JP2013057265A - Power generation equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、膨張機で発生した回転駆動力の一部を補機の動力に用いることができるよう構成された発電設備に関する。 The present invention relates to power generation equipment configured to be able to use a part of the rotational driving force generated by an expander as power for an auxiliary machine.
バイナリ発電のようなランキンサイクルを用いた発電設備では、発電サイクルに用いられる膨張機において水や、有機媒体のような低沸点媒体(水より沸点の低い媒体)などの作動媒体を膨張させて回転駆動力を発生させる構成となっている。このような膨張機は、作動媒体を漏らすことがないように気密状に隔離されたハウジングを備えており、その内部にタービンやロータなどの駆動部が収容されている。この膨張機で得られた回転駆動力は駆動部から延設された軸などを介してハウジング内の発電機に送られ、発電機での発電に用いられる。 In power generation equipment using Rankine cycle, such as binary power generation, working medium such as water and low-boiling medium such as organic medium (medium having a lower boiling point than water) is expanded and rotated in an expander used in the power generation cycle. The driving force is generated. Such an expander includes a housing that is airtightly isolated so as not to leak a working medium, and a drive unit such as a turbine or a rotor is accommodated therein. The rotational driving force obtained by this expander is sent to the generator in the housing via a shaft or the like extending from the drive unit and used for power generation by the generator.
ところで、発電設備には、発電機以外の機器であって、外部から供給された電力で運転されるさまざまな補機が設けられている。このような補機には、例えば、作動媒体を循環させる「作動媒体ポンプ」、温水を循環させる「温水ポンプ」、膨張機や発電機の内部を流れる潤滑油を循環させる「潤滑油ポンプ」、凝縮器に供給する冷却水などを循環させる「冷却水ポンプ」などが挙げられる。また、補機には、制御部などのように外部の電力で作動する電子機器や装置類も含まれる。 By the way, the power generation equipment is provided with various auxiliary machines that are devices other than the power generator and that are operated with electric power supplied from the outside. Such auxiliary machines include, for example, a “working medium pump” that circulates the working medium, a “warm water pump” that circulates hot water, a “lubricating oil pump” that circulates lubricating oil flowing inside the expander and the generator, Examples include a “cooling water pump” that circulates cooling water supplied to the condenser. The auxiliary machine also includes electronic devices and devices that operate with external power, such as a control unit.
例えば、特許文献1には、「加熱媒体と熱交換することにより作動媒体を蒸発させる蒸気発生器と、蒸発した作動媒体を膨張させて機械的動力を得る膨張機と、膨張機により駆動され、交流電圧を発電する発電機と、発電した交流電圧を直流電圧に変換する整流器と、直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、直流電圧あるいは発電した交流電圧が所定の電圧になるように、電力系統への出力交流電流を制御する制御手段とを備える発電装置」が開示されている。この特許文献1の発電装置では発電した電力を電力会社などの外部の電力系統に供給すると共に作動媒体ポンプなどの補機(外部負荷)に供給している。 For example, in Patent Document 1, “a steam generator that evaporates a working medium by exchanging heat with a heating medium, an expander that expands the evaporated working medium to obtain mechanical power, and is driven by the expander, A generator that generates AC voltage, a rectifier that converts the generated AC voltage into DC voltage, an inverter that converts DC voltage into AC voltage, and power so that the DC voltage or generated AC voltage becomes a predetermined voltage. A power generation device including a control means for controlling an output alternating current to the system is disclosed. In the power generation apparatus disclosed in Patent Document 1, generated power is supplied to an external power system such as an electric power company and also supplied to an auxiliary machine (external load) such as a working medium pump.
前述の如く、特許文献1の発電設備においては、発電した電力の一部を用いて、作動媒体ポンプなどの補機(外部負荷)を運転させている。
しかし、作動媒体ポンプのように回転駆動する補機の場合、発電機で生じる回転駆動力を一旦電気に変え、電気を用いて作動媒体ポンプを回転させるために作動媒体ポンプを回転駆動させるモータで再び回転駆動力を発生させるというやり方は、極めて不経済である。なぜなら、回転駆動力を途中で電気に代えて送り、送られた電気でモータを動かす方法は、発電機の発電効率やモータの効率に応じた分だけ動力伝達効率が悪くなり、直接回転駆動力を伝達するやり方に比べて極めて効率が悪い。
As described above, in the power generation facility of Patent Document 1, an auxiliary machine (external load) such as a working medium pump is operated using a part of the generated power.
However, in the case of an auxiliary machine that is rotationally driven, such as a working medium pump, it is a motor that rotates the working medium pump in order to temporarily change the rotational driving force generated by the generator to electricity and rotate the working medium pump using electricity. The method of generating the rotational driving force again is extremely uneconomical. This is because the method of sending the rotational driving force instead of electricity in the middle and moving the motor with the supplied electric power decreases the power transmission efficiency according to the power generation efficiency of the generator and the efficiency of the motor, and the direct rotational driving force It is extremely inefficient compared to the way of transmitting.
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、膨張機で得られた回転駆動力を、発電機での発電だけでなく補機を運転させるために用いることにより、設備全体として効率を高めることとした発電設備を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. The rotational driving force obtained by the expander is used not only for power generation by the generator but also for operating the auxiliary machine, thereby improving the efficiency of the entire equipment. It aims at providing the power generation equipment which was supposed to raise.
前記目的を達成するため、本発明の発電設備は次の技術的手段を講じている。
すなわち、本発明の発電設備は、作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した作動媒体の蒸気を膨張させて回転駆動力を発生する膨張機と、前記膨張機で膨張させられた作動媒体の蒸気を液体に凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で凝縮させられた液体の作動媒体を循環させる作動媒体ポンプとを、閉ループ状の循環配管上に備え、膨張機による回転駆動力を用いて発電機を駆動するようにした発電設備であって、前記膨張機で発生した回転駆動力を伝達する1つの動力伝達系統を有し、前記1つの動力伝達系統上に、前記発電機と前記発電設備に付帯する回転駆動される補機とが連なるように配備されていることを
特徴とする。
In order to achieve the object, the power generation equipment of the present invention takes the following technical means.
That is, the power generation facility of the present invention was expanded by the evaporator that evaporates the working medium, the expander that generates the rotational driving force by expanding the vapor of the working medium evaporated by the evaporator, and the expander. A condenser that condenses the vapor of the working medium into a liquid and a working medium pump that circulates the working medium of the liquid condensed by the condenser are provided on a closed loop circulation pipe, and a rotational driving force by the expander is provided. A power generation facility for driving a generator by using a power transmission system that transmits a rotational driving force generated by the expander; and the generator on the one power transmission system It is arranged to be connected to a rotationally driven auxiliary device attached to the power generation facility.
好ましくは、前記膨張機と前記発電機との間に前記補機が備えられていて、前記膨張機で発生した回転駆動力が前記補機に伝達され、前記補機に伝達された回転駆動力がさらに前記発電機に伝達される構成とされているとよい。
好ましくは、前記膨張機と前記補機との間に前記発電機が備えられていて、前記膨張機で発生した回転駆動力が前記発電機に伝達され、前記発電機に伝達された回転駆動力がさらに前記補機に伝達される構成とされているとよい。
Preferably, the auxiliary device is provided between the expander and the generator, and the rotational driving force generated by the expander is transmitted to the auxiliary device, and the rotational driving force transmitted to the auxiliary device. It is good to be the structure which is further transmitted to the said generator.
Preferably, the generator is provided between the expander and the auxiliary machine, and the rotational driving force generated by the expander is transmitted to the generator, and the rotational driving force transmitted to the generator is transmitted. May be further transmitted to the auxiliary machine.
好ましくは、前記膨張機、補機および発電機の少なくともいずれか2者の間での動力伝達に、磁気カップリングが用いられているとよい。
好ましくは、前記補機は、前記媒体循環ポンプ、前記膨張機の潤滑油を循環させる潤滑油ポンプ、前記蒸発器に温水を供給して作動媒体を加熱する温水ポンプ、および前記凝縮器に冷却水を供給して作動媒体を凝縮する冷却水ポンプの中の何れか一つ以上であるとよい。
Preferably, a magnetic coupling is used for power transmission between at least one of the expander, the auxiliary machine, and the generator.
Preferably, the auxiliary machine includes the medium circulation pump, a lubricating oil pump that circulates the lubricating oil of the expander, a hot water pump that supplies hot water to the evaporator to heat the working medium, and cooling water to the condenser. It is good that it is any one or more of the cooling water pumps that supply the water to condense the working medium.
本発明の発電設備によれば、膨張機で得られた回転駆動力を、発電機での発電だけでなく補機を運転させるために用いることにより、設備全体として効率を高めることが可能となる。 According to the power generation facility of the present invention, it is possible to increase the efficiency of the entire facility by using the rotational driving force obtained by the expander not only for power generation by the generator but also for operating the auxiliary machinery. .
「第1実施形態」
以下、本発明に係る発電設備1の第1実施形態を、図面に基づき説明する。
図1に示すように、第1実施形態の発電設備1は、膨張機2で発生した回転駆動力を用いて発電機8を駆動することにより発電を行うものである。このような膨張機2を備えた発電設備1には、例えば、蒸気機関、蒸気タービン、スターリングサイクルのような外燃機関、あるいはガスタービンのような内燃機関を用いて発電を行うものが含まれるが、本発明ではバイナリサイクルを用いて発電を行うバイナリ発電設備を以下の実施形態として例示する。
“First Embodiment”
Hereinafter, 1st Embodiment of the power generation equipment 1 which concerns on this invention is described based on drawing.
As shown in FIG. 1, the power generation facility 1 according to the first embodiment generates power by driving a generator 8 using the rotational driving force generated by the expander 2. The power generation facility 1 including such an expander 2 includes, for example, an apparatus that generates power using an external combustion engine such as a steam engine, a steam turbine, or a Stirling cycle, or an internal combustion engine such as a gas turbine. However, in the present invention, a binary power generation facility that generates power using a binary cycle is exemplified as the following embodiment.
図1に示すように、バイナリ発電設備1は、液体の作動媒体Tを蒸発させる蒸発器3と、この蒸発器3で蒸発した作動媒体Tの蒸気を膨張させて回転駆動力を発生する膨張機2と、膨張機2で膨張させられた作動媒体Tの蒸気を液体に凝縮する凝縮器4と、この凝縮器4で凝縮させられた液体の作動媒体Tを循環させる作動媒体ポンプ5とを、閉ループ状の循環配管6上に備えている。 As shown in FIG. 1, a binary power generation facility 1 includes an evaporator 3 that evaporates a liquid working medium T, and an expander that generates a rotational driving force by expanding the vapor of the working medium T evaporated by the evaporator 3. 2, a condenser 4 that condenses the vapor of the working medium T expanded by the expander 2 into a liquid, and a working medium pump 5 that circulates the liquid working medium T condensed by the condenser 4. It is provided on a closed loop circulation pipe 6.
上述した膨張機2は、作動媒体Tの蒸気を膨張させることにより回転駆動する駆動部を有している。本実施形態1における膨張機2は、スクリュ膨張機であるため駆動部としてスクリュロータ7を有している。このスクリュロータ7で発生した回転駆動力は発電機8へ伝えられ、発電機8で発電が行われる。
蒸発器3と凝縮器4とはいずれも熱交換器であり、蒸発器3はその1次側に温水を供給することで2次側の作動媒体Tを蒸発できるようになっている。また、凝縮器4は、その2次側に冷却水を供給することで1次側の作動媒体Tを凝縮できるようになっている。さらに、蒸発器3の1次側に温水を供給する温水ポンプ9、凝縮器4の2次側に冷却水を供給する冷却水ポンプ10などが補機として設けられている。補機としては、作動媒体Tを
循環させる作動媒体ポンプ5、膨張機2や発電機8の軸受部に供給される潤滑油を循環させる潤滑油ポンプ11なども含まれる。
The expander 2 described above has a drive unit that is rotationally driven by expanding the vapor of the working medium T. Since the expander 2 according to the first embodiment is a screw expander, it has a screw rotor 7 as a drive unit. The rotational driving force generated by the screw rotor 7 is transmitted to the generator 8, and the generator 8 generates power.
The evaporator 3 and the condenser 4 are both heat exchangers, and the evaporator 3 can evaporate the working medium T on the secondary side by supplying warm water to the primary side. Further, the condenser 4 can condense the primary working medium T by supplying cooling water to the secondary side thereof. Further, a hot water pump 9 for supplying hot water to the primary side of the evaporator 3, a cooling water pump 10 for supplying cooling water to the secondary side of the condenser 4, and the like are provided as auxiliary devices. The auxiliary machine includes a working medium pump 5 that circulates the working medium T, a lubricating oil pump 11 that circulates lubricating oil supplied to the bearings of the expander 2 and the generator 8, and the like.
上述したバイナリ発電設備1で発電を行う際には、温水ポンプ9を用いて温水を蒸発器3の1次側に送る。蒸発器3の2次側に供給される液体の作動媒体Tは(水より)低沸点の有機媒体であるため、容易に蒸発して液体の作動媒体Tは蒸気に変化する。このようにして得られた作動媒体Tの蒸気は膨張機2に送られ、膨張機2内で膨張してスクリュロータ7(駆動部)を回転させる。このようにしてスクリュロータ7を回転させるのに用いられた作動媒体Tの蒸気は凝縮器4に送られる。凝縮器4の2次側には冷却水ポンプ10を用いて冷却水が供給されており、凝縮器4での熱交換により1次側の作動媒体Tの蒸気が凝縮されて液体に戻る。このようにして凝縮器4で液体になった作動媒体Tは作動媒体ポンプ5を用いて再び蒸発器3に送られ蒸発に用いられる。このような作動媒体Tが循環するサイクル(バイナリサイクル)においては、膨張機2で作動媒体Tの蒸気が膨張し、膨張する作動媒体Tの勢いでスクリュロータ7が回転して回転駆動力が生じる。 When generating power with the binary power generation facility 1 described above, hot water is sent to the primary side of the evaporator 3 using the hot water pump 9. Since the liquid working medium T supplied to the secondary side of the evaporator 3 is an organic medium having a lower boiling point (than water), it easily evaporates and the liquid working medium T changes to vapor. The vapor of the working medium T obtained in this way is sent to the expander 2 and expands in the expander 2 to rotate the screw rotor 7 (drive unit). The vapor of the working medium T used to rotate the screw rotor 7 in this way is sent to the condenser 4. Cooling water is supplied to the secondary side of the condenser 4 using a cooling water pump 10, and the vapor of the primary working medium T is condensed by the heat exchange in the condenser 4 and returned to the liquid. The working medium T that has become liquid in the condenser 4 in this manner is sent again to the evaporator 3 using the working medium pump 5 and used for evaporation. In such a cycle in which the working medium T circulates (binary cycle), the vapor of the working medium T expands in the expander 2, and the screw rotor 7 rotates by the force of the expanding working medium T to generate a rotational driving force. .
ところで、バイナリ発電設備1には、上述したスクリュロータ7で発生した回転駆動力を伝達する1つの(分岐しない)動力伝達系統12が設けられていて、この動力伝達系統12で伝達された回転駆動力を用いて発電機8が駆動され、発電が行われる。一方、この1つの動力伝達系統12上には発電機8だけでなく発電設備1に付帯する補機も発電機8に連なるように配備されており、回転駆動力を発電機8だけでなく補機にも伝達できるようになっている。 By the way, the binary power generation facility 1 is provided with one (non-branching) power transmission system 12 that transmits the rotational driving force generated by the screw rotor 7 described above, and the rotational drive transmitted by the power transmission system 12. The generator 8 is driven using the force to generate power. On the other hand, on this single power transmission system 12, not only the generator 8 but also auxiliary equipment attached to the power generation equipment 1 are arranged so as to be connected to the generator 8, and not only the generator 8 but also the auxiliary driving force is supplemented. It can be transmitted to the machine.
そして、本発明の発電設備1は、上述した補機としてどのようなものを用いるか、あるいは補機が1つの動力伝達系統12のどこに設けられるかによって様々な実施形態(以下に示す第1実施形態〜第8実施形態)を考えることができる。具体的には、本発明の発電設備1としては、膨張機2と補機との間に発電機8が備えられているもの、つまり膨張機2で発生した回転駆動力を最初に発電機8の駆動すなわち発電に用い、残りの回転駆動力を補機の駆動に用いるものを考えることができる。また、本発明の発電設備1としては、膨張機2と発電機8との間に補機が備えられているもの、つまり膨張機2で発生した回転駆動力を最初に補機の駆動に用い、残りの回転駆動力を発電機8の駆動に用いるものを考えることもできる。 The power generation facility 1 of the present invention can be used in various embodiments (first embodiment shown below) depending on what kind of auxiliary machine is used or where the auxiliary machine is provided in one power transmission system 12. Form to 8th embodiment) can be considered. Specifically, as the power generation equipment 1 of the present invention, the generator 8 is provided between the expander 2 and the auxiliary machine, that is, the rotational driving force generated in the expander 2 is first used as the generator 8. It can be considered that the remaining rotational driving force is used for driving the auxiliary machine. Moreover, as the power generation equipment 1 of the present invention, an auxiliary machine is provided between the expander 2 and the generator 8, that is, the rotational driving force generated in the expander 2 is first used for driving the auxiliary machine. In addition, it is possible to use the remaining rotational driving force for driving the generator 8.
次に、第1実施形態〜第8実施形態の発電設備1について詳しく説明する。
図1及び図2に示すように、第1実施形態の発電設備1は、膨張機2と補機との間の動力伝達系統12に発電機8が備えられたものであって、補機として作動媒体ポンプ5及び潤滑油ポンプ11が用いられたものである。
言い換えれば、第1実施形態の発電設備1には、膨張機2から伸びる1つの動力伝達系統12上に、膨張機2、発電機8、作動媒体ポンプ5、潤滑油ポンプ11が順番に並んでいる。そして、膨張機2のスクリュロータ7で発生した回転駆動力をまず膨張機2のハウジング13内に設けられた発電機8に伝達し、さらに、発電機8での回転駆動力を膨張機2のハウジング13外に取り出して補機の一つである作動媒体ポンプ5の駆動に用い、残った回転駆動力を同じ補機である潤滑油ポンプ11に用いている。
Next, the power generation equipment 1 of the first to eighth embodiments will be described in detail.
As shown in FIG.1 and FIG.2, the power generation equipment 1 of 1st Embodiment is equipped with the generator 8 in the power transmission system 12 between the expander 2 and an auxiliary machine, Comprising: The working medium pump 5 and the lubricating oil pump 11 are used.
In other words, in the power generation facility 1 according to the first embodiment, the expander 2, the generator 8, the working medium pump 5, and the lubricating oil pump 11 are arranged in order on one power transmission system 12 extending from the expander 2. Yes. Then, the rotational driving force generated in the screw rotor 7 of the expander 2 is first transmitted to the generator 8 provided in the housing 13 of the expander 2, and the rotational driving force in the generator 8 is further transmitted to the expander 2. It is taken out of the housing 13 and used to drive the working medium pump 5 which is one of the auxiliary machines, and the remaining rotational driving force is used for the lubricating oil pump 11 which is the same auxiliary machine.
なお、第1実施形態では、膨張機2のスクリュロータ7(駆動部)及び発電機8が一つのハウジング13に収納され、作動媒体ポンプ5、潤滑油ポンプ11のそれぞれが各ハウジング14、15に分かれて収容されており、ハウジングの間の動力伝達系統12には第1及び第2の磁気カップリング(動力取出装置)が設けられている。
次に、第1実施形態の発電設備1を構成する膨張機2、発電機8、補機、磁気カップリングについて説明する。
In the first embodiment, the screw rotor 7 (drive unit) and the generator 8 of the expander 2 are housed in one housing 13, and the working medium pump 5 and the lubricating oil pump 11 are respectively placed in the housings 14 and 15. The power transmission system 12 between the housings is provided with first and second magnetic couplings (power take-off devices).
Next, the expander 2, the generator 8, the auxiliary machine, and the magnetic coupling which comprise the power generation equipment 1 of 1st Embodiment are demonstrated.
膨張機2は、蒸発器3で生成された作動媒体Tの蒸気を膨張させることで回転駆動されるスクリュロータ7と、このスクリュロータ7に合わせて回転駆動されることで発電を行う発電機8とを1つのハウジング13の内部に有している。
このハウジング13の内部には、水平方向を向く駆動軸16が配備されており、この駆動軸16の一端(図1の左端)にはスクリュロータ7が配備され、駆動軸16の長手方向の中途側には発電機8が配備されている。そして、駆動軸16の他端(図1の右端)には
、発電機8で発電に用いられなかった回転駆動力、言い換えるとスクリュロータ7を回転駆動させて余った回転駆動力を膨張機2のハウジング13の外側に取り出す第1磁気カップリング17(第1磁気カップリング17を構成する第1外筒体18)が設けられている。なお、駆動軸16は一体的に構成された軸でも分割された軸を接続して構成されていてもよい。
The expander 2 is a screw rotor 7 that is rotationally driven by expanding the vapor of the working medium T generated by the evaporator 3, and a generator 8 that generates electric power by being rotationally driven in accordance with the screw rotor 7. In one housing 13.
A drive shaft 16 that faces in the horizontal direction is disposed inside the housing 13, and a screw rotor 7 is disposed at one end of the drive shaft 16 (left end in FIG. 1). A generator 8 is arranged on the side. The other end of the drive shaft 16 (the right end in FIG. 1) receives the rotational drive force that was not used for power generation by the generator 8, in other words, the rotational drive force remaining by rotating the screw rotor 7 in rotation. A first magnetic coupling 17 (a first outer cylindrical body 18 constituting the first magnetic coupling 17) is provided outside the housing 13. Note that the drive shaft 16 may be configured as an integral shaft or a divided shaft connected.
これらのスクリュロータ7、発電機8及び第1外筒体18とは、いずれも駆動軸16を介して一体に回転可能とされている。それゆえ、膨張する作動媒体Tの蒸気の作用でスクリュロータ7に回転駆動力が発生すると、駆動軸16を介して伝達された回転駆動力が発電機8を回転させ、回転駆動力の残りが発電機8を介して第1外筒体18に伝達する。
なお、第1磁気カップリング17については後ほど詳しく説明する。
The screw rotor 7, the generator 8 and the first outer cylinder 18 are all rotatable integrally with each other via the drive shaft 16. Therefore, when a rotational driving force is generated in the screw rotor 7 by the action of the steam of the expanding working medium T, the rotational driving force transmitted through the driving shaft 16 rotates the generator 8 and the remaining rotational driving force is generated. This is transmitted to the first outer cylinder 18 via the generator 8.
The first magnetic coupling 17 will be described in detail later.
作動媒体ポンプ5は、上述したバイナリ発電に用いられる作動媒体Tを蒸発器3へ向けて圧送するものである。
作動媒体ポンプ5は、膨張機2とつながる駆動軸16に設けられた第1外筒体18と組み合わされて第1磁気カップリング17を構成する第1内挿体19を備えている。この第1内挿体19は、膨張機2の駆動軸16と同軸状に配備された作動媒体ポンプ5の回転軸(以降、作動媒体ポンプ回転軸20という)の一端側(図1の左端側)に取り付けられている。
The working medium pump 5 pumps the working medium T used for the above-described binary power generation toward the evaporator 3.
The working medium pump 5 includes a first insertion body 19 that forms a first magnetic coupling 17 in combination with a first outer cylinder 18 provided on a drive shaft 16 connected to the expander 2. This first insertion body 19 is one end side (the left end side in FIG. 1) of the rotating shaft (hereinafter referred to as the working medium pump rotating shaft 20) of the working medium pump 5 disposed coaxially with the drive shaft 16 of the expander 2. ).
また、作動媒体ポンプ回転軸20における長手方向の中途側には、液体の作動媒体Tを圧送可能な作動媒体ポンプ5のロータ(以降、作動媒体ポンプロータ21という)が設けられている。さらに、作動媒体ポンプ回転軸20の他端側には、作動媒体ポンプロータ21に伝達された回転駆動力を、潤滑油ポンプ11側に取り出す第2磁気カップリング22(第2磁気カップリング22を構成する第2外筒体23)が設けられている。 Further, a rotor (hereinafter referred to as a working medium pump rotor 21) of the working medium pump 5 capable of pumping the liquid working medium T is provided on the middle side in the longitudinal direction of the working medium pump rotating shaft 20. Further, on the other end side of the working medium pump rotating shaft 20, a second magnetic coupling 22 (second magnetic coupling 22 is provided) that extracts the rotational driving force transmitted to the working medium pump rotor 21 to the lubricating oil pump 11 side. A second outer cylindrical body 23) is provided.
これらの第1内挿体19、作動媒体ポンプロータ21、及び第2外筒体23は、作動媒体ポンプ用ハウジング14の内側に収容されていて1つのユニット(作動媒体ポンプユニット)を構成している。そして、この作動媒体ポンプユニットには凝縮器4を通過した液体の作動媒体Tが流れ込んでおり、作動媒体ポンプロータ21を用いて圧縮された作動媒体Tが蒸発器3に送られ、作動媒体Tを強制循環できるようになっている。 The first insertion body 19, the working medium pump rotor 21, and the second outer cylinder body 23 are accommodated inside the working medium pump housing 14 and constitute one unit (working medium pump unit). Yes. Then, the liquid working medium T that has passed through the condenser 4 flows into the working medium pump unit, and the working medium T compressed by using the working medium pump rotor 21 is sent to the evaporator 3, and the working medium T Can be forcibly circulated.
潤滑油ポンプ11は、膨張機2のハウジング13内(例えば、膨張機の軸受部)に潤滑油を供給するものである。
潤滑油ポンプ11は、潤滑油ポンプ用ハウジング15内に収容される第2内挿体24及び潤滑油ポンプロータ25と、これらが取り付けられた潤滑油ポンプ回転軸26とを備えている。
The lubricating oil pump 11 supplies lubricating oil into the housing 13 of the expander 2 (for example, a bearing portion of the expander).
The lubricant pump 11 includes a second insert 24 and a lubricant pump rotor 25 housed in a lubricant pump housing 15, and a lubricant pump rotating shaft 26 to which these are attached.
第2内挿体24は、作動媒体ポンプ5とつながる作動媒体ポンプ回転軸20に設けられた上述の第2外筒体23と組み合わされて第2の磁気カップリング22を構成している。この第2内挿体24は、作動媒体ポンプ5の作動媒体ポンプ回転軸20と同軸に配備された潤滑油ポンプの回転軸(以降、潤滑油ポンプ回転軸26という)の一端側(図1の左端側)に設けられている。また、潤滑油ポンプ回転軸26の他端側には潤滑油を圧送可能な潤滑油ポンプのロータ(以降、潤滑油ポンプロータ25という)が設けられていて、この潤滑油ポンプロータ25で圧送された潤滑油は、膨張機2の内部(例えば、膨張機の軸受部)に供給されている。 The second insertion body 24 is combined with the above-described second outer cylinder 23 provided on the working medium pump rotating shaft 20 connected to the working medium pump 5 to constitute a second magnetic coupling 22. The second insertion body 24 is connected to one end side of the rotating shaft (hereinafter referred to as the lubricating oil pump rotating shaft 26) of the lubricating oil pump disposed coaxially with the working medium pump rotating shaft 20 of the working medium pump 5. (Left end side) A lubricating oil pump rotor (hereinafter referred to as a lubricating oil pump rotor 25) capable of pumping lubricating oil is provided on the other end side of the lubricating oil pump rotating shaft 26, and is pumped by the lubricating oil pump rotor 25. The lubricating oil is supplied to the inside of the expander 2 (for example, the bearing portion of the expander).
ところで、図1に示すように、第1実施形態の発電設備1に設けられる2つの磁気カップリング17、22は、いずれも略同じ構造を備えているため、以下、第1磁気カップリング17を例に挙げてその構成を説明する。
第1磁気カップリング17は、駆動軸16に設けられた第1外筒体18と、作動媒体ポンプ回転軸20に設けられた第1内挿体19とで構成されている。駆動軸16の他端(反スクリュロータ7側の端部)は膨張機2のハウジング13(隔壁)の近傍にまで伸びていて、この他端側に第1外筒体18が設けられている。また、作動媒体ポンプ回転軸20の一端(スクリュロータ7側の端部)は作動媒体ポンプ5の作動媒体ポンプ用ハウジング14(隔壁)の近傍にまで伸びていて、この一端側の先端に従動側磁石28を取り付けた第1内挿体19が設けられている。
Incidentally, as shown in FIG. 1, since the two magnetic couplings 17 and 22 provided in the power generation facility 1 of the first embodiment both have substantially the same structure, hereinafter, the first magnetic coupling 17 is referred to as the first magnetic coupling 17. The configuration will be described with an example.
The first magnetic coupling 17 includes a first outer cylinder 18 provided on the drive shaft 16 and a first insertion body 19 provided on the working medium pump rotating shaft 20. The other end (end on the side opposite to the screw rotor 7) of the drive shaft 16 extends to the vicinity of the housing 13 (partition wall) of the expander 2, and a first outer cylinder 18 is provided on the other end side. . In addition, one end (end portion on the screw rotor 7 side) of the working medium pump rotating shaft 20 extends to the vicinity of the working medium pump housing 14 (partition wall) of the working medium pump 5, and the driven side on the one end side is driven. A first insertion body 19 to which a magnet 28 is attached is provided.
第1外筒体18は、他端側(反スクリュロータ7側)を向いて開口する有底円筒状(コップ状)の部材であり、非磁性体から形成されている。第1外筒体18は、駆動軸16の他端にその回転軸心と同軸状に連結されており、その内周面には周方向に沿って複数個の駆動側磁石27が設けられている。第1外筒体18に対応するハウジング部分は、内側に凹んでおり、当該凹部を覆うように有底円筒状の第1外筒体18が回転自在に嵌り込んでいる。 The first outer cylinder 18 is a bottomed cylindrical (cup-shaped) member that opens toward the other end side (on the side opposite to the screw rotor 7), and is formed of a nonmagnetic material. The first outer cylinder 18 is connected to the other end of the drive shaft 16 coaxially with the rotational axis thereof, and a plurality of drive-side magnets 27 are provided along the circumferential direction on the inner peripheral surface thereof. Yes. The housing portion corresponding to the first outer cylindrical body 18 is recessed inward, and the bottomed cylindrical first outer cylindrical body 18 is rotatably fitted so as to cover the concave portion.
第1内挿体19は、作動媒体ポンプ回転軸20の一端に設けられた円柱体であり、第1外筒体18と同様に非磁性体から形成されている。第1内挿体19は、第1外筒体18の内側において回転自在となるように設けられており、この第1内挿体19の外周面には図示しない従動側磁石28が取り付けられている。
第1内挿体19に対応するハウジング部分は、外側に凸状とされ、当該凸部の内部に円柱体の第1内挿体19が入り込んでいる。この凸部(作動媒体ポンプ用ハウジング14に形成された凸部)は、凹部(膨張機2のハウジング13に形成された凹部)に嵌り込むようになっていて、膨張機2と作動媒体ポンプ5とは互いの内部が隔絶された状態で隣接配備されることとなる。
The first insertion body 19 is a columnar body provided at one end of the working medium pump rotating shaft 20, and is formed of a nonmagnetic material like the first outer cylinder 18. The first insertion body 19 is provided so as to be rotatable inside the first outer cylinder 18, and a driven magnet 28 (not shown) is attached to the outer peripheral surface of the first insertion body 19. Yes.
The housing portion corresponding to the first insertion body 19 is convex outward, and the cylindrical first insertion body 19 enters the inside of the projection. This convex part (the convex part formed in the housing 14 for working medium pumps) fits into the concave part (the concave part formed in the housing 13 of the expander 2), and the expander 2 and the working medium pump 5 are fitted. Means that they are adjacently deployed with their interiors isolated.
言い換えれば、第1外筒体18と第1内挿体19との間であって、駆動側磁石27と従動側磁石28との間には、膨張機2のハウジング13を構成する隔壁と、媒体ポンプ用ハウジング14を構成する隔壁とが径方向で内外に並んで存在する。
このように、膨張機2で発生した回転駆動力を伝達する1つの動力伝達系統12上に、発電機8、補機を順に配備し、それらをハウジング(隔壁)を透過して磁気的な引力を誘起可能な第1磁気カップリング17やこれと同様に構成されている第2磁気カップリング22で連結すれば、膨張機2と作動媒体ポンプ5とを気密的に隔離しつつ効率よく動力(回転駆動力)だけを伝達させることが可能となる。
In other words, between the first outer cylindrical body 18 and the first insertion body 19 and between the driving side magnet 27 and the driven side magnet 28, a partition wall constituting the housing 13 of the expander 2, The partition walls constituting the medium pump housing 14 are arranged in the radial direction along the inside and outside.
As described above, the generator 8 and the auxiliary machines are arranged in this order on one power transmission system 12 that transmits the rotational driving force generated by the expander 2, and they pass through the housing (partition wall) and are magnetically attractive. Can be induced by the first magnetic coupling 17 capable of inducing the pressure and the second magnetic coupling 22 configured in the same manner as this, the expander 2 and the working medium pump 5 can be efficiently powered while being hermetically isolated. Only the rotational driving force) can be transmitted.
例えば、膨張機2のハウジング13内には蒸気の作動媒体Tが流通されており、作動媒体ポンプ5内には液体の作動媒体Tが流通されている。また、図2に示すように、膨張機2のハウジング13内に発生する作動媒体Tの圧力と、媒体ポンプ用ハウジング14内に発生する作動媒体Tの圧力とは必ずしも同じ値にはならない。つまり、両ハウジング13、14の内部は圧力や温度などの熱力学的な状態が異なるため、同じ作動媒体Tを使用していても両者を連通させることは許されない。それゆえ、膨張機2に隣接して作動媒体ポンプ5を設けて、両者を軸で直結して動力伝達しようとする際には両者の間に何らかの軸シールを設けることが必要不可欠となる。 For example, a steam working medium T is circulated in the housing 13 of the expander 2, and a liquid working medium T is circulated in the working medium pump 5. Further, as shown in FIG. 2, the pressure of the working medium T generated in the housing 13 of the expander 2 and the pressure of the working medium T generated in the medium pump housing 14 are not necessarily the same value. That is, since the insides of the housings 13 and 14 have different thermodynamic states such as pressure and temperature, it is not allowed to communicate the two even if the same working medium T is used. Therefore, when the working medium pump 5 is provided adjacent to the expander 2 and the both are directly connected by a shaft to transmit power, it is indispensable to provide some shaft seal between the two.
しかし、上述のように磁気カップリングを介して両者を連結すれば、ハウジングの隔壁を介して両者が動力伝達されるようになり、膨張機2や作動媒体ポンプ5から作動媒体Tがリークする(漏れる)ことがなくなる。それゆえ、リーク(漏れ)による効率悪化を防いだり軸シールを設ける手間などを省いたりしつつ、膨張機2で発生した回転駆動力だけを効率よく発電機8や補機に伝達することが可能となるので、第1実施形態の発電設備1によれば設備全体として効率を高めることが可能となる。
「第2実施形態」
次に、本発明の第2実施形態の発電設備1を説明する。
However, if both are connected via the magnetic coupling as described above, both powers are transmitted via the partition wall of the housing, and the working medium T leaks from the expander 2 and the working medium pump 5 ( It will not leak). Therefore, it is possible to efficiently transmit only the rotational driving force generated in the expander 2 to the generator 8 and the auxiliary machine while preventing the efficiency deterioration due to leakage (leakage) and omitting the trouble of providing the shaft seal. Therefore, according to the power generation facility 1 of the first embodiment, the efficiency of the entire facility can be increased.
“Second Embodiment”
Next, the power generation facility 1 according to the second embodiment of the present invention will be described.
図3に示すように、第2実施形態の発電設備1は、第1実施形態の発電設備1において、発電機8の配置を変化させたものであり、膨張機2から伸びる1つの動力伝達系統12上に、膨張機2、作動媒体ポンプ5、潤滑油ポンプ11、発電機8が順番に並んだものである。
具体的には、第2実施形態の発電設備1は、膨張機2のスクリュロータ7で発生した回転駆動力をまず補機である作動媒体ポンプ5、次いで潤滑油ポンプ11に伝達し、補機で用いられなかった残りの回転駆動力を最後に発電機8に伝達して発電に用いるように動力伝達系統12(1つの動力伝達系統12)が構成されており、言い換えれば、膨張機2と発電機8との間の動力伝達系統12に補機が備えられている。
As shown in FIG. 3, the power generation facility 1 of the second embodiment is obtained by changing the arrangement of the generator 8 in the power generation facility 1 of the first embodiment, and one power transmission system extending from the expander 2. 12, the expander 2, the working medium pump 5, the lubricating oil pump 11, and the generator 8 are arranged in order.
Specifically, the power generation facility 1 of the second embodiment transmits the rotational driving force generated by the screw rotor 7 of the expander 2 first to the working medium pump 5 that is an auxiliary machine, and then to the lubricating oil pump 11. The power transmission system 12 (one power transmission system 12) is configured so that the remaining rotational driving force that has not been used in the process is finally transmitted to the generator 8 to be used for power generation. An auxiliary machine is provided in the power transmission system 12 with the generator 8.
具体的には、第2実施形態の発電装置1は、第1実施形態と同様に補機として作動媒体ポンプ5及び潤滑油ポンプ11が用いられたものであるが、潤滑油ポンプ11と発電機8
との間には潤滑油ポンプ11に伝達された回転駆動力をさらに潤滑油ポンプ用ハウジング15の外側に取り出す第3磁気カップリング30が設けられている。この第3磁気カップリング30は、第1磁気カップリングと同様に構成されたものであって、潤滑油ポンプ用ハウジング15内に設けられた第3外筒体31と、発電機8の従動軸33に設けられた第3内挿体32と備えており、第3内挿体32を第3外筒体31の内部に遊挿し両者間に磁気的な引力を作用させ合うことで潤滑油ポンプ11回転軸に伝えられた回転駆動力を発電機8の従動軸33に伝達することを可能としている。
Specifically, the power generation apparatus 1 according to the second embodiment uses the working medium pump 5 and the lubricating oil pump 11 as auxiliary machines as in the first embodiment. However, the lubricating oil pump 11 and the generator are used. 8
Is provided with a third magnetic coupling 30 that further extracts the rotational driving force transmitted to the lubricating oil pump 11 to the outside of the lubricating oil pump housing 15. The third magnetic coupling 30 is configured in the same manner as the first magnetic coupling, and includes a third outer cylinder 31 provided in the lubricating oil pump housing 15 and a driven shaft of the generator 8. The lubricating oil pump is provided with a third insertion body 32 provided at 33, and is loosely inserted into the third outer cylindrical body 31 so that a magnetic attractive force acts between them. The rotational driving force transmitted to the 11 rotation shafts can be transmitted to the driven shaft 33 of the generator 8.
第2実施形態の発電設備1でも、膨張機2で発生した回転駆動力を伝達する1つの動力伝達系統12上に、膨張機2、作動媒体ポンプ5などの各種補機、発電機8、を順に配備し、膨張機2と作動媒体ポンプ5との間、作動媒体ポンプ5と潤滑油ポンプ11との間、潤滑油ポンプ11と発電機8との間のそれぞれに、ハウジング(隔壁)を透過して磁気的な引力を誘起可能な第1磁気カップリング17〜第3磁気カップリング30が設けられているので、膨張機2のハウジング13内と作動媒体ポンプ用ハウジング14内や、作動媒体ポンプ用ハウジング14と潤滑油ポンプ用ハウジング15内とを隔離しつつ効率よく動力伝達させることが可能となる。 Also in the power generation facility 1 of the second embodiment, on the one power transmission system 12 that transmits the rotational driving force generated by the expander 2, various auxiliary machines such as the expander 2 and the working medium pump 5, and the generator 8 are provided. The housing (partition) is permeated between the expander 2 and the working medium pump 5, between the working medium pump 5 and the lubricating oil pump 11, and between the lubricating oil pump 11 and the generator 8. Since the first magnetic coupling 17 to the third magnetic coupling 30 capable of inducing magnetic attraction are provided, the housing 13 of the expander 2 and the working medium pump housing 14 or the working medium pump are provided. Thus, it is possible to transmit power efficiently while isolating the housing 14 and the lubricating oil pump housing 15 from each other.
また、第2実施形態では、発電機8が膨張機2のハウジング13やポンプ用のハウジング14、15の外側にあるため、発電機8に対するメンテナンスなどの作業が行いやすいという利点もある。
なお、第2実施形態におけるその他の構成や作用効果は、第1実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。
「第3実施形態」
次に、本発明の第3実施形態の発電設備1を説明する。
Moreover, in 2nd Embodiment, since the generator 8 exists in the housing 13 of the expander 2, and the housings 14 and 15 for pumps, there also exists an advantage that work, such as a maintenance with respect to the generator 8, can be performed easily.
In addition, since the other structure and effect in 2nd Embodiment are the same as 1st Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted.
“Third Embodiment”
Next, the power generation facility 1 according to the third embodiment of the present invention will be described.
図4に示すように、第3実施形態の発電設備1は、動力伝達系統12上に設けられる補機として作動媒体ポンプ5及び潤滑油ポンプ11に代えて、冷却水ポンプ10及び温水ポンプ9を用いたものである。つまり、膨張機2から伸びる1つの動力伝達系統12上には、膨張機2、発電機8、冷却水ポンプ10、温水ポンプ9が順番に並んでいる。そして、発電機8で発電された電力の一部を作動媒体ポンプ5及び潤滑油ポンプ11に送ると共に、外部負荷へ供給するようにしている。 As shown in FIG. 4, the power generation facility 1 of the third embodiment includes a cooling water pump 10 and a hot water pump 9 as an auxiliary machine provided on the power transmission system 12 instead of the working medium pump 5 and the lubricating oil pump 11. It is what was used. That is, on one power transmission system 12 extending from the expander 2, the expander 2, the generator 8, the cooling water pump 10, and the hot water pump 9 are arranged in order. A part of the electric power generated by the generator 8 is sent to the working medium pump 5 and the lubricating oil pump 11 and supplied to an external load.
具体的には、第3実施形態の発電設備1では、第1実施形態の作動媒体ポンプ5に相当する位置に冷却水ポンプ10が設けられており、第1実施形態の潤滑油ポンプ11に相当する位置に温水ポンプ9が設けられている。
この冷却水ポンプ10は、冷却水ポンプ用ハウジング34(隔壁)内に、第1磁気カップリング17の第1内挿体19と、冷却水を循環させる冷却水ポンプ用ロータ35と、第2磁気カップリング30の第2外筒体23とを冷却水ポンプ回転軸36に連結された状態で有している。
Specifically, in the power generation facility 1 of the third embodiment, a cooling water pump 10 is provided at a position corresponding to the working medium pump 5 of the first embodiment, and corresponds to the lubricating oil pump 11 of the first embodiment. A hot water pump 9 is provided at a position to perform.
The cooling water pump 10 includes a first insertion body 19 of the first magnetic coupling 17, a cooling water pump rotor 35 for circulating the cooling water, and a second magnetism in the cooling water pump housing 34 (partition wall). The second outer cylinder body 23 of the coupling 30 is connected to the cooling water pump rotating shaft 36.
温水ポンプ9は、温水ポンプ用ハウジング37(隔壁)内に、第2磁気カップリング22の第2内挿体24と、温水を循環させる温水ポンプ用ロータ38とを、温水ポンプ回転軸39に連結した状態で有している。
第3実施形態の発電設備1においても、膨張機で得られた回転駆動力を、発電機での発電だけでなく補機を運転させるために用いることにより、設備全体として効率を高めることが可能となる。
The hot water pump 9 is connected to a hot water pump rotary shaft 39 with a second insert 24 of the second magnetic coupling 22 and a hot water pump rotor 38 for circulating hot water in a hot water pump housing 37 (partition wall). Have in a state.
Also in the power generation facility 1 of the third embodiment, it is possible to increase the efficiency of the entire facility by using the rotational driving force obtained by the expander not only for power generation by the generator but also for operating the auxiliary machinery. It becomes.
第3実施形態におけるその他の構成は、第1実施形態と略同じであるため、詳細な説明は省略する。
「第4実施形態」
次に、本発明の第4実施形態の発電設備1を説明する。
図5に示すように、第4実施形態の発電設備1は、第3実施形態の発電設備1において、発電機8の配置を変化させたものである。つまり、第4実施形態の発電設備1は、第3実施形態同様に補機として、冷却水ポンプ10及び温水ポンプ9を用いたものである。
Since other configurations in the third embodiment are substantially the same as those in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
“Fourth Embodiment”
Next, the power generation equipment 1 according to the fourth embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 5, the power generation facility 1 of the fourth embodiment is obtained by changing the arrangement of the generator 8 in the power generation facility 1 of the third embodiment. In other words, the power generation facility 1 of the fourth embodiment uses the cooling water pump 10 and the hot water pump 9 as auxiliary machines as in the third embodiment.
第4実施形態の発電設備1が第3実施形態と異なる点は、膨張機2から伸びる1つの動力伝達系統12上に、膨張機2、冷却水ポンプ10、温水ポンプ9、発電機8が順番に並
んでいる点である。つまり、温水ポンプ9の後方(膨張機2から離れる側)に発電機8が配備され、温水ポンプ9と発電機8との間には、温水ポンプ9に伝達された回転駆動力をハウジング37の外側に取り出す第3磁気カップリング30が設けられている。この第3磁気カップリング30は、第1磁気カップリングと同様に構成されたものであって、温水ポンプ9のハウジング37内に設けられた第3外筒体31と、発電機8の従動軸33に設けられた第3内挿体32とから構成される。第3内挿体32は第3外筒体31内に挿入されており、磁力的な結合力で一体回転するようになっている。
The power generation facility 1 of the fourth embodiment is different from the third embodiment in that the expander 2, the cooling water pump 10, the hot water pump 9, and the generator 8 are sequentially arranged on one power transmission system 12 extending from the expander 2. It is a point that is lined up. That is, the generator 8 is arranged behind the hot water pump 9 (on the side away from the expander 2), and the rotational driving force transmitted to the hot water pump 9 is transmitted between the hot water pump 9 and the generator 8 in the housing 37. The 3rd magnetic coupling 30 taken out outside is provided. The third magnetic coupling 30 is configured in the same manner as the first magnetic coupling, and includes a third outer cylinder 31 provided in the housing 37 of the hot water pump 9 and a driven shaft of the generator 8. And a third insert 32 provided at 33. The third insertion body 32 is inserted into the third outer cylinder 31 and is integrally rotated by a magnetic coupling force.
上述した第4実施形態の発電設備1では、第3実施形態の効果に加えて、第2実施形態の発電設備1にあるような作用効果、すなわち発電機8のメンテナンスが行いやすいという効果を奏することも可能となる。
なお、第4実施形態におけるその他の構成や作用効果は、第3実施形態と略同じであるため、詳細な説明は省略する。
「第5実施形態」「第6実施形態」
次に、本発明の第5実施形態及び第6実施形態の発電設備1を説明する。
In addition to the effect of the third embodiment, the power generation facility 1 of the fourth embodiment described above has the effect as in the power generation facility 1 of the second embodiment, that is, the effect that the generator 8 can be easily maintained. It is also possible.
In addition, since the other structure and effect in 4th Embodiment are substantially the same as 3rd Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted.
“Fifth Embodiment” “Sixth Embodiment”
Next, the power generation equipment 1 of 5th Embodiment and 6th Embodiment of this invention is demonstrated.
図6及び図7に示すように、第5及び第6実施形態の発電設備1は、第2実施形態と第3実施形態とで挙げた補機をすべて用いたものである。
つまり、第5実施形態の発電設備1は、補機として作動媒体ポンプ5、潤滑油ポンプ11、冷却水ポンプ10及び温水ポンプ9をすべて用いており、膨張機2から伸びる1つの動力伝達系統12上にこれら4つの補機を全て備えている。これら4つの補機は、第1磁気カップリング17〜第4磁気カップリング40の4つの磁気カップリングで互いのハウジング内が隔絶されるように気密的に連結されている。
As shown in FIG.6 and FIG.7, the power generation equipment 1 of 5th and 6th embodiment uses all the auxiliary machines quoted by 2nd Embodiment and 3rd Embodiment.
That is, the power generation facility 1 of the fifth embodiment uses all of the working medium pump 5, the lubricating oil pump 11, the cooling water pump 10, and the hot water pump 9 as auxiliary machines, and one power transmission system 12 extending from the expander 2. All these four auxiliary machines are equipped. These four auxiliary machines are hermetically connected so that the interiors of the housings are isolated by the four magnetic couplings of the first magnetic coupling 17 to the fourth magnetic coupling 40.
すなわち、第5実施形態の発電設備1では、膨張機2で発生した回転駆動力が最初に発電機8の駆動すなわち発電に用いられ、発電に用いられなかった残りの回転駆動力が作動媒体ポンプ5、潤滑油ポンプ11、冷却水ポンプ10及び温水ポンプ9のすべてを駆動するのに用いられている。
また、第6実施形態の発電設備1では、膨張機2で発生した回転駆動力が作動媒体ポンプ5、潤滑油ポンプ11、冷却水ポンプ10及び温水ポンプ9のすべてを駆動するのに用いられており、これらの補機で使用されなかった回転駆動力の残りが発電機8に送られていて、この残りの回転駆動力を用いて発電機8が駆動されて発電が行われている。
That is, in the power generation facility 1 of the fifth embodiment, the rotational driving force generated in the expander 2 is first used for driving the generator 8, that is, power generation, and the remaining rotational driving force not used for power generation is used as the working medium pump. 5. Used to drive all of the lubricating oil pump 11, the cooling water pump 10, and the hot water pump 9.
In the power generation facility 1 of the sixth embodiment, the rotational driving force generated by the expander 2 is used to drive all of the working medium pump 5, the lubricating oil pump 11, the cooling water pump 10, and the hot water pump 9. The remainder of the rotational driving force that has not been used in these auxiliary machines is sent to the generator 8, and the generator 8 is driven using the remaining rotational driving force to generate power.
第5及び第6実施形態の発電設備1では、補機の作動に必要な動力がすべて膨張機2で発生された回転駆動力で賄うことができるため、発電した電力で補機を駆動させるモータが不要であって、発電効率のよいものとなっている。
なお、第5及び第6実施形態におけるその他の構成や作用効果は、第1〜第4実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。
「第7実施形態、第8実施形態」
次に、本発明の第7実施形態の発電設備1を説明する。
In the power generation equipment 1 of the fifth and sixth embodiments, since all the power necessary for the operation of the auxiliary machine can be covered by the rotational driving force generated by the expander 2, the motor that drives the auxiliary machine with the generated power Is unnecessary and power generation efficiency is high.
In addition, since the other structure and effect in 5th and 6th embodiment are the same as 1st-4th embodiment, detailed description is abbreviate | omitted.
“Seventh and Eighth Embodiments”
Next, the power generation equipment 1 according to the seventh embodiment of the present invention will be described.
図8に示すように、第7実施形態の発電設備1は、磁気カップリングの使用数を可能な限り減らして1つにしたものである。つまり、この第7実施形態の発電設備1は、互いに多少混ざり合っても問題の少ない作動媒体Tと潤滑油とを扱う作動媒体ポンプ5及び潤滑油ポンプ11を一つのハウジング(膨張機2のハウジング13)内に収容し、互いに多少混ざり合っても問題の少ない同じ水を循環媒体とする冷却水ポンプ10及び温水ポンプ9とを一つのポンプハウジング41に収容したものである。 As shown in FIG. 8, the power generation facility 1 of the seventh embodiment is one in which the number of magnetic couplings used is reduced as much as possible. In other words, the power generation facility 1 of the seventh embodiment includes the working medium pump 5 and the lubricating oil pump 11 that handle the working medium T and the lubricating oil, which have few problems even if they are somewhat mixed with each other, in one housing (the housing of the expander 2). 13) The cooling water pump 10 and the hot water pump 9 that use the same water as a circulation medium, which is accommodated in the interior and has little problem even if mixed somewhat, are accommodated in one pump housing 41.
具体的には、膨張機2のハウジング13の内部には、水平方向を向く駆動軸16が設けられており、この駆動軸16上に、膨張機2のスクリュロータ7、発電機8、作動媒体ポンプロータ21、潤滑油ポンプロータ25が膨張機2側から順番に並んで設けられている。そして、作動媒体ポンプロータ21と発電機8スクリュロータ7との間、および作動媒体ポンプロータ21と潤滑油ポンプロータ25との間には、それらが収容されているハウジング内相互において作動媒体Tや潤滑油の漏洩を抑制しつつ駆動軸16を回転自在に支持する軸シール機構42が設けられている。 Specifically, a drive shaft 16 facing in the horizontal direction is provided inside the housing 13 of the expander 2, and on this drive shaft 16, the screw rotor 7, the generator 8, and the working medium of the expander 2. A pump rotor 21 and a lubricating oil pump rotor 25 are provided in order from the expander 2 side. Between the working medium pump rotor 21 and the generator 8 screw rotor 7 and between the working medium pump rotor 21 and the lubricating oil pump rotor 25, the working medium T or A shaft seal mechanism 42 that rotatably supports the drive shaft 16 while suppressing leakage of the lubricating oil is provided.
また、ポンプハウジング41の内部には、水平方向を向く従動軸33上に、冷却水ポン
プ用ロータ35及び温水ポンプ用ロータ38が配備されている。そして、これらのポンプロータの間にも、各ポンプロータが収容されているハウジング内相互において水(冷却水や温水)の漏洩を抑制しつつ従動軸を回転自在に支持する軸シール機構42が設けられている。
In the pump housing 41, a cooling water pump rotor 35 and a hot water pump rotor 38 are arranged on a driven shaft 33 that faces in the horizontal direction. Between these pump rotors, there is also provided a shaft seal mechanism 42 that rotatably supports the driven shaft while suppressing leakage of water (cooling water and hot water) in the housings in which the pump rotors are housed. It has been.
上述した第7実施形態のように、一つのハウジング内に膨張機2のスクリュロータ7、発電機8、作動媒体ポンプロータ21、潤滑油ポンプロータ25などを一緒に収容すれば、例えば作動媒体Tや潤滑油が互いに多少混ざり合っても問題なく使用することのできる作動媒体ポンプ5と潤滑油ポンプ11とを一つのハウジング13内に収容して両者の間には軸シール機構41を設けるだけで済むため、作動媒体Tを設備外に漏洩させることなく磁気カップリングの設置数を可能な限り少なく抑えることが可能となる。 If the screw rotor 7, the generator 8, the working medium pump rotor 21, the lubricating oil pump rotor 25, and the like of the expander 2 are housed together in one housing as in the seventh embodiment described above, for example, the working medium T The working medium pump 5 and the lubricating oil pump 11 that can be used without any problem even if the lubricating oil is mixed to some extent are housed in one housing 13 and a shaft seal mechanism 41 is provided between them. Therefore, the number of magnetic couplings can be reduced as much as possible without causing the working medium T to leak out of the facility.
また、図9に示す第8実施形態の発電設備1のように、発電機8を膨張機2のハウジング13の外部に設けても、第7実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
また、第7実施形態および第8実施形態においては、作動媒体ポンプロータ21及び潤滑油ポンプロータ25の吐出側同士が軸シール機構42を挟んで向かい合うように配置されることが好ましく、また、冷却水ポンプ用ロータ35及び温水ポンプ用ロータ38の吐出側同士が軸シール機構42を挟んで向かい合うように配置されることが好ましい。そのようにすることで、シール機構42を挟んだ両ハウジング内の圧力差を小さくすることができるため、隣り合う両ハウジング内での作動媒体Tと潤滑油の漏洩、あるいは冷却水と温水の漏洩を可及的に少なくすることができる。
Moreover, even if the generator 8 is provided outside the housing 13 of the expander 2 as in the power generation facility 1 of the eighth embodiment shown in FIG. 9, the same effects as those of the seventh embodiment can be obtained.
In the seventh embodiment and the eighth embodiment, it is preferable that the discharge sides of the working medium pump rotor 21 and the lubricating oil pump rotor 25 are arranged so as to face each other with the shaft seal mechanism 42 interposed therebetween. It is preferable that the discharge sides of the water pump rotor 35 and the hot water pump rotor 38 are arranged so as to face each other with the shaft seal mechanism 42 interposed therebetween. By doing so, the pressure difference between the two housings sandwiching the seal mechanism 42 can be reduced, so that the working medium T and the lubricating oil leak between the adjacent housings, or the cooling water and the hot water leak. Can be reduced as much as possible.
なお、第7実施形態及び第8実施形態におけるその他の構成や作用効果は、上述した実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。また、上記の第1実施形態、第2実施形態、第5実施形態、第6実施形態、第7実施形態、および第8実施形態では、動力伝達系統12上に潤滑油ポンプ11を設けた例を記載しているが、潤滑油ポンプ11は必要に応じて設ければよい。また、上記の各実施形態においては、磁気カップリングの外筒体と内装体の間に位置する部分の隔壁(当該部分のハウジング)が磁気カップリングを挟んで隣り合う機器毎に設けられているが、一つの共用の隔壁で、隣り合う機器のハウジング内を互いに隔絶するようにしてもよい。さらに、隔壁は、少なくとも磁気カップリング外筒体と内挿体によって挟まれた部分が非磁性体で形成されていることが望ましい。このように磁気カップリングの外筒体と内挿体を隔てる部分の隔壁を非磁性体とすることで、外筒体と内挿体のそれぞれに設けられている磁石同士の磁気的な引力の渦電流損失による減少を殆ど無くすことができるため、動力伝達効率が低下を効果的に防止することができる。
In addition, since the other structure and effect in 7th Embodiment and 8th Embodiment are the same as embodiment mentioned above, detailed description is abbreviate | omitted.
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. In particular, in the embodiment disclosed this time, matters that are not explicitly disclosed, for example, operating conditions and operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component deviate from a range that a person skilled in the art normally performs. Instead, values that can be easily assumed by those skilled in the art are employed. In the first embodiment, the second embodiment, the fifth embodiment, the sixth embodiment, the seventh embodiment, and the eighth embodiment, an example in which the lubricating oil pump 11 is provided on the power transmission system 12. However, the lubricating oil pump 11 may be provided as necessary. Further, in each of the above-described embodiments, a partition wall (a housing of the part) located between the outer cylinder body and the interior body of the magnetic coupling is provided for each adjacent device with the magnetic coupling interposed therebetween. However, the housings of adjacent devices may be isolated from each other by a single shared partition. Furthermore, it is desirable that the partition wall is formed of a nonmagnetic material at least between the magnetic coupling outer cylinder and the insertion member. In this way, the partition wall separating the outer cylindrical body and the inner insertion body of the magnetic coupling is made nonmagnetic, so that the magnetic attractive force between the magnets provided on the outer cylindrical body and the inner insertion body can be reduced. Since the decrease due to the eddy current loss can be almost eliminated, the power transmission efficiency can be effectively prevented from decreasing.
1 発電設備
2 膨張機
3 蒸発器
4 凝縮器
5 作動媒体ポンプ
6 循環配管
7 スクリュロータ
8 発電機
9 温水ポンプ
10 冷却水ポンプ
11 潤滑油ポンプ
12 動力伝達系統
13 膨張機のハウジング
14 作動媒体ポンプ用ハウジング
15 潤滑油ポンプ用ハウジング
16 駆動軸
17 第1磁気カップリング
18 第1外筒体
19 第1内挿体
20 作動媒体ポンプ回転軸
21 作動媒体ポンプロータ
22 第2磁気カップリング
23 第2外筒体
24 第2内挿体
25 潤滑油ポンプロータ
26 潤滑油ポンプ回転軸
27 駆動側磁石
28 従動側磁石
30 第3磁気カップリング
31 第3外筒体
32 第3内挿体
33 発電機の従動軸
34 冷却水ポンプ用ハウジング
35 冷却水ポンプ用ロータ
36 冷却水ポンプ回転軸
37 温水ポンプ用ハウジング
38 温水ポンプ用ロータ
39 温水ポンプ回転軸
40 第4磁気カップリング
41 ポンプハウジング
42 軸シール機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power generation equipment 2 Expander 3 Evaporator 4 Condenser 5 Working medium pump 6 Circulation piping 7 Screw rotor 8 Generator 9 Hot water pump 10 Cooling water pump 11 Lubricating oil pump 12 Power transmission system 13 Housing of expander 14 For working medium pump Housing 15 Lubricating oil pump housing 16 Drive shaft 17 First magnetic coupling 18 First outer cylinder 19 First insertion body 20 Working medium pump rotating shaft 21 Working medium pump rotor 22 Second magnetic coupling 23 Second outer cylinder Body 24 Second insert 25 Lubricating oil pump rotor 26 Lubricating oil pump rotating shaft 27 Drive side magnet 28 Driven side magnet 30 Third magnetic coupling 31 Third outer cylinder 32 Third insert 33 33 Driven shaft of generator 34 Housing for cooling water pump 35 Rotor for cooling water pump 36 Cooling water pump rotary shaft 37 For hot water pump Ujingu 38 hot water pump rotor 39 hot water pump rotary shaft 40 fourth magnetic coupling 41 pump housing 42 shaft sealing mechanism
Claims (5)
前記膨張機で発生した回転駆動力を伝達する1つの動力伝達系統を有し、
前記1つの動力伝達系統上に、前記発電機と前記発電設備に付帯する回転駆動される補機とが連なるように配備されていることを特徴とする発電設備。 An evaporator that evaporates the working medium, an expander that generates a rotational driving force by expanding the vapor of the working medium evaporated by the evaporator, and condenses the vapor of the working medium expanded by the expander into a liquid A condenser and a working medium pump that circulates the working medium of the liquid condensed by the condenser are provided on a closed loop circulation pipe, and the generator is driven using the rotational driving force of the expander. Power generation equipment,
Having one power transmission system for transmitting the rotational driving force generated by the expander;
The power generation facility, wherein the power generator and a rotationally driven auxiliary device incidental to the power generation facility are arranged on the one power transmission system.
前記膨張機で発生した回転駆動力が前記補機に伝達され、前記補機に伝達された回転駆動力がさらに前記発電機に伝達される構成とされていることを特徴とする請求項1に記載の発電設備。 The auxiliary machine is provided between the expander and the generator,
The rotational driving force generated in the expander is transmitted to the auxiliary device, and the rotational driving force transmitted to the auxiliary device is further transmitted to the generator. The described power generation equipment.
前記膨張機で発生した回転駆動力が前記発電機に伝達され、前記発電機に伝達された回転駆動力がさらに前記補機に伝達される構成とされていることを特徴とする請求項1に記載の発電設備。 The generator is provided between the expander and the auxiliary machine,
The rotational driving force generated by the expander is transmitted to the generator, and the rotational driving force transmitted to the generator is further transmitted to the auxiliary device. The described power generation equipment.
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