JPH11223106A - Power generator containing generating device having turbine with built-in integral structure drive body - Google Patents

Power generator containing generating device having turbine with built-in integral structure drive body

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JPH11223106A
JPH11223106A JP3670098A JP3670098A JPH11223106A JP H11223106 A JPH11223106 A JP H11223106A JP 3670098 A JP3670098 A JP 3670098A JP 3670098 A JP3670098 A JP 3670098A JP H11223106 A JPH11223106 A JP H11223106A
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JP
Japan
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turbine
built
power
generator
driving body
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Application number
JP3670098A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhito Tsugawa
一仁 津川
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Mayekawa Manufacturing Co
Original Assignee
Mayekawa Manufacturing Co
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a generating device having a turbine with a built-in integral structure drive body to prevent the leakage of a working medium and prevent the occurrence of pollution of environment, prevent the occurrence of a system obstacle due to mixture of the atmosphere and prevent the occurrence of freeze up due to mixture of a moisture content, and improve reliability. SOLUTION: In a generating device containing a generating device having a turbine with a built-in integral structure drive body, a closed ranking cycle, wherein ammonia forms a working medium, comprises a turbine 40 with a built-in integral structure drive body; a vaporizer 42; a condenser 45; pumps 43a and 44a; a surface layer hot water source 43; and a deep layer cold water source 44. The turbine 40 with a built-in integral structure drive body consists of a turbine 10, a power transmission part 20, and a closed flange generator 30.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、タービンを使用す
るサイクル形変換をするエネルギー変換装置である密閉
ランキングサイクル海洋温度差発電装置や、密閉ブレイ
トンサイクルによる一体構造の駆動体内蔵タービンを備
えた発電装置を含む動力発生装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a closed ranking cycle ocean temperature difference power generation apparatus which is an energy conversion apparatus for performing a cycle type conversion using a turbine, and a power generation having an integrated drive built-in turbine by a closed Brayton cycle. The present invention relates to a power generation device including a device.

【0002】[0002]

【従来の技術】エネルギー変換は、その内容により、要
素形、サイクル形、システム形に分類できる。要素形は
単一の変換機器だけで二つの異なったエネルギーの間の
変換を行うものである。サイクル形変換は、内燃機関の
ように一つの装置によりいくつかの熱力学的過程を組合
せて行うものや、要素変換を行ういくつかの機器の組合
せより成るプラント中を流体が循環するときに、高温源
から熱エネルギーを受け、その一部を力学エネルギーに
変換し、残りの熱エネルギーを低温源に放出するもの
で、それにはランキングサイクルやブレイトンサイクル
がある。
2. Description of the Related Art Energy conversion can be classified into an element type, a cycle type, and a system type according to the content. The element form is one that converts between two different energies with a single converter. Cycle-type conversion is performed by combining several thermodynamic processes with one device such as an internal combustion engine or when a fluid circulates through a plant consisting of a combination of several devices that perform element conversion. It receives thermal energy from a high-temperature source, converts part of it to mechanical energy, and releases the remaining thermal energy to a low-temperature source, such as a ranking cycle or Brayton cycle.

【0003】上記ランキングサイクルは海洋温度差発電
に使用されており、ブレイトンサイクルには空気、H
e、CO2 等を作動媒体とする密閉型の外燃機関として
ガスタービンを介して作動させる発電装置や寒冷生成装
置に使用されている膨張機を介して作動させエネルギの
一部を回収する発電装置や循環ガスを圧縮する動力発生
装置がある。上記海洋温度差発電は、海洋の表層水は日
射により加熱される一方海水の深度方向の熱伝達は大き
くないので、深海(500m程度)の海水温度(4〜7
℃)に比べて高温になっている温度差を利用したもの
で、特に日射しの大きい低緯度海域では、温度差は20
℃以上にも達するので、熱機関を適用することにより力
学仕事や電力を取り出すことができる。熱機関には、小
さい温度差で大きな熱落差が得られるランキングサイク
ルが用いられ、タービンで仕事をさせる作動媒体を海水
から切り離し、海水は単に熱入力または冷却水として利
用する密閉サイクルが使用されている。前記作動媒体と
しては、アンモニア、フロン、プロパン等の沸点が低く
(アンモニアで−33.3℃、フロン22で−40.8
℃、フロン11で−23.7℃)常温付近で蒸気圧の高
い低沸点媒体が使用されている。
The above ranking cycle is used for ocean thermal energy conversion, and the Brayton cycle uses air, H
e, a power generation system that operates through a gas turbine as a closed type external combustion engine using CO 2 or the like as a working medium and an expander used in a cold generation device to recover a part of energy There are devices and power generation devices that compress circulating gas. In the above-mentioned ocean temperature difference power generation, since the surface water of the ocean is heated by the solar radiation and the heat transfer in the depth direction of the seawater is not large, the seawater temperature of the deep sea (about 500 m) (4 to 7)
C)), the difference in temperature is higher than that in the low-latitude sea area where solar radiation is large.
Since the temperature reaches ℃ or more, dynamic work and electric power can be extracted by applying a heat engine. The heat engine uses a ranking cycle in which a large temperature difference can be obtained with a small temperature difference, and a closed cycle is used in which the working medium that works in the turbine is separated from seawater, and the seawater is simply used as heat input or cooling water. I have. As the working medium, the boiling points of ammonia, chlorofluorocarbon, propane and the like are low (−33.3 ° C. with ammonia, −40.8 with chlorofluorocarbon 22).
(23.7 ° C., CFC 11). A low-boiling medium having a high vapor pressure at around normal temperature is used.

【0004】上記したように、ランキングサイクルやブ
レイトンサイクルにおいては、タービンで熱エネルギー
は力学エネルギーに変換させられ、その大部分ないし一
部はタービンに連結した発電機等の駆動体を駆動させて
いる。ところで、上記タービンと駆動体との間の伝導連
結部は、開放軸にメカニカルシール等を使用する構造に
しているため、作動媒体の漏洩を発生し大気環境汚染を
来し、大気混入によるシステム障害の原因を形成してい
る。一方作動媒体には水分混入による氷結を起こす問題
点を持っている。また、寒冷発生装置においては膨張タ
ービンにおける潤滑油のオイルミストの発生に基づくプ
ロセスガスへの混入の問題がある。
As described above, in a ranking cycle or a Brayton cycle, thermal energy is converted into mechanical energy by a turbine, and most or a part of the energy is driven by a driving body such as a generator connected to the turbine. . By the way, since the conductive connecting portion between the turbine and the driving body has a structure using a mechanical seal or the like for the open shaft, the working medium leaks and the air environment is polluted. The cause is forming. On the other hand, the working medium has a problem of causing icing due to mixing of water. Further, in the cold generator, there is a problem that lubricating oil is mixed into the process gas due to generation of oil mist in the expansion turbine.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みなされたもので、作動媒体の漏洩を防止し、併せて
環境汚染を防止し、大気の混入により惹起されるシステ
ム障害を皆無とし、且つ水分混入による氷結防止を可能
とした、信頼性が高く且つ動力伝達ロスの低減をも可能
とした一体構造の駆動体内蔵タービンを備えた発電装置
を含む動力発生装置の提供を目的とするものである。そ
のためには、作動媒体の流動する流路を密閉状に構成す
るとともに、作動媒体を膨張させ熱エネルギーを力学エ
ネルギーに変換するターボ膨張機ないし膨張ターボと動
力伝達部と駆動体とを一体気密構造とし構造的に作動媒
体の漏洩を防止するようにしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and prevents the leakage of a working medium, prevents environmental pollution, and eliminates any system failure caused by the entry of air. It is another object of the present invention to provide a power generation device including a power generation device having a highly-integrated drive built-in turbine capable of preventing icing due to water contamination and having high reliability and capable of reducing power transmission loss. Things. To this end, a flow path through which the working medium flows is formed in a sealed shape, and a turbo expander or expansion turbo that expands the working medium and converts heat energy into mechanical energy, a power transmission unit, and a driving body are integrally sealed. The structure prevents the working medium from leaking.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明における一体構造
の駆動体内蔵タービンを備えた発電装置を含む動力発生
装置は、タービンを用いて作動媒体に仕事をさせ、サイ
クル形変換を介して熱エネルギーを力学エネルギーに変
換するエネルギー変換装置の密閉サイクルよりなるラン
キングサイクルで構成された発電装置において、作動媒
体にはアンモニアを使用し、動力を発生するタービンと
動力伝達部と駆動体である密閉フランジ発電機とを一体
気密構造とした、ことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a power generating apparatus including a power generating apparatus having an integral structure of a built-in driving body includes a turbine, in which a working medium works, and heat energy is transferred through a cycle type conversion. In a power generator that consists of a ranking cycle consisting of a closed cycle of an energy conversion device that converts oil into mechanical energy, ammonia is used as the working medium, a turbine that generates power, a power transmission unit, and a sealed flange power generation that is a driver. It is characterized in that it has an airtight structure with the machine.

【0007】上記構成により、要素形変換を行ういくつ
かの機器を組合せて成るプラント中を作動媒体が循環す
るとき、高温源から熱エネルギーを受けタービンを介し
て一部を力学エネルギーに変換して駆動体を駆動させ、
残りの熱エネルギーを低温源に放出するサイクル形のエ
ネルギー変換装置の密閉ランキングサイクル発電装置に
おいて、前記熱エネルギーを力学エネルギーに変換する
タービンと、減速機等の動力伝達部と、該伝達部を介し
て駆動される駆動体である密閉フランジ発電機とを、タ
ービンケーシングと一体気密構造としてあるため、作動
媒体は外部空間への漏洩をすることなく密閉サイクルを
循環でき、且つタービンに直結する発電機も支障なく運
転できる。
With the above arrangement, when a working medium circulates in a plant formed by combining several devices for performing elementary conversion, heat energy is received from a high-temperature source and partly converted into mechanical energy via a turbine. Drive the driver,
In a sealed ranking cycle power generator of a cycle type energy conversion device that discharges remaining heat energy to a low-temperature source, a turbine that converts the heat energy into mechanical energy, a power transmission unit such as a speed reducer, and the like, And a sealed flange generator, which is a driven body driven by the turbine, has an integral airtight structure with the turbine casing, so that the working medium can circulate in a closed cycle without leaking to the external space, and is directly connected to the turbine. Can be operated without any problems.

【0008】請求項1記載の作動媒体には、アンモニア
を使用するとともに、タービンと一体構造の駆動体の潤
滑油は、アンモニアに相溶性油により構成した、ことを
特徴とする。
The working medium according to the present invention is characterized in that ammonia is used as the working medium, and the lubricating oil of the driving body integrated with the turbine is made of an oil compatible with ammonia.

【0009】上記構成により、膨張タービンにおける潤
滑油のオイルミストに基づくプロセスガスの混入により
発生する問題を排除することができる。
With the above configuration, it is possible to eliminate a problem caused by mixing of process gas based on oil mist of lubricating oil in the expansion turbine.

【0010】請求項1記載の一体気密構造は、タービン
軸を支承するフランジ付きケーシングと密閉型フランジ
発電機とにより、左右開放の半密閉構造の動力伝達部を
両側より挟持して、気密一体構造とし、軸受け部はジャ
ーナルないしラジアル軸受けのみの構造とし、タービン
と動力伝達部と駆動体との間の動力伝達は軸方向揺動自
在の嵌合カップリングにより構成した、ことを特徴とす
る。
[0010] The integral airtight structure according to the first aspect of the present invention is a hermetic integrated structure in which a power transmission portion of a semi-hermetic structure that is open left and right is sandwiched from both sides by a flanged casing that supports a turbine shaft and a sealed flange generator. The bearing portion has a structure of only a journal or a radial bearing, and the power transmission between the turbine, the power transmission portion, and the driving body is constituted by a fitting coupling which can swing in the axial direction.

【0011】上記構成により、タービン軸を支承するフ
ランジ付きケーシングとフランジ付き駆動体により、そ
の両者を結合する左右開放の半密閉構造の動力伝達部を
両側より挟持してフランジ接合するようにしてあるた
め、完全な気密一体構造とすることができる。また、各
部に内蔵する軸受けはジャーナルないしラジアル軸受け
とし、軸方向のスラストは軸方向揺動自在の嵌合カップ
リングにより吸収回避できる構造としたため、始動時と
運転期間中では温度差が極端に生ずる高温雰囲気ないし
極低温雰囲気における負荷の変動に対しても軸部の熱的
膨張と収縮の繰り返しに、よく対応し、気密性を破壊す
る隙間の形成を構造的に防止する構成としてある。
With the above construction, the flanged casing for supporting the turbine shaft and the flanged driving body sandwich the power transmission portion of a semi-hermetic structure that is open to the left and right, which connects the two, and is flange-joined. Therefore, a completely airtight integrated structure can be obtained. In addition, the bearings incorporated in each part are journals or radial bearings, and the axial thrust can be prevented from being absorbed by the axially slidable fitting coupling. The structure is adapted to cope well with repeated thermal expansion and contraction of the shaft portion even when the load fluctuates in a high-temperature atmosphere or a very low-temperature atmosphere, and to structurally prevent the formation of a gap that breaks airtightness.

【0012】請求項1記載のエネルギー変換装置は、密
閉ブレイトンサイクルにより構成したことを特徴とす
る。
[0012] The energy conversion device according to the first aspect is characterized by comprising a closed Brayton cycle.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特
に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図1
は、本発明の一体構造の駆動体内蔵タービンを備えた発
電装置を含む動力発生装置である密閉ランキングサイク
ルの海洋温度差発電の概略の構成を示す図であり、図2
は図1の一体構造の駆動体内蔵タービンの概略の構成を
示す図で、図3(A)は図2の一体構造の駆動体内蔵タ
ービンを使用した密閉ブレイトンサイクルの概略の構成
を示し、(B)は同じくブレイトン寒冷発生装置の概略
の構成を示す図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to an embodiment shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not merely intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples unless otherwise specified. Absent. FIG.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of ocean temperature difference power generation in a closed ranking cycle, which is a power generation device including a power generation device including a turbine with a built-in driving body of the present invention, and FIG.
FIG. 3A is a diagram showing a schematic configuration of a turbine with a built-in driving body of FIG. 1, and FIG. 3A is a diagram showing a schematic configuration of a closed Brayton cycle using the turbine with a built-in driving body of FIG. B) is a diagram showing a schematic configuration of the Brayton cold generating device.

【0014】図1には、本発明の発電装置であるアンモ
ニアを作動媒体とする海洋温度差発電用の密閉ランキン
グサイクルが示してある。図に見るように、本発明の発
電装置は、一体構造の駆動体内蔵タービン40と蒸発器
42と凝縮器45とポンプ43a、44aと表層温水源
43と深層冷水源44とにより、アンモニアを作動媒体
とする密閉ランキングサイクルを構成する。上記一体構
造の駆動体内蔵タービン40はタービン10と動力伝達
部20と密閉フランジ発電機30とより成る。上記構成
により、作動媒体であるアンモニアはポンプ41で蒸発
器42へポンプアップされるが、一方蒸発器42の加熱
コイルには海水ポンプ43aを介して温度約28.0℃
の表層温水が表層温水源43より送り込まれているた
め、前記アンモニアは蒸発器42で加熱され蒸発し約2
2.6℃のアンモニアガスとなりタービン10を駆動さ
せる。タービン10で放出されたアンモニアガスは凝縮
器45に至り、ポンプ44aを介して深層冷水源44よ
り汲み上げられた約7℃の深層冷水により冷却され凝縮
され約12.1℃のアンモニア液に復帰する。一方、上
記タービン10ではアンモニアガスの熱エネルギーが力
学エネルギーに変換され動力伝達部20を介して密閉フ
ランジ発電機30を駆動させ、外部へ電気エネルギーを
供給する。なお、上記タービン10と動力伝達部20と
密閉フランジ発電機30は図2に示す一体気密構造によ
り作動媒体であるアンモニアは外部へ漏洩することはな
い。
FIG. 1 shows a sealed ranking cycle for ocean temperature difference power generation using ammonia as a working medium, which is a power generation device of the present invention. As shown in the figure, in the power generation device of the present invention, ammonia is operated by a turbine 40 with a built-in driving body, an evaporator 42, a condenser 45, pumps 43a and 44a, a surface hot water source 43, and a deep cold water source 44 which are integrated. Construct a closed ranking cycle as a medium. The turbine 40 with a built-in driving body having the above-mentioned integral structure includes the turbine 10, the power transmission unit 20, and the sealed flange generator 30. With the above configuration, the working medium, ammonia, is pumped up by the pump 41 to the evaporator 42, while the heating coil of the evaporator 42 has a temperature of about 28.0 ° C. via the seawater pump 43a.
Is heated by the evaporator 42 to evaporate to about 2
The gas becomes ammonia gas at 2.6 ° C., and the turbine 10 is driven. The ammonia gas discharged from the turbine 10 reaches the condenser 45, is cooled and cooled by the deep chilled water of about 7 ° C. pumped from the deep chilled water source 44 via the pump 44a, and returns to the ammonia liquid of about 12.1 ° C. . On the other hand, in the turbine 10, the thermal energy of the ammonia gas is converted into mechanical energy, and the sealed flange generator 30 is driven via the power transmission unit 20 to supply electric energy to the outside. The turbine 10, the power transmission unit 20, and the sealed flange generator 30 have an integral airtight structure shown in FIG. 2, so that ammonia as a working medium does not leak to the outside.

【0015】なお、前記作動媒体には、アンモニアを使
用するとともに、タービンと一体構造の駆動体の潤滑油
は、アンモニアに相溶性油を使用することにより、オイ
ルミスト混入による機能低下を防止するようにしてあ
る。
In addition, ammonia is used as the working medium, and the lubricating oil of the drive unit integrally formed with the turbine uses a compatible oil for ammonia to prevent the function from being deteriorated due to mixing of oil mist. It is.

【0016】図2には、図1の一体構造の駆動体内蔵タ
ービンの概略の構成が示してある。図に見るように、一
体構造の駆動体内蔵タービンは、タービン10と減速歯
車列よりなる動力伝達部20と密閉フランジ発電機30
とより成り、それぞれの駆動軸の両端に設けた軸受け部
を内蔵しタービン10と密閉フランジ発電機は片側開放
の独立半密閉ブロック状に構成され、両側開放の半密閉
ブロックの動力伝達部20を挟んでその両側よりフラン
ジ部で気密状に一体に接合して気密状ブロックを形成す
る構成にしてある。
FIG. 2 shows a schematic structure of the turbine with a built-in driving body of the integral structure shown in FIG. As shown in the figure, a turbine with a built-in driving body having an integral structure includes a turbine 10, a power transmission unit 20 including a reduction gear train, and a sealed flange generator 30.
The turbine 10 and the sealed flange generator are configured in an independent semi-closed block open on one side, and the power transmission section 20 of the semi-closed block open on both sides is formed. The airtight block is formed by being integrally joined with the flange portion from both sides in an airtight manner.

【0017】即ち、タービン10は、ランナ12と該ラ
ンナ12を先端に持ち軸受け13a、13bにより支承
されたタービン軸16をフランジ11aを備えたケーシ
ング11内に内蔵しその先端にはギヤカップリング35
bを設け、後記する動力伝達部20の入力軸19の先端
に設けたギヤカップリング35aに軸方向揺動自在に結
合する構成にしてある。動力伝達部20は、両側開放状
の半密閉筒状フレーム21内に、歯車23とその両側に
軸受け22a、22bを持つ出力軸22と、歯車24と
その両側に軸受け19a、19bを持つ入力軸19とを
内蔵し、前記出力軸22及び入力軸19の両端に設けた
ギヤカップリング34a、35aとを筒状フレーム21
の両側に露出する構成にしてある。また、密閉フランジ
発電機30は回転子31と固定子32とをフランジ33
aを備えたフランジ付きフレーム33に片側開放の半密
閉状に内蔵する構成としてある。回転子31は系統潤滑
油に曝されても良い構造とするが、固定子32は密封筒
32aで包み完全シールした構造にしてある。なお、回
転子31の両端には軸受け31a、31bを設け入力端
である回転子軸端にはギヤカップリング34bが設けら
れ、前記ギヤカップリング34aに軸方向揺動自在に結
合可能にしてある。 なお、上記密閉フランジ付き発電
機はモータでも良く、また、ハーメチック発電機/モー
タでも良い。
That is, the turbine 10 has a runner 12 and a turbine shaft 16 supported by bearings 13a and 13b having the runner 12 at the end thereof, and is built in a casing 11 having a flange 11a.
b, and is coupled to a gear coupling 35a provided at the tip of the input shaft 19 of the power transmission unit 20 to be described later so as to be swingable in the axial direction. The power transmission unit 20 includes an output shaft 22 having a gear 23 and bearings 22a and 22b on both sides thereof, and an input shaft having a gear 24 and bearings 19a and 19b on both sides thereof in a semi-closed cylindrical frame 21 open at both sides. And gear couplings 34a and 35a provided at both ends of the output shaft 22 and the input shaft 19, respectively.
Is exposed on both sides. Further, the sealed flange generator 30 connects the rotor 31 and the stator 32 with the flange 33.
This is configured to be incorporated in a flanged frame 33 provided with a in a semi-closed shape with one side open. The rotor 31 has a structure that may be exposed to system lubricating oil, but the stator 32 has a structure in which the stator 32 is completely wrapped in a sealing cylinder 32a. Note that bearings 31a and 31b are provided at both ends of the rotor 31, and a gear coupling 34b is provided at the rotor shaft end which is an input end, so that the gear coupling 34a can be axially swingably coupled to the gear coupling 34a. . The generator with the sealed flange may be a motor, or a hermetic generator / motor.

【0018】上記構成であるので、タービン10を支承
するケーシング11と密閉フランジ発電機30とで動力
伝達部20の筒状フレーム21の開放面をフランジ部1
1a、33aで気密状に結合させ気密状ブロックを形成
し、作動媒体の軸受け部を介しての外部漏洩を完全に防
止できるようにしてある。特に回転子軸及び入力軸19
及び出力軸22とタービン軸16に設けた軸方向揺動自
在のギヤカップリング34、35により、タービン10
の始動開始時期と運転期間中の温度変動の激しい高温雰
囲気及び極低温雰囲気の使用に際しても軸方向の隙間形
成を防止する構成にしてある。また、潤滑油は動力伝達
部20の筒状フレーム21の底部に貯油溜り36aを設
け潤滑油ポンプ36、配管37を介して各軸受け部及び
カップリングに給油するようにしてあるが、前記したよ
うにオイルミスト発生による作動媒体への混入や大気汚
染は気密一体構造により防止できる。
With the above configuration, the open surface of the cylindrical frame 21 of the power transmission unit 20 is formed by the casing 11 that supports the turbine 10 and the sealed flange generator 30 by the flange unit 1.
An airtight block is formed by airtightly connecting the elements 1a and 33a so as to completely prevent external leakage of the working medium through the bearing. In particular, the rotor shaft and the input shaft 19
And the axially swingable gear couplings 34 and 35 provided on the output shaft 22 and the turbine shaft 16, so that the turbine 10
When a high-temperature atmosphere or a very low-temperature atmosphere in which the temperature fluctuates greatly during the start of operation and during the operation period, the formation of a gap in the axial direction is prevented. Further, the lubricating oil is provided with an oil reservoir 36a at the bottom of the cylindrical frame 21 of the power transmission unit 20 and is supplied to each bearing unit and the coupling via the lubricating oil pump 36 and the pipe 37, as described above. In addition, mixing into the working medium and air pollution due to generation of oil mist can be prevented by the airtight integrated structure.

【0019】図3(A)には図2の一体構造の駆動体内
蔵タービンを使用した密閉ブレイトンサイクルの概略の
構成を示してある。図に見るように、密閉ブレイトンサ
イクルは、一体構造の駆動体内蔵タービン40と圧縮機
46と加熱器47と冷却器49と低温源48とにより、
密閉ブレイトンサイクルを構成する。なお、上記一体構
造の駆動体内蔵タービン40はタービン10と動力伝達
部20と密閉フランジ発電機30とより成る。図に示す
ように、圧縮機46により圧縮された作動媒体は、加熱
器47で加熱され高温ガスとなりタービン10で膨張す
る。作動媒体の加熱器47で得られた熱エネルギーは前
記10で力学エネルギーに変換されて圧縮機46を駆動
し、残存エネルギーで密閉フランジ発電機30を駆動さ
せている。、残った熱エネルギーは低温源48に放出す
る。放出したガスは冷却水等による冷却器49で冷却さ
れて圧縮機46の入り口に戻り循環して使用される。そ
のため、作動媒体には任意の媒体を選択でき、圧力レベ
ルも任意に選択できる。作動媒体にはHe、CO2 等を
使用したブレイトンサイクル寒冷発生装置もある。
FIG. 3 (A) shows a schematic configuration of a closed Brayton cycle using a turbine with a built-in driving body having an integral structure shown in FIG. As shown in the figure, the closed Brayton cycle is constituted by an integrated driving body built-in turbine 40, a compressor 46, a heater 47, a cooler 49, and a low-temperature source 48.
Construct a closed Brayton cycle. In addition, the turbine 40 with a built-in driving body having the above-mentioned integral structure includes the turbine 10, the power transmission unit 20, and the sealed flange generator 30. As shown in the figure, the working medium compressed by the compressor 46 is heated by the heater 47 to become a high-temperature gas and expanded by the turbine 10. The heat energy obtained by the heater 47 of the working medium is converted into mechanical energy in the step 10 to drive the compressor 46, and the remaining energy drives the sealed flange generator 30. The remaining thermal energy is released to the low temperature source 48. The released gas is cooled by a cooler 49 using cooling water or the like, returned to the inlet of the compressor 46 and circulated for use. Therefore, any medium can be selected as the working medium, and the pressure level can also be arbitrarily selected. There is also a Brayton cycle cold generator using He, CO2 or the like as a working medium.

【0020】図3の(B)には図2の一体構造の駆動体
内蔵タービンを使用したブレイトン寒冷発生装置の密閉
サイクルの概略の構成を示してある。図に見るように、
ブレイトン寒冷発生装置は、圧縮機50とアフタクーラ
51と向流形熱交換器52と一体構造の駆動体内蔵ター
ビン40aと寒冷冷却器53とより、密閉ブレイトン寒
冷サイクルを形成している。なお、前記一体構造の駆動
体内蔵タービン40aは膨張タービン10aとブロワ制
動機10bとにより一体気密構造にしてある。上記構成
により、圧縮機50で大気温度で作用媒体を圧縮し、圧
縮された作用媒体のガスはアフタークーラ51により、
水または空気により大気温度まで等圧で冷却する。つい
で向流形熱交換器52で定圧で低温まで冷却する。更に
低温になったガスは膨張タービン10aへ送られタービ
ンを回転させて断熱膨張をし極低温まで冷却される。冷
却されたガスは寒冷冷却器53で寒冷冷凍作用をなし、
寒冷冷却器53を出た低温ガスは前記向流形熱交換器5
2で圧縮機50を出た高圧側のガスを冷却しながら、定
圧で加熱を受け圧縮機50へ戻り循環するようにしてあ
る。この場合は、膨張タービン10aには直結のブロワ
制動機10bが使用され、計画温度を大幅に上回る温度
で運転する場合の制動操作をするとともにエネルギ回収
を計り循環ガスの圧縮に使用している。上記場合も一体
構造の駆動体内蔵タービン40aにより作動媒体の漏洩
を防止できる。
FIG. 3B shows a schematic configuration of a closed cycle of a Brayton refrigeration generator using the integrated-drive turbine shown in FIG. 2. As you can see in the figure,
The Brayton refrigeration generator forms a closed Brayton refrigeration cycle by the compressor 50, the aftercooler 51, the countercurrent heat exchanger 52, the turbine 40 a with a built-in driving body, and the refrigeration cooler 53. In addition, the integrated drive body built-in turbine 40a has an integral airtight structure by the expansion turbine 10a and the blower brake 10b. With the above configuration, the working medium is compressed at the atmospheric temperature by the compressor 50, and the compressed working medium gas is discharged by the aftercooler 51.
Cool to ambient temperature with water or air at equal pressure. Then, it is cooled to a low temperature at a constant pressure by the countercurrent heat exchanger 52. Further, the cooled gas is sent to the expansion turbine 10a to rotate the turbine to perform adiabatic expansion and to be cooled to a very low temperature. The cooled gas performs a cold refrigeration action in the cold cooler 53,
The low-temperature gas exiting the cold cooler 53 is supplied to the counter-current heat exchanger 5.
While cooling the gas on the high pressure side exiting the compressor 50 in step 2, the gas is heated at a constant pressure and returned to the compressor 50 for circulation. In this case, a blower brake 10b directly connected to the expansion turbine 10a is used to perform a braking operation when operating at a temperature significantly higher than the planned temperature, and measure energy recovery to use for compressing circulating gas. Also in the above case, the leakage of the working medium can be prevented by the turbine with built-in driving body 40a having the integral structure.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明は上記構成により、ランキングサ
イクルやブレイトンサイクルに代表されるサイクル形変
換による密閉サイクルのエネルギー変換装置において
は、構造的に作動媒体の漏洩を防止でき、大気環境の汚
染防止と大気混入によるシステム障害発生の防止と水分
混入による氷結防止ができる。
According to the present invention, in the energy conversion device of the closed cycle by the cycle type conversion represented by the ranking cycle and the Brayton cycle, the present invention can structurally prevent the leakage of the working medium and prevent the pollution of the atmospheric environment. In addition, it is possible to prevent the occurrence of a system failure due to air mixing and to prevent icing due to water mixing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一体構造の駆動体内蔵タービンを使用
する発電装置を含む動力発生装置である密閉ランキング
サイクルの海洋温度差発電の概略の構成を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of ocean temperature difference power generation in a closed ranking cycle, which is a power generation device including a power generation device using a turbine with a built-in drive body of the present invention.

【図2】図1の一体構造の駆動体内蔵タービンの概略の
構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a turbine with a built-in driving body having an integral structure of FIG. 1;

【図3】(A)は図2の一体構造の駆動体内蔵タービン
を使用した密閉ブレイトンサイクルの概略の構成を示
し、(B)は同じく密閉ブレイトン寒冷発生装置の概略
の構成を示す図である。
3 (A) shows a schematic configuration of a closed Brayton cycle using the integrated-drive turbine of FIG. 2 and FIG. 3 (B) shows a schematic configuration of a closed Brayton refrigeration generator. .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 タービン 11 ケーシング 12 ランナ 16 タービン軸 19 入力軸 20 動力伝達部 21 筒状フレーム 22 出力軸 23、24 歯車 30 密閉フランジ発電機 31 回転子 32 固定子 33 フレーム 34、35 ギアカップリング 36 潤滑油ポンプ 37 配管 40、40a 一体構造の駆動体内蔵タービン 42 蒸発器 43 凝縮器 46、50 圧縮機 47 加熱器 48 低温源 49 冷却器 51 アフタクーラ 52 向流形熱交換器 53 寒冷冷却器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Turbine 11 Casing 12 Runner 16 Turbine shaft 19 Input shaft 20 Power transmission part 21 Cylindrical frame 22 Output shaft 23, 24 Gear 30 Sealed flange generator 31 Rotor 32 Stator 33 Frame 34, 35 Gear coupling 36 Lubricating oil pump 37 Piping 40, 40a Turbine with built-in drive unit of integral structure 42 Evaporator 43 Condenser 46, 50 Compressor 47 Heater 48 Low temperature source 49 Cooler 51 Aftercooler 52 Countercurrent heat exchanger 53 Cold cooler

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 タービンを用いて作動媒体に仕事をさ
せ、サイクル形変換を介して熱エネルギーを力学エネル
ギーに変換するエネルギー変換装置の密閉サイクルより
なるランキングサイクルで構成された発電装置におい
て、 作動媒体にはアンモニアを使用し、動力を発生するター
ビンと動力伝達部と駆動体である密閉発電機とを一体気
密構造とした、ことを特徴とする一体構造の駆動体内蔵
タービンを備えた発電装置を含む動力発生装置。
1. A power generator comprising a ranking cycle consisting of a closed cycle of an energy conversion device that causes a working medium to work by using a turbine and converts thermal energy into mechanical energy through cycle type conversion. A power generator equipped with a turbine with a built-in drive unit, characterized in that it uses ammonia, and a turbine that generates power, a power transmission unit and a sealed generator that is a drive unit have an airtight structure, Power generator including.
【請求項2】 前記作動媒体には、アンモニアを使用す
るとともに、タービンと一体構造の駆動体の潤滑油を、
アンモニアに相溶性油により構成した、ことを特徴とす
る請求項1記載の一体構造の駆動体内蔵タービンを備え
た発電装置を含む動力発生装置。
2. The method according to claim 1, wherein the working medium uses ammonia, and lubricating oil for a driving body integrated with the turbine is used.
The power generating apparatus according to claim 1, wherein the power generating apparatus includes a power generator having a turbine with a built-in driving body, wherein the power generating apparatus is made of an oil compatible with ammonia.
【請求項3】 前記一体気密構造は、タービン軸を支承
するフランジ付きケーシングと密閉型フランジ発電機と
により、左右解放の半密閉構造の動力伝達部を両側より
挟持して、気密一体構造とし、軸受け部はジャーナルな
いしラジアル軸受けのみの構造とし、タービンと動力伝
達部と駆動体との間の動力伝達は軸方向揺動自在の嵌合
カップリングにより構成した、ことを特徴とする請求項
1記載の一体構造の駆動体内蔵タービンを備えた発電装
置を含む動力発生装置。
3. The integral airtight structure is a hermetically sealed structure in which a power transmission portion of a semi-hermetic structure that is open left and right is sandwiched from both sides by a flanged casing that supports a turbine shaft and a sealed flange generator, 2. The bearing according to claim 1, wherein the bearing has a journal or a radial bearing only structure, and the power transmission between the turbine, the power transmission unit, and the driving body is formed by a fitting coupling that can swing in the axial direction. A power generation device including a power generation device having a turbine with a built-in driving body having an integral structure.
【請求項4】 前記エネルギー変換装置は、密閉ブレイ
トンサイクルにより構成した請求項1記載の一体構造の
駆動体内蔵タービンを備えた発電装置を含む動力発生装
置。
4. The power generating apparatus according to claim 1, wherein the energy conversion device is configured by a closed Brayton cycle and includes a power generation device having a turbine with a built-in driving body.
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