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JP2018160998A - 発電システム - Google Patents

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Shigeto Adachi
成人 足立
藤井　哲郎
Tetsuo Fujii
哲郎 藤井
一也 荒平
Kazuya Arahira
一也 荒平
弘行 山本
Hiroyuki Yamamoto
弘行 山本
与明 石田
Tomoaki Ishida
与明 石田
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

【課題】バイナリー発電機の出力の異常時におけるディーゼル発電機の出力系統の不安定化を抑制することが可能な発電システムを提供する。【解決手段】ディーゼル発電機（１０）と、蒸発器（２３）、膨張機（２２）、バイナリー発電機（２３）、凝縮器（２４）及びポンプ（２５）を含むバイナリー発電装置（２０）と、バイナリー発電機（２３）の出力をディーゼル発電機（１０）の出力に連結する連結ライン（３１）と、連結ライン（３１）に設けられた連結開閉器（Ｓ１）と、制御部（４０）と、を備え、制御部（４０）は、バイナリー発電機（２３）の出力が異常であることを示す異常信号を受信したときに、連結開閉器（Ｓ１）を開くこと。【選択図】図１

Description

本発明は、発電システムに関するものである。
従来、ディーゼル発電機と、バイナリー発電機を含むバイナリー発電装置と、を備える発電システムが知られている。例えば、特許文献１には、ディーゼル発電機を駆動源として発電を行う発電機（ディーゼル発電機）と、バイナリサイクル（熱機関）を利用して発電を行う発電サイクルと、を備える発電システムが開示されている。発電サイクルは、作動媒体を蒸発させる蒸発器と、蒸発器から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、膨張機に接続されたバイナリー発電機と、膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出した作動媒体を蒸発器に送るポンプと、を有している。
特開２０１３−９２１４４号公報
特許文献１に示されるような発電システムでは、ディーゼル発電機の出力系統にバイナリー発電機の出力が接続される場合がある。この場合において、バイナリー発電機の出力に異常が生じると、ディーゼル発電機の出力系統（電圧）が変動する懸念がある。
本発明の目的は、バイナリー発電機の出力の異常時におけるディーゼル発電機の出力系統の不安定化を抑制することが可能な発電システムを提供することである。
前記課題を解決する手段として、本発明は、ディーゼル発電機と、作動媒体を蒸発させる蒸発器、前記蒸発器から流出した作動媒体を膨張させる膨張機、前記膨張機に接続されたバイナリー発電機、前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器及び前記凝縮器から流出した作動媒体を前記蒸発器へ送るポンプを含むバイナリー発電装置と、前記バイナリー発電機の出力を前記ディーゼル発電機の出力に連結する連結ラインと、前記連結ラインに設けられた連結開閉器と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記バイナリー発電機の出力が異常であることを示す異常信号を受信したときに、前記連結開閉器を開く、発電システムを提供する。
本発電システムでは、バイナリー発電機の出力が異常であるときに連結ラインに設けられた連結開閉器が開かれる（連結ラインが遮断される）ので、バイナリー発電機の出力の異常時におけるディーゼル発電機の出力系統の不安定化が抑制される。
この場合において、前記連結ラインから分岐した分岐ラインと、前記分岐ラインに設けられた分岐開閉器と、前記分岐ラインに接続された抵抗と、をさらに備え、前記制御部は、前記異常信号を受信したときに、前記連結開閉器を開くとともに前記分岐開閉器を閉じることが好ましい。
このようにすれば、バイナリー発電機の出力が異常であるときに、バイナリー発電機で生成された電力は、ディーゼル発電機の出力ラインに至るのではなく分岐ラインに接続された抵抗で有効に消費される。
さらにこの場合において、前記制御部は、前記異常信号を受信したときに、前記連結開閉器を開くとともに前記分岐開閉器を閉じ、かつ、前記バイナリー発電機を停止することが好ましい。
このようにすれば、バイナリー発電機の出力が異常であるときに当該発電機の出力が次第に低下するので、抵抗の大型化が回避される。
また、前記発電システムにおいて、前記ディーゼル発電機の出力及び前記バイナリー発電機の出力は、船舶内の負荷に接続されており、前記ディーゼル発電機の定格電力は、１０００ｋＷ以下であり、前記バイナリー発電機の定格電力は、前記ディーゼル発電機の定格電力よりも小さいことが好ましい。
このようにすれば、ディーゼル発電機の定格電力が１０００ｋＷ以下の系統（船舶に搭載される小規模系統）においても、バイナリー発電機の出力の異常時におけるディーゼル発電機の出力系統が不安定化が有効に抑制される。
以上のように、本発明によれば、バイナリー発電機の出力の異常時におけるディーゼル発電機の出力系統の不安定化を抑制することが可能な発電システムを提供することができる。
本発明の一実施形態の発電システムの構成を概略的に示す図である。
本発明の一実施形態の発電システムについて、図１を参照しながら説明する。
図１に示されるように、本発電システムは、ディーゼル発電機１０と、バイナリー発電機２３を含むバイナリー発電装置２０と、連結ライン３１と、連結開閉器Ｓ１と、分岐ライン３２と、分岐開閉器Ｓ２と、抵抗Ｒと、制御部４０と、を備えている。この発電システムは、船舶に搭載されている。
ディーゼル発電機１０の出力は、船内系統に接続されている。つまり、ディーゼル発電機１０は、船舶内の負荷に電力を供給する。本実施形態では、ディーゼル発電機１０の定格電力は、１０００ｋＷ以下である。
バイナリー発電装置２０は、蒸発器２１と、膨張機２２と、バイナリー発電機２３と、凝縮器２４と、ポンプ２５と、蒸発器２１、膨張機２２、凝縮器２４及びポンプ２５をこの順に接続する循環流路２６と、を備えている。
蒸発器２１は、作動媒体と加熱媒体（船内で生成された蒸気等）とを熱交換させることによって作動媒体を蒸発させる。
膨張機２２は、循環流路２６のうち蒸発器２１の下流側の部位に設けられている。膨張機２２は、蒸発器２１から流出した気相の作動媒体を膨張させる。本実施形態では、膨張機２２として、気相の作動媒体の膨張エネルギーにより回転駆動されるロータを有する容積式のスクリュ膨張機が用いられている。
バイナリー発電機２３は、膨張機２２に接続されている。具体的に、バイナリー発電機２３は、前記ロータに接続された回転軸（図示略）と、回転軸に固定された可動子と、可動子の周囲に配置された固定子と、を有している。バイナリー発電機２３の定格電力は、ディーゼル発電機の定格電力よりも小さい。例えば、バイナリー発電機２３の定格電力は、１００ｋＷである。
凝縮器２４は、循環流路２６のうち膨張機２２の下流側の部位に設けられている。凝縮器２４は、膨張機２２から流出した作動媒体と冷却媒体（海水等）とを熱交換させることによって作動媒体を凝縮させる。
ポンプ２５は、循環流路２６における凝縮器２４の下流側の部位（凝縮器２４と蒸発器２１との間の部位）に設けられている。ポンプ２５は、凝縮器２４から流出した液相の作動媒体を所定の圧力で蒸発器２１に送る。
連結ライン３１は、バイナリー発電機２３の出力をディーゼル発電機１０の出力に連結する。つまり、ディーゼル発電機１０の出力及びバイナリー発電機２３の出力の双方が船内の負荷に供給される。
連結開閉器Ｓ１は、連結ライン３１に設けられている。連結開閉器Ｓ１は、バイナリー発電機２３の出力のディーゼル発電機１０の出力への合流及び遮断を切り替える。
分岐ライン３２は、連結ライン３１から分岐している。分岐開閉器Ｓ２及び抵抗Ｒは、分岐ライン３２に設けられている。分岐開閉器Ｓ２は、バイナリー発電機２３の出力の抵抗Ｒへの入力及び遮断を切り替える。なお、図１に示されるように、バイナリー発電装置２０の定常運転時は、連結開閉器Ｓ１は閉じられており、分岐開閉器Ｓ２は開かれている。
制御部４０は、バイナリー発電機２３の出力が異常であることを示す異常信号を受信したときに、連結開閉器Ｓ１を開くとともに分岐開閉器Ｓ２を閉じる。本実施形態では、制御部４０は、前記異常信号を受信したときに、さらにバイナリー発電機２３を停止する。なお、前記異常信号は、バイナリー発電機２３の回転軸が過回転となったとき、バイナリー発電機２３の温度が基準値を超えたとき、バイナリー発電機２３のコンバータが過電圧又は過電流を検出したとき等に制御部４０に送信される。
以上のように、本発電システムでは、バイナリー発電機２３の出力が異常であるときに連結ライン３１に設けられた連結開閉器Ｓ１が開かれる（連結ライン３１が遮断される）ので、バイナリー発電機２３の出力の異常時におけるディーゼル発電機１０の出力系統の不安定化が抑制される。
また、制御部４０は、前記異常信号を受信したときに、連結開閉器Ｓ１を開くとともに分岐開閉器Ｓ２を閉じる。このため、バイナリー発電機２３の出力が異常であるときに当該発電機で生成された電力は、ディーゼル発電機１０の出力ラインに至るのではなく分岐ライン３２に接続された抵抗Ｒで有効に消費される。
さらに、制御部４０は、前記異常信号を受信したときに、バイナリー発電機２３を停止するので、制御部４０が前記異常信号を受信してからバイナリー発電機２３が停止するまでの間に当該発電機が生成する電力が次第に低下する。よって、抵抗Ｒの大型化が回避される。
１０ ディーゼル発電機
２０ バイナリー発電装置
２１ 蒸発器
２２ 膨張機
２３ バイナリー発電機
２４ 凝縮器
２５ ポンプ
３１ 連結ライン
３２ 分岐ライン
４０ 制御部
Ｒ 抵抗
Ｓ１ 連結開閉器
Ｓ２ 分岐開閉器

Claims (4)

  1. ディーゼル発電機と、
    作動媒体を蒸発させる蒸発器、前記蒸発器から流出した作動媒体を膨張させる膨張機、前記膨張機に接続されたバイナリー発電機、前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器及び前記凝縮器から流出した作動媒体を前記蒸発器へ送るポンプを含むバイナリー発電装置と、
    前記バイナリー発電機の出力を前記ディーゼル発電機の出力に連結する連結ラインと、
    前記連結ラインに設けられた連結開閉器と、
    制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記バイナリー発電機の出力が異常であることを示す異常信号を受信したときに、前記連結開閉器を開く、発電システム。
  2. 請求項１に記載の発電システムにおいて、
    前記連結ラインから分岐した分岐ラインと、
    前記分岐ラインに設けられた分岐開閉器と、
    前記分岐ラインに接続された抵抗と、をさらに備え、
    前記制御部は、前記異常信号を受信したときに、前記連結開閉器を開くとともに前記分岐開閉器を閉じる、発電システム。
  3. 請求項２に記載の発電システムにおいて、
    前記制御部は、前記異常信号を受信したときに、前記連結開閉器を開くとともに前記分岐開閉器を閉じ、かつ、前記バイナリー発電機を停止する、発電システム。
  4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の発電システムにおいて、
    前記ディーゼル発電機の出力及び前記バイナリー発電機の出力は、船舶内の負荷に接続されており、
    前記ディーゼル発電機の定格電力は、１０００ｋＷ以下であり、
    前記バイナリー発電機の定格電力は、前記ディーゼル発電機の定格電力よりも小さい、発電システム。
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