JP5622630B2 - 発電システム - Google Patents
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Description
ここで、mは、永久磁石の素材により規定される係数である。したがって、T0、B0及びB1を用いることにより、T1を算出し、このT1を永久磁石の温度として推定することができる。
ここで、Bは、永久磁石11gの磁束密度であり、kは発電機11固有の定数である。
ここで、T0は記憶部26に記憶された周囲温度であり、この周囲温度条件下において算出された磁束密度がB0である。また、B1は、電圧検出部24により検出された波高値Vm及び周波数fに基づいて算出された磁束密度である。なお、mは、永久磁石11gの素材により規定される係数である。この式(1)により推定温度T1が算出される。
B1 特定磁束密度
J1 軸受け部
L1 第1供給配管(膨張配管の一部)
L5 第2供給配管(冷却用配管)
T0 周囲温度(既知の温度)
T1 推定温度
Vm 波高値
f 周波数
1 発電システム
2 流体供給ポンプ
3 蒸発器
4 密閉式発電機
5 分離器
6 凝縮器
8 調整部材
10 回転部材
10a スクリュータービン(回転体)
10b 出力軸
11 発電機
11a ステータ
11b ロータ
11d ステータコイル(検出用コイル)
11f ロータ本体
11g 永久磁石
11h 突出部
12 収納容器
14 筒状部材(膨張用配管の一部)
15 蓋部材(膨張用配管の一部)
16a 本体部(格納部)
16f 導出口(第1導出口)
16i、17f 冷却用導入部
17c 導出口(第2導出口)
21 インバータ(受渡部材)
22 周囲温度検出部
23 制御部
24 電圧検出部
25 演算部
26 記憶部
27 温度推定部
28 指令部
29 コンタクタ(切換部材)
30 回転位置検出部
32 シールド部材
33 検出用コイル
34a 個別配管(貫通通路)
34b 集合配管(連結配管)
Claims (16)
- 作動流体の膨張を利用して発電する発電システムであって、
前記作動流体を吐出する流体供給ポンプと、
前記流体供給ポンプから供給された作動流体を加熱する蒸発器と、
前記蒸発器から導かれた作動流体の膨張により回転する回転体と、
前記回転体を格納する格納部と、
前記回転体から前記格納部を貫通して当該格納部の外部に延びるとともに前記回転体と一体に回転する出力軸と、
前記格納部に設けられ、前記出力軸を回転可能に支持する軸受け部と、
前記出力軸に連結されるとともに前記回転体の回転駆動に応じて発電する発電機と、
前記回転体の回転に供された作動流体を凝縮する凝縮器と、
前記出力軸、前記軸受け部、及び前記発電機を収納する収納容器と、
前記流体供給ポンプから吐出された作動流体の一部を前記蒸発器を介さずに前記収納容器内に導くための冷却用配管とを備え、
前記発電機は、前記冷却用配管を介して前記収納容器内に導入された作動流体に接触する位置に設けられ、
前記格納部は、前記収納容器内に収納され、前記回転体の回転に供された作動流体を前記格納部の外部であって前記収納容器の内側に導出する第1導出口を有し、
前記収納容器は、前記第1導出口から導出された作動流体を前記収納容器の外部に導出する第2導出口を有し、
前記発電機は、前記第1導出口と前記第2導出口との間に設けられ、
前記冷却用配管は、前記第1導出口から第2導出口に至る作動流体の流れ方向において、前記発電機の配設位置よりも第1導出口寄りの位置から前記収納容器内に作動流体を導入する、発電システム。 - 前記冷却用配管内を流れる作動流体の流量、圧力の少なくとも一方を調整する調整部材をさらに備えている、請求項1に記載の発電システム。
- 作動流体の膨張を利用して発電する発電システムであって、
前記作動流体を吐出する流体供給ポンプと、
前記流体供給ポンプから供給された作動流体を加熱する蒸発器と、
前記蒸発器から導かれた作動流体の膨張により回転する回転体と、
前記回転体を格納する格納部と、
前記回転体から前記格納部を貫通して当該格納部の外部に延びるとともに前記回転体と一体に回転する出力軸と、
前記格納部に設けられ、前記出力軸を回転可能に支持する軸受け部と、
前記出力軸に連結されるとともに前記回転体の回転駆動に応じて発電する発電機と、
前記回転体の回転に供された作動流体を凝縮する凝縮器と、
前記出力軸、前記軸受け部、及び前記発電機を収納する収納容器と、
前記流体供給ポンプから吐出された作動流体の一部を前記蒸発器を介さずに前記収納容器内に導くための冷却用配管とを備え、
前記発電機は、前記冷却用配管を介して前記収納容器内に導入された作動流体に接触する位置に設けられ、
前記発電機は、ステータと、このステータに対して回転可能でかつ永久磁石が設けられたロータとを有し、
前記発電システムは、
前記冷却用配管内を流れる作動流体の流量を調整する調整部材と、
前記ロータの永久磁石の温度を推定するとともに、推定された温度に基づいて前記永久磁石が予め設定された温度となるように前記調整部材を制御する制御部とをさらに備え、
前記制御部は、
前記永久磁石の磁束密度を特定するための磁束密度特定手段と、
前記永久磁石の温度が既知である条件下において前記磁束密度特定手段により特定された基準磁束密度を記憶する記憶部と、
前記磁束密度特定手段により特定された特定磁束密度と、前記既知の温度と、前記基準磁束密度とに基づいて、前記特定磁束密度の特定時における前記永久磁石の温度を推定する温度推定部と、
前記永久磁石の推定温度に基づいて前記永久磁石が予め設定された目標温度となるように、前記調整部材に指令する指令部とを備えている、発電システム。 - 前記温度推定部は、前記特定磁束密度に対する前記基準磁束密度の比と、前記既知の温度とに基づいて前記永久磁石の温度を推定する、請求項3に記載の発電システム。
- 前記磁束密度特定手段は、前記ステータに設けられるとともに前記永久磁石の磁束密度の大きさに応じた大きさの起電力を生じさせることが可能な検出用コイルと、前記検出用コイルに印加された電圧を検出可能な電圧検出部と、前記電圧検出部により検出された電圧に基づいて前記永久磁石の磁束密度を算出する演算部とを備えている、請求項3又は4に記載の発電システム。
- 前記電圧検出部は、前記検出用コイルに印加された電圧波形における波高値と、周波数とを検出し、
前記演算部は、前記波高値と周波数とに基づいて前記永久磁石の磁束密度を算出する、請求項5に記載の発電システム。 - 前記電圧検出部は、前記波高値及び前記周波数を複数回検出し、
前記演算部は、前記波高値の平均値又は最大値、及び前記周波数の平均値又は最大値をそれぞれ算出するとともに、これら平均値又は最大値を用いて永久磁石の磁束密度を算出する、請求項6に記載の発電システム。 - 前記検出用コイルとの間で電力を受け渡し可能な受渡部材と、
前記受渡部材と前記検出コイルとを電気的に接続した接続状態と、前記受渡部材を前記検出用コイルから切断した切断状態との間で切換動作可能な切換部材とをさらに備え、
前記電圧検出部は、前記切換部材が前記切断状態に切り換えられた状態で、前記検出用コイルに印加された電圧を検出する、請求項5〜7の何れか1項に記載の発電システム。 - 前記ステータは、前記永久磁石の磁束密度の大きさに応じた大きさの起電力を生じさせることが可能なステータコイルを有し、
前記ステータコイルとの間で電力を受け渡し可能な受渡部材をさらに備え、
前記検出用コイルは、前記受渡部材に対して電気的に非接続である、請求項5〜7の何れか1項に記載の発電システム。 - 前記検出用コイルは、前記電圧検出部にのみ電気的に接続されている、請求項9に記載の発電システム。
- 前記永久磁石は、前記ロータの回転軸の軸線方向において前記ステータよりも突出する突出部を有し、
前記検出用コイルは、前記ステータコイルから前記軸線方向に離間するとともに前記永久磁石の突出部に対向するように配置され、
前記検出用コイルと前記ステータコイルとの間には、前記検出用コイルと前記ステータコイルとの間を磁気的に遮断するためのシールド部材が設けられている、請求項9又は10に記載の発電システム。 - 前記ステータに設けられ、前記ステータの周囲の温度を検出する周囲温度検出部をさらに備え、
前記記憶部は、前記周囲温度検出部により検出された温度を記憶する、請求項3〜11に記載の発電システム。 - 前記磁束密度特定手段は、前記ステータに設けられるとともに前記永久磁石の磁束、磁界の強さ、磁束密度の少なくとも1つを検出可能な物理量検出部を含んでいる、請求項3又は4に記載の発電システム。
- 前記蒸発器を経由して前記流体供給ポンプと前記格納部とを接続する膨張用配管を備え、
前記冷却用配管は、前記流体供給ポンプと前記蒸発器との間で前記膨張用配管から分岐して、前記収納容器に接続されている、請求項1〜13の何れか1項に記載の発電システム。 - 前記発電機は、筒状のステータと、このステータの内側に設けられるとともに永久磁石が設けられたロータとを有し、
前記ステータは、筒状のステータ本体と、前記ステータ本体に保持された複数のステータコイルとを備え、
前記ステータ本体には、前記各ステータコイルの間で前記ステータ本体を内外に貫通する貫通通路が形成されている、請求項1〜14の何れか1項に記載の発電システム。 - 前記貫通通路と前記冷却用配管とを連結するための連結配管をさらに備えている、請求項15に記載の発電システム。
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