JP5822505B2 - 発電システムに対する起動装置及び起動方法 - Google Patents

Description

本発明は、発電システムを起動する際に用いる起動装置及び起動方法に関する。

従来、工場の廃熱のように蒸気タービンを回転できるほどの熱量を持たない低温の熱源から熱を回収して発電を行う発電システムとして、バイナリー発電システム（以降、発電システムという）が注目されている。
ところで、このような発電システムは作動媒体を蒸発させて生成された蒸気で発電機を回転させなければ発電を行うことはできない。それゆえ、発電システムを起動する際、言い換えれば一度停止した発電システムを再起動する際には、作動媒体を循環させるポンプなどに最初に電力を供給する必要がある。

例えば、特許文献１には、発電機で発電された交流の電力を直流に変換するコンバータと、コンバータで変換された直流の電力を蓄電するバッテリと、バッテリで蓄電された直流の電力を交流に再変換するインバータとを有する発電システム（ランキンサイクル発電機）が開示されている。この発電システムは、電力会社などの外部の電力供給系統に接続されていない自立型ではないため、この発電システムを起動させるに際しては、商用電源（電力供給系統）からの電力を上述したポンプなどに供給するものと考えられる。

特開昭６０−８８８０７号公報

ところで、発電機は運動エネルギを電気エネルギに変換する機器であるが、この発電機に電気エネルギが供給されれば、付与された電気エネルギは運動エネルギに変換され、発電機は回転運動を行うようになる。それ故、発電システムを起動させるに際して、バッテリに蓄電された電力が発電機に供給されてしまうと、発電機がモータとして働いてしまうといった動作を行うことになり、蓄電された電力を消費してしまうという問題がある。

ところが、特許文献１の発電システムでは、バッテリからインバータを介して発電機に至るラインが存在し、発電機への電力逆流状況を回避することは困難なものとなっている。
さらに、特許文献１の発電システムを自立型の電力供給手段として使用しようとすると、電力会社などの外部の電力供給系統に接続されていない自立型の電力供給手段では、外部からの電力供給がないため、発電システムで発電が行われている間に電力を蓄えておいて、発電システムの起動に際しては蓄えられた電力をポンプに送って用いるなどの対策が必要となる。その場合、コンバータを介して予めバッテリに蓄電された直流の電力をインバータで交流に再変換し、再変換した電力を上述したポンプなどに供給するようにして、外部からの電力供給なしで起動することになると考えられる。

しかしながら、特許文献１の発電システムを自立型の電力供給手段として使用しようとしても、前記したように発電システムを起動させるに際して発電機に電気エネルギが供給され、蓄電された電力を消費してしまうという問題があるため、当然、蓄えられた電力をポンプなどの起動に十分用いることができず、外部からの電力供給なしで発電機を確実に起動させることができない可能性もある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、発電機への電力の逆流状況を回避しつつ蓄電された電力を用いてポンプ（発電機を作動させる作動媒体を圧送するポンプなど）を確実に起動させることにより、外部からの電力供給なしでも発電を開始乃至は再開することができる発電システムに対する起動装置及び起動方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じている。
すなわち、本発明の発電システムに対する起動装置は、熱源により液状の作動媒体を蒸発させて蒸気を生成する蒸発器と、前記蒸発器で生成された蒸気を利用して発電を行う発電機と、前記発電機で発電に利用された蒸気を凝縮させて、前記蒸発器に供給される液状の作動媒体を生成する凝縮器と、前記凝縮器で液状とされた作動媒体を圧送するポンプと、を備えていて、前記作動媒体を蒸発器から発電機及び凝縮器を経由して蒸発器に帰還させつつ発電機で発電を行う発電システムに対する起動装置であって、前記起動装置は、前記発電機で発電された電力を貯蔵する電力貯蔵部と、前記電力貯蔵部から前記ポンプへ向かって貯蔵された電力を供給可能なラインと、前記発電機と前記電力貯蔵部とを結ぶラインとに設けられ、前記電力貯蔵部から前記発電機に向かって貯蔵された電力が逆流することを防止する逆流防止手段と、を有しており、前記逆流防止手段は、ＯＦＦ時に前記電力貯蔵部から前記発電機への電力の供給を遮断し、ＯＮ時に前記発電機から前記ポンプ乃至は前記電力貯蔵部への電力供給を可能とするように、前記発電機と前記電力貯蔵部および前記ポンプとを結ぶラインに設けられたスイッチ手段と、前記発電機で発電される電圧値と前記電力貯蔵部に蓄電された電力の電圧値との差が所定値より小さくなった際に、スイッチ手段をＯＮ状態とする制御部と、を備えていることを特徴とする。

なお、前記逆流防止手段は、ＯＦＦ時に前記電力貯蔵部から前記発電機への電力の供給を遮断し、ＯＮ時に前記発電機から前記ポンプ乃至は前記電力貯蔵部への電力供給を可能とするように、前記発電機と前記電力貯蔵部および前記ポンプとを結ぶラインに設けられたスイッチ手段と、前記発電機で発電される電圧値と前記電力貯蔵部に蓄電された電力の電圧値との差が所定値より小さくなった際に、スイッチ手段をＯＮ状態とする制御部と、を備えているのが好ましい。

また、前記発電機で発電された交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、前記コンバータ部により変換された直流電力を貯蔵する電力貯蔵部と、前記電力貯蔵部から取り出された直流電力を交流電力へ変換した後、前記ポンプへ供給するインバータ部と、を有するのが好ましい。
また、前記発電機と前記ポンプとを結ぶラインから前記電力貯蔵部へ分岐したラインに設けられた第２のスイッチ手段と、前記発電機で発電される電圧値が前記電力貯蔵部に蓄電された電力の電圧値より小さくなった際に、前記第２のスイッチ手段をＯＦＦ状態とする制御部と、を備えているのが好ましい。

一方、発電システムに対する起動方法は、熱源により液状の作動媒体を蒸発させて蒸気を生成する蒸発器と、前記蒸発器で生成された蒸気を利用して発電を行う発電機と、前記発電機で発電に利用された蒸気を凝縮させて、前記蒸発器に供給される液状の作動媒体を生成する凝縮器と、前記凝縮器で液状とされた作動媒体を圧送するポンプと、を備えていて、前記作動媒体を蒸発器から発電機及び凝縮器を経由して蒸発器に帰還させつつ発電機で発電を行う発電システムに対する起動方法であって、ＯＦＦ時に電力貯蔵部から前記発電機への電力の供給を遮断し、ＯＮ時に前記発電機から前記ポンプ乃至は前記電力貯蔵部への電力供給を可能とするスイッチ手段を、前記発電機と前記電力貯蔵部および前記ポンプとを結ぶラインに設けておき、前記発電機で発電される電圧値と前記発電機で発電された電力を貯蔵する電力貯蔵部に蓄電された電力の電圧値との差が所定値より小さくなっている間に、前記スイッチ手段をＯＮ状態として前記発電機で発電された電力の一部を前記電力貯蔵部へ予め蓄電し、前記予め蓄電された電力が前記発電機に向かって逆流することを防止しつつ、当該蓄電された電力を前記ポンプへ導いて発電機を起動することを特徴とするものである。

本発明の発電システムに対する起動装置及び起動方法によれば、発電機への電力の逆流状況を回避しつつ蓄電された電力を用いてポンプ（発電機を作動させる作動媒体を圧送するポンプなど）を確実に起動させることにより、外部からの電力供給なしでも発電を開始乃至は再開することができる。

（ａ）は第１実施形態の起動装置の説明図であり、（ｂ）は起動装置における電圧変化を示す図である。 （ａ）は第１参考実施形態の起動装置の説明図であり、（ｂ）は起動装置における電圧変化を示す図である。 （ａ）は第２実施形態の起動装置の説明図であり、（ｂ）は起動装置における電圧変化を示す図である。 （ａ）は第２参考実施形態の起動装置の説明図であり、（ｂ）は起動装置における電圧変化を示す図である。 （ａ）は第３実施形態の起動装置の説明図であり、（ｂ）は起動装置における電圧変化を示す図である。

［第１実施形態］
以下、本発明に係る起動装置１の第１実施形態を、図１に基づき詳しく説明する。
まず、第１実施形態の起動装置１が備えられた発電システム２について説明する。
図１（ａ）に示すように、第１実施形態の発電システム２は、工場の廃熱や地熱や太陽熱のような熱源から熱を回収して発電を行うものであり、商用電力系統（外部の電力供給系統）とは独立した自立型の電力供給手段として用いられている。

この発電システム２は、熱源（図例では温水）により液状の作動媒体を蒸発させてガス状の作動媒体を生成する蒸発器３と、この蒸発器３で生成された作動媒体の蒸気を利用して発電を行う発電機４と、この発電機４で発電に利用された蒸気を凝縮させて、蒸発器３に供給される液状の作動媒体を生成する凝縮器５と、凝縮器５で液状とされた作動媒体を圧送するポンプ６とを備えている。これら蒸発器３、発電機４、凝縮器５及びポンプ６は、作動媒体を循環させる循環配管７により接続されていて、作動媒体を循環配管７の一方向に向かって送りつつ、作動媒体を蒸発器３、発電機４、凝縮器５、ポンプ６の順番に循環させる閉ループ状の構成とされている。

それ故、この発電システム２では、まず蒸発器３において、工場からの排水や地下から湧き出る温水や、太陽熱で温められた温水などの熱源との間に熱交換が行われて、作動媒体の液体から作動媒体の蒸気が生成される。そして、この蒸発器３から発電機４に送られた作動媒体の蒸気は、発電機４を駆動させ発電を行う。その後、蒸気は凝縮器５に送られ、凝縮器５において冷却水との間に熱交換が行われて、作動媒体の蒸気は液体に戻る。凝縮器５で生成された液状の作動媒体はポンプ６で圧送されて蒸発器３に帰還する。

ところで、本発明の発電システム２では、発電した電力を他の設備などに供給すると共に、発電電力の一部をポンプ６へ送ってその運転をも可能としている。具体的には、この発電機４とポンプ６との間にはこれらを結ぶライン（電力供給ライン）が配備されており、このラインを介して発電機４で発電された電力の一部がポンプ６に供給されて、このポンプ６を運転させる構成となっている。

この発電システム２において、発電された電力で運転されるポンプ６は複数あってもよく、このポンプ６には、具体的には液状の作動媒体を圧送するポンプ（循環ポンプ）や発電システム２の蒸発器３に外部から温水などを供給するポンプ（温水ポンプ）、さらには発電システム２の凝縮器５に冷却水を供給するポンプ（冷却ポンプ）などが含まれていてもよい。なお、説明が複雑になるのを避けるために、各図ではこれら複数のポンプのうちで代表的なものとして、作動媒体を圧送するポンプ（循環ポンプ）をポンプ６として示している。

この発電機４とポンプ６とを結ぶライン上に設けられた分岐点Ｙには、電力貯蔵部８側に向かう分岐ラインが接続されている。
起動装置１は、発電が行われている間に電力を蓄電しておき、発電を再始動する際には蓄電された電力をポンプ６に送って発電システム２の運転に必要な作動媒体、温水及び冷却水などの循環を可能にし、これによって発電システム２での発電始動を可能にするものである。

具体的には、この起動装置１は、発電機４で発電された電力を貯蔵する電力貯蔵部８と、この電力貯蔵部８からポンプ６へ向かって貯蔵された電力を供給可能なラインと、発電機４と電力貯蔵部８とを結ぶラインを有していて、このライン（発電機４〜電力貯蔵部８のライン）には、電力貯蔵部８から発電機４に向かって電力が逆流することを防止する逆流防止手段９が設けられている。

さらに、起動装置１は、交流を直流に変換するコンバータ１０、直流を交流に変換するインバータ１１を有している。
図１に示す如く、起動装置１に設けられた電力貯蔵部８は、直流の電力を蓄電可能なバッテリであり、陽極が分岐点Ｙを経由し発電機４及びポンプ６に接続されると共に、陰極が接地されている。すなわち、電力貯蔵部８からポンプ６へ向かうラインを経由して、貯蔵された電力がポンプ６に供給されるようになっている。

コンバータ１０は発電機４で発電された交流を例えば電圧２８０Ｖ程度の直流に変換するものであり、このコンバータ１０は発電機４から分岐点Ｙまでの配線、すなわち発電機４の出力側に設けられている。
インバータ１１は分岐点Ｙからポンプ６までの配線上で、電力貯蔵部８の出力側とポンプ６との間に設けられている。インバータ１１は、電力貯蔵部８からの直流電力やコンバータ１０で変換された直流電力を例えば６０Ｈｚ、２００Ｖ程度の電力に再変換するものである。

この構成により、発電機４で発電された交流の電力はコンバータ１０で直流に変換された後、再び、インバータ１１で所望の交流とされ、ポンプ６を駆動する電力となる。加えて、発電機４で発電された交流の電力はコンバータ１０で直流に変換された後、分岐点Ｙを介して電力貯蔵部８に送られる。そして、発電機４を再起動する際には、電力貯蔵部８に蓄電された電力がポンプ６に供給されることになる。

ここで、発電システムを起動させるに際して、蓄電された電力がもし発電機４に送られると、発電機４がモータとして働いてしまうといった動作を行うこととなる。そのため、せっかく蓄電した電力が発電機４により消費されてしまうといった不都合が生じる。
そこで、本発明の起動装置１には、上述のように発電機４に向かって貯蔵された電力が逆流すること、換言すると発電機４で貯蔵された電力が消費されることを防止する逆流防止手段９が設けられている。

本実施形態の逆流防止手段９は、ＯＦＦ時に電力貯蔵部８から発電機４への電力の供給を遮断することを可能とし、ＯＮ時に発電機４からポンプ６乃至は電力貯蔵部８への電力供給を可能とするように、発電機４と電力貯蔵部８およびポンプ６とを接続するスイッチ手段１５と、発電機４で発電される電圧値と電力貯蔵部８に蓄電されていた電力の電圧値との差が所定値より小さくなった際に、スイッチ手段１５をＯＮ状態とする制御部１６と、を備えている。

さらに、逆流防止手段９には、発電機４で発電された電圧値を測定する第１電圧測定手段１７と、電力貯蔵部８に蓄電されていた電力の電圧値を測定する第２電圧測定手段１８とが備えられていて、制御部１６はこれら第１電圧測定手段１７及び第２電圧測定手段１８で測定された電圧値に基づいて制御を行っている。
次に、図１（ａ）を用いて、逆流防止手段９を構成するスイッチ手段１５、第１電圧測定手段１７、第２電圧測定手段１８及び制御部１６について詳細を説明する。

スイッチ手段１５は、制御部１６からの制御信号によってＯＮ／ＯＦＦ切り替え可能なリレーで構成され、発電機４から分岐点Ｙに向かう配線上に設けられている。なお、この発電機４から分岐点Ｙに向かう配線上には、スイッチ手段１５だけでなく第１電圧測定手段１７も設けられている。
第１電圧測定手段１７は、発電機４で発電された電力の電圧を計測する電圧計である。この第１電圧測定手段１７は、発電機４から分岐点Ｙに向かう配線上であって、上述したコンバータ１０と分岐点Ｙとの間に配備されている。それゆえ、第１電圧測定手段１７で測定される電圧値は、発電機４で発電された交流の電力がコンバータ１０により変換された後の直流の電力における電圧となっている。このようにして第１電圧測定手段１７で測定された電圧値は、制御部１６に送られる。

一方、分岐点Ｙと電力貯蔵部８との間に設けられた配線には、第２電圧測定手段１８が設けられている。この第２電圧測定手段１８は、第１電圧測定手段１７と同様に直流の電圧値を測定するものであり、電力貯蔵部８に蓄電されていた電力の電圧値、言い換えれば電力貯蔵部８からインバータ１１（ポンプ６側）に供給される直流の電圧値を測定している。このようにして第２電圧測定手段１８で測定された電圧値も、第１電圧測定手段１７と同様に制御部１６に送られる。

制御部１６はＰＬＣやシーケンサなどで構成され、発電機４で発電され直流に変換された後の電圧値と電力貯蔵部８に蓄電された電力の電圧値との差に基づいて、スイッチ手段１５のＯＮ／ＯＦＦを切り替え自在に制御している。
具体的には、この制御部１６には第１電圧測定手段１７及び第２電圧測定手段１８で測定された電圧値が入力されており、第２電圧測定手段１８で測定された電圧値から第１電圧測定手段１７で測定された電圧値を差し引いた電圧の差が計算されている。そして、制御部１６では、算出された電圧の差が、予め定められた所定値より小さくなった際に、スイッチ手段１５をＯＮ状態、言い換えれば発電機４で発電された電力をポンプ６側に供給するようにしている。

なお、インバータ１１の出側には起動装置１から分岐した電力ラインにスイッチ２７を介して電力負荷（外部負荷）が接続されている。この電力ラインへは、例えばスイッチ手段１５がＯＮになると同時乃至は少し後にスイッチ２７をＯＮにして、発電機４で発電された電力を電力負荷側に供給するようにしている。
次に、この制御部１６での信号処理、すなわち、本発明の発電システム２の起動方法を説明する。

まず、発電機４が十分な電力を出力しているような運転状態にある場合を考える。
この運転状態では、制御部１６から送られる制御信号によりスイッチ手段１５はＯＮとなっている。そのため、発電機４の電力がコンバータ１０及びインバータ１１を介してポンプ６に送られてポンプ６の運転に用いられる。加えて、発電された交流の電力がコンバータ１０で直流に変換された上で余剰電力が電力貯蔵部８に送られ、この電力貯蔵部８で
蓄電される。

次に、何らかの理由（例えば、定期点検など）で発電機４が停止したとする。
発電機４が停止した際には、制御部１６から送られる制御信号によりスイッチ手段１５はＯＦＦとされ、発電機４と電力貯蔵部８とは非接続状態となる。
その後、発電機４を再起動する場合を考える。
図１（ｂ）に示す如く、発電機４を再起動する際には、電力貯蔵部８に蓄電された電力を使用する。すなわち、電力貯蔵部８に蓄電された電力が分岐点Ｙを介してポンプ６に供給され、ポンプ６が始動することにより発電が徐々に開始される。

このとき、電力負荷側へ分岐した電力ラインに設けられているスイッチ２７はＯＦＦとされている。
このようにして発電システム２が始動すると、発電機４で発電された電力がコンバータ１０に流れ、このコンバータ１０の出力電圧が第１電圧測定手段１７で測定される。この第１電圧測定手段１７で測定される電圧値は、発電量が大きくなるに連れて徐々に大きくなる。一方、電力貯蔵部８では蓄電された電力がポンプ６の運転に消費されるため、電力貯蔵部８の電圧は低下し、第２電圧測定手段１８で測定される電圧値も徐々に低下する。

そして、両電圧測定手段１７、１８で測定される電圧値の差が予め定められた所定値となる、例えば、第１電圧測定手段１７で測定される電圧値と第２電圧測定手段１８で測定される電圧値とが実質的に等しく（ほぼ等しく）なる。このように電圧値の差が予め定められた所定値となった場合に、制御部１６はスイッチ手段１５をＯＦＦからＯＮに切り替える。そして、このスイッチ手段１５のＯＮ以降は、発電機４で発電された電力が分岐点Ｙを介して電力貯蔵部８にも流れ込むようになるので、電力貯蔵部８で起動用の電力が再び蓄電される。

このように、第１電圧測定手段１７の電圧値と第２電圧測定手段１８の電圧値とが略同じ値となってからスイッチ手段１５をＯＮにすれば、コンバータ１０やインバータ１１や電力貯蔵部８などの機器に対し大きな電圧変化を与える危険性がなくなり、これらの機器に与える起動時の電気的なショックを和らげることができる。
また、両電圧測定手段１７、１８で測定される電圧値の差が略ゼロになるまではスイッチ手段１５はＯＦＦになっているため、電力貯蔵部８に蓄電された電力が発電機４に逆流することが無く、発電機４がモータとして回転して蓄電した電力を消費するといった不都合が確実に回避される。

すなわち、本実施形態に係る発電システム２に対する起動装置１及び起動方法によれば、発電機４への電力の逆流状況を回避しつつ蓄電された電力を用いてポンプ６を確実に起動させることにより、外部からの電力供給なしで発電を開始乃至は再開することが可能となる。
［第１参考実施形態］
次に、本発明の起動装置の参考となる第１参考実施形態の起動装置を説明する。

図２（ａ）にあるように、第１参考実施形態の起動装置１は、第１実施形態のスイッチ手段１５に代えてダイオード部１９（一方向電流通過手段）を有している。このダイオード部１９は、電力貯蔵部８から発電機４への電力の供給を遮断すると共に電力貯蔵部８からポンプ６への電力供給を可能とし、且つ発電機４から電力貯蔵部８への電力供給を可能とするものとなっている。

ダイオード部１９は、発電機４から分岐点Ｙに向かって（順方向に）電流が流れることを許容しつつ、発電機４側に向かって逆向きに（逆方向に）電流が流れることを規制可能なパワー半導体から構成されている。このダイオード部１９も、第１実施形態のスイッチ手段１５と同様に、発電機４から分岐点Ｙに向かう配線上であって、コンバータ１０よりも下流側に設けられている。ダイオード部１９については、発電機４からの電力を通過できるように、このダイオード部１９のアノードが発電機４の出力側に接続され、カソードがポンプ６側に接続されている。

それゆえ、ダイオード部１９では、発電機４の電圧が電力貯蔵部８の電圧よりも高い場合は発電機４から電力貯蔵部８側やポンプ６側に向かって電流が流れ電力が供給されるが、発電機４の電圧が電力貯蔵部８の電圧よりも低くなったとしても、電力貯蔵部８から発電機４への電力の逆流は発生しない。
なお、この第１参考実施形態の起動装置１にも、インバータ１１の出側には起動装置１から分岐した電力ラインにスイッチ２７を介して電力負荷（外部負荷）が接続されている。この電力ラインへは、例えばコンバータ１０で直流電力に返還された発電機４の発電電力の電圧と電力貯蔵部８の電圧とが同電位になった以降に、スイッチ２７をＯＮにして、発電機４で発電された電力を電力負荷側に供給するようにしている。例えば、発電機４を起動するに伴い低下する電力貯蔵部８の電圧が増加に転じたことを検知してスイッチ２７をＯＮにするように構成したり、コンバータ１０で直流電力に返還されたダイオード部１９のアノード側における発電機４の発電電力の電圧と、電力貯蔵部８（カソード側）の電圧とをそれぞれ電圧測定手段で測定し、両電圧を比較して両電圧が同電位になったことを判定した以降にスイッチ２７をＯＮにするように構成したり、ダイオード部１９を介して順方向（発電機４からポンプ６側）に電流が流れだしたことを検知した以降にスイッチ２７をＯＮにするように構成すればよい。

次に、第１参考実施形態の発電システム２の起動方法を説明する。
まず、発電機４が運転状態にある場合、発電機４で発電された電力がコンバータ１０→インバータ１１を経由してポンプ６に送られてポンプ６の運転に用いられる。加えて、発電された交流の電力の余剰電力がコンバータ１０で直流に変換された上で電力貯蔵部８に送られて、この電力貯蔵部８で蓄電される。

次に、何らかの理由（例えば、定期点検など）で発電機４が停止したとする。
発電機４が停止した際には、発電が行われなくなって発電機４（ダイオード部１９のアノード側）の電圧が低下する。ところが、電力貯蔵部８の電圧は、蓄電状態である故、高いままとなっている。つまり、普通であれば電圧が高い電力貯蔵部８から電圧が低い発電機４に向かって電流が流れるはずであるが、本実施形態の起動装置１にはダイオード部１９が逆流防止手段９として設けられているため、発電機４の起動の際に電圧の高い電力貯蔵部８側から発電機４に向かって電流が流れることはなく、発電機４と電力貯蔵部８とは実質的に非接続状態となる。

その後、発電機４を再起動する。
すなわち、図２（ｂ）に示す如く、発電機４を再起動する際には、電力貯蔵部８に蓄電された電力を使用する。すなわち、電力貯蔵部８に蓄電された電力がポンプ６に供給され、ポンプ６が始動することにより発電が徐々に開始される。
このとき、電力負荷側へ分岐した電力ラインに設けられているスイッチ２７はＯＦＦとされている。

このようにして発電システム２が始動すると、発電された電力により発電機４の電圧が徐々に上昇する。一方、電力貯蔵部８では蓄電された電力が、ポンプ６に対する電力供給ラインを介して送られてポンプ６の運転に消費されるため、電力貯蔵部８の電圧は徐々に低下する。
そして、ダイオード部１９の発電機４側の電圧が電力貯蔵部８側の電圧より実質的に高くなると、ダイオード部１９を介して発電機４から電力貯蔵部８に向かって電流が流れる（電力が供給される）ようになり、電力貯蔵部８で起動用の電力が再び蓄電される。

このように電力貯蔵部８から発電機４への電力の供給を遮断するダイオード部１９を設ければ、発電機４を起動する際において電力貯蔵部８の電圧が発電機４の電圧より高い場合にはダイオード部１９を介して発電機４側に電流が流れなくない。そして、電力貯蔵部８の電圧が発電機４の電圧と略同じか、低くなってからコンバータ１０やインバータ１１や電力貯蔵部８などの機器に電力が供給されることになるため、これらの設備を始動する際に大きな電圧変化を与える危険性がなくなり、これらの機器に与える起動時の電気的なショックを和らげることができる。

また、上述したように電力貯蔵部８の電圧が発電機４の電圧より高い間は、ダイオード部１９により発電機４に向かって電流が流れることが規制される。それゆえ、電力貯蔵部８に蓄電された電力が発電機４に逆流することが無く、発電機４がモータとして回転して蓄電した電力を消費するといった不都合が確実に回避される。
それ故、第１参考実施形態に係る発電システム２に対する起動装置１及び起動方法においても、第１実施形態の場合と同様に発電機４への電力の逆流状況が回避され、蓄電された電力を用いてポンプ６を確実に起動させることにより、外部からの電力供給なしで発電を開始乃至は再開することが可能となる。加えて、ダイオード部１９は上記の動作を自動的に（明示的な制御なしに）行うことができるため、第１実施形態における制御部１６を不要とすることができる。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態の起動装置を説明する。

図３（ａ）にあるように、第２実施形態の起動装置１は、第１実施形態と同様に、スイッチ手段１５、第１電圧測定手段１７、第２電圧測定手段１８、インバータ２０、コンバータ２１、制御部１６を有するものであるが、第１実施形態とは異なり、電力貯蔵部８に対するコンバータ２３とインバータ２２とをそれぞれ有している点が異なる。
具体的には、第２実施形態の起動装置１では、第１実施形態と同様に、スイッチ手段１５とポンプ６との間（スイッチ手段１５の下流側）にインバータ２０を有しており、このインバータ２０の出力側のラインから分岐された分岐ライン上に、インバータ２２、コンバータ２３、電力貯蔵部８が設けられている。

なお、以降では、発電機４からポンプ６に向かうラインに設けられたインバータ２０及びコンバータ２１を「第１インバータ２０」及び「第１コンバータ２１」と呼び、電力貯蔵部８に向かう分岐ラインに設けられたインバータ２２及びコンバータ２３を「第２インバータ２２」及び「第２コンバータ２３」と呼んで、区別して説明する。
具体的には、図３（ａ）に示す如く、この第１インバータ２０の出力側のラインから分岐されたラインが設けられ、このラインは、第２スイッチ手段２４→第２コンバータ２３→第２電圧測定手段１８を経由して電力貯蔵部８の陽極へ接続される。電力貯蔵部８の陰極は接地されていている。第２コンバータ２３は６０Ｈｚ、２００Ｖ程度の交流電力を直流電力に変換するものである。

また、電力貯蔵部８の陽極は、第２電圧測定手段１８→第２インバータ２２→第３スイッチ手段２５を経由して第１インバータ２０の出力側のラインへ接続されている。第２インバータ２２は、電力貯蔵部８からの直流電力や第１コンバータ２１で変換された直流電力を６０Ｈｚ、２００Ｖ程度の電力に再変換するものである。つまり、上記した第２コンバータ２３と第２インバータ２２とは並列に配備されることとなる。

なお、インバータ１１の出側にスイッチ２７を介して電力負荷（外部負荷）が接続されている点やスイッチ２７の制御については、上述した実施形態と同じであるため、これらの説明は省略する。
次に、第２実施形態の発電システム２の起動方法を説明する。
まず、発電機４が十分な電力を出力しているような運転状態にある場合、発電機４で発電された電力が第１コンバータ２１及び第１インバータ２０を介してポンプ６に送られてポンプ６の運転に用いられる。この状態においては、第２スイッチ手段２４をＯＮとし、第３スイッチ手段２５をＯＦＦとしておく。第２スイッチ手段２４及び第３スイッチ手段２５をこの状態にしておくことで、発電された交流の電力が第２コンバータ２３で直流に変換された上で、余剰電力が電力貯蔵部８で蓄電される。

次に、何らかの理由（例えば、定期点検など）で発電機４が停止したとする。
発電機４が停止した際には、制御部１６から送られる制御信号によりスイッチ手段１５はＯＦＦとされ、発電機４と電力貯蔵部８とは非接続状態となる。
その後、発電機４を再起動する場合を考える。
図３（ｂ）に示す如く、発電機４を再起動する際には、電力貯蔵部８に蓄電された電力を使用する。すなわち、第２スイッチ手段２４をＯＦＦとし、第３スイッチ手段２５をＯＮとしておくことで、電力貯蔵部８に蓄電された電力が第２電圧測定手段１８→第２インバータ２２→第３スイッチ手段２５を経由してポンプ６に供給され、ポンプ６が始動することにより発電が徐々に開始される。

このとき、電力負荷側へ分岐した電力ラインに設けられているスイッチ２７はＯＦＦとされている。
このようにして発電システム２が始動すると、発電機４で発電された電力が第１コンバータ２１を介して第１電圧測定手段１７で測定される電圧値として計測され、第１電圧測定手段１７で測定される電圧値が徐々に大きくなる。一方、電力貯蔵部８では蓄電された電力がポンプ６の運転に消費されるため、第２電圧測定手段１８で測定される電圧値が徐々に低下する。

そして、両電圧測定手段で測定される電圧値の差が予め定められた所定値となる、例えば、第１電圧測定手段１７で測定される電圧値と第２電圧測定手段１８で測定される電圧値とが実質的に等しく（ほぼ等しく）なる。このように電圧値の差が予め定められた所定値となった場合に、制御部１６はスイッチ手段１５をＯＮにする。併せて、第２スイッチ手段２４をＯＮとし、第３スイッチ手段２５をＯＦＦとしておく。スイッチ手段１５及び第２スイッチ手段２４のＯＮ以降は、発電機４で発電された電力が電力貯蔵部８にも流れ込むようになるので、電力貯蔵部８で起動用の電力が再び蓄電される。

なお、第２実施形態の作用効果は、第１実施形態と略同様であるため、その詳細な説明は省略する。
［第２参考実施形態］
次に、本発明の起動装置の参考となる第２参考実施形態の起動装置１を説明する。
図４（ａ）にあるように、第２参考実施形態の起動装置１は、第１参考実施形態と同様に、インバータ２０、コンバータ２１、ダイオード部１９を有するものであるが、第２実施形態とは異なり、電力貯蔵部８に対するコンバータ２３とインバータ２２とをそれぞれ有している点が異なる。

具体的には、第２参考実施形態の起動装置１では、第１参考実施形態と同様に、ダイオード部１９とポンプ６との間（ダイオード部１９の下流側）にインバータ２１を有しており、このインバータ２１の出力側のラインから分岐された分岐ライン上に、インバータ２２、コンバータ２４、電力貯蔵部８が設けられている。
なお、以降では、発電機４からポンプ６に向かう配線に設けられたインバータ２０及びコンバータ２１を「第１インバータ２０」及び「第１コンバータ２１」と呼び、電力貯蔵部８に向かう分岐配線に設けられたインバータ２２及びコンバータ２３を「第２インバータ２２」及び「第２コンバータ２３」と呼んで、区別して説明する。

具体的には、図４（ａ）に示す如く、この第１インバータ２０の出力側のラインから分岐されたラインは、第２スイッチ手段２４→第２コンバータ２３→第２電圧測定手段１８を経由して電力貯蔵部８の陽極へ接続される。電力貯蔵部８の陰極は接地されていている。第２コンバータ２３は６０Ｈｚ、２００Ｖ程度の交流電力から直流電力に変換するものである。

また、電力貯蔵部８の陽極は、第２電圧測定手段１８→第２インバータ２２→第３スイッチ手段２５を経由し第１インバータ２０の出力側のラインへ接続されている。第２インバータ２２は、電力貯蔵部８からの直流電力や第１コンバータ２１で変換された直流電力を６０Ｈｚ、２００Ｖ程度の電力に再変換するものである。上記した第２コンバータ２３と第２インバータ２２とは並列に配備されることとなる。

なお、インバータ１１の出側にスイッチ２７を介して電力負荷（外部負荷）が接続されている点やスイッチ２７の制御については、上述した実施形態と同じであるため、これらの説明は省略する。
次に、第２参考実施形態の発電システム２の起動方法を説明する。
まず、発電機４が十分な電力を出力しているような運転状態にある場合、発電機４で発電された電力が第１コンバータ２１→ダイオード部１９→第１インバータ２０を経由してポンプ６に送られてポンプ６の運転に用いられる。この状態においては、制御部１６から第２スイッチ手段２４をＯＮとし、第３スイッチ手段２５をＯＦＦとする信号が出力される。第２スイッチ手段２４及び第３スイッチ手段２５をこのようにしておくことで、発電された交流の電力が第２コンバータ２３で直流に変換された上で、余剰電力が電力貯蔵部
８で蓄電される。

次に、何らかの理由（例えば、定期点検など）で発電機４し、その後、発電機４を再起動する場合を考える。
図４（ｂ）に示す如く、発電機４を再起動する際には、電力貯蔵部８に蓄電された電力を使用する。すなわち、制御部１６から第２スイッチ手段２４をＯＦＦとし、第３スイッチ手段２５をＯＮとする信号が出力されることで、電力貯蔵部８に蓄電された電力が第２電圧測定手段１８→第２インバータ２２を経由してポンプ６に流れ、ポンプ６が始動することにより発電が徐々に開始される。

このとき、電力負荷側へ分岐した電力ラインに設けられているスイッチ２７はＯＦＦとされている。
このようにして発電システム２が始動すると、発電された電力により発電機４の電圧が徐々に上昇する。一方、電力貯蔵部８では蓄電された電力がポンプ６の運転に消費されるため、電力貯蔵部８の電圧は徐々に低下する。

そして、ダイオード部１９の発電機４側の電圧が電力貯蔵部８側の電圧より実質的に高くなると、ダイオード部１９を介して発電機４から電力貯蔵部８に向かって電流が流れる（電力が供給される）ようになる。この状態になった際には、再び、制御部１６から第２スイッチ手段２４をＯＮとし、第３スイッチ手段２５をＯＦＦとする信号が出力される。第２スイッチ手段２４及び第３スイッチ手段２５をこの状態にしておくことで、発電された交流電力の余剰電力が第２コンバータ２３で直流電力に変換された上で、電力貯蔵部８で再び蓄電される。

上記以外の第２参考実施形態の作用効果は、第１参考実施形態と略同様であるため、その詳細な説明は省略する。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態の起動装置１を説明する。
図５（ａ）にあるように、第３実施形態の起動装置１は、第１実施形態における分岐点Ｙと第２電圧測定手段１８の間に第４スイッチ手段２６を有している点が大きく異なっている。他の構成においては、第３実施形態と第１実施形態は同じである。

この第４スイッチ手段２６は、制御部１６により制御されており通常はＯＮ状態とされているが、第１電圧測定手段１７で測定した電圧値が第２電圧測定手段１８で測定した電圧値を下回った場合には、ＯＦＦ状態とされる。
このような働きを行う第４スイッチ手段２６が設けられていると、例えば、電力負荷が大きく変動したり発電システム２を停止しつつあるときに発電量が低下し、「第１電圧測定手段１７の電圧値＜第２電圧測定手段１８の電圧値」となった場合に、第４スイッチ手段２６がＯＦＦとなり、電力貯蔵部８が発電機４の出力側から切り離されるようになる。

図５（ｂ）に示す如く、この切り離しにより、電力貯蔵部８から発電機４への電力の逆流状況が回避され、電力貯蔵部８の電圧降下や蓄電量（蓄電エネルギ）の無駄遣いを防ぐことができ、発電システム２の再起動時に必要な電力貯蔵部８の蓄電量や電圧を温存することが可能となる。なお、図５（ｂ）に示す如く、電力貯蔵部８が発電機４の出力側から切り離されない場合は、特に発電システム２の出力部の電圧の低下に伴って、電力貯蔵部８の電圧も低下するので好ましくない。

なお、第３実施形態の他の作動態様（発電システム２の再起動方法）、奏する作用効果は、第１実施形態と略同じであるため、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。

例えば、発電システム２として、バイナリー発電システムを例示しているが、それに限定されることはない。ディーゼルエンジンなどの内燃機関で発電を行うエンジン式発電機にも採用可能である。その場合、ポンプ６ではなく、エンジンの回転数などを制御すると
よい。

１ 起動装置
２ 発電システム
３ 蒸発器
４ 発電機
５ 凝縮器
６ ポンプ
７ 循環配管
８ 電力貯蔵部
９ 逆流防止手段
１０ コンバータ
１１ インバータ
１５ スイッチ手段（第１スイッチ手段）
１６ 制御部
１７ 第１電圧測定手段
１８ 第２電圧測定手段
１９ ダイオード部
２０ 第１インバータ
２１ 第１コンバータ
２２ 第２インバータ
２３ 第２コンバータ
２４ 第２スイッチ手段
２５ 第３スイッチ手段
２６ 第４スイッチ手段
２７ スイッチ
Ｙ 分岐点

Claims (4)

1. 熱源により液状の作動媒体を蒸発させて蒸気を生成する蒸発器と、前記蒸発器で生成された蒸気を利用して発電を行う発電機と、前記発電機で発電に利用された蒸気を凝縮させて、前記蒸発器に供給される液状の作動媒体を生成する凝縮器と、前記凝縮器で液状とされた作動媒体を圧送するポンプと、を備えていて、前記作動媒体を蒸発器から発電機及び凝縮器を経由して蒸発器に帰還させつつ発電機で発電を行う発電システムに対する起動装置であって、
   前記起動装置は、
   前記発電機で発電された電力を貯蔵する電力貯蔵部と、
   前記電力貯蔵部から前記ポンプへ向かって貯蔵された電力を供給可能なラインと、
   前記発電機と前記電力貯蔵部とを結ぶラインとに設けられ、前記電力貯蔵部から前記発電機に向かって貯蔵された電力が逆流することを防止する逆流防止手段と、
   を有しており、
   前記逆流防止手段は、
   ＯＦＦ時に前記電力貯蔵部から前記発電機への電力の供給を遮断し、ＯＮ時に前記発電機から前記ポンプ乃至は前記電力貯蔵部への電力供給を可能とするように、前記発電機と前記電力貯蔵部および前記ポンプとを結ぶラインに設けられたスイッチ手段と、
   前記発電機で発電される電圧値と前記電力貯蔵部に蓄電された電力の電圧値との差が所定値より小さくなった際に、スイッチ手段をＯＮ状態とする制御部と、
   を備えていることを特徴とする発電システムに対する起動装置。
2. 前記発電機で発電された交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、
   前記コンバータ部により変換された直流電力を貯蔵する電力貯蔵部と、
   前記電力貯蔵部から取り出された直流電力を交流電力へ変換した後、前記ポンプへ供給するインバータ部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の発電システムに対する起動装置。
3. 前記発電機と前記ポンプとを結ぶラインから前記電力貯蔵部へ分岐したラインに設けられた第２のスイッチ手段と、
   前記発電機で発電される電圧値が前記電力貯蔵部に蓄電された電力の電圧値より小さくなった際に、前記第２のスイッチ手段をＯＦＦ状態とする制御部と、
   を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の発電システムに対する起動装置。
4. 熱源により液状の作動媒体を蒸発させて蒸気を生成する蒸発器と、前記蒸発器で生成された蒸気を利用して発電を行う発電機と、前記発電機で発電に利用された蒸気を凝縮させて、前記蒸発器に供給される液状の作動媒体を生成する凝縮器と、前記凝縮器で液状とされた作動媒体を圧送するポンプと、を備えていて、前記作動媒体を蒸発器から発電機及び凝縮器を経由して蒸発器に帰還させつつ発電機で発電を行う発電システムに対する起動方法であって、
   ＯＦＦ時に電力貯蔵部から前記発電機への電力の供給を遮断し、ＯＮ時に前記発電機から前記ポンプ乃至は前記電力貯蔵部への電力供給を可能とするスイッチ手段を、前記発電機と前記電力貯蔵部および前記ポンプとを結ぶラインに設けておき、
   前記発電機で発電される電圧値と前記発電機で発電された電力を貯蔵する電力貯蔵部に蓄電された電力の電圧値との差が所定値より小さくなっている間に、前記スイッチ手段をＯＮ状態として前記発電機で発電された電力の一部を前記電力貯蔵部へ予め蓄電し、
   前記予め蓄電された電力が前記発電機に向かって逆流することを防止しつつ、当該蓄電された電力を前記ポンプへ導いて発電機を起動することを特徴とする発電システムの起動方法。

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