JP7413825B2 - 発電設備の冷却装置 - Google Patents
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Description
そこで、従来においては、特許文献1に示されるように、冷媒循環サイクル(閉鎖循環冷却系統)を用いて冷却配管に液体冷媒を循環させ、冷却配管に供給する冷媒の経路を水圧鉄管や放水路から独立させてこれらに連通させないようにした冷却装置が提案されている。
前記冷媒を気体冷媒とし、前記冷媒循環サイクルを、前記冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を放熱する放熱装置と、前記放熱装置を通過した冷媒を減圧膨張させる膨張装置と、前記膨張装置で減圧膨張された冷媒を供給する前記冷却配管と、を少なくともこの順で配管接続したヒートポンプサイクルで構成したことを特徴としている。
このような構成においては、水車発電機の上部軸受、下部軸受、及び水車軸受のそれぞれに供給する潤滑油を冷却するための冷却配管(第1冷却配管、第2冷却配管、第3冷却配管)に供給する冷媒量を、並設通路の管径を調節することによって大まかに調節することができ、また、それぞれの並設通路に設けられた流量調整弁によって各冷却配管に供給する冷媒量を微調整することが可能となり、それぞれの軸受に応じて必要となる冷却能力が得られるように調整することが可能となる。
前者の構成によれば、冷却配管に供給される冷媒の圧力(又は、温度)は、共通の膨張装置により一括管理されるが、後者の構成によれば、冷却配管毎に調節可能となる。
このように冷媒充填弁を膨張装置の下流側とすることで、膨張装置の下流側の低圧ラインにおいて冷媒を充填することが可能となるので、充填がしやすくなり、また、安全に作業を行うことが可能となる。
空気冷却器は、潤滑油中に設けられるわけではないので、液冷媒(水)を供給しても前述したような不都合は生じない。このため、空気冷却器には液冷媒を供給するようにしてもよいが、ヒートポンプサイクルとは別に空気冷却器に液冷媒を供給する経路が個別に必要となるので、構造が複雑になる不都合がある。そこで、空気冷却器にもヒートポンプサイクルの気体冷媒を循環させる構成とすることで、構造の簡素化を図ることが可能となる。
図1において、発電設備として水力発電設備の例が示されている。
発電機10の回転子11と水車2は、水車発電機主軸6により同軸上に固定されている。
放熱装置52は、水圧鉄管3の表面に沿うように配管を接触固定させたもので、その形態については各種構成を採用することが可能であり、例えば特開2015-180151号に示された構成を採用するとよい。そして、放熱装置52の流出部は、膨張装置53の流入部に接続され、放熱装置52で冷却された低温高圧の冷媒を膨張装置53に供給するようにしている。
冷媒漏れによりサイクル内の冷媒量が減少する可能性はあるが、サイクル各所の冷媒圧力や軸受等の温度の変化をみることで、サイクル内の冷媒量の減少を把握することが可能であり、潤滑油の冷却能力に支障がない程度であれば冷却装置を敢えて停止させる必要はなく、したがって、修理に伴う予想外のコストの発生を抑えることが可能となる。
この際、冷媒充填弁は、膨張装置53の下流側の低圧経路上に設けられているので、充填作業がし易く、また、安全に充填することが可能となる。
なお、冷媒充填弁55は、いずれかの並設通路上の膨張装置より下流側に設けるとよい(図においては、並設通路103の膨張装置53cより下流側に設けられている)。
このような構成においては、空気冷却器15に水を供給するための設備が不要となり、同じヒートポンプサイクルを用いて発電機10の冷却用空気も冷却することが可能となるため、発電設備の冷却装置を簡素化することが可能となる。
2 水車
6 水車発電機主軸
10 発電機
20 上部軸受
21 上部軸受油槽
22 第1の冷却配管
30 下部軸受
31 下部軸受油槽
32 第2の冷却配管
40 水車軸受
41 水車軸受油槽
42 第3の冷却配管
50 冷媒循環サイクル
51 圧縮機
52 放熱装置
53,53a,53b,53c,53d 膨張装置
55 冷媒充填弁
100 往路用主管
101,102,103,105 並設通路
104 復路用主管
Claims (6)
- 発電設備の摺動箇所を潤滑する潤滑油を冷却するために潤滑油中に配設された冷却配管に冷媒を循環させる冷媒循環サイクルを備えた発電設備の冷却装置であって、
前記冷媒を気体冷媒とし、
前記冷媒循環サイクルを、前記冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を放熱する放熱装置と、前記放熱装置を通過した冷媒を減圧膨張させる膨張装置と、前記膨張装置で減圧膨張された冷媒を供給する前記冷却配管と、を少なくともこの順で配管接続したヒートポンプサイクルで構成した
ことを特徴とする発電設備の冷却装置。 - 前記発電設備は、発電機の下方に水車を設け、これら前記発電機と前記水車が主軸によって回転可能に支持された水車発電機であり、
潤滑油中に配設される前記冷却配管は、
前記発電機の上方において前記主軸を回転自在に支持する上部軸受に供給する潤滑油中に配設される第1冷却配管と、前記発電機の下方において前記主軸を回転自在に支持する下部軸受に供給する潤滑油中に配設される第2冷却配管と、前記下部軸受より下方であって前記水車の上方に設けられた水車軸受に供給する潤滑油中に配設される第3冷却配管と、を有することを特徴とする請求項1記載の発電設備の冷却装置。 - 前記第1冷却配管、前記第2冷却配管、及び前記第3冷却配管は、前記圧縮機および前記放熱装置に対して並列的に接続された並設通路上に設けられ、
前記並設通路のそれぞれには、冷媒流量を調節する流量調整弁が設けられることを特徴とする請求項2記載の発電設備の冷却装置。 - 前記膨張装置は、前記冷媒循環サイクルの前記圧縮機より下流側で前記並設通路に冷媒を分流させる部位より上流側に配設されるか、それぞれの前記並設通路上に配設されることを特徴とする請求項3記載の発電設備の冷却装置。
- 前記冷媒循環サイクルの前記膨張装置の下流側に冷媒充填弁を設けたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の発電設備の冷却装置。
- 前記発電機は、回転軸に固定された回転子と、この回転子の周囲に設けられた固定子と、この固定子の周囲に設けられ、前記回転子及び前記固定子を循環する空気を冷却する空気冷却器とを備え、前記膨張装置で減圧膨張された冷媒は、前記空気冷却器にも循環されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の発電設備の冷却装置。
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JP2015180151A (ja) | 2014-03-19 | 2015-10-08 | 中国電力株式会社 | 閉鎖循環冷媒の冷却装置 |
JP2017116200A (ja) | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 株式会社前川製作所 | 膨張機一体型圧縮機及び冷凍機 |
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