(57)【要約】【課題】膨張機で得られた回転駆動力のうち、発電機での発電に用いられなかった回転駆動力を補機を運転させるために用いて設備全体として発電効率を高める。【解決手段】本発明の発電設備１は、作動媒体Ｔを蒸発させる蒸発器３と、蒸発器３で蒸発した作動媒体Ｔの蒸気を膨張させて回転駆動力を発生する膨張機２と、膨張機２で膨張させられた作動媒体Ｔの蒸気を液体に凝縮する凝縮器４と、凝縮器４で凝縮させられた液体の作動媒体Ｔを循環させる作動媒体ポンプ５とを、閉ループ状の循環配管６上に備え、膨張機２による回転駆動力を用いて発電機８を駆動するようにしたものであって、膨張機２で発生した回転駆動力を伝達する１つの動力伝達系統１２を有し、１つの動力伝達系統１２上に発電機８と発電設備１に付帯する回転駆動される補機とが連なるように配備されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した作動媒体の蒸気を膨張させて回転駆動力を発生する膨張機と、前記膨張機で膨張させられた作動媒体の蒸気を液体に凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で凝縮させられた液体の作動媒体を循環させる作動媒体ポンプとを、閉ループ状の循環配管上に備え、膨張機による回転駆動力を用いて発電機を駆動するようにした発電設備であって、
前記膨張機で発生した回転駆動力を伝達する１つの動力伝達系統を有し、
前記１つの動力伝達系統上に、前記発電機と前記発電設備に付帯する回転駆動される補機とが連なるように配備されていることを特徴とする発電設備。
【請求項２】
前記膨張機と前記発電機との間に前記補機が備えられていて、
前記膨張機で発生した回転駆動力が前記補機に伝達され、前記補機に伝達された回転駆動力がさらに前記発電機に伝達される構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の発電設備。
【請求項３】
前記膨張機と前記補機との間に前記発電機が備えられていて、
前記膨張機で発生した回転駆動力が前記発電機に伝達され、前記発電機に伝達された回転駆動力がさらに前記補機に伝達される構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の発電設備。
【請求項４】
前記膨張機、補機および発電機の少なくともいずれか２者の間での動力伝達に、磁気カップリングが用いられていることを特徴とする請求項２または３に記載の発電設備。
【請求項５】
前記補機は、前記作動媒体ポンプ、前記膨張機の潤滑油を循環させる潤滑油ポンプ、前記蒸発器に温水を供給して作動媒体を加熱する温水ポンプ、および前記凝縮器に冷却水を供給して作動媒体を凝縮する冷却水ポンプの中の何れか一つ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膨張機で発生した回転駆動力の一部を補機の動力に用いることができるよう構成された発電設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイナリ発電のようなランキンサイクルを用いた発電設備では、発電サイクルに用いられる膨張機において水や、有機媒体のような低沸点媒体（水より沸点の低い媒体）などの作動媒体を膨張させて回転駆動力を発生させる構成となっている。このような膨張機は、作動媒体を漏らすことがないように気密状に隔離されたハウジングを備えており、その内部にタービンやロータなどの駆動部が収容されている。この膨張機で得られた回転駆動力は駆動部から延設された軸などを介してハウジング内の発電機に送られ、発電機での発電に用いられる。
【０００３】
ところで、発電設備には、発電機以外の機器であって、外部から供給された電力で運転されるさまざまな補機が設けられている。このような補機には、例えば、作動媒体を循環させる「作動媒体ポンプ」、温水を循環させる「温水ポンプ」、膨張機や発電機の内部を流れる潤滑油を循環させる「潤滑油ポンプ」、凝縮器に供給する冷却水などを循環させる「冷却水ポンプ」などが挙げられる。また、補機には、制御部などのように外部の電力で作動する電子機器や装置類も含まれる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、「加熱媒体と熱交換することにより作動媒体を蒸発させる蒸気発生器と、蒸発した作動媒体を膨張させて機械的動力を得る膨張機と、膨張機により駆動され、交流電圧を発電する発電機と、発電した交流電圧を直流電圧に変換する整流器と、直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、直流電圧あるいは発電した交流電圧が所定の電圧になるように、電力系統への出力交流電流を制御する制御手段とを備える発電装置」が開示されている。この特許文献１の発電装置では発電した電力を電力会社などの外部の電力系統に供給すると共に作動媒体ポンプなどの補機（外部負荷）に供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１２２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の如く、特許文献１の発電設備においては、発電した電力の一部を用いて、作動媒体ポンプなどの補機（外部負荷）を運転させている。
しかし、作動媒体ポンプのように回転駆動する補機の場合、発電機で生じる回転駆動力を一旦電気に変え、電気を用いて作動媒体ポンプを回転させるために作動媒体ポンプを回転駆動させるモータで再び回転駆動力を発生させるというやり方は、極めて不経済である。なぜなら、回転駆動力を途中で電気に代えて送り、送られた電気でモータを動かす方法は、発電機の発電効率やモータの効率に応じた分だけ動力伝達効率が悪くなり、直接回転駆動力を伝達するやり方に比べて極めて効率が悪い。
【０００７】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、膨張機で得られた回転駆動力を、発電機での発電だけでなく補機を運転させるために用いることにより、設備全体として効率を高めることとした発電設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明の発電設備は次の技術的手段を講じている。
すなわち、本発明の発電設備は、作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した作動媒体の蒸気を膨張させて回転駆動力を発生する膨張機と、前記膨張機で膨張させられた作動媒体の蒸気を液体に凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で凝縮させられた液体の作動媒体を循環させる作動媒体ポンプとを、閉ループ状の循環配管上に備え、膨張機による回転駆動力を用いて発電機を駆動するようにした発電設備であって、前記膨張機で発生した回転駆動力を伝達する１つの動力伝達系統を有し、前記１つの動力伝達系統上に、前記発電機と前記発電設備に付帯する回転駆動される補機とが連なるように配備されていることを
特徴とする。
【０００９】
好ましくは、前記膨張機と前記発電機との間に前記補機が備えられていて、前記膨張機で発生した回転駆動力が前記補機に伝達され、前記補機に伝達された回転駆動力がさらに前記発電機に伝達される構成とされているとよい。
好ましくは、前記膨張機と前記補機との間に前記発電機が備えられていて、前記膨張機で発生した回転駆動力が前記発電機に伝達され、前記発電機に伝達された回転駆動力がさらに前記補機に伝達される構成とされているとよい。
【００１０】
好ましくは、前記膨張機、補機および発電機の少なくともいずれか２者の間での動力伝達に、磁気カップリングが用いられているとよい。
好ましくは、前記補機は、前記媒体循環ポンプ、前記膨張機の潤滑油を循環させる潤滑油ポンプ、前記蒸発器に温水を供給して作動媒体を加熱する温水ポンプ、および前記凝縮器に冷却水を供給して作動媒体を凝縮する冷却水ポンプの中の何れか一つ以上であるとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の発電設備によれば、膨張機で得られた回転駆動力を、発電機での発電だけでなく補機を運転させるために用いることにより、設備全体として効率を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態の発電設備を示す図である。
【図２】第１実施形態の要部を模式的に示す図である。
【図３】第２実施形態の発電設備を示す図である。
【図４】第３実施形態の発電設備を示す図である。
【図５】第４実施形態の発電設備を示す図である。
【図６】第５実施形態の発電設備を示す図である。
【図７】第６実施形態の発電設備を示す図である。
【図８】第７実施形態の発電設備を示す図である。
【図９】第８実施形態の発電設備を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
「第１実施形態」
以下、本発明に係る発電設備１の第１実施形態を、図面に基づき説明する。
図１に示すように、第１実施形態の発電設備１は、膨張機２で発生した回転駆動力を用いて発電機８を駆動することにより発電を行うものである。このような膨張機２を備えた発電設備１には、例えば、蒸気機関、蒸気タービン、スターリングサイクルのような外燃機関、あるいはガスタービンのような内燃機関を用いて発電を行うものが含まれるが、本発明ではバイナリサイクルを用いて発電を行うバイナリ発電設備を以下の実施形態として例示する。
【００１４】
図１に示すように、バイナリ発電設備１は、液体の作動媒体Ｔを蒸発させる蒸発器３と、この蒸発器３で蒸発した作動媒体Ｔの蒸気を膨張させて回転駆動力を発生する膨張機２と、膨張機２で膨張させられた作動媒体Ｔの蒸気を液体に凝縮する凝縮器４と、この凝縮器４で凝縮させられた液体の作動媒体Ｔを循環させる作動媒体ポンプ５とを、閉ループ状の循環配管６上に備えている。
【００１５】
上述した膨張機２は、作動媒体Ｔの蒸気を膨張させることにより回転駆動する駆動部を有している。本実施形態１における膨張機２は、スクリュ膨張機であるため駆動部としてスクリュロータ７を有している。このスクリュロータ７で発生した回転駆動力は発電機８へ伝えられ、発電機８で発電が行われる。
蒸発器３と凝縮器４とはいずれも熱交換器であり、蒸発器３はその１次側に温水を供給することで２次側の作動媒体Ｔを蒸発できるようになっている。また、凝縮器４は、その２次側に冷却水を供給することで１次側の作動媒体Ｔを凝縮できるようになっている。さらに、蒸発器３の１次側に温水を供給する温水ポンプ９、凝縮器４の２次側に冷却水を供給する冷却水ポンプ１０などが補機として設けられている。補機としては、作動媒体Ｔを
循環させる作動媒体ポンプ５、膨張機２や発電機８の軸受部に供給される潤滑油を循環させる潤滑油ポンプ１１なども含まれる。
【００１６】
上述したバイナリ発電設備１で発電を行う際には、温水ポンプ９を用いて温水を蒸発器３の１次側に送る。蒸発器３の２次側に供給される液体の作動媒体Ｔは（水より）低沸点の有機媒体であるため、容易に蒸発して液体の作動媒体Ｔは蒸気に変化する。このようにして得られた作動媒体Ｔの蒸気は膨張機２に送られ、膨張機２内で膨張してスクリュロータ７（駆動部）を回転させる。このようにしてスクリュロータ７を回転させるのに用いられた作動媒体Ｔの蒸気は凝縮器４に送られる。凝縮器４の２次側には冷却水ポンプ１０を用いて冷却水が供給されており、凝縮器４での熱交換により１次側の作動媒体Ｔの蒸気が凝縮されて液体に戻る。このようにして凝縮器４で液体になった作動媒体Ｔは作動媒体ポンプ５を用いて再び蒸発器３に送られ蒸発に用いられる。このような作動媒体Ｔが循環するサイクル（バイナリサイクル）においては、膨張機２で作動媒体Ｔの蒸気が膨張し、膨張する作動媒体Ｔの勢いでスクリュロータ７が回転して回転駆動力が生じる。
【００１７】
ところで、バイナリ発電設備１には、上述したスクリュロータ７で発生した回転駆動力を伝達する１つの（分岐しない）動力伝達系統１２が設けられていて、この動力伝達系統１２で伝達された回転駆動力を用いて発電機８が駆動され、発電が行われる。一方、この１つの動力伝達系統１２上には発電機８だけでなく発電設備１に付帯する補機も発電機８に連なるように配備されており、回転駆動力を発電機８だけでなく補機にも伝達できるようになっている。
【００１８】
そして、本発明の発電設備１は、上述した補機としてどのようなものを用いるか、あるいは補機が１つの動力伝達系統１２のどこに設けられるかによって様々な実施形態（以下に示す第１実施形態〜第８実施形態）を考えることができる。具体的には、本発明の発電設備１としては、膨張機２と補機との間に発電機８が備えられているもの、つまり膨張機２で発生した回転駆動力を最初に発電機８の駆動すなわち発電に用い、残りの回転駆動力を補機の駆動に用いるものを考えることができる。また、本発明の発電設備１としては、膨張機２と発電機８との間に補機が備えられているもの、つまり膨張機２で発生した回転駆動力を最初に補機の駆動に用い、残りの回転駆動力を発電機８の駆動に用いるものを考えることもできる。
【００１９】
次に、第１実施形態〜第８実施形態の発電設備１について詳しく説明する。
図１及び図２に示すように、第１実施形態の発電設備１は、膨張機２と補機との間の動力伝達系統１２に発電機８が備えられたものであって、補機として作動媒体ポンプ５及び潤滑油ポンプ１１が用いられたものである。
言い換えれば、第１実施形態の発電設備１には、膨張機２から伸びる１つの動力伝達系統１２上に、膨張機２、発電機８、作動媒体ポンプ５、潤滑油ポンプ１１が順番に並んでいる。そして、膨張機２のスクリュロータ７で発生した回転駆動力をまず膨張機２のハウジング１３内に設けられた発電機８に伝達し、さらに、発電機８での回転駆動力を膨張機２のハウジング１３外に取り出して補機の一つである作動媒体ポンプ５の駆動に用い、残った回転駆動力を同じ補機である潤滑油ポンプ１１に用いている。
【００２０】
なお、第１実施形態では、膨張機２のスクリュロータ７（駆動部）及び発電機８が一つのハウジング１３に収納され、作動媒体ポンプ５、潤滑油ポンプ１１のそれぞれが各ハウジング１４、１５に分かれて収容されており、ハウジングの間の動力伝達系統１２には第１及び第２の磁気カップリング（動力取出装置）が設けられている。
次に、第１実施形態の発電設備１を構成する膨張機２、発電機８、補機、磁気カップリングについて説明する。
【００２１】
膨張機２は、蒸発器３で生成された作動媒体Ｔの蒸気を膨張させることで回転駆動されるスクリュロータ７と、このスクリュロータ７に合わせて回転駆動されることで発電を行う発電機８とを１つのハウジング１３の内部に有している。
このハウジング１３の内部には、水平方向を向く駆動軸１６が配備されており、この駆動軸１６の一端（図１の左端）にはスクリュロータ７が配備され、駆動軸１６の長手方向の中途側には発電機８が配備されている。そして、駆動軸１６の他端（図１の右端）には
、発電機８で発電に用いられなかった回転駆動力、言い換えるとスクリュロータ７を回転駆動させて余った回転駆動力を膨張機２のハウジング１３の外側に取り出す第１磁気カップリング１７（第１磁気カップリング１７を構成する第１外筒体１８）が設けられている。なお、駆動軸１６は一体的に構成された軸でも分割された軸を接続して構成されていてもよい。
【００２２】
これらのスクリュロータ７、発電機８及び第１外筒体１８とは、いずれも駆動軸１６を介して一体に回転可能とされている。それゆえ、膨張する作動媒体Ｔの蒸気の作用でスクリュロータ７に回転駆動力が発生すると、駆動軸１６を介して伝達された回転駆動力が発電機８を回転させ、回転駆動力の残りが発電機８を介して第１外筒体１８に伝達する。
なお、第１磁気カップリング１７については後ほど詳しく説明する。
【００２３】
作動媒体ポンプ５は、上述したバイナリ発電に用いられる作動媒体Ｔを蒸発器３へ向けて圧送するものである。
作動媒体ポンプ５は、膨張機２とつながる駆動軸１６に設けられた第１外筒体１８と組み合わされて第１磁気カップリング１７を構成する第１内挿体１９を備えている。この第１内挿体１９は、膨張機２の駆動軸１６と同軸状に配備された作動媒体ポンプ５の回転軸（以降、作動媒体ポンプ回転軸２０という）の一端側（図１の左端側）に取り付けられている。
【００２４】
また、作動媒体ポンプ回転軸２０における長手方向の中途側には、液体の作動媒体Ｔを圧送可能な作動媒体ポンプ５のロータ（以降、作動媒体ポンプロータ２１という）が設けられている。さらに、作動媒体ポンプ回転軸２０の他端側には、作動媒体ポンプロータ２１に伝達された回転駆動力を、潤滑油ポンプ１１側に取り出す第２磁気カップリング２２（第２磁気カップリング２２を構成する第２外筒体２３）が設けられている。
【００２５】
これらの第１内挿体１９、作動媒体ポンプロータ２１、及び第２外筒体２３は、作動媒体ポンプ用ハウジング１４の内側に収容されていて１つのユニット（作動媒体ポンプユニット）を構成している。そして、この作動媒体ポンプユニットには凝縮器４を通過した液体の作動媒体Ｔが流れ込んでおり、作動媒体ポンプロータ２１を用いて圧縮された作動媒体Ｔが蒸発器３に送られ、作動媒体Ｔを強制循環できるようになっている。
【００２６】
潤滑油ポンプ１１は、膨張機２のハウジング１３内（例えば、膨張機の軸受部）に潤滑油を供給するものである。
潤滑油ポンプ１１は、潤滑油ポンプ用ハウジング１５内に収容される第２内挿体２４及び潤滑油ポンプロータ２５と、これらが取り付けられた潤滑油ポンプ回転軸２６とを備えている。
【００２７】
第２内挿体２４は、作動媒体ポンプ５とつながる作動媒体ポンプ回転軸２０に設けられた上述の第２外筒体２３と組み合わされて第２の磁気カップリング２２を構成している。この第２内挿体２４は、作動媒体ポンプ５の作動媒体ポンプ回転軸２０と同軸に配備された潤滑油ポンプの回転軸（以降、潤滑油ポンプ回転軸２６という）の一端側（図１の左端側）に設けられている。また、潤滑油ポンプ回転軸２６の他端側には潤滑油を圧送可能な潤滑油ポンプのロータ（以降、潤滑油ポンプロータ２５という）が設けられていて、この潤滑油ポンプロータ２５で圧送された潤滑油は、膨張機２の内部（例えば、膨張機の軸受部）に供給されている。
【００２８】
ところで、図１に示すように、第１実施形態の発電設備１に設けられる２つの磁気カップリング１７、２２は、いずれも略同じ構造を備えているため、以下、第１磁気カップリング１７を例に挙げてその構成を説明する。
第１磁気カップリング１７は、駆動軸１６に設けられた第１外筒体１８と、作動媒体ポンプ回転軸２０に設けられた第１内挿体１９とで構成されている。駆動軸１６の他端（反スクリュロータ７側の端部）は膨張機２のハウジング１３（隔壁）の近傍にまで伸びていて、この他端側に第１外筒体１８が設けられている。また、作動媒体ポンプ回転軸２０の一端（スクリュロータ７側の端部）は作動媒体ポンプ５の作動媒体ポンプ用ハウジング１４（隔壁）の近傍にまで伸びていて、この一端側の先端に従動側磁石２８を取り付けた第１内挿体１９が設けられている。
【００２９】
第１外筒体１８は、他端側(反スクリュロータ７側）を向いて開口する有底円筒状（コップ状）の部材であり、非磁性体から形成されている。第１外筒体１８は、駆動軸１６の他端にその回転軸心と同軸状に連結されており、その内周面には周方向に沿って複数個の駆動側磁石２７が設けられている。第１外筒体１８に対応するハウジング部分は、内側に凹んでおり、当該凹部を覆うように有底円筒状の第１外筒体１８が回転自在に嵌り込んでいる。
【００３０】
第１内挿体１９は、作動媒体ポンプ回転軸２０の一端に設けられた円柱体であり、第１外筒体１８と同様に非磁性体から形成されている。第１内挿体１９は、第１外筒体１８の内側において回転自在となるように設けられており、この第１内挿体１９の外周面には図示しない従動側磁石２８が取り付けられている。
第１内挿体１９に対応するハウジング部分は、外側に凸状とされ、当該凸部の内部に円柱体の第１内挿体１９が入り込んでいる。この凸部（作動媒体ポンプ用ハウジング１４に形成された凸部）は、凹部（膨張機２のハウジング１３に形成された凹部）に嵌り込むようになっていて、膨張機２と作動媒体ポンプ５とは互いの内部が隔絶された状態で隣接配備されることとなる。
【００３１】
言い換えれば、第１外筒体１８と第１内挿体１９との間であって、駆動側磁石２７と従動側磁石２８との間には、膨張機２のハウジング１３を構成する隔壁と、媒体ポンプ用ハウジング１４を構成する隔壁とが径方向で内外に並んで存在する。
このように、膨張機２で発生した回転駆動力を伝達する１つの動力伝達系統１２上に、発電機８、補機を順に配備し、それらをハウジング（隔壁）を透過して磁気的な引力を誘起可能な第１磁気カップリング１７やこれと同様に構成されている第２磁気カップリング２２で連結すれば、膨張機２と作動媒体ポンプ５とを気密的に隔離しつつ効率よく動力（回転駆動力）だけを伝達させることが可能となる。
【００３２】
例えば、膨張機２のハウジング１３内には蒸気の作動媒体Ｔが流通されており、作動媒体ポンプ５内には液体の作動媒体Ｔが流通されている。また、図２に示すように、膨張機２のハウジング１３内に発生する作動媒体Ｔの圧力と、媒体ポンプ用ハウジング１４内に発生する作動媒体Ｔの圧力とは必ずしも同じ値にはならない。つまり、両ハウジング１３、１４の内部は圧力や温度などの熱力学的な状態が異なるため、同じ作動媒体Ｔを使用していても両者を連通させることは許されない。それゆえ、膨張機２に隣接して作動媒体ポンプ５を設けて、両者を軸で直結して動力伝達しようとする際には両者の間に何らかの軸シールを設けることが必要不可欠となる。
【００３３】
しかし、上述のように磁気カップリングを介して両者を連結すれば、ハウジングの隔壁を介して両者が動力伝達されるようになり、膨張機２や作動媒体ポンプ５から作動媒体Ｔがリークする（漏れる）ことがなくなる。それゆえ、リーク（漏れ）による効率悪化を防いだり軸シールを設ける手間などを省いたりしつつ、膨張機２で発生した回転駆動力だけを効率よく発電機８や補機に伝達することが可能となるので、第１実施形態の発電設備１によれば設備全体として効率を高めることが可能となる。
「第２実施形態」
次に、本発明の第２実施形態の発電設備１を説明する。
【００３４】
図３に示すように、第２実施形態の発電設備１は、第１実施形態の発電設備１において、発電機８の配置を変化させたものであり、膨張機２から伸びる１つの動力伝達系統１２上に、膨張機２、作動媒体ポンプ５、潤滑油ポンプ１１、発電機８が順番に並んだものである。
具体的には、第２実施形態の発電設備１は、膨張機２のスクリュロータ７で発生した回転駆動力をまず補機である作動媒体ポンプ５、次いで潤滑油ポンプ１１に伝達し、補機で用いられなかった残りの回転駆動力を最後に発電機８に伝達して発電に用いるように動力伝達系統１２（１つの動力伝達系統１２）が構成されており、言い換えれば、膨張機２と発電機８との間の動力伝達系統１２に補機が備えられている。
【００３５】
具体的には、第２実施形態の発電装置１は、第１実施形態と同様に補機として作動媒体ポンプ５及び潤滑油ポンプ１１が用いられたものであるが、潤滑油ポンプ１１と発電機８
との間には潤滑油ポンプ１１に伝達された回転駆動力をさらに潤滑油ポンプ用ハウジング１５の外側に取り出す第３磁気カップリング３０が設けられている。この第３磁気カップリング３０は、第１磁気カップリングと同様に構成されたものであって、潤滑油ポンプ用ハウジング１５内に設けられた第３外筒体３１と、発電機８の従動軸３３に設けられた第３内挿体３２と備えており、第３内挿体３２を第３外筒体３１の内部に遊挿し両者間に磁気的な引力を作用させ合うことで潤滑油ポンプ１１回転軸に伝えられた回転駆動力を発電機８の従動軸３３に伝達することを可能としている。
【００３６】
第２実施形態の発電設備１でも、膨張機２で発生した回転駆動力を伝達する１つの動力伝達系統１２上に、膨張機２、作動媒体ポンプ５などの各種補機、発電機８、を順に配備し、膨張機２と作動媒体ポンプ５との間、作動媒体ポンプ５と潤滑油ポンプ１１との間、潤滑油ポンプ１１と発電機８との間のそれぞれに、ハウジング（隔壁）を透過して磁気的な引力を誘起可能な第１磁気カップリング１７〜第３磁気カップリング３０が設けられているので、膨張機２のハウジング１３内と作動媒体ポンプ用ハウジング１４内や、作動媒体ポンプ用ハウジング１４と潤滑油ポンプ用ハウジング１５内とを隔離しつつ効率よく動力伝達させることが可能となる。
【００３７】
また、第２実施形態では、発電機８が膨張機２のハウジング１３やポンプ用のハウジング１４、１５の外側にあるため、発電機８に対するメンテナンスなどの作業が行いやすいという利点もある。
なお、第２実施形態におけるその他の構成や作用効果は、第１実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。
「第３実施形態」
次に、本発明の第３実施形態の発電設備１を説明する。
【００３８】
図４に示すように、第３実施形態の発電設備１は、動力伝達系統１２上に設けられる補機として作動媒体ポンプ５及び潤滑油ポンプ１１に代えて、冷却水ポンプ１０及び温水ポンプ９を用いたものである。つまり、膨張機２から伸びる１つの動力伝達系統１２上には、膨張機２、発電機８、冷却水ポンプ１０、温水ポンプ９が順番に並んでいる。そして、発電機８で発電された電力の一部を作動媒体ポンプ５及び潤滑油ポンプ１１に送ると共に、外部負荷へ供給するようにしている。
【００３９】
具体的には、第３実施形態の発電設備１では、第１実施形態の作動媒体ポンプ５に相当する位置に冷却水ポンプ１０が設けられており、第１実施形態の潤滑油ポンプ１１に相当する位置に温水ポンプ９が設けられている。
この冷却水ポンプ１０は、冷却水ポンプ用ハウジング３４（隔壁）内に、第１磁気カップリング１７の第１内挿体１９と、冷却水を循環させる冷却水ポンプ用ロータ３５と、第２磁気カップリング３０の第２外筒体２３とを冷却水ポンプ回転軸３６に連結された状態で有している。
【００４０】
温水ポンプ９は、温水ポンプ用ハウジング３７（隔壁）内に、第２磁気カップリング２２の第２内挿体２４と、温水を循環させる温水ポンプ用ロータ３８とを、温水ポンプ回転軸３９に連結した状態で有している。
第３実施形態の発電設備１においても、膨張機で得られた回転駆動力を、発電機での発電だけでなく補機を運転させるために用いることにより、設備全体として効率を高めることが可能となる。
【００４１】
第３実施形態におけるその他の構成は、第１実施形態と略同じであるため、詳細な説明は省略する。
「第４実施形態」
次に、本発明の第４実施形態の発電設備１を説明する。
図５に示すように、第４実施形態の発電設備１は、第３実施形態の発電設備１において、発電機８の配置を変化させたものである。つまり、第４実施形態の発電設備１は、第３実施形態同様に補機として、冷却水ポンプ１０及び温水ポンプ９を用いたものである。
【００４２】
第４実施形態の発電設備１が第３実施形態と異なる点は、膨張機２から伸びる１つの動力伝達系統１２上に、膨張機２、冷却水ポンプ１０、温水ポンプ９、発電機８が順番に並
んでいる点である。つまり、温水ポンプ９の後方（膨張機２から離れる側）に発電機８が配備され、温水ポンプ９と発電機８との間には、温水ポンプ９に伝達された回転駆動力をハウジング３７の外側に取り出す第３磁気カップリング３０が設けられている。この第３磁気カップリング３０は、第１磁気カップリングと同様に構成されたものであって、温水ポンプ９のハウジング３７内に設けられた第３外筒体３１と、発電機８の従動軸３３に設けられた第３内挿体３２とから構成される。第３内挿体３２は第３外筒体３１内に挿入されており、磁力的な結合力で一体回転するようになっている。
【００４３】
上述した第４実施形態の発電設備１では、第３実施形態の効果に加えて、第２実施形態の発電設備１にあるような作用効果、すなわち発電機８のメンテナンスが行いやすいという効果を奏することも可能となる。
なお、第４実施形態におけるその他の構成や作用効果は、第３実施形態と略同じであるため、詳細な説明は省略する。
「第５実施形態」「第６実施形態」
次に、本発明の第５実施形態及び第６実施形態の発電設備１を説明する。
【００４４】
図６及び図７に示すように、第５及び第６実施形態の発電設備１は、第２実施形態と第３実施形態とで挙げた補機をすべて用いたものである。
つまり、第５実施形態の発電設備１は、補機として作動媒体ポンプ５、潤滑油ポンプ１１、冷却水ポンプ１０及び温水ポンプ９をすべて用いており、膨張機２から伸びる１つの動力伝達系統１２上にこれら４つの補機を全て備えている。これら４つの補機は、第１磁気カップリング１７〜第４磁気カップリング４０の４つの磁気カップリングで互いのハウジング内が隔絶されるように気密的に連結されている。
【００４５】
すなわち、第５実施形態の発電設備１では、膨張機２で発生した回転駆動力が最初に発電機８の駆動すなわち発電に用いられ、発電に用いられなかった残りの回転駆動力が作動媒体ポンプ５、潤滑油ポンプ１１、冷却水ポンプ１０及び温水ポンプ９のすべてを駆動するのに用いられている。
また、第６実施形態の発電設備１では、膨張機２で発生した回転駆動力が作動媒体ポンプ５、潤滑油ポンプ１１、冷却水ポンプ１０及び温水ポンプ９のすべてを駆動するのに用いられており、これらの補機で使用されなかった回転駆動力の残りが発電機８に送られていて、この残りの回転駆動力を用いて発電機８が駆動されて発電が行われている。
【００４６】
第５及び第６実施形態の発電設備１では、補機の作動に必要な動力がすべて膨張機２で発生された回転駆動力で賄うことができるため、発電した電力で補機を駆動させるモータが不要であって、発電効率のよいものとなっている。
なお、第５及び第６実施形態におけるその他の構成や作用効果は、第１〜第４実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。
「第７実施形態、第８実施形態」
次に、本発明の第７実施形態の発電設備１を説明する。
【００４７】
図８に示すように、第７実施形態の発電設備１は、磁気カップリングの使用数を可能な限り減らして１つにしたものである。つまり、この第７実施形態の発電設備１は、互いに多少混ざり合っても問題の少ない作動媒体Ｔと潤滑油とを扱う作動媒体ポンプ５及び潤滑油ポンプ１１を一つのハウジング（膨張機２のハウジング１３）内に収容し、互いに多少混ざり合っても問題の少ない同じ水を循環媒体とする冷却水ポンプ１０及び温水ポンプ９とを一つのポンプハウジング４１に収容したものである。
【００４８】
具体的には、膨張機２のハウジング１３の内部には、水平方向を向く駆動軸１６が設けられており、この駆動軸１６上に、膨張機２のスクリュロータ７、発電機８、作動媒体ポンプロータ２１、潤滑油ポンプロータ２５が膨張機２側から順番に並んで設けられている。そして、作動媒体ポンプロータ２１と発電機８スクリュロータ７との間、および作動媒体ポンプロータ２１と潤滑油ポンプロータ２５との間には、それらが収容されているハウジング内相互において作動媒体Ｔや潤滑油の漏洩を抑制しつつ駆動軸１６を回転自在に支持する軸シール機構４２が設けられている。
【００４９】
また、ポンプハウジング４１の内部には、水平方向を向く従動軸３３上に、冷却水ポン
プ用ロータ３５及び温水ポンプ用ロータ３８が配備されている。そして、これらのポンプロータの間にも、各ポンプロータが収容されているハウジング内相互において水（冷却水や温水）の漏洩を抑制しつつ従動軸を回転自在に支持する軸シール機構４２が設けられている。
【００５０】
上述した第７実施形態のように、一つのハウジング内に膨張機２のスクリュロータ７、発電機８、作動媒体ポンプロータ２１、潤滑油ポンプロータ２５などを一緒に収容すれば、例えば作動媒体Ｔや潤滑油が互いに多少混ざり合っても問題なく使用することのできる作動媒体ポンプ５と潤滑油ポンプ１１とを一つのハウジング１３内に収容して両者の間には軸シール機構４１を設けるだけで済むため、作動媒体Ｔを設備外に漏洩させることなく磁気カップリングの設置数を可能な限り少なく抑えることが可能となる。
【００５１】
また、図９に示す第８実施形態の発電設備１のように、発電機８を膨張機２のハウジング１３の外部に設けても、第７実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
また、第７実施形態および第８実施形態においては、作動媒体ポンプロータ２１及び潤滑油ポンプロータ２５の吐出側同士が軸シール機構４２を挟んで向かい合うように配置されることが好ましく、また、冷却水ポンプ用ロータ３５及び温水ポンプ用ロータ３８の吐出側同士が軸シール機構４２を挟んで向かい合うように配置されることが好ましい。そのようにすることで、シール機構４２を挟んだ両ハウジング内の圧力差を小さくすることができるため、隣り合う両ハウジング内での作動媒体Ｔと潤滑油の漏洩、あるいは冷却水と温水の漏洩を可及的に少なくすることができる。
【００５２】
なお、第７実施形態及び第８実施形態におけるその他の構成や作用効果は、上述した実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略する。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。また、上記の第１実施形態、第２実施形態、第５実施形態、第６実施形態、第７実施形態、および第８実施形態では、動力伝達系統１２上に潤滑油ポンプ１１を設けた例を記載しているが、潤滑油ポンプ１１は必要に応じて設ければよい。また、上記の各実施形態においては、磁気カップリングの外筒体と内装体の間に位置する部分の隔壁（当該部分のハウジング）が磁気カップリングを挟んで隣り合う機器毎に設けられているが、一つの共用の隔壁で、隣り合う機器のハウジング内を互いに隔絶するようにしてもよい。さらに、隔壁は、少なくとも磁気カップリング外筒体と内挿体によって挟まれた部分が非磁性体で形成されていることが望ましい。このように磁気カップリングの外筒体と内挿体を隔てる部分の隔壁を非磁性体とすることで、外筒体と内挿体のそれぞれに設けられている磁石同士の磁気的な引力の渦電流損失による減少を殆ど無くすことができるため、動力伝達効率が低下を効果的に防止することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  発電設備
２  膨張機
３  蒸発器
４  凝縮器
５  作動媒体ポンプ
６  循環配管
７  スクリュロータ
８  発電機
９  温水ポンプ
１０  冷却水ポンプ
１１  潤滑油ポンプ
１２  動力伝達系統
１３  膨張機のハウジング
１４  作動媒体ポンプ用ハウジング
１５  潤滑油ポンプ用ハウジング
１６  駆動軸
１７  第１磁気カップリング
１８  第１外筒体
１９  第１内挿体
２０  作動媒体ポンプ回転軸
２１  作動媒体ポンプロータ
２２  第２磁気カップリング
２３  第２外筒体
２４  第２内挿体
２５  潤滑油ポンプロータ
２６  潤滑油ポンプ回転軸
２７  駆動側磁石
２８  従動側磁石
３０  第３磁気カップリング
３１  第３外筒体
３２  第３内挿体
３３  発電機の従動軸
３４  冷却水ポンプ用ハウジング
３５  冷却水ポンプ用ロータ
３６  冷却水ポンプ回転軸
３７  温水ポンプ用ハウジング
３８  温水ポンプ用ロータ
３９  温水ポンプ回転軸
４０  第４磁気カップリング
４１  ポンプハウジング
４２  軸シール機構
【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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【図８】
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【図９】
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