KR20140035837A

KR20140035837A - 동력 발생 장치 및 이 장치의 운전 방법

Info

Publication number: KR20140035837A
Application number: KR1020130108996A
Authority: KR
Inventors: 시게토 아다치; 마사요시 마츠무라; 유타카 나루카와
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2014-03-24
Also published as: CN103670553A; US20140075941A1; CN103670553B; KR101482879B1; EP2708704A2; EP2708704A3

Abstract

열기관에서 발생한 동력을, 이 열기관과는 별도로 설치된 구동원의 동력과 조합하여 이용할 수 있는 동력 발생 장치에 있어서, 장치의 기동 시, 정지 시에 발생하는 문제를 회피하기 위해, 본 발명의 장치는 회전 기계에 대해 회전 구동력을 발생시키는 회전 기계 구동원 및 상기 회전 기계 구동원과 협동하여 상기 회전 기계를 구동하도록 구성된 열기관으로 이루어지고, 상기 열기관은 기화된 작동 매체를 팽창시켜 회전 구동력을 발생시키는 팽창기를 구비하고, 상기 팽창기에는 상기 팽창기의 작동 매체 입구와 작동 매체 출구를 연통하는 바이패스 배관이 설치되고, 상기 바이패스 배관에는 상기 바이패스 배관을 개폐하는 개폐 밸브가 구비되어 있다.

Description

동력 발생 장치 및 이 장치의 운전 방법 {POWER GENERATING APPARATUS AND OPERATION METHOD THEREOF}

본 발명은 열기관에서 발생한 동력을, 이 열기관과는 별도로 설치된 구동원의 동력과 조합하여 이용할 수 있는 동력 발생 장치 및 이 장치의 운전 방법에 관한 것이다.

바이너리 사이클 기관과 같은 열기관은 암모니아, 펜탄, 플론, 대체 플론 등의 저비점 매체 등의 작동 매체를 랭킨 사이클 등의 열역학 사이클에 의해 팽창, 응축함으로써, 열을 동력으로 변환하는(열 에너지를 운동 에너지로 변환함) 구성으로 되어 있다.

이와 같은 열기관은 액체의 작동 매체를 기화시키는 증발기와, 작동 매체의 증기를 팽창시키는 팽창기와, 팽창기에서 사용된 기체의 작동 매체를 액체에 응축시키는 응축기와, 응축된 작동 매체를 압축하는 동시에 순환시키는 순환 펌프를 구비하고 있다. 또한, 이 팽창기의 회전 구동으로 얻어진 회전 구동력은 회전 구동축을 통해 팽창기가 수용되어 있는 하우징 밖으로 취출되어, 회전 구동축에 접속된 회전 기계(예를 들어, 발전기 등)를 회전시키기 위해 사용되도록 되어 있다.

이와 같은 열기관을 원활하게 기동시키는 방법으로서는, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2008-175402호에 개시된 바와 같은 것이 이미 알려져 있다. 그 선행 기술의 냉동 사이클 장치의 운전 방법은 냉매를 순환시키기 위해 순차 접속된 압축기와, 방열기와, 팽창기와, 증발기를 구비하고, 또한 상기 방열기의 능력을 제어하는 방열기 능력 제어 수단, 또는 상기 증발기의 능력을 제어하는 증발기 능력 제어 수단을 갖고 있고, 상기 압축기의 기동 시에 있어서, 상기 방열기 능력 제어 수단 또는 상기 증발기 능력 제어 수단의 능력을, 어떤 시간, 통상 운전 시보다 저감시키도록 제어하는 기동 스텝과, 통상 운전 스텝을 갖는다.

그런데, 상기 선행 기술의 열기관(냉동 사이클 장치)에 구비된 발전기는 열기관의 팽창기가 만들어 내는 회전 구동력을 직접 수취하여 발전을 행하는 것, 즉 「종동형의 회전 기계」이며, 당연히 팽창기로부터 회전 구동력이 얻어지지 않는 경우에는 발전기는 멈춘 상태이다.

한편, 바이너리 사이클 기관과 같은 열기관에서 회전 구동력을 발생시켜, 얻어진 회전 구동력을 「열기관과는 별도로 설치된 구동원의 동력을 보충하기」 위한 보조 동력으로서 이용하는 것이 제안되어 있다. 예를 들어, 모터 구동에 의해 구동되는 가스 압축기를 상정한다. 이 가스 압축기는 스스로 기동ㆍ운전 가능한 「주동형의 회전 기계」이며, 이러한 가스 압축기에 대해 열기관의 회전 구동력을 보조적으로 부여하는 시스템을 생각한다.

그 경우, 이 시스템의 기동 시에, 예를 들어, 이하에 서술하는 바와 같은 문제가 발생하는 것이 생각된다.

즉, 주동형의 회전 기계인 가스 압축기의 모터를 기동시키는 동시에, 열기관도 기동시킨다. 이때, 열기관은 정상 운전 상태가 아니므로, 팽창기로부터의 회전 동력을 보조 동력으로서 모터에 부여할 수 없을 뿐만 아니라, 반대로, 가스 압축기의 모터가 팽창기를 회전시키게 되어, 시스템 전체의 구동이 매우 지연될 가능성이 있다. 또한, 이 상황 하에서는, 팽창기로 유입되는 작동 매체는 액체이고, 팽창기의 회전 부하는 과대한 것으로 되어, 팽창기의 파손까지 초래하기 쉽다.

이러한 문제는 매우 중대한 문제이고, 상기 선행 기술을 갖고도 해결은 할 수 없다.

왜냐하면, 상기 선행 기술의 열기관은 당해 열기관과는 별도로 설치된 구동원의 동력을 보충하기 위한 보조 동력을 발생하는 것이 아니라, 애당초 시스템 구성이 다르기 때문이다. 또한, 그 운전 방법은, 「팽창기가 구동하지 않은 상태에서 순환 펌프(압축기와 기재)가 계속해서 운전하여, 순환 펌프의 부하가 커지는」 등의 「열기관 내에서 발생하는 문제」를 해결하는 것이고, 본원 발명이 문제로 하는 열기관과 그것에 연결된 주동형의 회전 기계로 구성된 시스템에 의한 기동 시의 문제를 해결하는 것으로는 되어 있지 않다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 감안하여, 열기관에서 발생한 동력을, 이 열기관과는 별도로 설치된 구동원의 동력과 조합하여 이용할 수 있는 동력 발생 장치에 관한 것으로, 장치의 기동 시, 정지 시 등에 발생하는 문제를 확실하게 회피할 수 있는 동력 발생 장치 및 이 장치의 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 있어서는 이하의 기술적 수단을 강구하였다.

본 발명의 동력 발생 장치는, 회전 기계에 대해 회전 구동력을 발생시키는 회전 기계 구동원 및 상기 회전 기계 구동원과 협동하여 상기 회전 기계를 구동하도록 구성된 열기관으로 이루어지고, 여기서, 상기 열기관은 기화된 작동 매체를 팽창시켜 회전 구동력을 발생시키는 팽창기를 구비하고, 상기 팽창기에는 상기 팽창기의 작동 매체 입구와 작동 매체 출구를 연통하는 바이패스 배관이 설치되고, 상기 바이패스 배관에는 상기 바이패스 배관을 개폐하는 개폐 밸브가 구비되어 있다.

상기 구성에 따르면, 상기 회전 기계의 기동 시 혹은 정지시 등에 상기 개폐 밸브를 일시적으로 개방으로 함으로써, 장치의 기동 시 혹은 정지 시 등에 발생하는 문제를 확실하게 회피할 수 있다.

상기 구성의 동력 발생 장치에 있어서, 상기 동력 발생 장치는 상기 개폐 밸브의 개폐를 제어하는 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는 상기 회전 기계 구동원 및 상기 열기관을 기동할 때에, 상기 개폐 밸브를 개방하여, 작동 매체를 상기 바이패스 배관에 유입시키도록 한 후, 상기 회전 기계 구동원을 기동시켜, 상기 팽창기로 유입되는 작동 매체가 기화되었다고 판단되었을 때에 상기 개폐 밸브를 폐쇄하도록 제어할 수 있다.

상기 구성의 동력 발생 장치에 있어서, 상기 동력 발생 장치는 상기 팽창기의 흡입 압력을 검출하는 흡입 압력 검출기를 구비하고, 상기 제어 장치는 상기 흡입 압력 검출기에서 검출된 압력값이 소정의 압력값 이상으로 되었을 때에, 상기 팽창기로 유입되는 작동 매체가 기화되었다고 판단해도 된다.

혹은, 상기 구성의 동력 발생 장치에 있어서, 상기 동력 발생 장치는 상기 팽창기의 흡입 압력을 검출하는 흡입 압력 검출기 및 상기 팽창기의 토출 압력을 검출하는 토출 압력 검출기를 구비하고, 상기 제어 장치는 상기 흡입 압력 검출기에서 검출된 압력값과 상기 토출 압력 검출기에서 검출된 압력값의 차가 소정의 값 이상으로 되었을 때에, 상기 팽창기로 유입되는 작동 매체가 기화되었다고 판단해도 된다.

혹은, 상기 구성의 동력 발생 장치에 있어서, 상기 회전 기계가 가스 압축기이고, 상기 동력 발생 장치는 상기 가스 압축기의 배출 가스 온도를 검출하는 온도 검출기를 구비하고, 상기 제어 장치는 상기 온도 검출기에서 검출된 온도값이 소정의 온도값 이상으로 되었을 때에, 상기 팽창기로 유입되는 작동 매체가 기화되었다고 판단해도 된다.

혹은, 상기 구성의 동력 발생 장치에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 회전 기계 구동원이 기동된 후의 경과 시간을 측정하는 시간 측정기를 구비하고, 상기 제어 장치는 상기 시간 측정기에서 검출된 경과 시간이 소정의 시간 이상으로 되었을 때에, 상기 팽창기로 유입되는 작동 매체가 기화되었다고 판단한다.

또한, 상기 구성의 동력 발생 장치에 있어서, 상기 동력 발생 장치는 상기 개폐 밸브의 개폐를 제어하는 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는 상기 회전 기계 구동원 및 상기 열기관을 정지할 때에, 상기 개폐 밸브를 개방하여, 작동 매체를 상기 바이패스 배관에 유입시켜 상기 팽창기의 구동을 정지시키도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 구성의 동력 발생 장치에 있어서, 상기 동력 발생 장치는 상기 개폐 밸브의 개폐를 제어하는 제어 장치를 구비하고, 상기 제어 장치는 상기 회전 기계 구동원 및 상기 열기관이 정상 운전을 하고 있는 상황 하에서, 상기 회전 기계 구동원이 정지했을 때에, 상기 개폐 밸브를 개방하여, 작동 매체를 상기 바이패스 배관에 유입시켜 상기 팽창기의 구동을 정지시키도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 구성의 동력 발생 장치에 있어서, 상기 회전 기계는 공급된 가스를 고압으로 압축하는 압축기이고, 상기 회전 기계 구동원이 모터이고, 상기 압축기에서 생성된 고압 가스가 갖는 열을 상기 열기관의 증발기에 있어서의 작동 매체로의 열원으로서 사용해도 된다.

또한, 상기 구성의 동력 발생 장치에 있어서, 상기 회전 기계 구동원이 증기로 이루어지는 가열 매체가 팽창함으로써 동력을 발생시키는 제2 팽창기이고, 상기 열기관의 증발기는 상기 제2 팽창기에서 팽창한 가열 매체로 상기 작동 매체를 가열하여 기화시키도록 해도 된다.

이 형태에서는, 증발기에 도입되기 전의 가열 매체가 제2 팽창기에서 팽창하므로, 증발기에 도입될 때의 가열 매체의 압력이 종래의 구성에 비해 낮아진다. 이로 인해, 증발기의 구성 부재에 발생하는 응력 변형을 저감시킬 수 있어, 증발기의 부담을 경감시킬 수 있다. 또한, 제2 팽창기가, 회전기의 로터부가 설치된 회전축에 접속되어 있으므로, 제2 팽창기에 있어서, 가열 매체의 에너지를 로터부의 구동 에너지로서 취출할 수 있다. 따라서, 가열 매체의 에너지를 낭비 없이 이용할 수 있으므로, 회전기 구동 시스템으로서의 성능을 향상시킬 수 있다. 즉, 제2 팽창기에 있어서 가열 매체의 압력을 이용하는 한편, 압력이 저감된 가열 매체의 온도를 증발기에 있어서 이용하는 구성으로 되어 있다. 따라서, 가열 매체가 갖는 에너지를 종래보다도 효율적으로 이용할 수 있다.

또한, 상기 구성의 동력 발생 장치에 있어서, 상기 열기관의 회전축에 접속된 제1 축부와, 상기 제2 팽창기의 회전축에 접속된 제2 축부와, 상기 제1 축부와 상기 제2 축부를 구동력이 전달하도록 결합하는 결합부를 갖고, 상기 결합부는 상기 제1 축부와 상기 제2 축부 사이에서 회전수를 변환하는 증감속 기구로 이루어지도록 해도 된다.

또한, 상기 구성의 동력 발생 장치에 있어서, 상기 제2 팽창기의 회전축의 베어링에는 상기 열기관의 응축기에 사용된 물, 또는 상기 열기관의 증발기에 있어서 상기 증기로부터 응축한 물이, 윤활제로서 공급되도록 해도 된다.

또한, 상기 구성의 동력 발생 장치에 있어서, 상기 열기관의 회전축에 접속된 제1 축부와, 상기 회전 기계 구동원의 회전축에 접속된 제2 축부와, 상기 제1 축부와 상기 제2 축부를 구동력이 전달하도록 결합하는 결합부를 갖고, 상기 제1 축부 및 상기 제2 축부의 적어도 한쪽은 밀폐체 내에 수용되어 있고, 상기 결합부는 상기 제1 축부와 상기 제2 축부를 자기적으로 결합하는 자기 커플링으로 이루어지도록 해도 된다.

또한, 본 발명은 상기 구성의 동력 발생 장치의 운전 방법이며, 상기 열기관 및 상기 회전 기계 구동원을 기동할 때에는, 상기 개폐 밸브를 개방하여, 상기 작동 매체를 상기 바이패스 배관에 유입시키도록 한 후, 상기 열기관 및 상기 회전 기계 구동원을 기동시켜, 상기 팽창기로 유입되는 작동 매체가 기화되었다고 판단되면, 상기 바이패스 배관의 개폐 밸브를 폐쇄하고, 상기 열기관 및 상기 회전 기계 구동원을 정지할 때에는, 상기 개폐 밸브를 개방하여, 상기 작동 매체를 상기 바이패스 배관에 유입시켜 상기 팽창기의 구동을 정지한다.

혹은, 상기 구성의 동력 발생 장치의 운전 방법이며, 상기 회전 기계 구동원이 정상 운전을 하고 있는 상황 하에서, 상기 회전 기계 구동원이 정지했을 때에는, 상기 개폐 밸브를 개방하여 상기 작동 매체를 상기 바이패스 배관에 유입시켜 상기 팽창기의 구동을 정지한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 동력 발생 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 제1 실시 형태의 동력 발생 장치에 설치된 자기 커플링을 도시하는 사시도.
도 3은 제1 실시 형태의 동력 발생 장치의 운전 방법을 도시한 흐름도.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 동력 발생 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 동력 발생 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 동력 발생 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 동력 발생 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 동력 발생 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 동력 발생 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.

[제1 실시 형태]

이하, 본 발명에 관한 동력 발생 장치(100)의 제1 실시 형태를, 도면에 기초하여 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태의 동력 발생 장치(100)는 보조 동력 발생 장치(1)와 회전 기계(11)를 구동하는 모터(53)의 2개의 동력 발생원을 갖는다. 보조 동력 발생 장치(1)는 작동 매체(T)의 증기의 팽창에 의해 회전 구동하는 구동부(2)[본 실시 형태에 있어서는 스크류 로터(2)]를 갖는 팽창기(3)를 구비한 열기관(4)과, 이 팽창기(3)에서 발생하는 회전 구동력을 팽창기(3)가 수용된 하우징(5)의 외부로 취출하는 동력 전달축(6)을 갖는 것이다.

이 하우징(5)은 격벽(7)으로 둘러싸인 내부에 팽창기(3)의 구동부(2)를 수용하고 있다. 동력 전달축(6)은 격벽(7)을 사이에 개재하여 하우징(5) 내에 위치하는 구동축(8)과 하우징(5) 외에 위치하는 종동축(9)으로 분단되어 있다. 또한 분단된 동력 전달축(6), 즉 구동축(8)과 종동축(9)에는 팽창기(3)의 회전 구동력을 하우징(5)의 외부로 전달하기 위해 자기 커플링(10)이 설치되어 있다.

이와 같이, 보조 동력 발생 장치(1)는 구동축(8) 및 종동축(9)으로 이루어지는 동력 전달축(6)과 자기 커플링(10)으로 구성되어 있고, 동력 전달축(6)에 의해 회전 구동력을 하우징(5)의 외부로 전달하는 동시에 열기관(4)과는 별도로 설치된 회전 기계(11)로 보내어, 이 회전 기계(11)의 보조 동력으로서 이용하는 구성으로 되어 있다.

본 발명은 상기한 보조 동력 발생 장치(1)를 기동하거나, 정지할 때에 발생하는 문제를 회피 가능한 기술에 관한 것이지만, 그것에 앞서, 보조 동력 발생 장치(1), 이 보조 동력 발생 장치(1)가 동력 보조하는 회전 기계(11)에 대해 설명을 행한다.

우선, 동력 발생 장치(1)가 보조 동력을 공급하는 대상인 회전 기계(11)에 대해 상세하게 설명한다.

제1 실시 형태의 회전 기계(11)로서는, 공급된 가스(V)를 고압으로 압축하는 「가스 압축기」를 채용하고 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 가스 압축기(50)는 축 직렬로 접속한 복수의 압축 수단[1단째의 압축 수단(51), 2단째의 압축 수단(52)]과, 이 복수의 압축 수단을 구동시키는 모터(53)를 구비하고, 또한 윤활유를 사용하지 않는 오일 프리식 다단 가스 압축기로 되어 있다. 구동력을 발생하는 모터(53)는 전동 모터이다. 이와 같은 가스 압축기(50)에서는 외부로부터 도입된 가스(V)가, 1단째의 압축 수단에서 단열 압축되어 고압의 가스(V)로 되어, 2단째의 압축 수단으로 보내진다. 보내진 고압의 가스(V)는 2단째의 압축 수단에서 더욱 단열 압축되어 고압의 가스(V)로 된다. 이때, 생성된 가스(V)는 승온되어 다량의 열을 갖게 된다. 이와 같이 생성된 고압의 가스(V)는 쿨러(54) 등의 냉각 장치에 의해 사용 목적에 따라서 필요한 온도까지 냉각된다.

이상 서술한 가스 압축기(50)[회전 기계(11)]는 1개의 컴포넌트로서, 사용자에게 공급되어 있는 것이며, 모터(53)를 갖고, 그 단일 부재로 가동 가능한 것이다(주동형의 회전 기계). 본 실시 형태의 보조 동력 발생 장치(1)는 이 가스 압축기(50)에 부가적으로 설치되어, 가스 압축기(50)에 대해 동력 어시스트를 행하는 것으로 되어 있다.

한편, 제1 실시 형태의 보조 동력 발생 장치(1)에 구비된 열기관(4)을 상세하게 설명한다.

제1 실시 형태의 보조 동력 발생 장치(1)에 구비된 열기관(4)으로서, 바이너리 사이클 기관을 예시한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 바이너리 사이클 기관(4)은 액체의 작동 매체(T)를 증발시키는 증발기(13)와, 이 증발기(13)에서 증발한 작동 매체(T)의 증기를 팽창시켜 구동부(2)[예를 들어, 후술하는 스크류 로터(2)]를 회전 구동시키는 팽창기(3)와, 이 팽창기(3)에서 팽창된 작동 매체(T)의 증기를 응축시켜 액체의 작동 매체(T)로 변화시키는 응축기(12)와, 이 응축기(12)에서 응축된 액체의 작동 매체(T)를 증발기(13)로 압송함으로써 작동 매체(T)를 순환시키는 매체 순환 펌프(14)를 폐쇄 루프 형상으로 접속된 순환 배관 상에 구비하고 있다.

팽창기(3)는 팽창되기 전후의 증기의 압력차를 이용하여 회전 구동하는 스크류 로터(2)[구동부(2)]를 갖고 있다. 스크류 로터(2)는 구동축(8)을 중심으로 회전 가능하게 되어 있고, 발생한 회전 구동력을 구동축(8)을 통해 이 구동축(8)에 접속된 자기 커플링(10)으로 전달 가능하게 되어 있다.

팽창기(3)의 스크류 로터(구동부)(2)의 주위에는 하우징(5)[격벽(7)]이 설치되어 있고, 이 하우징(5)에 의해 내부와 외부를 기밀적으로 격리할 수 있도록 되어 있다. 이 기밀적으로 격리된 하우징(5)의 내부에는 스크류 로터(2)와 함께 바이너리 사이클 기관(4)에서 사용되는 저비점 매체의 작동 매체(T)가 수용되어 있다.

상술한 팽창기(3)와 가스 압축기(50) 사이에는 팽창기(3)의 스크류 로터(2)에서 생기한 회전 구동력을 가스 압축기(50)로 전달하는 동력 전달 수단이 배치되어 있다.

동력 전달 수단은 격벽(7)을 사이에 개재하여 구동축(8)과 종동축(9)으로 분단된 동력 전달축(6)과, 또한 격벽(7)을 개재하여 하우징(5)의 내외로 나뉘어져 있는 이들 양 축을 자기적으로 연결하는 자기 커플링(10)(도 2 참조)을 구비하고 있고, 이들 동력 전달축(6)과 자기 커플링(10)을 갖는 동력 전달 경로(15)를 구비하고 있다.

그리고, 자기 커플링(10)을 통해 취출된 회전 구동력을 상술한 바이너리 사이클 기관(4)과는 별도로 설치된 구동원(16)의 동력으로 구동하는 가스 압축기(50)로 보내어, 이 가스 압축기(50)를 구동하기 위한 보조 동력에 사용하고 있다.

또한, 자기 커플링(10)을 통해 취출된 회전 구동력이 전달되는 동력 전달 경로(15)에는 동력 전달축(6)의 회전 속도를 변속하는 동시에, 보조 동력을 하류측으로 전달하는 변속기(17)와, 가스 압축기(50)로의 보조 동력의 전달 상태를 제어하는 클러치 기구(18)가 설치되어 있다.

다음에, 보조 동력 발생 장치(1)를 구성하는 동력 전달축(6), 자기 커플링(10)에 대해 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 동력 전달축(6)은 하우징(5)의 격벽(7)을 개재하여, 구동축(8)과 종동축(9)으로 분단되어 있다. 동력 전달축(6)의 하나인 구동축(8)은 팽창기(3)의 스크류 로터(2)의 회전 축심을 따라서 배치된 회전축이다. 구동축(8)의 일단부(도 1의 우측)는 팽창기(3)의 구동부(2)인 스크류 로터(2)에 연결되어 있고, 타단부(도 1의 좌측)는 격벽(7)의 근방까지 연신되어 있고, 이 타단부측의 선단에는 구동측 자석이 장착된 자기 커플링(10)의 외통체(20)가 설치되어 있다.

한편, 동력 전달축(6)의 하나인 종동축(9)은 구동축(8)과 동축의 방향을 따라서 배치된 회전 가능한 축이다. 종동축(9)의 일단부(도 1의 우측)는 팽창기(3)측을 향해 연신되어 있고, 이 일단부에는 종동측 자석이 장착된 내부 삽입체(22)가 설치되어 있고, 타단부(도 1의 좌측)는 후술하는 변속기(17)에 접속되어 있다.

도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 자기 커플링(10)은 구동축(8)에 설치된 외통체(20)와, 종동축(9)에 설치된 내부 삽입체(22)로 구성되어 있다.

외통체(20)는 가스 압축기(50)측[반스크류 로터(2)측]을 향해 개방되는 바닥이 있는 원통 형상의 부재이고, 비자성체로 형성되어 있다. 외통체(20)에는 구동축(8)이 동축 형상으로 연결되어 있고, 또한 그 원통 형상으로 형성된 부분에는 서로 대향하도록, 둘레 방향으로 이격되어 배치된 2개의 구동측 자석이 설치되어 있다.

내부 삽입체(22)는 원기둥체이고, 외통체(20)와 마찬가지로 비자성체로 형성되어 있다. 내부 삽입체(22)는 외통체(20)의 내측에 헐겁게 삽입 가능하게 되어 있고, 내부 삽입체(22)의 외주면[외통체(20)의 내측에 삽입되는 부분의 외주면]에는 구동측 자석(25)에 따른 수의 종동측 자석(26)이 설치되어 있다. 또한, 자기 커플링의 구동측 자석(25) 및 종동측 자석(26) 각각의 자석의 수도 2개로 한정되지 않고, 그 이상이어도 된다.

이들 구동측 자석(25)과 종동측 자석(26)은 서로 다른 자극을 대면시키도록 하여 배치되어 있고, 양 자석(25, 26) 사이에 격벽(7)을 투과하여 자기적인 인력이 유기되도록 되어 있어, 구동축(8)의 회전 구동력을 종동축(9)으로 전달할 수 있도록 되어 있다.

본 발명의 보조 동력 발생 장치(1)의 구성에 대해 순서대로 설명해 왔지만, 다음에, 바이너리 사이클 기관(4)에 구비되어 있는 증발기(13)에 대해 설명한다.

제1 실시 형태의 바이너리 사이클 기관(4)에 구비된 증발기(13)는 가스 압축기(50)에서 발생한 열량을, 작동 매체(T)를 기화시키는 열원으로서 이용할 수 있도록 하기 위해, 매체 순환 펌프(14)의 하류측에 2개 이상[도 1에서는 제1 증발기(56), 제2 증발기(57)] 구비되어 있다.

이들 제1 증발기(56) 및 제2 증발기(57)는 순환 배관(55) 상에 병렬로 배치되어 있다. 제1 증발기(56), 제2 증발기(57)의 입구측에는 매체 순환 펌프(14)의 하류측에 접속된 순환 배관(55)으로부터 병렬로 분기된 배관이 각각 연결되어 있다. 제1 증발기(56), 제2 증발기(57)의 출구측으로부터 연장되는 배관은 팽창기(3)의 상류측의 순환 배관(55)에 각각 연결되도록 되어 있다.

제1 증발기(56)에서는 가스 압축기(50)의 1단째의 압축 수단(51)으로 단열 압축된 고압의 가스(V)가 유입되어, 고압의 가스(V)의 열량과 작동 매체(T)가 열교환하도록 되어 있다. 열교환된 고압의 가스(V)는 2단째의 압축 수단(52)으로 보내진다.

제2 증발기(57)에서는 2단째의 압축 수단(52)에서 단열 압축된 고압의 가스(V)가 유입되어, 고압의 가스(V)의 열량과 작동 매체(T)가 열교환하도록 되어 있다. 열교환된 고압의 가스(V)는 쿨러(54)(냉각 장치)로 보내져, 사용 목적에 따라서 필요한 온도까지 냉각되도록 되어 있다.

이와 같이 생성된 기체의 작동 매체(T)는 제1 증발기(56) 및 제2 증발기(57)의 출구측에 접속된 순환 배관(55)을 통해 팽창기(3)로 보내진다.

그런데, 제1 증발기(56) 및 제2 증발기(57)의 출구측에 접속된 순환 배관(55)과 팽창기(3) 사이에, 바이패스 배관(63)(우회 유로)이 배치되어 있다.

이 바이패스 배관(63)은 팽창기(3)의 입구와 팽창기(3)의 출구를 연통하도록 배치되어 있다. 이 바이패스 배관(63)에는 당해 바이패스 배관(63) 내의 유통 상태를 전환하는 개폐 밸브(64)가 구비되어 있다. 보조 동력 발생 장치(1)의 운전 상황에 따라서, 개폐 밸브(64)가 ON, OFF하도록 되어 있고, 작동 매체(T)의 유통을 시키거나, 작동 매체(T)의 유통을 차단할 수 있다.

이 바이패스 배관(63)을 이용함으로써, 보조 동력 발생 장치(1)를 기동하거나, 정지할 때에 발생하는 문제를 회피할 수 있는 것이지만, 그 상세는 후술한다.

이하, 제1 실시 형태에 관한 보조 동력 발생 장치(1)의 작동 형태, 특히 정상 운전 시의 동작에 관하여, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 제1 증발기(56)에서는 1단째의 압축 수단(51)에서 생성된 고압의 가스(V)의 열량을 이용하여(열교환하여), 액체의 작동 매체(T)를 기화시켜, 증기의 작동 매체(T)를 생성한다. 또한, 제2 증발기(57)에서는 제1 증발기(56)와 마찬가지로, 2단째의 압축 수단(52)에서 생성된 고압의 가스(V)의 열량을 이용하여(열교환하여), 액체의 작동 매체(T)를 기화시켜, 증기의 작동 매체(T)를 생성한다. 이와 같이 하여 생성된 증기의 작동 매체(T)는 제1 증발기(56) 및 제2 증발기(57)의 출구측에 접속된 순환 배관(55)을 통해 팽창기(3)로 보내진다.

팽창기(3)에서는 제1 증발기(56) 및 제2 증발기(57)에서 생성된 작동 매체(T)의 증기가 팽창하여, 팽창 전후의 작동 매체(T)의 압력차를 이용하여, 구동부(2)가 회전 구동된다.

팽창기(3)에서 사용된 저압의 작동 매체(T)의 증기는 팽창기(3)의 출구측의 순환 배관(55)을 통해 응축기(12)로 송출된다. 응축기(12)에서는 팽창기(3)로부터 송출되어 온 작동 매체(T)의 증기가, 냉각수(W)와 열교환되어, 액체의 작동 매체(T)에 응축된다.

응축기에서 액체로 된 작동 매체(T)는 매체 순환 펌프(14)로 송출된다. 이 액체의 작동 매체(T)는 매체 순환 펌프(14)에 의해 승압되어, 순환 배관(55)을 통해 양 증발기(56, 57)로 다시 압송된다.

한편, 팽창기(3)에서 발생한 회전 구동력은, 자기 커플링(10)을 통해 하우징(5)의 외부로 취출된 회전 구동력은, 자기 커플링(10)에 연결된 종동축(9)을 통해 먼저 변속기(17)로 전달된다.

변속기(17)에서 가스 압축기(50)를 구동시키는 데 최적인 회전 속도로 변속된 후, 변속 후의 회전 구동력은 클러치 기구(18)를 통해 가스 압축기(50)의 모터(53)로 전달되어, 동력 보조를 행하게 된다.

그런데, 보조 동력 발생 장치(1)를 운전하는 데 있어서는, 이하와 같은 문제가 생각된다.

예를 들어, 정지 상태의 가스 압축기(50)에 전력을 공급하여, 다시 구동할(기동시킬) 때에, 다음과 같은 문제가 발생할 우려가 있다.

정지 상태의 가스 압축기(50)에 전력이 공급되어 모터(53)가 회전하기 시작하면, 모터(53)는 압축 수단(51, 52)을 구동시키게 된다. 이때, 보조 동력 발생 장치(1), 즉 바이너리 사이클에서는, 팽창기(3)를 구동시키기 위한 열량이 증발기(13)에 공급되어 있지 않고, 액체의 작동 매체(T)가 순환 배관(55) 내를 순환하게 된다. 액체의 작동 매체(T)는 팽창기(3)를 구동시킬 수 없을 뿐만 아니라, 액체의 작동 매체(T)가 유입된 팽창기(3)(부하로서 작용함)를 가스 압축기(50)의 모터(53)가 회전하는 상황이 발생하게 된다. 즉, 가스 압축기(50)의 모터(53)는 압축 수단(51, 52)과 팽창기(3)의 양쪽을 회전시키려고 하여, 당해 모터(53)에 과대한 부하가 부가되어, 장치 전체의 구동이 지연되어 버리게 된다.

그러나, 본 실시 형태에서는 도 3과 같은 운전 방법을 채용함으로써, 이 문제를 회피하고 있다.

즉, 제1 실시 형태에 관한 보조 동력 발생 장치(1)에 있어서는, 가스 압축기(50)의 기동 시에 개폐 밸브(64)를 개방으로 한다(도 3의 S101, S102). 이와 같이 바이패스 배관(63)을 유통 가능하게 함으로써, 액체 상태의 작동 매체(T)를 팽창기(3)의 입구측 앞에서 분기시키고, 팽창기(3)에는 거의 유입시키지 않는다. 그러면, 팽창기(3)는 공전 가능 상태로 되어, 상기한 문제가 회피되게 된다.

그 후, 가스 압축기(50)가 정상 운전으로 되어 고압 가스(V)가 배출되게 된다. 이 고압 가스(V)가 갖는 열량은 증발기(13)를 통해 작동 매체(T)를 증발시키게 된다. 팽창기(3)의 흡입 압력, 또는 팽창기(3)의 흡입측과 토출측의 차압, 또는 가스 압축기(50)의 배열 온도를 측정하여, 그 측정값이 소정의 값 이상인 것이 확인되면(도 3의 S103), 바이패스 배관(63)의 개폐 밸브(64)를 폐쇄(도 3의 S104)로 한다. 팽창기(3)에는 기화된 모든 작동 매체가 유입되어, 보조 동력 발생 장치(1)가 정상 운전으로 된다. 또한, S103에 있어서는, 가스 압축기(50)의 운전 시간이 일정 시간 이상으로 되었는지 여부를 판단하여, 일정 시간 이상으로 되면, S104로 진행해도 된다. 여기서, 상기한 소정의 값 및 일정 시간은 팽창기로 유입되는 작동 매체가 기화된 상태로 되었다고 간주할 수 있는 값으로 설정해 둔다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 운전 방법을 실현하기 위한 장치 구성으로서, 제1 실시 형태에 관한 동력 발생 장치(100)는 제어 장치(70)를 갖는다. 또한, S103에 있어서 팽창기(3)의 흡입 압력을 사용하는 경우에는 흡입 압력 검출기(Ps)를, S103에 있어서 팽창기(3)의 흡입측과 토출측의 차압을 사용하는 경우에는 흡입 압력 검출기(Ps) 및 토출 압력 검출기(Pd)를, S103에 있어서 가스 압축기(50)의 배열 온도를 사용하는 경우에는 온도 검출기(T)를 각각 설치한다. 도 1의 형태에서는 가스 압축기(50)의 1단째의 압축 수단(51)의 토출 가스 온도를 측정하고 있지만, 그것 대신에 2단째의 압축 수단(52)의 토출 가스 온도를 측정해도 된다.

가스 압축기(50)의 기동 시에 자동적으로 개폐 밸브(64)를 개방으로 하고, 일정 시간 후에 자동적으로 개폐 밸브(64)를 폐쇄로 하도록 운전하는 경우에는, 제어 장치(70)가, 가스 압축기(50)가 기동된 후의 경과 시간을 측정하는 시간 측정기(71)를 갖도록 구성한다.

S103에 있어서의 판별은 상기 4개의 판별 방법 중 하나만을 사용해도 된다. 혹은, 복수의 판별 방법을 조합하여 사용한 판별 방법 모두가 개폐 밸브(64)를 개방으로 하는 조건으로 되었을 때에 개폐 밸브(64)를 개방으로 하도록 제어해도 된다.

개폐 밸브(64)의 개폐는 제어 장치(70)를 사용하는 일 없이, 오퍼레이터의 수동 조작에 의해 행해도 된다.

다음에, 가스 압축기(50)의 정지 시에 있어서의 보조 동력 발생 장치(1)의 운전에 대해 설명한다. 가스 압축기(50)의 정지 직후에는 보조 동력 발생 장치(1)의 팽창기(3)에 증기의 작동 매체(T)가 순환 배관(55)을 통해 계속해서 유입되고 있다. 이 상태에 있어서는, 팽창기(3)는 가스 압축기(50)의 압축 수단(51, 52)에 추가하여 모터(53)도 구동하게 되어, 과부하 상태로 된다. 과부하가 과잉의 것으로 된 경우, 팽창기(3)와 모터(53) 사이에 존재하는 자기 커플링(10)이 동력을 전달할 수 없어 공전 상태로 되고, 반대로 팽창기(3)는 무부하에서 과잉 회전할 우려도 있다.

그러나, 제1 실시 형태에 관한 보조 동력 발생 장치(1)는 이러한 정지 시에 있어서, 개폐 밸브(64)를 개방(도 3의 S201)으로 하여 바이패스 배관(63)을 유통 가능하게 함으로써, 작동 매체의 팽창기(3)로의 유입을 억제한다. 그 결과, 팽창기(3)의 구동이 정지한다. 그리고, 가스 압축기(50)의 모터(53)의 구동이 정지하는 동시에 압축 수단(51, 52)의 구동도 정지한다(도 3의 S202). 그러면, 상기한 문제가 확실하게 회피되게 된다. 또한, 개폐 밸브(64)를 개방하는 동작 및 모터(53)의 구동을 정지하는 동작은 동시에 행해져도 된다. 이하의 정전 시에 있어서의 보조 동력 발생 장치(1)의 운전에 대해서도 마찬가지이다.

가스 압축기(50)에서는 급한 정전 등에 의해, 정상 운전 시에 전력이 공급되지 않게 되는 경우가 있다. 보조 동력 발생 장치(1)의 팽창기(3)에서는 증기의 작동 매체(T)가 순환 배관(55)을 통해 계속해서 유입되고 있으므로, 팽창기(3)는 정전에 의해 정지한 가스 압축기(50)의 압축 수단(51, 52) 및 모터(53)까지도 구동하게 되어, 과부하 상태로 된다. 과부하가 과잉의 것으로 된 경우, 팽창기(3)와 모터(53) 사이에 존재하는 자기 커플링(10)이 동력을 전달할 수 없어 공전 상태로 되고, 반대로 팽창기(3)는 무부하에서 과잉 회전할 우려도 있다.

그러나, 제1 실시 형태에 관한 보조 동력 발생 장치(1)는 이러한 정전 시에 있어서, 개폐 밸브(64)를 개방(도 3의 S201)으로 하여, 바이패스 배관(63)을 유통 상태로 함으로써, 작동 매체의 팽창기(3)로의 유입이 억제되어, 팽창기(3)의 구동이 정지한다. 그리고, 가스 압축기(50)의 모터(53)의 구동이 정지하는 동시에 압축 수단(51, 52)의 구동도 정지한다(도 3의 S202). 그러면, 상기한 문제가 확실하게 회피되게 된다.

상기한 개폐 밸브(64)를 개폐하기 위해서는, 오퍼레이터의 수동 조작에 의해 행해져도 되지만, 정전을 자동으로 검지하여, 정전 검지 시에 자동으로 개폐 밸브(64)를 개방하도록 해도 된다.

[제2 실시 형태]

다음에, 본 발명의 동력 발생 장치(100)의 제2 실시 형태에 대해, 도면에 기초하여 설명한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태에 관한 보조 동력 발생 장치(1)의 구성은 이하의 점에서 제1 실시 형태와 다르다.

즉, 제2 실시 형태의 바이너리 사이클 기관(4)에서는 작동 매체(T)를 기화시키는 열원이 외부로부터 공급되어 있는 점이 다르다. 바꿔 말하면, 회전 기계(11)에서 발생한 열량을, 작동 매체(T)를 기화시키는 열원으로서 이용(회수)하고 있지 않다. 이와 같이 제2 실시 형태의 보조 동력 발생 장치(1)는 심플한 장치 구성의 바이너리 사이클 기관(4)을 구비하고 있다. 또한, 회전 기계(11)에는 모터나 압축기 등의 다양한 회전 기계가 이용되어도 된다.

그러나, 팽창기(3)의 입구와 출구를 연통하는 바이패스 배관(63)이 배치되어, 이 바이패스 배관(63)에 작동 매체(T)의 유통을 ON, OFF하는 개폐 밸브(64)가 구비되어 있는 점은 제1 실시 형태와 대략 동일하게 되어 있다.

이 보조 동력 발생 장치(1), 즉 바이너리 사이클 기관(4)에서도 제1 실시 형태에서 서술한 바와 같은 기동 시나 정지 시에 문제가 발생하는 경우가 있다.

그 경우라도, 팽창기(3)의 입구측과 팽창기(3)의 출구측을 연결하는 바이패스 배관(63)을 사용하여, 도 3과 같은 흐름도에 기초하여 운전을 행함으로써, 제2 실시 형태의 장치라도, 기동 시, 정지 시 등에 발생하는 문제를 확실하게 회피할 수 있게 된다.

또한, 제2 실시 형태에 있어서의 그 밖의 구성, 발휘하는 작용 효과는 제1 실시 형태와 대략 동일하므로, 그 설명은 생략한다. 또한, 도 4에 있어서는, 제어 장치 및 각종 검출기의 도시는 생략하고 있다.

[변형예]

이상 서술한 제1 실시 형태, 제2 실시 형태의 장치(100)에서는, 이하와 같이 구성을 변형시키는 것이 가능하다.

예를 들어, 제1 실시 형태에서는 가스 압축기(50)에서 생성된 고압 가스(V)가 갖는 열량을 바이너리 사이클 기관(4)의 열원으로서 사용하고 있지만, 수냉식 엔진(내연 기관)을 회전 기계(11)에 채용한 경우, 바이너리 사이클 기관(4)의 열원으로서 엔진을 냉각하는 냉각수를 사용해도 된다.

또한, 보조 동력 발생 장치(1)에 배치되어 있는 클러치 기구(18)로서, 에어 클러치를 채용함으로써도, 정전 시나 기동 시에 있어서의 문제를 회피할 수 있게 된다.

즉, 클러치 기구(18)에 에어 클러치를 사용하여, 가스 압축기(50)에서 압축된 가스(V)의 일부를 에어 클러치로 유도하도록 하면 된다.

예를 들어, 급한 정전 등에 의해, 정상 운전 중인 가스 압축기(50)가 정지한 경우, 고압의 가스(V)가 공급되지 않게 되어[저압의 가스(V)만으로 되어], 에어 클러치가 비동작으로 되고, 자동적으로 보조 동력 발생 장치(1)의 팽창기(3)와 가스 압축기(50)의 모터(53)가 비연동으로 된다. 그로 인해, 전술한 정전 시의 문제의 발생을 확실하게 회피할 수 있다. 가스 압축기(50)의 정상 회전 시에는 고압의 가스(V)가 공급되므로, 에어 클러치는 동작 상태로 된다.

이러한 에어 클러치의 동작은 가스 압축기(50)를 구동할 때에도 마찬가지로 발생한다. 즉, 기동 시에는 가스 압축기(50)로부터 고압의 가스(V)가 공급되지 않아[저압의 가스(V)만으로 됨], 에어 클러치가 비동작으로 되고, 자동적으로 보조 동력 발생 장치(1)의 팽창기(3)와 가스 압축기(50)의 모터(53)가 일정 시간만큼 비연동으로 된다. 그로 인해, 전술한 기동 시의 문제의 발생을 확실하게 회피할 수 있다.

[제3 실시 형태]

도 5는 제3 실시 형태의 동력 발생 장치의 구성을 도시하고 있다. 구체적으로는, 이 동력 발생 장치는 작동 매체가 순환하는 바이너리 사이클 기관인 순환 회로(110)와, 회전기인 발전기(120)와, 가열 매체 회로(130)와, 각종 제어를 행하는 제어부(150)를 구비하고 있다. 또한, 순환 회로(110) 내에는 물보다도 비점이 낮은 작동 매체(예를 들어, HFC245fa)가 순환한다.

순환 회로(110)는 작동 매체를 기화시키는 증발기(111)와, 기체 상태에 있는 작동 매체를 팽창시키는 제1 팽창기(113)와, 제1 팽창기(113)에서 팽창된 작동 매체를 응축시키는 응축기(114)와, 응축기(114)에서 응축된 작동 매체를 증발기(111)로 보내는 작동 매체 펌프(115)가 직렬로 접속된 폐쇄 회로이다.

증발기(111)는 액상의 작동 매체를 기화시키는 것이다. 증발기(111)는 작동 매체가 흐르는 작동 매체 유로(111a)와, 가열 매체가 흐르는 가열 매체 유로(111b)를 갖고 있다. 가열 매체 유로(111b)는, 후술하는 바와 같이 가열 매체 회로(130)에 접속되어 있고, 가열 매체가 흐른다. 작동 매체 유로(111a)를 흐르는 작동 매체는 가열 매체 유로(111b)를 흐르는 가열 매체와 열교환하여 증발한다.

제1 팽창기(113)는 순환 회로(110)에 있어서의 증발기(111)의 하류측에 설치되어 있고, 증발기(111)에서 증발한 작동 매체를 팽창시킴으로써 당해 작동 매체로부터 운동 에너지를 취출한다. 본 실시 형태에서는 제1 팽창기(113)로서 스크류 팽창기가 사용되어 있다. 스크류 팽창기에서는 제1 팽창기(113)의 케이싱(113a) 내에 형성된 로터실(도시하지 않음)에 자웅 한 쌍의 스크류 로터(113b)가 수용되어 있다. 이 스크류 팽창기에서는 케이싱(113a)에 형성된 흡기구로부터 상기 로터실에 공급된 작동 매체의 팽창력에 의해 스크류 로터(113b)가 회전한다. 그리고, 상기 로터실 내에서 팽창함으로써 압력이 저하된 작동 매체는 케이싱(113a)에 형성된 배출구로부터 배출된다. 또한, 제1 팽창기(113)는 스크류 팽창기로 한정되는 것은 아니고, 터빈형의 팽창기 등, 그 밖의 팽창기로 구성해도 된다.

응축기(114)는 제1 팽창기(113)로부터 배출된 가스 형상의 작동 매체를 응축시켜 액상의 작동 매체로 하는 것이다. 응축기(114)는 가스 형상의 작동 매체가 흐르는 작동 매체 유로(114a)와, 냉각 매체가 흐르는 냉각 매체 유로(114b)를 갖고 있다. 냉각 매체 유로(114b)는 냉각 매체 회로(117)에 접속되어 있고, 이 냉각 매체 회로(117)에는 외부로부터 공급되는 냉각 매체가 흐른다. 냉각 매체로서는, 예를 들어 쿨링 타워에서 냉각된 냉각수를 들 수 있다. 작동 매체 유로(114a)를 흐르는 작동 매체는 냉각 매체 유로(114b)를 흐르는 냉각 매체와 열교환함으로써 응축된다.

작동 매체 펌프(115)는 순환 회로(110) 내에서 작동 매체를 순환시키기 위한 것으로, 순환 회로(110)에 있어서의 응축기(114)의 하류측[증발기(111)와 응축기(114) 사이]에 설치되어 있다. 이 작동 매체 펌프(115)는 응축기(114)에서 응축된 액상의 작동 매체를 소정의 압력까지 가압하여 증발기(111)로 송출한다. 작동 매체 펌프(115)로서, 임펠러를 로터로서 구비하는 원심 펌프나, 로터가 한 쌍의 기어로 이루어지는 기어 펌프 등이 사용된다. 이 작동 매체 펌프(115)는 임의의 회전수로 구동되는 것이 가능하다.

발전기(120)는 로터부(120a)를 갖고 있고, 이 로터부(120a)는 제1 팽창기의 스크류 로터(113b) 중 한쪽에 접속된 회전축(123)의 중간부에 설치되어 있다. 제1 팽창기(113) 내에서 작동 매체가 팽창됨으로써 스크류 로터(113b)가 구동되면 회전축(123)이 회전한다. 이에 수반하여 로터부(120a)는 회전한다. 로터부(120a)가 회전축(123)의 회전에 수반하여 회전함으로써, 발전기(120)는 전력을 발생시킨다. 본 실시 형태에서는, 발전기(120)로서, IPM 발전기(영구 자석 동기 발전기)가 사용되어 있다. 발전기(120)는 도시 생략의 인버터에 의해 회전수 조정 가능하게 되어 있다. 제어부(150)는 발전기(120)의 발전 효율을 가능한 한 높아지도록 발전기(120)의 회전수를 조정하기 위해, 도시 생략의 인버터에 회전수 조정 신호를 출력한다. 또한, 발전기(120)는 IPM 발전기로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 유도 발전기 등, 다른 타입의 발전기로 해도 된다.

순환 회로(110)에는 바이패스 통로(125)가 설치되어 있다. 바이패스 통로(125)에는 개폐 밸브로 이루어지는 바이패스 밸브(125a)가 설치되어 있고, 바이패스 통로(125)는 바이패스 밸브(125a)를 개방함으로써, 작동 매체가 순환 회로(110)에 있어서 제1 팽창기(113)를 우회하여 흐르도록 한다. 바이패스 통로(125)의 일단부는 순환 회로(110)에 있어서의 증발기(111)와 제1 팽창기(113) 사이의 배관에 접속되고, 바이패스 통로(125)의 타단부는 순환 회로(110)에 있어서의 제1 팽창기(113)와 응축기(114) 사이의 배관에 접속되어 있다.

가열 매체 회로(130)는 외부의 매체 통로(135)에 접속 가능하게 구성되어 있고, 가열 매체 회로(130)에는 이 외부의 매체 통로(135)로부터 가열 매체가 도입된다. 가열 매체 회로(130)의 일단부(상류 단부)에는 제2 팽창기(140)가 설치되어 있다. 제2 팽창기(140)에는 외부의 매체 통로(135)를 통해 공급된 가열 매체가 도입되고, 제2 팽창기(140)는 이 가열 매체를 팽창시킴으로써 당해 가열 매체로부터 운동 에너지를 취출한다. 본 실시 형태에서는 제2 팽창기(140)로서 스크류 팽창기가 사용되고 있지만, 터빈형의 팽창기 등, 그 밖의 형식의 팽창기가 사용되고 있어도 된다.

가열 매체 회로(130)에 공급되는 가열 매체로서는, 예를 들어 갱정(증기정)으로부터 채취된 증기나, 공장 등으로부터 배출된 증기 외에, 태양열을 열원으로 하는 집열기에 의해 생성된 증기나, 엔진, 압축기 등의 배열로부터 생성된 증기, 바이오 매스나 화석 연료를 열원으로 하는 보일러로부터 생성된 증기 등을 들 수 있다. 제2 팽창기(140)에 도입되는 가열 매체는, 예를 들어 120℃ 내지 250℃이다.

제2 팽창기(140)는 상기 회전축(123)에 접속되어 있다. 즉, 제2 팽창기(140)의 스크류 로터(140a) 중 한쪽에 회전축(123)이 접속되어 있다. 제2 팽창기(140) 내에서 가열 매체가 팽창함으로써 스크류 로터(140a)가 구동되면 회전축(123)이 회전한다.

가열 매체 회로(130)에는 증발기(111)의 가열 매체 유로(111b)가 접속되어 있다. 따라서, 증발기(111)의 가열 매체 유로(111b)에는 제2 팽창기(140)에서 팽창된 가열 매체가 흐른다.

순환 회로(110)에는 입구측 압력 센서(Ps)와 배압 센서(Pd)가 설치되어 있다. 입구측 압력 센서(Ps)는 순환 회로(110)를 구성하는 배관 중 증발기(111)와 제1 팽창기(113) 사이의 배관에 설치되어 있다. 배압 센서(Pd)는 순환 회로(110)를 구성하는 배관 중 제1 팽창기(113)와 응축기(114) 사이의 배관에 설치되어 있다.

제어부(150)는 ROM, RAM, CPU 등을 구비하고 있고, ROM에 기억된 프로그램을 실행함으로써 소정의 기능을 발휘한다. 이 제어부(150)의 기능에는 펌프 제어부(151)와 개폐 제어부(152)가 포함되어 있다.

펌프 제어부(151)는 작동 매체 펌프(115)의 회전수 제어를 행한다. 작동 매체 펌프(115)는 도시 생략의 인버터에 의해 회전수 제어되는 구성으로 되어 있으므로, 펌프 제어부(151)는 인버터에 제어 신호를 보냄으로써 작동 매체 펌프(115)의 회전수 제어를 행한다.

개폐 제어부(152)는 제1 팽창기(113)가 작동 매체에 의해 구동되는 것보다도 먼저 제2 팽창기(140)가 구동되는 상태일 때에, 바이패스 밸브(125a)를 개방하는 제어를 행한다. 예를 들어, 기동 시에는 제1 팽창기(113)가 작동 매체에 의해 구동되는 데 앞서, 가열 매체에 의해 제2 팽창기(140)의 구동이 개시된다. 즉, 증발기(111)에서는 가열 매체 유로(111b)를 흐르는 가열 매체에 의해 작동 매체 유로(111a)를 흐르는 작동 매체를 가열하여 증발시키는 구성으로 되어 있다. 이로 인해, 가열 매체가 가열 매체 회로(130)를 흐르는 상태로 된 후 어느 정도의 시간이 경과할 때까지는, 제1 팽창기(113)에는 증기로 된 작동 매체가 도입된다고는 할 수 없다. 이때, 습하지 않은 증기가 제1 팽창기(113)에 도입되기 시작할 때까지는, 제2 팽창기(140)에 의해 발전기(120)와 제1 팽창기(113)가 구동되게 된다. 이로 인해, 제1 팽창기(113)에 액상의 작동 매체가 도입되면 제2 팽창기(140)의 부하가 증대되어 버린다. 따라서, 기동 시 등에 바이패스 밸브(125a)를 개방함으로써, 제1 팽창기(113)의 스크류 로터(113b)를 공회전 가능한 상태로 한다.

개폐 제어부(152)는 작동 매체 펌프(115)의 기동 지령을 수신하면, 바이패스 밸브(125a)를 개방하는 제어를 행하고, 그 후, 입구측 압력 센서(Ps)의 검출값과 배압 센서(Pd)의 검출값으로부터 얻어지는 압력차가 미리 설정된 임계값에 도달하면, 바이패스 밸브(125a)를 폐쇄하는 제어를 행한다. 이 압력차의 임계값은, 증발기(111)에서 작동 매체가 충분히 증발하여, 제1 팽창기(113)를 구동할 수 있는 상태라고 판단할 수 있는 압력으로 설정되어 있다.

또한, 바이패스 밸브(125a)의 개폐 제어는 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 배압 센서(Pd)를 생략하고, 개폐 제어부(152)는 작동 매체 펌프(115)의 기동 지령을 수신하면, 바이패스 밸브(125a)를 개방하는 제어를 행하고, 그 후, 입구측 압력 센서(Ps)의 검출값이 미리 설정된 임계값에 도달하면, 바이패스 밸브(125a)를 폐쇄하는 제어를 행하도록 해도 된다. 또한, 제2 팽창기(140)의 입구측과 출구측에 각각 압력 센서(제2 입구측 압력 센서 및 제2 배압 센서)를 설치해 두고, 제2 입구측 압력 센서 및 제2 배압 센서로부터 얻어지는 압력차가 미리 설정된 임계값 이상이고, 또한 입구측 압력 센서(Ps) 및 배압 센서(Pd)로부터 얻어지는 압력차가 미리 설정된 임계값 미만일 때에, 바이패스 밸브(125a)를 개방하는 제어를 행하고, 그 후, 입구측 압력 센서(Ps) 및 배압 센서(Pd)로부터 얻어지는 압력차가 미리 설정된 임계값 이상에 도달하면 바이패스 밸브(125a)를 폐쇄하는 제어를 행하도록 해도 된다. 또한, 입구측 압력 센서(Ps) 및 배압 센서(Pd)를 생략하고, 작동 매체 펌프(115)의 기동 지령을 수신한 후, 미리 설정된 소정의 시간이 경과하면, 바이패스 밸브(125a)를 폐쇄하는 제어를 행하도록 해도 된다.

계속해서, 본 실시 형태에 관한 동력 발생 장치의 기동 시에 있어서의 동작 제어 방법에 대해 설명한다. 기본 플로우는 도 3에 도시하는 제1 실시 형태의 것과 마찬가지이다. 단, 본 실시 형태에서는 팽창기의 흡입측과 토출측의 차압을 사용하는 방법을 적용하고 있다.

동력 발생 장치를 기동하는 경우에는, 우선 제어부(150)가 기동 지령을 수신한다. 제어부(150)는 기동 지령을 접수하면, 바이패스 밸브(125a)를 개방하는 제어를 실행한다. 이때, 가열 매체 회로(130)에서는 외부의 매체 통로(135)로부터 가열 매체가 도입되어 있다. 이 가열 매체는 제2 팽창기(140)에 도입되어 팽창되고, 이에 의해 제2 팽창기(140)가 구동된다. 제2 팽창기(140)의 구동에 의해, 발전기(120)의 로터부(120a)가 회전하고, 발전기(120)는 발전을 개시한다. 제2 팽창기(140)에 의해 팽창됨으로써 감압된 가열 매체는 증발기(111)의 가열 매체 유로(111b)에 유입된다.

한편, 순환 회로(110)에서는 기동 지령을 수신함으로써 작동 매체 펌프(115)가 기동하고, 이에 의해 작동 매체가 흐르기 시작한다. 증발기(111)에서는 가열 매체 유로(111b)의 가열 매체가 작동 매체 유로(111a)의 작동 매체를 가열한다. 증발기(111)에 있어서, 기동 시에 있어서는, 작동 매체가 충분히 증발한다고는 할 수 없고, 적어도 일부만이 증발한다. 이로 인해, 액상의 작동 매체도 증발기(111)로부터 유출되게 되지만, 바이패스 밸브(125a)가 개방되어 있으므로, 작동 매체는 제1 팽창기(113)에 유입되는 것이 아니라, 제1 팽창기(113)를 우회하여 응축기(114)에 도입된다. 이때, 제1 팽창기(113)의 스크류 로터(113b)는 회전축(123)의 회전에 의해 공전한다.

그 후, 입구측 압력 센서(Ps)의 검출값과 배압 센서(Pd)의 검출값으로부터 얻어지는 압력차가 미리 설정된 임계값에 도달하면, 개폐 제어부(152)는 바이패스 밸브(125a)를 폐쇄하는 제어를 행한다. 이에 의해, 증발기(111)에서 기화된 작동 매체는 제1 팽창기(113)에 도입되고, 제1 팽창기(113)는 작동 매체에 의해 구동된다. 이에 의해, 제1 팽창기 및 제2 팽창기(140)의 구동력에 의해 발전기(120)의 로터부(120a)가 구동된다. 이것 이후, 통상 운전이 된다.

이상 설명한 바와 같이, 제1 실시 형태의 동력 발생 장치에서는 증발기(111)에 도입되기 전의 가열 매체가 제2 팽창기(140)에서 팽창되므로, 증발기(111)에 도입될 때의 가열 매체의 압력이 종래의 구성에 비해 낮아진다. 이로 인해, 증발기(111)의 구성 부재에 발생하는 응력 변형을 저감시킬 수 있어, 증발기(111)의 부담을 경감시킬 수 있다. 또한, 제2 팽창기(140)가, 발전기(120)의 로터부(120a)가 설치된 회전축(123)에 접속되어 있으므로, 제2 팽창기(140)에 있어서, 가열 매체의 에너지를 로터부(120a)의 구동 에너지로서 취출할 수 있다. 따라서, 가열 매체의 에너지를 낭비 없이 이용할 수 있으므로, 동력 발생 장치로서의 성능을 향상시킬 수 있다. 즉, 제2 팽창기(140)에 있어서 가열 매체의 압력을 이용하는 한편, 압력이 저감된 가열 매체의 온도를 증발기(111)에 있어서 이용하는 구성으로 되어 있다. 따라서, 가열 매체가 갖는 에너지를 종래보다도 효율적으로 이용할 수 있다.

또한 제3 실시 형태에서는, 제1 팽창기(113)가 작동 매체에 의해 구동되는 것보다도 먼저 제2 팽창기(140)가 구동되는 상태일 때에는 바이패스 밸브(25a)가 개방된다. 이에 의해, 제1 팽창기(113)의 스크류 로터(113b)는 공전 가능한 상태로 된다. 따라서, 발전기(120)에 접속된 제1 팽창기(113) 및 제2 팽창기(140) 중, 제2 팽창기(140)만이 구동되는 경우에 제1 팽창기(113)가 부하로 되지 않도록 할 수 있어, 제2 팽창기(140)에 있어서 효율적으로 가열 매체의 에너지를 취출할 수 있다.

[제4 실시 형태]

도 6은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 회전기 구동 시스템을 도시한다. 또한, 여기서는 제3 실시 형태와 동일 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여, 그 상세한 설명을 생략한다.

제3 실시 형태에서는 회전축(123)이 1개의 축 부재에 의해 구성되어 있다. 이에 대해, 이 제4 실시 형태에서는 회전축(123)이 제1 축부(123a)와 제2 축부(123b)로 분단되는 동시에, 이들 제1 축부(123a) 및 제2 축부(123b)를 구동력이 전달되도록 결합하는 결합부(123c)를 갖는 구성으로 되어 있다.

결합부(123c)는 제1 축부(123a)와 제2 축부(123b) 사이에서 회전수를 변환하는 증감속 기구(161)에 의해 구성되어 있다. 증감속 기구(161)는 제1 축부(123a)에 접속된 제1 기어(161a)와, 제2 축부(123b)에 접속되는 동시에 제1 기어(161a)에 맞물린 제2 기어(161b)를 갖는다. 도시예에서는, 제1 기어(161a)의 잇수가 제2 기어(161b)의 잇수보다도 많은 구성으로 되어 있지만, 대체적으로, 이 반대의 구성이 채용될 수 있다. 또한, 도시예에서는, 제1 축부(123a)에 발전기(120)가 설치되는 구성으로 되어 있지만, 대체적으로, 제2 축부(123b)에 발전기(120)가 설치되는 구성도 채용될 수 있다.

제1 축부(123a)는 일단부에 있어서 제1 팽창기(113)에 접속되어 있다. 제1 축부(123a)의 타단부에는 제1 기어(161a)가 결합되어 있다. 제2 축부(123b)는 일단부에 있어서 제2 팽창기(140)에 접속되어 있다. 제2 축부(123b)의 타단부에는 제2 기어(161b)가 결합되어 있다.

제4 실시 형태에서는, 제1 팽창기(113)의 회전수와 제2 팽창기(140)의 회전수가 다른 경우에, 용이하게 대처 가능해진다. 즉, 제1 팽창기(113) 및 제2 팽창기(140)가 서로 다른 형식의 팽창기로 구성되는 경우이며, 정격 회전수가 다른 경우에는 제1 축부(123a)와 제2 축부(123b) 사이에 증감속 기구(161)가 설치됨으로써, 양자의 회전수차에 용이하게 대응 가능해진다.

또한, 그 밖의 구성, 작용 및 효과는 그 설명을 생략하지만 상기 제3 실시 형태와 마찬가지이다.

[제5 실시 형태]

도 7은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 동력 발생 장치를 도시한다. 또한, 여기서는 제3 실시 형태와 동일 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여, 그 상세한 설명을 생략한다.

제4 실시 형태에서는 결합부(123c)가 증감속 기구(161)에 의해 구성되어 있다. 이에 대해, 제5 실시 형태에서는, 결합부(123c)는 제1 축부(123a)와 제2 축부(123b)를 자기적으로 결합하는 자기 커플링(165)에 의해 구성되어 있다.

자기 커플링(165)의 구성은 도 2에 도시되는 제1 실시 형태의 것과 마찬가지이므로, 상세한 설명은 생략한다.

제5 실시 형태에서는, 케이싱(113a) 내에 수용된 제1 축부(123a)는 케이싱(113a) 내에서 베어링에 의해 축 지지되므로, 이 베어링을 통해 윤활유, 작동 매체 등의 유체가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있고, 또한 자기 커플링(165)에 의해 제1 축부(123a)와 제2 축부(123b)를 구동 연결할 수 있다.

또한, 제5 실시 형태에서는 제2 축부(123b) 및 내부 삽입체(165b)가 밀폐체 내에 수용되는 구성으로 하고 있지 않지만, 제2 축부(123b) 및 내부 삽입체(165b)도 밀폐체 내에 수용되는 구성으로 해도 된다.

또한, 제5 실시 형태에서는 자기 커플링(165)의 외통체(165a)가 구동측으로 되고, 내부 삽입체(165b)가 종동측으로 되는 구성으로 하였지만, 내부 삽입체(165b)가 구동측으로 되고, 외통체(165a)가 종동측으로 되는 구성으로 해도 된다.

그 밖의 구성, 작용 및 효과는 그 설명을 생략하지만 상기 제4 실시 형태와 마찬가지이다.

[제6 실시 형태]

도 8은 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 동력 발생 장치를 도시한다. 또한, 여기서는 제3 실시 형태와 동일 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여, 그 상세한 설명을 생략한다.

제6 실시 형태에서는 회전축(123)의 베어링(170)에, 응축기(114)에 사용된 물이 윤활제로서 공급된다. 즉, 냉각 매체 회로(117)에 있어서, 응축기(114)의 하류측의 유로가, 회전축(123)의 베어링(170)에 접속되어 있다. 따라서, 응축기(114)의 냉각 매체 유로(114b)에서 작동 매체의 냉각에 사용된 냉각 매체가 베어링(170)의 윤활제로서도 이용된다. 도시예에서는, 제2 팽창기(140) 내에 배치된 베어링(170)에 냉각 매체를 도입하는 구성을 도시하고 있지만, 베어링(170)은 제2 팽창기(140) 내에 배치되어 있지 않아도 된다.

제6 실시 형태에서는 윤활유를 사용할 필요가 없어, 윤활제(물)를 폐기할 때에도 수고가 들지 않는다.

[제7 실시 형태]

도 9는 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 동력 발생 장치를 도시한다. 또한, 여기서는 제3 실시 형태와 동일 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여, 그 상세한 설명을 생략한다.

제7 실시 형태에서는 회전축(123)에 모터(200)의 로터부가 접속되어 있다. 즉, 제2 팽창기(140)의 스크류 로터(140a)에 있어서, 제1 팽창기(113)와는 반대측(도 9에 있어서의 우측)의 단부에 접속된 축 부재, 즉 회전축(123)의 일부인 축 부재에 모터(200)의 로터부가 접속되어 있다. 모터(200)는 회전기로서 예시된다. 모터(200)의 샤프트(201)는 압축기(190)에 접속되어, 모터(200)의 회전에 의해 압축기(190)가 구동한다. 다른 구성은 제3 실시 형태와 마찬가지이다. 압축기(190)의 구동 시에는 제1 및 제2 팽창기(113, 140)의 동력이 회전축(123) 및 회전축(123)에 접속된 샤프트(201)를 통해 압축기(190)로 전달된다. 그 결과, 모터(200)만으로 압축기(190)를 구동하는 경우에 비해 모터(200)의 소비 전력을 저감시킬 수 있다.

[그 밖의 실시 형태]

또한, 제3 내지 제7 실시 형태의 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경, 개량 등이 가능하다. 예를 들어, 증발기(111)는 작동 매체를 포화 온도 정도로 가열하여 증발시키는 증발부와, 이 증발부에서 포화 온도 정도로 가열된 작동 매체를 과열 상태로 하는 과열부를 갖는 구성으로 해도 된다. 이 경우에 있어서, 증발부와 과열부는 별개로 구성되어 있어도 되고, 혹은 일체적으로 구성되어 있어도 된다. 제6 실시 형태에서는 증발기(111)에서 증기로부터 응축된 물이 회전축(123)의 베어링(170)의 윤활제로서 이용되어도 된다. 제7 실시 형태에서는 회전축(123) 상에 압축기(190)가 설치되어, 당해 압축기(190)가 회전기 구동 시스템에 의해 직접적으로 구동되어도 된다.

Claims

동력 발생 장치이며,
회전 기계에 대해 회전 구동력을 발생시키는 회전 기계 구동원; 및
상기 회전 기계 구동원과 협동하여 상기 회전 기계를 구동하도록 구성된 열기관으로 이루어지고,
여기서, 상기 열기관은 기화된 작동 매체를 팽창시켜 회전 구동력을 발생시키는 팽창기를 구비하고,
상기 팽창기에는 상기 팽창기의 작동 매체 입구와 작동 매체 출구를 연통하는 바이패스 배관이 설치되고,
상기 바이패스 배관에는 상기 바이패스 배관을 개폐하는 개폐 밸브가 구비되어 있는, 동력 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 동력 발생 장치는 상기 개폐 밸브의 개폐를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
상기 제어 장치는 상기 회전 기계 구동원 및 상기 열기관을 기동할 때에,
상기 개폐 밸브를 개방하여, 작동 매체를 상기 바이패스 배관에 유입시키도록 한 후, 상기 회전 기계 구동원을 기동시켜, 상기 팽창기로 유입되는 작동 매체가 기화되었다고 판단되었을 때에 상기 개폐 밸브를 폐쇄하도록 제어하는, 동력 발생 장치.
제2항에 있어서, 상기 동력 발생 장치는 상기 팽창기의 흡입 압력을 검출하는 흡입 압력 검출기를 구비하고,
상기 제어 장치는 상기 흡입 압력 검출기에서 검출된 압력값이 소정의 압력값 이상으로 되었을 때에, 상기 팽창기로 유입되는 작동 매체가 기화되었다고 판단하는, 동력 발생 장치.
제2항에 있어서, 상기 동력 발생 장치는 상기 팽창기의 흡입 압력을 검출하는 흡입 압력 검출기 및 상기 팽창기의 토출 압력을 검출하는 토출 압력 검출기를 구비하고,
상기 제어 장치는 상기 흡입 압력 검출기에서 검출된 압력값과 상기 토출 압력 검출기에서 검출된 압력값의 차가 소정의 값 이상으로 되었을 때에, 상기 팽창기로 유입되는 작동 매체가 기화되었다고 판단하는, 동력 발생 장치.
제2항에 있어서, 상기 회전 기계가 가스 압축기이고,
상기 동력 발생 장치는 상기 가스 압축기의 배출 가스 온도를 검출하는 온도 검출기를 구비하고,
상기 제어 장치는 상기 온도 검출기에서 검출된 온도값이 소정의 온도값 이상으로 되었을 때에, 상기 팽창기로 유입되는 작동 매체가 기화되었다고 판단하는, 동력 발생 장치.
제2항에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 회전 기계 구동원이 기동된 후의 경과 시간을 측정하는 시간 측정기를 구비하고,
상기 제어 장치는 상기 시간 측정기에서 검출된 경과 시간이 소정의 시간 이상으로 되었을 때에, 상기 팽창기로 유입되는 작동 매체가 기화되었다고 판단하는, 동력 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 동력 발생 장치는 상기 개폐 밸브의 개폐를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
상기 제어 장치는 상기 회전 기계 구동원 및 상기 열기관을 정지할 때에,
상기 개폐 밸브를 개방하여, 작동 매체를 상기 바이패스 배관에 유입시켜 상기 팽창기의 구동을 정지시키도록 제어하는, 동력 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 동력 발생 장치는 상기 개폐 밸브의 개폐를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
상기 제어 장치는 상기 회전 기계 구동원 및 상기 열기관이 정상 운전을 하고 있는 상황 하에서, 상기 회전 기계 구동원이 정지했을 때에,
상기 개폐 밸브를 개방하여, 작동 매체를 상기 바이패스 배관에 유입시켜 상기 팽창기의 구동을 정지시키도록 제어하는, 동력 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 회전 기계는 공급된 가스를 고압으로 압축하는 압축기이고, 상기 회전 기계 구동원이 모터이고,
상기 압축기에서 생성된 고압 가스가 갖는 열을 상기 열기관의 증발기에 있어서의 작동 매체로의 열원으로서 사용하는, 동력 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 회전 기계 구동원이 증기로 이루어지는 가열 매체가 팽창함으로써 동력을 발생시키는 제2 팽창기이고,
상기 열기관의 증발기는 상기 제2 팽창기에서 팽창한 가열 매체로 상기 작동 매체를 가열하여 기화시키는, 동력 발생 장치.
제10항에 있어서, 상기 열기관의 회전축에 접속된 제1 축부와, 상기 제2 팽창기의 회전축에 접속된 제2 축부와, 상기 제1 축부와 상기 제2 축부를 구동력이 전달하도록 결합하는 결합부를 갖고,
상기 결합부는 상기 제1 축부와 상기 제2 축부 사이에서 회전수를 변환하는 증감속 기구로 이루어지는, 동력 발생 장치.
제10항에 있어서, 상기 제2 팽창기의 회전축의 베어링에는 상기 열기관의 응축기에 사용된 물, 또는 상기 열기관의 증발기에 있어서 상기 증기로부터 응축한 물이 윤활제로서 공급되는, 동력 발생 장치.
제1항에 있어서, 상기 열기관의 회전축에 접속된 제1 축부와, 상기 회전 기계 구동원의 회전축에 접속된 제2 축부와, 상기 제1 축부와 상기 제2 축부를 구동력이 전달하도록 결합하는 결합부를 갖고,
상기 제1 축부 및 상기 제2 축부의 적어도 한쪽은 밀폐체 내에 수용되어 있고,
상기 결합부는 상기 제1 축부와 상기 제2 축부를 자기적으로 결합하는 자기 커플링으로 이루어지는, 동력 발생 장치.
제1항에 기재된 동력 발생 장치의 운전 방법이며, 상기 열기관 및 상기 회전 기계 구동원을 기동할 때에는, 상기 개폐 밸브를 개방하여, 상기 작동 매체를 상기 바이패스 배관에 유입시키도록 한 후, 상기 열기관 및 상기 회전 기계 구동원을 기동시켜, 상기 팽창기로 유입되는 작동 매체가 기화되었다고 판단되면, 상기 바이패스 배관의 개폐 밸브를 폐쇄하고,
상기 열기관 및 상기 회전 기계 구동원을 정지할 때에는, 상기 개폐 밸브를 개방하여, 상기 작동 매체를 상기 바이패스 배관에 유입시켜 상기 팽창기의 구동을 정지하는, 동력 발생 장치의 운전 방법.
제1항에 기재된 동력 발생 장치의 운전 방법이며, 상기 회전 기계 구동원이 정상 운전을 하고 있는 상황 하에서, 상기 회전 기계 구동원이 정지했을 때에는, 상기 개폐 밸브를 개방하여 상기 작동 매체를 상기 바이패스 배관에 유입시켜 상기 팽창기의 구동을 정지하는, 동력 발생 장치의 운전 방법.