JPS60192809A - 動力発生機関 - Google Patents

動力発生機関

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JPS60192809A
JPS60192809A JP4700884A JP4700884A JPS60192809A JP S60192809 A JPS60192809 A JP S60192809A JP 4700884 A JP4700884 A JP 4700884A JP 4700884 A JP4700884 A JP 4700884A JP S60192809 A JPS60192809 A JP S60192809A
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JP
Japan
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valve
condenser
pressure side
working medium
supercooling
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JP4700884A
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JPH0436245B2 (ja
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Masahiko Fujita
雅彦 藤田
Masaharu Ishii
石井 雅治
Seigo Miyamoto
宮本 誠吾
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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
    • F01K9/00Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines
    • F01K9/02Arrangements or modifications of condensate or air pumps

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕 本発明は動力発生機関、特に太陽熱、地熱および廃熱な
どの代替エネルギーから動力を回収するに好適な動力発
生機関に関するものである。 〔発明の背景〕 従来のこの種の動力発生機関は、動力変換手段および負
荷に連結する膨張機と、冷却媒体供給手段を備える凝縮
器、液ポンプと、高温媒体供給手段を備える蒸気発生器
とを直列に接続し、ランキンサイクルを行うように構成
されていることば周知である。 このような動力発生機関では、凝縮器内を流通する冷却
媒体の温度が低下し、この低下速度が大きいとき、また
は冷却媒体の温度が一定であっても冷却媒体の流量が増
加する。この増加速度が大きいときには、凝縮圧力は即
時に低下するが、凝縮器入口側の作動媒体温度の低下速
度は圧力の低下速度より遅いために、液ポンプはキャビ
テーションを発生する欠点があった。 このキャビテーションを単に防止するには、作動媒体封
入量を増加させればよい。ところが、前記非常時のため
に、前記封入量を常時多量に保持するようにすれば、サ
イクル運転中の凝縮圧力は高くなり、膨張機における差
圧が小さくなるので。 全体的に性能が低下する欠点がある。 〔発明の目的〕 本発明は上記欠点を解消し、冷却媒体の条件如何にかか
わらず、液ポンプのキャビテーションの発生を防止し、
サイクルの効率および出力を向上させることを目的とす
るものである。 〔発明の概要〕 本発明は上記目的を達成するために、公知のランキンサ
イクル式動力発生機関において、液ポンプの出口側と凝
縮器の入口側をバイパス路を介して連通すると共に、こ
のバイパス路の高圧側および低圧側に開閉弁をそれぞれ
設け、前記凝縮器出口側の過冷却度に応じて前記開閉弁
を適宜に開閉し、サイクル内の作動媒体の封入量を制御
するようにしたことを特徴とするものである。 〔発明の実施例〕 以下1本発明の実施例を図面について説明するに先だっ
て、まず本発明の理念を第1図を参照して説明する。 上記理念は、液ポンプ出口側(高圧側)と凝縮器入口側
(低圧側)をバイパス路を介して連通し、前記凝縮器の
出口側の過冷却度が低下するときには、前記バイパス路
内の冷媒を凝縮器入口側を介してサイクルに送出し、こ
のサイクル内の作動媒体封入量を増加させ、一方、その
作動媒体封入量の増加後に、前記過冷却度が大きくなる
ときには、作動媒体をバイパス路に回収し、サイクル内
の作動媒体封入量を元状態に復帰させることである。 上記作動媒体封入量と、サイクル状態(効率。 凝縮圧力および過冷却度)および出力との関係は、第1
図に示すとおりであり、図中のGは作動媒体循環量を示
す。 この図より明らかなように、作動媒体封入量が少ないほ
ど凝縮圧力は低下し、かつ膨張機における差圧が増大し
、しかもサイクルの効率と出力の上昇することがわかる
。したがって、過冷却度が大き過ぎる場合には、作動媒
体をバイパス路に回収して効率および出力の向上をはか
ることが好ましい。 上記理念に基づいてなされた第1実施例を第2図に示す
。この図において、動力変換手段5および負荷6に連結
する膨張機1と、冷却媒体給送手段8を備える凝縮器2
と、液ポンプ3と、高圧媒体給送手段7を備える蒸気発
生器4は、直列に接続されてサンキンサイクルを行うよ
うに構成されている。 上記液ポンプ3の出口側(高圧側)と凝縮器2の入口側
(低圧側)は、バイパス路9を介して連通されると共に
、このバイパス路9の高圧側(液ポンプ3側)および低
圧側(凝縮器2の入口側)には、信号発生器10からの
信号により開閉される開閉弁11a、llbがそれぞれ
設けられている。前記信号発生器10は、凝縮器2に取
付けられた内部温度検知器12および凝縮器2の出口側
に設けた温度検知器13に接続されている。前記内部温
度検知器12の代りに、圧力検知器を設けて飽和温度演
算を行ってもよい。 次に上記のような構成からなる第1実施例の動作を、第
3図に示すフローチャートを参照して説明する。 前記温度検知器12.13により検知された面温度の差
、すなわち過冷却度を第1設定値T1と比較し、前記過
冷却度が第1設定値T1より大きい場合には前状態を維
持する。 逆に過冷却度が第1設定値T1より小さい状態20のと
きには、高圧側開閉弁11aを閉じると共に低圧側開閉
弁11bを開き、バイパス路9内の作動媒体をサイクル
に封入21を行う。この場合、作動媒体の封入21を迅
速に行うために、最初に開閉弁11aを非常に短時間開
いてバイパス路9の圧力を高め、ついで開閉弁11aを
閉じると共に開閉弁11. bを開いてもよい。 次に前記過冷却度を第2設定値T2(T2>Ti)と比
較し、その過冷却度が第1設定値T1より小さい状態2
2のときには、運転状態をそのまま維持する。もし、作
動媒体の封入後においても、過冷却度が第1設定値T1
より小さい状態23のときには、膨張機1および液ポン
プ3を停止状態24に保持する。一方、前記過冷却度が
第2設定値T2より大であるときには、開閉弁11bを
閉じると共に開閉弁11aを開き、作動媒体をバイパス
路9に回収25を行う。 第4図は本発明の第2実施例の要部を示したもので、こ
の第2実施例は前記第1実施例(第2図)におけるバイ
パス路9に設けた2個の開閉弁11aとllbとの間に
、もう1個の開閉弁11、 cを設け、作動媒体の封入
と回収を2段階にわたって制御するようにした点が第1
実施例と異なる。その他の構造は第1実施例と同一であ
るから1図面および説明を省略する。 この第2実施例の動作を第5図に示すフローチャートを
参照して説明する。 いま、バイパス路9内に封入された作動媒体の封入量が
、中間の開閉弁11cの両側において等量であると仮定
すると、前記過冷却度が第1設定値T1より小さい状態
30のときには、開閉弁11a、lieを閉じると同時
に開閉弁11bを開き、サイクルに作動媒体を一部(半
分)封入31を行う。ついで、前記過冷却度を第2設定
値T2 (T2 >Ts )と比較し、その過冷却度が
第2設定値T2より小さい状態32のときには、運転状
態をそのまま維持する。もし作動媒体封入後においても
、過冷却度が第1設定値T1より小さい状態33のとき
には、開閉弁11aを閉じたままで開閉弁11c、ll
bを開き、バイパス路9内に残存する作動媒体のサイク
ルへの封入34を行う。 このようにバイパス路9内の作動媒体全部をサイクルに
封入した後、過冷却度が第2設定値T2より小さい状態
35のときには、運転状態をそのまま維持する。もし、
過冷却度が第1設定値T1より小さい状態36のときに
は、膨張機1および液ポンプ3を停止状態37に保持す
る。 、上記バイパス路9内の作動媒体全部をサイクルに封入
した後、過冷却度が第2設定値T2よりも大きくなれば
、開閉弁11c、llbを閉じると同時に開閉弁11a
を開き、作動媒体をバイパス路9にその半分を回収38
した後、さらに前記過冷却度を第2設定値T2と比較す
る。そして、その過冷却度が第2設定値T2より大きい
ときには。 開閉弁11bを閉じた状態で開閉弁11a。 11cを開いて作動媒の回収39を行う。 なお、本発明は上述の第1.第2実施例に限定されず、
バイパス路に開閉弁を4個以上設け、作動媒体の封入量
を3段階以上にわたって制御することも可能である。こ
の場合、バイパス路の容積だけでは不十分なときには、
バイパス路にレシーバを設ければよい。 第6図および第7図に示す第3.第4実施例は、前述し
た本発明の理念を自動車用空気調和機に適用したもので
ある。この空気調和機は、圧縮機41、凝縮器42.液
タンク43.膨張機兼用冷媒流量制御装置44および蒸
気発生器45を直列に接続してサイクルを形成し、前記
凝縮器42の出口側と蒸気発生器45の入口側とを、開
閉弁51a、51bを有するバイパス路50により連通
ずると共に、その両開閉弁51a、51b、冷媒流量制
御装置44.蒸気発生器45の入口側および出口側にそ
れぞれ設けた温度検知器46゜47および圧縮機41の
出口側に設けた温度検知器または圧力検知器48などを
信号発生器49に接続した構造からなる。 また、第7図に示す実施例は、バイパス路50に3個の
開閉弁51a、51c、51bを設けた点が上記第3実
施例と異なり、その他の構造は同様であるから図面およ
び説明を省略する。 上記第3.第4実施例の動作を示すフローチャートは、
前記第1、第2実施例の動作をそれぞれのフローチャー
ト、すなわち第3図および第5図に示したフローチャー
トとほぼ同様であるから。 その再記および説明を省略する。これらの実施例によれ
ば、圧縮機出口側の温度の異常上昇を防止し、圧縮機の
焼損を未然に阻止することができる。
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、冷却媒体の条件の
如何にかかわらず、液ポンプのキャビテーションの発生
を防止し、サイクルの効率および出力の向上をはかるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は作動媒体封入量とサイクル状態および出力との
関係を示す線図、第2図は本発明の動力発生機関の第1
実施例を示す系統図、第3図は第1実施例のフローチャ
ートを示す説明図、第4図は本発明に係わる第2実施例
の要部を示す系統図、第5図は第2実施例のフローチャ
ートを示す説明図、第6図は本発明に係わる第3実施例
の系統図、第7図は本発明に係わる第4実施例の要部系
統図である。 1・・・膨張機、2・・・凝縮器、3・・・液ポンプ、
4・・・蒸気発生器、9・・・バイパス路、1o・・・
信号発生器、11a−11c・・・開閉弁、13・・・
凝縮器出口側温度検知器。 代理人 弁理士 高橋明夫 第 1 (2) 作動44N入量に) 茅2(2) −茅30 ′JF41] yFS閉 第4m 2 茅7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■、動力変換手段および負荷に連結する膨張機と、冷却
    媒体給送手段を備える凝縮器と、液ポンプと、高温媒体
    給送手段を備える蒸気発生器とからなり、ランキンサイ
    クルを形成する動力、発生機関において、前記液ポンプ
    の出口側と凝縮器の入口側をバイパス路を介して連通ず
    ると共に、このバイパス路の高圧側および低圧側に開閉
    弁をそれぞれ設け、前記凝縮器出口側の過冷却度に応じ
    て前記開閉弁を適宜に開閉し、サイクル内の作動媒体の
    封入量を制御するようにしたことを特徴とする動力発生
    機関。 2、上記凝縮器出口側に過冷却度の検知手段を設け、前
    記過冷却度が設定値以下になるときには、高圧側開閉弁
    を閉じた状態で低圧側開閉弁を開き、バイパス路に蓄積
    されていた作動媒体をランキンサイクルに送出するよう
    に構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の動力発生機関。 3、上記バイパス路に蓄積されていた作動媒体をランキ
    ンサイクルに送出した後、凝縮器出口側の過冷却度が第
    1設定値Tiより大きい第2設定値T2以上になるとき
    には、低圧側開閉弁を閉じた状態で高圧側開閉弁を開き
    、ランキンサイクル内の作動媒体を前記バイパス路に回
    収するように構成したことを特徴とする特許請求の範囲
    第2項記載の動力発生機関。
JP4700884A 1984-03-14 1984-03-14 動力発生機関 Granted JPS60192809A (ja)

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