JP4684761B2

JP4684761B2 - Power generator

Info

Publication number: JP4684761B2
Application number: JP2005187433A
Authority: JP
Inventors: 修行井上; 毅一入江; 知行内村
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2025-06-27
Also published as: JP2007006683A

Description

本発明は発電装置に関し、特に発電機を損傷から保護しつつ、他の用途に利用しうる有効な電気エネルギを増大させる発電装置に関するものである。 The present invention relates to a power generator, and more particularly to a power generator that increases the effective electrical energy that can be used for other applications while protecting the generator from damage.

エネルギの有効利用が喫緊の課題となっている今日において、未利用エネルギを有効活用できる装置として、ランキンサイクルを利用したクローズドシステムで、排熱を利用して作動媒体を蒸発させ、作動媒体の蒸気を蒸気タービンに供給し発電機を駆動して電力を得る廃熱発電装置が知られている（例えば特許文献１参照）。 Today, the effective use of energy is an urgent issue. As a device that can make effective use of unused energy, a closed system that uses the Rankine cycle uses a waste heat to evaporate the working medium, and the working medium vapor There is known a waste heat power generation apparatus that supplies electric power to a steam turbine to obtain electric power by driving a generator (see, for example, Patent Document 1).

他方、このような発電装置における発電量は、周囲の環境温度によって変動し得る。すなわち、周囲の環境温度が低下（上昇）すると蒸気タービンで利用できるエネルギ（タービン出入口のエンタルピ差）が増加（減少）し、発電機の駆動力が増加（減少）するために発電量が変動する場合がある。一般に、発電機は、一時的に突入する可能性があるような、発電装置で考え得る最大仕事量に対する仕様で設計製造されているわけではない。したがって、環境温度が非常に低下した場合には、発電機への機械的仕事が発電容量を超える場合がある。発電機に最大容量以上の機械的仕事を与えた場合、発電機の電流過大に起因する発熱や温度上昇により運転不能（場合によっては焼損に至る）となったり、発電機のロータとステータ間のトルクが不足しロータが高速回転して過回転速度による軸受けの焼損に至る場合がある。 On the other hand, the amount of power generated in such a power generation device can vary depending on the ambient environmental temperature. In other words, when the ambient environmental temperature decreases (rises), the energy that can be used in the steam turbine (the difference in enthalpy at the turbine inlet / outlet) increases (decreases), and the driving force of the generator increases (decreases). There is a case. In general, the generator is not designed and manufactured with specifications for the maximum work that can be considered in the power generation device, which may temporarily enter. Therefore, when the environmental temperature is very low, the mechanical work on the generator may exceed the power generation capacity. When mechanical work exceeding the maximum capacity is given to the generator, it becomes impossible to operate due to heat generation or temperature rise due to excessive current of the generator (which may lead to burning), or between the rotor and stator of the generator Insufficient torque may cause the rotor to rotate at a high speed, resulting in bearing burnout due to excessive rotation speed.

一般的な発電装置では、熱源熱量あるいは燃料の供給量を削減して発電装置への入熱量を制限することにより発電量を減らし、発電機保護を図っていた。作動媒体の蒸発に必要な熱を特に限定しない一般的な発電装置においては、価値ある熱量を無駄に消費しないことが好ましい。
特開２０００−１１０５１４号公報（第２頁、図１） In general power generators, the amount of generated heat is reduced by reducing the amount of heat source heat or the amount of fuel supplied to limit the amount of heat input to the power generator, thereby protecting the generator. In a general power generator that does not particularly limit the heat required for evaporation of the working medium, it is preferable not to waste valuable heat.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-110514 (2nd page, FIG. 1)

しかし、排熱を用いた発電装置では、供給される排熱をできるだけ利用し発電するのが望ましく、発電装置に投入する排熱量を節約する必要はない。また、利用する排熱がエンジンのジャケット温水のように所定の温度まで降下させて還す必要がある場合、熱量を利用し切らないと利用し切れなかった熱量をエネルギを使ってでも除去する必要がある。発電装置への入熱量を制限して発電機の保護を図る場合、発電装置から取り出せる、他の用途に利用しうる有効なエネルギの減少という犠牲を伴って発電装置を保護していることになる。 However, in a power generation apparatus using exhaust heat, it is desirable to generate power by using as much as possible the exhaust heat supplied, and it is not necessary to save the amount of exhaust heat input to the power generation apparatus. In addition, when the exhaust heat to be used needs to be returned to a predetermined temperature, such as engine jacket warm water, it is necessary to remove the amount of heat that could not be used even if energy is used unless the heat is used up. is there. When protecting the generator by limiting the amount of heat input to the generator, the generator is protected at the expense of reducing the effective energy available for other uses that can be removed from the generator. .

本発明は上述の課題に鑑み、発電機を損傷から保護しつつ、他の用途に利用しうる有効な電気エネルギを増大させる発電装置を提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a power generator that increases the effective electrical energy that can be used for other applications while protecting the generator from damage.

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る発電装置は、例えば図１に示すように、加熱媒体Ｈとの熱交換により作動媒体Ｍを蒸発させる蒸気発生器１０と；蒸気発生器１０で蒸発した作動媒体Ｍを膨張させて機械的動力を得る膨張機２０と；冷却媒体Ｃとの熱交換により膨張機２０で膨張した作動媒体Ｍを凝縮させる凝縮器４０と；膨張機２０で得られた機械的動力により駆動されて発電する発電機３０と；発電機３０で発電した電力により作動し、冷却媒体Ｃを凝縮器４０に導入する冷却媒体導入手段４１と；膨張機２０及び発電機３０の運転条件が所定の値を超えないように冷却媒体導入手段４１に送電する電力を制御する制御装置６０とを備える。典型的には、膨張機２０及び発電機３０の回転速度、あるいは発電機３０の発電電力が所定の値を超えないように、冷却媒体導入手段４１に送電する電力を小さくする。 In order to achieve the above object, a power generator according to a first aspect of the present invention includes a steam generator 10 that evaporates the working medium M by heat exchange with the heating medium H, for example, as shown in FIG. An expander 20 that expands the working medium M evaporated in the generator 10 to obtain mechanical power; a condenser 40 that condenses the working medium M expanded in the expander 20 by heat exchange with the cooling medium C; and an expander A generator 30 that is driven by the mechanical power obtained in 20 to generate electric power; a cooling medium introduction means 41 that operates by the electric power generated by the generator 30 and introduces the cooling medium C into the condenser 40; and the expander 20 And a control device 60 for controlling the electric power transmitted to the cooling medium introducing means 41 so that the operating condition of the generator 30 does not exceed a predetermined value. Typically, the electric power transmitted to the coolant introduction means 41 is reduced so that the rotational speed of the expander 20 and the generator 30 or the generated power of the generator 30 does not exceed a predetermined value.

このように構成すると、膨張機及び発電機の運転条件が所定の値を超えないように冷却媒体導入手段に送電する電力を制御するので、凝縮器における作動媒体の凝縮温度を調節して膨張機の機械的動力を調節することができ、発電機を損傷から保護することができる。典型的には、膨張機及び発電機の回転速度、あるいは発電機の発電電力が所定の値を超えないように、冷却媒体導入手段に送電する電力を小さくするので、発電機で発電した電力のうち発電装置内で消費する電力の割合が小さくなり、発電装置から取り出せる他の用途に利用できる有効な電気エネルギを増大させることができる。 With this configuration, since the electric power transmitted to the cooling medium introducing means is controlled so that the operating conditions of the expander and the generator do not exceed a predetermined value, the condensing temperature of the working medium in the condenser is adjusted to adjust the expander The mechanical power of the generator can be adjusted and the generator can be protected from damage. Typically, the power transmitted to the cooling medium introducing means is reduced so that the rotation speed of the expander and the generator or the generated power of the generator does not exceed a predetermined value. Among them, the ratio of the electric power consumed in the power generation device is reduced, and the effective electrical energy that can be used for other purposes that can be taken out from the power generation device can be increased.

また、請求項２に記載の発明に係る発電装置は、例えば図１に示すように、請求項１に記載の発電装置１において、発電機３０で発電した電流を検知する電流検知器８１、発電機３０で発電した電力を検知する電力検知器８２、発電機３０が有するステータコイルの温度を検知するコイル温度検知器８３、発電機３０が有するロータの回転速度を検知する速度検知器８４、作動媒体Ｍの凝縮温度を検知する凝縮温度検知器８５、及び凝縮器４０に導入される冷却媒体Ｃの温度を検知する冷却媒体温度検知器８６のうち少なくとも１つの検知器を備え；制御装置６０が、前記検知器により検知した値に基づいて冷却媒体導入手段４１に送電する電力を制御するように構成されている。 In addition, the power generation device according to the invention described in claim 2 includes a current detector 81 for detecting a current generated by the generator 30 in the power generation device 1 according to claim 1, for example as shown in FIG. A power detector 82 that detects the power generated by the generator 30, a coil temperature detector 83 that detects the temperature of the stator coil of the generator 30, a speed detector 84 that detects the rotational speed of the rotor of the generator 30, and an operation At least one detector of a condensing temperature detector 85 for detecting the condensing temperature of the medium M and a cooling medium temperature detector 86 for detecting the temperature of the cooling medium C introduced into the condenser 40; The electric power transmitted to the coolant introduction means 41 is controlled based on the value detected by the detector.

このように構成すると、前記いずれかの検知器で検知した値で膨張機及び発電機の運転条件が所定の値を超えないように制御することができ、実用上差し支えない範囲で制御の簡略化を図ることができる。 If comprised in this way, it can control so that the operating condition of an expander and a generator may not exceed predetermined value with the value detected by one of the above-mentioned detectors, and simplification of control in a range where there is no practical problem Can be achieved.

また、請求項３に記載の発明に係る発電装置は、例えば図１に示すように、請求項１又は請求項２に記載の発電装置１において、蒸気発生器１０で蒸発した作動媒体Ｍを、膨張機２０をバイパスして凝縮器４０に導入するバイパス流路５６を備え；制御装置６０が、膨張機２０及び発電機３０の運転条件が所定の値を超えないように蒸気発生器１０で蒸発した作動媒体Ｍをバイパス流路５６を介して凝縮器４０に導入するように構成されている。 Further, the power generator according to the invention described in claim 3 is, for example, as shown in FIG. 1, in the power generator 1 according to claim 1 or 2, the working medium M evaporated by the steam generator 10 is A bypass flow path 56 for bypassing the expander 20 and introducing it into the condenser 40; the controller 60 evaporates in the steam generator 10 so that the operating conditions of the expander 20 and the generator 30 do not exceed predetermined values The working medium M is introduced into the condenser 40 via the bypass flow path 56.

このように構成すると、膨張機及び発電機の運転条件が所定の値を超えないように蒸気発生器で蒸発した作動媒体をバイパス流路を介して凝縮器に導入するので、発電機を過回転速度から回避して、損傷から保護する措置に対する応答が早くなる。 With this configuration, the working medium evaporated by the steam generator is introduced to the condenser via the bypass channel so that the operating conditions of the expander and the generator do not exceed a predetermined value. Speeds up response to measures that avoid speed and protect from damage.

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明に係る発電装置は、例えば図１に示すように、加熱媒体Ｈとの熱交換により作動媒体Ｍを蒸発させる蒸気発生器１０と；蒸気発生器１０で蒸発した作動媒体Ｍを膨張させて機械的動力を得る膨張機２０と；冷却媒体Ｃとの熱交換により膨張機２０で膨張した作動媒体Ｍを凝縮させる凝縮器４０と；膨張機２０で得られた機械的動力により駆動されて発電する発電機３０と；発電機３０で発電した電力あるいは商用電力により作動し、加熱媒体Ｈを蒸発器１０に導入する加熱媒体導入手段１６と；膨張機２０及び発電機３０の運転条件が所定の値を超えないように加熱媒体導入手段１６に送電する電力を制御する制御装置６０とを備える。典型的には、膨張機２０及び発電機３０の回転速度、あるいは発電機３０の発電電力が所定の値を超えないように、加熱媒体導入手段１６に送電する電力を小さくする。 To achieve the above object, a power generator according to a fourth aspect of the present invention includes a steam generator 10 that evaporates the working medium M by heat exchange with the heating medium H, for example, as shown in FIG. An expander 20 that expands the working medium M evaporated in the generator 10 to obtain mechanical power; a condenser 40 that condenses the working medium M expanded in the expander 20 by heat exchange with the cooling medium C; and an expander A generator 30 that is driven by the mechanical power obtained at 20 to generate electric power; a heating medium introduction means 16 that operates by electric power generated by the generator 30 or commercial power and introduces the heating medium H into the evaporator 10; And a control device 60 that controls the power transmitted to the heating medium introducing means 16 so that the operating conditions of the expander 20 and the generator 30 do not exceed a predetermined value. Typically, the electric power transmitted to the heating medium introducing unit 16 is reduced so that the rotational speeds of the expander 20 and the generator 30 or the generated power of the generator 30 do not exceed a predetermined value.

このように構成すると、膨張機及び発電機の運転条件が所定の値を超えないように加熱媒体導入手段に送電する電力を制御するので、蒸気発生器で蒸発する作動媒体の量を調節し膨張機で利用できるエネルギを調節して膨張機の機械的動力を調節することができ、発電機を損傷から保護することができる。 With this configuration, the electric power transmitted to the heating medium introducing means is controlled so that the operating conditions of the expander and the generator do not exceed a predetermined value. Therefore, the amount of working medium evaporated by the steam generator is adjusted and expanded. The energy available in the machine can be adjusted to adjust the mechanical power of the expander and protect the generator from damage.

また、請求項５に記載の発明に係る発電装置は、例えば図１に示すように、請求項４に記載の発電装置１において、加熱媒体Ｈが気体である。 Moreover, the electric power generating apparatus which concerns on invention of Claim 5 is as shown in FIG. 1, for example, in the electric power generating apparatus 1 of Claim 4, the heating medium H is gas.

このように構成すると、加熱媒体導入手段の消費動力が大きくなり、加熱媒体導入手段に送電する電力を制御する効果が大きくなる。 If comprised in this way, the power consumption of a heating medium introduction means will become large, and the effect of controlling the electric power transmitted to a heating medium introduction means will become large.

本発明によれば、膨張機及び発電機の運転条件が所定の値を超えないように冷却媒体導入手段に送電する電力を制御するので、凝縮器における作動媒体の凝縮温度を調節して膨張機の機械的動力を調節することができ、発電機を損傷から保護することができる。典型的には、膨張機及び発電機の回転速度、あるいは発電機の発電電力が所定の値を超えないように、冷却媒体導入手段に送電する電力を小さくするので、発電機で発電した電力のうち発電装置内で消費する電力の割合が小さくなり、発電装置から取り出せる他の用途に利用できる有効な電気エネルギを増大させることができる。また、膨張機及び発電機の運転条件が所定の値を超えないように加熱媒体導入手段に送電する電力を制御する場合は、蒸気発生器で蒸発する作動媒体の量を調節し膨張機で利用できるエネルギを調節して膨張機の機械的動力を調節することができ、発電機を損傷から保護することができる。 According to the present invention, since the electric power transmitted to the cooling medium introducing means is controlled so that the operating conditions of the expander and the generator do not exceed a predetermined value, the condensing temperature of the working medium in the condenser is adjusted to expand the expander. The mechanical power of the generator can be adjusted and the generator can be protected from damage. Typically, the power transmitted to the cooling medium introducing means is reduced so that the rotation speed of the expander and the generator or the generated power of the generator does not exceed a predetermined value. Among them, the ratio of the electric power consumed in the power generation device is reduced, and the effective electrical energy that can be used for other purposes that can be taken out from the power generation device can be increased. In addition, when controlling the power transmitted to the heating medium introduction means so that the operating conditions of the expander and generator do not exceed a predetermined value, the amount of working medium evaporated by the steam generator is adjusted and used in the expander The energy that can be adjusted can adjust the mechanical power of the expander and protect the generator from damage.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一又は相当する装置には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each figure, the same or corresponding devices are denoted by the same or similar reference numerals, and redundant description is omitted.

図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る発電装置の構成を説明する。図１は、発電装置１の構成を説明するブロック図である。
発電装置１は、加熱媒体Ｈと熱交換することにより作動媒体Ｍを蒸発させる蒸気発生器１０と、蒸発した作動媒体Ｍを膨張させて機械的動力を得る膨張機２０と、膨張機２０とシャフトを介して接続され膨張機２０からの機械的動力により駆動されて交流電力Ｅａを発電する発電機３０と、膨張した作動媒体Ｍを、冷却媒体Ｃと熱交換して凝縮させる凝縮器４０と、冷却媒体Ｃを凝縮器４０に導入する冷却媒体導入手段４１と、制御装置６０とを備えている。 With reference to FIG. 1, the structure of the electric power generating apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of the power generation device 1.
The power generation apparatus 1 includes a steam generator 10 that evaporates the working medium M by exchanging heat with the heating medium H, an expander 20 that expands the evaporated working medium M to obtain mechanical power, and the expander 20 and the shaft. Are connected to each other through a generator 30 that is driven by mechanical power from the expander 20 to generate AC power Ea, and a condenser 40 that condenses the expanded working medium M by exchanging heat with the cooling medium C, and A cooling medium introducing means 41 for introducing the cooling medium C into the condenser 40 and a control device 60 are provided.

ここで、作動媒体として、沸点が４０℃前後のジクロロトリフルオロエタンＨＣＦＣ１２３あるいはトリフルオロエタノールＣＦ_３ＣＨ_２ＯＨ等を用いると、２００〜４００℃程度の排ガスあるいは１００〜１５０℃の排温水など比較的低温度の熱源を利用して、これらの熱エネルギをまず作動媒体Ｍの高圧蒸気に変換し、これにより膨張機２０で発電機３０に直結したタービン（不図示）を回転駆動し、発電を行うことができる。また、圧力が高くなるので、膨張機２０などのコンパクト化が図れる。ただし、作動媒体Ｍは、これらに限られることはなく、ペンタフルオロプロパンＲ２４５ｆａ等のその他のフロン類、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、アルコール等でもよく、水でもよい。また、加熱媒体Ｈは、焼却炉の排ガス、排温水、エンジンのジャケット温水等、作動媒体Ｍを蒸発させる熱を有していればよい。発電装置１は、加熱媒体Ｈを蒸気発生器１０に圧送する加熱媒体搬送機１６を備えており、加熱媒体搬送機１６は、発電機３０で発電した電力あるいは商用電力により作動するように構成されている。なお、冷却媒体Ｃについては、後述する。 Here, when dichlorotrifluoroethane HCFC123 having a boiling point of around 40 ° C. or trifluoroethanol CF ₃ CH ₂ OH or the like is used as the working medium, exhaust gas of about 200 to 400 ° C. or exhaust hot water of 100 to 150 ° C. is comparatively used. Using a low-temperature heat source, these heat energies are first converted into high-pressure steam of the working medium M, thereby rotating the turbine (not shown) directly connected to the generator 30 by the expander 20 to generate electricity. be able to. Further, since the pressure is increased, the expander 20 and the like can be made compact. However, the working medium M is not limited to these, and may be other chlorofluorocarbons such as pentafluoropropane R245fa, propane, butane, pentane, hexane, alcohol, or the like, or water. Moreover, the heating medium H should just have the heat which evaporates the working medium M, such as exhaust gas of an incinerator, exhaust hot water, and engine jacket warm water. The power generation apparatus 1 includes a heating medium transporter 16 that pumps the heating medium H to the steam generator 10, and the heating medium transporter 16 is configured to be operated by electric power generated by the generator 30 or commercial power. ing. The cooling medium C will be described later.

蒸気発生器１０と膨張機２０とは、蒸発した作動媒体Ｍの流路である配管５３で接続されている。配管５３には、蒸発した作動媒体Ｍの流れを遮断し、開度を調節することにより流量を調節することができる仕切弁５１が配設されている。膨張機２０と凝縮器４０とは、膨張した作動媒体Ｍの流路である配管５４で接続されている。凝縮器４０と蒸気発生器１０とは、凝縮した作動媒体Ｍの流路である配管５５で接続されている。配管５５には、凝縮した作動媒体Ｍを蒸気発生器１０に向かって圧送する作動媒体ポンプ５０が配設されている。また、蒸気発生器１０と仕切弁５１との間の配管５３と凝縮器４０とは、膨張機２０をバイパスして凝縮器４０に蒸発した作動媒体Ｍを導入するバイパス配管５６で接続されている。バイパス配管５６には、蒸発した作動媒体Ｍの流れを遮断し、開度を調節することにより流量を調節することができるバイパス仕切弁５２が配設されている。 The steam generator 10 and the expander 20 are connected by a pipe 53 that is a flow path of the evaporated working medium M. The piping 53 is provided with a gate valve 51 that can block the flow of the evaporated working medium M and adjust the flow rate by adjusting the opening degree. The expander 20 and the condenser 40 are connected by a pipe 54 that is a flow path of the expanded working medium M. The condenser 40 and the steam generator 10 are connected by a pipe 55 that is a flow path of the condensed working medium M. A working medium pump 50 that pumps the condensed working medium M toward the steam generator 10 is disposed in the pipe 55. The pipe 53 between the steam generator 10 and the gate valve 51 and the condenser 40 are connected by a bypass pipe 56 that bypasses the expander 20 and introduces the working medium M evaporated to the condenser 40. . The bypass piping 56 is provided with a bypass gate valve 52 that can control the flow rate by blocking the flow of the evaporated working medium M and adjusting the opening degree.

発電機３０は、電気ケーブルを介して、発電した交流電力Ｅａを直流電力Ｅｄに変換する整流器６１と接続されている。整流器６１は、電気ケーブルを介して、直流電力Ｅｄを交流電力Ｐｇに変換するインバータ６２と接続されている。また、本実施の形態では、インバータ６２は、電気ケーブルを介して、系統電力を供給する商用電源と系統連系している。また、発電機３０には、軸受けに送る潤滑油を循環する油配管３４が接続され、油配管３４には油を循環させる油ポンプ３２が配設されている。また、油配管３４には油を冷却するオイルクーラー３３が配設されている。オイルクーラー３３には油を冷却するための油冷却用媒体Ｍ１を流す油冷却用配管３５が接続されている。本実施の形態では、油冷却用媒体Ｍ１として、凝縮器４０で凝縮した作動媒体Ｍの一部を分流して用いている。油冷却用配管３５は、作動媒体ポンプ５０の二次側の配管５５及び凝縮器４０に接続されている。 The generator 30 is connected to a rectifier 61 that converts generated AC power Ea into DC power Ed via an electric cable. The rectifier 61 is connected to an inverter 62 that converts DC power Ed into AC power Pg via an electric cable. In the present embodiment, the inverter 62 is grid-connected to a commercial power supply that supplies grid power via an electric cable. The generator 30 is connected to an oil pipe 34 that circulates lubricating oil to be sent to the bearing, and the oil pipe 34 is provided with an oil pump 32 that circulates oil. An oil cooler 33 for cooling the oil is disposed in the oil pipe 34. The oil cooler 33 is connected to an oil cooling pipe 35 through which an oil cooling medium M1 for cooling the oil flows. In the present embodiment, as the oil cooling medium M1, a part of the working medium M condensed by the condenser 40 is divided and used. The oil cooling pipe 35 is connected to the secondary pipe 55 and the condenser 40 of the working medium pump 50.

発電装置１は、凝縮器４０への冷却媒体Ｃの導入を行う冷却媒体導入手段４１を備えている。本実施の形態では、冷却媒体導入手段４１は、冷却媒体としての冷却水Ｃを凝縮器４０に圧送する冷却水ポンプ４３と、冷却水Ｃを冷却する冷却塔４２とを含んで構成されている。冷却塔４２のファン４２ｆ及び冷却水ポンプ４３は、それぞれ不図示の電気ケーブルを介してインバータ６２と接続されており、発電機３０で発電した電力あるいは商用電力を受電して作動するように構成されている。このように、冷却媒体導入手段４１は、冷却媒体Ｃを、凝縮機４０内の作動媒体Ｍを凝縮させるのに必要な冷熱量を保有するように調整して、凝縮器４０に導入するものである。 The power generation apparatus 1 includes a cooling medium introduction unit 41 that introduces the cooling medium C into the condenser 40. In the present embodiment, the cooling medium introduction unit 41 includes a cooling water pump 43 that pumps the cooling water C as a cooling medium to the condenser 40 and a cooling tower 42 that cools the cooling water C. . The fan 42f and the cooling water pump 43 of the cooling tower 42 are each connected to the inverter 62 via an electric cable (not shown), and are configured to operate by receiving electric power generated by the generator 30 or commercial electric power. ing. As described above, the cooling medium introducing means 41 adjusts the cooling medium C so as to hold the amount of cold heat necessary for condensing the working medium M in the condenser 40 and introduces it into the condenser 40. is there.

また、発電装置１は、発電機３０で発電した電流の強さを検知する電流検知器８１と、整流器６１で変換された直流の電圧の大きさを検知する直流電圧検知器８８とを備えている。また、発電機３０で発電した電力の大きさを検知する電力検知器８２を備えてもよい。電流検知器８１、直流電圧検知器８８、電力検知器８２（備える場合）は、制御装置６０の内部に設けられている。さらに、上述の検知器に代えて、又は上述の検知器と共に、発電機３０が有するステータコイルの温度を検知するコイル温度検知器８３、発電機３０が有するロータの回転速度を検知する速度検知器８４、及び凝縮器４０に導入される冷却媒体Ｃの温度を検知する冷却媒体温度検知器８６を備えていてもよい。これらの検知器は、膨張機２０及び発電機３０の回転速度、あるいは発電機３０の発電電力が所定の値を超えないように、機器の状態を把握するためのものである。 Further, the power generation apparatus 1 includes a current detector 81 that detects the intensity of the current generated by the generator 30 and a DC voltage detector 88 that detects the magnitude of the DC voltage converted by the rectifier 61. Yes. Moreover, you may provide the electric power detector 82 which detects the magnitude | size of the electric power generated with the generator 30. FIG. The current detector 81, the DC voltage detector 88, and the power detector 82 (when provided) are provided inside the control device 60. Furthermore, instead of the above-mentioned detector or together with the above-described detector, a coil temperature detector 83 for detecting the temperature of the stator coil of the generator 30 and a speed detector for detecting the rotational speed of the rotor of the generator 30 84 and a cooling medium temperature detector 86 for detecting the temperature of the cooling medium C introduced into the condenser 40 may be provided. These detectors are for grasping the state of the device so that the rotation speed of the expander 20 and the generator 30 or the generated power of the generator 30 does not exceed a predetermined value.

発電装置１が備える検知器を、電流検知器８１とすると、過電流か否かを直接検知することができる。電力検知器８２とすると、発電機３０で発電された電気エネルギの量を検知することができる。なお、電力の値は、電流値と電圧値とから算出するようにしてもよい。また、コイル温度検知器８３とすると、発電機３０の温度を直接検知することができるので、過昇温防止の対応がしやすくなる。速度検知器８４とすると、発電機３０の過回転速度防止の観点から、回転速度を直接検知することができる。なお、ロータの回転速度と発電電力の周波数には相関関係があることから、ロータの速度を検知する代わりに発電電力の周波数を検知してもよく、速度検知器の概念には周波数検知器も含むものとする。また、冷却媒体温度検知器８６とすると、簡便な手段で作動媒体Ｍのおおよその凝縮温度を検知することができる。なお、冷却媒体Ｃを外気と熱交換する場合は、外気温によって冷却水温度を求めてもよく、冷却媒体温度検知器の概念には外気温を検知する外気温度検知器９３も含むものとする。 If the detector provided in the power generation device 1 is the current detector 81, it can be directly detected whether or not there is an overcurrent. When the power detector 82 is used, the amount of electrical energy generated by the generator 30 can be detected. The power value may be calculated from the current value and the voltage value. Further, when the coil temperature detector 83 is used, the temperature of the generator 30 can be directly detected, so that it is easy to prevent overheating. When the speed detector 84 is used, the rotational speed can be directly detected from the viewpoint of preventing the excessive rotation speed of the generator 30. Since there is a correlation between the rotational speed of the rotor and the frequency of the generated power, the frequency of the generated power may be detected instead of detecting the speed of the rotor, and the concept of the speed detector includes a frequency detector. Shall be included. Further, when the cooling medium temperature detector 86 is used, the approximate condensation temperature of the working medium M can be detected by a simple means. In the case of exchanging heat between the cooling medium C and the outside air, the cooling water temperature may be obtained from the outside air temperature, and the concept of the cooling medium temperature detector includes the outside air temperature detector 93 that detects the outside air temperature.

また、発電装置１は、作動媒体Ｍの蒸気の温度を検知する蒸気温度検知器９１と、作動媒体Ｍの蒸気の圧力を検知する蒸気圧力検知器９２と、凝縮器４０で凝縮した作動媒体Ｍの圧力を作動媒体Ｍの飽和液の温度から検知するための凝縮温度検知器８５とを備えている。蒸気温度検知器９１と蒸気圧力検知器９２とは一体に構成されていてもよい。簡易的には作動媒体Ｍの温度あるいは圧力の一方を検知するように構成しても差し支えない。また、凝縮温度検知器８５に代えて凝縮圧力検知器９５を設け、直接作動媒体Ｍの凝縮圧力を求めてもよい。また、蒸気温度検知器９１に代えて熱源温度検知器９４で加熱媒体Ｈの温度を検知して、これから作動媒体Ｍの蒸気の温度を算出してもよい。蒸気温度検知器９１、蒸気圧力検知器９２、凝縮温度検知器８５（凝縮圧力検知器９５）から膨張機２０前後のエンタルピ差（ｈ３−ｈ４）を求めることができる。 Further, the power generation apparatus 1 includes a steam temperature detector 91 that detects the temperature of the steam of the working medium M, a steam pressure detector 92 that detects the pressure of the steam of the working medium M, and the working medium M condensed by the condenser 40. And a condensing temperature detector 85 for detecting the pressure from the temperature of the saturated liquid of the working medium M. The steam temperature detector 91 and the steam pressure detector 92 may be configured integrally. For simplicity, it may be configured to detect either the temperature or the pressure of the working medium M. Further, a condensing pressure detector 95 may be provided instead of the condensing temperature detector 85 to directly obtain the condensing pressure of the working medium M. Further, the temperature of the heating medium H may be detected by the heat source temperature detector 94 instead of the steam temperature detector 91, and the temperature of the steam of the working medium M may be calculated therefrom. The enthalpy difference (h3−h4) before and after the expander 20 can be obtained from the steam temperature detector 91, the steam pressure detector 92, and the condensation temperature detector 85 (condensation pressure detector 95).

制御装置６０は、典型的には、整流器６１、インバータ６２、電流検知器８１、直流電圧検知器８８を含んで構成されている。また、ファン４２ｆや冷却水ポンプ４３の回転速度を設計値の範囲内で増減することができるように構成されている。また、仕切弁５１及びバイパス仕切弁５２のそれぞれと不図示の信号ケーブルで接続されており、これらに開閉信号を送信して開閉させることができるように構成されている。また、各検知器８２〜８６、９１〜９５と不図示の信号ケーブルで接続されており、各検知器８２〜８６、９１〜９５で検知した値を取り入れることができるように構成されている。 The control device 60 typically includes a rectifier 61, an inverter 62, a current detector 81, and a DC voltage detector 88. Further, the rotation speed of the fan 42f and the cooling water pump 43 can be increased or decreased within the range of the design value. Moreover, it connects with each of the gate valve 51 and the bypass gate valve 52 by the signal cable not shown, and it is comprised so that it can open / close by transmitting an opening / closing signal to these. Moreover, it connects with each detector 82-86, 91-95 with the signal cable not shown, and it is comprised so that the value detected by each detector 82-86, 91-95 can be taken in.

次に図１及び図２を参照して、発電装置１の作用について説明する。
図２は、作動媒体Ｍの状態の変化を説明するＰ−ｈ線図（圧力Ｐを縦軸に、エンタルピｈを横軸にとったもの）である。また、図２中の曲線は、作動媒体Ｍのかわき度０及びかわき度１の状態点を結んだものである。なお、以下では、膨張機２０がタービン（不図示）を備えるものとして、また、加熱媒体Ｈがエンジンのジャケット温水であるとして説明を行う。
蒸気発生器１０、膨張機２０、凝縮器４０及びそれらを連接する配管５３、５４、５５は、作動媒体Ｍのクローズドシステムを構成し、発電装置１はランキンサイクルを行って、膨張機２０で得られた機械的駆動力で駆動される発電機３０にて発電を行う。 Next, with reference to FIG.1 and FIG.2, the effect | action of the electric power generating apparatus 1 is demonstrated.
FIG. 2 is a Ph diagram (the pressure P is taken on the vertical axis and the enthalpy h is taken on the horizontal axis) for explaining changes in the state of the working medium M. Also, the curve in FIG. 2 connects the state points of the working medium M with a degree of excitement of 0 and degree of excitement of 1. In the following description, it is assumed that the expander 20 includes a turbine (not shown) and that the heating medium H is engine jacket hot water.
The steam generator 10, the expander 20, the condenser 40 and the pipes 53, 54, and 55 that connect them constitute a closed system of the working medium M, and the power generator 1 performs the Rankine cycle and is obtained by the expander 20. Electric power is generated by the generator 30 driven by the generated mechanical driving force.

液体の作動媒体Ｍは、作動媒体ポンプ５０にて蒸気発生器１０に圧送される（状態１→状態２）。蒸気発生器１０に流入した作動媒体Ｍは、ジャケット温水Ｈとの間で熱交換が行われて飽和蒸気あるいは過熱蒸気となる（状態２→状態３）。蒸気となった作動媒体Ｍは、膨張機２０に流入する。ここで、定常運転時は、仕切弁５１が開、バイパス仕切弁５２が閉となっている。したがって、作動媒体蒸気Ｍのすべてが膨張機２０に流入する。膨張機２０に流入した作動媒体蒸気Ｍは、タービンを通して断熱膨張する（状態３→状態４）。このとき、タービンの動翼が作動媒体Ｍにより回転させられて機械的動力が得らる（熱エネルギから機械エネルギへの変換）。得られた機械的動力により膨張機２０に接続された発電機３０が駆動されて、発電機３０が発電を行う（機械エネルギから電気エネルギへの変換）。膨張機２０で得られる機械的動力は、膨張機２０前後の作動媒体Ｍのエンタルピの差（ｈ３−ｈ４：熱落差）により変動する。エンタルピ差が大きければ大きな機械的動力が得られ、エンタルピ差が小さければ得られる機械的動力も小さくなる。膨張機２０で膨張した作動媒体Ｍは、凝縮器４０に流入して冷却水Ｃとの間で熱交換が行われて凝縮し、液体の作動媒体Ｍとなる（状態４→状態１）。液体に戻った作動媒体Ｍは、作動媒体ポンプ５０にて再び蒸気発生器１０に圧送され、以下同様のサイクルを行う。 The liquid working medium M is pumped to the steam generator 10 by the working medium pump 50 (state 1 → state 2). The working medium M that has flowed into the steam generator 10 is exchanged with the jacket warm water H to become saturated steam or superheated steam (state 2 → state 3). The working medium M that has become steam flows into the expander 20. Here, during steady operation, the gate valve 51 is open and the bypass gate valve 52 is closed. Accordingly, all of the working medium vapor M flows into the expander 20. The working medium vapor | steam M which flowed into the expander 20 carries out adiabatic expansion through a turbine (state 3-> state 4). At this time, the moving blades of the turbine are rotated by the working medium M to obtain mechanical power (conversion from thermal energy to mechanical energy). The generator 30 connected to the expander 20 is driven by the obtained mechanical power, and the generator 30 generates power (conversion from mechanical energy to electrical energy). The mechanical power obtained by the expander 20 varies depending on the difference in enthalpy of the working medium M before and after the expander 20 (h3-h4: heat drop). When the enthalpy difference is large, a large mechanical power can be obtained, and when the enthalpy difference is small, the obtained mechanical power is also small. The working medium M expanded by the expander 20 flows into the condenser 40, exchanges heat with the cooling water C, condenses, and becomes a liquid working medium M (state 4 → state 1). The working medium M returned to the liquid is pumped again to the steam generator 10 by the working medium pump 50, and the same cycle is performed thereafter.

発電機３０で発電した交流電力Ｅａは、整流器６１に送られて直流電力Ｅｄに変換された後、インバータ６２に送られて交流電力Ｐｇに変換されることにより、周波数が商用電源の系統電力と同調される。インバータ６２で調整された交流電力Ｐｇは、系統連系して、ファン４２ｆ及び冷却水ポンプ４３や、電力負荷（不図示）に送電される。ファン４２ｆ及び冷却水ポンプ４３は、発電機３０での発電がない場合は商用電源から電力の供給を受けて作動する。厳密にいえば、系統連系した後の交流電力は、発電機３０で発電したものか商用電源から供給されたものか区別することはできないが、概念として、発電機３０で発電した電力から発電装置１内で消費する電力を差し引いた残りの電力が、発電装置１から取り出せる、発電装置１外の電力負荷で利用できる有効な電力ということになる。なお、発電装置１内で消費する電力は、直流電力を直接あるいは冷却媒体導入手段用インバータ（不図示）経由で供給しても差し支えない。 The AC power Ea generated by the generator 30 is sent to the rectifier 61 and converted into DC power Ed, and then sent to the inverter 62 and converted into AC power Pg, so that the frequency is equal to the system power of the commercial power supply. Tuned. The AC power Pg adjusted by the inverter 62 is grid-connected and transmitted to the fan 42f, the cooling water pump 43, and the power load (not shown). The fan 42f and the cooling water pump 43 operate by receiving power supply from a commercial power source when there is no power generation by the generator 30. Strictly speaking, it is not possible to distinguish whether the AC power after grid connection is generated by the generator 30 or supplied from a commercial power source, but as a concept, it is generated from the power generated by the generator 30. The remaining power obtained by subtracting the power consumed in the device 1 is effective power that can be taken out from the power generation device 1 and can be used by the power load outside the power generation device 1. The electric power consumed in the power generator 1 may be supplied directly or via an inverter for cooling medium introduction means (not shown).

蒸気発生器１０で作動媒体Ｍと熱交換して温度が下がったジャケット温水Ｈは、不図示のエンジンに導かれてエンジンの冷却に利用され、温度が上昇したのち発電装置１の熱源として再び蒸気発生器１０に導入される。また、凝縮器４０で作動媒体Ｍと熱交換して温度が上昇した冷却水Ｃは、冷却塔４２で熱を大気に排出して温度が低下し、冷却水ポンプ４３にて再び凝縮器４０に圧送される。ここで、ジャケット温水Ｈの温度はほとんど変動がなくほぼ一定であるので、蒸気発生器１０における作動媒体Ｍの蒸発温度はほぼ一定となる。他方、冷却水Ｃの温度は、外気温等の周囲の環境条件の変動により変化する。 The jacket hot water H whose temperature has been lowered by exchanging heat with the working medium M in the steam generator 10 is guided to an engine (not shown) and used for cooling the engine. After the temperature has risen, steam is again used as a heat source for the power generator 1. Introduced into the generator 10. Further, the cooling water C whose temperature has increased by exchanging heat with the working medium M in the condenser 40 is discharged to the atmosphere by the cooling tower 42 and the temperature is lowered. Pumped. Here, since the temperature of the jacket warm water H is almost constant with almost no fluctuation, the evaporation temperature of the working medium M in the steam generator 10 is substantially constant. On the other hand, the temperature of the cooling water C changes due to changes in ambient environmental conditions such as the outside air temperature.

外気温が低下すると凝縮器４０に圧送される冷却水Ｃの温度が低くなり、これに伴って凝縮器４０における作動媒体Ｍの凝縮温度が低下する。これを図２でみると、状態４が、状態４より圧力が低くエンタルピが小さい状態４’に移動している。図２から明らかなように、外気温の低下に伴い凝縮器４０における凝縮温度が低下して、作動媒体Ｍのサイクルが状態４から状態４’に移ると、エンタルピ差、すなわち、機械的動力に変換される熱エネルギが増大する。熱エネルギが増大してタービンの仕事が増大すると発電機３０の駆動力も増大することとなる。発電機３０は、発電装置１で想定しうる最大仕事量に耐えられる仕様にはなっていない。仮に発電装置１で想定しうる最大仕事量に耐えられる仕様とすると、まれにしか生じない事態のために多大なコストをかけて発電機を製作することとなり不経済である。他方、発電機３０に許容量以上の機械的仕事を与えた場合、電流過大による発熱や温度上昇が生じて運転不能に陥ったり、発電機のロータとステータとの間のトルクが不足してロータが高速回転となって過回転速度による軸受けの焼損に至ることがある。たとえ経済性を考慮しても、このような発電機３０の損傷を回避する必要がある。 When the outside air temperature decreases, the temperature of the cooling water C pumped to the condenser 40 decreases, and the condensing temperature of the working medium M in the condenser 40 decreases accordingly. In FIG. 2, the state 4 has moved to the state 4 ′ where the pressure is lower than the state 4 and the enthalpy is small. As apparent from FIG. 2, when the condensation temperature in the condenser 40 decreases as the outside air temperature decreases, and the cycle of the working medium M shifts from the state 4 to the state 4 ′, the enthalpy difference, that is, mechanical power is increased. The thermal energy converted is increased. When the heat energy increases and the work of the turbine increases, the driving force of the generator 30 also increases. The generator 30 is not designed to withstand the maximum work load that can be assumed by the power generator 1. If the specification can withstand the maximum work load that can be assumed by the power generation device 1, it is uneconomical to produce a generator at a great cost due to a rare occurrence. On the other hand, when the mechanical work exceeding the allowable amount is given to the generator 30, heat generation or temperature rise due to excessive current may result in inoperability, or the torque between the generator rotor and stator may be insufficient. May rotate at a high speed, resulting in bearing burnout due to excessive rotation speed. Even if economy is taken into consideration, it is necessary to avoid such damage to the generator 30.

発電装置１は、発電機３０の損傷を回避するために以下のような制御を行う。制御装置６０は、電流検知器８１で発電機３０が発電した電流の値を検知し、発電機３０の最大許容電流値に余裕分を見込んだ所定の値を超えそうになったら、冷却塔４２のファン４２ｆの、回転速度の減少や台数制御等を行い、及び／又は冷却水ポンプ４３の回転速度を減少させる。ファン４２ｆの回転速度の減少や台数制御を行うと、冷却塔４２で除去される冷却水Ｃ中の熱量が減少するので凝縮器４０に圧送される冷却水Ｃの温度が上昇する。冷却水ポンプ４３の回転速度が減少すると、凝縮器４０に圧送される冷却水Ｃの流量が減少する。冷却水Ｃの温度が上昇したり流量が減少すると、凝縮器４０の作動媒体Ｍの凝縮温度が上昇する。作動媒体Ｍの凝縮温度が上昇するとエンタルピ差が減少するので（図２参照）、膨張機２０で得られる機械的動力も少なくなり、ひいては発電機３０における発電量も減少して、発電機３０を温度上昇や焼損といった損傷から保護することができる。 The power generator 1 performs the following control in order to avoid damage to the generator 30. The control device 60 detects the value of the current generated by the generator 30 with the current detector 81, and when the maximum allowable current value of the generator 30 is likely to exceed a predetermined value, the cooling tower 42 is detected. The rotational speed of the fan 42f is decreased, the number of the fans 42f is controlled, and / or the rotational speed of the cooling water pump 43 is decreased. When the rotational speed of the fan 42f is reduced or the number of units is controlled, the amount of heat in the cooling water C removed by the cooling tower 42 decreases, so the temperature of the cooling water C pumped to the condenser 40 increases. When the rotational speed of the cooling water pump 43 decreases, the flow rate of the cooling water C pumped to the condenser 40 decreases. When the temperature of the cooling water C rises or the flow rate decreases, the condensation temperature of the working medium M in the condenser 40 rises. As the condensing temperature of the working medium M rises, the enthalpy difference decreases (see FIG. 2), so that the mechanical power obtained by the expander 20 decreases, and the power generation amount in the power generator 30 also decreases. It can protect against damage such as temperature rise and burning.

同時に、ファン４２ｆの回転速度の減少や台数制御等、及び／又は冷却水ポンプ４３の回転速度の減少は、ファン４２ｆ及び／又は冷却水ポンプ４３への送電量の減少を伴う。ファン４２ｆ及び冷却水ポンプ４３は、発電機３０で発電した電力により作動するので、これらの消費電力が少なくなれば、発電装置１外へ送電できる電力、すなわち、他の用途に利用できる有効な電力が増大することとなる。特にファン４２ｆの動力は、発電機３０が発電する電力の約１０％を占める場合もあるので、この動力を削減する意義は大きい。 At the same time, a decrease in the rotational speed of the fan 42f, control of the number of units, and / or a decrease in the rotational speed of the cooling water pump 43 is accompanied by a decrease in the amount of power transmitted to the fan 42f and / or the cooling water pump 43. Since the fan 42f and the cooling water pump 43 are operated by the electric power generated by the generator 30, the power that can be transmitted to the outside of the power generator 1, that is, the effective electric power that can be used for other applications, when the power consumption decreases. Will increase. In particular, the motive power of the fan 42f may occupy about 10% of the electric power generated by the generator 30, so that it is significant to reduce the motive power.

このとき、ファン４２ｆの回転速度の減少や台数制御等、及び／又は冷却水ポンプ４３の回転速度の減少を行っても、凝縮器４０における作動媒体Ｍの凝縮温度の低下に反映されるまでにはある程度の時間を要するので、発電機３０の発電電流が増大するペースの方が大きい場合がある。このような場合、制御装置６０は、バイパス仕切弁５２を開方向に開度調整して、作動媒体Ｍの蒸気の一部をバイパス流路５６を通し、膨張機２０をバイパスして凝縮器４０に流入させる。このようにすると、膨張機２０のタービンを通過する作動媒体Ｍの蒸気の量が減少するので、時間を要さずにタービンの機械的動力を制限することができ、発電機３０における発電量も減少して、発電機３０を温度上昇や焼損といった損傷から保護することができる。なお、仕切弁５１の開度調整を併用しても差し支えない。 At this time, even if the rotational speed of the fan 42f is decreased, the number of units is controlled, and / or the rotational speed of the cooling water pump 43 is decreased, it is reflected in the decrease in the condensation temperature of the working medium M in the condenser 40. Since a certain amount of time is required, the pace at which the power generation current of the generator 30 increases may be greater. In such a case, the control device 60 adjusts the opening degree of the bypass gate valve 52 in the opening direction, passes a part of the vapor of the working medium M through the bypass flow path 56, bypasses the expander 20, and the condenser 40. To flow into. In this way, the amount of steam of the working medium M passing through the turbine of the expander 20 is reduced, so that the mechanical power of the turbine can be limited without requiring time, and the amount of power generated by the generator 30 is also reduced. It can reduce and can protect the generator 30 from damage, such as a temperature rise and burning. It should be noted that the opening adjustment of the gate valve 51 may be used in combination.

ただし、作動媒体Ｍの蒸気のバイパスによる発電機３０の保護は、ファン４２ｆや冷却水ポンプ４３の動力削減にならないので緊急避難的な使用にとどめ、可能な限りファン４２ｆや冷却水ポンプ４３への送電を減少させることにより発電機３０を損傷から保護して、有効な電気エネルギを増大させることが好ましい。したがって、一旦開としたバイパス仕切弁５２を徐々に閉めてエンタルピ差調整機能をファン４２ｆや冷却水ポンプ４３に移行するようにするとよい。また、ファン４２ｆや冷却水ポンプ４３で調整しきれない分をバイパス仕切弁５２で受け持つようにするとよい。 However, the protection of the generator 30 by the bypass of the steam of the working medium M does not reduce the power of the fan 42f and the cooling water pump 43, so it is used only for emergency evacuation, and to the fan 42f and the cooling water pump 43 as much as possible. It is preferable to increase the effective electrical energy by protecting the generator 30 from damage by reducing power transmission. Therefore, the bypass gate valve 52 once opened may be gradually closed to shift the enthalpy difference adjustment function to the fan 42f or the cooling water pump 43. Further, it is preferable that the bypass gate valve 52 handles the amount that cannot be adjusted by the fan 42f or the cooling water pump 43.

以上の説明のように、加熱媒体Ｈをエンジンのジャケット温水とした場合、蒸気発生器１０への加熱媒体Ｈの導入量を減少させることによる膨張機２０の機械的動力の減少を考慮しなかった。ジャケット温水Ｈの蒸気発生器１０への導入量を減少させてジャケット温水Ｈと作動媒体Ｍとの交換熱量が少なくなると、ジャケット温水Ｈが十分に冷却されずにエンジンを冷却することができなくなり、この場合は別途エネルギを使ってでもジャケット温水を冷却しなければならないからである。しかし、加熱媒体Ｈを焼却炉の排ガス、排温水等、所定の温度に低下させる必要がないものの場合、加熱媒体搬送機１６の回転速度を減少させることにより、蒸気発生器１０の導入する加熱媒体Ｈの流量を減少させてもよい。このようにすると、加熱媒体Ｈと作動媒体Ｍとの交換熱量が減少し、作動媒体Ｍの蒸気発生量が減少するからタービンの機械的動力を制限することができ、発電機３０における発電量も減少して、発電機３０を温度上昇や焼損といった損傷から保護することができると共に、加熱媒体搬送機１６への送電を減少するので有効に利用可能な電気エネルギが増大する。この場合、冷却媒体導入手段４１の制御、及び／又は、仕切弁５１及びバイパス仕切弁５２の開度調整を併用してもよいことはいうまでもない。 As described above, when the heating medium H is the engine jacket warm water, the reduction of the mechanical power of the expander 20 due to the reduction of the introduction amount of the heating medium H to the steam generator 10 is not considered. . If the amount of heat exchanged between the jacket warm water H and the working medium M is reduced by reducing the amount of jacket warm water H introduced into the steam generator 10, the jacket warm water H will not be cooled sufficiently and the engine cannot be cooled. In this case, the jacket hot water must be cooled even if energy is used separately. However, in the case where it is not necessary to lower the heating medium H to a predetermined temperature, such as exhaust gas from the incinerator, exhaust hot water, etc., the heating medium introduced by the steam generator 10 is reduced by reducing the rotational speed of the heating medium transporter 16. The flow rate of H may be decreased. This reduces the amount of heat exchanged between the heating medium H and the working medium M and reduces the amount of steam generated from the working medium M, so that the mechanical power of the turbine can be limited. Thus, the generator 30 can be protected from damage such as a temperature rise and burnout, and the power transmission to the heating medium transporter 16 is reduced, so that the electric energy that can be effectively used increases. In this case, it goes without saying that the control of the cooling medium introducing means 41 and / or the opening adjustment of the gate valve 51 and the bypass gate valve 52 may be used in combination.

次に図３を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る発電装置２について説明する。図３は、発電装置２の構成を説明するブロック図である。以下、発電装置１と発電装置２との相違点を主に説明し、共通部分の説明は省略する。
発電装置２は、凝縮器４０が空冷で構成されている。したがって、冷却媒体Ｃは空気となる。また、冷却媒体導入手段４１が空冷ファン４５で構成されている。その他の構成は発電装置１と同様である。 Next, with reference to FIG. 3, the electric power generating apparatus 2 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of the power generation device 2. Hereinafter, differences between the power generation device 1 and the power generation device 2 will be mainly described, and description of common portions will be omitted.
The power generator 2 is configured such that the condenser 40 is air-cooled. Therefore, the cooling medium C becomes air. Further, the cooling medium introducing means 41 is constituted by an air cooling fan 45. Other configurations are the same as those of the power generation apparatus 1.

発電装置２の作用は、発電機３０の保護のために送電を制限する先が、発電装置１におけるファン４２ｆ及び冷却水ポンプ４３に代えて、空冷ファン４５となる以外は、発電装置１と同じである。すなわち、外気温が低下して、凝縮器４０における作動媒体Ｍの温度が低下してタービン前後のエンタルピ差が増大することにより膨張機２０のタービンの仕事が増大すると、発電機３０の駆動力も増大する。これに伴う発電機３０の損傷を防止するため、制御装置６０は、電流検知器８１で発電機３０が発電した電流の値を検知し、所定の値を超えそうになったら、空冷ファン４５の回転速度の減少や台数制御等を行い、凝縮器４０における作動媒体Ｍの凝縮温度を上昇させる。このように膨張機２０前後における作動媒体Ｍのエンタルピ差を減少させて膨張機２０で得られる機械的動力を減少させ、発電機３０における発電量も減少させて、発電機３０を温度上昇や焼損といった損傷から保護する。このとき、空冷ファン４５の回転速度の減少や台数制御等のため、空冷ファン４５への送電量を減少させるので、発電装置２から取り出される有効な電気エネルギが増大する。なお、空冷ファン４５の回転速度の減少や台数制御で、凝縮器４０における作動媒体Ｍの凝縮温度低下が発電機３０の発電量の抑制に追従できない場合は、仕切弁５１及びバイパス仕切弁５２の開度調整を併用してもよいことは、発電装置１と同様である。また、加熱媒体Ｈが焼却炉の排ガス、排温水等、所定の温度に低下させる必要がないものの場合、加熱媒体搬送機１６の回転速度を減少させてもよいことはいうまでもない。 The function of the power generation device 2 is the same as that of the power generation device 1 except that the destination of limiting power transmission for protection of the generator 30 is the air cooling fan 45 instead of the fan 42f and the cooling water pump 43 in the power generation device 1. It is. That is, when the outside air temperature decreases, the temperature of the working medium M in the condenser 40 decreases, and the enthalpy difference before and after the turbine increases, so that the work of the turbine of the expander 20 increases, the driving force of the generator 30 also increases. To do. In order to prevent damage to the generator 30 due to this, the control device 60 detects the value of the current generated by the generator 30 with the current detector 81, and if the value exceeds the predetermined value, the control device 60 The condensing temperature of the working medium M in the condenser 40 is increased by reducing the rotational speed and controlling the number of units. In this way, the difference in enthalpy of the working medium M before and after the expander 20 is reduced, the mechanical power obtained by the expander 20 is decreased, the amount of power generation in the generator 30 is also decreased, and the temperature of the generator 30 is increased or burned out. Protect from damage. At this time, the amount of power transmitted to the air cooling fans 45 is reduced for the purpose of reducing the rotational speed of the air cooling fans 45, controlling the number of units, etc., so that the effective electrical energy extracted from the power generator 2 increases. If the decrease in the condensing temperature of the working medium M in the condenser 40 cannot follow the suppression of the power generation amount of the generator 30 due to the decrease in the rotational speed of the air cooling fans 45 or the number control, the gate valve 51 and the bypass gate valve 52 It is the same as that of the power generator 1 that the opening degree adjustment may be used together. Needless to say, when the heating medium H does not need to be reduced to a predetermined temperature, such as exhaust gas from the incinerator or exhaust hot water, the rotational speed of the heating medium transporter 16 may be decreased.

次に、そのものの図示はしないが、本発明の第３の実施の形態に係る発電装置を、図１を参照して説明する。第３の実施の形態に係る発電装置として、発電装置１の構成において、冷却媒体Ｃとして海水や河川水を用い、冷却塔４２を省略するように構成してもよい。この場合、冷却媒体導入手段４１は、冷却水ポンプ４３となる。このように構成すると、一般的に必要な動力がポンプよりも大きいファンを省略することができるので、有効に利用できる電気エネルギが増大する。 Next, although not illustrated, a power generation apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As a power generator according to the third embodiment, seawater or river water may be used as the cooling medium C in the configuration of the power generator 1, and the cooling tower 42 may be omitted. In this case, the cooling medium introducing means 41 is the cooling water pump 43. If comprised in this way, the electric power which can be effectively utilized increases since the fan whose power required generally is larger than a pump can be abbreviate | omitted.

以上の説明では、電流検知器８１で検知した値に基づいて冷却媒体導入手段４１への送電や、仕切弁５１及びバイパス仕切弁５２の開度、加熱媒体搬送機１６への送電を制御することとしたが、他の検知器８２〜８６で検知した値に基づいて制御してもよい。 In the above description, based on the value detected by the current detector 81, the power transmission to the cooling medium introducing means 41, the opening of the gate valve 51 and the bypass gate valve 52, and the power transmission to the heating medium transporter 16 are controlled. However, you may control based on the value detected with the other detectors 82-86.

本発明の第１の実施の形態に係る発電装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electric power generating apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 作動媒体Ｍの状態の変化を説明するＰ−ｈ線図である。6 is a Ph diagram illustrating a change in the state of the working medium M. FIG. 本発明の第２の実施の形態に係る発電装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electric power generating apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１発電装置
１０蒸気発生器
２０膨張機
３０発電機
４０凝縮器
４１冷却媒体導入手段
５６バイパス流路
６０制御装置
８１電流検知器
８２電力検知器
８３コイル温度検知器
８４速度検知器
８５凝縮温度検知器
８６冷却媒体温度検知器
Ｃ冷却媒体
Ｈ加熱媒体
Ｍ作動媒体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power generator 10 Steam generator 20 Expander 30 Generator 40 Condenser 41 Cooling medium introduction means 56 Bypass flow path 60 Control device 81 Current detector 82 Power detector 83 Coil temperature detector 84 Speed detector 85 Condensing temperature detector 86 Cooling medium temperature detector C Cooling medium H Heating medium M Working medium

Claims

加熱媒体との熱交換により作動媒体を蒸発させる蒸気発生器と；
前記蒸気発生器で蒸発した作動媒体を膨張させて機械的動力を得る膨張機と；
冷却媒体との熱交換により前記膨張機で膨張した作動媒体を凝縮させる凝縮器と；
前記膨張機で得られた機械的動力により駆動されて発電する発電機と；
前記発電機で発電した電力あるいは商用電力により作動し、前記冷却媒体を前記凝縮器に導入する冷却媒体導入手段と；
前記膨張機及び前記発電機の運転条件が所定の値を超えないように前記冷却媒体導入手段に送電する電力を制御する制御装置とを備える；
発電装置。 A steam generator for evaporating the working medium by heat exchange with the heating medium;
An expander that obtains mechanical power by expanding the working medium evaporated by the steam generator;
A condenser that condenses the working medium expanded in the expander by heat exchange with the cooling medium;
A generator that generates power by being driven by mechanical power obtained by the expander;
A cooling medium introducing means that operates with electric power generated by the generator or commercial electric power and introduces the cooling medium into the condenser;
A control device that controls electric power transmitted to the cooling medium introducing means so that operating conditions of the expander and the generator do not exceed a predetermined value;
Power generation device.

前記発電機で発電した電流を検知する電流検知器、前記発電機で発電した電力を検知する電力検知器、前記発電機が有するステータコイルの温度を検知するコイル温度検知器、前記発電機が有するロータの回転速度を検知する速度検知器、前記作動媒体の凝縮温度を検知する凝縮温度検知器、及び前記凝縮器に導入される冷却媒体の温度を検知する冷却媒体温度検知器のうち少なくとも１つの検知器を備え；
前記制御装置が、前記検知器により検知した値に基づいて前記冷却媒体導入手段に送電する電力を制御するように構成された；
請求項１に記載の発電装置。 A current detector that detects current generated by the generator, a power detector that detects power generated by the generator, a coil temperature detector that detects the temperature of a stator coil of the generator, and the generator At least one of a speed detector that detects the rotational speed of the rotor, a condensation temperature detector that detects the condensation temperature of the working medium, and a cooling medium temperature detector that detects the temperature of the cooling medium introduced into the condenser Equipped with a detector;
The control device is configured to control electric power transmitted to the cooling medium introducing means based on a value detected by the detector;
The power generation device according to claim 1.

前記蒸気発生器で蒸発した作動媒体を、前記膨張機をバイパスして前記凝縮器に導入するバイパス流路を備え；
前記制御装置が、前記膨張機及び前記発電機の運転条件が所定の値を超えないように前記蒸気発生器で蒸発した作動媒体を前記バイパス流路を介して前記凝縮器に導入するように構成された；
請求項１又は請求項２に記載の発電装置。 A bypass flow path for bypassing the expander and introducing the working medium evaporated in the steam generator into the condenser;
The control device is configured to introduce the working medium evaporated by the steam generator to the condenser through the bypass channel so that operating conditions of the expander and the generator do not exceed a predetermined value. Was;
The power generation device according to claim 1 or 2.

加熱媒体との熱交換により作動媒体を蒸発させる蒸気発生器と；
前記蒸気発生器で蒸発した作動媒体を膨張させて機械的動力を得る膨張機と；
冷却媒体との熱交換により前記膨張機で膨張した作動媒体を凝縮させる凝縮器と；
前記膨張機で得られた機械的動力により駆動されて発電する発電機と；
前記発電機で発電した電力あるいは商用電力により作動し、前記加熱媒体を前記蒸発器に導入する加熱媒体導入手段と；
前記膨張機及び前記発電機の運転条件が所定の値を超えないように前記加熱媒体導入手段に送電する電力を制御する制御装置とを備える；
発電装置。 A steam generator for evaporating the working medium by heat exchange with the heating medium;
An expander that obtains mechanical power by expanding the working medium evaporated by the steam generator;
A condenser that condenses the working medium expanded in the expander by heat exchange with the cooling medium;
A generator that generates power by being driven by mechanical power obtained by the expander;
A heating medium introducing means that operates with electric power generated by the generator or commercial electric power and introduces the heating medium into the evaporator;
A control device that controls electric power transmitted to the heating medium introducing means so that operating conditions of the expander and the generator do not exceed a predetermined value;
Power generation device.

前記加熱媒体が気体である、請求項４に記載の発電装置。
The power generation device according to claim 4, wherein the heating medium is a gas.