JP4685483B2

JP4685483B2 - 発電装置及び発電装置の作動媒体・潤滑油回収方法

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Publication number: JP4685483B2
Application number: JP2005084813A
Authority: JP
Inventors: 知行内村; 修行井上; 毅一入江
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2025-03-23
Also published as: JP2006266156A

Description

本発明は、比較的低温の排熱等を回収して、この熱エネルギーを電力に変換する発電装置に係り、特にタービン発電機の軸受の潤滑に用いる潤滑油に作動媒体が混入した場合や作動媒体に潤滑油が混入した場合に、その作動媒体と潤滑油を分離し、回収した作動媒体や潤滑油をそれぞれ作動媒体循環経路や潤滑油循環経路に戻すことができるようにした発電装置、及び発電装置の作動媒体・潤滑油回収方法に関するものである。

２００℃〜４００℃程度の排ガス或いは６０℃〜１００℃の排温水等比較的低温の排熱を発電電力として有効に回収することが試みられている。このような低温度の排熱の回収は、所謂ランキンサイクル等を利用したクローズドシステムの発電装置として実現可能であり、装置のコンパクト化のために、作動媒体として水ではなく、低沸点の作動媒体が用いられている。

上述したクローズドシステムの発電装置におけるタービン発電機の軸受の潤滑は、通常潤滑油を用いて行われている。この潤滑油が循環する潤滑油系統は、通常、熱サイクルを構成する作動媒体系統とは、ラビリンスシール等により分離されているが、隙間無く遮断することは不可能で、条件によっては作動媒体系統に潤滑油が漏れ出すことも、潤滑油系統に作動媒体が入り込むこともある。特にタービン発電機の起動時或いは停止時に、潤滑油と作動媒体の温度、圧力の違いにより、潤滑油と作動媒体の混合が生じ易い。そのまま放置すると、潤滑油系統すら潤滑油成分がなくなり、作動媒体が主体になり，粘性が低下し、軸受の潤滑に支障をきたす場合もある。これを防止するため、潤滑油に混入した作動媒体をタンク内に貯留し、潤滑油と作動媒体の比重差により分離し、潤滑油を潤滑油系統に、作動媒体を作動媒体系にそれぞれ戻す試みもなされている。

上記潤滑油と作動媒体の比重差により分離する方法は、潤滑油中の作動媒体を排出するためには、一定の効果はあるものの、条件によっては潤滑油と作動媒体の分離が不十分となり、分離した作動媒体中に潤滑油が混入したり、作動媒体系統に潤滑油が混入する場合もある。作動媒体中に潤滑油が混入すると、作動媒体の伝熱特性が悪化したり、沸点上昇により蒸気圧力が低下したりするため、性能の悪化を招く。また、潤滑油が減少することで、潤滑系統の循環不良を招くこともある。

また、潤滑系統の圧力と、凝縮器内圧との差が小さい場合、分離作動媒体を戻すために潤滑油タンクの高さを高くし液ヘッドを高く取るか、ポンプ等の補助動力を用いる等の手段が必要となる。また、分離作動媒体に混入した潤滑油以外にも、装置内には作動媒体に潤滑油が混入する可能性のある個所があり、潤滑油を回収する手段が望まれている。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、作動媒体系統から分離して潤滑油系統に混入した場合、作動媒体成分のみを抽出して回収し作動媒体系統に戻すと共に、潤滑油系統から分離して作動媒体系に混入した場合潤滑油成分のみを抽出して回収し潤滑油系に戻すことができる発電装置、及び発電装置の作動媒体・潤滑油回収方法を提供することを目的とする。

上記課題を達成するため請求項１に記載の発明は、蒸気発生器、凝縮器、膨張機、これらを作動媒体が循環する作動媒体循環経路と、及び前記膨張機により駆動される発電機を具備し、前記蒸気発生器にて外部熱源からの熱で発生した作動媒体蒸気を、前記膨張機に導き前記発電機を駆動し、該膨張機からの作動媒体蒸気を前記凝縮器に導き外部からの冷却媒体にて凝縮させ、該凝縮した作動媒体液を作動媒体循環ポンプにて前記蒸気発生器に送り込むように構成し、潤滑油循環経路と、該潤滑油循環経路に設けた潤滑油供給ポンプを具備し、該潤滑油供給ポンプにより前記膨張機及び／又は前記発電機のロータ軸を支持する軸受に潤滑油を送り込むように構成した発電装置において、潤滑油タンクと、加熱器を設け、前記作動媒体循環経路を循環する作動媒体液は前記潤滑油循環経路を循環する潤滑油と比重差により分離できる相溶性の殆どない作動媒体液であり、前記軸受を潤滑し前記作動媒体が混入した潤滑油を前記潤滑油タンクに導き、比重差により該潤滑油タンク内で潤滑油と作動媒体とに分離し、該分離した作動媒体を前記加熱器の被加熱側に導入して加熱し、発生した潤滑油滴が混入する作動媒体蒸気を油滴分離器に通して油滴分を抽出・除去し、抽出した油滴分を前記潤滑油タンク内の潤滑油に戻し、油滴分を除去した作動媒体蒸気を前記作動媒体循環経路に戻し、前記潤滑油タンク内の潤滑油を前記潤滑油循環経路に戻すように構成したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発電装置において、前記作動媒体循環経路の作動媒体の一部を前記加熱器の被加熱側に導入するように構成したことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発電装置において、前記潤滑油タンクと前記加熱器のそれぞれ下端をＵ字型配管で接続したことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発電装置において、前記加熱器の熱源は前記蒸気発生器と同じ外部熱源であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発電装置において、前記加熱器の熱源は前記蒸気発生器で発生した作動媒体蒸気であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発電装置において、前記加熱器の熱源を作動媒体蒸気の凝縮熱とすると共に、凝縮した凝縮液を細管もしくはオリフィスを介して前記凝縮器に導くことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発電装置において、前記潤滑油タンクで分離した作動媒体を前記加熱器に導入する経路に制御弁を設けると共に、該潤滑油タンクに所定量の作動媒体液が貯留した場合又は貯留したと判断した場合該制御弁を開くことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、蒸気発生器にて外部熱源からの熱で発生した作動媒体蒸気を膨張機に導き、発電機を駆動し、該膨張機からの作動媒体蒸気を凝縮器に導き外部からの冷却媒体にて凝縮させ、該凝縮した作動媒体液を作動媒体循環ポンプにて蒸気発生器に送り込むように構成した作動媒体循環経路と、前記膨張機もしくは前記発電機のロータ軸を支持する軸受に潤滑油を循環させる潤滑油循環経路を具備する発電装置の潤滑油に混入した作動媒体及び／又は作動媒体に混入した潤滑油を回収する作動媒体・潤滑油回収方法において、前記作動媒体循環経路を循環する作動媒体液は前記潤滑油循環経路を循環する潤滑油と比重差により分離できる相溶性の殆どない作動媒体液であり、前記軸受を潤滑した作動媒体の混入した潤滑油を潤滑油タンクに導き、比重差により該潤滑油タンク内で潤滑油と作動媒体とに分離し、該分離した作動媒体及び／又は作動媒体循環経路の作動媒体の一部を加熱器の被加熱側に導入して加熱し発生した潤滑油滴が混入した作動媒体蒸気を油滴分離器に通して油滴分を抽出・除去し、抽出した油滴分を前記潤滑油タンク内の潤滑油に戻し、油滴分を除去した作動媒体蒸気を前記作動媒体循環経路に戻し、前記潤滑油タンク内の潤滑油を前記潤滑油循環経路に戻すことを特徴とする。

請求項１乃至７に記載の発明によれば、軸受を潤滑し作動媒体が混入した潤滑油を潤滑油タンクに導き、比重差により該潤滑油タンク内で潤滑油と作動媒体とに分離し、該分離した作動媒体を加熱器の被加熱側に導入して加熱し、発生した潤滑油滴が混入する作動媒体蒸気を油滴分離器に通して油滴分を抽出・除去し、抽出した油滴分を潤滑油タンク内の潤滑油に戻し、油滴分を除去した作動媒体蒸気を作動媒体循環経路に戻し、潤滑油タンク内の潤滑油を潤滑油循環経路に戻すので、潤滑油循環経路中の潤滑油に混入する作動媒体を極力抑制できると共に、作動媒体循環経路中の作動媒体中に混入する潤滑油を極力抑制できる。

請求項２に記載の発明によれば、作動媒体循環経路の作動媒体の一部を加熱器の被加熱側に導入するので、該作動媒体は加熱され、気化した作動媒体蒸気はその中に含まれる潤滑油滴が除去されて作動媒体循環経路に戻されることになるから、作動媒体中に混入する潤滑油を抑制できる。

請求項３に記載の発明によれば、Ｕ字型配管で接続することにより、ヒートサイホン作用が発生し、潤滑油循環経路に搬送できる。

請求項８に記載の発明によれば、軸受を潤滑した作動媒体の混入した潤滑油を潤滑油タンクに導き、比重差により該潤滑油タンク内で潤滑油と作動媒体とに分離し、該分離した作動媒体及び／又は作動媒体循環経路の作動媒体の一部を加熱器の被加熱側に導入して加熱し発生した潤滑油滴が混入した作動媒体蒸気を油滴分離器に通して油滴分を抽出・除去し、抽出した油滴分を前記潤滑油タンク内の潤滑油に戻し、油滴分を除去した作動媒体蒸気を前記作動媒体循環経路に戻し、潤滑油タンク内の潤滑油を前記潤滑油循環経路に戻すので、潤滑油に混入した作動媒体及び／又は作動媒体に混入した潤滑油を回収し、潤滑油に混入する作動媒体及び／又は作動媒体に混入する潤滑油を極力抑制できる。

以下、本発明の実施の形態例を図面を基づいて説明する。図１は本発明に係る発電装置の概略システム構成を示す図である。この発電装置は、クローズドシステムの発電装置であり、所謂ランキンサイクルを利用した発電装置である。本発電装置は、外部排熱源（例えば、２００℃〜４００℃程度の排ガス或いは６０℃〜１００℃の排温水等）１０１の排熱を回収して作動媒体の高圧蒸気１０２を発生する蒸気発生器１１と、該高圧蒸気１０２を膨張させることにより駆動するタービン（膨張機）１３と該タービン１３に駆動される発電機１２を備えたタービン発電機１４と、前記タービン１３を駆動した後の低圧蒸気１０３を外部冷却媒体（例えば、冷却水や外気等）１０４にて冷却して作動媒体の凝縮液を形成する凝縮器１５と、該凝縮器１５にて凝縮した作動媒体の凝縮液１０５を加圧して前記蒸気発生器１１に送り込む送液ポンプ１６を備え、これらを蒸気発生器１１、タービン１３、凝縮器１５、及び送液ポンプ１６を作動媒体循環経路１７で接続している。

なお、この実施形態では、膨張機としてタービン発電機１４のタービン１３を用いる例を説明するが、発電機１２を駆動する膨張機はタービン１３に限らずスクリュー型の膨張機やスクロール型の膨張機など他の形式の膨張機についても同様に適用が可能である。

ここで、作動媒体として、低沸点媒体であるＨＦＣ１２３或いはトリフルオロエタノール（ＣＦ₃ＣＨ₂ＯＨ）等を用いている。これにより、比較的低温（２００℃〜４００℃程度）の排ガス或いは比較的低温（６０℃〜１００℃）の排温水等の比較的低温の熱源を利用して、これらの熱をまず作動媒体の高圧蒸気に変換し、これによりタービン発電機１４の発電機１２に直結したタービン１３を回転駆動し、発電を行うことができる。ここで、作動媒体は、低沸点媒体としたが、高沸点媒体であってもよい。

上記発電装置において、送液ポンプ１６で、作動媒体の凝縮液１０５を蒸気発生器１１に送り込む。凝縮液１０５は蒸気発生器１１で外部排熱源１０１の熱エネルギーを受け、沸騰蒸発して高圧蒸気１０２となる。この作動媒体の高圧蒸気１０２はタービン発電機１４の発電機１２に直結したタービン１３に送りこまれ、ここで高圧蒸気１０２の膨張によりタービン１３を駆動して発電機１２を駆動（回転）させて発電する。タービン１３から排出された低圧蒸気１０３は凝縮器１５にて、冷却水等の冷却媒体１０４で冷却され、凝縮し、必要に応じて過冷却器（図示せず）で冷却され、送液ポンプ１６に吸引され、クローズドシステムを一巡する。

タービン発電機１４の主軸は軸受１８、１９により支持されている。そして各軸受１８、１９には、潤滑油供給ポンプ２０により潤滑油タンク２１に貯留された潤滑油１０６が加圧され各軸受１８、１９に潤滑油循環経路２４を通って供給される。各軸受１８、１９を潤滑・冷却した潤滑油１０６は加熱され昇温して潤滑油受皿２２、２３に貯留され、潤滑油循環経路２４を通って潤滑油タンク２１に戻るようになっている。なお、潤滑油循環経路２４の潤滑油供給ポンプ２０の吐出口側には、潤滑油フィルタ２７や流量計２８が設けられている。

潤滑油供給ポンプ２０の吐出口側の配管（潤滑油循環経路２４）には、油冷却器（装置）２５が配置され、該油冷却器（装置）２５に冷却媒体ポンプ２９により冷却配管２６を通して凝縮器１５からの作動媒体の凝縮液１０５を冷却媒体として供給することにより、昇温した潤滑油１０６を冷却する。油冷却器２５で潤滑油１０６を冷却した後の作動媒体の凝縮液１０５は冷却配管２６を通って発電機１２の冷却ジャケット１２ａに供給され、該発電機１２を冷却した後冷却配管２６を通って凝縮器１５に戻るようになっている。なお、冷却配管２６の冷却媒体ポンプ２９の吐出口側には流量計３０が設けられている。

本発電装置においては、上記のように潤滑油循環経路２４に潤滑油タンク２１を設け、潤滑油１０６に混入した作動媒体を該潤滑油と該作動媒体の比重差により分離・回収するようにしている。即ち、比重の大きい作動媒体液１０７は潤滑油タンク２１の底部に滞留し、比重の小さい潤滑油１０６は該作動媒体液１０７の上部に滞留する。なお、潤滑油タンク２１内には上端が開口した内筒２１ａが配置され、潤滑油タンク２１に滞留している潤滑油１０６のみが上端開口から内筒２１ａ内に流入し、吐出口２１ｂから潤滑油１０６が潤滑油供給ポンプ２０に吸い込まれるようになっている。また、潤滑油タンク２１の上部には油滴分離器２１ｃが配置されている。ここで内筒としたが、タンクが二重構造になれば筒状でなくてもよい。

潤滑油タンク２１には、その底部に滞留した作動媒体液１０７を導き、加熱・気化させる加熱器３１が配管３２を介して接続されており、該加熱器３１の被加熱側３１ａに導かれた作動媒体液１０７は加熱され、気化し、作動媒体蒸気となる。作動媒体液１０７に混入している潤滑油は該加熱器３１内で油滴となる。加熱器３１内では気泡ポンプ作用が生じて、油滴は作動媒体液１０７の蒸気と共に運ばれ潤滑油タンク２１内に流入する。潤滑油タンク２１内に流入した作動媒体蒸気中の油滴は該潤滑油タンク２１の上部一体に配置された油滴分離器２１ｃに捕獲され、該油滴が除去された作動媒体蒸気は媒体蒸気戻し管３３を通って凝縮器１５に導かれる。

これにより、潤滑油タンク２１の底部（下部）に貯留された作動媒体液１０７は、最終的に媒体蒸気の状態で凝縮器１５に戻される。なお、作動媒体蒸気を戻す位置は、作動媒体循環経路１７で潤滑油タンク２１の内圧力よりも低圧の気相の部分であればよく、具体的にはタービン発電機１４のタービン１３の出口から凝縮器１５内、或いはそれらを連通する個所であれば特にかまわない。

一般に潤滑油１０６は作動媒体液１０７よりも比重が小さく、潤滑油タンク２１内に両液が存在すると、若干量は相互に溶解するが、全体としては比重差により潤滑油１０６が上部に、作動媒体液１０７が下部に貯留することになる。従って、潤滑油１０６に混入した作動媒体液１０７は上述のように潤滑油タンク２１の底部に貯留され、加熱器３１により気化し、最終的に作動媒体蒸気として作動媒体循環経路１７に戻される。そして潤滑油タンク２１内に配置された内筒２１ａの吐出口２１ｂから潤滑油１０６を取り出し、潤滑油供給ポンプ２０で加圧することにより潤滑油循環経路２４に循環させることができる。

上記発電装置では、これに加えて、作動媒体循環経路１７に混入した潤滑油が集まりやすいと考えられる場所のうち、特に蒸気発生器１１の出口に設けられた気液分離器３４、また、凝縮器１５の液面付近となる液面検出器３５から、潤滑油を比較的多く含んだ作動媒体液を回収し、制御弁３６、３７を介して加熱器３１の被加熱側３１ａに送る回収液配管３８、３９を設けている。蒸気発生器１１の出口及び気液分離器３４の液相部は、作動媒体の多くが蒸気となっているため、比較的潤滑油を多く含んだ作動媒体となっている。気液分離器３４内に液面が確保されていれば、気液分離器３４内でも、比重差により、ある程度作動媒体と潤滑油とが分離されるため、その液面近辺には比較的潤滑油が多く含まれた作動媒体が存在する。また、凝縮器１５内の作動媒体液面付近にも、潤滑油が比較的よく集まる。

本発電装置では、このうち、気液分離器３４内の液面付近と、凝縮器１５の液面検出器３５の部分から、潤滑油を多く含んだ作動媒体液を取り出し、回収液配管３８、３９を通して回収作動媒体液として加熱器３１の被加熱側３１ａに送るようにしている。このようにすると、上記した潤滑油タンク内で分離された作動媒体液１０７中の潤滑油と同様に、加熱器中で油滴として残留し、潤滑油タンク２１内に戻る。即ち、作動媒体循環経路１７に漏出した潤滑油が潤滑油タンク２１内に回収されることになる。また、潤滑油と共に回収液配管３８、３９を通して回収された回収作動媒体液中の作動媒体も、上記と同様作動媒体蒸気として回収され、潤滑油タンク２１を経由して凝縮器１５に戻る。

また、回収液配管３８、３９を通して回収された回収作動媒体液中の作動媒体液は、気化して加熱器３１内の蒸気流動を促進するため、加熱器３１内の潤滑油滴の排出を促進する作用もある。

このとき、特に凝縮器１５から作動媒体液（凝縮液１０５）を回収する回収液配管３９などでは、回収のためのポンプが必要となる場合があるが、凝縮器１５の位置が十分に高ければ必要ない。また、凝縮器１５内で分離した潤滑油を、作動媒体循環経路１７を循環する作動媒体と混合させて蒸気発生器１１に送り、蒸気発生器１１若しくは気液分離器３４から作動媒体ごと潤滑油を回収することとしてもよい。

本実施形態例では、発電装置の運転時間を基にして、作動媒体循環経路１７に潤滑油がある程度混入したと推定される場合に、制御弁３６、３７を開いて作動媒体を回収しているが、これは当該個所に、特に油面を検知する油面検知器等を設けて、その信号などにより行ってもよいし、装置の伝熱性能が低下したと認められる場合に行ってもよい。これらの操作は発電装置に備える制御盤が自動で行ってもよいし、運転員等が手動で操作しても差し支えない。

上記発電装置では、加熱器３１の加熱源として、蒸気発生器１１の出口から取り出した作動媒体の高圧蒸気１０２の一部を加熱媒体配管４０及び制御弁４１を通して加熱器３１に供給している。加熱器３１の加熱源としては蒸気発生器１１に供給される外部排熱源１０１の排熱を用いても差し支えない。また、電気ヒーター、その他の加熱源によってもよいが、電気ヒーターは発電した電力を消費し、その他の加熱源は別途装置に供給する必要があるため、効率及び簡便性に鑑みて、外部排熱源１０１の排熱か、作動媒体蒸気を用いるほうがよい。他に、発電機１２の発熱や、気液分離器３４で分離された分離液の余熱等、発電装置内の高温個所を熱源とすることもできる。

加熱器３１に供給される作動媒体蒸気は、加熱器３１中で潤滑油タンク２１で分離された作動媒体液１０７を加熱し、自らは冷却凝縮される。凝縮した作動媒体液は、オリフィス４２を介して凝縮器１５に戻すようにしている。このようにすると、潤滑油タンク２１からの作動媒体液１０７が多く、必要な加熱量が多い場合は、加熱器３１に供給される作動媒体蒸気の多くが凝縮して作動媒体液となり、流量が多くなって加熱作用を増す。逆に潤滑油タンク２１からの作動媒体液１０７が少なく、必要な加熱量が少ない場合は、加熱器３１に供給される作動媒体蒸気は蒸気のままオリフィス４２に達し、ベーパーロックにより流量を減じて不必要な加熱媒体蒸気を消費することがない。

なお、図１において、４３は潤滑油循環経路２４に設けられた制御弁、４５は潤滑油タンク２１内とタービン発電機１４内を接続する均圧配管４４に設けられた制御弁、４６は媒体蒸気戻し管３３に設けられた制御弁、４７は潤滑油タンク２１の底部に滞留する作動媒体液１０７を加熱器３１の被加熱側３１ａに供給する配管３２に設けて制御弁である。

図２は本発明に係る発電装置の他の概略システム構成を示す図である。図２において、図１と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。本発電装置は図１に示す発電装置と異なる点は、潤滑油タンク２１の底部に滞留する作動媒体液１０７を加熱器３１の被加熱側３１ａに供給する配管３２に制御手段として制御弁（電磁弁）４７を設けると共に、潤滑油タンク２１に界面検出器４８を設け、該界面検出器４８が潤滑油タンク２１の、底部に作動媒体液１０７が一定量貯留されたことを検知すると制御弁４７を開いて、潤滑油タンク２１内の作動媒体液１０７を加熱器３１の被加熱側３１ａに導き、加熱し気化させるようにしている点である。加熱器３１で気化した作動媒体蒸気は、潤滑油タンク２１内を通りその中の油滴は油滴分離器２１ｃで除去され、媒体蒸気戻し管３３を通して凝縮器１５に戻される点は図１の発電装置と同一である。

このようにすると、潤滑油タンク２１内に一定量の作動媒体液１０７が溜まるまで、分離された作動媒体液１０７は潤滑油タンク２１内に滞留することとなり、この間に潤滑油と作動媒体は更に分離され、より効率良く作動媒体を回収できる。

図２に示す発電装置でも、図１に示す発電装置と同様に作動媒体を作動媒体循環経路１７（気液分離器３４）から作動媒体液を回収液配管３８を通して抜き出し、加熱器３１の被加熱側３１ａに供給し、作動媒体液中に混入している潤滑油を潤滑油タンク２１内に回収している。これは潤滑油タンク２１内の作動媒体液１０７を取り出すのと同時に行ってもよいし、別に行ってもよい。当然常時行うこととしてもよい。

なお、本実施例では、加熱器の加熱源として蒸気発生器１１に供給される外部排熱源１０１と同じ外部排熱源１０１を用いているが、作動媒体蒸気を用いてもよい。外部排熱源１０１を用いたほうが、熱源として温度が高いため加熱が容易となる。なお、本発電装置では、外部排熱源１０１に対して蒸気発生器１１と加熱器３１とを並列に接続することとしたが、直列に接続しても良いし、外部排熱源１０１を蒸気発生器１１の途中で分岐させ、分岐した排熱源で加熱器３１を加熱することとしても良い。また、本発電装置では、凝縮器１５内に潤滑油が析出しても、作動媒体の凝縮液１０５と混合して蒸気発生器１１に送ることとし、混入した潤滑油がすべて気液分離器３４に集まるようにし、作動媒体液を回収する回収液配管を回収液配管３８の１系統のみとした。

本発電装置では、潤滑油タンク２１に界面検出器４８を設け、該潤滑油タンク２１の底部に一定量の作動媒体液１０７が貯留されたことを検知したら、制御弁４７を開いて潤滑油タンク２１内の作動媒体液１０７を加熱器３１の被加熱側３１ａに供給しているが、これは単に運転時間等によってもよく、潤滑油１０６の液面によってもよい。また、本発電装置では、潤滑油タンク２１内の作動媒体液１０７を加熱器３１の被加熱側３１ａに導く操作を、界面検出器４８を用いて自動操作によることとしたが、ボールタップ等を用いてもよいし、運転員が手動で行っても差し支えない。

図３は本発明に係る発電装置の他の概略システム構成を示す図である。図３において、図１及び図２と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。本発電装置が図１及び図２に示す発電装置と異なる点は、図１及び図２では、油滴分離器２１ｃは潤滑油タンク２１内の上部に一体に設けられているが、ここでは油滴分離器２１ｃを潤滑油タンク２１の外に設け、加熱器３１の被加熱側３１ａで加熱された気化した作動媒体蒸気を油滴分離器２１ｃに導いている点である。これにより、作動媒体蒸気中に含まれる油滴は油滴分離器２１ｃで捕獲され、油滴が除去された作動媒体蒸気は媒体蒸気戻し管３３を通って凝縮器１５に戻される。また、油滴分離器２１ｃで捕獲された油滴は潤滑油１０６として潤滑油タンク２１内に流入する。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

本発明に係る発電装置の概略システム構成を示す図である。本発明に係る発電装置の概略システム構成を示す図である。本発明に係る発電装置の概略システム構成を示す図である。

符号の説明

１１蒸気発生器
１２発電機
１３タービン（膨張機）
１４タービン発電機
１５凝縮器
１６送液ポンプ
１７作動媒体循環経路
１８軸受
１９軸受
２０潤滑油供給ポンプ
２１潤滑油タンク
２２潤滑油受皿
２３潤滑油受皿
２４潤滑油循環経路
２５油冷却器
２６冷却配管
２７潤滑油フィルタ
２９冷却媒体ポンプ
３０流量計
３１加熱器
３２配管
３３媒体蒸気戻し管
３４気液分離器
３５液面検出器
３６制御弁
３７制御弁
３８回収液配管
３９回収液配管
４０加熱媒体配管
４１制御弁
４２オリフィス
４３制御弁
４４均圧配管
４５制御弁
４６制御弁
４７制御弁
４８界面検出器

Claims

蒸気発生器、凝縮器、膨張機、これらを作動媒体が循環する作動媒体循環経路と、及び前記膨張機により駆動される発電機を具備し、前記蒸気発生器にて外部熱源からの熱で発生した作動媒体蒸気を、前記膨張機に導き前記発電機を駆動し、該膨張機からの作動媒体蒸気を前記凝縮器に導き外部からの冷却媒体にて凝縮させ、該凝縮した作動媒体液を作動媒体循環ポンプにて前記蒸気発生器に送り込むように構成し、潤滑油循環経路と、該潤滑油循環経路に設けた潤滑油供給ポンプを具備し、該潤滑油供給ポンプにより前記膨張機及び／又は前記発電機のロータ軸を支持する軸受に潤滑油を送り込むように構成した発電装置において、
潤滑油タンクと、加熱器を設け、
前記作動媒体循環経路を循環する作動媒体液は前記潤滑油循環経路を循環する潤滑油と比重差により分離できる相溶性の殆どない作動媒体液であり、
前記軸受を潤滑し作動媒体が混入した潤滑油を前記潤滑油タンクに導き、比重差により該潤滑油タンク内で潤滑油と作動媒体とに分離し、該分離した作動媒体を前記加熱器の被加熱側に導入して加熱し、発生した潤滑油滴が混入する作動媒体蒸気を油滴分離器に通して油滴分を抽出・除去し、抽出した油滴分を前記潤滑油タンク内の潤滑油に戻し、油滴分を除去した作動媒体蒸気を前記作動媒体循環経路に戻し、前記潤滑油タンク内の潤滑油を前記潤滑油循環経路に戻すように構成したことを特徴とする発電装置。
請求項１に記載の発電装置において、
前記作動媒体循環経路の作動媒体の一部を前記加熱器の被加熱側に導入するように構成したことを特徴とする発電装置。
請求項１又は２に記載の発電装置において、
前記潤滑油タンクと前記加熱器のそれぞれ下端をＵ字型配管で接続したことを特徴とする発電装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発電装置において、
前記加熱器の熱源は前記蒸気発生器と同じ外部熱源であることを特徴とする発電装置。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発電装置において、
前記加熱器の熱源は前記蒸気発生器で発生した作動媒体蒸気であることを特徴とする発電装置。
請求項５に記載の発電装置において、
前記加熱器の熱源を作動媒体蒸気の凝縮熱とすると共に、凝縮した凝縮液を細管もしくはオリフィスを介して前記凝縮器に導くことを特徴とする発電装置。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発電装置において、
前記潤滑油タンクで分離した作動媒体を前記加熱器に導入する経路に制御弁を設けると共に、該潤滑油タンクに所定量の作動媒体液が貯留した場合又は貯留したと判断した場合該制御弁を開くことを特徴とする発電装置。
蒸気発生器にて外部熱源からの熱で発生した作動媒体蒸気を膨張機に導き、発電機を駆動し、該膨張機からの作動媒体蒸気を凝縮器に導き外部からの冷却媒体にて凝縮させ、該凝縮した作動媒体液を作動媒体循環ポンプにて蒸気発生器に送り込むように構成した作動媒体循環経路と、前記膨張機もしくは前記発電機のロータ軸を支持する軸受に潤滑油を循環させる潤滑油循環経路を具備する発電装置の潤滑油に混入した作動媒体及び／又は作動媒体に混入した潤滑油を回収する作動媒体・潤滑油回収方法において、
前記作動媒体循環経路を循環する作動媒体液は前記潤滑油循環経路を循環する潤滑油と比重差により分離できる相溶性の殆どない作動媒体液であり、
前記軸受を潤滑した作動媒体の混入した潤滑油を潤滑油タンクに導き、比重差により該潤滑油タンク内で潤滑油と作動媒体とに分離し、該分離した作動媒体及び／又は作動媒体循環経路の作動媒体の一部を加熱器の被加熱側に導入して加熱し発生した潤滑油滴が混入した作動媒体蒸気を油滴分離器に通して油滴分を抽出・除去し、抽出した油滴分を前記潤滑油タンク内の潤滑油に戻し、油滴分を除去した作動媒体蒸気を前記作動媒体循環経路に戻し、前記潤滑油タンク内の潤滑油を前記潤滑油循環経路に戻すことを特徴とする作動媒体・潤滑油回収方法。