JPS6256421B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6256421B2
JPS6256421B2 JP55102153A JP10215380A JPS6256421B2 JP S6256421 B2 JPS6256421 B2 JP S6256421B2 JP 55102153 A JP55102153 A JP 55102153A JP 10215380 A JP10215380 A JP 10215380A JP S6256421 B2 JPS6256421 B2 JP S6256421B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
working fluid
load
rotation speed
cycle
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP55102153A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5726363A (en
Inventor
Joji Kamata
Mitsuhiro Ikoma
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP10215380A priority Critical patent/JPS5726363A/en
Publication of JPS5726363A publication Critical patent/JPS5726363A/en
Publication of JPS6256421B2 publication Critical patent/JPS6256421B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はランキンサイクル式熱機関によりヒー
トポンプサイクルを駆動してなる冷暖房装置に関
し、より具体的には膨張機に容積型流体機械を採
用したランキン.ヒートポンプサイクルの制御に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a heating and cooling system in which a heat pump cycle is driven by a Rankine cycle heat engine, and more specifically to a Rankine cycle heat engine in which a positive displacement fluid machine is used as an expander. This relates to control of heat pump cycles.

従来、ランキンサイクル式熱機関としては火力
発電所における蒸気タービンサイクルがその代表
例として示されるように、大型定負荷用動力装置
として位置付けられていた。しかし乍ら近年小型
熱動力機関としての新しい用途、即ち廃熱利用.
太陽熱利用.外燃機関等からランキンサイクル機
関が見直されている。このため従来の大型蒸気タ
ービン機関等の速度型流体機械に変り数馬力程度
の出力を取出すのに適し加工性にも優れた容積型
膨張機等が注目されつつある。
Conventionally, Rankine cycle heat engines have been positioned as large-scale constant-load power plants, as exemplified by steam turbine cycles in thermal power plants. However, in recent years, there has been a new use for small thermal power engines, namely waste heat utilization.
Solar heat utilization. Rankine cycle engines are being reconsidered from external combustion engines. For this reason, instead of conventional high-speed fluid machines such as large steam turbine engines, positive displacement expanders and the like, which are suitable for producing an output of several horsepower and have excellent workability, are attracting attention.

本発明はランキンサイクル機関においてその出
力機構に容積型流体機械を採用した場合における
固有の問題点を解析し、ランキンサイクル機関を
負荷に応じて自在に制御するための各種方策を開
示するものである。
The present invention analyzes the inherent problems when a displacement fluid machine is adopted as the output mechanism of a Rankine cycle engine, and discloses various measures for freely controlling the Rankine cycle engine according to the load. .

先ず発明の詳細な説明に先立ち現状のランキン
サイクルとタービン等の速度型流体機械の組合せ
における特性を若干説明する。第1図に通常の火
力発電所等におけるランキンサイクルの基本シス
テムを示す。図において1は作動流体液ポンプ2
は動作流体液を加熱して過熱蒸気を発生する発生
器、3は蒸気タービン、4は凝縮器、5は発電機
である。第2図に第1図に示すシステムのランキ
ンサイクルをp―i線図(モリエル線図)として
示す。第3図にランキンサイクルをP―V線図と
して示す。つぎに第1図〜第3図に示される速度
型流体機械を用いたランキンサイクルの特性を更
に詳細に説明すると、作動流体液ポンプ1は凝縮
器4により液化された低圧(凝縮圧力PC)作動
流体液を吸引昇圧して高圧(発生圧力PG)液と
成し発生器2へ導く。発生器2内においては火力
バーナ6により作動流体液は加熱され最終的に高
圧過熱蒸気状態で発生器2を出て流量制御弁7を
通り速度型機関である蒸気タービン3へ導かれ
る。蒸気タービン3は通常複数段の羽根車により
構成され必要に応じて再熱器(図示せず)等が介
設される。タービン3の出力軸は必要に応じて減
速機構等を介して発電機5を駆動して発電を行い
送電線へ送電する。タービン3内において凝縮圧
力PC迄減圧膨張して有効仕事を取出された低圧
過熱蒸気は凝縮器4において海水等により冷却さ
れ液化した後再び液ポンプ1に吸引される。この
ようにランキンサイクルは第2図のモリエル線図
において1′―2′―3′―4′―1′の閉サイクル
を構成する。すなわち、第2図において点3′と
点2′におけるエンタルピ差と作動流体循環量と
の積が発生器2においてサイクルに供給された熱
量、点3と点4におけるエンタルピ差と作動流体
循環量との積がランキンサイクルより出力軸に取
出される出力を示す。また、ランキンサイクルよ
り取出される出力は第3図のP―V線図としても
表わすことが可能である。すなわち発生圧力P
G.凝縮圧力PC.作動流体の断熱指数.作動流体
循環量より閉ループのP―V線図を得ることが出
来、線図内の面積(第3図の斜線または点描で示
される)としてタービン3の出力を表わすことが
できる。なお第3図においてaは部分負荷状態、
bは全負荷状態を示す。このような速度型流体機
械を採用してなるランキンサイクルにおいてはそ
の特性として例えば発電容量等の負荷容量が変動
した場合、ランキンサイクルの出力動力は次の如
く制御される。すなわち、発電機としての特性か
ら出力周波数を定常に保つ必要があり回転数は一
定に保持されており、従つて出力動力の制御は出
力トルクの制御を行うことである。この出力トル
クは速度型流体機械であるタービンにおいては流
入する作動流体速度を変化させることにより制御
され、すなわち、これは作動流体循環量を増減さ
せて制御している。すなわちこれを第2図、第3
図において説明すると第2図のモリエル線図にお
いては線図上においては基本的な作動状態の変化
は無く、第3図のP―V線図においては例えば部
分負荷状態a(斜線部)に対して出力が増大する
場合には全負荷状態b(点描部)のように出力仕
事面積が増大して出力トルク制御が行われる。
First, prior to a detailed explanation of the invention, some characteristics of the current combination of the Rankine cycle and a speed-type fluid machine such as a turbine will be explained. Figure 1 shows the basic system of the Rankine cycle in a typical thermal power plant. In the figure, 1 is a working fluid pump 2
3 is a steam turbine; 4 is a condenser; and 5 is a generator. FIG. 2 shows the Rankine cycle of the system shown in FIG. 1 as a pi diagram (Molier diagram). Figure 3 shows the Rankine cycle as a PV diagram. Next, to explain in more detail the characteristics of the Rankine cycle using the velocity type fluid machine shown in FIGS. 1 to 3, the working fluid liquid pump 1 has a low pressure (condensation pressure P The working fluid is suctioned and pressurized to form a high-pressure (generated pressure P G ) liquid, which is led to the generator 2 . In the generator 2, the working fluid is heated by a thermal burner 6, and finally leaves the generator 2 in a high-pressure superheated steam state, passes through a flow control valve 7, and is guided to a steam turbine 3, which is a speed type engine. The steam turbine 3 usually includes a plurality of stages of impellers, and is provided with a reheater (not shown) or the like as necessary. The output shaft of the turbine 3 drives the generator 5 via a speed reduction mechanism or the like as necessary to generate power and transmit the power to the power transmission line. The low-pressure superheated steam, which has been decompressed and expanded to a condensing pressure P C in the turbine 3 to extract effective work, is cooled by seawater or the like in the condenser 4 and liquefied, and then sucked into the liquid pump 1 again. In this way, the Rankine cycle constitutes a closed cycle of 1'-2'-3'-4'-1' in the Mollier diagram of FIG. That is, in FIG. 2, the product of the enthalpy difference between points 3' and 2' and the amount of working fluid circulating is the amount of heat supplied to the cycle in generator 2, and the product of the enthalpy difference between points 3 and 4 and the amount of working fluid circulating is the amount of heat supplied to the cycle in generator 2. The product of represents the output output from the Rankine cycle to the output shaft. Further, the output extracted from the Rankine cycle can also be expressed as a PV diagram in FIG. That is, the generated pressure P
G. Condensing pressure P C . Adiabatic index of working fluid. A closed-loop PV diagram can be obtained from the working fluid circulation amount, and the output of the turbine 3 can be expressed as the area within the diagram (indicated by diagonal lines or dotted lines in FIG. 3). In Fig. 3, a is a partial load state,
b indicates full load condition. As a characteristic of the Rankine cycle employing such a speed type fluid machine, when the load capacity such as the power generation capacity fluctuates, the output power of the Rankine cycle is controlled as follows. That is, due to the characteristics of a generator, it is necessary to keep the output frequency constant and the rotational speed is kept constant. Therefore, controlling the output power means controlling the output torque. In a turbine, which is a speed-type fluid machine, this output torque is controlled by changing the velocity of the inflowing working fluid, that is, it is controlled by increasing or decreasing the amount of working fluid circulating. In other words, this is shown in Figures 2 and 3.
To explain with reference to the figures, in the Mollier diagram in Figure 2, there is no basic change in the operating state on the diagram, and in the PV diagram in Figure 3, for example, for partial load state a (shaded area), When the output increases, the output work area increases and output torque control is performed as in full load state b (stippling portion).

すなわち、速度型流体機械を採用する場合の出
力制御はサイクルの圧力条件は一定の状態サイク
ルの循環量を制御することにより達成される。
That is, output control when employing a velocity type fluid machine is achieved by controlling the circulation amount of a cycle in which the pressure condition of the cycle is constant.

これに対しタービン3に変つて容積型流体機械
を採用するランキンサイクルの出力制御は全く異
なつた状態で行われる。すなわち、第4図に容積
型流体機械を用いた場合のP―V線図に示すよう
に、例えば凝縮圧力PCを一定とした場合、基準
出力トルクを発生する基準発生圧力をPGAとした
場合、負荷トルクが増大した場合の出力トルク
は、第4図に示すように変化する。すなわち、回
転数一定とした場合、入口容積V1と出口容積V2
が固定されている容積型流体機械においては発生
圧力PGAが上昇してPGBに移動することにより斜
線部で示される標準出力LAが高負荷出力LBに変
化する。同様に負荷トルクが減少した場合は発生
圧力はPGC、低負荷出力LCに減少してサイクル
が構成されるものである。
On the other hand, output control in a Rankine cycle in which a positive displacement fluid machine is used instead of the turbine 3 is performed in a completely different manner. That is, as shown in the PV diagram in Figure 4 when a positive displacement fluid machine is used, for example, when the condensing pressure P C is constant, the reference generated pressure that generates the reference output torque is P GA . In this case, the output torque changes as shown in FIG. 4 when the load torque increases. In other words, when the rotation speed is constant, the inlet volume V 1 and the outlet volume V 2
In a positive displacement fluid machine in which the pressure is fixed, the standard output L A shown by the shaded area changes to the high load output L B as the generated pressure PGA rises and moves to P GB . Similarly, when the load torque decreases, the generated pressure decreases to P GC and low load output L C to complete a cycle.

このように、容積型流体機械を採用する場合、
ランキンサイクルの出力制御はサイクルの圧力設
定が変化することにより行われるものである。
In this way, when adopting a positive displacement fluid machine,
Rankine cycle output control is performed by changing the pressure setting of the cycle.

すなわち、第6図に示されるように、ランキン
サイクルにおいて速度型流体機械を採用する場合
に作動流体液ポンプにおける作動差圧(P)及び
作動液体循環量(Q)の釣合点BSは負荷動力の
変動に応じて定圧力変流量方向(図の水平方向)
に移動する。また、第6図に示されるように、容
積型流体機械を採用する場合は液ポンプの作動釣
合点BYは負荷動力の変動に応じて定流量変圧力
方向(図の垂直方向)に移動する。この負荷変動
時における作動点の移動特性の相違がランキンサ
イクルの制御を行う上で最も重要な相違点であ
る。
That is, as shown in Fig. 6, when a speed-type fluid machine is adopted in the Rankine cycle, the balance point B S of the operating differential pressure (P) and the working fluid circulation amount (Q) in the working fluid pump is the load power. Constant pressure changes according to fluctuations in flow direction (horizontal direction in the figure)
Move to. In addition, as shown in Figure 6, when a positive displacement fluid machine is used, the operating balance point B Y of the liquid pump moves in the direction of constant flow rate and variable pressure (vertical direction in the figure) according to fluctuations in the load power. . This difference in the movement characteristics of the operating point during load fluctuations is the most important difference in Rankine cycle control.

第7図に定容積型流体機械の一例としてのベー
ンロータリ型膨張機の一構成例を示す。このベー
ンロータリ型膨張機はシリンダ11とロータ1
2、ロータ12内をシリンダ11内面に沿つて摺
動するベーン8(複数)より構成され、高圧ガス
流入ポート9をベーン8が閉止した時の基準容積
がV1、低圧流出ポート10をベーン8が開放し
た時の基準容積がV2である。従つてV1,V2は形
状より決定される値であり、ランキンサイクルの
作動状態には無関係である。
FIG. 7 shows a configuration example of a vane rotary expander as an example of a constant volume fluid machine. This vane rotary type expander has a cylinder 11 and a rotor 1.
2. It is composed of vanes 8 (plurality) that slide along the inner surface of the cylinder 11 inside the rotor 12, and the reference volume when the vane 8 closes the high pressure gas inflow port 9 is V 1 , and the vane 8 closes the low pressure gas outflow port 10. The reference volume when is opened is V2 . Therefore, V 1 and V 2 are values determined from the shape and are unrelated to the operating state of the Rankine cycle.

また、別の従来例として容積型流体機械におい
ても、蒸気機関車に代表される如く、流入弁のタ
イミング制御により流入基準容積V1を可変容積
としている例もあるが、この場合は制御特性は第
5図と同様となり基本的に速度型流体機械の制御
特性に準ずるので本発明以前の制御特性となる。
従つて本発明の以後の説明で容積型流体機械とは
定容積型流体機械を示すものとする。
In addition, as another conventional example, in positive displacement fluid machines, as typified by steam locomotives, there are examples in which the inflow reference volume V 1 is made variable by timing control of the inflow valve, but in this case, the control characteristics are Since it is similar to that shown in FIG. 5 and basically corresponds to the control characteristics of a velocity type fluid machine, it is the control characteristics before the present invention.
Therefore, in the following description of the present invention, a positive displacement fluid machine refers to a constant volume fluid machine.

以下本発明の制御方式に関し更に詳細に説明を
加えると、第8図に本発明を導入する一流体方式
ランキン.ヒートポンプサイクルの一構成例、第
9図は上記一流体サイクルのモリエル(p.i)線
図、第10図は同じくP−V線図を示す。
The control system of the present invention will be explained in more detail below. Fig. 8 shows a single-fluid type Rankine system incorporating the present invention. An example of the structure of a heat pump cycle, FIG. 9 shows a Mollier (pi) diagram of the above-mentioned one-fluid cycle, and FIG. 10 similarly shows a PV diagram.

第8図において、13は室外熱交換器で冷房時
はランキンサイクル及びヒートポンプサイクルの
凝縮器として作用し、暖房時はヒートポンプサイ
クルの蒸発器として作用する。14は室内熱交換
器で冷房時はヒートポンプサイクルの蒸発器とし
て作用して室内空気を冷却すると共に、暖房時は
ランキンサイクル及びヒートポンプサイクルの凝
縮器として作用して室内空気を加熱する。15は
例えば可変速モータ32等による容量制御機構を
有する作動流体液ポンプで、回転数センサ33の
検出回転数が一定になるように容量制御を行な
う。16は発生器、17は容積型膨張機であり、
これらは適宜接続されてランキンサイクルを形成
する。また、18は上記膨張機17により駆動さ
れる圧縮機であり、その吐出側は前記膨張機17
の出口側と連結された後、作動流体の流れを冷房
時は図の実線の如くかつ暖房時は図の破線の如く
切換える四方弁19に接続される。この圧縮機1
8、四方弁19、室内熱交換器14、室外熱交換
器13、絞り機構20によりヒートポンプサイク
ルが構成される。なお、21,22は冷暖で冷媒
の流れを制御する逆止弁、23は発生器16を加
熱する加熱源、、24は室外熱交換器用送風機、
25は室内熱交換器用送風機である。つまり回転
数センサ33の回転数によりヒートポンプサイク
ルの圧縮機18の負荷変動を検出して負荷の増大
か減少かを判断し、負荷増大時には前記作動流体
液ポンプ15の吐出圧力ならびに吐出液量を増大
させ、負荷減少時には前記作動流体液ポンプ15
の吐出出力ならびに吐出液量を減少させて前記回
転数センサ33の検出回転数が常に一定となるよ
う前記作動流体液ポンプ15の容量を制御する手
段を設けたものである。第9図は第8図のサイク
ルを表わすモリエル線図、第10図は同じく第8
図の膨張機出力.圧縮機入力を表わすP―V線図
である。
In FIG. 8, an outdoor heat exchanger 13 acts as a condenser for the Rankine cycle and the heat pump cycle during cooling, and as an evaporator for the heat pump cycle during heating. Reference numeral 14 denotes an indoor heat exchanger which acts as an evaporator of the heat pump cycle to cool indoor air during cooling, and acts as a condenser of the Rankine cycle and heat pump cycle to heat indoor air during heating. Reference numeral 15 denotes a working fluid pump having a capacity control mechanism using, for example, a variable speed motor 32, which performs capacity control so that the rotation speed detected by the rotation speed sensor 33 is constant. 16 is a generator, 17 is a positive displacement expander,
These are connected as appropriate to form a Rankine cycle. Further, 18 is a compressor driven by the expander 17, and its discharge side is connected to the expander 17.
After being connected to the outlet side of the pump, it is connected to a four-way valve 19 that switches the flow of the working fluid as shown by the solid line in the figure during cooling and as shown by the broken line in the figure during heating. This compressor 1
8, a four-way valve 19, an indoor heat exchanger 14, an outdoor heat exchanger 13, and a throttle mechanism 20 constitute a heat pump cycle. In addition, 21 and 22 are check valves that control the flow of refrigerant for cooling and heating, 23 is a heating source that heats the generator 16, 24 is a blower for the outdoor heat exchanger,
25 is an indoor heat exchanger blower. In other words, the load fluctuation of the compressor 18 in the heat pump cycle is detected based on the rotation speed of the rotation speed sensor 33, and it is determined whether the load increases or decreases, and when the load increases, the discharge pressure and discharge amount of the working fluid pump 15 are increased. and when the load decreases, the working fluid pump 15
Means is provided for controlling the capacity of the working fluid pump 15 so that the rotational speed detected by the rotational speed sensor 33 is always constant by reducing the discharge output and the amount of liquid discharged. Fig. 9 is a Mollier diagram showing the cycle of Fig. 8, and Fig. 10 is a Mollier diagram showing the cycle of Fig. 8.
Expander output in the figure. It is a PV diagram showing compressor input.

第10図のP―V線図において第8図に示す一
流体ランキンヒートポンプサイクルの特性を更に
説明すると、圧縮機18の所要負荷トルクは室内
熱交換器14における室内負荷条件及び室外熱交
換器13における外気条件により決定される。す
なわち蒸発圧力PE、凝縮圧力PC、圧縮機基準容
積VCOMPにより圧縮負荷仕事LCOMPが第10図の
如く決定される。これに伴い、この仕事LCOMP
等しい仕事量を膨張機17が発生せねばならず、
膨張機基準容積VEXP、凝縮圧力PC、膨張発生仕
事LEXP(=LCOMP)より発生圧力PGが決定する
のは前記説明に明きらかな通りである。なお、説
明の便宜上膨張機17、圧縮機18における各効
率(膨張.圧縮効率.機械効率.容積効率)は省
略した。このように膨張機17として容積型流体
機械を採用する場合、ヒートポンプサイクル側の
負荷に応じて発生圧力PGが応動するという固有
の特性が明きらかになつたが、さらに実用上の空
調機特性としてはヒートポンプサイクルの負荷変
動に拘らずシステム全体の運転回転数を定常に保
つことが望ましい。本発明は上記容積型流体機械
の固有の特性を鑑み乍らシステムを定常に運転可
能な如く制御することを可能にした点である。
To further explain the characteristics of the single-fluid Rankine heat pump cycle shown in FIG. 8 using the PV diagram in FIG. Determined by outside air conditions at That is, the compression load work L COMP is determined as shown in FIG. 10 by the evaporation pressure P E , the condensing pressure P C , and the compressor reference volume V COMP . Accordingly, the expander 17 must generate a work amount equal to this work L COMP ,
As is clear from the above description, the generated pressure P G is determined from the expander reference volume V EXP , the condensing pressure P C , and the expansion generated work L EXP (=L COMP ). In addition, for convenience of explanation, each efficiency (expansion, compression efficiency, mechanical efficiency, volumetric efficiency) in the expander 17 and compressor 18 is omitted. In this way, when a positive displacement fluid machine is used as the expander 17, the inherent characteristic that the generated pressure P G responds to the load on the heat pump cycle side has become clear. As a characteristic, it is desirable to keep the operating speed of the entire system constant regardless of load fluctuations in the heat pump cycle. The present invention makes it possible to control the system so that it can operate steadily while taking into account the unique characteristics of the above-mentioned positive displacement fluid machine.

ヒートポンプサイクルの負荷に応じて発生圧力
Gが変化することは既に示したが、この容積型
流体機械固有の作動圧力変化に伴い次の問題が生
ずる。すなわち、第9図に示す通り気体一般の特
性として発生圧力PGの上昇により膨張機17入
口ガス比容積Vは減少する。これにより膨張機1
7の一回転当りの作動流体循環量は発生圧力PG
の上昇に従つて増大する、すなわちヒートポンプ
の負荷に応じて発生圧力が変化し同時に膨張機1
7一回転当りの作動流体循環量も変化する。
Although it has already been shown that the generated pressure P G changes depending on the load of the heat pump cycle, the following problem occurs with the change in the operating pressure specific to this positive displacement fluid machine. That is, as shown in FIG. 9, as a characteristic of gases in general, as the generated pressure P G increases, the gas specific volume V at the inlet of the expander 17 decreases. As a result, expander 1
The working fluid circulation amount per rotation of 7 is the generated pressure P G
The pressure increases as the heat pump increases, that is, the generated pressure changes according to the heat pump load, and at the same time
7. The amount of working fluid circulating per revolution also changes.

第11図に容積型流体機械を採用したランキン
サイクル機関において、作動流体ポンプ基準(P
―Q特性基準)の標準釣合点BYRがシステム回転
数一定の場合システムの負荷に応じて移動する様
子を示す。図において負荷増大時は右上方へ負荷
減少時は左下方へ釣合点が移動する。
Figure 11 shows the working fluid pump standard (P
- Q characteristic standard) Standard balance point B YR shows how it moves according to the system load when the system rotation speed is constant. In the figure, the balance point moves to the upper right when the load increases and to the lower left when the load decreases.

以上に示したように、ランキンサイクルに容積
型流体機械を採用する場合、従来公知の速度型流
体機械を採用した場合と異なり、負荷の増大時に
システムの作動圧力が上昇する。この圧力上昇に
対応しシステムを定常速度で運転するには、サイ
クルの作動流体液ポンプを第8図に示すように負
荷増大時には吐出圧力上昇かつ吐出流量増大する
如く制御し、また、負荷減少時には吐出圧力低下
かつ吐出流量減少するように制御する必要があ
る。すなわち、上記のように作動流体液ポンプを
制御することにより、初めて容積型流体機械を用
いるランキンサイクルにおいて圧縮機の負荷動力
が変化した場合においても定常速度でシステムを
運転することが可能となる。
As described above, when a displacement type fluid machine is employed in the Rankine cycle, the operating pressure of the system increases when the load increases, unlike when a conventionally known velocity type fluid machine is employed. In order to operate the system at a steady speed in response to this pressure increase, the working fluid pump of the cycle is controlled so that the discharge pressure and discharge flow rate increase when the load increases, as shown in Figure 8, and when the load decreases. It is necessary to control the discharge pressure and the discharge flow rate to decrease. That is, by controlling the working fluid pump as described above, it becomes possible to operate the system at a steady speed even when the load power of the compressor changes in the Rankine cycle using a positive displacement fluid machine for the first time.

また、循環量の変化に伴ない当然のこととして
発生器においてランキンサイクルに加えられる熱
量及び凝縮器においてランキンサイクル(及びヒ
ートポンプサイクル)より放出される熱量は変化
するものであり、発生器における投入熱量制御及
び凝縮器における放熱量制御も同時に考慮する必
要がある。発生器においてはその出口における作
動流体過熱度を一定に保つようにバーナ等の発生
熱量を自動制御すれば良く、凝縮器の場合は放熱
や量に応じて凝縮圧力自体が若干変動して自動的
に外気等への放熱量が釣合う如く凝縮温度が変化
する。ただしこの凝縮温度変化は通常の場合は微
少な変化であり、第11図に示す釣合点変化特性
は基本的に変化しない。
Additionally, as a matter of course, the amount of heat added to the Rankine cycle in the generator and the amount of heat released from the Rankine cycle (and heat pump cycle) in the condenser change as the amount of circulation changes, and the amount of heat input to the generator changes. It is also necessary to consider the control and heat radiation amount control in the condenser at the same time. In a generator, the amount of heat generated by a burner, etc. can be automatically controlled to maintain a constant degree of superheating of the working fluid at its outlet, while in the case of a condenser, the condensing pressure itself changes slightly depending on the heat radiation and amount. The condensing temperature changes so that the amount of heat released to the outside air is balanced. However, this condensing temperature change is normally a minute change, and the equilibrium point change characteristics shown in FIG. 11 basically do not change.

作動流体液ポンプの容量制御方式としては実施
例のように可変速モータ等による回転数制御、あ
るいはバイパス回路及びバイパス弁等によるバイ
パス制御等多くの方式があるが何れの方式を用い
ても良く、また負荷動力検知方式としては直接圧
縮機及び膨張機の結合軸トルクを検出しても良い
し、回転数検知または便宜的に外気.室温等の雰
囲気条件を検知しても良い。
There are many methods for controlling the capacity of the working fluid pump, such as rotational speed control using a variable speed motor, etc., as in the embodiment, or bypass control using a bypass circuit, bypass valve, etc., but any method may be used. In addition, as a load power detection method, it is possible to directly detect the joint shaft torque of the compressor and expander, or to detect the rotation speed or, conveniently, to detect the outside air. Atmosphere conditions such as room temperature may also be detected.

容積型流体機械としては往復動ピストン型、ベ
ーンロータリ型、スクロール型、ローリングピス
トン型、スクリユー型等何れの型式を採用しても
差仕えない。なお、P―V線図は何れもベーンロ
ータリ型の場合を示しているが、本発明は何れの
型式としても何ら変るものでは無い。
As a positive displacement fluid machine, any type such as a reciprocating piston type, a vane rotary type, a scroll type, a rolling piston type, or a screw type may be adopted. Note that although the PV diagrams all show the case of a vane rotary type, the present invention does not change in any way regardless of the type.

本発明によれば、ランキンサイクルの作動流体
液ポンプには容量制御機構を設け、ヒートポンプ
サイクルの圧縮機の負荷変動に応じて前記液ポン
プ容量を制御し負荷増大時には液ポンプ吐出圧力
ならびに吐出流量を増大させ、負荷減少時には吐
出圧力ならびに吐出流量を減少する如く制御する
機構を設け、前記定容積型流体機械の運転速度を
一定に保持することができ、作動流体液ポンプを
制御することにより、ランキンサイクルにおいて
圧縮機の負荷動力が変化した場合においても定常
速度で運転可能となる優れた効果を奏するもので
ある。
According to the present invention, the working fluid pump of the Rankine cycle is provided with a capacity control mechanism, and the capacity of the liquid pump is controlled according to the load fluctuation of the compressor of the heat pump cycle, and when the load increases, the liquid pump discharge pressure and discharge flow rate are adjusted. By providing a mechanism for controlling the discharge pressure and discharge flow rate to increase and decrease the discharge pressure and discharge flow rate when the load decreases, the operating speed of the constant volume fluid machine can be maintained constant, and by controlling the working fluid pump, the Rankine This provides an excellent effect of allowing operation at a steady speed even when the load power of the compressor changes during the cycle.

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

第1図は従来の速度型流体機械を用いたランキ
ンサイクル図、第2図は第1図のサイクルのモリ
エル線図、第3図は同P―V線図、第4図は定容
積型流体機械に於けるP―V線の変化を示す説明
図、第5図は速度型流体機械採用時のP―Q線図
の釣合点移動特性図、第6図は容積型流体機械採
用時のP―Q線図の釣合点移動特性、第7図は定
容積型流体機械の一構成例を示す断面図、第8図
は本発明の空気調和装置の一実施例を示す一流体
式ランキンヒートポンプサイクル図、第9図は第
8図に示すサイクルのモリエル線図、第10図は
同P―V線図、第11図は本発明におけるポンプ
制御のP―Q線図である。 13……室外熱交換器、14……室内熱交換
器、15……作動流体液ポンプ、16……発生
器、17……容積型膨張機、18……圧縮機、1
9……四方弁、20……絞り機構、23……バー
ナ、32……可変速モータ、33……回転数セン
サ。
Figure 1 is a Rankine cycle diagram using a conventional velocity type fluid machine, Figure 2 is a Mollier diagram of the cycle in Figure 1, Figure 3 is the same PV diagram, and Figure 4 is a constant volume fluid machine. An explanatory diagram showing changes in the P-V line in a machine. Figure 5 is an equilibrium point movement characteristic diagram of the P-Q diagram when a velocity-type fluid machine is used. Figure 6 is a diagram showing the P-V line when a displacement-type fluid machine is used. -Equilibrium point movement characteristics of Q diagram, Figure 7 is a sectional view showing an example of the configuration of a constant volume fluid machine, and Figure 8 is a single-fluid Rankine heat pump cycle showing an example of the air conditioner of the present invention. 9 is a Mollier diagram of the cycle shown in FIG. 8, FIG. 10 is a PV diagram thereof, and FIG. 11 is a PQ diagram of the pump control according to the present invention. 13... Outdoor heat exchanger, 14... Indoor heat exchanger, 15... Working fluid liquid pump, 16... Generator, 17... Positive displacement expander, 18... Compressor, 1
9... Four-way valve, 20... Throttle mechanism, 23... Burner, 32... Variable speed motor, 33... Rotation speed sensor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 加熱源により加熱される蒸気の発生器と、容
積型膨張機と、四方弁と、室外熱交換器と、可変
速モータ等による容量制御機構を有する作動流体
液ポンプとを循環して接続し、前記四方弁と前記
室外熱交換器との間に、前記容積型膨張機により
駆動される圧縮機および室内熱交換器を設け、前
記容積型膨張機の回転数を検出する回転数センサ
を設け、前記回転数センサの回転数によりヒート
ポンプサイクルの圧縮機の負荷変動を検出して負
荷の増大か減少かを判断し、負荷増大時には前記
作動流体液ポンプの吐出圧力ならびに吐出液量を
増大させ、負荷減少時には前記作動流体液ポンプ
の吐出圧力ならびに吐出液量を減少させて前記回
転数センサの検出回転数が常に一定となるよう前
記作動流体液ポンプの容量を制御する手段を設け
た空気調和装置。
1 A steam generator heated by a heat source, a positive displacement expander, a four-way valve, an outdoor heat exchanger, and a working fluid pump having a capacity control mechanism using a variable speed motor etc. are connected in a circulating manner. , a compressor driven by the positive displacement expander and an indoor heat exchanger are provided between the four-way valve and the outdoor heat exchanger, and a rotation speed sensor is provided to detect the rotation speed of the positive displacement expander. , detecting the load fluctuation of the compressor of the heat pump cycle based on the rotation speed of the rotation speed sensor and determining whether the load increases or decreases, and increases the discharge pressure and discharge amount of the working fluid pump when the load increases, An air conditioner comprising means for controlling the capacity of the working fluid pump so that the rotation speed detected by the rotation speed sensor is always constant by reducing the discharge pressure and discharge volume of the working fluid pump when the load decreases. .
JP10215380A 1980-07-24 1980-07-24 Air conditioner Granted JPS5726363A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10215380A JPS5726363A (en) 1980-07-24 1980-07-24 Air conditioner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10215380A JPS5726363A (en) 1980-07-24 1980-07-24 Air conditioner

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5726363A JPS5726363A (en) 1982-02-12
JPS6256421B2 true JPS6256421B2 (en) 1987-11-25

Family

ID=14319780

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10215380A Granted JPS5726363A (en) 1980-07-24 1980-07-24 Air conditioner

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5726363A (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001227616A (en) 1999-12-08 2001-08-24 Honda Motor Co Ltd Driving device
JP2001271609A (en) 2000-01-18 2001-10-05 Honda Motor Co Ltd Waste heat recovery device of internal combustion engine
BR0114049A (en) 2000-09-05 2003-07-22 Honda Giken Kogio Kabushiki Ka Rankine cycle system
DE60123987T2 (en) 2000-10-10 2007-02-01 Honda Giken Kogyo K.K. RANKINE CIRCULAR DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
JP4647857B2 (en) * 2000-10-10 2011-03-09 本田技研工業株式会社 Rankine cycle device for internal combustion engine
JP2002115505A (en) 2000-10-11 2002-04-19 Honda Motor Co Ltd Rankine cycle device of internal combustion engine

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5563337A (en) * 1978-11-01 1980-05-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Air conditioner by solar heat

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5563337A (en) * 1978-11-01 1980-05-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Air conditioner by solar heat

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5726363A (en) 1982-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4235079A (en) Vapor compression refrigeration and heat pump apparatus
Leibowitz et al. Cost effective small scale ORC systems for power recovery from low grade heat sources
JPS622241Y2 (en)
US4480654A (en) Multipressure compressor
Hong et al. A novel thermally driven rotor-vane/pressure-exchange ejector refrigeration system with environmental benefits and energy efficiency
CN104736952B (en) Centrifugal compressor inlet guide vane controls
JPS6256421B2 (en)
JPH0447104A (en) Vapor motor
US20180120009A1 (en) System and method for dynamic mechanical power management
US3487655A (en) Heat-pump system
CN2569049Y (en) Heat pump type air conditioner operated by utilizing heat-electricity
JPS6245461B2 (en)
JP3216351B2 (en) Air conditioner
KR0147912B1 (en) Power saving refrigerating apparatus using gas motor
US9574446B2 (en) Expander for recovery of thermal energy from a fluid
Garris Jr et al. The pressure-exchange ejector heat pump
Fiaschi et al. Piston expanders technology as a way to recover energy from the expansion of highly wet organic refrigerants
Smith et al. Cost effective small scale ORC systems for power recovery from low enthalpy geothermal resources
CN219774379U (en) Energy recovery type expansion valve
CN216953605U (en) Waste heat driven cooling, heating and power triple supply system
JPS6230698Y2 (en)
JPH0127017Y2 (en)
JPS6140401A (en) Method of increasing driving power by displacement type expander
JPS6051622B2 (en) Effective energy utilization method in heat supply equipment consisting of a combination of heat pump cycle and cogeneration steam cycle
Najjar et al. Feasibility of gas turbine-assisted heat pumps for space heating