JP2009138684A - Rankine cycle device - Google Patents

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Takumi Hikichi
巧 引地
Yasufumi Takahashi
康文 高橋
Bunjun Sakima
文順 咲間
Masanobu Wada
賢宣 和田
Masaru Shiotani
優 塩谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ranking cycle device provided with an expander and a pump which are lubricated with lubricating oil, separately collecting the lubricating oil mixed into working fluid in the expander and pump and supplying the appropriate amount of lubricating oil to the expander and pump. <P>SOLUTION: This ranking cycle device 10 includes: a working fluid circulating circuit 20 formed by sequentially connecting a force feeding pump 2 forcibly feeding the working fluid, heaters (a regenerative heat exchanger 16 and an evaporator 5), the expander 1 and a condenser 6 through channels; an oil separator 11 separating the lubricating oil mixed into the working fluid in the expander 1 and force feeding pump 2 from the working fluid; an oil reservoir tank 12 reserving the lubricating oil; a first lubricating oil supplying passage 31 supplying the lubricating oil from the oil reservoir tank 12 to the expander 1; and a second lubricating oil supplying passage 32 supplying the lubricating oil from the oil reservoir tank 12 to the force feeding pump 2. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、潤滑油で潤滑される膨張機及びポンプを備えたランキンサイクル装置において、作動流体に混入した潤滑油を分離回収して、この潤滑油を膨張機及びポンプに供給する技術に関する。   The present invention relates to a technology for separating and recovering lubricating oil mixed in a working fluid and supplying the lubricating oil to the expander and the pump in a Rankine cycle apparatus including an expander and a pump lubricated with the lubricating oil.

従来、圧送ポンプ、蒸発器、膨張機、及び凝縮器を順に流路で接続して成る作動流体循環回路を設けて、廃熱等の熱源からエネルギーを回収するランキンサイクル装置が知られている。一般に、ランキンサイクル装置に具備される流体機械のうち軸受などの機械的摺動部を有するものは膨張機と圧送ポンプであり、これらの機械的摺動部は潤滑油で潤滑されている。ところが、膨張機や圧送ポンプを潤滑している潤滑油は、これらを通過する作動流体に微量ずつ混入して流出してしまい、この結果、膨張機や圧送ポンプでは潤滑油量不足に起因する効率低下や焼き付きが生じる。そこで、特許文献1では、作動流体から潤滑油を分離して膨張機に戻す技術が提案され、また、特許文献2では、作動流体から潤滑油を分離して膨張機及び圧送ポンプへ戻す技術が提案されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a Rankine cycle apparatus that recovers energy from a heat source such as waste heat by providing a working fluid circulation circuit in which a pressure pump, an evaporator, an expander, and a condenser are connected in order through a flow path. In general, among the fluid machines included in the Rankine cycle apparatus, those having a mechanical sliding portion such as a bearing are an expander and a pressure feed pump, and these mechanical sliding portions are lubricated with lubricating oil. However, the lubricating oil that lubricates the expander and the pressure feed pump is mixed into the working fluid passing therethrough and flows out. As a result, in the expander and the pressure feed pump, the efficiency resulting from the insufficient amount of lubricating oil Reduction and seizure occur. Therefore, Patent Document 1 proposes a technique for separating the lubricating oil from the working fluid and returning it to the expander, and Patent Document 2 discloses a technique for separating the lubricating oil from the working fluid and returning it to the expander and the pressure pump. Proposed.

図8に示すように、特許文献1に記載されたランキンサイクル装置100は、蒸発器5、膨張機1、凝縮器6、及び圧送ポンプ2を含む作動流体循環回路20と、膨張機1を潤滑する潤滑油が循環するオイル通路95と、オイル通路95に設けられて潤滑油から作動流体である水を分離する水分離手段96と、圧送ポンプ2と凝縮器6との間に配置された気液分離器98から分岐して凝縮器6を迂回するバイパス通路93と、該バイパス通路93に設けられて作動流体から潤滑油を分離するオイル分離手段94とが備えられている。このランキンサイクル装置100では、水分離手段96にてオイル通路95を循環している潤滑油から作動流体が分離されて作動流体循環回路20に戻され、オイル分離手段94にて作動流体循環回路20を循環している作動流体から潤滑油が分離されて膨張機1に戻される。   As shown in FIG. 8, the Rankine cycle device 100 described in Patent Document 1 lubricates the working fluid circulation circuit 20 including the evaporator 5, the expander 1, the condenser 6, and the pumping pump 2, and the expander 1. An oil passage 95 through which the lubricating oil circulates, a water separation means 96 provided in the oil passage 95 for separating water as the working fluid from the lubricating oil, and a gas disposed between the pressure feed pump 2 and the condenser 6. A bypass passage 93 that branches from the liquid separator 98 and bypasses the condenser 6 is provided, and an oil separation means 94 that is provided in the bypass passage 93 and separates the lubricating oil from the working fluid. In the Rankine cycle device 100, the working fluid is separated from the lubricating oil circulating in the oil passage 95 by the water separation means 96 and returned to the working fluid circulation circuit 20, and the working fluid circulation circuit 20 is obtained by the oil separation means 94. The lubricating oil is separated from the working fluid circulating through the refrigerant and returned to the expander 1.

また、図9に示すように、特許文献2に記載されたランキンサイクル装置101は、作動流体循環回路20において膨張機1の出口側と圧送ポンプ2の入口側とを連通させるオイル供給通路91を設け、該オイル供給通路91に設けられた貯油室92で気相作動流体より分離した潤滑油を、膨張機1出口側の背圧と、圧送ポンプ2入口側の背圧との圧力差を利用して圧送ポンプ2に供給するものである。前記膨張機1と前記圧送ポンプ2とは一体型とされ、圧送ポンプ2に供給された潤滑油は、膨張機1の軸受を経由して圧送ポンプ2の軸受まで至り、膨張機1と圧送ポンプ2の双方の機械的摺動部を潤滑するように構成されている。
特開2003−97222号公報 特開2006−329182号公報
As shown in FIG. 9, the Rankine cycle device 101 described in Patent Document 2 includes an oil supply passage 91 that communicates the outlet side of the expander 1 and the inlet side of the pressure feed pump 2 in the working fluid circulation circuit 20. The lubricating oil separated from the gas-phase working fluid in the oil storage chamber 92 provided in the oil supply passage 91 is utilized by utilizing the pressure difference between the back pressure on the expander 1 outlet side and the back pressure on the pumping pump 2 inlet side. Thus, it is supplied to the pressure feed pump 2. The expander 1 and the pressure pump 2 are integrated, and the lubricating oil supplied to the pressure pump 2 reaches the bearing of the pressure pump 2 via the bearing of the expander 1, and the expander 1 and the pressure pump. 2 is configured to lubricate both mechanical sliding portions.
JP 2003-97222 A JP 2006-329182 A

図10は一般的な流体機械の回転数に対する最適潤滑油流量(潤滑油の供給量)の関係を示している。図10に示されるように、流体機械が最適な潤滑状態を示す潤滑油流量は回転数により決定され、回転数が増加するにつれ最適潤滑油流量も増加する。潤滑油量が不足すれば、流体機械の機械損失の発生や耐久性の低下を招く。一方、潤滑油量が過剰であれば、膨張機での回収動力の低減や、圧送ポンプの駆動力の増加を招き、さらには作動流体の潤滑油含有量の増大に繋がる。作動流体の潤滑油含有量が増大すると、熱交換器(蒸発器及び凝縮器)では、熱交換効率が低下したり、潤滑油の加熱又は冷却のためのエネルギーロスが生じたりしてランキンサイクル装置の性能に悪影響を及ぼすおそれがある。以上を鑑みれば、回転数が相互に異なる膨張機と圧送ポンプとを、ともに最適な潤滑状態で動作させるためには、膨張機と圧送ポンプとに対して適量の潤滑油を個別に供給する必要がある。   FIG. 10 shows the relationship of the optimum lubricating oil flow rate (lubricating oil supply amount) with respect to the rotational speed of a general fluid machine. As shown in FIG. 10, the lubricating oil flow rate at which the fluid machine exhibits an optimal lubrication state is determined by the rotational speed, and the optimal lubricating oil flow rate increases as the rotational speed increases. If the amount of the lubricating oil is insufficient, the mechanical loss of the fluid machine is caused and the durability is lowered. On the other hand, if the amount of lubricating oil is excessive, the recovery power in the expander is reduced, the driving force of the pressure feed pump is increased, and further the lubricating oil content of the working fluid is increased. If the lubricating oil content of the working fluid increases, the heat exchanger (evaporator and condenser) reduces the heat exchange efficiency and causes energy loss due to heating or cooling of the lubricating oil. May adversely affect performance. In view of the above, in order to operate an expander and a pressure pump having different rotational speeds in an optimal lubrication state, it is necessary to individually supply an appropriate amount of lubricating oil to the expander and the pressure pump. There is.

上記特許文献1に記載のランキンサイクル装置100は、膨張機1を潤滑できるが、圧送ポンプ2を潤滑することについては、言及されていない。つまり、ランキンサイクル装置に具備される膨張機1の機械的摺動部と圧送ポンプ2の機械的摺動部のうち、双方の機械的摺動部を潤滑する技術については言及されていないのである。   The Rankine cycle device 100 described in Patent Document 1 can lubricate the expander 1, but does not mention lubrication of the pump 2. In other words, there is no mention of a technique for lubricating both the mechanical sliding portions of the expander 1 and the mechanical sliding portions of the pressure feed pump 2 included in the Rankine cycle device. .

また、上記特許文献2に記載のランキンサイクル装置101では、膨張機1と圧送ポンプ2の双方の機械的摺動部に潤滑油が供給されるが、これらへの潤滑油供給経路は一筋の経路で構成されている。つまり、潤滑油が一つの経路を通じて膨張機1及び圧送ポンプ2に供給されるため、これらに供給される潤滑油量は同一になり、各機械的摺動部に対して個別に最適な潤滑油量を供給できない。   In the Rankine cycle device 101 described in Patent Document 2, lubricating oil is supplied to the mechanical sliding parts of both the expander 1 and the pressure feed pump 2, and the lubricating oil supply path to these is a single path. It consists of That is, since the lubricating oil is supplied to the expander 1 and the pressure pump 2 through one path, the amount of lubricating oil supplied to these is the same, and the optimum lubricating oil is individually provided for each mechanical sliding portion. The amount cannot be supplied.

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、ランキンサイクル装置において、膨張機と圧送ポンプの各流体機械に含まれる機械的摺動部に対して、個別に最適な量の潤滑油を供給するための技術を提供する。これにより、ランキンサイクル装置に具備される各流体機械の高効率化及び耐久性の向上を図り、もって、ランキンサイクル装置の高効率化を実現することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. In the Rankine cycle apparatus, the mechanical sliding parts included in the fluid machines of the expander and the pressure feed pump are individually optimized. Provide technology for supplying the quantity of lubricant. Accordingly, it is an object of the present invention to improve the efficiency and durability of each fluid machine included in the Rankine cycle apparatus, thereby realizing an increase in the efficiency of the Rankine cycle apparatus.

本発明に係るランキンサイクル装置は、作動流体を圧送する圧送ポンプ、前記圧送ポンプより圧送された作動流体を加熱する加熱器、前記圧送ポンプ及び前記加熱器で昇圧、昇温された作動流体を膨張させてその動力を取り出す膨張機、並びに前記膨張機で降温及び降圧した作動流体を冷却する凝縮器を流路で順次接続して成る作動流体循環回路と、前記膨張機及び前記圧送ポンプにて作動流体に混入した潤滑油を前記作動流体から分離するオイル分離器と、前記オイル分離器で分離された潤滑油を貯留するオイル貯留タンクと、前記オイル貯留タンクから前記膨張機へ潤滑油を供給する第一潤滑油供給路と、前記オイル貯留タンクから前記圧送ポンプへ潤滑油を供給する第二潤滑油供給路とを、備えているものである。   The Rankine cycle device according to the present invention includes a pressure pump that pumps a working fluid, a heater that heats the working fluid pumped from the pump, the pressure pump, and the working fluid that has been pressurized and heated by the heater. And an expander for taking out the motive power and a working fluid circulation circuit in which a condenser for cooling the working fluid whose temperature has been lowered and lowered by the expander is sequentially connected by a flow path, and is operated by the expander and the pressure feed pump. An oil separator that separates the lubricating oil mixed in the fluid from the working fluid, an oil storage tank that stores the lubricating oil separated by the oil separator, and supplies the lubricating oil from the oil storage tank to the expander A first lubricating oil supply path and a second lubricating oil supply path for supplying lubricating oil from the oil storage tank to the pumping pump are provided.

また、本発明は、前記ランキンサイクル装置において、前記第一潤滑油供給路及び前記第二潤滑油供給路に、潤滑油の流量を調整する流量調整装置を備えているものである。   In the Rankine cycle apparatus according to the present invention, the first lubricating oil supply path and the second lubricating oil supply path include a flow rate adjusting device that adjusts the flow rate of the lubricating oil.

本発明は、以下に示すような効果を奏する。   The present invention has the following effects.

本発明のランキンサイクル装置によれば、膨張機及び圧送ポンプに対し各々に最適な量の潤滑油を供給可能となる。膨張機及び圧送ポンプの各流体機械に対して最適な量の潤滑油が供給されることにより、各流体機械の機械損失の低減を図ることができる。また、潤滑油は不足や偏りなく一つのオイル貯留タンクに貯留されるので管理が容易となり、膨張機と圧送ポンプとに潤滑油が安定供給されることにより、装置の信頼性向上を図ることができる。また、作動流体に混入する潤滑油量を必要最低限とできるので、蒸発器や凝縮器等の熱交換器の性能低下を防止して、サイクルの高効率化を図ることができる。   According to the Rankine cycle device of the present invention, an optimum amount of lubricating oil can be supplied to the expander and the pressure pump, respectively. By supplying an optimum amount of lubricating oil to each fluid machine of the expander and the pressure feed pump, it is possible to reduce the mechanical loss of each fluid machine. In addition, since the lubricating oil is stored in one oil storage tank without any shortage or unevenness, the management becomes easy, and the reliability of the device can be improved by stably supplying the lubricating oil to the expander and the pressure feed pump. it can. Further, since the amount of lubricating oil mixed in the working fluid can be minimized, it is possible to prevent the performance of heat exchangers such as an evaporator and a condenser from being deteriorated, and to improve the efficiency of the cycle.

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding elements are denoted by the same reference symbols throughout the drawings, and redundant description thereof is omitted.

実施の形態1Embodiment 1

本発明の実施の形態1について説明する。図1は実施の形態1に係るランキンサイクル装置の構成を示す図である。   Embodiment 1 of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a Rankine cycle device according to the first embodiment.

図1に示すように、実施の形態1に係るランキンサイクル装置10は、作動流体が循環する作動流体循環回路20と、オイル分離供給機構30とを備えている。なお、本実施の形態に係るランキンサイクル装置10では、作動流体として二酸化炭素又は水の自然冷媒が使用されている。以下、作動流体循環回路20とオイル分離供給機構30とに分けて、その構造を説明する。   As shown in FIG. 1, the Rankine cycle device 10 according to the first embodiment includes a working fluid circulation circuit 20 through which a working fluid circulates, and an oil separation and supply mechanism 30. In Rankine cycle device 10 according to the present embodiment, a natural refrigerant of carbon dioxide or water is used as the working fluid. Hereinafter, the structure of the working fluid circulation circuit 20 and the oil separation supply mechanism 30 will be described.

[作動流体循環回路20]
まず、作動流体循環回路20の構成について説明する。作動流体循環回路20は、圧送ポンプ2、再生熱交換器16、蒸発器5、膨張機1、及び凝縮器6が流路21,22,23,24,25,26で順次接続されて構成されている。作動流体循環回路20の高圧側において再生熱交換器16と蒸発器5との間には、オイル分離供給機構30に具備され作動流体から潤滑油を分離除去するオイル分離器11が設けられている。従って、より詳細には、圧送ポンプ2と再生熱交換器16は流路21で接続され、再生熱交換器16とオイル分離器11は流路22で接続され、オイル分離器11と蒸発器5は流路23で接続され、蒸発器5と膨張機1は流路24で接続され、膨張機1と凝縮器6は流路25で接続され、さらに、凝縮器6と圧送ポンプ2は流路26で接続されて、作動流体が循環する作動流体循環回路20が構成されている。
[Working fluid circulation circuit 20]
First, the configuration of the working fluid circulation circuit 20 will be described. The working fluid circulation circuit 20 is configured by sequentially connecting a pressure pump 2, a regenerative heat exchanger 16, an evaporator 5, an expander 1, and a condenser 6 through flow paths 21, 22, 23, 24, 25, and 26. ing. Between the regenerative heat exchanger 16 and the evaporator 5 on the high pressure side of the working fluid circulation circuit 20, an oil separator 11 provided in the oil separation and supply mechanism 30 for separating and removing the lubricating oil from the working fluid is provided. . Therefore, in more detail, the pressure feed pump 2 and the regenerative heat exchanger 16 are connected by the flow path 21, the regenerative heat exchanger 16 and the oil separator 11 are connected by the flow path 22, and the oil separator 11 and the evaporator 5 are connected. Are connected by a flow path 23, the evaporator 5 and the expander 1 are connected by a flow path 24, the expander 1 and the condenser 6 are connected by a flow path 25, and the condenser 6 and the pressure pump 2 are connected by a flow path. 26, a working fluid circulation circuit 20 that circulates the working fluid is configured.

圧送ポンプ2はランキンサイクルの圧力上昇部であり、制御装置50により駆動が制御されているモータ14に回転駆動されて、作動流体を再生熱交換器16へ圧送する。なお、制御装置50は、プログラマブルロジックコントローラ又はコンピュータであって、予め設定されたプログラムに則ってモータ14及び後述する発電機4の動作を制御するように構成されている。   The pressure feed pump 2 is a pressure increase part of the Rankine cycle, and is rotationally driven by the motor 14 whose drive is controlled by the control device 50 to pump the working fluid to the regenerative heat exchanger 16. The control device 50 is a programmable logic controller or a computer, and is configured to control the operation of the motor 14 and the generator 4 described later in accordance with a preset program.

再生熱交換器16はランキンサイクルの第一の加熱部(加熱器)であり、圧送ポンプ2の出口から膨張機1の入口までの作動流体と、膨張機1の出口から凝縮器6の入口までの作動流体とを熱交換させることにより、圧送ポンプ2より吐出された作動流体を加熱し、膨張機1より吐出された作動流体を冷却する。膨張機1の出口と凝縮器6の入口とを接続している流路25は、その途中に再生熱交換器16を経由する熱交換流路28が含まれている。膨張機1から流路25に吐出された作動流体は熱交換流路28に流入し、該熱交換流路28を通じるうちに再生熱交換器16において圧送ポンプ2から吐出された作動流体と熱交換し、さらに、流路25に戻って凝縮器6へ流入する。   The regenerative heat exchanger 16 is the first heating part (heater) of the Rankine cycle, and includes a working fluid from the outlet of the pressure pump 2 to the inlet of the expander 1 and from the outlet of the expander 1 to the inlet of the condenser 6. By exchanging heat with the working fluid, the working fluid discharged from the pressure pump 2 is heated, and the working fluid discharged from the expander 1 is cooled. The flow path 25 connecting the outlet of the expander 1 and the inlet of the condenser 6 includes a heat exchange flow path 28 that passes through the regenerative heat exchanger 16 in the middle. The working fluid discharged from the expander 1 to the flow path 25 flows into the heat exchange flow path 28, and while passing through the heat exchange flow path 28, the working fluid and heat discharged from the pressure pump 2 in the regenerative heat exchanger 16. Then, it returns to the flow path 25 and flows into the condenser 6.

蒸発器5はランキンサイクルの第二の加熱部(加熱器)であり、再生熱交換器16にて加熱された作動流体を、高温熱源と熱交換することにより更に加熱して高温及び高圧とする。このように、ランキンサイクル装置10には、再生熱交換器16と蒸発器5との二つの加熱器が備えられて、作動流体は段階的に加熱される。   The evaporator 5 is a second heating part (heater) of the Rankine cycle, and the working fluid heated by the regenerative heat exchanger 16 is further heated to a high temperature and a high pressure by exchanging heat with a high temperature heat source. . As described above, the Rankine cycle apparatus 10 includes the two heaters of the regenerative heat exchanger 16 and the evaporator 5, and the working fluid is heated in stages.

膨張機1はランキンサイクルの出力取出部であり、高温及び高圧となった作動流体を膨張して、その熱及び圧力を機械エネルギーに変換する。膨張機1で取り出された機械エネルギーは、膨張機1と動力取出軸で接続されている発電機4で電気エネルギーに変換される。発電機4で取り出される電気エネルギーは、制御装置50により制御されている。   The expander 1 is an output extraction part of a Rankine cycle, expands the working fluid which became high temperature and high pressure, and converts the heat and pressure into mechanical energy. The mechanical energy taken out by the expander 1 is converted into electric energy by the generator 4 connected to the expander 1 by a power take-off shaft. The electrical energy extracted by the generator 4 is controlled by the control device 50.

凝縮器6はランキンサイクルの冷却部であり、膨張機1で降温及び降圧され、再生熱交換器16で冷却された作動流体を、低温熱源と熱交換することにより更に冷却する。   The condenser 6 is a Rankine cycle cooling unit, and further cools the working fluid that has been cooled and reduced in pressure by the expander 1 and cooled by the regenerative heat exchanger 16 by exchanging heat with a low-temperature heat source.

次に、上記構成の作動流体循環回路20の作動流体の流れを説明する。圧送ポンプ2で加圧された作動流体は、再生熱交換器16を通じて加熱されたのち、オイル分離器11を通じて潤滑油含有量が低減され、更に、蒸発器5を通じて加熱されて高温となる。高温及び高圧となった作動流体は、膨張機1を通じて膨張するうちにその膨張エネルギーが動力として回収されて低温及び低圧となる。低温及び低圧となった作動流体は、再生熱交換器16を通じて冷却され、さらに、凝縮器6を通じて冷却されて圧送ポンプ2に戻る。   Next, the flow of the working fluid in the working fluid circulation circuit 20 configured as described above will be described. The working fluid pressurized by the pressure pump 2 is heated through the regenerative heat exchanger 16, the lubricating oil content is reduced through the oil separator 11, and further heated through the evaporator 5 to become a high temperature. The working fluid that has become high temperature and high pressure expands through the expander 1 and its expansion energy is recovered as power to become low temperature and low pressure. The working fluid having a low temperature and a low pressure is cooled through the regenerative heat exchanger 16, further cooled through the condenser 6, and returned to the pumping pump 2.

[オイル分離供給機構30]
続いて、オイル分離供給機構30の構成について説明する。オイル分離供給機構30は、ランキンサイクルの高圧側において再生熱交換器16の出口と蒸発器5の入口との間に配置されたオイル分離器11と、オイル分離器11で分離回収された潤滑油を貯留するオイル貯留タンク12と、ランキンサイクル装置10に具備される流体機械1,2の機械的摺動部に潤滑油を供給する潤滑油供給路31,32とを、備えている。
[Oil separation supply mechanism 30]
Next, the configuration of the oil separation and supply mechanism 30 will be described. The oil separation and supply mechanism 30 includes an oil separator 11 disposed between the outlet of the regenerative heat exchanger 16 and the inlet of the evaporator 5 on the high pressure side of the Rankine cycle, and the lubricating oil separated and recovered by the oil separator 11. Oil storage tank 12 and lubricating oil supply passages 31 and 32 for supplying lubricating oil to the mechanical sliding portions of fluid machines 1 and 2 included in Rankine cycle device 10.

なお、ランキンサイクル装置10に具備される流体機械は、膨張機1と圧送ポンプ2であり、また、機械的摺動部とは、軸受やピストン等の潤滑油で潤滑されている部分である。本実施の形態に係るランキンサイクル装置10では、潤滑油としてPAG(ポリアルキレングリコール)が使用されている。潤滑油は機械的摺動部の微少隙間よりサイクル内に流出し、作動流体が膨張機1又は圧送ポンプ2を通過するうちに該作動流体に潤滑油が混入する。   The fluid machine included in the Rankine cycle device 10 is the expander 1 and the pressure feed pump 2, and the mechanical sliding portion is a portion lubricated with lubricating oil such as a bearing or a piston. In Rankine cycle apparatus 10 according to the present embodiment, PAG (polyalkylene glycol) is used as the lubricating oil. Lubricating oil flows into the cycle through a small gap in the mechanical sliding portion, and the lubricating oil is mixed into the working fluid while the working fluid passes through the expander 1 or the pressure feed pump 2.

オイル分離器11は、潤滑油が混入した作動流体から潤滑油を分離し、潤滑油が分離除去された作動流体を作動流体循環回路20へ戻し、作動流体から分離された潤滑油を回収してオイル貯留タンク12へ貯留する。   The oil separator 11 separates the lubricating oil from the working fluid mixed with the lubricating oil, returns the working fluid from which the lubricating oil has been separated and removed to the working fluid circulation circuit 20, and collects the lubricating oil separated from the working fluid. The oil is stored in the oil storage tank 12.

オイル分離器11として、作動流体と潤滑油との密度差を利用してこれらを分離する遠心分離式のオイル分離器が用いられている。遠心分離式のオイル分離器は、潤滑油が混入した作動流体を容器内で旋回運動させて油滴を遠心力で分離するものであり、分離された潤滑油はオイル分離器11の容器の下部に回収され、潤滑油が分離された作動流体は容器の上部から流出する。   As the oil separator 11, a centrifugal oil separator that separates the working fluid and the lubricating oil by using a density difference is used. The centrifugal oil separator is a device in which a working fluid mixed with lubricating oil is swirled in a container to separate oil droplets by centrifugal force. The separated lubricating oil is a lower part of the container of the oil separator 11. The working fluid recovered and separated from the lubricating oil flows out from the upper part of the container.

オイル貯留タンク12には、膨張機1の機械的摺動部へ潤滑油を供給する第一潤滑油供給路31と、圧送ポンプ2の機械的摺動部へ潤滑油を供給する第二潤滑油供給路32とが設けられている。膨張機1の機械的摺動部に対する最適な潤滑油流量と、圧送ポンプ2の機械的摺動部に対する最適な潤滑油流量とは、実験的又は理論的に予め求められており、これらの潤滑油流量に応じて、第一潤滑油供給路31と第二潤滑油供給路32との流路面積がそれぞれ個別に定められている。ここで、「最適な潤滑油流量」とは、その流体機械が最適に動作するために機械的摺動部に対して過不足なく供給される潤滑油量をいう。ランキンサイクル装置10においては、通常、圧送ポンプ2よりも膨張機1の方が回転数が高いため最適な潤滑油流量も多く(図10参照)、従って、第二潤滑油供給路32よりも第一潤滑油供給路31の方が流路面積は大きいこととなる。   The oil storage tank 12 includes a first lubricating oil supply passage 31 that supplies lubricating oil to the mechanical sliding portion of the expander 1, and a second lubricating oil that supplies lubricating oil to the mechanical sliding portion of the pressure feed pump 2. A supply path 32 is provided. The optimum lubricating oil flow rate for the mechanical sliding portion of the expander 1 and the optimum lubricating oil flow rate for the mechanical sliding portion of the pressure feed pump 2 have been determined in advance experimentally or theoretically. Depending on the oil flow rate, the flow areas of the first lubricating oil supply path 31 and the second lubricating oil supply path 32 are individually determined. Here, the “optimum lubricating oil flow rate” refers to the amount of lubricating oil supplied to the mechanical sliding portion without excess or deficiency so that the fluid machine operates optimally. In the Rankine cycle device 10, the expansion machine 1 normally has a higher rotational speed than the pumping pump 2, so that the optimum lubricating oil flow rate is larger (see FIG. 10). One lubricating oil supply passage 31 has a larger passage area.

次に、オイル分離供給機構30の潤滑油の流れを説明する。オイル分離器11で作動流体から分離回収された潤滑油は、オイル貯留タンク12に貯留される。オイル貯留タンク12に貯留された潤滑油は、第一潤滑油供給路31を通じて膨張機1の機械的摺動部へ供給され、第二潤滑油供給路32を通じて圧送ポンプ2の機械的摺動部へ供給される。このように流体機械1,2の機械的摺動部に供給された潤滑油は、当該機械的摺動部の微少隙間よりサイクル内に流出して作動流体と混合することになるが、再びオイル分離器11で分離回収されて機械的摺動部に供給される。このように潤滑油は循環しているので、ランキンサイクル装置10の流体機械1,2の機械的摺動部への潤滑油の補充作業は不要である。   Next, the flow of lubricating oil in the oil separation and supply mechanism 30 will be described. The lubricating oil separated and recovered from the working fluid by the oil separator 11 is stored in the oil storage tank 12. The lubricating oil stored in the oil storage tank 12 is supplied to the mechanical sliding portion of the expander 1 through the first lubricating oil supply passage 31, and the mechanical sliding portion of the pressure feed pump 2 through the second lubricating oil supply passage 32. Supplied to. Thus, the lubricating oil supplied to the mechanical sliding portions of the fluid machines 1 and 2 flows out into the cycle through the minute gaps of the mechanical sliding portions and mixes with the working fluid. It is separated and recovered by the separator 11 and supplied to the mechanical sliding portion. Since the lubricating oil circulates in this way, it is not necessary to replenish the lubricating oil to the mechanical sliding portions of the fluid machines 1 and 2 of the Rankine cycle apparatus 10.

以下、上記の通り構成されるランキンサイクル装置10の特徴を説明する。   Hereinafter, the features of the Rankine cycle apparatus 10 configured as described above will be described.

上記ランキンサイクル装置10では、オイル分離器11は、ランキンサイクルの高圧側に配置されている。つまり、オイル分離器11は、作動流体循環回路20の圧送ポンプ2の出口から膨張機1の入口までの間に配置されている。これにより、オイル分離器11にて作動流体から分離された潤滑油は高圧であり、オイル貯留タンク12内も高圧となる。よって、オイル貯留タンク12や潤滑油供給路31,32にポンプ等の圧送手段を設けなくとも、オイル貯留タンク12の潤滑油が潤滑油供給路31,32を流れて各機械的摺動部へ供給される。従って、オイル分離供給機構の構成は簡易なものとなり、また、コスト削減にも寄与することができる。   In the Rankine cycle apparatus 10, the oil separator 11 is disposed on the high pressure side of the Rankine cycle. That is, the oil separator 11 is disposed between the outlet of the pressure pump 2 of the working fluid circulation circuit 20 and the inlet of the expander 1. Thereby, the lubricating oil separated from the working fluid by the oil separator 11 has a high pressure, and the oil storage tank 12 also has a high pressure. Therefore, the lubricating oil in the oil storage tank 12 flows through the lubricating oil supply passages 31 and 32 to each mechanical sliding portion without providing the oil storage tank 12 and the lubricating oil supply passages 31 and 32 with a pump or the like. Supplied. Therefore, the structure of the oil separation and supply mechanism becomes simple and can contribute to cost reduction.

また、上記ランキンサイクル装置10では、オイル分離器11は再生熱交換器16の出口と蒸発器5の入口との間に配置されている。つまり、ランキンサイクル装置10は二つの加熱器(再生熱交換器16と蒸発器5)を備え、これらの加熱器の間にオイル分離器11が配置されている。かかる構成により、作動流体は、蒸発器5に流入する前で潤滑油含有量が低減されるので、蒸発器5での熱交換性能の低下を防止することができる。また、作動流体は、再生熱交換器16で加熱されて作動流体と潤滑油との密度差がより大きい状態でオイル分離器11に流入するので、作動流体と潤滑油とがより高精度に分離される。なお、潤滑油と比較して作動流体は温度上昇に伴う密度減少割合が大きく、通常のランキンサイクル作動温度範囲(100〜500℃)では、温度が上昇するほど作動流体と潤滑油との密度差が大きくなり、両者の密度差を利用して分離するオイル分離器11では分離精度が良好となる。   In the Rankine cycle apparatus 10, the oil separator 11 is disposed between the outlet of the regenerative heat exchanger 16 and the inlet of the evaporator 5. That is, the Rankine cycle apparatus 10 includes two heaters (the regenerative heat exchanger 16 and the evaporator 5), and the oil separator 11 is disposed between these heaters. With this configuration, since the working fluid has a reduced lubricating oil content before flowing into the evaporator 5, it is possible to prevent a decrease in heat exchange performance in the evaporator 5. Further, since the working fluid is heated by the regenerative heat exchanger 16 and flows into the oil separator 11 in a state where the density difference between the working fluid and the lubricating oil is larger, the working fluid and the lubricating oil are separated with higher accuracy. Is done. Compared to lubricating oil, the working fluid has a larger density decreasing rate with increasing temperature, and in the normal Rankine cycle operating temperature range (100 to 500 ° C.), the density difference between the working fluid and lubricating oil increases as the temperature increases. The oil separator 11 that uses the difference in density between the two to separate the oil has a good separation accuracy.

さらに、上記ランキンサイクル装置10では、具備される二つの流体機械1,2の各機械的摺動部に対して、それぞれに独立した潤滑油供給路31,32が設けられている。これにより、各機械的摺動部に対して最適な量の潤滑油を供給することが可能となる。さらに、潤滑油供給路31,32の流路面積により潤滑油流量が調整されており、各機械的摺動部に対して最適な量の潤滑油が供給される。よって、潤滑不足による膨張機1及び圧送ポンプ2の機械損失を低減し、潤滑油の供給過多による蒸発器5及び凝縮器6の性能低下を防止することができる。   Further, in the Rankine cycle device 10, independent lubricating oil supply paths 31 and 32 are provided for the mechanical sliding portions of the two fluid machines 1 and 2, respectively. This makes it possible to supply an optimal amount of lubricating oil to each mechanical sliding portion. Further, the flow rate of the lubricating oil is adjusted according to the flow passage areas of the lubricating oil supply passages 31 and 32, and an optimal amount of lubricating oil is supplied to each mechanical sliding portion. Therefore, the mechanical loss of the expander 1 and the pressure feed pump 2 due to insufficient lubrication can be reduced, and the performance degradation of the evaporator 5 and the condenser 6 due to excessive supply of lubricating oil can be prevented.

また、上記ランキンサイクル装置10では、一つのオイル貯留タンク12が設けられている。このようにランキンサイクル装置10に設けるオイル貯留タンク12を一つとすることで、潤滑油を一元的に管理することができ、潤滑油貯留量の過不足が発生し難くなり、また、ランキンサイクル装置10内にオイル貯留部を複数設置した場合に発生する潤滑油貯留量の偏りも発生しない。よって、潤滑油を各機械的摺動部に対して安定的して供給することができ、膨張機1及び圧送ポンプ2の効率低下を防ぎ、動作の信頼性を向上させることができる。   In the Rankine cycle device 10, one oil storage tank 12 is provided. In this way, by using one oil storage tank 12 provided in the Rankine cycle device 10, it is possible to manage the lubricating oil in an integrated manner, and it is difficult for excess or deficiency in the amount of stored lubricant oil, and the Rankine cycle device. The bias of the lubricating oil storage amount that occurs when a plurality of oil storage portions are installed in 10 does not occur. Therefore, lubricating oil can be stably supplied with respect to each mechanical sliding part, the efficiency fall of the expander 1 and the pumping pump 2 can be prevented, and the reliability of operation | movement can be improved.

実施の形態2Embodiment 2

本発明の実施の形態2について説明する。図2は実施の形態2に係るランキンサイクル装置の構成を示す図、図3は流路の絞り量と潤滑油流量との関係を示す図である。   A second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a Rankine cycle device according to the second embodiment, and FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a throttle amount of a flow path and a lubricating oil flow rate.

図2に示すように、実施の形態2に係るランキンサイクル装置は、オイル分離供給機構に含まれる潤滑油供給路を除いて、実施の形態1に係るランキンサイクル装置と同一の構成である。よって、ここではオイル分離供給機構に関し、特に実施の形態1と異なる潤滑油供給路について詳細に説明し、他の説明を省略する。   As shown in FIG. 2, the Rankine cycle apparatus according to the second embodiment has the same configuration as that of the Rankine cycle apparatus according to the first embodiment, except for the lubricating oil supply path included in the oil separation and supply mechanism. Therefore, here, regarding the oil separation and supply mechanism, a lubricating oil supply path different from the first embodiment will be described in detail, and other description will be omitted.

オイル分離供給機構30は、ランキンサイクルの高圧側において再生熱交換器16の出口と蒸発器5の入口との間に配置されたオイル分離器11と、オイル分離器11で分離回収された潤滑油を貯留するオイル貯留タンク12と、ランキンサイクル装置10に具備される流体機械1,2の機械的摺動部に潤滑油を供給する潤滑油供給路33とを、備えている。   The oil separation and supply mechanism 30 includes an oil separator 11 disposed between the outlet of the regenerative heat exchanger 16 and the inlet of the evaporator 5 on the high pressure side of the Rankine cycle, and the lubricating oil separated and recovered by the oil separator 11. And a lubricating oil supply passage 33 for supplying lubricating oil to the mechanical sliding portions of the fluid machines 1 and 2 provided in the Rankine cycle device 10.

オイル貯留タンク12には、潤滑油供給路33が接続されている。潤滑油供給路33は、途中で、膨張機1の機械的摺動部へ潤滑油を供給する第一潤滑油供給路31と、圧送ポンプ2の機械的摺動部へ潤滑油を供給する第二潤滑油供給路32とに分岐している。第一潤滑油供給路31と、第二潤滑油供給路32とには、それぞれに潤滑油の流量を調整する流量調整手段34,35が設けられている。流量調整手段34,35として可変絞り機構が設けられて、潤滑油供給路31,32の絞り量を調整することにより、膨張機1と圧送ポンプ2に供給する潤滑油流量を個別に調整できるように構成されている。本実施の形態においては、可変絞り機構として、制御装置50の制御を受けて入力電流を変化させることにより流路面積が変化する電磁比例制御式可変オリフィスが用いられている。   A lubricating oil supply path 33 is connected to the oil storage tank 12. On the way, the lubricating oil supply path 33 is a first lubricating oil supply path 31 that supplies lubricating oil to the mechanical sliding portion of the expander 1 and a first lubricating oil that supplies lubricating oil to the mechanical sliding portion of the pressure feed pump 2. Branching into two lubricating oil supply paths 32. The first lubricating oil supply passage 31 and the second lubricating oil supply passage 32 are respectively provided with flow rate adjusting means 34 and 35 for adjusting the flow rate of the lubricating oil. A variable throttle mechanism is provided as the flow rate adjusting means 34, 35 so that the flow rate of the lubricating oil supplied to the expander 1 and the pressure feed pump 2 can be individually adjusted by adjusting the throttle amount of the lubricating oil supply passages 31, 32. It is configured. In the present embodiment, an electromagnetic proportional control type variable orifice whose flow area is changed by changing the input current under the control of the control device 50 is used as the variable throttle mechanism.

図3は、流路の絞り量と、潤滑油流量との関係を示している。図3に示すように、潤滑油流量Qiに対する流路の絞り量Aiは一義的に決まり、流路の絞り量の増大に伴って、潤滑油流量は減少する。従って、流体機械の回転数と当該回転数で稼動している流体機械の機械的摺動部に対する最適な潤滑油流量との関係を実験的又は理論的に求めれば、この流体機械の回転数と最適な潤滑油流量との関係から流体機械の回転数と流路の絞り量との関係を導き出すことができる。   FIG. 3 shows the relationship between the amount of flow restriction and the lubricating oil flow rate. As shown in FIG. 3, the throttle amount Ai of the flow path with respect to the lubricating oil flow rate Qi is uniquely determined, and the lubricating oil flow rate decreases as the throttle amount of the flow path increases. Therefore, if the relationship between the rotational speed of the fluid machine and the optimum lubricant flow rate for the mechanical sliding part of the fluid machine operating at the rotational speed is obtained experimentally or theoretically, the rotational speed of the fluid machine From the relationship with the optimum lubricating oil flow rate, the relationship between the rotational speed of the fluid machine and the throttle amount of the flow path can be derived.

膨張機1と圧送ポンプ2には、回転数を検出し、その検出信号を制御装置50へ伝達する回転数センサ1a,2aが、それぞれに設けられている。また、制御装置50には、膨張機1の機械的摺動部及び圧送ポンプ2の機械的摺動部について、回転数と最適潤滑油流量との関係を予め実験的又は理論的に求め、これから導き出される回転数と流路の絞り量との関係と、流路の絞り量と入力電流との関係とが、記憶されている。さらに、制御装置50には、回転数センサ1a,2aで検出された回転数に応じて可変オリフィスへの入力電流を制御するプログラムが設定されている。   The expander 1 and the pressure feed pump 2 are provided with rotation speed sensors 1a and 2a that detect the rotation speed and transmit the detection signal to the control device 50, respectively. Further, the control device 50 obtains the relationship between the rotational speed and the optimum lubricating oil flow rate in advance experimentally or theoretically for the mechanical sliding portion of the expander 1 and the mechanical sliding portion of the pressure feed pump 2. The relationship between the derived number of rotations and the amount of restriction of the flow path, and the relationship between the amount of restriction of the flow path and the input current are stored. Further, the control device 50 is set with a program for controlling the input current to the variable orifice in accordance with the rotational speed detected by the rotational speed sensors 1a and 2a.

上記構成において、制御装置50は、回転数センサ1a,2aにより検出された回転数に応じて可変オリフィスへの入力電流を変化させる制御を行う。これにより、各流体機械1,2の機械的摺動部に対して最適な量の潤滑油が供給されるように可変オリフィスの絞り量が調整される。よって、各流体機械1,2の回転数に対応して最適な量の潤滑油が流体機械1,2の機械的摺動部に供給されるので、当該機械的摺動部は常に最適な潤滑状態が維持され、流体機械1,2の機械損失を低減することができる。   In the above configuration, the control device 50 performs control to change the input current to the variable orifice in accordance with the rotational speed detected by the rotational speed sensors 1a and 2a. As a result, the throttle amount of the variable orifice is adjusted so that the optimum amount of lubricating oil is supplied to the mechanical sliding portions of the fluid machines 1 and 2. Therefore, since the optimum amount of lubricating oil is supplied to the mechanical sliding portions of the fluid machines 1 and 2 corresponding to the rotational speeds of the fluid machines 1 and 2, the mechanical sliding portions are always optimally lubricated. The state is maintained, and the mechanical loss of the fluid machines 1 and 2 can be reduced.

なお、本実施の形態においては、流量調整手段34,35として可変絞り機構を備えているが、流量調整手段34,35として流路の絞り量が固定されている固定絞りを設けてもよい。この場合、各流体機械1,2の機械的摺動部の最適潤滑油流量と、該最適潤滑油流量に対する流路の絞り量との関係から、最適潤滑油流量を供給できる絞り量を有する固定絞りが選定され、当該固定絞りが流量調整手段34,35として用いられる。   In the present embodiment, the variable throttle mechanism is provided as the flow rate adjusting means 34, 35, but a fixed throttle in which the throttle amount of the flow path is fixed may be provided as the flow rate adjusting means 34, 35. In this case, from the relationship between the optimum lubricating oil flow rate of the mechanical sliding portion of each fluid machine 1 and 2 and the restriction amount of the flow path with respect to the optimum lubricating oil flow rate, a fixed amount having a restriction amount capable of supplying the optimum lubricating oil flow rate. A throttle is selected, and the fixed throttle is used as the flow rate adjusting means 34 and 35.

また、本実施の形態においては、流量調整手段34,35として可変絞り機構を備えているが、可変絞り機構に代えてオイルポンプを設置してもよい。この場合、流体機械1,2の回転数に対する最適潤滑油量の関係と該最適潤滑油量に対するオイルポンプの吐出量の関係とが制御装置50に記憶され、当該制御装置50は検出された流体機械1,2の回転数に応じてオイルポンプの吐出量を変化させる制御を行うように構成される。   Further, in the present embodiment, the variable throttle mechanism is provided as the flow rate adjusting means 34, 35, but an oil pump may be installed instead of the variable throttle mechanism. In this case, the relationship between the optimum lubricating oil amount with respect to the rotational speed of the fluid machines 1 and 2 and the relationship between the oil pump discharge amount with respect to the optimum lubricating oil amount are stored in the control device 50, and the control device 50 detects the detected fluid. It is configured to perform control to change the discharge amount of the oil pump in accordance with the rotational speed of the machines 1 and 2.

実施の形態3Embodiment 3

本発明の実施の形態3について説明する。図4は実施の形態3に係るランキンサイクル装置の構成を示す図、図5は実施の形態3に係るランキンサイクル装置の変形例を示す図である。   Embodiment 3 of the present invention will be described. FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the Rankine cycle apparatus according to the third embodiment, and FIG. 5 is a diagram showing a modification of the Rankine cycle apparatus according to the third embodiment.

図4に示すように、実施の形態3に係るランキンサイクル装置は、オイル分離供給機構30を除いて、実施の形態1に係るランキンサイクル装置と同一の構成である。よって、ここではオイル分離供給機構30に関し、特に実施の形態1と異なる部分について詳細に説明し、他の説明を省略する。   As shown in FIG. 4, the Rankine cycle apparatus according to the third embodiment has the same configuration as the Rankine cycle apparatus according to the first embodiment except for the oil separation and supply mechanism 30. Therefore, here, regarding the oil separation and supply mechanism 30, particularly the parts different from the first embodiment will be described in detail, and the other description will be omitted.

オイル分離供給機構30は、ランキンサイクルの低圧側において膨張機1の出口と凝縮器6の入口との間に配置されたオイル分離器11と、オイル分離器11で分離回収された潤滑油を貯留するオイル貯留タンク12と、オイル分離器11からオイル貯留タンク12へ潤滑油を送る油路38と、油路38に設けられた加圧ポンプ39と、オイル貯留タンク12からランキンサイクル装置10に具備される流体機械1,2の機械的摺動部に潤滑油を供給する潤滑油供給路31,32とを、備えている。   The oil separation supply mechanism 30 stores the oil separator 11 disposed between the outlet of the expander 1 and the inlet of the condenser 6 on the low pressure side of the Rankine cycle, and the lubricating oil separated and recovered by the oil separator 11. The oil storage tank 12, the oil passage 38 for sending the lubricating oil from the oil separator 11 to the oil storage tank 12, the pressurizing pump 39 provided in the oil passage 38, and the Rankine cycle device 10 from the oil storage tank 12. Provided with lubricating oil supply passages 31 and 32 for supplying lubricating oil to the mechanical sliding portions of the fluid machines 1 and 2.

オイル分離器11は、ランキンサイクルの低圧側、すなわち、作動流体循環回路20において膨張機1の出口から圧送ポンプ2の入口までの間に配置されている。ランキンサイクルの低圧側には、再生熱交換器16と凝縮器6との二つの熱交換器が設けられており、熱交換器では作動流体の潤滑油含有量が低い方が熱交換効率がよいことから、これらの熱交換器に流入する前に作動流体から潤滑油を除去して潤滑油含有量を低減することが好ましい。よって、オイル分離器11は、作動流体循環回路20においてランキンサイクルの低圧側であって膨張機1の出口から再生熱交換器16の入口までの間に設けられている。但し、オイル分離器11は作動流体循環回路20において膨張機1の出口と凝縮器6の入口までの間に配置されればよいので、再生熱交換器16の出口と凝縮器6の入口との間にオイル分離器11を設けることもできる。   The oil separator 11 is disposed on the low pressure side of the Rankine cycle, that is, between the outlet of the expander 1 and the inlet of the pressure pump 2 in the working fluid circulation circuit 20. Two heat exchangers, a regenerative heat exchanger 16 and a condenser 6, are provided on the low pressure side of the Rankine cycle. In the heat exchanger, the lower the lubricating oil content of the working fluid, the better the heat exchange efficiency. For this reason, it is preferable to reduce the lubricating oil content by removing the lubricating oil from the working fluid before flowing into these heat exchangers. Therefore, the oil separator 11 is provided in the working fluid circulation circuit 20 on the low pressure side of the Rankine cycle and between the outlet of the expander 1 and the inlet of the regenerative heat exchanger 16. However, since the oil separator 11 may be disposed between the outlet of the expander 1 and the inlet of the condenser 6 in the working fluid circulation circuit 20, the outlet of the regenerative heat exchanger 16 and the inlet of the condenser 6 An oil separator 11 may be provided between them.

一般的なランキンサイクル装置においては、膨張機1から吐出された作動流体は、作動流体は気相であり、該作動流体に混入している潤滑油は液相であることから、作動流体循環回路20において膨張機1と再生熱交換器16(凝縮器6)との間では、作動流体と潤滑油との密度差が比較的大きい。オイル分離器11は密度差を利用して作動流体と潤滑油とを分離するしくみであるので、膨張機1と再生熱交換器16(凝縮器6)との間に配置されているオイル分離器11では、より高精度に作動流体と潤滑油を分離することができる。   In a general Rankine cycle device, the working fluid discharged from the expander 1 is a gas phase, and the lubricating oil mixed in the working fluid is a liquid phase. 20, the density difference between the working fluid and the lubricating oil is relatively large between the expander 1 and the regenerative heat exchanger 16 (condenser 6). Since the oil separator 11 is a mechanism for separating the working fluid and the lubricating oil by using the density difference, the oil separator disposed between the expander 1 and the regenerative heat exchanger 16 (condenser 6). 11, the working fluid and the lubricating oil can be separated with higher accuracy.

オイル分離器11で作動流体から分離回収された潤滑油は、油路38を通じてオイル貯留タンク12まで送られて貯留される。オイル分離器11はランキンサイクルの低圧側に配置されているので、該オイル分離器11で分離回収される潤滑油も低圧である。そこで、潤滑油が油路38を通じるうちに加圧ポンプ39で加圧されることによって、オイル貯留タンク12に貯留される潤滑油を、ランキンサイクルの高圧側の圧力と同一又はそれよりも高い圧力に昇圧している。このようにオイル貯留タンク12に貯留される潤滑油はランキンサイクルの高圧側の圧力と同一又はそれよりも高い圧力であるので、ポンプ等の圧送手段を要することなく、潤滑油供給路31,32を通じて流体機械1,2の機械的摺動部へ供給される。   The lubricating oil separated and recovered from the working fluid by the oil separator 11 is sent to the oil storage tank 12 through the oil passage 38 and stored. Since the oil separator 11 is disposed on the low pressure side of the Rankine cycle, the lubricating oil separated and recovered by the oil separator 11 is also at a low pressure. Therefore, the lubricating oil stored in the oil storage tank 12 is equal to or higher than the pressure on the high pressure side of the Rankine cycle by being pressurized by the pressurizing pump 39 while the lubricating oil passes through the oil passage 38. Increased to pressure. Since the lubricating oil stored in the oil storage tank 12 is the same pressure as or higher than the pressure on the high-pressure side of the Rankine cycle, the lubricating oil supply passages 31 and 32 are not required without pumping means such as a pump. To the mechanical sliding parts of the fluid machines 1 and 2.

なお、本実施の形態の変形例として、図5に示すように、オイル分離器11とオイル貯留タンク12を接続している油路38に加圧ポンプ39を設ける代わりに、第一潤滑油供給路31と第二潤滑油供給路32のそれぞれに定量ポンプ44,45を設けることもできる。この場合、オイル貯留タンク12に貯留されている潤滑油は低圧であるが、定量ポンプ44,45で潤滑油の昇圧と流量の調整を行って、潤滑油供給路31,32を通じて各流体機械1,2の機械的摺動部へ最適な量の潤滑油を供給することができる。   As a modification of the present embodiment, as shown in FIG. 5, instead of providing a pressurizing pump 39 in the oil passage 38 connecting the oil separator 11 and the oil storage tank 12, the first lubricating oil supply Metering pumps 44 and 45 may be provided in the passage 31 and the second lubricating oil supply passage 32, respectively. In this case, although the lubricating oil stored in the oil storage tank 12 is at a low pressure, the fluid machinery 1 is adjusted through the lubricating oil supply passages 31 and 32 by increasing the pressure of the lubricating oil and adjusting the flow rate by the metering pumps 44 and 45. , 2 can be supplied with an optimum amount of lubricating oil.

実施の形態4Embodiment 4

本発明の実施の形態4について説明する。図6は実施の形態4に係るランキンサイクル装置の構成を示す図である。   Embodiment 4 of the present invention will be described. FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a Rankine cycle device according to the fourth embodiment.

図6に示すように、実施の形態4に係るランキンサイクル装置10は、オイル分離供給機構30を除いて、実施の形態1に係るランキンサイクル装置と同一の構成である。よって、ここではオイル分離供給機構30に関し、特に実施の形態1と異なる部分について詳細に説明し、他の説明を省略する。   As shown in FIG. 6, the Rankine cycle apparatus 10 according to the fourth embodiment has the same configuration as the Rankine cycle apparatus according to the first embodiment except for the oil separation and supply mechanism 30. Therefore, here, regarding the oil separation and supply mechanism 30, particularly the parts different from the first embodiment will be described in detail, and the other description will be omitted.

オイル分離供給機構30は、ランキンサイクルの高圧側において再生熱交換器16の出口と蒸発器5の入口との間に配置された第一のオイル分離器11aと、ランキンサイクルの低圧側において膨張機1の出口と凝縮器6の入口との間に配置された第二のオイル分離器11bと、これらのオイル分離器11a,11bで分離回収された潤滑油を貯留するオイル貯留タンク12と、第二のオイル分離器11bからオイル貯留タンク12へ潤滑油を送る油路38と、油路38に設けられた加圧ポンプ39と、オイル貯留タンク12からランキンサイクル装置10に具備される流体機械1,2の機械的摺動部に潤滑油を供給する潤滑油供給路31,32とを、備えている。   The oil separation supply mechanism 30 includes a first oil separator 11a disposed between the outlet of the regenerative heat exchanger 16 and the inlet of the evaporator 5 on the high pressure side of the Rankine cycle, and the expander on the low pressure side of the Rankine cycle. A second oil separator 11b disposed between one outlet and the inlet of the condenser 6, an oil storage tank 12 for storing lubricating oil separated and recovered by these oil separators 11a and 11b, An oil passage 38 for sending lubricating oil from the second oil separator 11b to the oil storage tank 12, a pressure pump 39 provided in the oil passage 38, and a fluid machine 1 provided in the Rankine cycle device 10 from the oil storage tank 12 , 2 are provided with lubricating oil supply passages 31, 32 for supplying lubricating oil to the mechanical sliding portions.

第一のオイル分離器11aは、ランキンサイクルの高圧側、すなわち、作動流体循環回路20において圧送ポンプ2の出口から膨張機1の入口までの間に設けられている。作動流体循環回路20には高圧側の熱交換器として、再生熱交換器16と蒸発器5とが備えられており、第一のオイル分離器11aは、これらの熱交換器の間に配置されている。このように第一のオイル分離器11aを配置することにより、蒸発器5に流入する作動流体の潤滑油含有量を低減して熱交換の効率低下を防止するとともに、第一のオイル分離器11aに流入する作動流体を再生熱交換器16で加熱して作動流体と潤滑油の密度差を拡大することにより第一のオイル分離器11aでの分離精度の向上が図られている。   The first oil separator 11 a is provided on the high pressure side of the Rankine cycle, that is, between the outlet of the pressure feed pump 2 and the inlet of the expander 1 in the working fluid circulation circuit 20. The working fluid circulation circuit 20 is provided with a regenerative heat exchanger 16 and an evaporator 5 as heat exchangers on the high pressure side, and the first oil separator 11a is disposed between these heat exchangers. ing. By disposing the first oil separator 11a in this way, the lubricating oil content of the working fluid flowing into the evaporator 5 is reduced to prevent a reduction in heat exchange efficiency, and the first oil separator 11a. By increasing the density difference between the working fluid and the lubricating oil by heating the working fluid flowing into the regenerative heat exchanger 16, the separation accuracy in the first oil separator 11 a is improved.

第二のオイル分離器11bは、ランキンサイクルの低圧側、すなわち、作動流体循環回路20において膨張機1の出口から圧送ポンプ2の入口までの間に設けられている。作動流体循環回路20には低圧側の熱交換器として、再生熱交換器16と凝縮器6とが備えられており、第二のオイル分離器11bは膨張機1と再生熱交換器16との間に配置されている。このように第二のオイル分離器11bを配置することにより、再生熱交換器16と凝縮器6に流入する作動流体の潤滑油含有量を低減して熱交換の効率低下を防止している。   The second oil separator 11b is provided on the low pressure side of the Rankine cycle, that is, between the outlet of the expander 1 and the inlet of the pressure pump 2 in the working fluid circulation circuit 20. The working fluid circulation circuit 20 is provided with a regenerative heat exchanger 16 and a condenser 6 as heat exchangers on the low pressure side, and the second oil separator 11 b is connected between the expander 1 and the regenerative heat exchanger 16. Arranged between. By arranging the second oil separator 11b in this manner, the lubricating oil content of the working fluid flowing into the regenerative heat exchanger 16 and the condenser 6 is reduced, thereby preventing a reduction in heat exchange efficiency.

第二のオイル分離器11bで作動流体から分離回収された潤滑油は、油路38を通じてオイル貯留タンク12まで送られて貯留される。潤滑油は油路38を通じるうちに加圧ポンプ39で、ランキンサイクルの高圧側の圧力と同一又はそれよりも高い圧力に昇圧される。そして、第一のオイル分離器11aと第二のオイル分離器11bとで作動流体から分離回収されて、オイル貯留タンク12に貯留されている潤滑油は、第一潤滑油供給路31を通じて膨張機1の機械的摺動部へ供給され、第二潤滑油供給路32を通じて圧送ポンプ2の機械的摺動部へ供給される。

本実施の形態に係るランキンサイクル装置10では、ランキンサイクルの高圧側と低圧側の双方において、作動流体循環回路20に具備されている熱交換器5,16,6の上流にオイル分離器11a,オイル分離器11bが設けられている。よって、作動流体循環回路20に具備されている熱交換器には、潤滑油含有量が低減された作動流体が流入することとなり、熱交換器における熱交換の効率低下を防止することができる。
The lubricating oil separated and recovered from the working fluid by the second oil separator 11b is sent to the oil storage tank 12 through the oil passage 38 and stored. As the lubricating oil passes through the oil passage 38, the pressure is increased by the pressurizing pump 39 to a pressure equal to or higher than the pressure on the high-pressure side of the Rankine cycle. The lubricating oil separated and recovered from the working fluid by the first oil separator 11 a and the second oil separator 11 b and stored in the oil storage tank 12 is expanded through the first lubricating oil supply path 31. 1 is supplied to the mechanical sliding portion 1, and is supplied to the mechanical sliding portion of the pressure feed pump 2 through the second lubricating oil supply passage 32.

In the Rankine cycle apparatus 10 according to the present embodiment, the oil separators 11a, 11a, An oil separator 11b is provided. Therefore, the working fluid having a reduced lubricating oil content flows into the heat exchanger provided in the working fluid circulation circuit 20, and a reduction in the efficiency of heat exchange in the heat exchanger can be prevented.

実施の形態5Embodiment 5

本発明の実施の形態5について説明する。図7は実施の形態5に係るランキンサイクル装置の構成を示す図である。   Embodiment 5 of the present invention will be described. FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a Rankine cycle device according to the fifth embodiment.

図7に示すように、実施の形態5に係るランキンサイクル装置10は、作動流体を循環させてエネルギーを取り出す作動流体循環回路20と、ランキンサイクル装置10に具備される流体機械の機械的摺動部から作動流体に混入した潤滑油を分離回収して前記機械的摺動部へ供給するオイル分離供給機構30とを、備えている。   As shown in FIG. 7, the Rankine cycle device 10 according to the fifth embodiment includes a working fluid circulation circuit 20 that circulates a working fluid and extracts energy, and mechanical sliding of a fluid machine included in the Rankine cycle device 10. And an oil separation and supply mechanism 30 that separates and collects lubricating oil mixed in the working fluid from the section and supplies the lubricating oil to the mechanical sliding section.

まず、作動流体循環回路20の構成について説明する。作動流体循環回路20は、圧送ポンプ2、再生熱交換器16、蒸発器5、膨張機1、及び凝縮器6が流路21,22,23,24,25,26で順次接続されて構成されている。作動流体循環回路20において再生熱交換器16と蒸発器5との間には、密閉容器41と、該密閉容器41内に配置されたオイル分離器11とが設けられている。また、膨張機1と凝縮器6を接続する流路25は、その途中で再生熱交換器16を経由するための熱交換流路28が含まれており、膨張機1から流路25に吐出された作動流体は熱交換流路28に流入して再生熱交換器16を通じたのち、流路25に戻って凝縮器6へ流入する。   First, the configuration of the working fluid circulation circuit 20 will be described. The working fluid circulation circuit 20 is configured by sequentially connecting a pressure pump 2, a regenerative heat exchanger 16, an evaporator 5, an expander 1, and a condenser 6 through flow paths 21, 22, 23, 24, 25, and 26. ing. In the working fluid circulation circuit 20, a sealed container 41 and an oil separator 11 disposed in the sealed container 41 are provided between the regenerative heat exchanger 16 and the evaporator 5. Further, the flow path 25 connecting the expander 1 and the condenser 6 includes a heat exchange flow path 28 for passing through the regenerative heat exchanger 16 on the way, and is discharged from the expander 1 to the flow path 25. The applied working fluid flows into the heat exchange flow path 28, passes through the regenerative heat exchanger 16, returns to the flow path 25, and flows into the condenser 6.

膨張機1の動力軸と、圧送ポンプ2の動力軸とは伝動軸40で一軸に連結されており、膨張機1において作動流体が膨張する際に回収される動力が圧送ポンプ2の駆動に利用される。このように、圧送ポンプ2が膨張機1で回収された動力で駆動されるので、圧送ポンプ2モータにより駆動される場合と比較して、ランキンサイクルの高効率化と、装置の簡素化及び小型化を図ることができる。また、伝動軸40上には発電機4が設けられており、膨張機1において作動流体が膨張する際に回収される動力が発電機4で電気エネルギーに変換されて取り出される。   The power shaft of the expander 1 and the power shaft of the pressure feed pump 2 are connected to one shaft by a transmission shaft 40, and the power recovered when the working fluid expands in the expander 1 is used for driving the pressure feed pump 2. Is done. Thus, since the pumping pump 2 is driven by the power recovered by the expander 1, the Rankine cycle is highly efficient, and the apparatus is simplified and reduced in size as compared with the case where the pumping pump 2 is driven by the motor. Can be achieved. Further, the generator 4 is provided on the transmission shaft 40, and the power recovered when the working fluid expands in the expander 1 is converted into electric energy by the generator 4 and taken out.

次に、オイル分離供給機構30の構成について説明する。オイル分離供給機構30は、オイル分離器11と、オイル貯留タンク12と、第一潤滑油供給路31と、第二潤滑油供給路32とにより構成されている。オイル分離器11は、作動流体から該作動流体に混入している潤滑油を分離する遠心分離式のオイル分離器であり、オイル分離器11で分離回収された潤滑油は、オイル貯留タンク12に貯留される。オイル貯留タンク12には、オイル貯留タンク12から膨張機1の機械的摺動部へ潤滑油を供給する第一潤滑油供給路31と、オイル貯留タンク12から圧送ポンプ2の機械的摺動部へ潤滑油を供給する第二潤滑油供給路32とが設けられている。   Next, the configuration of the oil separation and supply mechanism 30 will be described. The oil separation and supply mechanism 30 includes an oil separator 11, an oil storage tank 12, a first lubricating oil supply path 31, and a second lubricating oil supply path 32. The oil separator 11 is a centrifugal oil separator that separates the lubricating oil mixed in the working fluid from the working fluid, and the lubricating oil separated and recovered by the oil separator 11 is stored in the oil storage tank 12. Stored. The oil storage tank 12 includes a first lubricating oil supply passage 31 that supplies lubricating oil from the oil storage tank 12 to the mechanical sliding portion of the expander 1, and a mechanical sliding portion of the pressure feed pump 2 from the oil storage tank 12. And a second lubricating oil supply passage 32 for supplying lubricating oil to

上記において、膨張機1、圧送ポンプ2、及び発電機4、オイル分離器11、オイル貯留タンク12、第一潤滑油供給路31及び第二潤滑油供給路32は、密閉容器41内に設けられている。この密閉容器41には、再生熱交換器16で加熱された作動流体が流路22を通じて流入しており、密閉容器41の内部は作動流体で満たされている。また、密閉容器41内はオイル分離器11の入口と連通され、オイル分離器11の出口は、流路23を介して蒸発器5の入口と接続されている。   In the above, the expander 1, the pressure pump 2, the generator 4, the oil separator 11, the oil storage tank 12, the first lubricating oil supply path 31 and the second lubricating oil supply path 32 are provided in the sealed container 41. ing. The working fluid heated by the regenerative heat exchanger 16 flows into the sealed container 41 through the flow path 22, and the inside of the sealed container 41 is filled with the working fluid. The inside of the sealed container 41 is communicated with the inlet of the oil separator 11, and the outlet of the oil separator 11 is connected to the inlet of the evaporator 5 through the flow path 23.

上記の通り、密閉容器41内にオイル分離供給機構30が設けられているので、オイル分離器11及びオイル貯留タンク12の外容器を廃止することができ、コストの低減及び装置全体の小型化を図ることができる。なお、オイル分離器11は作動流体循環回路20のうち、密閉容器41の内部と蒸発器5との間に設けられているが、再生熱交換器16と密閉容器41の内部との間に設けることもできる。また、オイル分離器11は密閉容器41内に配置されているが、密閉容器41そのものに潤滑油分離機能を備えたり、或いは、オイル分離器11を密閉容器41の外部に配置したりすることもできる。   As described above, since the oil separation and supply mechanism 30 is provided in the sealed container 41, the outer container of the oil separator 11 and the oil storage tank 12 can be eliminated, thereby reducing the cost and downsizing the entire apparatus. Can be planned. The oil separator 11 is provided between the inside of the sealed container 41 and the evaporator 5 in the working fluid circulation circuit 20, but is provided between the regenerative heat exchanger 16 and the inside of the sealed container 41. You can also. Moreover, although the oil separator 11 is arrange | positioned in the airtight container 41, the airtight container 41 itself may be provided with a lubricating oil separation function, or the oil separator 11 may be arranged outside the airtight container 41. it can.

また、密閉容器41内は、再生熱交換器16から流出した大気温度よりも高温の作動流体で満たされており、膨張機1の部材温度とその周囲の温度の差を、膨張機1の部材温度と大気温度との温度差よりも小さくすることができるので、膨張機1からの放熱による熱損失の低減を図ることができる。さらに、膨張機1で放出される熱エネルギーを作動流体の加熱に利用することができるので、サイクル全体の熱損失を低減させることができる。   The sealed container 41 is filled with a working fluid having a temperature higher than the atmospheric temperature flowing out from the regenerative heat exchanger 16, and the difference between the member temperature of the expander 1 and the surrounding temperature is determined by the member of the expander 1. Since it can be made smaller than the temperature difference between the temperature and the atmospheric temperature, it is possible to reduce heat loss due to heat radiation from the expander 1. Furthermore, since the heat energy released by the expander 1 can be used for heating the working fluid, the heat loss of the entire cycle can be reduced.

ここで、上記構成のランキンサイクル装置10の作動流体の流れを説明する。圧送ポンプ2で加圧された作動流体は、再生熱交換器16を通じて加熱されたのち、密閉容器41に流入する。密閉容器41に流入した作動流体は、この密閉容器41内に配置されているオイル分離器11を通じて混入している潤滑油が分離されたのち、蒸発器5を通じて更に加熱され、高温となる。高温及び高圧となった作動流体は、膨張機1を通じて膨張され、この膨張エネルギーは圧送ポンプ2の駆動と発電機4での発電に利用される。膨張機1から流出した低温及び低圧の作動流体は、再生熱交換器16を通じて高圧側の作動流体と熱交換することにより冷却され、さらに、凝縮器6を通じて冷却されて、液相の作動流体となって圧送ポンプ2へ戻る。   Here, the flow of the working fluid of the Rankine cycle device 10 configured as described above will be described. The working fluid pressurized by the pressure feed pump 2 is heated through the regenerative heat exchanger 16 and then flows into the sealed container 41. The working fluid that has flowed into the sealed container 41 is further heated through the evaporator 5 and becomes high temperature after the lubricating oil mixed therein is separated through the oil separator 11 disposed in the sealed container 41. The working fluid that has reached a high temperature and a high pressure is expanded through the expander 1, and this expansion energy is used for driving the pumping pump 2 and generating power by the generator 4. The low-temperature and low-pressure working fluid flowing out from the expander 1 is cooled by exchanging heat with the working fluid on the high-pressure side through the regenerative heat exchanger 16, and further cooled through the condenser 6. And return to the pressure pump 2.

次に、ランキンサイクル装置10の潤滑油の流れを説明する。オイル分離器11で作動流体から分離された潤滑油は、オイル貯留タンク12に貯留される。オイル貯留タンク12に貯留されている潤滑油は、第一潤滑油供給路31を通じて膨張機1の機械的摺動部へ供給され、第二潤滑油供給路32を通じて圧送ポンプ2の機械的摺動部へ供給される。このようにして機械的摺動部へ供給された潤滑油は、該機械的摺動部の微小間隙よりサイクル内に流出して作動流体と混合する。   Next, the flow of the lubricating oil in the Rankine cycle device 10 will be described. The lubricating oil separated from the working fluid by the oil separator 11 is stored in the oil storage tank 12. The lubricating oil stored in the oil storage tank 12 is supplied to the mechanical sliding portion of the expander 1 through the first lubricating oil supply path 31, and the mechanical sliding of the pressure feed pump 2 through the second lubricating oil supply path 32. Supplied to the department. The lubricating oil supplied to the mechanical sliding portion in this way flows out into the cycle from the minute gap of the mechanical sliding portion and mixes with the working fluid.

本発明のランキンサイクル装置は、潤滑油で潤滑される膨張機及び圧送ポンプを有し、例えば、太陽熱発電システムや自動車の廃熱エネルギー回生システム等に備えられるランキンサイクル装置として有用である。   The Rankine cycle apparatus of the present invention has an expander and a pressure pump that are lubricated with lubricating oil, and is useful as, for example, a Rankine cycle apparatus provided in a solar thermal power generation system, an automobile waste heat energy regeneration system, and the like.

実施の形態1に係るランキンサイクル装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the Rankine cycle apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に係るランキンサイクル装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the Rankine cycle apparatus which concerns on Embodiment 2. FIG. 流路の絞り量と潤滑油流量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the amount of throttles of a flow path, and lubricating oil flow volume. 実施の形態3に係るランキンサイクル装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the Rankine cycle apparatus which concerns on Embodiment 3. FIG. 実施の形態3に係るランキンサイクル装置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the Rankine-cycle apparatus which concerns on Embodiment 3. FIG. 実施の形態4に係るランキンサイクル装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the Rankine cycle apparatus which concerns on Embodiment 4. FIG. 実施の形態5に係るランキンサイクル装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the Rankine cycle apparatus which concerns on Embodiment 5. FIG. 従来のランキンサイクル装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional Rankine cycle apparatus. 従来のランキンサイクル装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional Rankine cycle apparatus. 流体機械の回転数と最適潤滑油流量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the rotation speed of a fluid machine, and the optimal lubricating oil flow volume.

符号の説明Explanation of symbols

1 膨張機
2 圧送ポンプ
4 発電機
5 蒸発器
6 凝縮器(第二の加熱器)
10 ランキンサイクル装置
11 オイル分離器
12 オイル貯留タンク
14 モータ
16 再生熱交換器(第一の加熱器)
20 作動流体循環回路
28 熱交換流路
30 オイル分離供給機構
31 第一潤滑油供給路
32 第二潤滑油供給路
34,35 流量調整手段
50 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Expander 2 Pumping pump 4 Generator 5 Evaporator 6 Condenser (second heater)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rankine cycle apparatus 11 Oil separator 12 Oil storage tank 14 Motor 16 Regenerative heat exchanger (1st heater)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Working fluid circulation circuit 28 Heat exchange flow path 30 Oil separation supply mechanism 31 1st lubricating oil supply path 32 2nd lubricating oil supply path 34,35 Flow rate adjustment means 50 Control apparatus

Claims (14)

作動流体を圧送する圧送ポンプ、前記圧送ポンプより圧送された作動流体を加熱する加熱器、前記圧送ポンプ及び前記加熱器で昇圧、昇温された作動流体を膨張させてその動力を取り出す膨張機、並びに前記膨張機で降温及び降圧した作動流体を冷却する凝縮器を流路で順次接続して成る作動流体循環回路と、
前記膨張機及び前記圧送ポンプにて作動流体に混入した潤滑油を前記作動流体から分離するオイル分離器と、
前記オイル分離器で分離された潤滑油を貯留するオイル貯留タンクと、
前記オイル貯留タンクから前記膨張機へ潤滑油を供給する第一潤滑油供給路と、
前記オイル貯留タンクから前記圧送ポンプへ潤滑油を供給する第二潤滑油供給路とを、備えている、
ランキンサイクル装置。
A pump that pumps the working fluid, a heater that heats the working fluid pumped from the pump, an expander that expands the working fluid that has been pressurized and heated by the pump and the heater, and extracts its power, And a working fluid circulation circuit in which a condenser for cooling the working fluid whose temperature has been lowered and lowered by the expander is sequentially connected in a flow path;
An oil separator that separates lubricating oil mixed in the working fluid by the expander and the pressure pump from the working fluid;
An oil storage tank for storing lubricating oil separated by the oil separator;
A first lubricating oil supply path for supplying lubricating oil from the oil storage tank to the expander;
A second lubricating oil supply path for supplying lubricating oil from the oil storage tank to the pumping pump,
Rankine cycle equipment.
前記オイル分離器は、前記作動流体循環回路において前記圧送ポンプの出口と前記膨張機の入口との間に配設されている、
請求項1に記載のランキンサイクル装置。
The oil separator is disposed between the outlet of the pressure pump and the inlet of the expander in the working fluid circulation circuit.
The Rankine cycle apparatus according to claim 1.
前記作動流体循環回路は、前記加熱器を複数直列に備え、前記加熱器同士の間に前記オイル分離器が配設されている、
請求項1又は請求項2に記載のランキンサイクル装置。
The working fluid circulation circuit includes a plurality of the heaters in series, and the oil separator is disposed between the heaters.
The Rankine cycle apparatus according to claim 1 or 2.
前記複数の加熱器のうち少なくとも一つは、前記圧送ポンプの出口から前記膨張機の入口までの作動流体と、前記膨張機の出口から前記凝縮器の入口までの作動流体とを熱交換させる再生熱交換器である、
請求項3に記載のランキンサイクル装置。
At least one of the plurality of heaters is a regeneration unit that exchanges heat between the working fluid from the outlet of the pumping pump to the inlet of the expander and the working fluid from the outlet of the expander to the inlet of the condenser. A heat exchanger,
The Rankine cycle apparatus according to claim 3.
前記オイル分離器は、前記作動流体循環回路において前記膨張機の出口と前記凝縮器の入口との間に配設されている、
請求項1又は請求項2に記載のランキンサイクル装置。
The oil separator is disposed between the outlet of the expander and the inlet of the condenser in the working fluid circulation circuit.
The Rankine cycle apparatus according to claim 1 or 2.
前記オイル分離器で分離された潤滑油を前記オイル貯留タンクへ送る油路に、潤滑油加圧用ポンプを備えている、
請求項5に記載のランキンサイクル装置。
The oil passage for sending the lubricating oil separated by the oil separator to the oil storage tank has a lubricating oil pressurizing pump.
The Rankine cycle apparatus according to claim 5.
前記第一潤滑油供給路及び前記第二潤滑油供給路に、潤滑油の流量を調整する流量調整装置を備えている、
請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。
The first lubricating oil supply path and the second lubricating oil supply path are provided with a flow rate adjusting device for adjusting the flow rate of the lubricating oil,
The Rankine cycle apparatus according to any one of claims 1 to 6.
前記流量調整装置は、潤滑油の流路面積を所定値とする固定絞りである、
請求項7に記載のランキンサイクル装置。
The flow rate adjusting device is a fixed throttle that sets the flow path area of the lubricating oil to a predetermined value.
The Rankine cycle apparatus according to claim 7.
前記流量調整装置は、絞り量を変化させることのできる可変絞り機構である、
請求項7に記載のランキンサイクル装置。
The flow rate adjusting device is a variable throttle mechanism capable of changing the throttle amount.
The Rankine cycle apparatus according to claim 7.
前記流量調整装置は、所定量の潤滑油を送り出す定量ポンプである、
請求項7に記載のランキンサイクル装置。
The flow rate adjusting device is a metering pump that sends out a predetermined amount of lubricating oil,
The Rankine cycle apparatus according to claim 7.
前記膨張機と前記圧送ポンプとの動力軸が連結されている、
請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。
Power shafts of the expander and the pressure pump are connected,
The Rankine-cycle apparatus as described in any one of Claims 1-10.
前記膨張機と前記圧送ポンプとが一つの密閉容器内に設けられている、
請求項1〜請求項11のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。
The expander and the pumping pump are provided in one sealed container,
The Rankine cycle apparatus according to any one of claims 1 to 11.
前記密閉容器内は、前記作動流体循環回路において前記圧送ポンプの出口から前記膨張機の入口までの流路の一部を形成し、作動流体で満たされている、
請求項12に記載のランキンサイクル装置。
The inside of the sealed container forms a part of a flow path from the outlet of the pressure pump to the inlet of the expander in the working fluid circulation circuit, and is filled with the working fluid.
The Rankine cycle apparatus according to claim 12.
前記作動流体は、水又は二酸化炭素の自然冷媒である、
請求項1〜請求項13のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。
The working fluid is a natural refrigerant of water or carbon dioxide,
The Rankine-cycle apparatus as described in any one of Claims 1-13.
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