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公開番号2024148030
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-17
出願番号2023060910
出願日2023-04-04
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F01D 15/10 20060101AFI20241009BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】熱エネルギーを効率よく取り出して発電効率を高めた発電システムを構成する。
【解決手段】冷媒を循環させる第一ポンプ14と、第一ポンプ14から吐出された冷媒を蒸発させる蒸発器11と、蒸発器11から流出した冷媒により運動エネルギーを出力する膨張機12と、当該膨張機12から流出した冷媒を凝縮させる凝縮器13と、が配置された冷媒流路15を有する熱機関モジュールGaと、運動エネルギーを、キャリア24を介してプラネタリギヤ22に伝達する遊星歯車機構20と、遊星歯車機構20のサンギヤ21に回転軸が接続されたモータジェネレータ16と、を備えている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
冷媒を循環させる第一ポンプと、当該第一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より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熱機関モジュールと、
前記運動エネルギーを、キャリアを介してプラネタリギヤに伝達する遊星歯車機構と、
前記遊星歯車機構のサンギヤに回転軸が接続されたモータジェネレータと、を備えた発電システム。
続きを表示（約 300 文字）【請求項２】
冷却液を循環させる第二ポンプと、ラジエータと、熱交換器とが配置された冷却流路と、
前記第二ポンプを回転させるモータと、を更に備え、
前記第二ポンプの回転軸は、前記遊星歯車機構のリングギヤの回転が伝えられる請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記蒸発器は、燃料電池を冷却する冷却回路としての前記冷却流路と、前記冷媒流路との間で熱交換する請求項２に記載の発電システム。
【請求項４】
前記モータジェネレータのトルク指令値に基づいて前記膨張機の回転数を制御する制御部を更に備えた請求項１～３の何れか一項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 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ランキンサイクルシステムを備えた発電システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。ランキンサイクルシステムは、ポンプの駆動により圧送された冷媒が蒸発器、タービン（膨張機）、凝縮器の順に流れて、発電可能に構成されている。
【０００３】
特許文献１に記載の発電システムは、タービン軸がポンプ軸と同軸上に配置され、タービン軸とポンプ軸との間に変速機を配置している。この変速機は、アクチュエータの駆動力により所定のギヤ比に変換する。また、ポンプは、始動時においてモータジェネレータにより駆動され、このモータジェネレータは、タービン軸の発生トルクからポンプの駆動トルクを減算した余剰トルクにより発電可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－１３５４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発電システムは、アクチュエータの駆動力により変速機を所定のギヤ比に変換しており、膨張機の回転数を連続的に変速できないため、熱エネルギーの取り出し効率が悪くなる。また、タービン軸がポンプ軸と同軸上に配置されて、さらに余剰エネルギーを用いてモータジェネレータで発電するため、機械損失に加えて電気エネルギー損失が加わり、発電効率が悪くなる。
【０００６】
そこで、熱エネルギーを効率よく取り出して発電効率を高めた発電システムが望まれている。
【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、冷媒を循環させる第一ポンプと、当該第一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より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熱機関モジュールと、前記運動エネルギーを、キャリアを介してプラネタリギヤに伝達する遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構のサンギヤに回転軸が接続されたモータジェネレータと、を備えた点にある。
【０００８】
本構成では、膨張機が出力した運動エネルギーが、キャリアを介してプラネタリギヤに伝達され、サンギヤに回転軸が接続されたモータジェネレータへと伝達される。このため、遊星歯車機構の減速比を変更するアクチュエータが不要であり、熱エネルギーを効率よく取り出すことができる。
【０００９】
また、モータジェネレータを用いて膨張機を駆動させる際には、モータトルクを制御すればキャリア回転数を容易に制御可能となるため、膨張機の回転数を連続的に変速することができる。その結果、膨張機の出力効率の良い領域で発電することが可能となる。このように、熱エネルギーを効率よく取り出して発電効率を高めた発電システムとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
走行駆動装置のブロック図である。
遊星歯車機構と、タービンと、発電機との斜視図である。
遊星歯車機構の各部の回転数を示す共線図である。
タービンの回転数とモータトルクとを示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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