JPH08100610A - バイナリー発電システム - Google Patents

バイナリー発電システム

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JPH08100610A
JPH08100610A JP23613294A JP23613294A JPH08100610A JP H08100610 A JPH08100610 A JP H08100610A JP 23613294 A JP23613294 A JP 23613294A JP 23613294 A JP23613294 A JP 23613294A JP H08100610 A JPH08100610 A JP H08100610A
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oil
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Akira Horiguchi
章 堀口
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Hisaka Works Ltd
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(57)【要約】 【目的】 スクリュータービン4を原動機として用いた
バイナリー発電システムの起動時間を短縮する。 【構成】 潤滑油と媒体の接する配管に自動バルブV1
V2、V3を設置して、停止時、このバルブを自動で閉じ、
媒体が潤滑油に溶け込まないようにし、起動時には自動
でバルブを開くことにより、従来要していた媒体の分離
時間を無くして起動時間を早めるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はバイナリー発電システ
ムに関するもので、より詳しくは、スクリュータービン
を原動機として用いるバイナリー発電システムにおい
て、潤滑油と媒体とを分離することのできるバルブを設
置し、システムの停止時にはこれらのバルブを閉じ、シ
ステムの起動時に自動的に開けるようにしたものであ
る。
【0002】
【従来の技術】スクリュー圧縮機のようなスクリュー型
の流体機械を膨張機として使用したバイナリー発電シス
テムは知られている(特開昭60−56104号公報、
特開昭60−144594号公報)。
【0003】特開昭60−56104号公報には、図4
に示すように、スクリュー型ガス流体機械の膨張機を原
動機として、工場廃熱を利用して構成した発電システム
が示されており、熱交換器(S1)には一方に工場から排
出される高温流体を通すパイプ(1)が設けられ、他方
からポンプ(P1)を介して送給される液状の作動媒体を
加熱して気化させ、高温・高圧ガスに変える蒸発器
(2)が設置されている。熱交換器(S1)にはさらに、
ポンプ(P2)を介して送給される潤滑油を高温に加熱す
るためのパイプ(3)が設けられる。
【0004】パイプ(1)を通過した高温流体の熱エネ
ルギーは、熱交換器(S1)によって作動媒体の気化およ
び加熱・昇圧ならびに潤滑油の加熱のために用い尽くさ
れて低温流体となり熱交換器(S1)より排出される。
【0005】熱交換器(S1)内で気化し高温・高圧にな
った作動媒体ガスは、スクリュー膨張機(4)の吸入口
(5)側に導かれる。作用室内で膨張してスクリュー・
ロータを回転させた高温・高圧の作動媒体ガスは低温・
低圧になって膨張機の吐出口(6)側から排出されて分
離タンク(7)内に送り込まれ、ここで作動媒体ガスと
潤滑油とが分離して、作動媒体ガスは熱交換器(S2)内
に設置した凝縮器(8)を通って液化し、その後ポンプ
(P1)の吸入側から吸い込まれて加圧流体となり、熱交
換器(S1)の蒸発器(2)内に送給される。
【0006】高温・高圧の作動媒体ガスによって駆動さ
れた膨張機(4)のスクリュー・ロータは、発電機
(9)を回して電気を起こす。
【0007】熱交換器(S2)内には別に低温熱源流体を
導入して、作動媒体ガスの通る凝縮器(8)を冷却し、
これを凝縮、液化させている。
【0008】他方、熱交換器(S1)内に設けられた潤滑
油加熱パイプ(3)内を流れて高温に加熱された潤滑油
を膨張機内に供給し、摺動面の潤滑およびシール作用等
に用いる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来のスクリューター
ビンを用いたバイナリー発電システムでは、スクリュー
タービンの潤滑、作動媒体の加熱に用いる潤滑油は、シ
ステムの簡素化を狙って、作動媒体と完全に溶解できる
潤滑油を用いている。
【0010】したがって、停止時等、潤滑油の温度が低
下すれば、作動媒体は任意の割合で潤滑油に溶け込む
(図2参照)。なお、図2は、縦軸に圧力(kg/cm2)、
横軸に作動媒体(R-123)の濃度(wt%)をとって異な
る温度における作動媒体の溶解度を示したものである。
【0011】停止後、再起動する場合には、この媒体を
潤滑油より分離しなくては、起動時、潤滑油の粘度低下
を起こし(図3参照)、スクリュータービン発電システ
ムの起動時間が長くなってしまう。なお、図3は、縦軸
に動粘度(mm2/S)、横軸に作動媒体(R-123)の濃度
(wt%)をとって異なる温度における作動媒体と油の混
合粘度を示したものである。
【0012】そこで、この発明の目的は、スクリュータ
ービン発電システムの起動時間を短くすることにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、潤滑油と媒体の接する配管に自動バ
ルブを設置して、停止時、このバルブを自動で閉じ、媒
体が潤滑油に溶け込まないようにし、起動時には自動バ
ルブを開くことで媒体の分離時間を無くして起動時間を
早めるようにしたものである。
【0014】すなわち、この発明のバイナリー発電シス
テムは、蒸発器、スクリュータービン、油セパレータ、
凝縮器および媒体ポンプを直列に接続して閉じた作動媒
体ループを構成させ、前記スクリュータービンに発電機
を連結し、前記スクリュータービンに供給される作動媒
体蒸気に加熱した油を噴射するようにしたものにおい
て、スクリュータービンの上流側と油セパレータの下流
側にバルブを設け、システムの停止時には前記バルブを
閉じ、システムの始動時に前記バルブを開けるようにし
たことを特徴とする。
【0015】
【作用】スクリュータービンの上流側と油セパレータの
下流側のバルブを閉じることにより、これらのバルブで
塞き止められた作動媒体ループ部分には新たな作動媒体
蒸気が流入しなくなり、油セパレータ内の潤滑油に溶け
込み得る作動媒体蒸気が最小限に押さえられる。このよ
うに、低圧、低温のシステム停止時であっても、油に溶
け込む動媒体蒸気の量が制限される結果、潤滑油の粘度
低下も最小限に押さえられる。
【0016】したがって、従来のように、システムの停
止中に作動媒体蒸気が溶け込むことにより粘度低下を起
こしていた潤滑油を、加熱して作動媒体蒸気を分離させ
粘度を高めるといった操作を省略することができる。こ
れにより、システムの起動時間が短縮される。
【0017】
【実施例】以下、図1に従ってこの発明の実施例を説明
する。
【0018】バイナリー発電システムは、作動媒体の蒸
発器(2)、スクリュータービン(4)、油セパレータ
(6)、凝縮器(8)および作動媒体ポンプ(10)を
直列に接続して閉じた作動媒体ループを構成し、スクリ
ュータービン(4)の出力軸を発電機(12)と連結し
てある。
【0019】蒸発器(2)では、液相の作動媒体が熱源
流体から熱を受け取って蒸発し、発生した作動媒体の蒸
気はスクリュータービン(4)に供給される。スクリュ
ータービン(4)に供給された高温・高圧の作動媒体蒸
気はスクリュータービン(4)の作用室内を進むにつれ
て膨張しスクリュータービン(4)を駆動する。これに
より、スクリュータービン(4)と連結された発電機
(12)が駆動されて発電を行なう。
【0020】スクリュータービン(4)の作用室には、
スクリュータービン(4)の潤滑ならびに作用室のシー
ル等のために潤滑油が供給される。すなわち、油加熱器
(14)で、図示例の場合は蒸発器(2)と同じ熱源流
体により、作動媒体蒸気と同程度の温度まで加熱された
潤滑油がスクリュータービン(4)の吸入口付近から噴
射される。
【0021】スクリュータービン(4)からの排気は油
セパレータ(6)に入いる。この油セパレータ(6)に
おいて作動媒体蒸気と潤滑油とが分離され、作動媒体蒸
気は凝縮器(8)へ送られ、作動媒体蒸気から分離され
た潤滑油は油ポンプ(16)で再び油加熱器(14)に
戻される。
【0022】凝縮器(8)では冷却水(クーラント)に
より作動媒体蒸気が冷却されて凝縮し、凝縮液は作動媒
体ポンプ(10)で再び蒸発器(2)に戻される。
【0023】実施例では、蒸発器(2)からスクリュー
タービン(4)に至る管路、油セパレータ(6)から凝
縮器(8)へ至る管路、および、油セパレータ(6)か
ら油ポンプ(16)へ至る管路に、それぞれ自動バルブ
(V1、V2、V3)が設置されている。これらの自動バルブ
(V1、V2、V3)は制御装置(図示せず)に接続されてお
り、自動的に開閉を制御される。すなわち、システムの
停止時には、これらのバルブ(V1、V2、V3)を閉じて作
動流体蒸気が潤滑油に溶け込まないようにし、起動時に
これらのバルブ(V1、V2、V3)を自動的に開くのであ
る。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、この発明のバイナ
リー発電システムは、蒸発器、スクリュータービン、油
セパレータ、凝縮器および媒体ポンプを直列に接続して
閉じた作動媒体ループを構成させ、前記スクリューター
ビンに発電機を連結し、前記スクリュータービンに供給
される作動媒体蒸気に加熱した油を噴射するようにした
ものにおいて、スクリュータービンの上流側と油セパレ
ータの下流側にバルブを設け、システムの停止時には前
記バルブを閉じ、システムの始動時に前記バルブを開け
るようにしたものであるから、スクリュータービンの上
流側と油セパレータの下流側のバルブを閉じることによ
り、これらのバルブで塞き止められた作動媒体ループ部
分には新たな作動媒体蒸気が流入しなくなり、油セパレ
ータ内の潤滑油に溶け込み得る作動媒体蒸気が最小限に
押さえられる。このように、低圧、低温のシステム停止
時であっても、油に溶け込む動媒体蒸気の量が制限され
る結果、潤滑油の粘度低下も最小限に押さえられる。し
たがって、従来のように、システムの停止中に作動媒体
蒸気が溶け込むことにより粘度低下を起こしていた潤滑
油を、加熱して作動媒体蒸気を分離させ粘度を高めると
いった操作を省略することができる。これにより、シス
テムの起動時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例を示すフローシート。
【図2】作動媒体の溶解度を示すグラフ。
【図3】作動媒体と油の混合粘度を示すグラフ。
【図4】従来の技術を示すフローシート。
【符号の説明】
2 蒸発器 4 スクリュータービン 6 油セパレータ 8 凝縮器 10 作動媒体ポンプ 12 発電機 14 油加熱器 16 油ポンプ V1、V2、V3 自動バルブ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蒸発器、スクリュータービン、油セパレ
    ータ、凝縮器および媒体ポンプを直列に接続して閉じた
    作動媒体ループを構成させ、前記スクリュータービンに
    発電機を連結し、前記スクリュータービンに供給される
    作動媒体蒸気に加熱した油を噴射するようにしたバイナ
    リー発電システムにおいて、スクリュータービンの上流
    側と油セパレータの下流側にバルブを設け、システムの
    停止時には前記バルブを閉じ、システムの始動時に前記
    バルブを開けるようにしたことを特徴とするバイナリー
    発電システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007074894A (ja) * 2005-08-11 2007-03-22 Kobe Steel Ltd 発電装置
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EP2616733A1 (de) * 2010-09-17 2013-07-24 Voith Patent GmbH Ölsystem zur schmierölversorgung einer arbeits- und/oder antriebsmaschine
JP2014231820A (ja) * 2013-05-30 2014-12-11 株式会社神戸製鋼所 バイナリー駆動装置
KR20180033300A (ko) * 2015-08-13 2018-04-02 가스 익스팬션 모터스 리미티드 열역학적 엔진

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