JP5819796B2 - 回転機駆動システム - Google Patents

Description

本発明は、回転機駆動システムに関するものである。

従来、例えば下記特許文献１に開示されているように、工場等の各種の設備からの排熱を回収し、その回収された排熱のエネルギーを利用して回転機を駆動する回転機駆動システムが知られている。特許文献１に開示された回転機駆動システムは、作動媒体が循環する循環回路と、回転機である発電機とを備えている。循環回路には、作動媒体を蒸発させる蒸発器と、蒸発器で蒸発した作動媒体を膨張させる膨張機と、膨張機で膨張した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器で凝縮された作動媒体を前記蒸発器へ送るポンプと、が直列に接続されている。発電機は、膨張機内で作動媒体が膨張することにより駆動される。特許文献１には、１００〜１５０℃の排温水など、比較的低温度の熱源を利用して高圧蒸気を生成する、ということが示されている。

特開２００４−３３９９６５号公報

前記特許文献１に開示された回転機駆動システムでは、蒸発器において、比較的低温度の排熱を熱源として作動媒体を加熱・蒸発させる構成となっているが、比較的低温度とはいっても、排熱の圧力は高いため、排熱が蒸発器に導入されたときに、蒸発器の構成部材において応力歪みを発生させることになり、蒸発器には負担となっている。

そこで、本発明は、前記従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、蒸発器の負担の軽減しつつ、回転機駆動システムとしての性能を向上することにある。

前記の目的を達成するため、本発明は、液状の作動媒体を気化させる蒸発器と、回転軸に接続されており、前記蒸発器で気化した作動媒体が膨張することによって前記回転軸を回転させる第１膨張機と、前記回転軸に設けられたロータ部を有する回転機と、前記第１膨張機で用いられた作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記回転軸に接続されており、蒸気からなる加熱媒体が膨張することによって前記回転軸を回転させる第２膨張機と、を備える回転機駆動システムである。前記蒸発器、前記第１膨張機及び前記凝縮器の順に作動媒体が循環する循環回路が形成される。前記蒸発器は、前記第２膨張機で膨張した加熱媒体で前記作動媒体を加熱して気化させる。回転機駆動システムは、バイパス弁を有し、前記循環回路において前記第１膨張機をバイパスするバイパス通路と、前記第１膨張機が作動媒体によって駆動されるよりも先に前記第２膨張機が駆動される状態のときに、前記第１膨張機が前記第２膨張機の負荷を増大させないように、前記バイパス弁を開放する制御を行う開閉制御部と、をさらに有する。

本発明では、蒸発器に導入される前の加熱媒体が第２膨張機で膨張するため、蒸発器に導入されるときの加熱媒体の圧力が従来の構成に比べて低くなる。このため、蒸発器の構成部材に生ずる応力歪みを低減することができ、蒸発器の負担を軽減することができる。しかも、第２膨張機が、回転機のロータ部が設けられた回転軸に接続されているため、第２膨張機において、加熱媒体のエネルギーをロータ部の駆動エネルギーとして取り出すことができる。したがって、加熱媒体のエネルギーを無駄なく利用することができるため、回転機駆動システムとしての性能を向上することができる。すなわち、第２膨張機において加熱媒体の圧力を利用する一方で、圧力が低減された加熱媒体の温度を蒸発器において利用する構成となっている。したがって、加熱媒体の有するエネルギーを従来よりも効率よく利用することができる。
前記回転機駆動システムでは、第２膨張機を第１膨張機よりも先に駆動するときには、バイパス弁が開放される。これにより、第１膨張機は空転可能な状態となる。したがって、発電機に接続された第１膨張機及び第２膨張機のうち、第２膨張機のみが駆動される場合に第１膨張機が負荷にならないようにすることができ、第２膨張機において効率的に加熱媒体のエネルギーを取り出すことができる。

前記回転機は発電機であってもよい。前記ロータ部は前記発電機のロータ部として構成されていてもよい。

前記回転軸は、前記第１膨張機に接続された第１軸部と、前記第２膨張機に接続された第２軸部と、前記第１軸部と前記第２軸部とを駆動力が伝達するように結合する結合部と、を有していてもよい。

この態様では、結合部が、第１軸部と第２軸部とを結合する構成となっているので、設計の自由度を向上することができる。

前記第１軸部及び前記第２軸部の少なくとも一方は、密閉体内に収容されていてもよい。前記結合部は、前記第１軸部と前記第２軸部とを磁気的に結合する磁気カップリングであってもよい。

この態様では、密閉体内に封入された第１軸部及び第２軸部の少なくとも一方は、密閉体内で軸受によって軸支されるため、この軸受を通して潤滑油、作動媒体、加熱媒体等の流体が外部に漏れることを防止することができ、しかも磁気カップリングによって第１軸部と第２軸部とを駆動連結することができる。

前記結合部は、前記第１軸部と前記第２軸部との間で回転数を変換する増減速機構であってもよい。

この態様では、第１膨張機の回転数と第２膨張機の回転数とが異なる場合に、容易に対処可能となる。

前記回転軸の軸受には、前記凝縮器に用いられた水、または前記蒸発器において前記蒸気から凝縮した水が、潤滑剤として供給されてもよい。

この態様では、潤滑油を用いる必要がなく、潤滑剤（水）を廃棄する際にも、手間がかからない。

以上説明したように、本発明によれば、蒸発器の負担の軽減しつつ、回転機駆動システムとしての性能を向上することができる。

本発明の第１実施形態に係る回転機駆動システムの構成を概略的に示す図である。 前記回転機駆動システムの起動時の制御動作を説明するためのフロー図である。 本発明の第２実施形態に係る回転機駆動システムの構成を概略的に示す図である。 本発明の第３実施形態に係る回転機駆動システムの構成を概略的に示す図である。 前記回転機駆動システムに設けられた磁気カップリングを説明するための図である。 本発明の第４実施形態に係る回転機駆動システムの構成を概略的に示す図である。 本発明の第５実施形態に係る回転機駆動システムの構成を概略的に示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の回転機駆動システムの構成を示している。具体的には、この回転機駆動システムは、作動媒体が循環するバイナリサイクル機関である循環回路１０と、回転機である発電機２０と、加熱媒体回路３０と、各種制御を行う制御部５０とを備えている。なお、循環回路１０内には、水よりも沸点の低い作動媒体（例えば、ＨＦＣ２４５ｆａ）が循環する。

循環回路１０は、作動媒体を気化させる蒸発器１１と、気体状態にある作動媒体を膨張させる第１膨張機１３と、第１膨張機１３で膨張した作動媒体を凝縮させる凝縮器１４と、凝縮器１４で凝縮された作動媒体を蒸発器１１へ送る作動媒体ポンプ１５とが直列に接続された閉回路である。

蒸発器１１は、液状の作動媒体を気化させるものである。蒸発器１１は、作動媒体が流れる作動媒体流路１１ａと、加熱媒体が流れる加熱媒体流路１１ｂとを有している。加熱媒体流路１１ｂは、後述するように加熱媒体回路３０に接続されており、加熱媒体が流れる。作動媒体流路１１ａを流れる作動媒体は、加熱媒体流路１１ｂを流れる加熱媒体と熱交換して蒸発する。

第１膨張機１３は、循環回路１０における蒸発器１１の下流側に設けられており、蒸発器１１で蒸発した作動媒体を膨張させることによって当該作動媒体から運動エネルギーを取り出す。本実施形態では、第１膨張機１３としてスクリュ膨張機が用いられている。スクリュ膨張機では、第１膨張機１３のケーシング１３ａ内に形成されたロータ室（図示せず）に雌雄一対のスクリュロータ１３ｂが収容されている。このスクリュ膨張機では、ケーシング１３ａに形成された吸気口から前記ロータ室に供給された作動媒体の膨張力によってスクリュロータ１３ｂが回転する。そして、前記ロータ室内で膨張することにより圧力が低下した作動媒体は、ケーシング１３ａに形成された排出口から排出される。なお、第１膨張機１３は、スクリュ膨張機に限られるものではなく、タービン型の膨張機等、その他の膨張機で構成してもよい。

凝縮器１４は、第１膨張機１３から排出されたガス状の作動媒体を凝縮させて液状の作動媒体とするものである。凝縮器１４は、ガス状の作動媒体が流れる作動媒体流路１４ａと、冷却媒体が流れる冷却媒体流路１４ｂとを有している。冷却媒体流路１４ｂは、冷却媒体回路１７に接続されており、この冷却媒体回路１７には、外部から供給される冷却媒体が流れる。冷却媒体としては、例えば、クーリングタワーで冷却された冷却水が挙げられる。作動媒体流路１４ａを流れる作動媒体は、冷却媒体流路１４ｂを流れる冷却媒体と熱交換することにより凝縮する。

作動媒体ポンプ１５は、循環回路１０内で作動媒体を循環させるためのものであり、循環回路１０における凝縮器１４の下流側（蒸発器１１と凝縮器１４との間）に設けられている。この作動媒体ポンプ１５は、凝縮器１４で凝縮された液状の作動媒体を所定の圧力まで加圧して蒸発器１１に送り出す。作動媒体ポンプ１５として、インペラをロータとして備える遠心ポンプや、ロータが一対のギアからなるギアポンプ等が用いられる。この作動媒体ポンプ１５は、任意の回転数で駆動されることが可能である。

発電機２０は、ロータ部２０ａを有しており、このロータ部２０ａは、第１膨張機のスクリュロータ１３ｂのうちの一方に接続された回転軸２３の中間部に設けられている。第１膨張機１３内で作動媒体が膨張することによってスクリュロータ１３ｂが駆動されると回転軸２３が回転する。これに伴ってロータ部２０ａは回転する。ロータ部２０ａが回転軸２３の回転に伴って回転することにより、発電機２０は電力を発生させる。本実施形態では、発電機２０として、ＩＰＭ発電機（永久磁石同期発電機）が用いられている。発電機２０は、図略のインバータによって回転数調整可能となっている。制御部５０は、発電機２０の発電効率がなるべく高くなるように発電機２０の回転数を調整すべく、図略のインバータに回転数調整信号を出力する。なお、発電機２０は、ＩＰＭ発電機に限られるものではなく、例えば誘導発電機等、他のタイプの発電機としてもよい。

循環回路１０には、バイパス通路２５が設けられている。バイパス通路２５には開閉弁からなるバイパス弁２５ａが設けられており、バイパス通路２５は、バイパス弁２５ａを開放することにより、作動媒体が循環回路１０において第１膨張機１３を迂回して流れるようにする。バイパス通路２５の一端部は、循環回路１０における蒸発器１１と第１膨張機１３との間の配管に接続され、バイパス通路２５の他端部は、循環回路１０における第１膨張機１３と凝縮器１４との間の配管に接続されている。

加熱媒体回路３０は、外部の媒体通路３５に接続可能に構成されており、加熱媒体回路３０には、この外部の媒体通路３５から加熱媒体が導入される。加熱媒体回路３０の一端部（上流端部）には、第２膨張機４０が設けられている。第２膨張機４０には、外部の媒体通路３５を通して供給された加熱媒体が導入され、第２膨張機４０は、この加熱媒体を膨張させることによって当該加熱媒体から運動エネルギーを取り出す。本実施形態では、第２膨張機４０としてスクリュ膨張機が用いられているが、タービン型の膨張機等、その他の形式の膨張機が用いられていてもよい。

加熱媒体回路３０に供給される加熱媒体としては、例えば、坑井（蒸気井）から採取された蒸気や、工場等から排出された蒸気のほか、太陽熱を熱源とする集熱器により生成された蒸気や、エンジン、圧縮機等の排熱から生成された蒸気、バイオマスや化石燃料を熱源とするボイラーから生成された蒸気等が挙げられる。第２膨張機４０に導入される加熱媒体は、例えば１２０℃〜２５０℃である。

第２膨張機４０は、前記回転軸２３に接続されている。すなわち、第２膨張機４０のスクリュロータ４０ａのうちの一方に回転軸２３が接続されている。第２膨張機４０内で加熱媒体が膨張することによってスクリュロータ４０ａが駆動されると回転軸２３が回転する。

加熱媒体回路３０には、蒸発器１１の加熱媒体流路１１ｂが接続されている。したがって、蒸発器１１の加熱媒体流路１１ｂには、第２膨張機４０で膨張した加熱媒体が流れる。

循環回路１０には、入り側圧力センサＰｓと背圧センサＰｄとが設けられている。入り側圧力センサＰｓは、循環回路１０を構成する配管のうち蒸発器１１と第１膨張機１３との間の配管に設けられている。背圧センサＰｄは、循環回路１０を構成する配管のうち第１膨張機１３と凝縮器１４との間の配管に設けられている。

制御部５０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等を備えていて、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより所定の機能を発揮する。この制御部５０の機能には、ポンプ制御部５１と開閉制御部５２とが含まれている。

ポンプ制御部５１は、作動媒体ポンプ１５の回転数制御を行う。作動媒体ポンプ１５は図略のインバータによって回転数制御される構成となっているため、ポンプ制御部５１は、インバータに制御信号を送ることによって作動媒体ポンプ１５の回転数制御を行う。

開閉制御部５２は、第１膨張機１３が作動媒体によって駆動されるよりも先に第２膨張機４０が駆動される状態のときに、バイパス弁２５ａを開放する制御を行う。例えば、起動時には、第１膨張機１３が作動媒体によって駆動されるのに先立って、加熱媒体により第２膨張機４０の駆動が開始される。すなわち、蒸発器１１では、加熱媒体流路１１ｂを流れる加熱媒体によって作動媒体流路１１ａを流れる作動媒体を加熱して蒸発させる構成となっている。このため、加熱媒体が加熱媒体回路３０を流れる状態となってからある程度の時間が経過するまでは、第１膨張機１３には、蒸気となった作動媒体が導入されるとは限らない。このとき、湿っていない蒸気が第１膨張機１３に導入され始めるまでは、第２膨張機４０によって発電機２０と第１膨張機１３とが駆動されることになる。このため、第１膨張機１３に液状の作動媒体が導入されると第２膨張機４０の負荷が増大してしまう。そこで、起動時等にバイパス弁２５ａを開放することにより、第１膨張機１３のスクリュロータ１３ｂを空回り可能な状態にする。

開閉制御部５２は、作動媒体ポンプ１５の起動指令を受信すると、バイパス弁２５ａを開放する制御を行い、その後、入り側圧力センサＰｓの検出値と背圧センサＰｄの検出値とから得られる圧力差が予め設定された閾値に達すると、バイパス弁２５ａを閉じる制御を行う。この圧力差の閾値は、蒸発器１１で作動媒体が十分に蒸発し、第１膨張機１３を駆動することができる状態と判断できるような圧力に設定されている。

なお、バイパス弁２５ａの開閉制御は、これに限られるものではない。例えば、背圧センサＰｄを省略し、開閉制御部５２は、作動媒体ポンプ１５の起動指令を受信すると、バイパス弁２５ａを開放する制御を行い、その後、入り側圧力センサＰｓの検出値が予め設定された閾値に達すると、バイパス弁２５ａを閉じる制御を行うようにしてもよい。また、第２膨張機４０の入り側と出側にそれぞれ圧力センサ（第２入り側圧力センサ及び第２背圧センサ）を設けておき、第２入り側圧力センサ及び第２背圧センサから得られる圧力差が予め設定された閾値以上であり、かつ入り側圧力センサＰｓ及び背圧センサＰｄから得られる圧力差が予め設定された閾値未満のときに、バイパス弁２５ａを開放する制御を行い、その後、入り側圧力センサＰｓ及び背圧センサＰｄから得られる圧力差が予め設定された閾値以上に達するとバイパス弁２５ａを閉じる制御を行うようにしてもよい。また、入り側圧力センサＰｓ及び背圧センサＰｄを省略し、作動媒体ポンプ１５の起動指令を受信したのち、予め設定された所定の時間が経過すると、バイパス弁２５ａを閉じる制御を行うようにしてもよい。

続いて、本実施形態に係る回転機駆動システムの起動時における動作制御方法について、図２を参照しつつ説明する。

回転機駆動システムを起動する場合には、まず制御部５０が起動指令を受信する（ステップＳＴ１１）。制御部５０は、起動指令を受け付けると、バイパス弁２５ａを開く制御を実行する（ステップＳＴ１２）。このとき、加熱媒体回路３０では、外部の媒体通路３５から加熱媒体が導入されている。この加熱媒体は、第２膨張機４０に導入されて膨張し、これによって第２膨張機４０が駆動される。第２膨張機４０の駆動により、発電機２０のロータ部２０ａが回転し、発電機２０は発電を開始する。第２膨張機４０によって膨張することによって減圧された加熱媒体は、蒸発器１１の加熱媒体流路１１ｂに流入する。

一方、循環回路１０では、起動指令を受信することによって作動媒体ポンプ１５が起動し、これによって作動媒体が流れ始める。蒸発器１１では、加熱媒体流路１１ｂの加熱媒体が作動媒体流路１１ａの作動媒体を加熱する。蒸発器１１において、起動時においては、作動媒体が十分に蒸発するとは限らず、少なくとも一部のみが蒸発する。このため、液状の作動媒体も蒸発器１１から流出することになるが、バイパス弁２５ａが開放されているため、作動媒体は第１膨張機１３に流入するのではなく、第１膨張機１３を迂回して凝縮器１４に導入される。このとき、第１膨張機１３のスクリュロータ１３ｂは、回転軸２３の回転によって空転する。

その後、入り側圧力センサＰｓの検出値と背圧センサＰｄの検出値とから得られる圧力差が予め設定された閾値に達すると（ステップＳＴ１３においてＮＯ）、開閉制御部５２はバイパス弁２５ａを閉じる制御を行う（ステップＳＴ１４）。これにより、蒸発器１１で気化した作動媒体は、第１膨張機１３に導入され、第１膨張機１３は作動媒体によって駆動される。これにより、第１膨張機及び第２膨張機４０の駆動力によって発電機２０のロータ部２０ａが駆動される。これ以降、通常運転となる。

以上説明したように、第１実施形態の回転機駆動システムでは、蒸発器１１に導入される前の加熱媒体が第２膨張機４０で膨張するため、蒸発器１１に導入されるときの加熱媒体の圧力が従来の構成に比べて低くなる。このため、蒸発器１１の構成部材に生ずる応力歪みを低減することができ、蒸発器１１の負担を軽減することができる。しかも、第２膨張機４０が、発電機２０のロータ部２０ａが設けられた回転軸２３に接続されているため、第２膨張機４０において、加熱媒体のエネルギーをロータ部２０ａの駆動エネルギーとして取り出すことができる。したがって、加熱媒体のエネルギーを無駄なく利用することができるため、回転機駆動システムとしての性能を向上することができる。すなわち、第２膨張機４０において加熱媒体の圧力を利用する一方で、圧力が低減された加熱媒体の温度を蒸発器１１において利用する構成となっている。したがって、加熱媒体の有するエネルギーを従来よりも効率よく利用することができる。

また第１実施形態では、第１膨張機１３が作動媒体によって駆動されるよりも先に第２膨張機４０が駆動される状態ときには、バイパス弁２５ａが開放される。これにより、第１膨張機１３のスクリュロータ１３ｂは空転可能な状態となる。したがって、発電機２０に接続された第１膨張機１３及び第２膨張機４０のうち、第２膨張機４０のみが駆動される場合に第１膨張機１３が負荷にならないようにすることができ、第２膨張機４０において効率的に加熱媒体のエネルギーを取り出すことができる。

（第２実施形態）
図３は本発明の第２実施形態に係る回転機駆動システムを示す。尚、ここでは第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第１実施形態では、回転軸２３が１本の軸部材によって構成されている。これに対し、この第２実施形態では、回転軸２３が、第１軸部２３ａと第２軸部２３ｂとに分断されるとともに、これら第１軸部２３ａ及び第２軸部２３ｂを駆動力が伝達するように結合する結合部２３ｃを有する構成となっている。

結合部２３ｃは、第１軸部２３ａと第２軸部２３ｂとの間で回転数を変換する増減速機構６１によって構成されている。増減速機構６１は、第１軸部２３ａに接続された第１歯車６１ａと、第２軸部２３ｂに接続されるとともに第１歯車６１ａに噛み合わされた第２歯車６１ｂとを有する。図例では、第１歯車６１ａの歯数が第２歯車６１ｂの歯数よりも多い構成となっているが、代替的に、この逆の構成が採用され得る。また、図例では、第１軸部２３ａに発電機２０が設けられる構成となっているが、代替的に、第２軸部２３ｂに発電機２０が設けられる構成も採用され得る。

第１軸部２３ａは一端部において第１膨張機１３に接続されている。第１軸部２３ａの他端部には、第１歯車６１ａが結合されている。第２軸部２３ｂは、一端部において第２膨張機４０に接続されている。第２軸部２３ｂの他端部には、第２歯車６１ｂが結合されている。

第２実施形態では、第１膨張機１３の回転数と第２膨張機４０の回転数とが異なる場合に、容易に対処可能となる。すなわち、第１膨張機１３及び第２膨張機４０が互いに異なる形式の膨張機で構成されるような場合であって、定格回転数が異なる場合には、第１軸部２３ａと第２軸部２３ｂとの間に増減速機構６１が設けられることにより、両者の回転数差に容易に対応可能となる。

なお、その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが前記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
図４は本発明の第３実施形態に係る回転機駆動システムを示す。尚、ここでは第２実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第２実施形態では、結合部２３ｃが増減速機構６１によって構成されている。これに対し、第３実施形態では、結合部２３ｃは、第１軸部２３ａと第２軸部２３ｂとを磁気的に結合する磁気カップリング６５によって構成されている。

図５にも示すように、磁気カップリング６５は、第１軸部２３ａの他端部に設けられた外筒体６５ａと、第２軸部２３ｂの他端部に設けられた内挿体６５ｂとを有する。外筒体６５ａは、第２軸部２３ｂ側を向いて開口する有底筒状に形成されており、非磁性体によって構成されている。外筒体６５ａにおいて、その円筒状に形成された部分には、互いに対向するように、周方向に離れて配置された複数の駆動側磁石６５ｃ（図５参照）が設けられている。

外筒体６５ａは、スクリュロータ１３ｂとともに、密閉体であるケーシング１３ａ内に収容されている。したがって第１軸部２３ａもケーシング１３ａの内部に収容されている。第１軸部２３ａは、ケーシング１３ａ内において図略の軸受によって回転自在に支持されている。このケーシング１３ａにより、ケーシング１３ａの内部が、ケーシング１３ａ外部から気密的に隔離される。ケーシング１３ａ内部には、循環回路１０で用いられている作動媒体も封入されている。

内挿体６５ｂは、円柱状に形成されるとともに外筒体６５ａの内側に挿入されている。内挿体６５ｂは、外筒体６５ａ同様に非磁性体によって構成されている。内挿体６５ｂの外周面（外筒体６５ａの内側に挿し込まれる部分の外周面）には駆動側磁石６５ｃに応じた数の従動側磁石６５ｄ（図５参照）が取り付けられている。これら駆動側磁石６５ｃと従動側磁石６５ｄとは、互いに異なる磁極を対面させるようにして配置されていて、両磁石６５ｃ，６５ｄの間に隔壁（ケーシング１３ａを構成する壁部の一部）１３ｃを透過して磁気的な引力が誘起されるようになっており、第１軸部２３ａの回転駆動力を第２軸部２３ｂに伝達できる。

第３実施形態では、ケーシング１３ａ内に収容された第１軸部２３ａは、ケーシング１３ａ内で軸受によって軸支されるため、この軸受を通して潤滑油、作動媒体等の流体が外部に漏れることを防止することができ、しかも磁気カップリング６５によって第１軸部２３ａと第２軸部２３ｂとを駆動連結することができる。

なお、第３実施形態では、第２軸部２３ｂ及び内挿体６５ｂが密閉体内に収容される構成としていないが、第２軸部２３ｂ及び内挿体６５ｂも密閉体内に収容される構成としてもよい。

また、第３実施形態では、磁気カップリング６５の外筒体６５ａが駆動側となり、内挿体６５ｂが従動側になる構成としたが、内挿体６５ｂが駆動側となり、外筒体６５ａが従動側になる構成としてもよい。

その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが前記第２実施形態と同様である。

（第４実施形態）
図６は本発明の第４実施形態に係る回転機駆動システムを示す。尚、ここでは第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第４実施形態では、回転軸２３の軸受７０に、凝縮器１４に用いられた水が潤滑剤として供給される。すなわち、冷却媒体回路１７において、凝縮器１４の下流側の流路が、回転軸２３の軸受７０に接続されている。したがって、凝縮器１４の冷却媒体流路１４ｂで作動媒体の冷却に使用された冷却媒体が軸受７０の潤滑剤としても利用される。図例では、第２膨張機４０内に配置された軸受７０に冷却媒体を導入する構成を示しているが、軸受７０は、第２膨張機４０内に配置されていなくてもよい。

第４実施形態では、潤滑油を用いる必要がなく、潤滑剤（水）を廃棄する際にも、手間がかからない。

なお、その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが前記第１実施形態と同様である。

（第５実施形態）
図７は本発明の第５実施形態に係る回転機駆動システムを示す。尚、ここでは第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第５実施形態では、回転軸２３にモータ２００のロータ部が接続されている。すなわち、第２膨張機４０のスクリュロータ４０ａにおいて、第１膨張機１３とは反対側（図７における右側）の端部に接続された軸部材、つまり、回転軸２３の一部である軸部材に、モータ２００のロータ部が接続されている。モータ２００は回転機として例示される。モータ２００のシャフト２０１は圧縮機９０に接続され、モータ２００の回転により圧縮機９０が駆動する。他の構成は第１施形態と同様である。圧縮機９０の駆動時には、第１および第２膨張機１３，４０の動力が回転軸２３および回転軸２３に接続されたシャフト２０１を介して圧縮機９０に伝達される。その結果、モータ２００のみにて圧縮機９０を駆動する場合に比べてモータ２００の消費電力を低減することができる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、蒸発器１１は、作動媒体を飽和温度程度に加熱して蒸発させる蒸発部と、この蒸発部で飽和温度程度に加熱された作動媒体を過熱状態にする過熱部とを有する構成としてもよい。この場合において、蒸発部と過熱部とは別個に構成されていてもよく、あるいは一体的に構成されていてもよい。第４実施形態では、蒸発器１１にて蒸気から凝縮した水が回転軸２３の軸受７０の潤滑剤として利用されてもよい。第５実施形態では、回転軸２３上に圧縮機９０が設けられ、当該圧縮機９０が回転機駆動システムにより直接的に駆動されてもよい。

１０ 循環回路
１１ 蒸発器
１３ 第１膨張機
１３ａ ケーシング
１３ｂ スクリュロータ
１４ 凝縮器
１５ 作動媒体ポンプ
１６ 加熱媒体回路
２０ 発電機
２０ａ ロータ部
２３ 回転軸
２３ａ 第１軸部
２３ｂ 第２軸部
２３ｃ 結合部
２５ バイパス通路
２５ａ バイパス弁
３０ 加熱媒体回路
４０ 第２膨張機
４０ａ スクリュロータ
５０ 制御部
５２ 開閉制御部
６１ 増減速機構
６５ 磁気カップリング
７０ 軸受
９０ 圧縮機
２００ モータ

Claims (6)

1. 液状の作動媒体を気化させる蒸発器と、
   回転軸に接続されており、前記蒸発器で気化した作動媒体が膨張することによって前記回転軸を回転させる第１膨張機と、
   前記回転軸に設けられたロータ部を有する回転機と、
   前記第１膨張機で用いられた作動媒体を凝縮させる凝縮器と、
   前記回転軸に接続されており、蒸気からなる加熱媒体が膨張することによって前記回転軸を回転させる第２膨張機と、を備え、
   前記蒸発器、前記第１膨張機及び前記凝縮器の順に作動媒体が循環する循環回路が形成され、
   前記蒸発器は、前記第２膨張機で膨張した加熱媒体で前記作動媒体を加熱して気化させ、
   バイパス弁を有し、前記循環回路において前記第１膨張機をバイパスするバイパス通路と、
   前記第１膨張機が作動媒体によって駆動されるよりも先に前記第２膨張機が駆動される状態のときに、前記第１膨張機が前記第２膨張機の負荷を増大させないように、前記バイパス弁を開放する制御を行う開閉制御部と、をさらに有する回転機駆動システム。
2. 前記回転機が発電機であり、前記ロータ部が前記発電機のロータ部として構成されている、請求項１に記載の回転機駆動システム。
3. 前記回転軸は、前記第１膨張機に接続された第１軸部と、前記第２膨張機に接続された第２軸部と、前記第１軸部と前記第２軸部とを駆動力が伝達するように結合する結合部と、を有する請求項１または２に記載の回転機駆動システム。
4. 前記第１軸部及び前記第２軸部の少なくとも一方は、密閉体内に収容されており、
   前記結合部は、前記第１軸部と前記第２軸部とを磁気的に結合する磁気カップリングからなる請求項３に記載の回転機駆動システム。
5. 前記結合部は、前記第１軸部と前記第２軸部との間で回転数を変換する増減速機構からなる請求項３に記載の回転機駆動システム。
6. 前記回転軸の軸受には、前記凝縮器に用いられた水、または前記蒸発器において前記蒸気から凝縮した水が、潤滑剤として供給される請求項１〜５の何れか１項に記載の回転機駆動システム。

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