JP2010077827A - 流体機械 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱源の廃熱を回収するべく作動流体が循環するランキンサイクル(40)に組み込まれ、作動流体を循環させるポンプ機構(46)と、ポンプ機構から圧送された後に加熱されて過熱状態となる作動流体の膨張によって回転駆動力を発生する膨張機構(48)とが同一の駆動軸(50)によって駆動される流体機械(1)であって、ポンプ機構の冷媒出口となるポンプ機構出口部(46a)と、膨張機構の冷媒出口となる膨張機構出口部(48a)とが外方に向けて同一方向へ開口される。
【選択図】図2
Description
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、流体機械のコンパクト化及び生産コスト低減を図り、且つ、ランキンサイクルを循環する冷媒の加熱量を更に増大させ、流体機械が組み込まれるランキンサイクルの効率を大幅に向上することにある。
更に、請求項3記載の発明では、請求項2において、出口ポート部材は、ポンプ機構出口部と連通するポンプ機構出口通路と、膨張機構出口部と連通する膨張機構出口通路とを有し、各出口通路は所定の熱伝導率を有する隔壁を介して近接配置されることを特徴としている。
また、請求項2記載の発明によれば、ポンプ機構出口部と膨張機構出口部とが接続される一つの出口ポート部材を備える。これにより、流体機械においてポンプ機構出口部と膨張機構出口部とを一体に構成することができるため、流体機械の更なるコンパクト化及び生産コスト低減を図ることができる。
図1は、本実施形態に係る流体機械1が組み込まれる廃熱利用装置2を模式的に示している。
この廃熱利用装置2は、例えば車両に搭載され、電力回収回路4、エアコン回路20、冷却水回路30、ランキン回路(ランキンサイクル)40から構成されている。
圧縮機24は、プーリ26を介してベルト12により伝達されたエンジン6の回転駆動力により駆動され、上記エアコン蒸発器にて蒸発した冷媒を圧縮して過熱蒸気の状態にする。そして、圧縮機24から吐出される冷媒は、上記エアコンコンデンサにて凝縮液化され、この液冷媒は上記気液分離器を経て上記膨張弁に送出され、上記膨張弁を経由して膨張された後に上記エアコン蒸発器に向けて送出される。
一方、ランキン回路40は、作動流体としての冷媒の循環路42に、冷媒の流れ方向から順に、ランキン蒸発器34、流体機械1、ランキンコンデンサ44などが介挿されて閉回路を構成し、冷却水回路30を循環する冷却水を介してエンジン6の廃熱を回収している。
図2は、本実施形態に係る流体機械1の縦断面図を示している。
流体機械1は、プーリ52の駆動軸50側に、膨張機構48にて発生する回転駆動力を駆動軸50を介してプーリ52、ひいてはエンジン6に適宜伝達するクラッチ機構54を備え、また、膨張機構48の回転駆動力によってポンプ機構46も一体に駆動される。
一方、膨張機構48は、リアケーシング58内に収容されるスクロールユニット60であって、スクロールユニット60は、固定スクロール62と、固定スクロール62に対して公転旋回運動する可動スクロール64とから構成される。
偏心ブッシュ68には、クランクピン70が挿入され、クランクピン70は駆動軸50のスクロールユニット60側の端部に軸心から偏心した位置に連結されており、これより可動スクロール64は自転することなく公転旋回運動する。
ところで、本実施形態では、ポンプ機構46を経由した冷媒は、ポンプ機構出口部46aを介して流体機械1から送出され、一方、膨張機構48を経由した冷媒は、膨張機構出口部48aを介して流体機械1から送出される。
出口ポート部材76は、ボルト78によりフロントケーシング56に固定され、ポンプ機構出口部46aと連通するポンプ機構出口通路76aと、膨張機構出口部48aと連通する膨張機構出口通路76bとが近接して並行配置されている。
以上のように、本実施形態では、ポンプ機構出口部46aと膨張機構出口部48aとが流体機械1の外方へ向けて同一方向に開口されているため、ランキン回路40の循環路42に対する各出口部46a,48aの接続が容易になり、各出口部46a,48aをそれぞれ別の場所に設ける場合に比して、流体機械1のコンパクト化を図ることができる。
また、出口ポート部材76を備えることにより、流体機械1において各出口部46a,48aを一体に構成することができるため、流体機械1の更なるコンパクト化及び生産コスト低減を図ることができる。
具体的には、膨張機構出口通路76bを流通する冷媒の冷媒熱をポンプ機構出口通路76aを流通する冷媒に伝達し、ランキン蒸発器34に流入する前の冷媒を事前に加熱することができる。従って、ランキン回路40を循環する冷媒の加熱量を増大することができ、ひいては流体機械1が組み込まれるランキン回路40の効率を大幅に向上することができる。
例えば、図3の出口ポート部材76の変形例に示されるように、出口ポート部材76を各出口通路76a,76bがそれぞれ二重管の図示しない内外管路に形成される内部熱交換器80として形成しても良く、この場合には、膨張機構出口通路76bを流通する冷媒の冷媒熱をポンプ機構出口通路76aを流通する冷媒に更に効率良く伝達することができるため、流体機械1が組み込まれるランキン回路40の効率をより一層向上することができる。
40 ランキン回路(ランキンサイクル)
46 ポンプ機構
46a ポンプ機構出口部
48 膨張機構
48a 膨張機構出口部
50 駆動軸
76 出口ポート部材
76a ポンプ機構出口通路
76b 膨張機構出口通路
76c 隔壁
Claims (4)
- 熱源の廃熱を回収するべく作動流体が循環するランキンサイクルに組み込まれ、前記作動流体を循環させるポンプ機構と、前記ポンプ機構から圧送された後に加熱されて過熱状態となる作動流体の膨張によって回転駆動力を発生する膨張機構とが同一の駆動軸によって駆動される流体機械であって、
前記ポンプ機構の冷媒出口となるポンプ機構出口部と、前記膨張機構の冷媒出口となる膨張機構出口部とが外方に向けて同一方向へ開口されることを特徴とする流体機械。 - 前記ポンプ機構出口部と前記膨張機構出口部とが接続される一つの出口ポート部材を備えることを特徴とする請求項1の流体機械。
- 前記出口ポート部材は、前記ポンプ機構出口部と連通するポンプ機構出口通路と、前記膨張機構出口部と連通する膨張機構出口通路とを有し、前記各出口通路は所定の熱伝導率を有する隔壁を介して近接配置されることを特徴とする請求項2の流体機械。
- 前記出口ポート部材は、前記ポンプ機構出口通路と前記膨張機構出口通路とが二重管に形成される内部熱交換器であることを特徴とする請求項3の流体機械。
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