JP5108488B2 - Rankine cycle equipment using capillary force - Google Patents

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Description

本発明は、毛管力を利用して作動流体を駆動する毛管力利用ランキンサイクル装置に関する。   The present invention relates to a capillary force utilization Rankine cycle device that uses a capillary force to drive a working fluid.

非可逆熱サイクル装置のひとつとして、蒸気タービンサイクル装置の理論サイクル装置であるランキンサイクル装置が知られている(例えば、非特許文献1参照)。このサイクル装置では、復水器で液化された水をボイラに供給するための給水ポンプが必要とされている。この給水ポンプをなくしてランキンサイクル装置を成立させるシステムとして、熱サイフォン効果を利用したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
エバラ時報 No.211 2006年4月 特開昭60−62611号公報
As one of the irreversible heat cycle devices, a Rankine cycle device that is a theoretical cycle device of a steam turbine cycle device is known (see, for example, Non-Patent Document 1). In this cycle device, a water supply pump for supplying water liquefied by the condenser to the boiler is required. A system using the thermosyphon effect is known as a system that eliminates this water supply pump and establishes the Rankine cycle device (see, for example, Patent Document 1).
Ebara Times No. 211 April 2006 JP-A-60-62611

上記した前者の技術では、給水ポンプを備えるため、熱以外に外部エネルギーを投入する必要があった。一方、後者の技術では、作動流体の循環に重力を利用するため、ランキンサイクル装置を構成する各要素の配置や寸法の制約が大きい問題があった。   In the former technique described above, since a water supply pump is provided, it is necessary to input external energy in addition to heat. On the other hand, in the latter technique, since gravity is used for the circulation of the working fluid, there is a problem that the arrangement and size of each element constituting the Rankine cycle apparatus are greatly restricted.

本発明は上記事実を考慮して、熱以外の外部エネルギーに頼ることなく作動でき、かつ配置や寸法の自由度が高い毛管力利用ランキンサイクル装置を得ることが目的である。   In view of the above facts, an object of the present invention is to obtain a capillary force Rankine cycle device that can operate without relying on external energy other than heat and has a high degree of freedom in arrangement and dimensions.

請求項1記載の発明に係る毛管力利用ランキンサイクル装置は、供給された気相の作動流体が膨張し運動エネルギーを外部仕事に変換する膨張要素と、前記膨張要素から排出された気相の作動流体を凝縮させる凝縮要素と、互いに非連通の独立した直線状管体の集合体である独立毛細管群として構成されると共に作動流体の流路断面の全面に亘り設けられ前記凝縮要素で凝縮された液相の作動流体を毛管力で駆動するための毛細管構造体、及び、前記毛細管構造体における作動流体の流れ方向の下流端側から熱を供給することで該毛細管構造体中の作動流体を蒸発させる加熱部を含む蒸発要素と、を備えている。 The Rankine cycle apparatus utilizing capillary force according to the first aspect of the present invention includes an expansion element that expands a supplied gas-phase working fluid and converts kinetic energy into external work, and an operation of the gas phase discharged from the expansion element. Condensation elements that condense the fluid and independent capillary tubes that are aggregates of independent linear tubes that are not in communication with each other, and are provided over the entire cross-section of the flow path of the working fluid and condensed by the condensation elements capillary structure for driving the liquid-phase working fluid by capillary forces, and evaporating the working fluid of the capillary structure in by supplying heat from the downstream end of the flow direction of the working fluid in the capillary structure and a, and evaporation element comprising a pressurized heat unit Ru is.

請求項1記載の毛管力利用ランキンサイクル装置では、膨張要素で膨張し運動エネルギーで外部に仕事をした作動流体は、凝縮器に流入すると、凝縮されて気相から液相に相変化する。この液相の作動流体は、蒸発要素の毛細管構造体にて毛管力で駆動され、この駆動中に加熱部により加熱されることで蒸発(気化)する。このようにして毛細管構造体の内部では作動流体が連続的に蒸発されるので、毛細管構造体内での液面位置が維持されるように、液相の作動流体は、毛管力にて連続的に吸い込まれる。また、蒸発要素では、毛細管構造体が流路断面の全面に亘り設けられているため、液相作動流体の流入側に向かう蒸気流れは生じにくい。このため、発生した蒸気は、上昇した蒸気圧(凝縮要素との蒸気圧差)により膨張要素側に流動される。   In the Rankine cycle apparatus utilizing capillary force according to the first aspect, when the working fluid that has been expanded by the expansion element and worked to the outside by kinetic energy flows into the condenser, it is condensed and changes in phase from the gas phase to the liquid phase. The liquid-phase working fluid is driven by capillary force in the capillary structure of the evaporation element, and is evaporated (vaporized) by being heated by the heating unit during the driving. In this way, since the working fluid is continuously evaporated inside the capillary structure, the liquid-phase working fluid is continuously applied by the capillary force so as to maintain the liquid surface position in the capillary structure. Inhaled. Further, in the evaporation element, since the capillary structure is provided over the entire surface of the flow path cross section, the vapor flow toward the inflow side of the liquid phase working fluid is unlikely to occur. For this reason, the generated steam flows to the expansion element side due to the increased vapor pressure (vapor pressure difference with the condensing element).

以上により、本毛管力利用ランキンサイクル装置では、熱以外の外部エネルギーを付与することなく、蒸発要素、膨張要素、凝縮要素の順で作動流体が循環する循環流が生成される。換言すれば、蒸発要素は、液相の作動流体を毛管力にて自給しつつ、気相の作動流体を発生させる(膨張要素へ供給する)ことができる。この作動流体の循環には、重力を利用していないので、例えばポンプ装置を用いた構成と比較して各要素の配置や寸法に対する制約が増すことはなく、各要素の配置や寸法の自由度が高い。   As described above, in this Rankine cycle device using capillary force, a circulating flow in which the working fluid circulates in the order of the evaporation element, the expansion element, and the condensation element is generated without applying external energy other than heat. In other words, the evaporation element can generate a gas-phase working fluid (supplied to the expansion element) while self-supplying the liquid-phase working fluid with capillary force. Since gravity is not used to circulate this working fluid, there are no restrictions on the arrangement and dimensions of each element compared to a configuration using, for example, a pump device, and the degree of freedom of arrangement and dimensions of each element. Is expensive.

このように、請求項1記載の毛管力利用ランキンサイクル装置では、熱以外の外部エネルギーに頼ることなく作動でき、かつ配置や寸法の自由度が高い。
また、本毛管力利用ランキンサイクル装置では、毛細管構造体は、液相の作動流体の進行方向に対向するように加熱されるので、該毛細管構造体の下流端側で作動流体の蒸気を発生させることができる。このため、蒸気が毛細管構造体を通過することに伴う圧力損失を低減することができ、作動流体の蒸気圧を高めることができる。
As described above, the Rankine cycle device using capillary force according to claim 1 can operate without depending on external energy other than heat, and has a high degree of freedom in arrangement and dimensions.
Further, in this Rankine cycle apparatus using capillary force, the capillary structure is heated so as to face the traveling direction of the liquid-phase working fluid, so that the working fluid vapor is generated on the downstream end side of the capillary structure. be able to. For this reason, the pressure loss accompanying vapor | steam passing through a capillary structure can be reduced, and the vapor pressure of a working fluid can be raised.

請求項2記載の発明に係る毛管力利用ランキンサイクル装置は、供給された気相の作動流体が膨張し運動エネルギーを外部仕事に変換する膨張要素と、前記膨張要素から排出された気相の作動流体を凝縮させる凝縮要素と、前記凝縮要素と液管を介して連通されると共に前記膨張要素と蒸気管を介して連通され、互いに非連通の独立した直線状管体の集合体である独立毛細管群として構成され液相の作動流体を毛管力で駆動するための毛細管構造体、及び、前記毛細管構造体における作動流体の流れ方向の下流端側から熱を供給することで該毛細管構造体中の作動流体を蒸発させる加熱部を含む蒸発要素と、を備えている。 The Rankine cycle apparatus utilizing capillary force according to the invention of claim 2 is an expansion element that expands a supplied gas-phase working fluid to convert kinetic energy into external work, and an operation of the gas phase discharged from the expansion element. A condensing element for condensing a fluid, and an independent capillary which is an assembly of independent linear pipes which are communicated with the condensing element via a liquid pipe and communicated via the expansion element and a vapor pipe and are not in communication with each other capillary structure for driving the working fluid of the constructed liquid phase by capillary forces as a group, and, of the capillary structure in by supplying heat from the downstream end of the flow direction of the working fluid in the capillary structure and a, and evaporation element comprising a pressurized hot section Ru evaporation of working fluid.

請求項2記載の毛管力利用ランキンサイクル装置では、膨張要素で膨張し運動エネルギーで外部に仕事をした作動流体は、凝縮器に流入すると、凝縮されて気相から液相に相変化する。この液相の作動流体は、蒸発要素の毛細管構造体による毛管力で駆動されて液管を通じて該蒸発要素(毛細管構造体)に流入し、この毛細管構造体による駆動中に加熱部にて加熱されることで蒸発(気化)する。このようにして毛細管構造体の内部では作動流体が連続的に蒸発されるので、毛細管構造体内での液面位置が維持されるように、液相の作動流体は、毛管力にて連続的に吸い込まれる。一方、発生した作動流体の蒸気(気相の作動流体)は、毛細管構造体に対する液管側に流れにくいため、蒸気圧(凝縮要素との蒸気圧差)により蒸気管を通じて膨張要素に向けて流動される。   In the Rankine cycle apparatus utilizing capillary force according to claim 2, when the working fluid that has been expanded by the expansion element and worked to the outside by kinetic energy flows into the condenser, it is condensed and changes in phase from the gas phase to the liquid phase. This liquid-phase working fluid is driven by the capillary force generated by the capillary structure of the evaporation element, flows into the evaporation element (capillary structure) through the liquid tube, and is heated by the heating unit while being driven by the capillary structure. Evaporates (vaporizes). In this way, since the working fluid is continuously evaporated inside the capillary structure, the liquid-phase working fluid is continuously applied by the capillary force so as to maintain the liquid surface position in the capillary structure. Inhaled. On the other hand, since the generated working fluid vapor (gas phase working fluid) does not easily flow to the liquid tube side with respect to the capillary structure, it is caused to flow toward the expansion element through the vapor pipe due to the vapor pressure (vapor pressure difference with the condensing element). The

以上により、本毛管力利用ランキンサイクル装置では、熱以外の外部エネルギーを付与することなく、蒸発要素、膨張要素、凝縮要素の順で作動流体が循環する循環流が生成される。換言すれば、蒸発要素は、液相の作動流体を毛管力にて自給しつつ、気相の作動流体を発生させる(膨張要素へ供給する)ことができる。本毛管力利用ランキンサイクル装置では、蒸発要素は、膨張要素、凝縮要素に対しそれぞれ管を介して連通された独立要素であるため、液相、気相の作動流体の重力等に対する流れ方向に制約がなく、各要素の配置や寸法の自由度が高い。   As described above, in this Rankine cycle device using capillary force, a circulating flow in which the working fluid circulates in the order of the evaporation element, the expansion element, and the condensation element is generated without applying external energy other than heat. In other words, the evaporation element can generate a gas-phase working fluid (supplied to the expansion element) while self-supplying the liquid-phase working fluid with capillary force. In this Rankine cycle device using capillary force, the evaporating element is an independent element connected to the expansion element and the condensing element via the pipes, respectively, so that the flow direction against the gravity of the liquid phase and gas phase working fluid is restricted. And there is a high degree of freedom in the arrangement and dimensions of each element.

このように、請求項2記載の毛管力利用ランキンサイクル装置では、熱以外の外部エネルギーに頼ることなく作動でき、かつ配置や寸法の自由度が高い。   Thus, the capillary force utilization Rankine cycle device according to claim 2 can operate without relying on external energy other than heat, and has a high degree of freedom in arrangement and dimensions.

また、本毛管力利用ランキンサイクル装置では、毛細管構造体は、液相の作動流体の進行方向に対向するように加熱されるので、該毛細管構造体の下流端側で作動流体の蒸気を発生させることができる。このため、蒸気が毛細管構造体を通過することに伴う圧力損失を低減することができ、作動流体の蒸気圧を高めることができる。 Further, in this Rankine cycle apparatus using capillary force, the capillary structure is heated so as to face the traveling direction of the liquid-phase working fluid, so that the working fluid vapor is generated on the downstream end side of the capillary structure. be able to. For this reason, the pressure loss accompanying vapor | steam passing through a capillary structure can be reduced, and the vapor pressure of a working fluid can be raised.

請求項記載の発明に係る毛管力利用ランキンサイクル装置は、請求項1又は請求項2記載の毛管力利用ランキンサイクル装置において、前記毛細管構造体は、前記加熱部による熱供給側の一部が、液相の作動流体の流入側の部分を構成する毛管力作用部に対し、熱伝導率の高い材料にて構成された被加熱部とされている。 The capillary force utilizing Rankine cycle device according to the invention described in claim 3 is the capillary force utilizing Rankine cycle device according to claim 1 or 2 , wherein the capillary structure has a part on the heat supply side by the heating unit. For the capillary force action part constituting the part on the inflow side of the liquid phase working fluid, the part to be heated is made of a material having high thermal conductivity.

請求項記載の毛管力利用ランキンサイクル装置では、毛細管構造体における熱伝導率の高い材料で構成された部分が加熱部により集中的に加熱される。このため、毛細管構造体(蒸発要素)内における蒸気発生部位をコントロール(所望の部位に設定)することができる。また、請求項1、2の効果を高めることが可能である。 In the Rankine cycle apparatus using capillary force according to the third aspect , the portion of the capillary structure made of a material having high thermal conductivity is intensively heated by the heating unit. For this reason, the vapor generation site in the capillary structure (evaporation element) can be controlled (set to a desired site). Further, the effects of claims 1 and 2 can be enhanced.

以上説明したように本発明に係る毛管力利用ランキンサイクル装置、熱以外の外部エネルギーに頼ることなく作動でき、かつ配置や寸法の自由度が高いという優れた効果を有する。   As described above, the capillary force-based Rankine cycle device according to the present invention can be operated without relying on external energy other than heat, and has an excellent effect that the degree of freedom of arrangement and dimensions is high.

以下の説明で、「実施形態」、「第1変形例」とあるのは、それぞれ「参考例」と読み替え、「第2変形例」とあるのは「実施形態」と読み替えるものとする。
本発明の実施形態に係る毛管力利用ランキンサイクル装置10について図面に基づいて説明する。先ず、毛管力利用ランキンサイクル装置10の原理モデル、変形例について、図1〜図6に基づいて説明し、その後、毛管力利用ランキンサイクル装置10の自動車への適用例を図7〜図10に基づいて説明することとする。
In the following description, “embodiment” and “first modified example” are read as “reference example”, and “second modified example” is read as “embodiment”.
The capillary force utilization Rankine cycle apparatus 10 which concerns on embodiment of this invention is demonstrated based on drawing. First, a principle model and a modification of the capillary force utilizing Rankine cycle device 10 will be described with reference to FIGS. 1 to 6, and then an example of application of the capillary force utilizing Rankine cycle device 10 to an automobile will be described with reference to FIGS. 7 to 10. It will be explained based on this.

(原理モデルの説明) (Description of the principle model)

図1には、毛管力利用ランキンサイクル装置10の概略全体構成がシステム構成図にて示されている。この図に示される如く、毛管力利用ランキンサイクル装置10は、仕事を取り出すための膨張機12と、凝縮要素としての凝縮器14と、蒸発要素としての蒸発器16と、これら膨張機12、凝縮器14、蒸発器16をこの順で直列に連通する循環路18とを主要部として構成されている。   FIG. 1 is a system configuration diagram showing a schematic overall configuration of a capillary force utilization Rankine cycle device 10. As shown in this drawing, the capillary force Rankine cycle device 10 includes an expander 12 for taking out work, a condenser 14 as a condensing element, an evaporator 16 as an evaporating element, the expander 12 and a condensing unit. The main part is a circulation path 18 that communicates the condenser 14 and the evaporator 16 in series in this order.

循環路18は、膨張機12と凝縮器14とを連通する配管20と、凝縮器14と蒸発器16とを連通する液管としての液体配管22と、蒸発器16と膨張機12とを連通する蒸気管としての気体配管24とを含んで構成されている。   The circulation path 18 communicates the pipe 20 that connects the expander 12 and the condenser 14, the liquid pipe 22 that is a liquid pipe that communicates the condenser 14 and the evaporator 16, and the evaporator 16 and the expander 12. And a gas pipe 24 as a steam pipe.

膨張機12は、内部に設けられた図示しない機械要素を有する。この機械要素は、膨張機12の内部に流入された気相の作動流体(以下、「蒸気」という場合がある)の有する熱エネルギーを運動エネルギーを経て機械エネルギーに変換するようになっている。例えば、この機械要素として、蒸気の膨張により回転力が付与される蒸気タービンや容積式膨張機(スクロール膨張機)等を採用することができる。膨張機12は、内部の機械要素が負荷26に機械的に接続されている。これにより、膨張機12は、上記の熱エネルギーから変換された機械エネルギーによって負荷26を駆動するようになっている。負荷26としては、例えば、機械(回転)エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機、機械エネルギーを流体の運動エネルギーに変換するポンプや風車、機械エネルギーを圧力のエネルギーに変換するコンプレッサ等を採用することができる。   The expander 12 has a mechanical element (not shown) provided inside. This mechanical element is adapted to convert thermal energy of a gaseous working fluid (hereinafter also referred to as “steam”) flowing into the expander 12 into mechanical energy through kinetic energy. For example, a steam turbine or a positive displacement expander (scroll expander) to which rotational force is applied by expansion of steam can be adopted as the mechanical element. The expander 12 has an internal mechanical element mechanically connected to a load 26. Thereby, the expander 12 drives the load 26 with the mechanical energy converted from said heat energy. As the load 26, for example, a generator that converts mechanical (rotational) energy into electrical energy, a pump or windmill that converts mechanical energy into fluid kinetic energy, a compressor that converts mechanical energy into pressure energy, and the like are adopted. Can do.

凝縮器14は、膨張機12から配管20を通じて流入された仕事をした後の低圧の蒸気に放熱させる(蒸気を冷却する)ことで、作動流体を凝縮させる構成とされている。すなわち、蒸発器16の出口からは、液相の作動流体(以下、「液体」という場合がある)が排出されるようになっている。このように、凝縮器14は、作動流体と冷媒との熱交換器として構成されている。   The condenser 14 is configured to condense the working fluid by dissipating heat (cooling the steam) to the low-pressure steam after the work flowing in from the expander 12 through the pipe 20. That is, a liquid-phase working fluid (hereinafter sometimes referred to as “liquid”) is discharged from the outlet of the evaporator 16. Thus, the condenser 14 is configured as a heat exchanger between the working fluid and the refrigerant.

蒸発器16は、作動流体が循環路18を循環する駆動力を該作動流体に付与するポンプ機能と、液体を蒸発させる高圧蒸気にする蒸気発生機能とを果たす構成とされている。図1に示された蒸発器16は、これらの機能を模式的に示している。以下、蒸発器16について具体的に説明する。   The evaporator 16 is configured to perform a pump function that imparts a driving force for the working fluid to circulate through the circulation path 18 to the working fluid, and a steam generation function that converts the liquid into high-pressure steam that evaporates the liquid. The evaporator 16 shown in FIG. 1 schematically shows these functions. Hereinafter, the evaporator 16 will be specifically described.

図2に示される如く、蒸発器16は、シェル28と、シェル28内に設けられた毛細管構造体30と、加熱部32とを有して構成されている。図示は省略するがシェル28は、矢印Fにて示す作動流体の流れ方向の上流端28A側が液体配管22に液密に接続されると共に、矢印F方向下流端28B側が気体配管24に気密に接続されている。   As shown in FIG. 2, the evaporator 16 includes a shell 28, a capillary structure 30 provided in the shell 28, and a heating unit 32. Although not shown, the shell 28 has an upstream end 28 </ b> A side in the working fluid flow direction indicated by an arrow F connected in a liquid-tight manner to the liquid pipe 22, and a downstream end 28 </ b> B side in an arrow F direction in an air-tight manner connected to the gas pipe 24. Has been.

したがって、蒸発器16では、液体配管22から流入した作動流体は、全てシェル28が形成する流路断面を経て気体配管24に至る構成とされている。そして、毛細管構造体30は、シェル28の流路断面の全面に亘り、換言すれば液体配管22から流入した作動流体の略全部が内部を通過して気体配管24に至るように、シェル28内に設けられている。   Therefore, in the evaporator 16, the working fluid that has flowed from the liquid pipe 22 is configured to reach the gas pipe 24 through the flow path cross section formed by the shell 28. The capillary structure 30 extends over the entire cross section of the flow path of the shell 28, in other words, the inside of the shell 28 so that substantially all of the working fluid flowing in from the liquid pipe 22 passes through the inside and reaches the gas pipe 24. Is provided.

この実施形態では、毛細管構造体30は、例えば、セラミックス焼結体、酸エッチングした多孔質ガラス、チタン、ニッケル、ステンレス等の焼結金属より成る多孔体とされている。この毛細管構造体30は、矢印F方向の上流端30A側に至った液体を、毛管力にてマクロ的に矢印F方向に駆動する(吸い込む)ようになっている。   In this embodiment, the capillary structure 30 is a porous body made of a sintered metal such as a ceramic sintered body, acid-etched porous glass, titanium, nickel, stainless steel, or the like. The capillary structure 30 is configured to drive (suck) the liquid that has reached the upstream end 30 </ b> A side in the direction of arrow F in the direction of arrow F with a capillary force.

また、蒸発器16では、図2に示される如く、毛細管構造体30に対する矢印F方向の下流端30B側から加熱部32が該毛細管構造体30に熱を供給する(加熱する)構成とされている。これにより、蒸発器16では、毛細管構造体30の毛管力にて駆動された液体が加熱部32による加熱にて蒸発され、蒸気が生成されるようになっている。そして、蒸発器16では、液体が毛管力にて駆動されている毛細管構造体30の上流端30A側への蒸気流れが規制されるので、蒸発器16内の蒸気圧が高まり、該蒸気圧と凝縮器14の蒸気圧との圧力差によって、蒸気が矢印F方向に流れるようになっている。   In the evaporator 16, as shown in FIG. 2, the heating unit 32 supplies (heats) heat to the capillary structure 30 from the downstream end 30 </ b> B side in the arrow F direction with respect to the capillary structure 30. Yes. Thereby, in the evaporator 16, the liquid driven by the capillary force of the capillary structure 30 is evaporated by the heating by the heating unit 32, and vapor is generated. In the evaporator 16, the vapor flow to the upstream end 30 </ b> A side of the capillary structure 30 in which the liquid is driven by capillary force is restricted, so that the vapor pressure in the evaporator 16 is increased and the vapor pressure is increased. Due to the pressure difference from the vapor pressure of the condenser 14, the vapor flows in the direction of arrow F.

このため、蒸発器16では、毛管力にて毛細管構造体30に吸い込まれた液体がその液面から連続的に蒸発(排出)されるので、毛細管構造体30の上流端30A側の液体は、液位を補うように毛管力にて連続的に毛細管構造体30に吸い込まれ、マクロ的には矢印F方向に駆動される。そして、加熱部32の加熱により生じた蒸気が上記の通り矢印F方向に流れるので、毛管力利用ランキンサイクル装置10では、図1に示される如く、循環路18を蒸発器16、膨張機12、凝縮器14の順で循環する作動流体の循環流Ffが生成される構成である。   For this reason, in the evaporator 16, since the liquid sucked into the capillary structure 30 by capillary force is continuously evaporated (discharged) from the liquid surface, the liquid on the upstream end 30A side of the capillary structure 30 is The capillary structure 30 is continuously sucked into the capillary structure 30 by a capillary force so as to compensate for the liquid level, and is driven in the direction of arrow F macroscopically. And since the vapor | steam produced by the heating of the heating part 32 flows to the arrow F direction as above-mentioned, in the capillary force utilization Rankine cycle apparatus 10, as FIG. 1 shows, the circulation path 18 is made into the evaporator 16, the expander 12, In this configuration, a circulating flow Ff of the working fluid that circulates in the order of the condenser 14 is generated.

この点ついて、図3について補足する。図3は、毛細管構造体30を構成する1つの毛管部(細孔)35を模式的に示したものであり、加熱部32から熱供給を受けることで、毛管部35内には、毛細管構造体30を構成する固体(セラミックス、ガラス、金属等)、液体、蒸気(気体)の界面が発生する。このため、液体の圧力をP、蒸気の圧力をPとすると、毛管部35では、ラプラスの法則に従い、液体を蒸気側に送り出す圧力又は圧力差(P−P)が生じる。 This point will be supplemented with reference to FIG. FIG. 3 schematically shows one capillary part (pore) 35 constituting the capillary structure 30, and is supplied with heat from the heating part 32. An interface of solid (ceramics, glass, metal, etc.), liquid, and vapor (gas) constituting the body 30 is generated. Therefore, the pressure of the liquid P L, when the pressure of the steam and P G, the capillary unit 35, in accordance with the law of Laplace, the pressure or pressure differential feed the liquid to the vapor side (P G -P L) occurs.

ここで、液体の表面張力をγ、毛管部35の半径をR、毛管部35内壁面に対する液体の接触角をθとすると、圧力(P−P)は、
−P = γ{1/(R/cosθ)+1/(R/cosθ)}
= (2γcosθ)/R
となる。なお、多数の毛管部(細孔)35を設けた場合も、ほぼ同様に考えることができる。
蒸発器16では、上記の(P−P)をポンプ機能の昇圧分として把握することができる。図4に示される如く、代表的な作動流体である水(表面張力:0.072[N/m])、エタノール(表面張力:0.023[N/m])、塩化メチレン(表面張力:0.028[N/m])、HFC−R134a(表面張力:0.008[N/m])、HCFC−225(表面張力:0.016[N/m])では、毛管部35の半径Rに応じて、昇圧可能な理論圧力(P−P)を得ることができる。なお、図4は、毛細管構造体30として、内径D(内半径R)の直線状の毛管部35を多数束ねた毛細管構造体30を用いることを前提に、作動流体として純水流体、温度は常温、接触角θを0(毛管部35の濡れ性最大)の条件とした場合の計算結果である。
Here, when the surface tension of the liquid is γ, the radius of the capillary portion 35 is R, and the contact angle of the liquid with respect to the inner wall surface of the capillary portion 35 is θ, the pressure (P G -P L ) is
P G −P L = γ {1 / (R / cos θ) + 1 / (R / cos θ)}
= (2γcosθ) / R
It becomes. In addition, when many capillary parts (pores) 35 are provided, it can be considered substantially the same.
In the evaporator 16, the above (P G −P L ) can be grasped as the boosting amount of the pump function. As shown in FIG. 4, typical working fluids such as water (surface tension: 0.072 [N / m]), ethanol (surface tension: 0.023 [N / m]), methylene chloride (surface tension: 0.028 [N / m]), HFC-R134a (surface tension: 0.008 [N / m]), HCFC-225 (surface tension: 0.016 [N / m]), the radius of the capillary portion 35 Depending on R, a theoretical pressure (P G -P L ) that can be increased can be obtained. In FIG. 4, assuming that a capillary structure 30 in which a large number of linear capillary portions 35 having an inner diameter D (inner radius R) is used as the capillary structure 30, a pure water fluid and a temperature are used as the working fluid. It is a calculation result when normal temperature and contact angle θ are 0 (maximum wettability of capillary part 35).

また、毛細管構造体30の細孔(気孔)の径(上記した内半径Rの2倍に相当)は、作動流体の流れ方向の下流端30B側ほど小さくすることが望ましい。この実施形態では、毛細管構造体30の細孔は、下流端30Bで10「μm」以下とされている。   Further, it is desirable that the diameter of the pores (pores) of the capillary structure 30 (corresponding to twice the above-mentioned inner radius R) is made smaller toward the downstream end 30B side in the working fluid flow direction. In this embodiment, the pores of the capillary structure 30 are 10 μm or less at the downstream end 30B.

次に、本実施形態の作用を説明する。   Next, the operation of this embodiment will be described.

上記構成の毛管力利用ランキンサイクル装置10では、加熱部32による毛細管構造体30内の液体の加熱を開始すると、毛細管構造体30の下流端30B側の液体が蒸発する。この蒸発に伴って、毛細管構造体30(の各毛管部35)では、液位を補うように毛管力にて液体が吸い込まれる。このため、毛細管構造体30(内の液体)は、蒸気が上流端30A側に流動することを禁止する逆止弁の如く機能する。   In the Rankine cycle apparatus 10 using the capillary force configured as described above, when the heating of the liquid in the capillary structure 30 by the heating unit 32 is started, the liquid on the downstream end 30B side of the capillary structure 30 evaporates. Along with this evaporation, in the capillary structure 30 (each capillary part 35), the liquid is sucked by the capillary force so as to supplement the liquid level. For this reason, the capillary structure 30 (inside liquid) functions like a check valve that prohibits vapor from flowing toward the upstream end 30A.

したがって、毛管力利用ランキンサイクル装置10では、シェル28(蒸発器16)内の圧力(P又はP−P)が高まって、矢印F方向に向かう蒸気流が生成される。この蒸気は、気体配管24を通じて膨張機12に供給され、該膨張機12にて膨張することで機械要素に機械エネルギーを付与する。膨張機12で付与(変換)された機械エネルギーは、該膨張機12に接続された負荷26にて各種仕事に変換される。 Therefore, the capillary force available Rankine cycle system 10, the shell 28 increasing pressure (evaporator 16) in (P G or P G -P L) is, steam flow towards the direction of arrow F is generated. The steam is supplied to the expander 12 through the gas pipe 24 and expands in the expander 12 to give mechanical energy to the machine element. The mechanical energy applied (converted) by the expander 12 is converted into various works by a load 26 connected to the expander 12.

膨張機12で膨張された低圧蒸気は、配管20を通じて凝縮器14に導入される。凝縮器14では、蒸気は冷媒等に放熱しつつ凝縮すなわち液化される。この液体は、液体配管22を通じて上流端28Aからシェル28に流入される。この液体は、毛細管構造体30の上流端30A端に至ると、毛管力にて毛細管構造体30に吸い込まれる。   The low-pressure steam expanded by the expander 12 is introduced into the condenser 14 through the pipe 20. In the condenser 14, the vapor is condensed or liquefied while dissipating heat to the refrigerant or the like. This liquid flows into the shell 28 from the upstream end 28 </ b> A through the liquid pipe 22. When the liquid reaches the upstream end 30 </ b> A end of the capillary structure 30, the liquid is sucked into the capillary structure 30 by capillary force.

このように、毛管力利用ランキンサイクル装置10では、蒸発器16の加熱部32により毛細管構造体30の加熱を開始するだけで、循環路18における作動流体の循環が開始され、かつ加熱部32による加熱を維持することでこの循環が維持される。したがって、毛管力利用ランキンサイクル装置10では、熱以外の外部エネルギーを投入することなく、膨張機12から機械エネルギー(仕事)を取り出し、負荷26にて消費することができる。   As described above, in the Rankine cycle device 10 using the capillary force, the heating fluid 32 is started by the heating unit 32 of the evaporator 16, and the circulation of the working fluid in the circulation path 18 is started. This circulation is maintained by maintaining the heating. Therefore, in the Rankine cycle apparatus 10 using capillary force, mechanical energy (work) can be taken out from the expander 12 and consumed by the load 26 without inputting external energy other than heat.

以上説明したように、毛管力利用ランキンサイクル装置10では、蒸発器とポンプとの一体化、別言すれば蒸気発生機能と流体駆動機能との蒸発器16への集約化が図られ、システムを簡素化することができる。   As described above, in the Rankine cycle apparatus 10 using capillary force, the evaporator and the pump are integrated, in other words, the steam generation function and the fluid drive function are integrated into the evaporator 16, and the system is It can be simplified.

また、毛管力利用ランキンサイクル装置10では、例えば外部動力にて駆動されるポンプを備えた構成(一般的なランキンサイクル)のように、熱以外の外部投入動力(例えば、電気的、機械的エネルギー)が必要なく、ランキンサイクルの効率を向上させることができる。この点については、後述する適用例と併せて説明することとする。   Further, in the Rankine cycle apparatus 10 using capillary force, for example, a configuration including a pump driven by external power (general Rankine cycle), external input power other than heat (for example, electrical and mechanical energy) ) Is not necessary, and the efficiency of the Rankine cycle can be improved. This point will be described together with application examples described later.

さらに、毛管力利用ランキンサイクル装置10では、毛細管構造体30(及び加熱部32)が作動流体に駆動力を付与するため、換言すれば、機械仕事を流体の駆動力(圧力)に変換するポンプの如き可動部が存在しないため、装置全体としての信頼性を向上することができる。また、ポンプ(及びその補機類)の部品点数を減らすことができ、装置全体としてコストダウンを図ることができる。   Furthermore, in the Rankine cycle apparatus 10 using capillary force, the capillary structure 30 (and the heating unit 32) applies a driving force to the working fluid. In other words, a pump that converts mechanical work into a driving force (pressure) of the fluid. Since there is no movable part like this, the reliability of the entire apparatus can be improved. In addition, the number of parts of the pump (and its accessories) can be reduced, and the cost of the entire apparatus can be reduced.

またここで、毛管力利用ランキンサイクル装置10では、シェル28の流路断面の全面に亘る毛細管構造体30を設けたため、上記の如く加熱部32にて毛細管構造体30を加熱することで、作動流体が循環路18を循環する循環流Ffを生成することができる。換言すれば、毛管力利用ランキンサイクル装置10では、熱サイフォンを有する構成の如く重力を利用したり、毛管型のヒートパイプの如く毛管力にて液体を駆動するためのウィックを系の全長に亘り設けたりすることなく、作動流体に循環路18を循環させることができるため、膨張機12、凝縮器14、蒸発器16の配置や寸法に制約がない。   Further, here, in the capillary force utilization Rankine cycle device 10, since the capillary structure 30 is provided over the entire surface of the flow path cross section of the shell 28, the capillary structure 30 is operated by heating the capillary structure 30 with the heating unit 32 as described above. A circulating flow Ff in which the fluid circulates in the circulation path 18 can be generated. In other words, in the Rankine cycle device 10 using the capillary force, the wick for driving the liquid by the capillary force is used over the entire length of the system, such as a configuration having a thermosyphon, or a capillary type heat pipe. Since it is possible to circulate the circulation path 18 in the working fluid without providing it, the arrangement and dimensions of the expander 12, the condenser 14, and the evaporator 16 are not limited.

さらに、毛管力利用ランキンサイクル装置10では、膨張機12、凝縮器14、蒸発器16が配管20、液体配管22、気体配管24にてそれぞれ連通されているため、各要素を一体に設ける構成のように膨張機12、凝縮器14、蒸発器16の配置や寸法に制約が生じてしまうことがない。すなわち、毛管力利用ランキンサイクル装置10では、例えば電動等のポンプを有する一般的な構成と比較して、膨張機12、凝縮器14、蒸発器16の配置や寸法に対し制約が増えることはない。逆に、上記した如くポンプを設ける必要がないので、各要素の配置や寸法の自由度が向上する。   Furthermore, in the Rankine cycle apparatus 10 using capillary force, the expander 12, the condenser 14, and the evaporator 16 are communicated with each other through the pipe 20, the liquid pipe 22, and the gas pipe 24, so that each element is integrally provided. Thus, there are no restrictions on the arrangement and dimensions of the expander 12, the condenser 14, and the evaporator 16. In other words, the capillary force Rankine cycle device 10 does not increase restrictions on the arrangement and dimensions of the expander 12, the condenser 14, and the evaporator 16 as compared with a general configuration having an electric pump, for example. . On the other hand, since it is not necessary to provide a pump as described above, the degree of freedom of arrangement and dimensions of each element is improved.

このように、本実施形態に係る毛管力利用ランキンサイクル装置10では、熱以外の外部エネルギーに頼ることなく作動でき、かつ配置や寸法の自由度が高い。   Thus, in the capillary force utilization Rankine cycle apparatus 10 which concerns on this embodiment, it can operate | move without depending on external energy other than a heat | fever, and the freedom degree of arrangement | positioning and a dimension is high.

(蒸発器の変形例)
図5には、第1変形例に係る蒸発器40が模式的な平面図にて示されている。この図に示される如く、蒸発器40は、ブロック状(例えば、円柱状や角柱状)に形成された毛細管構造体30に代えて、中央部に液体導入孔42Aを有する環状の毛細管構造体42を備える点で、第1の実施形態に係る蒸発器16とは異なる。
(Variation of evaporator)
FIG. 5 shows a schematic plan view of an evaporator 40 according to a first modification. As shown in this figure, the evaporator 40 has an annular capillary structure 42 having a liquid introduction hole 42A at the center instead of the capillary structure 30 formed in a block shape (for example, a columnar shape or a prismatic shape). Is different from the evaporator 16 according to the first embodiment.

この環状の毛細管構造体42では、作動流体の流れ方向上流である液体導入孔42Aから、その外周部42B(下流)に向けて放射状に液体が流れるようになっている。また、蒸発器40の加熱部44は、環状の毛細管構造体42を外周部42B側から囲む環状に形成されている。したがって、蒸発器40においても、作動流体の流れ方向下流側から加熱部44によって毛細管構造体42が加熱される構成とされている。   In the annular capillary structure 42, the liquid flows radially from the liquid introduction hole 42 </ b> A that is upstream in the flow direction of the working fluid toward the outer peripheral portion 42 </ b> B (downstream). The heating unit 44 of the evaporator 40 is formed in an annular shape that surrounds the annular capillary structure 42 from the outer peripheral portion 42B side. Therefore, also in the evaporator 40, the capillary structure 42 is heated by the heating unit 44 from the downstream side in the flow direction of the working fluid.

蒸発器16に代えて、本第1変形例に係る蒸発器40を備えた毛管力利用ランキンサイクル装置10によっても、上記した実施形態と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。   In place of the evaporator 16, the capillary force-based Rankine cycle device 10 including the evaporator 40 according to the first modification can also obtain the same effect by the same operation as the above-described embodiment.

図6には、第2変形例に係る蒸発器50が模式的な平面図にて示されている。この図に示される如く、蒸発器50は、中央部に液体導入孔52Aを有する環状の毛細管構造体52を備える点で、第変形例に係る蒸発器40と共通するが、毛細管構造体52の外周部52B側に一部の材質が液体導入孔42A側の残余の部分の材質と異なる点で、第1変形例に係る蒸発器40とは異なる。また、第2変形例に係る毛細管構造体52は、独立した(互いに非連通の)直線状管体の集合体である独立毛細管群である点で、多孔体構造である毛細管構造体30、42とは異なる。 FIG. 6 shows a schematic plan view of an evaporator 50 according to a second modification. As shown in this figure, the evaporator 50 is common to the evaporator 40 according to the first modification in that it includes an annular capillary structure 52 having a liquid introduction hole 52A at the center, but the capillary structure 52 This differs from the evaporator 40 according to the first modification in that a part of the material on the outer peripheral portion 52B side is different from the material of the remaining portion on the liquid introduction hole 42A side. In addition, the capillary structure 52 according to the second modified example is an independent capillary group that is an assembly of independent (non-communicating) linear tubes, and is a capillary structure 30, 42 that is a porous structure. Is different.

毛細管構造体52における液体導入孔52A側の部分は、例えば微小径を有するガラス管の集合体にて構成されて、毛管力作用部52Cとされている。一方、毛細管構造体52における外周部52B側の一部は、例えば微小径を有する銅管集合体にて構成されて被加熱部52Dとされている。すなわち、毛管力作用部52Cは、比較的熱伝導率の低い材料にて構成され、被加熱部52Dは、毛管力作用部52Cに対し十分に熱伝導率が高い材料にて構成されている。   The portion of the capillary structure 52 on the liquid introduction hole 52A side is constituted by, for example, an aggregate of glass tubes having a minute diameter, and serves as a capillary force acting portion 52C. On the other hand, a part of the capillary structure 52 on the side of the outer peripheral portion 52B is made of, for example, a copper tube assembly having a minute diameter and is a heated portion 52D. That is, the capillary force acting part 52C is made of a material having a relatively low thermal conductivity, and the heated part 52D is made of a material having a sufficiently high thermal conductivity with respect to the capillary force acting part 52C.

このため、毛細管構造体52は、加熱部44からの加熱により、主に被加熱部52Dにおいて液体への熱供給(吸熱)が行われ、毛管力作用部52Cでの熱供給(蒸発)が抑制されるようになっている。また、毛細管構造体52では、被加熱部52Dは、毛管力作用部52Cに対し径方向の寸法が十分に小とされている。すなわち、毛細管構造体52では、蒸気が被加熱部52Dを流動する長さが小さく抑えられている。   For this reason, the capillary structure 52 is mainly supplied with heat (heat absorption) in the heated part 52D by heating from the heating part 44, and the heat supply (evaporation) in the capillary force acting part 52C is suppressed. It has come to be. In the capillary structure 52, the heated portion 52D has a sufficiently small radial dimension relative to the capillary force acting portion 52C. That is, in the capillary structure 52, the length that the steam flows through the heated portion 52D is kept small.

さらに、毛細管構造体52では、被加熱部52Dの毛管径が毛管力作用部52Cの毛管径よりも小さく毛管本数は大(すなわち気孔率は大)とされている。このため、液体と被加熱部52Dとの接触面積が増し、作動流体が被加熱部52Dにおいて効率的に気化されるようになっている。   Further, in the capillary structure 52, the capillary diameter of the heated part 52D is smaller than the capillary diameter of the capillary force acting part 52C, and the number of capillaries is large (that is, the porosity is large). For this reason, the contact area between the liquid and the heated portion 52D is increased, and the working fluid is efficiently vaporized in the heated portion 52D.

蒸発器16に代えて、本第2変形例に係る蒸発器50を備えた毛管力利用ランキンサイクル装置10によっても、上記した実施形態と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。   In place of the evaporator 16, the capillary force utilizing Rankine cycle device 10 including the evaporator 50 according to the second modification can also obtain the same effect by the same operation as the above-described embodiment.

また、第2変形例に係る蒸発器50を備えた構成では、加熱部44による加熱によって毛管力作用部52Cでの液体の蒸発が抑制されるので、例えば、毛管力作用部52Cに相当する部分で液体の蒸発が生じる構成と比較して、液体の気化すなわち体積膨張による圧力損失の増大が抑制される。すなわち、蒸発器50では、被加熱部52Dの設定範囲によって、毛細管構造体52内における液体の蒸発部位を所望の位置に設定(コントロール)することができる。さらに、熱伝導率の高い材料で被加熱部52Dを構成しているので、作動流体の気化が促進されると共に、該作動流体(蒸気)の過熱(スーパーヒート)すなわち蒸気圧の増大を効率的に果たすことができる。   Further, in the configuration including the evaporator 50 according to the second modified example, the evaporation of the liquid in the capillary force acting unit 52C is suppressed by the heating by the heating unit 44. For example, the portion corresponding to the capillary force acting unit 52C In comparison with the configuration in which liquid evaporation occurs, increase in pressure loss due to liquid vaporization, that is, volume expansion, is suppressed. In other words, the evaporator 50 can set (control) the evaporation site of the liquid in the capillary structure 52 at a desired position according to the setting range of the heated portion 52D. Furthermore, since the heated portion 52D is made of a material having high thermal conductivity, vaporization of the working fluid is promoted, and overheating (superheat) of the working fluid (steam), that is, an increase in vapor pressure is efficiently performed. Can be fulfilled.

なお、第2変形例では、環状の毛細管構造体52に対し独立毛細管群を適用した例を示したが、毛細管構造体30を独立毛細管群として構成しても良い。この場合、毛細管構造体52と同様に熱伝導率の異なる2種の材質を用いても良く、単一の材質で独立毛細管群を構成しても良い。したがって、毛細管構造体52を単一の材質から成る独立毛細管群として構成することも可能である。   In the second modification, an example in which an independent capillary group is applied to the annular capillary structure 52 is shown, but the capillary structure 30 may be configured as an independent capillary group. In this case, two types of materials having different thermal conductivities may be used similarly to the capillary structure 52, and an independent capillary group may be formed of a single material. Therefore, the capillary structure 52 can be configured as an independent capillary group made of a single material.

また、第2変形例では、毛細管構造体52の上流側と下流側とで熱伝導率の異なる材質とした例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、多孔体で構成された毛細管構造体30、42の下流側と上流側とで熱伝導率を異ならせる構成としても良い。この場合、下流側には例えば銅や銅合金等の焼結金属を用いる一方、上流側にはセラミックスの焼結体や多孔質ガラス、比較的熱伝導率の低い金属の焼結体を用いることができる。   Further, in the second modification, the example in which the material having different thermal conductivity is shown on the upstream side and the downstream side of the capillary structure 52 is shown. However, the present invention is not limited to this, and is made of, for example, a porous body. Alternatively, the thermal conductivity may be different between the downstream side and the upstream side of the capillary structures 30 and 42. In this case, a sintered metal such as copper or copper alloy is used on the downstream side, while a ceramic sintered body, porous glass, or a sintered metal having a relatively low thermal conductivity is used on the upstream side. Can do.

(自動車への適用例)
図7には、毛管力利用ランキンサイクル装置10が自動車の熱発電システム60に適用された例が模式的なシステム構成図にて示されている。この図に示される如く、自動車の熱発電システム60は、内燃機関であるエンジン62のエンジン冷却水を熱源として発電機(ジェネレータ)64を駆動して発電を行うために、エンジン冷却水の有する熱エネルギーを、発電機64に供給する機械エネルギーに変換する装置として適用されている。図8に示される如く、ここでは、蒸発器50を備えた毛管力利用ランキンサイクル装置10の熱発電システム60への適用例を説明するが、蒸発器50に代えて、蒸発器16、40を用いても良いことはいうまでもない。
(Application example for automobiles)
FIG. 7 is a schematic system configuration diagram illustrating an example in which the capillary force utilization Rankine cycle device 10 is applied to a thermoelectric power generation system 60 of an automobile. As shown in this figure, a thermoelectric power generation system 60 for an automobile uses heat generated by engine cooling water in order to generate electricity by driving a generator 64 using engine cooling water of an engine 62 that is an internal combustion engine as a heat source. It is applied as a device that converts energy into mechanical energy supplied to the generator 64. As shown in FIG. 8, here, an application example of the capillary force utilization Rankine cycle device 10 provided with the evaporator 50 to the thermoelectric power generation system 60 will be described. However, instead of the evaporator 50, the evaporators 16 and 40 are replaced with each other. Needless to say, it may be used.

具体的には、図7に示される如く、蒸発器50は、エンジン62から排出された高温(略90[℃])のエンジン冷却水を熱源(高温熱源御)とした加熱部44にて作動流体を蒸発させ、凝縮器14は、ラジエータ66で走行風Wrとの熱交換により冷却された低温(略40[℃])のエンジン冷却水(低温熱源)の温度で作動流体を冷却して凝縮させるようになっている。したがって、加熱部44は、冷却水の循環路65に連通されて毛細管構造体52との熱交換を行う流路(後述するウォータジャケット72)として構成され、熱交換器である蒸発器50を構成している。   Specifically, as shown in FIG. 7, the evaporator 50 operates in a heating unit 44 that uses high-temperature (approximately 90 ° C.) engine cooling water discharged from the engine 62 as a heat source (high-temperature heat source control). The fluid is evaporated, and the condenser 14 cools the working fluid at the temperature of the low-temperature (approximately 40 [° C.]) engine cooling water (low-temperature heat source) cooled by the heat exchange with the traveling wind Wr by the radiator 66 and condenses. It is supposed to let you. Therefore, the heating unit 44 is configured as a flow path (water jacket 72 described later) that communicates with the cooling water circulation path 65 and exchanges heat with the capillary structure 52, and constitutes the evaporator 50 that is a heat exchanger. is doing.

また、凝縮器14は、ラジエータ66に対し車両前後方向の前側又は後側に近接して配置されており、該ラジエータ66と同様にコルゲートフィンを有する強制対流熱交換器として構成されている。すなわち、この適用例では、ラジエータ66に隣接配置された凝縮器14は、走行風Wrにてラジエータ66と共に冷却されることで、冷却性能を向上させている。   The condenser 14 is disposed close to the front or rear side in the vehicle front-rear direction with respect to the radiator 66, and is configured as a forced convection heat exchanger having corrugated fins similarly to the radiator 66. That is, in this application example, the condenser 14 disposed adjacent to the radiator 66 is cooled together with the radiator 66 by the traveling wind Wr, thereby improving the cooling performance.

膨張機12は、スクロール型膨張機とされ、熱エネルギーを機械エネルギーに変換するようになっている。そして、負荷26として上記した発電機64が採用されており、膨張機12が変換した機械エネルギーをさらに電気エネルギーに変換するようになっている。この交流の電気エネルギーは、インバータ68によって直流の電気エネルギーに変換され、バッテリ70に蓄電(充電)されるようになっている。なお、発電機64が直流の電力を出力する場合には、発電機64からバッテリ70に直接的に蓄電する構成とすれば良い。   The expander 12 is a scroll expander, and converts heat energy into mechanical energy. The generator 64 described above is adopted as the load 26, and the mechanical energy converted by the expander 12 is further converted into electric energy. The AC electrical energy is converted into DC electrical energy by the inverter 68 and stored (charged) in the battery 70. In the case where the generator 64 outputs DC power, a configuration in which the power is directly stored in the battery 70 from the generator 64 may be used.

蒸発器50は、毛細管構造体52の液体導入孔52Aに液体が流入されるように、シェル28の上流端28Aである底壁部の中央部が液体配管22の下流端に接続されている。また、シェル28の下流端28Bである外周部には、エンジン62から排出されたエンジン冷却水を流通させるウォータジャケット72が設けられている。すなわち、ウォータジャケット72に高温のエンジン冷却水が流通されて加熱部44が構成されるようになっている。   In the evaporator 50, the central portion of the bottom wall portion which is the upstream end 28 </ b> A of the shell 28 is connected to the downstream end of the liquid pipe 22 so that the liquid flows into the liquid introduction hole 52 </ b> A of the capillary structure 52. Further, a water jacket 72 for circulating the engine cooling water discharged from the engine 62 is provided on the outer peripheral portion which is the downstream end 28 </ b> B of the shell 28. That is, high-temperature engine coolant is circulated through the water jacket 72 so that the heating unit 44 is configured.

また、この適用例における蒸発器50では、シェル28の上流端28A側と反対側の底壁部における外周端部には、蒸気出口28Cが形成されている。このシェル28には、蒸気出口28Cを覆うようにヘッダ部材74が取り付けられており、このヘッダ部材74に気体配管24の上流端が接続されている。   Further, in the evaporator 50 in this application example, a steam outlet 28 </ b> C is formed at the outer peripheral end portion of the bottom wall portion opposite to the upstream end 28 </ b> A side of the shell 28. A header member 74 is attached to the shell 28 so as to cover the steam outlet 28 </ b> C, and the upstream end of the gas pipe 24 is connected to the header member 74.

以上説明した自動車の熱発電システム60を構成する毛管力利用ランキンサイクル装置10では、蒸発器50、気体配管24、及び膨張機12は、例えば断熱材にて被覆されて断熱構造とされている。これにより、蒸発器50にて高圧気体になった作動流体(の一部)が膨張機12に至る過程で凝縮してしまうことが抑制されるようになっている。また、気体配管24は、可能な限り短く設定(配策)され、該気体配管24空熱が逃げることが抑制される構造とされている。   In the capillary power utilization Rankine cycle device 10 constituting the automobile thermoelectric generation system 60 described above, the evaporator 50, the gas pipe 24, and the expander 12 are covered with, for example, a heat insulating material to form a heat insulating structure. Thereby, it is suppressed that the working fluid (part) which became high-pressure gas in the evaporator 50 is condensed in the process of reaching the expander 12. Further, the gas pipe 24 is set (routed) as short as possible so that the air heat of the gas pipe 24 is prevented from escaping.

さらに、この毛管力利用ランキンサイクル装置10では、膨張機12と凝縮器14とを繋ぐ配管20が断熱構造とされている。これにより、膨張機12で膨張された低圧の作動流体(蒸気)が凝縮器14に至る前に凝縮されることが抑制されるようになっている。すなわち、毛管力利用ランキンサイクル装置10では、配管20出口の作動流体の凝縮により作動流体の逆流が生じることが防止される構成とされている。   Furthermore, in this Rankine-cycle apparatus 10 using capillary force, the piping 20 that connects the expander 12 and the condenser 14 has a heat insulating structure. Thereby, it is suppressed that the low-pressure working fluid (steam) expanded by the expander 12 is condensed before reaching the condenser 14. That is, in the Rankine cycle apparatus 10 using capillary force, the backflow of the working fluid is prevented from occurring due to the condensation of the working fluid at the outlet of the pipe 20.

また、この毛管力利用ランキンサイクル装置10では、作動流体として、例えば図4で例示した各種の材質を用いることができる。この作動流体の毛管力利用ランキンサイクル装置10への封入、密閉は、例えば、毛管力利用ランキンサイクル装置10の系内を高真空にした後、該毛管力利用ランキンサイクル装置10の系内に作動流体を注入することで行うことができる。また、毛管力利用ランキンサイクル装置10のサイクルの動作温度(高温熱源温度、低温熱源温度)は、内部圧力(飽和蒸気圧)を調整することで設定することができる。   Moreover, in this Rankine-cycle apparatus 10 using capillary force, the various materials illustrated, for example in FIG. 4 can be used as a working fluid. The working fluid is sealed and sealed in the Rankine cycle device 10 using the capillary force, for example, after the inside of the Rankine cycle device 10 using the capillary force is evacuated to a high vacuum, the Rankine cycle device 10 using the capillary force is operated in the system. This can be done by injecting a fluid. Moreover, the operating temperature (high temperature heat source temperature, low temperature heat source temperature) of the cycle of the capillary force utilizing Rankine cycle device 10 can be set by adjusting the internal pressure (saturated vapor pressure).

次に、自動車の熱発電システム60の動作を説明する。   Next, the operation of the automobile thermoelectric generator system 60 will be described.

上記構成の自動車の熱発電システム60では、エンジン62が始動されてエンジン冷却水の温度が上昇すると、毛細管構造体52がウォータジャケット72を流通するエンジン冷却水(加熱部44)にて外周側から加熱される。この熱は、主に熱伝導率の高い材料より成る被加熱部52Dに伝えられ、該被加熱部52Dに接触した液体(液相の作動流体)は、蒸発される。このため、上述したように、毛管力利用ランキンサイクル装置10では、循環路18を循環する作動流体の循環流Ffが生成される。   In the automobile thermoelectric generation system 60 configured as described above, when the engine 62 is started and the temperature of the engine cooling water rises, the capillary structure 52 flows from the outer peripheral side with the engine cooling water (heating unit 44) that flows through the water jacket 72. Heated. This heat is transmitted to the heated part 52D mainly made of a material having high thermal conductivity, and the liquid (liquid phase working fluid) in contact with the heated part 52D is evaporated. For this reason, as described above, in the capillary force utilization Rankine cycle device 10, the circulating flow Ff of the working fluid circulating in the circulation path 18 is generated.

この作動流体の循環流Ffにより、膨張機12には蒸発器50で発生された高圧の蒸気が気体配管24を通じて供給され、この蒸気の膨張に伴い膨張機12が回転駆動される。これにより、負荷26である発電機64が回転に伴い発電を行い、この電力がバッテリ70に蓄電される。   Due to the circulating flow Ff of the working fluid, high-pressure steam generated in the evaporator 50 is supplied to the expander 12 through the gas pipe 24, and the expander 12 is rotationally driven as the steam expands. As a result, the generator 64 that is the load 26 generates electric power as it rotates, and this electric power is stored in the battery 70.

一方、膨張機12で膨張された低圧の蒸気は、配管20を通じて凝縮器14に流入され、ラジエータ66と共に走行風Wrと熱交換することで冷却されて凝縮される。この凝縮により生じた液体は、液体配管22を通じて蒸発器50の液体導入孔52A内の液体と連続しているので、毛細管構造体52での毛管力及び蒸発による駆動力により、蒸発器50の毛細管構造体52に順次導かれる。すなわち、上記の通り作動流体の循環流Ffが生成されている。なお、凝縮器14が蒸発器50に対し重力方向の上側に配置されている構成では、作動流体の循環に凝縮器14と蒸発器50との高低差も利用されることとなる。   On the other hand, the low-pressure steam expanded by the expander 12 flows into the condenser 14 through the pipe 20 and is cooled and condensed by exchanging heat with the traveling wind Wr together with the radiator 66. Since the liquid generated by this condensation is continuous with the liquid in the liquid introduction hole 52A of the evaporator 50 through the liquid pipe 22, the capillary of the evaporator 50 is driven by the capillary force in the capillary structure 52 and the driving force by evaporation. The structure 52 is sequentially guided. That is, as described above, the circulating fluid Ff of the working fluid is generated. In the configuration in which the condenser 14 is disposed above the evaporator 50 in the direction of gravity, the difference in height between the condenser 14 and the evaporator 50 is also used for circulating the working fluid.

以上により、自動車の熱発電システム60では、単にエンジン62が運転されるだけで、毛管力利用ランキンサイクル装置10の循環路18に作動流体の循環流Ffが生じ、バッテリ70に電力が蓄えられる。   As described above, in the thermoelectric power generation system 60 of the automobile, the engine 62 is simply operated, and the circulating fluid Ff of the working fluid is generated in the circulation path 18 of the capillary force utilizing Rankine cycle device 10, and electric power is stored in the battery 70.

以下、毛管力利用ランキンサイクル装置10が適用された自動車の熱発電システム60の評価例を説明する。ここでは、上記の通り高温熱源の温度を90[℃]、低温熱源の温度を40[℃]、10.15モード走行時のエンジン冷却水への廃熱(毛管力利用ランキンサイクル装置10への入熱量)Qを4[kW]とし、作動流体としてエタノールを用いた例について説明する。なお、サイクルは理想的なサイクルを仮定し、スーパーヒートは考えない。損失としては、膨張仕事取り出し時、発電時、及びポンプ圧送時のみを考慮する。ここでは、膨張効率、発電効率、循環ポンプ効率として、それぞれ一般的な値である0.8、0.95、0.6を用いることとする。   Hereinafter, an evaluation example of the automotive thermoelectric power generation system 60 to which the capillary force utilization Rankine cycle device 10 is applied will be described. Here, as described above, the temperature of the high-temperature heat source is 90 [° C.], the temperature of the low-temperature heat source is 40 [° C.], and the waste heat to the engine cooling water during the 10.15 mode driving (capillary force utilization Rankine cycle device 10 An example in which the amount of heat input) Q is 4 [kW] and ethanol is used as the working fluid will be described. The cycle assumes an ideal cycle and does not consider superheat. As the loss, only the expansion work is taken out, the power is generated, and the pump is pumped. Here, general values of 0.8, 0.95, and 0.6 are used as the expansion efficiency, power generation efficiency, and circulation pump efficiency, respectively.

作動流体(エタノール)の蒸発器50での蒸気圧Pe、凝縮器14での蒸気圧Pcは、アントワン定数に基づき推定すると、図9に示す如くなる。この図9から、Pe≒158[kPa]、Pc≒18[kPa]を読み取ることができる。   When the vapor pressure Pe of the working fluid (ethanol) in the evaporator 50 and the vapor pressure Pc in the condenser 14 are estimated based on the Antoine constant, they are as shown in FIG. From FIG. 9, Pe≈158 [kPa] and Pc≈18 [kPa] can be read.

また、図10に示すモリエル線図(P−h線図)を用いて、上記した入熱量(4[kW])に基づいて、作動流体の質量流量mを算出すると、以下の如くなる。
m = 4[kW]/{350−(−640)}[kJ/kg]
≒ 0.004[kg/s]
Further, when the mass flow rate m of the working fluid is calculated based on the heat input amount (4 [kW]) using the Mollier diagram (Ph diagram) shown in FIG. 10, the following is obtained.
m = 4 [kW] / {350-(− 640)} [kJ / kg]
≒ 0.004 [kg / s]

この質量流量mによって取り出すことのできる最大理論仕事Lethは、
Leth = 0.004[kg/s]×(350−278)[kJ/kg]
≒ 0.288[kW]
となるので、膨張効率を加味した実質仕事Leは、
Le = 0.8×0.288[kW] ≒ 0.230[kW]
となる。
The maximum theoretical work Let that can be taken out by this mass flow rate m is
Let = 0.004 [kg / s] × (350-278) [kJ / kg]
≒ 0.288 [kW]
Therefore, the real work Le considering the expansion efficiency is
Le = 0.8 × 0.288 [kW] ≒ 0.230 [kW]
It becomes.

さらに、発電効率を加味した実質発電量Eは、
E = 0.95×0.230[kW] ≒ 0.219[kW]
となる。
Furthermore, the actual power generation amount E, taking into account power generation efficiency,
E = 0.95 × 0.230 [kW] ≈0.219 [kW]
It becomes.

また、必要ポンプ仕事Lpについては、低圧Pcから高圧Peへ流体を輸送するため、
Lp = 1/0.6×m×(Pe−Pc)/ρ
で表される。ρは、作動流体であるエタノールの密度であり、40℃の場合の値である722[kg/m]を用いると、
Lp = 1/0.6×0.004[kg/s]
×(Pe−Pc)[kPa]/ρ[kg/m
≒ 1.22[W]
となる。
Moreover, in order to transport the fluid from the low pressure Pc to the high pressure Pe for the necessary pump work Lp,
Lp = 1 / 0.6 × m × (Pe−Pc) / ρ
It is represented by ρ is the density of ethanol as a working fluid, and when 722 [kg / m 3 ], which is a value at 40 ° C., is used,
Lp = 1 / 0.6 × 0.004 [kg / s]
× (Pe-Pc) [kPa] / ρ [kg / m 3 ]
≒ 1.22 [W]
It becomes.

以上により、蒸発器とは別に、外部動力にて駆動されるポンプを備えるランキンサイクル装置を適用して構成された自動車の熱発電システムの効率ηcは、
ηc = (E−Lp)/Q
= (0.219−0.00122)[kW]/4[kW]
≒ 0.544
となる。
As described above, the efficiency ηc of the automobile thermoelectric generation system configured by applying the Rankine cycle device including a pump driven by external power separately from the evaporator is
ηc = (E−Lp) / Q
= (0.219-0.00122) [kW] / 4 [kW]
≒ 0.544
It becomes.

これに対して、毛管力利用ランキンサイクル装置10を適用した自動車の熱発電システム60では、作動流体の循環に外部動力を投入することがないので、Lp=0となる。このため、毛管力利用ランキンサイクル装置10の効率η10は、
η10 = (E)/Q = (0.219)[kW]/4[kW]
≒ 0.547
となる。このように、毛管力利用ランキンサイクル装置10が適用された自動車の熱発電システム60では、外部動力を用いて駆動されるポンプを備えた構成と比較して、サイクル効率が向上することが確認された。
In contrast, in the automobile thermoelectric power generation system 60 to which the capillary force utilizing Rankine cycle device 10 is applied, external power is not input to the circulation of the working fluid, so that Lp = 0. Therefore, the efficiency η 10 of the capillary force utilizing Rankine cycle device 10 is
η 10 = (E) / Q = (0.219) [kW] / 4 [kW]
≒ 0.547
It becomes. Thus, in the thermoelectric power generation system 60 of the automobile to which the capillary force utilization Rankine cycle device 10 is applied, it is confirmed that the cycle efficiency is improved as compared with the configuration including the pump driven using external power. It was.

なお、作動流体をエタノールとして、上記した熱発電システム60を構成する毛管力利用ランキンサイクル装置10のサイクルを成立させるためには、圧力差(Pe−Pc)が略140[kPa]であることから、図4より、毛細管径(多孔体の気孔径)が略0.6μmの毛細管構造体52を用いれば良いことが判る。   In order to establish a cycle of the capillary force utilization Rankine cycle device 10 constituting the thermoelectric power generation system 60 using ethanol as the working fluid, the pressure difference (Pe−Pc) is approximately 140 [kPa]. From FIG. 4, it can be seen that a capillary structure 52 having a capillary diameter (pore diameter of the porous body) of approximately 0.6 μm may be used.

なお、エタノール以外の作動流体を用いた場合についても、上記の例と同様に評価することができる。   In addition, it can evaluate similarly to said example also about the case where working fluids other than ethanol are used.

また、上記した適用例では、高温熱源としてラジエータ66に対する上流側のエンジン冷却水を用いた例を示したが、これに限られることはなく、例えば、トランスミッションの廃熱、(オイル、トランスミッションの外壁等)、走行用モータ(ハイブリッド車、電気自動車用)、エンジン廃熱(排気管、オイル、エンジン外壁等)を利用することができる。また、低温熱源は、床下走行風等を利用しても良い。   In the application example described above, an example in which engine cooling water on the upstream side with respect to the radiator 66 is used as a high-temperature heat source has been described. However, the present invention is not limited to this, for example, waste heat of transmission, (oil, outer wall of transmission) Etc.), traveling motors (for hybrid vehicles, electric vehicles), engine waste heat (exhaust pipes, oil, engine outer walls, etc.) can be used. The low-temperature heat source may use underfloor traveling wind or the like.

さらに、上記した適用例では、廃熱利用により発電を行う例を示したが、これに限られることはなく、例えば、トランスミッション冷却、潤滑用のオイルポンプの駆動用途への適用も可能である。   Furthermore, in the application example described above, an example in which power generation is performed by using waste heat has been described, but the present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, transmission use for transmission cooling and lubrication oil pumps.

またさらに、上記した適用例では、自動車への適用例を示したが、これに限られることはなく、例えば、工場廃熱を利用したランキンサイクルの用途に本発明を適宜適用することが可能である。   Furthermore, in the above-described application examples, application examples to automobiles have been shown. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be appropriately applied to Rankine cycle applications using factory waste heat. is there.

本実施形態に係る毛管力利用ランキンサイクル装置のシステム構成図である。It is a system configuration figure of a capillary force utilization Rankine cycle device concerning this embodiment. 本実施形態に係る毛管力利用ランキンサイクル装置を構成する蒸発器を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the evaporator which comprises the capillary force utilization Rankine cycle apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る毛管力利用ランキンサイクル装置を構成する蒸発器による流体駆動力の発生メカニズムを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the generation | occurrence | production mechanism of the fluid drive force by the evaporator which comprises the capillary force utilization Rankine cycle apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る毛管力利用ランキンサイクル装置を構成する毛細管構造体の毛細管径と昇圧可能圧力との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the capillary diameter of the capillary structure which comprises the capillary force utilization Rankine cycle apparatus which concerns on this embodiment, and a pressure | voltage riseable pressure. 本実施形態に係る毛管力利用ランキンサイクル装置を構成する蒸発器の第1変形例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the 1st modification of the evaporator which comprises the capillary force utilization Rankine cycle apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る毛管力利用ランキンサイクル装置を構成する蒸発器の第2変形例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the 2nd modification of the evaporator which comprises the capillary force utilization Rankine cycle apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る毛管力利用ランキンサイクル装置の発電システムへの適用例を示すシステム構成図である。It is a system block diagram which shows the example of application to the electric power generation system of the capillary force utilization Rankine cycle apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る毛管力利用ランキンサイクル装置の発電システムへの適用例における蒸発器の具体的構造を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the specific structure of the evaporator in the example of application to the electric power generation system of the capillary force utilization Rankine cycle apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る毛管力利用ランキンサイクル装置の発電システムへの適用例における作動流体の温度と圧力との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the temperature and pressure of a working fluid in the example of application to the electric power generation system of the capillary force utilization Rankine cycle apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る毛管力利用ランキンサイクル装置の発電システムへの適用例における作動流体のP−h線図である。It is a Ph diagram of a working fluid in an example of application to a power generation system of a capillary force utilization Rankine cycle device concerning this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 毛管力利用ランキンサイクル装置
12 膨張機(膨張要素)
14 凝縮器(凝縮要素)
16 蒸発器(蒸発要素)
22 液体配管(液管)
24 気体配管(蒸気管)
30 毛細管構造体
32 加熱部(加熱部)
35 毛管部
40・50 蒸発器
42・52 毛細管構造体
44 加熱部
10 Capillary Force Utilization Rankine Cycle Device 12 Expander (Expansion Element)
14 Condenser (condensing element)
16 Evaporator (evaporation element)
22 Liquid piping
24 Gas pipe (steam pipe)
30 Capillary structure 32 Heating part (heating part)
35 Capillary part 40/50 Evaporator 42/52 Capillary structure 44 Heating part

Claims (3)

供給された気相の作動流体が膨張し運動エネルギーを外部仕事に変換する膨張要素と、
前記膨張要素から排出された気相の作動流体を凝縮させる凝縮要素と、
互いに非連通の独立した直線状管体の集合体である独立毛細管群として構成されると共に作動流体の流路断面の全面に亘り設けられ前記凝縮要素で凝縮された液相の作動流体を毛管力で駆動するための毛細管構造体、及び、前記毛細管構造体における作動流体の流れ方向の下流端側から熱を供給することで該毛細管構造体中の作動流体を蒸発させる加熱部を含む蒸発要素と、
を備えた毛管力利用ランキンサイクル装置。
An expansion element that expands the supplied gaseous working fluid and converts kinetic energy into external work;
A condensing element for condensing the gas-phase working fluid discharged from the expansion element;
It is configured as an independent capillary group that is an assembly of independent linear pipes that are not in communication with each other, and is provided over the entire surface of the cross section of the working fluid flow path, and the liquid phase working fluid condensed by the condensing element is subjected to capillary force. in the capillary structure for driving, and evaporated comprising pressurized hot section Ru evaporation of the working fluid of the capillary structure in by supplying heat from the downstream end of the flow direction of the working fluid in the capillary structure Elements and
Capillary force utilizing Rankine cycle device.
供給された気相の作動流体が膨張し運動エネルギーを外部仕事に変換する膨張要素と、
前記膨張要素から排出された気相の作動流体を凝縮させる凝縮要素と、
前記凝縮要素と液管を介して連通されると共に前記膨張要素と蒸気管を介して連通され、互いに非連通の独立した直線状管体の集合体である独立毛細管群として構成され液相の作動流体を毛管力で駆動するための毛細管構造体、及び、前記毛細管構造体における作動流体の流れ方向の下流端側から熱を供給することで該毛細管構造体中の作動流体を蒸発させる加熱部を含む蒸発要素と、
を備えた毛管力利用ランキンサイクル装置。
An expansion element that expands the supplied gaseous working fluid and converts kinetic energy into external work;
A condensing element for condensing the gas-phase working fluid discharged from the expansion element;
Operation of the liquid phase configured as a group of independent capillaries that are connected to the condensing element via a liquid pipe and are connected to the expansion element and a vapor pipe and are independent linear tubes. capillary structure for driving the fluid in capillary force, and the pressurized heat Ru evaporation of the working fluid of the capillary structure in by supplying heat from the downstream end of the flow direction of the working fluid in the capillary structure An evaporation element including a portion;
Capillary force utilizing Rankine cycle device.
前記毛細管構造体は、前記加熱部による熱供給側の一部が、液相の作動流体の流入側の部分を構成する毛管力作用部に対し、熱伝導率の高い材料にて構成された被加熱部とされている1又は請求項2記載の毛管力利用ランキンサイクル装置。 In the capillary structure, a part of the heat supply side by the heating unit is made of a material having a high thermal conductivity with respect to the capillary force acting part constituting the part on the inflow side of the liquid-phase working fluid. The Rankine cycle apparatus using capillary force according to claim 1 or 2, which is a heating unit .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104776418A (en) * 2014-01-10 2015-07-15 台州市大江实业有限公司 Column body structure of saturated water generation device

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101087544B1 (en) 2009-10-06 2011-11-29 한국에너지기술연구원 Rankine power cycle and Control system
JP5447314B2 (en) * 2010-09-17 2014-03-19 株式会社デンソー Heat engine
JP5353846B2 (en) * 2010-09-17 2013-11-27 株式会社デンソー Heat engine
JP5370435B2 (en) * 2011-03-08 2013-12-18 株式会社デンソー Heat engine
CN102527069B (en) * 2012-01-12 2016-12-14 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 A kind of Capillary evaporation principle, technique and equipment thereof
JP5594378B2 (en) * 2013-01-24 2014-09-24 株式会社デンソー Heat engine
US11199157B2 (en) * 2017-08-09 2021-12-14 Capricorn Power Pty Ltd Efficient heat recovery engine

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5568462A (en) * 1978-09-02 1980-05-23 Hitachi Ltd Vehicle driver
JPS62247999A (en) * 1986-04-22 1987-10-29 三菱重工業株式会社 Heat exchanger for air conditioning
JPH062507A (en) * 1992-06-19 1994-01-11 Tekunikusu:Kk High-efficiency turbine and manufacture thereof
SE504686C2 (en) * 1994-06-20 1997-04-07 Ranotor Utvecklings Ab Steam buffer for use in a closed-loop steam engine plant
JPH09125913A (en) * 1995-11-01 1997-05-13 Technic:Kk Total heat efficiency turbine
JP2004100636A (en) * 2002-09-12 2004-04-02 Mitsuharu Suzuki Drive engine using surface reciprocal action of liquid and solid
JP4627212B2 (en) * 2005-04-27 2011-02-09 株式会社フジクラ Cooling device with loop heat pipe

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104776418A (en) * 2014-01-10 2015-07-15 台州市大江实业有限公司 Column body structure of saturated water generation device

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