特許 5891192 発電装置及び発電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5891192

(24)【登録日】2016年2月26日

(45)【発行日】2016年3月22日

(54)【発明の名称】発電装置及び発電システム

(51)【国際特許分類】

   F01C 21/06 20060101AFI20160308BHJP

   F01C 13/00 20060101ALI20160308BHJP

   F01C 21/10 20060101ALI20160308BHJP

   F01C 1/16 20060101ALI20160308BHJP

   F01D 15/10 20060101ALI20160308BHJP

   H02K 7/18 20060101ALI20160308BHJP

   H02K 9/19 20060101ALI20160308BHJP

【ＦＩ】

   F01C21/06

   F01C13/00

   F01C21/10

   F01C1/16 E

   F01D15/10 A

   H02K7/18 Z

   H02K9/19 A

【請求項の数】6

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-62146(P2013-62146)

(22)【出願日】2013年3月25日

(65)【公開番号】特開2014-185609(P2014-185609A)

(43)【公開日】2014年10月2日

【審査請求日】2015年2月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100137143

【弁理士】

【氏名又は名称】玉串 幸久

(72)【発明者】

【氏名】壷井 昇

【審査官】 齊藤 公志郎

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／０２０６３０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平１０−２９０５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１２７２０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｃ １／１６

Ｆ０１Ｃ １３／００

Ｆ０１Ｃ ２１／０６、１０

Ｆ０１Ｄ １５／１０

Ｆ０１Ｄ ２５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

膨張機と、
前記膨張機によって駆動されるロータ、及び、前記ロータの径方向外側に配置されるステータを有する発電機と、
前記膨張機を収容する膨張機収容室、及び、前記発電機を収容する発電機収容室を有するケーシングと、
を備え、
前記ケーシングが、
前記膨張機収容室のうち前記膨張機により作動媒体を漸次膨張させる膨張室と、前記発電機収容室のうち前記発電機よりも前方に位置する発電機前方部とを連通する第１連通部と、
前記膨張室よりも下流側の部位であって前記発電機に対して前記膨張室側に位置する部位と前記発電機前方部とを連通する第２連通部と、
を備え、
前記第１連通部では、膨張過程にある前記膨張室から前記発電機収容室に作動媒体が流れる発電装置。

【請求項2】

前記ステータのコイルは、前記発電機前方部内で作動媒体が流れる流路に面している請求項１に記載の発電装置。

【請求項3】

前記ケーシングは、前記ステータの後方に位置し、径方向内側に突出する段差部を備え、
前記ステータのステータコアは、
前記ケーシングの内周面に径方向に当接する径方向当接部と、
前記段差部と軸方向に当接する軸方向当接部と、
を備える請求項２に記載の発電装置。

【請求項4】

前記膨張室よりも下流側の部位は、前記膨張機の吐出室である請求項１から３の何れか１項に記載の発電装置。

【請求項5】

作動媒体を蒸発させる蒸発器と、
請求項１から４の何れか１項に記載の発電装置と、
前記発電装置の前記膨張機によって膨張した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮した作動媒体を前記蒸発器に導入させるポンプと、を備えている発電システム。

【請求項6】

前記発電システムは、車載用のシステムである請求項５の発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発電装置及び発電システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、下記特許文献１及び２に開示されているように、作動媒体で膨張機を駆動し、膨張機に直結された発電機で発電を行う発電装置が知られている。特許文献１に開示された発電装置では、凝縮器で凝縮した作動媒体を発電機の冷却器に導く冷却用配管が設けられている。これによって発電機の効率的な冷却が可能となっている。しかしながら、作動媒体を発電機の冷却器に導くための冷却用配管が必要になるという問題がある。これに対し、特許文献２に開示された発電装置では、冷却用配管を設けることなく、発電機の冷却が可能となっている。すなわち、特許文献２の発電装置では、膨張機と発電機がケーシング内に収容された構成となっており、このケーシングには、膨張機を収容する第１空間と、発電機を収容する第２空間とに仕切る隔壁部が設けられている。そして、隔壁部には、第１空間と第２空間とを連通させる連通部が形成されている。連通部は、膨張機によって膨張した作動媒体が吐出される吐出口から第２空間に向かって延びている。これにより、第１空間内で膨張機によって膨張された作動媒体が連通部を通して第２空間に導入される。第２空間には、発電機が収容されているが、この発電機を挟んで連通部と反対側に、作動媒体の排出部が設けられている。このため、連通部を通して第２空間内に導入された作動媒体は、発電機内（例えばステータとロータとの間の間隙）を通過して、排出部からケーシングの外部に排出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−３５３５７１号公報

【特許文献2】特開２０１２−１４７５６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献２に開示された発電装置では、冷却用配管を設けることなく、発電機の冷却が可能となっているが、以下の問題点が残されている。すなわち、この発電装置では、作動媒体が発電機内（例えばステータとロータとの間の間隙）を通過するように構成されているため、作動媒体の流通抵抗が増大し、発電効率が低下するという問題がある。また、万が一、作動媒体に異物が含まれている場合には、異物が発電機のロータとステータとの間のギャップに入り込んでしまうという問題もある。

【0005】

そこで、本発明は、前記従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発電機を冷却する際の作動媒体の流通抵抗を抑制しつつ簡易な構成で発電機の冷却を行うことができる発電装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記の目的を達成するため、本発明は、膨張機と、前記膨張機によって駆動されるロータ、及び、前記ロータの径方向外側に配置されるステータを有する発電機と、前記膨張機を収容する膨張機収容室、及び、前記発電機を収容する発電機収容室を有するケーシングと、を備え、前記ケーシングが、前記膨張機収容室のうち前記膨張機により作動媒体を漸次膨張させる膨張室と、前記発電機収容室のうち前記発電機よりも前方に位置する発電機前方部とを連通する第１連通部と、前記膨張室よりも下流側の部位であって前記発電機に対して前記膨張室側に位置する部位と前記発電機前方部とを連通する第２連通部と、を備え、前記第１連通部では、膨張過程にある前記膨張室から前記発電機収容室に作動媒体が流れる発電装置である。

【0007】

本発明では、膨張室と発電機収容室とが第１連通部によって連通する。一方、発電機収容室と膨張室よりも下流側の部位とが第２連通部によって連通している。膨張室よりも下流側の部位は、膨張過程の途中にある膨張室内よりも低圧となっているため、両者の圧力差によって、膨張室内の作動媒体が第１連通部を通して発電機収容室に流れ、その後、第２連通部を通して膨張室よりも下流側の部位に流れる。このため、発電機収容室内の作動媒体によって発電機を冷却することができる。したがって、冷却用の配管を新たに設けることなく簡易な構成で、作動媒体による発電機の冷却が可能となっている。また、第２連通部が発電機に対して膨張室側に位置し且つ膨張室よりも下流側の部位と、発電機前方部とを連通しているため、作動媒体は、発電機内を流れることなく（或いは発電機内を流れることがあったとしても僅かに）発電機収容室内を流れる。このため、発電機収容室内を流れる際の作動媒体の流通抵抗が大きくならない。したがって、前記圧力差によって作動媒体を有効に流動させることができ、発電効率が低下することを防止することができる。しかも、作動媒体が発電機内を流れることがなく、或いは発電機内を流れることがあったとしても僅かであるため、異物が作動媒体に含まれている場合であっても、発電機内に異物が入り込む虞は少ない。

【0008】

ここで、前記ステータのコイルは、前記発電機前方部内で作動媒体が流れる流路に面していてもよい。この態様では、ステータのコイルが作動媒体の流路に面しているため、発熱しやすいコイルを効率的に冷却することができる。

【0009】

前記ケーシングは、前記ステータの後方に位置し、径方向内側に突出する段差部を備えていてもよい。この場合、前記ステータのステータコアは、前記ケーシングの内周面に径方向に当接する径方向当接部と、前記段差部と軸方向に当接する軸方向当接部と、を備えていてもよい。

【0010】

この態様では、ステータコアの熱がケーシングに直接伝わるが、この熱はケーシングを通して放熱させることができる。

【0011】

また、ケーシングに段差部を設けることにより、軸方向におけるステータの位置決めを容易に行うことができる。段差部の軸方向の位置を調整することにより、流路の幅の設計が容易となる。

【0012】

前記膨張室よりも下流側の部位は、前記膨張機の吐出室であってもよい。この態様では、第２連通部が発電機収容室と吐出室を連通する構成となるため、ケーシング内の構成が複雑化することを抑制でき、コスト面で有利となる。

【0013】

本発明は、作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記発電装置と、前記発電装置の前記膨張機によって膨張した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で凝縮した作動媒体を前記蒸発器に導入させるポンプと、を備えている発電システムである。本発明では、蒸発器、膨張機及び凝縮器間で作動媒体を循環させながら、発電装置において発電を行うことができる。

【0014】

前記発電システムは、車載用のシステムであってもよい。この態様では、車両に搭載されて利用されるため、車両で必要な電力の供給源として利用することができる。

【発明の効果】

【0015】

以上説明したように、本発明によれば、発電機を冷却する際の作動媒体の流通抵抗を抑制できるとともに、簡易な構成で発電機の冷却を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態に係る発電システムの全体構成を概略的に示す図である。

【図2】図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。

【図3】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。

【図4】前記発電システムに設けられた発電装置を部分的に拡大して示す図である。

【図5】本発明のその他の実施形態における膨張機を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

【0018】

本実施形態による発電システム１は、ランキンサイクルを利用した発電システムであり、図１に示すように、発電装置２と、凝縮器６と、循環ポンプ８と、蒸発器１０とを備えている。発電装置２、凝縮器６、循環ポンプ８及び蒸発器１０はこの順で循環流路４に設けられている。循環流路４には作動媒体が循環する。作動媒体としては、例えばＲ２４５ｆａ（１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン）等の沸点の低い冷媒が用いられる。したがって、発電システムは、低温の廃熱から動力を回収するバイナリー発電方式となっている。なお、本発電システムは、車載用のシステムとして構成されている。

【0019】

発電装置２は、スクリュ式膨張機（以下、単に膨張機という）１４と、発電機１６と、これら膨張機１４及び発電機１６を互いに連結された状態で収容するケーシング１２とを備えている。発電装置２は、膨張機１４においてガス状の作動媒体を膨張させることにより、発電機１６を駆動する力を取り出す。なお、発電装置２の詳細については後述する。

【0020】

凝縮器６は、膨張機１４から排出されたガス状の作動媒体を凝縮させて液状の作動媒体とするものである。凝縮器６は、ガス状の作動媒体が流れる作動媒体流路６ａと、外部から供給される冷却媒体が流れる流路６１と接続されることによりその冷却媒体が流れる冷却媒体流路６ｂとを有している。作動媒体流路６ａを流れる作動媒体は、冷却媒体流路６ｂを流れる冷却媒体と熱交換することにより凝縮する。

【0021】

循環ポンプ８は、循環流路４における凝縮器６の下流側（蒸発器１０と凝縮器６との間）に設けられており、循環流路４内で作動媒体を循環させるためのものである。循環ポンプ８は、凝縮器６で凝縮された液状の作動媒体を所定の圧力まで加圧して蒸発器１０に送り出す。循環ポンプ８として、インペラをロータとして備える遠心ポンプや、ロータが一対のギアからなるギアポンプ等が用いられる。

【0022】

蒸発器１０は、循環流路４における循環ポンプ８の下流側（循環ポンプ８と発電装置２との間）に設けられている。蒸発器１０は、作動媒体が流れる作動媒体流路１０ａと、加熱媒体が流れる加熱媒体流路１０ｂとを有している。加熱媒体流路１０ｂは加熱媒体回路６２に接続されていて、この加熱媒体流路１０ｂには、外部の熱源から供給された加熱媒体が流れる。作動媒体流路１０ａを流れる作動媒体は、加熱媒体流路１０ｂを流れる加熱媒体と熱交換して蒸発する。

【0023】

以上の構成により、本実施形態による発電システムでは、作動媒体が循環流路４を通じて蒸発器１０、発電装置２、凝縮器６及び循環ポンプ８を順に流れるという循環回路が構成されている。

【0024】

次に、発電装置２の構成について詳細に説明する。

【0025】

発電装置２の膨張機１４は、各々軸回りに回転する一対の膨張機ロータ３２を有している。各膨張機ロータ３２は、その外周面に沿って螺旋状に形成された歯を有するスクリュロータによって構成されている。図２に示すように、両膨張機ロータ３２の歯は互いに噛み合っており、各ロータ３２が回転するのに伴い、噛み合い箇所が軸方向の次第に移動するようになっている。

【0026】

各膨張機ロータ３２は、図１に示すように、それぞれ回転軸３４を有している。回転軸３４はそれぞれ、膨張機ロータ３２から軸方向の一方に延びる第１軸部３４ａと、膨張機ロータ３２から軸方向の他方に延びる第２軸部３４ｂとを有する。

【0027】

発電機１６は、一方の膨張機ロータ３２と第２軸部３４ｂを介して連結された発電機ロータ３８と、発電機ロータ３８を囲むように配置されたステータ４０とを有している。すなわち、発電機１６は、発電機ロータ３８がステータ４０の内側に配置されたインナーロータ型の発電機として構成されている。ステータ４０は、ステータコア４０ａとステータコア４０ａに装着されたコイル４０ｂとを備えている。発電機ロータ３８は、鉄心及び巻き線を有している。発電機ロータ３８は、膨張機ロータ３２と一体的に回転する。

【0028】

膨張機１４及び発電機１６を収容するケーシング１２は、両端が開口した筒状の胴部２２と、胴部２２の一端側の開口を塞ぐように胴部２２の一端部に結合される第１蓋部２３と、胴部２２の他端側の開口を塞ぐように胴部２２の他端部に結合される第２蓋部２４と、を有している。胴部２２、第１蓋部２３及び第２蓋部２４は何れも金属製である。第１蓋部２３は有底の筒状に形成されており、第１蓋部２３の底部２３ａには、循環流路４が接続される導入ポート２６が形成されている。第２蓋部２４は有底の筒状に形成されており、第２蓋部２４の底部は、第１蓋部２３と異なり、塞がれている。胴部２２には、循環流路４が接続される吐出ポート２７が形成されている。

【0029】

胴部２２には、その軸方向中間部に隔壁部２２ａが形成されている。隔壁部２２ａによってケーシング１２内には、膨張機１４が収容される膨張機収容室１２ａと、発電機１６が収容される発電機収容室１２ｂとが形成されている。隔壁部２２ａには、軸方向に貫通する貫通孔が形成されており、この貫通孔には、第２軸部３４ｂを回転自在に支持する軸受２８が嵌め込まれている。この軸受２８は、膨張機ロータ３２と発電機ロータ３８との間に位置しており、各第２軸部３４ｂに対応して２つ設けられている。

【0030】

膨張機収容室１２ａは、仕切部２２ｂによって流入室２９と吐出室３０とに仕切られている。仕切部２２ｂは、隔壁部２２ａに対して発電機１６とは反対側に位置し、かつ隔壁部２２ａとの間に空間を形成するように設けられている。流入室２９は、仕切部２２ｂと第１蓋部２３とによって区画された空間であり、膨張機収容室１２ａ内において導入ポート２６が開口する空間である。吐出室３０は、仕切部２２ｂと隔壁部２２ａとによって区画された空間であり、膨張機収容室１２ａ内において吐出ポート２７が開口する空間である。

【0031】

仕切部２２ｂには、開口部が形成されており、この開口部には膨張機ロータ３２が配置されている。仕切部２２ｂは、胴部２２本体の上壁から内側（図１における下側）に突出するように形成された上側部と、胴部２２本体の底壁から内側（図１における上側）に延出された下側部とを有している。図２に示すように、上側部の下面２２ｃは、膨張機ロータ３２の外形形状に対応した２つの円弧状に形成されており、下側部の上面２２ｄは、膨張機ロータ３２の外形形状に対応した２つの円弧状に形成されている。そして、上側部の下面２２ｃと下側部の上面２２ｄとの間に形成された開口部内に一対の膨張機ロータ３２が配置されている。膨張機ロータ３２と上側部の下面２２ｃと下側部の上面２２ｄとの間の空間は、作動媒体が導入される空間となり、この空間内において、互いに噛み合った歯同士の間に形成される空間が、膨張室４４となる。膨張室４４は、膨張機ロータ３２の回転に伴って軸方向に移動しつつ容積が次第に大きくなる。このため、膨張室４４内において、作動媒体は漸次膨張する。

【0032】

仕切部２２ｂの軸方向一端部には、図１及び図３に示すように、第１軸部３４ａの軸受４６を保持する軸受保持部４７が固定されている。軸受保持部４７には、図３に示すように、一対の軸受４６が取り付けられており、これら軸受４６を介して一対の第１軸部３４ａが回転自在に支持されている。

【0033】

仕切部２２ｂの上側部には、軸方向の一端部（第１蓋部２３側の端部）が切り欠かれることによって流入口４９が形成されている。流入口４９は、流入室２９と仕切部２２ｂの開口部内とを連通しており、流入室２９内の作動媒体は、膨張機ロータ３２の一端部（第１蓋部２３側の端部）の上側に位置する流入口４９を通して開口部内に導入される。

【0034】

仕切部２２ｂの下側部は、膨張機ロータ３２の一端部側を支持している。このため、膨張機ロータ３２の他端部（第２蓋部２４側の端部）においては、膨張室４４は吐出室３０と連通している。膨張室４４と吐出室３０とを連通する開口（流出口５０）は、膨張機ロータ３２の下側に位置しており、膨張室４４内で膨張した作動媒体は、この流出口５０を通して吐出室３０に排出される。

【0035】

発電機収容室１２ｂは、胴部２２の隔壁部２２ａと第２蓋部２４とによって区画された空間である。発電機収容室１２ｂに収容された発電機１６は、発電機収容室１２ｂ内において軸方向の中間部に配置されている。したがって、発電機収容室１２ｂの内部は、発電機１６によって前方部１２ｃと後方部１２ｄとに分かれている。前方部１２ｃは、発電機１６よりも前方（発電機１６に対して膨張室４４側）に位置する空間である。後方部１２ｄは、発電機１６よりも後方（発電機１６に対して膨張室４４とは反対側）に位置する空間である。前方部１２ｃと後方部１２ｄとはステータコア４０ａと発電機ロータ３８との間のギャップを通して連通している。

【0036】

発電機１６のステータコア４０ａは、図４に示すように、ケーシング１２の第２蓋部２４に形成された段差部５２によって位置決めされた上で、第２蓋部２４に固定されている。段差部５２は、第２蓋部２４のうち、底部２４ａの周縁部に形成された筒部２４ｂに、径方向内側に突出するように形成されている。段差部５２は、筒部２４ｂの周方向に全体に亘って連続して形成されているが、周方向に断続的に形成されていてもよい。段差部５２における胴部２２側の端面５２ａは軸方向に略垂直な面となっている。

【0037】

ステータコア４０ａは、第２蓋部２４に圧入されていて、ステータコア４０ａの外周面（径方向当接部）は、第２蓋部２４の筒部２４ｂにおける内周面に当接し、ステータコア４０ａの一端面（軸方向当接部）は、段差部５２における胴部２２側の端面５２ａに当接している。したがって、発電機１６は、第２蓋部２４によってケーシング１２内の所定位置に保持されている。

【0038】

ケーシング１２には、図１に示すように、第１連通部５３と第２連通部５４とが設けられている。第１連通部５３は、膨張機ロータ３２よりも上側の位置で、隔壁部２２ａを貫通する貫通孔によって構成されている。第１連通部５３の一端部は、仕切部２２ｂの上側部において、膨張機ロータ３２の軸方向中間部に面している。このため、第１連通部５３は、膨張過程の途中にある膨張室４４と連通する。第１連通部５３の他端部は、発電機収容室１２ｂの前方部１２ｃに面している。したがって、第１連通部５３は、膨張室４４と発電機収容室１２ｂの前方部１２ｃとを連通している。

【0039】

第２連通部５４は、膨張機ロータ３２よりも下側の位置で、隔壁部２２ａを貫通する貫通孔によって構成されている。第２連通部５４の一端部は、吐出室３０に面しており、他端部は、発電機収容室１２ｂの前方部１２ｃに面している。したがって、第２連通部５４は、発電機収容室１２ｂの前方部１２ｃと吐出室３０とを連通している。

【0040】

ここで、本実施形態による発電システムの運転動作について説明する。循環ポンプ８が駆動されると、循環ポンプ８から送出された液状の作動媒体は、蒸発器１０の作動媒体流路１０ａに流入する。この作動媒体は、加熱媒体流路１０ｂを流れる加熱媒体によって加熱されて蒸発する。蒸発器１０で蒸発した作動媒体は、導入ポート２６から発電装置２の流入室２９内に導入される。流入室２９に流入した作動媒体は、仕切部２２ｂに形成された流入口４９から膨張室４４に導入される。作動媒体が膨張室４４内に導入されることにより、膨張機ロータ３２が回転駆動され、発電機１６の発電機ロータ３８が回転して発電が行われる。このとき、膨張機ロータ３２の回転に伴い、膨張室４４は、軸方向に移動しつつ作動媒体を漸次膨張させる。したがって、膨張室４４内の作動媒体の圧力は漸次低下する。そして、発電に利用された作動媒体は、流出口５０から吐出室３０内に吐出される。膨張室４４は、膨張過程の途中で第１連通部５３が連通するため、膨張室４４内の作動媒体の一部は、第１連通部５３を通して発電機収容室１２ｂ内の前方部１２ｃに導入される。この作動媒体は、前方部１２ｃ内を流れるが、このとき、ステータ４０のコイル４０ｂ、発電機ロータ３８を冷却する。そして、前方部１２ｃ内の作動媒体は第２連通部５４を通して吐出室３０内の作動媒体に合流される。すなわち、膨張過程の途中にある膨張室４４内の圧力が、吐出室３０内の圧力よりも高圧となっているため、両者の圧力差によって、作動媒体が発電機収容室１２ｂ内を流通する。このとき、発電機収容室１２ｂにおいては、後方部１２ｄを構成する第２蓋部２４が塞がれているため、前方部１２ｃ内の作動媒体は、ほとんど後方部１２ｄ内に流れ込まない。

【0041】

吐出室３０内の作動媒体は、吐出ポート２７を通して循環流路４に排出される。発電装置２から排出されたガス状の作動媒体は、凝縮器６の作動媒体流路６ａに導入される。凝縮器６においては、作動媒体は、冷却媒体流路６ｂを流れる冷却媒体によって冷却されて凝縮する。この液状の作動媒体は、循環流路４を流れて循環ポンプ８に吸入される。循環流路４では、このような循環が繰り返されて発電装置２において発電が行われる。

【0042】

以上説明したように、本実施形態では、膨張室４４と発電機収容室１２ｂとが第１連通部５３によって連通する。一方、発電機収容室１２ｂと膨張室４４よりも下流側の部位とが第２連通部５４によって連通している。膨張室４４よりも下流側の部位は、膨張過程の途中にある膨張室４４内よりも低圧となっているため、両者の圧力差によって、膨張室４４内の作動媒体が第１連通部５３を通して発電機収容室１２ｂに流れ、その後、第２連通部５４を通して膨張室４４よりも下流側の部位に流れる。このため、発電機収容室１２ｂ内の作動媒体によって発電機１６を冷却することができる。したがって、冷却用の配管を新たに設けることなく簡易な構成で、作動媒体による発電機の冷却が可能となっている。また、第２連通部５４が発電機１６に対して膨張室４４側に位置し且つ膨張室４４よりも下流側の部位と、発電機前方部１２ｃとを連通しているため、作動媒体は、発電機１６内を流れることなく（或いは発電機１６内を流れることがあったとしても僅かに）発電機収容室１２ｂ内を流れる。このため、発電機収容室１２ｂ内を流れる際の作動媒体の流通抵抗が大きくならない。したがって、前記圧力差によって作動媒体を有効に流動させることができ、発電効率が低下することを防止することができる。しかも、作動媒体が発電機１６内を流れることがなく、或いは発電機１６内を流れることがあったとしても僅かであるため、異物が作動媒体に含まれている場合であっても、発電機１６内に異物が入り込む虞は少ない。

【0043】

また本実施形態では、ステータ４０のコイル４０ｂが発電機収容室１２ｂの前方部１２ｃ内で作動媒体が流れる流路に面しているため、発熱しやすいコイル４０ｂを効率的に冷却することができる。

【0044】

また本実施形態では、ステータコア４０ａがケーシング１２に接合されているため、ステータコア４０ａの熱がケーシング１２に直接伝わるが、この熱はケーシング１２を通して放熱させることができる。また、ケーシング１２に段差部５２が設けられているため、軸方向におけるステータ４０の位置決めを容易に行うことができる。また、段差部５２の軸方向の位置を調整することにより、流路の幅の設計が容易となる。したがって、前方部１２ｃ内を流れる作動媒体の流量が調整され、発電機１６を効率よく冷却できるとともに、膨張機１４を駆動する作動媒体量が過度に低下してしまうことを防止することができる。

【0045】

また本実施形態では、第２連通部５４が吐出室３０に繋がっているため、ケーシング１２内の構成が複雑化することを抑制でき、コスト面で有利となる。

【0046】

なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。前記実施形態の発電システム１は車載用のシステムとして構成されているが、これに限られるものではない。例えば、坑井（蒸気井）から採取された蒸気や、工場等から排出された蒸気のほか、太陽熱を熱源とする集熱器により生成された蒸気や、エンジン、圧縮機等の排熱から生成された蒸気や温水、バイオマスや化石燃料を熱源とするボイラーから生成された蒸気、温水等を加熱媒体として、これら蒸気等の熱を回収して発電を行う発電システムとして構成してもよい。

【0047】

前記実施形態では、第２連通部５４が吐出室３０に繋がる構成となっているが、これに限られるものではない。例えば、第２連通部５４が隔壁部２２ａを貫通するのではなく、ケーシング１２の胴部２２を貫通するととともに、配管によって循環流路４に接続される構成、或いは胴部２２を貫通して配管によって凝縮器６に直接接続される構成となっていてもよい。

【0048】

前記実施形態では、膨張機１４が螺旋状に形成された歯を有するスクリュロータによって構成された一対の膨張機ロータ３２を有しているが、この構成に限られない。例えば、図５に示すように、膨張機１４がスクロールタイプの膨張機として構成されていてもよい。この場合、膨張機１４は、渦巻き状に形成された固定スクロール６５と、この固定スクロール６５に対して一部が接触した状態で稼働する旋回スクロール６６と、両スクロール６５，６６を収容するケーシング１２と、を有している。ケーシング１２の径方向中央部に導入ポート２６が形成されており、ケーシング１２の外周部に吐出ポート２７が形成されている。そして、導入ポート２６を通して、固定スクロール６５及び旋回スクロール６６間の膨張室４４に導入された作動媒体が旋回スクロール６６を動作させる。旋回スクロール６６が回動することにより、膨張室４４内の容積が漸次大きくなり、作動媒体は次第に膨張する。ケーシング１２の径方向中間部には、第１連通部５３の一端部が開口しているため、膨張過程にある作動媒体の一部は、第１連通部５３を通して発電機収容室１２ｂ内の前方部１２ｃに導かれる。この構成でも、膨張室４４内の作動媒体の圧力と、吐出室３０内の作動媒体の圧力との圧力差によって、発電機収容室１２ｂ内に作動媒体を流通させることができる。

【符号の説明】

【0049】

１ 発電システム
２ 発電装置
４ 循環流路
６ 凝縮器
８ 循環ポンプ
１０ 蒸発器
１２ ケーシング
１２ａ 膨張機収容室
１２ｂ 発電機収容室
１２ｃ 前方部
１２ｄ 後方部
１４ 膨張機
１６ 発電機
２２ 胴部
２２ａ 隔壁部
２２ｂ 仕切部
２３ 第１蓋部
２４ 第２蓋部
２６ 導入ポート
２７ 吐出ポート
２９ 流入室
３０ 吐出室
３２ 膨張機ロータ
３４ 回転軸
３８ 発電機ロータ
４０ ステータ
４０ａ ステータコア
４０ｂ コイル
４４ 膨張室
４９ 流入口
５０ 流出口
５２ 段差部
５２ａ 端面
５３ 第１連通部
５４ 第２連通部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】