JP2008255926A - Rankine cycle system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、低沸点冷媒を用いたランキンサイクルシステムに関する。 The present invention relates to a Rankine cycle system using a low boiling point refrigerant.
従来、従来熱回生システムとして、車両における冷却水の熱エネルギーを利用して冷媒(R134a等)を気体にし、そのエネルギーを電力や動力に変換するランキンサイクルの研究が行われている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a conventional heat regeneration system, research has been conducted on a Rankine cycle in which refrigerant (R134a or the like) is converted into gas using the thermal energy of cooling water in a vehicle and the energy is converted into electric power or power.
ランキンサイクルのコンポーネント部品としては、液媒体の圧力を上げる圧縮機、圧力が上がった液に熱を加えて気体にする蒸発器、気体に更に熱を加える過熱器、熱が加えられた気体のエネルギーを運動エネルギーに変換する膨張器、変換し終わった気体のエネルギーを液体に戻す凝縮器からなり、蒸発器及び過熱器の熱源としてラジエータの冷却水の熱エネルギーが用いられている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、従来のランキンサイクルでは、ランキンサイクルの熱効率を向上させる為には高圧側(圧縮機出口から膨張器入口までの区間)と低圧側(膨張器出口から圧縮機入口までの区間)の圧力差を大きく取れば良いが、低圧側の圧力を下げると、凝縮器入口の冷媒温度と外気温度との温度差が少なくなるため、凝縮器本体のサイズ(容量)が大きくなりすぎるという問題があり、また、逆に、高圧側の圧力を上げると、熱源であるラジエータの冷却水の温度が100度以下であるため、適当なサイクルを組めなくなるという問題点があった。 However, in the conventional Rankine cycle, in order to improve the thermal efficiency of the Rankine cycle, the pressure difference between the high pressure side (section from the compressor outlet to the expander inlet) and the low pressure side (section from the expander outlet to the compressor inlet) However, if the pressure on the low-pressure side is reduced, the temperature difference between the refrigerant temperature at the condenser inlet and the outside air temperature decreases, so the size (capacity) of the condenser body becomes too large. On the other hand, when the pressure on the high pressure side is increased, the temperature of the cooling water of the radiator, which is the heat source, is 100 degrees or less, so that there is a problem that an appropriate cycle cannot be assembled.
本発明の解決しようとする課題は、高圧のサイクルを組むことが可能になり、熱効率を向上させることができるランキンサイクルシステムを提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a Rankine cycle system capable of assembling a high-pressure cycle and improving thermal efficiency.
上記課題を解決するため請求項1記載のランキンサイクルシステムは、液媒体の圧力を上げる圧縮機と、圧力が上がった液に熱を加えて気体にする蒸発器と、気体に更に熱を加える過熱器と、熱が加えられた気体のエネルギーを運動エネルギーに変換する膨張器と、変換し終わった気体のエネルギーを液体に戻す凝縮器とを備えたランキンサイクルシステムにおいて、前記過熱器の熱源として前記蒸発器の熱源より高い温度の熱源が用いられることを特徴とする手段とした。 In order to solve the above-mentioned problem, a Rankine cycle system according to claim 1 is a compressor for increasing the pressure of a liquid medium, an evaporator for adding heat to a liquid whose pressure has been increased to form a gas, and superheating for further adding heat to the gas. In the Rankine cycle system comprising: a condenser; an expander that converts energy of the heated gas into kinetic energy; and a condenser that converts the converted energy of the gas back into a liquid, as the heat source of the superheater A heat source having a temperature higher than that of the evaporator is used.
本発明のランキンサイクルシステムでは、上述のように、過熱器の熱源として蒸発器の熱源より高い温度の熱源が用いられることにより、高圧のサイクルを組むことが可能になり、熱効率を向上させることができるようになるという効果が得られる。 In the Rankine cycle system of the present invention, as described above, a heat source having a higher temperature than the heat source of the evaporator is used as the heat source of the superheater, so that a high-pressure cycle can be assembled and the thermal efficiency can be improved. The effect of being able to do it is obtained.
以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
この実施例のランキンサイクルシステムは、請求項1〜3に記載の発明に対応する。 The Rankine cycle system of this embodiment corresponds to the invention described in claims 1 to 3.
まず、この実施例のランキンサイクルシステムを図面に基づいて説明する。 First, the Rankine cycle system of this embodiment will be described with reference to the drawings.
図1はこの実施例のランキンサイクルシステムが車両の廃熱を利用するランキンサイクルシステムに適用された例を示すシステム図、図2はこの実施例の作用を説明する圧力−エンタルピ線図である。 FIG. 1 is a system diagram showing an example in which the Rankine cycle system of this embodiment is applied to a Rankine cycle system using waste heat of a vehicle, and FIG. 2 is a pressure-enthalpy diagram illustrating the operation of this embodiment.
このランキンサイクルシステムが適用される車両の廃熱を利用するランキンサイクルシステムは、図1に示すように、液媒体の圧力を上げる圧縮機2と、圧力が上がった液冷媒にさらに熱を加えて気体にする蒸発器3と、気体に更に熱を加える過熱器4と、熱が加えられた気体のエネルギーを運動エネルギーに変換する膨張器5と、変換された運動エネルギーで発電する発電機51と、電気を保存するバッテリ6と、変換し終わった気体のエネルギーを液冷媒に戻す凝縮器7と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the Rankine cycle system using waste heat of a vehicle to which the Rankine cycle system is applied is configured such that a
さらに詳述すると、この実施例では、冷媒として低沸点冷媒(R−134a)が用いられ、また、上記蒸発器3の熱源として、エンジン8で発生した廃熱エネルギーであるラジエータ9の冷却水の熱エネルギーが用いられる一方、上記過熱器4の熱源として、ラジエータ9の冷却水の熱よりは高い温度であるトランスミッション10のミッションオイルが用いられている。
More specifically, in this embodiment, a low boiling point refrigerant (R-134a) is used as the refrigerant, and the cooling water of the radiator 9 which is waste heat energy generated in the engine 8 is used as the heat source of the evaporator 3. While heat energy is used, the transmission oil of the
次に、この実施例の作用を説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
この実施例のランキンサイクルシステムでは上述のように構成されるため、圧縮機2から吐出された高圧の液冷媒は、蒸発器3においてエンジン8で発生した廃熱エネルギー(ラジエータ9の冷却水の熱エネルギー)によって熱が加えられた後、過熱器4においてさらに熱が加えられて高圧の気体に変換される。
Since the Rankine cycle system of this embodiment is configured as described above, the high-pressure liquid refrigerant discharged from the
この熱が加えられた気体のエネルギーは、膨張機5において運動エネルギーに変換され、この運動エネルギーで発電機51を回転させることで電気エネルギーに変換され、バッテリ6に蓄電される。
The energy of the gas to which this heat is applied is converted into kinetic energy in the
そして、変換し終わった気体のエネルギーは凝縮器7で液冷媒に戻された後、圧縮機2に戻され、再び圧縮して送り出される。
The converted energy of the gas is returned to the liquid refrigerant by the condenser 7 and then returned to the
次に、この実施例の効果を説明する。 Next, the effect of this embodiment will be described.
この実施例のランキンサイクルシステムでは、上述のように、過熱器4の熱源として蒸発器3の熱源より高い温度の熱源が用いられることにより、高圧のサイクルを組むことが可能になり、これにより、熱効率を向上させることができるようになるという効果が得られる。 In the Rankine cycle system of this embodiment, as described above, a heat source having a higher temperature than the heat source of the evaporator 3 is used as the heat source of the superheater 4, thereby making it possible to form a high-pressure cycle. The effect that thermal efficiency can be improved is obtained.
また、この実施例のランキングサイクルシステムでは、冷媒として低沸点冷媒(R−134a)が用いられているが、従来のように蒸発器3と過熱器4の熱源としてラジエータの冷却水を用いた場合は、冷却水温度領域が100度以下であるため、図2の点線で示すように、高圧側を冷媒臨界圧P以上にすることができないのに対し、この実施例では、過熱器4の熱源として100度以上のミッションオイルを用いることにより、図2の実線で示すように、高圧側を冷媒臨界圧P以上にする事ができ、これにより、冷媒臨界圧以下でのサイクルより少ない熱量で気体にすることが出来、膨脹機5に液体が流れる事が少なくなる。
Further, in the ranking cycle system of this embodiment, a low boiling point refrigerant (R-134a) is used as the refrigerant, but when the cooling water of the radiator is used as the heat source of the evaporator 3 and the superheater 4 as in the prior art. Since the cooling water temperature region is 100 degrees or less, the high pressure side cannot be made higher than the refrigerant critical pressure P as shown by the dotted line in FIG. 2, whereas in this embodiment, the heat source of the superheater 4 As shown by the solid line in FIG. 2, the high pressure side can be set to the refrigerant critical pressure P or higher as shown by the solid line in FIG. The liquid can flow less into the
また、過熱器4の熱源にトランスミッション10のミッションオイルを利用することで、過熱器4がミッションオイルを冷やすクーラーの役割を果たす。
Further, by using the transmission oil of the
以上本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。 Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and design changes and the like within the scope not departing from the gist of the present invention are included in the present invention.
例えば、実施例では、車両の廃熱を利用する例を示したが、熱源は任意である。また、車両に適用する場合、蒸発器3の熱源としては、排気ガスの熱を利用するようにしてもよい。 For example, in the embodiment, the example of using the waste heat of the vehicle is shown, but the heat source is arbitrary. Moreover, when applying to a vehicle, as a heat source of the evaporator 3, you may make it utilize the heat | fever of exhaust gas.
2 圧縮機
3 蒸発器
4 過熱器
5 膨張器
51 発電機
6 バッテリ
7 凝縮器
8 エンジン
9 ラジエータ
10 トランスミッション
2 Compressor 3 Evaporator 4 Superheater 5 Expander 51
Claims (3)
前記過熱器の熱源として前記蒸発器の熱源より高い温度の熱源が用いられることを特徴とするランキンサイクルシステム。 A compressor that raises the pressure of the liquid medium, an evaporator that adds heat to the gas to increase the gas to a gas, a superheater that adds more heat to the gas, and converts the energy of the heated gas into kinetic energy In a Rankine cycle system comprising an expander and a condenser for returning the energy of the converted gas to a liquid,
A Rankine cycle system, wherein a heat source having a temperature higher than that of the evaporator is used as a heat source of the superheater.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007100431A JP2008255926A (en) | 2007-04-06 | 2007-04-06 | Rankine cycle system |
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JP2007100431A JP2008255926A (en) | 2007-04-06 | 2007-04-06 | Rankine cycle system |
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JP2008255926A true JP2008255926A (en) | 2008-10-23 |
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Family Applications (1)
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JP2007100431A Pending JP2008255926A (en) | 2007-04-06 | 2007-04-06 | Rankine cycle system |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101087544B1 (en) | 2009-10-06 | 2011-11-29 | 한국에너지기술연구원 | Rankine power cycle and Control system |
US8415699B2 (en) | 2010-04-15 | 2013-04-09 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device, light emitting device package, and illumination system |
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2007
- 2007-04-06 JP JP2007100431A patent/JP2008255926A/en active Pending
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