废热回收系统以及用于该系统的复合螺旋流体机械技术方案

本发明专利技术提供一种能够借助压力抵消型的螺旋流体机械而简单且低成本地形成构成兰金循环的一部分的膨胀机、以及构成冷冻循环的一部分的压缩机的废热回收系统，进而提供一种被用于该废热回收系统的复合流体机械。本发明专利技术的复合流体机械为，利用第一螺旋流体机械（3A）构成兰金循环的膨胀机，利用与第一螺旋流体机械（3A）具有同样的构造第二螺旋流体机械（3B）构成冷冻循环的压缩机。前述第一螺旋流体机械（3A）和前述第二螺旋流体机械（3B）经由连结壳体（3C）被背对背地结合，前述第一螺旋流体机械（3A）的连结轴（30A）和前述第二螺旋流体机械（3B）的连结轴（30B）在前述连结壳体（3C）内被连结固定而构成复合流体机械（3）。结固定而构成复合流体机械（3）。结固定而构成复合流体机械（3）。

【技术实现步骤摘要】
废热回收系统以及用于该系统的复合螺旋流体机械


[0001]本专利技术涉及一种将发动机废热、工厂废热等的低温废热回收而将被回收的废热作为动力源而驱动冷冻循环的废热回收系统，此外还涉及被用于该废热回收系统的复合螺旋流体机械。

技术介绍

[0002]专利文献1（日本专利第6674796号公报）中公开的排热回收装置具备空气流路、兰金循环（Rankine Cycle）流路和冷冻循环流路，所述空气流路是从入口到出口的流路，设置有：第一压缩机，将空气从前述入口吸气而压缩，向前述出口排出；第一热交换器，从前述第一压缩机的下游的压缩空气进行热回收；第二热交换器，从前述第一热交换器的下游侧的压缩空气进行热回收，所述兰金循环（Rankine Cycle）流路是循环流路，设置有：前述第一热交换器，通过与前述压缩空气的热交换而使冷却介质蒸发；膨胀机，被在前述第一热交换器蒸发后的冷却介质驱动；第一冷凝器，将从前述膨胀机被排气的冷却介质冷凝；泵，将利用前述第一冷凝器而冷凝的冷却介质供给到前述第一热交换器，所述冷冻循环流路是和在前述兰金循环流路内流动的冷却介质相同种类的冷却介质所流动的循环流路，设置有：前述第二热交换器，通过与前述压缩空气的热交换而使冷却介质蒸发；第二压缩机，利用在前述膨胀机获得的旋转驱动力被旋转驱动，将在前述第二热交换器蒸发后的冷却介质压缩；第二冷凝器，使从前述第二压缩机排出的冷却介质冷凝；膨胀阀，使在前述第二冷凝器冷凝后的冷却介质膨胀。
[0003]公开了根据该结构实现如下的效果：能够利用兰金循环流路的第一热交换器以及冷冻循环流路的第二热交换器将空气流路的压缩机的排热有效地利用；能够将在兰金循环流路的膨胀机产生的旋转驱动力作为冷冻循环流路的第二压缩机的旋转驱动力而使用，将第二压缩机的驱动电力减少而节能化；此时，不将由膨胀机产生的旋转驱动力变换为电气等而将第二压缩机直接旋转驱动，由此也没有随着电气变换等的能量损失等。
[0004]专利文献2（日本特开2011－214484号公报）中公开的废热利用装置对驱动源的废热进行利用，复合流体机械具备：驱动源；旋转电机，至少作为发电机而起作用；膨胀机，利用兰金循环用冷却介质而对前述旋转电机的驱动轴赋予旋转力；压缩机，将冷冻循环用冷却介质吸入而排出；和切换机构，在将前述驱动轴和前述压缩机的旋转轴连接的连接状态、或将前述驱动轴和前述旋转轴切断的切断状态之间切换，所述复合流体机械构成兰金循环回路和冷冻循环回路的各一部分，兰金循环用冷却介质的存在区域和冷冻循环用冷却介质的存在区域分开，前述旋转电机的转子位于前述复合流体机械内的冷冻循环冷却介质的存在区域。该废热利用装置所具有的复合流体机械具有由中央壳体、前壳体、后壳体构成的整体壳体，在前述中央壳体配置电动发动机，在前壳体内设置螺旋式的压缩机，在后壳体设置螺旋式的膨胀机。
[0005]专利文献3（日本特开2019－120164号公报）中公开的车辆用废热回收系统具备：兰金循环系统、发动机冷却水系统和冷冻循环系统，所述兰金循环系统具有兰金循环回路，
所述兰金循环回路将如下部件依次配设：加热器，利用发动机的废热而将工作流体加热；膨胀机，使经由了前述加热器的工作流体膨胀而产生动力；兰金用冷凝器，使经由了前述膨胀机的工作流体冷凝；和工作流体泵，将经由前述兰金用冷凝器的工作流体向前述加热器送出，所述发动机冷却水系统具备冷却水经由前述加热器和发动机而经由泵而循环的发动机冷却水回路，所述冷冻循环系统具有冷冻循环回路，所述冷冻循环回路将如下部件依次配设：压缩机，将冷却介质压缩；热交换器，将被前述压缩机压缩的冷却介质放热；减压装置，在利用前述热交换器而与外部气体热交换后进行减压；和蒸发器，将被减压的冷却介质加热，前述热交换器是进行流动在前述发动机冷却水回路的冷却水与流动在前述冷却介质循环回路的冷却介质的热交换的热交换器，配设在前述发动机冷却水回路中的前述加热器与和前述发动机之间。
[0006]【专利文献1】日本专利第6674796号公报【专利文献2】日本特开2011－214484号公报【专利文献3】日本特开2019－120164号公报。
[0007]从专利文献1至3公知下述技术，设置兰金循环以及冷冻循环，所述兰金循环将从发动机等的内燃机产生的废热、工厂废热等进行利用而获得驱动力；所述冷冻循环将由该兰金循环获得的驱动力利用于冷冻循环的压缩机的驱动。
[0008]在专利文献1中，膨胀机和压缩机在外壳内流体地连接，因此，能够借助利用膨胀机使冷却介质膨胀时获得的旋转驱动力来旋转驱动第二压缩机，因此具有能够将第二压缩机的驱动电力减少而节能化的效果，此外不将在膨胀机产生的旋转驱动力变换为电气等而直接旋转驱动第二压缩机，因此具有不存在伴随着电气变换等的能量损失的效果，但为了防止兰金循环流路的膨胀机与冷冻循环流路的第二压缩机之间的冷却介质的混合，且不要膨胀机与第二压缩机之间的密封，存在必须使用相同种类的冷却介质的不良情况。此外，在专利文献1中，膨胀机以及第二压缩机都是螺旋式，所以膨胀机以及第二压缩机的吸入侧以及排出侧其二者都成为壳体的中央部分，因此必须在壳体形成排出流路，因此产生排出流路的形成较难的不良情况。
[0009]在专利文献2公开的复合流体机械中，在中央壳体的中央配置电动发电机，作为通过向定子的线圈的通电而使转子旋转的电动机而起作用，也兼有借助转子旋转而使线圈产生电力的发电机的功能，在设置于中央壳体的前部内的支承块与前壳体之间设置螺旋式的压缩机，在前述中央壳体的后部内，侧板以与分隔壁对置的方式被固定设置，在分隔壁和侧板之间划分出泵室，进而在设置于中央壳体的后部内的支承块与后壳体之间设置螺旋式的膨胀机。这样地，在本专利技术中，在整体壳体内，从前壳体到后壳体，压缩室、电磁离合器、电动发电机、齿轮泵、膨胀机被顺次配置，成为在轴向上较长的构造，具有构造自身较复杂的不良情况。
[0010]专利文献3所述的车辆用废热回收系统具备兰金循环系统、发动机冷却水系统和冷冻循环系统，但构成兰金循环的一部分的膨胀机和构成冷冻循环的一部分的压缩机分别作为独立的装置而构成。
[0011]如上所述，废热回收系统由兰金循环和冷冻循环构成是公知的，进而，如下内容是已经公知的：将构成兰金循环的一部分的膨胀机和构成冷冻循环的一部分的压缩机一体地构成，利用螺旋流体机械构成膨胀机以及压缩机。
[0012]但是，在同一壳体内设置作为膨胀机的螺旋流体部和作为压缩机的螺旋流体部，构造变得复杂。在上述的废热回收系统中，难以简单且不花费成本地形成螺旋型的膨胀机以及压缩机一体地构成的复合流体机械。
[0013]此外，在螺旋流体机械中，从中央向外周方向压缩空间扩大而成为膨胀机，从外周方向朝向中央压缩空间缩小而成为压缩机，所以在某种意义上，通过将驱动轴的旋转方向进行改变，通常的螺旋流体机械能够成为膨胀机也能够成为压缩机。但是，以往的旋转型螺旋压缩机为了减少由于固定螺旋和旋转螺旋的压缩作用而要将两个螺旋在主轴方向上互相拉开的轴向气体力（拉离力），向旋转螺旋背面导入排出压与吸入压中间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废热回收系统，包括兰金循环和冷冻循环，所述兰金循环包括：兰金用蒸发器，与从热源移动的第一热交换介质进行热交换而使第二热交换介质蒸发；膨胀机，使利用该兰金用蒸发器蒸发后的第二热交换介质膨胀；兰金用冷凝器，将利用该膨胀机而膨胀后的第二热交换介质冷凝；以及泵，将利用该兰金用冷凝器而冷凝后的第二热交换介质向前述兰金用蒸发器供给，所述冷冻循环包括：冷冻循环用冷凝器，将第三热交换介质冷凝；膨胀机构，使借助该冷冻循环用冷凝器而冷凝后的第三热交换介质隔热膨胀；冷冻循环用蒸发器，使借助该膨胀机构而膨胀后的第三热交换介质蒸发；以及压缩机，将借助该冷冻循环用蒸发器而蒸发后的第三热交换介质压缩，其特征在于，前述膨胀机是压力抵消型的第一螺旋流体机械，前述压缩机是具有与第一螺旋流体机械同样的构造的第二螺旋流体机械，前述第一螺旋流体机械和前述第二螺旋流体机械经由连结壳体被背对背地结合，前述第一螺旋流体机械的连结轴与前述第二螺旋流体机械的连结轴在前述连结壳体内被连结固定而构成复合流体机械。2.如权利要求1所述的废热回收系统，其特征在于，在前述废热回收系统的兰金循环中，在前述兰金用蒸发器与前述膨胀机之间设置有加热机构。3.如权利要求1或2所述的废热回收系统中所使用的复合流体机械，其特征在于，具备压力抵消型的第一螺旋流体机械和具有与该第一螺旋流体机械相同的结构的第二螺旋流体机械，所述第一螺旋流体机械为，具备：壳体，由大致圆筒状的侧面部、位于该侧面部的一方侧的...

【专利技术属性】
技术研发人员：川添新二，
申请(专利权)人：涡旋技研有限公司，
类型：发明
国别省市：