JPH0457843B2 - - Google Patents

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JPH0457843B2
JPH0457843B2 JP59199896A JP19989684A JPH0457843B2 JP H0457843 B2 JPH0457843 B2 JP H0457843B2 JP 59199896 A JP59199896 A JP 59199896A JP 19989684 A JP19989684 A JP 19989684A JP H0457843 B2 JPH0457843 B2 JP H0457843B2
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Japan
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lubricating oil
positive displacement
evaporator
supplied
vapor
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Hiroyuki Sumitomo
Akira Horiguchi
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Hisaka Works Ltd
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Hisaka Works Ltd
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Publication date
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    • 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
    • F01K25/04Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for the fluid being in different phases, e.g. foamed

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は工場等から排出される温排水等を利用
して例えば発電を行う排熱回収装置に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an exhaust heat recovery device that generates power, for example, by using heated waste water discharged from a factory or the like.

従来の技術 工場等から排出される温排水等を利用する小温
度差利用のランキンサイクルによつて動力回収を
行ない、例えば発電を行なう目的で、従来第2図
に示すような排熱回収装置が用いられている。図
中1は温排水等の熱源により作動流体となる例え
ばフロンを加熱、蒸発させるための蒸発器、2は
蒸発器1内で蒸発したフロン蒸気によつて回転す
るタービン、3はタービン2の出力軸に連結され
た発電機である。4はタービン2から排出された
フロン蒸発を凝縮するための凝縮器であり、当該
凝縮器4には冷却水が供給される。5はフロンを
蒸発器1、タービン2及び凝縮器4間で循環させ
るためのポンプである。
Conventional Technology A waste heat recovery device as shown in Fig. 2 has been used to recover power by a Rankine cycle that utilizes small temperature differences using heated waste water discharged from factories, etc., for the purpose of generating electricity, for example. It is used. In the figure, 1 is an evaporator that heats and evaporates working fluid, such as fluorocarbons, using a heat source such as heated waste water, 2 is a turbine that is rotated by the fluorocarbon vapor evaporated in the evaporator 1, and 3 is the output of the turbine 2. It is a generator connected to the shaft. 4 is a condenser for condensing evaporated freon discharged from the turbine 2, and cooling water is supplied to the condenser 4. A pump 5 circulates Freon between the evaporator 1, the turbine 2, and the condenser 4.

上記排熱回収装置に於いて、熱源となる例えば
温排水等により発電を行なうには、温排水を蒸発
器1に供給するのと同時に凝縮器4内に冷却水を
供給し、この状態でポンプ5を駆動させてフロン
を循環させる。するとポンプ5から吐出され、蒸
発器1に送られた液体のフロンは、蒸発器1内で
温排水によつて加熱されフロン蒸気となつてター
ビン2に送られる。そしてフロン蒸気によつてタ
ービン2が回転し、タービン2の出力軸に連結さ
れた発電機3が回転することにより、発電が行わ
れる。又、タービン2から排出されたフロン蒸気
は凝縮器4に送られ、凝縮器4に供給されている
冷却水によつて冷却され、該凝縮器4内で凝縮し
た後再びポンプ5に戻り、上記動作が繰返され
る。
In the above waste heat recovery device, in order to generate electricity from a heat source such as heated waste water, cool water is supplied to the condenser 4 at the same time as heated waste water is supplied to the evaporator 1, and in this state, the pump 5 to circulate the Freon. Then, the liquid Freon discharged from the pump 5 and sent to the evaporator 1 is heated by hot water in the evaporator 1, becomes Freon vapor, and is sent to the turbine 2. The fluorocarbon steam rotates the turbine 2, and the generator 3 connected to the output shaft of the turbine 2 rotates, thereby generating electricity. Further, the fluorocarbon vapor discharged from the turbine 2 is sent to the condenser 4, where it is cooled by the cooling water supplied to the condenser 4. After being condensed in the condenser 4, it returns to the pump 5 again, and the above-mentioned The action is repeated.

発明が解決しようとする問題点 ところが、上記の如き工業用温排水等の比較的
低温度の熱源から動力回収を行うと、温度差を大
きくできないため、作動流体、例えばフロンの蒸
気を充分に加熱することができず、充分な動力回
収を行えないという問題点が認められた。
Problems to be Solved by the Invention However, when power is recovered from a relatively low-temperature heat source such as industrial heated wastewater as described above, it is not possible to increase the temperature difference, so it is difficult to sufficiently heat the working fluid, such as fluorocarbon vapor. It was recognized that there was a problem in that the power could not be recovered sufficiently.

又、上記欠点を補うものとして、蒸発器1内で
蒸発した作動流体、例えばフロンの蒸気を図示し
ない第2の加熱器に導き、該第2の加熱器内でフ
ロン蒸気をスーパーヒートさせた後、タービン2
に供給することにより、動力回収量を増加させる
方法が提案されている。尚、上記第2の加熱器に
用いる熱源としては、前記蒸発器1に供給する熱
源を用いてもよいし、他の熱源を用いてもよい。
In addition, to compensate for the above-mentioned drawbacks, the working fluid evaporated in the evaporator 1, such as fluorocarbon vapor, is guided to a second heater (not shown), and the fluorocarbon vapor is superheated in the second heater. , turbine 2
A method has been proposed to increase the amount of power recovered by supplying As the heat source for the second heater, the heat source supplied to the evaporator 1 may be used, or another heat source may be used.

しかし、上記方法によつて動力回収量を増加さ
せようとすると、次のような問題が生じる。即
ち、前記第2の加熱器に供給されるフロン蒸気は
気体であるため、当該フロン蒸気をスーパーヒー
トさせるための第2の加熱器の大型化が避けられ
ない。従つて、第図に示した蒸発器1とタービ
ン2との間に第2の加熱器を介在させることによ
つて装置全体が極度に大型化し、設置スペースの
確保が困難になる。
However, when attempting to increase the amount of power recovery using the above method, the following problems arise. That is, since the fluorocarbon vapor supplied to the second heater is a gas, it is inevitable that the second heater for superheating the fluorocarbon vapor will be larger. Therefore, by interposing the second heater between the evaporator 1 and the turbine 2 shown in FIG. 2, the entire device becomes extremely large, making it difficult to secure installation space.

前記の如き在来の排熱回収装置に認められた技
術的な問題点に鑑み、本発明は、工場等から排出
される温排水等の比較的低温度の熱源によつてフ
ロン等の作動流体を蒸発させ、この作動流体に蒸
気を用いて動力回収を行うに際し、当該蒸気を大
型の加熱器を使用することなくスーパーヒートす
ることにより、排熱回収装置を大型化することな
く動力回収量を増加させ得る新規な排熱回収装置
を提供することをその主要な目的とするものであ
る。
In view of the technical problems observed in the conventional waste heat recovery devices as described above, the present invention aims to recover working fluids such as fluorocarbons using a relatively low temperature heat source such as heated wastewater discharged from factories, etc. When recovering power by using steam as the working fluid, the amount of power recovered can be increased without increasing the size of the exhaust heat recovery device by superheating the steam without using a large heater. Its main purpose is to provide a new waste heat recovery device that can increase the amount of heat recovered.

問題点を解決するための手段 斯かる目的に鑑みて本発明は、容積式膨脹機1
2と、該容積式膨脹機12に供給する作動流体を
排熱によつて蒸発させるための蒸発器10と、前
記容積式膨脹機12に供給する潤滑油を作動流体
の蒸気温度よりも高温に加熱するための小温度差
熱交換器11と、上記容積式膨脹器12から排出
される作動蒸気と潤滑油とを分離するための油分
離器19と、容積式膨脹機12から排出され油分
離器19で分離された蒸気を凝縮させるための凝
縮器20と、上記作動流体及び潤滑油を循環させ
るための第1と第2のポンプ21,22とからな
り、容積式膨脹器12内に供給される蒸発器10
から送出された作動蒸気と小温度差熱交換器11
で高温に加熱された潤滑油とを容積式膨脹機12
外で直接接触させて作動蒸気をスーパーヒートさ
せ、排熱回収装置の動力回収量を増加せしめる排
熱回収装置を要旨とするものである。
Means for Solving the Problems In view of the above object, the present invention provides a positive displacement expansion machine 1.
2, an evaporator 10 for evaporating the working fluid supplied to the positive displacement expander 12 using waste heat, and a lubricating oil supplied to the positive displacement expander 12 at a temperature higher than the vapor temperature of the working fluid. A small temperature difference heat exchanger 11 for heating, an oil separator 19 for separating working steam and lubricating oil discharged from the positive displacement expander 12, and an oil separator 19 for separating the oil discharged from the positive displacement expander 12. It consists of a condenser 20 for condensing the vapor separated in the vessel 19, and first and second pumps 21 and 22 for circulating the working fluid and lubricating oil, which are supplied into the positive displacement expander 12. Evaporator 10
The working steam sent out from the small temperature difference heat exchanger 11
The lubricating oil heated to high temperature in the positive displacement expander 12
The gist is an exhaust heat recovery device that superheats working steam by bringing it into direct contact with the outside, thereby increasing the amount of power recovered by the exhaust heat recovery device.

実施例 第1図は本発明に係る排熱回収装置の構成を例
示するブロツク図である。図中10は温排水等の
熱源により作動流体、例えばフロンを加熱、蒸発
させるための蒸発器、11は前記容積式膨張機た
るスクリユー式エキスパンダー12に供給する潤
滑油を蒸発器10内で蒸発したフロン蒸気の温度
よりも高温に加熱するための小温度差熱交換器た
るプレート式熱交換器であり、該プレート式熱交
換器11の熱源には、図示する如く蒸発器10に
供給するのと同じ熱源を用いてもよいし、又、他
の熱源を用いてもよい。12は蒸発器10内で蒸
発したフロン蒸気と、プレート式熱交換器11内
でフロン蒸気よりも高温に加熱された潤滑油とが
供給されるスクリユー式エキスパンダーである。
尚、本実施例に於いては、容積式膨張機12とし
てスクリユー式エキスパンダーが使用されている
が、このほか往復動式膨張機等、公知の任意の容
積式膨張機を使用することができる。又、作動流
体としては上記フロンのほか、ブタン、アンモニ
ヤあるいはアルコール等の低沸点を有する流体を
使用することができる。然し乍ら、以下の記述に
於いては理解を容易にするため、スクリユー式エ
キスパンダー、プレート式熱交換器ならびにフロ
ンを使用した実施例について説明を進める。前記
スクリユー式エキスパンダー12は第3図乃至第
5図に示す如く、吸入孔13及び吐出孔14を有
するケース本体15と、ケース本体15内に回転
自在に軸支されたスクリユー状の雄ロータ16と
雌ロータ17とによつて構成されている。雌ロー
タ16と雄ロータ17とは両軸が平行となり、且
つ両者が噛み合つて回転するようにケース本体1
5内に配置されている。又、雄ロータ16と雌ロ
ータ17との噛合いによつて両者間に形成される
歯形空間aは、両者が回転し、噛合い点が吸入側
から吐出側へ移動するのに従つて容量が増大する
ように、両ロータ16,17の歯形形状が設定さ
れている。又、ケース本体15の吸入孔13及び
吐出孔14は、雄ロータ16及び雌ロータ17の
端面に開口するように配設されており、又、雄ロ
ータ16及び雌ロータ17の外周はケース本体1
5の内壁面によつて囲繞されている。従つて、ス
クリユー式エキスパンダー12の吸入孔13内に
流入したフロン蒸気は、雄ロータ16と雌ロータ
17との間に形成された歯形空間a内に流入し、
雄ロータ16及び雌ロータ17を回転させ、歯形
空間a内で膨張した後、吐出孔14から排出され
ることになり、この間に動力回収が行なわれる。
又、蒸発器10から吐出されるフロン蒸気は、プ
レート式熱交換器11から吐出されるフロン蒸気
よりも高温に加熱された潤滑油と、第1図に示す
ように、配管内で直接接触し、フロン蒸気はスー
パーヒートさせられ、吸入孔13からケース本体
15内に供給される。なお、潤滑油は雌・雄ロー
タ16,17の潤滑と各部のシール作用を行う。
一方、プレート式熱交換器11で代表される小温
度差熱交換器は、温排水等の熱源の入口温度近く
まで潤滑油の温度を上昇させることにより、他の
熱源を利用することなく排熱回収装置に再熱サイ
クルを形成することができる。また、18はスク
リユー式エキスパンダー12の出力軸に連結され
た発電機、19はスクリユー式エキスパンダー1
2の吐出孔14から排出されるフロン蒸気と潤滑
油とを分離するための油分離器、20は油分離器
19によつて分離されたフロン蒸気を凝縮するた
めの凝縮器であり、内部には図示する如く系外か
ら冷却水が供給される。21はフロンを前記蒸発
器10、スクリユー式エキスパンダー12、油分
離器19及び凝縮器20の間で潤滑させるための
第1ポンプ、22は潤滑油をプレート式熱交換器
11、スクリユー式エキスパンダー12及び油分
離器19間で循環させるための第2のポンプであ
る。又、23は温排水を蒸発器10とプレート式
熱交換器11に供給するための第3のポンプであ
る。
Embodiment FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of an exhaust heat recovery apparatus according to the present invention. In the figure, 10 is an evaporator for heating and evaporating a working fluid, such as fluorocarbon, using a heat source such as hot water, and 11 is an evaporator for evaporating lubricating oil to be supplied to the screw type expander 12, which is the positive displacement expander. This is a plate type heat exchanger which is a small temperature difference heat exchanger for heating to a higher temperature than the temperature of fluorocarbon vapor. The same heat source may be used, or other heat sources may be used. Reference numeral 12 denotes a screw type expander to which fluorocarbon vapor evaporated in the evaporator 10 and lubricating oil heated to a higher temperature than the fluorocarbon vapor in the plate heat exchanger 11 are supplied.
In this embodiment, a screw type expander is used as the positive displacement expander 12, but any other known positive displacement expander such as a reciprocating expander can be used. In addition to the above-mentioned fluorocarbons, fluids having a low boiling point such as butane, ammonia, or alcohol can be used as the working fluid. However, in the following description, in order to facilitate understanding, embodiments using a screw type expander, a plate type heat exchanger, and fluorocarbons will be explained. As shown in FIGS. 3 to 5, the screw type expander 12 includes a case body 15 having a suction hole 13 and a discharge hole 14, and a screw-shaped male rotor 16 rotatably supported within the case body 15. It is composed of a female rotor 17. The case body 1 is arranged so that the female rotor 16 and the male rotor 17 have their axes parallel to each other, and rotate while meshing with each other.
It is located within 5. Furthermore, the capacity of the tooth-shaped space a formed between the male rotor 16 and the female rotor 17 increases as they rotate and the meshing point moves from the suction side to the discharge side. The tooth profile shapes of both rotors 16 and 17 are set so that they increase. Further, the suction hole 13 and the discharge hole 14 of the case body 15 are arranged so as to open at the end faces of the male rotor 16 and the female rotor 17, and the outer peripheries of the male rotor 16 and the female rotor 17 are connected to the case body 1.
It is surrounded by the inner wall surface of 5. Therefore, the fluorocarbon vapor that has flowed into the suction hole 13 of the screw type expander 12 flows into the tooth space a formed between the male rotor 16 and the female rotor 17.
After the male rotor 16 and the female rotor 17 are rotated and expanded within the tooth space a, they are discharged from the discharge hole 14, and power is recovered during this time.
Furthermore, the fluorocarbon vapor discharged from the evaporator 10 comes into direct contact with lubricating oil heated to a higher temperature than the fluorocarbon vapor discharged from the plate heat exchanger 11 in the piping, as shown in FIG. The fluorocarbon vapor is superheated and supplied into the case body 15 from the suction hole 13. The lubricating oil lubricates the female and male rotors 16 and 17 and seals each part.
On the other hand, a small temperature difference heat exchanger such as the plate heat exchanger 11 raises the temperature of lubricating oil close to the inlet temperature of a heat source such as hot water, thereby exhausting heat without using any other heat source. A reheat cycle can be formed in the recovery device. Further, 18 is a generator connected to the output shaft of the screw type expander 12, and 19 is a generator connected to the screw type expander 1.
20 is an oil separator for separating fluorocarbon vapor discharged from the discharge hole 14 and lubricating oil; 20 is a condenser for condensing the fluorocarbon vapor separated by the oil separator 19; As shown in the figure, cooling water is supplied from outside the system. 21 is a first pump for lubricating Freon between the evaporator 10, screw type expander 12, oil separator 19 and condenser 20; 22 is for lubricating oil between the plate heat exchanger 11, screw type expander 12 and This is a second pump for circulating oil between the oil separators 19. Further, 23 is a third pump for supplying heated waste water to the evaporator 10 and the plate heat exchanger 11.

本発明に係る排熱回収装置によつて発電を行な
うには、熱源となる例えば温排水を蒸発器10及
びプレート式熱交換器11に供給するのと同時
に、凝縮器20に冷却水を供給する。この状態で
第1乃至第3のポンプ21,22ならびに23を
駆動し、フロン及び潤滑油を循環させる。すると
第1のポンプ21から吐出され、蒸発器10に送
られた液体状のフロンは、蒸発器10内で温排水
によつて加熱され、フロン蒸気となつてスクリユ
ー式エキスパンダー12の吸入孔13内に流入す
る。又、第2のポンプ22から吐出され、プレー
ト式熱交換器11に送られた潤滑油も、プレート
式熱交換器11内で温排水によつて上述したフロ
ン蒸気よりも高温に加熱され、フロン蒸気と、フ
ロン蒸気よりも高温に加熱された潤滑油とは配管
内で直接接触し、スーパーヒートされた後、スク
リユー式エキスパンダー12の雄ロータ16と雌
ロータ17との噛合いによつて両者間に生じる歯
形空間aに潤滑油と共に流入する。そして、歯形
空間a内でフロン蒸気が膨張することにより、雄
ロータ16と雌ロータ17とを回転させた後、フ
ロン蒸気及び及び潤滑油はスクリユー式エキスパ
ンダー12の吐出孔14から油分離器19内へ流
入する。上記のようにしてスクリユー式エキスパ
ンダー12の雄ロータ16と雌ロータ17とが回
転すると、スクリユー式エキスパンダー12の出
力軸に連結された発電機18も回転するため、発
電が行われる。又、油分離器19内に流入したフ
ロン蒸気と潤滑油は、油分離器19内で分離し、
フロン蒸気は凝縮器20に送られ、該凝縮器20
内で冷却水によつて冷却され、フロン液となつた
後、第1のポンプ21を通つて再び蒸発器10に
送られる。又、油分離器19から排出された潤滑
油は、第2のポンプ22を通つて再びプレート式
熱交換器11に送られる。上記動作を連続的に繰
返すことにより、温排水等の熱源からの動力回収
が行われる。
In order to generate electricity using the waste heat recovery device according to the present invention, a heat source such as heated waste water is supplied to the evaporator 10 and the plate heat exchanger 11, and at the same time, cooling water is supplied to the condenser 20. . In this state, the first to third pumps 21, 22, and 23 are driven to circulate Freon and lubricating oil. Then, the liquid Freon discharged from the first pump 21 and sent to the evaporator 10 is heated by hot water in the evaporator 10, becomes Freon vapor, and enters the suction hole 13 of the screw type expander 12. flows into. In addition, the lubricating oil discharged from the second pump 22 and sent to the plate heat exchanger 11 is also heated to a higher temperature than the above-mentioned fluorocarbon vapor by hot water in the plate heat exchanger 11, and becomes a fluorocarbon. The steam and the lubricating oil heated to a higher temperature than the freon steam come into direct contact in the piping, and after being superheated, the mesh between the male rotor 16 and the female rotor 17 of the screw type expander 12 causes a gap between the two. It flows together with lubricating oil into the tooth profile space a created in the tooth shape space a. After the fluorocarbon vapor expands in the tooth space a and rotates the male rotor 16 and the female rotor 17, the fluorocarbon vapor and lubricating oil are discharged from the discharge hole 14 of the screw type expander 12 into the oil separator 19. flows into. When the male rotor 16 and female rotor 17 of the screw type expander 12 rotate as described above, the generator 18 connected to the output shaft of the screw type expander 12 also rotates, so that power is generated. Furthermore, the fluorocarbon vapor and lubricating oil that have flowed into the oil separator 19 are separated within the oil separator 19,
The freon vapor is sent to the condenser 20.
After being cooled by cooling water and turned into a fluorocarbon liquid, it is sent to the evaporator 10 again through the first pump 21. Furthermore, the lubricating oil discharged from the oil separator 19 is sent to the plate heat exchanger 11 again through the second pump 22. By continuously repeating the above operation, power is recovered from a heat source such as heated waste water.

第6図は上記排熱回収装置により動力回収を行
う場合に、スクリユー式エキスパンダーに供給さ
れるフロン蒸気を潤滑油によつてスーパーヒート
した場合と、そうでない場合とを比較したグラフ
である。図中h1,h1′はスクリユー式エキス
パンダーの入口(蒸発器出口)、h2,h2′はス
クリユー式エキスパンダーの出口(凝縮器入口)、
h3は凝縮器の出口(第1のポンプ入口)、h4
は第1のポンプの出口(蒸発器入口)を示す。フ
ロン蒸気を潤滑油によつてスーパーヒートしない
場合の熱力学サイクルは、h1→h2→h3→h
4となり、動力回収量は(h1−h2)となる。又、
フロン蒸気を潤滑油によつてスーパーヒートさせ
た場合の熱力学サイクルは、h1′→h2′→h3→h
4となる。又、動力回収量は(h1′−h2′)とな
り、(h1′−h2′)/(h1−h2)>1.0となる。ここ
でスクリユー式エキスパンダー12入口でのフロ
ン蒸気の温度が62℃、出口30℃の条件において、
潤滑油によつてフロン蒸気を20℃だけスーパーヒ
ートさせると、(h1′−h2′)/(h1−h2)≒1.1と
なり、約10%動力回収量が増加する。
FIG. 6 is a graph comparing the case where the fluorocarbon vapor supplied to the screw type expander is superheated with lubricating oil and the case where it is not superheated when power is recovered by the above-mentioned exhaust heat recovery device. In the figure, h1 and h1' are the screw-type expander inlet (evaporator outlet), h2 and h2' are the screw-type expander outlet (condenser inlet),
h3 is the condenser outlet (first pump inlet), h4
indicates the first pump outlet (evaporator inlet). The thermodynamic cycle when Freon vapor is not superheated by lubricating oil is h1 → h2 → h3 → h
4, and the power recovery amount is (h1 - h2). or,
The thermodynamic cycle when fluorocarbon vapor is superheated by lubricating oil is h1′→h2′→h3→h
It becomes 4. Also, the power recovery amount is (h1'-h2'), and (h1'-h2')/(h1-h2)>1.0. Here, under the conditions that the temperature of the freon vapor at the inlet of the screw type expander 12 is 62°C and the outlet is 30°C,
If the fluorocarbon vapor is superheated by 20°C using lubricating oil, (h1'-h2')/(h1-h2)≒1.1, which increases the power recovery amount by about 10%.

本発明者等の実験によれば、例えば約75℃の流
入温度を有する工場温排水を蒸発器10ならびに
プレート式熱交換器11内に供給しフロン蒸気の
発生と潤滑油の加熱を行つた場合、プレート式熱
交換器内への流入温度が約50℃であつた潤滑油は
約72℃に加熱され、一方、蒸発器10内へ流入し
た前記約75℃の工場排水は凝縮器20から送り出
された液状フロンを約62℃の蒸気に変換し、配管
内でフロン蒸気と潤滑油を直接接触させフロン蒸
気をスーパーヒートさせた状態でスクリユー式エ
キスパンダー12内に供給する。因みに、プレー
ト式熱交換器11から排出される温排水の温度は
約53℃であつた。
According to experiments conducted by the present inventors, for example, when factory heated wastewater having an inflow temperature of approximately 75° C. is supplied into the evaporator 10 and the plate heat exchanger 11 to generate fluorocarbon vapor and heat lubricating oil. The lubricating oil whose inflow temperature into the plate heat exchanger was about 50°C is heated to about 72°C, while the factory wastewater at about 75°C which entered the evaporator 10 is sent out from the condenser 20. The liquid fluorocarbon is converted into steam at about 62°C, and the fluorocarbon vapor is brought into direct contact with lubricating oil in the pipe to superheat the fluorocarbon vapor and then supplied into the screw type expander 12. Incidentally, the temperature of the heated waste water discharged from the plate heat exchanger 11 was about 53°C.

斯くして、スクリユー式エキスパンダー12内
に於いて、フロンは約62℃から約50℃に、又、潤
滑油は約72℃から約50℃にそれぞれ温度を低下せ
しめる。従つて、在来の装置に比較して大きな温
度低下を発生せしめることが可能となり、発電機
18による動力回収量が大幅に増大する。
In this way, in the screw type expander 12, the temperature of the freon is lowered from about 62°C to about 50°C, and the temperature of the lubricating oil is lowered from about 72°C to about 50°C. Therefore, it is possible to generate a large temperature drop compared to conventional devices, and the amount of power recovered by the generator 18 is significantly increased.

発明の効果 上記した如く、作動流体、例えばフロンを蒸発
器によつて蒸発させた後、一対のロータからなる
スクリユー式エキスパンダーに供給すると共に、
スクリユー式エキスパンダーに供給する潤滑油
を、フロン蒸気の温度よりも高温に加熱した後フ
ロン蒸気に直接接触させ、フロン蒸気をスーパー
ヒートさせれば、従来のフロン蒸気をタービンに
直接供給する装置に比べ動力回収量を増加させる
ことができる。又、このようにプレート式熱交換
器のような小温度差熱交換器と容積式膨張器とを
用いてフロン等の作動流体の蒸気をスーパーヒー
トさせれば、潤滑油の加熱が小型の熱交換器で行
えるため、排熱回収装置を大型化することなく動
力回収量を増加させることができる。
Effects of the Invention As described above, after the working fluid, for example, Freon, is evaporated by the evaporator, it is supplied to the screw type expander consisting of a pair of rotors, and
If the lubricating oil supplied to the screw-type expander is heated to a higher temperature than the fluorocarbon vapor and then brought into direct contact with the fluorocarbon vapor to superheat the fluorocarbon vapor, compared to conventional equipment that directly supplies fluorocarbon vapor to the turbine, The amount of power recovered can be increased. In addition, if the vapor of working fluid such as Freon is superheated using a small temperature difference heat exchanger such as a plate heat exchanger and a positive displacement expander, the lubricating oil can be heated using a small heat exchanger. Since this can be done using an exchanger, the amount of power recovered can be increased without increasing the size of the exhaust heat recovery device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る排熱回収装置の構成を示
すブロツク線図、第2図は在来の排熱回収装置の
構成を示すブロツク線図、第3図乃至第5図は、
容積式膨張機の1例たるスクリユー式エキスパン
ダーの構造を示す概略図、第6図は、本発明に係
る排熱回収装置の熱力学サイクルを示す温度(圧
力)−エンタルビー線図である。 10……蒸発器、11……小温度差熱交換器
(例えばプレート式熱交換器)、12……容積式膨
張機(例えばスクリユー式エキスパンダー)、1
3……吸入孔、14……吐出孔、15……ケース
本体、16……雄ロータ、17……雌ロータ、2
0……凝縮器、21……第1のポンプ、22……
第2のポンプ、23……第3のポンプ。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an exhaust heat recovery device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a conventional exhaust heat recovery device, and FIGS. 3 to 5 are:
FIG. 6, which is a schematic diagram showing the structure of a screw type expander as an example of a positive displacement expander, is a temperature (pressure)-enthalby diagram showing the thermodynamic cycle of the exhaust heat recovery device according to the present invention. 10... Evaporator, 11... Small temperature difference heat exchanger (e.g. plate heat exchanger), 12... Positive displacement expander (e.g. screw-type expander), 1
3... Suction hole, 14... Discharge hole, 15... Case body, 16... Male rotor, 17... Female rotor, 2
0... Condenser, 21... First pump, 22...
Second pump, 23...Third pump.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 容積式膨脹機と、該容積式膨脹機に供給する
作動流体を排熱によつて蒸発させるための蒸発器
と、前記容積式膨脹機に供給する潤滑油を作動流
体の蒸気温度よりも高温に加熱するための小温度
差熱交換器と、上記容積式膨脹器から排出される
作動蒸気と潤滑油とを分離するための油分離器
と、容積式膨脹機から排出され油分離器で分離さ
れた蒸気を凝縮させるための凝縮機と、上記作動
流体及び潤滑油を循環させるための第1と第2の
ポンプとからなり、容積式膨脹器内に供給される
蒸発器から送出された作動蒸気と小温度差熱交換
器で高温に加熱された潤滑油とを容積式膨脹機外
で直接接触させて作動蒸気をスーパーヒートさせ
たことを特徴とする排熱回収装置。
1 A positive displacement expander, an evaporator for evaporating the working fluid supplied to the positive displacement expander using waste heat, and a lubricating oil supplied to the positive displacement expander at a temperature higher than the vapor temperature of the working fluid. an oil separator to separate the working steam discharged from the positive displacement expander from the lubricating oil, and an oil separator to separate the working steam discharged from the positive displacement expander from the lubricating oil. a condenser for condensing the vapor produced by the pump, and first and second pumps for circulating the working fluid and lubricating oil, and the working fluid is supplied from the evaporator to the positive displacement expander. An exhaust heat recovery device characterized by superheating working steam by bringing steam and lubricating oil heated to a high temperature in a small temperature difference heat exchanger into direct contact outside a positive displacement expander.
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