(57)【要約】【課題】効率化が図られたバイナリー発電システムおよび作動媒体ポンプを提供する。【解決手段】バイナリー発電システム１の作動媒体ポンプ１０は、吸入口１１および吐出口１２が形成されたポンプケーシング２１と、ポンプケーシング２１内のポンプ室３０に収容されて駆動軸２０と一緒に回転可能なポンプロータ２５とを含むポンプ部Ａと、駆動軸２０を収容するモータケーシング２２と、モータケーシング２２の周壁部２３に固定された固定子２８と、固定子２８に対向するように配置された回転子２７と、を含むモータ部Ｂと、を備える。モータケーシング２２は、回転子２７の両側に形成された第１モータ室３１および第２モータ室３２を含む。モータケーシング２２の周壁部２３の内周面２３ａには、回転軸線Ｌ方向に延び、第１モータ室３１および第２モータ室３２の両方に連通する複数の溝部４０が設けられている。【選択図】図２
2018009458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発器と膨張発電機と凝縮器とを備え、前記蒸発器で蒸発させた作動媒体を用いて前記膨張発電機で発電を行うバイナリー発電システムであって、
前記凝縮器と前記蒸発器との間を接続する前記作動媒体の循環ラインに設けられた作動媒体ポンプを備え、
前記作動媒体ポンプは、
前記循環ラインにそれぞれ接続される前記作動媒体の吸入口および吐出口が形成されたポンプケーシングと、前記ポンプケーシング内のポンプ室に収容されて駆動軸と一緒に回転可能なポンプロータとを含むポンプ部と、
前記ポンプ部の前記ポンプロータを回転させるためのモータ部であって、前記駆動軸の一部を収容するモータケーシングと、前記モータケーシングの周壁部に固定された固定子と、前記駆動軸の前記一部に固定されると共に前記駆動軸の径方向で前記固定子に対向するように配置された回転子と、を含むモータ部と、を備え、
前記モータケーシングは、
前記駆動軸の回転軸線方向における前記回転子の前記ポンプ室側に形成され、前記ポンプ室に連通する第１モータ室と、
前記回転軸線方向における前記回転子の前記ポンプ室とは反対側に形成された第２モータ室と、
前記モータケーシングに形成されて前記第２モータ室と前記モータケーシングの外部とを連通させる排出口と、を含み、
前記モータケーシングの前記周壁部の内周面には、少なくとも前記回転軸線方向に延び、前記第１モータ室および前記第２モータ室の両方に連通する１つまたは複数の溝部が設けられている、バイナリー発電システム。
【請求項２】
前記溝部は複数であり、
複数の前記溝部は、前記内周面の周方向において等間隔に設けられている、請求項１に記載のバイナリー発電システム。
【請求項３】
前記固定子は、コア部と、前記コア部に巻かれたコイル部とを含み、
前記溝部は、前記回転軸線方向において前記コイル部が設けられた範囲よりも大きい範囲に設けられている、請求項１または２に記載のバイナリー発電システム。
【請求項４】
前記溝部は、前記径方向において、前記固定子と前記回転子との間の隙間よりも大きい深さを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバイナリー発電システム。
【請求項５】
前記排出口に接続されると共に、前記凝縮器の下流側において前記循環ラインに接続される戻りラインを備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載のバイナリー発電システム。
【請求項６】
蒸発器と膨張発電機と凝縮器とを備え、前記蒸発器で蒸発させた作動媒体を用いて前記膨張発電機で発電を行うバイナリー発電システムに用いられる作動媒体ポンプであって、
前記作動媒体の吸入口および吐出口が形成されたポンプケーシングと、前記ポンプケーシング内のポンプ室に収容されて駆動軸と一緒に回転可能なポンプロータとを含むポンプ部と、
前記ポンプ部の前記ポンプロータを回転させるためのモータ部であって、前記駆動軸の一部を収容するモータケーシングと、前記モータケーシングの周壁部に固定された固定子と、前記駆動軸の前記一部に固定されると共に前記駆動軸の径方向で前記固定子に対向するように配置された回転子と、を含むモータ部と、を備え、
前記モータケーシングは、
前記駆動軸の回転軸線方向における前記回転子の前記ポンプ室側に形成され、前記ポンプ室に連通する第１モータ室と、
前記回転軸線方向における前記回転子の前記ポンプ室とは反対側に形成された第２モータ室と、
前記モータケーシングに形成されて前記第２モータ室と前記モータケーシングの外部とを連通させる排出口と、を含み、
前記モータケーシングの前記周壁部の内周面には、少なくとも前記回転軸線方向に延び、前記第１モータ室および前記第２モータ室の両方に連通する１つまたは複数の溝部が設けられている、作動媒体ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイナリー発電システムおよび作動媒体ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低温の廃熱等からエネルギー回収を行い、電力を発生させるバイナリー発電システムが知られている。バイナリー発電システムは、作動媒体（あるいは冷媒とも呼ばれる）を蒸発させる蒸発器と、その蒸気に仕事をさせて発電を行う膨張発電機と、仕事をした蒸気を凝縮させる凝縮器と、を備える。バイナリー発電システムでは、これらの蒸発器、膨張発電機、および凝縮器の間で作動媒体を循環させるため、作動媒体ポンプが用いられる。
【０００３】
バイナリー発電を効率的に行うために、種々のポンプが検討されている。たとえば、特許文献１に記載の技術では、従来のキャンドモータにおける問題点に着目し、モータ効率を改善し、液化された冷媒を安定的に送り出すことのできる小型のポンプが発案されている。具体的には、ポンプの駆動軸に、ポンプ室とモータ室とを連通する連通穴が設けられている。モータ室には、ポンプ室と反対側に位置する空間が設けられており、この空間がバイナリー発電システムの低圧ラインに接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１０８３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のポンプでは、駆動軸に連通穴が設けられるため、冷媒が撹拌され、撹拌によって加熱され得る。冷媒が必要以上に加熱されてしまうと、たとえば、冷媒のガス化を引き起こす等の懸念がある。仮にガス化が生じなくても、駆動軸の内部を冷媒が流れることで、損失が発生し得る。あるいは、風損の増加を招くおそれもある。本発明は、効率化が図られたバイナリー発電システムおよび作動媒体ポンプを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、蒸発器と膨張発電機と凝縮器とを備え、蒸発器で蒸発させた作動媒体を用いて膨張発電機で発電を行うバイナリー発電システムであって、凝縮器と蒸発器との間を接続する作動媒体の循環ラインに設けられた作動媒体ポンプを備え、作動媒体ポンプは、循環ラインにそれぞれ接続される作動媒体の吸入口および吐出口が形成されたポンプケーシングと、ポンプケーシング内のポンプ室に収容されて駆動軸と一緒に回転可能なポンプロータとを含むポンプ部と、ポンプ部のポンプロータを回転させるためのモータ部であって、駆動軸の一部を収容するモータケーシングと、モータケーシングの周壁部に固定された固定子と、駆動軸の一部に固定されると共に駆動軸の径方向で固定子に対向するように配置された回転子と、を含むモータ部と、を備え、モータケーシングは、駆動軸の回転軸線方向における回転子のポンプ室側に形成され、ポンプ室に連通する第１モータ室と、回転軸線方向における回転子のポンプ室とは反対側に形成された第２モータ室と、モータケーシングに形成されて第２モータ室とモータケーシングの外部とを連通させる排出口と、を含み、モータケーシングの周壁部の内周面には、少なくとも回転軸線方向に延び、第１モータ室および第２モータ室の両方に連通する１つまたは複数の溝部が設けられている。
【０００７】
このバイナリー発電システムによれば、循環ラインに設けられた作動媒体ポンプは、吸入口から作動媒体を吸入し、ポンプ室内のポンプロータの回転によって、吐出口から作動媒体を吐出する。モータ部のモータケーシングは、回転子の両側に第１モータ室と第２モータ室とを含む。第１モータ室は、ポンプ室に連通しているので、一部の作動媒体は第１モータ室に流入し得る。モータケーシングの周壁部の内壁面に設けられた溝部は、第１モータ室および第２モータ室の両方に連通するので、第１モータ室内の作動媒体は、溝部を通って第２モータ室に流入し得る。このとき、作動媒体は、周壁部を介してモータ部で発生した熱を吸収し、これによってモータ部が冷却される。このように、作動媒体は、回転せずに静止している溝部（つまり周壁部と固定子との間）を通るので、回転する駆動軸の内部を通る場合に比して、撹拌されにくくなっている。よって、作動媒体に対する加熱を抑えることができ、上記したガス化や風損の増加などを防ぐことができる。よって、バイナリー発電システム全体として、効率化が図られる。
【０００８】
いくつかの態様において、溝部は複数であり、複数の溝部は、内周面の周方向において等間隔に設けられている。この場合、作動媒体は、等間隔に設けられた複数の溝部を通り得る。よって、より確実に作動媒体を溝部に通すことができる。複数の溝部により、モータケーシングに対する冷却効果も高められる。
【０００９】
いくつかの態様において、固定子は、コア部と、コア部に巻かれたコイル部とを含み、溝部は、回転軸線方向においてコイル部が設けられた範囲よりも大きい範囲に設けられている。この場合、作動媒体は溝部に流入しやすい。よって、第１モータ室から、作動媒体を確実かつ容易に取り込むことができる。
【００１０】
いくつかの態様において、溝部は、径方向において、固定子と回転子との間の隙間よりも大きい深さを有する。作動媒体は、固定子と回転子との間の隙間をも通り得るが、その隙間を通ると、作動媒体は、回転子からの摩擦を受けてしまうことになる。溝部の深さが隙間より大きくなっていることで、作動媒体を、隙間ではなく溝部に流入させやすくなっている。これにより、作動媒体の加熱を抑えることができ、より一層の効率化が図られる。
【００１１】
いくつかの態様において、排出口に接続されると共に、凝縮器の下流側において循環ラインに接続される戻りラインを備える。この場合、排出口および戻りラインを通じて、作動媒体が凝縮器の下流側に戻される。よって、モータ部を通って温められた作動媒体は、その主流に戻ることになり、確実に液体の状態を維持する。よって、たとえばキャビテーションの発生等が抑えられる。
【００１２】
本発明の別の態様は、蒸発器と膨張発電機と凝縮器とを備え、蒸発器で蒸発させた作動媒体を用いて膨張発電機で発電を行うバイナリー発電システムに用いられる作動媒体ポンプであって、作動媒体の吸入口および吐出口が形成されたポンプケーシングと、ポンプケーシング内のポンプ室に収容されて駆動軸と一緒に回転可能なポンプロータとを含むポンプ部と、ポンプ部のポンプロータを回転させるためのモータ部であって、駆動軸の一部を収容するモータケーシングと、モータケーシングの周壁部に固定された固定子と、駆動軸の一部に固定されると共に駆動軸の径方向で固定子に対向するように配置された回転子と、を含むモータ部と、を備え、モータケーシングは、駆動軸の回転軸線方向における回転子のポンプ室側に形成され、ポンプ室に連通する第１モータ室と、回転軸線方向における回転子のポンプ室とは反対側に形成された第２モータ室と、モータケーシングに形成されて第２モータ室とモータケーシングの外部とを連通させる排出口と、を含み、モータケーシングの周壁部の内周面には、少なくとも回転軸線方向に延び、第１モータ室および第２モータ室の両方に連通する１つまたは複数の溝部が設けられている。この作動媒体ポンプがバイナリー発電システムに用いられた場合には、上記したのと同じ作用効果が発揮される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のいくつかの態様によれば、作動媒体に対する加熱が抑えられ、バイナリー発電システム全体としての効率化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るバイナリー発電システムの概略構成を示す図である。
【図２】図１中の作動媒体ポンプの縦断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】図２のモータ部とケーシングの付近を拡大して示す断面図である。
【図５】第２実施形態に係るバイナリー発電システムの概略構成を示す図である。
【図６】第３実施形態に係るバイナリー発電システムの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
図１を参照して、本実施形態に係るバイナリー発電システム１について説明する。バイナリー発電システム１は、比較的低温の熱源を利用して発電を行うシステムである。バイナリー発電システム１は、たとえば工場や源泉井戸等といった低温の廃熱が得られる場所に設置されて、廃熱からのエネルギー回収を行う。バイナリー発電システム１は、たとえば、廃熱から熱を受け取った温水を用いて発電を行うことができるように構成されている。バイナリー発電システム１は、たとえば５〜２０ｋＷ程度の出力で発電可能な小型の発電システムである。バイナリー発電システム１は、たとえばオーガニックランキンサイクル（Organic  Rankine  Cycle；ＯＲＣ）が採用された装置である。バイナリー発電システム１では、温水とバイナリー発電システム１内の作動媒体との間で、熱交換が行われる。バイナリー発電システム１に用いられる作動媒体は、水よりも沸点の低い冷媒であり、たとえば代替フロン等である。
【００１７】
図１に示されるように、バイナリー発電システム１は、蒸発器２と、膨張発電機３と、凝縮器４とを備える。バイナリー発電システム１は、これらの蒸発器２、凝縮器４および凝縮器４を通って循環ラインを形成する第１循環ラインＬ２および第２循環ラインＬ３と、この循環ラインに設けられた作動媒体ポンプ１０とを備える。蒸発器２は、熱源によって加熱された温水と作動媒体との熱交換により、作動媒体を加熱する。膨張発電機３は、たとえばタービン等の容積型の膨張機と、膨張機に連結された発電機とを含んでいる。膨張発電機３は、蒸発器２で加熱されて蒸発した作動媒体を用いてタービンを回転させ、発電機で発電を行う。凝縮器４は、作動媒体と冷却水との熱交換により作動媒体を冷却および凝縮し、液化する。膨張発電機３には、電力変換器が接続されている。電力変換器は、たとえば、ＡＣ−ＤＣコンバータ、系統連系コンバータ、および、絶縁トランス等の機器を含む。なお、膨張発電機３における膨張機の型式は、容積型に限られない。
【００１８】
蒸発器２には、温水ラインＬ１と第１循環ラインＬ２とが通っている。蒸発器２は、たとえば向流式の熱交換器である。蒸発器２は、並流式の熱交換器であってもよい。膨張発電機３の蒸気の入口部には、第１循環ラインＬ２の下流端が接続される。膨張発電機３の蒸気の出口部には、第２循環ラインＬ３の上流端が接続される。凝縮器４には、第２循環ラインＬ３と冷却水ラインＬ４とが通っている。冷却水ラインＬ４には、たとえば冷却塔等の冷却手段が設けられる。凝縮器４は、たとえば向流式の熱交換器である。凝縮器４は、並流式の熱交換器であってもよい。本明細書において、「ライン」は、内部を流体が流れる配管もしくは管路、または、空間を意味する。
【００１９】
第２循環ラインＬ３の下流端と第１循環ラインＬ２の上流端との間に、作動媒体ポンプ１０が設けられる。すなわち、第１循環ラインＬ２と第２循環ラインＬ３とによって構成された循環ラインに、作動媒体ポンプ１０が設けられている。作動媒体ポンプ１０は、凝縮器４と蒸発器２との間に設けられている。
【００２０】
作動媒体ポンプ１０は、作動媒体を吸入するための吸入口１１と、吸入した作動媒体を吐出するための吐出口１２とを含む。この吸入口１１に、第２循環ラインＬ３の下流端が接続される。吐出口１２に、第１循環ラインＬ２の上流端が接続される。
【００２１】
バイナリー発電システム１は、膨張発電機３や作動媒体ポンプ１０を制御するコントローラを備えてもよい。各ラインには、バルブ類やオリフィス等が設けられ得る。各ラインや機器類には、流量計、温度計、圧力計などの計器類が設けられ得る。コントローラは、計器類からの出力信号を入力し、所定の処理を行い、膨張発電機３、作動媒体ポンプ１０、およびバルブ類等を制御してもよい。
【００２２】
図２を参照して、作動媒体ポンプ１０について詳しく説明する。作動媒体ポンプ１０は、作動媒体を昇圧して送り出す。作動媒体ポンプ１０は、回転駆動力を発生させるように構成されたモータ部Ｂと、駆動軸２０を介してモータ部Ｂに連結され、モータ部Ｂで発生した回転駆動力によって作動媒体を送り出すように構成されたポンプ部Ａとを備える。
【００２３】
ポンプ部Ａは、駆動軸２０の先端部２０ａに固定されたポンプロータ２５と、ポンプロータ２５を収容するポンプケーシング２１とを含む。ポンプロータ２５は、ポンプケーシング２１内のポンプ室３０に設けられている。ポンプロータ２５は、たとえば羽根車を用いた遠心式のロータであってもよいし、歯車やスクリューを用いた容積式のロータであってもよい。ポンプロータ２５の型式は限定されず、公知の種々の型式が用いられ得る。
【００２４】
ポンプケーシング２１は、上記した吸入口１１と吐出口１２とを含む。ポンプケーシング２１には、たとえば、吸入口１１を構成する吸入管１１ａ、および、吐出口１２を構成する吐出管１２ａが設けられる。吸入管１１ａおよび吐出管１２ａの位置、向き、大きさ等は、適宜変更可能である。
【００２５】
モータ部Ｂは、ポンプケーシング２１に隣接して設けられた筒状のモータケーシング２２を含む。モータケーシング２２は、たとえば、円筒状である。モータケーシング２２は、たとえば、ポンプケーシング２１に直接接合されている。モータケーシング２２は、駆動軸２０の基端部２０ｂを収容している。ポンプケーシング２１およびモータケーシング２２は、たとえばステンレス製または鋳鉄製、炭素鋼製等である。
【００２６】
モータケーシング２２は、たとえば円筒状の周壁部２３と、周壁部２３の一端を閉鎖する端壁部２４とを含む。周壁部２３の開口端には、ポンプケーシング２１が接合され得る。駆動軸２０の回転軸線Ｌと、周壁部２３の中心軸線とは、たとえば一致している。モータケーシング２２内には、電力により回転駆動力を発生させるモータ本体２６が収容されている。
【００２７】
モータ本体２６は、駆動軸２０の基端部２０ｂに固定された回転子２７と、駆動軸２０の径方向で回転子２７に対向する固定子２８とを含む。回転子２７は、たとえばマグネットを含む。回転子２７と、駆動軸２０と、上記のポンプロータ２５とは、一体化されて回転体を構成しており、一緒に回転可能である。
【００２８】
図４に示されるように、固定子２８は、コア部２８ａと、コア部２８ａに巻かれた導線からなるコイル部２８ｂとを含む。コイル部２８ｂは、コア部２８ａよりも回転軸線Ｌ方向の両側に突出し得る。固定子２８は、たとえばコア部２８ａが周壁部２３の内周面２３ａに固定されることにより、周壁部２３に対して固定されている。すなわち、円筒状の固定子２８は、周壁部２３の内周面２３ａに当接している（図３も参照）。固定子２８の外周面の全体が内周面２３ａに密着してもよいし、固定子２８の外周面の一部が内周面２３ａに当接し、他の一部が内周面２３ａから離れていてもよい。
【００２９】
図４に示されるように、固定子２８（コア部２８ａ）の内周面２８ｃと、回転子２７の外周面２７ａとの間には、僅かな隙間が存在する。この環状の隙間は、回転軸線Ｌ方向に延在しており、径方向に所定の幅ｒを有する。
【００３０】
図２に示されるように、モータケーシング２２内に配置された回転子２７のポンプ室３０側には、第１モータ室３１が形成されている。ポンプケーシング２１の壁部には、たとえば複数の貫通孔２１ａが設けられている。これらの貫通孔２１ａを介して、ポンプ室３０と第１モータ室３１とが連通している。これにより、ポンプケーシング２１を通る作動媒体の一部がモータケーシング２２内に流入可能になっている。なお、貫通孔２１ａは、ポンプケーシング２１に設けられる態様に限られない。モータケーシング２２がポンプケーシング２１側に端壁を有する場合に、モータケーシング２２の端壁に貫通孔が設けられてもよい。
【００３１】
モータケーシング２２がポンプケーシング２１に接合される態様に限られない。モータケーシング２２は、ポンプケーシング２１から離間していてもよい。その場合、ポンプケーシング２１のポンプ室３０とモータケーシング２２の第１モータ室３１とを連通させる管路等が設けられてもよい。
【００３２】
モータケーシング２２において、回転子２７の端壁部２４側（ポンプ室３０とは反対側）には、第２モータ室３２が形成されている。また、周壁部２３の端壁部２４付近には、排出口１３が設けられている。モータケーシング２２には、排出口１３を構成する排出管１３ａが設けられている。排出口１３は、第２モータ室３２とモータケーシング２２の外部とを連通させ得る。排出管１３ａは、周壁部２３に設けられてもよいし、端壁部２４に設けられてもよい。排出管１３ａは、周壁部２３と端壁部２４との間に設けられてもよい。
【００３３】
ここで、図１に示されるように、排出口１３には、戻りラインＬ１０が接続されている。戻りラインＬ１０の上流端が排出口１３に接続されており、戻りラインＬ１０の下流端が、第２循環ラインＬ３に接続されている。より詳しくは、戻りラインＬ１０の下流端は、凝縮器４の上流側（凝縮器４と膨張発電機３との間）において、第２循環ラインＬ３に接続されている。
【００３４】
図２に示されるように、本実施形態の作動媒体ポンプ１０において、周壁部２３の内周面２３ａには、回転軸線Ｌ方向に延びる複数の溝部４０が形成されている。図３に示されるように、たとえば４本の溝部４０が設けられており、これらの溝部４０は周方向において等間隔に配置されている。各溝部４０は、たとえば、回転軸線Ｌに平行である。
【００３５】
図４に示されるように、溝部４０は、ポンプ室３０側の第１端壁４１と、端壁部２４側の第２端壁４２と、第１端壁４１および第２端壁４２を接続する底壁４０ａおよび一対の側壁とによって形成されている。溝部４０の断面形状（回転軸線Ｌに垂直な断面形状）は、たとえば矩形である。なお、溝部４０の断面形状は、半円形であてもよいし、台形であってもよい。溝部４０は、鋳造によって形成されてもよいし、円筒状の周壁部２３に対して加工により形成されてもよい。
【００３６】
溝部４０が設けられている回転軸線Ｌの範囲について説明する。各溝部４０は、回転軸線Ｌ方向における周壁部２３の大部分にわたって形成されている。各溝部４０は、モータ本体２６のコイル部２８ｂが設けられた範囲よりも回転軸線Ｌにおいて大きい（長い）範囲に延在している。言い換えれば、固定子２８の全体が、溝部４０に対面している。上記したように、固定子２８の外周面は内周面２３ａに当接し得るが、溝部４０が設けられた部分では、固定子２８の外周面は周壁部２３に当接しない。
【００３７】
図４に示されるように、固定子２８の外周面と溝部４０の底壁４０ａとの間には、径方向の間隙に相当する深さｄが形成されている。この溝部４０の深さｄは、上記した固定子２８と回転子２７との間の隙間の幅ｒよりも大きい。深さｄは、幅ｒの２倍程度であってもよいし、幅ｒの２倍以上、たとえば３倍または４倍程度であってもよい。
【００３８】
これらの溝部４０は、いずれも、上記した第１モータ室３１および第２モータ室３２の両方に連通している。すなわち、複数の溝部４０によって、第２モータ室３２は、第１モータ室３１に連通している。この構造により、第１モータ室３１に流入した作動媒体は、溝部４０（すなわち周壁部２３と固定子２８との間）を通って第２モータ室３２に流入可能である。
【００３９】
作動媒体ポンプ１０を備えたバイナリー発電システム１では、バイナリー発電システム１の稼働時に、作動媒体ポンプ１０が作動する。作動媒体ポンプ１０によって圧送される作動媒体は、液体の状態で吐出口１２から第１循環ラインＬ２に送られ、蒸発器２において、温水との熱交換により加熱されて蒸発する。膨張発電機３に流入した蒸気は、膨張機において仕事をする。この仕事により発電機において発電が行われる。膨張発電機３から出た蒸気は、第２循環ラインＬ３を通り、凝縮器４において冷却され、凝縮される。液状となった作動媒体は、吸入口１１からポンプ室３０に流入する。
【００４０】
この間、作動媒体ポンプ１０の回転子２７、駆動軸２０、およびポンプロータ２５は回転を続けており、作動媒体は貫通孔２１ａを通って第１モータ室３１に流入する。作動媒体は、さらに、複数の溝部４０を通って第２モータ室３２に流入する。なお、固定子２８と回転子２７との間にも隙間があるため、ごく少量の作動媒体がこの隙間を流れる場合もある。その場合でも、作動媒体は、第２モータ室３２に流入し得る。第２モータ室３２内の作動媒体は、ポンプケーシング２１内およびモータケーシング２２内の圧力バランスに起因して、排出口１３から排出される。そして、作動媒体は、戻りラインＬ１０を通って第２循環ラインＬ３内の主流をなす作動媒体に混合される。
【００４１】
作動媒体の主流の循環量に対して、モータケーシング２２内を通る作動媒体の量は僅かである。モータケーシング２２内を通る作動媒体は、たとえば、主流の１０分の１程度またはそれ以下である。モータケーシング２２内を通る作動媒体の量は、各ラインの径や、吸入口１１、吐出口１２、および排出口１３の径、もしくは各ラインに設けられたバルブ類の開度、オリフィス等によって自在に調整され得る。
【００４２】
以上説明したバイナリー発電システム１および作動媒体ポンプ１０によれば、ポンプ室３０から第１モータ室３１に流入した作動媒体は、溝部４０を通って第２モータ室３２に流入する。このとき、作動媒体は、周壁部２３を介してモータ本体２６で発生した熱を吸収し、これによってモータ部Ｂが冷却される。このように、作動媒体は、回転せずに静止している溝部４０（つまり周壁部２３と固定子２８との間）を通るので、撹拌されにくくなっている。よって、作動媒体に対する加熱が抑えられ、作動媒体のガス化や、風損の増加などを防ぐことができる。よって、バイナリー発電システム１全体として、効率化が図られる。
【００４３】
特許文献１に記載のポンプでは、作動媒体は、回転する駆動軸の内部を通るので、撹拌されやすく、必要以上に加熱され得る。このような従来のポンプに比して、静止部である周壁部２３を作動媒体が通り抜ける作動媒体ポンプ１０は、効率面で非常に有利になっている。
【００４４】
作動媒体は、等間隔に設けられた複数の溝部４０を通る。よって、より確実に作動媒体を溝部４０に通すことができる。複数の溝部４０により、モータケーシング２２に対する冷却効果も高められる。
【００４５】
溝部４０は、回転軸線Ｌ方向においてコイル部２８ｂが設けられた範囲よりも大きい範囲に設けられているため、作動媒体は溝部４０に流入しやすくなっている。よって、第１モータ室３１から、作動媒体を確実かつ容易に取り込むことができる。また、第２モータ室３２に流出しやすくなっている。
【００４６】
作動媒体は、固定子２８と回転子２７との間の隙間をも通り得るが、その隙間を通ると、作動媒体は、回転子２７からの摩擦を受けてしまうことになる。溝部４０の深さｄが隙間より大きくなっていることで、作動媒体を、隙間ではなく溝部４０に流入させやすくなっている。すなわち、作動媒体は、溝部４０に誘導される。これにより、作動媒体の加熱を抑えることができ、より一層の効率化が図られる。上記した特許文献１に記載のポンプでは、当該隙間に冷媒を通している。この観点においても、本実施形態の構成は、特許文献１に記載のポンプに対して優位である。
【００４７】
図５を参照して、第２実施形態に係るバイナリー発電システム１Ａについて説明する。バイナリー発電システム１Ａが第１実施形態のバイナリー発電システム１と違う点は、排出口１３に接続された戻りラインＬ１０Ａが、凝縮器４の下流側に接続されている点である。作動媒体ポンプ１０において得られる効果は、上記したのと同様である。戻りラインＬ１０Ａを備えた構成によれば、作動媒体は、排出口１３および戻りラインＬ１０Ａを通じて凝縮器４の下流側に戻される。よって、モータ部Ｂを通って温められた作動媒体は、液状の主流に戻ることになり、確実に液体の状態を維持する。よって、たとえばキャビテーションの発生等が抑えられる。第１実施形態のように、凝縮器４の上流側に作動媒体を戻すと、膨張発電機３の背圧に影響を与えてしまう可能性もある。凝縮器４の下流側に戻すことで、主流を阻害することが防止されている。
【００４８】
図６を参照して、第３実施形態に係るバイナリー発電システム１Ｂについて説明する。バイナリー発電システム１Ｂが第２実施形態のバイナリー発電システム１Ａと違う点は、排出口１３に接続された戻りラインＬ１０Ｂが、凝縮器４の下流側に設けられたリザーブタンク５０に接続されている点である。作動媒体ポンプ１０において得られる効果は、上記したのと同様である。戻りラインＬ１０Ｂを備えた構成によれば、作動媒体は、いったんリザーブタンク５０内に一旦貯留されるので、作動媒体ポンプ１０においてキャビテーションを防止できるといった利点がある。
【００４９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。たとえば、固定子２８の全体が溝部４０に対面している態様に限られない。溝部４０は、回転軸線Ｌ方向においてコイル部２８ｂより短くてもよい。溝部４０の一部が固定子２８に対面してもよい。
【００５０】
複数の溝部４０が、周方向に異なる間隔で配列されてもよい。溝部４０は、回転軸線Ｌに平行である態様に限られない。溝部４０は、少なくとも回転軸線Ｌ方向に延びていればよい。溝部４０は、回転軸線Ｌ方向の成分を持つように延在していればよい。溝部４０はらせん状に延びてもよい。溝部４０の形状や大きさ（幅、長さ、深さ）は、適宜変更可能である。溝部４０は、少なくとも、第１モータ室３１と第２モータ室３２の両方に連通していればよい。溝部４０は、１本のみであってもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１、１Ａ、１Ｂ  バイナリー発電システム
２  蒸発器
３  膨張発電機
４  凝縮器
１０  作動媒体ポンプ
１１  吸入口
１２  吐出口
１３  排出口
２０  駆動軸
２１  ポンプケーシング
２２  モータケーシング
２３  周壁部
２３ａ  内周面
２４  端壁部
２５  ポンプロータ
２６  モータ本体
２７  回転子
２８  固定子
２８ａ  コア部
２８ｂ  コイル部
３０  ポンプ室
３１  第１モータ室
３２  第２モータ室
４０  溝部
Ａ  ポンプ部
Ｂ  モータ部
Ｌ２  第１循環ライン
Ｌ３  第２循環ライン
Ｌ１０、Ｌ１０Ａ、Ｌ１０Ｂ  戻りライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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