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JP2009185772A - Fluid machine and rankine cycle using the same - Google Patents

Fluid machine and rankine cycle using the same Download PDF

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JP2009185772A
JP2009185772A JP2008029063A JP2008029063A JP2009185772A JP 2009185772 A JP2009185772 A JP 2009185772A JP 2008029063 A JP2008029063 A JP 2008029063A JP 2008029063 A JP2008029063 A JP 2008029063A JP 2009185772 A JP2009185772 A JP 2009185772A
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JP
Japan
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fluid machine
expansion
swash plate
expansion mechanism
working fluid
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008029063A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junichiro Kasuya
潤一郎 粕谷
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.)
Sanden Corp
Original Assignee
Sanden Corp
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Publication date
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluid machine and a Rankine cycle using the same, capable of optionally adjusting capacity of a pump mechanism regardless of the rotating speed of an expansion mechanism. <P>SOLUTION: This fluid machine has integrally the expansion mechanism 30 rotating by the expansion of a working fluid, a generator 40 driven by torque of the expansion mechanism 30, and a pump mechanism 50 driven by the torque of the expansion mechanism 30. Since the pump mechanism 50 is constituted so that capacity can be varied to the rotating speed of the expansion mechanism 30, the capacity of the pump mechanism 50 can be optionally adjusted regardless of the rotating speed of the expansion mechanism 30, and a flow rate of fluid forcibly fed by the pump mechanism 50 can be always properly set. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば車両のエンジンの廃熱を利用して発電する廃熱利用装置に用いられる流体機械及びこれを用いたランキンサイクルに関するものである。   The present invention relates to a fluid machine used in, for example, a waste heat utilization device that generates power using waste heat of a vehicle engine, and a Rankine cycle using the fluid machine.

従来、車両等に用いられるランキンサイクルは、エンジンの廃熱によって作動流体を蒸発させる蒸発器と、蒸発した作動流体の膨張により発電機を駆動する膨張機と、膨張機から流出した作動流体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から蒸発器に作動流体を圧送するポンプとから構成されている。また、このようなランキンサイクルに用いられる流体機械として、膨張機、発電機及びポンプを一体に設けたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。   Conventionally, Rankine cycles used in vehicles and the like condense an evaporator that evaporates the working fluid by the waste heat of the engine, an expander that drives the generator by expansion of the evaporated working fluid, and the working fluid that has flowed out of the expander. And a pump that pumps the working fluid from the condenser to the evaporator. Further, as a fluid machine used in such a Rankine cycle, an apparatus in which an expander, a generator, and a pump are integrally provided is known (for example, see Patent Document 1).

前記流体機械は、作動流体の膨張により回転力を発生する膨張機構と、膨張機構の回転力によって駆動される発電機と、発電機と共に膨張機構の回転力によって駆動されるポンプ機構とを備え、ポンプ機構によって凝縮器から蒸発器に作動流体を圧送するようにしている。この流体機械では、膨張機構によってポンプ機構が駆動されるので、ポンプ駆動用のモータを別途用いる必要がないという利点がある。
特開2005−30386号公報
The fluid machine includes an expansion mechanism that generates a rotational force by expansion of the working fluid, a generator that is driven by the rotational force of the expansion mechanism, and a pump mechanism that is driven by the rotational force of the expansion mechanism together with the generator. The working fluid is pumped from the condenser to the evaporator by a pump mechanism. In this fluid machine, the pump mechanism is driven by the expansion mechanism, so that there is an advantage that it is not necessary to separately use a pump driving motor.
JP 2005-30386 A

ところで、前記ランキンサイクルでは、吸熱量や放熱量が車速や外気温度によって変化するため、これに応じて作動流体の流量を調整する必要がある。しかしながら、前記流体機械では、膨張機構によってポンプ機構を駆動する場合、膨張機構とポンプ機構とが互いに直結状態となるため、膨張機構の回転数に対してポンプ機構の容量を変えることができず、ランキンサイクルにおけるポンプの流量を適正に調整することができないという問題点があった。   By the way, in the Rankine cycle, the amount of heat absorbed and the amount of heat released vary depending on the vehicle speed and the outside air temperature, so the flow rate of the working fluid needs to be adjusted accordingly. However, in the fluid machine, when the pump mechanism is driven by the expansion mechanism, since the expansion mechanism and the pump mechanism are directly connected to each other, the capacity of the pump mechanism cannot be changed with respect to the rotation speed of the expansion mechanism. There was a problem that the pump flow rate in the Rankine cycle could not be adjusted properly.

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、膨張機構の回転数に拘わらずポンプ機構の容量を任意に調整することのできる流体機械及びこれを用いたランキンサイクルを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a fluid machine capable of arbitrarily adjusting the capacity of the pump mechanism regardless of the rotation speed of the expansion mechanism, and a Rankine using the same. To provide a cycle.

本発明は前記目的を達成するために、作動流体の膨張により回転力を発生する膨張機構と、膨張機構の回転力によって駆動される発電機と、膨張機構の回転力によって駆動されるポンプ機構とを備えた流体機械において、前記ポンプ機構を容量可変に構成している。   In order to achieve the above object, the present invention provides an expansion mechanism that generates a rotational force by expansion of a working fluid, a generator that is driven by the rotational force of the expansion mechanism, and a pump mechanism that is driven by the rotational force of the expansion mechanism. In the fluid machine including the above, the pump mechanism has a variable capacity.

これにより、作動流体の膨張によって膨張機構が回転するとともに、膨張機構によって発電機及びポンプ機構が駆動される。その際、ポンプ機構の容量を変えることにより、膨張機構の回転数に拘わらずポンプ機構の容量を任意に調整することができる。   As a result, the expansion mechanism is rotated by the expansion of the working fluid, and the generator and the pump mechanism are driven by the expansion mechanism. At that time, by changing the capacity of the pump mechanism, the capacity of the pump mechanism can be arbitrarily adjusted regardless of the rotation speed of the expansion mechanism.

また、本発明は前記目的を達成するために、前記流体機械を備えたランキンサイクルを、蒸発器によって蒸発した作動流体を流体機械の膨張機構で膨張させるとともに、膨張機構から流出する作動流体を凝縮器によって凝縮させ、凝縮器から流出する作動流体を流体機械のポンプ機構によって蒸発器に圧送するように構成している。   In order to achieve the above object, the present invention expands the working fluid evaporated by the evaporator with the expansion mechanism of the fluid machine, and condenses the working fluid flowing out from the expansion mechanism. The working fluid condensed by the condenser and discharged from the condenser is pumped to the evaporator by the pump mechanism of the fluid machine.

これにより、蒸発器で蒸発した作動流体が膨張機構で膨張し、凝縮器で凝縮した作動流体がポンプ機構によって蒸発器に圧送されることから、作動流体の膨張によって得られる動力を発電のみならず作動流体の循環にも利用することができる。   As a result, the working fluid evaporated by the evaporator is expanded by the expansion mechanism, and the working fluid condensed by the condenser is pumped to the evaporator by the pump mechanism. Therefore, the power obtained by the expansion of the working fluid is not only generated. It can also be used to circulate the working fluid.

本発明の流体機械によれば、膨張機構の回転数に拘わらずポンプ機構の容量を任意に調整することができるので、ポンプ機構によって圧送される流体の流量を常に適正にすることができ、例えばエンジンの廃熱を利用する車両用廃熱利用装置に用いる場合に極めて有利である。   According to the fluid machine of the present invention, since the capacity of the pump mechanism can be arbitrarily adjusted regardless of the rotation speed of the expansion mechanism, the flow rate of the fluid pumped by the pump mechanism can always be made appropriate. This is extremely advantageous when used in a vehicle waste heat utilization device that uses waste heat of an engine.

また、本発明のランキンサイクルによれば、作動流体の膨張によって得られる動力を発電のみならず作動流体の循環にも利用することができるので、ランキンサイクルの効率の向上に極めて有利である。   Further, according to the Rankine cycle of the present invention, the power obtained by the expansion of the working fluid can be used not only for power generation but also for the circulation of the working fluid, which is extremely advantageous for improving the efficiency of the Rankine cycle.

図1及び図2は本発明のランキンサイクルを用いた車両用廃熱利用装置の一実施形態を示す概略構成図、図2は本発明のランキンサイクルに用いられる流体機械の側面断面図である。この廃熱利用装置は、エンジンを駆動源とする自動車に用いられるもので、エンジンの廃熱を利用して発電するようになっている。   1 and 2 are schematic configuration diagrams showing an embodiment of a vehicle waste heat utilization apparatus using the Rankine cycle of the present invention, and FIG. 2 is a side sectional view of a fluid machine used in the Rankine cycle of the present invention. This waste heat utilization device is used for an automobile using an engine as a drive source, and generates power using waste heat of the engine.

本実施形態の廃熱利用装置は、エンジン1の冷却水を循環する冷却水回路2と、エンジン1の排気ガスによって加熱される熱媒体を循環する熱媒体回路3と、エンジン1の廃熱を熱源として発電するランキンサイクル4とを備えている。   The waste heat utilization apparatus of this embodiment includes a cooling water circuit 2 that circulates cooling water of the engine 1, a heat medium circuit 3 that circulates a heat medium heated by the exhaust gas of the engine 1, and waste heat of the engine 1. And a Rankine cycle 4 that generates electricity as a heat source.

冷却水回路2は、エンジン1と、冷却水を冷却するラジエータ5と、冷却水を熱媒体回路3の熱媒体と熱交換することにより加熱する冷却水加熱器6と、ランキンサイクル4の作動流体を冷却水と熱交換することにより蒸発させる蒸発器7とを接続してなり、第1のポンプ8によって冷却水を循環するようになっている。冷却水回路2にはラジエータ5の流入側と流出側とを連通するバイパス流路9が設けられ、ラジエータ5側の流路とバイパス流路9の何れか一方がサーモスタット10によってエンジン1側の流路に連通するようになっている。尚、サーモスタット10は流出側(エンジン1側)の温度が所定温度になるように温度に応じて三方弁の開度を調整する周知の機器からなる。冷却水加熱器6及び蒸発器7はエンジン1の冷却水流出側に互いに並列に接続され、冷却水加熱器6及び蒸発器7の冷却水流入側には第1及び第2の電磁弁11,12がそれぞれ設けられている。   The coolant circuit 2 includes an engine 1, a radiator 5 that cools the coolant, a coolant heater 6 that heats the coolant by exchanging heat with the heat medium of the heat medium circuit 3, and a working fluid of the Rankine cycle 4. Is connected to an evaporator 7 that evaporates by exchanging heat with the cooling water, and the first pump 8 circulates the cooling water. The cooling water circuit 2 is provided with a bypass flow path 9 that connects the inflow side and the outflow side of the radiator 5, and either the flow path on the radiator 5 side or the bypass flow path 9 is flown on the engine 1 side by the thermostat 10. It is designed to communicate with the road. The thermostat 10 is a known device that adjusts the opening of the three-way valve in accordance with the temperature so that the temperature on the outflow side (engine 1 side) becomes a predetermined temperature. The cooling water heater 6 and the evaporator 7 are connected in parallel to the cooling water outflow side of the engine 1, and the first and second electromagnetic valves 11, 11 are provided on the cooling water inflow side of the cooling water heater 6 and the evaporator 7. 12 are provided.

熱媒体回路3は、熱媒体をエンジン1の排気ガス流路1a内の排気ガスと熱交換することにより加熱する熱媒体加熱器13と、熱媒体加熱器13によって加熱された熱媒体を貯溜する断熱構造の蓄熱タンク14と、ランキンサイクル4の作動流体を過熱する過熱器15と、冷却水回路2の冷却水加熱器6とを接続してなり、第2のポンプ16によって熱媒体を循環するようになっている。この場合、熱媒体には、例えばシリコンオイル等、冷却水よりも沸点が高く、液体として蓄熱タンク14に貯溜可能な熱媒体が用いられる。冷却水加熱器6及び過熱器15は蓄熱タンク14の冷却水流出側に互いに並列に接続され、冷却水加熱器6及び過熱器15の熱媒体流入側には第3及び第4の電磁弁17,18がそれぞれ設けられている。   The heat medium circuit 3 stores a heat medium heater 13 that heats the heat medium by exchanging heat with the exhaust gas in the exhaust gas flow path 1 a of the engine 1, and the heat medium heated by the heat medium heater 13. A heat storage tank 14 having a heat insulating structure, a superheater 15 that superheats the working fluid of the Rankine cycle 4, and a cooling water heater 6 of the cooling water circuit 2 are connected, and the heat medium is circulated by the second pump 16. It is like that. In this case, a heat medium that has a boiling point higher than that of the cooling water and can be stored in the heat storage tank 14 as a liquid is used as the heat medium. The cooling water heater 6 and the superheater 15 are connected in parallel to the cooling water outflow side of the heat storage tank 14, and the third and fourth electromagnetic valves 17 are connected to the heat medium inflow side of the cooling water heater 6 and the superheater 15. , 18 are provided.

ランキンサイクル4は、蒸発器7と、過熱器15と、後述する流体機械20の膨張機構30と、膨張機構30から流出した作動流体を凝縮させる凝縮器19とを接続してなり、流体機械20のポンプ機構50によって作動流体を循環するようになっている。この場合、作動流体には、例えばフロン系冷媒(R245ca、R245fa、R152a等)が用いられる。   The Rankine cycle 4 is formed by connecting the evaporator 7, the superheater 15, an expansion mechanism 30 of the fluid machine 20 described later, and a condenser 19 that condenses the working fluid flowing out from the expansion mechanism 30. The working fluid is circulated by the pump mechanism 50. In this case, for example, a fluorocarbon refrigerant (R245ca, R245fa, R152a, etc.) is used as the working fluid.

また、冷却水回路2には、ラジエータ5から流出する冷却水の温度に応じて各電磁弁11,12,17,18を作動させる温度スイッチ2aが設けられている。   In addition, the cooling water circuit 2 is provided with a temperature switch 2 a that operates the solenoid valves 11, 12, 17, and 18 in accordance with the temperature of the cooling water flowing out from the radiator 5.

次に、前記ランキンサイクル4に用いる流体機械20について説明する。この流体機械20は、作動流体の膨張によって回転する膨張機構30と、膨張機構30の回転力によって駆動される発電機40と、膨張機構30の回転力によって駆動されるポンプ機構50と、膨張機構30の回転力を発電機40及びポンプ機構50に伝達するシャフト60とからなり、発電機40は外部から供給される電力により回転してポンプ機構50を駆動することも可能になっている。   Next, the fluid machine 20 used for the Rankine cycle 4 will be described. The fluid machine 20 includes an expansion mechanism 30 that is rotated by expansion of a working fluid, a generator 40 that is driven by the rotational force of the expansion mechanism 30, a pump mechanism 50 that is driven by the rotational force of the expansion mechanism 30, and an expansion mechanism. The shaft 60 is configured to transmit the rotational force of 30 to the generator 40 and the pump mechanism 50, and the generator 40 can be driven by the electric power supplied from the outside to drive the pump mechanism 50.

膨張機構30は、一端側を閉塞した円筒状の第1のハウジング31と、第1のハウジング31の他端面を閉塞する第2のハウジング32と、第1のハウジング31内に互いに軸方向に対向して配置された固定スクロール部材33及び可動スクロール部材34とを備え、可動スクロール部材34の偏心揺動運動によってシャフト60を回転させるようになっている。   The expansion mechanism 30 includes a cylindrical first housing 31 closed at one end, a second housing 32 closed at the other end of the first housing 31, and the first housing 31 facing each other in the axial direction. The fixed scroll member 33 and the movable scroll member 34 arranged in this manner are provided, and the shaft 60 is rotated by the eccentric rocking motion of the movable scroll member 34.

第1のハウジング31は側面に作動流体の流出口31aを有し、その一端面には作動流体の流入口31bが設けられている。第2のハウジング32の一端側に軸方向に円筒状に延出する軸受部32aが設けられ、他端面の径方向一端側には径方向に延びる長孔32bが設けられている。   The first housing 31 has a working fluid outlet 31 a on a side surface, and a working fluid inlet 31 b is provided on one end face of the first housing 31. A bearing portion 32a extending in a cylindrical shape in the axial direction is provided on one end side of the second housing 32, and a long hole 32b extending in the radial direction is provided on one end side in the radial direction of the other end surface.

固定スクロール部材33は一端側を第1のハウジング31に固定され、その他端面には可動スクロール部材34に対向する渦巻体33aが設けられている。また、固定スクロール部材33の一端面には第1のハウジング31の流入口31bに連通する流通孔33bが設けられている。可動スクロール部材34は一端面に固定スクロール部材33に対向する渦巻体34aを有し、可動スクロール部材34の渦巻体34aは固定スクロール部材33の渦巻体33aに偏心揺動可能に噛み合っている。可動スクロール部材34の他端面の径方向一端側には第2のハウジング32の長孔32bに径方向に移動自在に係合する係合ピン34bが設けられ、係合ピン34bと長孔32bとの係合により可動スクロール部材34の自転が規制されるようになっている。また、可動スクロール部材34の他端面中央にはボス部34cが設けられ、ボス部34c内には偏心ブシュ35がベアリング35aを介して回動自在に支持されている。偏心ブシュ35の一端側にはシャフト60と同軸状をなす支軸35bが突設され、支軸35bには静バランスを修正するためのバランスウエイト36が取付けられている。第1のハウジング32の軸受部32a内には偏心ブシュ35によって回転する回転体37がベアリング37aを介して回動自在に支持され、回転体37の径方向中央には偏心ブシュ35の支軸35bが回動自在に挿入されるとともに、回転体37には偏心ブシュ35の径方向一端側に回動自在に係合する偏心ピン37bが突設されている。また、回転体37は一方向伝達機構としてのワンウェイクラッチ38を介してシャフト60の一端側に接続され、一方向の回転力のみをシャフト60に伝達するようになっている。   One end of the fixed scroll member 33 is fixed to the first housing 31, and a spiral body 33 a facing the movable scroll member 34 is provided on the other end surface. A flow hole 33 b that communicates with the inlet 31 b of the first housing 31 is provided on one end surface of the fixed scroll member 33. The movable scroll member 34 has a spiral body 34a opposite to the fixed scroll member 33 on one end surface, and the spiral body 34a of the movable scroll member 34 meshes with the spiral body 33a of the fixed scroll member 33 so as to be able to swing eccentrically. An engagement pin 34b is provided on one end side in the radial direction of the other end surface of the movable scroll member 34 to engage with the long hole 32b of the second housing 32 so as to be movable in the radial direction. The engagement pin 34b and the long hole 32b Thus, the rotation of the movable scroll member 34 is restricted. A boss portion 34c is provided at the center of the other end surface of the movable scroll member 34, and an eccentric bush 35 is rotatably supported in the boss portion 34c via a bearing 35a. A support shaft 35b that is coaxial with the shaft 60 protrudes from one end side of the eccentric bush 35, and a balance weight 36 for correcting the static balance is attached to the support shaft 35b. A rotating body 37 that rotates by an eccentric bush 35 is rotatably supported in the bearing portion 32a of the first housing 32 via a bearing 37a, and a support shaft 35b of the eccentric bush 35 is provided at the radial center of the rotating body 37. Is inserted in a rotatable manner, and an eccentric pin 37b is provided on the rotating body 37 so as to be rotatably engaged with one end of the eccentric bush 35 in the radial direction. The rotating body 37 is connected to one end side of the shaft 60 via a one-way clutch 38 as a one-way transmission mechanism, and transmits only one-way rotational force to the shaft 60.

発電機40は、両端を開口した円筒状のハウジング41と、ハウジング41の内周面に固定されたステータ42と、ステータ42に保持された巻線43と、ステータ42の内側に配置されたロータ44とを備え、ロータ44はシャフト60に固定されている。   The generator 40 includes a cylindrical housing 41 having both ends opened, a stator 42 fixed to the inner peripheral surface of the housing 41, a winding 43 held by the stator 42, and a rotor disposed inside the stator 42. 44, and the rotor 44 is fixed to the shaft 60.

ポンプ機構50は、一端を閉塞した円筒状のハウジング51と、一端をハウジング51の他端に連結されたシリンダブロック52と、シリンダブロック52内に設けられた複数のピストン53と、シリンダブロック52の他端側に配置されたシリンダヘッド54と、シリンダブロック52とシリンダヘッド54との間に設けられたバルブプレート55と、各ピストン53の一端側に摺動自在に係合する斜板56と、斜板56の傾斜角度を変える可変機構57とを備え、斜板56はシャフト60によって回転するようになっている。   The pump mechanism 50 includes a cylindrical housing 51 whose one end is closed, a cylinder block 52 having one end connected to the other end of the housing 51, a plurality of pistons 53 provided in the cylinder block 52, and a cylinder block 52. A cylinder head 54 disposed on the other end side, a valve plate 55 provided between the cylinder block 52 and the cylinder head 54, a swash plate 56 slidably engaged with one end side of each piston 53, A variable mechanism 57 for changing the inclination angle of the swash plate 56 is provided, and the swash plate 56 is rotated by a shaft 60.

ハウジング51の一端には軸方向に延出する軸受部51aが設けられ、軸受部51aにはシャフト60がベアリング51bを介して回動自在に支持されている。   A bearing portion 51a extending in the axial direction is provided at one end of the housing 51, and a shaft 60 is rotatably supported by the bearing portion 51a via a bearing 51b.

シリンダブロック52はシリンダ52aを有し、各シリンダ52aの両端はそれぞれハウジング51側及びバルブプレート55側に開口している。また、シリンダブロック52には、シャフト60の他端側がベアリング52bを介して回動自在に支持されている。   The cylinder block 52 has a cylinder 52a, and both ends of each cylinder 52a are opened to the housing 51 side and the valve plate 55 side, respectively. Further, the other end side of the shaft 60 is rotatably supported by the cylinder block 52 via a bearing 52b.

各ピストン53は各シリンダ52a内に摺動自在に設けられ、その一端には斜板56と係合する係合部53aが設けられている。係合部53aは互いに対向する一対の半球面を有し、各半球面間には半球状のシュー53bが摺動自在に設けられている。   Each piston 53 is slidably provided in each cylinder 52a, and an engaging portion 53a that engages with the swash plate 56 is provided at one end thereof. The engaging portion 53a has a pair of hemispherical surfaces facing each other, and a hemispherical shoe 53b is slidably provided between the hemispherical surfaces.

シリンダヘッド54は作動流体の吐出室54a及び吸入室54bを有し、吐出室54a及び吸入室54bはそれぞれシリンダブロック52側に開口している。吐出室54aはシリンダヘッド54の中央部に設けられ、シリンダヘッド54には吐出室54aに連通する吐出口(図示せず)が設けられている。また、吸入室54bには吐出室54aの周囲に設けられ、シリンダヘッド54には吸入室54bに連通する吸入口(図示せず)が設けられている。   The cylinder head 54 has a discharge chamber 54a and a suction chamber 54b for working fluid, and the discharge chamber 54a and the suction chamber 54b are open to the cylinder block 52 side. The discharge chamber 54a is provided at the center of the cylinder head 54, and the cylinder head 54 is provided with a discharge port (not shown) communicating with the discharge chamber 54a. The suction chamber 54b is provided around the discharge chamber 54a, and the cylinder head 54 is provided with a suction port (not shown) communicating with the suction chamber 54b.

バルブプレート55は各シリンダ52aに連通する複数の吐出孔55a及び吸入孔55bを有し、吐出孔55a及び吸入孔55bはそれぞれシリンダヘッド54の吐出室54a及び吸入室54bに連通している。バルブプレート55の一方の面側(シリンダヘッド54側)には吐出側プレート55cが配置され、吐出側プレート55cには各吐出孔55aを開閉する吐出弁(図示せず)が設けられている。また、バルブプレート55の他方の面側(シリンダブロック52側)には吸入側プレート55dが配置され、吸入側プレート55dには各吸入孔55bを開閉する吸入弁(図示せず)が設けられている。   The valve plate 55 has a plurality of discharge holes 55a and suction holes 55b communicating with each cylinder 52a, and the discharge holes 55a and the suction holes 55b communicate with the discharge chamber 54a and the suction chamber 54b of the cylinder head 54, respectively. A discharge side plate 55c is disposed on one surface side (cylinder head 54 side) of the valve plate 55, and a discharge valve (not shown) for opening and closing each discharge hole 55a is provided on the discharge side plate 55c. Further, a suction side plate 55d is disposed on the other surface side (cylinder block 52 side) of the valve plate 55, and suction valves (not shown) for opening and closing each suction hole 55b are provided on the suction side plate 55d. Yes.

斜板56はシャフト60の軸方向に対して傾動自在に設けられ、その周縁部には各ピストン53の係合部53aがシュー53bを介して摺動自在に係合している。斜板56はシャフト60と一体に回転する回転板56aに傾動自在に連結され、回転板56aによってシャフト60を中心に回転し、その傾斜角度に応じたストローク量で各ピストン53を往復移動させるようになっている。また、斜板56の中央部にはシャフト60が貫通しており、シャフト60には軸方向に延びる長孔60aが設けられている。即ち、斜板56の中央部はピン56bを介して長孔60aに係合しており、ピン56bは斜板56の傾動に伴ってシャフト60の長孔60a内を移動するようになっている。   The swash plate 56 is provided so as to be tiltable with respect to the axial direction of the shaft 60, and an engaging portion 53a of each piston 53 is slidably engaged with a peripheral portion thereof via a shoe 53b. The swash plate 56 is tiltably connected to a rotating plate 56a that rotates integrally with the shaft 60. The swash plate 56 is rotated about the shaft 60 by the rotating plate 56a, and reciprocally moves each piston 53 with a stroke amount corresponding to the inclination angle. It has become. A shaft 60 passes through the central portion of the swash plate 56, and the shaft 60 is provided with a long hole 60a extending in the axial direction. That is, the central portion of the swash plate 56 is engaged with the long hole 60a via the pin 56b, and the pin 56b moves in the long hole 60a of the shaft 60 as the swash plate 56 tilts. .

可変機構57は、一端を斜板56のピン56bに連結されたロッド57aと、ロッド57aをシャフト60の軸方向に移動させる駆動部57bとからなり、ロッド57aはシャフト60内に摺動自在に設けられている。駆動部57bは、例えばモータを備えたギアユニット等、ロッド57aを軸方向に任意の量だけ移動可能な周知の機構からなり、図示しない外部の制御部からの信号に基づいて斜板56の傾斜角度を変えるようになっている。   The variable mechanism 57 includes a rod 57 a having one end coupled to the pin 56 b of the swash plate 56 and a drive unit 57 b that moves the rod 57 a in the axial direction of the shaft 60. The rod 57 a is slidable in the shaft 60. Is provided. The drive unit 57b is a known mechanism that can move the rod 57a by an arbitrary amount in the axial direction, such as a gear unit provided with a motor, for example, and the inclination of the swash plate 56 based on a signal from an external control unit (not shown). Change the angle.

以上のように構成された流体機械20は、膨張機構30の流入側がランキンサイクル4の過熱器15の流出側に接続され、膨張機構30の流出側が凝縮器19の流入側に接続される。また、流体機械20は、ポンプ機構50の吸入側が凝縮器19の流出側に接続され、ポンプ機構50の吐出側が蒸発器7の流入側に接続される。   In the fluid machine 20 configured as described above, the inflow side of the expansion mechanism 30 is connected to the outflow side of the superheater 15 of the Rankine cycle 4, and the outflow side of the expansion mechanism 30 is connected to the inflow side of the condenser 19. In the fluid machine 20, the suction side of the pump mechanism 50 is connected to the outflow side of the condenser 19, and the discharge side of the pump mechanism 50 is connected to the inflow side of the evaporator 7.

膨張機構30では、作動流体が流入口31bを介して各スクロール部材33,34間に流入すると、作動流体が各渦巻体33a,34a間で膨張し、可動スクロール部材33が各渦巻体33a,34a間の容積を拡大させるように係合ピン34bを中心に偏心揺動運動を行う。これにより、可動スクロール部材34のボス部34c内の偏心ブシュ35が支軸35bを中心に回転し、偏心ブシュ35に係合する偏心ピン37bが偏心ブシュ35によって回転する。偏心ピン37bが回転すると回転体37が回転し、回転体37の回転力はワンウェイクラッチ38を介してシャフト60に伝達される。   In the expansion mechanism 30, when the working fluid flows between the scroll members 33 and 34 via the inflow port 31b, the working fluid expands between the spiral bodies 33a and 34a, and the movable scroll member 33 moves to the spiral bodies 33a and 34a. Eccentric rocking motion is performed around the engaging pin 34b so as to increase the volume between them. As a result, the eccentric bush 35 in the boss portion 34 c of the movable scroll member 34 rotates around the support shaft 35 b, and the eccentric pin 37 b that engages with the eccentric bush 35 rotates by the eccentric bush 35. When the eccentric pin 37 b rotates, the rotating body 37 rotates, and the rotational force of the rotating body 37 is transmitted to the shaft 60 via the one-way clutch 38.

発電機40では、膨張機構30によってシャフト60が回転すると、ロータ44が回転して起電力が発生し、発電した電力が外部に供給される。   In the generator 40, when the shaft 60 is rotated by the expansion mechanism 30, the rotor 44 is rotated to generate an electromotive force, and the generated electric power is supplied to the outside.

ポンプ機構50では、シャフト60が回転すると、斜板56が各ピストン53に係合しながら回転し、各ピストン53が斜板56の傾斜角度に応じたストローク量でシリンダ52a内を往復移動する。これにより、作動流体がシリンダヘッド54の吸入室54bを介してシリンダ52a内に吸入され、シリンダ52a内から吐出室54aを介して外部に吐出される。   In the pump mechanism 50, when the shaft 60 rotates, the swash plate 56 rotates while engaging with each piston 53, and each piston 53 reciprocates within the cylinder 52 a with a stroke amount corresponding to the inclination angle of the swash plate 56. As a result, the working fluid is sucked into the cylinder 52a via the suction chamber 54b of the cylinder head 54, and discharged from the cylinder 52a to the outside via the discharge chamber 54a.

次に、前記流体機械20を用いた廃熱利用装置の動作について説明する。まず、エンジン1の冷却水が所定温度(例えば80℃)よりも高い場合は、サーモスタット10のラジエータ5側の流路がエンジン1側の流路に連通するとともに、温度スイッチ2aにより、冷却水回路2の第1の電磁弁11が閉鎖され、第2の電磁弁12が開放される。これにより、図中実線矢印で示すようにエンジン1から流出した冷却水が蒸発器7及びラジエータ5を流通してエンジン1に流入する。その際、蒸発器7を流通する高温の冷却水によってランキンサイクル4の作動流体が蒸発する。また、温度スイッチ2aにより、熱媒体回路3の第3の電磁弁17が閉鎖され、第4の電磁弁18が開放される。これにより、図中実線矢印で示すように熱媒体加熱器13で冷却水の沸点よりも高温に加熱された熱媒体が断熱材で保温された蓄熱タンク14に貯溜され、蓄熱タンク14が蓄熱されるとともに、蓄熱タンク14から流出した熱媒体が過熱器15を流通して熱媒体加熱器13に流入する。その際、過熱器15を流通する高温(例えば200℃)の熱媒体によってランキンサイクル4の作動流体が過熱される。   Next, the operation of the waste heat utilization apparatus using the fluid machine 20 will be described. First, when the cooling water of the engine 1 is higher than a predetermined temperature (for example, 80 ° C.), the flow path on the radiator 5 side of the thermostat 10 communicates with the flow path on the engine 1 side, and a cooling water circuit is formed by the temperature switch 2a. The second first solenoid valve 11 is closed and the second solenoid valve 12 is opened. As a result, the cooling water flowing out from the engine 1 flows through the evaporator 7 and the radiator 5 and flows into the engine 1 as indicated by solid line arrows in the figure. At that time, the working fluid of the Rankine cycle 4 is evaporated by the high-temperature cooling water flowing through the evaporator 7. Further, the third electromagnetic valve 17 of the heat medium circuit 3 is closed and the fourth electromagnetic valve 18 is opened by the temperature switch 2a. As a result, the heat medium heated to a temperature higher than the boiling point of the cooling water by the heat medium heater 13 is stored in the heat storage tank 14 kept warm by the heat insulating material, and the heat storage tank 14 is stored. In addition, the heat medium flowing out of the heat storage tank 14 flows through the superheater 15 and flows into the heat medium heater 13. At that time, the working fluid of Rankine cycle 4 is superheated by a high-temperature (for example, 200 ° C.) heat medium flowing through superheater 15.

また、ランキンサイクル4の作動流体は、図中一点鎖線矢印で示すように、蒸発器7、過熱器15、流体機械20の膨張機構30、凝縮器19、流体機械20のポンプ機構50に流通して蒸発器7に流入する。即ち、蒸発器7で飽和蒸発となった作動流体が過熱器15によって過熱され、過熱蒸気となって膨張機構30に流入し、膨張機構30で膨張することにより、膨張機構30によって発電機40が駆動される。その際、ランキンサイクル4の起動時など、膨張機構30の回転数が低い場合は、外部電源によって発電機40に電圧を印加し、発電機40をモータとして膨張機構30よりも高回転で駆動することにより、ポンプ機構50を発電機40(モータ)によって駆動する。その際、ワンウェイクラッチ38により、発電機40(モータ)の回転力は膨張機構30に伝達されず、膨張機構30の負荷が発電機40(モータ)に加わることがない。そして、膨張機構30の回転数が発電機40(モータ)の回転数を上回ると、発電機40への電圧の印加を停止し、発電機40による発電に切り換える。   In addition, the working fluid of the Rankine cycle 4 flows to the evaporator 7, the superheater 15, the expansion mechanism 30 of the fluid machine 20, the condenser 19, and the pump mechanism 50 of the fluid machine 20, as indicated by a dashed line arrow in the drawing. And flows into the evaporator 7. That is, the working fluid that has been saturated and evaporated in the evaporator 7 is heated by the superheater 15, becomes superheated steam, flows into the expansion mechanism 30, and expands in the expansion mechanism 30, so that the generator 40 is caused to expand by the expansion mechanism 30. Driven. At that time, when the rotation speed of the expansion mechanism 30 is low, such as when the Rankine cycle 4 is started, a voltage is applied to the generator 40 by an external power source, and the generator 40 is driven as a motor at a higher rotation than the expansion mechanism 30. As a result, the pump mechanism 50 is driven by the generator 40 (motor). At this time, the rotational force of the generator 40 (motor) is not transmitted to the expansion mechanism 30 by the one-way clutch 38, and the load of the expansion mechanism 30 is not applied to the generator 40 (motor). And if the rotation speed of the expansion mechanism 30 exceeds the rotation speed of the generator 40 (motor), the application of the voltage to the generator 40 will be stopped and it will switch to the electric power generation by the generator 40.

また、膨張機構30から流出した作動流体は凝縮器19で凝縮した後、ポンプ機構50によって圧送され、蒸発器7に流入する。その際、ポンプ機構50では、可変機構57によって斜板56の傾斜角度を大きくすると各ピストン53のストローク量が大きくなり、傾斜角度を小さくするとストローク量が小さくなるので、例えば吸熱量、放熱量、車速、外気温度等の運転条件に応じて、ポンプ機構50を適正な容量になるように調整することが可能になる。   The working fluid that has flowed out of the expansion mechanism 30 is condensed by the condenser 19, then pumped by the pump mechanism 50, and flows into the evaporator 7. At that time, in the pump mechanism 50, when the tilt angle of the swash plate 56 is increased by the variable mechanism 57, the stroke amount of each piston 53 increases, and when the tilt angle is decreased, the stroke amount decreases. It is possible to adjust the pump mechanism 50 so as to have an appropriate capacity according to operating conditions such as the vehicle speed and the outside air temperature.

次に、エンジン1を停止した後、長時間が経過してからエンジン1を始動した直後において、エンジン1の冷却水が所定温度(例えば80℃)以下の場合は、サーモスタット10のバイパス流路9側がエンジン1側の流路に連通するとともに、温度スイッチ2aにより、冷却水回路2の第1の電磁弁11が開放され、第2の電磁弁12が閉鎖される。これにより、図中破線矢印で示すようにエンジン1から流出した冷却水が冷却水加熱器6及びバイパス流路9を流通してエンジン1に流入する。また、温度スイッチ2aにより、熱媒体回路3の第3の電磁弁17が開放され、第4の電磁弁18が閉鎖される。これにより、図中破線矢印で示すように、蓄熱タンク14に貯溜されていた高温(例えば200℃)の熱媒体が冷却水加熱器6を流通して熱媒体加熱器13に流入する。その際、冷却水加熱器6を流通する熱媒体によって冷却水回路2の冷却水が加熱され、冷却水の温度が速やかに上昇する。   Next, immediately after the engine 1 is stopped and immediately after the engine 1 is started after a long time has passed, if the cooling water of the engine 1 is below a predetermined temperature (for example, 80 ° C.), the bypass flow path 9 of the thermostat 10 is used. The side communicates with the flow path on the engine 1 side, and the first electromagnetic valve 11 of the cooling water circuit 2 is opened and the second electromagnetic valve 12 is closed by the temperature switch 2a. As a result, the cooling water flowing out from the engine 1 flows through the cooling water heater 6 and the bypass flow path 9 and flows into the engine 1 as indicated by broken line arrows in the figure. Further, the third electromagnetic valve 17 of the heat medium circuit 3 is opened and the fourth electromagnetic valve 18 is closed by the temperature switch 2a. As a result, as indicated by broken line arrows in the figure, the high-temperature (for example, 200 ° C.) heat medium stored in the heat storage tank 14 flows through the cooling water heater 6 and flows into the heat medium heater 13. In that case, the cooling water of the cooling water circuit 2 is heated by the heat medium which distribute | circulates the cooling water heater 6, and the temperature of a cooling water rises rapidly.

このように、本実施形態の流体機械20によれば、作動流体の膨張によって回転する膨張機構30と、膨張機構30の回転力によって駆動される発電機40と、膨張機構30の回転力によって駆動されるポンプ機構50とを一体に備えるとともに、ポンプ機構50を膨張機構30の回転数に対して容量可変に構成したので、膨張機構30の回転数に拘わらずポンプ機構50の容量を任意に調整することができ、ポンプ機構50によって圧送される流体の流量を常に適正にすることができる。   Thus, according to the fluid machine 20 of the present embodiment, the expansion mechanism 30 that rotates by the expansion of the working fluid, the generator 40 that is driven by the rotational force of the expansion mechanism 30, and the rotational force of the expansion mechanism 30 are driven. The pump mechanism 50 is integrally provided and the capacity of the pump mechanism 50 is variable with respect to the rotation speed of the expansion mechanism 30. Therefore, the capacity of the pump mechanism 50 is arbitrarily adjusted regardless of the rotation speed of the expansion mechanism 30. The flow rate of the fluid pumped by the pump mechanism 50 can always be made appropriate.

この場合、ランキンサイクル4の蒸発器7で蒸発した作動流体を膨張機構30によって膨張させ、凝縮した作動流体をポンプ機構50によって蒸発器7側に圧送するようにしたので、ランキンサイクル4の作動流体の膨張によって得られる動力を発電のみならず作動流体の循環にも利用することができ、ランキンサイクル4の効率の向上に極めて有利である。   In this case, the working fluid evaporated in the evaporator 7 of the Rankine cycle 4 is expanded by the expansion mechanism 30, and the condensed working fluid is pumped to the evaporator 7 side by the pump mechanism 50. The power obtained by the expansion of can be used not only for power generation but also for circulation of the working fluid, which is extremely advantageous for improving the efficiency of the Rankine cycle 4.

また、ポンプ機構50を、シリンダ52a内を往復移動することにより流体を吸入及び吐出するピストン53と、ピストン53に摺動自在に係合する斜板56と、斜板56を回転させることにより斜板56の傾斜角度に応じてピストンを往復移動させるシャフト60と、斜板56の傾斜角度を変える可変機構57とから構成したので、膨張機構30によるシャフト60の回転速度を変速することなく容量を変えることができる。これにより、例えば減速機を用いて容量を変えるものに比べて構造の簡素化を図ることができ、小型化及び低コスト化に極めて有利である。   The pump mechanism 50 reciprocates in the cylinder 52a to suck and discharge the fluid, the swash plate 56 slidably engaged with the piston 53, and the swash plate 56 to rotate the swash plate 56. Since the shaft 60 for reciprocating the piston according to the inclination angle of the plate 56 and the variable mechanism 57 for changing the inclination angle of the swash plate 56, the capacity can be increased without changing the rotation speed of the shaft 60 by the expansion mechanism 30. Can be changed. As a result, the structure can be simplified as compared with, for example, a case in which the capacity is changed using a reduction gear, which is extremely advantageous for downsizing and cost reduction.

更に、膨張機構30の回転力をワンウェイクラッチ38によって所定の回転方向でのみ発電機40に伝達するとともに、発電機40をモータとして前記所定の回転方向に回転可能に構成したので、ランキンサイクル4の起動時など、膨張機構30の回転数が低い場合は、外部電源によって発電機40に電圧を印加し、発電機40をモータとして膨張機構30よりも高回転で駆動することにより、ポンプ機構50を発電機40(モータ)によって駆動することができ、常にポンプ機構50に必要な回転力を得ることができる。   Further, the rotational force of the expansion mechanism 30 is transmitted to the generator 40 only in a predetermined rotational direction by the one-way clutch 38, and the generator 40 is configured to be rotatable in the predetermined rotational direction as a motor. When the rotational speed of the expansion mechanism 30 is low, such as during startup, the pump mechanism 50 is driven by applying a voltage to the generator 40 from an external power source and driving the generator 40 as a motor at a higher speed than the expansion mechanism 30. It can be driven by the generator 40 (motor), and the rotational force necessary for the pump mechanism 50 can always be obtained.

また、膨張機構30を、固定スクロール部材33と、固定スクロール部材33との間に流入した作動流体の膨張によって偏心揺動することによりシャフト60を回転させる可動スクロール部材34とから構成したので、小型で効率のよいスクロール型膨張機を構成することができ、実用化に際して極めて有利である。   In addition, the expansion mechanism 30 includes the fixed scroll member 33 and the movable scroll member 34 that rotates the shaft 60 by swinging eccentrically due to the expansion of the working fluid flowing between the fixed scroll member 33. And an efficient scroll expander can be constructed, which is extremely advantageous for practical use.

図3は本発明の他の実施形態を示す流体機械の側面断面図であり、前記実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。   FIG. 3 is a side sectional view of a fluid machine showing another embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given to the same components as those in the above embodiment.

本実施形態の流体機械20は、ポンプ機構50の各ピストン53に代えて複数のダイヤフラム58を設けたものである。ダイヤフラム58はシリンダ52aの一端側に設けられた可撓性の膜状部材からなり、樹脂、金属、ゴム等の周知の素材によって形成されている。ダイヤフラム58は、その一方の面側とバルブプレート55側との間が密閉されるように設けられ、その他方の面には斜板56に係合する係合部材59が取付けられている。係合部材59は、前記実施形態のピストン53と同様、一端側に係合部59aが設けられ、係合部59aはシュー59bを介して斜板56の周縁部に摺動自在に係合している。   The fluid machine 20 of the present embodiment is provided with a plurality of diaphragms 58 instead of the pistons 53 of the pump mechanism 50. The diaphragm 58 is made of a flexible film-like member provided on one end side of the cylinder 52a, and is formed of a known material such as resin, metal, or rubber. The diaphragm 58 is provided so that a space between one surface side and the valve plate 55 side is sealed, and an engaging member 59 that engages the swash plate 56 is attached to the other surface. The engaging member 59 is provided with an engaging portion 59a on one end side like the piston 53 of the above-described embodiment, and the engaging portion 59a is slidably engaged with the peripheral portion of the swash plate 56 via the shoe 59b. ing.

本実施形態のポンプ機構50では、シャフト60が回転すると、斜板56が各ダイヤフラム58の係合部材59に係合しながら回転し、各係合部材59が斜板56の傾斜角度に応じたストローク量でシリンダ52a内を往復移動することにより、各ダイヤフラム58が伸縮する。その際、係合部材59がシリンダ52aの他端側に向かって移動すると、ダイヤフラム58が伸びてバルブプレート55とダイヤフラム58との間の容積が拡大し、作動流体がシリンダヘッド54の吸入室54bを介してダイヤフラム58側に吸入される。また、係合部材59がシリンダ52aの一端側に向かって移動すると、ダイヤフラム58が収縮してバルブプレート55とダイヤフラム58との間の容積が縮小し、作動流体がダイヤフラム58側から吐出室54aを介して外部に吐出される。その際、可変機構57によって斜板56の傾斜角度を大きくすると各ダイヤフラム58の伸縮量が大きくなり、傾斜角度を小さくすると伸縮量が小さくなるので、前記実施形態と同様、ランキンサイクル4の運転条件に応じてポンプ機構50の容量を適正になるように調整することが可能になる。   In the pump mechanism 50 of this embodiment, when the shaft 60 rotates, the swash plate 56 rotates while engaging with the engaging member 59 of each diaphragm 58, and each engaging member 59 corresponds to the inclination angle of the swash plate 56. Each diaphragm 58 expands and contracts by reciprocating in the cylinder 52a by the stroke amount. At this time, when the engaging member 59 moves toward the other end side of the cylinder 52 a, the diaphragm 58 extends to increase the volume between the valve plate 55 and the diaphragm 58, and the working fluid is sucked into the suction chamber 54 b of the cylinder head 54. And is sucked into the diaphragm 58 side. Further, when the engaging member 59 moves toward one end of the cylinder 52a, the diaphragm 58 contracts, the volume between the valve plate 55 and the diaphragm 58 is reduced, and the working fluid passes through the discharge chamber 54a from the diaphragm 58 side. And discharged to the outside. At this time, if the inclination angle of the swash plate 56 is increased by the variable mechanism 57, the expansion / contraction amount of each diaphragm 58 increases, and if the inclination angle is decreased, the expansion / contraction amount decreases, so that the operating conditions of the Rankine cycle 4 are the same as in the above embodiment. Accordingly, the capacity of the pump mechanism 50 can be adjusted to be appropriate.

このように、本実施形態によれば、流体機械20のポンプ機構50を、所定方向に伸縮することにより作動流体を吸入及び吐出するダイヤフラム58と、ダイヤフラム58に摺動自在に係合する斜板56と、斜板56を回転させることにより斜板56の傾斜角度に応じてダイヤフラム58を伸縮させるシャフト60と、斜板56の傾斜角度を変える可変機構57とから構成したので、前記実施形態と同様、膨張機構30によるシャフト60の回転速度を変速することなく容量を変えることができ、小型化及び低コスト化に極めて有利である。この場合、作動流体の吸入及び吐出にダイヤフラム58を用いているので、ハウジング51内の斜板56やシャフト60等の駆動機構部側に作動流体が侵入することがなく、作動流体との接触による駆動機構部の耐久性低下を防止することができる。また、駆動機構部を潤滑するための潤滑油を作動流体に混合する必要がないので、潤滑油の混合による作動流体の熱交換特性の低下を生ずることがなく、ランキンサイクル4の効率の向上に極めて有利である。   As described above, according to the present embodiment, the pump mechanism 50 of the fluid machine 20 is expanded and contracted in a predetermined direction to suck and discharge the working fluid, and the swash plate slidably engaged with the diaphragm 58. 56, the shaft 60 that expands and contracts the diaphragm 58 according to the inclination angle of the swash plate 56 by rotating the swash plate 56, and the variable mechanism 57 that changes the inclination angle of the swash plate 56. Similarly, the capacity can be changed without changing the rotational speed of the shaft 60 by the expansion mechanism 30, which is extremely advantageous for downsizing and cost reduction. In this case, since the diaphragm 58 is used for the suction and discharge of the working fluid, the working fluid does not enter the drive mechanism section such as the swash plate 56 and the shaft 60 in the housing 51, and is brought into contact with the working fluid. It is possible to prevent the durability of the drive mechanism portion from being lowered. Moreover, since it is not necessary to mix the lubricating oil for lubricating the drive mechanism part with the working fluid, the heat exchange characteristics of the working fluid are not deteriorated due to the mixing of the lubricating oil, and the efficiency of the Rankine cycle 4 is improved. Very advantageous.

本発明のランキンサイクルを用いた車両用廃熱利用装置の一実施形態を示す概略構成図The schematic block diagram which shows one Embodiment of the waste heat utilization apparatus for vehicles using the Rankine cycle of this invention. 本発明のランキンサイクルに用いられる流体機械の側面断面図Side sectional view of a fluid machine used in the Rankine cycle of the present invention 本発明の他の実施形態を示す流体機械の側面断面図Side surface sectional drawing of the fluid machine which shows other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

4…ランキンサイクル、7…蒸発器、19…凝縮器、20…流体機械、30…膨張機構、33…固定スクロール部材、34…固定スクロール部材、40…発電機、50…ポンプ機構、52a…シリンダ、53…ピストン、56…斜板、57…可変機構、58…ダイヤフラム、60…シャフト。   4 ... Rankine cycle, 7 ... Evaporator, 19 ... Condenser, 20 ... Fluid machinery, 30 ... Expansion mechanism, 33 ... Fixed scroll member, 34 ... Fixed scroll member, 40 ... Generator, 50 ... Pump mechanism, 52a ... Cylinder 53 ... Piston, 56 ... Swash plate, 57 ... Variable mechanism, 58 ... Diaphragm, 60 ... Shaft.

Claims (6)

作動流体の膨張により回転力を発生する膨張機構と、膨張機構の回転力によって駆動される発電機と、膨張機構の回転力によって駆動されるポンプ機構とを備えた流体機械において、
前記ポンプ機構を容量可変に構成した
ことを特徴とする流体機械。
In a fluid machine including an expansion mechanism that generates a rotational force by expansion of a working fluid, a generator that is driven by the rotational force of the expansion mechanism, and a pump mechanism that is driven by the rotational force of the expansion mechanism.
A fluid machine characterized in that the pump mechanism has a variable capacity.
前記ポンプ機構を、シリンダ内を往復移動することにより流体を吸入及び吐出するピストンと、ピストンに摺動自在に係合する斜板と、斜板を回転させることにより斜板の傾斜角度に応じてピストンを往復移動させる回転軸と、斜板の傾斜角度を変える可変機構とから構成した
ことを特徴とする請求項1記載の流体機械。
According to the tilt angle of the swash plate by rotating the swash plate, the piston that sucks and discharges the fluid by reciprocating in the cylinder, the swash plate that is slidably engaged with the piston, and the swash plate. The fluid machine according to claim 1, wherein the fluid machine includes a rotating shaft for reciprocating the piston and a variable mechanism for changing an inclination angle of the swash plate.
前記ポンプ機構を、所定方向に伸縮することにより流体を吸入及び吐出するダイヤフラムと、ダイヤフラムに摺動自在に係合する斜板と、斜板を回転させることにより斜板の傾斜角度に応じてダイヤフラムを伸縮させる回転軸と、斜板の傾斜角度を変える可変機構とから構成した
ことを特徴とする請求項1記載の流体機械。
A diaphragm that sucks and discharges fluid by extending and contracting the pump mechanism in a predetermined direction, a swash plate that is slidably engaged with the diaphragm, and a diaphragm that rotates according to the inclination angle of the swash plate The fluid machine according to claim 1, comprising: a rotating shaft that expands and contracts the shaft, and a variable mechanism that changes an inclination angle of the swash plate.
前記膨張機構を、固定スクロール部材と、固定スクロール部材との間に流入した作動流体の膨張によって偏心揺動することにより回転力を発生する可動スクロール部材とから構成した
ことを特徴とする請求項1、2または3記載の流体機械。
The expansion mechanism includes a fixed scroll member and a movable scroll member that generates a rotational force by eccentrically oscillating due to expansion of the working fluid flowing between the fixed scroll member and the fixed scroll member. 2. The fluid machine according to 2 or 3.
前記膨張機構の回転力を所定の回転方向でのみ発電機に伝達する一方向伝達機構を備え、
前記発電機を外部から供給される電力によりモータとして前記回転方向に回転するように構成した
ことを特徴とする請求項1、2、3または4記載の流体機械。
A unidirectional transmission mechanism that transmits the rotational force of the expansion mechanism to the generator only in a predetermined rotational direction;
The fluid machine according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the generator is configured to rotate in the rotation direction as a motor by electric power supplied from outside.
請求項1、2、3、または5記載の流体機械を備えたランキンサイクルであって、
蒸発器によって蒸発した作動流体を流体機械の膨張機構で膨張させるとともに、膨張機構から流出する作動流体を凝縮器によって凝縮させ、凝縮器から流出する作動流体を流体機械のポンプ機構によって蒸発器に圧送するように構成した
ことを特徴とするランキンサイクル。
A Rankine cycle comprising the fluid machine according to claim 1, 2, 3, or 5.
The working fluid evaporated by the evaporator is expanded by the expansion mechanism of the fluid machine, the working fluid flowing out from the expansion mechanism is condensed by the condenser, and the working fluid flowing out from the condenser is pumped to the evaporator by the pump mechanism of the fluid machine. A Rankine cycle that is configured to
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