JP2008248830A - Compound turbine system and hot water power generation device using same - Google Patents

Compound turbine system and hot water power generation device using same Download PDF

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幸夫 徳満
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low cost miniaturized efficient compound turbine system without leak of working fluid by storing a turbine, a generator, and a working fluid pump into a sealed vessel after integrating the same, and to provide a hot water power generation device using the compound turbine system. <P>SOLUTION: This compound turbine system comprises a turbine 4 converting thermal energy of working fluid to mechanical energy, a generator 7 converting mechanical energy generated by the turbine to electrical energy, and a pump 1 for circulating working fluid. The turbine and the generator are connected by a shaft 4b for rotating the same as one body. A one-way clutch 4c is installed on a predetermined position of the shaft. The generator and the pump are connected by a shaft 1b for rotating the same as one body. A transmission 1C for adjusting flow rate of working fluid is installed on a predetermined position of the shaft. All components are stored in the sealed vessel. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、複合型タービンシステム及びそれを用いた温水発電装置に関する。   The present invention relates to a combined turbine system and a hot water power generator using the same.

地球環境問題及びエネルギー問題が深刻化するなか、自然エネルギー・廃熱利用が重要な解決策のひとつとして期待されている。廃熱を利用する場合、アンモニアやフロン、二酸化炭素、アンモニア/水の混合媒体、プロパンなどの作動流体を媒体として蒸発及び凝縮過程における圧力差を利用してタービンを廻し、発電を行う温度差発電システムにつき従来より研究開発が行われている。   The use of natural energy and waste heat is expected as one of the important solutions as global environmental problems and energy problems become more serious. When using waste heat, temperature difference power generation that generates electricity by turning the turbine using the pressure difference in the evaporation and condensation processes using a working fluid such as ammonia, chlorofluorocarbon, carbon dioxide, ammonia / water mixed medium, or propane as a medium Research and development has been conducted on the system.

例えば、特許文献1には高温排水を用いた発電方法及び発電設備が記載されている。この発電方法及び発電設備・現状でのタービン構造について、以下に説明する。   For example, Patent Document 1 describes a power generation method and power generation equipment using high temperature waste water. This power generation method and power generation equipment / current turbine structure will be described below.

図5は、前記発電設備の一例を示す概略工程図である。図5において、21は熱交換器、22は成層型蓄熱槽、23、24は循環ポンプ、31はカリーナサイクル、32は蒸発器、33はタービン、34は熱交換器、35はセパレータ、36は凝縮器、37はレシーバタンク、38はポンプである。   FIG. 5 is a schematic process diagram showing an example of the power generation facility. In FIG. 5, 21 is a heat exchanger, 22 is a stratified heat storage tank, 23 and 24 are circulation pumps, 31 is a carina cycle, 32 is an evaporator, 33 is a turbine, 34 is a heat exchanger, 35 is a separator, 36 is A condenser, 37 is a receiver tank, and 38 is a pump.

次に、この発電設備の作動について説明すると、間欠的に排出される高温排水25を熱交換器21の加熱側に導入し、蓄熱槽22の下層からポンプ23で供給される低温の液体28を熱交換器21の被加熱側に導入して熱交換し、得られる高温の液体27を蓄熱槽22の上層に導入して貯留する。蓄熱槽22では、熱交換器21に高温排水25が導入されて、低温の液体28と熱交換されている間は、高温の液体が徐々に増加していく。そして、高温排水25の導入が停止すると、ポンプ23が停止され蓄熱槽内への流入が停止される。   Next, the operation of this power generation facility will be described. The high-temperature waste water 25 discharged intermittently is introduced to the heating side of the heat exchanger 21, and the low-temperature liquid 28 supplied from the lower layer of the heat storage tank 22 by the pump 23 is supplied. It introduces into the to-be-heated side of the heat exchanger 21 for heat exchange, and introduces and stores the high-temperature liquid 27 obtained into the upper layer of the heat storage tank 22. In the heat storage tank 22, the high-temperature liquid gradually increases while the high-temperature drainage 25 is introduced into the heat exchanger 21 and heat exchange is performed with the low-temperature liquid 28. And if introduction of high temperature drainage 25 stops, pump 23 will be stopped and inflow to a heat storage tank will be stopped.

前記の間欠的に排水される高温排水としては、廃棄物を焼却した際に生じる燃焼残渣から得られる溶融スラグ又は高炉から排出される高炉スラグを、水中に投入して水砕スラグとする際に発生する高温の排水がある。蓄熱槽22では、高温の液体が上層部に蓄えられているから、この高温の液体29をポンプ24で定量的に引き出し、バイナリーサイクル31の蒸発器32に導入する。   As the high-temperature wastewater drained intermittently, when molten slag obtained from combustion residues generated when incinerated waste or blast furnace slag discharged from a blast furnace is poured into water to form granulated slag There is high temperature drainage that occurs. In the heat storage tank 22, a high-temperature liquid is stored in the upper layer portion. Therefore, the high-temperature liquid 29 is quantitatively drawn by the pump 24 and introduced into the evaporator 32 of the binary cycle 31.

バイナリーサイクル31では、蒸発器32に導入された高温の液体29により、蒸発器32に入るアンモニア水が加熱され、アンモニア−水の混合蒸気としてセパレータ35に導入される。高温の液体29は蒸発器内でアンモニア水に熱を供給して冷却されて、成層型蓄熱槽22の下層部に導入され循環する。   In the binary cycle 31, the ammonia water entering the evaporator 32 is heated by the high-temperature liquid 29 introduced into the evaporator 32 and introduced into the separator 35 as a mixed vapor of ammonia-water. The hot liquid 29 is cooled by supplying heat to the ammonia water in the evaporator, and is introduced into the lower layer portion of the stratified heat storage tank 22 and circulated.

セパレータ35では、気体分離されて、分離されたアンモニア蒸気が、タービン33に供給されて発電する。タービン33からの排気は、前記のセパレータ35で分離されたアンモニア水が、熱交換器34の加熱側を通り作動流体の予熱に使用されて冷却された後のアンモニア水で凝縮され低圧となった後、凝縮器36で冷却水によりさらに冷却されて凝縮し、復液する。復液したアンモニア水は、レシーバタンク37に貯留され、ポンプ38により前記熱交換器34の被加熱側を通り予熱された後、蒸発器32に導入される。   In the separator 35, gas separation is performed, and the separated ammonia vapor is supplied to the turbine 33 to generate power. Exhaust gas from the turbine 33 was condensed to a low pressure by the ammonia water separated by the separator 35 being condensed by the ammonia water after passing through the heating side of the heat exchanger 34 and being used for preheating the working fluid. Thereafter, the condenser 36 is further cooled by cooling water to condense and condense. The condensed ammonia water is stored in the receiver tank 37, preheated by the pump 38 through the heated side of the heat exchanger 34, and then introduced into the evaporator 32.

また、図6に作動流体としてアンモニア/水の混合媒体を用いた発電システム用蒸気タービンの一例を示す。図6(a)はその平面図であり、図6(b)は正面図である。   FIG. 6 shows an example of a steam turbine for a power generation system that uses a mixed medium of ammonia / water as a working fluid. FIG. 6A is a plan view, and FIG. 6B is a front view.

作動流体は、アンモニア蒸気入口46から流入され、アンモニア蒸気出口47から排出される。この間に、蒸気タービン46内のブレードが回転され、その回転力がクラッチカップリング45を介して発電機44に伝達され、所望の電力が得られることとなる。また、冷却水入口48aからは蒸気タービン内の回転軸を支承する軸受を冷却するための冷却水が導入され、冷却水出口48bから排出される。
特開2000−199408号公報
The working fluid is introduced from the ammonia vapor inlet 46 and discharged from the ammonia vapor outlet 47. During this time, the blades in the steam turbine 46 are rotated, and the rotational force is transmitted to the generator 44 via the clutch coupling 45 to obtain desired electric power. Further, cooling water for cooling the bearing that supports the rotating shaft in the steam turbine is introduced from the cooling water inlet 48a and discharged from the cooling water outlet 48b.
JP 2000-199408 A

しかし、上記特許文献1に係る発電システムにおいては、タービン、発電機及びポンプがそれぞれ別個に配置されており、比較的複雑な構造となっており、また、作動流体であるアンモニア/水の混合液の漏れが問題となる場合が多い。一方、上記図6の発電システムは、蒸気タービンと発電機がクラッチカップリングにより外部で接続されているため、そのカップリング動力軸グランドシール等から作動流体の漏れの問題があり、さらに軸受の冷却のための構造が必要となり、グランドシールのための圧縮空気と軸受冷却のための冷水供給装置と軸受循環のための給油装置、さらにオイルが混入した場合のオイル分離器等の補器が必要となり、発電システム全体が複雑かつ大型で高額となっていた。又軸受循環用オイルの混入は発電効率の低下となり、発電システムの信頼性低下の原因となっている。   However, in the power generation system according to Patent Document 1, a turbine, a generator, and a pump are separately arranged, have a relatively complicated structure, and a mixed liquid of ammonia / water that is a working fluid. Often leaks are a problem. On the other hand, the power generation system of FIG. 6 has a problem of leakage of working fluid from the coupling power shaft ground seal or the like because the steam turbine and the generator are connected to each other by a clutch coupling. For the ground seal, cooling water supply device for cooling the bearing and oil supply device for circulating the bearing, and auxiliary equipment such as an oil separator when oil is mixed The whole power generation system was complicated, large and expensive. In addition, the mixing of bearing circulation oil decreases the power generation efficiency, which causes a decrease in the reliability of the power generation system.

本願発明に係る複合型タービンシステムは、上記のような課題を解決するためになされたものであり、タービン・発電機及び作動流体ポンプを一体化した後、密閉容器に入れることにより、低価格、小型化された、かつ作動流体の漏れのない安全で効率的な複合型タービンシステム及びそれを用いた温水発電装置を提供することを目的とする。   The combined turbine system according to the present invention has been made to solve the above-described problems. After integrating the turbine / generator and the working fluid pump, the combined turbine system is put into a sealed container, so that the price is low. It is an object of the present invention to provide a safe and efficient combined turbine system that is miniaturized and has no leakage of working fluid, and a hot water power generator using the same.

本発明は、上述の目的を達成するため、以下(1)〜(5)の構成を備えるものである。   In order to achieve the above-mentioned object, the present invention comprises the following configurations (1) to (5).

(1)作動流体の熱エネルギーを機械的エネルギーに変換するタービンと、前記タービンにより発生した機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換する発電機と前記作動流体を循環させるためのポンプとから構成され、前記タービンと前記発電機が、これらを一体的に回転させるためのシャフトにより連結され、該シャフトの所定の位置にワンウェイクラッチが設置され、前記発電機と前記ポンプが、これらを一体的に回転させるためのシャフトにより連結され、該シャフトの所定の位置に前記作動流体の流量調節用変速機が設置され、前記すべての構成部品が密閉された容器内に収納されていることを特徴とする複合型タービンシステム。   (1) A turbine that converts thermal energy of working fluid into mechanical energy, a generator that converts mechanical energy generated by the turbine into electrical energy, and a pump for circulating the working fluid, The turbine and the generator are connected by a shaft for rotating them integrally, a one-way clutch is installed at a predetermined position of the shaft, and the generator and the pump rotate them integrally. A combined type, wherein the working fluid flow rate adjusting transmission is installed at a predetermined position of the shaft, and all the components are housed in a sealed container Turbine system.

(2)前記複合タービンシステムの動作開始時は、前記ワンウェイクラッチは切り離され、前記ポンプが外部の電源により駆動される前記発電機により回転されることで前記作動流体が循環を開始し、その後前記タービンの出入り口での前記作動流体の圧力差が上昇し、前記発電機に所定の回転数を与える圧力差に達したときに、前記ワンウェイクラッチが自動的に連結されることを特徴とする請求項1記載の複合型タービンシステム。   (2) At the start of operation of the combined turbine system, the one-way clutch is disengaged, and the working fluid starts to circulate by being rotated by the generator driven by an external power source, and thereafter The one-way clutch is automatically connected when the pressure difference of the working fluid at the entrance and exit of the turbine rises and reaches a pressure difference that gives a predetermined rotational speed to the generator. The combined turbine system according to claim 1.

(3)前記タービンで発生する回転力が、前記ポンプの駆動に使用されることを特徴とする前記(1)又は(2)に記載の複合型タービンシステム。   (3) The combined turbine system according to (1) or (2), wherein a rotational force generated in the turbine is used to drive the pump.

(4)前記タービンと前記発電機を連結するための前記シャフトを支承するための軸受と、前記発電機と前記ポンプを連結するための前記シャフトを支承するための軸受の冷却と潤滑を前記作動流体で行い、前記軸受で発生した熱で加熱された前記作動流体をシステムの外に設置された蒸発器の入口に前記ポンプにより、又は直接戻すことを特徴とする前記(1)乃至(3)いずれか記載の複合型タービンシステム。   (4) The cooling and lubrication of the bearing for supporting the shaft for connecting the turbine and the generator, and the bearing for supporting the shaft for connecting the generator and the pump are operated. (1) to (3), wherein the working fluid heated by the heat generated in the bearing is returned to the inlet of an evaporator installed outside the system by the pump or directly. The combined turbine system according to any one of the above.

(5)前記(1)乃至(4)いずれか記載の複合タービンシステムを用いた温水発電装置。   (5) A hot water power generator using the combined turbine system according to any one of (1) to (4).

本発明は、上記の構成を有することで、低価格で小型化され、かつ作動流体の漏れのない効率的な複合型タービンシステム及びそれを用いた温水発電装置を提供することが可能となる。   By having the above-described configuration, the present invention can provide an efficient combined turbine system that is small in size and has no leakage of working fluid, and a hot water power generator using the same.

以下に、本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to examples.

本願発明の複合型タービンシステムを利用した、温水を用いる発電システムについて説明する。   A power generation system using hot water using the combined turbine system of the present invention will be described.

図2は前記発電システムの全体を示すブロック図である。この発電システムは基本的には発電装置本体10と熱交換器ユニット20により構成され、これらの間を配管で接続することでシステムが構築されている。前記発電装置本体10は複合型タービンシステム50、分離器3及び高圧受液器6に分割される。更に、複合型タービンシステム50はタービン部4、発電電動機部7及び作動流体ポンプ部1よりなる。一方、熱交換器ユニット20は蒸発器2と凝縮器5に分割される。複合型タービンシステム50は各ユニット化され、テフロン(登録商標)系ガスケット15a、15bを挟みフランジ結合される。   FIG. 2 is a block diagram showing the entire power generation system. This power generation system is basically composed of the power generation apparatus main body 10 and the heat exchanger unit 20, and the system is constructed by connecting them with piping. The power generator main body 10 is divided into a combined turbine system 50, a separator 3, and a high-pressure receiver 6. Further, the combined turbine system 50 includes a turbine unit 4, a generator motor unit 7, and a working fluid pump unit 1. On the other hand, the heat exchanger unit 20 is divided into an evaporator 2 and a condenser 5. The combined turbine system 50 is unitized and is flanged with the Teflon (registered trademark) gaskets 15a and 15b interposed therebetween.

図3に上記発電システムの概略工程図を、図4に発電システムの主要部の仕様を示す。   FIG. 3 shows a schematic process diagram of the power generation system, and FIG.

次に、本発電システムにおける作動流体を用いた、発電状態を時系列的に説明する。なお、本実施例では作動流体としてはアンモニアと水の混合媒体(以下、「混合媒体」という)を使用するものとする。   Next, the power generation state using the working fluid in the power generation system will be described in time series. In this embodiment, a mixed medium of ammonia and water (hereinafter referred to as “mixed medium”) is used as the working fluid.

まず、外部電源16により電動発電機部7に電力が供給され、この発電機がポンプ用電動機として機能し、ポンプが駆動を開始する。そして、蒸発器2の温水入口に約65℃の温水が流入し、作動流体の混合媒体を加熱する。これにより、作動流体は約60.5℃に加熱された後、分離器3に導入される。この分離器で液成分を分離されたアンモニア蒸気が複合型タービンシステム50のタービン部4に導入され、タービン部の動翼を回転させることになる。そして、この回転の回転数が発電機が機能するための所定の回転数に達したら、ワンウェイクラッチ7cが結合され、この機械的な回転力によりタービン部の下部に位置する発電機7が所要の電力を発生させる。なお、この発生した電力は発電コントローラのコンバータにより、DC変換され蓄電器に充電される。更にインバータにより所定のAC電圧に変換された後CGS回路を経由し、外部商用電源に連携され外部に供給される。   First, electric power is supplied to the motor generator unit 7 from the external power source 16, and this generator functions as a pump motor, and the pump starts driving. And about 65 degreeC warm water flows in into the warm water inlet of the evaporator 2, and the mixed medium of a working fluid is heated. Thereby, the working fluid is heated to about 60.5 ° C. and then introduced into the separator 3. The ammonia vapor from which the liquid component has been separated by this separator is introduced into the turbine section 4 of the combined turbine system 50, and the rotor blades of the turbine section are rotated. When the rotational speed reaches a predetermined rotational speed for the generator to function, the one-way clutch 7c is coupled, and the mechanical rotational force causes the generator 7 located at the lower part of the turbine section to be required. Generate power. The generated electric power is DC-converted by the converter of the power generation controller and charged in the battery. Further, after being converted into a predetermined AC voltage by the inverter, it is supplied to the outside through a CGS circuit in cooperation with an external commercial power source.

上記タービンを回転させるのに利用された作動流体は熱交換ユニット20の凝縮器5に導入される。この凝縮器にはシステムの外部から冷水口が導かれていて、作動流体のアンモニア蒸気を凝縮した後、高圧受液器6に送り込まれる。これは前記したように、タービンの回転力により駆動される作動流体ポンプの作用によるものである。この蒸発器の冷水入口部での温度は約25℃であり、冷水出口部での温度は約30℃であるとする。この液化した作動流体は、作動流体ポンプ1を経て蒸発器2に流れ込む。なお、前記分離器3においてアンモニア蒸気を発生させた後のアンモニア水は同じく蒸発器に導入される。   The working fluid used to rotate the turbine is introduced into the condenser 5 of the heat exchange unit 20. A cold water inlet is led to the condenser from the outside of the system, and after the ammonia vapor of the working fluid is condensed, the condenser is fed into the high-pressure receiver 6. As described above, this is due to the action of the working fluid pump driven by the rotational force of the turbine. The temperature at the cold water inlet of the evaporator is about 25 ° C., and the temperature at the cold water outlet is about 30 ° C. The liquefied working fluid flows into the evaporator 2 through the working fluid pump 1. The ammonia water after the ammonia vapor is generated in the separator 3 is also introduced into the evaporator.

このようにして、密封された混合媒体を、加熱した後冷却させる循環を繰り返すことにより所定の電力を得ることができる。そして、この発電には、温泉等で得られる65℃程度の温水を使用することができ、また凝縮器では25℃程度の通常の冷水(例えば、水道水や河川水)を用いるだけでよいのであって、極めて簡易的な発電システムを構築することができる。温水が温泉水の場合、発電に用い排出される温水約45℃は入浴等の再利用が可能であり、総合的に見れば高い効率のコージネーションシステムである。   In this way, a predetermined power can be obtained by repeating the circulation in which the sealed mixed medium is heated and then cooled. And for this power generation, hot water of about 65 ° C. obtained at a hot spring or the like can be used, and ordinary cold water of about 25 ° C. (for example, tap water or river water) may be used in the condenser. Therefore, an extremely simple power generation system can be constructed. When hot water is hot spring water, about 45 ° C of hot water discharged for power generation can be reused for bathing and the like, and it is a highly efficient coordination system when viewed comprehensively.

次に、本願の複合タービンシステム50の構造の詳細について、以下に説明する。   Next, the details of the structure of the combined turbine system 50 of the present application will be described below.

図1は複合型タービンシステムの全体構成を示した図である。この複合タービンシステムは、タービン部4、発電電動機部7及びポンプ部1から構成されている。   FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a combined turbine system. The combined turbine system includes a turbine unit 4, a generator motor unit 7, and a pump unit 1.

発電機とタービンは一体化されており、機械的効率を高めると共に小型で軽量化が可能となる構造となっている。タービンと発電機間には、ワンウェイクラッチ4cが配置され、タービンの出入口の圧力差が上昇し、発電条件に達した時自動的に接続される構造を有している。このことにより、タービンシステムの小型化および高い制御特性を有することができる。   The generator and the turbine are integrated, and it has a structure that increases mechanical efficiency and is small and light. A one-way clutch 4c is arranged between the turbine and the generator, and has a structure that is automatically connected when the pressure difference between the inlet and outlet of the turbine rises and power generation conditions are reached. As a result, the turbine system can be downsized and have high control characteristics.

次に、発電電動機部7とポンプ部1も一体化されており、ポンプの駆動には前記タービンの軸動力を直結して効率化を図っている。また、発電機と作動流体ポンプ間には、変速機1cが設置されている。この発電機と作動流体ポンプ間に設置された変速機・又はそれに変わる流量制御弁等によって、作動流体循環量を調節し電力負荷対応と蒸発器・凝縮器に供給される温水・冷水の熱源変動に対し最適な流量を制御する。   Next, the generator motor unit 7 and the pump unit 1 are also integrated, and the shaft power of the turbine is directly connected to drive the pump for efficiency. A transmission 1c is installed between the generator and the working fluid pump. The transmission installed in the generator and the working fluid pump, or the flow control valve that changes it, adjusts the circulating amount of the working fluid, responds to the power load, and changes in the heat source of hot and cold water supplied to the evaporator and condenser To control the optimal flow rate.

更に、発電機ロータ、タービン、ポンプは完全クローズ方式により一体的に収納されており作動流体の漏れはなく、長期に亘り安定した運用(自動運転による無人化)が可能なことを特徴とする。このことにより、タービンシステムの安全性が向上する。また、発電機、タービン、ポンプはユニット化されており温・冷水の条件に最適な組み合わせが可能である。そして、各ユニットは分解、組立が容易で単体の重量を低くおさえられ、人力で移動・設置ができるパッケージタイプとすることができる。   Furthermore, the generator rotor, turbine, and pump are integrally housed in a completely closed manner, there is no leakage of working fluid, and stable operation (unmanned operation by automatic operation) is possible over a long period of time. This improves the safety of the turbine system. In addition, the generator, turbine, and pump are unitized and can be optimally combined with hot and cold water conditions. Each unit can be easily disassembled and assembled, the weight of the unit can be kept low, and a package type that can be moved and installed manually.

また、本複合タービンシステムは、システムの作動流体がシステム内の回転軸を支承するための軸受の周囲を循環するような構造を有しているものとする。即ち、発電機のステータの部分以外には作動流体が循環されており、軸受の冷却及び潤滑が行われ、かつ該軸受から熱を受け取ることにより作動流体が予熱されてシステム内を循環することになる。これにより、軸受の冷却が効率的に行われ、かつ熱効率の良い発電システムとなる。   The combined turbine system has a structure in which the working fluid of the system circulates around a bearing for supporting a rotating shaft in the system. That is, the working fluid is circulated outside the stator portion of the generator, the bearing is cooled and lubricated, and the working fluid is preheated and circulated in the system by receiving heat from the bearing. Become. As a result, the cooling of the bearing is efficiently performed and a power generation system with high thermal efficiency is obtained.

上記実施例において、作動流体としてアンモニア/水を用いたシステムについて説明したが、温水熱源の温度レベル及び流量に応じて、従来から温度差発電システムに用いられているアンモニア純物質、CO純物質又はCO混合流体を用いても良い。 In the above embodiment, the system using ammonia / water as the working fluid has been described. However, according to the temperature level and flow rate of the hot water heat source, ammonia pure substances and CO 2 pure substances conventionally used in temperature difference power generation systems. Alternatively, a CO 2 mixed fluid may be used.

更に、上記実施例の図2で本願の複合型タービンシステムを用いた発電システムを示したが、温水熱源の温度レベル及び流量に応じて、ランキンサイクル、カリーナサイクル又はウエハラサイクルなど従来より温度差発電システムに用いられているサイクルに適応した発電システムを構成しても良い。   Further, FIG. 2 of the above embodiment shows a power generation system using the combined turbine system of the present application. Depending on the temperature level and flow rate of the hot water heat source, a temperature difference power generation such as Rankine cycle, Carina cycle or Uehara cycle is conventionally performed. You may comprise the electric power generation system adapted to the cycle used for the system.

以上により、低価格で小型化され、かつ作動流体の漏れのないタービンシステムを実現することができる。   As described above, it is possible to realize a turbine system that is small in size and has no leakage of working fluid.

実施例の複合型タービンシステムの断面図Sectional view of the combined turbine system of the embodiment 実施例の複合型タービンシステムを用いた発電システムのブロック図Block diagram of a power generation system using the combined turbine system of the embodiment 実施例の複合型タービンシステムを用いた発電システムの概略工程図Schematic process diagram of power generation system using composite turbine system of embodiment 実施例の複合型タービンシステムを用いた発電システムの主要部の仕様を示す図The figure which shows the specification of the principal part of the electric power generation system using the combined turbine system of an Example. 従来例の高温排水を用いた発電システムを示す概略工程図Schematic process diagram showing a power generation system using conventional high-temperature wastewater 従来例の作動流体を用いた発電システムの一例を示す外観図External view showing an example of a power generation system using a working fluid of a conventional example

符号の説明Explanation of symbols

1 作動流体ポンプ部
1a ポンプエンペラー
1b 軸
1c 変速機
2 蒸発器
3 分離器
4 タービン部
4a タービンブレード
4b 軸
4c ワンウェイクラッチ
5 凝縮器
6 高圧受液器
7 発電電動機部
7a 発電機ロータ
7b 発電機ステータ
8 軸受
9 電源端子箱
10 発電装置本体
11 蒸気入口
12 ノズル
15a、15b ガスケット
16 外部電源
20 熱交換器ユニット
21 熱交換器
22 成層型蓄熱槽
23、24 循環ポンプ
25 高温排水
26 低温排水
27、29 高温の液体
28、30 低温の液体
31 バイナリーサイクル
32 蒸発器
33 タービン
34 熱交換器
35 セパレータ
36 凝縮器
37 レシーバタンク
38 ポンプ
39 発電機
43 蒸気タービン
44 発電機
45 クラッチカップリング
46 アンモニア蒸気入口
47 アンモニア蒸気出口
48a 冷却水入口
48b 冷却水出口
48c グランド漏洩
48d 排気車室ドレイン
50 複合型タービンシステム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Working fluid pump part 1a Pump impeller 1b Shaft 1c Transmission 2 Evaporator 3 Separator 4 Turbine part 4a Turbine blade 4b Shaft 4c One-way clutch 5 Condenser 6 High pressure receiver 7 Generator motor part 7a Generator rotor 7b Generator stator 8 Bearing 9 Power terminal box 10 Power generator main body 11 Steam inlet 12 Nozzle 15a, 15b Gasket 16 External power supply 20 Heat exchanger unit 21 Heat exchanger 22 Stratified heat storage tank 23, 24 Circulation pump 25 High temperature drain 26 Low temperature drain 27, 29 High temperature liquids 28, 30 Low temperature liquid 31 Binary cycle 32 Evaporator 33 Turbine 34 Heat exchanger 35 Separator 36 Condenser 37 Receiver tank 38 Pump 39 Generator 43 Steam turbine 44 Generator 45 Clutch coupling 46 Ammonia vapor inlet 47 Ammonia Steam outlet 4 a cooling water inlet 48b cooling water outlet 48c ground leakage 48d exhaust casing drain 50 composite turbine system

Claims (5)

作動流体の熱エネルギーを機械的エネルギーに変換するタービンと、
前記タービンにより発生した機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換する発電機と前記作動流体を循環させるためのポンプとから構成され、
前記タービンと前記発電機が、これらを一体的に回転させるためのシャフトにより連結され、該シャフトの所定の位置にワンウェイクラッチが設置され、
前記発電機と前記ポンプが、これらを一体的に回転させるためのシャフトにより連結され、該シャフトの所定の位置に前記作動流体の流量調節用変速機が設置され、
前記すべての構成部品が密閉された容器内に収納されていることを特徴とする複合型タービンシステム。
A turbine that converts the thermal energy of the working fluid into mechanical energy;
A generator for converting mechanical energy generated by the turbine into electrical energy and a pump for circulating the working fluid;
The turbine and the generator are connected by a shaft for integrally rotating them, and a one-way clutch is installed at a predetermined position of the shaft,
The generator and the pump are connected by a shaft for rotating them integrally, and a transmission for adjusting the flow rate of the working fluid is installed at a predetermined position of the shaft,
A combined turbine system characterized in that all the components are housed in a sealed container.
前記複合タービンシステムの動作開始時は、
前記ワンウェイクラッチは切り離され、前記ポンプが外部の電源により駆動される前記発電機により回転されることで前記作動流体が循環を開始し、
その後前記タービンの出入り口での前記作動流体の圧力差が上昇し、前記発電機に所定の回転数を与える圧力差に達したときに、前記ワンウェイクラッチが自動的に連結されることを特徴とする請求項1記載の複合型タービンシステム。
At the start of operation of the combined turbine system,
The one-way clutch is disengaged, and the working fluid starts to circulate when the pump is rotated by the generator driven by an external power source.
Thereafter, the one-way clutch is automatically connected when the pressure difference of the working fluid at the entrance and exit of the turbine rises and reaches a pressure difference that gives a predetermined number of revolutions to the generator. The combined turbine system according to claim 1.
前記タービンで発生する回転力が、前記ポンプの駆動に使用されることを特徴とする請求項1又は2に記載の複合型タービンシステム。   The combined turbine system according to claim 1, wherein a rotational force generated in the turbine is used to drive the pump. 前記タービンと前記発電機を連結するための前記シャフトを支承するための軸受と、前記発電機と前記ポンプを連結するための前記シャフトを支承するための軸受の冷却と潤滑を前記作動流体で行い、前記軸受で発生した熱で加熱された前記作動流体をシステムの外に設置された蒸発器の入口に前記ポンプにより、又は直接戻すことを特徴とする請求項1乃至3いずれか記載の複合型タービンシステム。   The working fluid cools and lubricates the bearing for supporting the shaft for connecting the turbine and the generator, and the bearing for supporting the shaft for connecting the generator and the pump. 4. The composite type according to claim 1, wherein the working fluid heated by the heat generated in the bearing is returned to the inlet of an evaporator installed outside the system by the pump or directly. Turbine system. 請求項1乃至4いずれか記載の複合タービンシステムを用いた温水発電装置。   A hot water power generator using the combined turbine system according to claim 1.
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