JP4808006B2

JP4808006B2 - 駆動システム

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Publication number: JP4808006B2
Application number: JP2005320613A
Authority: JP
Inventors: 修行井上
Original assignee: Ebara Corp
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Priority date: 2005-11-04
Filing date: 2005-11-04
Publication date: 2011-11-02
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Description

本発明は、駆動システムに関し、特に運転効率のよい駆動システムに関する。

従来から、排熱による熱エネルギを有効に利用する駆動システムが知られている。該駆動システム、例えば、排熱を熱源とする発電装置には、いわゆるランキンサイクル等を利用したクローズドシステム発電装置がある。該発電装置は、例えば図１１（ａ）に示すように、蒸気発生器Ｅ、タービンＴ、凝縮器Ｃ、発電機Ｇ、気液分離器Ｓ等を主要構成機器としてランキンサイクルを構成し、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、低沸点の作動媒体を用い、排ガスなどと熱交換することにより排熱を回収すると共に、作動媒体を蒸発させて発電機を駆動する蒸気として利用している（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−１１０５１４号公報（第２頁、図１）

しかしながら、このような従来の駆動システムでは、例えば、排温水などの顕熱変化の大きな熱流体を熱源とする場合、図１１（ｂ）に示すように、大部分の熱量を潜熱変化で受け取る蒸気発生器では、ピンチポイントＰによって蒸発温度が支配されて高温にできず、サイクル効率が低く抑えられることがあった。

そこで、本発明は、運転効率のよい駆動システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による駆動システムは、例えば図４に示すように、作動媒体Ｍを蒸発させる第１の蒸気発生器１０ａと、第１の蒸気発生器１０ａで蒸発した作動媒体Ｍを膨張させて機械的動力を得る第１の膨張機２０ａと、膨張した作動媒体Ｍを凝縮させる凝縮器３０と、を含んで構成される第１のランキンサイクル系８０ａと；作動媒体Ｍを第１の蒸気発生器１０ａの蒸発温度より低い温度で蒸発させる第２の蒸気発生器１０ｂと、第２の蒸気発生器１０ｂで蒸発した作動媒体Ｍを膨張させて機械的動力を得る第２の膨張機２０ｂと、凝縮器３０と、を含んで構成される第２のランキンサイクル系８０ｂと；凝縮器３０から第１の蒸気発生器１０ａ及び第２の蒸気発生器１０ｂへ作動媒体Ｍを導く配管であって、第１のランキンサイクル系８０ａと第２のランキンサイクル系８０ｂとを接続する配管２９３、２９３’、２９３’’、２９３’’’、２９３’’’’と；第１の膨張機２０ａ及び第２の膨張機２０ｂで得られる機械的動力により駆動される被駆動機４０と；を備えるように構成される。

このように構成すると、第１の膨張機は、第１の蒸気発生器によって蒸発させた作動媒体を膨張させて機械的動力を得る。第２の膨張機は、第２の蒸気発生器によって、第１の蒸気発生器の蒸発温度より低い温度で蒸発させた作動媒体を膨張させて機械的動力を得る。被駆動機は、第１の膨張機及び第２の膨張機で得られる機械的動力により駆動される。凝縮器は膨張した作動媒体を再び凝縮させる。したがって、第１の膨張機、第２の膨張機毎に各膨張機で膨張させる作動媒体の蒸発温度を変えることができ、装置全体がひとつの蒸発温度に支配されることなく、複数の蒸発温度に支配されるようになるので、運転効率のよい駆動システムを提供することすることができる。

また請求項５に記載のように、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の駆動システムでは、例えば図１に示すように、作動媒体Ｍの蒸発は加熱媒体Ｈの顕熱による加熱により行われ、該加熱媒体Ｈは、第１の蒸気発生器１０ａから第２の蒸気発生器１０ｂの順に流れるように構成してもよい。

このように構成すると、作動媒体は加熱媒体の顕熱により加熱される。該加熱媒体は、第１の蒸気発生器から第２の蒸気発生器の順に流れるので、第１の蒸気発生器の蒸発温度を第２の蒸気発生器の蒸発温度より高い温度とすることができる。したがって、運転効率のよい駆動システムとすることができる。

また請求項１に記載の駆動システムでは、例えば図１、図４及び図８に示すように、凝縮器３０は、第１の膨張機２０ａで膨張した作動媒体Ｍを凝縮させる第１の凝縮器３０ａと、第２の膨張機２０ｂで膨張した作動媒体Ｍを第１の凝縮器３０ａの凝縮温度とは異なる温度で凝縮させる第２の凝縮器３０ｂに分かれている。

このように構成すると、第１の凝縮器は、第１の膨張機で膨張した作動媒体を凝縮させる。第２の凝縮器は、第２の膨張機で膨張した作動媒体を第１の凝縮器の凝縮温度とは異なる温度で凝縮させる。したがって、第１の膨張機、第２の膨張機毎に各膨張機で膨張した作動媒体の凝縮温度を変えることができ、装置全体がひとつの凝縮温度に支配されることなく、複数の凝縮温度に支配されるようになるので、運転効率のよい駆動システムを提供することすることができる。

また請求項３に係る発明による駆動システムでは、例えば図１に示すように、作動媒体Ｍを蒸発させる第１の蒸気発生器１０ａと；第１の蒸気発生器１０ａで蒸発した作動媒体Ｍを膨張させて機械的動力を得る第１の膨張機２０ａと；作動媒体Ｍを第１の蒸気発生器１０ａの蒸発温度より低い温度で蒸発させる第２の蒸気発生器１０ｂと；第２の蒸気発生器１０ｂで蒸発した作動媒体Ｍを膨張させて機械的動力を得る第２の膨張機２０ｂと；膨張した作動媒体Ｍを凝縮させる凝縮器３０と；第１の膨張機２０ａ及び第２の膨張機２０ｂで得られる機械的動力により駆動される被駆動機４０とを備え；凝縮器３０は、第１の膨張機２０ａで膨張した作動媒体Ｍを凝縮させる第１の凝縮器３０ａと、第２の膨張機２０ｂで膨張した作動媒体Ｍを第１の凝縮器３０ａの凝縮温度とは異なる温度で凝縮させる第２の凝縮器３０ｂに分かれており；第１の膨張機２０ａと、第１の蒸気発生器１０ａと、第１の凝縮器３０ａとを含んで構成される第１のランキンサイクル系８０ａと、第２の膨張機２０ｂと、第２の蒸気発生器１０ｂと、第２の凝縮器３０ｂとを含んで構成されるランキンサイクル系であって、第１のランキンサイクル系８０ａとは分離された第２のランキンサイクル系８０ｂとを接続する接続部９４をさらに備え；接続部９４は、第１のランキンサイクル系８０ａを循環する作動媒体Ｍと第２のランキンサイクル系８０ｂを循環する作動媒体Ｍの流量を調整する調整手段７０を備える。

このように構成すると、調整手段は、例えば、被駆動機等を介して、第１のランキンサイクル系を循環する作動媒体と第２のランキンサイクル系を循環する作動媒体の流量にアンバランスが生じた際に、適宜修正することができるので、安定運転を確保することができる。

駆動システムは、例えば図１０に示すように、作動媒体Ｍを蒸発させる蒸気発生器５１０と、蒸発した作動媒体Ｍを膨張させて機械的動力を得る第１の膨張機２０ａと、第１の膨張機２０ａで膨張した作動媒体Ｍを凝縮させる第１の凝縮器３０ａと、を含んで構成される第１のランキンサイクル系８０ａと；蒸気発生器５１０と、蒸発した作動媒体Ｍを膨張させて機械的動力を得る第１の膨張機２０ａとは別の第２の膨張機２０ｂと、第２の膨張機２０ｂで膨張した作動媒体Ｍを第１の凝縮器３０ａの凝縮温度より低い温度で凝縮させる第２の凝縮器３０ｂと、を含んで構成される第２のランキンサイクル系８０ｂと；第１の凝縮器３０ａ及び第２の凝縮器３０ｂから蒸気発生器５１０へ作動媒体Ｍを導く配管であって、第１のランキンサイクル系８０ａと第２のランキンサイクル系８０ｂとを接続する配管と；第１の膨張機２０ａ及び第２の膨張機２０ｂで得られる機械的動力により駆動される被駆動機４０と；を備えるように構成してもよい。

このように構成すると、第１の膨張機、第２の膨張機は、各々蒸気発生器によって蒸発させた作動媒体を膨張させて機械的動力を得る。被駆動機は、第１の膨張機及び第２の膨張機で得られる機械的動力により駆動される。第１の凝縮器は、第１の膨張機で膨張した作動媒体を凝縮させる。第２の凝縮器は、第２の膨張機で膨張した作動媒体を第１の凝縮器の凝縮温度よりも低い温度で凝縮させる。したがって、第１の膨張機、第２の膨張機毎に各膨張機で膨張した作動媒体の凝縮温度を変えることができ、装置全体がひとつの凝縮温度に支配されることなく、複数の凝縮温度に支配されるようになるので、運転効率のよい駆動システムを提供することすることができる。

また請求項４に記載のように、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の駆動システムでは、例えば図１に示すように、作動媒体Ｍの凝縮は冷却媒体Ｃの顕熱による冷却により行われ、該冷却媒体Ｃは、第２の凝縮器３０ｂから第１の凝縮器３０ａの順に流れるように構成してもよい。

このように構成すると、作動媒体は冷却媒体の顕熱により冷却される。該冷却媒体は、第２の凝縮器から第１の凝縮器の順に流れるので、第２の蒸気発生器の凝縮温度を第１の凝縮器の凝縮温度より低い温度とすることができる。したがって、運転効率のよい駆動システムとすることができる。

請求項８に係る発明による駆動システムは、例えば図１に示すように、作動媒体Ｍを蒸発させる第１の蒸気発生器１０ａと；第１の蒸気発生器１０ａで蒸発した作動媒体Ｍを膨張させて機械的動力を得る第１の膨張機２０ａと；作動媒体Ｍを第１の蒸気発生器１０ａの蒸発温度より低い温度で蒸発させる第２の蒸気発生器１０ｂと；第２の蒸気発生器１０ｂで蒸発した作動媒体Ｍを膨張させて機械的動力を得る第２の膨張機２０ｂと；膨張した作動媒体Ｍを凝縮させる凝縮器３０と；第１の膨張機２０ａ及び第２の膨張機２０ｂで得られる機械的動力により駆動される被駆動機４０と；を備えるように構成される。
請求項９に係る発明による駆動システムは、例えば図１に示すように、作動媒体Ｍを蒸発させる蒸気発生器１０と；蒸発した作動媒体Ｍを膨張させて機械的動力を得る第１の膨張機２０ａと；蒸発した作動媒体Ｍを膨張させて機械的動力を得る第２の膨張機２０ｂと；第１の膨張機２０ａで膨張した作動媒体Ｍを凝縮させる第１の凝縮器３０ａと；第２の膨張機２０ｂで膨張した作動媒体Ｍを第１の凝縮器３０ａの凝縮温度より低い温度で凝縮させる第２の凝縮器３０ｂと；第１の膨張機２０ａ及び第２の膨張機２０ｂで得られる機械的動力により駆動される被駆動機４０と；を備えるように構成される。
さらに請求項８及び請求項９に記載の駆動システムでは、例えば図２（ａ）に示すように、被駆動機は発電機４０であり、第１の膨張機２０ａ及び第２の膨張機２０ｂと、発電機４０とを内部に密閉して収納するケーシング４１を備える。

このように構成すると、ケーシングは、第１の膨張機、第２の膨張機、発電機を内部に収納するので、例えば、発電機の回転軸シールを簡易なものにすることができるので、駆動システムの構成を簡略化、コンパクト化とすることができる。また、全体を密閉構造とすることができ、その場合は、少なくとも系内外の間の回転軸シールを省略することができるので作動媒体の損失を押さえることができる。

また請求項８及び請求項９に記載の駆動システムでは、例えば図２（ａ）に示すように、第１の膨張機２０ａは発電機４０の回転軸４２の一端に配設され、第２の膨張機２０ｂは発電機４０の回転軸４２の他端に配設される。

このように構成すると、第１の膨張機、第２の膨張機は、発電機の回転軸の両端に配設されるので、軸推力を相殺することができ、構成の簡易化および安定運転を可能にする。

また請求項１０に記載のように、請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の駆動システムでは、例えば図２（ｂ）に示すように、発電した電力が交流電力であって、該交流電力を直流電力に変換する整流器８２と；直流電力を交流電力に変換するインバータ８４とを備えるように構成してもよい。

このように構成すると、整流器は発電した電力が交流電力を直流電力に変換し、インバータは該直流電力を交流電力に変換するので、発電機で発電した電力の周波数を系統電力の周波数と同調させることができ、膨張機の回転速度を一定に維持することなく系統電力と系統連系することができ、例えば、膨張機のタービンの回転速度の自由度を増し、またギアなどの速度変換装置等を省略して、構成の簡易化および運転の安定化を図ることができる。

以上のように本発明によれば、作動媒体を蒸発させる第１の蒸気発生器と、第１の蒸気発生器で蒸発した作動媒体を膨張させて機械的動力を得る第１の膨張機と、作動媒体を第１の蒸気発生器の蒸発温度より低い温度で蒸発させる第２の蒸気発生器と、第２の蒸気発生器で蒸発した作動媒体Ｍを膨張させて機械的動力を得る第２の膨張機と、膨張した作動媒体Ｍを凝縮させる凝縮器と、第１の膨張機及び第２の膨張機で得られる機械的動力により駆動される被駆動機とを備えるので、運転効率のよい駆動システムを提供することすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る駆動システムとしての発電装置１０１の構成を示すブロック図である。発電装置１０１は、作動媒体Ｍを蒸発させる蒸気発生器１０と、蒸気発生器１０で蒸発した作動媒体Ｍを膨張させて機械的動力を得る第１の膨張機２０ａと、蒸気発生器１０で蒸発した作動媒体Ｍを膨張させて機械的動力を得る第２の膨張機２０ｂと、膨張した作動媒体Ｍを凝縮させる凝縮器３０と、第１の膨張機２０ａ及び第２の膨張機２０ｂで得られる機械的動力により駆動される被駆動機としての発電機４０とを備える。

本実施の形態では、蒸気発生器１０は、第１の膨張機２０ａで膨張させる作動媒体Ｍを蒸発させる第１の蒸気発生器１０ａと、第２の膨張機２０ｂで膨張させる作動媒体Ｍを第１の蒸気発生器１０ａの蒸発温度とは異なる温度、典型的には、より低い温度で蒸発させる第２の蒸気発生器１０ｂに分かれている。言い換えれば、第１の膨張機２０ａは、第１の蒸気発生器１０ａで蒸発した作動媒体Ｍを膨張させて機械的動力を得る。第２の膨張機２０ｂは、第２の蒸気発生器１０ｂで蒸発した作動媒体Ｍを膨張させて機械的動力を得る。作動媒体Ｍの蒸発は、加熱媒体Ｈの顕熱による加熱により行われ、該加熱媒体Ｈは、第１の蒸気発生器１０ａから第２の蒸気発生器１０ｂの順に流れるように構成される。

さらに、本実施の形態では、凝縮器３０は、第１の膨張機２０ａで膨張した作動媒体Ｍを凝縮させる第１の凝縮器３０ａと、第２の膨張機２０ｂで膨張した作動媒体Ｍを第１の凝縮器３０ａの凝縮温度とは異なる温度、典型的には、より低い温度で凝縮させる第２の凝縮器３０ｂに分かれている。作動媒体Ｍの凝縮は、冷却媒体Ｃの顕熱による冷却により行われ、該冷却媒体Ｃは、第２の凝縮器３０ｂから第１の凝縮器３０ａの順に流れるように構成される。

ここで、蒸発圧力をある程度低く抑えると共に、コンパクト化を図るには、作動媒体Ｍとして、沸点が１５〜３０℃前後のＲ１２３（ＣＨＣｌ_２ＣＦ_３）あるいはＲ２４５ｆａ（ＣＦ_３ＣＨ_２ＣＨＦ_２）等を用いることが好ましい。このことにより、比較的低温の２００〜４００℃程度の排ガスあるいは１００〜１５０℃の排温水など比較的低温度の熱源を利用して、これらの熱エネルギを先ず作動媒体Ｍの蒸気に変換し、これにより第１の膨張機２０ａ、第２の膨張機２０ｂで発電機４０に直結したタービンを回転駆動し、発電を行うことができる。また、圧力が高くなるので、第１の膨張機２０ａ、第２の膨張機２０ｂなどのコンパクト化が図れる。ただし、作動媒体Ｍは、これらに限られることはなく、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、アルコールでもよく、水でもよい。また、加熱媒体Ｈは、焼却炉の排ガス、排温水などでよいが、作動媒体Ｍを蒸発させる熱を有していればよい。また、冷却媒体Ｃは、作動媒体Ｍを凝縮させるための低温であればよく、冷却水などが用いられる。

発電装置１０１には、第１の蒸気発生器１０ａから第１の膨張機２０ａへの作動媒体Ｍの流路としての配管９１ａと、第１の膨張機２０ａから第１の凝縮器３０ａへの作動媒体Ｍの流路としての配管９２ａと、第１の凝縮器３０ａから第１の蒸気発生器１０ａへの作動媒体Ｍの流路としての配管９３ａとが敷設される。第１の膨張機２０ａ、第１の蒸気発生器１０ａ、第１の凝縮器３０ａ、配管９１ａ、９２ａ、９３ａは、作動媒体Ｍが循環する第１のランキンサイクル系８０ａを構成する。第１のランキンサイクル系８０ａは、作動媒体Ｍのクローズドシステムを構成し、発電装置１０１はランキンサイクルを行って、第１の膨張機２０ａ及び後述する第２の膨張機２０ｂで得られた機械的駆動力で駆動される発電機４０にて発電を行う。また、発電装置１０１は、配管９１ａ上に気液分離器５０ａを備え、配管９３ａ上に作動媒体ポンプ６０ａを備える。気液分離器５０ａは、第１の蒸気発生器１０ａで蒸発した作動媒体Ｍと、該作動媒体Ｍ中に含まれる蒸発し切れなかった液滴とを分離し、分離した液を不図示の配管等を介して第１の蒸気発生器１０ａあるいは第１の凝縮器３０ａに回収するものである。作動媒体ポンプ６０ａは、第１の凝縮器３０ａで凝縮液化した作動媒体Ｍを第１の蒸気発生器１０ａに向かって圧送する。

同様に、発電装置１０１には、第２の蒸気発生器１０ｂから第２の膨張機２０ｂへの作動媒体Ｍの流路としての配管９１ｂと、第２の膨張機２０ｂから第２の凝縮器３０ｂへの作動媒体Ｍの流路としての配管９２ｂと、第２の凝縮器３０ｂから第２の蒸気発生器１０ｂへの作動媒体Ｍの流路としての配管９３ｂとが敷設される。第２の膨張機２０ｂ、第２の蒸気発生器１０ｂ、第１の凝縮器３０ｂ、配管９１ｂ、９２ｂ、９３ｂは、作動媒体Ｍが循環する第２のランキンサイクル系８０ｂを構成する。また、発電装置１０１は、配管９１ｂ上に気液分離器５０ｂ、配管９３ｂ上に作動媒体ポンプ６０ｂを備える。

すなわち、発電装置１０１は、第１のランキンサイクル系８０ａと第２のランキンサイクル系８０ｂの２系統のランキンサイクル系を備える。ただし、ここで２系統のランキンサイクル系という場合、必ずしも全ての経路が分離されている必要はない。他の実施の形態で後述するように、２系統のランキンサイクル系は、１基の発電機４０に対してそれぞれ１つの膨張機を含んで構成され、少なくとも蒸気発生器１０又は凝縮器３０のどちらか一方が分離されていればよく、言い換えればどちらか一方を共用していなければよい。第１の実施の形態のように各ランキンサイクル系毎に蒸気発生器１０及び凝縮器３０を備えても良いし、蒸気発生器１０又は凝縮器３０のどちらか一方を共用しても良い。詳細については図４以降で説明する。また、ここではランキンサイクル系が２系統である場合で説明するが３系統以上備えていても良い。

本実施の形態では、上述したように、第１のランキンサイクル系８０ａと第２のランキンサイクル系とは分離されている。発電装置１０１は、第１のランキンサイクル系８０ａと第２のランキンサイクル系とを接続する接続部としての配管９４を備える。配管９４は、第１の凝縮器３０ａと作動媒体ポンプ６０ａとの間の配管９３ａと作動媒体ポンプ６０ｂと第２の蒸気発生器１０ｂとの間の配管９３ｂとを連接する。また、配管９４には、第１のランキンサイクル系８０ａを循環する作動媒体Ｍと第２のランキンサイクル系８０ｂを循環する作動媒体Ｍの流量を調整する調整手段としての仕切弁７０が配設される。後述するように仕切弁７０は、作動媒体Ｍの２系統間でのアンバランスを解消する。

第１の蒸気発生器１０ａ、第２の蒸気発生器１０ｂ、第１の凝縮器３０ａ、第２の凝縮器３０ｂの熱交換器型式は、シェルアンドチューブ型あるいはプレート熱交換器型などが用いられる。本実施の形態では、第１の蒸気発生器１０ａ、第２の蒸気発生器１０ｂの出口に、各々気液分離器５０ａ、５０ｂを備えているが、第１の蒸気発生器１０ａ、第２の蒸気発生器１０ｂをシェルアンドチューブ型を用いて満液式とする場合、各蒸気発生器の上部を気液分離器とすることもできる。また、第１の蒸気発生器１０ａ、第２の蒸気発生器１０ｂにプレート熱交換器あるいは乾式シェルアンドチューブ型を用いる場合、第１の蒸気発生器１０ａ、第２の蒸気発生器１０ｂの出口を飽和湿り蒸気として気液分離器を用いてもよいが、出口作動媒体蒸気を過熱蒸気とし、気液分離器をなくすこともできる。

第１の蒸気発生器１０ａ、第２の蒸気発生器１０ｂは、作動媒体Ｍの入口部に過冷却状態の作動媒体Ｍの凝縮液を加熱する予熱器１０ａ’、１０ｂ’を備えている。本実施の形態では、予熱器１０ａ’、１０ｂ’は、第１の蒸気発生器１０ａ、第２の蒸気発生器１０ｂと一体化させているが、別体してもよく、また、他の実施の形態で後述するように省略することもできる。

第１の蒸気発生器１０ａと作動媒体ポンプ６０ａとの間の配管９３ａには、予熱器１０ａ’、１０ｂ’とは別に、さらに予熱器７１が配設されている。予熱器７１には、第２の蒸気発生器１０ｂから加熱媒体Ｈを導入する配管が接続されている。したがって、ここでは、加熱媒体Ｈは、第１の蒸気発生器１０ａから第２の蒸気発生器１０ｂ、さらに予熱器７１の順に流れるように構成される。予熱器７１は、加熱媒体Ｈにより、第１のランキンサイクル系８０ａを循環する作動媒体Ｍを、第１の蒸気発生器１０ａに入る前の液体の状態で加熱する。

図２は、本発明の第１の実施の形態に係る発電装置１０１の発電機４０を説明する図であり、（ａ）は構成を示す断面図、（ｂ）は電力系統を説明する回路図である。発電装置１０１は、第１の膨張機２０ａ及び第２の膨張機２０ｂと、発電機４０とを内部に密閉して収納するケーシング４１を備える。第１の膨張機２０ａ、第２の膨張機２０ｂはそれぞれタービン２１ａ、２１ｂを含んで構成される。発電機４０は、回転軸４２、回転子４３、固定子４６を含んで構成される。第１の膨張機２０ａは発電機４０の回転軸４２の一端に配設され、第２の膨張機２０ｂは他端に配設される。さらに具体的には、第１の膨張機２０ａのタービン２１ａが発電機４０の回転軸４２の一端に配設され、第２の膨張機２０ｂのタービン２１ｂが他端に配設される。タービン２１ａ、タービン２１ｂを回転軸４２の両端に反対向きに取り付けることで、軸方向の推力を相殺、緩和することができ、発電機４０の簡易化および安定運転を可能にする。なお、タービン２１ａ、タービン２１ｂは、ギア（不図示）を介して回転軸４２に接続しても良い。

タービン２１ａ、タービン２１ｂが設置されている各タービン室２２ａ、２２ｂと、発電機４０の回転子４３が配設されている回転子室４８との間には、それぞれラビリンスシール４４が設けられており、各タービン室２２ａ、２２ｂと回転子室４８とを分離している。発電機４０の回転子４３は、ランキンサイクルの作動媒体Ｍ雰囲気中で回転する。また、各ラビリンスシール４４を境界として、回転子室４８側にはそれぞれベアリング４５を設けている。ベアリング４５には、不図示の潤滑油を供給し、潤滑と冷却を行う。発電機４０の固定子４６は空冷あるいは作動媒体Ｍで冷却する。

複数のタービン２１ａ、２１ｂとそれらに駆動される一基の発電機４０を密閉容器としてのケーシング４１内に収め、発電機４０の回転子４３は作動媒体Ｍの蒸気中で回転させるものとし、軸シールは単に各サイクル間の蒸気移動をできるだけ避ける目的で設けるラビリンスシール４４とすることで、第１の膨張機２０ａ、第２の膨張機２０ｂ、発電機４０の簡易化と、コンパクト化を図ることができる。例えば、発電機とタービンを別体の容器に収める従来の方式では、作動媒体Ｍの外部への漏出あるいは外気の漏入を避けるための、複雑な構成の軸シール装置が必要となっていたが、本実施の形態では、その必要はない。

発電機４０の回転子室４８は、配管４７（図１に破線で図示）を介して、第２の凝縮器３０ｂ（図１参照）に連通させ、均圧させている。上述したラビリンスシール４４により、タービン室２２ａ、２２ｂと回転子室４８との間の作動媒体Ｍの流動を制限しているが、長期的には、第１のランキンサイクル系８０ａ（図１参照）からの作動媒体蒸気が回転子室４８を経由して第２のランキンサイクル系８０ｂ（図１参照）の第２の凝縮器３０ｂに入るので、結果的に作動媒体Ｍの偏りが生じることがある。発電装置１０１への作動媒体Ｍの封入量は一定であるので、第１のランキンサイクル系８０ａの作動媒体Ｍが少なくなれば、第２のランキンサイクル系８０ｂの作動媒体Ｍが多くなる。

上述したように、第２のランキンサイクル系８０ｂは、第２のランキンサイクル系８０ｂの作動媒体ポンプ６０ｂの吐出側から、第１のランキンサイクル系８０ａの低圧部（凝縮器圧＋α）に仕切弁７０を介して接続されている。したがって、第１のランキンサイクル系８０ａの作動媒体Ｍの過少、あるいは、第２のランキンサイクル系８０ｂの作動媒体Ｍの過多を検知した場合、上述した仕切弁７０（図１参照）を開放して第２のランキンサイクル系８０ｂの作動媒体Ｍを第１のランキンサイクル系８０ａに移行させることで、作動媒体Ｍの偏りを修正することができる。作動媒体Ｍのアンバランスは、例えば、凝縮器の液面を検出するスイッチ、あるいは気液分離器の液面を検出するスイッチなど等を用いて検知し、該スイッチ等が発電装置１０１の各部を制御する制御装置（不図示）に検知信号を送信するように構成すればよい。制御装置（不図示）は、該検知信号に基づいて仕切弁７０（図１参照）の開閉を行えばよい。

本実施の形態のように、発電機４０のみが共用化され、作動媒体Ｍの複数の循環系である第１のランキンサイクル系８０ａと第２のランキンサイクル系８０ｂとが分離されている場合、ラビリンスシール４４を経由して、作動媒体Ｍが一方の循環系に偏り、安定運転ができないことがあるが、本実施の形態のように、仕切弁７０により第１のランキンサイクル系８０ａ、第２のランキンサイクル系８０ｂの作動媒体Ｍの流量を調整し、偏りを修正することで、発電装置１０１の安定運転を確保することができる。

なお、発電機４０の回転子室４８を第１の凝縮器３０ａに連通させて均圧させてもよい。この場合、第２のランキンサイクル系８０ｂの作動媒体蒸気が回転子室４８を経由して第１のランキンサイクル系８０ａの第１の凝縮器３０ａに入るので、第１のランキンサイクル系８０ａの作動媒体Ｍが過多、第２のランキンサイクル系８０ｂの作動媒体Ｍが過少となる。この過多あるいは過少を検出し、第１のランキンサイクル系８０ａから第２のランキンサイクル系８０ｂの作動媒体Ｍを移行し、作動媒体量を修正することができる。流量調整手段は、第１のランキンサイクル系８０ａと第２のランキンサイクル系８０ｂとの間で作動媒体Ｍの偏りにより、作動媒体Ｍが増える方から減る方に流れるように設ければよい。液移行には作動媒体ポンプの吐出圧を利用してもよいし、第１のランキンサイクル系８０ａの凝縮圧が第２のランキンサイクル系８０ｂの凝縮圧より高いことを利用してもよい。

発電機４０は、図２（ｂ）に示すように、交流用電線８１を介して、発電した交流電力Ｅａを直流電力Ｅｄに変換する整流器８２と接続されている。整流器８２は、直流用電線８３を介して、直流電力Ｅｄを所定の周波数の交流電力Ｐｇに変換するインバータ８４と接続されている。直流用電線８３には、コンデンサ８５が接続され、直流電圧を平滑化する。また、平滑化された直流電圧を計測する電圧計８６が接続される。本実施の形態では、インバータ８４は、電力出力線８７を介して、系統電力を供給する商用電源と系統連系している。電力出力線８７には遮断器８８が設置されている。ここで、制御装置（不図示）は、出力される電圧が所定の電圧にとなるようにインバータ８４を制御する。発電機４０の回転速度と、出力する電圧とはほぼ比例関係にある。したがって、出力する電圧を制御をすることは、第１の膨張機２０ａ、第２の膨張機２０ｂ、発電機４０の回転速度を調整することにもなる。すなわち、異常運転の回避もしていることになり、第１の膨張機２０ａ、第２の膨張機２０ｂ、発電機４０の回転速度の自由度を増し、またギアなどの速度変換装置を省略して、発電装置１０１の構成の簡易化および安定運転を図ることができる。

続いて再び図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る発電装置１０１の作用について説明する。まず、第１のランキンサイクル系８０ａの動作について説明する。液体の作動媒体Ｍは、作動媒体ポンプ６０ａにて、予熱器７１を介して第１の蒸気発生器１０ａに圧送される。第１の蒸気発生器１０ａに流入した作動媒体Ｍは、加熱媒体Ｈとの間で熱交換が行われて飽和蒸気あるいは過熱蒸気となる。蒸気となった作動媒体Ｍは、気液分離器５０ａを経て、第１の膨張機２０ａに流入する。気液分離器５０ａでは第１の蒸気発生器１０ａで蒸発した作動媒体Ｍと、該作動媒体Ｍ中に含まれる蒸発し切れなかった液滴とを分離し、分離した液を不図示の配管等を介して第１の蒸気発生器１０ａあるいは第１の凝縮器３０ａに回収する。第１の膨張機２０ａに流入した作動媒体蒸気Ｍは断熱膨張し、該第１の膨張機２０ａのタービン２１ａ（図２（ａ）参照）は作動媒体Ｍにより回転させられて機械的動力が得られる（熱エネルギから機械エネルギへの変換）。得られた機械的動力により第１の膨張機２０ａに接続された発電機４０が駆動されて、発電機４０が発電を行う（機械エネルギから電気エネルギへの変換）。第１の膨張機２０ａで膨張した作動媒体Ｍは、第１の凝縮器３０ａに流入して冷却媒体Ｃとの間で熱交換が行われて凝縮し、液体（凝縮液）の作動媒体Ｍとなる。液体に戻った作動媒体Ｍは、作動媒体ポンプ６０ａにて再び第１の蒸気発生器１０ａに圧送され、クローズドシステムを一巡し、以下同様のサイクルを行う。第２のランキンサイクル系８０ｂの動作についてもほぼ同様である。ただし、第２のランキンサイクル系８０ｂは、予熱器７１を備えていない点で、第１のランキンサイクル系８０ａとは異なる。

図３は、本発明の第１の実施の形態に係る発電装置１０１の蒸気発生器１０、凝縮器３０の温度分布を模式的に示す線図である。本図では、温度を縦軸に、伝熱面位置を横軸にとっている。本図に示すように、ランキンサイクルが第１のランキンサイクル系８０ａと第２のランキンサイクル系８０ｂの２系統あり、蒸気発生器１０に関しては、第１の蒸気発生器１０ａと第２の蒸気発生器１０ｂに対応するピンチポイントＰがあり、合わせて２箇所でてくる。ランキンサイクル系を１系統だけとする従来の装置では、第２のランキンサイクル系８０ｂのサイクルを概略２つ持ったものに相当し、作動媒体Ｍの蒸発温度は第２のランキンサイクル系８０ｂの蒸発温度に制限される。これに対し、本実施の形態のサイクルでは、約半分の領域で、作動媒体Ｍの蒸発温度を第１のランキンサイクル系８０ａの蒸発温度まで上げることができ、効率改善することができる。凝縮器３０に関しても、第１の凝縮器３０ａと第２の凝縮器３０ｂにそれぞれ対応するピンチポイントＰが合わせて２箇所でてくる。従来の装置が、第１のランキンサイクル系８０ａの凝縮温度に制限されるのに対し、本実施の形態のサイクルでは、約半分の領域で、作動媒体Ｍの凝縮温度を第２のランキンサイクル系８０ｂの低い凝縮温度にして効率改善することができる。

図１に戻って、発電機４０からは、交流電圧が発電され交流電力Ｅａが出力される。周波数は、タービンの回転速度により決まる。発電機４０で発電した交流電力Ｅａは、整流器８２に送られて直流電力Ｅｄに変換される。直流電力Ｅｄは、コンデンサ８５により平滑化される。すなわち、変換された直流電圧中の、交流成分が除去される。平滑化された直流電力Ｅｄは、インバータ８４に送られて交流電力Ｐｇに変換されることにより、周波数が商用電源の系統電力と同調される。従来の技術では、発電した電気を系統に連係するため、タービン回転速度に対し、発電機回転速度を系統周波数に連係しやすいように変速機（不図示）を設け、蒸気流量制御で一定速度を得るようにすることがあるが、本実施の形態では、整流器８２と、インバータ８４とを備える場合は、発電機４０で発電した電力の周波数を系統電力の周波数と同調させることで、タービン２１ａ、２２ａの回転速度を一定に維持することなく系統電力と系統連系することができる。

なお、作動媒体Ｍの循環に関しては、例えば、気液分離器５０ａ、５０ｂの液面位置、あるいは第１の凝縮器３０ａ第２の凝縮器３０ｂの液面位置、あるいは満液式蒸発器の場合の第１の蒸発器１０ａ、第２の蒸発器１０ｂの液面位置を、予め設定した目標値になるように調整、又は、蒸気発生器１０出口を乾き蒸気にする場合には、蒸気過熱度を予め設定した目標値になるように作動媒体ポンプ６０ａ、６０ｂの回転速度を調節し、循環量を制御する。また、作動媒体ポンプ出口に流量調節弁（不図示）を設けて調整してもよい。

図４は、本発明の第２の実施の形態に係る駆動システムとしての発電装置２０１の構成を示すブロック図である。本図を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る発電装置２０１について説明する。発電装置２０１は、基本的に第１の実施の形態で説明した発電装置１０１（図１参照）と共通である。ただし第１の実施の形態の発電装置１０１では、第１の凝縮器３０ａから第１の蒸気発生器１０ａへの作動媒体Ｍの流路としての配管９３ａ（図１参照）と、第２の凝縮器３０ｂから第２の蒸気発生器１０ｂへの作動媒体Ｍの流路としての配管９３ｂ（図１参照）とが分離して敷設されているのに対して、第２の実施の形態の発電装置２０１では、第１のランキンサイクル系８０ａと第２のランキンサイクル系８０ｂとが、該配管９３ａ、９３ｂに相当する部分の一部を共用している点で異なる。ここでは、主に第１の実施の形態に係る発電装置１０１とは異なる構成について説明し、共通する構成の説明についてはなるべく省略する。

発電装置２０１は、作動媒体ポンプ２６０および予熱器２７１を第１のランキンサイクル系８０ａと第２のランキンサイクル系８０ｂに兼用としたものである。第１のランキンサイクル系８０ａの第１の凝縮器３０ａで凝縮される凝縮液は、配管２９３を介して第２のランキンサイクル系８０ｂの第２の凝縮器３０ｂで凝縮される凝縮液のラインに導入される。第２の凝縮器３０ｂは、配管２９３’を介して作動媒体ポンプ２６０に接続している。作動媒体ポンプ２６０は、配管２９３’’を介して予熱器２７１に接続している。予熱器２７１は、配管２９３’’’を介して第１の蒸気発生器１０ａに接続している。また、配管２９３’’’は、予熱器２７１の下流で分岐しており、配管２９３’’’’を介して第２の蒸気発生器１０ｂに接続している。配管２９３’’’’上には、流量制御弁２７２が配設されている。

ここで、第１の蒸気発生器１０ａは、作動媒体Ｍの入口部に予熱器１０ａ’を備えているのに対して、第２の蒸気発生器１０ｂは、作動媒体Ｍの入口部に予熱器を備えていない。第１のランキンサイクル系８０ａ、第２のランキンサイクル系８０ｂを循環する過冷却状態の作動媒体Ｍの凝縮液は、一旦、予熱器２７１で共通に加熱され、その後予熱器２７１の下流で分岐し、第１の蒸気発生器１０ａに導入される作動媒体Ｍのみ予熱器１０ａ’でさらに予熱される。なお、作動媒体Ｍの循環量制御は、例えば、気液分離器５０ａの液面に基づいて、作動媒体ポンプ２６０の回転速度制御を行い、気液分離器５０ｂの液面に基づいて、第２のランキンサイクル系８０ｂの作動媒体Ｍの循環量を流量制御弁２７２で調整するように、制御装置（不図示）で制御すればよい。

図５は、本発明の第２の実施の形態に係る発電装置２０１の蒸気発生器１０、凝縮器３０の温度分布を模式的に示す線図である。本図に示すように、ランキンサイクルが第１のランキンサイクル系８０ａと第２のランキンサイクル系８０ｂの２系統あり、蒸気発生器１０に関しては、第１の蒸気発生器１０ａと第２の蒸気発生器１０ｂに対応するピンチポイントＰが合わせて２箇所でてくる。本実施の形態のサイクルでは、約半分の領域で、作動媒体Ｍの蒸発温度を第１のランキンサイクル系８０ａの蒸発温度まで上げることができ、効率改善することができる。凝縮器３０に関しても、第１の凝縮器３０ａと第２の凝縮器３０ｂに対応するピンチポイントＰが合わせて２箇所でてくる。本実施の形態のサイクルでは、約半分の領域で、作動媒体Ｍの凝縮温度を第２のランキンサイクル系８０ｂの低い凝縮温度にして効率改善することができる。

図６は、本発明の第３の実施の形態に係る駆動システムとしての発電装置３０１の構成を示すブロック図である。本図を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る発電装置３０１について説明する。発電装置３０１は、基本的に第１の実施の形態で説明した発電装置１０１（図１参照）と共通である。ただし第１の実施の形態の発電装置１０１では、第１のランキンサイクル系８０ａ、第２のランキンサイクル系８０ｂは、それぞれ第１の凝縮器３０ａ、第２の凝縮器３０ｂを有していたのに対して、第３の実施の形態の発電装置３０１では、第１のランキンサイクル系８０ａと第２のランキンサイクル系８０ｂとが、凝縮器３３０を共用している点で異なる。ここでは、主に第１の実施の形態に係る発電装置１０１とは異なる構成について説明し、共通する構成の説明についてはなるべく省略する。また、第２の実施の形態に係る発電装置２０１と重複する説明もできるだけ省略する。

発電装置３０１は、凝縮器３３０、作動媒体ポンプ３６０および予熱器３７１を第１のランキンサイクル系８０ａと第２のランキンサイクル系８０ｂに兼用としたものである。第１の膨張機２０ａと凝縮器３３０は配管３９２ａ、第２の膨張機２０ｂと凝縮器３３０は配管３９２ｂ、凝縮器３３０と作動媒体ポンプ３６０は配管３９３’、作動媒体ポンプ３６０と予熱器３７１は配管３９３’’、予熱器３７１と第１の蒸気発生器１０ａは３９３’’’により各々接続されている。配管３９３’’’は、予熱器３７１の下流で分岐しており、配管３９３’’’’を介して第２の蒸気発生器１０ｂに接続している。配管３９３’’’’上には、流量制御弁３７２が配設されている。ここでも、第２の実施の形態に係る発電装置２０１と同様に、第１の蒸気発生器１０ａは、作動媒体Ｍの入口部に予熱器１０ａ’を備えているのに対して、第２の蒸気発生器１０ｂは、作動媒体Ｍの入口部に予熱器を備えていない。

図７は、本発明の第３の実施の形態に係る発電装置３０１の蒸気発生器１０、凝縮器３３０の温度分布を模式的に示す線図である。本図に示すように、ランキンサイクルが第１のランキンサイクル系８０ａと第２のランキンサイクル系８０ｂの２系統あり、蒸気発生器１０に関しては、第１の蒸気発生器１０ａと第２の蒸気発生器１０ｂに対応するピンチポイントＰが合わせて２箇所でてくる。本実施の形態のサイクルでは、約半分の領域で、作動媒体Ｍの蒸発温度を第１のランキンサイクル系８０ａの蒸発温度まで上げることができ、効率改善することができる。これに対し凝縮器３３０に関しては、従来通りピンチポイントＰは１箇所である。ただし、凝縮器が１つであることから発電装置３０１の構成をより簡略なものにすることができる。

図８は、本発明の第４の実施の形態に係る駆動システムとしての発電装置４０１の構成を示すブロック図である。本図を参照して、本発明の第４の実施の形態に係る発電装置４０１について説明する。発電装置４０１は、基本的に第１の実施の形態で説明した発電装置１０１（図１参照）と共通である。ただし、第４の実施の形態の発電装置４０１では、第１のランキンサイクル系８０ａと第２のランキンサイクル系８０ｂとが配管９３ａ、９３ｂ（図１参照）に相当する部分を共用し、作動媒体ポンプ４６０、４６１を圧力差に適応させ、二段階にした点で異なる。ここでは、主に第１の実施の形態に係る発電装置１０１とは異なる構成について説明し、共通する構成の説明についてはなるべく省略する。また、発電装置２０１、３０１と重複する説明もできるだけ省略する。

発電装置４０１では、第１のランキンサイクル系８０ａの第１の凝縮器３０ａで凝縮される凝縮液は、配管４９３を介して第２のランキンサイクル系８０ｂの第２の凝縮器３０ｂで凝縮される凝縮液のラインに導入される。第２の凝縮器３０ｂは、配管４９３’を介して低段側の作動媒体ポンプ４６０に接続している。作動媒体ポンプ４６０は、配管４９３’’を介して第２の蒸気発生器１０ｂに接続している。作動媒体Ｍは、第２の蒸気発生器１０ｂの下部の予熱器１０ｂ’で加熱され、第２の蒸気発生器１０ｂに入り、一部の作動媒体Ｍは蒸気となり第２の膨張機２０ｂに導かれ、残りの作動媒体Ｍは、配管４９３’’’、作動媒体ポンプ４６１、配管４９３’’’’を介して第１の蒸気発生器１０ａに導かれる。残りの作動媒体Ｍは、第１の蒸気発生器１０ａの下部の予熱器１０ａ’でさらに予熱され、第１の蒸気発生器１０ａに入り、第１の蒸気発生器１０ａで発生した作動媒体Ｍ蒸気は第１の膨張機２０ａに導かれる。

図９は、本発明の第４の実施の形態に係る発電装置４０１の蒸気発生器１０、凝縮器３０の温度分布を模式的に示す線図である。本図に示すように、ランキンサイクルが第１のランキンサイクル系８０ａと第２のランキンサイクル系８０ｂの２系統あり、蒸気発生器１０に関しては、第１の蒸気発生器１０ａと第２の蒸気発生器１０ｂに対応するピンチポイントＰが合わせて２箇所でてくる。本実施の形態のサイクルでは、約半分の領域で、作動媒体Ｍの蒸発温度を第１のランキンサイクル系８０ａの蒸発温度まで上げることができ、効率改善することができる。凝縮器３０に関しても、第１の凝縮器３０ａと第２の凝縮器３０ｂに対応するピンチポイントＰが合わせて２箇所でてくる。本実施の形態のサイクルでは、約半分の領域で、作動媒体Ｍの凝縮温度を第２のランキンサイクル系８０ｂの低い凝縮温度にして効率改善することができる。

図１０は、本発明の第５の実施の形態に係る駆動システムとしての発電装置５０１の構成を示すブロック図である。本図を参照して、本発明の第５の実施の形態に係る発電装置５０１について説明する。発電装置５０１は、基本的に第１の実施の形態で説明した発電装置１０１（図１参照）と共通である。ただし第１の実施の形態の発電装置１０１では、第１のランキンサイクル系８０ａ、第２のランキンサイクル系８０ｂは、それぞれ第１の蒸気発生器１０ａ、第２の蒸気発生器１０ｂを有していたのに対して、第５の実施の形態の発電装置５０１では、第１のランキンサイクル系８０ａと第２のランキンサイクル系８０ｂとが、蒸気発生器５１０を共用している点で異なる。ここでは、主に第１の実施の形態に係る発電装置１０１とは異なる構成について説明し、共通する構成の説明についてはなるべく省略する。また、発電装置２０１、３０１、４０１と重複する説明もできるだけ省略する。

発電装置５０１は、蒸気発生器５１０、作動媒体ポンプ５６０を第１のランキンサイクル系８０ａと第２のランキンサイクル系８０ｂに兼用としてものである。言い換えれば、第１のランキンサイクル系８０ａと第２のランキンサイクル系８０ｂとが、第１の膨張機２０ａ、第２の膨張機２０ｂの上流部分で分岐し、作動媒体ポンプ５６０の上流で合流するものである。なお、蒸気発生器５１０は予熱機５１０’を備えている。本実施の形態は、典型的には、加熱媒体Ｈの出入口温度差が小さい場合、あるいは潜熱変化を主体にする場合の例であり、ここでは、気液分離器、流量制御弁等を備える必要が無く、より簡易な構成とすることができる。この場合でも、凝縮器３０に関しては、第１の凝縮器３０ａと第２の凝縮器３０ｂに対応するピンチポイントが合わせて２箇所でてくる（不図示）。本実施の形態のサイクルでは、約半分の領域で、作動媒体Ｍの凝縮温度を第２のランキンサイクル系８０ｂの低い凝縮温度にして効率改善することができる。

以上で説明した本発明の第１乃至第５の実施の形態に係る発電装置１０１、２０１、３０１、４０１、５０１によれば、複数のランキンサイクル系として、第１のランキンサイクル系８０ａ、第２のランキンサイクル系８０ｂを備えるので、各サイクル系統毎に作動媒体Ｍの蒸発温度あるいは凝縮温度を変えることができ、装置全体がひとつのピンチポイントに支配されることなく、系統毎のピンチポイントに支配されるようになり、発電装置としての効率を上げることができる。

なお、ピンチポイントの制限をなくすため、従来技術として作動媒体にアンモニア水溶液を用いて、蒸気発生器の温度変化を一定温度の蒸発ではなく、アンモニア水溶液の濃度変化とともに蒸発温度が変化するようにし、効率を改善したカリーナサイクルがある。該カリーナサイクルでは凝縮温度（吸収温度）も、アンモニア水溶液の濃度変化とともに変化し、凝縮温度においてもピンチポイントの制限を回避している。しかしながら、カリーナサイクルは構成が複雑であり、安定運転も難しく、また設備コストからも難しい面がある。この点、本発明の第１乃至第５の実施の形態に係る発電装置１０１、２０１、３０１、４０１、５０１は、上述したように第１の膨張機２０ａ、第２の膨張機２０ａ、発電機４０等の構成をより簡略化、コンパクト化することができるので、発電装置全体の構成もより簡略化、コンパクト化することができ、また、安定的な運転をも可能とする。すなわち、排ガスあるいは排温水などの顕熱変化をする加熱媒体を熱源として用いる発電装置、あるいは、冷却水など顕熱変化をする冷却媒体を冷却源として用いる発電装置の効率を向上することができるとともに、構造の簡易化も図ることができる。

なお、本発明の実施の形態に係る駆動システムは、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。以上の説明では、ランキンサイクル系を２系統にした場合で説明しているが、３系統あるいはさらに多系統としても差し支えない。また、熱源が二種類存在する場合、二系統に熱源を対応させ、本発明のシステムを適用することもできる。

本発明の第１の実施の形態に係る発電装置の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施の形態に係る発電装置の発電機を説明する図である。本発明の第１の実施の形態に係る発電装置の蒸気発生器、凝縮器の温度分布を模式的に示す線図である。本発明の第２の実施の形態に係る発電装置の構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施の形態に係る発電装置の蒸気発生器、凝縮器の温度分布を模式的に示す線図である。本発明の第３の実施の形態に係る発電装置の構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施の形態に係る発電装置の蒸気発生器、凝縮器の温度分布を模式的に示す線図である。本発明の第４の実施の形態に係る発電装置の構成を示すブロック図である。本発明の第４の実施の形態に係る発電装置の蒸気発生器、凝縮器の温度分布を模式的に示す線図である。本発明の第５の実施の形態に係る発電装置の構成を示すブロック図である。従来技術を説明するための図である。

符号の説明

１０、５１０蒸気発生器
１０ａ第１の蒸気発生器
１０ｂ第２の蒸気発生器
２０ａ第１の膨張機
２０ｂ第２の膨張機
３０、３３０凝縮器
３０ａ第１の凝縮器
３０ｂ第２の凝縮器
４０発電機
４１ケーシング
４２回転軸
７０仕切弁
８０ａ第１のランキンサイクル系
８０ｂ第２のランキンサイクル系
８２整流器
８４インバータ
９４配管
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１発電装置
Ｃ冷却媒体
Ｈ加熱媒体
Ｍ作動媒体
Ｐピンチポイント

Claims

作動媒体を蒸発させる第１の蒸気発生器と、前記第１の蒸気発生器で蒸発した作動媒体を膨張させて機械的動力を得る第１の膨張機と、前記膨張した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、を含んで構成される第１のランキンサイクル系と；
作動媒体を前記第１の蒸気発生器の蒸発温度より低い温度で蒸発させる第２の蒸気発生器と、前記第２の蒸気発生器で蒸発した作動媒体を膨張させて機械的動力を得る第２の膨張機と、前記凝縮器と、を含んで構成される第２のランキンサイクル系と；
前記凝縮器から前記第１の蒸気発生器及び前記第２の蒸気発生器へ前記作動媒体を導く配管であって、前記第１のランキンサイクル系と前記第２のランキンサイクル系とを接続する配管と；
前記第１の膨張機及び前記第２の膨張機で得られる機械的動力により駆動される被駆動機とを備え；
前記凝縮器は、前記第１の膨張機で膨張した作動媒体を凝縮させる第１の凝縮器と、前記第２の膨張機で膨張した作動媒体を前記第１の凝縮器の凝縮温度とは異なる温度で凝縮させる第２の凝縮器に分かれている、
駆動システム。
前記第１のランキンサイクル系を循環する作動媒体と前記第２のランキンサイクル系を循環する作動媒体の流量を調整する調整手段を備える；
請求項１に記載の駆動システム。
作動媒体を蒸発させる第１の蒸気発生器と；
前記第１の蒸気発生器で蒸発した作動媒体を膨張させて機械的動力を得る第１の膨張機と；
作動媒体を前記第１の蒸気発生器の蒸発温度より低い温度で蒸発させる第２の蒸気発生器と；
前記第２の蒸気発生器で蒸発した作動媒体を膨張させて機械的動力を得る第２の膨張機と；
前記膨張した作動媒体を凝縮させる凝縮器と；
前記第１の膨張機及び前記第２の膨張機で得られる機械的動力により駆動される被駆動機とを備え；
前記凝縮器は、前記第１の膨張機で膨張した作動媒体を凝縮させる第１の凝縮器と、前記第２の膨張機で膨張した作動媒体を前記第１の凝縮器の凝縮温度とは異なる温度で凝縮させる第２の凝縮器に分かれており；
前記第１の膨張機と、前記第１の蒸気発生器と、前記第１の凝縮器とを含んで構成される第１のランキンサイクル系と、
前記第２の膨張機と、前記第２の蒸気発生器と、前記第２の凝縮器とを含んで構成されるランキンサイクル系であって、前記第１のランキンサイクル系とは分離された第２のランキンサイクル系とを接続する接続部をさらに備え；
前記接続部は、前記第１のランキンサイクル系を循環する作動媒体と前記第２のランキンサイクル系を循環する作動媒体の流量を調整する調整手段を備える；
駆動システム。
前記作動媒体の凝縮は冷却媒体の顕熱による冷却により行われ、該冷却媒体は、前記第２の凝縮器から前記第１の凝縮器の順に流れるように構成された、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の駆動システム。
前記作動媒体の蒸発は加熱媒体の顕熱による加熱により行われ、該加熱媒体は、前記第１の蒸気発生器から前記第２の蒸気発生器の順に流れるように構成された、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の駆動システム。
前記被駆動機は発電機であり、前記第１の膨張機及び前記第２の膨張機と、前記発電機とを内部に密閉して収納するケーシングを備える；
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の駆動システム。
前記第１の膨張機は前記発電機の回転軸の一端に配設され、前記第２の膨張機は前記発電機の回転軸の他端に配設される、
請求項６に記載の駆動システム。
作動媒体を蒸発させる第１の蒸気発生器と；
前記第１の蒸気発生器で蒸発した作動媒体を膨張させて機械的動力を得る第１の膨張機と；
作動媒体を前記第１の蒸気発生器の蒸発温度より低い温度で蒸発させる第２の蒸気発生器と；
前記第２の蒸気発生器で蒸発した作動媒体を膨張させて機械的動力を得る第２の膨張機と；
前記膨張した作動媒体を凝縮させる凝縮器と；
前記第１の膨張機及び前記第２の膨張機で得られる機械的動力により駆動される被駆動機とを備え；
前記被駆動機は発電機であり、前記第１の膨張機及び前記第２の膨張機と、前記発電機とを内部に密閉して収納するケーシングをさらに備え；
前記第１の膨張機は前記発電機の回転軸の一端に配設され、前記第２の膨張機は前記発電機の回転軸の他端に配設される、
駆動システム。
作動媒体を蒸発させる蒸気発生器と；
前記蒸発した作動媒体を膨張させて機械的動力を得る第１の膨張機と；
前記蒸発した作動媒体を膨張させて機械的動力を得る第２の膨張機と；
前記第１の膨張機で膨張した作動媒体を凝縮させる第１の凝縮器と；
前記第２の膨張機で膨張した作動媒体を前記第１の凝縮器の凝縮温度より低い温度で凝縮させる第２の凝縮器と；
前記第１の膨張機及び前記第２の膨張機で得られる機械的動力により駆動される被駆動機とを備え；
前記被駆動機は発電機であり、前記第１の膨張機及び前記第２の膨張機と、前記発電機とを内部に密閉して収納するケーシングをさらに備え；
前記第１の膨張機は前記発電機の回転軸の一端に配設され、前記第２の膨張機は前記発電機の回転軸の他端に配設される、
駆動システム。
前記発電した電力が交流電力であって、該交流電力を直流電力に変換する整流器と；
前記直流電力を交流電力に変換するインバータとを備える；
請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の駆動システム。