(57)【要約】【課題】発電機を効率的に冷却することができる発電装置を提供すること。【解決手段】発電機ハウジング１２における発電機ステータ１１を基準とした膨張機ロータ８と反対側の位置に設けられているとともに作動媒体を発電機ハウジング１２内に導入可能な導入口１２ｃと、循環ポンプ２から蒸発器３を介さずに導入口１２ｃに作動媒体を供給する冷却流路Ｒ３と、凝縮器６へ導かれるように発電機ハウジング１２から作動媒体を導出可能な連絡口９ｆと、冷却流路を介して循環ポンプ２から発電機ハウジング１２内に導かれる作動媒体を減圧する絞り弁７とを備えている。【選択図】図１
2013169029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置であって、
作動媒体を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器において蒸発した作動媒体の膨張力により回転する膨張機ロータを有する膨張機と、
前記膨張機ロータに接続された発電機ロータと、前記発電機ロータの周囲に配置されているとともに前記発電機ロータとの間で電力を発生するための発電機ステータと、前記発電機ロータ及び前記発電機ステータを収容する発電機ハウジングとを有する発電機と、
前記膨張機から導出された作動媒体を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器から前記蒸発器へ作動媒体を送る循環ポンプと、
前記発電機を冷却する冷却機構と、を備え、
前記冷却機構は、前記発電機ハウジングにおける前記発電機ステータを基準とした前記膨張機ロータと反対側の位置に設けられているとともに作動媒体を前記発電機ハウジング内に導入可能な導入口と、前記循環ポンプから前記導入口に作動媒体を供給する冷却流路と、前記凝縮器へ導かれるように前記発電機ハウジングから作動媒体を導出可能な導出口と、前記冷却流路を介して前記循環ポンプから前記発電機ハウジング内に導かれる作動媒体を減圧する減圧機構と、を備えている、発電装置。
【請求項２】
前記膨張機は、前記膨張機ロータを収容する膨張機ハウジングを有し、
前記発電機ハウジング及び前記膨張機ハウジングは、互いに着脱可能である、請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記膨張機ハウジングには、前記膨張機ロータの回転に供された作動媒体を前記膨張機ハウジングから導出するための排出口が設けられ、
前記導出口は、前記発電機ハウジング内の作動媒体が前記排出口に導かれるように、前記発電機ハウジングと前記膨張機ハウジングとを連通させる、請求項２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記導出口は、前記発電機ステータを基準として前記膨張機ロータ側の位置に設けられている、請求項１〜３の何れか１項に記載の発電装置。
【請求項５】
前記発電機ハウジングは、前記発電機ロータの回転軸回りで前記発電機ステータの周囲を覆う筒状部と、前記筒状部の開口を塞ぐとともに前記導入口が設けられた蓋部とを有する、請求項１〜４の何れか１項に記載の発電装置。
【請求項６】
前記導入口は、前記発電機ロータの回転軸の延長線上に配置されている、請求項５に記載の発電装置。
【請求項７】
前記減圧機構は、作動媒体に圧力損失を生じさせる少なくとも１つの流路を有する、請求項１〜６の何れか１項に記載の発電装置。
【請求項８】
前記減圧機構は、前記発電機ハウジング内に設けられ、前記導入口を通じて前記発電機ハウジング内に導入された作動媒体を前記発電機ハウジング内に吐出する複数の吐出口を有するディストリビュータを有する、請求項７に記載の発電装置。
【請求項９】
前記減圧機構は、前記冷却流路に設けられ、前記冷却流路を流れる作動媒体の流量を調整可能な調整弁を有する、請求項７又は８に記載の発電装置。
【請求項１０】
前記減圧機構は、前記発電機の温度を検出する検出器と、前記検出器による検出結果に基づいて前記調整弁による作動流体の流量を制御する制御器とをさらに備え、
前記制御器は、前記発電機の温度が高いほど前記冷却流路を流れる作動媒体の流量が多くなるように、前記発電機の温度に応じて作動媒体の流量を制御する、請求項９に記載の発電装置。
【請求項１１】
前記減圧機構は、前記発電機の温度に応じた制御指令を出力する出力器をさらに備え、
前記調整弁は、前記発電機の温度が高いほど前記冷却流路を流れる作動媒体の流量が多くなるように、前記出力器の制御指令に応じて作動媒体の流量を制御する、請求項９に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランキンサイクルを利用した発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、特許文献１に記載の発電装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の発電装置は、作動媒体の高圧蒸気を生成する蒸気発生器と、高圧蒸気により駆動するタービンを有するタービン発電機と、タービンの駆動に応じて発電を行なう発電機と、タービンを駆動した後の低圧蒸気を冷却して凝縮する凝縮器と、凝縮後の作動媒体を加圧して蒸気発生器に送り込む送液ポンプとを備えている。
【０００４】
特許文献１に記載の発電装置では、発電機のステータの冷却に作動媒体が利用される。具体的に、発電機のステータの外周部（ステータを収容するハウジング）には、冷却ジャケットが設けられている。そして、送液ポンプで加圧された作動媒体（凝縮液）の一部が発電機の冷却ジャケットに導かれることにより、ステータは、冷却される。ステータの冷却後の作動媒体は、冷却ジャケットから凝縮器に戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３５３５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の発電装置では、発電機を効率的に冷却することができない。具体的に、冷却ジャケットに導入される作動媒体は、送液ポンプで加圧されているため、発電機から有効に熱を奪うことができない（発電機の熱は、作動媒体に対する顕熱として奪われるに過ぎない）。また、冷却ジャケットが形成されたハウジングを介して間接的にステータが冷却されるため、冷却効率の向上に限界がある。さらに、冷却ジャケットを形成する必要があり、発電機の製造コストが増大する。
【０００７】
本発明の目的は、発電機を効率的に冷却することができる発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、発電装置であって、作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器において蒸発した作動媒体の膨張力により回転する膨張機ロータを有する膨張機と、前記膨張機ロータに接続された発電機ロータと、前記発電機ロータの周囲に配置されているとともに前記発電機ロータとの間で電力を発生するための発電機ステータと、前記発電機ロータ及び前記発電機ステータを収容する発電機ハウジングとを有する発電機と、前記膨張機から導出された作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器から前記蒸発器へ作動媒体を送る循環ポンプと、前記発電機を冷却する冷却機構と、を備え、前記冷却機構は、前記発電機ハウジングにおける前記発電機ステータを基準とした前記膨張機ロータと反対側の位置に設けられているとともに作動媒体を前記発電機ハウジング内に導入可能な導入口と、前記循環ポンプから前記導入口に作動媒体を供給する冷却流路と、前記凝縮器へ導かれるように前記発電機ハウジングから作動媒体を導出可能な導出口と、前記冷却流路を介して前記循環ポンプから前記発電機ハウジング内に導かれる作動媒体を減圧する減圧機構と、を備えている、発電装置を提供する。
【０００９】
本発明では、作動媒体を発電機ハウジング内に導入可能な導入口と、冷却流路を介して循環ポンプから発電機ハウジング内に導かれる作動媒体を減圧する減圧機構とを有する。これにより、減圧された作動媒体を発電機ロータ及び発電機ステータに直接接触させることができる。減圧された作動媒体は、僅かな熱量で湿り蒸気となるため、発電機ロータ及び発電機ステータの熱を作動媒体の潜熱として利用することができる。したがって、減圧された作動媒体を発電機ロータ及び発電機ステータに直接接触させることにより、発電機の熱を顕熱として利用するとともに冷却ジャケットに作動媒体を流す従来の発電装置と比較して、少量の作動媒体を用いて有効に発電機を冷却することができる。
【００１０】
特に、本発明では、前記導入口が発電機ハウジングにおける発電機ステータを基準とした膨張機ロータと反対側の位置に設けられている。これにより、発電機ステータを基準とした膨張機ロータ側の位置、又は、発電機ステータの側方の位置から作動媒体を発電機ハウジング内に導入する場合と比較して有効に発電機を冷却することができる。
【００１１】
具体的に、膨張機ロータ側の位置から作動媒体を導入した場合、発電機ロータと膨張機ロータとの間には両者を連結する軸が存在するため、この軸が障害となって作動媒体を発電機ロータ及び発電機ステータに対して有効に接触させることができない。また、発電機ステータの側方の位置から作動媒体を導入した場合、発電機ステータの一部にしか作動媒体を接触させることができず、発電機全体を有効に冷却することができない。
【００１２】
これに対し、本発明では、膨張機ロータと発電機ロータとを連結する軸と反対側の位置で、かつ、発電機ステータの側面から外れた位置から作動媒体を導入することができる。そのため、本発明によれば、作動媒体を発電機ロータ及び発電機ステータに対して満遍なく接触させることができ、有効に発電機を冷却することができる。
【００１３】
発電機ハウジングと膨張機ハウジングとが１つのハウジングにより構成されていることを除外するものではないが、前記発電装置において、前記膨張機は、前記膨張機ロータを収容する膨張機ハウジングを有し、前記発電機ハウジング及び前記膨張機ハウジングは、互いに着脱可能であることが好ましい。
【００１４】
この態様では、発電機ハウジングと膨張機ハウジングとが着脱可能である。これにより、発電機又は膨張機ごとにメンテナンス及び部品の交換等が可能となる。
【００１５】
前記発電装置において、前記膨張機ハウジングには、前記膨張機ロータの回転に供された作動媒体を前記膨張機ハウジングから導出するための排出口が設けられ、前記導出口は、前記発電機ハウジング内の作動媒体が前記排出口に導かれるように、前記発電機ハウジングと前記膨張機ハウジングとを連通させることが好ましい。
【００１６】
この態様では、発電機ハウジング内の作動媒体が排出口に導かれるように、発電機ハウジングと膨張機ハウジングとが導出口を介して連通する。これにより、膨張機ロータの回転に供された作動媒体を凝縮器に戻すための排出口を利用して、発電機の冷却に供された作動媒体も凝縮器に戻すことができる。したがって、発電機の冷却に供された作動媒体を凝縮器に戻すための新たな流路（配管）を設けることが不要となり、発電装置の製造コスト及び発電装置の大きさを抑えることができる。また、新たな流路を設ける場合と異なり、当該新たな流路における作動媒体の漏出等のおそれもない。
【００１７】
前記発電装置において、前記導出口は、前記発電機ステータを基準として前記膨張機ロータ側の位置に設けられていることが好ましい。
【００１８】
この態様では、導出口が発電機ステータを基準として前記導入口と反対側に設けられている。これにより、導入口から導入された作動媒体は、導出口に至る過程において発電機ロータ及び発電機ステータを経由する。したがって、作動媒体を発電機に確実に接触させることにより、より有効に発電機ロータ及び発電機ステータを冷却することができる。
【００１９】
前記発電装置において、前記発電機ハウジングは、前記発電機ロータの回転軸回りで前記発電機ステータの周囲を覆う筒状部と、前記筒状部の開口を塞ぐとともに前記導入口が設けられた蓋部とを有することが好ましい。
【００２０】
この態様では、発電機ステータの周囲を覆う筒状部の開口を塞ぐ蓋部に対して導入口が設けられている。これにより、発電機ロータの回転軸の軸線方向に沿って蓋部から発電機ロータ及び発電機ステータに向けて作動媒体を吹き付けることができる。したがって、発電機をより効果的に冷却することができる。
【００２１】
前記発電装置において、前記導入口は、前記発電機ロータの回転軸の延長線上に配置されていることが好ましい。
【００２２】
この態様では、発電機ロータの回転軸の延長線上に導入口が配置されている。これにより、導入口から発電機ロータ及び発電機ステータに対してより均一に作動媒体を吹き付けることができる。
【００２３】
前記発電装置において、前記減圧機構は、作動媒体に圧力損失を生じさせる少なくとも１つの流路を有することが好ましい。
【００２４】
この態様では、減圧機構の流路によって作動媒体に圧力損失を生じさせることにより、作動媒体を減圧することができる。
【００２５】
前記発電装置において、前記減圧機構は、前記発電機ハウジング内に設けられ、前記導入口を通じて前記発電機ハウジング内に導入された作動媒体を前記発電機ハウジング内に吐出する複数の吐出口を有するディストリビュータを有することが好ましい。
【００２６】
この態様では、複数の吐出口を有するディストリビュータにより、作動媒体を霧状に散布することができる。したがって、作動媒体を確実に発電機ロータ及び発電機ステータに接触させることができるため、より効率的に発電機を冷却することができる。
【００２７】
前記発電装置において、前記減圧機構は、前記冷却流路に設けられ、前記冷却流路を流れる作動媒体の流量を調整可能な調整弁を有することが好ましい。
【００２８】
この態様では、調整弁によって冷却流路を流れる作動媒体の流量を調整することができる。具体的に、調整弁を絞り弁により構成した場合、絞り弁は、比較的簡易な構造を有するため、発電装置の製造コストの低減を図ることができる。
【００２９】
前記発電装置において、前記減圧機構は、前記発電機の温度を検出する検出器と、前記検出器による検出結果に基づいて前記調整弁による作動流体の流量を制御する制御器とをさらに備え、前記制御器は、前記発電機の温度が高いほど前記冷却流路を流れる作動媒体の流量が多くなるように、前記発電機の温度に応じて作動媒体の流量を制御することが好ましい。
【００３０】
また、前記発電装置において、前記減圧機構は、前記発電機の温度に応じた制御指令を出力する出力器をさらに備え、前記調整弁は、前記発電機の温度が高いほど前記冷却流路を流れる作動媒体の流量が多くなるように、前記出力器の制御指令に応じて作動媒体の流量を制御することが好ましい。
【００３１】
これらの態様によれば、発電機の温度に応じて調整弁による作動媒体の流量を制御することができる。これにより、発電機の温度が高くなることに応じて、作動媒体の流量を増やすことにより、効果的に発電機を冷却することができる。一方、発電機の温度が高くない場合には、発電機の冷却に供される作動媒体の流量を減らすことにより、作動媒体を本来の用途（ランキンサイクルの媒体としての用途）に確実に用いることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、発電機を効率的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発電装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る発電装置の全体構成を示す概略図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る発電装置の全体構成を示す概略図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る発電装置の全体構成を示す概略図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る発電装置の全体構成を示す概略図である。
【図６】本発明の第６の実施形態に係る発電装置の全体構成を示す概略図である。
【図７】第６の実施形態に係る発電装置の変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００３５】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る発電装置１を示す概略図である。
【００３６】
発電装置１は、ランキンサイクルを利用した発電装置である。具体的に、発電装置１は、作動媒体を蒸発させる蒸発器３と、蒸発器３において蒸発した作動媒体から動力を取り出す膨張機４と、膨張機４により取り出された動力により発電する発電機５と、膨張機４から導出された作動媒体を凝縮させる凝縮器６と、凝縮器６から蒸発器３へ作動媒体を送る循環ポンプ２と、発電機５を冷却する後述の冷却機構とを備えている。なお、作動媒体としては、例えば、Ｒ２４５ｆａ（1,1,1,3,3-ペンタフルオロプロパン）等が用いられる。以下、Ｒ２４５ｆａが作動媒体である場合を例にして説明する。
【００３７】
蒸発器３は、循環ポンプ２と膨張機４とを接続する供給流路Ｒ１に設けられている。また、蒸発器３は、供給流路Ｒ１内の作動媒体を加熱する。具体的に、蒸発器３は、加熱用流路を流れる９０℃〜１００℃の熱源と作動媒体との間で熱交換を行なわせる。なお、前記熱源としては、例えば、製造設備等から排出される温水、蒸気、過熱空気、又は排ガス等を利用することができる。
【００３８】
本実施形態に係る膨張機４は、蒸発器３において蒸発した作動媒体の膨張力を回転力に変換するスクリュータービンである。具体的に、膨張機４は、前記膨張力により回転する一対の膨張機ロータ８（図では１つ示す）と、膨張機ロータ８を収容する膨張機ハウジング９とを備えている。各膨張機ロータ８は、作動媒体を流通させるための螺旋溝が形成された膨張機ロータ本体８ａと、膨張機ロータ本体８ａからその軸線方向の両側に延びる膨張機回転軸８ｂ、８ｃとをそれぞれ備えている。各膨張機ロータ本体８ａ、８ａは、互いに噛合した状態で回転可能である。作動媒体は、各膨張機ロータ本体８ａ、８ａの螺旋溝間に形成された空間を通りながら膨張することにより、各膨張機ロータ本体８ａ、８ａを回転させる。膨張機ハウジング９は、各膨張機回転軸８ｂ、８ｃをそれぞれ回転可能に支持する軸受部９ａ、９ｂと、膨張機ロータ本体８ａ、８ａを収容するロータ収容部９ｃとを備えている。ロータ収容部９ｃには、供給流路Ｒ１から各膨張機ロータ本体８ａに作動媒体を導入するための吸気口９ｄと、各膨張機ロータ本体８ａの回転に供された作動媒体を排出する排出口９ｅと、排出口９ｅと後述する発電機ハウジング１２とを連通させる連絡口９ｆとが設けられている。
【００３９】
供給流路Ｒ１から吸気口９ｄを介して作動媒体が膨張機ハウジング９内に導入されると、各膨張機ロータ本体８ａ、８ａ間に形成される流路に沿って作動媒体が流通することにより、各膨張機ロータ本体８ａは、膨張機回転軸８ｂ、８ｃの軸線回りに回転する。各膨張機ロータ本体８ａの回転に供された作動媒体は、排出口９ｅを介して膨張機ハウジング９から導出される。
【００４０】
発電機５は、膨張機ロータ８の回転力を用いて発電を行なう。具体的に、発電機５は、膨張機回転軸８ｃに接続された発電機ロータ１０と、発電機ロータ１０の周囲を取り囲む発電機ステータ１１と、発電機ロータ１０及び発電機ステータ１１を収容する発電機ハウジング１２とを備えている。発電機ロータ１０は、膨張機回転軸８ｃに接続された発電機回転軸１０ａと、発電機回転軸１０ａの軸線回りに回転可能な発電機ロータ本体１０ｂとを備えている。発電機回転軸１０ａは、前記軸受部８ｃにより回転可能に支持されている。つまり、膨張機回転軸８ｃ及び／又は発電機回転軸１０ａは、膨張機ハウジング９を貫通している。発電機ハウジング１２は、発電機ロータ１０の回転軸（発電機回転軸１０ａの軸）回りで発電機ステータ１１の周囲を覆う筒状部１２ａと、筒状部１２ａの一方の開口（図１の右側の開口）を塞ぐ蓋部１２ｂとを備えている。筒状部１２ａは、図外の固定部材（ボルト等）によって、膨張機ハウジング９に対して着脱可能である。筒状部１２ａ、蓋部１２ｂおよび膨張機ハウジング９により、発電機室Ｓ１が形成される。蓋部１２ｂには、後述する冷却流路Ｒ３から発電機ハウジング１２内に作動媒体を導入するための導入口１２ｃが形成されている。導入口１２ｃは、発電機ロータ１０の回転軸の延長線上に配置されている。したがって、図１の矢印に示すように、導入口１２ｃから導入された作動流体は、発電機５に対して満遍なく接触する。
【００４１】
以上のように、本実施形態に係る膨張機４及び発電機５は、いわゆる半密閉型の発電機を構成する。なお、本発明の適用対象は、必ずしも半密閉型の発電機に限定されるものではない。
【００４２】
凝縮器６は、膨張機４から循環ポンプ２へ作動媒体を戻すための戻り流路Ｒ２に設けられている。凝縮器６は、膨張機４から導出された作動媒体を凝縮させる。
【００４３】
本実施形態に係る冷却機構は、前記導入口１２ｃと、冷却流路Ｒ３と、前記連絡口（導出口）９ｆと、絞り弁（減圧機構）７とを備えている。導入口１２ｃは、発電機ハウジング１２における発電機ステータ１１を基準とした膨張機ロータ８と反対側の位置に設けられているとともに作動媒体を発電機ハウジング１２内に導入可能である。冷却流路Ｒ３は、循環ポンプ２から蒸発器３を介さずに導入口１２ｃに作動媒体を供給する。具体的に、冷却流路Ｒ３は、循環ポンプ２と蒸発器３との間で供給流路Ｒ１から分岐して導入口１２ｃに接続されている。連絡口９ｆは、上述のように、発電機ハウジング１２内の作動媒体が排出口９ｅに導かれるように、発電機ハウジング１２と膨張機ハウジング９とを連通させる。また、連絡口９ｆは、発電機ステータ１１を基準として膨張機ロータ８側の位置に設けられている。絞り弁７は、冷却流路Ｒ３を介して循環ポンプ２から発電機ハウジング１２内に導かれる作動媒体を減圧する。具体的に、絞り弁７は、作動媒体の流路断面積を制限することにより、作動媒体に圧力損失を生じさせる。また、絞り弁７は、作動流体の流量を調整可能である。
【００４４】
以下、本実施形態に係る冷却機構による作用を説明する。
【００４５】
循環ポンプ２により加圧された作動媒体は、蒸発器３及び絞り弁７にそれぞれ導かれる。蒸発器３に導かれた作動媒体は、発電に用いられて循環ポンプ２に戻る。一方、絞り弁７に導かれた作動媒体の流量は、絞り弁７の開度に応じた流量に制限される。つまり、作動媒体は、絞り弁７により減圧される。そして、減圧された作動媒体は、導入口１２ｃを通って発電機ハウジング１２内に導入され、発電機ロータ１０及び発電機ステータ１１に直接接触する。ここで、減圧された作動媒体は、僅かな熱量で湿り蒸気となるため、発電機の熱を作動媒体の潜熱として利用することができる。したがって、発電機ロータ１０及び発電機ステータ１１を有効に冷却することができる。
【００４６】
以上説明したように、前記実施形態では、作動媒体を発電機ハウジング１２内に導入可能な導入口１２ｃと、冷却流路を介して循環ポンプ２から発電機ハウジング１２内に導かれる作動媒体を減圧する絞り弁７とを有する。減圧された作動媒体を発電機ロータ１０及び発電機ステータ１１に直接接触させることにより、発電機の熱を顕熱として利用するとともに冷却ジャケットに作動媒体を流す従来の発電装置と比較して、少量の作動媒体を用いて有効に発電機５を冷却することができる。
【００４７】
特に、前記実施形態では、前記導入口１２ｃが発電機ハウジング１２における発電機ステータ１１を基準とした膨張機ロータ８と反対側の位置に設けられている。これにより、発電機ステータ１１を基準とした膨張機ロータ８側の位置、又は、発電機ロータ１０の側方の位置から作動媒体を発電機ハウジング１２内に導入する場合と比較して有効に発電機５を冷却することができる。
【００４８】
具体的に、膨張機ロータ８側の位置から作動媒体を導入した場合、発電機ロータ１０と膨張機ロータ８との間には両者を連結する軸（回転軸８ｂ、１０ａ）が存在するため、この軸が障害となって作動媒体を発電機ロータ１０及び発電機ステータ１１に対して有効に接触させることができない。また、発電機ステータ１１の側方の位置から作動媒体を導入した場合、発電機ステータ１１の一部にしか作動媒体を接触させることができず、発電機５全体を有効に冷却することができない。
【００４９】
これに対し、前記実施形態では、膨張機ロータ８と発電機ロータ１０とを連結する軸（回転軸８ｂ、１０ａ）と反対側の位置で、かつ、発電機ステータ１１の側面から外れた位置から作動媒体を導入することができる。そのため、本発明によれば、作動媒体を発電機ロータ１０及び発電機ステータ１１に対して満遍なく接触させることができ、有効に発電機５を冷却することができる。
【００５０】
前記実施形態では、発電機ハウジング１２と膨張機ハウジング９とが着脱可能である。これにより、発電機５又は膨張機４ごとにメンテナンス及び部品の交換等が可能となる。なお、前記実施形態では、発電機ハウジング１２と膨張機ハウジング９とが別部材の例について説明したが、これらが１つのハウジングにより構成されていてもよい。
【００５１】
前記実施形態では、発電機ハウジング１２内の作動媒体が排出口９ｅに導かれるように、発電機ハウジング１２と膨張機ハウジング９とが連絡口９ｆを介して連通する。これにより、膨張機ロータ８の回転に供された作動媒体を凝縮器６に戻すための排出口９ｅを利用して、発電機５の冷却に供された作動媒体も凝縮器６に戻すことができる。したがって、発電機５の冷却に供された作動媒体を凝縮器６に戻すための新たな流路（配管）を設けることが不要となり、発電装置１の製造コスト及び発電装置１の大きさを抑えることができる。また、新たな流路を設ける場合と異なり、当該新たな流路における作動媒体の漏出等のおそれもない。
【００５２】
前記実施形態では、連絡口９ｆが発電機ステータ１１を基準として前記導入口１２ｃと反対側（膨張機ロータ８側）に設けられている。これにより、導入口１２ｃから導入された作動媒体は、連絡口９ｆに至る過程において発電機ロータ１０及び発電機ステータ１１を経由する。したがって、作動媒体を発電機ロータ及び発電機ステータ１１に確実に接触させることにより、より有効に発電機を冷却することができる。
【００５３】
前記実施形態では、発電機ステータ１１の周囲を覆う筒状部１２ａの開口を塞ぐ蓋部１２ｂに対して導入口１２ｃが設けられている。これにより、発電機ロータ１０の回転軸１０ａ、１０ｂの軸線方向に沿って蓋部１２ｂから発電機ロータ１０及び発電機ステータ１１に向けて作動媒体を吹き付けることができる。したがって、発電機５をより効果的に冷却することができる。
【００５４】
特に、前記実施形態では、発電機ロータ１０の回転軸１０ａ、１０ｂの延長線上に導入口１２ｃが位置するため、導入口１２ｃから発電機ロータ１０及び発電機ステータ１１に対してより均一に作動媒体を吹き付けることができる。
【００５５】
前記実施形態では、絞り弁７によって冷却流路Ｒ３を流れる作動媒体の流量を調整することができる。また、絞り弁７は、比較的簡易な構造を有するため、発電装置１の製造コストの低減を図ることができる。
【００５６】
なお、前記実施形態では、膨張機４に対する作動媒体の供給流路Ｒ１と、発電機５に対して作動媒体を供給する冷却流路Ｒ３とが別々に設けられている。これにより、膨張機４から導出された作動媒体を発電機５の冷却に用いる場合と異なり、作動媒体中の金属の塵（いわゆる、コンタミ）が発電機５に混入されるのを確実に防止することができる。具体的に、例えば、膨張機４と凝縮器６との間の戻り流路Ｒ２、あるいは冷却流路Ｒ３には、コンタミを取り除くための図外のフィルタが設けられているため、このフィルタによりコンタミが取り除かれた後の作動媒体を冷却流路Ｒ３を介して発電機５に導くことができる。
【００５７】
［第２の実施形態］
以下、図２を参照して、本発明に係る第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５８】
第２の実施形態に係る発電装置１は、前記絞り弁７に代えて、発電機ハウジング１２内に設けられたディストリビュータ１４を備えている。ディストリビュータ１４は、導入口１２ｃを通じて発電機ハウジング１２内に導入された作動媒体を発電機ハウジング１２内に吐出する複数の吐出口を有する。具体的に、ディストリビュータ１４は、導入口１２ｃに連通する１つの基幹流路１４ａと、この基幹流路の先端から分岐する４つの分岐流路１４ｂとを備えている。各分岐流路１４ｂの先端部は、それぞれ発電機ハウジング１２内に開放された吐出口を構成する。
【００５９】
基幹流路１４ａ及び各分岐流路１４ｂは、これらを流れる作動媒体に圧力損失を生じさせる。具体的には、ディストリビュータ１４は、各分岐流路１４ｂから吐出される作動媒体が通る位置に設けられた絞り部を有する。この絞り部は、基幹流路１４ａ、各分岐流路１４ｂの少なくとも一部に設けられ、冷却流路Ｒ３の断面積よりも断面積が小さくされた部分である。
【００６０】
前記実施形態によれば、複数の吐出口を有するディストリビュータ１４により、作動媒体を霧状に散布することができる。したがって、作動媒体を確実に発電機ロータ１０及び発電機ステータ１１に接触させることができるため、より効率的に発電機５を冷却することができる。
【００６１】
［第３の実施形態］
以下、図３を参照して、本発明に係る第３の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６２】
第３の実施形態に係る発電装置１は、前記絞り弁７に代えて、冷却流路Ｒ３に設けられたキャピラリチューブ１５を備えている。キャピラリチューブ１５は、冷却流路Ｒ３を流れる作動媒体に圧力損失を生じさせる。具体的に、キャピラリチューブ１５は、冷却流路Ｒ３の断面積よりも小さな断面積の流路を有する。
【００６３】
前記実施形態によれば、絞り弁７と比較して簡易な構成を持つキャピラリチューブを用いることができる。これにより、発電装置１の製造コストをより低減することができる。
【００６４】
［第４の実施形態］
以下、図４を参照して、本発明に係る第４の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６５】
第４の実施形態に係る発電装置１は、前記絞り弁７に代えて、冷却流路Ｒ３に設けられた膨張弁（調整弁）１７と、発電機５に設けられた感温筒（出力器）１８とを備えている。
【００６６】
膨張弁１７は、冷却流路Ｒ３を流れる作動媒体の流量を調整可能である。具体的に、膨張弁１７は、図示を省略するが、ダイヤフラムと、ダイヤフラムの変位に応じて流路の開口面積を変化させる弁棒とを備えている。感温筒１８は、発電機５の温度に応じた制御指令を出力する。具体的に、感温筒１８は、周囲の温度に応じて膨張又は収縮するガスを内部に有し、このガスの膨張力又は収縮力を制御指令として膨張弁１７のダイヤフラムに伝える。この感温筒１８は、発電機ハウジング１２の外表面のうち発電機ステータ１１に対応する位置に取り付けられている。
【００６７】
膨張弁１７の動作を説明する。発電機５（特に、発電機ロータ１０）の温度が高くなると、感温筒１８内のガスが膨張し、ダイヤフラムを介して膨張弁１７の弁棒が押し下げられる。これにより、作動媒体の流路の開口面積が大きくなり、発電機５の冷却が促進される。一方、発電機５の温度が低くなると、感温筒１８内のガスが収縮し、ダイヤフラムを介して膨張弁１７の弁棒が引き上げられる。これにより、作動媒体の流路の開口面積が小さくなり、発電機５の冷却が抑制される。
【００６８】
前記実施形態によれば、発電機５の温度に応じて膨張弁１７による作動媒体の流量を制御することができる。これにより、発電機５の温度が高くなることに応じて、作動媒体の流量を増やすことにより、効果的に発電機５を冷却することができる。一方、発電機５の温度が高くない場合には、発電機５の冷却に供される作動媒体の流量を減らすことにより、作動媒体を本来の用途（ランキンサイクルの媒体としての用途）に確実に用いることができる。
【００６９】
［第５の実施形態］
以下、図５を参照して、本発明に係る第５の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００７０】
第５の実施形態に係る発電装置１は、前記絞り弁７に代えて、冷却流路Ｒ３に設けられた電磁弁１９と、発電機ロータ１０の温度を検出する温度センサ（検出器）２０と、温度センサ２０による検出結果に基づいて電磁弁１９を制御するコントローラ（制御器）２１とを備えている。
【００７１】
電磁弁１９は、作動媒体の流路の断面積を変化させることにより、冷却流路Ｒ３を流れる作動媒体の流量を調整可能である。温度センサ２０は、発電機ロータ１０の温度に応じた電気信号をコントローラに出力する。コントローラ２１は、発電機ロータ１０の温度が高いほど作動媒体の流量が多くなるように、電磁弁１９の動作を制御する。
【００７２】
本実施形態の作用を説明する。発電機ロータ１０の温度が高くなると、温度センサ２０からの電気信号に応じて作動媒体の流量が増加するように電磁弁１９の動作を制御する。これにより、発電機５の冷却が促進される。発電機ロータ１０の温度が低くなると、温度センサ２０からの電気信号に応じて作動媒体の流量が減少するように電磁弁１９の動作を制御する。これにより、発電機５の冷却が抑制される。
【００７３】
前記実施形態によれば、発電機５の温度に応じて電磁弁１９による作動媒体の流量を制御することができる。これにより、発電機５の温度が高くなることに応じて、作動媒体の流量を増やすことにより、効果的に発電機５を冷却することができる。一方、発電機５の温度が高くない場合には、発電機５の冷却に供される作動媒体の流量を減らすことにより、作動媒体を本来の用途（ランキンサイクルの媒体としての用途）に確実に用いることができる。
【００７４】
［第６の実施形態］
以下、図６及び図７を参照して、本発明に係る第６の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００７５】
図６及び図７に示す発電装置１では、導入口１２ｃの配置が第１の実施形態と異なる。具体的に、図６に示す導入口１２ｃは、蓋部１２ｂにおける発電機ロータ１０の回転軸の延長線から外れた位置（図６では、上に外れた位置）に配置されている。一方、図７に示す導入口１２ｃは、発電機ハウジング１２の筒状部１２ａにおける発電機ステータ１０よりも蓋部１２ｂ側の位置に設けられている。
【００７６】
本実施形態においても、導入口１２ｃは、発電機ステータ１１を基準として膨張機ロータ８と反対側の位置に設けられている。これにより、発電機ステータ１１を基準とした膨張機ロータ８側の位置、又は、発電機ステータ１１の側方の位置から作動媒体を発電機ハウジング１２内に導入する場合と比較して有効に発電機を冷却することができる。具体的に、発電機ステータ１１を基準として膨張機ロータ８と発電機ロータ１０とを連結する軸（８ｃ、１０ａ）と反対側の位置で、かつ、発電機ステータ１１の側面から外れた位置から作動媒体を導入することができる。そのため、本発明によれば、作動媒体を発電機ロータ１０及び発電機ステータ１１に対して満遍なく接触させることができ、有効に発電機を冷却することができる。
【００７７】
なお、前記各実施形態に係る発電装置１は、絞り弁７、ディストリビュータ１４、キャピラリチューブ１５、膨張弁１７（感温筒１８）、電磁弁１９（温度センサ２０、コントローラ２１）を択一的に備えているが、これに限定されない。具体的に、発電装置１は、絞り弁７、ディストリビュータ１４、キャピラリチューブ１５、膨張弁１７（感温筒１８）、電磁弁１９（温度センサ２０、コントローラ２１）の少なくとも１つを備えていればよい。ここで、ディストリビュータ１４と他のものとを組み合わせる場合、作動媒体の減圧は、ディストリビュータ１４ではなく他のものによって実現すればよい。つまり、ディストリビュータ１４は、作動媒体の流路を分割するためにのみ利用することもできる。
【００７８】
また、前記実施形態では、絞り弁７、ディストリビュータ１４、キャピラリチューブ１５、膨張弁１７（感温筒１８）、電磁弁１９（温度センサ２０、コントローラ２１）によって作動媒体に圧力損失を生じさせているが、これらに限定されない。具体的に、作動媒体が流れる流路の断面積を他の部分よりも絞ることができる他の構成を採用することもできる。また、導入口１２ｃの断面積を冷却流路Ｒ３の断面積よりも小さくすることによって、作動媒体に圧力損失を生じさせることもできる。つまり、この場合には、導入口１２ｃが減圧機構も兼ねる。
【符号の説明】
【００７９】
Ｒ１    供給流路
Ｒ３    冷却流路
１    発電装置
２    循環ポンプ
３    蒸発器
４    膨張機
５    発電機
６    凝縮器
７    絞り弁
８    膨張機ロータ
９    膨張機ハウジング
９ｅ    排出口
９ｆ    連絡口（導出口）
１０    発電機ロータ
１１    発電機ステータ
１２    発電機ハウジング
１２ａ    筒状部
１２ｂ    蓋部
１２ｃ    導入口
１４    ディストリビュータ（作動媒体に圧力損失を生じさせる流路を有する部材）
１５    キャピラリチューブ（作動媒体に圧力損失を生じさせる流路を有する部材）
１７    膨張弁（調整弁）
１８    感温筒（出力器）
１９    電磁弁（調整弁）
２０    温度センサ（検出器）
２１    コントローラ（制御器）
【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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【図７】
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