JP2014034939A - ブレイトンサイクル機関 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、ケーシング2内に配置された複数のスクリューロータ3〜5を有するブレイトンサイクル機関1であって、基準スクリューロータ3と、基準スクリューロータ3と噛み合った状態で回転することにより、作動媒体が圧縮されながら運ばれる圧縮スクリューロータ4と、基準スクリューロータ3と噛み合った状態で回転することにより、作動媒体が膨張しながら運ばれる膨張スクリューロータ5と、を備え、基準スクリューロータ3の一部は、圧縮スクリューロータ4において圧縮される作動媒体と膨張スクリューロータ5において膨張する作動媒体とが熱交換を行う熱交換部Tを構成する。
【選択図】図1
Description
このブレイトンサイクル機関によれば、熱交換部を挟んで加熱器及び冷却器が独立して配置されるので、熱交換効率の向上を図ることができる。しかも、このブレイトンサイクル機関では、作動媒体が熱交換部に向かって集められ、ケーシングの出口から加熱器又は冷却器に送られる構成とすることで、ケーシングと加熱器又は冷却器との配管設計を最短にすることができる。この構成は、加熱器及び冷却器を含むブレイトンサイクル機関の一体化及び小型化に寄与する。
このブレイトンサイクル機関によれば、発電機を備えることによりスクリューロータの回転動力を電力として取り出すことが可能となる。また、このブレイトンサイクル機関では、発電機を圧縮スクリューロータの回転軸に接続する構成とすることで、圧縮スクリューロータ近傍に配置される冷却器により発電機を容易に冷却することができる。この構成は、発電機の冷却用配管を短くすることができるので、ブレイトンサイクル機関の小型化に有利である。
このブレイトンサイクル機関によれば、ケーシング内に圧縮室と膨張室とを別々に形成することで、圧縮及び膨張を同一の室内で行う場合と比べて、断熱効率を高めることができるので、排熱回生の効率を向上させることができる。また、このブレイトンサイクル機関では、第1のスクリューロータ部及び第2のスクリューロータ部の共通回転軸が熱交換部を構成することで、圧縮室内の作動媒体と及び膨張室内の作動媒体との熱交換を実現することができる。
このブレイトンサイクル機関によれば、圧縮スクリューロータによって圧縮されながら送られる作動媒体と、膨張スクリューロータによって膨張されながら送られる作動媒体が基準スクリューロータを介して熱交換することができる。しかも、このブレイトンサイクル機関では、同一の室内に各スクリューロータが配置されるので、圧縮室と膨張室とを別々に分ける場合と比べて、機関の小型化及び一体化に有利である。
図1及び図2に示す第1の実施形態のブレイトンサイクル機関1は、車両に搭載され、作動媒体の循環によりエンジンの排熱を回生するスクリュー式の外燃機関である。作動媒体は、ヘリウムHe等の比熱比の大きな媒体が望ましい。
図4〜図6に示す第2の実施形態のブレイトンサイクル機関21は、第1の実施形態に係るブレイトンサイクル機関1と比べて、ケーシング22内の共通室S内に全てのスクリューロータ23〜25が配置されている点が大きく異なっている。なお、図5及び図6において紙面手前側のケーシング22の壁は図示していない。
Claims (5)
- ケーシング内に配置された複数のスクリューロータを有するブレイトンサイクル機関であって、
基準スクリューロータと、
前記基準スクリューロータと噛み合った状態で回転することにより、作動媒体が圧縮されながら運ばれる圧縮スクリューロータと、
前記基準スクリューロータと噛み合った状態で回転することにより、作動媒体が膨張しながら運ばれる膨張スクリューロータと、を備え、
前記基準スクリューロータの一部は、前記圧縮スクリューロータにおいて圧縮される作動媒体と前記膨張スクリューロータにおいて膨張する作動媒体とが熱交換を行う熱交換部を構成することを特徴とするブレイトンサイクル機関。 - 前記圧縮スクリューロータにおいて圧縮される作動媒体と前記膨張スクリューロータにおいて膨張する作動媒体とは、前記熱交換部に向かうように運ばれ、
前記ケーシングの外側には、前記熱交換部を挟むように加熱器及び冷却器が配置されている請求項1に記載のブレイトンサイクル機関。 - 前記圧縮スクリューロータの回転軸に接続された発電機を更に備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のブレイトンサイクル機関。
- 前記ケーシング内には、圧縮室及び膨張室が別々に形成され、
前記基準スクリューロータは、
前記圧縮室内に設けられ、前記圧縮スクリューロータと噛み合う第1のスクリューロータ部と、
前記膨張室内に設けられ、前記膨張スクリューロータと噛み合う第2のスクリューロータ部と、
前記第1のスクリューロータ部及び前記第2のスクリューロータ部と一体的に回転する共通回転軸と、を有し、
前記共通回転軸の一部は、前記熱交換部を構成している請求項1〜3のうち何れか一項に記載のブレイトンサイクル機関。 - 前記基準スクリューロータ、前記圧縮スクリューロータ、及び前記膨張スクリューロータは、前記ケーシング内で同一の室内に配置され、
前記圧縮スクリューロータ及び前記膨張スクリューロータは、前記基準スクリューロータを挟んで配置されていることを特徴とする請求項1〜3のうち何れか一項に記載のブレイトンサイクル機関。
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01100320A (ja) * | 1987-10-12 | 1989-04-18 | Shuichi Kitamura | 原動機 |
JP2003120558A (ja) * | 2001-10-12 | 2003-04-23 | Nissan Motor Co Ltd | スクリュ式流体機械 |
WO2005080756A1 (ja) * | 2004-02-20 | 2005-09-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | ブレイトンサイクル装置及び内燃機関の排気熱エネルギ回収装置 |
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2012
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