特許ウォッチ

公開番号2025075994
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-15
出願番号2023187569
出願日2023-11-01
発明の名称発電システム
出願人株式会社アイシン
代理人弁理士法人R&C
主分類F01P 3/20 20060101AFI20250508BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】小型のポンプでも適用可能なランキンサイクルを利用した発電システムを提供する。
【解決手段】発電システム1は、冷媒を循環させるポンプ21と、当該ポンプ21から吐出された冷媒を蒸発させる蒸発器22と、当該蒸発器22から流出した冷媒に基づいて、発電機Gを運転可能な運動エネルギーを出力する膨張機23と、当該膨張機23から流出した冷媒を凝縮させる凝縮器24とが配置された冷媒流路11を有する発電モジュール10と、冷却対象に冷却液を流通させる冷却液流路51を有する冷却モジュール30と、を備え、冷却モジュール30は、凝縮器24に冷却液を循環可能な第1流路41、及び蒸発器22に冷却液を循環可能な第2流路42を有し、第1流路41及び第2流路42は、夫々、冷却液の循環状態を変更可能な切替弁35を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
冷媒を循環させるポンプと、当該ポンプから吐出された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、当該蒸発器から流出した前記冷媒に基づいて、発電機を運転可能な運動エネルギーを出力する膨張機と、当該膨張機から流出した前記冷媒を凝縮させる凝縮器とが配置された冷媒流路を有する発電モジュールと、
冷却対象に冷却液を流通させる冷却液流路を有する冷却モジュールと、を備え、
前記冷却モジュールは、前記凝縮器に前記冷却液を循環可能な第１流路、及び前記蒸発器に前記冷却液を循環可能な第２流路を有し、
前記第１流路及び前記第２流路は、夫々、前記冷却液の循環状態を変更可能な切替弁を有する発電システム。
続きを表示（約 290 文字）【請求項２】
前記冷却液流路を流通する前記冷却液の流量に基づいて、前記切替弁を切り替え制御する制御部を更に備える請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記流量に基づいて前記冷却液流路における圧力損失を推定し、当該圧力損失の推定結果に応じて前記切替弁を切り替え制御する請求項２に記載の発電システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記圧力損失が予め設定された規定値以上となった場合に前記発電モジュールの運転を停止させ、前記圧力損失が前記規定値未満となった場合に前記発電モジュールの運転を再開させる請求項３に記載の発電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、車両でのランキンサイクルの利用が検討されている。ランキンサイクルに関する技術として、例えば下記に出典を示す特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
特許文献１には、ランキンサイクルを備えた排熱回収装置について記載されている。この排熱回収装置では、ランキンサイクルと、バイパス流路と、バイパス弁と、制御部とを備えている。ランキンサイクルは、外部熱源の排熱によって冷媒を気化させる加熱器（蒸発器）と、冷媒を膨張させて動力を発生する膨張機と、冷媒を凝縮させる凝縮器と、冷媒を加熱器へと送出するポンプとが配設されている。バイパス流路は、膨張機を迂回して冷媒を流通させる。バイパス弁は、バイパス流路を開閉する。制御部は、ランキンサイクルを起動させる際に、バイパス弁を開いた状態でポンプを作動させ、その後、凝縮器における凝縮能力を示すパラメータが所定値以上となるとバイパス弁を閉じるように制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１３－２５３５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ランキンサイクルを車両に搭載する場合、ランキンサイクルを構成する熱交換器の熱源として、車両のエンジンやＦＣスタックを循環する冷却水を利用することが多い。このような冷却水を循環させるポンプは、一般的に必要圧力（要求圧力）と圧力損失とに基づいて選定される。一方、ランキンサイクルを車両に搭載すると圧力損失が増大する。特に、ポンプが循環させる冷却水の流量が多ければ多い程、圧力損失が増大する。圧力損失が増大し、ポンプに要求される圧力が満たされなくなると、当該圧力を満たすためにポンプの出力を大きくすることが想定される。しかしながら、ポンプの仕様上の揚程を超えて出力を大きくすることができないため、その場合には予め能力が高いポンプに変更する必要がある。特許文献１に記載の排熱回収装置は、圧力損失を測定しているが、測定した圧力損失はランキンサイクルの起動時の指令に利用しているだけであり、ポンプの揚程を具備するか否かの判定に用いていない。このため、特許文献１に記載の排熱回収装置では、出力を増大することが可能なポンプに予め変更しなければならない可能性がある。
【０００６】
そこで、小型のポンプでも適用可能なランキンサイクルを利用した発電システムが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る発電システムの特徴構成は、冷媒を循環させるポンプと、当該ポンプから吐出された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、当該蒸発器から流出した前記冷媒に基づいて、発電機を運転可能な運動エネルギーを出力する膨張機と、当該膨張機から流出した前記冷媒を凝縮させる凝縮器とが配置された冷媒流路を有する発電モジュールと、冷却対象に冷却液を流通させる冷却液流路を有する冷却モジュールと、を備え、前記冷却モジュールは、前記凝縮器に前記冷却液を循環可能な第１流路、及び前記蒸発器に前記冷却液を循環可能な第２流路を有し、前記第１流路及び前記第２流路は、夫々、前記冷却液の循環状態を変更可能な切替弁を有する点にある。
【０００８】
このような構成とすれば、冷却液流路に冷却液を流通させるポンプの能力に応じて、切替弁により第１流路及び第２流路の冷却液の循環状態を変更して、凝縮器及び蒸発器に冷却液を循環させたり、凝縮器及び蒸発器に冷却液を循環させないようにしたりすることができる。このため、ポンプの仕様を満たした上で、発電モジュールへの冷却液の循環を行うことが可能となる。したがって、小型のポンプでも適用可能なランキンサイクルを利用した発電システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
発電システムの構成を示すブロック図である。
発電システムの構成を示すブロック図である。
流路と圧力損失との関係を示す図である。
流量と圧力損失との関係を示すマップの一例である。
制御部の処理を示すフローチャートである。
発電モジュールの起動と停止とを示すフローチャートである。
その他の実施形態に係る発電システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る発電システムは、車両に搭載され、主に車両で使用される電力を生成することができる。以下、本実施形態の発電システム１について説明する。ただし、発電システム１は、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許