JP2014025416A - Rankine cycle device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ランキンサイクル装置に関し、特に、作動流体から酸素を除去する酸素除去剤を備えたランキンサイクル装置に関する。 The present invention relates to a Rankine cycle apparatus, and more particularly to a Rankine cycle apparatus provided with an oxygen removing agent that removes oxygen from a working fluid.
廃熱を有効利用する装置として、ランキンサイクル装置が知られている。
ランキンサイクル装置は、作動流体の蒸気を生成する蒸気発生器と、作動流体の蒸気を膨張させる膨張機と、膨張機からの作動流体を凝縮する凝縮器と、凝縮器から流出する作動流体を蒸気発生器へ圧送するポンプと、蒸気発生器、膨張機、凝縮器及びポンプを順次接続する作動流体流路を備える。
通常、作動流体流路を流通する作動流体には、膨張機やポンプにおける摺動部を潤滑するオイルが含まれている。
外気中の酸素は作動流体流路を形成する配管の接合部等から作動流体流路内に入り込む。このため、作動流体に酸素が含まれる状態となり、酸素を含む作動流体は作動流体流路を循環する。この場合、作動流体及びオイルが作動流体に含まれた酸素による酸化作用によって劣化する恐れがある。このため、作動流体流路に酸素除去剤を配置し、酸素除去剤により作動流体に含まれた酸素を除去する場合がある。
A Rankine cycle apparatus is known as an apparatus that effectively uses waste heat.
The Rankine cycle device includes a steam generator that generates a working fluid steam, an expander that expands the working fluid steam, a condenser that condenses the working fluid from the expander, and a working fluid that flows out of the condenser. A pump for pumping to the generator and a working fluid flow path for sequentially connecting the steam generator, the expander, the condenser and the pump are provided.
Normally, the working fluid flowing through the working fluid flow path contains oil that lubricates the sliding portions of the expander and the pump.
Oxygen in the outside air enters the working fluid flow path from a joint portion of a pipe forming the working fluid flow path. For this reason, the working fluid contains oxygen, and the working fluid containing oxygen circulates in the working fluid flow path. In this case, there is a possibility that the working fluid and oil are deteriorated due to the oxidizing action by oxygen contained in the working fluid. For this reason, an oxygen removing agent may be disposed in the working fluid flow path, and oxygen contained in the working fluid may be removed by the oxygen removing agent.
例えば、特許文献1に開示された廃熱回収機関では、凝縮器出口と高圧ポンプ入口の間に水浄化手段が配置されており、水浄化手段により水の浄化処理を行うことができる。水浄化手段では、水の溶存酸素除去処理を行うことができる。 For example, in the waste heat recovery engine disclosed in Patent Document 1, the water purification means is disposed between the condenser outlet and the high-pressure pump inlet, and the water purification process can be performed by the water purification means. In the water purification means, the dissolved oxygen removal treatment of water can be performed.
しかしながら、特許文献1に開示された廃熱回収機関では、高圧ポンプの吸入側におけるキャビテーションを防止するために、水が水浄化手段を通過する流速を下げて圧力損失を軽減する必要があり、そのためには流路断面積の大きな容器が必要となる。この場合、容器の出入り口における流路断面積の急拡大及び急収縮による圧力損失を回避するために、容器は作動流体の流れ方向に対しても一定の長さを必要とする。その結果、容器の容量が増大し、容器の設置スペースが拡大してしまう問題がある。 However, in the waste heat recovery engine disclosed in Patent Document 1, in order to prevent cavitation on the suction side of the high-pressure pump, it is necessary to reduce the pressure loss by reducing the flow rate of water passing through the water purification means. Requires a container having a large cross-sectional area. In this case, in order to avoid pressure loss due to sudden expansion and contraction of the flow path cross-sectional area at the inlet / outlet of the container, the container needs to have a certain length with respect to the flow direction of the working fluid. As a result, there is a problem that the capacity of the container is increased and the installation space of the container is increased.
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、作動流体が酸素除去剤を通過することによる圧力損失を軽減できると共に、設置スペースの抑制を図ることが可能なランキンサイクル装置の提供にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce the pressure loss caused by the working fluid passing through the oxygen removing agent and to reduce the installation space. To provide cycle equipment.
上記の課題を解決するために、請求項1記載の発明は、作動流体の蒸気を生成する蒸気発生器と、前記作動流体の蒸気を膨張させる膨張機と、前記膨張機からの前記作動流体の蒸気を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器から流出される前記作動流体を貯留するレシーバタンクと、前記レシーバタンクに貯留された液状の前記作動流体を前記蒸気発生器へ圧送するポンプと、前記蒸気発生器、前記膨張機、前記凝縮器、前記レシーバタンク及び前記ポンプを順次接続する作動流体流路と、を備えたランキンサイクル装置において、前記レシーバタンク内に前記作動流体に含まれる酸素を除去する酸素除去剤を収容したことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the invention according to claim 1 is a steam generator that generates steam of a working fluid, an expander that expands the steam of the working fluid, and the working fluid from the expander. A condenser for condensing steam; a receiver tank for storing the working fluid flowing out of the condenser; a pump for pumping the liquid working fluid stored in the receiver tank to the steam generator; and the steam In a Rankine cycle device comprising a generator, the expander, the condenser, the receiver tank, and a working fluid flow path for sequentially connecting the pump, oxygen contained in the working fluid is removed from the receiver tank. It is characterized by containing an oxygen scavenger.
請求項1記載の発明によれば、ポンプが作動すると、作動流体は、蒸気発生器、膨張機、凝縮器、レシーバタンク、ポンプの順に作動流体流路を循環し、レシーバタンク内ではレシーバタンク内に収容された酸素除去剤によって、作動流体に含まれる酸素が除去される。レシーバタンクは、凝縮器で凝縮された冷媒の気液分離を行い、分離された液冷媒を貯留する機能を有しており、流路断面積及び作動流体の流れ方向の長さの両方とも大きな容器である。
よって、酸素除去剤をレシーバタンク内に収容することにより、作動流体が酸素除去剤を通過する流速を下げて圧力損失を軽減することができる。また、酸素除去剤を設置するための特別の容器を必要とせず、設置スペースの抑制を図ることが可能である。
According to the first aspect of the present invention, when the pump is operated, the working fluid circulates in the working fluid flow path in the order of the steam generator, the expander, the condenser, the receiver tank, and the pump. Oxygen contained in the working fluid removes oxygen contained in the working fluid. The receiver tank has a function of performing gas-liquid separation of the refrigerant condensed in the condenser and storing the separated liquid refrigerant, and both the cross-sectional area of the flow path and the length of the working fluid in the flow direction are large. It is a container.
Therefore, by accommodating the oxygen scavenger in the receiver tank, the flow rate at which the working fluid passes through the oxygen scavenger can be lowered to reduce the pressure loss. Moreover, it is possible to reduce the installation space without requiring a special container for installing the oxygen scavenger.
請求項2記載の発明は、請求項1に記載のランキンサイクル装置において、前記レシーバタンクは、前記ポンプへ向けて液体の作動流体を流出する流出口を有し、前記流出口は前記レシーバタンクの下部に設けられたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the Rankine cycle device according to the first aspect, the receiver tank has an outlet that flows out a liquid working fluid toward the pump, and the outlet is the outlet of the receiver tank. It is provided in the lower part.
請求項2記載の発明によれば、流出口はレシーバタンクの下部に設けられているので、流出口をレシーバタンクの上部に設けた場合と比較して、酸素除去剤で覆うことのできる流路断面積を拡張可能である。 According to invention of Claim 2, since the outflow port is provided in the lower part of a receiver tank, compared with the case where an outflow port is provided in the upper part of a receiver tank, the flow path which can be covered with an oxygen removal agent The cross-sectional area can be expanded.
請求項3記載の発明は、請求項1又は2に記載のランキンサイクル装置において、前記レシーバタンク内における前記酸素除去剤の上流側に乾燥剤を設けたことを特徴とする。 The invention according to claim 3 is characterized in that, in the Rankine cycle apparatus according to claim 1 or 2, a desiccant is provided on the upstream side of the oxygen removing agent in the receiver tank.
請求項3記載の発明によれば、レシーバタンク内における酸素除去剤の上流側に乾燥剤が設けられているので、乾燥剤によって作動流体に含まれる水分を除去した後、酸素除去剤を通過させることができる。よって、酸素除去剤を通過する際の作動流体は、水分が除去されているため、作動流体に含まれる酸素を効率よく除去可能である。 According to the invention described in claim 3, since the desiccant is provided on the upstream side of the oxygen removing agent in the receiver tank, the moisture contained in the working fluid is removed by the desiccant and then the oxygen removing agent is allowed to pass through. be able to. Therefore, since the water is removed from the working fluid when passing through the oxygen removing agent, oxygen contained in the working fluid can be efficiently removed.
請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置において、前記酸素除去剤が鉄粉であることを特徴とする。 Invention of Claim 4 is the Rankine-cycle apparatus as described in any one of Claims 1-3, The said oxygen removal agent is iron powder, It is characterized by the above-mentioned.
請求項4記載の発明によれば、酸素除去剤が鉄粉なので、酸素と鉄粉との酸化反応を利用して作動流体中に含まれる酸素を除去可能である。 According to the fourth aspect of the present invention, since the oxygen removing agent is iron powder, oxygen contained in the working fluid can be removed using an oxidation reaction between oxygen and iron powder.
本発明によれば、作動流体が酸素除去剤を通過することによる圧力損失を軽減できると共に、設置スペースの抑制を図ることが可能である。 According to the present invention, it is possible to reduce the pressure loss due to the working fluid passing through the oxygen removing agent, and to reduce the installation space.
(第1の実施形態)
以下、第1の実施形態に係るランキンサイクル装置について図面を参照して説明する。
本実施形態のランキンサイクル装置は車両に搭載される車載用ランキンサイクル装置である。
図1に示すように、ランキンサイクル装置10は、蒸気発生器11、膨張機12、凝縮器13、レシーバタンク14及びポンプ15を有する。
また、ランキンサイクル装置10は、蒸気発生器11、膨張機12、凝縮器13、レシーバタンク14及びポンプ15を順次接続する冷媒流路16を有する。
冷媒流路16は作動流体流路に相当し、冷媒流路16を流通する作動流体としての冷媒は、ポンプ15の作動により、蒸気発生器11、膨張機12、凝縮器13、レシーバタンク14、ポンプ15の順に冷媒流路16を循環して流れる。
本実施形態のランキンサイクル装置10では、冷媒にオイルが含まれており、冷媒に含まれるオイルは冷媒と共に冷媒流路16を流通する。
冷媒に含まれるオイルは、膨張機12およびポンプ15の摺動部における潤滑、密封、冷却等の機能を果たす。
(First embodiment)
The Rankine cycle device according to the first embodiment will be described below with reference to the drawings.
The Rankine cycle device of the present embodiment is a vehicle-mounted Rankine cycle device mounted on a vehicle.
As shown in FIG. 1, the Rankine
In addition, the Rankine
The
In the Rankine
The oil contained in the refrigerant fulfills functions such as lubrication, sealing, and cooling in the sliding portions of the
蒸気発生器11は、エンジン17から排気通路18を通って排出される排気ガスを熱源(図示せず)として冷媒の蒸気を発生させる手段である。
蒸気発生器11の内部を通る冷媒の流路は、冷媒流路16の一部を構成する。
蒸気発生器11では、冷媒流路16の冷媒と排気通路18を通る排気ガスとの熱交換により冷媒は加熱され、冷媒の蒸気が生成される。
蒸気発生器11を通過した排気ガスは排気通路18を通じて大気中へ排出される。
本実施形態の冷媒流路16は、蒸気発生器11の冷媒出口と膨張機12の冷媒入口との間を接続する第1流路19を備えている。
The
The refrigerant flow path passing through the interior of the
In the
The exhaust gas that has passed through the
The
膨張機12は高温・高圧の蒸気により駆動される回転体(図示せず)を有しており、高温・高圧の蒸気が回転体を回転することにより、膨張機12は出力軸において回転力を得る。
膨張機12の内部を通る冷媒の流路は、冷媒流路16の一部を構成する。
本実施形態の膨張機12はスクロール式膨張機であり、回転体は固定スクロールに対して旋回可能な可動スクロールである。
膨張機12は、冷媒の蒸気をほぼ断熱状態で減圧膨張させることにより冷媒の蒸気が有する圧力エネルギーを機械的エネルギーに変換する。
膨張機12の出力軸は負荷20(例えば、発電機)に連結されており、膨張機12において得られる回転力は負荷20に出力される。
本実施形態の冷媒流路16は、膨張機12の冷媒出口と凝縮器13の冷媒入口とを接続する第2流路21を備えている。
The
The refrigerant flow path passing through the inside of the
The
The
The output shaft of the
The
凝縮器13は、膨張機12から流出した蒸気の冷媒を冷却して凝縮する手段であり、凝縮器13の内部には冷媒が通過する流路(図示せず)が設けられている。
凝縮器13内の冷媒流路は、冷媒流路16の一部を構成する。
本実施形態の冷媒流路16は、凝縮器13の冷媒出口とレシーバタンク14の冷媒入口とを接続する第3流路22を備えている。
凝縮器13の冷媒出口では、凝縮器13を通過して凝縮された冷媒が下流側のレシーバタンク14に流出される。
The
The refrigerant flow path in the
The
At the refrigerant outlet of the
レシーバタンク14は凝縮器13を通過した冷媒を貯留するタンクであり、レシーバタンク14内の冷媒流路は、冷媒流路16の一部を構成する。
レシーバタンク14では、凝縮器13通過後の凝縮された冷媒の気液分離が行われ、液状の冷媒(液冷媒)はレシーバタンク14の内部に一時的に貯留される。
本実施形態の冷媒流路16は、レシーバタンク14の冷媒出口とポンプ15の冷媒入口とを接続する第4流路25を備えている。レシーバタンク14の内部に貯留された液冷媒は、第4流路25を介してポンプ15に吸入される。
The
In the
The
図2に示すように、レシーバタンク14は、円筒形状を有し、円筒状の周壁部14A、円板状の底板部14B及び円板状の上板部14Cを有している。周壁部14A、底板部14B及び上板部14Cで囲まれた内部の空間は、冷媒を貯留する貯留空間および冷媒が通過する流路として機能し、冷媒流路16の一部を構成する。
上板部14Cには、冷媒の流入口14Dと冷媒の流出口14Eが形成されている。レシーバタンク14内には、流入口14Dに接続されるパイプ26と、流出口14Eに接続されるパイプ27とが設けられている。
パイプ26は、レシーバタンク14内における上部に設けられている。パイプ27は、レシーバタンク14内の下方に向けて延設されており、パイプ27の端部がレシーバタンク14内に貯留された液冷媒に浸漬した状態にある。
流入口14Dは第3流路22を介して凝縮器13と接続されている。流出口14Eは第4流路25を介してポンプ15と接続されている。
As shown in FIG. 2, the
A
The
The
レシーバタンク14の内部の空間は、冷媒流路16の一部として機能する。レシーバタンク14の内部の空間を冷媒流路16の一部としてみたとき、他の冷媒流路16と比較して充分大きく設定された流路断面積を有している。また、流路断面積の急拡大及び急収縮がない流路方向の長さを有している。なお、流路断面積は、図2においてレシーバタンク14を水平方向に切断したときの断面積からパイプ27の断面積を差し引いたときの大きさに該当し、冷媒の流れ方向長さは、図2においてレシーバタンク14の上下方向の長さに該当する。
The space inside the
レシーバタンク14の内部の空間には、乾燥剤23及び酸素除去剤24が収容されており、周壁部14Aにおける上下方向の中間付近に酸素除去剤24が配置され、酸素除去剤24の上側に乾燥剤23が配置されている。
乾燥剤23は、図示しないが金網状のケースに充填された状態で水平方向に配置され、周壁部14Aに取り付けられている。乾燥剤23の中心には、上下方向に配設されたパイプ27を挿通するための貫通孔23Aが形成されている。乾燥剤23によって冷媒中の水分の除去が行われる。
乾燥剤23の下方には、酸素除去剤24が配置されている。
A
Although not shown, the
Below the
酸素除去剤24は、図示しないが、例えば、ハニカム構造を有する構造体の表面に鉄粉(Fe)をちりばめた状態で水平方向に配置され、周壁部14Aに取り付けられている。
酸素除去剤24は、冷媒中に含まれる酸素を除去するための除去剤であり、具体的には脱酸素剤又は酸素吸着剤である。脱酸素剤とは、化学反応(酸化)により酸素を除去するものであり、例えば、鉄粉(Fe)である。酸素吸着剤とは、化学反応ではない酸素の吸着により酸素を除去するものであり、例えば、ゼオライトである。本実施形態では、酸素除去剤24として脱酸素剤を用いている。
酸素除去剤24の中心には、上下方向に配設されたパイプ27を挿通するための貫通孔24Aが形成されている。
なお、冷媒流路16を形成する配管の接合部等から大気中の酸素が入り込み、入り込んだ酸素は冷媒に含まれた状態で冷媒流路16を循環する。この場合、冷媒及びオイルが冷媒に含まれた酸素によって劣化する恐れがある。酸素除去剤24は、冷媒に含まれる酸素を除去するためのものである。
Although not shown, the
The
At the center of the
It should be noted that oxygen in the atmosphere enters from a joint portion or the like of the pipe that forms the
図2に示すように、流入口14Dに設けられたパイプ26を通ってレシーバタンク14内に流入した冷媒は、下方に落下しつつ液体と気体に分離され、液冷媒はレシーバタンク14内の下方に貯留される。ポンプ15の駆動により、レシーバタンク14内の下方に貯留された液冷媒はパイプ27の端部より吸い込まれ、パイプ27内を上方に向けて移動し第4流路25を通ってポンプ15に吸入される。このとき、液冷媒は、レシーバタンク14内に配置された乾燥剤23及び酸素除去剤24を上方から下方に向う方向に通過し、乾燥剤23によって冷媒中に含まれる水分が除去され、酸素除去剤24によって冷媒中に含まれる酸素が除去される。
As shown in FIG. 2, the refrigerant flowing into the
図1に示すように、ポンプ15は、レシーバタンク14から流出する冷媒を吸入して吐出し、蒸気発生器11へ圧送するもので、本実施形態では、電動式のギヤポンプが採用されている。
ポンプ15の内部において冷媒が通る流路は、冷媒流路16の一部に相当する。
本実施形態の冷媒流路16は、ポンプ15の冷媒出口と蒸気発生器11の冷媒入口とを接続する第5流路28を備えている。
ポンプ15が駆動されることにより、冷媒は、蒸気発生器11、膨張機12、凝縮器13、レシーバタンク14、ポンプ15の順に冷媒流路16を循環することができる。
As shown in FIG. 1, the
The flow path through which the refrigerant passes inside the
The
By driving the
次に、本実施形態のランキンサイクル装置10の作動について説明する。
エンジン17の運転時においては、排気ガスがエンジン17から排気通路18を通り蒸気発生器11を通過する。
ポンプ15が駆動されると、冷媒は、蒸気発生器11、膨張機12、凝縮器13、レシーバタンク14、ポンプ15の順に流れて冷媒流路16を循環する。
蒸気発生器11では、冷媒は排気ガスとの熱交換により高温・高圧の蒸気となる。
冷媒の蒸気は、第1流路19を通って膨張機12へ流出する。
膨張機12に流入した蒸気は、膨張機12内においてほぼ断熱状態で減圧膨張され、蒸気の圧力エネルギーは機械的エネルギーに変換されて膨張機12の回転力は負荷20へ出力される。
Next, the operation of the
During operation of the
When the
In the
The refrigerant vapor flows out to the
The steam that has flowed into the
膨張機12から流出した低圧の冷媒の蒸気は、第2流路21を通じて凝縮器13へ流入する。
凝縮器13では、冷媒の蒸気は空気との熱交換により冷却され凝縮される。凝縮後の冷媒は、第3流路22を通ってレシーバタンク14に流入する。
レシーバタンク14では、凝縮後の冷媒を液冷媒とガス状の冷媒とに分離し、液冷媒はレシーバタンク14に一時的に貯留される。
The low-pressure refrigerant vapor that has flowed out of the
In the
In the
図2に示すように、パイプ26より流出する凝縮後の冷媒は、下方に落下しつつ液冷媒とガス状の冷媒とに分離され、液冷媒はレシーバタンク14の下方に貯留される。ポンプ15の駆動により、レシーバタンク14の下方に貯留された液冷媒はパイプ27の端部より吸い込まれ、パイプ27内を上方に向けて移動する。このとき、液冷媒は、レシーバタンク14内に配置された乾燥剤23及び酸素除去剤24を通過し、乾燥剤23によって冷媒中に含まれる水分が除去され、酸素除去剤24によって冷媒中に含まれる酸素が除去される。
レシーバタンク14の内部の空間は、冷媒流路16の一部として機能する。レシーバタンク14の内部の空間を冷媒流路16の一部としてみたとき、他の冷媒流路16と比較して充分大きく設定された流路断面積を有している。また、流路断面積の急拡大及び急収縮がない流路方向の長さを有している。そして、ポンプ15の駆動により、液冷媒が乾燥剤23及び酸素除去剤24を通過するとき、液冷媒の流速は圧力損失を軽減する程度に十分に低い流速となっている。よって、酸素除去剤24をレシーバタンク14内に設置することにより、液冷媒が酸素除去剤24を通過する流速を下げて圧力損失を軽減することができる。
また、レシーバタンク14と別に、酸素除去剤24を設置するために特別の容器を必要とせず、レシーバタンク14を酸素除去剤24の容器としてそのまま活用できるので設置スペースの抑制を図ることが可能である。
As shown in FIG. 2, the condensed refrigerant flowing out from the
The space inside the
In addition to the
レシーバタンク14に貯留された液冷媒は、パイプ27及び第4流路25を通じてポンプ15へ流出する。なお、パイプ27及び第4流路25を介してポンプ15に吸入される液冷媒は、飽和液となっているので、ポンプ15におけるキャビテーションの発生を防止することができる。
ポンプ15では、レシーバタンク14から流出する液冷媒を吸入して吐出し、蒸気発生器11へ圧送する。
蒸気発生器11では、流入する液冷媒は排気ガスとの熱交換により高温・高圧の蒸気となる。このとき、流入する液冷媒中には、酸素が含まれていないので、冷媒及びオイルの酸素による酸化作用によって劣化することを防止できる。
The liquid refrigerant stored in the
The
In the
第1の実施形態に係るランキンサイクル装置10によれば、以下の作用効果を奏する。
(1)レシーバタンク14の内部の空間を冷媒流路16の一部としてみたとき、他の冷媒流路16と比較して充分大きく設定された流路断面積を有しており、流路断面積の急拡大及び急収縮がない流路方向の長さを有している。そして、ポンプ15の駆動により、液冷媒が乾燥剤23及び酸素除去剤24を通過するとき、液冷媒の流速は圧力損失を軽減する程度に十分に低い流速となっている。よって、酸素除去剤24をレシーバタンク14内に設置することにより、液冷媒が酸素除去剤24を通過する流速を下げて圧力損失を軽減することができ、ポンプ15の吸入側における圧力損失に起因したキャビテーションの発生を防止することができる。
(2)パイプ27及び第4流路25を介してポンプ15に吸入される液冷媒は、飽和液となっているので、ポンプ15の吸入側におけるキャビテーションの発生を防止することができる。
(3)レシーバタンク14と別に、酸素除去剤24を設置するために特別の容器を必要とせず、レシーバタンク14を酸素除去剤24の容器としてそのまま活用できるので設置スペースの抑制を図ることが可能である。
(4)蒸気発生器11では、流入する液冷媒は排気ガスとの熱交換により高温・高圧の蒸気となる。このとき、流入する液冷媒中には、酸素が含まれていないので、冷媒及びオイルの酸素による酸化作用によって劣化することを防止できる。
(5)レシーバタンク14内における酸素除去剤24の上流側に乾燥剤23が設けられているので、乾燥剤23によって液冷媒に含まれる水分を除去した後、酸素除去剤24を通過させることができる。よって、酸素除去剤24を通過する際の液冷媒は、水分が除去されているため、液冷媒に含まれる酸素を効率よく除去可能である。
(6)酸素除去剤24としては、脱酸素剤(鉄粉)又は酸素吸着剤(ゼオライト)を使用することができるので、酸素除去剤24の選択の自由度を拡張できる。
(7)酸素除去剤24が鉄粉なので、酸素と鉄粉との酸化反応を利用して冷媒中に含まれる酸素を除去可能である。
The
(1) When the space inside the
(2) Since the liquid refrigerant sucked into the
(3) A separate container is not required to install the
(4) In the
(5) Since the
(6) Since the oxygen scavenger (iron powder) or the oxygen adsorbent (zeolite) can be used as the
(7) Since the
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係るランキンサイクル装置30について図3、図4を参照して説明する。
この実施形態は、第1の実施形態における流出口14Eの位置を変更したものであり、その他の構成は共通である。
従って、ここでは説明の便宜上、先の説明で用いた符号を一部共通して用い、共通する構成についてはその説明を省略し、変更した個所のみ説明を行う。
(Second Embodiment)
Next, the
In this embodiment, the position of the
Therefore, here, for convenience of explanation, some of the reference numerals used in the previous explanation are used in common, explanation of common configurations is omitted, and only the changed parts are explained.
図3に示すように、ランキンサイクル装置30は、蒸気発生器11、膨張機12、凝縮器13、レシーバタンク14及びポンプ15を有する。
また、ランキンサイクル装置30は、蒸気発生器11、膨張機12、凝縮器13、レシーバタンク14及びポンプ15を順次接続する冷媒流路16を有する。
冷媒流路16を流通する作動流体としての冷媒は、ポンプ15の作動により、蒸気発生器11、膨張機12、凝縮器13、レシーバタンク14、ポンプ15の順に冷媒流路16を循環して流れる。
As shown in FIG. 3, the
The
The refrigerant as the working fluid flowing through the
本実施形態では、ポンプ15へ向けて液体の冷媒を流出する流出口14Eが、レシーバタンク14の下部に設けられている。
図4に示すように、レシーバタンク14の上板部14Cには、冷媒の流入口14Dが形成されている。レシーバタンク14内には、第1の実施形態と同様に、流入口14Dに接続されるパイプ26が下方に向けて取り付けられている。
一方、レシーバタンク14の底板部14Bには、冷媒の流出口14Eが形成されている。レシーバタンク14内には、流出口14Eに接続されるパイプ31が上方に向けて取り付けられている。
流入口14Dは第3流路22を介して凝縮器13と接続されている。流出口14Eは第4流路25を介してポンプ15と接続されている。
In the present embodiment, an
As shown in FIG. 4, a
On the other hand, a
The
レシーバタンク14の内部の空間には、乾燥剤32及び酸素除去剤33が配置されており、周壁部14Aにおける上下方向の中間付近に酸素除去剤33が配置され、酸素除去剤33の上側に乾燥剤32が配置されている。
乾燥剤32は、図示しないが金網状のケースに充填された状態で水平方向に配置され、周壁部14Aに取り付けられている。乾燥剤32の中心には、貫通孔が形成されていない。
乾燥剤32の下方には、酸素除去剤33が配置されている。
酸素除去剤33は、図示しないが、例えば、ハニカム構造を有する構造体の表面に鉄粉(Fe)をちりばめた状態で水平方向に配置され、周壁部14Aに取り付けられている。酸素除去剤33の中心には、貫通孔が形成されていない。なお、乾燥剤32及び酸素除去剤33の詳細構成は、それぞれの中心に貫通孔が形成されていないこと以外は、第1の実施形態と同様である。
In the space inside the
Although not shown, the
Below the
Although not shown, the
流出口14Eに接続されるパイプ31は、レシーバタンク14に貯留された冷媒中に下方より挿入された状態にある。パイプ31は、レシーバタンク14内に設けられた乾燥剤32及び酸素除去剤33中を挿通していない。
その他の構成は、第1の実施形態と同様であり、説明を省略する。
The
Other configurations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
このように、本実施形態では、ポンプ15へ向けて液体の冷媒を流出する流出口14Eが、レシーバタンク14の下部に設けられ、流出口14Eに接続されるパイプ31は、レシーバタンク14内に設けられた酸素除去剤33中を挿通することなく、レシーバタンク14に貯留された冷媒中に下方より挿入された状態にある。よって、第1の実施形態と比べて酸素除去剤33で覆うことのできる流路断面積を拡張可能であり、冷媒中に含まれる酸素の除去効率を向上可能である。
その他の効果については、第1の実施形態における(1)〜(7)と同等である。
Thus, in this embodiment, the
Other effects are equivalent to (1) to (7) in the first embodiment.
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更しても良い。
○ 上記の実施形態では、車両に搭載される車載用ランキンサイクル装置としたが、ランキンサイクル装置は車載用に限定されない。例えば、地上に設置されるランキンサイクル装置であってもよい。
○ 上記の実施形態では、内燃機関として単にエンジンと説明したが、内燃機関はガソリンエンジンでもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。
○ 上記の第1、第2の実施形態では、レシーバタンク14内における酸素除去剤24又は33の上流側に乾燥剤23又は32を設けるとして説明したが、レシーバタンク14内における酸素除去剤24又は33の下流側に乾燥剤23又は32を設けても良い。
○ 上記の第1、第2の実施形態では、レシーバタンク14内における酸素除去剤24又は33の上流側に乾燥剤23又は32を設けるとして説明したが、酸素除去剤24と乾燥剤23又は、酸素除去剤33と乾燥剤32とを混合したものを1個の部材で形成し、この部材をレシーバタンク14内に配置しても良い。この場合には、設置スペース及び部品点数を削減可能である。
○ 上記の実施形態では、負荷の例として発電機を挙げたが、負荷はエンジンであってもよく、膨張機から出力される回転力を利用できる構成であれば、特に限定されない。
○ 上記の実施形態では、スクロール式膨張機としたが、膨張機はスクロール式に限定されず形式は自由であり、例えば、ベーン式の膨張機やタービン式の膨張機であってもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible within the scope of the spirit of the invention. For example, the following modifications may be made.
In the above embodiment, the in-vehicle Rankine cycle device mounted on the vehicle is used, but the Rankine cycle device is not limited to in-vehicle use. For example, the Rankine cycle apparatus installed on the ground may be used.
In the above embodiment, the internal combustion engine is simply described as an engine, but the internal combustion engine may be a gasoline engine or a diesel engine.
In the first and second embodiments described above, the
In the first and second embodiments described above, the
In the above embodiment, the generator is cited as an example of the load. However, the load may be an engine, and is not particularly limited as long as the rotational force output from the expander can be used.
In the above embodiment, the scroll expander is used. However, the expander is not limited to the scroll expander, and may be of any type. For example, the expander may be a vane expander or a turbine expander.
10、30 ランキンサイクル装置
11 蒸気発生器
12 膨張機
13 凝縮器
14 レシーバタンク
14D 流入口
14E 流出口
15 ポンプ
16 冷媒流路
17 エンジン
18 排気通路
19 第1流路
21 第2流路
22 第3流路
23、32 乾燥剤
24、33 酸素除去剤
25 第4流路
26 パイプ
27、31 パイプ
28 第5流路
10, 30
Claims (4)
前記膨張機からの前記作動流体の蒸気を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器から流出される前記作動流体を貯留するレシーバタンクと、前記レシーバタンクに貯留された液状の前記作動流体を前記蒸気発生器へ圧送するポンプと、前記蒸気発生器、前記膨張機、前記凝縮器、前記レシーバタンク及び前記ポンプを順次接続する作動流体流路と、を備えたランキンサイクル装置において、
前記レシーバタンク内に前記作動流体に含まれる酸素を除去する酸素除去剤を収容したことを特徴とするランキンサイクル装置。 A steam generator for generating working fluid steam; and an expander for expanding the working fluid steam;
A condenser that condenses the vapor of the working fluid from the expander, a receiver tank that stores the working fluid that flows out of the condenser, and a vapor generation of the liquid working fluid that is stored in the receiver tank In a Rankine cycle apparatus comprising: a pump that pumps to a vessel; and a working fluid flow path that sequentially connects the steam generator, the expander, the condenser, the receiver tank, and the pump,
A Rankine cycle apparatus, wherein an oxygen removing agent for removing oxygen contained in the working fluid is accommodated in the receiver tank.
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