DE112010005419T5 - Rankine cycle system - Google Patents

Rankine cycle system Download PDF

Info

Publication number
DE112010005419T5
DE112010005419T5 DE112010005419T DE112010005419T DE112010005419T5 DE 112010005419 T5 DE112010005419 T5 DE 112010005419T5 DE 112010005419 T DE112010005419 T DE 112010005419T DE 112010005419 T DE112010005419 T DE 112010005419T DE 112010005419 T5 DE112010005419 T5 DE 112010005419T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
outlet
expander
steam
liquid refrigerant
rankine cycle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE112010005419T
Other languages
German (de)
Other versions
DE112010005419B4 (en
Inventor
Kenichi Yamada
Hideo Kobayashi
Toshihisa Sugiyama
Masahide Ishikawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of DE112010005419T5 publication Critical patent/DE112010005419T5/en
Application granted granted Critical
Publication of DE112010005419B4 publication Critical patent/DE112010005419B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F01K25/10—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/065—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion taking place in an internal combustion piston engine, e.g. a diesel engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K9/00—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Ein Rankine-Kreisprozess-System 100 ist mit einem Überhitzer 8 und einem Expander 10 versehen, der durch Dampf, d. h. verdampftes Kältemittel, das von dem Überhitzer 8 zugeführt wird, angetrieben wird, um Energie wiederherzustellen. Der Expander 10 ist mit einem ersten Auslass 10a1, der Dampf auslässt, und einem zweiten Auslass 10a2, der flüssiges Kältemittel, das durch Kondensation des Dampfes in dem Expander 10 erzeugt wird, auslässt, versehen. Das Rankine-Kreisprozess-System 100 ist mit einem ersten Auslasspfad 11, der mit dem ersten Auslass 10a1 verbunden ist und den Dampf aus dem Expander 10 auslässt, und einem Kondensator 12, in den der Dampf durch den ersten Auslasspfad 11 eingeleitet wird und der den eingeleiteten Dampf in flüssiges Kältemittel kondensiert, versehen. Das flüssige Kältemittel, das in dem Kondensator 12 erzeugt wird, wird in einem Kondensationswassertank 14 gespeichert. Der zweite Auslass 10a2 ist mit dem Kondensationswassertank 14 durch den zweiten Auslasspfad 15 verbunden.A Rankine cycle process system 100 is provided with a superheater 8 and an expander 10, which is powered by steam, i. H. vaporized refrigerant supplied from the superheater 8 is driven to recover energy. The expander 10 is provided with a first outlet 10a1 that discharges steam and a second outlet 10a2 that discharges liquid refrigerant generated by condensation of the steam in the expander 10. The Rankine cycle system 100 is provided with a first exhaust path 11 connected to the first outlet 10a1 which discharges the steam from the expander 10 and a condenser 12 into which the steam is introduced through the first exhaust path 11 and which discharges the steam introduced vapor condensed into liquid refrigerant provided. The liquid refrigerant generated in the condenser 12 is stored in a condensation water tank 14. The second outlet 10 a 2 is connected to the condensation water tank 14 through the second outlet path 15.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rankine-Kreisprozess-System (Clausius-Rankine-Kreisprozess-System).The present invention relates to a Rankine cycle system (Clausius-Rankine cycle system).

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Herkömmlich ist ein Rankine-Kreisprozess bekannt, der Abgas, das aufgrund eines Betriebs einer Brennkraftmaschine erzeugt wird, zur Wiederherstellung verwendet. Ein beispielhafter Rankine-Kreisprozess bewirkt, dass ein wassergekühltes Kühlsystem eines Verbrennungsmotors, das eine abgedichtete Struktur aufweist, eine Ebullient-Kühlung durchführt, einen Expander wie eine Dampfturbine mittels eines Kältemittels, das mittels Abgas des Verbrennungsmotors verdampft wird, d. h. Dampf, antreibt und Abgas durch Umwandeln von thermischer Energie, die in dem Dampf enthalten ist, in elektrische Energie zur Wiederherstellung verwendet. Das Patentdokument 1 zeigt ein Beispiel, das das oben beschriebene Rankine-Kreisprozess-System verbessert.Conventionally, a Rankine cycle is known that uses exhaust gas generated due to operation of an internal combustion engine for restoration. An exemplary Rankine cycle process causes a water cooled cooling system of an internal combustion engine having a sealed structure to perform ebullient cooling, an expander such as a steam turbine by means of a refrigerant vaporized by exhaust gas of the internal combustion engine, i. H. Steam, power and exhaust gas are converted into electrical energy for restoration by converting thermal energy contained in the steam. Patent Document 1 shows an example that improves the above-described Rankine cycle system.

DOKUMENT DES STANDS DER TECHNIKDOCUMENT OF THE STATE OF THE ART

PATENTDOKUMENTPatent Document

  • Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2009-103060 Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2009-103060

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEMEPROBLEMS TO BE SOLVED BY THE INVENTION

Es kann jedoch das folgende Problem zu dem Zeitpunkt eines Kaltstarts einer Brennkraftmaschine auftreten, wenn der Ansatz des Patentdokumentes 1 verwendet wird. Die Temperatur des Expanders ist im Allgemeinen niedrig, wenn die Brennkraftmaschine kalt ist. Wenn dem Expander Dampf bei einer niedrigen Temperatur zugeführt wird, kondensiert der Dampf in dem Expander und wird in ein flüssiges Kältemittel zurückgeführt. Das flüssige Kältemittel, das in dem Expander erzeugt wird, wird in dem Expander gehalten, wird zu einem Widerstand gegen den Antrieb des Expanders und kann eine Verschlechterung oder Beschädigung des Expanders bewirken. Wenn ein Rankine-Kreisprozess-System in einem Fahrzeug installiert ist, ist es notwendig, das oben beschriebene Problem der Verschlechterung oder Beschädigung des Expanders zu lösen, da der Expander häufig in einen kalten Zustand gelangt. Es wird überlegt, ein Steuerventil bereitzustellen, das das Hineinfließen von Dampf in den Expander steuert, während die Brennkraftmaschine aufgewärmt wird, um eine Verschlechterung und Beschädigung des Expanders zu unterdrücken. Die oben beschriebene Steuerung benötigt jedoch einen Aktuator, der das Steuerventil betätigt, einen Temperatursensor zum Einstellen eines Steuerzeitpunktes oder die Entwicklung einer Logik zum Schätzen der Temperatur, wodurch sich die Kosten erhöhen.However, the following problem may occur at the time of cold start of an internal combustion engine when using the approach of Patent Document 1. The temperature of the expander is generally low when the engine is cold. When steam is supplied to the expander at a low temperature, the vapor condenses in the expander and is returned to a liquid refrigerant. The liquid refrigerant generated in the expander is held in the expander, becomes a resistance to the drive of the expander, and may cause deterioration or damage of the expander. When a Rankine cycle system is installed in a vehicle, it is necessary to solve the above-described problem of deterioration or damage of the expander, since the expander frequently enters a cold state. It is considered to provide a control valve that controls the inflow of steam into the expander while the engine is warmed up to suppress deterioration and damage of the expander. However, the above-described control requires an actuator that operates the control valve, a temperature sensor for setting a timing, or the development of a logic for estimating the temperature, thereby increasing the cost.

Daher besteht ein Problem, das von dem in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Rankine-Kreisprozess-System zu lösen ist, darin, eine Verschlechterung und Beschädigung eines Expanders, die durch die Erzeugung eines flüssigen Kältemittels in dem Expander wie beispielsweise einer Dampfturbine verursacht werden, zu vermeiden.Therefore, a problem to be solved by the Rankine cycle system described in the present specification is to avoid deterioration and damage of an expander caused by generation of a liquid refrigerant in the expander such as a steam turbine ,

MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEMEMEANS TO SOLVE THE PROBLEMS

Um das oben beschriebene Problem zu lösen, ist ein Rankine-Kreisprozess-System, das in der vorliegenden Beschreibung beschrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass es enthält: einen Überhitzer; einen Expander, der mittels Dampf angetrieben wird, der verdampftes Kältemittel ist, das von dem Überhitzer zugeführt wird, um Energie wiederherzustellen, und der einen ersten Auslass, der Dampf auslässt, und einen zweiten Auslass, der flüssiges Kältemittel, das durch Kondensation des Dampfes in dem Expander erzeugt wird, auslässt, enthält; einen ersten Auslasspfad, der mit dem ersten Auslass verbunden ist und den Dampf aus dem Expander auslässt; einen Kondensator (Dampfkondensator), in den der Dampf durch den ersten Auslasspfad eingeleitet wird und der den Dampf in ein flüssiges Kältemittel kondensiert; einen Kondensationswassertank, der das flüssige Kältemittel, das in dem Kondensator erzeugt wird, speichert; und einen zweiten Auslasspfad, der den zweiten Auslass mit dem Kondensationswassertank verbindet und das flüssige Kältemittel aus dem Expander auslässt.To solve the problem described above, a Rankine cycle system described in the present specification is characterized by including: a superheater; an expander driven by steam, which is vaporized refrigerant supplied from the superheater to restore energy, and a first outlet that exhausts steam, and a second outlet, the liquid refrigerant, which is condensed by condensation of the steam in the expander is generated, omits, contains; a first outlet path connected to the first outlet and discharging the vapor from the expander; a condenser (steam condenser) into which the steam is introduced through the first exhaust path and condenses the steam into a liquid refrigerant; a condensation water tank storing the liquid refrigerant generated in the condenser; and a second exhaust path connecting the second outlet to the condensation water tank and discharging the liquid refrigerant from the expander.

Der Expander weist einen zweiten Auslass auf und ist somit in der Lage, das flüssige Kältemittel, das durch Kondensation in dem Expander erzeugt wird, auszulassen, wenn sich der Expander in einem kalten Zustand befindet. Wenn das flüssige Kältemittel von dem Expander ausgelassen werden kann, ist es möglich, eine Antriebslast des Expanders zu verringern. Demzufolge können eine Verschlechterung und Beschädigung des Expanders vermieden werden.The expander has a second outlet and thus is able to discharge the liquid refrigerant produced by condensation in the expander when the expander is in a cold state. When the liquid refrigerant can be discharged from the expander, it is possible to reduce a driving load of the expander. As a result, deterioration and damage of the expander can be avoided.

Es ist wünschenswert, dass der zweite Auslass an einem stromabseitigen Abschnitt des Expanders vorgesehen ist. Dieses dient zum effizienten Auslassen des flüssigen Kältemittels unabhängig von einer inneren Gestalt des Expanders und Ähnlichem. Allgemein kann das flüssige Kältemittel durch Bereitstellen des zweiten Auslasses an dem stromabseitigen Abschnitt des Expanders ausgelassen werden.It is desirable that the second outlet is provided at a downstream portion of the expander. This is for efficiently discharging the liquid refrigerant regardless of an inner shape of the expander and the like. Generally, the liquid refrigerant can through Provision of the second outlet can be omitted at the downstream portion of the expander.

Es ist wünschenswert, dass ein Flüssigkeitspegel in dem Kondensationswassertank die folgende Beziehung Δh > ΔPto/ρg erfüllt, wobei eine Differenz zwischen dem Flüssigkeitspegel und einem niedrigsten Flüssigkeitspegel in dem zweiten Auslasspfad durch Δh ausgedrückt wird, ein Druckverlust, wenn der Dampf von dem Expander durch den ersten Auslasspfad in den Kondensator fließt, durch ΔPto ausgedrückt wird, eine Dichte des flüssigen Kältemittels durch ρ ausgedrückt wird und eine Gravitationsbeschleunigung durch g ausgedrückt wird.It is desirable that a liquid level in the condensation water tank satisfies the following relationship Δh> ΔPto / ρg, wherein a difference between the liquid level and a lowest liquid level in the second exhaust path is expressed by Δh, a pressure loss when the steam from the expander through the first discharge path flows into the condenser, expressed by ΔPto, a density of the liquid refrigerant is expressed by ρ, and a gravitational acceleration is expressed by g.

Wenn der Flüssigkeitspegel in dem Kondensationswassertank derart gehalten wird, dass die oben beschriebene Beziehung erfüllt ist, ist es möglich, zu verhindern, dass der Dampf durch den zweiten Auslass fließt.When the liquid level in the condensation water tank is held so as to satisfy the above-described relationship, it is possible to prevent the steam from flowing through the second outlet.

Eine Verbindungsposition des zweiten Auslasspfades mit dem Kondensationswassertank kann höher als der niedrigste Flüssigkeitspegel in dem zweiten Auslasspfad angeordnet sein. Wenn beispielsweise der zweite Auslasspfad aus einer U-Röhre ausgebildet ist, ist der zweite Auslasspfad ein U-förmiger Abschnitt der U-Röhre, und Δh kann groß sein. Wenn Δh groß ist, ist es möglich, wirksam zu verhindern, dass der Dampf durch den zweiten Auslass fließt.A connection position of the second exhaust path with the condensation water tank may be higher than the lowest liquid level in the second exhaust path. For example, when the second exhaust path is formed of a U-tube, the second exhaust path is a U-shaped portion of the U-tube, and Δh may be large. When Δh is large, it is possible to effectively prevent the vapor from flowing through the second outlet.

Außerdem kann ein Durchmesser des zweiten Auslasses kleiner als ein Durchmesser des ersten Auslasses sein. Es ist möglich, durch Festlegen einer Beziehung zwischen dem Durchmesser des ersten Auslasses und dem Durchmesser des zweiten Auslasses derart, dass die oben beschriebene Beziehung erfüllt ist, auf wirksame Weise zu verhindern, dass der Dampf durch den zweiten Auslass fließt. Wenn der Durchmesser des ersten Auslasses groß wird, kann außerdem der Druckverlust ΔPto verringert werden, und dieses verhindert wirksam, dass der Dampf durch den zweiten Auslass fließt.In addition, a diameter of the second outlet may be smaller than a diameter of the first outlet. It is possible to effectively prevent the vapor from flowing through the second outlet by setting a relationship between the diameter of the first outlet and the diameter of the second outlet so as to satisfy the above-described relationship. In addition, when the diameter of the first outlet becomes large, the pressure loss ΔPto can be reduced, and this effectively prevents the vapor from flowing through the second outlet.

Außerdem ist es wünschenswert, dass ein Fließpassagenbereich des zweiten Auslasspfades kleiner als ein Fließpassagenbereich des ersten Auslasspfades ist. Die Beziehung, die durch die obige Gleichung ausgedrückt wird, kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass ein Innendurchmesser einer Leitung, die den zweiten Auslasspfad bildet, kleiner als ein Innendurchmesser einer Leitung ist, die den ersten Auslasspfad bildet. Es ist durch Bewirken, dass eine Beziehung zwischen dem Fließpassagenbereich des zweiten Auslasspfades und dem Fließpassagenbereich des ersten Auslasspfades die oben beschriebene Beziehung erfüllt, möglich zu verhindern, dass der Dampf durch den zweiten Auslass fließt. Wenn der Fließpassagenbereich des ersten Auslasspfades groß wird, kann außerdem der Druckverlust ΔPto verringert werden, und dieses verhindert wirksam, dass Dampf durch den zweiten Auslass fließt.In addition, it is desirable that a flow passage area of the second exhaust path is smaller than a flow passage area of the first exhaust path. The relationship expressed by the above equation can be achieved, for example, by making an inner diameter of a pipe forming the second exhaust path smaller than an inner diameter of a pipe forming the first exhaust path. By effecting that a relationship between the flow passage area of the second exhaust path and the flow passage area of the first exhaust path satisfies the above-described relationship, it is possible to prevent the steam from flowing through the second exhaust. In addition, when the flow passage area of the first exhaust path becomes large, the pressure loss ΔPto can be reduced, and this effectively prevents steam from flowing through the second outlet.

WIRKUNGEN DER ERFINDUNGEFFECTS OF THE INVENTION

Gemäß dem in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Rankine-Kreisprozess-System ist es möglich, eine Verschlechterung und Beschädigung eines Expanders, die durch die Erzeugung von flüssigem Kältemittel in dem Expander verursacht werden, zu verhindern.According to the Rankine cycle system described in the present specification, it is possible to prevent deterioration and damage of an expander caused by the generation of liquid refrigerant in the expander.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Rankine-Kreisprozess-Systems einer Ausführungsform; 1 FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a Rankine cycle system of an embodiment; FIG.

2 ist ein Diagramm, das einen Teil A der 1 vergrößert darstellt; und 2 is a diagram that is part A of the 1 magnified represents; and

3 ist ein Diagramm, das eine andere Gestalt eines zweiten Auslasspfades darstellt. 3 Fig. 12 is a diagram illustrating another shape of a second exhaust path.

MODI ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNGMODES FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Im Folgenden werden Modi zum Ausführen der vorliegenden Erfindung genauer mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

Ausführungsformembodiment

Es folgt eine Beschreibung eines Umrisses eines Rankine-Kreisprozess-Systems 100 mit Bezug auf 1 und 2. 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm des Rankine-Kreisprozess-Systems 100. 2 ist ein Diagramm, das einen Teil A der 1 vergrößert darstellt. Das Rankine-Kreisprozess-System 100 weist einen Verbrennungsmotor 1 auf, der mittels Kochen des darin befindlichen Kältemittels gekühlt wird. Der Verbrennungsmotor 1 ist ein Beispiel einer Brennkraftmaschine, die einem Dampfgenerator entspricht. Der Verbrennungsmotor 1 enthält einen Zylinderblock 1a und einen Zylinderkopf 1b. Ein Wassermantel ist in dem Zylinderblock 1a und dem Zylinderkopf 1b ausgebildet, und der Verbrennungsmotor 1 wird mittels Kochen des Kältemittels in dem Wassermantel gekühlt. Der Verbrennungsmotor 1 erzeugt zu diesem Zeitpunkt Dampf. Der Verbrennungsmotor 1 enthält außerdem eine Abgasleitung 2. Ein Ende eines Dampfpfades 3 ist mit dem Zylinderkopf 1b des Verbrennungsmotors 1 verbunden.The following is a description of an outline of a Rankine cycle system 100 regarding 1 and 2 , 1 is a schematic configuration diagram of the Rankine cycle system 100 , 2 is a diagram that is part A of the 1 enlarged represents. The Rankine cycle system 100 has an internal combustion engine 1 which is cooled by boiling the refrigerant therein. The internal combustion engine 1 is an example of an internal combustion engine that corresponds to a steam generator. The internal combustion engine 1 contains a cylinder block 1a and a cylinder head 1b , A water jacket is in the cylinder block 1a and the cylinder head 1b trained, and the internal combustion engine 1 is cooled by boiling the refrigerant in the water jacket. The internal combustion engine 1 generates steam at this time. The internal combustion engine 1 also contains an exhaust pipe 2 , An end of a steam path 3 is with the cylinder head 1b of the internal combustion engine 1 connected.

Ein Gas-Flüssigkeits-Separator 4 ist in dem Dampfpfad 3 angeordnet. Der Gas-Flüssigkeits-Separator 4 separiert das Kältemittel, das sich in einem Gas-Flüssigkeits-Koexistenzzustand befindet und von der Seite des Verbrennungsmotors 1 aus in den Gas-Flüssigkeits-Separator 4 fließt, in eine Gasphase (Dampf) und eine Flüssigkeitsphase (flüssiges Kältemittel). Ein Ende eines Kältemittelzirkulationspfades 5 ist mit einem Bodenendabschnitt des Gas-Flüssigkeits-Separators 4 verbunden. Das andere Ende des Kältemittelzirkulationspfades 5 ist mit dem Zylinderblock 1a verbunden. Außerdem ist in dem Kältemittelzirkulationspfad 5 eine erste Wasserpumpe 6 angeordnet, die das flüssige Kältemittel in den Verbrennungsmotor 1 pumpt. Die erste Wasserpumpe 6 ist eine sogenannte mechanische Pumpe und verwendet eine Kurbelwelle, die in dem Verbrennungsmotor 1 enthalten ist, als Antriebsquelle. Die erste Wasserpumpe 6 lässt das flüssige Kältemittel zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und dem Gas-Flüssigkeits-Separator 4 kreisen.A gas-liquid separator 4 is in the steam path 3 arranged. The gas-liquid separator 4 separates the refrigerant, which is in a gas-liquid coexistence state and from the side of the internal combustion engine 1 out into the gas-liquid separator 4 flows, in a gas phase (vapor) and a liquid phase (liquid refrigerant). One end of a refrigerant circulation path 5 is with a bottom end portion of the gas-liquid separator 4 connected. The other end of the refrigerant circulation path 5 is with the cylinder block 1a connected. In addition, in the refrigerant circulation path 5 a first water pump 6 arranged the liquid refrigerant in the internal combustion engine 1 inflated. The first water pump 6 is a so-called mechanical pump and uses a crankshaft in the internal combustion engine 1 is included as a drive source. The first water pump 6 lets the liquid refrigerant between the internal combustion engine 1 and the gas-liquid separator 4 circling.

Ein Überhitzer 8 ist in dem Dampfpfad 3 angeordnet. Der Überhitzer 8 enthält einen Verdampfungsabschnitt 8a auf einer unteren Seite und einen Überhitzungsabschnitt 8b auf einer oberen Seite. Die Abgasleitung 2 wird in den Überhitzer 8 geführt. Abgas, das in dem Verbrennungsmotor 1 erzeugt wird, fließt durch die Abgasleitung 2. Die Abgasleitung 2 verläuft durch den Überhitzer 8, so dass das Abgas durch den Überheizabschnitt 8b und den Verdampfungsabschnitt 8a in dieser Reihenfolge fließt. Ein Ende eines Flüssigkältemittelpfades 7 ist mit dem Verdampfungsabschnitt 8a verbunden. Das Abgas tauscht Wärme mit dem Dampf, der durch den Gas-Flüssigkeits-Separator 4 fließt, aus. Das andere Ende des Flüssigkältemittelpfades 7 ist mit dem Bodenendabschnitt des Gas-Flüssigkeits-Separators 4 verbunden. Ein Öffnungs-/Schließventil 7a ist an dem Flüssigkältemittelpfad 7 vorgesehen. Ein Öffnungs-/Schließzustand des Öffnungs-/Schließventils 7a bestimmt die Zufuhr des flüssigen Kältemittels von dem Gas-Flüssigkeits-Separator 4 zu dem Verdampfungsabschnitt 8a. Das flüssige Kältemittel, das dem Verdampfungsabschnitt 8a zugeführt wird, wird mittels Wärme des Abgases verdampft, das den Dampf an dem Überhitzungsabschnitt 8b überhitzt hat. Dieses erhöht eine Dampferzeugungsmenge, verbessert den Grad der Überhitzung des Dampfes und verbessert die Wiederherstellungseffizienz des Abgases. Eine Dampfauslassleitung 3a ist an einem oberen Endabschnitt des Überhitzungsabschnitts 8b vorgesehen. Eine Düse 9 ist an einem Spitzenendabschnitt der Dampfauslassleitung 3a vorgesehen.A superheater 8th is in the steam path 3 arranged. The superheater 8th contains an evaporation section 8a on a lower side and an overheating section 8b on an upper side. The exhaust pipe 2 gets into the superheater 8th guided. Exhaust gas in the internal combustion engine 1 is generated flows through the exhaust pipe 2 , The exhaust pipe 2 passes through the superheater 8th so that the exhaust gas passes through the overheating section 8b and the evaporation section 8a flows in this order. One end of a liquid refrigerant path 7 is with the evaporation section 8a connected. The exhaust gas exchanges heat with the vapor passing through the gas-liquid separator 4 flows, out. The other end of the liquid refrigerant path 7 is with the bottom end portion of the gas-liquid separator 4 connected. An opening / closing valve 7a is at the liquid refrigerant path 7 intended. An opening / closing state of the opening / closing valve 7a determines the supply of liquid refrigerant from the gas-liquid separator 4 to the evaporation section 8a , The liquid refrigerant, the evaporation section 8a is supplied, is vaporized by means of heat of the exhaust gas, which is the steam at the overheating section 8b has overheated. This increases a steam generation amount, improves the degree of superheating of the steam and improves the recovery efficiency of the exhaust gas. A steam outlet pipe 3a is at an upper end portion of the superheating section 8b intended. A nozzle 9 is at a tip end portion of the steam outlet pipe 3a intended.

Ein Expander 10 ist auf einer Stromabseite des Überhitzers 8 angeordnet. Der Expander 10 wird durch verdampftes Kältemittel, d. h. Dampf, das von dem Überhitzer 8 zugeführt wird, angetrieben und stellt Energie wieder her. Der Expander 10 ist eine Dampfturbine, die ein Gehäuse 10a und ein Turbinenblatt 10b, das in dem Gehäuse 10a angeordnet ist, aufweist. Die Düse 9 ist an dem Gehäuse 10a montiert, so dass der Dampf, der durch den Dampfpfad 3 zugeführt wird, in Richtung des Turbinenblatts 10b injiziert wird. Somit wird das Turbinenblatt 10b durch den Dampf, der durch den Dampfpfad 3 zugeführt wird, gedreht. Die Drehkraft des Turbinenblatts 10b unterstützt die Drehung der Kurbelwelle, die in dem Verbrennungsmotor 1 enthalten ist, und treibt einen Energiegenerator an. Dieses stellt die Energie des Abgases wieder her.An expander 10 is on a downstream side of the superheater 8th arranged. The expander 10 is due to vaporized refrigerant, ie steam that from the superheater 8th is fed, powered and restores energy. The expander 10 is a steam turbine, which is a housing 10a and a turbine blade 10b that in the case 10a is arranged. The nozzle 9 is on the case 10a mounted so that the steam passing through the steam path 3 is fed, in the direction of the turbine blade 10b is injected. Thus, the turbine blade 10b through the steam, through the steam path 3 is fed, rotated. The torque of the turbine blade 10b Supports the rotation of the crankshaft in the internal combustion engine 1 is included, and drives a power generator. This restores the energy of the exhaust.

Das Gehäuse 10a des Expanders 10 ist mit einem ersten Auslass 10a1, der den Dampf auslässt, und einem zweiten Auslass 10a2, der das flüssige Kältemittel, das durch Kondensation des Dampfes in dem Gehäuse 10a erzeugt wird, auslässt, versehen. Hier ist der zweite Auslass 10a2 an einem stromabseitigen Abschnitt des Gehäuses 10a des Expanders 10 vorgesehen, um das flüssige Kältemittel in dem Gehäuse 10a des Expanders 10 auszulassen. Ein Durchmesser D2 des zweiten Auslasses 10a2 ist kleiner als ein Durchmesser D1 des ersten Auslasses 10a1. Das heißt, es gilt die Beziehung D2 < D1.The housing 10a of the expander 10 is with a first outlet 10a1 that exhausts the steam, and a second outlet 10a2 , which is the liquid refrigerant caused by condensation of the vapor in the housing 10a is produced, omits, provided. Here is the second outlet 10a2 at a downstream portion of the housing 10a of the expander 10 provided to the liquid refrigerant in the housing 10a of the expander 10 omit. A diameter D2 of the second outlet 10a2 is smaller than a diameter D1 of the first outlet 10a1 , That is, the relation D2 <D1 holds.

Ein Ende eines ersten Auslasspfades 11 ist mit dem ersten Auslass 10a1 verbunden. Das andere Ende des ersten Auslasspfades 11 ist mit einem Kondensator 12 verbunden. Der erste Auslasspfad 11 lässt den Dampf von dem Expander 10 aus und leitet den ausgelassenen Dampf in den Kondensator 12 ein. Der Kondensator 12 kondensiert den Dampf durch Kühlen des Dampfes und erzeugt das flüssige Kältemittel. Der Kondensator 12 empfängt Wind von einem Lüfter 13 und kann den Dampf effizient kühlen und kondensieren. Unter dem Kondensator 12 ist ein Kondensationswassertank 14 angeordnet, der das flüssige Kältemittel, das in dem Kondensator 12 erzeugt wird, speichert.An end of a first outlet path 11 is with the first outlet 10a1 connected. The other end of the first exhaust path 11 is with a capacitor 12 connected. The first outlet path 11 lets the steam from the expander 10 and directs the discharged steam into the condenser 12 one. The capacitor 12 condenses the steam by cooling the steam and generates the liquid refrigerant. The capacitor 12 receives wind from a fan 13 and can efficiently cool and condense the steam. Under the condenser 12 is a condensation water tank 14 arranged, which contains the liquid refrigerant, which is in the condenser 12 is generated stores.

Ein Ende eines zweiten Auslasspfades 15 ist mit dem zweiten Auslass 10a2 verbunden. Das andere Ende des zweiten Auslasspfades 15 ist mit dem Kondensationswassertank 14 verbunden. Der oben beschriebene zweite Auslasspfad 15 lässt das flüssige Kältemittel von dem Expander 10 zu dem Kondensationswassertank 14 aus. Das flüssige Kältemittel, das in dem Kondensator 12 gekühlt wurde, wird in dem Kondensationswassertank 14 gespeichert. Das flüssige Kältemittel, das in dem Expander 10 kondensiert ist, wird mit dem flüssigen Kältemittel, das in dem Kondensator 12 gekühlt wird, gemischt, und dessen Temperatur wird durch Auslassen zu dem Kondensationswassertank 14 verringert. Ein Fließpassagenbereich S2 des zweiten Auslasspfades 15 ist kleiner als ein Fließpassagenbereich S1 des ersten Auslasspfades 11. Das heißt, es gilt die Beziehung S2 < S1.One end of a second outlet path 15 is with the second outlet 10a2 connected. The other end of the second outlet path 15 is with the condensation water tank 14 connected. The second exhaust path described above 15 lets the liquid refrigerant from the expander 10 to the condensation water tank 14 out. The liquid refrigerant that is in the condenser 12 is cooled, is in the condensation water tank 14 saved. The liquid refrigerant that is in the expander 10 is condensed with the liquid refrigerant that is in the condenser 12 is cooled, mixed, and its temperature is discharged by letting it to the condensation water tank 14 reduced. A flow passage region S2 of the second exhaust path 15 is smaller than a flow passage area S1 of the first exhaust path 11 , That is, the relationship S2 <S1 holds.

Auf einer Stromabseite des Kondensationswassertanks 14 ist eine Kältemittelwiederherstellungspassage 16 vorgesehen, die das flüssige Kältemittel, das zeitweilig in dem Kondensationswassertank 14 gespeichert ist, zu der Seite des Verbrennungsmotors 1 zurückführt. Die Kältemittelwiederherstellungspassage 16 ist mit der Stromaufseite der ersten Wasserpumpe 6 in dem Kältemittelzirkulationspfad 5 verbunden. Eine zweite Wasserpumpe 17 ist in der Kältemittelwiederherstellungspassage 16 angeordnet. Die zweite Wasserpumpe 17 ist eine elektrische Flügelpumpe. Wenn die zweite Wasserpumpe 17 betrieben wird, wird das flüssige Kältemittel in dem Kondensationswassertank 14 dem Kältemittelzirkulationspfad 5 zugeführt. Außerdem ist ein unidirektionales Ventil 18, das einen Rückwärtsfluss des Kältemittels verhindert, stromab der zweiten Wasserpumpe 17 vorgesehen. Wie es oben beschrieben wurde, enthält das Rankine-Kreisprozess-System 100 eine Passage, in der das Kältemittel zirkuliert.On a downstream side of the condensation water tank 14 is a refrigerant recovery passage 16 provided that the liquid refrigerant, temporarily in the condensation water tank 14 is saved to the side of the internal combustion engine 1 returns. The refrigerant recovery passage 16 is with the upstream side of the first water pump 6 in the refrigerant circulation path 5 connected. A second water pump 17 is in the refrigerant recovery passage 16 arranged. The second water pump 17 is an electric vane pump. If the second water pump 17 is operated, the liquid refrigerant in the condensation water tank 14 the refrigerant circulation path 5 fed. It is also a unidirectional valve 18 , which prevents reverse flow of the refrigerant, downstream of the second water pump 17 intended. As described above, the Rankine cycle system includes 100 a passage in which the refrigerant circulates.

Die Beziehung D2 < D1 wird zwischen dem Durchmesser D1 des ersten Auslasses 10a1, der in dem Rankine-Kreisprozess-System 100 enthalten ist, und dem Durchmesser D2 des zweiten Auslasses 10a2 wie zuvor beschrieben eingerichtet. Außerdem wird die Beziehung S2 < S1 zwischen dem Fließpassagenbereich S1 des ersten Auslasspfades 11, der in dem Rankine-Kreisprozess-System 100 enthalten ist, und dem Fließpassagenbereich S2 des zweiten Auslasspfades 15 eingerichtet. Die Aufrechterhaltung der obigen Beziehungen verhindert wirksam, dass der Dampf durch den zweiten Auslass 10a2 fließt. In dem Rankine-Kreisprozess-System 100 ist es wünschenswert, dass der Dampf, der dem Expander 10 zugeführt wird, soweit wie möglich von dem ersten Auslass 10a ausgelassen wird. Wenn der Dampf, der nicht kondensiertes verdampftes Kältemittel ist, von dem zweiten Auslass 10a2 ausgelassen wird, fließt der Dampf durch den zweiten Auslasspfad 15 und den Kondensationswassertank 14 und in den Kondensator 12. Das heißt, der Dampf fließt in einer Richtung, die sich von einer beabsichtigten Flussrichtung in den Kondensator 12 unterscheidet. Wenn der Dampf von der anderen Richtung, die sich von der beabsichtigten Richtung wie oben beschrieben unterscheidet, in den Kondensator 12 fließt, wird die Funktion des Kondensators 12 beeinträchtigt. Das heißt, der Kondensator 12 kühlt und kondensiert den Dampf durch Wärmeaustausch, bevor der Dampf, der von der oberen Seite eingeleitet wurde, den Kondensationswassertank 14 erreicht, und erzeugt das flüssige Kältemittel. Wenn ein Dampf mit hoher Temperatur von der Seite des Kondensationswassertanks 14 aus fließt, wird die Funktion des Kondensators 12 beeinträchtigt. Außerdem steigt die Temperatur des flüssigen Kältemittels in dem Kondensationswassertank 14 an. Das flüssige Kältemittel in dem Kondensationswassertank 14 wird erneut dem Verbrennungsmotor 1 zugeführt und zum Kühlen des Verbrennungsmotors 1 verwendet. Das heißt, es ist notwendig, die Temperatur des flüssigen Kältemittels in dem Kondensationswassertank 14 so niedrig wie möglich zu halten.The relationship D2 <D1 becomes between the diameter D1 of the first outlet 10a1 who is in the Rankine cycle system 100 is included, and the diameter D2 of the second outlet 10a2 set up as described above. In addition, the relationship S2 <S1 between the flow passage region S1 of the first exhaust path becomes 11 who is in the Rankine cycle system 100 is included, and the flow passage area S2 of the second exhaust path 15 set up. Maintaining the above relationships effectively prevents the steam from passing through the second outlet 10a2 flows. In the Rankine cycle system 100 It is desirable that the steam that goes to the expander 10 as far as possible from the first outlet 10a is omitted. When the vapor, which is uncondensed vaporized refrigerant, from the second outlet 10a2 is discharged, the steam flows through the second exhaust path 15 and the condensation water tank 14 and in the condenser 12 , That is, the vapor flows in a direction extending from an intended flow direction into the condenser 12 different. If the vapor from the other direction, which differs from the intended direction as described above, in the condenser 12 flows, becomes the function of the capacitor 12 impaired. That is, the capacitor 12 It cools and condenses the steam by heat exchange before the steam introduced from the upper side condenses the condensation water tank 14 achieved, and generates the liquid refrigerant. When a high-temperature steam from the side of the condensation water tank 14 flows out, becomes the function of the capacitor 12 impaired. In addition, the temperature of the liquid refrigerant in the condensation water tank increases 14 at. The liquid refrigerant in the condensation water tank 14 becomes the internal combustion engine again 1 supplied and for cooling the internal combustion engine 1 used. That is, it is necessary to have the temperature of the liquid refrigerant in the condensation water tank 14 as low as possible.

Das Rankine-Kreisprozess-System 100 erfüllt die folgende Gleichung (1), um zu verhindern, dass der Dampf von dem zweiten Auslass 10a2 ausgelassen wird. Δh > ΔPto/ρg (1) mit

Δh:
Differenz zwischen einem Flüssigkeitspegel in dem Kondensationswassertank 14 und einem niedrigsten Flüssigkeitspegel in dem zweiten Auslasspfad 15,
ΔPto:
Druckverlust, wenn der Dampf von dem Expander 10 durch den ersten Auslasspfad 11 in den Kondensator 12 fließt,
ρ:
Dichte des flüssigen Kältemittels, und
g:
Gravitationsbeschleunigung.
The Rankine cycle system 100 satisfies the following equation (1) to prevent the vapor from the second outlet 10a2 is omitted. Δh> ΔPto / ρg (1) With
.delta.h:
Difference between a liquid level in the condensation water tank 14 and a lowest liquid level in the second exhaust path 15 .
ΔPto:
Pressure loss when the steam from the expander 10 through the first outlet path 11 in the condenser 12 flows,
ρ:
Density of liquid refrigerant, and
G:
Gravitational acceleration.

Hier ist Δh gemäß der vorliegenden Ausführungsform gleich Δh1, wie es in 1 und 2 dargestellt ist. Außerdem ist ΔPto gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Druckverlust innerhalb eines Bereiches, der durch B in 1 und 2 angegeben ist.Here, Δh according to the present embodiment is Δh1 as shown in FIG 1 and 2 is shown. In addition, ΔPto according to the present embodiment is a pressure loss within a range indicated by B in FIG 1 and 2 is specified.

Es ist möglich, durch Erfüllen der Beziehung der obigen Gleichung (1) zu verhindern, dass der Dampf von dem zweiten Auslass 10a2 ausgelassen wird. Um die obige Gleichung (1) zu erfüllen, sollte der Wert von Δh so groß wie möglich und der Wert von ΔPto so klein wie möglich sein. Es ist durch Festlegen des Durchmessers D1 des ersten Auslasses 10a1 auf groß und Festlegen des Fließpassagenbereiches S1 des ersten Auslasspfades 11 auf groß möglich, zu bewirken, dass der Wert von ΔPto klein ist.It is possible to prevent the vapor from the second outlet by satisfying the relationship of the above equation (1) 10a2 is omitted. To satisfy the above equation (1), the value of Δh should be as large as possible and the value of ΔPto should be as small as possible. It is by setting the diameter D1 of the first outlet 10a1 set to large and set the flow passage area S1 of the first exhaust path 11 on large, it is possible to make the value of ΔPto small.

Andererseits kann der zweite Auslasspfad 15 durch einen zweiten Auslasspfad 151, der in 3 dargestellt ist, ersetzt werden, um Δh groß auszubilden. Wie es in 3 dargestellt ist, ist eine Verbindungsposition P1 des zweiten Auslasspfades 151 mit dem Kondensationswassertank 14 höher als ein niedrigster Flüssigkeitspegel 151a in dem zweiten Auslasspfad 151 angeordnet. Der niedrigste Flüssigkeitspegel 151a wird dadurch verringert, dass der zweite Auslasspfad 151 eine U-Gestalt aufweist. Dieses gewährleistet Δh2. Wie es anhand der 3 ersichtlich ist, ist Δh2 größer als Δh1, wenn der zweite Auslasspfad 15 verwendet wird. Demzufolge erfüllt Δh2 auf einfache Weise die Bedingung der Gleichung (1).On the other hand, the second exhaust path 15 through a second outlet path 151 who in 3 is replaced to make Δh large. As it is in 3 is a connection position P1 of the second exhaust path 151 with the condensation water tank 14 higher than a lowest liquid level 151a in the second exhaust path 151 arranged. The lowest liquid level 151a is reduced by the second exhaust path 151 has a U-shape. This ensures Δh2. As it is based on the 3 is apparent, Δh2 is greater than Δh1 when the second exhaust path 15 is used. As a result, Δh2 easily satisfies the condition of the equation (1).

Wie es oben beschrieben wurde, ist es gemäß dem in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Rankine-Kreisprozess-System möglich, das flüssige Kältemittel, das in dem Expander 10 erzeugt wird, effizient auszulassen. Demzufolge ist es möglich, eine Verschlechterung und eine Beschädigung des Expanders 10, die durch die Erzeugung des flüssigen Kältemittels in dem Expander 10 verursacht werden, zu vermeiden. Gleichzeitig ist eine spezielle Steuervorrichtung zum Auslassen des flüssigen Kältemittels aus dem Expander 10 nicht notwendig, und dieses bietet einen Kostenvorteil.As described above, according to the Rankine cycle system described in the present specification, it is possible to use the liquid refrigerant contained in the expander 10 is generated to skip efficiently. Consequently, it is possible to have a deterioration and a Damage to the expander 10 caused by the generation of liquid refrigerant in the expander 10 caused to be avoided. At the same time, a special control device for discharging the liquid refrigerant from the expander 10 not necessary, and this offers a cost advantage.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind nur Beispiele zum Ausführen der vorliegenden Erfindung, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Anhand der obigen Beschreibung ist offensichtlich, dass weitere Ausführungsformen, Variationen und Modifikationen möglich sind, ohne von dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.The above-described embodiments are only examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiments. It will be apparent from the foregoing description that further embodiments, variations, and modifications are possible without departing from the scope of the present invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Verbrennungsmotorinternal combustion engine
22
Abgasleitungexhaust pipe
33
Dampfpfadvapor path
3a13a1
Dampfauslassleitungsteam outlet
44
Gas-Flüssigkeits-SeparatorGas-liquid separator
55
KältemittelzirkulationspfadRefrigerant circulation path
66
erste Wasserpumpe (W/P)first water pump (W / P)
77
FlüssigkältemittelpfadLiquid refrigerant path
88th
Überhitzersuperheater
8a8a
VerdampfungsabschnittEvaporation section
8b8b
Überhitzungsabschnittsuperheating section
99
Düsejet
1010
Expanderexpander
10a10a
Turbinengehäuseturbine housing
10b10b
Turbinenblattturbine blade
1111
erster Auslasspfadfirst outlet path
1212
Kondensatorcapacitor
1313
LüfterFan
1414
KondensationswassertankCondensation water tank
15, 15115, 151
zweiter Auslasspfadsecond outlet path
1616
KältemittelwiederherstellungspassageRefrigerant recovery passage
1717
zweite Wasserpumpe (W/P)second water pump (W / P)
1818
unidirektionales Ventilunidirectional valve
100100
Rankine-Kreisprozess-SystemRankine cycle system

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 2009-103060 [0003] JP 2009-103060 [0003]

Claims (6)

Rankine-Kreisprozess-System, dadurch gekennzeichnet, dass es aufweist: einen Überhitzer, einen Expander, der durch Dampf, der verdampftes Kältemittel ist, das von dem Überhitzer zugeführt wird, angetrieben wird, um Energie wiederherzustellen, und der einen ersten Auslass, der Dampf auslässt, und einen zweiten Auslass, der flüssiges Kältemittel, das durch Kondensation des Dampfes in dem Expander erzeugt wird, auslässt, enthält; einen ersten Auslasspfad, der mit dem ersten Auslass verbunden ist und den Dampf aus dem Expander auslässt; einen Kondensator, in den der Dampf durch den ersten Auslasspfad eingeleitet wird, und der den Dampf in flüssiges Kältemittel kondensiert, einen Kondensationswassertank, der das flüssige Kältemittel, das in dem Kondensator erzeugt wird, speichert; und einen zweiten Auslasspfad, der den zweiten Auslass mit dem Kondensationswassertank verbindet und das flüssige Kältemittel aus dem Expander auslässt.Rankine cycle process system, characterized in that it comprises: a superheater, an expander driven by steam, which is vaporized refrigerant supplied from the superheater, to recover energy, and the first outlet, the steam and a second outlet that discharges liquid refrigerant generated by condensation of the steam in the expander; a first outlet path connected to the first outlet and discharging the vapor from the expander; a condenser into which the steam is introduced through the first exhaust path and condenses the vapor into liquid refrigerant, a condensation water tank that stores the liquid refrigerant generated in the condenser; and a second exhaust path connecting the second outlet to the condensation water tank and discharging the liquid refrigerant from the expander. Rankine-Kreisprozess-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Auslass an einem stromabseitigen Abschnitt des Expanders vorgesehen ist.Rankine cycle system according to claim 1, characterized in that the second outlet is provided at a downstream portion of the expander. Rankine-Kreisprozess-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flüssigkeitspegel in dem Kondensationswassertank die Beziehung Δh > ΔPto/ρg erfüllt, wobei eine Differenz zwischen dem Flüssigkeitspegel und einem niedrigsten Flüssigkeitspegel in dem zweiten Auslasspfad durch Δh ausgedrückt wird, ein Druckverlust, wenn der Dampf von dem Expander durch den ersten Auslasspfad in den Kondensator fließt, durch ΔPto ausgedrückt wird, eine Dichte des flüssigen Kältemittels durch ρ ausgedrückt wird, und eine Gravitationsbeschleunigung durch g ausgedrückt wird.Rankine cycle system according to claim 1 or 2, characterized in that a liquid level in the condensation water tank satisfies Δh> ΔPto / ρg, where a difference between the liquid level and a lowest liquid level in the second exhaust path is expressed by Δh, a pressure loss when the vapor flows from the expander through the first exhaust path into the condenser is expressed by ΔPto, a density of the liquid refrigerant is expressed by ρ, and a gravitational acceleration is expressed by g. Rankine-Kreisprozess-System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungsposition des zweiten Auslasspfades mit dem Kondensationswassertank höher als ein niedrigster Flüssigkeitspegel in dem zweiten Auslasspfad angeordnet ist.Rankine cycle system according to one of claims 1 to 3, characterized in that a connection position of the second outlet path with the condensation water tank is arranged higher than a lowest liquid level in the second outlet path. Rankine-Kreisprozess-System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser des zweiten Auslasses kleiner als ein Durchmesser des ersten Auslasses ist.Rankine cycle system according to one of claims 1 to 4, characterized in that a diameter of the second outlet is smaller than a diameter of the first outlet. Rankine-Kreisprozess-System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fließpassagenbereich des zweiten Auslasspfades kleiner als ein Fließpassagenbereich des ersten Auslasspfades ist.A Rankine cycle system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a flow passage area of the second exhaust path is smaller than a flow passage area of the first exhaust path.
DE112010005419.3T 2010-03-25 2010-03-25 Rankine cycle system Expired - Fee Related DE112010005419B4 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2010/055229 WO2011118000A1 (en) 2010-03-25 2010-03-25 Rankine cycle system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE112010005419T5 true DE112010005419T5 (en) 2013-01-10
DE112010005419B4 DE112010005419B4 (en) 2020-07-02

Family

ID=44672591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112010005419.3T Expired - Fee Related DE112010005419B4 (en) 2010-03-25 2010-03-25 Rankine cycle system

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20130008165A1 (en)
JP (1) JP5376046B2 (en)
CN (1) CN102812211B (en)
DE (1) DE112010005419B4 (en)
WO (1) WO2011118000A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10253656B2 (en) 2015-12-16 2019-04-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Rankine cycle system for vehicle

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5929981B2 (en) * 2014-08-04 2016-06-08 トヨタ自動車株式会社 Rankine cycle system
JP6083420B2 (en) * 2014-08-05 2017-02-22 トヨタ自動車株式会社 Cooling device for internal combustion engine
JP5967171B2 (en) * 2014-10-27 2016-08-10 トヨタ自動車株式会社 Boiling cooler
JP6432498B2 (en) 2015-12-16 2018-12-05 トヨタ自動車株式会社 Rankine cycle system for vehicles
CN108868916B (en) * 2018-06-29 2020-11-20 东方电气集团东方汽轮机有限公司 Water drainage device
JP7147641B2 (en) * 2019-03-18 2022-10-05 いすゞ自動車株式会社 Rankine cycle system and its control method
CN110374700B (en) * 2019-07-18 2024-05-03 中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司 Drainage recovery system of gas-steam combined cycle unit
CN114017954B (en) * 2021-10-14 2022-08-05 华中科技大学 Condenser and method for accelerating liquefaction of refrigerant by utilizing electric discharge

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009103060A (en) 2007-10-24 2009-05-14 Toyota Motor Corp Engine waste heat recovery system

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1360748A (en) * 1915-07-09 1920-11-30 Nicolai H Hiller Condenser and method of condensation
US3685292A (en) * 1971-03-19 1972-08-22 Westinghouse Electric Corp System and method for determining whether drain conduits for draining condensate from the turbine casing are clogged and clearing the conduits if they are
DE2907068C2 (en) * 1978-05-09 1983-09-15 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., 5401 Baden, Aargau Steam power plant for base load operation with equipment to cover load peaks
JPS5560407U (en) * 1978-10-23 1980-04-24
US4471621A (en) * 1980-12-16 1984-09-18 Ormat Turbines, Ltd. Method and apparatus for draining liquid working fluid from turbine cannister of a closed cycle power plant
JPS57179509A (en) * 1981-04-28 1982-11-05 Tokyo Shibaura Electric Co Method of controlling temperature of superheated steam of boiler
JPS643005U (en) * 1987-06-24 1989-01-10
JPH04224209A (en) * 1990-12-21 1992-08-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Drain collecting apparatus for steam turbine
US5494405A (en) * 1995-03-20 1996-02-27 Westinghouse Electric Corporation Method of modifying a steam turbine
JP3754527B2 (en) * 1997-03-31 2006-03-15 東芝プラントシステム株式会社 Drain pipe system
US7600526B2 (en) * 2006-07-20 2009-10-13 General Electric Company Methods and apparatus for operating steam turbines
CN100434665C (en) * 2007-02-12 2008-11-19 西安交通大学 Liquefied natural gas double-driving automobile circulatory system based on opening Rankine cycle

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009103060A (en) 2007-10-24 2009-05-14 Toyota Motor Corp Engine waste heat recovery system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10253656B2 (en) 2015-12-16 2019-04-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Rankine cycle system for vehicle
DE102016119909B4 (en) 2015-12-16 2022-05-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Rankine process system for a vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
CN102812211A (en) 2012-12-05
JP5376046B2 (en) 2013-12-25
US20130008165A1 (en) 2013-01-10
JPWO2011118000A1 (en) 2013-07-04
WO2011118000A1 (en) 2011-09-29
DE112010005419B4 (en) 2020-07-02
CN102812211B (en) 2015-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112010005419T5 (en) Rankine cycle system
EP2686526B1 (en) Method for operating a steam cycle process
DE69829925T2 (en) Gas turbine plant with fuel preheater
EP2064415B1 (en) Heat exchanger arrangement
DE102009025932A1 (en) System for recovering the waste heat generated by an auxiliary system of a turbomachine
DE102012113010A1 (en) Waste heat recovery systems
EP1925806A2 (en) System with an organic Rankine cycle for operating at least one expansion machine, heat exchanger for operating one expansion machine, method for operating at least one expansion machine
DE102010042401A1 (en) Device and method for waste heat utilization of an internal combustion engine
DE102006019282A1 (en) Exhaust gas recycling system for internal combustion engine, has exhaust gas line and fresh air line that are connected by exhaust gas recycling pipeline, where exhaust gas cooler and thermo-electric generator are arranged in pipeline
DE69929918T2 (en) Gas turbine combined-cycle power plant
DE102014019684A1 (en) Arrangement for converting thermal energy from heat loss of an internal combustion engine
DE102010060064A1 (en) Method for increasing the power output of a gas and steam combined cycle power plant during selected operating periods
DE102010038022A1 (en) System and method for cooling steam turbine wheels
DE102009024772A1 (en) Fluid energy machine arrangement for motor vehicle, has fluid circuit with expansion device exhibiting closest effective cross section, which correlates with inlet pressure of fluid of less than five bars
WO2017054895A1 (en) Waste heat recovery device
DE102010004079A1 (en) Power system for utilizing Rankine process to use heat of internal combustion engine, has exhaust gas heat exchanger which delivers heat of charge air of internal combustion engine to working fluid
EP2425101A2 (en) Heat recovery device and operating method
DE102009060343B4 (en) Device for waste heat utilization of internal combustion engines
WO2019121542A1 (en) Assembly for converting thermal energy of dissipated heat of an internal combustion engine
DE112022000877T5 (en) TRILATERAL CYCLE SYSTEM
WO2012152602A1 (en) Line circuit and method for operating a line circuit for waste-heat utilization of an internal combustion engine
DE102009048683A1 (en) Waste heat recovery device for motor vehicle, has expansion unit releasing condensed gaseous working medium under work delivery
DE102008053066A1 (en) Heat recovery system for motor vehicle, has Rankine-circuit provided with working medium, which is cooled to condensation temperature by condenser, where condensation temperature is not smaller than preset degree Celsius
DE102019009037A1 (en) Device for energy recovery
DE102014016868A1 (en) Method for operating a low-temperature power plant with an evaporator circuit process as a working cycle

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee