电机2的内部。如此，在废热发电装置G的运转开始的时间点，液化了的工作介质积存在膨胀涡轮发电机2内的可能性较高。

若在涡形壳体15a的涡形室A2内液化了的工作介质越过在轴承支持部15c的上表面侧外缘部形成的锥部TP并流入凹部M1(参照图4)，则该工作介质由在凹部M1内形成的圆环状的槽部M2回收。被槽部M2回收的工作介质经由连通孔H2被引导至收容发电机12的空间S2。被引导至空间S2的工作介质经由在壳体本体15b与发电机12的定子12b之间形成的导引通路C1而被引导至膨胀涡轮发电机2的底部BT。

被引导至底部BT的工作介质在经由导引通路C2而被引导至轴承支持部15d的圆筒部P1内的空间S3之后，经由排出口8排出至膨胀涡轮发电机2的外部。在废热发电装置G的运转开始的时间点，以开放排出用配管6的流路的方式控制电磁阀7，因而从膨胀涡轮发电机2排出的工作介质经由排出配管6而被引导至储存罐4。此外，在废热发电装置G为运转中的情况下，以隔断排出用配管6的流路的方式控制电磁阀7，因而不进行液化了的工作介质从膨胀涡轮发电机2的排出。

如上所述，在本实施方式中，在膨胀涡轮发电机2的底部BT形成将在膨胀涡轮发电机2的内部液化了的工作介质排出至外部的排出口8，并且设置将膨胀涡轮发电机2的排出口8与储存罐4连接的排出用配管6。因此，能够将在膨胀涡轮发电机2的内部液化了的工作介质容易地排出至膨胀涡轮发电机2的外部。

另外，在本实施方式中，设置开放或者隔断排出用配管6的流路的电磁阀7，因而能够在废热发电装置G的运转开始时将从膨胀涡轮发电机2的排出口8排出的液化了的工作介质引导至储存罐4，并且在废热发电装置G的运转中隔断工作介质的蒸汽经由排出用配管6而去往储存罐4的流动。

由此，能够抑制废热发电装置G的运转中的损耗。

[第二实施方式]

接着，说明本发明的第二实施方式的废热发电装置。本实施方式的废热发电装置的整体构成与图1所示的第一实施方式的废热发电装置G的整体构成大体相同，但是替代膨胀涡轮发电机2而具备图6所示的膨胀涡轮发电机2a这一点不同。图6是示出本发明的第二实施方式的废热发电装置所具备的膨胀涡轮发电机的构成的截面图。

此外，在以下的说明中，对于与第一实施方式的构成要素同样的要素，附以相同附图标记并省略其说明。

如图6所示，膨胀涡轮发电机2a的基本构成与图2所示的膨胀涡轮发电机2同样。然而，膨胀涡轮发电机2a以旋转轴13的轴方向沿水平方向的方式配置。因此，用于将在膨胀涡轮发电机2a的内部液化了的工作介质排出至外部的构成与膨胀涡轮发电机2少许不同。此外，膨胀涡轮发电机2a以涡形壳体15a的吸入口A1朝铅垂下方向的方式配置。因此，在膨胀涡轮发电机2a中，位于涡形壳体15a的吸入口A1侧的壳体15的一部分作为膨胀涡轮发电机2a的底部BT而构成。即，膨胀涡轮发电机2a在铅垂方向上的下部作为底部BT而构成。

具体而言，膨胀涡轮发电机2a替代壳体本体15b而具备壳体本体21，替代轴承支持部15d而具备轴承支持部22。即，膨胀涡轮发电机2a的壳体15包括涡形壳体15a、壳体本体21、轴承支持部15c、以及轴承支持部22等。

在壳体本体21的内周面，未形成构成导引通路C1的槽(参照图2)。另一方面，在壳体本体21的、与膨胀涡轮发电机2a的底部BT相当的部分，形成有导引通路C3和多个排出口8(在图6所示的示例中为两个排出口8)。导引通路C3在壳体本体21的内部以沿径方向(例如，转子12a的径方向)延伸的方式形成。导引通路C3将空间S2(由壳体本体21与轴承支持部15c形成的空间S21)与在壳体本体21形成的一个排出口8连接。

另一个排出口8以将空间S2(由壳体本体21与轴承支持部22形成的空间S22)与外部连通的方式，在膨胀涡轮发电机2a的底部BT形成。虽然在膨胀涡轮发电机2a未形成图2所示的导引通路C1，但是有时工作介质的蒸汽经由在构成发电机12的转子12a与定子12b之间的间隙(空气缝隙)而从空间S21被引导至空间S22并液化。因此，以将空间S22与外部连通的方式，形成另一个排出口8。此外，在膨胀涡轮发电机2a的底部BT形成的两个排出口8都连接于图1所示的排出用配管6。

轴承支持部22与图2所示的轴承支持部15d同样地，形成为支持轴承14b的有底的圆筒状。另一方面，轴承支持部22在未形成轴承支持部15d的排出口8以及导引通路C2这一点上与图2所示的轴承支持部15d不同。另外，轴承支持部22在于轴承支持部15d的圆筒部P1内形成的空间S3仅在支持轴承14b的部分形成这一点上也与图2所示的轴承支持部15d不同。

在废热发电装置G为运转中的情况下，上述构成的膨胀涡轮发电机2a与图2所示的膨胀涡轮发电机2同样地动作。另外，在废热发电装置G的运转开始的时间点，当是未由在废热发电装置G中循环的工作介质加热的状态时，有时若在蒸发器1中生成的工作介质的蒸汽被引导至膨胀涡轮发电机2a，则在涡形壳体15a等中被冷却并液化。

在涡形壳体15a的吸入口A1附近液化了的工作介质从以朝铅垂下方向的方式配置的吸入口A1流下至下方，从而返回蒸发器1。与此相对，在涡形壳体15a的涡形室A2内液化了的工作介质且是流入在轴承支持部15c形成的凹部M1(参照图4)的工作介质由在凹部M1内形成的圆环状的槽部M2回收，经由连通孔H2而被引导至收容发电机12的空间S2(空间S21)。被引导至空间S2(空间S21)的工作介质经由在壳体本体21形成的导引通路C3而被引导至膨胀涡轮发电机2a的底部BT，经由排出口8排出至膨胀涡轮发电机2a的外部。

另外，若在废热发电装置G的运转停止时工作介质残留于膨胀涡轮发电机2a的空间S2(S22)内，则有时由于膨胀涡轮发电机2a的温度降低而液化并积存于空间S2(S22)的内部。该液化了的工作介质经由将空间S2(空间S22)与外部连通的排出口8而排出至膨胀涡轮发电机2a的外部。从膨胀涡轮发电机2a的两个排出口8排出的工作介质经由图1所示的排出用配管6而被引导至储存罐4。

如上所述，在本实施方式中，使用配置以及构成与在第一实施方式中使用的膨胀涡轮发电机2(参照图2)不同的膨胀涡轮发电机2a。然而，在本实施方式中，与图2所示的膨胀涡轮发电机2同样地，在膨胀涡轮发电机2a的底部BT形成排出口8，并且设置将膨胀涡轮发电机2a的排出口8与储存罐4连接的排出用配管6。因此，能够将在膨胀涡轮发电机2a的内部液化了的工作介质容易地排出至膨胀涡轮发电机2a的外部。另外，由于在本实施方式中也设置开放或者隔断排出用配管6的流路的电磁阀7，故能够抑制废热发电装置G的运转中的损耗。

[第三实施方式]

接着，说明本发明的第三实施方式的废热发电装置。本实施方式的废热发电装置的整体构成与图1所示的第一实施方式的废热发电装置G的整体构成大体相同，但是替代膨胀涡轮发电机2而具备图7所示的膨胀涡轮发电机2b这一点不同。图7是示出本发明的第三实施方式的废热发电装置所具备的膨胀涡轮发电机的构成的截面图。

此外，在以下的说明中，对于与第一以及第二实施方式的构成要素同样的要素，附以相同附图标记并省略其说明。

如图7所示，膨胀涡轮发电机2b与图6所示的膨胀涡轮发电机2a同样地，以涡形壳体15a的吸入口A1朝铅垂下方向，并且旋转轴13的轴方向沿水平方向的方式配置。该膨胀涡轮发电机2b与图6所示的膨胀涡轮发电机2a为大体相同的构成，但是替代壳体本体21而具备壳体本体31这一点不同。即，膨胀涡轮发电机2b的壳体15包括涡形壳体15a、壳体本体31、轴承支持部15c、以及轴承支持部22等。

在壳体本体31，未形成膨胀涡轮发电机2a的导引通路C3以及一个排出口8(参照图6)。另一方面，在壳体本体31的、位于膨胀涡轮发电机2b的底部BT侧的内周面，形成有成为将空间S21与空间S22连通的导引通路C4的槽。该导引通路C4以随着从空间S21去往空间S22而高度位置缓缓变低的方式倾斜配置。此外，该成为导引通路C4的槽还可以在位于膨胀涡轮发电机2b的底部BT侧的内周面形成多个。

在上述构成的膨胀涡轮发电机2b中，若膨胀涡轮发电机2a的温度由于废热发电装置G的运转停止而降低，则残留于膨胀涡轮发电机2b的空间S2(S21、S22)的工作介质液化。在空间S21内液化了的工作介质经由倾斜的导引通路C4而被引导至空间S22，与在空间S22内液化了的工作介质一同经由排出口8排出至膨胀涡轮发电机2b的外部。此外，本实施方式的排出口8以将空间S22与膨胀涡轮发电机2b的外部连通的方式形成，例如配置于轴承支持部22的下方(即底部BT)。在废热发电装置G的运转开始的时间点控制电磁阀7以开放排出用配管6的流路，从而排出至膨胀涡轮发电机2b的外部的工作介质被引导至储存罐4。

如上所述，本实施方式的膨胀涡轮发电机2b与在第二实施方式中使用的膨胀涡轮发电机2a(参照图6)的构成少许不同。然而，在本实施方式中，与图6所示的膨胀涡轮发电机2a同样地，在膨胀涡轮发电机2b的底部BT形成排出口8，并且设置将膨胀涡轮发电机2b的排出口8与储存罐4连接的排出用配管6。因此，能够将在膨胀涡轮发电机2b的内部液化了的工作介质容易地排出至膨胀涡轮发电机2b的外部。另外，由于在本实施方式中也设置开放或者隔断排出用配管6的流路的电磁阀7，故能够抑制废热发电装置G的运转中的损耗。

以上，说明了本发明的实施方式的废热发电装置，但是本发明不限定于上述实施方式，而是仅仅由所附的权利要求书的范围限定。在上述实施方式中示出的各结构部件的诸形状、组合等为一例，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行构成的附加、省略、置换以及其他变更。

例如，在上述实施方式中，将排出用配管6的另一端连接于储存罐4，但是排出用配管6的另一端也可以连接于凝结器3与泵5之间(例如，凝结器3的出口部分、泵5的入口部分)。另外，若不需要储存罐4则能够省略。

另外，在上述实施方式中，作为开放或者隔断排出用配管6的流路的阀装置而使用电磁阀7，但是也能够使用电磁阀以外的阀(例如，机械式的阀装置)。而且，本发明还能够适用于将离心式膨胀涡轮发电机、斜流式膨胀涡轮发电机等径流式涡轮发电机用作发电装置的构成。

产业上的利用可能性

本发明能够广泛地利用于使用废热能量进行发电的废热发电装置。

符号说明

1 蒸发器

2、2a、2b 膨胀涡轮发电机(发电装置)

3 凝结器

4 储存罐(储藏装置)

5 泵

6 排出用配管

7 电磁阀(阀装置)

8 排出口

11 叶轮

12 发电机

13 旋转轴

15 壳体

BT 底部

C1、C4 导引通路

G 废热发电装置

H2 连通孔

S1、S2 空间。

Claims (7)

1.一种废热发电装置，包括：蒸发器，其对废热能量进行回收并生成工作介质的蒸汽；发电装置，其一边使该蒸汽膨胀一边进行发电；凝结器，其凝结通过了该发电装置的蒸汽；以及泵，其将在该凝结器中凝结了的工作介质朝所述蒸发器送出，在所述废热发电装置中，

在所述发电装置的底部，形成将在所述发电装置的内部液化了的所述工作介质排出至外部的排出口，

设有排出用配管，其一端连接在形成于所述发电装置的所述排出口、并且另一端配置在所述凝结器与所述泵之间的所述工作介质的流路，

所述发电装置具备：

由所述蒸汽旋转驱动的叶轮；

由所述叶轮的旋转驱动力驱动并进行发电的发电机；

将所述叶轮的旋转驱动力传递至所述发电机的旋转轴；以及

形成有第一室、第二室和连通孔的壳体，该第一室收容所述叶轮，该第二室收容所述发电机，该连通孔将液化了的所述工作介质从所述第一室引导至所述第二室。

2.根据权利要求1所述的废热发电装置，其中，设有开放或者隔断所述排出用配管的流路的阀装置。

3.根据权利要求2所述的废热发电装置，其中，所述阀装置以在运转开始时开放所述排出用配管的流路，在运转中隔断所述排出用配管的流路的方式构成。

4.根据权利要求1所述的废热发电装置，其中，在所述壳体的所述第二室，形成有导引通路，该导引通路将在所述发电装置的内部液化了的所述工作介质引导至所述底部。

5.根据权利要求4所述的废热发电装置，其中，所述导引通路在以所述旋转轴沿铅垂上下方向的方式配置所述发电装置的状态下，以从所述第二室的上端达到下端的方式配置。

6.根据权利要求4所述的废热发电装置，其中，所述导引通路在以所述旋转轴沿水平方向的方式配置所述发电装置的状态下，在所述第二室的底部倾斜配置。

7.根据权利要求1所述的废热发电装置，其中，

在所述凝结器与所述泵之间的流路，设有储存所述工作介质的储藏装置，

所述排出用配管的另一端连接于所述储藏装置。