發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置。本發(fā)明迅速地抑制發(fā)電機的旋轉數(shù)的過度的上升，并且防止發(fā)電裝置的輸出過度增大。本發(fā)明的發(fā)電裝置具備蒸發(fā)器（10）、膨脹機（12）、發(fā)電機（14）、冷凝器（16）、泵（18）、與發(fā)電機（14）連接的頻率變換器（30）以及控制頻率變換器（30）的控制部（40），頻率變換器（30）具備變換器部（32）和逆變器部（34），控制部（40）具備感測輸出的輸出感測部（42）和生成指示信號的信號生成部（44），其中，該指示信號指示變換器部（32）的開關部的導通/截止的切換，信號生成部（44）在輸出感測部（42）的檢測值成為規(guī)定值以上時降低所述指示信號的頻率。
【專利說明】
發(fā)電裝置

【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種發(fā)電裝置。

【背景技術】
[0002]從前，已知有回收來自工廠等的各種設備的排出熱量、利用該回收的排出熱量的能量從低沸點的工作介質導出動力的二元發(fā)電裝置。例如，在專利文獻I中，公開了一種發(fā)電裝置，該發(fā)電裝置具備:使液體狀的工作介質蒸發(fā)的蒸發(fā)器；流入從蒸發(fā)器流出的氣體狀的工作介質的膨脹機；與膨脹機連接的發(fā)電機；使從膨脹機流出的工作介質冷凝的冷凝器；以及對從冷凝器流出的液體狀的工作介質進行加壓而送出到蒸發(fā)器的泵。
[0003]在這樣的二元發(fā)電裝置中，使用工廠等的排出熱量，有時使工作介質蒸發(fā)用的加熱介質的溫度會從穩(wěn)定的溫度上升。當加熱介質的溫度上升時，在蒸發(fā)器中加熱介質通過與工作介質的熱交換而提供給該工作介質的熱量會增多。這樣，蒸發(fā)器中的工作介質的發(fā)熱量就會增加，膨脹機的旋轉數(shù)即發(fā)電機的旋轉數(shù)(在發(fā)電機中生成的功率)會增加。當發(fā)電機的旋轉數(shù)過于增加時，起因于發(fā)電機中的發(fā)熱量的增加的該發(fā)電機的耐久性的降低令人擔憂。
[0004]為了避免這樣的問題，在專利文獻I中，在發(fā)電機的輸出要超過預先設定的規(guī)定值的情況下，通過使泵的旋轉數(shù)降低，從而使工作介質的循環(huán)量減少。當泵的旋轉數(shù)降低時，對蒸發(fā)器的工作介質的流入量會減少。這樣，從蒸發(fā)器流出的氣體狀的工作介質的量會減少，由此，膨脹機的旋轉數(shù)即發(fā)電機的旋轉數(shù)會降低。在專利文獻I中，像這樣抑制發(fā)電機的耐久性的降低。
[0005]現(xiàn)有技術文獻專利文獻
專利文獻1:特開2008-312330號公報。


【發(fā)明內容】

[0006]發(fā)明要解決的課題
在上述專利文獻I中，在發(fā)電機的輸出要超過規(guī)定值的情況下，進行使泵的旋轉數(shù)降低的控制。但是，在該控制中，從泵的旋轉數(shù)降低開始直到蒸發(fā)器中的工作介質的蒸發(fā)量減少為止需要時間，進而，從蒸發(fā)器中的工作介質的蒸發(fā)量減少開始直到膨脹機和發(fā)電機的旋轉數(shù)降低為止也需要時間。像這樣，在從使泵的旋轉數(shù)降低時起直到發(fā)電機的旋轉數(shù)降低為止的期間，會產(chǎn)生時間的偏差，因此，在此期間發(fā)電機的輸出會過度地增大。
[0007]本發(fā)明的目的在于，迅速地抑制發(fā)電機的旋轉數(shù)的過度的上升。
[0008]用于解決課題的方案
為解決所述課題，本發(fā)明提供一種發(fā)電裝置，其特征在于，具備:使工作介質蒸發(fā)的蒸發(fā)器；流入從所述蒸發(fā)器流出的工作介質的膨脹機；與所述膨脹機連接的發(fā)電機；使從所述膨脹機流出的工作介質冷凝的冷凝器；對從所述冷凝器流出的工作介質進行加壓而送出到所述蒸發(fā)器的泵；與所述發(fā)電機連接的頻率變換器；以及控制所述頻率變換器的控制部，所述頻率變換器具備:與所述發(fā)電機連接，將在該發(fā)電機中生成的交流變換為直流的變換器部；以及與所述變換器部連接，將直流變換為交流的逆變器部，所述控制部具備:直接或間接地感測所述發(fā)電機的輸出的輸出感測部；以及生成指示信號的信號生成部，其中，該指示信號指示所述變換器部的開關部的導通(ON) /截止(OFF)的切換，所述信號生成部在所述輸出感測部的檢測值成為規(guī)定值以上時降低所述指示信號的頻率。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，通過在輸出感測部的檢測值成為規(guī)定值以上時降低指示信號的頻率，從而發(fā)電機的旋轉數(shù)降低。即，在本發(fā)明中，在輸出感測部的檢測值成為規(guī)定值以上時進行經(jīng)由變換器部降低發(fā)電機的旋轉數(shù)的控制，因此，能迅速地抑制發(fā)電機的旋轉數(shù)的過度的上升。其結果是，能防止發(fā)電裝置的輸出過度地增大。
[0010]在該情況下，所述輸出感測部也可以感測來自所述逆變器部的輸出。
[0011]在該狀態(tài)下，能進行基于來自逆變器部的輸出的控制，即，能進行基于正確的輸出的控制。
[0012]或者，所述輸出感測部也可以感測來自所述變換器部的輸出。
[0013]在該狀態(tài)下，能進行基于來自變換器部的輸出的控制，S卩，能進行基于直流且噪聲少的穩(wěn)定的輸出的控制。
[0014]或者，所述輸出感測部也可以感測來自所述發(fā)電機的輸出。
[0015]在該狀態(tài)下，進行基于來自發(fā)電機的直接的輸出的控制，因此，能更迅速地抑制發(fā)電機的旋轉數(shù)的過度的上升。
[0016]發(fā)明效果
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能迅速地抑制發(fā)電機的旋轉數(shù)的過度的上升。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是示出本發(fā)明的一個實施方式的發(fā)電裝置的概略結構的圖。
[0018]圖2是示出上述實施方式的控制部的變形例的概略結構的圖。
[0019]圖3是示出上述實施方式的控制部的變形例的概略結構的圖。
[0020]圖4是示出上述實施方式的發(fā)電裝置的比較例的概略結構的圖。
[0021]圖5是示出上述實施方式的發(fā)電裝置的比較例的概略結構的圖。

【具體實施方式】
[0022]一邊參照圖1，一邊對本發(fā)明的第一實施方式的發(fā)電裝置進行說明。
[0023]如圖1所示，該發(fā)電裝置具備:蒸發(fā)器10 ;流入從蒸發(fā)器10流出的氣體狀的工作介質的膨脹機12 ;與膨脹機12連接的發(fā)電機14 ;使從膨脹機12流出的工作介質冷凝的冷凝器16 ;對從冷凝器16流出的液體狀的工作介質進行加壓的泵18 ;按順序以串聯(lián)方式連接蒸發(fā)器10、膨脹機12、冷凝器16以及泵18的循環(huán)流路20 ;與發(fā)電機14連接的頻率變換器30 ;以及進行各種控制的控制部40。
[0024]蒸發(fā)器10使液體狀的工作介質蒸發(fā)而成為氣體狀的工作介質。具體地說，流入到蒸發(fā)器10的液體狀的工作介質通過與從外部供給到該蒸發(fā)器10的加熱介質進行熱交換而蒸發(fā)。作為供給到蒸發(fā)器10的加熱介質，例如，可舉出從工廠等排出的熱水或高溫氣體。
[0025]膨脹機12設置在循環(huán)流路20中的蒸發(fā)器10的下游側。在本實施方式中，作為膨脹機12，使用具有利用從蒸發(fā)器10排出的氣體狀的工作介質的膨脹能量來進行旋轉驅動的轉子的容積式的螺旋膨脹機。具體地說，該膨脹機12具有:內部形成有轉子室的外殼；以及以自由旋轉的方式支承在旋轉室內的雌雄一對螺紋轉子(screw rotor)。在膨脹機12中，由從形成在所述外殼的吸氣口供給到所述轉子室的工作介質的膨脹能量對所述螺紋轉子進行旋轉驅動。而且，由于在所述轉子室內膨脹而壓力降低的工作介質從形成在所述外殼的排出口排出到循環(huán)流路20。另外，作為膨脹機12，不限于容積式的螺旋膨脹機，也可以使用離心式的膨脹機或蝸桿式膨脹機等。
[0026]發(fā)電機14與膨脹機12連接。在本實施方式中，作為發(fā)電機14，使用能調整旋轉數(shù)的IPM發(fā)電機(永久磁鐵同步發(fā)電機)。具體地說，發(fā)電機14具有與膨脹機12的一對螺紋轉子中的一方連接的旋轉軸。在發(fā)電機14中，旋轉軸伴隨著所述螺紋轉子的旋轉而旋轉，由此產(chǎn)生功率。發(fā)電機14的旋轉數(shù)能由控制部40經(jīng)由頻率變換器30進行控制。另外，發(fā)電機14不限于IPM發(fā)電機，也可以是電磁鐵同步發(fā)電機等其它類型的同步發(fā)電機。
[0027]冷凝器16設置在循環(huán)流路20中的膨脹機12的下游側。冷凝器16使從膨脹機12排出的氣體狀的工作介質冷凝而成為液體狀的工作介質。具體地說，流入到冷凝器16的氣體狀的工作介質通過與從外部供給到該冷凝器16的冷卻介質進行熱交換而進行冷凝。作為供給到冷凝器16的冷卻介質，例如，可舉出冷卻水或空氣。
[0028]泵18設置在循環(huán)流路20中的冷凝器16的下游側(蒸發(fā)器10與冷凝器16之間)。泵18將在冷凝器16中冷凝的液體狀的工作介質加壓至規(guī)定的壓力，送出到循環(huán)流路20中的泵18的下游側。作為泵18，使用作為轉子而具備葉輪(impeller)的離心泵或轉子由一對齒輪構成的齒輪泵(gear pump)等。該泵18能以任意的旋轉數(shù)進行驅動。
[0029]頻率變換器30具有變換器部32和逆變器部34。變換器部32與發(fā)電機14連接，將從發(fā)電機14輸出的交流變換為直流。逆變器部34與變換器部32連接，將從變換器部32輸出的直流變換為交流(一般來說，是50Hz或60Hz的商用電力)。變換器部32具備調整發(fā)電機14的輸出的開關部32a。關于開關部32a，使用半導體開關。
[0030]控制部40具有輸出感測部42和信號生成部44。輸出感測部42感測來自逆變器部34的輸出(在本實施方式中，是交流電壓)。信號生成部44生成指示信號，該指示信號指示開關部32a的導通/截止的切換。在控制部42中，基于來自逆變器部34的輸出，使指示信號的頻率變化。
[0031]在發(fā)電裝置中，起因于供給到蒸發(fā)器10的加熱介質的溫度的上升等，有時膨脹機12的旋轉數(shù)和發(fā)電機14的旋轉數(shù)會過度地上升。在信號生成部44中，在輸出感測部42的檢測值成為規(guī)定值以上時，降低指示信號的頻率。由此，可抑制發(fā)電機14的旋轉數(shù)，可抑制在發(fā)電機14中生成的功率。其結果是，變換器部32內的直流的電壓降低，能抑制來自逆變器部34的輸出。
[0032]像以上說明的那樣，在本發(fā)電裝置中，在輸出感測部42的檢測值成為規(guī)定值以上時降低發(fā)送到變換器部32的指示信號的頻率。由此，能迅速地抑制發(fā)電機14的旋轉數(shù)的過度的上升。在本實施方式中，輸出感測部42感測來自逆變器部34的輸出，因此，可進行基于正確的輸出的控制。另外，在輸出感測部42中，除了交流的電壓以外，也可以獲取電流或功率作為檢測值。在以下的圖3所示的情況下也是同樣的。
[0033]在此，雖然在上述實施方式中示出了輸出感測部42感測逆變器部34的輸出的結構，但是，也可以如圖2所示，輸出感測部42感測變換器部32的輸出。這樣，就能進行基于變換器部32的輸出的控制，即，能進行基于直流且噪聲少的穩(wěn)定的輸出的控制。此外，能進行比基于逆變器部34的輸出更快的控制。在該情況下，關于所述規(guī)定值，使用直流的電壓、電流或功率。
[0034]輸出感測部42也可以如圖3所示，直接感測發(fā)電機14的輸出。這樣，能在更早的階段進行控制，因此，能更迅速地抑制發(fā)電機14的旋轉數(shù)的上升。
[0035](第一比較例)
圖4是示出上述實施方式的發(fā)電裝置的第一比較例的概略結構。另外，在第一比較例中，只對與上述實施方式不同的部分進行說明，省略對與上述實施方式相同的構造、作用以及效果的說明。
[0036]第一比較例的發(fā)電裝置的控制部40具有輸出感測部42和泵控制部46。泵控制部46在輸出感測部42的檢測值成為規(guī)定值以上時，經(jīng)由逆變器部47使泵18的旋轉數(shù)降低。當泵18的旋轉數(shù)降低時，流入到蒸發(fā)器10的液體狀的工作介質的量會減少，因此，從該蒸發(fā)器10流出的氣體狀的工作介質的量減少。其結果是，膨脹機12的旋轉數(shù)減少，即，發(fā)電機14的旋轉數(shù)(發(fā)電機14中的發(fā)電功率)減少。
[0037]但是，在該第一比較例中，在從泵18的旋轉數(shù)降低開始直到發(fā)電機14的旋轉數(shù)降低為止的期間，會產(chǎn)生時間的偏差。因此，優(yōu)選像上述實施方式那樣，控制部40直接控制發(fā)電機14的旋轉數(shù)。
[0038](第二比較例)
圖5示出上述實施方式的發(fā)電裝置的第二比較例的概略結構。另外，在第二比較例中，也只對與上述實施方式不同的部分進行說明，省略對與上述實施方式相同的構造、作用以及效果的說明。
[0039]第二比較例的發(fā)電裝置還具備對膨脹機12進行旁路的旁路流路22和設置在旁路流路22的旁路閥24。
[0040]控制部40具有輸出感測部42和閥控制部48。閥控制部48在輸出感測部42的檢測值成為規(guī)定值以上時打開旁路閥24。當旁路閥24被打開時，從蒸發(fā)器10流出的氣體狀的工作介質的一部分在不經(jīng)由膨脹機12的情況下導向冷凝器16，因此，流入到膨脹機12的氣體狀的工作介質的量減少。其結果是，膨脹機12的旋轉數(shù)減少，即，發(fā)電機14的旋轉數(shù)(發(fā)電機14中的發(fā)電功率)減少。
[0041]但是，在該第二比較例中，需要旁路流路22和旁路閥24，裝置整體變得復雜化。因此，優(yōu)選像上述實施方式那樣，在不使用旁路流路22和旁路閥24的情況下，控制部40直接控制發(fā)電機14的旋轉數(shù)。
[0042]附圖標記說明 10:蒸發(fā)器；
12:膨脹機；
14:發(fā)電機；
16:冷凝器；
18:栗；20:循環(huán)流路；
22:芳路流路；
24:旁路閥；
30:頻率變換部；32:變換器部；32a:開關部；
34:逆變器部；
40:控制部；
42:輸出感測部；44:信號生成部。
【權利要求】
1.一種發(fā)電裝置，其特征在于，具備: 蒸發(fā)器，使工作介質蒸發(fā)； 膨脹機，流入從所述蒸發(fā)器流出的工作介質； 發(fā)電機，與所述膨脹機連接； 冷凝器，使從所述膨脹機流出的工作介質冷凝； 泵，對從所述冷凝器流出的工作介質進行加壓而送出到所述蒸發(fā)器； 頻率變換器，與所述發(fā)電機連接；以及 控制部，控制所述頻率變換器， 所述頻率變換器具備: 變換器部，與所述發(fā)電機連接，將在該發(fā)電機中生成的交流變換為直流；以及 逆變器部，與所述變換器部連接，將直流變換為交流， 所述控制部具備: 輸出感測部，直接或間接地感測所述發(fā)電機的輸出；以及 信號生成部，生成指示信號，該指示信號指示所述變換器部的開關部的導通/截止的切換， 所述信號生成部在所述輸出感測部的檢測值成為規(guī)定值以上時降低所述指示信號的頻率。
2.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)電裝置，其中， 所述輸出感測部感測來自所述逆變器部的輸出。
3.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)電裝置，其中， 所述輸出感測部感測來自所述變換器部的輸出。
4.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)電裝置，其中， 所述輸出感測部感測來自所述發(fā)電機的輸出。
【文檔編號】H02P9/06GK104242758SQ201410248543
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權日:2013年6月7日
【發(fā)明者】足立成人, 松村昌義, 成川裕 申請人:株式會社神戶制鋼所