JP5819806B2 - 回転機駆動システム - Google Patents

Description

本発明は、回転機駆動システムに関するものである。

従来、例えば下記特許文献１に開示されているように、工場等の各種の設備からの排熱を回収し、その回収された排熱のエネルギーを利用して回転機を駆動する回転機駆動システムが知られている。特許文献１に開示された回転機駆動システムは、作動媒体が循環する循環回路と、回転機である発電機とを備えている。循環回路には、排熱を利用して作動媒体を蒸発させる蒸発器と、蒸発器で蒸発した作動媒体を膨張させる膨張機と、膨張機で膨張した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器で凝縮された作動媒体を前記蒸発器へ送るポンプと、が直列に接続されている。発電機は、膨張機内で作動媒体が膨張することにより駆動される。特許文献１には、１００〜１５０℃の排温水など、比較的低温度の熱源を利用して高圧蒸気を生成する、ということが示されている。

特開２００４−３３９９６５号公報

ところで、加熱媒体として利用可能な複数の熱源が存在する場合、前記特許文献１では、複数の熱源に対応する複数の回転機駆動システムを設ける必要がある。その結果、回転機駆動システムを含む発電設備全体が大型化してしまう。また、費用も増大してしまう。

そこで、本発明は、前記従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回転機駆動システムを小型化し、かつ、コストを低減することにある。

前記の目的を達成するため、本発明は、第１回路と第２回路と含み、前記第１回路及び前記第２回路において作動媒体を循環させる循環回路を備えており、前記第１回路には、第１加熱媒体を受け入れて液状の作動媒体を気化させる第１熱源熱交換器と、回転軸に接続されており、前記第１熱源熱交換器で気化した作動媒体が膨張することによって前記回転軸を回転させる第１膨張機と、が含まれており、前記第２回路には、第２加熱媒体を受け入れて液状の作動媒体を気化させる第２熱源熱交換器と、前記回転軸に接続されており、前記第２熱源熱交換器で気化した作動媒体が膨張することによって前記回転軸を回転させる第２膨張機と、が含まれており、前記回転軸に設けられたロータ部を有する回転機が設けられており、前記第２回路における前記第２膨張機の下流側の部位が、前記第１回路における前記第１膨張機の下流側の部位に接続されており、前記第１回路には、前記第１膨張機で用いられた作動媒体及び前記第２膨張機で用いられた作動媒体を凝縮させる凝縮器が設けられている回転機駆動システムである。

本発明では、第１熱源熱交換器において作動媒体が第１加熱媒体によって加熱されて気化し、この第１熱源熱交換器で気化した作動媒体は第１膨張機で膨張して回転軸を回転させる。一方、第２熱源熱交換器において作動媒体が第２加熱媒体によって加熱されて気化し、この第２熱源熱交換器で気化した作動媒体は第２膨張機で膨張して回転軸を回転させる。このように、回転機のロータ部を回転させる回転軸に、第１膨張機と第２膨張機がそれぞれ接続されることにより、複数の加熱媒体の熱エネルギーを利用して回転機を駆動することができる。その結果、回転機駆動システムを小型化し、かつ、費用を低減することができる。また、回転機のロータ部を回転させる回転軸には、第１膨張機と第２膨張機がそれぞれ接続されているため、第１加熱媒体による作動媒体への入熱量が変動したとしても、第２加熱媒体による作動媒体への入熱量によっても回転機を駆動することになるため、回転機が、第１加熱媒体による作動媒体への入熱量の変動の影響を受けて、駆動量が変動することを抑制することができる。第２加熱媒体による作動媒体への入熱量が変動した場合にも、第１加熱媒体による作動媒体への入熱によって駆動量が変動することを抑制することができる。また凝縮器が最小数となるため、回転機駆動システムとしての構成を簡素化することができる。

ここで、前記第１熱源熱交換器に流入する前記第１加熱媒体の熱量が、前記第２熱源熱交換器に流入する前記第２加熱媒体の熱量よりも大きくてもよい。この場合、前記第１熱源熱交換器に流入する前記作動媒体の流量が、前記第２熱源熱交換器に流入する前記作動媒体の流量よりも多くなるように作動媒体の流量を調整する流量調整部が設けられていてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、入熱量が変動する場合においても、回転機の駆動量の変動を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る回転機駆動システムの構成を概略的に示す図である。 参考例に係る回転機駆動システムの構成を概略的に示す図である。 本発明の第２実施形態に係る回転機駆動システムの一部を概略的に示す図である。 本発明の第３実施形態に係る回転機駆動システムの一部を概略的に示す図である。 前記回転機駆動システムに設けられた磁気カップリングを説明するための図である。 本発明の第４実施形態に係る回転機駆動システムの一部を概略的に示す図である。 本発明の第５実施形態に係る回転機駆動システムの一部を概略的に示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の回転機駆動システムの構成を示している。具体的には、この回転機駆動システムは、作動媒体が循環するバイナリサイクル機関である循環回路１０と、回転機である発電機２０と、各種制御を行う制御部５０とを備えている。なお、循環回路１０内には、水よりも沸点の低い作動媒体（例えば、ＨＦＣ２４５ｆａ）が循環する。

循環回路１０には、作動媒体を気化させる第１熱源熱交換器１１と、作動媒体を気化させる第２熱源熱交換器１２と、気体状態にある作動媒体を膨張させる第１膨張機１３と、気体状態にある作動媒体を膨張させる第２膨張機１４と、第１膨張機１３及び第２膨張機１４で膨張した作動媒体を凝縮させる凝縮器手段１６と、凝縮器手段１６で凝縮された作動媒体を第１熱源熱交換器１１へ送るポンプ手段１８とが接続されている。

第１実施形態では、凝縮器手段１６が１つの凝縮器２２によって構成され、ポンプ手段１８が第１ポンプ１８ａと第２ポンプ１８ｂとを備えた構成となっている。

より具体的には、循環回路１０には、第１回路１０ａと、この第１回路１０ａに接続された第２回路１０ｂとが含まれている。第１回路１０ａには、第１熱源熱交換器１１と、第１膨張機１３と、凝縮器手段１６を構成する凝縮器２２と、ポンプ手段１８を構成する第１ポンプ１８ａ及び第２ポンプ１８ｂと、が設けられている。第２回路１０ｂには、第２熱源熱交換器１２と第２膨張機１４とが設けられている。第２回路１０ｂの一端は、第１回路１０ａにおける第１膨張機１３と凝縮器２２との間に接続されている。第２回路１０ｂの他端は、第１回路１０ａにおける第１ポンプ１８ａと第２ポンプ１８ｂとの間に接続されている。

第１熱源熱交換器１１は、第１加熱媒体の熱によって液状の作動媒体を気化させるものである。第１熱源熱交換器１１は、作動媒体が流れる作動媒体流路１１ａと、第１加熱媒体が流れる加熱媒体流路１１ｂとを有している。加熱媒体流路１１ｂは、第１加熱媒体回路３０に接続されており、第１加熱媒体が流れる。作動媒体流路１１ａを流れる作動媒体は、加熱媒体流路１１ｂを流れる第１加熱媒体と熱交換して蒸発する。

第１加熱媒体回路３０から供給される第１加熱媒体としては、例えば、坑井（蒸気井）から採取された蒸気や、工場等から排出された蒸気のほか、太陽熱を熱源とする集熱器により生成された蒸気や、エンジン、圧縮機等の排熱から生成された蒸気、バイオマスや化石燃料を熱源とするボイラーから生成された蒸気等が挙げられる。第１熱源熱交換器１１に導入される第１加熱媒体は、例えば１０５℃〜２５０℃である。

第１膨張機１３は、循環回路１０における第１熱源熱交換器１１の下流側に設けられており、第１熱源熱交換器１１で蒸発した作動媒体を膨張させることによって当該作動媒体からエネルギーを取り出す。本実施形態では、第１膨張機１３としてスクリュ膨張機が用いられている。スクリュ膨張機では、第１膨張機１３のケーシング１３ａ内に形成されたロータ室（図示せず）に雌雄一対のスクリュロータ１３ｂが収容されている。このスクリュ膨張機では、ケーシング１３ａに形成された吸気口から前記ロータ室に供給された作動媒体の膨張力によってスクリュロータ１３ｂが回転する。そして、前記ロータ室内で膨張することにより圧力が低下した作動媒体は、ケーシング１３ａに形成された排出口から排出される。スクリュロータ１３ｂは、回転軸２３に接続されている。すなわち、第１膨張機１３のスクリュロータ１３ｂのうちの一方に回転軸２３が接続されている。第１膨張機１３内で作動媒体が膨張することによってスクリュロータ１３ｂが駆動されると回転軸２３が回転する。なお、第１膨張機１３は、スクリュ膨張機に限られるものではなく、タービン型の膨張機等、その他の膨張機で構成してもよい。

第２熱源熱交換器１２は、第２加熱媒体の熱によって液状の作動媒体を気化させるものである。第２熱源熱交換器１２は、作動媒体が流れる作動媒体流路１２ａと、第２加熱媒体が流れる加熱媒体流路１２ｂとを有している。加熱媒体流路１２ｂは、第２加熱媒体回路３５に接続されており、第２加熱媒体が流れる。作動媒体流路１２ａを流れる作動媒体は、加熱媒体流路１２ｂを流れる第２加熱媒体と熱交換して蒸発する。

第２加熱媒体回路３５から供給される第２加熱媒体としては、例えば、温水等が挙げられる。第２熱源熱交換器１２に導入される第２加熱媒体は、例えば８０℃〜１００℃である。すなわち、第２加熱媒体の温度は、第１加熱媒体の温度よりも低い。なお、第２加熱媒体は、第１加熱媒体と同じ温度帯の例えば水蒸気等の蒸気であってもよい。また、第２加熱媒体は、第１加熱媒体よりも高温の熱媒体であってもよい。例えば、第２加熱媒体が蒸気であり、第１加熱媒体が温水であってもよい。

第２膨張機１４は、循環回路１０の第２回路１０ｂにおける第２熱源熱交換器１２の下流側に設けられており、第２熱源熱交換器１２で蒸発した作動媒体を膨張させることによって当該作動媒体からエネルギーを取り出す。

本実施形態では、第２膨張機１４としてスクリュ膨張機が用いられている。スクリュ膨張機では、第２膨張機１４のケーシング１４ａ内に形成されたロータ室（図示せず）に雌雄一対のスクリュロータ１４ｂが収容されている。このスクリュ膨張機では、ケーシング１４ａに形成された吸気口から前記ロータ室に供給された作動媒体の膨張力によってスクリュロータ１４ｂが回転する。そして、前記ロータ室内で膨張することにより圧力が低下した作動媒体は、ケーシング１４ａに形成された排出口から排出される。スクリュロータ１４ｂは、前記回転軸２３に接続されている。すなわち、第２膨張機１４のスクリュロータ１４ｂのうちの一方に回転軸２３が接続されている。第２膨張機１４内で作動媒体が膨張することによってスクリュロータ１４ｂが駆動されると回転軸２３が回転する。なお、第２膨張機１４は、スクリュ膨張機に限られるものではなく、タービン型の膨張機等、その他の膨張機で構成してもよい。

凝縮器手段１６は、第１膨張機１３及び第２膨張機１４から排出されたガス状の作動媒体を凝縮させて液状の作動媒体とするものである。前述したように第１実施形態では、凝縮器手段１６は、１つの凝縮器２２によって構成されている。

凝縮器２２は、ガス状の作動媒体が流れる作動媒体流路２２ａと、冷却媒体が流れる冷却媒体流路２２ｂとを有している。作動媒体流路２２ａには、第１膨張機１３でロータ１３ｂを駆動するのに用いられることによって膨張した作動媒体と、第２膨張機１４でロータ１４ｂを駆動するのに用いられることによって膨張した作動媒体とが流入する。

冷却媒体流路２２ｂは、冷却媒体回路４０に接続されており、この冷却媒体回路４０には、外部から供給される冷却媒体が流れる。冷却媒体としては、例えば、クーリングタワーで冷却された冷却水が挙げられる。作動媒体流路２２ａを流れる作動媒体は、冷却媒体流路２２ｂを流れる冷却媒体と熱交換することにより凝縮する。

ポンプ手段１８は、循環回路１０内で作動媒体を循環させるためのものであり、第１回路１０ａにおける凝縮器２２の下流側（第１熱源熱交換器１１と凝縮器２２との間）に設けられている。前述したようにポンプ手段１８は、第１ポンプ１８ａと第２ポンプ１８ｂとを備えている。第１ポンプ１８ａは第２ポンプ１８ｂに対して下流側に配置されている。したがって、第２ポンプ１８ｂは、凝縮器２２で凝縮された液状の作動媒体を吸引し、その作動媒体を加圧して送り出す。第１ポンプ１８ａは、第２ポンプ１８ｂから吐出された作動媒体の一部を吸引する。そして、第１ポンプ１８ａは、吸引した作動媒体を所定の圧力まで加圧して送り出す。第１ポンプ１８ａから吐出された液状の作動媒体は第１熱源熱交換器１１に導入される。第２ポンプ１８ｂから吐出された作動媒体の残部は、第２回路１０ｂに流入し、第２熱源熱交換器１２に導入される。なお、第２ポンプ１８ｂは、第２回路１０ｂに設けられていてもよい。

第１ポンプ１８ａ及び第２ポンプ１８ｂとして、インペラをロータとして備える遠心ポンプや、ロータが一対のギアからなるギアポンプ等が用いられる。これらのポンプ１８ａ，１８ｂは、任意の回転数で駆動され得る。

発電機２０は、ロータ部２０ａを有しており、このロータ部２０ａは、第１膨張機のスクリュロータ１３ｂのうちの一方と第２膨張機１４のスクリュロータ１４ｂのうちの一方とを接続する前記回転軸２３の中間部に設けられている。第１膨張機１３内で作動媒体が膨張することによってスクリュロータ１３ｂが駆動されると回転軸２３が回転し、また第２膨張機１４内で作動媒体が膨張することによってスクリュロータ１４ｂが駆動されると回転軸２３が回転する。これに伴ってロータ部２０ａは回転する。ロータ部２０ａが回転軸２３の回転に伴って回転することにより、発電機２０は電力を発生させる。本実施形態では、発電機２０として、ＩＰＭ発電機（永久磁石同期発電機）が用いられている。発電機２０は、図略のインバータによって回転数調整可能となっている。制御部５０は、発電機２０の発電効率がなるべく高くなるように発電機２０の回転数を調整すべく、図略のインバータに回転数調整信号を出力する。なお、発電機２０は、ＩＰＭ発電機に限られるものではなく、例えば誘導発電機等、他のタイプの発電機としてもよい。

第１回路１０ａには、第１バイパス通路２５が設けられている。第１バイパス通路２５には開閉弁からなるバイパス弁２５ａが設けられており、第１バイパス通路２５は、バイパス弁２５ａを開放することにより、作動媒体が第１回路１０ａにおいて第１膨張機１３を迂回して流れるようにする。第１バイパス通路２５の一端部は、第１回路１０ａにおける第１熱源熱交換器１１と第１膨張機１３との間の配管に接続され、第１バイパス通路２５の他端部は、第１回路１０ａにおける第１膨張機１３と凝縮器２２との間の配管に接続されている。

第２回路１０ｂには、第２バイパス通路２７が設けられている。第２バイパス通路２７には開閉弁からなるバイパス弁２７ａが設けられており、第２バイパス通路２７は、バイパス弁２７ａを開放することにより、作動媒体が第２回路１０ｂにおいて第２膨張機１４を迂回して流れるようにする。第２バイパス通路２７の一端部は、第２回路１０ｂにおける第２熱源熱交換器１２と第２膨張機１４との間の配管に接続され、第２バイパス通路２７の他端部は、第２回路１０ｂにおける第２膨張機１４と凝縮器２２側の端部との間の配管に接続されている。

第１回路１０ａには、第１入り側圧力センサＰｓ１と第１背圧センサＰｄ１とが設けられている。第１入り側圧力センサＰｓは、第１回路１０ａを構成する配管のうち第１熱源熱交換器１１と第１膨張機１３との間の配管に設けられている。第１背圧センサＰｄ１は、第１回路１０ａを構成する配管のうち第１膨張機１３と凝縮器２２との間の配管に設けられている。

第２回路１０ｂには、第２入り側圧力センサＰｓ２と第２背圧センサＰｄ２とが設けられている。第２入り側圧力センサＰｓ２は、第２回路１０ｂを構成する配管のうち第２熱源熱交換器１２と第２膨張機１４との間の配管に設けられている。第２背圧センサＰｄ２は、第２回路１０ｂを構成する配管のうち第２膨張機１４と凝縮器２２側の端部との間の配管に設けられている。

制御部５０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等を備えていて、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより所定の機能を発揮する。この制御部５０の機能には、ポンプ制御部５１と開閉制御部５２とが含まれている。

ポンプ制御部５１は、第１ポンプ１８ａ及び第２ポンプ１８ｂの回転数制御を行う。第１ポンプ１８ａ及び第２ポンプ１８ｂは図略のインバータによって回転数制御される構成となっているため、ポンプ制御部５１は、インバータに制御信号を送ることによって第１ポンプ１８ａ及び第２ポンプ１８ｂの回転数制御を行う。

なお、両ポンプ１８ａ，１８ｂの回転数をそれぞれ調整する構成に限られない。例えば、両ポンプ１８ａ，１８ｂの回転数を同じ回転数で駆動する構成としてもよい。

開閉制御部５２は、第１膨張機１３が作動媒体によって駆動される一方で、第２膨張機１４が駆動されない状態又は駆動されない状態に近い状態のときに、第２バイパス通路２７のバイパス弁２７ａを開放する制御を行う。一方、開閉制御部５２は、第２膨張機１４が作動媒体によって駆動される一方で、第１膨張機１３が駆動されない状態又は駆動されない状態に近い状態のときに、第１バイパス通路２５のバイパス弁２５ａを開放する制御を行う。バイパス弁２５ａ，２７ａを開放することにより、スクリュロータ１４ｂ，１３ｂを空回り可能な状態にする。これにより、液状の作動媒体が一方の膨張機１４，１３に導入されることによって他方の膨張機１３，１４の駆動負荷が増大してしまうことを防止する。

開閉制御部５２は、ポンプ手段１８の起動指令を受信すると、バイパス弁２５ａ，２７ａを開放する制御を行い、その後、第１入り側圧力センサＰｓ１の検出値と第１背圧センサＰｄ１の検出値とから得られる圧力差が予め設定された閾値に達すると、第１バイパス通路２５のバイパス弁２５ａを閉じる制御を行い、第２入り側圧力センサＰｓ２の検出値と第２背圧センサＰｄ２の検出値とから得られる圧力差が予め設定された閾値に達すると、第２バイパス通路２７のバイパス弁２７ａを閉じる制御を行う。この圧力差の閾値は、熱源熱交換器１１，１２で作動媒体が十分に蒸発し、膨張機１３，１４を駆動することができる状態と判断できるような圧力に設定されている。

なお、バイパス弁２５ａ，２７ａの開閉制御は、これに限られるものではない。例えば、背圧センサＰｄ１，Ｐｄ２を省略し、開閉制御部５２は、ポンプ手段１８の起動指令を受信すると、バイパス弁２５ａ，２７ａを開放する制御を行い、その後、第１入り側圧力センサＰｓ１の検出値が予め設定された閾値に達すると、バイパス弁２５ａを閉じ、第２入り側圧力センサＰｓ２の検出値が予め設定された閾値に達すると、バイパス弁２７ａを閉じる制御を行うようにしてもよい。また、入り側圧力センサＰｓ１，Ｐｓ２及び背圧センサＰｄ１，Ｐｄ２を省略し、ポンプ手段の起動指令を受信したのち、予め設定された所定の時間が経過すると、バイパス弁２５ａ，２７ａを閉じる制御を行うようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態では、第１熱源熱交換器１１において作動媒体が第１加熱媒体によって加熱されて気化し、この第１熱源熱交換器１１で気化した作動媒体は第１膨張機１３で膨張して回転軸２３を回転させる。一方、第２熱源熱交換器１２において作動媒体が第２加熱媒体によって加熱されて気化し、この第２熱源熱交換器１２で気化した作動媒体は第２膨張機１４で膨張して回転軸２３を回転させる。このように、発電機２０のロータ部２０ａを回転させる回転軸２３に、第１膨張機１３と第２膨張機１４がそれぞれ接続されることにより、１つの発電機２０のみにて複数の加熱媒体の熱エネルギーを利用することができる。その結果、回転機駆動システムを小型化し、かつ、費用を低減することができる。また、第２加熱媒体による作動媒体への入熱量が変動したとしても、第１加熱媒体による作動媒体への入熱量によっても発電機２０を駆動することになるため、発電機２０がその影響を受けて、駆動量が変動することを抑制することができる。

また第１実施形態では、凝縮器手段１６が１つの凝縮器２２によって構成されており、第１膨張機１３で用いられた作動媒体に加え、第２膨張機１４で用いられた作動媒体をも凝縮させる。したがって、凝縮器２２が最小数となるため、回転機駆動システムとしての構成を簡素化することができる。

（参考例）
図２は参考例を示す。尚、ここでは第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第１実施形態回転機駆動システムでは、第２回路１０ｂを構成する配管が第１回路１０ａを構成する配管に接続されていて、循環回路１０内において作動媒体が、第１回路１０ａ及び第２回路１０ｂ間で分流及び合流する。これに対し、参考例では、第２回路１０ｂを構成する配管が第１回路１０ａを構成する配管に接続されておらず、第１回路１０ａ及び第２回路１０ｂがそれぞれ独立した閉回路として構成されている。第１回路１０ａを循環する作動媒体と、第２回路１０ｂを循環する作動媒体とは、同じ作動媒体であってもよく、異なる作動媒体であってもよい。

参考例の凝縮器手段１６は、第１回路１０ａに設けられた第１凝縮器４３と、第２回路１０ｂに設けられた第２凝縮器４４とを備えている。第１回路１０ａには、第１熱源熱交換器１１と第１膨張機１３と第１凝縮器４３と第１ポンプ１８ａとが設けられ、第２回路１０ｂには、第２熱源熱交換器１２と第２膨張機１４と第２凝縮器４４と第２ポンプ１８ｂとが設けられている。

第１凝縮器４３は、作動媒体が流れる作動媒体流路４３ａと、冷却媒体が流れる冷却媒体流路４３ｂとを有している。第１凝縮器４３の作動媒体流路４３ａには、第１膨張機１３でロータ１３ｂを駆動するのに用いられることによって膨張した作動媒体が流入する。

冷却媒体流路４３ｂは、冷却媒体回路４０に接続されており、この冷却媒体回路４０には、外部から供給される冷却媒体が流れる。冷却媒体としては、例えば、クーリングタワーで冷却された冷却水が挙げられる。作動媒体流路４３ａを流れる作動媒体は、冷却媒体流路４３ｂを流れる冷却媒体と熱交換することにより凝縮する。

第２凝縮器４４は、作動媒体が流れる作動媒体流路４４ａと、冷却媒体が流れる冷却媒体流路４４ｂとを有している。第２凝縮器４４の作動媒体流路４４ａには、第２膨張機１４でロータ１４ｂを駆動するのに用いられることによって膨張した作動媒体が流入する。

冷却媒体流路４４ｂは、冷却媒体回路４０に接続されており、この冷却媒体回路４０には、外部から供給される冷却媒体が流れる。作動媒体流路４４ａを流れる作動媒体は、冷却媒体流路４４ｂを流れる冷却媒体と熱交換することにより凝縮する。なお、第２凝縮器４４の冷却媒体流路４４ｂは、第１凝縮器４３の冷却媒体流路４３ｂに接続される冷却媒体回路４０とは別の冷却媒体回路に接続されていてもよい。

第１実施形態では、第１ポンプ１８ａからの作動媒体の吐出流量と、第２ポンプ１８ｂからの作動媒体の吐出流量との差分により、第１熱源熱交換器１１及び第２熱源熱交換器１２へのそれぞれの流入量が決まる。これに対し、参考例では、第１ポンプ１８ａからの作動媒体の吐出流量により第１熱源熱交換器１１への作動媒体の流入量が決まり、第２ポンプ１８ｂからの作動媒体の吐出流量により第２熱源熱交換器１２への作動媒体の流入量が決まる。

ポンプ制御部５１は、通常運転時において、第２熱源熱交換器１２よりも第１熱源熱交換器１１により多くの作動媒体が流れるように、第１ポンプ１８ａ及び第２ポンプ１８ｂの回転数を調整する。なお、回転数を調整する構成に代え、第１ポンプ１８ａの定格吐出量が第２ポンプ１８ｂの定格吐出量よりも多くなるように、第１ポンプ１８ａ及び第２ポンプ１８ｂが選定されていてもよい。

開閉制御部５２の制御動作は、第１実施形態の開閉制御部５２の制御動作と同じである。

本実施形態では、第１凝縮器４３および第２凝縮器４４をそれぞれ第１熱源熱交換器１１への入熱量および第２熱源熱交換器１２への入熱量に応じて個別に設計することができる。このため、回転機駆動システムとしての最適化を図ることができる。

なお、第１実施形態及び参考例において、第１バイパス通路２５、第２バイパス通路２７及び開閉制御部５２は省略されていてもよい。その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが前記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態）
図３は本発明の第２実施形態に係る回転機駆動システムの一部分のみを示している。尚、ここでは第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第１実施形態では、回転軸２３が１本の軸部材によって構成されている。これに対し、この第２実施形態では、回転軸２３が、第１軸部２３ａと第２軸部２３ｂとに分断されるとともに、これら第１軸部２３ａ及び第２軸部２３ｂを駆動力が伝達するように結合する結合部２３ｃを有する構成となっている。

結合部２３ｃは、第１軸部２３ａと第２軸部２３ｂとの間で回転数を変換する増減速機構６１によって構成されている。増減速機構６１は、第１軸部２３ａに接続された第１歯車６１ａと、第２軸部２３ｂに接続されるとともに第１歯車６１ａに噛み合わされた第２歯車６１ｂとを有する。図例では、第１歯車６１ａの歯数が第２歯車６１ｂの歯数よりも多い構成となっているが、代替的に、この逆の構成が採用され得る。また、図例では、第１軸部２３ａに発電機２０が設けられる構成となっているが、代替的に、第２軸部２３ｂに発電機２０が設けられる構成も採用され得る。

第１軸部２３ａは一端部において第１膨張機１３に接続されている。第１軸部２３ａの他端部には、第１歯車６１ａが結合されている。第２軸部２３ｂは、一端部において第２膨張機１４に接続されている。第２軸部２３ｂの他端部には、第２歯車６１ｂが結合されている。

第２実施形態では、第１膨張機１３の回転数と第２膨張機１４の回転数とが異なる場合に、容易に対処可能となる。すなわち、第１膨張機１３及び第２膨張機１４が互いに異なる形式の膨張機で構成されるような場合であって、定格回転数が異なる場合には、第１軸部２３ａと第２軸部２３ｂとの間に増減速機構６１が設けられることにより、両者の回転数差に容易に対応可能となる。

なお、第１バイパス通路２５、第２バイパス通路２７及び開閉制御部５２は省略されていてもよい。その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが前記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
図４は本発明の第３実施形態に係る回転機駆動システムの一部分のみを示している。尚、ここでは第２実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第２実施形態では、結合部２３ｃが増減速機構６１によって構成されている。これに対し、第３実施形態では、結合部２３ｃは、第１軸部２３ａと第２軸部２３ｂとを磁気的に結合する磁気カップリング６５によって構成されている。

図５にも示すように、磁気カップリング６５は、第１軸部２３ａの他端部に設けられた外筒体６５ａと、第２軸部２３ｂの他端部に設けられた内挿体６５ｂとを有する。外筒体６５ａは、第２軸部２３ｂ側を向いて開口する有底筒状に形成されており、非磁性体によって構成されている。外筒体６５ａにおいて、その円筒状に形成された部分には、互いに対向するように、周方向に離れて配置された複数の駆動側磁石６５ｃ（図５参照）が設けられている。

外筒体６５ａは、スクリュロータ１３ｂとともに、密閉体であるケーシング１３ａ内に収容されている。したがって第１軸部２３ａもケーシング１３ａの内部に収容されている。第１軸部２３ａは、ケーシング１３ａ内において図略の軸受によって回転自在に支持されている。このケーシング１３ａにより、ケーシング１３ａの内部が、ケーシング１３ａ外部から気密的に隔離される。ケーシング１３ａ内部には、循環回路１０で用いられている作動媒体も封入されている。

内挿体６５ｂは、円柱状に形成されるとともに外筒体６５ａの内側に挿入されている。内挿体６５ｂは、外筒体６５ａ同様に非磁性体によって構成されている。内挿体６５ｂの外周面（外筒体６５ａの内側に挿し込まれる部分の外周面）には駆動側磁石６５ｃに応じた数の従動側磁石６５ｄ（図５参照）が取り付けられている。これら駆動側磁石６５ｃと従動側磁石６５ｄとは、互いに異なる磁極を対面させるようにして配置されていて、両磁石６５ｃ，６５ｄの間に隔壁（ケーシング１３ａを構成する壁部の一部）１３ｃを透過して磁気的な引力が誘起されるようになっており、第１軸部２３ａの回転駆動力を第２軸部２３ｂに伝達できる。

第３実施形態では、ケーシング１３ａ内に収容された第１軸部２３ａは、ケーシング１３ａ内で軸受によって軸支されるため、この軸受を通して潤滑油、作動媒体等の流体が外部に漏れることを防止することができ、しかも磁気カップリング６５によって第１軸部２３ａと第２軸部２３ｂとを駆動連結することができる。

なお、第３実施形態では、第２軸部２３ｂ及び内挿体６５ｂが密閉体内に収容される構成としていないが、代替的に、第２軸部２３ｂ及び内挿体６５ｂも密閉体内に収容される構成としてもよい。

また、第３実施形態では、磁気カップリング６５の外筒体６５ａが駆動側となり、内挿体６５ｂが従動側になる構成としたが、代替的に、内挿体６５ｂが駆動側となり、外筒体６５ａが従動側になる構成としてもよい。

また第１バイパス通路２５、第２バイパス通路２７及び開閉制御部５２は省略されていてもよい。

その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが前記第２実施形態と同様である。

（第４実施形態）
図６は本発明の第４実施形態に係る回転機駆動システムの一部分のみを示している。尚、ここでは第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第４実施形態では、回転軸２３の軸受７０に、凝縮器２２に用いられた水が潤滑剤として供給される。すなわち、冷却媒体回路４０において、凝縮器２２の下流側の流路が、回転軸２３の軸受７０に接続されている。したがって、凝縮器２２の冷却媒体流路２２ｂで作動媒体の冷却に使用された冷却媒体が軸受７０の潤滑剤としても利用される。図例では、第２膨張機１４内に配置された軸受７０に冷却媒体を導入する構成を示しているが、軸受７０は、第２膨張機１４内に配置されていなくてもよい。

第４実施形態では、潤滑油を用いる必要がなく、潤滑剤（水）を廃棄する際にも、手間がかからない。

なお、第１バイパス通路２５、第２バイパス通路２７及び開閉制御部５２は省略されていてもよい。

その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが前記第１実施形態と同様である。

（第５実施形態）
図７は本発明の第５実施形態に係る回転機駆動システムの一部分のみを示している。尚、ここでは第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第５実施形態では、回転軸２３にモータ２００のロータ部が接続されている。すなわち、第２膨張機１４のスクリュロータ１４ｂにおいて、第１膨張機１３とは反対側（図７における右側）の端部に接続された軸部材、つまり、回転軸２３の一部である軸部材に、モータ２００のロータ部が接続されている。モータ２００は回転機として例示される。モータ２００のシャフト２０１は圧縮機９０に接続され、モータ２００の回転により圧縮機９０が駆動する。他の構成は第１施形態と同様である。圧縮機９０の駆動時には、第１および第２膨張機１３，１４の動力が回転軸２３および回転軸２３に接続されたシャフト２０１を介して圧縮機９０に伝達される。その結果、モータ２００のみにて圧縮機９０を駆動する場合に比べてモータ２００の消費電力を低減することができる。

なお、第１バイパス通路２５、第２バイパス通路２７及び開閉制御部５２は省略されていてもよい。

その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが前記第１実施形態と同様である。

（その他の実施形態）
なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、各実施形態において、第１熱源熱交換器１１及び第２熱源熱交換器１２は、作動媒体を飽和温度程度に加熱して蒸発させる蒸発部と、この蒸発部で飽和温度程度に加熱された作動媒体を過熱状態にする過熱部とを有する構成としてもよい。この場合において、蒸発部と過熱部とは別個に構成されていてもよく、あるいは一体的に構成されていてもよい。第４実施形態において、第１熱源熱交換器１１又は第２熱源熱交換器１２にて蒸気から凝縮した水が回転軸２３の軸受７０の潤滑剤として利用されてもよい。第５実施形態では、回転軸２３上に圧縮機９０が設けられ、当該圧縮機９０が回転機駆動システムにより直接的に駆動されてもよい。

１０ 循環回路
１０ａ 第１回路
１０ｂ 第２回路
１１ 第１熱源熱交換器
１２ 第２熱源熱交換器
１３ 第１膨張機
１４ 第２膨張機
１６ 凝縮器手段
１８ ポンプ手段
１８ａ 第１ポンプ
１８ｂ 第２ポンプ
２０ 発電機
２０ａ ロータ部
２２ 凝縮器
２３ 回転軸
３０ 第１加熱媒体回路
３５ 第２加熱媒体回路
４０ 冷却媒体回路
４３ 第１凝縮器
４４ 第２凝縮器
５０ 制御部
５１ ポンプ制御部
５２ 開閉制御部

Claims (2)

1. 第１回路と第２回路と含み、前記第１回路及び前記第２回路において作動媒体を循環させる循環回路を備えており、
   前記第１回路には、第１加熱媒体を受け入れて液状の作動媒体を気化させる第１熱源熱交換器と、
   回転軸に接続されており、前記第１熱源熱交換器で気化した作動媒体が膨張することによって前記回転軸を回転させる第１膨張機と、が含まれており、
   前記第２回路には、第２加熱媒体を受け入れて液状の作動媒体を気化させる第２熱源熱交換器と、
   前記回転軸に接続されており、前記第２熱源熱交換器で気化した作動媒体が膨張することによって前記回転軸を回転させる第２膨張機と、が含まれており、
   前記回転軸に設けられたロータ部を有する回転機が設けられており、
   前記第２回路における前記第２膨張機の下流側の部位が、前記第１回路における前記第１膨張機の下流側の部位に接続されており、
   前記第１回路には、前記第１膨張機で用いられた作動媒体及び前記第２膨張機で用いられた作動媒体を凝縮させる凝縮器が設けられている回転機駆動システム。
2. 前記第１熱源熱交換器に流入する前記第１加熱媒体の熱量が、前記第２熱源熱交換器に流入する前記第２加熱媒体の熱量よりも大きく、
   前記第１熱源熱交換器に流入する前記作動媒体の流量が、前記第２熱源熱交換器に流入する前記作動媒体の流量よりも多くなるように作動媒体の流量を調整する流量調整部が設けられている請求項１に記載の回転機駆動システム。

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