發(fā)電裝置及發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的發(fā)電裝置具備膨脹機(jī)、發(fā)電機(jī)和殼體；所述發(fā)電機(jī)具有由膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、以及配置在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)的定子；所述殼體具有收容膨脹機(jī)的膨脹機(jī)收容室、以及收容發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)收容室。殼體具備第1連通部和第2連通部；所述第1連通部將膨脹機(jī)收容室中的通過膨張機(jī)使動(dòng)作介質(zhì)逐漸膨脹的膨脹室、和發(fā)電機(jī)收容室中的位于比發(fā)電機(jī)靠膨脹室側(cè)的發(fā)電機(jī)前方部連通；所述第2連通部將是比膨脹室靠下游側(cè)的部位且位于相對(duì)于發(fā)電機(jī)靠膨脹室側(cè)的部位、與發(fā)電機(jī)前方部連通。
【專利說明】發(fā)電裝置及發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及發(fā)電裝置及發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知有下述發(fā)電裝置:用動(dòng)作介質(zhì)驅(qū)動(dòng)膨脹機(jī)，由直接連結(jié)在膨脹機(jī)上的發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。在日本.特開2004 - 353571號(hào)中公開的發(fā)電裝置中，設(shè)有將由冷凝器冷凝后的動(dòng)作介質(zhì)向發(fā)電機(jī)的冷卻器引導(dǎo)的冷卻用配管。由此能夠進(jìn)行發(fā)電機(jī)的有效率的冷卻。但是，有需要用來將動(dòng)作介質(zhì)向發(fā)電機(jī)的冷卻器引導(dǎo)的冷卻用配管的問題。相對(duì)于此，在日本.特開2012 - 147567號(hào)所公開的發(fā)電裝置中，能夠不設(shè)置冷卻用配管而進(jìn)行發(fā)電機(jī)的冷卻。即，在該發(fā)電裝置中，為膨脹機(jī)和發(fā)電機(jī)收容在殼體內(nèi)的結(jié)構(gòu)，在該殼體上設(shè)有隔壁部，所述隔壁部分隔為收容膨脹機(jī)的第I空間、和收容發(fā)電機(jī)的第2空間。并且，在隔壁部上，形成有使第I空間與第2空間連通的連通部。連通部從由膨脹機(jī)膨脹后的動(dòng)作介質(zhì)被吐出的吐出口朝向第2空間延伸。由此，在第I空間內(nèi)被膨脹機(jī)膨脹后的動(dòng)作介質(zhì)經(jīng)過連通部被向第2空間導(dǎo)入。在第2空間中收容著發(fā)電機(jī)，而夾著該發(fā)電機(jī)在與連通部相反側(cè)，設(shè)有動(dòng)作介質(zhì)的排出部。因此，經(jīng)過連通部被導(dǎo)入到第2空間內(nèi)的動(dòng)作介質(zhì)穿過發(fā)電機(jī)內(nèi)(例如定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙)而被從排出部向殼體的外部排出。
[0003]在日本.特開2012 - 147567號(hào)所公開的發(fā)電裝置中，雖然能夠不設(shè)置冷卻用配管而進(jìn)行發(fā)電機(jī)的冷卻，但是尚存在以下的問題。即，在該發(fā)電裝置中，由于以動(dòng)作介質(zhì)穿過發(fā)電機(jī)內(nèi)(例如定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙)的方式構(gòu)成，所以動(dòng)作介質(zhì)的流通阻力增大，有發(fā)電效率下降的問題。此外，在萬一在動(dòng)作介質(zhì)中包含異物的情況下，還有異物進(jìn)入到發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子之間的縫隙中的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]所以，本發(fā)明是鑒于上述以往技術(shù)而做出的，其目的在于提供一種能夠在抑制將發(fā)電機(jī)冷卻時(shí)的動(dòng)作介質(zhì)的流通阻力的同時(shí)以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)進(jìn)行發(fā)電機(jī)的冷卻的發(fā)電裝置。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是一種發(fā)電裝置，具備膨脹機(jī)、發(fā)電機(jī)和殼體；所述發(fā)電機(jī)具有由上述膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)子、以及配置在上述轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)的定子；所述殼體具有收容上述膨脹機(jī)的膨脹機(jī)收容室、以及收容上述發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)收容室；上述殼體具備第I連通部和第2連通部；所述第I連通部將上述膨脹機(jī)收容室中的通過上述膨張機(jī)使動(dòng)作介質(zhì)逐漸膨脹的膨脹室、與上述發(fā)電機(jī)收容室中的位于比上述發(fā)電機(jī)靠上述膨脹室側(cè)的發(fā)電機(jī)前方部連通；所述第2連通部將關(guān)于上述動(dòng)作介質(zhì)的流動(dòng)是比上述膨脹室靠下游側(cè)的部位且位于相對(duì)于上述發(fā)電機(jī)靠上述膨脹室側(cè)的部位、與上述發(fā)電機(jī)前方部連通。
[0006]在本發(fā)明中，膨脹室與發(fā)電機(jī)收容室通過第I連通部連通。另一方面，發(fā)電機(jī)收容室與比膨脹室靠下游側(cè)的部位通過第2連通部連通。由于比膨脹室靠下游側(cè)的部位比處于膨脹過程的中途的膨脹室內(nèi)低壓，所以通過兩者的壓力差，膨脹室內(nèi)的動(dòng)作介質(zhì)經(jīng)過第I連通部向發(fā)電機(jī)收容室流動(dòng)，然后，經(jīng)過第2連通部向比膨脹室靠下游側(cè)的部位流動(dòng)。因此，能夠通過發(fā)電機(jī)收容室內(nèi)的動(dòng)作介質(zhì)將發(fā)電機(jī)冷卻。因而，能夠不新設(shè)置冷卻用的配管、而通過簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)由動(dòng)作介質(zhì)進(jìn)行的發(fā)電機(jī)的冷卻。此外，由于第2連通部將位于相對(duì)于發(fā)電機(jī)靠膨脹室側(cè)且比膨脹室靠下游側(cè)的部位與發(fā)電機(jī)前方部連通，所以動(dòng)作介質(zhì)不在發(fā)電機(jī)內(nèi)流動(dòng)(或者即使有在發(fā)電機(jī)內(nèi)流動(dòng)的情況也很少)而在發(fā)電機(jī)收容室內(nèi)流動(dòng)。因此，在發(fā)電機(jī)收容室內(nèi)流動(dòng)時(shí)的動(dòng)作介質(zhì)的流通阻力不會(huì)變大。因而，能夠通過上述壓力差使動(dòng)作介質(zhì)有效地流動(dòng)，能夠防止發(fā)電效率下降。并且，由于動(dòng)作介質(zhì)不在發(fā)電機(jī)內(nèi)流動(dòng)，或者即使有在發(fā)電機(jī)內(nèi)流動(dòng)的情況也很少，所以即使是在動(dòng)作介質(zhì)中包含異物的情況，異物進(jìn)入到發(fā)電機(jī)內(nèi)的可能性也較小。
[0007]這里，上述定子的線圈也可以在上述發(fā)電機(jī)前方部?jī)?nèi)，面向動(dòng)作介質(zhì)流動(dòng)的流路。在該形態(tài)中，由于定子的線圈面向動(dòng)作介質(zhì)的流路，所以能夠?qū)⑷菀装l(fā)熱的線圈有效率地冷卻。
[0008]上述殼體也可以具備階差部，所述階差部位于上述定子的后方且向徑向內(nèi)側(cè)突出。在此情況下，上述定子的定子鐵芯也可以具備:徑向抵接部，在徑向上抵接在上述殼體的內(nèi)周面上；和軸向抵接部，與上述階差部在軸向上抵接。
[0009]在該形態(tài)中，雖然定子鐵芯的熱直接向殼體傳遞,但能夠使該熱經(jīng)過殼體散熱。
[0010]此外，通過在殼體上設(shè)置階差部，能夠容易地進(jìn)行軸向的定子的定位。通過調(diào)整階差部的軸向的位置，流路的寬度的設(shè)計(jì)變?nèi)菀住?br>
[0011]比上述膨脹室靠下游側(cè)的部位也可以是上述膨脹機(jī)的吐出室。在該形態(tài)中，由于為第2連通部將發(fā)電機(jī)收容室與吐出室連通的結(jié)構(gòu)，所以能夠抑制殼體內(nèi)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，在成本方面變得有利。
[0012]本發(fā)明是一種發(fā)電系統(tǒng)，具備:蒸發(fā)器，使動(dòng)作介質(zhì)蒸發(fā)；上述發(fā)電裝置；冷凝器，使由上述發(fā)電裝置的上述膨脹機(jī)膨脹后的動(dòng)作介質(zhì)冷凝；和泵，使由上述冷凝器冷凝后的動(dòng)作介質(zhì)向上述蒸發(fā)器導(dǎo)入。在本發(fā)明中，能夠一邊使動(dòng)作介質(zhì)在蒸發(fā)器、膨脹機(jī)及冷凝器間循環(huán)，一邊在發(fā)電裝置中進(jìn)行發(fā)電。
[0013]上述發(fā)電系統(tǒng)也可以是車載用的系統(tǒng)。在該形態(tài)中，由于搭載到車輛中利用，所以能夠作為在車輛中需要的電力的供給源利用。
[0014]如以上說明，根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制將發(fā)電機(jī)冷卻時(shí)的動(dòng)作介質(zhì)的流通阻力，并且能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)進(jìn)行發(fā)電機(jī)的冷卻。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是概略地表示有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0016]圖2是圖1的II — II線的剖面圖。
[0017]圖3是圖1的III — III線的剖面圖。
[0018]圖4是將設(shè)在上述發(fā)電系統(tǒng)中的發(fā)電裝置部分地放大表示的圖。
[0019]圖5是概略地表示本發(fā)明的其他實(shí)施方式的膨脹機(jī)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下，一邊參照附圖一邊對(duì)用來實(shí)施本發(fā)明的形態(tài)詳細(xì)地說明。
[0021]木實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)I是利用蘭肯循環(huán)的發(fā)電系統(tǒng)，如圖1所示，具備發(fā)電裝置2、冷凝器6、循環(huán)泵8和蒸發(fā)器10。發(fā)電裝置2、冷凝器6、循環(huán)泵8及蒸發(fā)器10依次設(shè)在循環(huán)流路4中。動(dòng)作介質(zhì)在循環(huán)流路4中循環(huán)。作為動(dòng)作介質(zhì)，例如使用R245fa (1,1,1,3,3 一五氟丙烷)等沸點(diǎn)較低的制冷劑。因而，發(fā)電系統(tǒng)為從低溫的廢熱回收動(dòng)力的二元發(fā)電方式。另外，本發(fā)電系統(tǒng)作為車載用的系統(tǒng)而構(gòu)成。
[0022]發(fā)電裝置2具備螺旋式膨脹機(jī)(以下，單稱作膨脹機(jī))14、發(fā)電機(jī)16、和將這些膨脹機(jī)14及發(fā)電機(jī)16以相互連結(jié)的狀態(tài)收容的殼體12。發(fā)電裝置2通過在膨脹機(jī)14中使氣態(tài)的動(dòng)作介質(zhì)膨脹，將驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)16的力取出。另外，關(guān)于發(fā)電裝置2的詳細(xì)情況在后面敘述。
[0023]冷凝器6使從膨脹機(jī)14排出的氣態(tài)的動(dòng)作介質(zhì)冷凝而成為液態(tài)的動(dòng)作介質(zhì)。冷凝器6具有氣態(tài)的動(dòng)作介質(zhì)流動(dòng)的動(dòng)作介質(zhì)流路6a、和通過與從外部供給的冷卻介質(zhì)流動(dòng)的流路61連接而該冷卻介質(zhì)流動(dòng)的冷卻介質(zhì)流路6b。在動(dòng)作介質(zhì)流路6a中流動(dòng)的動(dòng)作介質(zhì)通過與在冷卻介質(zhì)流路6b中流動(dòng)的冷卻介質(zhì)熱交換而冷凝。
[0024]循環(huán)泵8設(shè)在循環(huán)流路4的冷凝器6的下游側(cè)(蒸發(fā)器10與冷凝器6之間)，用來使動(dòng)作介質(zhì)在循環(huán)流路4內(nèi)循環(huán)。循環(huán)泵8將由冷凝器6冷凝后的液態(tài)的動(dòng)作介質(zhì)加壓到規(guī)定的壓力并向蒸發(fā)器10送出。作為循環(huán)泵8，使用具備葉輪作為轉(zhuǎn)子的離心泵、或轉(zhuǎn)子由一對(duì)齒輪構(gòu)成的齒輪泵等。
[0025]蒸發(fā)器10設(shè)在循環(huán)流路4中的循環(huán)泵8的下游側(cè)(循環(huán)泵8與發(fā)電裝置2之間)。蒸發(fā)器10具有動(dòng)作介質(zhì)流動(dòng)的動(dòng)作介質(zhì)流路10a、和加熱介質(zhì)流動(dòng)的加熱介質(zhì)流路10b。加熱介質(zhì)流路1b連接在加熱介質(zhì)回路62上,從外部的熱源供給的加熱介質(zhì)在該加熱介質(zhì)流路1b中流動(dòng)。在動(dòng)作介質(zhì)流路1a中流動(dòng)的動(dòng)作介質(zhì)與在加熱介質(zhì)流路1b中流動(dòng)的加熱介質(zhì)熱交換而蒸發(fā)。
[0026]通過以上的結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)中，構(gòu)成了動(dòng)作介質(zhì)經(jīng)過循環(huán)流路4依次流過蒸發(fā)器10、發(fā)電裝置2、冷凝器6及循環(huán)泵8的循環(huán)回路。
[0027]接著，對(duì)發(fā)電裝置2的結(jié)構(gòu)詳細(xì)地說明。
[0028]發(fā)電裝置2的膨脹機(jī)14具有分別繞軸旋轉(zhuǎn)的一對(duì)膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32。各膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32由螺旋轉(zhuǎn)子構(gòu)成，所述螺旋轉(zhuǎn)子具有沿著其外周面形成為螺旋狀的齒。如圖2所示，兩膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32的齒相互嚙合，隨著各轉(zhuǎn)子32旋轉(zhuǎn)，嚙合的部位在軸向上逐漸移動(dòng)。
[0029]各膨張機(jī)轉(zhuǎn)子32如圖1所示，分別具有旋轉(zhuǎn)軸34。旋轉(zhuǎn)軸34分別具有從膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32向軸向的一方延伸的第I軸部34a、和從膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32向軸向的另一方延伸的第2軸部34b。
[0030]發(fā)電機(jī)16具有經(jīng)由第2軸部34b與一方的膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32連結(jié)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子38、和以將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子38包圍的方式配置的定子40。S卩，發(fā)電機(jī)16構(gòu)成為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子38配置在定子40的內(nèi)側(cè)的內(nèi)轉(zhuǎn)子型的發(fā)電機(jī)。定子40具有定子鐵芯40a和安裝在定子鐵芯40a上的線圈40b。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子38具有鐵芯及繞線。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子38與膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32 —體地旋轉(zhuǎn)。
[0031]收容膨脹機(jī)14及發(fā)電機(jī)16的殼體12具有兩端開口的筒狀的軀體部22、以將軀體部22的一端側(cè)的開口堵塞的方式結(jié)合在軀體部22的一端部上的第I蓋部23、和以將軀體部22的另一端側(cè)的開口堵塞的方式結(jié)合在軀體部22的另一端部上的第2蓋部24。軀體部22、第I蓋部23及第2蓋部24都是金屬制。第I蓋部23形成為有底的筒狀,在第I蓋部23的底部23a上，形成有連接循環(huán)流路4的導(dǎo)入端口 26。第2蓋部24形成為有底的筒狀，第2蓋部24的底部與第I蓋部23不同，被堵塞。在軀體部22上，形成有連接循環(huán)流路4的吐出端口 27。
[0032]在軀體部22上，在其軸向中間部形成有隔壁部22a。通過隔壁部22a，在殼體12內(nèi)形成收容膨脹機(jī)14的膨脹機(jī)收容室12a、和收容發(fā)電機(jī)16的發(fā)電機(jī)收容室12b。在隔壁部22a上，形成有在軸向上貫通的貫通孔，在該貫通孔中，嵌入著旋轉(zhuǎn)自如地支承第2軸部34b的軸承28。該軸承28位于膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子38之間，對(duì)應(yīng)于各第2軸部34b而設(shè)有兩個(gè)。
[0033]膨脹機(jī)收容室12a被分隔部22b分隔為流入室29和吐出室30。分隔部22b相對(duì)于隔壁部22a位于與發(fā)電機(jī)16相反側(cè)，并且設(shè)置為，在與隔壁部22a之間形成空間。流入室29是由分隔部22b和第I蓋部23區(qū)劃出的空間，是導(dǎo)入端口 26在膨脹機(jī)收容室12a內(nèi)開口的空間。吐出室30是由分隔部22b和隔壁部22a區(qū)劃出的空間，是吐出端口 27在膨脹機(jī)收容室12a內(nèi)開口的空間。
[0034]在分隔部22b上形成有開口部，在該開口部中配置有膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32。分隔部22b具有以從軀體部22主體的上壁向內(nèi)側(cè)(圖1中的下側(cè))突出的方式形成的上側(cè)部、和以從軀體部22主體的底壁向內(nèi)側(cè)(圖1中的上側(cè))延伸的下側(cè)部。如圖2所示，上側(cè)部的下表面22c形成為與膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32的外形形狀對(duì)應(yīng)的兩個(gè)圓弧狀，下側(cè)部的上表面22d形成為與膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32的外形形狀對(duì)應(yīng)的兩個(gè)圓弧狀。并且，在形成在上側(cè)部的下表面22c與下側(cè)部的上表面22d之間的開□部?jī)?nèi)配置有一對(duì)膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32。膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32與上側(cè)部的下表面22c和下側(cè)部的上表面22d之間的空間為被導(dǎo)入動(dòng)作介質(zhì)的空間，在該空間內(nèi)，在相互嚙合的齒彼此之間形成的空間為膨脹室44。膨脹室44隨著膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32的旋轉(zhuǎn)而在軸向上移動(dòng)并且容積逐漸變大。因此，在膨脹室44內(nèi)，動(dòng)作介質(zhì)逐漸膨脹。
[0035]在分隔部22b的軸向一端部上，如圖1及圖3所示，固定著保持第I軸部34a的軸承46的軸承保持部47。在軸承保持部47上，如圖3所示，安裝著一對(duì)軸承46，經(jīng)由這些軸承46旋轉(zhuǎn)自如地支承著一對(duì)第I軸部34a。
[0036]在分隔部22b的上側(cè)部，通過將軸向的一端部(第I蓋部23側(cè)的端部)切掉而形成流入口 49。流入口 49將流入室29與分隔部22b的開口部?jī)?nèi)連通，流入室29內(nèi)的動(dòng)作介質(zhì)經(jīng)過位于膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32的一端部(第I蓋部23側(cè)的端部)的上側(cè)的流入口 49被向開口部?jī)?nèi)導(dǎo)入。
[0037]分隔部22b的下側(cè)部支承著膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32的一端部側(cè)。因此，在膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32的另一端部(第2蓋部24側(cè)的端部)，膨脹室44與吐出室30連通。將膨脹室44與吐出室30連通的開口(流出口 50)位于膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32的下側(cè)，在膨脹室44內(nèi)膨脹后的動(dòng)作介質(zhì)經(jīng)過該流出口 50被向吐出室30排出。
[0038]發(fā)電機(jī)收容室12b是由軀體部22的隔壁部22a和第2蓋部24區(qū)劃出的空間。收容在發(fā)電機(jī)收容室12b中的發(fā)電機(jī)16在發(fā)電機(jī)收容室12b內(nèi)配置在軸向的中間部。因而，發(fā)電機(jī)收容室12b的內(nèi)部被發(fā)電機(jī)16分為前方部12c和后方部12d。前方部12c是位于比發(fā)電機(jī)16靠前方(相對(duì)于發(fā)電機(jī)16靠膨脹室44側(cè))的空間。后方部12d是位于比發(fā)電機(jī)16靠后方(相對(duì)于發(fā)電機(jī)16與膨脹室44相反側(cè))的空間。前方部12c和后方部12d經(jīng)過定子鐵芯40a與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子38之間的縫隙連通。
[0039]發(fā)電機(jī)16的定子鐵芯40a如圖4所示，在由形成在殼體12的第2蓋部24上的階差部52定位后，固定在第2蓋部24上。階差部52以向徑向內(nèi)側(cè)突出的方式，形成在第2蓋部24中的、形成于底部24a的周緣部上的筒部24b上。階差部52在筒部24b的周向上遍及整體連續(xù)形成，但也可以在周向上斷續(xù)地形成。階差部52的軀體部22側(cè)的端面52a為與軸向大致垂直的面。
[0040]定子鐵芯40a被壓入到第2蓋部24中，定子鐵芯40a的外周面(徑向抵接部)抵接在第2蓋部24的筒部24b的內(nèi)周面上，定子鐵芯40a的一端面(軸向抵接部)抵接在階差部52的軀體部22側(cè)的端面52a上。因而，發(fā)電機(jī)16被第2蓋部24保持在殼體12內(nèi)的規(guī)定位置。
[0041]在殼體12上，如圖1所示，設(shè)有第I連通部53和第2連通部54。第I連通部53由在比膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32靠上側(cè)的位置將隔壁部22a貫通的貫通孔構(gòu)成。第I連通部53的一端部在分隔部22b的上側(cè)部，面向膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32的軸向中間部。因此，第I連通部53與處于膨脹過程的中途的膨脹室44連通。第I連通部53的另一端部面向發(fā)電機(jī)收容室12b的前方部12c。因而，第I連通部53將膨脹室44與發(fā)電機(jī)收容室12b的前方部12c連通。
[0042]第2連通部54由在比膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32靠下側(cè)的位置將隔壁部22a貫通的貫通孔構(gòu)成。第2連通部54的一端部面向吐出室30，另一端部面向發(fā)電機(jī)收容室12b的前方部12c。因而，第2連通部54將發(fā)電機(jī)收容室12b的前方部12c與吐出室30連通。
[0043]這里，對(duì)本實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作進(jìn)行說明。如果驅(qū)動(dòng)循環(huán)泵8，則從循環(huán)泵8送出的液態(tài)的動(dòng)作介質(zhì)向蒸發(fā)器10的動(dòng)作介質(zhì)流路1a流入。該動(dòng)作介質(zhì)被在加熱介質(zhì)流路1b中流動(dòng)的加熱介質(zhì)加熱而蒸發(fā)。由蒸發(fā)器10蒸發(fā)后的動(dòng)作介質(zhì)被從導(dǎo)入端口 26向發(fā)電裝置2的流入室29內(nèi)導(dǎo)入。流入到流入室29中的動(dòng)作介質(zhì)被從形成在分隔部22b上的流入口 49向膨脹室44導(dǎo)入。通過動(dòng)作介質(zhì)被導(dǎo)入到膨脹室44內(nèi)，膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，發(fā)電機(jī)16的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子38旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行發(fā)電。此時(shí)，隨著膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32的旋轉(zhuǎn)，膨脹室44 一邊在軸向上移動(dòng)一邊使動(dòng)作介質(zhì)逐漸膨脹。因而，膨脹室44內(nèi)的動(dòng)作介質(zhì)的壓力逐漸下降。并且，被用于發(fā)電后的動(dòng)作介質(zhì)被從流出口 50向吐出室30內(nèi)吐出。膨脹室44由于在膨脹過程的中途第I連通部53連通，所以膨脹室44內(nèi)的動(dòng)作介質(zhì)的一部分經(jīng)過第I連通部53被向發(fā)電機(jī)收容室12b內(nèi)的前方部12c導(dǎo)入。該動(dòng)作介質(zhì)在前方部12c內(nèi)流動(dòng)，此時(shí)，將定子40的線圈40b、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子38冷卻。并且，前方部12c內(nèi)的動(dòng)作介質(zhì)經(jīng)過第2連通部54被向吐出室30內(nèi)的動(dòng)作介質(zhì)合流。即，由于處于膨脹過程的中途的膨脹室44內(nèi)的壓力比吐出室30內(nèi)的壓力高，所以通過兩者的壓力差，動(dòng)作介質(zhì)在發(fā)電機(jī)收容室12b內(nèi)流通。此時(shí)，在發(fā)電機(jī)收容室12b中，由于構(gòu)成后方部12d的第2蓋部24被堵塞，所以前方部12c內(nèi)的動(dòng)作介質(zhì)幾乎不向后方部12d內(nèi)流入。
[0044]吐出室30內(nèi)的動(dòng)作介質(zhì)經(jīng)過吐出端口 27被向循環(huán)流路4排出。被從發(fā)電裝置2排出的氣態(tài)的動(dòng)作介質(zhì)被向冷凝器6的動(dòng)作介質(zhì)流路6a導(dǎo)入。在冷凝器6中，動(dòng)作介質(zhì)被在冷卻介質(zhì)流路6b中流動(dòng)的冷卻介質(zhì)冷卻而冷凝。該液態(tài)的動(dòng)作介質(zhì)在循環(huán)流路4中流動(dòng)，被循環(huán)泵8吸入。在循環(huán)流路4中，這樣的循環(huán)被重復(fù)，在發(fā)電裝置2中進(jìn)行發(fā)電。
[0045]如以上說明，在本實(shí)施方式中，膨脹室44和發(fā)電機(jī)收容室12b通過第I連通部53連通。另一方面，發(fā)電機(jī)收容室12b和比膨脹室44靠下游側(cè)的部位通過第2連通部54連通。由于比膨脹室44靠下游側(cè)的部位比處于膨脹過程的中途的膨脹室44內(nèi)低壓，所以通過兩者的壓力差，膨脹室44內(nèi)的動(dòng)作介質(zhì)經(jīng)過第I連通部53向發(fā)電機(jī)收容室12b流動(dòng)，然后，經(jīng)過第2連通部54向比膨脹室44靠下游側(cè)的部位流動(dòng)。因此，能夠通過發(fā)電機(jī)收容室12b內(nèi)的動(dòng)作介質(zhì)將發(fā)電機(jī)16冷卻。因而，能夠不新設(shè)置冷卻用的配管，而通過簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)由動(dòng)作介質(zhì)進(jìn)行的發(fā)電機(jī)的冷卻。此外，由于第2連通部54相對(duì)于發(fā)電機(jī)16位于膨脹室44側(cè)，并且將比膨脹室44靠下游側(cè)的部位與發(fā)電機(jī)前方部12c連通，所以動(dòng)作介質(zhì)不在發(fā)電機(jī)16內(nèi)流動(dòng)(或者即使有在發(fā)電機(jī)16內(nèi)流動(dòng)的情況也很少)而在發(fā)電機(jī)收容室12b內(nèi)流動(dòng)。因此，在發(fā)電機(jī)收容室12b內(nèi)流動(dòng)時(shí)的動(dòng)作介質(zhì)的流通阻力不會(huì)變大。因而，能夠通過上述壓力差使動(dòng)作介質(zhì)有效地流動(dòng)，能夠防止發(fā)電效率下降。并且，由于動(dòng)作介質(zhì)不在發(fā)電機(jī)16內(nèi)流動(dòng)，或者即使有在發(fā)電機(jī)16內(nèi)流動(dòng)的情況也很少，所以即使是動(dòng)作介質(zhì)中包含異物的情況，異物進(jìn)入到發(fā)電機(jī)16內(nèi)的可能性也較小。
[0046]此外，在本實(shí)施方式中，由于定子40的線圈40b在發(fā)電機(jī)收容室12b的前方部12c內(nèi)，面向動(dòng)作介質(zhì)流動(dòng)的流路，所以能夠?qū)⑷菀装l(fā)熱的線圈40b有效率地冷卻。
[0047]此外，在本實(shí)施方式中，由于定子鐵芯40a接合在殼體12上，所以雖然定子鐵芯40a的熱向殼體12直接傳遞，但能夠使該熱經(jīng)過殼體12散熱。此外，由于在殼體12上設(shè)有階差部52，所以能夠容易地進(jìn)行軸向上的定子40的定位。此外，通過調(diào)整階差部52的軸向的位置，流路的寬度的設(shè)計(jì)變?nèi)菀住Ｒ蚨?，能夠調(diào)整在前方部12c內(nèi)流動(dòng)的動(dòng)作介質(zhì)的流量，將發(fā)電機(jī)16效率良好地冷卻，并且能夠防止驅(qū)動(dòng)膨脹機(jī)14的動(dòng)作介質(zhì)量過度地下降。
[0048]此外，在本實(shí)施方式中，由于第2連通部54連接在吐出室30上，所以能夠抑制殼體12內(nèi)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，在成本方面變得有利。
[0049]另外，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變更、改良等。上述實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)I作為車載用的系統(tǒng)而構(gòu)成，但并不限定于此。例如，也可以作為下述發(fā)電系統(tǒng)而構(gòu)成:除了從坑井(蒸汽井)采取的蒸汽、從工廠等排出的蒸汽以外、還將通過以太陽能為熱源的集熱器生成的蒸汽、或從發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)等的排熱生成的蒸汽或溫水、從以生物物質(zhì)或化石燃料為熱源的鍋爐生成的蒸汽、溫水等作為加熱介質(zhì)，將這些蒸汽等的熱回收而進(jìn)行發(fā)電。
[0050]在上述實(shí)施方式中，為第2連通部54連接到吐出室30的結(jié)構(gòu)，但并不限定于此。例如，也可以是第2連通部54不將隔壁部22a貫通而將殼體12的軀體部22貫通并通過配管連接到循環(huán)流路4的結(jié)構(gòu)，或者是將軀體部22貫通而通過配管直接連接到冷凝器6的結(jié)構(gòu)。[0051 ] 在上述實(shí)施方式中，膨脹機(jī)14具有一對(duì)膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32，所述一對(duì)膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子32由具有形成為螺旋狀的齒的螺旋轉(zhuǎn)子構(gòu)成，但并不限定于該結(jié)構(gòu)。例如，如圖5所示，膨脹機(jī)14也可以構(gòu)成為渦旋型的膨脹機(jī)。在此情況下，膨脹機(jī)14具有形成為旋渦狀的固定渦旋件65、在一部分接觸在該固定渦旋件65上的狀態(tài)下工作的旋繞渦旋件66、和收容兩渦旋件65,66的殼體12。在殼體12的徑向中央部形成有導(dǎo)入端口 26，在殼體12的外周部形成有吐出端口 27。并且，經(jīng)過導(dǎo)入端口 26被導(dǎo)入到固定渦旋件65及旋繞渦旋件66間的膨脹室44中的動(dòng)作介質(zhì)使旋繞渦旋件66動(dòng)作。通過旋繞渦旋件66轉(zhuǎn)動(dòng)，膨脹室44內(nèi)的容積逐漸變大，動(dòng)作介質(zhì)逐漸膨脹。由于第I連通部53的一端部在殼體12的徑向中間部開口，所以處于膨脹過程的動(dòng)作介質(zhì)的一部分經(jīng)過第I連通部53被向發(fā)電機(jī)收容室12b內(nèi)的前方部12c引導(dǎo)。在該結(jié)構(gòu)中，也能夠通過膨脹室44內(nèi)的動(dòng)作介質(zhì)的壓力與吐出室30內(nèi)的動(dòng)作介質(zhì)的壓力的壓力差使動(dòng)作介質(zhì)流通到發(fā)電機(jī)收容室12b內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)電裝置，其特征在于， 具備膨脹機(jī)、發(fā)電機(jī)和殼體； 所述發(fā)電機(jī)具有由上述膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)子、以及配置在上述轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)的定子； 所述殼體具有收容上述膨脹機(jī)的膨脹機(jī)收容室、以及收容上述發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)收容室; 上述殼體具備第I連通部和第2連通部； 所述第I連通部將上述膨脹機(jī)收容室中的通過上述膨張機(jī)使動(dòng)作介質(zhì)逐漸膨脹的膨脹室、與上述發(fā)電機(jī)收容室中的位于比上述發(fā)電機(jī)靠上述膨脹室側(cè)的發(fā)電機(jī)前方部連通；所述第2連通部將關(guān)于上述動(dòng)作介質(zhì)的流動(dòng)是比上述膨脹室靠下游側(cè)部位且位于相對(duì)于上述發(fā)電機(jī)靠上述膨脹室側(cè)的部位、與上述發(fā)電機(jī)前方部連通。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，其特征在于， 上述定子的線圈在上述發(fā)電機(jī)前方部?jī)?nèi)，面向動(dòng)作介質(zhì)流動(dòng)的流路。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)電裝置，其特征在于， 上述殼體具備階差部，所述階差部位于上述定子的后方且向徑向內(nèi)側(cè)突出； 上述定子的定子鐵芯具備: 徑向抵接部，在徑向上抵接在上述殼體的內(nèi)周面上；和 軸向抵接部，與上述階差部在軸向上抵接。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，其特征在于， 比上述膨脹室靠下游側(cè)的部位是上述膨脹機(jī)的吐出室。
5.一種發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，具備: 蒸發(fā)器，使動(dòng)作介質(zhì)蒸發(fā)； 權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置； 冷凝器，使由上述發(fā)電裝置的上述膨脹機(jī)膨脹后的動(dòng)作介質(zhì)冷凝；和 泵，使由上述冷凝器冷凝后的動(dòng)作介質(zhì)向上述蒸發(fā)器導(dǎo)入。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)電系統(tǒng),其特征在于， 上述發(fā)電系統(tǒng)是車載用的系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】H02K9/19GK104074566SQ201410112917
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月25日
【發(fā)明者】壺井升 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所