JP4684762B2 - 発電装置 - Google Patents
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Description
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、発電機30で発電した交流電力Eaを直流電力Edに変換する整流器61と、整流器61で変換した直流電力Edを交流電力Pgに変換するインバータ62とを備えている。
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。
図5は、作動媒体MをR245faとした場合の、作動媒体Mの過熱度Tsと理論速度Coとの関係を示したグラフであり、(a)は凝縮温度TCを一定として飽和蒸気の温度TGをパラメータとしたグラフ、(b)は飽和蒸気の温度TGを一定として凝縮温度TCをパラメータとしたグラフである。グラフより、いずれの場合も、過熱度Tsが変化しても理論速度Coにほとんど変化がないことが分かる。このことは、R245faは過熱度が増大しても、その状態から断熱変化で凝縮圧力まで膨張したときの膨張前後のエンタルピ差がほとんど変化しないことに起因している。したがって、簡易に算出する場合は、作動媒体Mの蒸気の過熱度Tsを無視しても実用上差し支えなく、作動媒体Mの蒸気の飽和温度TGと凝縮温度TCとから理論速度Coを求めることができる。
また図7は、作動媒体MをR245faとした場合の、作動媒体Mの蒸気の飽和温度TGと凝縮温度TCとの温度差(TG−TC)と、タービン動翼の目標とする回転速度ntとの関係を示したグラフである。
上述のように理論速度Coの過熱度の変化による影響が少ない作動媒体Mでは、作動媒体Mの蒸気の飽和温度TGと凝縮温度TCとの温度差(TG−TC)と、理論速度Co及び動翼の所定の回転速度ntとを図6、図7に示すようにあらかじめ関連づけて制御装置60に記憶させておき、蒸気温度検知器91及び凝縮温度検知器85で検知した温度差に基づいて直流電圧Vdを所定の電圧に調節して、動翼の回転速度nを所定の回転速度ntに制御してもよい。
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。
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
61 整流器
62 インバータ
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
88 直流電圧検知器
91 蒸気温度検知器
92 蒸気圧力検知器
C 冷却媒体
H 加熱媒体
M 作動媒体
Ea、Pg 交流電力
Ed 直流電力
Claims (3)
- 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、動翼を介し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;
前記動翼の周速度の、前記作動媒体の前記膨張機における熱落差から求まる理論速度に対する比が所定の値になるように前記動翼の回転速度を制御する制御装置とを備える;
発電装置。 - 前記発電した電力が交流電力であって、該交流電力を直流電力に変換する整流器と;
前記直流電力を交流電力に変換するインバータと;
前記膨張機に導入される前記蒸発した作動媒体のエンタルピと前記凝縮器で凝縮した作動媒体のエンタルピとのエンタルピ差を検知するエンタルピ差検知手段と;
前記動翼の回転速度を検知する速度検知手段と;
前記直流電力の電圧を検知する直流電圧検知器とを備え;
前記制御装置が、前記エンタルピ差検知手段で検知したエンタルピ差より前記理論速度を算出し、前記直流電圧検知器で検知する電圧を所定の電圧に調節することにより、前記速度検知手段で検知する前記動翼の回転速度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。 - 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、動翼を介し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、交流電力を発電する発電機と;
前記発電した交流電力を直流電力に変換する整流器と;
前記直流電力を交流電力に変換するインバータと;
前記膨張機に導入される前記蒸発した作動媒体の飽和温度と前記凝縮器で凝縮した作動媒体の凝縮温度との温度差を検知する温度差検知手段と;
前記動翼の回転速度を検知する速度検知手段と;
前記直流電力の電圧を検知する直流電圧検知器と;
前記温度差検知手段で検知した温度差から、あらかじめ関連づけられた前記温度差に対応する前記動翼の所定の回転速度を決定し、前記直流電圧検知器で検知する電圧を所定の電圧に調節することにより、前記速度検知手段で検知する前記動翼の回転速度が前記所定の回転速度となるように制御する制御装置とを備える;
発電装置。
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