JPH0429843B2 - - Google Patents

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JPH0429843B2
JPH0429843B2 JP20087984A JP20087984A JPH0429843B2 JP H0429843 B2 JPH0429843 B2 JP H0429843B2 JP 20087984 A JP20087984 A JP 20087984A JP 20087984 A JP20087984 A JP 20087984A JP H0429843 B2 JPH0429843 B2 JP H0429843B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/06Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using mixtures of different fluids
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0007Injection of a fluid in the working chamber for sealing, cooling and lubricating

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は油噴射式スクリユーエキスパンダを
使用した廃熱回収装置に関するもので、工場から
排出される廃熱の回収等に利用することができ
る。
従来の技術 工場で排出される温排水等から小温度差利用の
ランキンサイクルによつて熱回収を行い発電等に
利用するようにした廃熱回収装置を第7図に示
す。この装置は温排水等を熱源として作動媒体例
えばフロンを加熱して蒸発せしめるための蒸発器
1、蒸発器で発生したフロン蒸気によつて回転す
るタービン2、タービンから排出されるフロン蒸
気を冷却して凝縮せしめるための凝縮器3、およ
びフロンを系内で循環させるためのフロン循環ポ
ンプ4を包含している。タービン2の出力軸は発
電機等の負荷5に連結されている。
発明が解決しようとする問題点 この装置の欠点は、熱源たる温排水等の低温度
のゆえに作動媒体を充分に加熱することができ
ず、換言すれば大きな温度差を確保することがで
きず、そのため充分な動力回収を行い難いという
ことである。
かかる欠点を補うために、蒸発器1から得られ
るフロン蒸気を追加の熱交換器に導いてそこでス
ーパーヒートした上でターピン2へ供給するよう
にすれば、動力回収量の増大が期待できる。しか
し、この場合、フロンは蒸気の状態で追加の熱交
換器に入るため、そのフロン蒸気をスーパーヒー
トするための当該熱交換器は大型のものとならざ
るを得ない。したがつて蒸発器1とタービン2と
の間に当該熱交換用の大きなスペースを要し装置
全体が非常に大型化してしまうという難点があ
る。
この発明は、工場温排水のような低温度の熱源
を利用して作動媒体を蒸発させ、その作動媒体蒸
気によつて動力回収を行うようにした廃熱回収装
置において、装置の大型化を伴うことなく、作動
媒体蒸気をスーパーヒートできるようにし、しか
して動力回収量の増大を図らんとするものであ
る。
問題点を解決するための手段 この発明は、出力軸を発電機のごとき負荷に連
結した油噴射式スクリユーエキスパンダと、廃熱
を熱源として作動媒体を蒸発せしめてスクリユー
エキスパンダへ供給すべき作動媒体蒸気を発生さ
せるための蒸発器と、スクリユーエキスパンダか
ら排出された作動媒体蒸気を凝縮せしめるための
凝縮器と、作動媒体を凝縮器、蒸発器、およびス
クリユーエキスパンダで構成される系内で循環さ
せるための作動媒体循環ポンプと、スクリユーエ
キスパンダに油を供給するための油循環ポンプ
と、スクリユーエキスパンダに供給される油を作
動媒体蒸気よりも高温に加熱するための加熱器と
を包含してなる廃熱回収装置であつて、作動媒体
蒸気がスクリユーエキスパンダの収入孔から吐出
孔に至る過程において多段にわたつて、作動媒体
蒸気と油とが直接接触するようにして油を噴射す
るようにしたことを特徴とする。
実施例 以下、図面に示すこの発明の実施例について述
べる。
まず第1図を参照すると、廃熱回収装置は出力
軸を負荷(例えば発電機)12に連結した油噴射
式スクリユーエキスパンダ11を使用している。
このエキスパンダ11に供給されるフロンのごと
き作動媒体は、温排水等を熱源として作動媒体を
加熱して蒸発せしめるための蒸発器13、エキス
パンダ11から排出された作動媒体蒸気と油とを
分離せしめるための油分離器14および、油分離
器14からの作動媒体蒸気を冷却して凝縮せしめ
るための凝縮器15でもつて構成される系内を、
作動媒体循環ポンプ16により循環せしめられ
る。エキスパンダ11には潤滑およびシールの作
用をなすと共に、作動媒体蒸気をスーパーヒート
するために、油も供給される。この油は、作動媒
体蒸気よりも高温に加熱するための加熱器17
と、エキスパンダ11および、油分離器14でも
つて構成される系内を、油循環ポンプ18により
循環せしめられる。なお、加熱器17の熱源に
は、図示のごとく蒸発器13用のものを共用して
もよいが、別の熱源を使用することもできる。
エキスパンダ11は第2〜4図に示すように、
作動媒体の吸入孔22および吐出孔23を有する
ケーシング21と、ケーシング内に互いに平行に
かつ回転自在に延在する一対の雄ロータ24およ
び雌ロータ25とを主要な溝成要素としている。
両ロータ24,25は互いに噛み合つて両者間に
歯形空間26を形成する。ロータ24,25の形
状は歯形空間26が吸入孔側から吐出孔側へ移動
するにしたがつてその容量が増大するように設定
してある。ロータ24,25の外周はケーシング
21により囲繞されており、吸入孔22および吐
出孔23はロータ24,25の端面に向けて開口
している。作動媒体蒸気が吸入孔22から吐出孔
23に至る過程で多段(第1図および第5図図示
例は3段)の油の噴射を受けるように、ケーシン
グ21の適当な位置にノズレ19(第1図参照)
を配設してある。
次に上記構成の廃熱回収装置の作用について述
べる。
蒸発器13からエキスパンダ11の吸入孔22
へ供給される作動媒体蒸気はロータ22,25間
の歯形空間26内に流入し、膨張しつつ吐出孔2
3へ進み、しかしてロータ24,25を回転せし
める。この動力はエキスパンダ11の出力軸を介
して発電機等の負荷12へ伝えられる。
また、加熱器17で作動媒体蒸気よりも高温に
加熱された油は、エキスパンダ11のケーシング
21に設けられたノズル19から噴射される。こ
れによりエキスパンダ11内の作動媒体蒸気はそ
れよりも高温の油と直接接触してスーパーヒート
される。このことを第5図P−H線図を参照して
説明すると、同図においてaおよびa′はエキスパ
ンダ11の作動媒体吸入孔(つまり蒸発器13出
口)、bおよびb′はエキスパンダ11の作動媒体
吐出孔(つまり凝縮器15入口)、cは凝縮器1
5出口、dは蒸発器13入口における作動媒体の
状態を示す。作動媒体蒸気をスーパーヒートしな
い場合の熱力学サイクルはa→b→c→dとな
り、そのとき動力回収量は△H〓Ha−Hbで表さ
れる。これに対して作動媒体をスーパーヒートす
る場合の熱力学サイクルつまり再熱サイクルは、
a′→b′→c→dとなり、動力回収量は△H′〓
Ha′−Hb′と表される。かくて、△H′/△H>1.0
なる関係が成り立つ。ちなみにエキスパンダ11
の入口での作動媒体温度が60℃、出口で30℃とい
う条件において、油噴射によつて作動媒体蒸気を
20℃スーパーヒートすると、△H′/△H≒1.1と
なり、約10%の動力回収量増加が実現する。
さらにこの発明は、既に述べたとおり作動媒体
蒸気がエキスパンダ11の吸入孔22から吐出孔
23にる至る過程において複数回、つまり多段
の、油噴射による再熱を行う。例えば、第1図お
よび第6図に示すように、加熱器17からの油を
エキスパンダ11内の作動媒体蒸気に対して噴射
することによる再熱を3回行う場合、作動媒体蒸
気の膨張仕事は31 △Hiで表される。しかも、等
エントロピー線(S1〜S4)の傾きは圧力が下がる
ほど緩やかになるため、エキスパンダ11の吸入
孔22付近のみならず吐出孔23付近に至るまで
数段にわたつて油の噴射を行うことにより、動力
回収量が増大する。
作動媒体蒸気と油とはエキスパンダ11の吐出
孔23から排出されて油分離器14へ入る。油分
離器14にて作動媒体蒸気は油と分離し、凝縮器
15へ進む。凝縮器15にて凝縮した作動媒体は
作動媒体循環ポンプ16で蒸発器13へ送られ
る。一方、油分離器14にて作動媒体から分離し
た油は、油循環ポンプ18で再びエキスパンダ1
1のノズル19へ送られる。
発明の効果 この発明によれば、作動媒体蒸気に対する高温
油噴射による再熱を多段にわたつて、しかもとり
わけエキスパンダの吐出孔付近においても行うこ
とにより、熱効率が向上する。したがつて、比較
的低温の廃熱からも効率良く動力回収を達成する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例たる廃熱回収装置
のブロツク図、第2〜4図はそれぞれスクリユー
エキスパンダの縦断面略図、横断面略図および模
式的斜視図、第5図および第6図は縦軸に圧力
P、横軸にエンタルピHをとつた作動媒体のPH線
図、第7図は廃熱回収装置の従来例を示すブロツ
ク図である。 11……油噴射式スクリユーエキスパンダ、1
2……負荷、13……蒸発器、14……油分離
器、15……凝縮器、16……作動媒体循環ポン
プ、17……油加熱器、18……油循環ポンプ、
19……ノズル、22……作動媒体吸入孔、23
……作動媒体吐出孔。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 出力軸を負荷に連結したり油噴射式スクリユ
    ーエキスパンダと、廃熱を熱源として作動媒体を
    蒸発せしめて前記エキスパンダへ供給すべき作動
    媒体蒸気を発生させるための蒸発器と、前記エキ
    スパンダから排出された作動媒体蒸気を凝縮せし
    めるための凝縮器と、作動媒体を前記凝縮器、蒸
    発器、およびエキスパンダで構成される系内で循
    環されるための作動媒体循環ポンプと、前記エキ
    スパンダに油を供給するための油循環ポンプと、
    前記エキスパンダに供給される油を作動媒体蒸気
    よりも高温に加熱するための加熱器とを包含して
    なり、作動媒体蒸気が前記エキスパンダの吸入孔
    から吐出孔に至る過程で多段にわたつて、作動媒
    体蒸気と油とが直接接触するようにして前記の加
    熱に油を噴射するようにしたことを特徴とする廃
    熱回収装置。
JP20087984A 1984-01-05 1984-09-26 廃熱回収装置 Granted JPS6179811A (ja)

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FR8500078A FR2557921B1 (fr) 1984-01-05 1985-01-04 Dispositif de recuperation de chaleur perdue utilisant un detendeur a vis a injection d'huile.
US06/688,941 US4608829A (en) 1984-01-05 1985-01-04 Waste heat recovering device
DE3500170A DE3500170C1 (de) 1984-01-05 1985-01-04 Vorrichtung für die Rückgewinnung von Wärme

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CN109631602A (zh) * 2018-12-28 2019-04-16 山东金艺珠宝有限公司 一种贵金属加工用余热回收装置及工艺

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