JP7327023B2 - Expander and Rankine cycle device - Google Patents

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Description

本開示は、膨張機およびランキンサイクル装置に関する。 The present disclosure relates to expanders and Rankine cycle devices.

特許文献1は、冷凍効率の高い冷凍空調機を開示する。この冷凍空調機は、シリンダ内への冷媒の導入及びシリンダ内からの冷媒の排出を制御するためのロータリーバルブと、該ロータリーバルブを回転可能に挿入保持するための内部空間を有するハウジングとを備え、ロータリーバルブの外側面とこれに面する上記ハウジングの内面との少なくとも一方に固体潤滑材層を形成した膨張機を有する。 Patent Literature 1 discloses a refrigerating air conditioner with high refrigerating efficiency. This refrigeration air conditioner comprises a rotary valve for controlling the introduction of refrigerant into a cylinder and the discharge of refrigerant from the cylinder, and a housing having an internal space for rotatably inserting and holding the rotary valve. and an expander in which a solid lubricant layer is formed on at least one of the outer surface of the rotary valve and the inner surface of the housing facing the outer surface.

特許文献2は、発電効率の高いランキンサイクル装置、熱電併給システム及びランキンサイクル装置の運転方法を開示する。このランキンサイクル装置は、ポンプ、蒸発器、膨張機、凝縮器及び内部熱交換器を備えている。内部熱交換器は、膨張機から吐出された作動流体とポンプから吐出された作動流体とを熱交換させる。膨張機の出口における作動流体の温度がサイクルの高圧側における飽和温度よりも高くなるように、膨張機の入口における作動流体の温度が設定される。 Patent Literature 2 discloses a Rankine cycle device with high power generation efficiency, a cogeneration system, and a method of operating the Rankine cycle device. This Rankine cycle device comprises a pump, an evaporator, an expander, a condenser and an internal heat exchanger. The internal heat exchanger exchanges heat between the working fluid discharged from the expander and the working fluid discharged from the pump. The temperature of the working fluid at the inlet of the expander is set such that the temperature of the working fluid at the outlet of the expander is above the saturation temperature on the high pressure side of the cycle.

特開2001-272139号公報JP-A-2001-272139 国際公開第2014/087642号WO2014/087642

本開示は、高温部から低温部への熱の移動を低減し、効率、すなわち供給された熱エネルギーに対する発電される電力の比率を向上した膨張機を提供する。 The present disclosure provides an expander with reduced heat transfer from the hot section to the cold section and improved efficiency, ie the ratio of electrical power generated to thermal energy supplied.

本開示は、略円筒形状をなし、第1の端面から外径面に至る第1の通路と、第1の端面の背面側の第2の端面から外径面に至る第2の通路とを有するバルブと、バルブに対して外径面の外側に配置され、作動流体を膨張させる作動室とを有し、作動流体は第1の端面が面する第1の空間から第1の通路を経由して作動室へ吸入され、且つ、作動室から第2の通路を経由して第2の端面が面する第2の空間へ吐出される膨張機、およびこれを用いたランキンサイクル装置である。 The present disclosure has a substantially cylindrical shape and includes a first passage extending from a first end surface to an outer diameter surface and a second passage extending from a second end surface on the back side of the first end surface to the outer diameter surface. and a working chamber arranged outside the outer diameter surface with respect to the valve and expanding the working fluid, the working fluid passing through the first passage from the first space facing the first end face and a Rankine cycle device using the expander in which the air is sucked into a working chamber and discharged from the working chamber through a second passage to a second space facing a second end face.

本開示は、膨張機において、バルブの第1の端面側に高温部である吸入空間、反対の第2の端面側に低温部である吐出空間を配置することで、バルブを介して吸入空間と吐出空間とを隔てて、吸入空間と吐出空間との境界部の表面積を小さくすることで、高温部から低温部への熱の移動を低減する。そのため、高温部の温度低下による作動流体の熱エネルギーの損失を低減することで、熱エネルギーを変換して得られる電力の減少を抑制するので、膨張機の効率を向上することができる。 In the expander, the suction space, which is a high-temperature portion, is arranged on the first end surface side of the valve, and the discharge space, which is a low-temperature portion, is arranged on the opposite second end surface side of the valve. By separating the suction space from the discharge space and reducing the surface area of the boundary portion between the suction space and the discharge space, heat transfer from the high temperature portion to the low temperature portion is reduced. Therefore, by reducing the loss of thermal energy of the working fluid due to the temperature drop in the high-temperature part, the reduction in electric power obtained by converting the thermal energy is suppressed, so the efficiency of the expander can be improved.

実施の形態1における膨張機の縦断面図Longitudinal cross-sectional view of the expander according to Embodiment 1 実施の形態1における膨張機構部の拡大図Enlarged view of the expansion mechanism part in Embodiment 1 図2のA-A面における水平断面図Horizontal cross-sectional view along the AA plane in FIG. バルブの吸入動作を示す模式図Schematic diagram showing the suction operation of the valve バルブの吐出動作を示す模式図Schematic diagram showing the discharge operation of the valve 実施の形態1におけるバルブの斜視図A perspective view of the valve according to Embodiment 1 実施の形態1におけるバルブの正面図Front view of the valve in Embodiment 1 実施の形態1におけるバルブの上面図Top view of the valve in Embodiment 1 実施の形態2におけるランキンサイクル装置の構成図Configuration diagram of a Rankine cycle device according to Embodiment 2

(本開示の基礎となった知見等)
発明者らが本開示に想到するに至った当時、太陽光などの自然エネルギー又は各種排熱を利用するエネルギーシステムの一つとして、ランキンサイクルを有する発電システムの技術があった。このようなランキンサイクル装置は、一般に、高温かつ高圧の作動流体で膨張機を動作させ、膨張機によって作動流体から取り出した動力で発電を行う。
(Knowledge, etc. on which this disclosure is based)
At the time when the inventors came up with the present disclosure, there was a technology of a power generation system having a Rankine cycle as one of the energy systems using natural energy such as sunlight or various types of waste heat. Such a Rankine cycle device generally operates an expander with a high-temperature and high-pressure working fluid, and generates power using power extracted from the working fluid by the expander.

また、膨張機としては、ピストンの往復により容積が変化する作動室と、ハウジングに収納された円筒状のバルブにより作動室への作動流体の導入及び排出を制御する吸排気機構と、を備え、バルブの外側面とハウジングの内面との少なくとも一方に固体潤滑材層を設けることで、バルブとハウジングとの間の摩擦を小さくする技術があった。 Further, the expander comprises a working chamber whose volume changes due to the reciprocation of the piston, and an intake and exhaust mechanism that controls the introduction and discharge of the working fluid to and from the working chamber by a cylindrical valve housed in the housing, There is a technique for reducing friction between the valve and the housing by providing a solid lubricant layer on at least one of the outer surface of the valve and the inner surface of the housing.

このような膨張機では、小型軽量化の観点から膨張機の外径が大きくならないように、バルブとこれに連通する吸入通路および吐出通路が、作動室より上死点方向に配置されている。また、バルブの外側面には、作動室との連通路を開閉するための開閉溝、および、ハウジングに設けた通路と常に連通するための環状溝、さらに開閉溝および環状溝の気密を維持するため、微小なクリアランスを介してハウジング内面と対向するシール部などを設けている。 In such an expander, the valve and the suction passage and the discharge passage communicating with the valve are arranged toward the top dead center from the working chamber so that the outer diameter of the expander does not become large from the viewpoint of reducing the size and weight. In addition, on the outer surface of the valve, an opening/closing groove for opening and closing the communication passage with the working chamber, an annular groove for constant communication with the passage provided in the housing, and the opening/closing groove and the annular groove are kept airtight. Therefore, a sealing portion and the like are provided to face the inner surface of the housing with a small clearance therebetween.

開閉溝および環状溝は作動流体が流れる際に抵抗が大きくならように所定の断面積を確保する必要があり、シール部も気密保持のために必要な幅を確保する必要がある。このため、バルブの外側面には開閉溝、環状溝、およびシール部が配置され、これら各々の幅を考慮すると合計の幅が大きくなるので、バルブは直径に比べ軸方向に長い形状になることが一般的であった。また、開閉溝の吸入側は高圧圧力、吐出側は低圧圧力となっているため、バルブにはこれらの圧力差により半径方向の荷重が作用する。バルブが直径に比べ軸方向に長い形状であるため、バルブに作用する圧力差による荷重はシール部とハウジングとの摺動面で支持される。このため、荷重支持に必要な面積を確保する観点でも、バルブの外径面の面積は大きくなる傾向がある。 The open/close groove and the annular groove must have a predetermined cross-sectional area so as to increase the resistance when the working fluid flows, and the sealing portion must also have a width necessary to maintain airtightness. For this reason, the opening and closing groove, the annular groove, and the seal portion are arranged on the outer surface of the valve, and when considering the width of each of these, the total width becomes large, so the valve has a shape that is long in the axial direction compared to the diameter. was common. In addition, since the suction side of the open/close groove has a high pressure and the discharge side has a low pressure, a radial load acts on the valve due to the pressure difference between them. Since the valve is elongated in the axial direction compared to its diameter, the load due to the pressure difference acting on the valve is supported by the sliding surface between the seal portion and the housing. For this reason, the area of the outer diameter surface of the valve tends to increase also from the viewpoint of securing the area necessary for supporting the load.

さらに、バルブに吸入経路と吐出経路とを設けるためには、環状溝とは連通しないようにバルブの内部に通路を設ける必要がある。これらの開閉溝および環状溝に加えて、さらに内部の通路などを複雑に配置しつつ、それぞれの開閉溝、環状溝、および通路が作動流体の流動に必要な断面積を確保する必要がある。この結果、バルブの作動流体と接する表面積が大きくなる。 Furthermore, in order to provide a suction path and a discharge path in the valve, it is necessary to provide a passage inside the valve so as not to communicate with the annular groove. In addition to these open/close grooves and annular grooves, it is necessary to arrange internal passages and the like in a complicated manner while ensuring that each of the open/close grooves, annular grooves, and passages has a cross-sectional area necessary for the flow of the working fluid. As a result, the surface area of the valve in contact with the working fluid is increased.

このような膨張機を高温高圧の作動流体より動力を取り出すランキンサイクルに用いる場合、バルブは作動流体と接する面積が大きいので、高温部である吸入ガスからバルブへの熱移動や、バルブから低温部である吐出ガスへの熱移動が多くなる。さらに、バルブのシール部とハウジングは微小なクリアランスを介して対向し、かつ、シール部の面積が大きいので、バルブからハウジングへの熱移動が多くなり、ハウジングから膨張機全体へ熱が拡散する。 When such an expander is used in a Rankine cycle that extracts power from a high-temperature and high-pressure working fluid, the valve has a large area in contact with the working fluid, so heat transfer from the high-temperature intake gas to the valve and heat transfer from the valve to the low-temperature part heat transfer to the discharged gas increases. Furthermore, since the sealing portion of the valve and the housing face each other with a small clearance and the area of the sealing portion is large, the heat transfer from the valve to the housing increases, and the heat spreads from the housing to the entire expander.

従って、作動室より上死点方向にバルブを設けた膨張機では、高温部から低温部への熱
移動が大きくなり、効率が低下するという課題を発明者らは発見し、その課題を解決するために、本開示の主題を構成するに至った。
Therefore, the inventors have discovered the problem that in an expander having a valve in the direction of the top dead center from the working chamber, the heat transfer from the high temperature part to the low temperature part increases and the efficiency decreases, and the inventors have solved the problem. have thus come to constitute the subject matter of this disclosure.

そこで本開示は、高温部から低温部への熱の移動を低減し、効率を向上した膨張機を提供する。なお、本明細書において、膨張機は、熱エネルギーを有する作動流体を膨張させる機構部と、作動流体の膨張による運動エネルギーを用いて電力を生成する発電機部とを有するものとし、膨張機の効率とは、供給された熱エネルギーに対する、発電される電力の比率のことを言う。 Accordingly, the present disclosure provides an expander with improved efficiency by reducing heat transfer from the hot section to the cold section. In this specification, an expander includes a mechanism section that expands a working fluid having thermal energy and a generator section that generates electric power using kinetic energy generated by the expansion of the working fluid. Efficiency refers to the ratio of electrical power generated to thermal energy supplied.

(本開示に係る一態様の概要)
本開示の第1態様に係る膨張機は、
略円筒形状をなし、第1の端面から外径面に至る第1の通路と、前記第1の端面の背面側の第2の端面から前記外径面に至る第2の通路とを有するバルブと、
前記バルブに対して前記外径面の外側に配置され、作動流体を膨張させる作動室と、
を有し、
前記作動流体は、
前記第1の端面が面する第1の空間から前記第1の通路を経由して前記作動室へ吸入され、且つ、
前記作動室から前記第2の通路を経由して前記第2の端面が面する第2の空間へ吐出される。
(Overview of one aspect of the present disclosure)
The expander according to the first aspect of the present disclosure includes:
A valve having a substantially cylindrical shape and having a first passage extending from a first end surface to an outer diameter surface and a second passage extending from a second end surface on the back side of the first end surface to the outer diameter surface. and,
a working chamber disposed outside the outer diameter surface with respect to the valve and configured to expand a working fluid;
has
The working fluid is
sucked into the working chamber via the first passage from the first space facing the first end face, and
The fluid is discharged from the working chamber through the second passage into the second space facing the second end face.

この第1態様は、
回転軸に垂直な第1の端面、前記第1の端面の背面側の第2の端面、前記回転軸から一定距離の周方向に形成された外径面、前記第1の端面から前記外径面に至る第1の通路、及び、前記第2の端面から前記外径面に至る第2の通路、を有するバルブと、
前記バルブに対して前記外径面の外側に配置され、作動流体を膨張させる作動室と、
を有し、
前記作動流体は、
前記第1の端面が面する第1の空間から前記第1の通路を経由して前記作動室へ吸入され、且つ、前記作動室から前記第2の通路を経由して前記第2の端面が面する第2の空間へ吐出される、膨張機である。
This first aspect is
A first end surface perpendicular to the rotation axis, a second end surface on the back side of the first end surface, an outer diameter surface formed in a circumferential direction at a constant distance from the rotation axis, and the outer diameter from the first end surface a valve having a first passageway to a surface and a second passageway from the second end surface to the outer diameter surface;
a working chamber disposed outside the outer diameter surface with respect to the valve and configured to expand a working fluid;
has
The working fluid is
Suction from the first space facing the first end face to the working chamber via the first passage, and the second end face from the working chamber via the second passage An expander that discharges into a facing second space.

第1態様に係る技術は、膨張機において、バルブの第1の端面側に高温の作動流体の吸入空間、および、反対側すなわち第1の端面の背面側に形成される第2の端面側に低温の作動流体の吐出空間、が配置されることとなる。このため、バルブを介して吸入空間と吐出空間とを隔てることとなり、吸入空間と吐出空間との境界部分の表面積を小さくすることが可能となるので、高温部から低温部への熱の移動が低減される。このように熱の移動が低減されるため、膨張機の効率を向上することができる。 In the expander, the technology according to the first aspect is to provide a suction space for high-temperature working fluid on the first end face side of the valve and a second end face side formed on the opposite side, that is, the back side of the first end face. A discharge space for the low-temperature working fluid is arranged. Therefore, the suction space and the discharge space are separated through the valve, and the surface area of the boundary portion between the suction space and the discharge space can be reduced. reduced. Since heat transfer is reduced in this way, the efficiency of the expander can be improved.

本開示の第2態様は、例えば、第1態様に係る膨張機において、
前記バルブが、
外径に比べて軸方向の長さが短くてもよい。
A second aspect of the present disclosure is, for example, in the expander according to the first aspect,
the valve
The axial length may be shorter than the outer diameter.

第2態様によれば、第1の通路および第2の通路の長さが短くなるとともに、バルブの表面積がより小さくなるので、バルブと冷媒との間の熱伝達が低減される。また、バルブの外径面すなわち側面の面積が小さくなるので、バルブから、作動室を形成するシリンダブロックへの熱伝達が低減される。したがって、高温部から低温部への熱の移動がより低減される。このため、膨張機の効率をさらに向上することができる。 According to the second aspect, the length of the first passage and the second passage are shortened and the surface area of the valve is smaller, thus reducing heat transfer between the valve and the refrigerant. Also, since the outer diameter surface of the valve, that is, the area of the side surface is reduced, heat transfer from the valve to the cylinder block forming the working chamber is reduced. Therefore, heat transfer from the high temperature section to the low temperature section is further reduced. Therefore, the efficiency of the expander can be further improved.

本開示の第3態様は、例えば、第1または第2態様に係る膨張機において、
前記バルブが回転自在に収納されるハウジングと、前記ハウジングの周囲に複数配置される前記作動室と、軸受とを備えたシリンダブロックと、
前記バルブと回転軸を共有し、かつ前記バルブと一体となって、前記軸受により回転自在に支持されるシャフトと、
をさらに備えてもよい。
A third aspect of the present disclosure is, for example, in the expander according to the first or second aspect,
a cylinder block including a housing in which the valve is rotatably accommodated, a plurality of the working chambers arranged around the housing, and bearings;
a shaft that shares a rotation axis with the valve, is integrated with the valve, and is rotatably supported by the bearing;
may be further provided.

第3態様によれば、バルブがシャフトと軸受とで回転自在に支持されるため、バルブの外径面と、バルブを収納するハウジングとが接触しないようにバルブを配置することができる。これにより、バルブとハウジングとの間の摩擦が軽減されるため、熱ロスを低減しつつ摩擦による損失を低減して、膨張機の効率を向上することができる。 According to the third aspect, since the valve is rotatably supported by the shaft and the bearing, the valve can be arranged so that the outer diameter surface of the valve and the housing that accommodates the valve do not contact each other. As a result, the friction between the valve and the housing is reduced, so that it is possible to reduce the heat loss and the loss due to the friction, thereby improving the efficiency of the expander.

本開示の第4態様は、例えば、第3態様に係る膨張機において、
前記シリンダブロックが、
前記第1の端面および前記第2の端面のそれぞれとの間に隙間を有してもよい。
A fourth aspect of the present disclosure is, for example, in the expander according to the third aspect,
The cylinder block is
A gap may be provided between each of the first end surface and the second end surface.

第4態様によれば、バルブからシリンダブロックへの熱伝達を低減し、熱の移動をさらに低減することができるため、膨張機の効率をより向上することができる。 According to the fourth aspect, the heat transfer from the valve to the cylinder block can be reduced, and heat transfer can be further reduced, so that the efficiency of the expander can be further improved.

本開示の第5態様は、例えば、第3または第4態様に係る膨張機において、
前記バルブの熱伝導率が、
前記シリンダブロックの熱伝導率よりも低くてもよい。
A fifth aspect of the present disclosure is, for example, in the expander according to the third or fourth aspect,
The thermal conductivity of the valve is
It may be lower than the thermal conductivity of the cylinder block.

第5態様によれば、バルブの熱伝導率が低いためバルブを経由した熱の移動がさらに小さくなるので、膨張機の効率をより向上できる。 According to the fifth aspect, since the thermal conductivity of the valve is low, heat transfer via the valve is further reduced, so that the efficiency of the expander can be further improved.

本開示の第6態様は、第1から第5態様のいずれかに係る膨張機を用いたランキンサイクル装置である。 A sixth aspect of the present disclosure is a Rankine cycle device using the expander according to any one of the first to fifth aspects.

第6態様によれば、効率を向上させた膨張機をランキンサイクル装置に適用するため、ランキンサイクルとしての効率も向上するので、ランキンサイクル装置により発電を行う場合に、発電効率を向上することができる。 According to the sixth aspect, since the expander with improved efficiency is applied to the Rankine cycle device, the efficiency of the Rankine cycle is also improved. can.

以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of well-known matters or redundant descriptions of substantially the same configurations may be omitted. This is to avoid the following description from becoming more redundant than necessary and to facilitate understanding by those skilled in the art.

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。 It should be noted that the accompanying drawings and the following description are provided to allow those skilled in the art to fully understand the present disclosure and are not intended to limit the claimed subject matter thereby.

(実施の形態1)
以下、図1~図8を用いて、実施の形態1を説明する。
(Embodiment 1)
Embodiment 1 will be described below with reference to FIGS. 1 to 8. FIG.

[1-1.構成]
図1において、膨張機100は、密閉容器102と、密閉容器102内に収納される、発電機部110と機構部120とを備える。機構部120内には、吸入室146と吐出室176が形成されている。また、密閉容器102の内部には、下部空間178a、178b、178cが形成されている。密閉容器102内の空間には、作動流体としてHFO系またはHFC系、イソペンタンなどの炭化水素系など、通常ランキンサイクルで用いられ
る冷媒が封入されている。
[1-1. composition]
In FIG. 1 , an expander 100 includes a closed container 102 , and a generator section 110 and a mechanism section 120 that are housed in the closed container 102 . A suction chamber 146 and a discharge chamber 176 are formed in the mechanical portion 120 . In addition, lower spaces 178a, 178b, and 178c are formed inside the sealed container 102 . The space in the closed container 102 is filled with a working fluid, such as HFO, HFC, or hydrocarbons such as isopentane, which is normally used in the Rankine cycle.

下部空間178bの底部にはオイル104が貯留されている。機構部120に具備された給油機構174がオイル104に浸漬している。密閉容器102には吸入管106と吐出管108が取り付けられている。吸入管106は、吸入室146に接続されており、吐出管108は下部空間178cに接続されている。 Oil 104 is stored in the bottom of the lower space 178b. An oil supply mechanism 174 provided in the mechanism section 120 is immersed in the oil 104 . A suction pipe 106 and a discharge pipe 108 are attached to the sealed container 102 . The suction pipe 106 is connected to the suction chamber 146, and the discharge pipe 108 is connected to the lower space 178c.

発電機部110は、鉄心に銅線を巻いた固定子112と、永久磁石を内蔵した回転子114とからなる。固定子112は、密閉容器102の内面に固定される。回転子114は固定子112の内径側に配置され、機構部120のシャフト128に取り付けられている。 The generator section 110 consists of a stator 112 with a copper wire wound around an iron core, and a rotor 114 with a built-in permanent magnet. A stator 112 is fixed to the inner surface of the closed container 102 . The rotor 114 is arranged on the inner diameter side of the stator 112 and attached to the shaft 128 of the mechanism section 120 .

次に図2から図5を用いて機構部120について詳細に説明する。 Next, the mechanism section 120 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5. FIG.

図2、図3において、機構部120は、下ブロック150、シリンダブロック122などからなる。下ブロック150の外径面と密閉容器102の内面とを溶接するなどの方法で、機構部120は密閉容器102に対して固定されている。また、下ブロック150は、円筒状の孔部である下軸受158を備えている。また、下ブロック150は、下ブロック150の上下の空間を接続する連通穴152を備えている。 2 and 3, the mechanism section 120 is composed of a lower block 150, a cylinder block 122, and the like. The mechanism part 120 is fixed to the closed container 102 by a method such as welding the outer diameter surface of the lower block 150 and the inner surface of the closed container 102 . The lower block 150 also has a lower bearing 158 which is a cylindrical hole. The lower block 150 also has a communication hole 152 that connects the upper and lower spaces of the lower block 150 .

シリンダブロック122は下ブロック150の上面に固定されている。そして、シリンダブロック122の下端面を下ブロック150で蓋をするようにして、シリンダブロック122と下ブロック150とで囲まれた吐出室176を形成している。また、シリンダブロック122は、中心部に円筒状の孔部である、軸受125としての上軸受126を備えている。上軸受126の上方には、上軸受126と中心線を共有し、円筒状の内面を有する空間であるハウジング142が形成されている。さらに、上軸受126の周囲に複数の吐出通路148a、148bを設けている。吐出通路148a、148bは、ハウジング142の底面に設けられた空間122a、122bと吐出室176とを連通している。 Cylinder block 122 is fixed to the upper surface of lower block 150 . A discharge chamber 176 surrounded by the cylinder block 122 and the lower block 150 is formed by covering the lower end surface of the cylinder block 122 with the lower block 150 . The cylinder block 122 also has an upper bearing 126 as a bearing 125, which is a cylindrical hole in the center. Above the upper bearing 126, a housing 142, which is a space having a cylindrical inner surface and which shares the center line with the upper bearing 126, is formed. Furthermore, a plurality of discharge passages 148a and 148b are provided around the upper bearing 126. As shown in FIG. The discharge passages 148 a and 148 b communicate between the spaces 122 a and 122 b provided in the bottom surface of the housing 142 and the discharge chamber 176 .

シャフト128には、円盤状の斜板134が、ホルダ135を介して固定されている。斜板134は、斜板134の外径側に形成された環状の平面部の法線が、シャフト128の中心軸に対して傾斜している。シャフト128は、上軸受126および下軸受158に小さなクリアランスを介して回転自在に挿入されている。また、ホルダ135と下ブロック150との間に玉軸受を用いたスラスト軸受138が配置されている。 A disk-shaped swash plate 134 is fixed to the shaft 128 via a holder 135 . In the swash plate 134 , the normal line of an annular flat portion formed on the outer diameter side of the swash plate 134 is inclined with respect to the central axis of the shaft 128 . Shaft 128 is rotatably inserted into upper bearing 126 and lower bearing 158 with a small clearance. A thrust bearing 138 using a ball bearing is arranged between the holder 135 and the lower block 150 .

上軸受126の周囲には、6個の円筒状の孔部であるシリンダ124a~124fが等間隔に配置されている。 Around the upper bearing 126, cylinders 124a to 124f, which are six cylindrical holes, are arranged at regular intervals.

以下、シリンダ124a、ピストン132aおよび作動室140aの組み合わせに関して構成を説明するが、他の組み合わせについても構成は同様であるため、対応する構成要素には記号b~fの記号を付して説明は省略する。 Hereinafter, the configuration will be described with respect to the combination of the cylinder 124a, the piston 132a and the working chamber 140a, but since the configuration is the same for other combinations, the corresponding constituent elements will be denoted by symbols b to f. omitted.

主に図3、図4に示すように、ハウジング142とシリンダ124aとの間には、吸入吐出孔144aを設けており、ハウジング142内の空間とシリンダ124a内の空間とを連通している。吸入吐出孔144aは、概ね四角形の断面を有する。吸入吐出孔144aの高さすなわち上下方向の幅HHおよび横方向の幅WHにくらべ、奥行DHはこれらの半分以下である。これにより、作動流体の流れ方向の断面積を確保しながら、吸入吐出孔144a内の空間容積は小さくなっている。 As mainly shown in FIGS. 3 and 4, a suction/discharge hole 144a is provided between the housing 142 and the cylinder 124a to communicate the space inside the housing 142 and the space inside the cylinder 124a. The suction/discharge hole 144a has a substantially rectangular cross section. The depth DH is less than half the height of the suction/discharge hole 144a, that is, the vertical width HH and the horizontal width WH. As a result, the spatial volume in the suction/discharge hole 144a is reduced while ensuring the cross-sectional area in the flow direction of the working fluid.

シリンダ124aには、ピストン132aが往復動自在に挿入され、シリンダ124a
、ピストン132a、ヘッド154とで囲まれた空間である作動室140aを形成している。
A piston 132a is reciprocally inserted into the cylinder 124a.
, the piston 132a and the head 154 form a working chamber 140a.

斜板134の外径側に一対のシュー136a、137aを介してピストン132aが揺動可能に連結されることで、ピストン132aの、シリンダ124a内での位置を定めている。そして、斜板134の傾斜角度により、ピストン132aのストロークL(図示せず)が定まる。 Pistons 132a are pivotably connected to the outer diameter side of swash plate 134 via a pair of shoes 136a and 137a, thereby determining the positions of pistons 132a within cylinder 124a. The inclination angle of the swash plate 134 determines the stroke L (not shown) of the piston 132a.

このようなピストン132a~132f(132b、132c、132e、132fは図示せず)がシャフト128の周囲に等間隔に配置されているので、これらのピストン132a~132fは所定の位相差で互いに連動して往復運動する。 Since such pistons 132a-132f (132b, 132c, 132e, 132f are not shown) are arranged at equal intervals around the shaft 128, these pistons 132a-132f interlock with each other with a predetermined phase difference. reciprocating motion.

図2に示すように、バルブ160は、ハウジング142内に収納されており、ハウジング142の上側端面にはハウジングカバー156が取り付けられている。そして、ハウジング142、ハウジングカバー156、バルブ160で囲まれた吸入室146を形成している。 As shown in FIG. 2, the valve 160 is housed within a housing 142 with a housing cover 156 attached to the upper end surface of the housing 142 . A suction chamber 146 surrounded by a housing 142, a housing cover 156, and a valve 160 is formed.

図6および図7に示すように、バルブ160は、上側の第1の端面162と、下側の第2の端面166と、外径面170とを有する略円筒形状をなしている。バルブ160の高さHVは、バルブ160の直径すなわち外径DVより小さい。 As shown in FIGS. 6 and 7, the valve 160 has a generally cylindrical shape with an upper first end surface 162 , a lower second end surface 166 and an outer diameter surface 170 . The height HV of valve 160 is less than the diameter or outer diameter DV of valve 160 .

また、バルブ160は、第1の端面162と外径面170とにまたがる凹部である第1の通路164と、第2の端面166と外径面170とにまたがる凹部である第2の通路168を備えている。 The valve 160 also has a first passage 164 that is a recess spanning the first end surface 162 and the outer diameter surface 170 and a second passage 168 that is a recess spanning the second end surface 166 and the outer diameter surface 170 . It has

図7において、第1の通路164の高さ方向の幅は、寸法Mと寸法Jとの和である。第1の通路164の下側に、寸法Kの幅の円筒面を設けてシール部を形成している。また、第2の通路168の高さ方向の幅は、寸法Mと寸法Kとの和である。第2の通路168の上側に、寸法Jの幅の円筒面を設けてシール部を形成している。 In FIG. 7, the heightwise width of the first passage 164 is the sum of the dimensions M and J. In FIG. A cylindrical surface having a width of dimension K is provided on the underside of the first passageway 164 to form a seal. Also, the width in the height direction of the second passage 168 is the sum of the dimension M and the dimension K. As shown in FIG. Above the second passageway 168, a cylindrical surface having a width of dimension J is provided to form a seal.

なお、シール部の上下幅である寸法Jおよび寸法Kは、寸法Mの半分程度としている。 Note that the dimension J and the dimension K, which are the vertical widths of the seal portion, are about half the dimension M. As shown in FIG.

さらに、寸法Mは、吸入吐出孔144aの高さすなわち上下方向の幅HHとほぼ等しい。この寸法Mの部位が、吸入吐出孔144aと対向するように、バルブ160の上下方向の位置を定めている。 Further, the dimension M is substantially equal to the height of the suction/discharge hole 144a, that is, the vertical width HH. The portion of the dimension M determines the vertical position of the valve 160 so as to face the suction/discharge hole 144a.

バルブ160の高さHVは、寸法Mと寸法Jと寸法Kとの和であることから、寸法Mの約2倍である。バルブ160の高さHVは、寸法Mの3倍以内であり、吸入吐出孔144aの高さすなわち上下方向の幅HHの3倍以内である。 The height HV of the valve 160 is approximately twice the dimension M as it is the sum of the dimensions M, J and K. The height HV of the valve 160 is within three times the dimension M and within three times the height of the suction/discharge hole 144a, that is, the vertical width HH.

バルブ160は、所定のタイミングで吸入吐出孔144aの開閉が行えるように、第1の通路164と第2の通路168とを設ける角度の範囲が選択されている。 In the valve 160, the range of angles for providing the first passage 164 and the second passage 168 is selected so that the suction/discharge hole 144a can be opened and closed at a predetermined timing.

図8において方向Oは、吸入吐出孔144aの中央に方向Oが位置するときに、ピストン132aが上死点となる方向である。方向Oを中心に方向BからEの範囲は、第1の通路164および第2の通路168の範囲外である。このため、ピストン132aの上死点では吸入吐出孔144aはバルブ160によって閉塞される。なお、上死点において作動室140aの容積は最小となるが、ピストン132aとヘッド154との間には小さな隙間を設けており、容積は零にはならない。この上死点における作動室140aの容積と、吸入吐出孔144a内の容積との合計を死容積と呼ぶことにする。 In FIG. 8, the direction O is the direction in which the piston 132a is at the top dead center when the direction O is positioned at the center of the suction/discharge hole 144a. The range of directions B through E about direction O is outside the range of first passageway 164 and second passageway 168 . Therefore, the suction/discharge hole 144a is closed by the valve 160 at the top dead center of the piston 132a. Although the volume of the working chamber 140a is minimized at the top dead center, a small gap is provided between the piston 132a and the head 154, so the volume does not become zero. The sum of the volume of the working chamber 140a at the top dead center and the volume of the suction/discharge hole 144a is called dead volume.

方向BからCの範囲は第1の通路164が配置されており、図4のように、第1の通路164に対向する吸入吐出孔144aを経由して吸入室146と作動室140aとが連通する。 A first passage 164 is arranged in the range from direction B to C, and as shown in FIG. do.

方向CからDの範囲では吸入吐出孔144aはバルブ160により閉塞される。 In the range from direction C to D, the suction/discharge hole 144a is closed by the valve 160. As shown in FIG.

方向DからEの範囲は第2の通路168が配置されており、図5のように、第2の通路168に対向する吸入吐出孔144aを経由して吐出室176と作動室140aとが連通する。 A second passage 168 is arranged in a range from direction D to E, and as shown in FIG. do.

バルブ160に設けた第1の通路164および第2の通路168の仕様の一例を、方向Oを基準に反時計回りの角度で示すと、方向Bは10~15度、方向Cは50~60度、方向Dは180~190度、方向Eは165~170度である。 An example of the specifications of the first passage 164 and the second passage 168 provided in the valve 160 is indicated by counterclockwise angles with respect to the direction O. degrees, direction D is 180-190 degrees, and direction E is 165-170 degrees.

このバルブ160を用いた場合、吸入吐出孔144aの中心とバルブ160の方向Dとが一致するとき、ピストン132aは下死点に位置し、ピストン132aの上端面は、ヘッド154からストロークLの位置付近にある。 When this valve 160 is used, when the center of the suction/discharge hole 144a and the direction D of the valve 160 coincide, the piston 132a is positioned at the bottom dead center, and the upper end surface of the piston 132a is positioned at a stroke L from the head 154. Nearby.

また、吸入吐出孔144aの中心とバルブ160の方向Cとが一致するとき、ピストン132aの上端面は、ヘッド154からストロークLの約1/4の位置にある。従って、バルブ160により吸入吐出孔144aが閉塞される、バルブ160が方向CからDに回転する間に、ピストン132aは下向きに変位し、作動室140aの容積は約4倍に増加する。 Further, when the center of the suction/discharge hole 144a and the direction C of the valve 160 are aligned, the upper end surface of the piston 132a is positioned about 1/4 of the stroke L from the head 154. As shown in FIG. Therefore, during the rotation of the valve 160 from direction C to D, in which the suction/discharge hole 144a is closed by the valve 160, the piston 132a is displaced downward and the volume of the working chamber 140a is increased by about four times.

なお、膨張機100による作動流体の膨張比は、作動室140aと吸入吐出孔144aとを合わせた容積の、吸入終了時と吐出開始時とを比較した比率である。従って、ピストン132aのストロークLが同じであっても、死容積が大きくなるほど膨張比が小さくなる。このため、必要な膨張比をより小型の膨張機100で実現するためには、死容積が小さいことが望ましい。 The expansion ratio of the working fluid by the expander 100 is the ratio of the combined volume of the working chamber 140a and the suction/discharge hole 144a at the end of suction and the start of discharge. Therefore, even if the stroke L of the piston 132a is the same, the larger the dead volume, the smaller the expansion ratio. Therefore, in order to achieve the required expansion ratio with a smaller expander 100, it is desirable that the dead volume is small.

BからEの角度は20~30度であるが、この弧BEの長さは吸入吐出孔144aの幅WHより長くなっている。このため、吸入吐出孔144aと弧BEとが対向した際に、吸入吐出孔144aを経由して、第1の通路164と第2の通路168とが連通することはない。 The angle from B to E is 20 to 30 degrees, but the length of this arc BE is longer than the width WH of the suction/discharge hole 144a. Therefore, when the suction/discharge hole 144a and the arc BE face each other, the first passage 164 and the second passage 168 do not communicate with each other via the suction/discharge hole 144a.

バルブ160の外径DVはピストン132aの外径DPより大きい。このため、吸入吐出孔144aの幅WHを大きくして、必要な流路断面積を確保しながら、バルブ160で吸入吐出孔144aを封止可能な構成になっている。 The outer diameter DV of the valve 160 is larger than the outer diameter DP of the piston 132a. For this reason, the width WH of the suction/discharge hole 144a is increased so that the valve 160 can seal the suction/discharge hole 144a while securing the necessary cross-sectional area of the flow path.

シャフト128の上端に設けた径小部である保持部130と、バルブ160の中心部に設けた円筒状の孔部172が嵌合することで、バルブ160はシャフト128に対して回転軸を共有した状態で固定されている。 The valve 160 shares the rotation axis with the shaft 128 by fitting the holding portion 130, which is a small-diameter portion provided at the upper end of the shaft 128, with a cylindrical hole 172 provided at the center of the valve 160. is fixed in place.

また、バルブ160の下側の端面である第2の端面166とハウジング142の底面との間には隙間を設けている。上軸受126の端部と第2の端面166との隙間より、外径側の部位である空間122a、122bとの隙間(寸法G)が大きい。 A gap is provided between the second end face 166 which is the end face on the lower side of the valve 160 and the bottom face of the housing 142 . The gap (dimension G) between the spaces 122a and 122b, which are the portions on the outer diameter side, is larger than the gap between the end of the upper bearing 126 and the second end face 166. As shown in FIG.

バルブ160とハウジング142との隙間は、シャフト128と上軸受126との隙間より大きい。 The clearance between valve 160 and housing 142 is greater than the clearance between shaft 128 and upper bearing 126 .

ピストン132aとシリンダブロック122とはともにアルミ合金で形成されている。また、バルブ160はシリンダブロック122より熱伝導率の小さいステンレス鋼で形成されている。 Both the piston 132a and the cylinder block 122 are made of an aluminum alloy. Also, the valve 160 is made of stainless steel having a lower thermal conductivity than the cylinder block 122 .

吸入吐出孔144aの中心とバルブ160の方向Cとが一致するとき、ピストン132aの上端面はヘッド154から概ねストロークLの1/4の位置にある。また、吸入吐出孔144aの高さすなわち上下方向の幅HHは、このときのピストン132aとヘッド154との幅の全体で開口するように、ストロークLの約1/4となっている。 When the center of the suction/discharge hole 144a and the direction C of the valve 160 are aligned, the upper end surface of the piston 132a is positioned approximately 1/4 of the stroke L from the head 154. As shown in FIG. Further, the height of the suction/discharge hole 144a, that is, the width HH in the vertical direction, is about 1/4 of the stroke L so that the entire width of the piston 132a and the head 154 at this time is open.

第1の通路164および第2の通路168は流路断面積の確保と、シール部の確保をしながら、バルブ160の外径面170の面積を最小化する観点から、バルブ160の高さHVはピストン132aのストロークL(図示せず)より小さく、望ましくはピストン132aのストロークLの70%以内である。 The first passage 164 and the second passage 168 have a height HV of the valve 160 from the viewpoint of minimizing the area of the outer diameter surface 170 of the valve 160 while ensuring the flow passage cross-sectional area and sealing portion. is less than the stroke L (not shown) of the piston 132a, preferably within 70% of the stroke L of the piston 132a.

[1-2.動作]
以上のように構成された膨張機100について、その動作を以下説明する。
[1-2. motion]
The operation of the expander 100 configured as described above will be described below.

吸入管106より吸入室146へ高温高圧の作動流体が流入する。 A high-temperature, high-pressure working fluid flows into the suction chamber 146 from the suction pipe 106 .

図3に示すバルブ160の状態では、第1の通路164と、吸入吐出孔144dおよび作動室140dとが連通し、図4に示す吸入状態にある(図4の140a、132a、144aは140d、132d、144dに対応)。このとき、作動室140d内の圧力が高圧圧力で、ピストン132dの下面が低圧圧力なので、ピストン132dには下向きの力が作用する。 In the state of the valve 160 shown in FIG. 3, the first passage 164 communicates with the suction/discharge hole 144d and the working chamber 140d, and is in the suction state shown in FIG. 132d, 144d). At this time, since the pressure in the working chamber 140d is high pressure and the lower surface of the piston 132d is low pressure, a downward force acts on the piston 132d.

作動室140a、140b、140cは、それぞれ吸入吐出孔144a、144b、144cを経由して、第2の通路168と連通し、図5に示す吐出状態にある。第2の通路168は吐出通路148a、148bを経由して吐出室176に連通している。この結果、作動室140a、140b、140c内は、ピストン下面の吐出室176と同じ低圧圧力となり、これらのピストン132a、132b、132cには、圧力による作用力は働かない。 The working chambers 140a, 140b, 140c communicate with the second passage 168 through suction/discharge holes 144a, 144b, 144c, respectively, and are in the discharge state shown in FIG. The second passage 168 communicates with the discharge chamber 176 via discharge passages 148a, 148b. As a result, the working chambers 140a, 140b, and 140c have the same low pressure as the discharge chamber 176 on the lower surface of the pistons, and no pressure acting force acts on these pistons 132a, 132b, and 132c.

従って、ピストン132dに下向きの力が作用することで、ピストン132dは下降し、シャフト128が右回りに駆動される。 Accordingly, a downward force acts on the piston 132d to move the piston 132d downward and drive the shaft 128 clockwise.

この結果、ピストン132dの下降に伴い、図4の矢印で示すように、吸入室146から、第1の通路164と吸入吐出孔144dとを経由して、作動室140dへ高温高圧の作動流体が流入する。また、ピストン132a、132b、132cは上昇するので、図5の矢印で示すように、作動室140aから、吸入吐出孔144aと第2の通路168とを経由して、吐出室176へ低温低圧の作動流体が流出する。吐出室176の作動流体は、連通穴152を経由して、下部空間178a、178b、178cを経由して、吐出管108より吐出される。 As a result, as the piston 132d descends, as indicated by the arrow in FIG. 4, the high-temperature, high-pressure working fluid flows from the suction chamber 146 to the working chamber 140d via the first passage 164 and the suction/discharge hole 144d. influx. Also, since the pistons 132a, 132b, 132c rise, as indicated by the arrows in FIG. Working fluid flows out. The working fluid in the discharge chamber 176 is discharged from the discharge pipe 108 via the communication hole 152 and the lower spaces 178a, 178b, 178c.

なお、作動室140e、140fは、バルブ160によって吸入吐出孔144e、144fが閉塞したのち、作動室140e、140fの容積が拡大した状態である。このため、一旦、膨張機100が回転し始めると、容積拡大に伴い作動室140e、140f内の作動流体が膨張するので、作動室140e、140f内の圧力は高圧圧力から徐々に低下する。ただし、作動室140e、140f内の圧力は、ピストン132e、132f下面の低圧圧力より圧力は常に高くなるようにバルブ160の開閉タイミングが選択されるの
で、ピストン132e、ピストン132fには下向きの力が作用する。
The working chambers 140e and 140f are in a state where the volumes of the working chambers 140e and 140f are expanded after the suction/discharge holes 144e and 144f are closed by the valve 160. FIG. Therefore, once the expander 100 starts rotating, the working fluid in the working chambers 140e and 140f expands as the volume expands, so the pressure in the working chambers 140e and 140f gradually decreases from the high pressure. However, since the opening/closing timing of the valve 160 is selected so that the pressure in the working chambers 140e and 140f is always higher than the low pressure on the lower surface of the pistons 132e and 132f, downward force is exerted on the pistons 132e and 132f. works.

また、図3に示すバルブ160の状態では、ピストン132d、132e、132fに下向きの力が作用し、シャフト128を回転させる駆動力が発生している。そして、シャフト128の回転に伴い、順次、各作動室が作動流体の吸入を行うので、連続して駆動力を得ることができる。しかも、作動室を6個以上配置することで、連続して作動流体の吸入が行えるので、安定的に膨張機を駆動することが可能である。 Further, in the state of the valve 160 shown in FIG. 3, a downward force acts on the pistons 132d, 132e, and 132f to generate driving force to rotate the shaft 128. As shown in FIG. As the shaft 128 rotates, each working chamber sequentially sucks the working fluid, so that driving force can be obtained continuously. Moreover, by arranging six or more working chambers, the working fluid can be sucked in continuously, so that the expander can be stably driven.

このようにシャフト128とともに、発電機部110の回転子114が回転することにより、発電機部110にて発電を行い、電力を得る。しかも、作動室を6個以上配置することで、膨張機100で発生するトルクの変動が小さくなり、出力電力が安定する。 As the rotor 114 of the generator section 110 rotates together with the shaft 128 in this way, the generator section 110 generates electricity and obtains electric power. Moreover, by arranging six or more working chambers, fluctuations in the torque generated by the expander 100 are reduced, and the output power is stabilized.

また、シャフト128の回転に伴い、給油機構174により密閉容器102の底部に貯留されたオイル104が汲み上げられ、下軸受158および上軸受126とシャフト128との摺動部、スラスト軸受138、さらにはピストン132a~fとシリンダ124a~fとの摺動部へオイル104が供給され、潤滑を行う。 In addition, as the shaft 128 rotates, the oil 104 stored in the bottom of the sealed container 102 is pumped up by the oil supply mechanism 174, and the sliding parts between the lower bearing 158 and the upper bearing 126 and the shaft 128, the thrust bearing 138, and the Oil 104 is supplied to the sliding portions between the pistons 132a-f and the cylinders 124a-f for lubrication.

次に、バルブ160周辺の熱伝達について説明する。 Next, heat transfer around the valve 160 will be described.

バルブの第1の端面162側に高温の作動流体のある吸入室146、反対の第2の端面166側に低温の作動流体のある吐出室176を配置することで、バルブ160を介して高温の作動流体と低温の作動流体とを隔てている。高温の作動流体は、第1の端面162および第1の通路164に接している。第1の通路164は、第1の端面162と外径面170とにまたがる凹部である。第1の通路164の高さ方向の幅は寸法Mと寸法Jとの和である。この寸法は、吸入吐出孔144aの高さすなわち上下方向の幅HHと、上下方向のシール幅とを加えた最小限の値とほぼ等しい。このため第1の通路164の経路は短く、高温の作動流体が接する表面積が小さい。 By locating an inlet chamber 146 with hot working fluid on a first end face 162 of the valve and a discharge chamber 176 with cold working fluid on an opposite second end face 166 of the valve, hot air is drawn through the valve 160 . It separates the working fluid from the cold working fluid. The hot working fluid contacts the first end surface 162 and the first passageway 164 . First passageway 164 is a recess that spans first end surface 162 and outer diameter surface 170 . The heightwise width of the first passage 164 is the sum of the dimensions M and J. This dimension is substantially equal to the minimum value of the sum of the height of the suction/discharge hole 144a, that is, the vertical width HH and the vertical seal width. Therefore, the path of the first passage 164 is short and the surface area in contact with the hot working fluid is small.

また、低温の作動流体は、第2の端面166および第2の通路168に接している。第2の通路168は、第2の端面166と外径面170にまたがる凹部である。第2の通路168の高さ方向の幅は寸法Mと寸法Kとの和である。この寸法についても、吸入吐出孔144aの高さすなわち上下方向の幅HHと、上下方向のシール幅とを加えた最小限の値とほぼ等しい。このため第2の通路168の経路は短く、低温の作動流体が接する表面積も小さい。 Also, the cold working fluid is in contact with the second end face 166 and the second passageway 168 . The second passageway 168 is a recess that spans the second end surface 166 and the outer diameter surface 170 . The heightwise width of the second passageway 168 is the sum of the M and K dimensions. This dimension is also substantially equal to the minimum value obtained by adding the height of the suction/discharge hole 144a, that is, the vertical width HH, and the vertical seal width. Therefore, the path of the second passage 168 is short and the surface area in contact with the cold working fluid is also small.

このように高温の作動流体と低温の作動流体との境界部に位置するバルブ160の表面積を小さくすることで、高温部から低温部への熱の移動を低減する。 By reducing the surface area of the valve 160 located at the interface between the hot working fluid and the cold working fluid in this way, heat transfer from the hot section to the cold section is reduced.

バルブ160の高さHVは、バルブ160の直径すなわち外径DVより小さく、外径面170の面積が小さい。また、バルブ160の高さHVはピストン132aのストロークLより小さく、望ましくはピストン132aのストロークLの70%以内である。これにより、第1の通路164および第2の通路168がさらに短くなり、バルブ160の表面積が小さいので、バルブ160と作動流体との間の熱の移動が低減される。また、バルブ160の外径面170の面積が小さいので、バルブ160からハウジング142を経由してシリンダブロック122に至る熱の移動が低減される。 The height HV of valve 160 is smaller than the diameter or outer diameter DV of valve 160, and the area of outer diameter surface 170 is smaller. Also, the height HV of the valve 160 is less than the stroke L of the piston 132a, preferably within 70% of the stroke L of the piston 132a. This further shortens the first and second passages 164 and 168 and reduces heat transfer between the valve 160 and the working fluid due to the reduced surface area of the valve 160 . Also, since the area of the outer diameter surface 170 of the valve 160 is small, heat transfer from the valve 160 to the cylinder block 122 via the housing 142 is reduced.

また、バルブ160の高さHVは、吸入吐出孔144aの高さすなわち上下方向の幅HHの3倍以内である。これにより、吸入吐出孔144aの高さすなわち上下方向の幅HHとシール幅とを確保しながら、バルブ160の外径面170の面積は小さくなるので、バルブ160からハウジング142を経由してシリンダブロック122に至る熱の移動が低
減される。
Further, the height HV of the valve 160 is within three times the height of the suction/discharge hole 144a, that is, the vertical width HH. As a result, the area of the outer diameter surface 170 of the valve 160 is reduced while ensuring the height of the suction/discharge hole 144a, that is, the width HH in the vertical direction, and the seal width. Heat transfer to 122 is reduced.

バルブ160の第1の通路164には高圧圧力、第2の通路168には低圧圧力が作用することから、バルブ160には半径方向の荷重が作用する。バルブ160とハウジング142との隙間は、シャフト128と上軸受126との隙間より大きいので、シャフト128が上軸受126の隙間内で変位しても、バルブ160とハウジング142とが接触しない程度の隙間が確保される。このように、圧力差によりバルブ160に作用する半径方向の荷重を、シャフト128と上軸受126とで支持することで、バルブ160の外径面170と、ハウジング142との接触を防止する。 Due to the high pressure acting on the first passage 164 of the valve 160 and the low pressure acting on the second passage 168 of the valve 160 , the valve 160 is radially loaded. Since the gap between the valve 160 and the housing 142 is larger than the gap between the shaft 128 and the upper bearing 126, even if the shaft 128 is displaced within the gap of the upper bearing 126, the valve 160 and the housing 142 do not contact each other. is ensured. In this way, the radial load acting on the valve 160 due to the pressure difference is supported by the shaft 128 and the upper bearing 126 , thereby preventing contact between the outer diameter surface 170 of the valve 160 and the housing 142 .

シリンダブロック122はバルブ160の端面との間に隙間を有する。これにより、バルブ160からシリンダブロック122への熱伝導を抑制し、熱の移動をさらに低減する。 Cylinder block 122 has a gap between it and the end face of valve 160 . This suppresses heat conduction from the valve 160 to the cylinder block 122, further reducing heat transfer.

バルブ160はシリンダブロック122より熱伝導率が小さい。これにより、バルブ160を経由した熱の移動をさらに小さくすることができる。 Valve 160 has a lower thermal conductivity than cylinder block 122 . This can further reduce heat transfer through the valve 160 .

[1-3.効果等]
以上のように、本実施の形態において、膨張機100は、バルブ160と、作動室140aと、を有する。バルブ160は、略円筒形状をなし、第1の端面162から外径面170に至る第1の通路164と、第2の端面166から外径面170に至る第2の通路168とを有する。作動室140aは、バルブ160の外径側に配置される。作動流体は前記第1の端面が面する空間から前記第1の通路を経由して前記作動室へ吸入され、前記作動室から前記第2の通路を経由して前記第2の端面が面する空間へ吐出される。
[1-3. effects, etc.]
As described above, in the present embodiment, the expander 100 has the valve 160 and the working chamber 140a. The valve 160 has a generally cylindrical shape and has a first passageway 164 extending from a first end surface 162 to an outer diameter surface 170 and a second passageway 168 extending from a second end surface 166 to the outer diameter surface 170 . The working chamber 140 a is arranged on the outer diameter side of the valve 160 . A working fluid is drawn into the working chamber through the first passage from the space facing the first end face, and from the working chamber through the second passage facing the second end face. It is discharged into space.

これにより、バルブ160を介して吸入空間と吐出空間とを隔てて、吸入空間と吐出空間との境界部であるバルブ160の表面積を小さくすることで、高温部から低温部への熱の移動が低減される。そのため、高温部の温度低下による作動流体の熱エネルギーの損失を低減することで、熱エネルギーを変換して得られる電力の減少を抑制するので、膨張機100の効率を向上することができる。 As a result, the suction space and the discharge space are separated by the valve 160, and the surface area of the valve 160, which is the boundary portion between the suction space and the discharge space, is reduced. reduced. Therefore, by reducing the loss of thermal energy of the working fluid due to the temperature drop in the high-temperature part, the reduction in electric power obtained by converting the thermal energy is suppressed, so the efficiency of the expander 100 can be improved.

また、バルブ160の第1の通路164には高圧圧力、第2の通路168には低圧圧力が作用することから、バルブ160には半径方向の荷重が作用する。バルブ160とハウジング142との隙間は、シャフト128と上軸受126との隙間より大きいので、シャフト128が上軸受126の隙間内で変位しても、バルブ160とハウジング142とが接触しない程度の隙間が確保される。このように、圧力差によりバルブ160に作用する半径方向の荷重を、シャフト128と上軸受126とで支持することで、バルブ160の外径面170と、ハウジング142との接触を防止する。 Also, since high pressure acts on the first passage 164 of the valve 160 and low pressure acts on the second passage 168 of the valve 160 , a radial load acts on the valve 160 . Since the gap between the valve 160 and the housing 142 is larger than the gap between the shaft 128 and the upper bearing 126, even if the shaft 128 is displaced within the gap of the upper bearing 126, the valve 160 and the housing 142 do not contact each other. is ensured. In this way, the radial load acting on the valve 160 due to the pressure difference is supported by the shaft 128 and the upper bearing 126 , thereby preventing contact between the outer diameter surface 170 of the valve 160 and the housing 142 .

これにより、温度が高く、潤滑が困難であり、しかも外径面170に、第1の通路164および第2の通路168による欠損部があるため、油膜形成が困難な、バルブ160とハウジング142との間で荷重を支持する必要がないため、摩擦が軽減される。また、バルブ160とハウジング142とが直接接触しないことで、バルブ160からの熱伝導による熱の移動を抑制できる。 As a result, the valve 160 and the housing 142 are heated to a high temperature, difficult to lubricate, and difficult to form an oil film because the outer diameter surface 170 has a missing portion due to the first passage 164 and the second passage 168. Friction is reduced because the load does not need to be supported between Further, since the valve 160 and the housing 142 do not come into direct contact with each other, heat transfer due to heat conduction from the valve 160 can be suppressed.

本実施の形態のように、膨張機100は、外径に比べて軸方向の長さが短い円筒形状としてもよい。 As in the present embodiment, the expander 100 may have a cylindrical shape whose axial length is shorter than its outer diameter.

これにより、第1の通路164および第2の通路168が短いため、バルブ160の表面積が小さいので、バルブ160と作動流体との熱の移動が低減される。また、バルブ1
60の外径面170の面積が小さくなるので、バルブ160からハウジング142への熱の移動が低減されるため、高温部から低温部への熱の移動が低減される。そのため、熱の移動をさらに低減することで膨張機100の効率を向上することができる。
This reduces the transfer of heat between the valve 160 and the working fluid due to the reduced surface area of the valve 160 due to the short first and second passages 164 and 168 . Also, valve 1
Since the area of the outer diameter surface 170 of 60 is reduced, heat transfer from the valve 160 to the housing 142 is reduced, thereby reducing heat transfer from the hot section to the cold section. Therefore, the efficiency of the expander 100 can be improved by further reducing heat transfer.

本実施の形態のように、膨張機100は、バルブ160が回転自在に収納されるハウジング142と、ハウジング142の周囲に複数形成される作動室140a~fと、軸受125としての上軸受126とを備えたシリンダブロック122と、バルブ160と回転軸を共有し、かつバルブ160と一体となって、上軸受126により回転自在に支持されるシャフト128と、を備えてもよい。 As in this embodiment, the expander 100 includes a housing 142 in which a valve 160 is rotatably accommodated, a plurality of working chambers 140a to 140f formed around the housing 142, and an upper bearing 126 as a bearing 125. and a shaft 128 that shares a rotation axis with the valve 160 and is integrated with the valve 160 and rotatably supported by an upper bearing 126 .

これにより、バルブ160をシャフト128と上軸受126とで支持することで、バルブ160の外径面170と、ハウジング142との接触を防止し、バルブ160とハウジング142との間の摩擦が軽減される。そのため、熱損失を低減しつつ、バルブ160の摩擦による損失を低減して効率を向上することができる。 Accordingly, by supporting the valve 160 with the shaft 128 and the upper bearing 126, contact between the outer diameter surface 170 of the valve 160 and the housing 142 is prevented, and friction between the valve 160 and the housing 142 is reduced. be. Therefore, while reducing the heat loss, it is possible to reduce the loss due to the friction of the valve 160 and improve the efficiency.

本実施の形態のように、膨張機100は、シリンダブロック122はバルブ160の端面との間に隙間を有してもよい。 As in the present embodiment, the expander 100 may have a gap between the cylinder block 122 and the end surface of the valve 160 .

これにより、バルブ160からシリンダブロック122への熱の移動が低減される。そのため、熱の移動をさらに低減することで膨張機100の効率を向上することができる。 This reduces heat transfer from valve 160 to cylinder block 122 . Therefore, the efficiency of the expander 100 can be improved by further reducing heat transfer.

本実施の形態のように、膨張機100は、バルブ160は、少なくとも一部が作動室140aを形成するシリンダブロック122より熱伝導率の低い材料で形成される。 As in the present embodiment, in the expander 100, the valve 160 is made of a material having a lower thermal conductivity than the cylinder block 122, at least part of which forms the working chamber 140a.

これにより、バルブ160を経由した熱の移動がさらに小さくなる。そのため、熱の移動をさらに低減することで、膨張機100の効率を向上することができる。 This further reduces heat transfer through valve 160 . Therefore, the efficiency of the expander 100 can be improved by further reducing heat transfer.

(実施の形態2)
以下、図9を用いて、実施の形態2を説明する。
(Embodiment 2)
Embodiment 2 will be described below with reference to FIG.

[2-1.構成]
図9において、ランキンサイクル装置200は、膨張機100と、蒸発器202と、凝縮器206と、ポンプ208と、内部熱交換器210を備える。そして、蒸発器202、膨張機100、内部熱交換器210、凝縮器206、ポンプ208、内部熱交換器210、蒸発器202の順で配管接続され、作動流体が流れる閉じたサイクルを形成している。
[2-1. composition]
In FIG. 9 , Rankine cycle device 200 includes expander 100 , evaporator 202 , condenser 206 , pump 208 and internal heat exchanger 210 . The evaporator 202, the expander 100, the internal heat exchanger 210, the condenser 206, the pump 208, the internal heat exchanger 210, and the evaporator 202 are pipe-connected in this order to form a closed cycle in which the working fluid flows. there is

蒸発器202は、熱源204で生成された熱エネルギーを吸収する熱交換器であり、フィンチューブ熱交換器を使用している。熱源204から供給された高温の作動流体(例えば高温蒸気)とランキンサイクル装置200の作動流体とが蒸発器202において熱交換する。これにより、ランキンサイクル装置200の作動流体が加熱され、蒸発する。 The evaporator 202 is a heat exchanger that absorbs the heat energy generated by the heat source 204 and uses a finned-tube heat exchanger. A high-temperature working fluid (for example, high-temperature steam) supplied from the heat source 204 and a working fluid of the Rankine cycle device 200 exchange heat in the evaporator 202 . Thereby, the working fluid of the Rankine cycle device 200 is heated and evaporated.

凝縮器206は、外気と膨張機100から吐出された作動流体とを熱交換させることによって、作動流体を冷却して凝縮し、外気へ熱を放出する。凝縮器206として、フィンチューブ熱交換器などの公知の熱交換器を使用している。 The condenser 206 cools and condenses the working fluid by exchanging heat between the outside air and the working fluid discharged from the expander 100, and releases heat to the outside air. A known heat exchanger such as a fin-tube heat exchanger is used as the condenser 206 .

ポンプ208は、凝縮器206から流出した作動流体を吸い込んで加圧し、加圧された作動流体を内部熱交換器210を経由して蒸発器202に供給する。ポンプ208として、容積型のギヤポンプを用いている。 Pump 208 draws in and pressurizes the working fluid flowing out of condenser 206 and supplies the pressurized working fluid to evaporator 202 via internal heat exchanger 210 . A positive displacement gear pump is used as the pump 208 .

内部熱交換器210は、いわゆる再生熱交換器であり、膨張機100から吐出された作
動流体とポンプ208から吐出された作動流体とを熱交換させる。具体的に、内部熱交換器210は、低温側流路212と高温側流路214とを有する。低温側流路212には、ポンプ208から吐出された作動流体が流れる。高温側流路214には、膨張機100から吐出された作動流体が流れる。内部熱交換器210として、例えば、プレート式熱交換器を使用できる。
The internal heat exchanger 210 is a so-called regenerative heat exchanger, and heat-exchanges the working fluid discharged from the expander 100 and the working fluid discharged from the pump 208 . Specifically, the internal heat exchanger 210 has a low temperature side channel 212 and a high temperature side channel 214 . The working fluid discharged from the pump 208 flows through the low temperature side flow path 212 . The working fluid discharged from the expander 100 flows through the high temperature side passage 214 . A plate heat exchanger, for example, can be used as the internal heat exchanger 210 .

ランキンサイクル装置200の作動流体として、有機作動流体を好適に使用できる。通常、有機作動流体の沸点は低い。そのため、有機作動流体を使用すれば、熱源204から供給された高温流体の温度が約300℃未満の場合においても高効率で発電することができる。 An organic working fluid can be preferably used as the working fluid for the Rankine cycle device 200 . Organic working fluids typically have low boiling points. Therefore, if the organic working fluid is used, power can be generated with high efficiency even when the temperature of the high-temperature fluid supplied from the heat source 204 is less than about 300.degree.

[2-2.動作]
ランキンサイクル装置200は、例えば、以下の手順で運転される。
[2-2. motion]
Rankine cycle device 200 is operated, for example, in the following procedure.

まず、ポンプ208を動かしてランキンサイクル装置200の運転を開始させる。作動流体の循環量が所定の循環量に達したら熱源204から蒸発器202に高温流体を供給する。ランキンサイクル装置200の作動流体は、蒸発器202において高温流体から熱を受け取り、過熱状態の気相の作動流体へと変化する。高温かつ気相の作動流体は膨張機100へと送られる。膨張機100の機構部120において、作動流体の圧力エネルギーが機械エネルギーに変換され、発電機部110が駆動される。これにより、発電機部110において電力が生成される。膨張機100から吐出された作動流体は、内部熱交換器210の高温側流路214を経由して凝縮器206に流入する。作動流体は、凝縮器206において、外気によって冷却され、凝縮する。凝縮した作動流体はポンプ208によって加圧され、内部熱交換器210の低温側流路212を経由して再び蒸発器202に送られる。 First, the pump 208 is operated to start the operation of the Rankine cycle device 200 . When the circulation amount of the working fluid reaches a predetermined circulation amount, the high-temperature fluid is supplied from the heat source 204 to the evaporator 202 . The working fluid of the Rankine cycle device 200 receives heat from the high-temperature fluid in the evaporator 202 and changes into a superheated vapor-phase working fluid. The hot, vapor-phase working fluid is sent to the expander 100 . In the mechanism section 120 of the expander 100, the pressure energy of the working fluid is converted into mechanical energy to drive the generator section 110. As shown in FIG. Electric power is thereby generated in the generator unit 110 . The working fluid discharged from the expander 100 flows into the condenser 206 via the high temperature side flow path 214 of the internal heat exchanger 210 . The working fluid is cooled by ambient air and condenses in condenser 206 . The condensed working fluid is pressurized by the pump 208 and sent to the evaporator 202 again via the low temperature side flow path 212 of the internal heat exchanger 210 .

内部熱交換器210を用いたランキンサイクル装置200では、サイクルの圧力条件(高圧圧力と低圧圧力)が同じであれば、膨張機100の入口における作動流体の温度を上げるほど、膨張機100の入口と出口とのエンタルピの差が大きくなる。この結果、ランキンサイクル装置の発電効率の向上させることができる。 In the Rankine cycle device 200 using the internal heat exchanger 210, if the cycle pressure conditions (high pressure and low pressure) are the same, the higher the temperature of the working fluid at the inlet of the expander 100, the more the inlet of the expander 100 The difference in enthalpy between and the exit becomes large. As a result, the power generation efficiency of the Rankine cycle device can be improved.

[2-3.効果等]
以上のように、本実施の形態において、ランキンサイクル装置200に、実施の形態1に記載の膨張機100を用いた。
[2-3. effects, etc.]
As described above, in the present embodiment, the Rankine cycle device 200 uses the expander 100 described in the first embodiment.

これにより、膨張機100に高温の作動流体を吸入させた場合でも、膨張機100内での高温部から低温部への熱の移動が低減される。そのため、膨張機100の効率が向上するので、ランキンサイクル装置200の発電効率を向上することができる。 As a result, heat transfer from the high temperature section to the low temperature section in the expander 100 is reduced even when the high temperature working fluid is drawn into the expander 100 . Therefore, since the efficiency of the expander 100 is improved, the power generation efficiency of the Rankine cycle device 200 can be improved.

なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。 Note that the above-described embodiment is for illustrating the technology in the present disclosure, and various changes, replacements, additions, omissions, etc. can be made within the scope of the claims or equivalents thereof.

(他の実施の形態)
実施の形態1では、流体機械の一つである膨張機の一例として、バルブ160に、シリンダブロック122より熱伝導率の低い材料であるステンレス鋼を用いたものを示した。しかし、これには限定されない。例えば、バルブを樹脂またはそれ以外の熱伝導率の低い材料で形成してもよい。また、バルブの表面のみに熱伝導の小さい層を設けてもよい。また、バルブの内部を中空の構造にすることで、実質的に熱伝導率を低くしてもよい。これらいずれの方法によっても、バルブを介した熱移動を抑制することができる。
(Other embodiments)
In the first embodiment, as an example of the expander, which is one of the fluid machines, the valve 160 is made of stainless steel, which has a lower thermal conductivity than the cylinder block 122 . However, it is not limited to this. For example, the bulb may be made of resin or other material with low thermal conductivity. Alternatively, a layer with low heat conductivity may be provided only on the surface of the bulb. Further, the heat conductivity may be substantially lowered by making the inside of the bulb hollow. Any of these methods can suppress heat transfer through the valve.

実施の形態1では、膨張機(流体機械)の一例として、軸受125としての上軸受126および下軸受158を滑り軸受としたものを示した。しかし、これには限定されない。例えば、ブッシュなどのより耐久性の高い摺動部材を用いた軸受としてもよい。また、転がり軸受を用いてもよく、この場合、滑り軸受に比べ摩擦損失の低減が可能となる。 In the first embodiment, as an example of the expander (fluid machine), the upper bearing 126 and the lower bearing 158 as the bearing 125 are sliding bearings. However, it is not limited to this. For example, a bearing using a more durable sliding member such as a bush may be used. Rolling bearings may also be used, in which case friction loss can be reduced compared to sliding bearings.

実施の形態1では、膨張機(流体機械)の一例として、スラスト軸受138を、転動体として鋼球を用いる玉軸受としたものを示した。しかし、これには限定されない。例えば転動体として、円筒状のころを用いたころ軸受、あるいは、動圧または静圧を用いた滑り軸受など、他の形式のスラスト軸受を用いてもよい。 In Embodiment 1, as an example of an expander (fluid machine), thrust bearing 138 is a ball bearing using steel balls as rolling elements. However, it is not limited to this. For example, other types of thrust bearings such as roller bearings using cylindrical rollers or slide bearings using dynamic pressure or static pressure may be used as the rolling elements.

実施の形態1では、膨張機(流体機械)の一例として、作動室を6個設けたものを示したが、例えば7個、あるいはこれ以外の複数の個数設けてもよい。 In the first embodiment, as an example of the expander (fluid machine), six working chambers are provided, but for example, seven or other plural number may be provided.

実施の形態2では、発電システムを構成する装置の一つであるランキンサイクル装置の一例として、蒸発器202にフィンチューブ熱交換器を用いたものを示した。しかし、これに限らず、例えば蒸発器として、プレート式熱交換器、二重管式熱交換器などの公知の熱交換器を使用できる。 In Embodiment 2, the evaporator 202 using a fin-tube heat exchanger is shown as an example of the Rankine cycle device, which is one of the devices constituting the power generation system. However, the evaporator is not limited to this, and known heat exchangers such as plate heat exchangers and double tube heat exchangers can be used as the evaporator.

実施の形態2では、ランキンサイクル装置(発電システム)の一例として、凝縮器206に、フィンチューブ熱交換器を用いたものを示した。しかし、これに限らず、例えば凝縮器として、プレート式熱交換器、二重管式熱交換器などの熱交換器を用い、別途設けた熱媒体回路を流れる水などの熱媒体と作動流体とで熱交換し、作動流体を冷却することもできる。 In the second embodiment, as an example of the Rankine cycle device (power generation system), the condenser 206 uses a fin-tube heat exchanger. However, not limited to this, for example, as a condenser, a heat exchanger such as a plate heat exchanger or a double tube heat exchanger is used, and a heat medium such as water flowing through a separately provided heat medium circuit and a working fluid to exchange heat and cool the working fluid.

実施の形態2では、ランキンサイクル装置(発電システム)の一例として、ポンプ208に、容積型のギヤポンプを用いたものを示した。しかし、これに限らず、例えばポンプとして、これ以外の一般的な容積型又はターボ型のポンプを使用できる。例えば、容積型のポンプとして、ピストンポンプ、ベーンポンプ、ロータリポンプなどが使用できる。また、ターボ型のポンプとして、遠心ポンプ、斜流ポンプ、軸流ポンプなどが使用できる。 In the second embodiment, as an example of the Rankine cycle device (power generation system), the positive displacement gear pump is used as the pump 208 . However, the pump is not limited to this, and for example, other general positive displacement or turbo pumps can be used as the pump. For example, positive displacement pumps such as piston pumps, vane pumps, and rotary pumps can be used. A centrifugal pump, a mixed flow pump, an axial flow pump, or the like can be used as the turbo pump.

本開示は、回転式のバルブを有する膨張機およびランキンサイクル装置に適用可能である。具体的には、電力のみを生成するシステムだけでなく、CHPシステムなどのコジェネレーションシステムなどに、本開示は適用可能である。 The present disclosure is applicable to expanders and Rankine cycle devices with rotary valves. Specifically, the present disclosure is applicable not only to systems that generate only electric power, but also to cogeneration systems such as CHP systems.

100 膨張機
102 密閉容器
104 オイル
106 吸入管
108 吐出管
110 発電機部
112 固定子
114 回転子
120 機構部
122 シリンダブロック
124a、124b、124c、124d、124e、124f シリンダ
125 軸受
126 上軸受
128 シャフト
130 保持部
132a、132b、132c、132d、132e、132f ピストン
134 斜板
135 ホルダ
136a、136d、137a、137d シュー
138 スラスト軸受
140a、140b、140c、140d、140e、140f 作動室
142 ハウジング
144a、144b、144c、144d、144e、144f 吸入吐出孔
146 吸入室
148a、148b 吐出通路
150 下ブロック
152 連通穴
154 ヘッド
156 ハウジングカバー
158 下軸受
160 バルブ
162 第1の端面
164 第1の通路
166 第2の端面
168 第2の通路
170 外径面
172 孔部
174 給油機構
176 吐出室
178a、178b、178c 下部空間
200 ランキンサイクル装置
202 蒸発器
204 熱源
206 凝縮器
208 ポンプ
210 内部熱交換器
212 低温側流路
214 高温側流路
100 expander 102 airtight container 104 oil 106 suction pipe 108 discharge pipe 110 generator section 112 stator 114 rotor 120 mechanism section 122 cylinder block 124a, 124b, 124c, 124d, 124e, 124f cylinder 125 bearing 126 upper bearing 128 shaft 1 30 Holding portion 132a, 132b, 132c, 132d, 132e, 132f Piston 134 Swash plate 135 Holder 136a, 136d, 137a, 137d Shoe 138 Thrust bearing 140a, 140b, 140c, 140d, 140e, 140f Working chamber 142 Housing 144a, 144b, 144c , 144d, 144e, 144f suction/discharge hole 146 suction chamber 148a, 148b discharge passage 150 lower block 152 communication hole 154 head 156 housing cover 158 lower bearing 160 valve 162 first end face 164 first passage 166 second end face 168 second 2 passage 170 outer diameter surface 172 hole 174 lubricating mechanism 176 discharge chamber 178a, 178b, 178c lower space 200 Rankine cycle device 202 evaporator 204 heat source 206 condenser 208 pump 210 internal heat exchanger 212 low temperature side passage 214 high temperature side flow path

Claims (6)

略円筒形状をなし、第1の端面から外径面に至る第1の通路と、前記第1の端面の背面側の第2の端面から前記外径面に至る第2の通路とを有するバルブと、
前記バルブに対して前記外径面の外側に配置され、作動流体を膨張させる作動室と、
を有し、
前記作動流体は、
前記第1の端面が面する第1の空間から前記第1の通路を経由して前記作動室へ吸入され、且つ、
前記作動室から前記第2の通路を経由して前記第2の端面が面する第2の空間へ吐出される、
膨張機。
A valve having a substantially cylindrical shape and having a first passage extending from a first end surface to an outer diameter surface and a second passage extending from a second end surface on the back side of the first end surface to the outer diameter surface. and,
a working chamber disposed outside the outer diameter surface with respect to the valve and configured to expand a working fluid;
has
The working fluid is
sucked into the working chamber via the first passage from the first space facing the first end face, and
discharged from the working chamber through the second passage into a second space facing the second end surface;
inflator.
前記バルブは、
外径に比べて軸方向の長さが短い、
請求項1に記載の膨張機。
The valve is
The axial length is shorter than the outer diameter,
The expander according to claim 1.
前記バルブが回転自在に収納されるハウジングと、前記ハウジングの周囲に複数配置される前記作動室と、軸受とを備えたシリンダブロックと、
前記バルブと回転軸を共有し、かつ前記バルブと一体となって、前記軸受により回転自在に支持されるシャフトと、
をさらに備える、
請求項1または2に記載の膨張機。
a cylinder block including a housing in which the valve is rotatably accommodated, a plurality of the working chambers arranged around the housing, and bearings;
a shaft that shares a rotation axis with the valve, is integrated with the valve, and is rotatably supported by the bearing;
further comprising
The expander according to claim 1 or 2.
前記シリンダブロックは、
前記第1の端面および前記第2の端面のそれぞれとの間に隙間を有する、
請求項3に記載の膨張機。
The cylinder block is
having a gap between each of the first end surface and the second end surface;
The expander according to claim 3.
前記バルブの熱伝導率は、
前記シリンダブロックの熱伝導率よりも低い、
請求項3または4に記載の膨張機。
The thermal conductivity of the valve is
lower than the thermal conductivity of the cylinder block;
The expander according to claim 3 or 4.
請求項1から5のいずれか一項に記載の膨張機を用いたランキンサイクル装置。
A Rankine cycle device using the expander according to any one of claims 1 to 5.
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