JP6511297B2 - Power generator - Google Patents
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Description
本発明は、作動流体を利用した動力発生装置に関するものである。 The present invention relates to a power generation device using a working fluid.
一般に、蒸気エネルギーから回転力を得る小型の蒸気タービンなどの小型流体機械と発電機とが連結軸によって連結され、発電を行うように構成された小規模発電設備が動力発生装置の一例として知られている。 Generally, a small-scale power generation facility configured to generate electricity by connecting a small fluid machine such as a small steam turbine or the like that obtains rotational power from steam energy and a generator by a connecting shaft is known as an example of a power generation device. ing.
従来より、このような発電設備において、系統負荷から発電機を解列させたときに、小型流体機械の入口側および出口側の弁を閉じるとともに、出口側の弁と小型流体機械との間の経路から高圧空気を導入して、当該小型流体機械の入口側と出口側との圧力差を小さくすることで、小型流体機械および発電機が過回転により故障することを防止するようになされた過回転防止制動装置が提案されている。 Conventionally, in such a power generation facility, when the generator is disconnected from the system load, the valves on the inlet side and the outlet side of the small fluid machine are closed and the valve between the outlet side valve and the small fluid machine is closed. By introducing high pressure air from the passage to reduce the pressure difference between the inlet side and the outlet side of the small-sized fluid machine, the small-sized fluid machine and the generator are prevented from failing due to over-rotation. Anti-rotational braking devices have been proposed.
この過回転防止制動装置は、発電設備で小型流体機械を回転させる蒸気エネルギーとは別途に、高圧の圧縮空気が蓄えられた空気圧源を設けて構成されていた(例えば、特許文献1参照)。 The over-rotation prevention braking device is configured by providing an air pressure source in which high-pressure compressed air is stored separately from steam energy for rotating a small fluid machine in a power generation facility (see, for example, Patent Document 1).
しかし、上記従来の発電設備は、発電設備とは別途に、高圧の圧縮空気が蓄えられた空気圧源を設けて過回転防止制動装置を構成しているため、装置が複雑化することとなり、回路設計上の制約を生じることとなり、装置が大型化し、コストが嵩むこととなる。 However, since the conventional power generation facility is provided with an air pressure source in which high-pressure compressed air is stored separately from the power generation facility to configure the over-rotation prevention braking device, the device becomes complicated. This results in design constraints, which increase the size and cost of the device.
また、過回転に作用している圧力に近似する圧力で過回転防止制動装置からの圧縮空気を瞬時に供給しなければならず、制御が煩わしく困難となる。 Further, the compressed air from the over-rotation prevention braking device must be instantaneously supplied at a pressure close to the pressure acting on the over-rotation, which makes the control bothersome and difficult.
本発明は、係る実情に鑑みてなされたものであって、簡素な構成で、膨張機の非常停止を要する緊急時に、故障することなく作動流体を逃がすことができる動力発生装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a power generating device capable of releasing working fluid without failure in an emergency requiring an emergency stop of the expander with a simple configuration. The purpose is.
上記課題を解決するための本発明に係る動力発生装置は、供給経路を流れる作動流体が膨張機に供給されて膨張機が駆動されることで、当該膨張機に接続された出力軸から動力を取り出す動力発生装置であって、膨張機の供給経路と排出経路との間には、供給経路から排出経路へとバイパスするバイパス経路が設けられ、当該バイパス経路と排出経路との合流点よりも下流側には、第一遮断弁が設けられ、バイパス経路には、バイパス弁が設けられ、供給経路とバイパス経路との分岐点よりも上流側に、第二遮断弁が設けられ、膨張機の励磁電流が遮断された場合に、第一遮断弁を閉じるとともに、バイパス弁を開き、その後に、第二遮断弁を閉じるように制御する制御部が設けられたものである。 The power generation device according to the present invention for solving the above-mentioned problems is configured such that the working fluid flowing in the supply path is supplied to the expander and the expander is driven, whereby power is output from the output shaft connected to the expander. A power generating device for taking out, which is provided between the supply path and the discharge path of the expander, a bypass path bypassing from the supply path to the discharge path, and downstream of the junction of the bypass path and the discharge path on the side, provided a first shut-off valve, the bypass path, the bypass valve is provided, upstream of the branch point of the supply path and the bypass path, the second shut-off valve is provided, excitation of the expander When the current is shut off, a control unit is provided to control to close the first shutoff valve and open the bypass valve, and then close the second shutoff valve.
上記動力発生装置において、第一遮断弁が、通常時は開いた状態で、作動時に閉じた状態となされ、バイパス弁が、通常時は閉じた状態で、作動時に開いた状態となされるものであってもよい。 In the above power generator, the first shut-off valve is normally open and closed when activated, and the bypass valve is normally closed and opened when activated. It may be.
上記動力発生装置において、供給経路における当該供給経路とバイパス経路との分岐点よりも下流側に、第三遮断弁が設けられたものであってもよい。 In the above power generation device, a third shutoff valve may be provided downstream of a branch point between the supply path and the bypass path in the supply path.
上記動力発生装置において、供給経路における当該供給経路とバイパス経路との分岐点よりも上流側に、第二遮断弁が設けられ、下流側には第三遮断弁が設けられたものであってもよい。 In the above power generation device, the second shutoff valve may be provided on the upstream side of the branch point between the supply path and the bypass path in the supply path, and the third shutoff valve may be provided on the downstream side. Good.
上記動力発生装置において、始動時に、第三遮断弁を閉じるとともに、第一遮断弁、第二遮断弁およびバイパス弁を開けるように制御する制御部を有するものであってもよい。 The above power generation device may have a control unit that controls the first shut-off valve, the second shut-off valve, and the bypass valve to open while closing the third shut-off valve at startup.
上記動力発生装置において、供給経路における当該供給経路とバイパス経路との分岐点に三方弁が設けられたものであってもよい。 In the above power generation device, a three-way valve may be provided at a branch point between the supply path and the bypass path in the supply path.
上記動力発生装置において、作動流体が水蒸気となされたものであってもよい。 In the above power generator, the working fluid may be water vapor.
上記動力発生装置の動力供給対象が誘導発電機であってもよい。 The power supply target of the power generation apparatus may be an induction generator.
上記動力発生装置において、膨張機が出力軸と直結されたスクロール膨張機であってもよい。 In the power generating device, the expander may be a scroll expander directly coupled to the output shaft.
本発明によると、膨張機の供給経路と排出経路との間には、供給経路から排出経路へとバイパスするバイパス経路を設け、排出経路における当該排出経路とバイパス経路との合流点よりも下流側には、第一遮断弁を設け、バイパス経路には、バイパス弁を設け、供給経路とバイパス経路との分岐点よりも上流側には、第二遮断弁を設け、膨張機の励磁電流が遮断された場合に、第一遮断弁を閉じるとともに、バイパス弁を開き、その後に、第二遮断弁を閉じるように制御する制御部を設けているので、出力軸の緊急停止時に、第一遮断弁よりも上流側の排出経路は、バイパス経路によってバイパスされることによって、供給経路と同じ作動流体の圧力が加わることとなり、膨張機を挟んで供給側と排出側の圧力が均等となるので、膨張機が過回転となることを防止できるとともに、第二遮断弁を閉じることにより、一時的に膨張機への水蒸気の供給圧が高くなってしまうことも防止することができる。 According to the present invention, a bypass path is provided between the supply path and the discharge path of the expander, which bypasses the supply path to the discharge path, and the downstream side of the junction between the discharge path and the bypass path in the discharge path. to the first shut-off valve is provided, the bypass path, the bypass valve is provided, on the upstream side of the branch point of the supply path and the bypass path, the second shut-off valve is provided, the exciting current of the expander is shut off In this case, there is provided a control unit for closing the first shutoff valve and opening the bypass valve and then closing the second shutoff valve. Since the discharge path on the more upstream side is bypassed by the bypass path, the pressure of the working fluid same as that of the supply path is applied, and the pressure on the supply side and the discharge side across the expander becomes equal. The machine is over It is possible to prevent that the rolling, by closing the second shut-off valve, can also be prevented that the supply pressure of the water vapor into the temporary expander increases.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明に係る動力発生装置1を発電機駆動用に使用した場合の全体構成の概略を示している。
FIG. 1 shows an outline of the overall configuration when the
この動力発生装置1は、供給経路11を流れる水蒸気がスクロール膨張機2に供給されてスクロール膨張機2が駆動されることで、当該スクロール膨張機2に接続された誘導発電機3を駆動する構成であり、スクロール膨張機2の供給経路11と排出経路12との間には、供給経路11から排出経路12へとバイパスするバイパス経路13が設けられ、排出経路12における当該排出経路12とバイパス経路13との合流点Bよりも下流側には、第一遮断弁41が設けられ、バイパス経路13には、バイパス弁42が設けられたものである。
The
供給経路11は、水蒸気の供給源からスクロール膨張機2の供給口に接続されており、この供給経路11の上流側から供給される水蒸気によってスクロール膨張機2を駆動するように構成されている。この供給経路11には、調量弁40が設けられており、スクロール膨張機2の駆動源となる水蒸気の供給量は、制御部10によって調量弁40の開閉度を制御することで調整される。この際、制御部10は、供給経路11における調量弁40の入口側(上流側)に設けた圧力センサP1およびスクロール膨張機2の入口側(上流側)に設けた圧力センサP2によって圧力を管理しながら調量弁40の開閉制御を行うようになされている。また、供給経路11の最上流側には、当該供給経路11を流れる水蒸気中の異物を濾過するためのストレーナ11aが設けられている。また、供給経路11は、調量弁40の下流側であって、バイパス経路13との分岐点Aの上流側に、第二遮断弁43が設けられている。この第二遮断弁43は、通常時は開いた状態となっており、スクロール膨張機2への水蒸気を遮断する必要が生じた場合には、制御部10による制御によって閉じた状態となって供給経路11を流れる水蒸気を遮断できるようになされている。
The
排出経路12は、その一端が、スクロール膨張機2の排出口に接続されている。この排出経路12は、その他端が、バイパス経路13との合流点Bの下流側に設けられた第一遮断弁41と接続されている。この第一遮断弁41は、通常時は開いた状態となっており、スクロール膨張機2の過回転を防止する必要が生じた場合には、制御部10による制御によって閉じた状態となってバイパス経路13を流れる水蒸気を排出経路12へと流し、第一遮断弁41から上流側のスクロール膨張機2へと到る排出経路12に、供給経路11に加わる水蒸気圧と同じ水蒸気圧を加えて均圧を図り、これによってスクロール膨張機2の過回転を防止できるようになされている。
One end of the
また、排出経路12の第一遮断弁41よりも下流側には、凝縮器5を経て復水タンク6が接続されている。これにより、スクロール膨張機2を通過後の水蒸気は、凝縮器5で二次冷却水と熱交換により凝縮液化された後、復水タンク6に貯留される。排出経路12における凝縮器5の出口には、温度センサT1が設けられ、二次冷却水経路51における凝縮器5の出口には、温度センサT2が設けられている。制御部10は、温度センサT1から排出経路12を通過する凝縮水の温度を測定し、温度センサT2から二次冷却水経路51を通過する熱交換後の二次冷却水の温度を測定し、凝縮器5による水蒸気と二次冷却水との熱交換具合を制御できるようになされている。
Further, on the downstream side of the
バイパス経路13は、その一端が、供給経路11に設けられた第二遮断弁43の下流側とスクロール膨張機2の供給口との間に接続され、他端が、スクロール膨張機2の排出口の下流側と第一遮断弁41の上流側との間に接続されている。これによってバイパス経路13は、供給経路11と排出経路12との間をバイパスするように設けられている。また、バイパス経路13には、バイパス弁42が設けられている。このバイパス弁42は、通常時は閉じた状態となっており、供給経路11の水蒸気をスクロール膨張機2に供給せずに排出経路12へ排出させたい場合には、制御部10による制御によって開いた状態となり、供給経路11を流れる水蒸気を、排出経路12へと排出できるようになされている。
One end of the
復水タンク6に貯留された凝縮水は、排水経路14に設けられたポンプ7により、給水タンク(図示省略)へと供給される。この復水タンク6には、圧力センサP4および液レベルセンサLが設けられており、制御部10は、圧力センサP4によって凝縮具合をチェックするとともに、液レベルセンサLによって復水タンク6内の凝縮水の量をチェックすることができるようになされている。
The condensed water stored in the
スクロール膨張機2は、当該スクロール膨張機2に定められた定格回転数、例えば1800〜3600rpmで回転するように構成されており、誘導発電機3と直結できるようになされている。
The
誘導発電機3は、励磁電流の供給によって発生する回転磁界の負荷トルクよりも、当該誘導発電機3に直結されたスクロール膨張機2の回転による回転トルクが大きくなると、すべりが発生して発電機として機能することとなる。この誘導発電機3は、前記負荷トルクが回転トルクよりも小さくなると電動機として機能する。この誘導発電機3には回転数を検知するセンサRが設けられ、スクロール膨張機2による回転トルクが、誘導発電機3の負荷トルクよりも大きくなって発電機として機能するように制御部10によって制御するようになされている。また、電気系統8に給電される電力が過多になった場合には、電動機として機能させることで、電力調整できるようになされている。誘導発電機3は、電磁開閉器81によって、電気系統8に接続および切断できるように構成されている。
The
このようにして構成される動力発生装置1は、供給経路11から供給される水蒸気を、調量弁40によって調整してスクロール膨張機2に供給し、当該スクロール膨張機2と直結された誘導発電機3を発電機として作動させることで、発電するようになされている。発電によって得られた電力は、電磁開閉器81を介して電気系統8へと給電される。
The
スクロール膨張機2に供給され、当該スクロール膨張機2を駆動させた後の水蒸気は、凝縮器5で凝縮水とされた後、復水タンク6に貯留される。この貯留された凝縮水は、復水タンク6に接続された排水経路14からポンプ7によって、給水タンク(図示省略)へと供給され、温水が利用される。
The steam supplied to the
以後、上記動作が繰り返されて発電が継続される。 Thereafter, the above operation is repeated to continue power generation.
この動力発生装置1の運転状態において、スクロール膨張機2には、励磁電流の供給によって発生する回転磁界の負荷トルクが発生している。したがって、このような運転状況から、急に停電になったり、系統解列を起こしたりして励磁電流が遮断されてしまうと、スクロール膨張機2は、負荷トルクが無くなって暴走してしまい、定格回転数を超えて過剰に回転してしまうことが懸念されるので、スクロール膨張機2の非常停止が必要となる。
In the operating state of the
そこで、本発明の動力発生装置1の制御部10は、停電や系統解列などで励磁電流が遮断されてしまうような緊急時になった場合、第一遮断弁41を閉じるとともに、バイパス経路13のバイパス弁42を開くようになされている。
Therefore, the
すなわち、第一遮断弁41を閉じ、バイパス弁42を開くことで、スクロール膨張機2へ供給される水蒸気を、当該バイパス弁42が設けられたバイパス経路13から排出経路12へと逃がすとともに、第一遮断弁41から上流側のスクロール膨張機2へと到る排出経路12に、供給経路11に加わる水蒸気圧と同じ水蒸気圧を加えて均圧を図り、これによってスクロール膨張機2の過回転を防止できることとなる。また、これら第一遮断弁41を閉じ、バイパス弁42を開くのと同時か、その後に、第二遮断弁43を閉じてもよい。これにより、第二遮断弁43よりも下流側で第一遮断弁41よりも上流側の、均圧を図った経路への水蒸気の供給を完全に停止することができるので、供給経路11から供給されて来る水蒸気によって水蒸気圧が過剰に高くなるのを防止し、スクロール膨張機2を高圧下に曝すことなく保護することができる。
That is, by closing the first shut-off
また、この第二遮断弁43は、供給経路11における分岐点Aよりも上流側に設けているので、第二遮断弁43を遮断しても、供給経路11における分岐点Aよりも下流側の水蒸気は、バイパス経路13を介して排出経路12側へと逃げることとなる。したがって、第二遮断弁43を閉じることによって一時的にスクロール膨張機2への水蒸気の供給圧が高くなってしまうことも防止することができる。
Further, since the
なお、第一遮断弁41を閉じ、バイパス弁42を開ける操作よりも先に第二遮断弁43を閉じてしまうと、第二遮断弁43よりも下流側の供給経路11に溜まる水蒸気の圧力が一瞬上昇してスクロール膨張機2のさらなる暴走を引き起こすことが懸念される。したがって、制御部10は、第一遮断弁41を閉じ、バイパス弁42を開ける操作と同時か少し遅れて第二遮断弁43を閉じるように制御するようになされている。
When the
このように制御することで、急に停電になったり、系統解列を起こしたりするような緊急時になった場合であっても、スクロール膨張機2の過剰回転による故障を防止することができる。
By performing control in this manner, it is possible to prevent a failure due to excessive rotation of the
なお、図1に示す動力発生装置1においては、調量弁40の開閉度を制御することによって水蒸気の供給量を調整し、第二遮断弁43を閉じることによって水蒸気の供給を遮断することができるように構成されているが、水蒸気の供給源から安定した所定の水蒸気圧で供給経路11に水蒸気が供給されるように構成されているような場合には、図2に示すように、これら調量弁40や第二遮断弁43が無い状態で構成された動力発生装置1aであってもよい。
In the
図3は、本発明の他の実施の形態に係る動力発生装置1bを示している。図3において、図2に示す動力発生装置1aと同部材については同符号を付して説明を省略する。
FIG. 3 shows a
この動力発生装置1bは、上記した図2に示す動力発生装置1aの供給経路11において、当該供給経路11とバイパス経路13との分岐点Aよりも下流側に、すなわち、分岐点Aとスクロール膨張機2の供給口との間の供給経路11に、調量弁40および第三遮断弁44が設けられている。調量弁40は、第三遮断弁44よりも上流側に設けられている。
The
供給経路11の上流側には、ストレーナ11aを設けているが、ストレーナ11aよりも下流側の供給経路11は、動力発生装置1bの停止によって配管内部に錆やコンタミなどの異物が発生することがある。また、このような異物とともに配管内に溜まっていた凝縮水は、始動時にスクロール膨張機2へと供給される高圧の水蒸気によって、ウォーターハンマーとなり、スクロール膨張機2を壊してしまうことが懸念される。
Although the
そこで、本発明に係る動力発生装置1bの制御部10は、始動時に、以下のように制御するようになされている。
Therefore, the
すなわち、動力発生装置1bの制御部10は、始動時に第三遮断弁44を閉じるとともに、バイパス弁42を開き、スクロール膨張機2に水蒸気を供給せず、しばらくの間、水蒸気をバイパス経路13から排出経路12へと流す。そして、バイパス経路13へと十分に水蒸気を流した後、バイパス弁42を閉じ、第三遮断弁44を開けてスクロール膨張機2への水蒸気の供給を開始する。
That is, the
これにより、動力発生装置1bは、異物や凝縮水が水蒸気によって排出経路12へと流され、異物がスクロール膨張機2へ入るのを防止できるとともに、凝縮水がウォーターハンマーとなってスクロール膨張機2を壊してしまうことを防止できる。
As a result, in the
また、本発明の動力発生装置1bの制御部10は、停電や系統解列などで励磁電流が遮断されてしまうような緊急時になった場合、第一遮断弁41を閉じるとともに、バイパス経路13のバイパス弁42を開くことで、上記した動力発生装置1と同様にスクロール膨張機2の過回転を防止することができる。また、制御部10は、これら第一遮断弁41を閉じ、バイパス弁42を開くのと同時か、その後に、第三遮断弁44を閉じるように制御してもよい。これにより、スクロール膨張機2への水蒸気の供給を遮断し、このスクロール膨張機2へ供給される水蒸気を、当該バイパス弁42が設けられたバイパス経路13から排出経路12へと逃がして、第一遮断弁41から上流側のスクロール膨張機2へと到る排出経路12の水蒸気圧と、第三遮断弁44の下流側からスクロール膨張機2の供給口までの遮断された供給経路11の水蒸気圧との均圧を素早く行い、これによってスクロール膨張機2の過回転を防止できることとなる。
Further, the
また、この第三遮断弁44は、供給経路11における分岐点Aよりも下流側に設けているので、水蒸気の供給を完全に停止した状態で、スクロール膨張機2の供給口よりも上流側の水蒸気が遮断された経路の長さを短くできる。すなわち、図1に示す動力発生装置1の場合、分岐点Aの上流側にある第二遮断弁43の位置からスクロール膨張機2の供給口までの長い経路が遮断されるが、この動力発生装置1bの場合は、分岐点Aの下流側にある第三遮断弁44の位置からスクロール膨張機2の供給口までの短い経路しか遮断されないため、凝縮水が発生し難くなる。さらに、動力発生装置1bの始動時は、動力発生装置1bの制御部10は、第三遮断弁44を閉じるとともに、第一遮断弁41およびバイパス弁42を開き、スクロール膨張機2に水蒸気を供給せず、しばらくの間、水蒸気をバイパス経路13から排出経路12へと流す。そして、バイパス経路13へと十分に水蒸気を流した後、バイパス弁42を閉じ、第三遮断弁44を開けてスクロール膨張機2への水蒸気の供給を開始する。
Further, since the
これにより、動力発生装置1bは、異物や凝縮水が水蒸気によって排出経路12へと流されるので、第三遮断弁44を開けてスクロール膨張機2へと水蒸気の供給を再開しても、異物がスクロール膨張機2へ入るのを防止できるとともに、凝縮水がウォーターハンマーとなってスクロール膨張機2を壊してしまうことを防止できる。したがって、始動時の凝縮水やドレインを排出するスチームトラップを設ける必要が無くなり、装置の簡素化を図ることができる。
As a result, in the
なお、図4に示すように、上記図1に示す動力発生装置1に第一遮断弁41と、上記図3に示す動力発生装置1bの第三遮断弁44とを両方設けて動力発生装置1cを構成するものであってもよい。図4において、調量弁40は、分岐点Aの下流側に設けられているが、上流側に設けられていてもよい。
As shown in FIG. 4, the
この動力発生装置1cの制御部10は、停電や系統解列などで励磁電流が遮断されてしまうような緊急時になった場合、第一遮断弁41を閉じるとともに、バイパス経路13のバイパス弁42を開くことで、上記した動力発生装置1と同様にスクロール膨張機2の過回転を防止することができる。
The
また、制御部10は、これら第一遮断弁41を閉じ、バイパス弁42を開くのと同時か、その後に、第二遮断弁43を閉じるように制御してもよい。これにより、第二遮断弁43よりも下流側で第一遮断弁41よりも上流側の、均圧を図った経路への水蒸気の供給を完全に停止することができるので、供給経路11から供給されて来る水蒸気によって水蒸気圧が過剰に高くなるのを防止し、スクロール膨張機2を高圧下に曝すことなく保護することができる。
In addition, the
さらに、制御部10は、これら第一遮断弁41を閉じ、バイパス弁42を開くのと同時か、その後に、第三遮断弁44を閉じるように制御してもよい。これにより、スクロール膨張機2への水蒸気の供給を遮断し、このスクロール膨張機2へ供給される水蒸気を、当該バイパス弁42が設けられたバイパス経路13から排出経路12へと逃がして、第一遮断弁41から上流側のスクロール膨張機2へと到る排出経路12の水蒸気圧と、第三遮断弁44の下流側からスクロール膨張機2の供給口までの遮断された供給経路11の水蒸気圧との均圧を素早く行い、これによってスクロール膨張機2の過回転を防止できることとなる。
Furthermore, the
動力発生装置1cの始動時は、動力発生装置1cの制御部10は、第三遮断弁44を閉じるとともに、第一遮断弁41、第二遮断弁43およびバイパス弁42を開き、スクロール膨張機2に水蒸気を供給せず、しばらくの間、水蒸気をバイパス経路13から排出経路12へと流す。そして、バイパス経路13へと十分に水蒸気を流した後、バイパス弁42を閉じ、第三遮断弁44を開けてスクロール膨張機2への水蒸気の供給を開始する。
At the time of startup of the
これにより、動力発生装置1cは、異物や凝縮水が水蒸気によって排出経路12へと流されるので、第三遮断弁44を開けてスクロール膨張機2へと水蒸気の供給を再開しても、異物がスクロール膨張機2へ入るのを防止できるとともに、凝縮水がウォーターハンマーとなってスクロール膨張機2を壊してしまうことを防止できる。したがって、始動時の凝縮水やドレインを排出するスチームトラップを設ける必要が無くなり、装置の簡素化を図ることができる。
As a result, in the
図5は、本発明の他の実施の形態に係る動力発生装置1dを示している。図5において、図1に示す動力発生装置1に示す動力発生装置1と同部材には同符号を付して説明を省略する。
FIG. 5 shows a
この動力発生装置1dは、上記した図1に示す動力発生装置1に設けたバイパス弁42および第二遮断弁43の替わりに、供給経路11とバイパス経路13との分岐点Aに三方弁45を設けて構成されている。
The
この三方弁45は、制御部10によって、以下のように制御される。
The three-
すなわち、本発明の動力発生装置1dの制御部10は、停電や系統解列などで励磁電流が遮断されてしまうような緊急時になった場合、調量弁40からスクロール膨張機2へと連通していた三方弁45をバイパス経路13へと切り替えるとともに、第一遮断弁41を閉じるようになされている。
That is, the
すなわち、第一遮断弁41を閉じ、三方弁45をバイパス経路13へと切り替えることで、スクロール膨張機2へ供給されていた水蒸気を、バイパス経路13から排出経路12へと逃がすとともに、第一遮断弁41から上流側のスクロール膨張機2へと到る排出経路12に、供給経路11に加わる水蒸気圧と同じ水蒸気圧を加えて均圧を図り、これによってスクロール膨張機2の過回転を防止できることとなる。また、三方弁45の切替によって、スクロール膨張機2への水蒸気の供給を遮断し、このスクロール膨張機2へ供給される水蒸気を、バイパス経路13から排出経路12へと逃がして、第一遮断弁41から上流側のスクロール膨張機2へと到る排出経路12の水蒸気圧と、三方弁45の下流側からスクロール膨張機2の供給口までの遮断された供給経路11の水蒸気圧との均圧を素早く行い、これによってスクロール膨張機2の過回転を防止できることとなる。
That is, by closing the
動力発生装置1dの始動時は、動力発生装置1dの制御部10は、三方弁45をバイパス経路13に連通させたまま、第一遮断弁41を開き、スクロール膨張機2に水蒸気を供給せず、しばらくの間、水蒸気をバイパス経路13から排出経路12へと流す。そして、バイパス経路13へと十分に水蒸気を流した後、三方弁45を供給経路11へと連通させ、スクロール膨張機2への水蒸気の供給を開始する。
At the start of the
これにより、動力発生装置1dは、異物や凝縮水が水蒸気によって排出経路12へと流されるので、三方弁45を切替えてスクロール膨張機2へと水蒸気の供給を再開しても、異物がスクロール膨張機2へ入るのを防止できるとともに、凝縮水がウォーターハンマーとなってスクロール膨張機2を壊してしまうことを防止できる。したがって、始動時の凝縮水やドレインを排出するスチームトラップを設ける必要が無くなり、装置の簡素化を図ることができる。
As a result, in the
なお、上記した各実施の形態において、動力発生装置1、1a、1b、1c、1dは、スクロール膨張機2を用いているが、この膨張機としては、スクリュー膨張機、ベーン膨張機、レシプロ膨張機または斜板式膨張機であってもよい。
In each of the above-described embodiments, the
また、上記した各実施の形態において、動力発生装置1、1a、1b、1c、1dは、水蒸気を作動流体としているが、作動流体としてはこのような水蒸気に限定されるものではなく、この種の排熱を利用した動力発生に使用される各種の作動流体であってもよい。
In each of the above-described embodiments, the
さらに、上記した各実施の形態において、動力発生装置1、1a、1b、1c、1dは、誘導発電機3を駆動対象としているが、駆動対象としては、このような誘導発電機3に限定されるものではなく、停電や系統解列などの緊急時に負荷トルクが無くなってしまうような発電機であれば、他の誘導発電機や同期発電機であってもよい。また、発電機以外にも水ポンプや油圧ポンプを駆動してもよい。或いは、エンジンの補助動力でもよい。この場合、クラッチ等を介して動力を伝達しており、緊急時にクラッチを切る等によって急速に動力伝達を遮断する場合に本発明が有効である。
Furthermore, in each of the above-described embodiments, the
さらに、上記した各実施の形態において、動力発生装置1、1a、1b、1c、1dは、復水タンク6に貯留された凝縮水を、復水タンク6に接続された排水経路14からポンプ7によって、給水タンク(図示省略)へと供給するように構成されているが、復水タンク6からエンジン排熱を利用する蒸発器9へと供給し、エンジン排熱の吸収に利用した後、再度、水蒸気として供給経路11へと供給するように循環経路を構成するものであってもよい。この際、エンジン発熱は、例えば、主発電機となるディーゼル機関などのエンジンから排出された排ガスから回収することができる。また、エンジン排熱以外に、例えば、地熱を利用して水蒸気を発生させるようになされたものであってもよいし、工場排熱を利用して水蒸気を発生させるようになされたものであってもよいし、焼却炉の排気熱を利用して水蒸気を発生させるようになされたものであってもよい。さらに、循環経路を構成した場合、作動流体としては、水以外の各種の作動流体を使用するものであってもよい。
Furthermore, in each of the embodiments described above, the
1 動力発生装置
1a 動力発生装置
1b 動力発生装置
1c 動力発生装置
1d 動力発生装置
10 制御部
11 供給経路
12 排出経路
13 バイパス経路
2 スクロール膨張機(膨張機)
3 誘導発電機(発電機)
41 第一遮断弁
42 バイパス弁
43 第二遮断弁
44 第三遮断弁
45 三方弁
A 分岐点
B 合流点
DESCRIPTION OF
3 Induction generator (generator)
41
Claims (9)
膨張機の供給経路と排出経路との間には、供給経路から排出経路へとバイパスするバイパス経路が設けられ、当該バイパス経路と排出経路との合流点よりも下流側には、第一遮断弁が設けられ、バイパス経路には、バイパス弁が設けられ、供給経路とバイパス経路との分岐点よりも上流側に、第二遮断弁が設けられ、
膨張機の励磁電流が遮断された場合に、第一遮断弁を閉じるとともに、バイパス弁を開き、その後に、第二遮断弁を閉じるように制御する制御部が設けられたことを特徴とする動力発生装置。 A power generating device for extracting power from an output shaft connected to an expander by supplying a working fluid flowing through a supply path to the expander and driving the expander.
Between the supply path and the discharge path of the expander, a bypass path is provided for bypassing the supply path to the discharge path, and a first shutoff valve is provided downstream of the junction of the bypass path and the discharge path. And a bypass valve is provided in the bypass path, and a second shutoff valve is provided on the upstream side of a branch point between the supply path and the bypass path,
When the exciting current of the expander is cut off, closes the first shut-off valve opens the bypass valve, then, the power control unit that controls so as to close the second shutoff valve is characterized in that provided Generator.
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