CN103867233A - 发电装置及发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明的发电装置具备：分离部件，用来从流入到膨胀机壳体内的混合流体将润滑油分离；膨胀机转子，通过从润滑油被分离后的动作介质的蒸汽受到膨胀力而被旋转驱动；发电机转子，随着膨胀机转子的旋转而旋转；第1轴承保持部，在内部收容支承膨胀机转子的第1旋转轴的第1轴承；第2轴承保持部，在内部收容支承膨胀机转子的第2旋转轴的第2轴承；和润滑油供给路，将膨胀机壳体内的润滑油积存的部位与为比膨胀机壳体内的润滑油积存的部位的压力低的压力的第1轴承保持部及第2轴承保持部的两内部空间连接。

Description

发电装置及发电系统

技术领域

本发明涉及发电装置及发电系统。

背景技术

以往，作为用来从低温的废热回收动力的发电系统，公开了一种二元发电系统，所述二元发电系统通过废热使沸点较低的动作介质（制冷剂）蒸发而通过该动作介质的蒸汽使膨胀机转子旋转驱动，并通过该膨胀机转子的旋转使发电机驱动，由此进行发电。在日本·特开昭60－56104号中公开了这样的发电系统的一例。

上述先行技术的发电系统具备膨胀机、发电机、冷凝器、制冷剂送出用的泵、蒸发器、分离箱、润滑油送出用的泵和润滑油加热用的热交换器。

膨胀机具有壳体、和收容在该壳体内的一对膨胀机转子（螺旋转子）。在壳体内，被吸入由蒸发器生成的制冷剂的蒸汽，该吸入的蒸汽通过其膨胀力使一对膨胀机转子旋转驱动。随着该膨胀机转子的旋转，连结在膨胀机转子上的发电机驱动而进行发电。此外，在壳体内，为了支承膨胀机转子的旋转轴的轴承的润滑、或壳体内的各部的密封而被供给润滑油。

供给到该壳体内的润滑油由于被与使膨胀机转子旋转驱动后的制冷剂的蒸汽一起从壳体内排出，所以从壳体内排出后的制冷剂的蒸汽与润滑油的混合流体在分离箱中被分离为制冷剂的蒸汽和润滑油。由分离箱分离出的制冷剂的蒸汽在被从分离箱排出后，被冷凝器冷却而冷凝，成为液态的制冷剂。接着，该液态的制冷剂被制冷剂送出用的泵向蒸发器输送，被该蒸发器利用废热加热而生成制冷剂的蒸汽。由该蒸发器生成的制冷剂的蒸汽被向膨胀机的壳体内供给。这样，制冷剂循环。另一方面，由分离箱分离出的润滑油在被从分离箱排出后，被润滑油送出用的泵经过热交换器向膨胀机的壳体内输送。

在上述以往的发电系统中，为了将从膨胀机的壳体排出的混合流体分离为制冷剂的蒸汽和润滑油而设置分离箱，并且为了将由该分离箱分离出的润滑油向膨胀机的壳体送回而设置润滑油送出用的泵，所以有结构复杂化并大型化、此外其制造成本增大的问题。

本发明是为了解决上述那样的课题而做出的，其目的是提供能够实现结构的简单化及小型化并削减制造成本的发电装置及发电系统。

为了达到上述目的，本发明的发电装置具备：壳体，在内部流入液态的润滑油与动作介质的蒸汽的混合流体；分离机构，设在上述壳体内，用来从流入到该壳体内的上述混合流体将润滑油分离；膨胀机转子，设在上述壳体内，通过从由上述分离机构将润滑油分离后的上述混合流体中的动作介质的蒸汽受到膨胀力而被旋转驱动；发电机，具有连结在上述膨胀机转子上且随着该膨胀机转子的旋转而旋转的发电机转子，通过该发电机转子的旋转进行发电；轴承，设在上述壳体内，支承上述膨胀机转子的旋转轴，以使上述膨胀机转子及上述发电机转子绕其轴旋转自如；轴承保持部，设在上述壳体内，将上述轴承收容到内部而保持该轴承；以及润滑油供给路，将上述壳体内的空间中的由上述分离机构分离出的润滑油积存的部位、与收容上述轴承的上述轴承保持部的内部空间连接。这里，上述轴承保持部设在上述轴承保持部的内部空间的压力为比上述壳体内的上述润滑油积存的部位的压力低的压力的位置上。

在该发电装置中，从流入到壳体内的混合流体将润滑油通过分离机构分离，该分离出的润滑油积存在壳体内。即，能够在发电装置的壳体内将润滑油分离，所以不需要在外部另外设置润滑油的分离箱。因此，与另外设置润滑油的分离箱的以往的发电装置相比，能够使结构简单化及小型化，并且能够削减发电装置的制造成本。此外，在该发电装置中，由于通过润滑油供给路将壳体内的润滑油积存的部位与收容轴承保持部的轴承的内部空间连接，并且由于轴承保持部的内部空间成为比壳体内的润滑油积存的部位的压力低的压力，所以在壳体内被分离机构分离出的润滑油在壳体内通过该润滑油积存的部位与轴承保持部的内部空间的压力差而经过润滑油供给路向轴承保持部的内部空间流动，被向轴承供给。因此，不需要如以往的发电装置那样另外设置用来将分离出的润滑油压送的泵。也因此，在该发电装置中，能够使结构简单化及小型化，并且能够削减发电装置的制造成本。

在上述发电装置中，优选的是，上述壳体具有流入口，所述流入口用来使上述混合流体流入到该壳体内；上述分离机构由分离部件构成，所述分离部件对置于上述流入口而配置，以使经过上述流入口流入到上述壳体内的上述混合流体碰到。

在该结构中，经过流入口流入到壳体内的混合流体碰在分离部件上，由此，该混合流体中的润滑油的向流入方向的移动被分离部件阻止，该润滑油通过自重向下方流落。因此，促进了流入到壳体内的混合流体中的润滑油的分离。因而，根据该结构，能够具体地构成用来从流入到壳体内的混合流体将润滑油分离的分离机构。

在上述分离机构由分离部件构成的结构中，优选的是，上述分离部件具有除雾器，所述除雾器将流入到上述壳体内并碰在该分离部件上的上述混合流体中的润滑油捕捉。

除雾器形成为网眼状，对于气流中的液滴状或雾状的液体发挥较高的捕捉效果，所以如果如该结构那样分离部件具有除雾器，则能够将碰撞在该分离部件的除雾器上的混合流体中的润滑油良好地捕捉。因此，能够使从流入到壳体内的混合流体的润滑油的分离效率提高。

在上述分离机构由分离部件构成的结构中，优选的是，上述分离部件具有对置面，所述对置面相对于上述流入口对置配置以使经过上述流入口流入到上述壳体内的上述混合流体碰到；上述对置面相对于经过上述流入口向上述壳体内流入的上述混合流体的流入方向倾斜。

在该结构中，由于相对于壳体的流入口对置配置的分离部件的对置面相对于混合流体的流入方向倾斜，所以经过流入口流入到壳体内的混合流体碰到分离部件的对置面，沿着该对置面的倾斜改变朝向，形成回旋流。结果，促进了从混合流体的润滑油的分离。因此，能够使从流入到壳体内的混合流体的润滑油的分离效率提高。

在上述发电装置中，优选的是，在上述壳体内设有一对上述膨胀机转子，在该一对膨胀机转子间形成膨胀室，使这些膨胀机转子旋转驱动的动作介质的蒸汽流入所述膨胀室；在上述壳体内的上部设有蒸汽入口，所述蒸汽入口用来将在上述壳体内将润滑油分离后的动作介质的蒸汽向上述膨胀室导入。

在该结构中，由于在壳体内的上部设有用来向膨胀室导入动作介质的蒸汽的蒸汽入口，所以能够阻止在壳体内被分离机构分离而流落的润滑油混入到与该润滑油分离并向蒸汽入口供给的动作介质的蒸汽中。

在上述发电装置中，优选的是，还具备润滑油排出路，所述润滑油排出路将上述轴承保持部的上述内部空间与从膨胀室将动作介质的蒸汽排出的蒸汽出口直接或间接地连接。

此外，本发明的发电系统是具备上述任一种发电装置的发电系统，上述发电装置的上述壳体具有排出口，所述排出口用来将旋转驱动上述膨胀机转子后的动作介质的蒸汽与润滑上述轴承后的润滑油的混合流体从该壳体内排出；上述发电系统具备：循环流路，将上述排出口与上述流入口连接；冷凝器，设在上述循环流路中，使从上述排出口排出的混合流体中的动作介质的蒸汽冷凝而生成液态的动作介质；循环泵，设在上述循环流路中的上述冷凝器的下游侧的部位，将含有由上述冷凝器生成的液态的动作介质的混合流体压送；和蒸发器，设在上述循环流路中的上述循环泵的下游侧的部位，使由上述循环泵压送的混合流体中的液态的动作介质蒸发而生成向上述流入口供给的含有动作介质的蒸汽的混合流体。

在该发电系统中，由于具备上述发电装置，所以能够得到能够使结构简单化及小型化、并且能够削减制造成本的与上述发电装置同样的效果。

在上述发电系统中，优选的是，相对于导入到上述发电系统内的动作介质和润滑油的总量的润滑油的重量比是5重量%以上20重量%以下。

根据该结构，能够在确保为了向收容在轴承保持部的内部空间中的轴承可靠地供给润滑油而需要的润滑油的量的同时，得到足够使膨胀机转子旋转驱动的量的动作介质的蒸汽。具体而言，在本结构中，通过相对于导入到发电系统内的动作介质和润滑油的总量的润滑油的重量比是5重量%以上，能够确保能向上述轴承可靠地供给润滑油的润滑油的量。另一方面，在蒸发器中，使混合流体中的液态的动作介质蒸发而生成动作介质的蒸汽，但在该混合流体中的润滑油的含有量较多、动作介质的含有量较少的情况下，向混合流体中的液态的动作介质的传热被该混合流体中的润滑油阻碍而不能用蒸发器使足够量的动作介质蒸发。相对于此，如果如本结构那样相对于导入到发电系统内的动作介质和润滑油的总量的润滑油的重量比是20重量%以下，则即使在蒸发器中对混合流体中的动作介质的传热被该混合流体中的润滑油稍稍阻碍，也能够生成足够使膨胀机转子旋转驱动的量的动作介质的蒸汽。

如以上说明，根据本发明，能够提供能够实现结构的简单化及小型化、并且能够削减制造成本的发电装置及发电系统。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的发电系统的整体结构的概略图。

图2是表示第1实施方式的发电系统的发电装置的沿着图1中的II－II线的剖视图。

图3是表示第1实施方式的发电系统的发电装置的沿着图1中的III－III线的剖视图。

图4是示意地表示第1实施方式的发电系统的发电装置的润滑油供给路的结构的图。

图5是表示本发明的第2实施方式的发电系统的发电装置的混合流体的流入口附近的构造的纵剖视图。

图6是表示本发明的第3实施方式的发电系统的发电装置的混合流体的流入口附近的构造的纵剖视图。

图7是图6所示的第3实施方式的发电装置的流入口附近的部分的横剖视图（关于第1轴承保持部内的构造省略图示）。

图8是表示本发明的第3实施方式的变形例的发电装置的混合流体的流入口附近的构造的纵剖视图。

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。

（第1实施方式）

首先，参照图1～图4，对本发明的第1实施方式的发电装置2及使用它的发电系统的结构进行说明。

该第1实施方式的发电系统是利用兰肯循环的发电系统，是利用沸点较低的动作介质从低温的废热回收动力的二元发电方式的发电系统。作为上述动作介质，使用例如R245fa（1，1，1，3，3－五氟丙烷）等制冷剂。

并且，该第1实施方式的发电系统如图1所示，具备发电装置2、循环流路4、冷凝器6、循环泵8和蒸发器10。

发电装置2用来利用向该发电装置2供给的动作介质的蒸汽进行发电。该发电装置2的详细情况后述，该发电装置2具有螺旋式膨胀机14（以下单称作膨胀机14）和发电机16，通过动作介质的蒸汽的膨胀力将膨胀机14的后述的膨胀机转子32旋转驱动，随着该膨胀机转子32的旋转，发电机16的后述的发电机转子38旋转而进行发电。将在发电装置2中被用于发电后的动作介质的蒸汽从后述的混合流体排出口30e向循环流路4排出。

循环流路4将发电装置2的后述的混合流体排出口30e与流入口30d连接（连通）。从发电装置2的混合流体排出口30e，如后述那样，将在发电中使用后的动作介质的蒸汽和润滑油排出。循环流路4是以该动作介质的蒸汽与润滑油的混合流体向流入口30d侧返回的方式使该混合流体流通的流路。

冷凝器6设在循环流路4中。该冷凝器6将从发电装置2的混合流体排出口30e排出到循环流路4中并向该冷凝器6流入的上述混合流体冷却，使该混合流体中的动作介质的蒸汽冷凝，由此使该蒸汽液化而生成液态的动作介质。冷凝器6通过使低温的冷却水与上述混合流体热交换，将上述混合流体冷却。通过将上述混合流体中的动作介质的蒸汽液化，从冷凝器6排出的混合流体成为液态的动作介质与液态的润滑油掺混的流体。

循环泵8设在循环流路4中的、在该循环流路4中流动的上述混合流体的流通方向上为冷凝器6的下游侧的部位。该循环泵8将含有由冷凝器6生成的液态的动作介质的混合流体向下游侧压送。

蒸发器10设在循环流路4中的在上述动作介质的流通方向上为循环泵8的下游侧的部位。该蒸发器10通过废热使由循环泵8压送的混合流体中的液态的动作介质蒸发，生成向发电装置2的流入口30d供给的动作介质的蒸汽。具体而言，对于蒸发器10，从外部供给通过来自工厂等的排热而成为比动作介质的沸点高的温度的温水或水蒸汽这样的流体，在蒸发器10内，通过该从外部供给的流体与混合流体热交换，将混合流体加热，使该混合流体中的液态的动作介质蒸发。由此，从蒸发器10排出并被向发电装置2的流入口30d供给的混合流体为动作介质的蒸汽与液态的润滑油掺混的流体。

通过以上的结构，在该第1实施方式的发电系统中，构成了动作介质经过循环流路4被从蒸发器10向发电装置2供给、从该发电装置2排出到循环流路4中的动作介质被向冷凝器6供给、供给到该冷凝器6中的动作介质经由循环泵8向蒸发器10返回的循环回路。并且，通过动作介质在该循环回路中循环，从废热生成电能。在该发电系统中，如以上那样被导入动作介质和润滑油，但相对于导入到该发电系统内的动作介质和润滑油的总量的润滑油的重量比设定为5重量%以上20重量%以下。

接着，对该第1实施方式的发电系统中的发电装置2的结构详细地说明。

发电装置2具有壳体12、膨胀机14、发电机16、多个第1轴承18、多个第2轴承20、第1轴承保持部22、第2轴承保持部24、分离部件26、润滑油供给路28和润滑油排出路29。

壳体12构成发电装置2的外表面，以在水平方向上延伸的方式设置。该壳体12在其内部的空间中收容有膨胀机14及发电机16。具体而言，壳体12具有将膨胀机14收容到内部的膨胀机壳体30、和将发电机16收容到内部的发电机壳体31。膨胀机壳体30和发电机壳体31通过相互连结而形成壳体12。

膨胀机壳体30具有：连结在发电机壳体31上、将膨胀机14的后述的膨胀机转子32收容到内部的膨胀机壳体主体30a、和相对于该膨胀机壳体主体30a配置在与发电机壳体31相反侧、连结在膨胀机壳体主体30a上的膨胀机壳体盖部30b。

膨胀机壳体盖部30b呈有底的大致圆筒状，以其轴向与壳体12的延伸方向（水平方向）一致的方式配置。膨胀机壳体盖部30b具有构成壳体12的延伸方向的一端的端部壁30c，在该端部壁30c的中央部，设有在膨胀机壳体盖部30b的轴向上延伸、将端部壁30c贯通的流入口30d。该流入口30d用来使动作介质的蒸汽与润滑油的混合流体向膨胀机壳体30内流入。具体而言，在流入口30d上，连接着上述循环流路4的一端，如上述那样被从该循环流路4供给由蒸发器10生成的动作介质的蒸汽与液态的润滑油的混合流体，该混合流体经过该流入口30d向膨胀机壳体30内流入。

在膨胀机壳体主体30a上，设有向下方开口的混合流体排出口30e。该混合流体排出口30e用来将使膨胀机14的后述的膨胀机转子32旋转驱动后的动作介质的蒸汽、和被供给到第1轴承18及第2轴承20并将这些轴承18、20润滑后的润滑油向膨胀机壳体30的外部排出。

具体而言，经过后述的蒸汽出口36b被从上述膨胀室排出的动作介质的蒸汽和如后述那样被排出到该蒸汽出口36b的来自润滑油排出路29的润滑油被从该混合流体排出口30e向外部排出。此外，在膨胀机壳体主体30a内，在混合流体排出口30e与发电机16侧的空间之间设有隔壁30g，在该隔壁30g上形成有使混合流体排出口30e内与发电机16侧的空间连通的连通口30h。如后述那样将第2轴承20润滑后的润滑油向发电机16侧的空间流动，并经过连通口30h向混合流体排出口30e内流动，向外部排出。在混合流体排出口30e上，连接着循环流路4的与连接在上述流入口30d上的端部相反侧的端部。由此，从膨胀机壳体30内经过混合流体排出口30e向循环流路4排出动作介质的蒸汽与液态的润滑油的混合流体。此外，在膨胀机壳体主体30a的下部，设有用来将积存在膨胀机壳体30内的空间的下部的润滑油排出的润滑油出口30f（参照图3）。该润滑油出口30f在膨胀机壳体主体30a中设在混合流体排出口30e的流入口30d侧的位置上，与膨胀机壳体30内的润滑油积存的空间连通。

膨胀机14具有相互啮合、绕各自的轴旋转的一对膨胀机转子32（参照图3）。这些膨胀机转子32是螺旋转子。在各膨胀机转子32上，设有从该膨胀机转子32向轴向的一侧延伸的第1旋转轴34a、和从该膨胀机转子32向轴向的另一侧延伸的第2旋转轴34b。该第1旋转轴34a及第2旋转轴34b和膨胀机转子32构成为，它们的轴心的位置一致。一对膨胀机转子32设在膨胀机壳体30内，以它们的轴向与壳体12的延伸方向一致的方式配置，并且从流入口30d侧观察以左右排列的方式配置。

各膨胀机转子32具有沿着其外周面形成的螺旋形的齿，通过一对膨胀机转子32的该齿啮合，在它们之间形成膨胀室。在膨胀机壳体主体30a内的空间的上部，具体而言在膨胀机壳体主体30a内的空间中的一对膨胀机转子32的上侧且两膨胀机转子32的流入口30d侧的端部附近的区域中，设有用来向膨胀室导入动作介质的蒸汽的蒸汽入口36a。该蒸汽入口36a与膨胀机壳体盖部30b内的空间连通。此外，在膨胀机壳体主体30a内，在一对膨胀机转子32的下侧且遍及从两膨胀机转子32的与流入口30d相反侧（发电机16侧）的端部附近到两膨胀机转子32的轴向的中间部的区域中，设有从膨胀室将动作介质的蒸汽排出的蒸汽出口36b。该蒸汽出口36b与混合流体排出口30e连通。经过上述流入口30d流入到膨胀机壳体30内的混合流体中的动作介质的蒸汽经过蒸汽入口36a被导入到膨胀室中，通过该蒸汽的膨胀力，使两膨胀机转子32绕各自的轴旋转，以使膨胀室扩大。随着该两膨胀机转子32的旋转，膨胀室向发电机16侧移动，与蒸汽出口36b连通而将该膨胀室内的动作介质的蒸汽经过蒸汽出口36b向混合流体排出口30e排出。

发电机16具有连结在上述一个膨胀机转子32上的发电机转子38、和在该发电机转子38的旋转径向的外侧包围该发电机转子38的周围而配置的定子40。发电机转子38以与上述一个膨胀机转子32同轴的方式配置，与该一个膨胀机转子32连结。具体而言，发电机转子38经由第2旋转轴34b与上述一个膨胀机转子32连结。通过该结构，发电机转子38随着上述一个膨胀机转子32的旋转而与该膨胀机转子32一体地旋转。并且，通过发电机转子38旋转，在该发电机转子38与定子40之间进行发电。

多个第1轴承18配设在膨胀机壳体盖部30b内的空间中，多个第2轴承20配设在膨胀机壳体主体30a内的空间中。第1轴承18轴支承第1旋转轴34a，第2轴承20轴支承第2旋转轴34b。具体而言，如图2所示，多个第1轴承18中的轴支承上述一个膨胀机转子32的第1旋转轴34a的第1轴承18支承该第1旋转轴34a，以使上述一个膨胀机转子32及发电机转子38绕它们的轴心旋转自如，多个第1轴承18中的轴支承另一个膨胀机转子32的第1旋转轴34a的第1轴承18支承该第1旋转轴34a，以使该另一个膨胀机转子32绕其轴心旋转自如。此外，多个第2轴承20中的轴支承上述一个膨胀机转子32的第2旋转轴34b的第2轴承20支承该第2旋转轴34b，以使上述一个膨胀机转子32及发电机转子38绕它们的轴心旋转自如，多个第2轴承20中的轴支承另一个膨胀机转子32的第2旋转轴34b的第2轴承20支承该第2旋转轴34b，以使该另一个膨胀机转子32绕其轴心旋转自如。

第1轴承保持部22将多个第1轴承18收容在内部并保持这些第1轴承18。具体而言，第1轴承保持部22配置在膨胀机壳体盖部30b内的空间中，连结固定在膨胀机壳体主体30a中的延伸到其内部而面向膨胀机壳体盖部30b侧的部分上。第1轴承保持部22具有将支承一个膨胀机转子32的第1旋转轴34a的第1轴承18和支承另一个膨胀机转子32的第1旋转轴34a的第1轴承18以它们横向排列配置的状态收容的内部空间，其两端开口。在该第1轴承保持部22的内部空间中，以分别由对应的第1轴承18支承的状态插入着一对膨胀机转子32的一对第1旋转轴34a。

第2轴承保持部24将多个第2轴承20收容在内部并保持这些第2轴承20。具体而言，第2轴承保持部24配置在膨胀机壳体主体30a内的空间中，结合在该膨胀机壳体主体30a上。第2轴承保持部24具有将支承一个膨胀机转子32的第2旋转轴34b的第2轴承20和支承另一个膨胀机转子32的第2旋转轴34b的第2轴承20以它们横向排列配置的状态收容的内部空间，其两端开口。在该第2轴承保持部24的内部空间中，以分别由对应的第2轴承20支承的状态插入着一对膨胀机转子32的一对第2旋转轴34b。此外，在该第2轴承保持部24的内部空间中，在第2轴承20与膨胀机转子32的发电机16侧的端部之间形成有第2轴封室24a。该第2轴封室24a为了防止从上述膨胀室向发电机16侧的蒸汽的泄漏而设置。

分离部件26配置在膨胀机壳体盖部30b内的空间中。该分离部件26从流入到膨胀机壳体30内（膨胀机壳体盖部30b内）的混合流体分离润滑油。具体而言，分离部件26是对置于流入口30d配置以使经过流入口30d向膨胀机壳体30内流入的混合流体碰上的板状的部件。分离部件26以将第1轴承保持部22的流入口30d侧的端部的开口闭塞的方式安装在其端部上。

分离部件26具有相对于流入口30d对置配置以使经过流入口30d流入到膨胀机壳体30内的混合流体碰上的对置面26a。该对置面26a以相对于经过流入口30d向膨胀机壳体30内流入的混合流体的蒸汽的流入方向、即流入口30d的轴线延伸的方向正交的方式配置。经过流入口30d流入到膨胀机壳体30内的混合流体碰撞到分离部件26的对置面26a上，由此，混合流体中的润滑油沿着对置面26a通过自重流落。该流落的润滑油积存在膨胀机壳体30的内部空间中的下部的空间中。此外，润滑油被分离后的混合流体、即动作介质的蒸汽经过膨胀机壳体30（膨胀机壳体盖部30b）内的空间中的第1轴承保持部22的上侧的空间向蒸汽入口36a流动，被从该蒸汽入口36a向上述膨胀室导入。

润滑油供给路28将膨胀机壳体30内的空间中的润滑油积存的下部的空间、与第1轴承保持部22的内部空间及第2轴承保持部24内的第2轴封室24a连接（连通）。该润滑油供给路28使积存在膨胀机壳体30内的下部的空间中的润滑油流通，以将该润滑油向第1轴承保持部22的内部空间及第2轴承保持部24内的第2轴封室24a供给。

具体而言，润滑油供给路28由图3所示的外部配管28a、和图4所示的内部流路28b构成。

外部配管28a是设在壳体12的外部的配管。外部配管28a的一端连接在设在膨胀机壳体主体30a上的上述油排出口30f上，外部配管28a的另一端连接在内部流路28b上。

内部流路28b由导入路28c、和从该导入路28c分支的第1供给路28d及第2供给路28e构成。上述外部配管28a的另一端连接在导入路28c的开口端上。另外，导入路28c以及第1供给路28d及第2供给路28e的一部分也可以设在膨胀机壳体30的壁部内。第1供给路28d连接在第1轴承保持部22的内部空间中的与第1轴承18相邻的第1轴封室22a上。此外，第2供给路28e连接在第2轴封室24a上。

润滑油排出路29以将第1轴承保持部22的内部空间与膨胀室的蒸汽出口36b附近的部位（具体而言，比膨胀机转子32的与蒸汽出口36b接触的部分向第1轴承保持部22侧错开了膨胀机转子32的1齿量的部位）连接（连通）的方式设在膨胀机壳体30内。该润滑油排出路29用来使润滑油从第1轴承保持部22的内部空间向蒸汽出口36b流动。具体而言，润滑油排出路29的一端连接在第1轴承保持部22的内部空间中的相对于收容第1轴承18的部分位于与膨胀机转子32相反侧的部位，润滑油排出路29的另一端连接在蒸汽出口36b附近的膨胀室上。润滑油排出路29使被向第1轴承18供给而将该第1轴承18润滑后的润滑油向蒸汽出口36b流动。

此外，第1轴承保持部22的内部空间的压力及第2轴承保持部24的内部空间的压力为比膨胀机壳体30内的润滑油积存的下部的空间的压力低的压力。

具体而言，由于膨胀机壳体30内的润滑油积存的下部的空间是包括动作介质的蒸汽的混合流体流入的膨胀机壳体30的内部空间的一部分，所以该空间的压力与膨胀机壳体30的内部空间的压力相等，为比较高的压力。

另一方面，第1轴承保持部22为与蒸汽入口36a附近的上述膨胀室内的压力接近的压力。详细地讲，上述膨胀室内的压力随着动作介质的蒸汽的膨胀发展从蒸汽入口36a侧朝向蒸汽出口36b侧下降，所以蒸汽入口36a附近的上述膨胀室内的压力变得比蒸汽出口36b附近的上述膨胀室内的压力高，但由于第1轴承保持部22的内部空间在蒸汽入口36a侧相邻于上述膨胀室并且经由润滑油排出路29与蒸汽出口36b连通，所以该第1轴承保持部22的内部空间的压力成为蒸汽入口36a附近的上述膨胀室内的压力和比该压力低的蒸汽出口36b的压力的中间的压力。因而，第1轴承保持部22的内部空间的压力成为比向蒸汽入口36a导入的动作介质的蒸汽的压力即膨胀机壳体30的内部空间的压力低的压力。另外，连接润滑油排出路29的蒸汽出口36b附近的部位的压力比第1轴承保持部22的内部空间的压力低且比蒸汽出口36b的压力稍高。

此外，第2轴承保持部24为与蒸汽出口36b附近的上述膨胀室内的压力接近的压力。详细地讲，第2轴承保持部24的内部空间在蒸汽出口36b侧相邻于上述膨胀室，并且经过发电机16侧的空间及连通口30h与混合流体排出口30e连通，所以该第2轴承保持部24的内部空间的压力成为蒸汽出口36b附近的上述膨胀室内的压力和比该压力低的混合流体排出口30e的压力的中间的压力。因而，第2轴承保持部24的内部空间的压力成为比向蒸汽入口36a导入的动作介质的蒸汽的压力即膨胀机壳体30的内部空间的压力相当低的压力。

因为以上，第1及第2轴承保持部22、24的内部空间的压力成为比膨胀机壳体30内的润滑油积存的下部的空间的压力低的压力，在膨胀机壳体30内的润滑油积存的下部的空间与第1及第2轴承保持部22、24的内部空间之间发生压力差。通过该压力差，积存在膨胀机壳体30内的下部的空间中的润滑油经过润滑油出口30f被排出并经过润滑油供给路28的外部配管28a向内部流路28b的导入路28c流入，从该导入路28c经过第1供给路28d向第1轴承保持部22的内部空间流入，并且从导入路28c经过第2供给路28e向第2轴承保持部24内的第2轴封室24a流入。流入到第1轴承保持部22的内部空间中的润滑油通过该内部空间内的压力差一边在该内部空间内向与膨胀机转子32相反侧移动一边被向第1轴承18供给，将该第1轴承18润滑。此外，流入到第2轴封室24a中的润滑油在该第2轴封室24a内将第2旋转轴34b的周围密封，抑制从上述膨胀室向发电机16侧的动作介质的蒸汽的泄漏。该润滑油因为发电机16侧比第2轴封室24a低压而被从第2轴封室24a向第2轴承20供给，将该第2轴承20润滑。

并且，由于蒸汽出口36b内的压力比第1轴承保持部22的内部空间的压力低，所以通过该压力差，将第1轴承18润滑后的润滑油从第1轴承保持部22的内部空间经过润滑油排出路29朝向膨胀室的蒸汽出口36b附近的部位。此时，由于润滑油的压力比蒸汽出口36b的压力稍高，所以辅助膨胀机转子32的驱动。由此，能够进一步提高发电效率。并且，润滑油被从膨胀室向蒸汽出口36b排出，并且被从该蒸汽出口36b向混合流体排出口30e排出。此外，由于发电机壳体31的内部空间的压力比第2轴承保持部24的内部空间的压力低，混合流体排出口30e内的压力比发电机壳体31的内部空间的压力更低，所以将第2轴承20润滑后的润滑油从第2轴承保持部24的内部空间向发电机壳体31的内部空间流动，并从该发电机壳体31的内部空间经过连通口30h向混合流体排出口30e排出。并且，被向混合流体排出口30e排出的润滑油与从上述膨胀室经过蒸汽出口36b向混合流体排出口30e排出的动作介质的蒸汽形成混合流体，被向循环流路4排出。

如以上说明，在该第1实施方式中，通过分离部件26从流入到膨胀机壳体30内的混合流体将润滑油分离，该分离后的润滑油积存到膨胀机壳体30内的下部的空间中。即，在该第1实施方式中，由于能够在膨胀机壳体30内将润滑油分离，所以不需要在外部另外设置润滑油的分离箱。因此，在该第1实施方式中，与另外设置润滑油的分离箱的以往的发电装置及发电系统相比，能够使发电装置2及发电系统的结构简单化及小型化，并且能够削减发电装置2及发电系统的制造成本。

此外，在该第1实施方式中，如上述那样，在膨胀机壳体30内被从混合流体分离而积存在膨胀机壳体30内的下部的空间中的润滑油通过该空间与第1轴承保持部22的内部空间的压力差而自动地经过润滑油供给路28向第1轴承保持部22的内部空间流动，被向第1轴承18供给，并且通过上述空间与第2轴承保持部24的内部空间的压力差，自动地经过润滑油供给路28向第2轴承保持部24的内部空间（第2轴封室24a）流动，被向第2轴承20供给。因此，在该第1实施方式的发电装置2及发电系统中，不需要如以往的发电装置及发电系统那样另外设置用来将分离出的润滑油压送的泵。也因此，在该第1实施方式中，能够使发电装置2及发电系统的结构简单化及小型化，并且能够削减发电装置2及发电系统的制造成本。

此外，在该第1实施方式中，在膨胀机壳体30内的上部设有用来向上述膨胀室导入动作介质的蒸汽的蒸汽入口36a，所以能够阻止在膨胀机壳体30内的空间中被分离部件26分离而流落的润滑油混入到在被与该润滑油分离后被向蒸汽入口36a供给的动作介质的蒸汽中。

此外，在该第1实施方式中，由于相对于导入到发电系统内的动作介质和润滑油的总量的润滑油的重量比是5重量%以上20重量%以下，所以能够在确保为了向第1轴承18及第2轴承20可靠地供给润滑油而需要的润滑油的量的同时，得到足够使膨胀机转子32旋转驱动的量的动作介质的蒸汽。

具体而言，在该第1实施方式中，通过相对于导入到发电系统内的动作介质和润滑油的总量的润滑油的重量比是5重量%以上，能够确保能向第1轴承18和第2轴承20可靠地供给润滑油的足够的润滑油的量。另一方面，用蒸发器10使混合流体中的液态的动作介质蒸发而生成动作介质的蒸汽，但在该混合流体中的润滑油的含有量较多、动作介质的含有量较少的情况下，向混合流体中的液态的动作介质的传热被该混合流体中的润滑油阻碍而不能用蒸发器10使足够量的动作介质蒸发。相对于此，如果如该第1实施方式那样相对于导入到发电系统内的动作介质和润滑油的总量的润滑油的重量比是20重量%以下，则即使在蒸发器10中对混合流体中的动作介质的传热被该混合流体中的润滑油稍稍阻碍，也能够生成足够使膨胀机转子32旋转驱动的量的动作介质的蒸汽。另外，相对于该动作介质和润滑油的总量的润滑油的重量比（5重量%以上20重量%以下）是本申请发明者反复进行实验确认能得到上述效果而设定的值。

（第2实施方式）

接着，参照图5，对本发明的第2实施方式的发电装置及发电系统的结构进行说明。

在该第2实施方式中，设在膨胀机壳体30内的分离部件42由除雾器构成。具体而言，除雾器是通过将金属网等网眼状的部件多个叠合而形成的，具有捕捉气流中含有的雾状的液体的功能。在该第2实施方式中，由该除雾器构成的分离部件42安装在将第1轴承保持部22的流入口30d侧的端部的开口闭塞的端板44的流入口30d侧的面上。另外，端板44的结构与上述第1实施方式的分离部件26的结构是同样的。

在该第2实施方式中，经过流入口30d流入到膨胀机壳体30内的混合流体碰到由除雾器构成的分离部件42，该混合流体中含有的液滴状或雾状的润滑油被分离部件42捕捉。由此，从流入到膨胀机壳体30内的混合流体将润滑油分离。由分离部件42捕捉到的润滑油向下方流落，积存到膨胀机壳体30内的下部的空间中。

该第2实施方式的发电装置及发电系统的上述以外的结构与上述第1实施方式的发电装置2及发电系统的结构是同样的。

在该第2实施方式中，由于分离部件42由除雾器构成，所以能够将流入到膨胀机壳体30内并碰撞在分离部件42上的混合流体中的润滑油通过分离部件42良好地捕捉。因此，能够使从流入到膨胀机壳体30内的混合流体的润滑油的分离效率提高。

通过该第2实施方式的发电装置及发电系统得到的上述以外的效果与由上述第1实施方式的发电装置2及发电系统得到的效果是同样的。

（第3实施方式）

接着，参照图6及图7，对本发明的第3实施方式的发电装置及发电系统的结构进行说明。

在该第3实施方式中，设在膨胀机壳体30内的分离部件26是板状的部件，该分离部件26的相对于流入口30d的对置面26a为使流入到膨胀机壳体30内的混合流体形成回旋流的倾斜面。

具体而言，在该第3实施方式中，分离部件26与上述第1实施方式的情况同样，被作为将第1轴承保持部22的流入口30d侧的端部的开口闭塞的端板共用。该分离部件26的相对于流入口30d对置配置的对置面26a如图7所示，以随着朝向该对置面26a从左侧向右侧行进而朝向远离流入口30d的方向（膨胀机14侧）的方式倾斜。通过该结构，经过流入口30d流入到膨胀机壳体30内的混合流体碰撞在分离部件26的对置面26a上，一边沿着该对置面26a的倾斜改变朝向一边形成绕铅直轴的回旋流。

该第3实施方式的发电装置及发电系统的上述以外的结构与上述第1实施方式的发电装置2及发电系统的结构是同样的。

在该第3实施方式中，通过如上述那样流入到膨胀机壳体30内的混合流体形成回旋流，促进从该混合流体的润滑油的分离。因此，能够提高从流入到膨胀机壳体30内的混合流体的润滑油的分离效率。

通过该第3实施方式的发电装置及发电系统得到的上述以外的效果与通过上述第1实施方式的发电装置2及发电系统得到的效果是同样的。

另外，此次公开的实施方式在所有的方面都是例示而不应被认为是限制性的。本发明的范围不是由上述实施方式的说明而由权利要求书表示，还包含与权利要求书等价的意义及范围内的全部变更。

例如，在上述第2实施方式中，分离部件42整体由除雾器构成，但也可以是仅分离部件中的一部分由除雾器构成。

此外，在上述第3实施方式中，分离部件26的对置面26a以随着朝向该对置面26a从左侧向右侧行进而朝向远离流入口30d的方向的方式倾斜，但分离部件26的对置面26a的倾斜的朝向并不限定于这样的朝向。例如，也可以如图8所示的上述第3实施方式的变形例那样，分离部件26的对置面26a以随着从上侧向下侧行进而朝向远离流入口30d的方向的方式倾斜。根据该变形例，经过流入口30d流入到膨胀机壳体30内的混合流体碰撞在分离部件26的对置面26a上而向下方改变朝向，被向膨胀机壳体30内的下部的空间引导。由此，被导引到该下部的空间中的混合流体中的润滑油积存在该下部的空间中，该混合流体中的动作介质的蒸汽经过膨胀机壳体30内的第1轴承保持部22的左右两侧的空间向第1轴承保持部22的上侧的空间流动而被向蒸汽入口36a供给。在该变形例的结构中，也能够提高从流入到膨胀机壳体30内的混合流体的润滑油的分离效率。在上述实施方式中，润滑油排出路29也可以直接连接在蒸汽出口30e上。

Claims (8)

1.一种发电装置，其特征在于，具备：

壳体，在内部流入液态的润滑油与动作介质的蒸汽的混合流体；

分离机构，设在上述壳体内，用来从流入到该壳体内的上述混合流体将润滑油分离；

膨胀机转子，设在上述壳体内，通过从由上述分离机构将润滑油分离后的上述混合流体中的动作介质的蒸汽受到膨胀力而被旋转驱动；

发电机，具有连结在上述膨胀机转子上且随着该膨胀机转子的旋转而旋转的发电机转子，通过该发电机转子的旋转进行发电；

轴承，设在上述壳体内，支承上述膨胀机转子的旋转轴，以使上述膨胀机转子及上述发电机转子绕其轴旋转自如；

轴承保持部，设在上述壳体内，将上述轴承收容到内部而保持该轴承；以及

润滑油供给路，将上述壳体内的空间中的由上述分离机构分离出的润滑油积存的部位、与收容上述轴承的上述轴承保持部的内部空间连接；

这里，上述轴承保持部设在上述轴承保持部的内部空间的压力为比上述壳体内的上述润滑油积存的部位的压力低的压力的位置上。

2.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于，

上述壳体具有流入口，所述流入口用来使上述混合流体流入到该壳体内；

上述分离机构由分离部件构成，所述分离部件对置于上述流入口而配置，以使经过上述流入口流入到上述壳体内的上述混合流体碰到。

3.如权利要求2所述的发电装置，其特征在于，

上述分离部件具有除雾器，所述除雾器将流入到上述壳体内并碰在该分离部件上的上述混合流体中的润滑油捕捉。

4.如权利要求2所述的发电装置，其特征在于，

上述分离部件具有对置面，所述对置面相对于上述流入口对置配置以使经过上述流入口流入到上述壳体内的上述混合流体碰到；

上述对置面相对于经过上述流入口向上述壳体内流入的上述混合流体的流入方向倾斜。

5.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于，

在上述壳体内设有一对上述膨胀机转子，在该一对膨胀机转子间形成膨胀室，使这些膨胀机转子旋转驱动的动作介质的蒸汽流入所述膨胀室；

在上述壳体内的上部设有蒸汽入口，所述蒸汽入口用来将在上述壳体内将润滑油分离后的动作介质的蒸汽向上述膨胀室导入。

6.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于，

还具备润滑油排出路，所述润滑油排出路将上述轴承保持部的上述内部空间与从膨胀室将动作介质的蒸汽排出的蒸汽出口直接或间接地连接。

7.一种发电系统，具备权利要求1所述的发电装置，其特征在于，

上述发电装置的上述壳体具有排出口，所述排出口用来将旋转驱动上述膨胀机转子后的动作介质的蒸汽与润滑上述轴承后的润滑油的混合流体从该壳体内排出；

上述发电系统具备：循环流路，将上述排出口与上述流入口连接；冷凝器，设在上述循环流路中，使从上述排出口排出的混合流体中的动作介质的蒸汽冷凝而生成液态的动作介质；循环泵，设在上述循环流路中的上述冷凝器的下游侧的部位，将含有由上述冷凝器生成的液态的动作介质的混合流体压送；和蒸发器，设在上述循环流路中的上述循环泵的下游侧的部位，使由上述循环泵压送的混合流体中的液态的动作介质蒸发而生成向上述流入口供给的含有动作介质的蒸汽的混合流体。

8.如权利要求7所述的发电系统，其特征在于，

相对于导入到上述发电系统内的动作介质和润滑油的总量的润滑油的重量比是5重量%以上20重量%以下。

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