动力产生装置及该装置的运转方法
动力产生装置及该装置的运转方法
【专利摘要】本发明提供一种动力产生装置。在能够将由热机产生的动力与和该热机另外设置的驱动源的动力组合利用的动力产生装置中，为了避免在装置的起动时、停止时发生的问题，本发明的装置由旋转机械驱动源以及热机构成，所述旋转机械驱动源对旋转机械产生旋转驱动力，所述热机构成为与上述旋转机械驱动源协同作用而驱动上述旋转机械；上述热机具备膨胀机，所述膨胀机使气化的动作介质膨胀而产生旋转驱动力；在上述膨胀机上设有旁通配管，所述旁通配管将上述膨胀机的动作介质入口与动作介质出口连通；在上述旁通配管上具备开闭阀，所述开闭阀将上述旁通配管开闭。
【专利说明】动力产生装置及该装置的运转方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及能够将由热机产生的动力与和该热机另外设置的驱动源的动力组合利用的动力产生装置及该装置的运转方法。
【背景技术】
[0002]二元循环机那样的热机为通过由兰肯循环等热力学循环将氨、戊烷、氟利昂、替代氟利昂等低沸点介质等动作介质膨胀、冷凝、将热变换为动力(将热能变换为动能)的结构。
[0003]这样的热机具备使液体的动作介质气化的蒸发器、使动作介质的蒸汽膨胀的膨胀机、使由膨胀机使用过的气体的动作介质冷凝为液体的冷凝器、和将冷凝后的动作介质压缩并使其循环的循环泵。此外，通过该膨胀机的旋转驱动得到的旋转驱动力经由旋转驱动轴被取出到收容有膨胀机的壳体之外，为了使连接在旋转驱动轴上的旋转机械(例如发电机等)旋转而使用。
[0004]作为使这样的热机平顺地起动的方法，已知有例如日本.特开2008 - 175402号中公开那样的方法。该先行技术的冷冻循环装置的运转方法具备依次连接以使制冷剂循环的压缩机、散热器、膨胀机和蒸发器，还具有控制上述散热器的能力的散热器能力控制机构或控制上述蒸发器的能力的蒸发器能力控制机构，具有在上述压缩机的起动时将上述散热器能力控制机构或上述蒸发器能力控制机构的能力在某个时间中控制为比通常运转时低的起动步骤、和通常运转步骤。
[0005]可是，在上述先行技术的热机(冷冻循环装置)中具备的发电机是直接受到热机的膨胀机产生的旋转驱动力而进行发电的结构，即“从动型的旋转机械”，当然，在不能从膨胀机得到旋转驱动力的情况下，发电机是停止的原状。
[0006]另一方面，提出了由二元循环机那样的热机产生旋转驱动力、利用得到的旋转驱动力作为用来“补偿与热机另外设置的驱动源的动力”的辅助动力的技术。例如，设想由马达驱动驱动的气体压缩机。该气体压缩机是能够通过自己自身起动、运转的“主动型的旋转机械”，考虑对该气体压缩机辅助地施加热机的旋转驱动力的系统。
[0007]在此情况下，可以想到在该系统的起动时例如发生以下所述那样的不良状况。
[0008]S卩，使主动型的旋转机械即气体压缩机的马达起动、并且也使热机起动。此时，由于热机不是稳定运转状态，所以不仅不能将来自膨胀机的旋转动力作为辅助动力对马达施力口，相反气体压缩机的马达使膨胀机旋转，系统整体的启动有可能变得非常慢。此外，在此状况下，向膨胀机流入的动作介质是液体，膨胀机的旋转负荷变得过大，有可能导致膨胀机的损坏。
[0009]这样的不良状况是非常重大的问题，通过上述先行技术也不能解决。
[0010]这是因为，上述先行技术的热机不产生用来辅助与该热机另外设置的驱动源的动力的辅助动力，而原本系统结构不同。除此以外，其运转方法是解决“在膨胀机不驱动的状态下循环泵(记载为压缩机)持续运转，循环泵的负荷变大”等“在热机内产生的不良状况”的方法，不是解决本申请发明作为问题的由热机和连结在其上的主动型的旋转机械构成的 系统中的起动时的问题的方法。
【发明内容】
[0011]所以，本发明鉴于上述问题，关于能够将由热机产生的动力和与该热机另外设置的驱动源的动力组合利用的动力产生装置，目的是提供一种能够可靠地避免在装置的起动时、停止时等发生的问题的动力产生装置及该装置的运转方法。
[0012]为了达到上述目的，在本发明中采用以下的技术手段。
[0013]本发明的动力产生装置由旋转机械驱动源以及热机构成，所述旋转机械驱动源对旋转机械产生旋转驱动力，所述热机构成为与上述旋转机械驱动源协同作用而驱动上述旋转机械；这里，上述热机具备膨胀机，所述膨胀机使气化的动作介质膨胀而产生旋转驱动力；在上述膨胀机上设有旁通配管，所述旁通配管将上述膨胀机的动作介质入口与动作介质出口连通；在上述旁通配管上具备开闭阀，所述开闭阀将上述旁通配管开闭。
[0014]根据上述结构，通过在上述旋转机械的起动时或停止时等将上述开闭阀暂时打开，能够可靠地避免在装置的起动时或停止时等发生的问题。
[0015]在上述结构的动力产生装置中，可以是，上述动力产生装置具备控制装置，所述控制装置控制上述开闭阀的开闭；上述控制装置在将上述旋转机械驱动源及上述热机起动时进行控制，以在将上述开闭阀打开而使动作介质向上述旁通配管流入后，使上述旋转机械驱动源起动，在判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化时将上述开闭阀关闭。
[0016]在上述结构的动力产生装置中，也可以是，上述动力产生装置具备吸入压力检测器，所述吸入压力检测器检测上述膨胀机的吸入压力；上述控制装置当由上述吸入压力检测器检测出的压力值为规定的压力值以上时，判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化。
[0017]或者，在上述结构的动力产生装置中，也可以是，上述动力产生装置具备吸入压力检测器以及吐出压力检测器，所述吸入压力检测器检测上述膨胀机的吸入压力，所述吐出压力检测器检测上述膨胀机的吐出压力；上述控制装置当由上述吸入压力检测器检测出的压力值与由上述吐出压力检测器检测出的压力值的差成为规定的值以上时，判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化。
[0018]或者，在上述结构的动力产生装置中，也可以是，上述旋转机械是气体压缩机；上述动力产生装置具备温度检测器，所述温度检测器检测上述气体压缩机的排出气体温度；上述控制装置当由上述温度检测器检测出的温度值成为规定的温度值以上时，判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化。
[0019]或者，在上述结构的动力产生装置中，上述控制装置具备时间测量器，所述时间测量器测量从上述旋转机械驱动源被起动起的经过时间；上述控制装置当由上述时间测量器检测出的经过时间成为规定的时间以上时，判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化。
[0020]此外，在上述结构的动力产生装置中，可以是，上述动力产生装置具备控制装置，所述控制装置控制上述开闭阀的开闭；上述控制装置当将上述旋转机械驱动源及上述热机停止时，进行控制，以将上述开闭阀打开，使动作介质向上述旁通配管流入，使上述膨胀机的驱动停止。
[0021]此外，在上述结构的动力产生装置中，可以是，上述动力产生装置具备控制装置，所述控制装置控制上述开闭阀的开闭；上述控制装置在上述旋转机械驱动源及上述热机进行稳定运转的状况下，当上述旋转机械驱动源停止时，进行控制，以将上述开闭阀打开，使动作介质向上述旁通配管流入，使上述膨胀机的驱动停止。
[0022]此外，在上述结构的动力产生装置中，也可以是，上述旋转机械是将被供给的气体压缩为高压的压缩机，上述旋转机械驱动源是马达；使用由上述压缩机生成的高压气体具有的热作为上述热机的蒸发器中的向动作介质的热源。
[0023]此外，在上述结构的动力产生装置中，也可以是，上述旋转机械驱动源是第2膨胀机，所述第2膨胀机通过由蒸汽构成的加热介质膨胀而产生动力；上述热机的蒸发器用由上述第2膨胀机膨胀后的加热介质将上述动作介质加热，使其气化。
[0024]在该方式中，向蒸发器导入前的加热介质在第2膨胀机中膨胀，所以向蒸发器导入时的加热介质的加压与以往的结构相比变低。因此，能够降低在蒸发器的构成部件中发生的应变，能够减轻蒸发器的负担。并且，由于第2膨胀机连接在设有旋转机的转子部的旋转轴上，所以在第2膨胀机中，能够将加热介质的能量作为转子部的驱动能量取出。因而，能够将加热介质的能量没有浪费地利用，所以能够提高作为旋转机驱动系统的性能。即，成为在第2膨胀机中利用加热介质的压力、而在蒸发器中利用压力被降低的加热介质的温度的结构，因而，能够将加热介质具有的能量比以往更高效率地利用。
[0025]此外，在上述结构的动力产生装置中，也可以是，具有:连接在上述热机的旋转轴上的第I轴部、连接在上述第2膨胀机的旋转轴上的第2轴部、和将上述第I轴部与上述第2轴部结合以传递驱动力的结合部；上述结合部由在上述第I轴部与上述第2轴部之间变换转速的增减速机构构成。
[0026]此外，在上述结构的动力产生装置中，也可以是，对上述第2膨胀机的旋转轴的轴承，作为润滑剂而供给在上述热机的冷凝器中使用过的水、或者在上述热机的蒸发器中从上述蒸汽冷凝的水。
[0027]此外，在上述结构的动力产生装置中，也可以是，具有:连接在上述热机的旋转轴上的第I轴部、连接在上述旋转机械驱动源的旋转轴上的第2轴部、和将上述第I轴部与上述第2轴部结合以传递驱动力的结合部；上述第I轴部及上述第2轴部的至少一方被收容在密闭体内；上述结合部由将上述第I轴部与上述第2轴部磁结合的磁耦合器构成。
[0028]进而，本发明是上述结构的动力产生装置的运转方法，在将上述热机及上述旋转机械驱动源起动时，在将上述开闭阀打开而使上述动作介质向上述旁通配管流入后，使上述热机及上述旋转机械驱动源起动，如果判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化，则将上述旁通配管的开闭阀关闭；当将上述热机及上述旋转机械驱动源停止时，将上述开闭阀打开，使上述动作介质向上述旁通配管流入，将上述膨胀机的驱动停止。
[0029]或者，在上述结构的动力产生装置的运转方法中，在上述旋转机械驱动源进行稳定运转的状况下，当上述旋转机械驱动源停止时，将上述开闭阀打开，使上述动作介质向上述旁通配管流入，将上述膨胀机的驱动停止。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是概略地表示有关本发明的第I实施方式的动力产生装置的结构的图。
[0031]图2是表示设在第I实施方式的动力产生装置中的磁耦合器的立体图。[0032]图3是表示第I实施方式的动力产生装置的运转方法的流程图。
[0033]图4是概略地表示有关本发明的第2实施方式的动力产生装置的结构的图。
[0034]图5是概略地表示有关本发明的第3实施方式的动力产生装置的结构的图。
[0035]图6是概略地表示有关本发明的第4实施方式的动力产生装置的结构的图。
[0036]图7是概略地表示有关本发明的第5实施方式的动力产生装置的结构的图。
[0037]图8是概略地表示有关本发明的第6实施方式的动力产生装置的结构的图。
[0038]图9是概略地表示有关本发明的第7实施方式的动力产生装置的结构的图。
【具体实施方式】
[0039][第I实施方式]
以下，基于【专利附图】
【附图说明】有关本发明的动力产生装置100的第I实施方式。
[0040]如图1所示，第I实施方式的动力产生装置100具有辅助动力产生装置I和驱动旋转机械11的马达53这两个动力产生源。辅助动力产生装置I具有热机4和动力传递轴6，所述热机4具备具有通过动作介质T的蒸汽的膨胀旋转驱动的驱动部2 (在本实施方式中是螺杆转子2)的膨胀机3，所述动力传递轴6将由该膨胀机3产生的旋转驱动力向收容着膨胀机3的壳体5的外部取出。
[0041]该壳体5在由隔壁7包围的内部收容有膨胀机3的驱动部2。动力传递轴6中间隔着隔壁7而被分割为位于壳体5内的驱动轴8和位于壳体5外的从动轴9。此外,在分割后的动力传递轴6、即驱动轴8和从动轴9上，为了将膨胀机3的旋转驱动力向壳体5的外部传递而设有磁稱合器10。
[0042]这样，辅助动力产生装置I通过由驱动轴8及从动轴9形成的动力传递轴6和磁耦合器10构成，为通过动力传递轴6将旋转驱动力向壳体5的外部传递并向与热机4另外设置的旋转机械11传送、作为该旋转机械11的辅助动力利用的结构。
[0043]本发明是关于能够避免在将上述辅助动力产生装置I起动或停止时发生的问题的技术的，在此之前，对辅助动力产生装置1、该辅助动力产生装置I动力辅助的旋转机械11进行说明。
[0044]首先，对动力产生装置I供给辅助动力的对象即旋转机械11详细地说明。
[0045]作为第I实施方式的旋转机械11，采用将被供给的气体V压缩为高压的“气体压缩机”。
[0046]如图1所示，气体压缩机50是无油式的多级气体压缩机，所述无油式的多级气体压缩机具备轴串联连接的多个压缩机构(第一级压缩机构51、第二级压缩机构52)、和驱动该多个压缩机构的马达53，并且不使用润滑油。产生驱动力的马达53是电动马达。在这样的气体压缩机50中，从外部导入的气体V被第一级压缩机构绝热压缩而成为高压的气体V，被向第二级压缩机构输送。被输送的高压的气体V被第二级压缩机构进一步绝热压缩而成为高压的气体V。此时，生成的气体V被升温而具有大量的热。将这样生成的高压的气体V通过冷却器54等冷却装置根据使用目的冷却到需要的温度。
[0047]以上所述的气体压缩机50 (旋转机械11)是作为一个组件向用户提供的，具有马达53，能够以其单体工作(主动型的旋转机械)。本实施方式的辅助动力产生装置I对该气体压缩机50附加地安装，对气体压缩机50进行动力辅助。[0048]另一方面，详细地说明在第I实施方式的辅助动力产生装置I中具备的热机4。
[0049]作为在第I实施方式的辅助动力产生装置I中具备的热机4，例示二元循环机。
[0050]如图1所示，二元循环机4装备在循环配管上，所述循环配管将使液体的动作介质T蒸发的蒸发器13、使由该蒸发器13蒸发的动作介质T的蒸汽膨胀而使驱动部2 (例如后述的螺杆转子2)旋转驱动的膨胀机3 ;使由该膨胀机3膨胀后的动作介质T的蒸汽冷凝而变化为液体的动作介质T的冷凝器12、和通过将由该冷凝器12冷凝后的液体的动作介质T向蒸发器13压送而使动作介质T循环的介质循环泵14以闭环状连接而成。
[0051]膨胀机3具有利用膨胀前后的蒸汽的压力差旋转驱动的螺杆转子2 (驱动部2)。螺杆转子2以驱动轴8为中心旋转自如，能够将产生的旋转驱动力经由驱动轴8向连接在该驱动轴8上的磁耦合器10传递。
[0052]在膨胀机3的螺杆转子(驱动部)2的周围设有壳体5 (隔壁7)，通过该壳体5能够将内部和外部气密地隔尚。在该被气密地隔尚的壳体5的内部,与螺杆转子2 —起收容有由二元循环机4使用的低沸点介质的动作介质T。
[0053]在上述膨胀机3与气体压缩机50之间，配设有将由膨胀机3的螺杆转子2产生的旋转驱动力向气体压缩机50传递的动力传递机构。
[0054]动力传递机构具备中间隔着隔壁7被分割为驱动轴8和从动轴9的动力传递轴6、还有将隔着隔壁7被划分到壳体5的内外的这两轴磁连结的磁耦合器10 (参照图2)，具备具有这些动力传递轴6和磁耦合器10的动力传递路径15。
[0055]并且，将经由磁耦合器10取出的旋转驱动力向由与上述二元循环机4另外设置的驱动源16的动力驱动的气体压缩机50传送，用在用来驱动该气体压缩机50的辅助动力中。
[0056]此外，在经由磁耦合器10取出的旋转驱动力被传递的动力传递路径15中，设有将动力传递轴6的旋转速度变速并将辅助动力向下游侧传递的变速器17、和控制向气体压缩机50的辅助动力的传递状态的离合器机构18。
[0057]接着，对构成辅助动力产生装置I的动力传递轴6、磁耦合器10进行说明。
[0058]如图1所示，动力传递轴6隔着壳体5的隔壁7被分割为驱动轴8和从动轴9。作为动力传递轴6之一的驱动轴8是沿着膨胀机3的螺杆转子2的旋转轴心配备的旋转轴。驱动轴8的一端(图1的右侧)连结在作为膨胀机3的驱动部2的螺杆转子2上，另一端(图1的左侧)伸长到隔壁7的附近，在该另一端侧的前端上设有安装着驱动侧磁铁的磁耦合器10的外筒体20。
[0059]另一方面，作为动力传递轴6之一的从动轴9是沿着与驱动轴8同轴的方向配备的能够旋转的轴。从动轴9的一端(图1的右侧)朝向膨胀机3侧伸长，在该一端上设有安装着从动侧磁铁的内插体22，另一端(图1的左侧)连接在后述的变速器17上。
[0060]如图1、图2所示，磁耦合器10由设在驱动轴8上的外筒体20、和设在从动轴9上的内插体22构成。
[0061 ] 外筒体20是朝向气体压缩机50侧(与螺杆转子2侧相反侧)开口的有底圆筒状的部件，由非磁性体形成。在外筒体20上以同轴状连结着驱动轴8，此外，在其形成为圆筒状的部分上，以相互对置的方式设有在周向上离开配备的两个驱动侧磁铁。
[0062]内插体22是圆柱体，外筒体20同样由非磁性体形成。内插体22能够松动嵌插在外筒体20的内侧，在内插体22的外周面(插入在外筒体20的内侧的部分的外周面)上安装有与驱动侧磁铁25对应的数量的从动侧磁铁26。此外,磁稱合器的驱动侧磁铁25及从动侧磁铁26各自的磁铁的数量并不限定于两个，也可以是其以上。
[0063]这些驱动侧磁铁25和从动侧磁铁26相互使不同的磁极面对而配备，在两磁铁25、26之间透过隔壁7而引起磁引力，能够将驱动轴8的旋转驱动力向从动轴9传递。
[0064]对本发明的辅助动力产生装置I的结构依次进行了说明，接着对在二元循环机4中具备的蒸发器13进行说明。
[0065]在第I实施方式的二元循环机4中具备的蒸发器13为了能够利用由气体压缩机50产生的热量作为使动作介质T气化的热源，在介质循环泵14的下游侧具备两个以上(在图1中是第I蒸发器56、第2蒸发器57)。
[0066]这些第I蒸发器56及第2蒸发器57并列地配备在循环配管55上。在第I蒸发器56、第2蒸发器57的入侧，分别连接着从连接在介质循环泵14的下游侧的循环配管55并列地分支的配管。从第I蒸发器56、第2蒸发器57的出侧延伸的配管分别连接在膨胀机3的上游侧的循环配管55上。
[0067]在第I蒸发器56中，由气体压缩机50的第一级压缩机构51绝热压缩后的高压的气体V流入，高压的气体V的热量与动作介质T热交换。将热交换后的高压的气体V向第二级压缩机构52输送。
[0068]在第2蒸发器57中，由第二级压缩机构52绝热压缩后的高压的气体V流入，高压的气体V的热量与动作介质T热交换。热交换后的高压的气体V被向冷却器54 (冷却装置)输送，根据使用目的而被冷却到需要的温度。
[0069]这样生成的气体的动作介质T经过连接在第I蒸发器56及第2蒸发器57的出侧的循环配管55被向膨胀机3输送。
[0070]可是，在连接在第I蒸发器56及第2蒸发器57的出侧的循环配管55与膨胀机3之间，配设有旁通配管63 (迂回流路)。
[0071]该旁通配管63配设为，将膨胀机3的入口与膨胀机3的出口连通。在该旁通配管63上，具备切换该旁通配管63内的流通状态的开闭阀64。根据辅助动力产生装置I的运转状况，开闭阀64开启、关闭，能够进行动作介质T的流通、或将动作介质T的流通切断。
[0072]通过利用该旁通配管63，能够避免在将辅助动力产生装置I起动或停止时发生的问题，但其详细情况后述。
[0073]以下，参照附图，关于有关第I实施方式的辅助动力产生装置I的动作方式、特别是稳定运转时的动作进行说明。
[0074]如图1所示，在第I蒸发器56中，利用由第一级压缩机构51生成的高压的气体V的热量(热交换)，使液体的动作介质T气化，生成蒸汽的动作介质T。此外，在第2蒸发器57中，与第I蒸发器56同样,利用由第二级压缩机构52生成的高压的气体V的热量(热交换)，使液体的动作介质T气化，生成蒸汽的动作介质T。这样生成的蒸汽的动作介质T经过连接在第I蒸发器56及第2蒸发器57的出侧的循环配管55被向膨胀机3输送。
[0075]在膨胀机3中，由第I蒸发器56及第2蒸发器57生成的动作介质T的蒸汽膨胀，利用膨胀前后的动作介质T的压力差，驱动部2旋转驱动。
[0076]在膨胀机3中使用的低压的动作介质T的蒸汽经过膨胀机3的出侧的循环配管55被向冷凝器12送出。在冷凝器12中，从膨胀机3送出来的动作介质T的蒸汽与冷却水W热交换，被冷凝为液体的动作介质T。
[0077]在冷凝器中成为液体的动作介质T被向介质循环泵14送出。该液体的动作介质T被介质循环泵14升压，经过循环配管55被向两蒸发器56、57再次压送。
[0078]另一方面，由膨胀机3产生的旋转驱动力经由磁耦合器10被取出到壳体5的外部的旋转驱动力经由连结在磁耦合器10上的从动轴9最初被传递给变速器17。
[0079]由变速器17变速为最适合驱动气体压缩机50的旋转速度后，将变速后的旋转驱动力经由离合器机构18向气体压缩机50的马达53传递，进行动力辅助。
[0080]但是，当运转辅助动力产生装置I时，可以想到以下这样的问题。
[0081]例如，在对停止状态的气体压缩机50供给电力、再次启动(起动)时，有可能发生以下这样的不良状况。
[0082]如果对停止状态的气体压缩机50供给电力而马达53开始旋转，则马达53驱动压缩机构51、52。此时，在辅助动力产生装置I即二元循环中，用来驱动膨胀机3的热量没有被供给给蒸发器13，液体的动作介质T在循环配管55内循环。液体的动作介质T不仅不能驱动膨胀机3，而且发生气体压缩机50的马达53使液体的动作介质T流入的膨胀机3 (作为负荷作用)旋转的状况。即，气体压缩机50的马达53要使压缩机构51、52和膨胀机3的两者旋转，对该马达53附加很大的负荷，装置整体的启动变慢。
[0083]但是，在本实施方式中，通过采用图3那样的运转方法，避免了该问题。
[0084]S卩，在有关第I实施方式的辅助动力产生装置I中，在气体压缩机50的起动时将开闭阀64打开(图3的S101、S102)。通过这样能够在旁通配管63中流通，使液体状态的动作介质T在膨胀机3的入侧跟前分支，几乎不向膨胀机3流入。于是，膨胀机3成为可空转状态，避免了上述不良状况。
[0085]然后，气体压缩机50成为稳定运转，将高压气体V排出。该高压气体V具有的热量经由蒸发器13使动作介质T蒸发。测量膨胀机3的吸入压力或膨胀机3的吸入侧与吐出侧的压力差、或者气体压缩机50的排热温度，如果确认该测量值是规定的值以上(图3的S103),则将旁通配管63的开闭阀64关闭(图3的S104)。气化的全部的动作介质流入到膨胀机3中，辅助动力产生装置I成为稳定运转。另外，在S103中，也可以判断气体压缩机50的运转时间是否成为一定时间以上，如果成为一定时间以上，则向S104前进。这里，上述规定的值及一定时间设定为可看作向膨胀机流入的动作介质成为气化的状态的值。
[0086]如图1所示，作为用来实现上述运转方法的装置结构，有关第I实施方式的动力产生装置100具有控制装置70。进而，在S103中使用膨胀机3的吸入压力的情况下设置吸入压力检测器Ps，在S103中使用膨胀机3的吸入侧与吐出侧的压力差的情况下设置吸入压力检测器Ps及吐出压力检测器Pd，在S103中使用气体压缩机50的排热温度的情况下设置温度检测器T。在图1的形态中，测量气体压缩机50的第一级压缩机构51的吐出气体温度，但也可以代之而测量第二级压缩机构52的吐出气体温度。
[0087]在以在气体压缩机50的起动时自动将开闭阀64打开、在一定时间后自动将开闭阀64关闭的方式运转的情况下，控制装置70具有测量从气体压缩机50被起动起的经过时间的时间测量器71而构成。
[0088]S103中的判别也可以仅使用上述4个判别方法中的一个。或者，也可以将多个判别方法组合，当使用的判别方法的全部成为将开闭阀64打开的条件时进行控制以将开闭阀64打开。
[0089]开闭阀64的开闭也可以不使用控制装置70，而通过操作者的手动操作进行。
[0090]接着，对气体压缩机50的停止时的辅助动力产生装置I的运转进行说明。在气体压缩机50的刚停止后，蒸汽的动作介质T经过循环配管55向辅助动力产生装置I的膨胀机3持续流入。在此状态下，膨胀机3除了气体压缩机50的压缩机构51、52以外连马达53也驱动，成为过负荷状态。在过负荷变得很大的情况下，存在于膨胀机3与马达53之间的磁耦合器10不能传递动力而成为空转状态，相反，膨胀机3还有可能无负荷而过量旋转。
[0091]但是，有关第I实施方式的辅助动力产生装置I在这样的停止时，通过将开闭阀64打开(图3的S201)而使旁通配管63能够流通，抑制动作介质向膨胀机3的流入。结果，膨胀机3的驱动停止。然后，气体压缩机50的马达53的驱动停止，并且压缩机构51、52的驱动也停止(图3的S202)。于是，可靠地避免上述不良状况。另外，将开闭阀64打开的动作及将马达53的驱动停止的动作也可以同时进行。关于以下的停电时的辅助动力产生装置I的运转也是同样的。
[0092]在气体压缩机50中，有因突然的停电等而在稳定运转时不再供给电力的情况。在辅助动力产生装置I的膨胀机3中，由于蒸汽的动作介质T经过循环配管55持续流入，所以膨胀机3连通过停电而停止的气体压缩机50的压缩机构51、52及马达53都驱动，成为过负荷状态。在过负荷变得很大的情况下，存在于膨胀机3与马达53之间的磁耦合器10不能传递动力而成为空转状态，相反，膨胀机3还有可能无负荷而过量旋转。
[0093]但是，有关第I实施方式的辅助动力产生装置I在这样的停电时，通过将开闭阀64打开(图3的S201)而使旁通配管63成为流通状态，抑制动作介质向膨胀机3的流入，膨胀机3的驱动停止。然后，气体压缩机50的马达53的驱动停止，并且压缩机构51、52的驱动也停止(图3的S202)。于是，可靠地避免上述不良状况。
[0094]在将上述开闭阀64开闭时，也可以通过操作者的手动操作进行，但也可以自动检测停电，在检测到停电时自动将开闭阀64打开。
[0095][第2实施方式]
接着，基于附图对本发明的动力产生装置100的第2实施方式进行说明。
[0096]如图4所示，有关第2实施方式的辅助动力产生装置I的结构在以下的点上与第I实施方式不同。
[0097]即，在第2实施方式的二元循环机4中，使动作介质T气化的热源被从外部供给这一点不同。换言之，不将由旋转机械11产生的热量作为使动作介质T气化的热源利用(回收)。这样，第2实施方式的辅助动力产生装置I具备简单的装置结构的二元循环机4。另夕卜，在旋转机械11中，也可以使用马达或压缩机等各种旋转机械。
[0098]但是，配设将膨胀机3的入口与出口连通的旁通配管63、在该旁通配管63上具备将动作介质T的流通开启、关闭的开闭阀64这一点与第I实施方式大致相同。
[0099]在该辅助动力产生装置1、即二元循环机4中，也有在第I实施方式中叙述那样的起动时或停止时发生不良状况的情况。
[0100]如果是该情况，也通过使用将膨胀机3的入侧与膨胀机3的出侧连结的旁通配管63、基于图3那样的流程图进行运转，即使是第2实施方式的装置，也能够可靠地避免在起动时、停止时等发生的问题。
[0101]另外，由于第2实施方式的其他结构、起到的作用效果与第I实施方式大致相同，所以其说明省略。另外，在图4中，控制装置及各种检测器的图示省略。
[0102][变形例]
在以上所述的第I实施方式、第2实施方式的装置100中，可以如以下这样使结构变形。
[0103]例如，在第I实施方式中，使用由气体压缩机50生成的高压气体V具有的热量作为二元循环机4的热源，但在旋转机械11中采用水冷式的发动机(内燃机)的情况下，作为二元循环机4的热源也可以使用将发动机冷却的冷却水。
[0104]此外，通过作为在辅助动力产生装置I中配备的离合器机构18而采用空气离合器，也能够避免停电时或起动时的不良状况。
[0105]即，也可以在离合器机构18中使用空气离合器，将由气体压缩机50压缩后的气体V的一部分向空气离合器引导。
[0106]例如，在因突然的停电等而稳定运转中的气体压缩机50停止的情况下，不再供给高压的气体V (仅为低压的气体V)，空气离合器成为非动作，辅助动力产生装置I的膨胀机3和气体压缩机50的马达53自动地成为非连动。因此，能够可靠地避免上述停电时的不良状况的发生。在气体压缩机50的稳定运转时，由于被供给高压的气体V,所以空气离合器成为动作状态。
[0107]这样的空气离合器的动作在将气体压缩机50启动时也同样发生。S卩，在起动时，没有被从气体压缩机50供给高压的气体V (仅为低压的气体V)，空气离合器成为非动作，辅助动力产生装置I的膨胀机3和气体压缩机50的马达53自动地在一定时间中成为非连动。因此，能够可靠地避免上述起动时的不良状况的发生。
[0108][第3实施方式]
图5表示第3实施方式的动力产生装置的结构。具体而言，该动力产生装置具备作为动作介质循环的二元循环机的循环回路110、作为旋转机的发电机120、加热介质回路130、和进行各种控制的控制部150。另外，在循环回路110内，比水沸点低的动作介质(例如HFC245fa)循环。
[0109]循环回路110是串联连接着使动作介质气化的蒸发器111、使处于气体状态的动作介质膨胀的第I膨胀机113、使由第I膨胀机113膨胀后的动作介质冷凝的冷凝器114、和将由冷凝器114冷凝后的动作介质向蒸发器111输送的动作介质泵115的闭回路。
[0110]蒸发器111使液态的动作介质气化。蒸发器111具有动作介质流动的动作介质流路11 la、和加热介质流动的加热介质流路111b。加热介质流路Illb如后述那样连接在加热介质回路130上，加热介质流动。在动作介质流路Illa中流动的动作介质与在加热介质流路Illb中流动的加热介质热交换而蒸发。
[0111]第I膨胀机113设在循环回路110中的蒸发器111的下游侧，通过使由蒸发器111蒸发后的动作介质膨胀，从该动作介质取出动能。在本实施方式中，作为第I膨胀机113而使用螺杆膨胀机。在螺杆膨胀机中，在形成在第I膨胀机113的壳体113a内的转子室(未图示)中收容着阴阳一对螺杆转子113b。在该螺杆膨胀机中，通过从形成在壳体113a上的吸气口供给到上述转子室中的动作介质的膨胀力，螺杆转子113b旋转。然后，通过在上述转子室内膨胀而压力下降后的动作介质被从形成在壳体113a上的排出口排出。另外，第I膨胀机113并不限定于螺杆膨胀机，也可以由涡轮型的膨胀机等、其他的膨胀机构成。
[0112]冷凝器114使从第I膨胀机113排出的气态的动作介质冷凝而成为液态的动作介质。冷凝器114具有气态的动作介质流动的动作介质流路114a、和冷却介质流动的冷却介质流路114b。冷却介质流路114b连接在冷却介质回路117上，在该冷却介质回路117中，从外部供给的冷却介质流动。作为冷却介质，可以举出例如由冷却塔冷却后的冷却水。在动作介质流路114a中流动的动作介质通过与在冷却介质流路114b中流动的冷却介质热交换而冷凝。
[0113]动作介质泵115用来在循环回路110内使动作介质循环，设在循环回路110中的冷凝器114的下游侧(蒸发器111与冷凝器114之间)。该动作介质泵115将由冷凝器114冷凝后的液态的动作介质加压到规定的压力，向蒸发器111送出。作为动作介质泵115，使用具备叶轮作为转子的离心泵、或转子由一对齿轮构成的齿轮泵等。该动作介质泵115能够以任意的转速驱动。
[0114]发电机120具有转子部120a，该转子部120a设在连接在第I膨胀机的螺杆转子113b中的一方上的旋转轴123的中间部。如果通过动作介质在第I膨胀机113内膨胀而驱动螺杆转子113b，则旋转轴123旋转。随之，转子部120a旋转。通过转子部120a随着旋转轴123的旋转而旋转，发电机120产生电力。在本实施方式中，作为发电机120而使用IPM发电机(永久磁铁同步发电机)。发电机120能够通过图示省略的逆变器进行转速调整。控制部150向图示省略的逆变器输出转速调整信号，以调整发电机120的转速，以使发电机120的发电效率尽可能变高。另外，发电机120并不限定于IPM发电机，也可以是例如感应发电机等其他类型的发电机。
[0115]在循环回路110上设有旁通通路125。在旁通通路125上,设有由开闭阀构成的旁通阀125a,旁通通路125通过将旁通阀125a开放,动作介质在循环回路110中绕过第I膨胀机113而流动。旁通通路125的一端部连接在循环回路110中的蒸发器111与第I膨胀机113之间的配管上，旁通通路125的另一端部连接在循环回路110中的第I膨胀机113与冷凝器114之间的配管上。
[0116]加热介质回路130能够连接到外部的介质通路135而构成，在加热介质回路130中，被从该外部的介质通路135导入加热介质。在加热介质回路130的一端部(上游端部)上设有第2膨胀机140。在第2膨胀机140中，被导入经过外部的介质通路135供给的加热介质，第2膨胀机140通过使该加热介质膨胀，从该加热介质取出动能。在本实施方式中，作为第2膨胀机140而使用螺杆膨胀机，但也可以使用涡轮型的膨胀机等其他形式的膨胀机。
[0117]作为向加热介质回路130供给的加热介质，除了例如从坑井(蒸汽井)采取的蒸汽、从工厂等排出的蒸汽以外，还可以举出通过以太阳能为热源的集热器生成的蒸汽、或从发动机、压缩机等的排热生成的蒸汽、从以生物物质或化石燃料为热源的锅炉生成的蒸汽等。向第2膨胀机140导入的加热介质例如是120°C?250°C。
[0118]第2膨胀机140连接在上述旋转轴123上。即，在第2膨胀机140的螺杆转子140a中的一方上连接着旋转轴123。如果通过加热介质在第2膨胀机140内膨胀而驱动螺杆转子140a，则旋转轴123旋转。[0119]在加热介质回路130上连接着蒸发器111的加热介质流路111b。因而，在蒸发器111的加热介质流路Illb中，由第2膨胀机140膨胀后的加热介质流动。
[0120]在循环回路110中，设有入侧压力传感器Ps和背压传感器Pd。入侧压力传感器Ps设在构成循环回路110的配管中的蒸发器111与第I膨胀机113之间的配管上。背压传感器Pd设在构成循环回路110的配管中的第I膨胀机113与冷凝器114之间的配管上。
[0121]控制部150具备ROM、RAM、CPU等，通过执行存储在ROM中的程序，发挥规定的功能。在该控制部150的功能中，包括泵控制部151和开闭控制部152。
[0122]泵控制部151进行动作介质泵115的转速控制。动作介质泵115为受图示省略的逆变器进行转速控制的结构，所以泵控制部151通过向逆变器发送控制信号而进行动作介质泵115的转速控制。
[0123]开闭控制部152当比第I膨胀机113被动作介质驱动之前第2膨胀机140被驱动的状态时，进行将旁通阀125a开放的控制。例如，在起动时，在第I膨胀机113被动作介质驱动之前，通过加热介质开始第2膨胀机140的驱动。S卩，在蒸发器111中，为通过在加热介质流路Illb中流动的加热介质将在动作介质流路Illa中流动的动作介质加热而使其蒸发的结构。因此，从成为加热介质在加热介质回路130中流动的状态起到经过某种程度的时间为止，在第I膨胀机113中不一定被导入成为蒸汽的动作介质。此时，到没有变湿的蒸汽被开始向第I膨胀机113导入为止，通过第2膨胀机140驱动发电机120和第I膨胀机113。因此，如果在第I膨胀机113中被导入液态的动作介质，则第2膨胀机140的负荷增大。所以，通过在起动时等将旁通阀125a开放，使第I膨胀机113的螺杆转子113b成为可空转的状态。
[0124]开闭控制部152如果接收到动作介质泵115的起动指令，则进行将旁通阀125a开放的控制，然后，如果根据入侧压力传感器Ps的检测值和背压传感器Pd的检测值得到的压力差达到预先设定的阈值，则进行将旁通阀125a关闭的控制。该压力差的阈值设定为在蒸发器111中动作介质充分蒸发、能够判断为能够驱动第I膨胀机113的状态那样的压力。
[0125]另外，旁通阀125a的开闭控制并不限定于此。例如，也可以将背压传感器Pd省略，开闭控制部152如果接收到动作介质泵115的起动指令则进行将旁通阀125a开放的控制，然后，如果入侧压力传感器Ps的检测值达到预先设定的阈值，则进行将旁通阀125a关闭的控制。此外，也可以在第2膨胀机140的入侧和出侧分别设置压力传感器(第2入侧压力传感器及第2背压传感器)，当从第2入侧压力传感器及第2背压传感器得到的压力差是预先设定的阈值以上、并且从入侧压力传感器Ps及背压传感器Pd得到的压力差不到预先设定的阈值时，进行将旁通阀125a开放的控制，然后，如果从入侧压力传感器Ps及背压传感器Pd得到的压力差达到预先设定的阈值以上，则进行将旁通阀125a关闭的控制。此外，也可以将入侧压力传感器Ps及背压传感器Pd省略，如果在接收到动作介质泵115的起动指令后经过预先设定的规定的时间，则进行将旁通阀125a关闭的控制。
[0126]接着，对有关本实施方式的动力产生装置的起动时的动作控制方法进行说明。基本流程与图3所示的第I实施方式的流程是同样的。但是，在本实施方式中，采用了使用膨胀机的吸入侧与吐出侧的压力差的方法。
[0127]在将动力产生装置起动的情况下，首先控制部150接收起动指令。控制部150如果接受了起动指令，则执行将旁通阀125a打开的控制。此时，在加热介质回路130中，被从外部的介质通路135导入了加热介质。该加热介质被导入到第2膨胀机140中而膨胀，由此驱动第2膨胀机140。通过第2膨胀机140的驱动，发电机120的转子部120a旋转，发电机120开始发电。通过由第2膨胀机140膨胀而减压后的加热介质向蒸发器111的加热介质流路Illb流入。
[0128]另一方面，在循环回路110中，通过接收起动指令而动作介质泵115起动，由此动作介质开始流动。在蒸发器111中，加热介质流路Illb的加热介质将动作介质流路Illa的动作介质加热。在蒸发器111中，在起动时，动作介质不一定充分蒸发，而仅至少一部分蒸发。因此，液态的动作介质也从蒸发器111流出，但由于旁通阀125a被开放，所以动作介质不是向第I膨胀机113流入，而是绕过第I膨胀机113被向冷凝器114导入。此时，第I膨胀机113的螺杆转子113b通过旋转轴123的旋转而空转。
[0129]然后，如果根据入侧压力传感器Ps的检测值和背压传感器Pd的检测值得到的压力差达到预先设定的阈值，则开闭控制部152进行将旁通阀125a关闭的控制。由此，由蒸发器111气化后的动作介质被向第I膨胀机113导入，第I膨胀机113被动作介质驱动。由此，通过第I膨胀机及第2膨胀机140的驱动力驱动发电机120的转子部120a。这以后成为通常运转。
[0130]如以上说明，在第I实施方式的动力产生装置中，由于被向蒸发器111导入前的加热介质在第2膨胀机140中膨胀，所以被向蒸发器111导入时的加热介质的压力与以往的结构相比变低。因此，能够降低在蒸发器111的构成部件中发生的应变，能够减轻蒸发器111的负担。并且，由于第2膨胀机140连接在设有发电机120的转子部120a的旋转轴123上，所以在第2膨胀机140中，能够将加热介质的能量作为转子部120a的驱动能量取出。因而，能够将加热介质的能量没有浪费地利用，所以能够提高作为动力产生装置的性能。即，成为在第2膨胀机140中利用加热介质的压力、而在蒸发器111中利用压力被降低后的加热介质的温度的结构。因而，能够将加热介质具有的能量比以往更高效率地利用。
[0131]此外，在第3实施方式中，在比第I膨胀机113被动作介质驱动之前第2膨胀机140被驱动的状态时，将旁通阀25a开放。由此，第I膨胀机113的螺杆转子113b成为可空转的状态。因而，在连接在发电机120上的第I膨胀机113及第2膨胀机140中的仅第2膨胀机140被驱动的情况下，能够使第I膨胀机113不成为负荷，在第2膨胀机140中能够有效率地将加热介质的能量取出。
[0132][第4实施方式]
图6表示有关本发明的第4实施方式的旋转机驱动系统。另外，这里对与第3实施方式相同的构成要素赋予相同的附图标记，省略其详细的说明。
[0133]在第3实施方式中，旋转轴123由一根轴部件构成。相对于此，在该第4实施方式中，旋转轴123为被分割为第I轴部123a和第2轴部123b、并且具有将这些第I轴部123a及第2轴部123b以传递驱动力的方式结合的结合部123c的结构。
[0134]结合部123c由在第I轴部123a与第2轴部123b之间变换转速的增减速机构161构成。增减速机构161具有连接在第I轴部123a上的第I齿轮161a、和连接在第2轴部123b上并啮合在第I齿轮161a上的第2齿轮161b。在图例中，为第I齿轮161a的齿数比第2齿轮161b的齿数多的结构，但可以替代地采用其相反的结构。此外，在图例中，为在第I轴部123a上设置发电机120的结构，但也可以替代地米用在第2轴部123b上设置发电机120的结构。
[0135]第I轴部123a在一端部连接在第I膨胀机113上。在第I轴部123a的另一端部上结合着第I齿轮161a。第2轴部123b在一端部上连接在第2膨胀机140上。在第2轴部123b的另一端部上结合着第2齿轮161b。
[0136]在第4实施方式中，在第I膨胀机113的转速与第2膨胀机140的转速不同的情况下，能够容易地应对。即，在第I膨胀机113及第2膨胀机140由相互不同的形式的膨胀机构成那样的情况、额定转速不同的情况下，通过在第I轴部123a与第2轴部123b之间设置增减速机构161，能够容易地对应两者的转速差。
[0137]另外，其他结构、作用及效果省略其说明，但与上述第3实施方式是同样的。
[0138][第5实施方式]
图7表示有关本发明的第5实施方式的动力产生装置。另外，这里对与第3实施方式相同的构成要素赋予相同的附图标记，省略其详细的说明。
[0139]在第4实施方式中，结合部123c由增减速机构161构成。相对于此，在第5实施方式中，结合部123c由将第I轴部123a与第2轴部123b磁结合的磁I禹合器165构成。磁耦合器165的结构与图2所示的第I实施方式的结构是同样的，所以详细的说明省略。
[0140]在第5实施方式中，收容在壳体113a内的第I轴部123a在壳体113a内受轴承轴支承，所以能够防止润滑油、动作介质等流体经过该轴承向外部泄漏，并且能够通过磁耦合器165将第I轴部123a与第2轴部123b驱动连结。
[0141]另外，在第5实施方式中，没有做成第2轴部123b及内插体165b收容在密闭体内的结构，但也可以做成第2轴部123b及内插体165b也收容在密闭体内的结构。
[0142]此外，在第5实施方式中，做成了磁耦合器165的外筒体165a为驱动侧、内插体165b为从动侧的结构，但也可以做成内插体165b为驱动侧、外筒体165a为从动侧的结构。
[0143]其他结构、作用及效果省略其说明，但与上述第4实施方式是同样的。
[0144][第6实施方式]
图8表示有关本发明的第6实施方式的动力产生装置。另外，这里对与第3实施方式相同的构成要素赋予相同的附图标记，省略其详细的说明。
[0145]在第6实施方式中，对旋转轴123的轴承170，作为润滑剂而供给在冷凝器114中使用的水。即，在冷却介质回路117中，冷凝器114的下游侧的流路连接在旋转轴123的轴承170上。因而，在冷凝器114的冷却介质流路114b中被用于动作介质的冷却后的冷却介质也被作为轴承170的润滑剂利用。在图例中，表示了向配置在第2膨胀机140内的轴承170导入冷却介质的结构，但轴承170也可以不配置在第2膨胀机140内。
[0146]在第6实施方式中，不需要使用润滑油，在将润滑剂(水)废弃时也不花费工夫。
[0147]另外，其他结构、作用及效果省略其说明，但与上述第3实施方式是同样的。
[0148][第7实施方式]
图9表示有关本发明的第7实施方式的动力产生装置。另外，这里对与第3实施方式相同的构成要素赋予相同的附图标记，省略其详细的说明。
[0149]在第7实施方式中，在旋转轴123上连接着马达200的转子部。S卩，在第2膨胀机140的螺杆转子140a中，在连接在与第I膨胀机113相反侧(图9中的右侧)的端部上的轴部件、即作为旋转轴123的一部分的轴部件上，连接着马达200的转子部。例示马达200作为旋转机。马达200的轴201连接在压缩机190上，通过马达200的旋转，压缩机190驱动。其他结构与第3实施方式是同样的。在压缩机190的驱动时，第I及第2膨胀机113、140的动力经由旋转轴123及连接在旋转轴123上的轴201被向压缩机190传递。结果，与仅用马达200驱动压缩机190的情况相比能够降低马达200的耗电。
[0150][其他实施方式]
另外，第3?第7实施方式的本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更、改良等。例如，蒸发器111也可以为具有将动作介质加热到饱和温度左右而使其蒸发的蒸发部、和使由该蒸发部加热为饱和温度左右的动作介质成为过热状态的过热部的结构。在此情况下，也可以将蒸发部与过热部单独地构成，或者也可以一体地构成。在第6实施方式中，也可以利用在蒸发器111中从蒸汽冷凝的水作为旋转轴123的轴承170的润滑剂。在第7实施方式中，也可以在旋转轴123上设置压缩机190、将该压缩机190通过旋转机驱动系统直接驱动。
【权利要求】
1.一种动力产生装置，其特征在于， 由旋转机械驱动源以及热机构成，所述旋转机械驱动源对旋转机械产生旋转驱动力，所述热机构成为与上述旋转机械驱动源协同作用而驱动上述旋转机械； 这里，上述热机具备膨胀机，所述膨胀机使气化的动作介质膨胀而产生旋转驱动力； 在上述膨胀机上设有旁通配管，所述旁通配管将上述膨胀机的动作介质入口与动作介质出口连通； 在上述旁通配管上具备开闭阀，所述开闭阀将上述旁通配管开闭。
2.如权利要求1所述的动力产生装置，其特征在于， 上述动力产生装置具备控制装置，所述控制装置控制上述开闭阀的开闭； 上述控制装置在将上述旋转机械驱动源及上述热机起动时进行控制，以在将上述开闭阀打开而使动作介质向上述旁通配管流入后，使上述旋转机械驱动源起动，在判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化时将上述开闭阀关闭。
3.如权利要求2所述的动力产生装置，其特征在于， 上述动力产生装置具备吸入压力 检测器，所述吸入压力检测器检测上述膨胀机的吸入压力； 上述控制装置当由上述吸入压力检测器检测出的压力值为规定的压力值以上时，判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化。
4.如权利要求2所述的动力产生装置，其特征在于， 上述动力产生装置具备吸入压力检测器以及吐出压力检测器，所述吸入压力检测器检测上述膨胀机的吸入压力，所述吐出压力检测器检测上述膨胀机的吐出压力； 上述控制装置当由上述吸入压力检测器检测出的压力值与由上述吐出压力检测器检测出的压力值的差成为规定的值以上时，判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化。
5.如权利要求2所述的动力产生装置，其特征在于， 上述旋转机械是气体压缩机； 上述动力产生装置具备温度检测器，所述温度检测器检测上述气体压缩机的排出气体温度; 上述控制装置当由上述温度检测器检测出的温度值成为规定的温度值以上时，判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化。
6.如权利要求2所述的动力产生装置，其特征在于， 上述控制装置具备时间测量器，所述时间测量器测量从上述旋转机械驱动源被起动起的经过时间； 上述控制装置当由上述时间测量器检测出的经过时间成为规定的时间以上时，判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化。
7.如权利要求1所述的动力产生装置，其特征在于， 上述动力产生装置具备控制装置，所述控制装置控制上述开闭阀的开闭； 上述控制装置当将上述旋转机械驱动源及上述热机停止时，进行控制，以将上述开闭阀打开，使动作介质向上述旁通配管流入，使上述膨胀机的驱动停止。
8.如权利要求1所述的动力产生装置，其特征在于， 上述动力产生装置具备控制装置，所述控制装置控制上述开闭阀的开闭；上述控制装置在上述旋转机械驱动源及上述热机进行稳定运转的状况下，当上述旋转机械驱动源停止时，进行控制，以将上述开闭阀打开，使动作介质向上述旁通配管流入，使上述膨胀机的驱动停止。
9.如权利要求1所述的动力产生装置，其特征在于， 上述旋转机械是将被供给的气体压缩为高压的压缩机，上述旋转机械驱动源是马达； 使用由上述压缩机生成的高压气体具有的热作为上述热机的蒸发器中的向动作介质的热源。
10.如权利要求1所述的动力产生装置，其特征在于， 上述旋转机械驱动源是第2膨胀机，所述第2膨胀机通过由蒸汽构成的加热介质膨胀而产生动力； 上述热机的蒸发器用由上述第2膨胀机膨胀后的加热介质将上述动作介质加热，使其气化。
11.如权利要求10所述的动力产生装置，其特征在于， 具有:连接在上述热机的旋转轴上的第I轴部、连接在上述第2膨胀机的旋转轴上的第2轴部、和将上述第I轴部与上述第2轴部结合以传递驱动力的结合部； 上述结合部由在上述第I轴部与上述第2轴部之间变换转速的增减速机构构成。
12.如权利要求10所述的动力产生装置，其特征在于， 对上述第2膨胀机的旋转轴的轴承，作为润滑剂而供给在上述热机的冷凝器中使用过的水、或者在上述热机的蒸发器中`从上述蒸汽冷凝的水。
13.如权利要求1所述的动力产生装置，其特征在于， 具有:连接在上述热机的旋转轴上的第I轴部、连接在上述旋转机械驱动源的旋转轴上的第2轴部、和将上述第I轴部与上述第2轴部结合以传递驱动力的结合部； 上述第I轴部及上述第2轴部的至少一方被收容在密闭体内； 上述结合部由将上述第I轴部与上述第2轴部磁结合的磁耦合器构成。
14.一种动力产生装置的运转方法，是如权利要求1所述的动力产生装置的运转方法，其特征在于， 在将上述热机及上述旋转机械驱动源起动时，在将上述开闭阀打开而使上述动作介质向上述旁通配管流入后，使上述热机及上述旋转机械驱动源起动，如果判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化，则将上述旁通配管的开闭阀关闭； 当将上述热机及上述旋转机械驱动源停止时，将上述开闭阀打开，使上述动作介质向上述旁通配管流入，将上述膨胀机的驱动停止。
15.一种动力产生装置的运转方法，是如权利要求1所述的动力产生装置的运转方法，其特征在于， 在上述旋转机械驱动源进行稳定运转的状况下，当上述旋转机械驱动源停止时，将上述开闭阀打开，使上述动作介质向上述旁通配管流入，将上述膨胀机的驱动停止。
【文档编号】F01K25/08GK103670553SQ201310416974
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2012年9月14日
【发明者】足立成人, 松村昌义, 成川裕 申请人:株式会社神户制钢所
【专利摘要】本发明提供一种动力产生装置。在能够将由热机产生的动力与和该热机另外设置的驱动源的动力组合利用的动力产生装置中，为了避免在装置的起动时、停止时发生的问题，本发明的装置由旋转机械驱动源以及热机构成，所述旋转机械驱动源对旋转机械产生旋转驱动力，所述热机构成为与上述旋转机械驱动源协同作用而驱动上述旋转机械；上述热机具备膨胀机，所述膨胀机使气化的动作介质膨胀而产生旋转驱动力；在上述膨胀机上设有旁通配管，所述旁通配管将上述膨胀机的动作介质入口与动作介质出口连通；在上述旁通配管上具备开闭阀，所述开闭阀将上述旁通配管开闭。
【专利说明】动力产生装置及该装置的运转方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及能够将由热机产生的动力与和该热机另外设置的驱动源的动力组合利用的动力产生装置及该装置的运转方法。
【背景技术】
[0002]二元循环机那样的热机为通过由兰肯循环等热力学循环将氨、戊烷、氟利昂、替代氟利昂等低沸点介质等动作介质膨胀、冷凝、将热变换为动力(将热能变换为动能)的结构。
[0003]这样的热机具备使液体的动作介质气化的蒸发器、使动作介质的蒸汽膨胀的膨胀机、使由膨胀机使用过的气体的动作介质冷凝为液体的冷凝器、和将冷凝后的动作介质压缩并使其循环的循环泵。此外，通过该膨胀机的旋转驱动得到的旋转驱动力经由旋转驱动轴被取出到收容有膨胀机的壳体之外，为了使连接在旋转驱动轴上的旋转机械(例如发电机等)旋转而使用。
[0004]作为使这样的热机平顺地起动的方法，已知有例如日本.特开2008 - 175402号中公开那样的方法。该先行技术的冷冻循环装置的运转方法具备依次连接以使制冷剂循环的压缩机、散热器、膨胀机和蒸发器，还具有控制上述散热器的能力的散热器能力控制机构或控制上述蒸发器的能力的蒸发器能力控制机构，具有在上述压缩机的起动时将上述散热器能力控制机构或上述蒸发器能力控制机构的能力在某个时间中控制为比通常运转时低的起动步骤、和通常运转步骤。
[0005]可是，在上述先行技术的热机(冷冻循环装置)中具备的发电机是直接受到热机的膨胀机产生的旋转驱动力而进行发电的结构，即“从动型的旋转机械”，当然，在不能从膨胀机得到旋转驱动力的情况下，发电机是停止的原状。
[0006]另一方面，提出了由二元循环机那样的热机产生旋转驱动力、利用得到的旋转驱动力作为用来“补偿与热机另外设置的驱动源的动力”的辅助动力的技术。例如，设想由马达驱动驱动的气体压缩机。该气体压缩机是能够通过自己自身起动、运转的“主动型的旋转机械”，考虑对该气体压缩机辅助地施加热机的旋转驱动力的系统。
[0007]在此情况下，可以想到在该系统的起动时例如发生以下所述那样的不良状况。
[0008]S卩，使主动型的旋转机械即气体压缩机的马达起动、并且也使热机起动。此时，由于热机不是稳定运转状态，所以不仅不能将来自膨胀机的旋转动力作为辅助动力对马达施力口，相反气体压缩机的马达使膨胀机旋转，系统整体的启动有可能变得非常慢。此外，在此状况下，向膨胀机流入的动作介质是液体，膨胀机的旋转负荷变得过大，有可能导致膨胀机的损坏。
[0009]这样的不良状况是非常重大的问题，通过上述先行技术也不能解决。
[0010]这是因为，上述先行技术的热机不产生用来辅助与该热机另外设置的驱动源的动力的辅助动力，而原本系统结构不同。除此以外，其运转方法是解决“在膨胀机不驱动的状态下循环泵(记载为压缩机)持续运转，循环泵的负荷变大”等“在热机内产生的不良状况”的方法，不是解决本申请发明作为问题的由热机和连结在其上的主动型的旋转机械构成的 系统中的起动时的问题的方法。
【发明内容】
[0011]所以，本发明鉴于上述问题，关于能够将由热机产生的动力和与该热机另外设置的驱动源的动力组合利用的动力产生装置，目的是提供一种能够可靠地避免在装置的起动时、停止时等发生的问题的动力产生装置及该装置的运转方法。
[0012]为了达到上述目的，在本发明中采用以下的技术手段。
[0013]本发明的动力产生装置由旋转机械驱动源以及热机构成，所述旋转机械驱动源对旋转机械产生旋转驱动力，所述热机构成为与上述旋转机械驱动源协同作用而驱动上述旋转机械；这里，上述热机具备膨胀机，所述膨胀机使气化的动作介质膨胀而产生旋转驱动力；在上述膨胀机上设有旁通配管，所述旁通配管将上述膨胀机的动作介质入口与动作介质出口连通；在上述旁通配管上具备开闭阀，所述开闭阀将上述旁通配管开闭。
[0014]根据上述结构，通过在上述旋转机械的起动时或停止时等将上述开闭阀暂时打开，能够可靠地避免在装置的起动时或停止时等发生的问题。
[0015]在上述结构的动力产生装置中，可以是，上述动力产生装置具备控制装置，所述控制装置控制上述开闭阀的开闭；上述控制装置在将上述旋转机械驱动源及上述热机起动时进行控制，以在将上述开闭阀打开而使动作介质向上述旁通配管流入后，使上述旋转机械驱动源起动，在判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化时将上述开闭阀关闭。
[0016]在上述结构的动力产生装置中，也可以是，上述动力产生装置具备吸入压力检测器，所述吸入压力检测器检测上述膨胀机的吸入压力；上述控制装置当由上述吸入压力检测器检测出的压力值为规定的压力值以上时，判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化。
[0017]或者，在上述结构的动力产生装置中，也可以是，上述动力产生装置具备吸入压力检测器以及吐出压力检测器，所述吸入压力检测器检测上述膨胀机的吸入压力，所述吐出压力检测器检测上述膨胀机的吐出压力；上述控制装置当由上述吸入压力检测器检测出的压力值与由上述吐出压力检测器检测出的压力值的差成为规定的值以上时，判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化。
[0018]或者，在上述结构的动力产生装置中，也可以是，上述旋转机械是气体压缩机；上述动力产生装置具备温度检测器，所述温度检测器检测上述气体压缩机的排出气体温度；上述控制装置当由上述温度检测器检测出的温度值成为规定的温度值以上时，判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化。
[0019]或者，在上述结构的动力产生装置中，上述控制装置具备时间测量器，所述时间测量器测量从上述旋转机械驱动源被起动起的经过时间；上述控制装置当由上述时间测量器检测出的经过时间成为规定的时间以上时，判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化。
[0020]此外，在上述结构的动力产生装置中，可以是，上述动力产生装置具备控制装置，所述控制装置控制上述开闭阀的开闭；上述控制装置当将上述旋转机械驱动源及上述热机停止时，进行控制，以将上述开闭阀打开，使动作介质向上述旁通配管流入，使上述膨胀机的驱动停止。
[0021]此外，在上述结构的动力产生装置中，可以是，上述动力产生装置具备控制装置，所述控制装置控制上述开闭阀的开闭；上述控制装置在上述旋转机械驱动源及上述热机进行稳定运转的状况下，当上述旋转机械驱动源停止时，进行控制，以将上述开闭阀打开，使动作介质向上述旁通配管流入，使上述膨胀机的驱动停止。
[0022]此外，在上述结构的动力产生装置中，也可以是，上述旋转机械是将被供给的气体压缩为高压的压缩机，上述旋转机械驱动源是马达；使用由上述压缩机生成的高压气体具有的热作为上述热机的蒸发器中的向动作介质的热源。
[0023]此外，在上述结构的动力产生装置中，也可以是，上述旋转机械驱动源是第2膨胀机，所述第2膨胀机通过由蒸汽构成的加热介质膨胀而产生动力；上述热机的蒸发器用由上述第2膨胀机膨胀后的加热介质将上述动作介质加热，使其气化。
[0024]在该方式中，向蒸发器导入前的加热介质在第2膨胀机中膨胀，所以向蒸发器导入时的加热介质的加压与以往的结构相比变低。因此，能够降低在蒸发器的构成部件中发生的应变，能够减轻蒸发器的负担。并且，由于第2膨胀机连接在设有旋转机的转子部的旋转轴上，所以在第2膨胀机中，能够将加热介质的能量作为转子部的驱动能量取出。因而，能够将加热介质的能量没有浪费地利用，所以能够提高作为旋转机驱动系统的性能。即，成为在第2膨胀机中利用加热介质的压力、而在蒸发器中利用压力被降低的加热介质的温度的结构，因而，能够将加热介质具有的能量比以往更高效率地利用。
[0025]此外，在上述结构的动力产生装置中，也可以是，具有:连接在上述热机的旋转轴上的第I轴部、连接在上述第2膨胀机的旋转轴上的第2轴部、和将上述第I轴部与上述第2轴部结合以传递驱动力的结合部；上述结合部由在上述第I轴部与上述第2轴部之间变换转速的增减速机构构成。
[0026]此外，在上述结构的动力产生装置中，也可以是，对上述第2膨胀机的旋转轴的轴承，作为润滑剂而供给在上述热机的冷凝器中使用过的水、或者在上述热机的蒸发器中从上述蒸汽冷凝的水。
[0027]此外，在上述结构的动力产生装置中，也可以是，具有:连接在上述热机的旋转轴上的第I轴部、连接在上述旋转机械驱动源的旋转轴上的第2轴部、和将上述第I轴部与上述第2轴部结合以传递驱动力的结合部；上述第I轴部及上述第2轴部的至少一方被收容在密闭体内；上述结合部由将上述第I轴部与上述第2轴部磁结合的磁耦合器构成。
[0028]进而，本发明是上述结构的动力产生装置的运转方法，在将上述热机及上述旋转机械驱动源起动时，在将上述开闭阀打开而使上述动作介质向上述旁通配管流入后，使上述热机及上述旋转机械驱动源起动，如果判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化，则将上述旁通配管的开闭阀关闭；当将上述热机及上述旋转机械驱动源停止时，将上述开闭阀打开，使上述动作介质向上述旁通配管流入，将上述膨胀机的驱动停止。
[0029]或者，在上述结构的动力产生装置的运转方法中，在上述旋转机械驱动源进行稳定运转的状况下，当上述旋转机械驱动源停止时，将上述开闭阀打开，使上述动作介质向上述旁通配管流入，将上述膨胀机的驱动停止。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是概略地表示有关本发明的第I实施方式的动力产生装置的结构的图。
[0031]图2是表示设在第I实施方式的动力产生装置中的磁耦合器的立体图。[0032]图3是表示第I实施方式的动力产生装置的运转方法的流程图。
[0033]图4是概略地表示有关本发明的第2实施方式的动力产生装置的结构的图。
[0034]图5是概略地表示有关本发明的第3实施方式的动力产生装置的结构的图。
[0035]图6是概略地表示有关本发明的第4实施方式的动力产生装置的结构的图。
[0036]图7是概略地表示有关本发明的第5实施方式的动力产生装置的结构的图。
[0037]图8是概略地表示有关本发明的第6实施方式的动力产生装置的结构的图。
[0038]图9是概略地表示有关本发明的第7实施方式的动力产生装置的结构的图。
【具体实施方式】
[0039][第I实施方式]
以下，基于【专利附图】
【附图说明】有关本发明的动力产生装置100的第I实施方式。
[0040]如图1所示，第I实施方式的动力产生装置100具有辅助动力产生装置I和驱动旋转机械11的马达53这两个动力产生源。辅助动力产生装置I具有热机4和动力传递轴6，所述热机4具备具有通过动作介质T的蒸汽的膨胀旋转驱动的驱动部2 (在本实施方式中是螺杆转子2)的膨胀机3，所述动力传递轴6将由该膨胀机3产生的旋转驱动力向收容着膨胀机3的壳体5的外部取出。
[0041]该壳体5在由隔壁7包围的内部收容有膨胀机3的驱动部2。动力传递轴6中间隔着隔壁7而被分割为位于壳体5内的驱动轴8和位于壳体5外的从动轴9。此外,在分割后的动力传递轴6、即驱动轴8和从动轴9上，为了将膨胀机3的旋转驱动力向壳体5的外部传递而设有磁稱合器10。
[0042]这样，辅助动力产生装置I通过由驱动轴8及从动轴9形成的动力传递轴6和磁耦合器10构成，为通过动力传递轴6将旋转驱动力向壳体5的外部传递并向与热机4另外设置的旋转机械11传送、作为该旋转机械11的辅助动力利用的结构。
[0043]本发明是关于能够避免在将上述辅助动力产生装置I起动或停止时发生的问题的技术的，在此之前，对辅助动力产生装置1、该辅助动力产生装置I动力辅助的旋转机械11进行说明。
[0044]首先，对动力产生装置I供给辅助动力的对象即旋转机械11详细地说明。
[0045]作为第I实施方式的旋转机械11，采用将被供给的气体V压缩为高压的“气体压缩机”。
[0046]如图1所示，气体压缩机50是无油式的多级气体压缩机，所述无油式的多级气体压缩机具备轴串联连接的多个压缩机构(第一级压缩机构51、第二级压缩机构52)、和驱动该多个压缩机构的马达53，并且不使用润滑油。产生驱动力的马达53是电动马达。在这样的气体压缩机50中，从外部导入的气体V被第一级压缩机构绝热压缩而成为高压的气体V，被向第二级压缩机构输送。被输送的高压的气体V被第二级压缩机构进一步绝热压缩而成为高压的气体V。此时，生成的气体V被升温而具有大量的热。将这样生成的高压的气体V通过冷却器54等冷却装置根据使用目的冷却到需要的温度。
[0047]以上所述的气体压缩机50 (旋转机械11)是作为一个组件向用户提供的，具有马达53，能够以其单体工作(主动型的旋转机械)。本实施方式的辅助动力产生装置I对该气体压缩机50附加地安装，对气体压缩机50进行动力辅助。[0048]另一方面，详细地说明在第I实施方式的辅助动力产生装置I中具备的热机4。
[0049]作为在第I实施方式的辅助动力产生装置I中具备的热机4，例示二元循环机。
[0050]如图1所示，二元循环机4装备在循环配管上，所述循环配管将使液体的动作介质T蒸发的蒸发器13、使由该蒸发器13蒸发的动作介质T的蒸汽膨胀而使驱动部2 (例如后述的螺杆转子2)旋转驱动的膨胀机3 ;使由该膨胀机3膨胀后的动作介质T的蒸汽冷凝而变化为液体的动作介质T的冷凝器12、和通过将由该冷凝器12冷凝后的液体的动作介质T向蒸发器13压送而使动作介质T循环的介质循环泵14以闭环状连接而成。
[0051]膨胀机3具有利用膨胀前后的蒸汽的压力差旋转驱动的螺杆转子2 (驱动部2)。螺杆转子2以驱动轴8为中心旋转自如，能够将产生的旋转驱动力经由驱动轴8向连接在该驱动轴8上的磁耦合器10传递。
[0052]在膨胀机3的螺杆转子(驱动部)2的周围设有壳体5 (隔壁7)，通过该壳体5能够将内部和外部气密地隔尚。在该被气密地隔尚的壳体5的内部,与螺杆转子2 —起收容有由二元循环机4使用的低沸点介质的动作介质T。
[0053]在上述膨胀机3与气体压缩机50之间，配设有将由膨胀机3的螺杆转子2产生的旋转驱动力向气体压缩机50传递的动力传递机构。
[0054]动力传递机构具备中间隔着隔壁7被分割为驱动轴8和从动轴9的动力传递轴6、还有将隔着隔壁7被划分到壳体5的内外的这两轴磁连结的磁耦合器10 (参照图2)，具备具有这些动力传递轴6和磁耦合器10的动力传递路径15。
[0055]并且，将经由磁耦合器10取出的旋转驱动力向由与上述二元循环机4另外设置的驱动源16的动力驱动的气体压缩机50传送，用在用来驱动该气体压缩机50的辅助动力中。
[0056]此外，在经由磁耦合器10取出的旋转驱动力被传递的动力传递路径15中，设有将动力传递轴6的旋转速度变速并将辅助动力向下游侧传递的变速器17、和控制向气体压缩机50的辅助动力的传递状态的离合器机构18。
[0057]接着，对构成辅助动力产生装置I的动力传递轴6、磁耦合器10进行说明。
[0058]如图1所示，动力传递轴6隔着壳体5的隔壁7被分割为驱动轴8和从动轴9。作为动力传递轴6之一的驱动轴8是沿着膨胀机3的螺杆转子2的旋转轴心配备的旋转轴。驱动轴8的一端(图1的右侧)连结在作为膨胀机3的驱动部2的螺杆转子2上，另一端(图1的左侧)伸长到隔壁7的附近，在该另一端侧的前端上设有安装着驱动侧磁铁的磁耦合器10的外筒体20。
[0059]另一方面，作为动力传递轴6之一的从动轴9是沿着与驱动轴8同轴的方向配备的能够旋转的轴。从动轴9的一端(图1的右侧)朝向膨胀机3侧伸长，在该一端上设有安装着从动侧磁铁的内插体22，另一端(图1的左侧)连接在后述的变速器17上。
[0060]如图1、图2所示，磁耦合器10由设在驱动轴8上的外筒体20、和设在从动轴9上的内插体22构成。
[0061 ] 外筒体20是朝向气体压缩机50侧(与螺杆转子2侧相反侧)开口的有底圆筒状的部件，由非磁性体形成。在外筒体20上以同轴状连结着驱动轴8，此外，在其形成为圆筒状的部分上，以相互对置的方式设有在周向上离开配备的两个驱动侧磁铁。
[0062]内插体22是圆柱体，外筒体20同样由非磁性体形成。内插体22能够松动嵌插在外筒体20的内侧，在内插体22的外周面(插入在外筒体20的内侧的部分的外周面)上安装有与驱动侧磁铁25对应的数量的从动侧磁铁26。此外,磁稱合器的驱动侧磁铁25及从动侧磁铁26各自的磁铁的数量并不限定于两个，也可以是其以上。
[0063]这些驱动侧磁铁25和从动侧磁铁26相互使不同的磁极面对而配备，在两磁铁25、26之间透过隔壁7而引起磁引力，能够将驱动轴8的旋转驱动力向从动轴9传递。
[0064]对本发明的辅助动力产生装置I的结构依次进行了说明，接着对在二元循环机4中具备的蒸发器13进行说明。
[0065]在第I实施方式的二元循环机4中具备的蒸发器13为了能够利用由气体压缩机50产生的热量作为使动作介质T气化的热源，在介质循环泵14的下游侧具备两个以上(在图1中是第I蒸发器56、第2蒸发器57)。
[0066]这些第I蒸发器56及第2蒸发器57并列地配备在循环配管55上。在第I蒸发器56、第2蒸发器57的入侧，分别连接着从连接在介质循环泵14的下游侧的循环配管55并列地分支的配管。从第I蒸发器56、第2蒸发器57的出侧延伸的配管分别连接在膨胀机3的上游侧的循环配管55上。
[0067]在第I蒸发器56中，由气体压缩机50的第一级压缩机构51绝热压缩后的高压的气体V流入，高压的气体V的热量与动作介质T热交换。将热交换后的高压的气体V向第二级压缩机构52输送。
[0068]在第2蒸发器57中，由第二级压缩机构52绝热压缩后的高压的气体V流入，高压的气体V的热量与动作介质T热交换。热交换后的高压的气体V被向冷却器54 (冷却装置)输送，根据使用目的而被冷却到需要的温度。
[0069]这样生成的气体的动作介质T经过连接在第I蒸发器56及第2蒸发器57的出侧的循环配管55被向膨胀机3输送。
[0070]可是，在连接在第I蒸发器56及第2蒸发器57的出侧的循环配管55与膨胀机3之间，配设有旁通配管63 (迂回流路)。
[0071]该旁通配管63配设为，将膨胀机3的入口与膨胀机3的出口连通。在该旁通配管63上，具备切换该旁通配管63内的流通状态的开闭阀64。根据辅助动力产生装置I的运转状况，开闭阀64开启、关闭，能够进行动作介质T的流通、或将动作介质T的流通切断。
[0072]通过利用该旁通配管63，能够避免在将辅助动力产生装置I起动或停止时发生的问题，但其详细情况后述。
[0073]以下，参照附图，关于有关第I实施方式的辅助动力产生装置I的动作方式、特别是稳定运转时的动作进行说明。
[0074]如图1所示，在第I蒸发器56中，利用由第一级压缩机构51生成的高压的气体V的热量(热交换)，使液体的动作介质T气化，生成蒸汽的动作介质T。此外，在第2蒸发器57中，与第I蒸发器56同样,利用由第二级压缩机构52生成的高压的气体V的热量(热交换)，使液体的动作介质T气化，生成蒸汽的动作介质T。这样生成的蒸汽的动作介质T经过连接在第I蒸发器56及第2蒸发器57的出侧的循环配管55被向膨胀机3输送。
[0075]在膨胀机3中，由第I蒸发器56及第2蒸发器57生成的动作介质T的蒸汽膨胀，利用膨胀前后的动作介质T的压力差，驱动部2旋转驱动。
[0076]在膨胀机3中使用的低压的动作介质T的蒸汽经过膨胀机3的出侧的循环配管55被向冷凝器12送出。在冷凝器12中，从膨胀机3送出来的动作介质T的蒸汽与冷却水W热交换，被冷凝为液体的动作介质T。
[0077]在冷凝器中成为液体的动作介质T被向介质循环泵14送出。该液体的动作介质T被介质循环泵14升压，经过循环配管55被向两蒸发器56、57再次压送。
[0078]另一方面，由膨胀机3产生的旋转驱动力经由磁耦合器10被取出到壳体5的外部的旋转驱动力经由连结在磁耦合器10上的从动轴9最初被传递给变速器17。
[0079]由变速器17变速为最适合驱动气体压缩机50的旋转速度后，将变速后的旋转驱动力经由离合器机构18向气体压缩机50的马达53传递，进行动力辅助。
[0080]但是，当运转辅助动力产生装置I时，可以想到以下这样的问题。
[0081]例如，在对停止状态的气体压缩机50供给电力、再次启动(起动)时，有可能发生以下这样的不良状况。
[0082]如果对停止状态的气体压缩机50供给电力而马达53开始旋转，则马达53驱动压缩机构51、52。此时，在辅助动力产生装置I即二元循环中，用来驱动膨胀机3的热量没有被供给给蒸发器13，液体的动作介质T在循环配管55内循环。液体的动作介质T不仅不能驱动膨胀机3，而且发生气体压缩机50的马达53使液体的动作介质T流入的膨胀机3 (作为负荷作用)旋转的状况。即，气体压缩机50的马达53要使压缩机构51、52和膨胀机3的两者旋转，对该马达53附加很大的负荷，装置整体的启动变慢。
[0083]但是，在本实施方式中，通过采用图3那样的运转方法，避免了该问题。
[0084]S卩，在有关第I实施方式的辅助动力产生装置I中，在气体压缩机50的起动时将开闭阀64打开(图3的S101、S102)。通过这样能够在旁通配管63中流通，使液体状态的动作介质T在膨胀机3的入侧跟前分支，几乎不向膨胀机3流入。于是，膨胀机3成为可空转状态，避免了上述不良状况。
[0085]然后，气体压缩机50成为稳定运转，将高压气体V排出。该高压气体V具有的热量经由蒸发器13使动作介质T蒸发。测量膨胀机3的吸入压力或膨胀机3的吸入侧与吐出侧的压力差、或者气体压缩机50的排热温度，如果确认该测量值是规定的值以上(图3的S103),则将旁通配管63的开闭阀64关闭(图3的S104)。气化的全部的动作介质流入到膨胀机3中，辅助动力产生装置I成为稳定运转。另外，在S103中，也可以判断气体压缩机50的运转时间是否成为一定时间以上，如果成为一定时间以上，则向S104前进。这里，上述规定的值及一定时间设定为可看作向膨胀机流入的动作介质成为气化的状态的值。
[0086]如图1所示，作为用来实现上述运转方法的装置结构，有关第I实施方式的动力产生装置100具有控制装置70。进而，在S103中使用膨胀机3的吸入压力的情况下设置吸入压力检测器Ps，在S103中使用膨胀机3的吸入侧与吐出侧的压力差的情况下设置吸入压力检测器Ps及吐出压力检测器Pd，在S103中使用气体压缩机50的排热温度的情况下设置温度检测器T。在图1的形态中，测量气体压缩机50的第一级压缩机构51的吐出气体温度，但也可以代之而测量第二级压缩机构52的吐出气体温度。
[0087]在以在气体压缩机50的起动时自动将开闭阀64打开、在一定时间后自动将开闭阀64关闭的方式运转的情况下，控制装置70具有测量从气体压缩机50被起动起的经过时间的时间测量器71而构成。
[0088]S103中的判别也可以仅使用上述4个判别方法中的一个。或者，也可以将多个判别方法组合，当使用的判别方法的全部成为将开闭阀64打开的条件时进行控制以将开闭阀64打开。
[0089]开闭阀64的开闭也可以不使用控制装置70，而通过操作者的手动操作进行。
[0090]接着，对气体压缩机50的停止时的辅助动力产生装置I的运转进行说明。在气体压缩机50的刚停止后，蒸汽的动作介质T经过循环配管55向辅助动力产生装置I的膨胀机3持续流入。在此状态下，膨胀机3除了气体压缩机50的压缩机构51、52以外连马达53也驱动，成为过负荷状态。在过负荷变得很大的情况下，存在于膨胀机3与马达53之间的磁耦合器10不能传递动力而成为空转状态，相反，膨胀机3还有可能无负荷而过量旋转。
[0091]但是，有关第I实施方式的辅助动力产生装置I在这样的停止时，通过将开闭阀64打开(图3的S201)而使旁通配管63能够流通，抑制动作介质向膨胀机3的流入。结果，膨胀机3的驱动停止。然后，气体压缩机50的马达53的驱动停止，并且压缩机构51、52的驱动也停止(图3的S202)。于是，可靠地避免上述不良状况。另外，将开闭阀64打开的动作及将马达53的驱动停止的动作也可以同时进行。关于以下的停电时的辅助动力产生装置I的运转也是同样的。
[0092]在气体压缩机50中，有因突然的停电等而在稳定运转时不再供给电力的情况。在辅助动力产生装置I的膨胀机3中，由于蒸汽的动作介质T经过循环配管55持续流入，所以膨胀机3连通过停电而停止的气体压缩机50的压缩机构51、52及马达53都驱动，成为过负荷状态。在过负荷变得很大的情况下，存在于膨胀机3与马达53之间的磁耦合器10不能传递动力而成为空转状态，相反，膨胀机3还有可能无负荷而过量旋转。
[0093]但是，有关第I实施方式的辅助动力产生装置I在这样的停电时，通过将开闭阀64打开(图3的S201)而使旁通配管63成为流通状态，抑制动作介质向膨胀机3的流入，膨胀机3的驱动停止。然后，气体压缩机50的马达53的驱动停止，并且压缩机构51、52的驱动也停止(图3的S202)。于是，可靠地避免上述不良状况。
[0094]在将上述开闭阀64开闭时，也可以通过操作者的手动操作进行，但也可以自动检测停电，在检测到停电时自动将开闭阀64打开。
[0095][第2实施方式]
接着，基于附图对本发明的动力产生装置100的第2实施方式进行说明。
[0096]如图4所示，有关第2实施方式的辅助动力产生装置I的结构在以下的点上与第I实施方式不同。
[0097]即，在第2实施方式的二元循环机4中，使动作介质T气化的热源被从外部供给这一点不同。换言之，不将由旋转机械11产生的热量作为使动作介质T气化的热源利用(回收)。这样，第2实施方式的辅助动力产生装置I具备简单的装置结构的二元循环机4。另夕卜，在旋转机械11中，也可以使用马达或压缩机等各种旋转机械。
[0098]但是，配设将膨胀机3的入口与出口连通的旁通配管63、在该旁通配管63上具备将动作介质T的流通开启、关闭的开闭阀64这一点与第I实施方式大致相同。
[0099]在该辅助动力产生装置1、即二元循环机4中，也有在第I实施方式中叙述那样的起动时或停止时发生不良状况的情况。
[0100]如果是该情况，也通过使用将膨胀机3的入侧与膨胀机3的出侧连结的旁通配管63、基于图3那样的流程图进行运转，即使是第2实施方式的装置，也能够可靠地避免在起动时、停止时等发生的问题。
[0101]另外，由于第2实施方式的其他结构、起到的作用效果与第I实施方式大致相同，所以其说明省略。另外，在图4中，控制装置及各种检测器的图示省略。
[0102][变形例]
在以上所述的第I实施方式、第2实施方式的装置100中，可以如以下这样使结构变形。
[0103]例如，在第I实施方式中，使用由气体压缩机50生成的高压气体V具有的热量作为二元循环机4的热源，但在旋转机械11中采用水冷式的发动机(内燃机)的情况下，作为二元循环机4的热源也可以使用将发动机冷却的冷却水。
[0104]此外，通过作为在辅助动力产生装置I中配备的离合器机构18而采用空气离合器，也能够避免停电时或起动时的不良状况。
[0105]即，也可以在离合器机构18中使用空气离合器，将由气体压缩机50压缩后的气体V的一部分向空气离合器引导。
[0106]例如，在因突然的停电等而稳定运转中的气体压缩机50停止的情况下，不再供给高压的气体V (仅为低压的气体V)，空气离合器成为非动作，辅助动力产生装置I的膨胀机3和气体压缩机50的马达53自动地成为非连动。因此，能够可靠地避免上述停电时的不良状况的发生。在气体压缩机50的稳定运转时，由于被供给高压的气体V,所以空气离合器成为动作状态。
[0107]这样的空气离合器的动作在将气体压缩机50启动时也同样发生。S卩，在起动时，没有被从气体压缩机50供给高压的气体V (仅为低压的气体V)，空气离合器成为非动作，辅助动力产生装置I的膨胀机3和气体压缩机50的马达53自动地在一定时间中成为非连动。因此，能够可靠地避免上述起动时的不良状况的发生。
[0108][第3实施方式]
图5表示第3实施方式的动力产生装置的结构。具体而言，该动力产生装置具备作为动作介质循环的二元循环机的循环回路110、作为旋转机的发电机120、加热介质回路130、和进行各种控制的控制部150。另外，在循环回路110内，比水沸点低的动作介质(例如HFC245fa)循环。
[0109]循环回路110是串联连接着使动作介质气化的蒸发器111、使处于气体状态的动作介质膨胀的第I膨胀机113、使由第I膨胀机113膨胀后的动作介质冷凝的冷凝器114、和将由冷凝器114冷凝后的动作介质向蒸发器111输送的动作介质泵115的闭回路。
[0110]蒸发器111使液态的动作介质气化。蒸发器111具有动作介质流动的动作介质流路11 la、和加热介质流动的加热介质流路111b。加热介质流路Illb如后述那样连接在加热介质回路130上，加热介质流动。在动作介质流路Illa中流动的动作介质与在加热介质流路Illb中流动的加热介质热交换而蒸发。
[0111]第I膨胀机113设在循环回路110中的蒸发器111的下游侧，通过使由蒸发器111蒸发后的动作介质膨胀，从该动作介质取出动能。在本实施方式中，作为第I膨胀机113而使用螺杆膨胀机。在螺杆膨胀机中，在形成在第I膨胀机113的壳体113a内的转子室(未图示)中收容着阴阳一对螺杆转子113b。在该螺杆膨胀机中，通过从形成在壳体113a上的吸气口供给到上述转子室中的动作介质的膨胀力，螺杆转子113b旋转。然后，通过在上述转子室内膨胀而压力下降后的动作介质被从形成在壳体113a上的排出口排出。另外，第I膨胀机113并不限定于螺杆膨胀机，也可以由涡轮型的膨胀机等、其他的膨胀机构成。
[0112]冷凝器114使从第I膨胀机113排出的气态的动作介质冷凝而成为液态的动作介质。冷凝器114具有气态的动作介质流动的动作介质流路114a、和冷却介质流动的冷却介质流路114b。冷却介质流路114b连接在冷却介质回路117上，在该冷却介质回路117中，从外部供给的冷却介质流动。作为冷却介质，可以举出例如由冷却塔冷却后的冷却水。在动作介质流路114a中流动的动作介质通过与在冷却介质流路114b中流动的冷却介质热交换而冷凝。
[0113]动作介质泵115用来在循环回路110内使动作介质循环，设在循环回路110中的冷凝器114的下游侧(蒸发器111与冷凝器114之间)。该动作介质泵115将由冷凝器114冷凝后的液态的动作介质加压到规定的压力，向蒸发器111送出。作为动作介质泵115，使用具备叶轮作为转子的离心泵、或转子由一对齿轮构成的齿轮泵等。该动作介质泵115能够以任意的转速驱动。
[0114]发电机120具有转子部120a，该转子部120a设在连接在第I膨胀机的螺杆转子113b中的一方上的旋转轴123的中间部。如果通过动作介质在第I膨胀机113内膨胀而驱动螺杆转子113b，则旋转轴123旋转。随之，转子部120a旋转。通过转子部120a随着旋转轴123的旋转而旋转，发电机120产生电力。在本实施方式中，作为发电机120而使用IPM发电机(永久磁铁同步发电机)。发电机120能够通过图示省略的逆变器进行转速调整。控制部150向图示省略的逆变器输出转速调整信号，以调整发电机120的转速，以使发电机120的发电效率尽可能变高。另外，发电机120并不限定于IPM发电机，也可以是例如感应发电机等其他类型的发电机。
[0115]在循环回路110上设有旁通通路125。在旁通通路125上,设有由开闭阀构成的旁通阀125a,旁通通路125通过将旁通阀125a开放,动作介质在循环回路110中绕过第I膨胀机113而流动。旁通通路125的一端部连接在循环回路110中的蒸发器111与第I膨胀机113之间的配管上，旁通通路125的另一端部连接在循环回路110中的第I膨胀机113与冷凝器114之间的配管上。
[0116]加热介质回路130能够连接到外部的介质通路135而构成，在加热介质回路130中，被从该外部的介质通路135导入加热介质。在加热介质回路130的一端部(上游端部)上设有第2膨胀机140。在第2膨胀机140中，被导入经过外部的介质通路135供给的加热介质，第2膨胀机140通过使该加热介质膨胀，从该加热介质取出动能。在本实施方式中，作为第2膨胀机140而使用螺杆膨胀机，但也可以使用涡轮型的膨胀机等其他形式的膨胀机。
[0117]作为向加热介质回路130供给的加热介质，除了例如从坑井(蒸汽井)采取的蒸汽、从工厂等排出的蒸汽以外，还可以举出通过以太阳能为热源的集热器生成的蒸汽、或从发动机、压缩机等的排热生成的蒸汽、从以生物物质或化石燃料为热源的锅炉生成的蒸汽等。向第2膨胀机140导入的加热介质例如是120°C?250°C。
[0118]第2膨胀机140连接在上述旋转轴123上。即，在第2膨胀机140的螺杆转子140a中的一方上连接着旋转轴123。如果通过加热介质在第2膨胀机140内膨胀而驱动螺杆转子140a，则旋转轴123旋转。[0119]在加热介质回路130上连接着蒸发器111的加热介质流路111b。因而，在蒸发器111的加热介质流路Illb中，由第2膨胀机140膨胀后的加热介质流动。
[0120]在循环回路110中，设有入侧压力传感器Ps和背压传感器Pd。入侧压力传感器Ps设在构成循环回路110的配管中的蒸发器111与第I膨胀机113之间的配管上。背压传感器Pd设在构成循环回路110的配管中的第I膨胀机113与冷凝器114之间的配管上。
[0121]控制部150具备ROM、RAM、CPU等，通过执行存储在ROM中的程序，发挥规定的功能。在该控制部150的功能中，包括泵控制部151和开闭控制部152。
[0122]泵控制部151进行动作介质泵115的转速控制。动作介质泵115为受图示省略的逆变器进行转速控制的结构，所以泵控制部151通过向逆变器发送控制信号而进行动作介质泵115的转速控制。
[0123]开闭控制部152当比第I膨胀机113被动作介质驱动之前第2膨胀机140被驱动的状态时，进行将旁通阀125a开放的控制。例如，在起动时，在第I膨胀机113被动作介质驱动之前，通过加热介质开始第2膨胀机140的驱动。S卩，在蒸发器111中，为通过在加热介质流路Illb中流动的加热介质将在动作介质流路Illa中流动的动作介质加热而使其蒸发的结构。因此，从成为加热介质在加热介质回路130中流动的状态起到经过某种程度的时间为止，在第I膨胀机113中不一定被导入成为蒸汽的动作介质。此时，到没有变湿的蒸汽被开始向第I膨胀机113导入为止，通过第2膨胀机140驱动发电机120和第I膨胀机113。因此，如果在第I膨胀机113中被导入液态的动作介质，则第2膨胀机140的负荷增大。所以，通过在起动时等将旁通阀125a开放，使第I膨胀机113的螺杆转子113b成为可空转的状态。
[0124]开闭控制部152如果接收到动作介质泵115的起动指令，则进行将旁通阀125a开放的控制，然后，如果根据入侧压力传感器Ps的检测值和背压传感器Pd的检测值得到的压力差达到预先设定的阈值，则进行将旁通阀125a关闭的控制。该压力差的阈值设定为在蒸发器111中动作介质充分蒸发、能够判断为能够驱动第I膨胀机113的状态那样的压力。
[0125]另外，旁通阀125a的开闭控制并不限定于此。例如，也可以将背压传感器Pd省略，开闭控制部152如果接收到动作介质泵115的起动指令则进行将旁通阀125a开放的控制，然后，如果入侧压力传感器Ps的检测值达到预先设定的阈值，则进行将旁通阀125a关闭的控制。此外，也可以在第2膨胀机140的入侧和出侧分别设置压力传感器(第2入侧压力传感器及第2背压传感器)，当从第2入侧压力传感器及第2背压传感器得到的压力差是预先设定的阈值以上、并且从入侧压力传感器Ps及背压传感器Pd得到的压力差不到预先设定的阈值时，进行将旁通阀125a开放的控制，然后，如果从入侧压力传感器Ps及背压传感器Pd得到的压力差达到预先设定的阈值以上，则进行将旁通阀125a关闭的控制。此外，也可以将入侧压力传感器Ps及背压传感器Pd省略，如果在接收到动作介质泵115的起动指令后经过预先设定的规定的时间，则进行将旁通阀125a关闭的控制。
[0126]接着，对有关本实施方式的动力产生装置的起动时的动作控制方法进行说明。基本流程与图3所示的第I实施方式的流程是同样的。但是，在本实施方式中，采用了使用膨胀机的吸入侧与吐出侧的压力差的方法。
[0127]在将动力产生装置起动的情况下，首先控制部150接收起动指令。控制部150如果接受了起动指令，则执行将旁通阀125a打开的控制。此时，在加热介质回路130中，被从外部的介质通路135导入了加热介质。该加热介质被导入到第2膨胀机140中而膨胀，由此驱动第2膨胀机140。通过第2膨胀机140的驱动，发电机120的转子部120a旋转，发电机120开始发电。通过由第2膨胀机140膨胀而减压后的加热介质向蒸发器111的加热介质流路Illb流入。
[0128]另一方面，在循环回路110中，通过接收起动指令而动作介质泵115起动，由此动作介质开始流动。在蒸发器111中，加热介质流路Illb的加热介质将动作介质流路Illa的动作介质加热。在蒸发器111中，在起动时，动作介质不一定充分蒸发，而仅至少一部分蒸发。因此，液态的动作介质也从蒸发器111流出，但由于旁通阀125a被开放，所以动作介质不是向第I膨胀机113流入，而是绕过第I膨胀机113被向冷凝器114导入。此时，第I膨胀机113的螺杆转子113b通过旋转轴123的旋转而空转。
[0129]然后，如果根据入侧压力传感器Ps的检测值和背压传感器Pd的检测值得到的压力差达到预先设定的阈值，则开闭控制部152进行将旁通阀125a关闭的控制。由此，由蒸发器111气化后的动作介质被向第I膨胀机113导入，第I膨胀机113被动作介质驱动。由此，通过第I膨胀机及第2膨胀机140的驱动力驱动发电机120的转子部120a。这以后成为通常运转。
[0130]如以上说明，在第I实施方式的动力产生装置中，由于被向蒸发器111导入前的加热介质在第2膨胀机140中膨胀，所以被向蒸发器111导入时的加热介质的压力与以往的结构相比变低。因此，能够降低在蒸发器111的构成部件中发生的应变，能够减轻蒸发器111的负担。并且，由于第2膨胀机140连接在设有发电机120的转子部120a的旋转轴123上，所以在第2膨胀机140中，能够将加热介质的能量作为转子部120a的驱动能量取出。因而，能够将加热介质的能量没有浪费地利用，所以能够提高作为动力产生装置的性能。即，成为在第2膨胀机140中利用加热介质的压力、而在蒸发器111中利用压力被降低后的加热介质的温度的结构。因而，能够将加热介质具有的能量比以往更高效率地利用。
[0131]此外，在第3实施方式中，在比第I膨胀机113被动作介质驱动之前第2膨胀机140被驱动的状态时，将旁通阀25a开放。由此，第I膨胀机113的螺杆转子113b成为可空转的状态。因而，在连接在发电机120上的第I膨胀机113及第2膨胀机140中的仅第2膨胀机140被驱动的情况下，能够使第I膨胀机113不成为负荷，在第2膨胀机140中能够有效率地将加热介质的能量取出。
[0132][第4实施方式]
图6表示有关本发明的第4实施方式的旋转机驱动系统。另外，这里对与第3实施方式相同的构成要素赋予相同的附图标记，省略其详细的说明。
[0133]在第3实施方式中，旋转轴123由一根轴部件构成。相对于此，在该第4实施方式中，旋转轴123为被分割为第I轴部123a和第2轴部123b、并且具有将这些第I轴部123a及第2轴部123b以传递驱动力的方式结合的结合部123c的结构。
[0134]结合部123c由在第I轴部123a与第2轴部123b之间变换转速的增减速机构161构成。增减速机构161具有连接在第I轴部123a上的第I齿轮161a、和连接在第2轴部123b上并啮合在第I齿轮161a上的第2齿轮161b。在图例中，为第I齿轮161a的齿数比第2齿轮161b的齿数多的结构，但可以替代地采用其相反的结构。此外，在图例中，为在第I轴部123a上设置发电机120的结构，但也可以替代地米用在第2轴部123b上设置发电机120的结构。
[0135]第I轴部123a在一端部连接在第I膨胀机113上。在第I轴部123a的另一端部上结合着第I齿轮161a。第2轴部123b在一端部上连接在第2膨胀机140上。在第2轴部123b的另一端部上结合着第2齿轮161b。
[0136]在第4实施方式中，在第I膨胀机113的转速与第2膨胀机140的转速不同的情况下，能够容易地应对。即，在第I膨胀机113及第2膨胀机140由相互不同的形式的膨胀机构成那样的情况、额定转速不同的情况下，通过在第I轴部123a与第2轴部123b之间设置增减速机构161，能够容易地对应两者的转速差。
[0137]另外，其他结构、作用及效果省略其说明，但与上述第3实施方式是同样的。
[0138][第5实施方式]
图7表示有关本发明的第5实施方式的动力产生装置。另外，这里对与第3实施方式相同的构成要素赋予相同的附图标记，省略其详细的说明。
[0139]在第4实施方式中，结合部123c由增减速机构161构成。相对于此，在第5实施方式中，结合部123c由将第I轴部123a与第2轴部123b磁结合的磁I禹合器165构成。磁耦合器165的结构与图2所示的第I实施方式的结构是同样的，所以详细的说明省略。
[0140]在第5实施方式中，收容在壳体113a内的第I轴部123a在壳体113a内受轴承轴支承，所以能够防止润滑油、动作介质等流体经过该轴承向外部泄漏，并且能够通过磁耦合器165将第I轴部123a与第2轴部123b驱动连结。
[0141]另外，在第5实施方式中，没有做成第2轴部123b及内插体165b收容在密闭体内的结构，但也可以做成第2轴部123b及内插体165b也收容在密闭体内的结构。
[0142]此外，在第5实施方式中，做成了磁耦合器165的外筒体165a为驱动侧、内插体165b为从动侧的结构，但也可以做成内插体165b为驱动侧、外筒体165a为从动侧的结构。
[0143]其他结构、作用及效果省略其说明，但与上述第4实施方式是同样的。
[0144][第6实施方式]
图8表示有关本发明的第6实施方式的动力产生装置。另外，这里对与第3实施方式相同的构成要素赋予相同的附图标记，省略其详细的说明。
[0145]在第6实施方式中，对旋转轴123的轴承170，作为润滑剂而供给在冷凝器114中使用的水。即，在冷却介质回路117中，冷凝器114的下游侧的流路连接在旋转轴123的轴承170上。因而，在冷凝器114的冷却介质流路114b中被用于动作介质的冷却后的冷却介质也被作为轴承170的润滑剂利用。在图例中，表示了向配置在第2膨胀机140内的轴承170导入冷却介质的结构，但轴承170也可以不配置在第2膨胀机140内。
[0146]在第6实施方式中，不需要使用润滑油，在将润滑剂(水)废弃时也不花费工夫。
[0147]另外，其他结构、作用及效果省略其说明，但与上述第3实施方式是同样的。
[0148][第7实施方式]
图9表示有关本发明的第7实施方式的动力产生装置。另外，这里对与第3实施方式相同的构成要素赋予相同的附图标记，省略其详细的说明。
[0149]在第7实施方式中，在旋转轴123上连接着马达200的转子部。S卩，在第2膨胀机140的螺杆转子140a中，在连接在与第I膨胀机113相反侧(图9中的右侧)的端部上的轴部件、即作为旋转轴123的一部分的轴部件上，连接着马达200的转子部。例示马达200作为旋转机。马达200的轴201连接在压缩机190上，通过马达200的旋转，压缩机190驱动。其他结构与第3实施方式是同样的。在压缩机190的驱动时，第I及第2膨胀机113、140的动力经由旋转轴123及连接在旋转轴123上的轴201被向压缩机190传递。结果，与仅用马达200驱动压缩机190的情况相比能够降低马达200的耗电。
[0150][其他实施方式]
另外，第3?第7实施方式的本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变更、改良等。例如，蒸发器111也可以为具有将动作介质加热到饱和温度左右而使其蒸发的蒸发部、和使由该蒸发部加热为饱和温度左右的动作介质成为过热状态的过热部的结构。在此情况下，也可以将蒸发部与过热部单独地构成，或者也可以一体地构成。在第6实施方式中，也可以利用在蒸发器111中从蒸汽冷凝的水作为旋转轴123的轴承170的润滑剂。在第7实施方式中，也可以在旋转轴123上设置压缩机190、将该压缩机190通过旋转机驱动系统直接驱动。
【权利要求】
1.一种动力产生装置，其特征在于， 由旋转机械驱动源以及热机构成，所述旋转机械驱动源对旋转机械产生旋转驱动力，所述热机构成为与上述旋转机械驱动源协同作用而驱动上述旋转机械； 这里，上述热机具备膨胀机，所述膨胀机使气化的动作介质膨胀而产生旋转驱动力； 在上述膨胀机上设有旁通配管，所述旁通配管将上述膨胀机的动作介质入口与动作介质出口连通； 在上述旁通配管上具备开闭阀，所述开闭阀将上述旁通配管开闭。
2.如权利要求1所述的动力产生装置，其特征在于， 上述动力产生装置具备控制装置，所述控制装置控制上述开闭阀的开闭； 上述控制装置在将上述旋转机械驱动源及上述热机起动时进行控制，以在将上述开闭阀打开而使动作介质向上述旁通配管流入后，使上述旋转机械驱动源起动，在判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化时将上述开闭阀关闭。
3.如权利要求2所述的动力产生装置，其特征在于， 上述动力产生装置具备吸入压力 检测器，所述吸入压力检测器检测上述膨胀机的吸入压力； 上述控制装置当由上述吸入压力检测器检测出的压力值为规定的压力值以上时，判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化。
4.如权利要求2所述的动力产生装置，其特征在于， 上述动力产生装置具备吸入压力检测器以及吐出压力检测器，所述吸入压力检测器检测上述膨胀机的吸入压力，所述吐出压力检测器检测上述膨胀机的吐出压力； 上述控制装置当由上述吸入压力检测器检测出的压力值与由上述吐出压力检测器检测出的压力值的差成为规定的值以上时，判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化。
5.如权利要求2所述的动力产生装置，其特征在于， 上述旋转机械是气体压缩机； 上述动力产生装置具备温度检测器，所述温度检测器检测上述气体压缩机的排出气体温度; 上述控制装置当由上述温度检测器检测出的温度值成为规定的温度值以上时，判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化。
6.如权利要求2所述的动力产生装置，其特征在于， 上述控制装置具备时间测量器，所述时间测量器测量从上述旋转机械驱动源被起动起的经过时间； 上述控制装置当由上述时间测量器检测出的经过时间成为规定的时间以上时，判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化。
7.如权利要求1所述的动力产生装置，其特征在于， 上述动力产生装置具备控制装置，所述控制装置控制上述开闭阀的开闭； 上述控制装置当将上述旋转机械驱动源及上述热机停止时，进行控制，以将上述开闭阀打开，使动作介质向上述旁通配管流入，使上述膨胀机的驱动停止。
8.如权利要求1所述的动力产生装置，其特征在于， 上述动力产生装置具备控制装置，所述控制装置控制上述开闭阀的开闭；上述控制装置在上述旋转机械驱动源及上述热机进行稳定运转的状况下，当上述旋转机械驱动源停止时，进行控制，以将上述开闭阀打开，使动作介质向上述旁通配管流入，使上述膨胀机的驱动停止。
9.如权利要求1所述的动力产生装置，其特征在于， 上述旋转机械是将被供给的气体压缩为高压的压缩机，上述旋转机械驱动源是马达； 使用由上述压缩机生成的高压气体具有的热作为上述热机的蒸发器中的向动作介质的热源。
10.如权利要求1所述的动力产生装置，其特征在于， 上述旋转机械驱动源是第2膨胀机，所述第2膨胀机通过由蒸汽构成的加热介质膨胀而产生动力； 上述热机的蒸发器用由上述第2膨胀机膨胀后的加热介质将上述动作介质加热，使其气化。
11.如权利要求10所述的动力产生装置，其特征在于， 具有:连接在上述热机的旋转轴上的第I轴部、连接在上述第2膨胀机的旋转轴上的第2轴部、和将上述第I轴部与上述第2轴部结合以传递驱动力的结合部； 上述结合部由在上述第I轴部与上述第2轴部之间变换转速的增减速机构构成。
12.如权利要求10所述的动力产生装置，其特征在于， 对上述第2膨胀机的旋转轴的轴承，作为润滑剂而供给在上述热机的冷凝器中使用过的水、或者在上述热机的蒸发器中`从上述蒸汽冷凝的水。
13.如权利要求1所述的动力产生装置，其特征在于， 具有:连接在上述热机的旋转轴上的第I轴部、连接在上述旋转机械驱动源的旋转轴上的第2轴部、和将上述第I轴部与上述第2轴部结合以传递驱动力的结合部； 上述第I轴部及上述第2轴部的至少一方被收容在密闭体内； 上述结合部由将上述第I轴部与上述第2轴部磁结合的磁耦合器构成。
14.一种动力产生装置的运转方法，是如权利要求1所述的动力产生装置的运转方法，其特征在于， 在将上述热机及上述旋转机械驱动源起动时，在将上述开闭阀打开而使上述动作介质向上述旁通配管流入后，使上述热机及上述旋转机械驱动源起动，如果判断为向上述膨胀机流入的动作介质被气化，则将上述旁通配管的开闭阀关闭； 当将上述热机及上述旋转机械驱动源停止时，将上述开闭阀打开，使上述动作介质向上述旁通配管流入，将上述膨胀机的驱动停止。
15.一种动力产生装置的运转方法，是如权利要求1所述的动力产生装置的运转方法，其特征在于， 在上述旋转机械驱动源进行稳定运转的状况下，当上述旋转机械驱动源停止时，将上述开闭阀打开，使上述动作介质向上述旁通配管流入，将上述膨胀机的驱动停止。
【文档编号】F01K25/08GK103670553SQ201310416974
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2012年9月14日
【发明者】足立成人, 松村昌义, 成川裕 申请人:株式会社神户制钢所
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