發電裝置及發電裝置的控制方法
2023-05-10 02:51:56 3
發電裝置及發電裝置的控制方法
【專利摘要】本發明的發電裝置具備：循環流路，串聯地連接使工作介質蒸發的蒸發器、使工作介質膨脹的膨脹機、將從膨脹機與工作介質一起排出的潤滑油分離的油分離器、使工作介質凝結的凝結器、及將由凝結器凝結的工作介質向蒸發器輸送的工作介質泵；發電機，藉助工作介質在膨脹機內膨脹而被驅動；潤滑油泵，將油分離器內的潤滑油向膨脹機輸送；溫度傳感器，檢測油分離器內的潤滑油的溫度；以及控制機構，進行下述啟動控制：驅動潤滑油泵，之後，在由溫度傳感器檢測的溫度成為既定值時，驅動工作介質泵。
【專利說明】發電裝置及發電裝置的控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種發電裝置及其控制方法。
【背景技術】
[0002]以往，公知一種回收來自工廠等的各種設備的排熱、並利用該回收的排熱的能源進行發電的發電裝置。在這樣的發電裝置中，日本特開2003-161114號公開了一種二元發電裝置、即利用為了驅動膨脹機而使用了低沸點的工作介質的蘭金循環的發電裝置。該發電機具備:循環流路，串聯地連接使工作介質蒸發的蒸發器、使上述工作介質膨脹的膨脹機、將從上述膨脹機與上述工作介質一起排出的潤滑油分離的油分離器、使上述工作介質凝結的凝結器、將由上述凝結器凝結的工作介質向上述蒸發器輸送的工作介質泵；發電機，藉助上述工作介質在上述膨脹機內膨脹而被驅動；以及潤滑油泵，將上述油分離器內的潤滑油向上述膨脹機輸送。
[0003]一般地，在發電裝置的啟動前，貯存在油分離器內的潤滑油的溫度變低，因此該潤滑油的粘度高。因此，若在該狀態下驅動上述潤滑油泵及上述工作介質泵，則有時不能以順利地驅動膨脹機的程度向該膨脹機的軸承部供給充足量的潤滑油。在這種情況下，有可能產生膨脹機的軸承部燒結的不良。
[0004]在上述專利公報中所記載的發明的發電裝置對於該啟動方法沒有記載任何，因此，若原樣地啟動該發電裝置，則如上所述，可能產生膨脹機的軸承部燒結的不良。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於防止發電裝置啟動時的膨脹機的燒結。
[0006]作為解決上述問題的手段，本發明提供一種發電裝置，具備:循環流路，串聯地連接使工作介質蒸發的蒸發器、使上述工作介質膨脹的膨脹機、將從上述膨脹機與上述工作介質一起排出的潤滑油分離的油分離器、使上述工作介質凝結的凝結器、及將由上述凝結器凝結的工作介質向上述蒸發器輸送的工作介質泵；發電機，藉助上述工作介質在上述膨脹機內膨脹而被驅動；潤滑油泵，將上述油分離器內的潤滑油向上述膨脹機輸送；溫度傳感器，檢測上述油分離器內的潤滑油的溫度；以及控制機構，進行下述啟動控制:驅動上述潤滑油泵，之後，在由上述溫度傳感器檢測到的溫度成為既定值時，驅動上述工作介質泵。
[0007]根據本發明的發電裝置，能夠防止其啟動時的膨脹機的燒結。具體地，上述控制機構進行下述啟動控制:驅動上述潤滑油泵，之後，在由上述溫度傳感器檢測到的溫度成為既定值時，即向該膨脹機供給順利地驅動上述膨脹機所需的充足的量的潤滑油的程度下該潤滑油的粘度下降時，驅動上述工作介質泵。由此，在藉助由上述工作介質泵的驅動而在上述循環流路中循環的工作介質來驅動上述膨脹機時，向該膨脹機供給順利地驅動該膨脹機所需的充足的量的潤滑油，因此，能夠防止該膨脹機的燒結。
[0008]此外，由於上述潤滑油泵的驅動時的該潤滑油泵的發熱，上述油分離器內的潤滑油的溫度充分地上升。[0009]在這種情況下，優選還具備加熱上述油分離器內的潤滑油的加熱機構，上述控制機構在上述啟動控制中，在上述潤滑油泵的驅動的同時或在其前後進行驅動上述加熱機構的控制。
[0010]這樣一來，能夠縮短直到由上述溫度傳感器檢測到的上述潤滑油的溫度達到既定值的時間。
[0011]並且，在本發明中，上述控制機構也可以進行下述控制:在上述啟動控制中，從由上述溫度傳感器檢測到的溫度成為作為上述既定值的第一值時，隨著由上述溫度傳感器檢測到的溫度上升而使上述工作介質泵的轉速逐漸上升，在既定時間中以定速轉速驅動上述工作介質泵，經過上述既定時間後，再次與由上述溫度傳感器檢測到的溫度的上升一起使上述工作介質泵的轉速從上述定速轉速逐漸上升，從由上述溫度傳感器檢測到的溫度成為比上述第一值高的第二值時，以比上述定速轉速大的第二轉速驅動上述工作介質泵的轉速。
[0012]這樣一來，能夠防止上述膨脹機的燒結，並且能夠高效地使發電量增加而向該發電裝置的常規運轉移行。具體地，上述控制機構進行下述控制:在上述啟動控制中，從由上述溫度傳感器檢測到的溫度成為作為上述既定值的第一值時，隨著由上述溫度傳感器檢測到的溫度上升，使上述工作介質泵的轉速逐漸上升直到成為定速轉速，上述工作介質泵的轉速成為上述定速轉速後，在既定時間中以該定速轉速驅動上述工作介質泵，因此，能夠從上述發電機得到與工作介質泵的轉速相對應的量的發電量。此時，向上述膨脹機供給充足的量的潤滑油，因此不發生該膨脹機的燒結。而且，以定速轉速旋轉的時間維持既定時間，因此本裝置的系統穩定。之後，上述控制機構進行下述控制:再次與由上述溫度傳感器檢測的溫度的上升一起使上述工作介質泵的轉速從上述定速轉速逐漸上升，從由上述溫度傳感器檢測到的溫度成為比上述第一值高的第二值時，以比上述定速轉速大的第二轉速驅動上述工作介質泵的轉速，因此，能夠從上述發電機得到比工作介質泵以上述定速轉速旋轉時從發電機得到的發電量大的第二發電量，該第二發電量是與藉助該第二轉速下的工作介質泵的驅動而循環的工作介質的流量、即該工作介質驅動上述膨脹機的驅動力相對應的量的發電量。由此，能夠防止上述膨脹機的燒結，同時能夠高效地使發電量增加而向該發電裝置的常規運轉移行。
[0013]或者，上述控制機構也可以進行下述控制:在上述啟動控制中，直到由上述溫度傳感器檢測的溫度成為比作為上述既定值的第一值高的第二值，以第一轉速驅動上述工作介質泵的轉速，在由上述溫度傳感器檢測的溫度成為上述第二值時，以比上述第一轉速大的第二轉速驅動上述工作介質泵的轉速。
[0014]即使這樣，也能夠防止上述膨脹機的燒結，同時高效地使發電量增加而向該發電裝置的常規運轉移行。具體地，上述控制機構進行下述控制:在上述啟動控制中，從由上述溫度傳感器檢測的溫度成為作為既定值的第一值時，以第一轉速驅動上述工作介質泵，因此，能夠從上述發電機得到與藉助該第一轉速下的工作介質泵的驅動而循環的工作介質的流量、即該工作介質驅動上述膨脹機的驅動力相對應的量的第一發電量。此時，向上述膨脹機供給充足的量的潤滑油，因此不發生該膨脹機的燒結。並且，上述控制機構進行下述控制:在上述啟動控制中，在由上述溫度傳感器檢測的溫度成為比上述第一值高的第二值時，以比上述第一轉速大的第二轉速驅動上述工作介質泵的轉速，因此，能夠從上述發電機得到比上述第一發電量大的第二發電量，該第二發電量是與藉助該第二轉速下的工作介質泵的驅動而循環的工作介質的流量、即該工作介質驅動上述膨脹機的驅動力相對應的量的發電量。由此，能夠防止上述膨脹機的燒結，並且能夠高效地使發電量增加而向該發電裝置的常規運轉移行。
[0015]在這種情況下，優選還具備:旁通流路，連接上述膨脹機和上述蒸發器之間的流路、及上述膨脹機和上述油分離器之間的流路；及旁通閥，設置在該旁通流路中，上述控制機構進行下述控制:在上述啟動控制中，在上述工作介質泵以上述第一轉速驅動期間打開上述旁通閥，在上述工作介質泵以上述第二轉速驅動期間關閉上述旁通閥。
[0016]這樣一來，能夠防止上述膨脹機的燒結，並且能夠使上述潤滑油的溫度儘早地上升至上述第二值。具體地，在上述工作介質泵以第一轉速驅動期間、即直到由上述溫度傳感器檢測的潤滑油的溫度達到上述第二值期間，打開上述旁通閥，因此，在上述循環流路中循環的工作介質的一部分不經由上述膨脹機而經由上述旁通流路，與從上述膨脹機排出後、流入上述油分離器之前的潤滑油合流。在此，上述工作介質的溫度由於經由上述膨脹機而下降，因此與該工作介質一起通過了膨脹機的潤滑油的溫度也下降，但該工作介質的溫度在不經由上述膨脹機時幾乎不下降。由此，通過設計上述旁通流路，對於從上述膨脹機排出後、流入上述油分離器之前的潤滑油，能夠使具有與流入上述膨脹機之前的工作介質大致相同溫度、即比經由上述膨脹機後的工作介質高的溫度的工作介質合流。由此，上述潤滑油的溫度儘早地上升至上述第二值。
[0017]並且，在上述旁通閥打開期間，工作介質的一部分經由上述旁通流路，因此，僅在上述循環流路中循環的工作介質的一部分經由上述膨脹機。即，與不設置上述旁通流路的情況相比，驅動上述膨脹機的驅動力不變大，因此易於防止該膨脹機的燒結。
[0018]並且，本發明提供一種發電裝置的控制方法，上述發電裝置具備:循環流路，串聯地連接了使工作介質蒸發的蒸發器、使上述工作介質膨脹的膨脹機、將從上述膨脹機與上述工作介質一起排出的潤滑油分離的油分離器、使上述工作介質凝結的凝結器、及將由上述凝結器凝結的工作介質向上述蒸發器輸送的工作介質泵；發電機，藉助上述工作介質在上述膨脹機內膨脹而被驅動；潤滑油泵，將上述油分離器內的潤滑油向上述膨脹機輸送；以及溫度傳感器，檢測上述油分離器內的潤滑油的溫度，該發電裝置的控制方法包含:潤滑油泵驅動步驟，驅動上述潤滑油泵；以及工作介質泵驅動步驟，在由上述溫度傳感器檢測的溫度成為既定值時驅動上述工作介質泵。
[0019]根據本發明的控制方法，能夠防止發電裝置的啟動時的膨脹機的燒結。具體地，該控制方法包含:潤滑油泵驅動步驟，驅動上述潤滑油泵；以及工作介質泵驅動步驟，在由上述溫度傳感器檢測的溫度成為既定值時、即向該膨脹機供給順利地驅動上述膨脹機所需的充足的量的潤滑油的程度下該潤滑油的粘度下降時，驅動上述工作介質泵。由此，在藉助由上述工作介質泵的驅動而在上述循環流路中循環的工作介質來驅動上述膨脹機時，向該膨脹機供給順利地驅動該膨脹機所需的充足的量的潤滑油，因此，能夠防止該膨脹機的燒結。
[0020]在這種情況下，也可以在上述工作介質泵驅動步驟中，從由上述溫度傳感器檢測的溫度成為作為上述既定值的第一值時，隨著由上述溫度傳感器檢測的溫度上升而使上述工作介質泵的轉速逐漸上升，在既定時間中以定速轉速驅動上述工作介質泵，經過上述既定時間後，再次與由上述溫度傳感器檢測的溫度的上升一起使上述工作介質泵的轉速從上述定速轉速逐漸上升，從由上述溫度傳感器檢測的溫度成為比上述第一值高的第二值時，以比上述定速轉速大的第二轉速驅動上述工作介質泵的轉速。
[0021]這樣一來，能夠防止上述膨脹機的燒結，並且能夠高效地使發電量增加而向該發電裝置的常規運轉移行。具體地，在上述工作介質泵驅動步驟中，從由上述溫度傳感器檢測的溫度成為作為上述既定值的第一值時，隨著由上述溫度傳感器檢測的溫度上升，使上述工作介質泵的轉速逐漸上升直到成為定速轉速，上述工作介質泵的轉速成為上述定速轉速後，在既定時間中以該定速轉速驅動上述工作介質泵，因此，能夠從上述發電機得到與工作介質泵的轉速相對應的量的發電量。此時，向上述膨脹機供給充足的量的潤滑油，因此不發生該膨脹機的燒結。而且，由於以定速轉速旋轉的時間維持既定時間，因此本裝置的系統穩定。之後，再次與由上述溫度傳感器檢測的溫度的上升一起使上述工作介質泵的轉速從上述定速轉速逐漸上升，從由上述溫度傳感器檢測的溫度成為比上述第一值高的第二值時，以比上述定速轉速大的第二轉速驅動上述工作介質泵的轉速，因此，能夠從上述發電機得到比工作介質泵以上述定速轉速旋轉時從發電機得到的發電量大的第二發電量，該第二發電量是與藉助該第二轉速下的工作介質泵的驅動而循環的工作介質的流量、即該工作介質驅動上述膨脹機的驅動力相對應的量的發電量。由此，能夠防止上述膨脹機的燒結，並且能夠高效地使發電量增加而向該發電裝置的常規運轉移行。或者，也可以在上述工作介質泵驅動步驟中，直到由上述溫度傳感器檢測的溫度成為比作為上述既定值的第一值高的第二值，以第一轉速驅動上述工作介質泵的轉速，在由上述溫度傳感器檢測的溫度成為上述第二值時，以比上述第一轉速大的第二轉速驅動上述工作介質泵的轉速。
[0022]即使這樣，也能夠防止上述膨脹機的燒結，並且能夠高效地使發電量增加而向該發電裝置的常規運轉移行。具體地，在上述工作介質泵驅動步驟中，在由上述溫度傳感器檢測的溫度成為作為既定值的第一值時，以第一轉速驅動上述工作介質泵，因此，能夠從上述發電機得到與藉助該第一轉速下的工作介質泵的驅動而循環的工作介質的流量、即該工作介質驅動上述膨脹機的驅動力相對應的量的第一發電量。此時，向上述膨脹機供給充足的量的潤滑油，因此不發生該膨脹機的燒結。並且，在該工作介質泵驅動步驟中，在由上述溫度傳感器檢測的溫度成為比上述第一值高的第二值時，以比上述第一轉速大的第二轉速驅動上述工作介質泵的轉速，因此，能夠從上述發電機得到比上述第一發電量大的第二發電量，該第二發電量是與藉助該第二轉速下的工作介質泵的驅動而循環的工作介質的流量、即該工作介質驅動上述膨脹機的驅動力相對應的量的發電量。由此，能夠防止上述膨脹機的燒結，並且能夠高效地使發電量增加而向該發電裝置的常規運轉移行。
[0023]並且，在這種情況下，優選上述發電裝置還具備:旁通流路，連接上述膨脹機和上述蒸發器之間的流路、及上述膨脹機和上述油分離器之間的流路；及旁通閥，設置在該旁通流路中，在上述工作介質泵驅動步驟中，在上述工作介質泵以上述第一轉速驅動期間打開上述旁通閥，在上述工作介質泵以上述第二轉速驅動期間關閉上述旁通閥。
[0024]這樣一來，能夠防止上述膨脹機的燒結，並且能夠使上述潤滑油的溫度儘早地上升至上述第二值。具體地，在上述工作介質泵以上述第一轉速驅動期間、即直到由上述溫度傳感器檢測的潤滑油的溫度達到上述第二值期間，打開上述旁通閥，因此，在上述循環流路中循環的工作介質的一部分不經由上述膨脹機而經由上述旁通流路，與從上述膨脹機排出後、流入上述油分離器之前的潤滑油合流。在此，上述工作介質的溫度由於經由上述膨脹機而下降，因此與該工作介質一起通過了膨脹機的潤滑油的溫度也下降，但該工作介質的溫度在不經由上述膨脹機時幾乎不下降。由此，通過設計上述旁通流路，對於從上述膨脹機排出後、流入上述油分離器之前的潤滑油，能夠使具有與流入上述膨脹機之前的工作介質大致相同溫度、即比經由上述膨脹機後的工作介質高的溫度的工作介質合流。由此，上述潤滑油的溫度儘早地上升至上述第二值。
[0025]並且，在上述旁通閥打開期間，工作介質的一部分經由上述旁通流路，因此，僅在上述循環流路中循環的工作介質的一部分經由上述膨脹機。即，與不設置上述旁通流路的情況相比，驅動上述膨脹機的驅動力不變大，因此易於防止該膨脹機的燒結。
[0026]如上所述，根據本發明，能夠防止發電裝置的啟動時的膨脹機的燒結。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1是示出本發明的第一實施方式的發電裝置的結構的概略圖。
[0028]圖2是用於說明上述發電裝置的啟動時的控制動作的流程圖。
[0029]圖3是示出本發明的第二實施方式的工作介質泵的轉速的控制內容的圖表。
[0030]圖4是示出第二實施方式的工作介質泵的轉速的控制內容的變形例的圖表。
【具體實施方式】
[0031](第一實施方式)
參照圖1及圖2說明本發明的第一實施方式的發電裝置及其控制方法。
[0032]圖1示出本實施方式的發電裝置的結構。具體地，該發電裝置具備工作介質循環的循環流路10、發電機20、潤滑油循環的油流路30、潤滑油泵31、檢測潤滑油的溫度的溫度傳感器32、及進行各種控制的控制機構50。並且，該發電裝置優選具備加熱機構33、旁通流路40、設置在該旁通流路中的旁通閥V2。此外，循環流路10內循環有比水沸點低的工作介質(例如 HFC245fa)。
[0033]循環流路10是封閉迴路，串聯地連接使工作介質蒸發的蒸發器11、使工作介質膨脹的膨脹機12、將從膨脹機12與工作介質一起排出的潤滑油分離的油分離器13、使工作介質凝結的凝結器14、及將由凝結器14凝結的工作介質向蒸發器輸送的工作介質泵15。在該循環流路10中設置有切斷閥VI。僅在該切斷閥Vl打開時，工作介質能夠在循環流路10中循環。
[0034]蒸發器11使液狀的工作介質蒸發，成為飽和蒸汽或過熱蒸汽。蒸發器11具有:工作介質流動的工作介質流路11a、以及與從外部的熱源供給的熱介質所流動的流路16連接從而該熱介質在其中流動的熱介質流路lib。流動於工作介質流路Ila的工作介質與流動於熱介質流路Ilb的熱介質熱交換從而蒸發。作為流動於流路16的熱介質，除了例如從溜井(蒸汽井)中生成的蒸汽、從工廠等排出的蒸汽外，還可以舉出由以太陽能為熱源的集熱器生成的蒸汽、或從以生物量或化石燃料為熱源的鍋爐生成的蒸汽。
[0035]膨脹機12設置在循環流路10中的蒸發器11的下遊側，通過令由蒸發器11蒸發的工作介質膨脹而從該工作介質取出動能。在本實施方式中，作為膨脹機12，使用螺杆膨脹機。螺杆膨脹機在形成於膨脹機的殼體內的轉子室(未圖示)中收容有陰陽一對的螺杆轉子(未圖示)。在該螺杆膨脹機中，上述螺杆轉子藉助從形成於上述殼體的吸氣口向上述轉子室供給的工作介質的膨脹力而旋轉。並且，在上述轉子室內膨脹從而壓力下降的工作介質從形成於上述殼體的排出口排出。
[0036]油分離器13設置在循環流路10中的膨脹機12和凝結器14之間。該油分離器13將潤滑油從自膨脹機12排出的工作介質及潤滑油的混合流體中分離，並將該分離了的潤滑油貯存在該油分離器13內。
[0037]凝結器14使氣態的工作介質凝結成為液態的工作介質。該凝結器14設置在循環流路10中的油分離器13的下遊側，導入從油分離器13排出至循環流路10的氣態的工作介質。凝結器14具有氣態的工作介質流動的工作介質流路14a、以及與從外部供給的冷卻介質所流動的流路17連接從而該冷卻介質流動於其中的冷卻介質流路14b。流動於工作介質流路14a的工作介質與流動於冷卻介質流路14b的冷卻介質熱交換從而凝結。作為流動於流路17的冷卻介質，例如舉出由冷卻塔再循環的冷卻水。
[0038]工作介質泵15設置在循環流路10中的凝結器14的下遊側(蒸發器11和凝結器14之間)，用於使工作介質在循環流路10內循環。該工作介質泵15將由凝結器14凝結的液態的工作介質加壓至既定的壓力，並送出至蒸發器11。作為工作介質泵15，使用作為轉子具備葉輪的離心泵、及轉子由一對齒輪形成的齒輪泵等。能夠以任意的轉速驅動該工作介質泵15。
[0039]發電機20與膨脹機12連接，藉助工作介質在膨脹機12內膨脹而驅動上述螺杆轉子而被驅動。在本實施方式中，作為發電機20，使用IPM發電機(永磁體同步發電機)。具體地，IPM發電機具有與膨脹機12的一對螺杆轉子中一方連接的旋轉軸，該旋轉軸隨著上述螺杆轉子的旋轉而旋轉從而產生電力。
[0040]如圖1所示，油流路30是用於再次將貯存在油分離器13內的潤滑油向膨脹機12供給的流路，即為潤滑油流動的流路。供給至膨脹機12的潤滑油具備密封上述螺杆轉子間、及上述螺杆轉子和上述轉子室之間的密封部件的功能。由此，抑制工作介質的膨脹效率的下降。
[0041]潤滑油泵31設置在油流路30中的油分離器13和膨脹機12之間，用於將貯存在油分離器13內的潤滑油向膨脹機12輸送。
[0042]溫度傳感器32檢測貯存在油分離器13內的潤滑油的溫度。
[0043]加熱機構33將貯存在油分離器13內的潤滑油加熱。在本實施方式中，作為該加熱機構，使用浸入潤滑油內的形式的加熱器。但是，作為該加熱器，並不限定於浸入潤滑油內的形式，也可以是包圍油分離器13的形式。
[0044]旁通流路40是連接循環流路10中的膨脹機12和蒸發器11之間的流路、及循環流路10中的膨脹機12和油分離器13之間的流路的流路。即，旁通流路40的一端與循環流路10中的蒸發器11和膨脹機12之間的流路連接，另一端與循環流路10中的膨脹機12和油分離器13之間連接。在該旁通流路40中設置有旁通閥V2。僅在該旁通閥V2打開時，工作介質能夠在旁通流路40中流動。
[0045]控制機構50具備ROM、RAM、存儲介質、CPU等，通過執行存儲在ROM、RAM或存儲介質中的程序而發揮既定的功能。該控制機構50進行的各種控制包含使發電裝置啟動的啟動控制。控制機構50作為進行上述啟動控制的功能，具有:加熱控制部51，進行加熱機構33的啟動及停止；潤滑油泵控制部52，驅動潤滑油泵31 ;工作介質泵控制部53，根據由溫度傳感器32檢測的溫度T，以既定的轉速(Rpl或Rp2)驅動工作介質泵15 ;發電機控制部54，根據由溫度傳感器32檢測的溫度T，以既定的轉速(Rdl或Rd2)驅動發電20 ;切斷閥控制部55，控制切斷閥Vl的開關；以及旁通閥控制部56，控制旁通閥V2的開關。
[0046]切斷閥控制部55在由溫度傳感器32檢測的值T成為第一值Tl時，打開切斷閥VI。
[0047]工作介質泵控制部53在由溫度傳感器32檢測的值T成為第一值Tl時，以第一轉速Rpl驅動工作介質泵15，在由溫度傳感器32檢測的值T成為大於第一值Tl的第二值T2(預先設定的值)時，以作為大於第一轉速Rpl的轉速的第二轉速Rp2驅動工作介質泵15。該第一值Tl是作為向該膨脹機12供給順利地驅動膨脹機12所需的充足的量的潤滑油的程度下該潤滑油的粘度下降的溫度而預先設定的值。
[0048]發電機控制部54在由溫度傳感器32檢測的值T成為第一值Tl時，進行轉速的調整使得發電機20的轉速成為第一轉速Rdl，在由溫度傳感器32檢測的值T成為大於第一值Tl的第二值T2時，進行轉速的調整使得發電機20的轉速成為作為大於第一轉速Rdl的轉速的第二轉速Rd2。
[0049]旁通閥控制部56，在由溫度傳感器32檢測的值T成為第一值Tl時，打開旁通閥V2，在由溫度傳感器32檢測的值T成為大於第一值Tl的第二值T2時，關閉旁通閥V2。
[0050]加熱控制部51在由溫度傳感器32檢測的值T成為大於第一值Tl的第二值T2時，停止加熱機構33的驅動。
[0051]接著，參照圖2說明控制機構50的啟動控制。該啟動控制包含潤滑油泵驅動步驟、及工作介質泵驅動步驟。此外，潤滑油泵驅動步驟意味著以下的步驟ST2，工作介質泵驅動步驟意味著以下的步驟ST3?步驟ST12。
[0052]控制機構50在接受發電裝置的啟動指令時(發電裝置的啟動時)，接通加熱機構33 (步驟ST1)，並且驅動潤滑油泵31 (步驟ST2)。由此，貯存在油分離器13內的潤滑油以油流路30、膨脹機12、油分離器13的順序循環地流動。此時，貯存在油分離器13內的潤滑油被加熱機構33的發熱及潤滑油泵31的驅動時的該潤滑油泵31的發熱加熱，因此該潤滑油的溫度T上升。此外，這些步驟ST1、ST2先執行哪一個都可以，或者也可以同時地執行。並且，貯存在油分離器13內的潤滑油被潤滑油泵31的發熱充分加熱，因此也可以省略步驟STl。在這種情況下，成為省略了加熱機構33的結構。
[0053]然後，在溫度傳感器32的檢測溫度T成為第一值Tl時(步驟ST3)，打開旁通閥V2(步驟ST4)，並且打開切斷閥Vl(步驟ST5)，然後，以第一轉速Rpl驅動工作介質泵15(步驟ST6)。由此，工作介質流動於循環流路10及旁通流路40。此時，藉助將發電機20的轉速調整為第一轉速Rdl (步驟ST7)，能夠從發電機20得到第一發電量。具體地，經由蒸發器11成為氣態的工作介質其一部分朝向膨脹機12，剩下的朝向旁通流路40。流入膨脹機12的工作介質膨脹而使上述螺杆轉子旋轉，從而其溫度及壓力下降，此後，從該膨脹機12排出。與此時的螺杆轉子的轉速相對應地使發電機的旋轉軸以第一轉速Rdl旋轉，從而能夠從發電機20得到第一發電量。換言之,能夠從發電機20得到與藉助第一轉速Rdl下的工作介質泵15的驅動而向膨脹機12內流入的工作介質的流量、即該工作介質驅動膨脹機12的驅動力相對應的量的第一發電量。另一方面，向旁通流路40流入的工作介質在與流入該旁通流路40之前的工作介質的溫度及壓力大致相同的狀態下，在膨脹機12的下遊側，與從該膨脹機12排出的工作介質及潤滑油合流。此外，可以以任意的順序執行這些步驟ST4?ST7，或者，也可以全部同時地執行。並且，也可以省略旁通流路40及旁通閥V2。
[0054]此後，在由溫度傳感器32檢測的溫度T成為大於第一值Tl的第二值T2(步驟ST8)時，斷開加熱機構33 (步驟ST9)，以作為大於第一轉速Rpl的轉速的第二轉速Rp2驅動工作介質泵15 (步驟ST10)，關閉旁通閥V2 (步驟ST12)。由此，流入膨脹機12的工作介質的量增大。此時，將發電機20的轉速調整為作為大於第一轉速Rdl的轉速的第二轉速Rd2(步驟ST11)，因此能夠從發電機20得到比第一發電量大的第二發電量。具體地，由於旁通閥V2關閉，因此工作介質不流動於旁通流路40，僅流動於循環流路10，且工作介質泵15的轉速成為大於第一轉速Rpl的第二轉速Rp2，因此，流入膨脹機12的工作介質的量大幅度地增大。因此，膨脹機12的螺杆轉子的轉速也變大。藉助與此時的螺杆轉子的轉速相對應地使發電機20的旋轉軸以第二轉速Rd2旋轉，能夠從發電機20得到比第一發電量大的第二發電量。換言之，能夠從發電機20得到與藉助第二轉速Rp2下的工作介質泵15的驅動而流入膨脹機12內的工作介質的流量、即該工作介質驅動膨脹機12的驅動力相對應的量的第二發電量。此外，可以以任意的順序執行這些步驟ST9?ST12，或者，也可以全部同時地執行。
[0055]如以上說明，根據本實施方式的發電裝置，能夠防止其啟動時的膨脹機12的燒結。具體地，控制機構50進行下述啟動控制:在驅動潤滑油泵31之後，在由溫度傳感器32檢測的溫度T成為第一值Tl時，即在向該膨脹機12供給順利地驅動膨脹機12所需的充足的量的潤滑油的程度下該潤滑油的粘度下降時，驅動工作介質泵15。由此，在藉助由於工作介質泵15的驅動而在循環流路10中循環的工作介質來驅動膨脹機12時，向該膨脹機12供給順利地驅動該膨脹機12所需的充足的量的潤滑油，因此，能夠防止該膨脹機12的燒結。
[0056]並且，本實施方式的發電裝置具備加熱機構33，控制機構50在啟動控制中，進行與潤滑油泵31的驅動大致同時地驅動加熱機構33的控制，因此能夠縮短直到由溫度傳感器32檢測的潤滑油的溫度T達到第一值Tl的時間。但是，加熱機構33的啟動不需要嚴格地與潤滑油泵31的啟動相同，也可以稍稍在潤滑油泵31的啟動的前後。
[0057]並且，在本實施方式中，控制機構50進行下述控制:在啟動控制中，直到由溫度傳感器32檢測的溫度T達到比第一值Tl高的第二值T2，以第一轉速Rpl驅動工作介質泵15的轉速，在由溫度傳感器32檢測的溫度T變為第二值T2時，以大於第一轉速Rpl的第二轉速Rp2驅動工作介質泵15的轉速。即，控制機構50為，直到由溫度傳感器32檢測的溫度T變為比第二值T2，使工作介質泵15以相對低速的第一轉速Rpl旋轉(低速旋轉)，從而使上述螺杆轉子的轉速(發電機20的旋轉軸的轉速)不過度上升，在上述溫度T變為第二值T2時(潤滑油的粘度充分地下降時)，使工作介質泵15以大於第一轉速Rpl的第二轉速Rp2旋轉(高速旋轉)，使上述螺杆轉子的轉速(發電機20的旋轉軸的轉速)上升。由此，能夠防止膨脹機12的燒結，並且能夠高效地使發電量增加而向該發電裝置的常規運轉移行。
[0058]並且，本實施方式的發電裝置具備旁通流路40及旁通閥V2，控制機構50進行下述控制:在啟動控制中，在工作介質泵15以第一轉速Rpl驅動期間，打開旁通閥V2，在工作介質泵15以第二轉速Rp2驅動期間，關閉旁通閥V2，因此能夠防止膨脹機12的燒結，並且使潤滑油的溫度T儘早地上升至第二值T2。具體地，在工作介質泵15以第一轉速Rpl驅動期間，即直到由溫度傳感器32檢測的潤滑油的溫度T達到第二值T2期間，旁通閥V2打開，因此在循環流路10中循環的工作介質的一部分不經由膨脹機12而經由旁通流路40，並與從膨脹機12排出後、流入油分離器13之前的潤滑油合流。在此，工作介質的溫度由於經由膨脹機12而下降，因此與該工作介質一起通過膨脹機12的潤滑油的溫度也下降，但該工作介質的溫度在不經由膨脹機12時幾乎不下降。由此，通過設置旁通流路40，對於從膨脹機12排出後、流入油分離器13之前的潤滑油，能夠使具有與流入膨脹機12之前的工作介質大致相同溫度、即比經由膨脹機12後的工作介質高的溫度的工作介質合流。由此潤滑油的溫度儘早地上升至第二值T2。
[0059]並且，由於在旁通閥V2打開期間工作介質的一部分經由旁通流路40，因此，僅在循環流路10中循環的工作介質的一部分經由膨脹機12。即，與不設置旁通流路40的情況相比，膨脹機12的螺杆轉子的轉速不變大，因此易於防止該膨脹機12的燒結。
[0060](第二實施方式)
圖3是示出本發明的第二實施方式的工作介質泵的轉速的控制內容的圖表。在該圖表中，橫軸和縱軸的交點是由溫度傳感器32檢測的值T成為第一值Tl時的時間。此外，在第二實施方式中，僅對與第一實施方式不同的部分進行說明，省略了與第一實施方式相同的構造、作用及效果的說明。並且，在本實施方式中，對與第一實施方式相同的結構標註了相同的符號。
[0061]如圖3所示，本實施方式的工作介質泵控制部53從由溫度傳感器32檢測的值T成為第一值Tl時，隨著上述值T上升，使工作介質泵15的轉速逐漸上升直到成為定速轉速Rp3,從工作介質泵15的轉速成為定速轉速Rp3,在既定時間(直到本裝置的系統穩定的時間)中以該定速轉速Rp3驅動工作介質泵15。然後，經過上述既定時間後，再次與上述值T的上升一起使上述工作介質泵15的轉速從定速轉速Rp3逐漸上升，從上述值T成為比第一值Tl高的第二值T2時，以比定速轉速Rp3大的第二轉速Rp2驅動工作介質泵15。此外，發電機控制部54優選控制該電動機20的轉速，使得發電機20的轉速與工作介質泵15的轉速一致。
[0062]如上所述，在本實施方式中，控制機構50進行下述控制:在啟動控制中，從由溫度傳感器32檢測的溫度T成為第一值Tl時，隨著上述值T上升，使工作介質泵15的轉速逐漸上升直到成為定速轉速Rp3，從工作介質泵15的轉速成為定速轉速Rp3，在既定時間中以該定速轉速Rp3驅動工作介質泵15，因此，能夠從發電機20得到與工作介質泵15的轉速相對應的量的發電量。而且，以定速轉速Rp3旋轉的時間維持既定時間，因此本裝置的系統穩定。
[0063]如圖4所示，在第二實施方式中，工作介質泵53也可以為，從由溫度傳感器32檢測的值T成為第一值Tl時至成為第二值T2，對應於上述值T的上升，連續地使工作介質泵15的轉速上升直到工作介質泵15的轉速成為第二轉速Rp2。此外，在圖4的圖表中，橫軸和縱軸的交點也是由溫度傳感器32檢測的值T成為第一值Tl時的時間。
[0064]此外，這次公開的實施方式，其全部的點都是舉例示出，應認為並不是限制性的方式。本發明的範圍並不是由上述實施方式的說明而是如權利要求的範圍示出，而且包含與權利要求的範圍均等的內容及範圍內的全部變更。
[0065]例如，在上述實施方式中，作為加熱機構33，舉例示出了浸入潤滑油內的形式的加熱器、或包圍油分離器13的形式的加熱器，但加熱機構33並不限定為這些。作為該加熱機構33，也可以利用上述熱介質流動的流路16。在這種情況下，該流路16配置在油分離器13的周圍，使得在流路16內流動的熱介質能夠與油分離器13內的潤滑油熱接觸。
[0066]並且，在上述實施方式中，示出了在循環流路10中的蒸發器11的緊接的下遊側設置膨脹機12的例子，但也可以在循環流路10中的蒸發器11和膨脹機12之間設置過熱器。
[0067]並且，在上述實施方式中，作為發電機20，示出了使用IPM發電機的例子，但發電機20並不限定於此。作為IPM發電機以外的發電機20，舉例出例如感應發電機。
[0068]並且，在上述實施方式中，工作介質泵控制部53僅基於由溫度傳感器32檢測的值T控制工作介質泵15的轉速,但工作介質泵控制部53的控制方法並不限定於此。例如，工作介質泵控制部53也可以如下地控制:得在由溫度傳感器32檢測的值T成為第一值Tl後，在由計時器測量的一定時間後，工作介質泵15的轉速成為第二轉速Rp2。即，工作介質泵控制部53可以在上述值T成為第一值Tl後，不基於潤滑油的溫度而基於時間來控制工作介質泵15的轉速。在這種情況下，優選設定如圖3所示的以定速轉速Rp3驅動工作介質泵15的期間。但是，也可以不設定該期間，而隨著時間的經過漸漸使工作介質泵15的轉速上升地進行控制。
【權利要求】
1.一種發電裝置，具備: 循環流路，串聯地連接使工作介質蒸發的蒸發器、使上述工作介質膨脹的膨脹機、將從上述膨脹機與上述工作介質一起排出的潤滑油分離的油分離器、使上述工作介質凝結的凝結器、及將由上述凝結器凝結的工作介質向上述蒸發器輸送的工作介質泵； 發電機，藉助上述工作介質在上述膨脹機內膨脹而被驅動； 潤滑油泵，將上述油分離器內的潤滑油向上述膨脹機輸送； 溫度傳感器，檢測上述油分離器內的潤滑油的溫度；以及 控制機構，進行下述啟動控制:驅動上述潤滑油泵，之後，在由上述溫度傳感器檢測的溫度成為既定值時，驅動上述工作介質泵。
2.如權利要求1所述的發電裝置，其特徵在於， 還具備加熱上述油分離器內的潤滑油的加熱機構， 上述控制機構在上 述啟動控制中，進行在上述潤滑油泵的驅動的同時或在其前後驅動上述加熱機構的控制。
3.如權利要求1或2所述的發電裝置，其特徵在於， 上述控制機構進行下述控制:在上述啟動控制中，從由上述溫度傳感器檢測的溫度成為作為上述既定值的第一值時，隨著由上述溫度傳感器檢測的溫度上升而使上述工作介質泵的轉速逐漸上升，在既定時間中以定速轉速驅動上述工作介質泵的轉速，經過上述既定時間後，再次與由上述溫度傳感器檢測的溫度的上升一起使上述工作介質泵的轉速從上述定速轉速逐漸上升，從由上述溫度傳感器檢測的溫度成為比上述第一值高的第二值時，以比上述定速轉速大的第二轉速驅動上述工作介質泵的轉速。
4.如權利要求1或2所述的發電裝置，其特徵在於， 上述控制機構進行下述控制:在上述啟動控制中，直到由上述溫度傳感器檢測的溫度成為比作為上述既定值的第一值高的第二值，以第一轉速驅動上述工作介質泵的轉速，在由上述溫度傳感器檢測的溫度成為上述第二值時，以比上述第一轉速大的第二轉速驅動上述工作介質泵的轉速。
5.如權利要求4所述的發電裝置，其特徵在於， 還具備:旁通流路，連接上述膨脹機和上述蒸發器之間的流路、及上述膨脹機和上述油分離器之間的流路；以及旁通閥，設置在該旁通流路中， 上述控制機構進行下述控制:在上述啟動控制中，在上述工作介質泵以上述第一轉速驅動期間打開上述旁通閥，在上述工作介質泵以上述第二轉速驅動期間關閉上述旁通閥。
6.一種發電裝置的控制方法， 上述發電裝置具備: 循環流路，串聯地連接使工作介質蒸發的蒸發器、使上述工作介質膨脹的膨脹機、將從上述膨脹機與上述工作介質一起排出的潤滑油分離的油分離器、使上述工作介質凝結的凝結器、及將由上述凝結器凝結的工作介質向上述蒸發器輸送的工作介質泵； 發電機，藉助上述工作介質在上述膨脹機內膨脹而被驅動； 潤滑油泵，將上述油分離器內的潤滑油向上述膨脹機輸送；以及 溫度傳感器，檢測上述油分離器內的潤滑油的溫度， 該發電裝置的控制方法包含:潤滑油泵驅動步驟，驅動上述潤滑油泵；以及 工作介質泵驅動步驟，在由上述溫度傳感器檢測的溫度成為既定值時驅動上述工作介質泵。
7.如權利要求6所述的發電裝置的控制方法，其特徵在於， 在上述工作介質泵驅動步驟中，從由上述溫度傳感器檢測的溫度成為作為上述既定值的第一值時，隨著由上述溫度傳感器檢測的溫度上升而使上述工作介質泵的轉速逐漸上升直到成為定速轉速，在既定時間中以定速轉速驅動上述工作介質泵的轉速，經過上述既定時間後，再次與由上述溫度傳感器檢測的溫度的上升一起使上述工作介質泵的轉速從上述定速轉速逐漸上升，從由上述溫度傳感器檢測的溫度成為比上述第一值高的第二值時，以比上述定速轉速大的第二轉速驅動上述工作介質泵的轉速。
8.如權利要求6所述的發電裝置的控制方法，其特徵在於， 在上述工作介質泵驅動步驟中，直到由上述溫度傳感器檢測的溫度成為比作為上述既定值的第一值高的第二值，都以第一轉速驅動上述工作介質泵的轉速，在由上述溫度傳感器檢測的溫度成為上述第二值時，以比上述第一轉速大的第二轉速驅動上述工作介質泵的轉速。
9.如權利要求8所述的發電裝置的控制方法，其特徵在於， 上述發電裝置還具備:旁通流路，連接上述膨脹機和上述蒸發器之間的流路、及上述膨脹機和上述油分離器之間的流路；及旁通閥，設置在該旁通流路中， 在上述工作介質泵驅動步驟中，在上述工作介質泵以上述第一轉速驅動期間打開上述旁通閥，在上述工作介質泵以 上述第二轉速驅動期間關閉上述旁通閥。
【文檔編號】F01C21/06GK103670523SQ201310383508
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年8月29日 優先權日:2012年8月29日
【發明者】足立成人, 松村昌義, 成川裕, 高橋和雄 申請人:株式會社神戶制鋼所