WO2011024375A1 - 排熱回収タービンシステム - Google Patents

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WO2011024375A1
WO2011024375A1 PCT/JP2010/004576 JP2010004576W WO2011024375A1 WO 2011024375 A1 WO2011024375 A1 WO 2011024375A1 JP 2010004576 W JP2010004576 W JP 2010004576W WO 2011024375 A1 WO2011024375 A1 WO 2011024375A1
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WO
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medium
working medium
turbine
exhaust heat
hfe
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PCT/JP2010/004576
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山下誠二
仮屋大祐
三宅直樹
清水元
奥村雄志
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川崎重工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F01K25/10—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/18—Lubricating arrangements

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust heat recovery turbine system that operates with a working medium whose main medium is an alternative chlorofluorocarbon having excellent environmental performance and handling.
  • an exhaust heat recovery turbine system that uses exhaust heat such as hot waste water of less than 100 ° C. generated in a manufacturing process such as steelworks or ceramics as a heat source uses a low boiling point medium other than water as a working medium. It is attracting attention as a means of reducing greenhouse gases in conjunction with energy conservation.
  • chlorofluorocarbon (CFC), hydrochlorofluorocarbon (HCFC), and hydrofluorocarbon (HFC) which have a boiling point lower than those of natural media such as ammonia, hydrocarbons, and water, operate. It is used as a medium (see, for example, Patent Document 1).
  • chlorofluorocarbon (CFC) and hydrochlorofluorocarbon (HCFC), which are synthetic media, are difficult to use from an environmental point of view because they destroy the ozone layer and have a large global warming potential (GWP).
  • Hydrofluorocarbon (HFC) has an ozone depletion potential (ODP) of zero and does not destroy the ozone layer, but has a slightly higher global warming potential. Therefore, in addition to the ozone depletion potential (ODP) being zero, there is a demand for a medium that has a smaller global warming potential and is more environmentally friendly.
  • HFE hydrofluoroether
  • the present invention has been made based on the above research, and an object of the present invention is to provide an exhaust heat recovery turbine system that operates with a working medium containing an alternative chlorofluorocarbon as a main medium that is excellent in environmental friendliness and is easy to handle.
  • an exhaust heat recovery turbine system vaporizes the working medium by heat exchange between a turbine driven by the working medium and exhaust heat from an external heat source, and supplies the turbine to the turbine.
  • An evaporator to be supplied and a condenser for liquefying the working medium that has passed through the turbine are included, and the working medium includes, as a main medium, a compound selected from a group of hydrofluoroether (HFE) and fluorinated alcohol.
  • HFE hydrofluoroether
  • the compound selected from the group of HFE and 3FE since the compound selected from the group of HFE and 3FE has a generally low boiling point at normal pressure, the working medium containing this as a main medium is exchanged with the exhaust heat from the heat source in the evaporator. It can be easily vaporized.
  • these compounds since these compounds have a zero ozone depletion coefficient and a small global warming coefficient, they have a low environmental burden, are excellent in environmental properties, and have low toxicity, so that they are easy to handle.
  • the main medium is preferably HFE having a boiling point at normal pressure (hereinafter, simply referred to as “boiling point” means a boiling point at normal pressure) of ⁇ 24 to 60 ° C.
  • boiling point means a boiling point at normal pressure
  • the main medium can be easily vaporized only with a normal exhaust heat level recovered from the heat source.
  • the boiling point of HFE as the main medium at normal pressure exceeds 30 ° C.
  • the system can be simplified because it can be easily liquefied with water at room temperature (about 15 to 30 ° C.) in the condenser.
  • the main medium is preferably HFE having 2 to 4 carbon atoms.
  • HFE hydrogen fluoride
  • the carbon number of HFE is 2 to 4
  • the boiling point at normal pressure is lower than that of water. Therefore, when the exhaust heat from the heat source is warm water, the HFE is easily vaporized by heat exchange with the warm water. be able to.
  • HFE include C 3 F 7 OCH 3 (HFE 7000), C 4 F 9 OCH 3 (HFE 7100), C 4 F 9 OC 2 H 5 (HFE 7200) and C 6 F 13 OCH 3 (HFE 7300).
  • the HFE may be CHF 2 —CF 2 —O—CH 2 —CF 3 (HFE-S7).
  • the working medium is preferably a mixture of the main medium and a lubricating oil compatible with the main medium, for example, fluorine oil.
  • a lubricating oil compatible with the main medium for example, fluorine oil.
  • the bearing can be lubricated well.
  • a lubrication system for supplying lubricating oil to the bearing of the turbine, and a seal portion that seals between the bearing and the turbine on the outer periphery of the rotating shaft of the turbine, and the lubricating system supplies the lubricating oil to the turbine
  • the turbine bearing is of a grease lubrication type in which grease is enclosed.
  • auxiliary equipment such as an injection pump becomes unnecessary, and maintenance is unnecessary as long as the grease life is long.
  • the working medium containing this as the main medium is heated with the exhaust heat from the heat source in the evaporator. It is easily vaporized by exchange and is easily liquefied by a condenser after passing through the turbine. Moreover, since these compounds have a zero ozone depletion coefficient and a small global warming coefficient, they have a low environmental impact, are excellent in environmental properties, and have low toxicity.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an exhaust heat recovery turbine system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a characteristic comparison table between the main medium and other medium used in the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an exhaust heat recovery turbine system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing details of the injection unit.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating an exhaust heat recovery turbine system according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing details of the bearing of FIG.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of an exhaust heat recovery turbine system according to a first embodiment of the present invention.
  • the exhaust heat recovery turbine system shown in FIG. 1 includes a turbine power generation unit U including a generator 10 and a turbine 13 that drives the generator 10, and a falling liquid is supplied to a medium passage 30 that circulates a working medium M that rotates the turbine 13.
  • a membrane evaporator 16, a condenser 17 and a medium feed pump 18 are provided.
  • the generator 10 includes a generator rotor 11 and a generator stator 12, turbines 13 and 13 are arranged at both ends thereof, and the generator rotor 11 and the turbines 13 and 13 are connected by a single rotating shaft 21.
  • the rotary shaft 21 is rotatably supported by two bearings 19, 19 disposed between the generator 10 and the two turbines 13, and an oil tank 25 is provided below each of the bearings 19. Yes.
  • the two turbines 13 and 13 are arranged in opposite directions to form a so-called mirror image type, whereby the axial thrust acting on both turbines 13 and 13 is canceled out, and the thrust bearing is omitted or simplified. . Therefore, each bearing 19 bears mainly a radial load of the rotating shaft 21.
  • the heat source 15 is, for example, exhaust heat of hot water or the like that is generated in a large amount in a manufacturing process such as an ironworks or a ceramic industry.
  • the hot water led out from the heat source 15 is introduced into the heat transfer pipe 16a in the evaporator 16 through the heating fluid supply passage 15a, and then returned to the heat source 15 side from the heat transfer pipe 16a through the heating fluid recovery passage 15b. .
  • the evaporator 16 evaporates the working medium M by heat exchange with the hot water passing through the heat transfer pipe 16a, that is, heat exchange with the exhaust heat of the heat source 15, and supplies the working medium M in the vapor phase to the gas-phase medium feed.
  • the turbine power generation unit U is supplied via the path 30a.
  • the evaporator 16 is provided with a circulation pump 27 in a circulation passage 29 disposed so as to communicate between the lower part and the upper part of the evaporator 16, and the liquid phase taken out from the lower part of the evaporator 16 by the circulation pump 27.
  • the working medium M is sprayed into the evaporator 16 in a shower form from the outlet of the injection pipe 26 disposed in the evaporator 16 and sprayed onto the heat transfer pipe 16a to promote heat exchange.
  • the working medium M after rotating the turbine 13 of the turbine power generation unit U is sent to the condenser 17 via the vapor phase medium recovery path 30b.
  • the condenser 17 has a known structure in which a cooling medium C pipe is passed through, and liquefies the gas phase working medium M by cooling it with the cooling medium C.
  • a medium passage 30 that is a circulation path is formed by the gas phase medium supply path 30a, the gas phase medium recovery path 30b, and the liquid phase medium supply path 30c.
  • An oil tank 25 is provided below each bearing 19.
  • a supply passage 20 branched from the circulation passage 29 is formed on the outlet side of the circulation pump 27, and a part of the liquid-phase working medium M taken out from the lower portion of the evaporator 16 by the circulation pump 27 from the supply passage 20. Is supplied to the oil tank 25 below each bearing 19. Therefore, the high-pressure working medium M is supplied from the oil tank 25 to the bearing 19 and lubrication is performed smoothly.
  • the supply passage 20 is provided with a pressure reducer 28 such as a throttle such as an orifice or a pressure reducing valve, and by evaporating a part of the liquid-phase working medium M by the pressure reduction, the lubricating oil concentration is improved. The temperature of the working medium M is lowered by the latent heat of evaporation.
  • a return passage for returning the liquid-phase working medium M discharged from the bearing 19 to the condenser 17. 23 is connected.
  • the liquid-phase working medium M returned to the condenser 17 from the return passage 23 merges in the condenser 17 with the working medium M that has passed through the gas phase medium recovery path 30b.
  • HFE hydrofluoroether
  • H in the general formula C n H 2n + 1 —O—C m H 2m + 1 is partially substituted with F
  • fluorinated alcohol fluorinated alcohol
  • HFE having 2 to 4 carbon C is preferable.
  • the carbon number of HFE is 2 to 4, the boiling point at normal pressure is lower than that of water. Therefore, even if the exhaust heat from the heat source 15 is warm water having a temperature of 100 ° C. or less, the HFE is exchanged by heat exchange with the warm water. Can be easily vaporized.
  • the main medium preferably has a boiling point of ⁇ 24 to 60 ° C., more preferably more than 30 ° C. and 60 ° C. or less. If the boiling point is 60 ° C. or lower, the main medium can be vaporized using the relatively low-temperature exhaust heat recovered from the heat source 15. If it exceeds 30 ° C., it can be condensed with water at normal pressure (atmospheric pressure) and room temperature (about 15 to 30 ° C.) and can be easily liquefied, thereby simplifying the system.
  • HFE satisfying the condition of the boiling point of ⁇ 24 to 60 ° C. examples include C 3 F 7 OCH 3 (HFE 7000) and CHF 2 —CF 2 —O—CH 2 —CF 3 .
  • C 3 F 7 OCH 3 HFE7000
  • Novec 7000 roofing point 34 ° C.
  • CHF 2 —CF 2 —O—CH 2 —CF 3 Daikin Industries There are trade names HFE-S7 from Asahi Glass Co., Ltd.
  • Such main media include C 4 F 9 OCH 3 (HFE 7100) with a boiling point of 61 ° C., C 4 F 9 OC 2 H 5 (HFE 7200) at 76 ° C. and C 6 F 13 OCH 3 (HFE 7300) at 98 ° C. .
  • a fluorinated alcohol can also be used as the main medium.
  • 3FE trifluorinated alcohol in which H other than OH in the general formula C n H 2n + 1- OH is partially substituted with F is preferable.
  • 3FE has a boiling point of 74 ° C. at normal pressure and weak flammability, the ozone depletion coefficient ODP is zero and the global warming potential GWP is also small.
  • the main medium is a medium that has an ozone depletion potential ODP of zero and a low global warming potential GWP, which has a low environmental load, is environmentally friendly, has no toxicity, and has good handleability. Since it is used, it can be easily vaporized by heat exchange with the exhaust heat in the evaporator 16, and can be easily liquefied by the condenser 17 after passing through the turbine 13.
  • FIG. 2 illustrates CFC (chlorofluorocarbon), HCFC (hydrochlorofluorocarbon), HFC (hydrofluorocarbon), HFE, and 3FE (trifluorinated alcohol).
  • HFE7000 has a boiling point of 60 ° C. or less, and is extremely excellent in that it is easily vaporized (marked with ⁇ ).
  • HFO hydrofluoroolefin
  • HFE hydrofluoroolefin
  • HFO-1234yf chemical formula CF 3 CF ⁇ CH 2 .
  • HFE used as a main medium is an excellent medium that has a small warming potential and does not destroy the ozone layer, but has no lubricity. Therefore, in this embodiment, lubricity is imparted to the working medium M by mixing lubricating oil made of fluorine oil into HFE.
  • Examples of the lubricating oil to be mixed with the main medium include a fluorine oil represented by the following chemical formula having a polymer structure in which the terminal of the base oil or additive of the lubricating oil is partially or entirely blocked with fluorine. .
  • the former is, for example, the product name Krytox manufactured by DuPont.
  • This fluorine oil has good compatibility with the main medium such as HFE described above, and the main medium and the fluorine oil are not separated in a liquid phase state.
  • Hot water derived from the heat source 15 as exhaust heat is introduced into the evaporator 16 from the heating fluid supply passage 15a, and the working medium M in the evaporator 16 exchanges heat with the introduced hot water, that is, from the heat source 15. It is vaporized by receiving the heat and becomes a high-pressure gas phase of, for example, about 4 atm.
  • the lubricating oil is difficult to evaporate, it remains as a liquid-phase working medium M with a high lubricating oil concentration at the lower part of the evaporator 16.
  • the working medium M in the gas phase is taken out from the upper part of the evaporator 16 and supplied to the pair of turbines 13 and 13 of the turbine power generation unit U through the gas phase medium feeding path 30a. To drive. Thereby, the generator 10 connected with the turbine 13 and the rotating shaft 21 is driven, and electric power generation is performed.
  • the working medium M that has released the energy by the turbine 13 enters the condenser 17 through the gas phase medium recovery path 30b, and is cooled and condensed by heat exchange with the cooling medium C.
  • the working medium M that has become a liquid phase passes through the liquid-phase medium feed path 30c, is pressurized by the medium feed pump 18, and returns to the evaporator 16.
  • the liquid-phase working medium M having a high lubricating oil concentration left in the lower portion of the evaporator 16 is supplied to the oil tank 25 of the bearing 19 of the turbine power generation unit U through the supply passage 20.
  • the working medium M is cooled by the decompressor 28 provided in the supply passage 20.
  • the supply passage 20 in this embodiment may be provided with a cooler instead of or in addition to the decompressor 28.
  • the liquid-phase working medium M supplied to the oil tank 25 from the outlet side of the circulation pump 27 of the circulation passage 29 is a working medium having a high lubricating oil concentration containing a large amount of lubricating oil.
  • the bearing 19 When the turbine generator rotates, the bearing 19 Is always well lubricated by the liquid-phase working medium M having a high lubricating oil concentration. As described above, since the bearing 19 can be lubricated by the working medium M having a high lubricating oil concentration, it is not necessary to mix a large amount of lubricating oil with the working medium in order to improve lubricity. There is no hindrance to heat.
  • the oil tank 25 It is sufficient for the oil tank 25 to have an amount of the working medium M necessary for lubricating the bearing 19, and the surplus is discharged from the oil tank 25 to the return passage 23 and returned to the condenser 17 from the return passage 23. Therefore, the working medium M is not discharged out of the system and does not affect the surrounding environment, and is circulated and used in the closed system. A part of the working medium M may be in a gas phase due to the temperature rise in the bearing 19. In this case, the working medium M in which the liquid phase and the gas phase are mixed enters the condenser 17 through the return passage 23. .
  • the inlet of the condenser 17 is about normal pressure, the working medium M is smoothly recovered from the oil tank 25 having a slightly high pressure to the condenser 17.
  • the circulation pump 27 is operated at a constant flow rate unlike the medium feed pump 18 in which the flow rate varies according to the liquid level in the evaporator 16.
  • a liquid phase working medium M having a high lubricating oil concentration can be supplied to the bearing 19 in a stable amount from the branched supply passage 20.
  • the downstream end of the return passage 23 may be connected to the medium recovery path 30 b instead of the inlet of the condenser 17.
  • the decompressor 28 provided in the supply passage 20 evaporates part of the working medium M to increase the lubricating oil concentration of the working medium M, and in the working medium M due to a temperature drop due to latent heat of evaporation. Since the viscosity of the lubricating oil increases, good lubricating performance is maintained.
  • the lubricating working medium M is used for driving the turbine, it is directly supplied from the supply passage 20 to the bearing 19 of the turbine 13, so that the bearing 19 is well lubricated. Is done.
  • the generator 10 is driven by the turbine 13, but the present invention can also be applied to a system in which another load such as a pump of a plant is driven by the turbine 13.
  • FIG. 3 shows an exhaust heat recovery turbine system according to a second embodiment of the present invention.
  • the supply passage 20 for supplying the working medium M mixed with the lubricating oil L to the bearing 19 of the turbine 13 is provided.
  • a lubricating system 40 that stores lubricating oil L in the bearing 19 of the turbine 13 is newly provided in place of the supply passage 20 using the working medium M1 that does not contain lubricating oil.
  • the lubricating system 40 includes a lubricating oil reservoir 41 that stores the lubricating oil L, and a lubricating oil supply passage 42 that connects the lubricating oil reservoir 41 and the injection unit 33 that injects the lubricating oil L to the bearings 19 and 19. And an injection pump 43 that pressurizes the lubricating oil L and sends it to the injection unit 33.
  • the lubricating oil L injected from the injection unit 33 to the bearings 19 and 19 is returned to the lubricating oil reservoir 41 through the return passage 35 and is used repeatedly.
  • FIG. 4 shows details of the injection unit 33.
  • an inner ring spacer 36 fixed to the rotary shaft 21 and an outer ring spacer 37 fixed to the housing H are disposed between the pair of left and right bearings 19, 19.
  • An injection nozzle 38 is provided on the seat 37.
  • the injection nozzle 38 has a central inlet 38a and an injection passage 38b branched from the inlet 38a and directed to the left and right bearings 19, 19.
  • the tip of the injection passage 38b is connected to the inner ring 19a and the outer ring of the bearing 19.
  • the lubricating oil L is directed to the bearing space 19c between the rolling element 19d and the rolling element 19d through the bearing space 19c.
  • the housing H is formed with a downstream portion of the lubricating oil supply passage 42 for supplying the lubricating oil L to the injection portion 33 and an upstream portion of the return passage 35 for the lubricating oil L.
  • One or two injection nozzles 38 are provided for each of the bearings 19 and 19.
  • seal portion 39 that seals between the parts 19 and 13, and similarly on the outer periphery of the rotor 11 of the generator 10 (FIG. 3).
  • a seal portion 39 is also provided between the bearing 19 and the generator 10.
  • the seal portion 39 is configured by a seal ring that is fixed to the housing H and forms a labyrinth seal with the outer peripheral surface of the rotary shaft 14.
  • the lubricating oil L from the lubricating oil reservoir 41 is injected as a high-speed jet from the injection unit 33 through the lubricating oil supply passage 42 and lubricates the bearings 19 and 19. Is done. Therefore, the bearing 19 can be effectively lubricated and cooled even when high-speed rotation is required and the heat generation of the bearing is large. Further, since the seal portions 39 are provided on both sides of the bearing 19, there is no possibility that the lubricating oil L used for lubricating the bearing 19 leaks to the turbine 13 side and the rotor 11 side, and the lubricating oil L is recovered with a high yield. Can do. Further, it can be avoided that the lubricating oil L is mixed into the working medium M of the turbine 13 to lower the thermal efficiency of the turbine 13.
  • FIG. 5 shows an exhaust heat recovery turbine system according to a third embodiment of the present invention.
  • a grease lubricated bearing 19B in which grease G is enclosed is used.
  • FIG. 6 shows details of the bearing 19B.
  • a rolling element 19Bd is rotatably held by a cage 19Bc between a bearing outer ring 19Ba and a bearing inner ring 19Bb, and a pair of seals are provided outside the cage 19Bc in the axial direction.
  • Plates 19Be and 19Be are provided.
  • the upper end of the sealing plate 19Be is engaged with a groove provided on the inner peripheral surface of the bearing outer ring 19Ba, and the lower end of the sealing plate 19Be is such that the rotation of the bearing inner ring 19Bb rotating integrally with the rotary shaft 21 is not hindered.
  • Two bearings 19B may be arranged similarly to the second embodiment shown in FIG. Similarly to the second embodiment, a seal portion is provided for sealing between the bearing 19B of FIG. 5 and the turbine 13 and the generator 10 so that the grease G leaks to the turbine 13 side or the generator 10 side. It may not be possible.
  • the supply passage 20 used in the first embodiment and the auxiliary machinery such as the lubricating oil supply passage 42 and the injection pump 43 used in the second embodiment are not required. Simplification is possible, and maintenance is unnecessary as long as the grease life is long.

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Abstract

　作動媒体により駆動されるタービン(13)と、外部の熱源(15)からの排熱との熱交換により作動媒体(M)を蒸気化してタービン(13)に供給する蒸発器(16)と、タービン(13)を通過した作動媒体(M)を液化する凝縮器(17)とを備え、作動媒体(M)が、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）およびフッ化アルコールの一群から選択された化合物を主媒体として含む。

Description

排熱回収タービンシステム
　本発明は、環境性および取扱性に優れた代替フロンを主媒体とする作動媒体で動作する排熱回収タービンシステムに関する。
　近年、製鉄所や窯業などの製造過程で発生する１００℃未満の温排水のような排熱を熱源とする排熱回収タービンシステムは、作動媒体として水以外の低沸点の媒体を用いることで、省エネルギーと併せて温暖化ガス削減を図るものとして注目されている。このようなタービンシステムでは、自然媒体であるアンモニアや、炭化水素、水よりも沸点が低い、代替フロンとしてのクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）、ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）およびハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）などが、作動媒体として使用されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００２－１６１７１６
　しかしながら、前記作動媒体のうち、自然媒体であるアンモニアや炭化水素は毒性や可燃性の点でその取扱いが難しい。また、合成媒体であるクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）およびハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）はオゾン層を破壊し、地球温暖化係数（ＧＷＰ）も大きいなど環境性の点からその使用が難しい。ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）はオゾン破壊係数（ＯＤＰ）がゼロで、オゾン層を破壊しないものの、地球温暖化係数がやや大きい。そこで、オゾン破壊係数（ＯＤＰ）がゼロであることに加えて、地球温暖化係数もさらに小さい、環境性の点でもより優れた媒体が要望されている。
　そこで、本件発明者らが鋭意検討した結果、まず、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）を見い出した。このＨＦＥは、住友スリーエム社から商品名ノベック７０００として販売されているもの等があり、半導体や電子部品の洗浄用として専ら使用されており、これら用途に適した特性を有している。排熱回収タービンシステムは、半導体や電子部品の製造とはまったく異なる分野ではあるが、沸点や蒸発潜熱、さらには取扱い性、毒性等の観点から、ＨＦＥが排熱回収タービンシステムにも適合した媒体であることを見い出した。ＨＦＥは潤滑性に乏しいが、これに潤滑油を混合することにより、容易に潤滑性を付与できることも判明した。さらに、沸点や蒸発潜熱等でＨＦＥに近い特性を持つフッ化アルコールも排熱回収タービンシステムに適合することが見い出された。
　本発明は上記の研究を踏まえてなされたもので、環境性に優れ、かつ取扱性のよい代替フロンを主媒体として含む作動媒体で動作する排熱回収タービンシステムを提供することを目的としている。
　前記目的を達成するために、本発明に係る排熱回収タービンシステムは、作動媒体により駆動されるタービンと、外部の熱源からの排熱との熱交換により前記作動媒体を蒸気化して前記タービンに供給する蒸発器と、前記タービンを通過した作動媒体を液化する凝縮器とを備え、前記作動媒体が、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）およびフッ化アルコールの一群から選択された化合物を主媒体として含む。
　この構成によれば、ＨＦＥおよび３ＦＥの一群から選択された化合物は常圧での沸点が概して低いので、これを主媒体として含む作動媒体は、蒸発器で熱源からの排熱との熱交換により容易に蒸気化できる。加えて、これらの化合物はオゾン破壊係数がゼロで、かつ地球温暖化係数も小さいことから、環境負荷が少なくて環境性に優れ、毒性も弱いから取扱性もよい。
　本発明において、前記主媒体は、常圧における沸点（以下、単に「沸点」という場合、常圧での沸点を指す。）が－２４～６０℃のＨＦＥであるのが好ましい。このように、前記主媒体の沸点が－２４～６０℃であることで、熱源から回収される通常の排熱レベルのみで主媒体を容易に蒸気化できる。
　本発明において、前記主媒体であるＨＦＥの常圧における沸点が３０℃を超えているのが好ましい。このように、ＨＦＥの沸点が３０℃を超えていると、凝縮器において、常温（約１５～３０℃）の水で容易に液化できるので、システムが簡略化される。
　本発明において、前記主媒体は、炭素数が２～４のＨＦＥであるのが好ましい。ＨＦＥの炭素数が２～４であると、常圧での沸点が水よりも低いので、熱源からの排熱が温水である場合、この温水との熱交換により前記ＨＦＥを容易に蒸気化させることができる。このようなＨＦＥとして、例えば、Ｃ3Ｆ7ＯＣＨ3（ＨＦＥ7000）、Ｃ4Ｆ9ＯＣＨ3（ＨＦＥ7100）、Ｃ4Ｆ9ＯＣ2Ｈ5（ＨＦＥ7200）およびＣ6Ｆ13ＯＣＨ3（ＨＦＥ7300）がある。ＨＦＥは、ＣＨＦ2－ＣＦ2－Ｏ－ＣＨ2－ＣＦ3（ＨＦＥ-S７）であってもよい。
　本発明において、前記作動媒体は前記主媒体に、この主媒体と相溶性のある潤滑油、例えばフッ素油が混合されたものであるのが好ましい。こうすることで、主媒体自身が潤滑性を備えない場合であっても、主媒体に混合される潤滑油によって潤滑性を保持させることができるので、回転機械であるタービンに好適である。また、フッ素油からなる潤滑油が主媒体と相溶性があるので、蒸発器の液相で作動媒体の主媒体と潤滑油とが分離しにくく、蒸発器の液相の下部の任意個所から潤滑油濃度が一定の作動媒体を取り出して、例えばタービンの潤滑対象部分の潤滑に使用できる。
　本発明において、さらに、潤滑油を含む作動媒体を軸受に供給する供給通路を備えているのが望ましい。これにより、潤滑性のある作動媒体は、タービン駆動のために使用される一方で、前記供給通路からタービンの軸受に対して直接供給されるので、別途、潤滑油のみの供給手段を設けることなく、軸受を良好に潤滑できる。
　この発明において、前記タービンの軸受に潤滑油を供給する潤滑系統と、前記タービンの回転軸の外周における前記軸受とタービンとの間をシールするシール部とを備え、前記潤滑系統が潤滑油を前記軸受に噴射する噴射部を有するのが望ましい。このようにすることで、軸受に対して噴射部から潤滑油を加圧状態で大量に強制的に噴射できるので、高速回転が必要で軸受の発熱が大きい場合にも、軸受の効果的な潤滑および冷却が可能になる。また、軸受とタービンとの間をシール部でシールしているから、潤滑油がタービン側に漏れ出るおそれがないので、高い歩留まりで潤滑油を回収できるとともに、潤滑油がタービンの作動媒体に混入してタービンの熱効率を下げるのを回避できる。
　この発明において、前記タービンの軸受が、グリースを封入したグリース潤滑型であるのが望ましい。このようにすることで、噴射ポンプのような補機類が不要となり、グリース寿命のある限りメンテナンスが不要となる。
　本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
　本発明によれば、ＨＦＥおよびフッ化アルコールの一群から選択された化合物は常圧での沸点が概して低いので、これを主媒体として含む作動媒体は、蒸発器で熱源からの排熱との熱交換により容易に蒸気化し、タービン通過後には凝縮器で容易に液化される。しかも、これらの化合物はオゾン破壊係数がゼロで、かつ地球温暖化係数も小さいことから、環境負荷が少なくて環境性に優れ、毒性も弱いから取扱性もよい。
図１は、本発明の第１実施形態にかかる排熱回収タービンシステムを示す概略構成図である。 図２は、本発明で用いる主媒体と他の媒体との特性比較表である。 図３は、本発明の第２実施形態にかかる排熱回収タービンシステムを示す概略構成図である。 図４は、噴射部の詳細を示す縦断面図である。 図５は、本発明の第３実施形態にかかる排熱回収タービンシステムを示す概略構成図である。 図６は、図５の軸受の詳細を示す縦断面図である。
　以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら詳述する。図１は本発明の第１実施形態にかかる排熱回収タービンシステムの概略構成を示す。同図に示す排熱回収タービンシステムは、発電機１０とこれを駆動するタービン１３とを有するタービン発電ユニットＵを備え、タービン１３を回転駆動させる作動媒体Ｍを循環させる媒体通路３０に、流下液膜式の蒸発器１６、凝縮器１７および媒体送給ポンプ１８が設けられている。
　発電機１０は、発電機ロータ１１と発電機ステータ１２とを有し、その両端にタービン１３，１３が配置され、前記発電機ロータ１１とタービン１３，１３とが単一の回転軸２１で連結されている。この回転軸２１は、発電機１０と２つのタービン１３，１３との間に配置された２つの軸受１９，１９により回転自在に支持され、これら各軸受１９の下方には油槽２５が設けられている。２つのタービン１３，１３は互いに反対向きに配置されて、いわゆる鏡像型となっており、これによって、両タービン１３，１３に作用する軸推力が相殺されて、スラスト軸受を省略もしくは簡便化している。したがって、各軸受１９は、回転軸２１の主としてラジアル荷重を負担する。
　熱源１５は、例えば、製鉄所や窯業などの製造過程で多量に発生する温水等の排熱である。この熱源１５から導出された温水は、加熱流体供給通路１５ａを通って蒸発器１６内の伝熱管１６ａに導入されたのち、伝熱管１６ａから加熱流体回収通路１５ｂを通って熱源１５側へ戻される。
　蒸発器１６は、伝熱管１６ａを通る温水との熱交換、つまり、熱源１５の排熱との熱交換により作動媒体Ｍを蒸気化し、気相となった作動媒体Ｍを、気相媒体送給路３０ａを経由して前記タービン発電ユニットＵに供給する。蒸発器１６には、蒸発器１６の下部と上部との間を連通するように配置した循環通路２９に循環ポンプ２７が設けられ、この循環ポンプ２７により蒸発器１６の下部から取り出した液相の作動媒体Ｍを、蒸発器１６内の部に配置した噴射管２６の噴出口から蒸発器１６内部にシャワー状に噴出して伝熱管１６ａに噴き付けることにより、熱交換を促進させる。
　タービン発電ユニットＵのタービン１３を回転駆動させたのちの作動媒体Ｍは、気相媒体回収路３０ｂを経由して凝縮器１７に送られる。凝縮器１７は、内部に冷却媒体Ｃの配管を通した公知の構造のものであり、気相の作動媒体Ｍを冷却媒体Ｃによって冷却することにより液化させる。
　凝縮器１７で液化された作動媒体Ｍは、液相媒体送給路３０ｃを通る際に、この液相媒体送給路３０ｃに設置された媒体送給ポンプ１８により昇圧されて蒸発器１６に供給される。前記気相媒体送給路３０ａ、気相媒体回収路３０ｂおよび液相媒体送給路３０ｃにより、循環経路である媒体通路３０が形成されている。
　各軸受１９の下方には油槽２５が設けられている。他方、前記循環ポンプ２７の出口側には循環通路２９から分岐する供給通路２０が形成され、この供給通路２０から循環ポンプ２７により蒸発器１６の下部から取り出した液相の作動媒体Ｍの一部が、各軸受１９の下方の油槽２５へ供給される。したがって、高圧の作動媒体Ｍが油槽２５から軸受１９に供給されて、潤滑が円滑になされる。また、前記供給通路２０にはオリフィス等の絞りもしくは減圧弁からなる減圧器２８が設けられており、減圧によって液相の作動媒体Ｍの一部を蒸発させることにより、潤滑油濃度を向上させるとともに、蒸発潜熱で作動媒体Ｍの温度を低下させている。
　各軸受１９と凝縮器１７との間、具体的には各油槽２５と前記凝縮器１７の入口との間は、軸受１９から排出される液相の作動媒体Ｍを凝縮器１７に戻す戻し通路２３によって接続されている。この戻し通路２３から凝縮器１７に戻された液相の作動媒体Ｍは、気相媒体回収路３０ｂを通った作動媒体Ｍに、凝縮器１７内で合流する。
　前記作動媒体Ｍの主媒体としては、例えば、ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）、つまり、一般式ＣnＨ2n＋１－Ｏ－ＣmＨ2m＋1のＨを一部Ｆで置換したもの、またはフッ化アルコール、つまり、ＣnＨ2n＋１－ＯＨのＯＨ以外のＨを一部Ｆで置換したものを用いる。
　主媒体としては、炭素Ｃの数が２～４であるＨＦＥが好ましい。ＨＦＥの炭素数が２～４であると、常圧での沸点が水よりも低いので、熱源１５からの排熱が１００℃以下の温水であっても、この温水との熱交換により前記ＨＦＥを容易に蒸気化させることができる。
　前記主媒体は、沸点が－２４～６０℃、より望ましくは３０℃を越え６０℃以下のものが好ましい。沸点が６０℃以下であれば、熱源１５から回収される比較的低温の排熱を利用して主媒体を蒸気化できる。３０℃を越えていれば、常圧（大気圧）、常温（約１５～３０℃）の水で凝縮できて容易に液化可能となり、システムの簡略化が図れる。
　沸点が－２４～６０℃の条件を満足するＨＦＥとして、例えばＣ3Ｆ7ＯＣＨ3（ＨＦＥ7000）やＣＨＦ2－ＣＦ2－Ｏ－ＣＨ2－ＣＦ3がある。Ｃ3Ｆ7ＯＣＨ3（ＨＦＥ7000）の具体例として、住友スリーエム社の商品名ノベック７０００（沸点３４℃）があり、ＣＨＦ2－ＣＦ2－Ｏ－ＣＨ2－ＣＦ3の具体例として、ダイキン工業株式会社の商品名ＨＦＥ－Ｓ７および旭硝子社の商品名アサヒクリンＡＥ－３０００（ともに、沸点５６．７℃、ＯＤＰ＝０、ＧＷＰ＝８７０）がある。さらに、炭素数が２のＣＦ3ＯＣＨ3（ＨＦＥ－１４３ｍｃ、沸点－２４℃）、炭素数が３のＣＦ3ＣＦ2ＯＣＨ3（ＨＦＥ－２４５ｍｃ、沸点５．５℃）、およびＣＨＦ2ＣＦ2ＯＣＨ3（ＨＦＥ－２５４ｐｃ、沸点３７．２℃）、炭素数が４のＣＨＦ2ＣＦ２ＯＣＨ2ＣＦ3（ＨＦＥ－３４７ｐｃ－ｆ、沸点５６℃）、(ＣＦ3)2ＣＦＯＣＨ3(ＨＦＥ－３４７ｍｍｙ、沸点２９．４℃)、およびＣＦ3ＣＦ2ＣＦ2ＯＣＨ3（ＨＦＥ－３４７ｍｃｃ、沸点３４．２℃）がある。
　この他、主媒体の沸点が６０℃を超え、また、炭素Ｃの数が５～７個である場合であっても、前記熱源１５からの排熱温度が主媒体の沸点を上回る場合には使用できる。このような主媒体として、沸点６１℃のＣ4Ｆ9ＯＣＨ3（ＨＦＥ7100），７６℃のＣ4Ｆ9ＯＣ2Ｈ5（ＨＦＥ7200）および９８℃のＣ6Ｆ13ＯＣＨ3（ＨＦＥ7300）がある。
　主媒体としては、前述のとおり、フッ化アルコールも使用でき、例えば、一般式ＣnＨ2n＋1－ＯＨのＯＨ以外のＨを一部Ｆで置換した３ＦＥ（３フッ化アルコール）が好ましい。３ＦＥは常圧での沸点が７４℃で、弱い可燃性があるものの、オゾン破壊係数ＯＤＰがゼロで、地球温暖化係数ＧＷＰも小さい。
　このように、本発明では、主媒体として、オゾン破壊係数ＯＤＰがゼロで、かつ地球温暖化係数ＧＷＰも小さいことから環境負荷が少なくて環境性に優れ、毒性がないから取扱性もよい媒体を用いるので、蒸発器１６で排熱との熱交換により容易に蒸気化し、しかもタービン１３を通過後には凝縮器１７で容易に液化させることができる。
　ここで、前記ＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）で代表される媒体が排熱回収タービンシステムの主媒体として適している理由を、図２に示す媒体の特性比較表を参照しながら説明する。図２には、ＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）、ＨＦＥおよび３ＦＥ（３フッ化アルコール）を例示した。
　この特性比較表から明らかなように、ＨＦＥ７０００～７３００は、いずれもエーテル化合物中の酸素Ｏの存在により大気中で分解し、オゾン破壊係数ＯＤＰ＝０であるためオゾン層を破壊しないうえ、地球温暖化係数ＧＷＰも３７０以下であるため、環境性に優れており、毒性もない。したがって、総合評価から明らかなように、主媒体として優れている（◎印または○印）このうち、ＨＦＥ７０００は沸点６０℃以下であるから、蒸気化し易い点で極めて優れている（◎印）。３ＦＥは、前述のとおり、オゾン破壊係数ＯＤＰ＝０、地球温暖化係数ＧＷＰ＝５７と環境性に優れているが、弱い可燃性があって取扱いに注意を要するので、総合評価はＨＦＥよりも若干低い（〇印）。これに対し、ＣＦＣ、ＨＣＦＣは環境性および毒性の点で劣っている（×印）。ＨＦＣは、環境性は比較的良好であるが、毒性があるので、総合評価はＨＦＥよりも低い（△印）。
　その他に、比較表に例示しないが、ＨＦＥと同様に環境性に優れた媒体としてＨＦＯ（ハイドロフルオロオレフィン）があり、これも主媒体として使用できる。ＨＦＯとして、例えばＨＦＯ-1234yf（化学式ＣＦ3ＣＦ＝ＣＨ2）がある。
　ところで、主媒体として用いるＨＦＥは、温暖化係数が小さく、オゾン層を破壊することがない優れた媒体である反面、潤滑性を有しない。そこで、この実施形態では、ＨＦＥにフッ素油からなる潤滑油を混合することで、作動媒体Ｍに潤滑性を与えている。
　主媒体に混合される潤滑油としては、潤滑油の基油もしくは添加物の末端が一部もしくは全部、フッ素で封鎖された重合構造の、つぎの化学式で示されるフッ素油などが挙げられている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 　　　
 もしくは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
  
　前者には、例えばデュポン社製の商品名クライトックスがある。このフッ素油は、前記したＨＦＥのような主媒体との相溶性が良好なもので、液相状態で主媒体とフッ素油が分離しない。
　上記構成にかかる排熱回収タービンシステムの動作について図１を参照しながら説明する。熱源１５から排熱として導出された温水が、加熱流体供給通路１５ａから蒸発器１６に導入され、蒸発器１６内の作動媒体Ｍが、導入された温水との熱交換により、つまり、熱源１５からの受熱により蒸気化されて、例えば４気圧程度の高圧の気相となる。一方、潤滑油は蒸発しにくいので、蒸発器１６の下部に高い潤滑油濃度で液相の作動媒体Ｍとして残る。
　気相となった作動媒体Ｍは、蒸発器１６の上部から取り出され、気相媒体送給路３０ａを通ってタービン発電ユニットＵの一対のタービン１３，１３に供給され、両タービン１３，１３を駆動する。これにより、タービン１３と回転軸２１で連結された発電機１０が駆動されて発電が行われる。タービン１３でエネルギを放出した作動媒体Ｍは気相媒体回収路３０ｂを通って凝縮器１７に入り、冷却媒体Ｃとの熱交換によって冷却されて凝縮される。こうして、液相となった作動媒体Ｍが液相媒体送給路３０ｃを通り、媒体送給ポンプ１８により昇圧されて蒸発器１６へ戻る。
　一方、前記蒸発器１６の下部に残された潤滑油濃度の高い液相の作動媒体Ｍは、供給通路２０によりタービン発電ユニットＵの軸受１９の油槽２５に供給される。その際、作動媒体Ｍは、供給通路２０に設けた減圧器２８により冷却される。この実施形態における供給通路２０に、減圧器２８に代えて、または減圧器２８に加えて、冷却器を設けてもよい。循環通路２９の循環ポンプ２７出口側から油槽２５に供給された液相の作動媒体Ｍは、潤滑油を多量に含んだ潤滑油濃度の高い作動媒体であり、タービン発電機の回転時、軸受１９は常時、この潤滑油濃度の高い液相の作動媒体Ｍにより良好に潤滑される。このように、潤滑油濃度が高い作動媒体Ｍにより軸受１９を潤滑できるので、潤滑性を高めるために大量の潤滑油を作動媒体に混合する必要がないから、蒸発器１６や凝縮器１７の伝熱性を阻害することもない。
　油槽２５には軸受１９の潤滑に必要な量の作動媒体Ｍがあれば足り、余剰分は油槽２５から戻り通路２３に排出され、この戻り通路２３から前記凝縮器１７へ戻される。したがって、作動媒体Ｍが系外へ排出されて周辺環境に影響を及ぼすことはなく、閉鎖系システムの中で循環して利用される。作動媒体Ｍは、軸受１９での昇温により一部が気相となることがあり、その場合は、液相と気相が混じった作動媒体Ｍが戻り通路２３を通って凝縮器１７に入る。ここで、凝縮器１７の入口は常圧程度であるから、若干高圧となっている油槽２５から凝縮器１７に円滑に作動媒体Ｍが回収される。特に、この実施形態の場合、循環ポンプ２７が蒸発器１６内の液位に応じて流量が変動する媒体送給ポンプ１８とは異なり、流量一定で運転されるので、この循環ポンプ２７の出口から分岐した供給通路２０から潤滑油濃度の濃い液相の作動媒体Ｍを軸受１９に安定した量で供給することができる利点がある。なお、戻り通路２３の下流端は、凝縮器１７の入口に代えて媒体回収路３０ｂに接続してもよい。
　また、この実施形態では、供給通路２０に設けた減圧器２８により、作動媒体Ｍの一部が蒸発して作動媒体Ｍの潤滑油濃度が高められ、かつ蒸発潜熱による温度低下によって作動媒体Ｍ中の潤滑油の粘度が上がるので、良好な潤滑性能が維持される。
　以上のように、潤滑性のある作動媒体Ｍは、タービン駆動のために使用される一方で、前記供給通路２０からタービン１３の軸受１９に対して直接供給されるので、軸受１９が良好に潤滑される。
　なお、上記実施形態ではタービン１３により発電機１０を駆動しているが、タービン１３によりプラント類のポンプのような他の負荷を駆動するシステムにも、本発明を適用できる。
　図３は本発明の第２実施形態にかかる排熱回収タービンシステムを示す。この第２実施形態において、図１に示す第１実施形態と同一部分には同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。前記第１実施形態では、図１に示したように、潤滑油Ｌが混入された作動媒体Ｍをタービン１３の軸受１９に供給する供給通路２０を備えているのに対し、図３の第２実施形態では、潤滑油を含まない作動媒体Ｍ１を用い、前記供給通路２０に代えて、タービン１３の軸受１９に潤滑油Ｌを貯留する潤滑系統４０を新たに設けている。この潤滑系統４０は、潤滑油Ｌを貯留する潤滑油溜まり４１と、この潤滑油溜まり４１と軸受１９，１９に潤滑油Ｌを噴射する噴射部３３との間を接続する潤滑油供給通路４２と、潤滑油Ｌを加圧して噴射部３３に送る噴射ポンプ４３とを有している。噴射部３３から軸受１９，１９に噴射された潤滑油Ｌは戻し通路３５により潤滑油溜まり４１に戻され、繰り返して利用されるようになっている。
　図４は噴射部３３の詳細を示す。同図に示すように、左右一対の軸受１９、１９の間に、回転軸２１に固定された内輪間座３６と、ハウジングＨに固定された外輪間座３７とが配置されており、外輪間座３７に噴射ノズル３８が設けられている。この噴射ノズル３８は、中央の流入口３８ａと、流入口３８ａから分岐して左右の軸受１９、１９に向かう噴射通路３８ｂとを有し、噴射通路３８ｂの先端は、軸受１９の内輪１９ａと外輪１９ｂとの間の軸受空間１９ｃに向けられており、この軸受空間１９ｃを通して転動体１９ｄに潤滑油Ｌが吹き付けられる。ハウジングＨには、潤滑油Ｌを噴射部３３に供給する潤滑油供給通路４２の下流部と、潤滑油Ｌの戻し通路３５の上流部とが形成されている。前記噴射ノズル３８は、各軸受１９、１９ごとに１～２本設けられる。
　タービン１３の回転軸１４の外周における軸受１９とタービン１３との間に、両者１９，１３間をシールするシール部３９が設けられ、同様に、発電機１０（図３）のロータ１１の外周における軸受１９と発電機１０との間にもシール部３９が設けられている。シール部３９は、ハウジングＨに固定されて回転軸１４の外周面との間にラビリンスシールを形成するシールリングにより構成されている。
　この第２実施形態の場合、図３に示すように、潤滑油溜まり４１からの潤滑油Ｌは潤滑油供給通路４２を通って噴射部３３から高速の噴流として噴射され、軸受１９、１９の潤滑が行われる。したがって、高速回転が必要で軸受の発熱が大きい場合にも、軸受１９を効果的に潤滑し、かつ冷却できる。また、軸受１９の両側にシール部３９，３９を設けたことで、軸受１９の潤滑に用いる潤滑油Ｌがタービン１３側およびロータ１１側に漏れ出るおそれがなく、高い歩留まりで潤滑油Ｌの回収ができる。さらに、潤滑油Ｌがタービン１３の作動媒体Ｍに混入してタービン１３の熱効率を下げるのを回避できる。
　図５は本発明の第３実施形態にかかる排熱回収タービンシステムを示す。この第３実施形態では、タービン１３の軸受１９に代えて、グリースＧを封入したグリース潤滑型の軸受１９Ｂを用いている。
　図６は軸受１９Ｂの詳細を示す。同図に示すように、この軸受１９Ｂは軸受外輪１９Ｂａと軸受内輪１９Ｂｂとの間に転動体１９Ｂｄが保持器１９Ｂｃにより転動可能に保持され、前記保持器１９Ｂｃの軸方向外側に一対の封止板１９Ｂｅ，１９Ｂｅが設けられている。封止板１９Ｂｅの上端は前記軸受外輪１９Ｂａの内周面に設けた溝に係合し、封止板１９Ｂｅの下端は、回転軸２１と一体に回転する軸受内輪１９Ｂｂの回転に支障がない程度に、僅かな隙間ｈを残して軸受内輪１９Ｂｂの外周面に近接している。前記軸受外輪１９Ｂａ、軸受内輪１９Ｂｂおよび一対の封止板１９Ｂｅ，１９Ｂｅで囲まれた軸受空間内にゲル状のグリースＧが封入され、転動体１９Ｂｄは常にグリースＧに浸漬された状態となっている。グリースＧは一定の粘度を保有し、かつその表面張力により、前記隙間ｈから外部へ漏れ出るおそれがなく、軸受１９ＢはグリースＧの潤滑特性などの寿命がある限り、常に安定して潤滑される。
　軸受１９Ｂは図４に示した第２実施形態と同様に２つ並べてもよい。また、前記第２実施形態と同様に、図５の軸受１９Ｂと、タービン１３および発電機１０との間をシールするシール部を設けて、グリースＧがタービン１３側や発電機１０側に漏れ出ないようにしてもよい。
　この第３実施形態の場合、第１実施形態で用いた供給通路２０や、第２実施形態で用いた潤滑油供給通路４２および噴射ポンプ４３のような補機類が不要となるため、構造の簡素化が図れて、グリース寿命のある限りメンテナンスも不要となる。
　以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、添付の特許請求の範囲から定まるこの発明の範囲内のものと解釈される。
　Ｃ　冷却媒体
　Ｇ　グリース
　Ｍ　作動媒体
　Ｌ　潤滑油
　Ｕ　タービン発電ユニット
　１０　発電機
　１３　タービン
　１５　熱源
　１６　蒸発器
　１６ａ　伝熱管
　１７　凝縮器
　１８　媒体送給ポンプ
　１９　軸受
　１９Ｂ　グリース封入型軸受
　２０　供給通路
　２６　噴射管
　２７　循環ポンプ
　２８　減圧器
　２９　循環通路
　３０　媒体通路
　３０ａ　気相媒体送給路
　３０ｂ　気相媒体回収路
　３０ｃ　液相媒体送給路
　３５　戻し通路
　３９　シール部
　４０　潤滑系統
　４１　潤滑油溜まり
　４２　潤滑油供給通路
　４３　噴射ポンプ

Claims (11)

  1. 　作動媒体により駆動されるタービンと、
    　外部の熱源からの排熱との熱交換により前記作動媒体を蒸気化して前記タービンに供給する蒸発器と、前記タービンを通過した作動媒体を液化する凝縮器とを備え、
    　前記作動媒体が、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）およびフッ化アルコールの一群から選択された化合物を主媒体として含む排熱回収タービンシステム。
  2. 　請求項１において、前記主媒体は、沸点が－２４～６０℃のＨＦＥである排熱回収タービンシステム。
  3. 　請求項２において、前記主媒体であるＨＦＥの常圧における沸点が３０℃を超えている排熱回収タービンシステム。
  4. 　請求項１から３のいずれか一項において、前記主媒体は、炭素数が２～４のＨＦＥである排熱回収タービンシステム。
  5. 　請求項１において、ＨＦＥは、Ｃ3Ｆ7ＯＣＨ3，Ｃ4Ｆ9ＯＣＨ3，Ｃ4Ｆ9ＯＣ2Ｈ5，およびＣ6Ｆ13ＯＣＨ3よりなる群から選択された化合物である排熱回収タービンシステム。
  6. 　請求項４において、ＨＦＥは、ＣＨＦ2－ＣＦ2－Ｏ－ＣＨ2－ＣＦ3である排熱回収タービンシステム。
  7. 　請求項１から６のいずれか一項において、前記作動媒体は、前記主媒体に、この主媒体と相溶性のある潤滑油が混合されたものである排熱回収タービンシステム。
  8. 　請求項７において、前記潤滑油はフッ素油である排熱回収タービンシステム。
  9. 　請求項７において、さらに、前記作動媒体を前記タービンの軸受に供給する供給通路を備えている排熱回収タービンシステム。
  10. 　請求項１から６のいずれか一項において、前記タービンの軸受に潤滑油を供給する潤滑系統と、前記タービンの回転軸の外周における前記軸受とタービンとの間をシールするシール部とを備え、前記潤滑系統が潤滑油を前記軸受に噴射する噴射部を有する排熱回収タービンシステム。
  11. 　請求項１から６のいずれか一項において、前記タービンの軸受が、グリースを封入したグリース潤滑型である排熱回収タービンシステム。
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