JP2012147567A - Power generation system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power generation system which suppresses temperature increase in a power generator body while suppressing leakage of a working medium into the air.SOLUTION: An expander body 30 and a generator body 40 are housed in a housing 50 being connected with each other, and a partition wall part 56, partitioning the interior of the housing 50 into a first space 51a in which the expander body 30 is housed and a second space 54a in which the generator body 40 is housed, is provided in the housing 50. A vapor leading part 56b, which connects the first space 51a and the second space 54a and leads vapor expanded in the first space 51a into the second space 54a, is provided in the partition wall part 56. Further, an injector, which injects a liquid working medium discharged from a condenser to an outlet on the second space 54a side of the vapor leading part 56b, is provided in the partition wall part 56.

Description

本発明は、蒸気を利用して発電を行う発電装置を備える発電システムに関する。   The present invention relates to a power generation system including a power generation device that generates power using steam.

従来、低温の廃熱から動力を回収するための発電システムとして、沸点の低い作動媒体を廃熱により蒸発させてこの作動媒体の蒸気により膨張機本体を回転駆動させるとともに、この膨張機本体の回転に伴い発電機本体を回転させることで発電を行うバイナリー発電システムが知られている。   Conventionally, as a power generation system for recovering power from low-temperature waste heat, a working medium having a low boiling point is evaporated by waste heat, and the expander body is driven to rotate by the steam of the working medium. Accordingly, a binary power generation system that generates power by rotating a generator body is known.

また、このような発電システムにおいて、前記作動媒体の大気中への漏洩を抑制するべく、前記膨張機本体と発電機本体とが互いに連結された状態で共通の筐体に収容されたいわゆる密閉式(半密閉式ともいう)のシステムの開発が行われている。前記膨張機本体と前記発電機本体とが個別の筐体に収容されてこれらの連結部分が各筐体に形成された開口部を通って各筐体の内外に延びている場合では、前記膨張機本体側の筐体内から前記開口部と前記連結部分との間の隙間を通って前記作動媒体が筐体外の大気中等に漏洩するおそれがあるが、前記密閉式の発電システムでは、発電機本体と膨張機本体とが連結された状態で共通の筐体内に収容されているので、前記作動媒体が筐体外の大気中等へ漏洩するのが抑制される。しかしながら、この密閉式の発電システムでは、発電機本体単体を冷却するのが困難になり、発電効率が悪化するという問題がある。   Further, in such a power generation system, in order to suppress leakage of the working medium into the atmosphere, a so-called hermetic type housed in a common casing in a state where the expander body and the generator body are connected to each other. A system (also called semi-enclosed) is being developed. In the case where the expander main body and the generator main body are housed in separate casings and their connecting portions extend into and out of the respective casings through openings formed in the respective casings, There is a risk that the working medium leaks from the inside of the housing on the machine body side through the gap between the opening and the connecting portion into the atmosphere outside the housing. And the expander main body are coupled and housed in a common housing, the leakage of the working medium into the atmosphere outside the housing is suppressed. However, this hermetic power generation system has a problem that it becomes difficult to cool the generator main body alone and power generation efficiency deteriorates.

これに対して、特許文献1には、前記発電機本体が、前記膨張機本体と連結される回転子とこの回転子の周囲に配置される固定子とからなり、前記発電機本体のうち前記回転子のみが前記筐体内に収容されて、前記発電機本体の固定子が筐体の外側に配置された発電システムが開示されている。   On the other hand, in Patent Document 1, the generator main body includes a rotor connected to the expander main body and a stator disposed around the rotor, and the generator main body includes the rotor. There is disclosed a power generation system in which only a rotor is accommodated in the casing, and a stator of the generator body is disposed outside the casing.

この発電システムでは、前記固定子が筐体の外側に配置されているため、この固定子を比較的容易に冷却することができる。   In this power generation system, since the stator is disposed outside the casing, the stator can be cooled relatively easily.

特開平5−98902号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-98902

前記特許文献1に開示されている従来の発電システムでは、発電機本体のうち前記固定子のみが筐体内に収容されて、この筐体の外壁によって固定子と前記回転子とが隔離されている。そのため、前記回転子の回転に伴って前記固定子で電気エネルギが生成されるように、前記筐体の外壁うち前記固定子と回転子とを隔てる部分をアモルファス半磁性体等により構成せねばならず、構造が複雑になるとともに、コスト面で不利になる。   In the conventional power generation system disclosed in Patent Document 1, only the stator of the generator main body is housed in a housing, and the stator and the rotor are isolated by the outer wall of the housing. . Therefore, a portion of the outer wall of the housing that separates the stator and the rotor must be made of an amorphous semi-magnetic material so that electric energy is generated by the stator with the rotation of the rotor. However, the structure is complicated and the cost is disadvantageous.

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡単な構造で、作動媒体の大気中等への漏洩を抑制しつつ発電機本体を冷却して発電効率を高く維持することのできる発電システムを提供することである。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has an object of generating power generation efficiency by cooling the generator main body while suppressing leakage of the working medium to the atmosphere or the like with a simple structure. It is to provide a power generation system that can maintain high power.

前記目的を達成するために、本発明による発電システムは、所定の熱源により液状の作動媒体を蒸発させて蒸気を生成する蒸発器と、前記蒸発器で生成された蒸気を利用して発電を行う発電装置と、前記発電装置で発電に利用された蒸気を凝縮させて、前記蒸発器に供給される液状の作動媒体を生成する凝縮器と、前記凝縮器から排出された液状の作動媒体を前記発電装置に供給する冷却用媒体供給装置とを備え、前記発電装置は、前記蒸気の膨張を伴いつつこの蒸気により回転駆動される膨張機本体と、当該膨張機本体に連結されて前記張機本体の回転に伴い回転する発電機本体と、これら膨張機本体と発電機本体とをこれらが互いに連結された状態で収容する筐体とを有し、前記筐体は、前記膨張機本体が収容される第1空間と前記発電機本体が収容される第2空間とを区画する隔壁部を有し、前記隔壁部は、前記第1空間と前記第2空間とを連通して前記第1空間で膨張した蒸気を前記第2空間に導くための蒸気導出部と、前記膨張機本体と前記発電機本体との連結部分が収容される連結部分収容部とを有し、前記筐体には、前記蒸発器から前記蒸気を吸込んで当該蒸気を前記膨張機本体に供給する吸込み部と、前記第2空間で前記発電機本体を冷却した蒸気を前記凝縮器側に流出させる流出部とが形成されており、前記冷却用媒体供給装置は、前記凝縮器の下流側と前記筐体とを接続して前記凝縮器から排出された液状の作動媒体を前記筐体側に導く冷却用ラインと、この冷却用ラインにより導かれた前記液状の作動媒体を前記第2空間に噴射可能な噴射装置とを備え、前記噴射装置は、前記冷却用ラインにより導かれた液状の作動媒体を前記蒸気導出部の第2空間側の出口付近に向かって噴射する。   In order to achieve the above object, a power generation system according to the present invention performs power generation using an evaporator that generates a vapor by evaporating a liquid working medium with a predetermined heat source, and the vapor generated by the evaporator. A power generation device, a condenser for condensing steam used for power generation in the power generation device to generate a liquid working medium supplied to the evaporator, and a liquid working medium discharged from the condenser A cooling medium supply device for supplying power to the power generation device, wherein the power generation device is connected to the expander main body and connected to the expander main body, and is connected to the expander main body. A generator main body that rotates as the motor rotates, and a housing that accommodates the expander main body and the generator main body in a state where they are connected to each other, the housing accommodating the expander main body. The first space and the power generation A partition wall partitioning a second space in which the main body is accommodated, wherein the partition wall communicates the first space and the second space, and the steam expanded in the first space is the second space. And a connecting portion accommodating portion for accommodating a connecting portion between the expander main body and the generator main body, and the casing sucks the vapor from the evaporator. A suction section for supplying the steam to the expander body; and an outflow section for allowing the steam that has cooled the generator body in the second space to flow out to the condenser side. Is a cooling line for connecting the downstream side of the condenser and the housing to guide the liquid working medium discharged from the condenser to the housing side, and the liquid state guided by the cooling line. An injection device capable of injecting the working medium into the second space, Injector injects liquid working medium guided by said cooling line toward the vicinity of the outlet of the second space side of the vapor outlet part.

この発電システムでは、膨張機本体と発電機本体とが連結された状態で共通の筐体内に収容されている。そのため、膨張機本体に供給された作動媒体が膨張機本体と発電機本体との連結部分周りから筐体外に漏洩するのが抑えられる。   In this power generation system, the expander main body and the generator main body are housed in a common casing in a connected state. Therefore, it is possible to prevent the working medium supplied to the expander body from leaking out of the casing from around the connecting portion between the expander body and the generator body.

しかも、前記膨張機本体が収容される前記第1空間と前記発電機本体が収容される前記第2空間とは前記蒸気導出部により連通されているので、この蒸気導出部により前記第1空間の膨張後の蒸気が前記第2空間に導かれる。そのため、発電機本体全体を前記筐体内に収容した状態で、この膨張後の低温化した蒸気により第2空間に収容された発電機本体を冷却することができ、発電機本体の温度上昇を抑制して発電機本体の発電効率の悪化を抑制することができる。   In addition, since the first space in which the expander main body is accommodated and the second space in which the generator main body is accommodated are communicated by the steam deriving portion, the first portion of the first space is communicated by the vapor deriving portion. The expanded steam is guided to the second space. Therefore, the generator main body accommodated in the second space can be cooled by the low-temperature steam after expansion in a state where the entire generator main body is accommodated in the housing, and the temperature rise of the generator main body is suppressed. As a result, the deterioration of the power generation efficiency of the generator body can be suppressed.

さらに、この発電システムでは、凝縮器から排出された液状の作動媒体が前記冷却用ラインにより筐体側に導かれ、この導かれた液状の作動媒体が前記噴射装置により前記蒸気導出部の第2空間側の出口付近に向かって噴射されるので、前記膨張後の蒸気全体をこの液状の作動媒体の気化潜熱を利用してより一層低温化することができる。そのため、このより低温化した蒸気によって前記発電機本体を効率よく冷却することができる。   Further, in this power generation system, the liquid working medium discharged from the condenser is guided to the housing side by the cooling line, and the guided liquid working medium is supplied to the second space of the steam outlet by the jetting device. Since it is injected toward the vicinity of the outlet on the side, it is possible to further lower the temperature of the expanded steam by using the latent heat of vaporization of the liquid working medium. Therefore, the generator main body can be efficiently cooled by this lower temperature steam.

本発明において、前記凝縮器と前記蒸発器との間に設けられて、前記凝縮器から排出された前記液状の作動媒体を前記蒸発器へ圧送するポンプを備え、前記冷却用ラインは、前記ポンプの下流側と前記筐体とを接続するのが好ましい。   In this invention, it is provided between the said condenser and the said evaporator, It has the pump which pumps the said liquid working medium discharged | emitted from the said condenser to the said evaporator, The said line for cooling is the said pump It is preferable to connect the downstream side to the housing.

この構成によれば、前記凝縮器から排出された作動媒体を前記凝縮器へ圧送するためのポンプを利用して、前記液状の作動媒体を容易に前記第2空間に供給することができる。   According to this configuration, the liquid working medium can be easily supplied to the second space by using the pump for pumping the working medium discharged from the condenser to the condenser.

また、前記噴射装置は、前記液状の作動媒体を微粒化して前記蒸気導出部の第2空間側の出口付近に向かって噴射するのが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said injection apparatus atomizes the said liquid working medium and injects toward the exit vicinity of the 2nd space side of the said vapor | steam derivation | leading-out part.

この構成によれば、前記第2空間に供給される液状の作動媒体の表面積が大きくなり、この液状の作動媒体と前記蒸気導出部によって第2空間に導出された蒸気との接触面積が大きくなる。そのため、前記液状の作動媒体により前記蒸気をより一層低温化して、この低温化された作動媒体により前記発電機本体をより効率よく冷却することができる。   According to this configuration, the surface area of the liquid working medium supplied to the second space is increased, and the contact area between the liquid working medium and the steam led out to the second space by the steam lead-out portion is increased. . Therefore, the temperature of the steam can be further lowered by the liquid working medium, and the generator main body can be cooled more efficiently by the lowered working medium.

また、前記発電機本体は、特定方向に延びる回転軸と、前記膨張機本体の回転に伴い当該回転軸を中心として回転する回転子と、当該回転子から前記特定方向と略直交する方向に離間した位置に配置される固定子とを有し、前記蒸気導出部は、前記第2空間のうち前記発電機本体よりも前記特定方向一方側の部分と前記第1空間とを連通しており、前記流出部は、前記第2空間のうち前記発電機本体よりも前記特定方向他方側の部分に開口しているのが好ましい。   The generator body is spaced apart from a rotating shaft extending in a specific direction, a rotor that rotates around the rotating shaft as the expander body rotates, and a direction substantially perpendicular to the specific direction from the rotor. And the steam outlet portion communicates the first space with a portion of the second space on one side in the specific direction from the generator main body, It is preferable that the outflow portion is opened in a portion of the second space on the other side in the specific direction with respect to the generator body.

この構成では、前記蒸気導出部と前記流出部とが前記発電機本体を挟んで前記第2空間の特定方向両側部分にそれぞれ設けられているので、前記蒸気導出部により第2空間に導かれた前記蒸気は、この蒸気導出部側から前記回転子と前記固定子との隙間を通って前記流出部側に移動する。そのため、この蒸気を回転子と固定子の前記特定方向全体にわたって接触させることができ、この回転子および固定子を効率よく冷却することができる。   In this configuration, the steam outlet and the outflow part are respectively provided on both sides of the second space in a specific direction with the generator body interposed therebetween, and thus are guided to the second space by the steam outlet. The steam moves from the steam outlet part side to the outflow part side through a gap between the rotor and the stator. Therefore, the steam can be brought into contact with the entire direction of the rotor and the stator, and the rotor and the stator can be efficiently cooled.

この場合において、前記固定子は、前記回転子の回転径方向外側に設けられるとともに、前記特定方向に延びる外側面を有し、前記筐体は、前記固定子の外側面との間で前記特定方向に延びて、前記第2空間のうち前記発電機本体よりも前記特定方向一方側の部分と他方側の部分とを連通する連通部を有するのが好ましい。   In this case, the stator is provided on the outer side in the radial direction of the rotor and has an outer surface extending in the specific direction, and the housing is located between the outer surface of the stator and the specific surface. It is preferable to have a communication portion that extends in a direction and communicates a portion on one side in the specific direction and a portion on the other side in the second space with respect to the generator body.

この構成では、前記蒸気導出部により前記第2空間に導かれた前記蒸気が、前記回転子と固定子との間の隙間に加えて前記連通部を通って、前記流出部側に移動する。そのため、この蒸気と固定子および回転子との接触面積がより広くなり、より一層効率よく発電機本体を冷却することができる。   In this configuration, the steam guided to the second space by the steam outlet part moves to the outflow part side through the communication part in addition to the gap between the rotor and the stator. Therefore, the contact area between the steam and the stator and the rotor is increased, and the generator body can be cooled more efficiently.

以上説明したように、本発明によれば、作動媒体の大気中等への漏洩を抑制しつつ、発電機本体を効率よく冷却することができる。   As described above, according to the present invention, the generator body can be efficiently cooled while suppressing leakage of the working medium into the atmosphere or the like.

本発明の実施形態による発電システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric power generation system by embodiment of this invention. 図1に示す発電装置の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the electric power generating apparatus shown in FIG.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態による発電システム1の構成を示す図である。この発電システム1は、沸点の低い作動媒体を利用して、低温の廃熱から動力を回収するバイナリー発電方式の発電システムとして構成されている。前記作動媒体としては、例えば、R245faが挙げられる。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a power generation system 1 according to an embodiment of the present invention. This power generation system 1 is configured as a binary power generation type power generation system that recovers power from low-temperature waste heat by using a working medium having a low boiling point. Examples of the working medium include R245fa.

前記発電システム1は、作動媒体が循環する循環ライン2上に、蒸発器10と、発電装置20と、凝縮器70と、ポンプ80とを備える。また、発電システム1は、冷却用ライン92と、液体を霧状に噴射可能な噴霧ノズル(噴射装置)94とからなる冷却用媒体供給装置90を備える。   The power generation system 1 includes an evaporator 10, a power generation device 20, a condenser 70, and a pump 80 on a circulation line 2 through which a working medium circulates. Further, the power generation system 1 includes a cooling medium supply device 90 including a cooling line 92 and a spray nozzle (injection device) 94 that can inject liquid in a mist form.

前記蒸発器10は、前記作動媒体の蒸気を生成するためのものである。この蒸発器10は、前記循環ライン2を通じて前記凝縮器30から送られた作動媒体を廃熱により蒸発させる。この蒸発器10は、外部から供給された温水や加熱空気といった前記作動媒体の沸点よりも高い温度を有する流体と前記作動媒体とを間接的に接触させることで、前記作動媒体を蒸発させる。この蒸発器10で生成された蒸気は、前記発電装置20に送られる。   The evaporator 10 is for generating steam of the working medium. The evaporator 10 evaporates the working medium sent from the condenser 30 through the circulation line 2 by waste heat. The evaporator 10 evaporates the working medium by indirectly contacting the working medium with a fluid having a temperature higher than the boiling point of the working medium such as hot water or heated air supplied from the outside. The steam generated by the evaporator 10 is sent to the power generator 20.

前記発電装置20は、前記蒸発器10から供給された蒸気を利用して発電を行うためのものである。この発電装置20の詳細は後述するが、この発電装置20は、スクリュ式膨張機(膨張機本体)30と、発電機(発電機本体)40とを有しており、前記スクリュ式膨張機30が前記作動媒体の蒸気により回転駆動されるのに伴い前記発電機40が回転して発電する。この発電装置20で発電に利用された蒸気は、前記凝縮器70に送られる。   The power generation device 20 is for generating power using the steam supplied from the evaporator 10. Although details of the power generator 20 will be described later, the power generator 20 includes a screw expander (expander main body) 30 and a generator (generator main body) 40, and the screw expander 30. Is rotated by the steam of the working medium, and the generator 40 rotates to generate power. The steam used for power generation by the power generation device 20 is sent to the condenser 70.

前記凝縮器70は、前記発電装置20から供給された前記作動媒体の蒸気を冷却して、この蒸気を液化させるためのものである。本実施形態では、この凝縮器70は、低温の冷却水と前記作動媒体とを間接的に接触させることで、前記作動媒体を冷却する。この凝縮器70から排出される液状の作動媒体は、この凝縮器70と前記蒸発器10との間に設けられたポンプ80により、この凝縮器70から前記蒸発器10へ圧送される。前記蒸発器10へ圧送された液状の作動媒体は、再び蒸発器10で蒸発される。   The condenser 70 is for cooling the vapor of the working medium supplied from the power generation device 20 and liquefying the vapor. In the present embodiment, the condenser 70 cools the working medium by indirectly contacting the low-temperature cooling water with the working medium. The liquid working medium discharged from the condenser 70 is pumped from the condenser 70 to the evaporator 10 by a pump 80 provided between the condenser 70 and the evaporator 10. The liquid working medium pumped to the evaporator 10 is evaporated again by the evaporator 10.

このようにして、本発電システム1では、作動媒体が、循環ライン2を通じて、前記蒸発器10から前記発電装置20に供給され、発電装置20から前記凝縮器70に供給され、その後、凝縮器70からポンプ80を介して蒸発器10に戻るという循環回路が構成されている。そして、作動媒体がこの循環回路を循環することで廃熱から電気エネルギが生成される。   In this way, in the power generation system 1, the working medium is supplied from the evaporator 10 to the power generation device 20 through the circulation line 2, supplied from the power generation device 20 to the condenser 70, and then the condenser 70. Is connected to the evaporator 10 via the pump 80. And an electrical energy is produced | generated from waste heat because a working medium circulates through this circulation circuit.

前記冷却用ライン92は、前記循環ライン2のポンプ80の下流側、より詳細には、このポンプ80と前記蒸発器10との間の部分と、前記発電装置20の後述する発電機本体収容部54とを接続している。この冷却用ライン92には、前記凝縮器70で凝縮した液状の作動媒体の一部が前記ポンプ80により送り込まれる。この送り込まれた液状の作動媒体の一部は、前記冷却用ライン92を通って前記発電機本体収容部54側に導かれる。   The cooling line 92 is a downstream side of the pump 80 in the circulation line 2, more specifically, a portion between the pump 80 and the evaporator 10, and a generator main body accommodating portion described later of the power generator 20. 54 is connected. A part of the liquid working medium condensed by the condenser 70 is fed into the cooling line 92 by the pump 80. A part of the fed liquid working medium is guided to the generator main body accommodating portion 54 side through the cooling line 92.

前記噴霧ノズル94は、前記発電機本体収容部54に取り付けられている。この噴霧ノズル94は、前記冷却用ライン92に接続された状態で、前記発電機本体収容部54内に臨んでいる。この噴霧ノズル94は、前記冷却用ライン92を通って前記発電機本体収容部54側に導かれた前記液状の作動媒体を微粒化して、この作動媒体を前記発電機本体収容部54内に霧状に噴射する。   The spray nozzle 94 is attached to the generator body housing 54. The spray nozzle 94 faces the generator main body accommodating portion 54 in a state of being connected to the cooling line 92. The spray nozzle 94 atomizes the liquid working medium guided to the generator main body accommodating part 54 side through the cooling line 92 and mists the working medium into the generator main body accommodating part 54. Inject into a shape.

次に、前記発電装置20の詳細について説明する。図2は、この発電装置20の構成を示す概略断面図である。   Next, details of the power generator 20 will be described. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the power generation device 20.

前記発電装置20は、前述のように、前記スクリュ式膨張機30と発電機40とに加えて、これらスクリュ式膨張機30と発電機40とを連結された状態で収容する筐体50と、油回収装置60とを有している。   As described above, in addition to the screw expander 30 and the generator 40, the power generator 20 includes a housing 50 that accommodates the screw expander 30 and the generator 40 in a connected state. And an oil recovery device 60.

前記スクリュ式膨張機30は、互いに噛み合って回転する一対のスクリュロータ32と、これらスクリュロータ32を回転可能に支持するスクリュロータ支持部34とを有している。これらスクリュロータ32は、前記蒸発器10から前記発電装置20に供給された蒸気により、この蒸気を膨張させつつ所定の回転軸周りに回転する。   The screw expander 30 includes a pair of screw rotors 32 that mesh with each other and rotate, and a screw rotor support portion 34 that rotatably supports the screw rotors 32. These screw rotors 32 rotate around a predetermined rotation axis while expanding the steam by the steam supplied from the evaporator 10 to the power generation device 20.

前記発電機40は、所定の回転軸周りに回転する略円柱状のロータ(回転子)42と、このロータ42の回転径方向外側に配置されてこのロータ42を囲むステータ(固定子)44とを有している。前記ステータ44は、前記ロータ42の円柱面を構成する外側面から径方向外側すなわち回転軸方向と直交する方向に離間した位置に配置されており、ステータ44とロータ42との間にはロータ42の回転軸方向に延びる隙間46が形成されている。   The generator 40 includes a substantially cylindrical rotor (rotor) 42 that rotates around a predetermined rotation axis, and a stator (stator) 44 that is disposed on the outer side in the rotational radial direction of the rotor 42 and surrounds the rotor 42. have. The stator 44 is disposed at a position spaced apart from the outer surface constituting the cylindrical surface of the rotor 42 in the radial direction outer side, that is, in the direction orthogonal to the rotation axis direction, and between the stator 44 and the rotor 42, the rotor 42. A gap 46 extending in the direction of the rotation axis is formed.

前記スクリュ式膨張機30と前記発電機40とは、前記スクリュロータ32の一方の回転中心線と前記ロータ42の回転中心線とが同一の直線となるように配置されている。前記一方のスクリュロータ32と前記ロータとは回転軸32aを共有している。前記スクリュ式膨張機30と前記発電機40とは、この回転軸32aの両端に配置されてこの回転軸32aにより連結されており、この回転軸32aがこれらスクリュ式膨張機30と発電機40とを連結する連結部分を構成している。前記発電機40は、前記スクリュ式膨張機30が蒸気の供給を受けて回転して前記回転軸32aが回転するに伴い前記ロータ42が回転することで、電気エネルギを生成する。   The screw expander 30 and the generator 40 are arranged such that one rotation center line of the screw rotor 32 and the rotation center line of the rotor 42 are the same straight line. The one screw rotor 32 and the rotor share a rotating shaft 32a. The screw expander 30 and the generator 40 are arranged at both ends of the rotating shaft 32a and connected by the rotating shaft 32a. The rotating shaft 32a is connected to the screw expander 30 and the generator 40. The connection part which connects is comprised. The generator 40 generates electrical energy by rotating the rotor 42 as the screw expander 30 rotates upon receiving supply of steam and the rotating shaft 32a rotates.

前記筐体50は、前記スクリュ式膨張機30が収容される第1空間51aと前記発電機40が収容される第2空間54aとを区画する隔壁部56を有している。具体的には、前記筐体50は、前記隔壁部56を共有して内側に前記第1空間51aが形成される膨張機本体収容部51と前記第2空間54aが形成される発電機本体収容部54とを有している。前記膨張機本体収容部51は、前記回転軸32aと平行な方向に延びる中空の略円柱状を有している。前記発電機本体収容部54は、前記回転軸32aと平行な方向に延びる中空の略円柱状を有している。この膨張機本体収容部51と発電機本体収容部54とは、前記回転軸32aと平行な方向に並んでいる。以下、この回転軸32a方向を前後方向といい、前記膨張機本体収容部51側を前方、前記発電機本体収容部54側を後方という。前記隔壁部56は、前記膨張機本体収容部51の後端部と、前記発電機本体収容部54の前端部とにより構成されており、前後方向と略直交する方向に延びている。   The housing 50 includes a partition wall portion 56 that partitions a first space 51a in which the screw expander 30 is accommodated and a second space 54a in which the generator 40 is accommodated. Specifically, the casing 50 shares the partition wall portion 56 and houses the expander body housing portion 51 in which the first space 51a is formed and the generator body housing in which the second space 54a is formed. Part 54. The expander main body accommodating portion 51 has a hollow substantially cylindrical shape extending in a direction parallel to the rotation shaft 32a. The generator main body accommodating portion 54 has a hollow substantially cylindrical shape extending in a direction parallel to the rotation shaft 32a. The expander main body accommodating portion 51 and the generator main body accommodating portion 54 are arranged in a direction parallel to the rotation shaft 32a. Hereinafter, the direction of the rotating shaft 32a is referred to as the front-rear direction, the expander body housing portion 51 side is referred to as the front, and the generator body housing portion 54 side is referred to as the rear. The partition wall portion 56 includes a rear end portion of the expander body housing portion 51 and a front end portion of the generator body housing portion 54, and extends in a direction substantially orthogonal to the front-rear direction.

前記膨張機本体収容部51の内部空間である第1空間51aの前側部分には、前記スクリュロータ支持部34が収容されており、この膨張機本体収容部51の前側部分は、スクリュロータ支持部収容部52として機能している。前記第1空間51aの後側部分には、前記スクリュロータ32が収容されており、この膨張機本体収容部51の後側部分はスクリュロータ収容部53として機能している。前記スクリュロータ収容部53は前記スクリュロータ支持部収容部52よりも大径であって、前記スクリュロータ収容部53の前端面53bは、このスクリュロータ支持部収容部52の外周面よりも径方向外側に延びている。前記膨張機本体収容部51の外周端には、前方に突出して前記油回収装置60の後述する油回収部ケース62が連結されるケース連結部51bが設けられている。   The screw rotor support 34 is accommodated in the front portion of the first space 51a that is the internal space of the expander main body accommodating portion 51, and the front portion of the expander main body accommodating portion 51 is the screw rotor support portion. It functions as the accommodating part 52. The screw rotor 32 is accommodated in the rear portion of the first space 51 a, and the rear portion of the expander main body accommodating portion 51 functions as a screw rotor accommodating portion 53. The screw rotor accommodating portion 53 is larger in diameter than the screw rotor supporting portion accommodating portion 52, and the front end surface 53 b of the screw rotor accommodating portion 53 is more radial than the outer peripheral surface of the screw rotor supporting portion accommodating portion 52. It extends outward. At the outer peripheral end of the expander main body accommodating portion 51, a case connecting portion 51b that protrudes forward and is connected to an oil recovery portion case 62 described later of the oil recovery device 60 is provided.

前記スクリュロータ収容部53は、前記蒸発器10から前記蒸気を吸い込んでこの蒸気を前記スクリュロータ32に供給する吸込み部53cを有している。この吸込み部53cは、前記蒸発器10から前記蒸気が流入する後述する第2蒸気案内管68の内部と前記第1空間51aより詳細には前記スクリュロータ収容部53の内部空間53aとを連通している。この吸込み部53cは、前記スクリュロータ収容部53の前端面53bから前記スクリュロータ32の前端部分まで延びている。前記蒸発器10から排出された蒸気はこの吸込み部53cにより前記スクリュロータ32の前端部分に供給される。このスクリュロータ32の前端部分に供給された蒸気は、前記スクリュロータ32を回転させて膨張しつつ後方に移動する。   The screw rotor accommodating portion 53 has a suction portion 53 c that sucks the steam from the evaporator 10 and supplies the steam to the screw rotor 32. The suction portion 53c communicates the inside of a later-described second steam guide pipe 68 into which the steam flows from the evaporator 10 and the inner space 53a of the screw rotor accommodating portion 53, more specifically, the first space 51a. ing. The suction portion 53 c extends from the front end surface 53 b of the screw rotor accommodating portion 53 to the front end portion of the screw rotor 32. The steam discharged from the evaporator 10 is supplied to the front end portion of the screw rotor 32 by the suction portion 53c. The steam supplied to the front end portion of the screw rotor 32 moves backward while rotating and rotating the screw rotor 32.

前記隔壁部56は、この隔壁部56を前後方向に貫通して前記スクリュロータ収容部53の内部空間53aと前記発電機本体収容部54の内部空間すなわち前記第2空間54aとをそれぞれ連通する回転軸連通部(連結部分収容部)56aと蒸気導出部56bとを有している。   The partition wall 56 passes through the partition wall 56 in the front-rear direction and communicates with the internal space 53a of the screw rotor housing 53 and the internal space of the generator body housing 54, that is, the second space 54a. It has a shaft communication portion (connection portion accommodating portion) 56a and a steam outlet portion 56b.

前記回転軸連通部56a内には、前記回転軸32aが挿通、収容されている。この回転軸32aは、この回転軸連通部56aを介して、前記スクリュロータ収容部53の内部空間53aに収容された前記スクリュロータ32と前記第2空間54aに収容された前記発電機40とにわたって延びている。この回転軸32aは、この回転軸連通部56a内において軸受けにより回転可能に支持されている。   The rotary shaft 32a is inserted and accommodated in the rotary shaft communication portion 56a. The rotating shaft 32a extends across the screw rotor 32 housed in the internal space 53a of the screw rotor housing portion 53 and the generator 40 housed in the second space 54a via the rotating shaft communication portion 56a. It extends. The rotation shaft 32a is rotatably supported by a bearing in the rotation shaft communication portion 56a.

前記蒸気導出部56bの前端部は、前記スクリュロータ32の後端部分と対向している。この蒸気導出部56bには、前記スクリュロータ32で膨張した前記蒸気が流入する。この蒸気は、前記蒸気導出部56bを通って前記第2空間54aに流入する。このように、この蒸気導出部56bは、前記第1空間51a、より詳細には、前記スクリュロータ収容部53の内部空間53aの膨張後の蒸気を前記第2空間54aに導く。   The front end portion of the steam outlet 56 b faces the rear end portion of the screw rotor 32. The steam expanded by the screw rotor 32 flows into the steam outlet 56b. This steam flows into the second space 54a through the steam outlet 56b. As described above, the steam outlet 56b guides the steam after the expansion of the first space 51a, more specifically, the internal space 53a of the screw rotor accommodating portion 53, to the second space 54a.

前記発電機本体収容部54は、複数の保持壁54dと、流出部54fと、噴霧ノズル取付部54hとを有している。   The generator main body accommodating portion 54 has a plurality of holding walls 54d, an outflow portion 54f, and a spray nozzle attaching portion 54h.

前記発電機本体40は、前記発電機本体収容部54の内部空間すなわち前記第2空間54aのうち、前後方向の中央付近に配置されており、この第2空間54aには、前記発電機本体40よりも前方の発電機前方空間54bと前記発電機本体40よりも後方の発電機後方空間54cが形成されている。前述のように、前記蒸気導出部56bが設けられた前記隔壁部56は前記発電機本体収容部54の前端部で構成されており、この蒸気導出部56bは前記第2空間54aのうちの前記発電機前方空間54bと前記スクリュロータ収容部53の内部空間53aとを連通している。そのため、前記スクリュロータ32で膨張した前記蒸気は、前記蒸気導出部56bにより、前記発電機前方空間54bに導出される。   The generator main body 40 is disposed in the inner space of the generator main body accommodating portion 54, that is, in the second space 54a, in the vicinity of the center in the front-rear direction, and in the second space 54a, the generator main body 40 is disposed. A generator front space 54b ahead of the generator and a generator rear space 54c behind the generator body 40 are formed. As described above, the partition wall portion 56 provided with the steam outlet 56b is configured by the front end portion of the generator main body accommodating portion 54, and the steam outlet 56b is formed in the second space 54a. The generator front space 54 b communicates with the internal space 53 a of the screw rotor accommodating portion 53. Therefore, the steam expanded by the screw rotor 32 is led out to the generator front space 54b by the steam lead-out portion 56b.

前記噴霧ノズル取付部54hは、発電機本体収容部54の内外を連通している。この噴霧ノズル取付部54hには、前記噴霧ノズル94が取り付けられている。この噴霧ノズル取付部54hは、前記発電機本体収容部54のうち前記発電機本体40よりも前方に設けられている。前記噴霧ノズル94は、この噴霧ノズル取付部54hに、前述のように、前記冷却用ライン92に接続された状態で発電機本体収容部54内、より詳細には、前記発電機前方空間54bに臨む姿勢で取り付けられている。この噴霧ノズル94から噴射された霧状の作動媒体は、前記蒸気導出部56bによりこの発電機前方空間54bに導出された膨張後の蒸気と接触する。この接触により、前記霧状の作動媒体は気化し、この気化熱により前記膨張後の蒸気は冷却される。   The spray nozzle mounting portion 54 h communicates the inside and outside of the generator body housing portion 54. The spray nozzle 94 is mounted on the spray nozzle mounting portion 54h. The spray nozzle mounting portion 54 h is provided in front of the generator body 40 in the generator body housing portion 54. As described above, the spray nozzle 94 is connected to the spray nozzle mounting portion 54h in the generator main body housing portion 54 in a state of being connected to the cooling line 92, more specifically, to the generator front space 54b. It is attached in a posture to face. The mist-like working medium ejected from the spray nozzle 94 comes into contact with the expanded steam led out to the generator front space 54b by the steam lead-out portion 56b. By this contact, the mist-like working medium is vaporized, and the vapor after expansion is cooled by the heat of vaporization.

さらに、前記噴霧ノズル取付部54hは、前記蒸気導出部56bの発電機本体収容部54側の出口、すなわち、発電機本体収容部54のうちこの蒸気導出部56bが開口する部分の近傍に設けられている。また、前記噴霧ノズル94は、その噴霧口が前記蒸気導出部56bの発電機本体収容部54側の出口を向きこの出口に向かって霧状の作動媒体を噴射する姿勢で、この噴霧ノズル取付部54hに取り付けられている。そのため、この噴霧ノズル94により噴射された霧状の作動媒体は、前記発電機前方空間54bに導出された膨張後の蒸気がこの発電機前方空間54bで拡散する前に、この蒸気と接触する。この接触により、前記膨張後の蒸気全体は均一に冷却される。   Further, the spray nozzle mounting portion 54h is provided at the outlet of the steam outlet 56b on the generator body housing 54 side, that is, in the vicinity of the portion of the generator body housing 54 where the steam outlet 56b opens. ing. Further, the spray nozzle 94 is configured such that the spray port faces the outlet on the generator main body housing portion 54 side of the steam outlet 56b and injects a mist-like working medium toward the outlet. 54h. Therefore, the mist-like working medium ejected by the spray nozzle 94 comes into contact with the steam before the expanded steam led out to the generator front space 54b diffuses in the generator front space 54b. By this contact, the entire steam after the expansion is uniformly cooled.

前記保持壁54dは、前記発電機40を保持するためのものである。これら保持壁54dは、周方向に互いに離間する位置において、前記発電機本体収容部54の内周面から径方向内側に突出して前記ステータ44の外周面に沿って前後方向に延びる形状を有している。これら保持壁54dは、前記ステータ44の外周面と当接しており、この当接により、前記発電機40はこれら保持壁54dにより保持されている。一方、前記発電機本体収容部54の内周面のうちこれら保持壁54d間の部分は、前記ステータ44の外周面と径方向に離間しており、各保持壁54dとステータ44の外周面との間には、前記発電機前方空間54bと前記発電機後方空間54cとを連通する連通部54eが形成されている。   The holding wall 54d is for holding the generator 40. These holding walls 54d have a shape that projects radially inward from the inner peripheral surface of the generator main body accommodating portion 54 and extends in the front-rear direction along the outer peripheral surface of the stator 44 at positions spaced apart from each other in the circumferential direction. ing. These holding walls 54d are in contact with the outer peripheral surface of the stator 44, and the generator 40 is held by these holding walls 54d by this contact. On the other hand, the portion of the inner peripheral surface of the generator main body accommodating portion 54 between the holding walls 54d is radially spaced from the outer peripheral surface of the stator 44, and each holding wall 54d and the outer peripheral surface of the stator 44 are separated from each other. A communication portion 54e is formed between the generator front space 54b and the generator rear space 54c.

前記連通部54eは、前記蒸気が通過可能な形状を有しており、前記蒸気導出部56bにより前記発電機前方空間54bに導出されて前記霧状の作動媒体により冷却された前記蒸気の一部は、この連通部54eを通って、ステータ44の外周面と接触しつつ、前記発電機後方空間54cに流入する。ここで、前述のように、前記発電機40のロータ42とステータ44との間には前後方向に延びる隙間46が形成されており、前記蒸気導出部56bにより前記発電機前方空間54bに導出された前記蒸気の残りは、この隙間46を通ってこれらロータ42とステータ44と接触しつつ前記発電機後方空間54cに流入する。   The communication part 54e has a shape through which the steam can pass, and a part of the steam that is led out to the generator front space 54b by the steam lead-out part 56b and cooled by the mist-like working medium. Flows into the generator rear space 54c through the communication portion 54e while being in contact with the outer peripheral surface of the stator 44. Here, as described above, a gap 46 extending in the front-rear direction is formed between the rotor 42 and the stator 44 of the generator 40, and is led out to the generator front space 54b by the steam outlet 56b. The remainder of the steam flows through the gap 46 into the generator rear space 54 c while contacting the rotor 42 and the stator 44.

前記流出部54fは、前記発電機本体収容部54の内部空間すなわち前記第2空間54aの蒸気を前記凝縮器70に排出させるためのものである。この流出部54fは、前記発電機本体収容部54の後端部に設けられており、前記発電機後方空間54cに開口している。前記蒸気導出部56bにより前記発電機前方空間54bに導出されて前記霧状の作動媒体により冷却された蒸気は、前記連通部54e等を通って前記発電機後方空間54bに流入した後、この流出部54fにより前記凝縮器70側に排出される。   The outflow portion 54f is for causing the condenser 70 to discharge the vapor in the internal space of the generator main body accommodating portion 54, that is, the second space 54a. The outflow portion 54f is provided at the rear end portion of the generator body housing portion 54 and opens into the generator rear space 54c. The steam led out to the generator front space 54b by the steam lead-out part 56b and cooled by the mist-like working medium flows into the generator rear space 54b through the communication part 54e, etc. It is discharged to the condenser 70 side by the portion 54f.

なお、本実施形態では、前記流出部54fには、オイルフィルタ54gが取付けられており、前記発電機後方空間の蒸気は、このオイルフィルタ54gを通過して、含有しているオイルが除去された後、前記凝縮器70側に排出される。   In this embodiment, an oil filter 54g is attached to the outflow portion 54f, and the steam in the space behind the generator passes through the oil filter 54g to remove the contained oil. Then, it is discharged to the condenser 70 side.

前記油回収装置60は、前記蒸発器10から排出された蒸気に含有している油を除去して、この油が除去された蒸気を前記スクリュロータ32に供給するためのものである。この油回収装置60は、油回収部ケース62と、フィルタ64と、第1蒸気案内管66と、第2蒸気案内管68とを有している。   The oil recovery device 60 is for removing the oil contained in the steam discharged from the evaporator 10 and supplying the steam from which the oil has been removed to the screw rotor 32. The oil recovery apparatus 60 includes an oil recovery part case 62, a filter 64, a first steam guide pipe 66, and a second steam guide pipe 68.

前記油回収部ケース62は、前後方向に延びる有底の略円筒状を有している。この油回収部ケース62の開口側の外周端は前記膨張機本体収容部51のケース連結部51bに連結されており、この油回収部ケース62はこのケース連結部51bから前方に延びている。この油回収部ケース62の内側には、前記膨張機本体収容部51の一部が収容されている。前記発電装置20のケーシング22は、この油回収部ケース62と前記筐体50とによって構成されている。   The oil recovery part case 62 has a bottomed substantially cylindrical shape extending in the front-rear direction. The outer peripheral end on the opening side of the oil recovery part case 62 is connected to the case connecting part 51b of the expander body housing part 51, and the oil recovery part case 62 extends forward from the case connecting part 51b. A part of the expander main body accommodating portion 51 is accommodated inside the oil recovery portion case 62. The casing 22 of the power generator 20 is constituted by the oil recovery unit case 62 and the housing 50.

前記フィルタ64は前記蒸気から油を除去するためのものである。このフィルタ64は、前記油回収部ケース62内において前記膨張機本体収容部51よりも前側部分に設けられており、この油回収部ケース62の前後方向と直交する面のほぼ全体にわたって設けられている。   The filter 64 is for removing oil from the steam. The filter 64 is provided in a front portion of the oil recovery unit case 62 with respect to the expander main body storage unit 51, and is provided over substantially the entire surface orthogonal to the front-rear direction of the oil recovery unit case 62. Yes.

前記第1蒸気案内管66は、前記蒸発器10から排出された蒸気を前記フィルタ64に案内するためのものである。この第1蒸気案内管66は、前記油回収部ケース62の前端に設けられた底部62aの略中央に形成された貫通孔62b内に固定されており、この底部62aから前記フィルタ64の後端まで前後方向に延びている。この第1蒸気案内管66は、前記蒸発器10に連通しており、前記蒸発器10から排出された前記蒸気は、この第1蒸気案内管66を通って前記フィルタ64の後方に流入する。   The first steam guide pipe 66 is for guiding the steam discharged from the evaporator 10 to the filter 64. The first steam guide pipe 66 is fixed in a through-hole 62b formed at the approximate center of a bottom portion 62a provided at the front end of the oil recovery portion case 62, and the rear end of the filter 64 extends from the bottom portion 62a. Extends in the front-rear direction. The first steam guide pipe 66 communicates with the evaporator 10, and the steam discharged from the evaporator 10 flows to the rear of the filter 64 through the first steam guide pipe 66.

前記第2蒸気案内管68は、前記フィルタ64を通過して油が除去された後の前記蒸気を前記吸込み部53cに案内するためのものである。この第2蒸気案内管68は、前記フィルタ64の後端から前記吸込み部53cまで前後方向に延びている。前記第1蒸気案内管66を通って前記フィルタ64の後方に流入した蒸気は、このフィルタ64を通って前方に移動した後、再び、このフィルタ64を通って後方に移動して、この第2蒸気案内管68に流入する。この第2蒸気案内管68に流入した蒸気は、この第2蒸気案内管68を通って前記吸込み部53cに流入する。なお、前記フィルタ64において分離された油は前記油回収部ケース62の下部に溜まる。この油回収部ケース62の下部に貯留している油は図示しない油供給装置により前記スクリュロータ収容部53内に供給される。また、この油は前記回転軸連通部56aに供給されて前記回転軸32aの周囲をオイルシールする。   The second steam guide pipe 68 is for guiding the steam after the oil is removed through the filter 64 to the suction portion 53c. The second steam guide pipe 68 extends in the front-rear direction from the rear end of the filter 64 to the suction portion 53c. The steam that flows into the rear of the filter 64 through the first steam guide pipe 66 moves forward through the filter 64, and then moves backward through the filter 64 again. It flows into the steam guide pipe 68. The steam that has flowed into the second steam guide pipe 68 flows through the second steam guide pipe 68 into the suction portion 53c. The oil separated in the filter 64 collects in the lower part of the oil recovery unit case 62. The oil stored in the lower part of the oil recovery part case 62 is supplied into the screw rotor accommodating part 53 by an oil supply device (not shown). In addition, this oil is supplied to the rotary shaft communication portion 56a to seal the periphery of the rotary shaft 32a.

以上のように構成された本発電装置20では、前記蒸発器10から供給された蒸気は、前記油分離装置60において油分離された後、前記吸込み部53cにより前記第1空間51aより詳細にはスクリュロータ収容部53の内部空間53aに収容されている前記スクリュロータ32に供給される。このスクリュロータ32に供給された蒸気は、前記スクリュロータ収容部53内において、スクリュロータ32を回転させつつ膨張する。この膨張後の蒸気は、前記蒸気導出部56bにより前記発電機本体収容部54の内部空間すなわち前記第2空間54aに導出される。なお、この膨張後の蒸気の一部は、前記隔壁部56に形成された前記回転軸連通部56aを通ってスクリュロータ収容部53からこのスクリュロータ収容部53外に流出しようとするが、この回転軸連通部56aは前記スクリュロータ収容部53の内部空間53aと前記第2空間54aとを連通しており、この蒸気は筐体50外へ漏洩することなくこの第2空間54aに流入する。   In the power generation device 20 configured as described above, the steam supplied from the evaporator 10 is oil-separated in the oil separation device 60, and then in more detail than the first space 51a by the suction portion 53c. The screw rotor 32 is supplied to the screw rotor 32 housed in the internal space 53 a of the screw rotor housing 53. The steam supplied to the screw rotor 32 expands in the screw rotor housing 53 while rotating the screw rotor 32. The expanded steam is led out to the internal space of the generator main body accommodating part 54, that is, the second space 54a by the steam leading part 56b. A part of the vapor after the expansion tends to flow out of the screw rotor accommodating portion 53 from the screw rotor accommodating portion 53 through the rotating shaft communicating portion 56a formed in the partition wall portion 56. The rotary shaft communication portion 56a communicates the internal space 53a of the screw rotor accommodating portion 53 and the second space 54a, and the steam flows into the second space 54a without leaking out of the housing 50.

前記蒸気導出部56bによりこの第2空間54aに導出された蒸気は、前記噴霧ノズル94から噴射された霧状の作動媒体と接触して冷却された後、前記ロータ42とステータ44との間の隙間46と前記連通部54eを通過した後、前記流出部54fから前記凝縮器70に排出される。ここで、この第2空間54aに導出された蒸気は、前記スクリュロータ32で膨張されることで低温化した上に、前記霧状の作動媒体と接触することで冷却されており、十分に低温化している。そのため、この十分に低温化した蒸気が前記ロータ42とステータ44との間の隙間46および前記連通部54eすなわち発電機40の外周部分を通過することで、このロータ42とステータ44とを含む発電機40は確実に冷却される。   The steam led out to the second space 54 a by the steam lead-out part 56 b comes into contact with the mist-like working medium ejected from the spray nozzle 94 and is cooled, and then between the rotor 42 and the stator 44. After passing through the gap 46 and the communication part 54e, the liquid is discharged from the outflow part 54f to the condenser 70. Here, the steam led out to the second space 54a is cooled by being expanded by the screw rotor 32 and then being brought into contact with the mist-like working medium. It has become. For this reason, the sufficiently cooled steam passes through the gap 46 between the rotor 42 and the stator 44 and the communication portion 54e, that is, the outer peripheral portion of the generator 40, thereby generating power including the rotor 42 and the stator 44. The machine 40 is reliably cooled.

なお、この凝縮器70に排出された蒸気は、凝縮器70において液状の作動媒体となった後、前記ポンプ80により、再び、前記循環ライン2側すなわち前記蒸発器10内に圧送されるとともに、前記冷却用ライン92側すなわち発電装置20側に圧送される。   The vapor discharged to the condenser 70 becomes a liquid working medium in the condenser 70, and is then pumped again by the pump 80 into the circulation line 2 side, that is, into the evaporator 10. It is pumped to the cooling line 92 side, that is, the power generator 20 side.

このように、本発電システム1では、前記スクリュロータ32に供給された作動媒体がスクリュロータ32と発電機40との連結部分である回転軸32aの周囲から大気中といった筐体50外に漏洩するのが抑えられつつ、スクリュロータ32で膨張、低温化した蒸気を利用して発電機40の温度上昇を抑制することができる。特に、前記蒸気導部56bの発電機本体収容部54側の出口に向かって凝縮器70から排出された液状の作動媒体が霧状で噴射されて、前記スクリュロータ32で膨張、低温化した蒸気が、この作動媒体の気化により均一に冷却されてさらに低温化されているので、前記発電機40の温度上昇をより確実に抑制することができる。   As described above, in the power generation system 1, the working medium supplied to the screw rotor 32 leaks out of the housing 50 such as in the atmosphere from the periphery of the rotary shaft 32 a that is a connection portion between the screw rotor 32 and the generator 40. While being suppressed, it is possible to suppress the temperature rise of the generator 40 using the steam expanded and lowered in temperature by the screw rotor 32. In particular, the liquid working medium discharged from the condenser 70 is sprayed in the form of a mist toward the outlet of the steam guide portion 56b on the generator body housing portion 54 side, and is expanded and cooled at the screw rotor 32. However, since the working medium is uniformly cooled by the vaporization of the working medium and further lowered in temperature, the temperature increase of the generator 40 can be more reliably suppressed.

ここで、前記連通部54eは省略可能である。ただし、前記ステータ44の外周面と発電機本体収容部54の内周面との間で、前後方向に延びて前記発電機前方空間54bと発電機後方空間54cとを連通する連通部54eを設ければ、前記発電機前方空間54bに導出された膨張後の蒸気をステータ44の外周面に沿って通過させてステータ44と蒸気との接触面積を増加させることができるため、発電機40を効率よく冷却することができる。   Here, the communication part 54e can be omitted. However, a communication portion 54e is provided between the outer peripheral surface of the stator 44 and the inner peripheral surface of the generator body housing portion 54 so as to extend in the front-rear direction and communicate the generator front space 54b and the generator rear space 54c. Then, the expanded steam led out to the generator front space 54b can be passed along the outer peripheral surface of the stator 44 to increase the contact area between the stator 44 and the steam. Can cool well.

また、前記噴霧ノズル94に代えて、前記液状の作動媒体を霧状にすることなく前記第2空間54bに噴射する噴射装置を用いてもよい。ただし、噴霧ノズル94を設けて、液状の作動媒体を霧状にして噴射すれば、液状の作動媒体の表面積が大きくなり、この液状の作動媒体と前記蒸気導出部56bから供給された膨張後の蒸気との接触面積が増加して、この膨張後の蒸気を効率よく冷却することができる。   Further, instead of the spray nozzle 94, an injection device that injects the liquid working medium into the second space 54b without making it into a mist may be used. However, if the spray nozzle 94 is provided and the liquid working medium is sprayed in the form of a mist, the surface area of the liquid working medium is increased, and the liquid working medium and the expanded liquid supplied from the vapor outlet 56b are expanded. The contact area with the steam is increased, and the expanded steam can be efficiently cooled.

また、本発明において、前記膨張機本体はスクリュ式膨張機に限らない。   In the present invention, the expander body is not limited to a screw expander.

1、101 発電システム
10 蒸発器
20 発電装置
30 スクリュ式膨張機(圧縮機本体)
40 発電機(発電機本体)
42 ステータ(固定子)
44 ロータ(回転子)
50 筐体
51 膨張機本体収容部
51a 第1空間
54 発電機本体収容部
54a 第2空間
54e 連通部
56 隔壁部
56a 回転軸連通部(連結部分収容部)
56b 蒸気導出部
53c 吸込み部
54f 流出部
70 凝縮器
80 ポンプ
92 冷却用ライン
94 噴霧ノズル(噴射装置)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 Electric power generation system 10 Evaporator 20 Electric power generation apparatus 30 Screw type expander (compressor main body)
40 Generator (generator body)
42 Stator
44 Rotor
DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 Housing | casing 51 Expander main body accommodating part 51a 1st space 54 Generator main body accommodating part 54a 2nd space 54e Communication part 56 Partition part 56a Rotating shaft communication part (connection part accommodating part)
56b Steam outlet 53c Suction part 54f Outflow part 70 Condenser 80 Pump 92 Cooling line 94 Spray nozzle (injection device)

Claims (5)

所定の熱源により液状の作動媒体を蒸発させて蒸気を生成する蒸発器と、
前記蒸発器で生成された蒸気を利用して発電を行う発電装置と、
前記発電装置で発電に利用された蒸気を凝縮させて、前記蒸発器に供給される液状の作動媒体を生成する凝縮器と、
前記凝縮器から排出された液状の作動媒体を前記発電装置に供給する冷却用媒体供給装置とを備え、
前記発電装置は、前記蒸気の膨張を伴いつつこの蒸気により回転駆動される膨張機本体と、当該膨張機本体に連結されて前記張機本体の回転に伴い回転する発電機本体と、これら膨張機本体と発電機本体とをこれらが互いに連結された状態で収容する筐体とを有し、
前記筐体は、前記膨張機本体が収容される第1空間と前記発電機本体が収容される第2空間とを区画する隔壁部を有し、
前記隔壁部は、前記第1空間と前記第2空間とを連通して前記第1空間で膨張した蒸気を前記第2空間に導くための蒸気導出部と、前記膨張機本体と前記発電機本体との連結部分が収容される連結部分収容部とを有し、
前記筐体には、前記蒸発器から前記蒸気を吸込んで当該蒸気を前記膨張機本体に供給する吸込み部と、前記第2空間で前記発電機本体を冷却した蒸気を前記凝縮器側に流出させる流出部とが形成されており、
前記冷却用媒体供給装置は、前記凝縮器の下流側と前記筐体とを接続して前記凝縮器から排出された液状の作動媒体を前記筐体側に導く冷却用ラインと、この冷却用ラインにより導かれた前記液状の作動媒体を前記第2空間に噴射可能な噴射装置とを備え、
前記噴射装置は、前記冷却用ラインにより導かれた液状の作動媒体を前記蒸気導出部の第2空間側の出口付近に向かって噴射することを特徴とする発電システム。
An evaporator that generates vapor by evaporating a liquid working medium by a predetermined heat source;
A power generation device that generates power using steam generated by the evaporator;
A condenser that condenses the steam used for power generation in the power generation device to generate a liquid working medium supplied to the evaporator;
A cooling medium supply device that supplies the liquid working medium discharged from the condenser to the power generation device,
The power generator includes an expander body that is rotationally driven by the steam while expanding the steam, a generator body that is connected to the expander body and rotates as the tensioner body rotates, and the expanders. A housing that houses the main body and the generator main body in a state where they are connected to each other;
The housing has a partition wall that partitions a first space in which the expander body is accommodated and a second space in which the generator body is accommodated,
The partition portion communicates the first space with the second space, a steam outlet for guiding the steam expanded in the first space to the second space, the expander body, and the generator body And a connecting portion receiving portion in which the connecting portion is received,
The housing sucks the steam from the evaporator and supplies the steam to the expander body, and causes the steam that has cooled the generator body in the second space to flow out to the condenser side. An outflow part is formed,
The cooling medium supply device connects a downstream side of the condenser and the casing, leads a liquid working medium discharged from the condenser to the casing side, and the cooling line An injection device capable of injecting the guided liquid working medium into the second space;
The power generation system, wherein the injection device injects a liquid working medium guided by the cooling line toward a vicinity of an outlet on the second space side of the vapor outlet portion.
請求項1に記載の発電システムにおいて、
前記凝縮器と前記蒸発器との間に設けられて、前記凝縮器から排出された前記液状の作動媒体を前記蒸発器へ圧送するポンプを備え、
前記冷却用ラインは、前記ポンプの下流側と前記筐体とを接続することを特徴とする発電システム。
The power generation system according to claim 1,
A pump provided between the condenser and the evaporator to pump the liquid working medium discharged from the condenser to the evaporator;
The power generation system, wherein the cooling line connects a downstream side of the pump and the housing.
請求項1または2に記載の発電システムにおいて、
前記噴射装置は、前記液状の作動媒体を微粒化して前記蒸気導出部の第2空間側の出口付近に向かって噴射することを特徴とする発電システム。
The power generation system according to claim 1 or 2,
The said injection apparatus atomizes the said liquid working medium, and inject | emits it toward the exit vicinity of the 2nd space side of the said vapor | steam derivation | leading-out part.
請求項1〜3のいずれかに記載の発電システムにおいて、
前記発電機本体は、特定方向に延びる回転軸と、前記膨張機本体の回転に伴い当該回転軸を中心として回転する回転子と、当該回転子から前記特定方向と略直交する方向に離間した位置に配置される固定子とを有し、
前記蒸気導出部は、前記第2空間のうち前記発電機本体よりも前記特定方向一方側の部分と前記第1空間とを連通しており、
前記流出部は、前記第2空間のうち前記発電機本体よりも前記特定方向他方側の部分に開口していることを特徴とする発電システム。
In the electric power generation system in any one of Claims 1-3,
The generator body includes a rotating shaft extending in a specific direction, a rotor that rotates around the rotating shaft as the expander body rotates, and a position spaced from the rotor in a direction substantially orthogonal to the specific direction. And a stator disposed on the
The steam outlet portion communicates the first space with a portion of the second space on the one side in the specific direction from the generator body,
The outflow part is open to a portion of the second space on the other side in the specific direction with respect to the generator body.
請求項4に記載の発電システムにおいて、
前記固定子は、前記回転子の回転径方向外側に設けられるとともに、前記特定方向に延びる外側面を有し、
前記筐体は、前記固定子の外側面との間で前記特定方向に延びて、前記第2空間のうち前記発電機本体よりも前記特定方向一方側の部分と他方側の部分とを連通する連通部を有することを特徴とする発電システム。
The power generation system according to claim 4,
The stator is provided on the outer side in the radial direction of the rotor and has an outer surface extending in the specific direction.
The casing extends in the specific direction between the outer surface of the stator and communicates a portion on one side and the other side in the specific direction with respect to the generator body in the second space. A power generation system having a communication part.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101375595B1 (en) * 2012-12-10 2014-03-19 주식회사 그린에너지시스템즈 Low-pressure turbine generator
CN103867233A (en) * 2012-12-12 2014-06-18 株式会社神户制钢所 Power generation apparatus and power generation system
CN104074566A (en) * 2013-03-25 2014-10-01 株式会社神户制钢所 Power generation apparatus and power generation system
JP2014234719A (en) * 2013-05-31 2014-12-15 株式会社神戸製鋼所 Power generating apparatus
CN106703894A (en) * 2016-12-30 2017-05-24 山西易通环能科技集团有限公司 Semi-closed screw power machine for low temperature electricity generation
CN107910985A (en) * 2017-12-22 2018-04-13 中国科学院电工研究所 A kind of afterheat generating system based on evaporation-cooled device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4363216A (en) * 1980-10-23 1982-12-14 Lucien Bronicki Lubricating system for organic fluid power plant
JPH05207702A (en) * 1992-01-22 1993-08-13 Mitsubishi Electric Corp Cooling device for induction motor
JPH10103024A (en) * 1996-09-27 1998-04-21 Hisaka Works Ltd Binary generating set
JP2004080937A (en) * 2002-08-20 2004-03-11 Honda Motor Co Ltd Generator motor device
JP2004353571A (en) * 2003-05-29 2004-12-16 Ebara Corp Power generating device and power generating method
JP2006200434A (en) * 2005-01-20 2006-08-03 Sanden Corp Power generating device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4363216A (en) * 1980-10-23 1982-12-14 Lucien Bronicki Lubricating system for organic fluid power plant
JPH05207702A (en) * 1992-01-22 1993-08-13 Mitsubishi Electric Corp Cooling device for induction motor
JPH10103024A (en) * 1996-09-27 1998-04-21 Hisaka Works Ltd Binary generating set
JP2004080937A (en) * 2002-08-20 2004-03-11 Honda Motor Co Ltd Generator motor device
JP2004353571A (en) * 2003-05-29 2004-12-16 Ebara Corp Power generating device and power generating method
JP2006200434A (en) * 2005-01-20 2006-08-03 Sanden Corp Power generating device

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101375595B1 (en) * 2012-12-10 2014-03-19 주식회사 그린에너지시스템즈 Low-pressure turbine generator
CN103867233A (en) * 2012-12-12 2014-06-18 株式会社神户制钢所 Power generation apparatus and power generation system
JP2014114785A (en) * 2012-12-12 2014-06-26 Kobe Steel Ltd Power generating apparatus, and power generating system
US9500101B2 (en) 2012-12-12 2016-11-22 Kobe Steel, Ltd. Power generation apparatus including lubricant separation member
CN104074566A (en) * 2013-03-25 2014-10-01 株式会社神户制钢所 Power generation apparatus and power generation system
EP2784266A2 (en) 2013-03-25 2014-10-01 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Power generation apparatus and system
US9618020B2 (en) 2013-03-25 2017-04-11 Kobe Steel, Ltd. Power generation apparatus and power generation system
JP2014234719A (en) * 2013-05-31 2014-12-15 株式会社神戸製鋼所 Power generating apparatus
CN106703894A (en) * 2016-12-30 2017-05-24 山西易通环能科技集团有限公司 Semi-closed screw power machine for low temperature electricity generation
CN107910985A (en) * 2017-12-22 2018-04-13 中国科学院电工研究所 A kind of afterheat generating system based on evaporation-cooled device

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