(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給経路を流れる作動流体が膨張機に供給されて膨張機が駆動されることで、当該膨張機に接続された出力軸から動力を取り出す動力発生装置であって、
膨張機の供給経路と排出経路との間には、供給経路から排出経路へとバイパスするバイパス経路が設けられ、当該バイパス経路と排出経路との合流点よりも下流側には、第一遮断弁が設けられ、バイパス経路には、バイパス弁が設けられ、供給経路とバイパス経路との分岐点よりも上流側に、第二遮断弁が設けられ、
膨張機の励磁電流が遮断された場合に、第一遮断弁を閉じるとともに、バイパス弁を開き、その後に、第二遮断弁を閉じるように制御する制御部が設けられたことを特徴とする動力発生装置。
【請求項２】
第一遮断弁が、通常時は開いた状態で、作動時に閉じた状態となされ、バイパス弁が、通常時は閉じた状態で、作動時に開いた状態となされるものである請求項１に記載の動力発生装置。
【請求項３】
供給経路における当該供給経路とバイパス経路との分岐点よりも下流側に、第三遮断弁が設けられた請求項１または２に記載の動力発生装置。
【請求項４】
供給経路における当該供給経路とバイパス経路との分岐点よりも上流側に、第二遮断弁が設けられ、下流側には第三遮断弁が設けられた請求項１または２に記載の動力発生装置。
【請求項５】
始動時に、第三遮断弁を閉じるとともに、第一遮断弁、第二遮断弁およびバイパス弁を開けるように制御する制御部を有する請求項４に記載の動力発生装置。
【請求項６】
供給経路における当該供給経路とバイパス経路との分岐点に三方弁が設けられた請求項１または２に記載の動力発生装置。
【請求項７】
作動流体が水蒸気となされた請求項１ないし６の何れか一に記載の動力発生装置。
【請求項８】
動力供給対象が誘導発電機である請求項１ないし７の何れか一に記載の動力発生装置。
【請求項９】
膨張機が出力軸と直結されたスクロール膨張機である請求項１ないし８の何れか一に記載の動力発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動流体を利用した動力発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、蒸気エネルギーから回転力を得る小型の蒸気タービンなどの小型流体機械と発電機とが連結軸によって連結され、発電を行うように構成された小規模発電設備が動力発生装置の一例として知られている。
【０００３】
従来より、このような発電設備において、系統負荷から発電機を解列させたときに、小型流体機械の入口側および出口側の弁を閉じるとともに、出口側の弁と小型流体機械との間の経路から高圧空気を導入して、当該小型流体機械の入口側と出口側との圧力差を小さくすることで、小型流体機械および発電機が過回転により故障することを防止するようになされた過回転防止制動装置が提案されている。
【０００４】
この過回転防止制動装置は、発電設備で小型流体機械を回転させる蒸気エネルギーとは別途に、高圧の圧縮空気が蓄えられた空気圧源を設けて構成されていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０１４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記従来の発電設備は、発電設備とは別途に、高圧の圧縮空気が蓄えられた空気圧源を設けて過回転防止制動装置を構成しているため、装置が複雑化することとなり、回路設計上の制約を生じることとなり、装置が大型化し、コストが嵩むこととなる。
【０００７】
また、過回転に作用している圧力に近似する圧力で過回転防止制動装置からの圧縮空気を瞬時に供給しなければならず、制御が煩わしく困難となる。
【０００８】
本発明は、係る実情に鑑みてなされたものであって、簡素な構成で、膨張機の非常停止を要する緊急時に、故障することなく作動流体を逃がすことができる動力発生装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明に係る動力発生装置は、供給経路を流れる作動流体が膨張機に供給されて膨張機が駆動されることで、当該膨張機に接続された出力軸から動力を取り出す動力発生装置であって、膨張機の供給経路と排出経路との間には、供給経路から排出経路へとバイパスするバイパス経路が設けられ、当該バイパス経路と排出経路との合流点よりも下流側には、第一遮断弁が設けられ、バイパス経路には、バイパス弁が設けられ、供給経路とバイパス経路との分岐点よりも上流側に、第二遮断弁が設けられ、膨張機の励磁電流が遮断された場合に、第一遮断弁を閉じるとともに、バイパス弁を開き、その後に、第二遮断弁を閉じるように制御する制御部が設けられたものである。
【００１０】
上記動力発生装置において、第一遮断弁が、通常時は開いた状態で、作動時に閉じた状態となされ、バイパス弁が、通常時は閉じた状態で、作動時に開いた状態となされるものであってもよい。
【００１２】
上記動力発生装置において、供給経路における当該供給経路とバイパス経路との分岐点よりも下流側に、第三遮断弁が設けられたものであってもよい。
【００１３】
上記動力発生装置において、供給経路における当該供給経路とバイパス経路との分岐点よりも上流側に、第二遮断弁が設けられ、下流側には第三遮断弁が設けられたものであってもよい。
【００１４】
上記動力発生装置において、始動時に、第三遮断弁を閉じるとともに、第一遮断弁、第二遮断弁およびバイパス弁を開けるように制御する制御部を有するものであってもよい。
【００１５】
上記動力発生装置において、供給経路における当該供給経路とバイパス経路との分岐点に三方弁が設けられたものであってもよい。
【００１６】
上記動力発生装置において、作動流体が水蒸気となされたものであってもよい。
【００１７】
上記動力発生装置の動力供給対象が誘導発電機であってもよい。
【００１８】
上記動力発生装置において、膨張機が出力軸と直結されたスクロール膨張機であってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、膨張機の供給経路と排出経路との間には、供給経路から排出経路へとバイパスするバイパス経路を設け、排出経路における当該排出経路とバイパス経路との合流点よりも下流側には、第一遮断弁を設け、バイパス経路には、バイパス弁を設け、供給経路とバイパス経路との分岐点よりも上流側には、第二遮断弁を設け、膨張機の励磁電流が遮断された場合に、第一遮断弁を閉じるとともに、バイパス弁を開き、その後に、第二遮断弁を閉じるように制御する制御部を設けているので、出力軸の緊急停止時に、第一遮断弁よりも上流側の排出経路は、バイパス経路によってバイパスされることによって、供給経路と同じ作動流体の圧力が加わることとなり、膨張機を挟んで供給側と排出側の圧力が均等となるので、膨張機が過回転となることを防止できるとともに、第二遮断弁を閉じることにより、一時的に膨張機への水蒸気の供給圧が高くなってしまうことも防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る動力発生装置を発電機駆動用に使用した場合の全体構成の概略図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係る動力発生装置を発電機駆動用に使用した場合の全体構成の概略図である。
【図３】本発明のさらに他の実施の形態に係る動力発生装置を発電機駆動用に使用した場合の全体構成の概略図である。
【図４】本発明のさらに他の実施の形態に係る動力発生装置を発電機駆動用に使用した場合の全体構成の概略図である。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態に係る動力発生装置を発電機駆動用に使用した場合の全体構成の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は本発明に係る動力発生装置１を発電機駆動用に使用した場合の全体構成の概略を示している。
【００２３】
この動力発生装置１は、供給経路１１を流れる水蒸気がスクロール膨張機２に供給されてスクロール膨張機２が駆動されることで、当該スクロール膨張機２に接続された誘導発電機３を駆動する構成であり、スクロール膨張機２の供給経路１１と排出経路１２との間には、供給経路１１から排出経路１２へとバイパスするバイパス経路１３が設けられ、排出経路１２における当該排出経路１２とバイパス経路１３との合流点Ｂよりも下流側には、第一遮断弁４１が設けられ、バイパス経路１３には、バイパス弁４２が設けられたものである。
【００２４】
供給経路１１は、水蒸気の供給源からスクロール膨張機２の供給口に接続されており、この供給経路１１の上流側から供給される水蒸気によってスクロール膨張機２を駆動するように構成されている。この供給経路１１には、調量弁４０が設けられており、スクロール膨張機２の駆動源となる水蒸気の供給量は、制御部１０によって調量弁４０の開閉度を制御することで調整される。この際、制御部１０は、供給経路１１における調量弁４０の入口側（上流側）に設けた圧力センサＰ１およびスクロール膨張機２の入口側（上流側）に設けた圧力センサＰ２によって圧力を管理しながら調量弁４０の開閉制御を行うようになされている。また、供給経路１１の最上流側には、当該供給経路１１を流れる水蒸気中の異物を濾過するためのストレーナ１１ａが設けられている。また、供給経路１１は、調量弁４０の下流側であって、バイパス経路１３との分岐点Ａの上流側に、第二遮断弁４３が設けられている。この第二遮断弁４３は、通常時は開いた状態となっており、スクロール膨張機２への水蒸気を遮断する必要が生じた場合には、制御部１０による制御によって閉じた状態となって供給経路１１を流れる水蒸気を遮断できるようになされている。
【００２５】
排出経路１２は、その一端が、スクロール膨張機２の排出口に接続されている。この排出経路１２は、その他端が、バイパス経路１３との合流点Ｂの下流側に設けられた第一遮断弁４１と接続されている。この第一遮断弁４１は、通常時は開いた状態となっており、スクロール膨張機２の過回転を防止する必要が生じた場合には、制御部１０による制御によって閉じた状態となってバイパス経路１３を流れる水蒸気を排出経路１２へと流し、第一遮断弁４１から上流側のスクロール膨張機２へと到る排出経路１２に、供給経路１１に加わる水蒸気圧と同じ水蒸気圧を加えて均圧を図り、これによってスクロール膨張機２の過回転を防止できるようになされている。
【００２６】
また、排出経路１２の第一遮断弁４１よりも下流側には、凝縮器５を経て復水タンク６が接続されている。これにより、スクロール膨張機２を通過後の水蒸気は、凝縮器５で二次冷却水と熱交換により凝縮液化された後、復水タンク６に貯留される。排出経路１２における凝縮器５の出口には、温度センサＴ１が設けられ、二次冷却水経路５１における凝縮器５の出口には、温度センサＴ２が設けられている。制御部１０は、温度センサＴ１から排出経路１２を通過する凝縮水の温度を測定し、温度センサＴ２から二次冷却水経路５１を通過する熱交換後の二次冷却水の温度を測定し、凝縮器５による水蒸気と二次冷却水との熱交換具合を制御できるようになされている。
【００２７】
バイパス経路１３は、その一端が、供給経路１１に設けられた第二遮断弁４３の下流側とスクロール膨張機２の供給口との間に接続され、他端が、スクロール膨張機２の排出口の下流側と第一遮断弁４１の上流側との間に接続されている。これによってバイパス経路１３は、供給経路１１と排出経路１２との間をバイパスするように設けられている。また、バイパス経路１３には、バイパス弁４２が設けられている。このバイパス弁４２は、通常時は閉じた状態となっており、供給経路１１の水蒸気をスクロール膨張機２に供給せずに排出経路１２へ排出させたい場合には、制御部１０による制御によって開いた状態となり、供給経路１１を流れる水蒸気を、排出経路１２へと排出できるようになされている。
【００２８】
復水タンク６に貯留された凝縮水は、排水経路１４に設けられたポンプ７により、給水タンク（図示省略）へと供給される。この復水タンク６には、圧力センサＰ４および液レベルセンサＬが設けられており、制御部１０は、圧力センサＰ４によって凝縮具合をチェックするとともに、液レベルセンサＬによって復水タンク６内の凝縮水の量をチェックすることができるようになされている。
【００２９】
スクロール膨張機２は、当該スクロール膨張機２に定められた定格回転数、例えば１８００〜３６００ｒｐｍで回転するように構成されており、誘導発電機３と直結できるようになされている。
【００３０】
誘導発電機３は、励磁電流の供給によって発生する回転磁界の負荷トルクよりも、当該誘導発電機３に直結されたスクロール膨張機２の回転による回転トルクが大きくなると、すべりが発生して発電機として機能することとなる。この誘導発電機３は、前記負荷トルクが回転トルクよりも小さくなると電動機として機能する。この誘導発電機３には回転数を検知するセンサＲが設けられ、スクロール膨張機２による回転トルクが、誘導発電機３の負荷トルクよりも大きくなって発電機として機能するように制御部１０によって制御するようになされている。また、電気系統８に給電される電力が過多になった場合には、電動機として機能させることで、電力調整できるようになされている。誘導発電機３は、電磁開閉器８１によって、電気系統８に接続および切断できるように構成されている。
【００３１】
このようにして構成される動力発生装置１は、供給経路１１から供給される水蒸気を、調量弁４０によって調整してスクロール膨張機２に供給し、当該スクロール膨張機２と直結された誘導発電機３を発電機として作動させることで、発電するようになされている。発電によって得られた電力は、電磁開閉器８１を介して電気系統８へと給電される。
【００３２】
スクロール膨張機２に供給され、当該スクロール膨張機２を駆動させた後の水蒸気は、凝縮器５で凝縮水とされた後、復水タンク６に貯留される。この貯留された凝縮水は、復水タンク６に接続された排水経路１４からポンプ７によって、給水タンク（図示省略）へと供給され、温水が利用される。
【００３３】
以後、上記動作が繰り返されて発電が継続される。
【００３４】
この動力発生装置１の運転状態において、スクロール膨張機２には、励磁電流の供給によって発生する回転磁界の負荷トルクが発生している。したがって、このような運転状況から、急に停電になったり、系統解列を起こしたりして励磁電流が遮断されてしまうと、スクロール膨張機２は、負荷トルクが無くなって暴走してしまい、定格回転数を超えて過剰に回転してしまうことが懸念されるので、スクロール膨張機２の非常停止が必要となる。
【００３５】
そこで、本発明の動力発生装置１の制御部１０は、停電や系統解列などで励磁電流が遮断されてしまうような緊急時になった場合、第一遮断弁４１を閉じるとともに、バイパス経路１３のバイパス弁４２を開くようになされている。
【００３６】
すなわち、第一遮断弁４１を閉じ、バイパス弁４２を開くことで、スクロール膨張機２へ供給される水蒸気を、当該バイパス弁４２が設けられたバイパス経路１３から排出経路１２へと逃がすとともに、第一遮断弁４１から上流側のスクロール膨張機２へと到る排出経路１２に、供給経路１１に加わる水蒸気圧と同じ水蒸気圧を加えて均圧を図り、これによってスクロール膨張機２の過回転を防止できることとなる。また、これら第一遮断弁４１を閉じ、バイパス弁４２を開くのと同時か、その後に、第二遮断弁４３を閉じてもよい。これにより、第二遮断弁４３よりも下流側で第一遮断弁４１よりも上流側の、均圧を図った経路への水蒸気の供給を完全に停止することができるので、供給経路１１から供給されて来る水蒸気によって水蒸気圧が過剰に高くなるのを防止し、スクロール膨張機２を高圧下に曝すことなく保護することができる。
【００３７】
また、この第二遮断弁４３は、供給経路１１における分岐点Ａよりも上流側に設けているので、第二遮断弁４３を遮断しても、供給経路１１における分岐点Ａよりも下流側の水蒸気は、バイパス経路１３を介して排出経路１２側へと逃げることとなる。したがって、第二遮断弁４３を閉じることによって一時的にスクロール膨張機２への水蒸気の供給圧が高くなってしまうことも防止することができる。
【００３８】
なお、第一遮断弁４１を閉じ、バイパス弁４２を開ける操作よりも先に第二遮断弁４３を閉じてしまうと、第二遮断弁４３よりも下流側の供給経路１１に溜まる水蒸気の圧力が一瞬上昇してスクロール膨張機２のさらなる暴走を引き起こすことが懸念される。したがって、制御部１０は、第一遮断弁４１を閉じ、バイパス弁４２を開ける操作と同時か少し遅れて第二遮断弁４３を閉じるように制御するようになされている。
【００３９】
このように制御することで、急に停電になったり、系統解列を起こしたりするような緊急時になった場合であっても、スクロール膨張機２の過剰回転による故障を防止することができる。
【００４０】
なお、図１に示す動力発生装置１においては、調量弁４０の開閉度を制御することによって水蒸気の供給量を調整し、第二遮断弁４３を閉じることによって水蒸気の供給を遮断することができるように構成されているが、水蒸気の供給源から安定した所定の水蒸気圧で供給経路１１に水蒸気が供給されるように構成されているような場合には、図２に示すように、これら調量弁４０や第二遮断弁４３が無い状態で構成された動力発生装置１ａであってもよい。
【００４１】
図３は、本発明の他の実施の形態に係る動力発生装置１ｂを示している。図３において、図２に示す動力発生装置１ａと同部材については同符号を付して説明を省略する。
【００４２】
この動力発生装置１ｂは、上記した図２に示す動力発生装置１ａの供給経路１１において、当該供給経路１１とバイパス経路１３との分岐点Ａよりも下流側に、すなわち、分岐点Ａとスクロール膨張機２の供給口との間の供給経路１１に、調量弁４０および第三遮断弁４４が設けられている。調量弁４０は、第三遮断弁４４よりも上流側に設けられている。
【００４３】
供給経路１１の上流側には、ストレーナ１１ａを設けているが、ストレーナ１１ａよりも下流側の供給経路１１は、動力発生装置１ｂの停止によって配管内部に錆やコンタミなどの異物が発生することがある。また、このような異物とともに配管内に溜まっていた凝縮水は、始動時にスクロール膨張機２へと供給される高圧の水蒸気によって、ウォーターハンマーとなり、スクロール膨張機２を壊してしまうことが懸念される。
【００４４】
そこで、本発明に係る動力発生装置１ｂの制御部１０は、始動時に、以下のように制御するようになされている。
【００４５】
すなわち、動力発生装置１ｂの制御部１０は、始動時に第三遮断弁４４を閉じるとともに、バイパス弁４２を開き、スクロール膨張機２に水蒸気を供給せず、しばらくの間、水蒸気をバイパス経路１３から排出経路１２へと流す。そして、バイパス経路１３へと十分に水蒸気を流した後、バイパス弁４２を閉じ、第三遮断弁４４を開けてスクロール膨張機２への水蒸気の供給を開始する。
【００４６】
これにより、動力発生装置１ｂは、異物や凝縮水が水蒸気によって排出経路１２へと流され、異物がスクロール膨張機２へ入るのを防止できるとともに、凝縮水がウォーターハンマーとなってスクロール膨張機２を壊してしまうことを防止できる。
【００４７】
また、本発明の動力発生装置１ｂの制御部１０は、停電や系統解列などで励磁電流が遮断されてしまうような緊急時になった場合、第一遮断弁４１を閉じるとともに、バイパス経路１３のバイパス弁４２を開くことで、上記した動力発生装置１と同様にスクロール膨張機２の過回転を防止することができる。また、制御部１０は、これら第一遮断弁４１を閉じ、バイパス弁４２を開くのと同時か、その後に、第三遮断弁４４を閉じるように制御してもよい。これにより、スクロール膨張機２への水蒸気の供給を遮断し、このスクロール膨張機２へ供給される水蒸気を、当該バイパス弁４２が設けられたバイパス経路１３から排出経路１２へと逃がして、第一遮断弁４１から上流側のスクロール膨張機２へと到る排出経路１２の水蒸気圧と、第三遮断弁４４の下流側からスクロール膨張機２の供給口までの遮断された供給経路１１の水蒸気圧との均圧を素早く行い、これによってスクロール膨張機２の過回転を防止できることとなる。
【００４８】
また、この第三遮断弁４４は、供給経路１１における分岐点Ａよりも下流側に設けているので、水蒸気の供給を完全に停止した状態で、スクロール膨張機２の供給口よりも上流側の水蒸気が遮断された経路の長さを短くできる。すなわち、図１に示す動力発生装置１の場合、分岐点Ａの上流側にある第二遮断弁４３の位置からスクロール膨張機２の供給口までの長い経路が遮断されるが、この動力発生装置１ｂの場合は、分岐点Ａの下流側にある第三遮断弁４４の位置からスクロール膨張機２の供給口までの短い経路しか遮断されないため、凝縮水が発生し難くなる。さらに、動力発生装置１ｂの始動時は、動力発生装置１ｂの制御部１０は、第三遮断弁４４を閉じるとともに、第一遮断弁４１およびバイパス弁４２を開き、スクロール膨張機２に水蒸気を供給せず、しばらくの間、水蒸気をバイパス経路１３から排出経路１２へと流す。そして、バイパス経路１３へと十分に水蒸気を流した後、バイパス弁４２を閉じ、第三遮断弁４４を開けてスクロール膨張機２への水蒸気の供給を開始する。
【００４９】
これにより、動力発生装置１ｂは、異物や凝縮水が水蒸気によって排出経路１２へと流されるので、第三遮断弁４４を開けてスクロール膨張機２へと水蒸気の供給を再開しても、異物がスクロール膨張機２へ入るのを防止できるとともに、凝縮水がウォーターハンマーとなってスクロール膨張機２を壊してしまうことを防止できる。したがって、始動時の凝縮水やドレインを排出するスチームトラップを設ける必要が無くなり、装置の簡素化を図ることができる。
【００５０】
なお、図４に示すように、上記図１に示す動力発生装置１に第一遮断弁４１と、上記図３に示す動力発生装置１ｂの第三遮断弁４４とを両方設けて動力発生装置１ｃを構成するものであってもよい。図４において、調量弁４０は、分岐点Ａの下流側に設けられているが、上流側に設けられていてもよい。
【００５１】
この動力発生装置１ｃの制御部１０は、停電や系統解列などで励磁電流が遮断されてしまうような緊急時になった場合、第一遮断弁４１を閉じるとともに、バイパス経路１３のバイパス弁４２を開くことで、上記した動力発生装置１と同様にスクロール膨張機２の過回転を防止することができる。
【００５２】
また、制御部１０は、これら第一遮断弁４１を閉じ、バイパス弁４２を開くのと同時か、その後に、第二遮断弁４３を閉じるように制御してもよい。これにより、第二遮断弁４３よりも下流側で第一遮断弁４１よりも上流側の、均圧を図った経路への水蒸気の供給を完全に停止することができるので、供給経路１１から供給されて来る水蒸気によって水蒸気圧が過剰に高くなるのを防止し、スクロール膨張機２を高圧下に曝すことなく保護することができる。
【００５３】
さらに、制御部１０は、これら第一遮断弁４１を閉じ、バイパス弁４２を開くのと同時か、その後に、第三遮断弁４４を閉じるように制御してもよい。これにより、スクロール膨張機２への水蒸気の供給を遮断し、このスクロール膨張機２へ供給される水蒸気を、当該バイパス弁４２が設けられたバイパス経路１３から排出経路１２へと逃がして、第一遮断弁４１から上流側のスクロール膨張機２へと到る排出経路１２の水蒸気圧と、第三遮断弁４４の下流側からスクロール膨張機２の供給口までの遮断された供給経路１１の水蒸気圧との均圧を素早く行い、これによってスクロール膨張機２の過回転を防止できることとなる。
【００５４】
動力発生装置１ｃの始動時は、動力発生装置１ｃの制御部１０は、第三遮断弁４４を閉じるとともに、第一遮断弁４１、第二遮断弁４３およびバイパス弁４２を開き、スクロール膨張機２に水蒸気を供給せず、しばらくの間、水蒸気をバイパス経路１３から排出経路１２へと流す。そして、バイパス経路１３へと十分に水蒸気を流した後、バイパス弁４２を閉じ、第三遮断弁４４を開けてスクロール膨張機２への水蒸気の供給を開始する。
【００５５】
これにより、動力発生装置１ｃは、異物や凝縮水が水蒸気によって排出経路１２へと流されるので、第三遮断弁４４を開けてスクロール膨張機２へと水蒸気の供給を再開しても、異物がスクロール膨張機２へ入るのを防止できるとともに、凝縮水がウォーターハンマーとなってスクロール膨張機２を壊してしまうことを防止できる。したがって、始動時の凝縮水やドレインを排出するスチームトラップを設ける必要が無くなり、装置の簡素化を図ることができる。
【００５６】
図５は、本発明の他の実施の形態に係る動力発生装置１ｄを示している。図５において、図１に示す動力発生装置１に示す動力発生装置１と同部材には同符号を付して説明を省略する。
【００５７】
この動力発生装置１ｄは、上記した図１に示す動力発生装置１に設けたバイパス弁４２および第二遮断弁４３の替わりに、供給経路１１とバイパス経路１３との分岐点Ａに三方弁４５を設けて構成されている。
【００５８】
この三方弁４５は、制御部１０によって、以下のように制御される。
【００５９】
すなわち、本発明の動力発生装置１ｄの制御部１０は、停電や系統解列などで励磁電流が遮断されてしまうような緊急時になった場合、調量弁４０からスクロール膨張機２へと連通していた三方弁４５をバイパス経路１３へと切り替えるとともに、第一遮断弁４１を閉じるようになされている。
【００６０】
すなわち、第一遮断弁４１を閉じ、三方弁４５をバイパス経路１３へと切り替えることで、スクロール膨張機２へ供給されていた水蒸気を、バイパス経路１３から排出経路１２へと逃がすとともに、第一遮断弁４１から上流側のスクロール膨張機２へと到る排出経路１２に、供給経路１１に加わる水蒸気圧と同じ水蒸気圧を加えて均圧を図り、これによってスクロール膨張機２の過回転を防止できることとなる。また、三方弁４５の切替によって、スクロール膨張機２への水蒸気の供給を遮断し、このスクロール膨張機２へ供給される水蒸気を、バイパス経路１３から排出経路１２へと逃がして、第一遮断弁４１から上流側のスクロール膨張機２へと到る排出経路１２の水蒸気圧と、三方弁４５の下流側からスクロール膨張機２の供給口までの遮断された供給経路１１の水蒸気圧との均圧を素早く行い、これによってスクロール膨張機２の過回転を防止できることとなる。
【００６１】
動力発生装置１ｄの始動時は、動力発生装置１ｄの制御部１０は、三方弁４５をバイパス経路１３に連通させたまま、第一遮断弁４１を開き、スクロール膨張機２に水蒸気を供給せず、しばらくの間、水蒸気をバイパス経路１３から排出経路１２へと流す。そして、バイパス経路１３へと十分に水蒸気を流した後、三方弁４５を供給経路１１へと連通させ、スクロール膨張機２への水蒸気の供給を開始する。
【００６２】
これにより、動力発生装置１ｄは、異物や凝縮水が水蒸気によって排出経路１２へと流されるので、三方弁４５を切替えてスクロール膨張機２へと水蒸気の供給を再開しても、異物がスクロール膨張機２へ入るのを防止できるとともに、凝縮水がウォーターハンマーとなってスクロール膨張機２を壊してしまうことを防止できる。したがって、始動時の凝縮水やドレインを排出するスチームトラップを設ける必要が無くなり、装置の簡素化を図ることができる。
【００６３】
なお、上記した各実施の形態において、動力発生装置１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、スクロール膨張機２を用いているが、この膨張機としては、スクリュー膨張機、ベーン膨張機、レシプロ膨張機または斜板式膨張機であってもよい。
【００６４】
また、上記した各実施の形態において、動力発生装置１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、水蒸気を作動流体としているが、作動流体としてはこのような水蒸気に限定されるものではなく、この種の排熱を利用した動力発生に使用される各種の作動流体であってもよい。
【００６５】
さらに、上記した各実施の形態において、動力発生装置１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、誘導発電機３を駆動対象としているが、駆動対象としては、このような誘導発電機３に限定されるものではなく、停電や系統解列などの緊急時に負荷トルクが無くなってしまうような発電機であれば、他の誘導発電機や同期発電機であってもよい。また、発電機以外にも水ポンプや油圧ポンプを駆動してもよい。或いは、エンジンの補助動力でもよい。この場合、クラッチ等を介して動力を伝達しており、緊急時にクラッチを切る等によって急速に動力伝達を遮断する場合に本発明が有効である。
【００６６】
さらに、上記した各実施の形態において、動力発生装置１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、復水タンク６に貯留された凝縮水を、復水タンク６に接続された排水経路１４からポンプ７によって、給水タンク（図示省略）へと供給するように構成されているが、復水タンク６からエンジン排熱を利用する蒸発器９へと供給し、エンジン排熱の吸収に利用した後、再度、水蒸気として供給経路１１へと供給するように循環経路を構成するものであってもよい。この際、エンジン発熱は、例えば、主発電機となるディーゼル機関などのエンジンから排出された排ガスから回収することができる。また、エンジン排熱以外に、例えば、地熱を利用して水蒸気を発生させるようになされたものであってもよいし、工場排熱を利用して水蒸気を発生させるようになされたものであってもよいし、焼却炉の排気熱を利用して水蒸気を発生させるようになされたものであってもよい。さらに、循環経路を構成した場合、作動流体としては、水以外の各種の作動流体を使用するものであってもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１  動力発生装置
１ａ  動力発生装置
１ｂ  動力発生装置
１ｃ  動力発生装置
１ｄ  動力発生装置
１０  制御部
１１  供給経路
１２  排出経路
１３  バイパス経路
２  スクロール膨張機（膨張機）
３  誘導発電機（発電機）
４１  第一遮断弁
４２  バイパス弁
４３  第二遮断弁
４４  第三遮断弁
４５  三方弁
Ａ  分岐点
Ｂ  合流点
【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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