JP2011169210A - Waste heat recovery device - Google Patents

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Toshihisa Sugiyama
敏久 杉山
Masahide Ishikawa
雅英 石川
Kenichi Yamada
賢一 山田
Takeyoshi Yugeta
武慶 弓削田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a waste heat recovery device reducing the risk of breakage of a turbine. <P>SOLUTION: The waste heat recovery device includes: the turbine 51 driven by refrigerant vaporized by a steam generating means; a power transmitting part transmitting power acquired by the turbine 51 to an external engine 10, as auxiliary power; and a pin 200 releasing the transmission of power in the power transmitting part when a force of a threshold or higher acts thereon. When the force of the threshold or higher acts on the pin 200, the pin 200 releases the transmission of the power in the power transmitting part, so that the risk of breakage of the turbine 51 is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、廃熱回収装置に関する。   The present invention relates to a waste heat recovery apparatus.

内燃機関（エンジン）の駆動に伴って発生する廃熱を、ランキンサイクルを利用して回収する廃熱回収装置が知られている。このような廃熱回収装置には、例えば、エンジンの水冷冷却系統を密閉構造とし、エンジンにおける廃熱によって気化した冷媒、すなわち蒸気によって、膨張機（タービン）を駆動して、その蒸気の持つ熱エネルギーを電気エネルギ等に変換して回収するものがある。例えば、特許文献１に記載の廃熱回収装置は、廃熱を付与した蒸気によりタービンを駆動し、コンプレッサの動力回生及び発電機の電力回生を行うランキンサイクルを形成している。また、廃熱を付与した蒸気により駆動したタービンの回転エネルギを、動力としてエンジンに直接伝えることによって、ランキンサイクルを形成する廃熱回収装置も提案されている。   2. Description of the Related Art A waste heat recovery device that recovers waste heat generated by driving an internal combustion engine (engine) using a Rankine cycle is known. In such a waste heat recovery device, for example, the water cooling cooling system of the engine has a sealed structure, and the expander (turbine) is driven by the refrigerant vaporized by the waste heat in the engine, that is, the steam. Some recover energy by converting it into electrical energy. For example, the waste heat recovery apparatus described in Patent Document 1 forms a Rankine cycle in which a turbine is driven by steam imparted with waste heat to perform power regeneration of a compressor and power regeneration of a generator. In addition, a waste heat recovery apparatus that forms a Rankine cycle by directly transmitting the rotational energy of a turbine driven by steam to which waste heat has been applied to an engine as power has been proposed.

特開２００９−１３３２１０号公報JP 2009-133210 A

上述した廃熱回収装置において、気化していた冷媒がタービン室内で凝縮する場合がある。凝縮した冷媒がタービン室内に溜まることによりウォータハンマが起こると、タービン翼の回転が妨げられ、タービンが固定された状態となるおそれがある。ここで、タービンの回転エネルギをエンジンに直接伝えるランキンシステムを採用している場合、タービンとエンジンとが連れ回りとなっている。そのため、固定状態となったタービンが、エンジンによって強制的に回転させられてしまい、タービンが破損してしまうおそれがある。   In the waste heat recovery apparatus described above, the vaporized refrigerant may condense in the turbine chamber. When the water hammer occurs due to the condensed refrigerant accumulating in the turbine chamber, the rotation of the turbine blades may be hindered and the turbine may be fixed. Here, when the Rankine system that directly transmits the rotational energy of the turbine to the engine is employed, the turbine and the engine are rotated together. For this reason, the turbine in a fixed state is forcibly rotated by the engine, and the turbine may be damaged.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、タービンが破損する可能性を低減できる廃熱回収装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said problem, and it aims at providing the waste-heat recovery apparatus which can reduce possibility that a turbine will be damaged.

上記課題を解決するための本発明は、蒸気発生手段により蒸気化した冷媒により駆動される膨張器と、前記膨張器により得られた動力を、補助動力として、外部の原動機に伝達する動力伝達部と、閾値以上の力が作用した場合に前記動力伝達部における動力の伝達を解除する動力解除部と、を備える。   The present invention for solving the above-described problems includes an expander driven by the refrigerant vaporized by the steam generating means, and a power transmission unit that transmits the power obtained by the expander to an external prime mover as auxiliary power. And a power release unit that releases transmission of power in the power transmission unit when a force greater than a threshold is applied.

上記構成によれば、動力解除部に閾値以上の力が作用した場合に、動力解除部は動力伝達部における動力の伝達を解除するため、膨張器が破損する可能性を低減することができる。   According to the above configuration, when a force equal to or greater than the threshold is applied to the power release unit, the power release unit releases the transmission of power in the power transmission unit, so that the possibility that the expander is damaged can be reduced.

また、上記構成において、前記動力解除部は、前記動力伝達部側から前記膨張器側へ延びるシャフトと、前記膨張器側から前記動力伝達部側へ延びるシャフトを接続し、閾値以上の力が作用したときに破壊される接続部材である構成をとることができる。   In the above configuration, the power release unit connects a shaft extending from the power transmission unit side to the expander side and a shaft extending from the expander side to the power transmission unit side, and a force greater than a threshold acts. The structure which is a connection member destroyed when it does it can be taken.

上記構成によれば、シャフトとシャフトとを接続する接続部材において閾値以上の力が作用した場合に、接続部材が破壊されることにより、動力の伝達を解除でき、膨張器が破損する可能性を低減することができる。   According to the above configuration, when a force greater than the threshold acts on the connecting member that connects the shafts, the connecting member is destroyed, so that the transmission of power can be released and the expander may be damaged. Can be reduced.

また、前記動力伝達部は、前記膨張器の回転数と、前記原動機の回転数とを同期させる減速機を含み、前記動力解除部は、前記動力伝達部から前記減速機側へ延びるシャフトと、前記減速機から前記動力伝達部側へ延びるシャフトとを接続し、閾値以上の力が作用したときに破壊される接続部材である構成をとることができる。   The power transmission unit includes a speed reducer that synchronizes the rotational speed of the expander and the rotational speed of the prime mover, and the power release unit includes a shaft that extends from the power transmission part to the speed reducer side; A shaft that extends from the speed reducer to the power transmission unit side is connected, and a structure that is a connection member that is broken when a force greater than or equal to a threshold acts can be employed.

上記構成によれば、減速機のシャフトと動力伝達部のシャフトとを接続する接続部材において閾値以上の力が作用した場合に、接続部材が破壊されることにより、減速機及び膨張器への動力の伝達を解除でき、膨張器が破損する可能性を低減することができる。   According to the above configuration, when a force exceeding the threshold is applied to the connecting member that connects the shaft of the speed reducer and the shaft of the power transmission unit, the power to the speed reducer and the expander is destroyed by breaking the connecting member. Can be released, and the possibility of breakage of the inflator can be reduced.

また、前記動力伝達部は、前記膨張器の回転数と、前記原動機の回転数を同期させる減速機を含み、前記動力解除部は、前記減速機から前記膨張器側へ延びるシャフトと、前記膨張器から前記減速機側へ延びるシャフトとを接続し、閾値以上の力が作用したときに破壊される接続部材である構成をとることができる。   The power transmission unit includes a speed reducer that synchronizes the rotational speed of the expander and the rotational speed of the prime mover, and the power release unit includes a shaft that extends from the speed reducer toward the expander, and the expansion It is possible to take a configuration that is a connecting member that is connected to a shaft that extends from the reducer to the speed reducer and that is broken when a force greater than a threshold is applied.

上記構成によれば、減速機のシャフトと膨張器のシャフトとを接続する接続部材において閾値以上の力が作用した場合に、接続部材が破壊されることにより、膨張器への動力の伝達を解除でき、膨張器が破損する可能性を低減することができる。   According to the above configuration, when a force exceeding the threshold is applied to the connecting member that connects the shaft of the speed reducer and the shaft of the expander, the transmission of power to the expander is canceled by breaking the connecting member. This can reduce the possibility of the inflator being damaged.

また、前記原動機及び前記蒸気発生手段は、前記冷媒が循環する内燃機関であっても良い。   The prime mover and the steam generating means may be an internal combustion engine in which the refrigerant circulates.

本発明によれば、タービンが破損する可能性を低減できる。   According to the present invention, the possibility that the turbine is damaged can be reduced.

ランキンシステムの構成の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of a Rankine system. エンジンと廃熱回収装置との関係の一例を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows an example of the relationship between an engine and a waste heat recovery apparatus. 廃熱回収装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of a waste heat recovery apparatus. 図３のＡ部分の断面拡大図である。It is a cross-sectional enlarged view of A part of FIG. ランキンシステムの平常稼働時における、ピンの状態について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the state of a pin at the time of normal operation of a Rankine system. 廃熱回収装置において、タービンが固定状態となってしまう原因の一例について示す図である。It is a figure shown about an example of the cause in which a turbine will be in a fixed state in a waste heat recovery device. タービンが固定状態になった場合においてピンにかかる力を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the force concerning a pin when a turbine will be in a fixed state. 減速機とプーリとを接続する構成の別例を示す図である。It is a figure which shows another example of the structure which connects a reduction gear and a pulley. ピンを配置する箇所の別例を示す図である。It is a figure which shows another example of the location which arrange | positions a pin.

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

まず、本発明に係る廃熱回収装置を含むランキンシステムの概要について説明する。図１は、本件の廃熱回収装置を含むランキンシシテムの構成の一例を示す構成図である。   First, an outline of a Rankine system including a waste heat recovery apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a configuration of a Rankine system including the waste heat recovery apparatus of the present case.

ランキンシステム１００は、内部で冷却媒体が沸騰することにより冷却されるエンジン（原動機、蒸気発生手段）１０を備えている。エンジン１０は、シリンダブロックとシリンダヘッドを備え、シリンダブロック及びシリンダヘッド内にはウォータジャケットが形成されている。このウォータジャケット内の冷却媒体が沸騰することによってエンジン１０の冷却が行われる。エンジン１０は、さらに、排気管１１を備える。排気管１１には排気触媒が組み込まれている。エンジン１０のシリンダヘッドには、冷却媒体供給路２０の一端が接続されている。冷却媒体供給路２０には、エンジン１０で温められた冷却媒体が流入する。   The Rankine system 100 includes an engine (prime mover, steam generating means) 10 that is cooled by boiling a cooling medium therein. The engine 10 includes a cylinder block and a cylinder head, and a water jacket is formed in the cylinder block and the cylinder head. The engine 10 is cooled by boiling the cooling medium in the water jacket. The engine 10 further includes an exhaust pipe 11. An exhaust catalyst is incorporated in the exhaust pipe 11. One end of a cooling medium supply path 20 is connected to the cylinder head of the engine 10. The cooling medium heated by the engine 10 flows into the cooling medium supply path 20.

冷却媒体供給路２０には、気液分離器２１が配設されている。エンジン１０側から気液混合状態で気液分離器２１に流入した冷却媒体は、気液分離器２１内で気相と液相とに分離される。   A gas-liquid separator 21 is disposed in the cooling medium supply path 20. The cooling medium flowing into the gas-liquid separator 21 in the gas-liquid mixed state from the engine 10 side is separated into a gas phase and a liquid phase in the gas-liquid separator 21.

冷却媒体供給路２０の他端は、熱交換部に相当する過熱器３０に接続されている。過熱器３０には、排気管３１が引き込まれている。排気管３１は、過熱器３０を貫通しており、その内部を排気が通過する。これにより、過熱器３０は、エンジン１０側から冷却媒体供給路２０を通じて流入する冷却媒体とエンジン１０が排出する排気との熱交換を行う。これにより、蒸気発生量が増大すると共に、蒸気の過熱度が向上し、廃熱回収効率が向上する。過熱部の上端部には、蒸気排出管４０が設けられている。   The other end of the cooling medium supply path 20 is connected to a superheater 30 corresponding to a heat exchange unit. An exhaust pipe 31 is drawn into the superheater 30. The exhaust pipe 31 passes through the superheater 30 and the exhaust passes through the exhaust pipe 31. Thereby, the superheater 30 performs heat exchange between the cooling medium flowing from the engine 10 side through the cooling medium supply path 20 and the exhaust discharged from the engine 10. Thereby, while generating amount of steam increases, the superheat degree of steam improves and waste heat recovery efficiency improves. A steam discharge pipe 40 is provided at the upper end of the superheated part.

過熱器３０の下流には、過熱器３０を通過した蒸気化した冷却媒体からエネルギを回収するエネルギ回収部に相当するタービン（膨張器）５１が配設されている。タービン５１は、衝動タービンを備えており、蒸気排出管４０の先端部に設けられたノズル４１から噴射された蒸気によって駆動される。衝動タービンの回転力は、減速機５２によってその回転数を調整された後、エンジン１０が備えるクランクシャフトの回転を補助するのに用いられる。これにより、廃熱の回収が行われる。   A turbine (expander) 51 corresponding to an energy recovery unit that recovers energy from the vaporized cooling medium that has passed through the superheater 30 is disposed downstream of the superheater 30. The turbine 51 includes an impulse turbine, and is driven by steam ejected from a nozzle 41 provided at the tip of the steam discharge pipe 40. The rotational force of the impulse turbine is used to assist the rotation of the crankshaft included in the engine 10 after its rotational speed is adjusted by the speed reducer 52. Thereby, recovery of waste heat is performed.

タービン５１の下流側には、タービン５１においてエネルギを回収された後の冷却媒体をエンジン１０側へ再循環させる冷却媒体回収路６０が設けられている。冷却媒体回収路６０の一端は、タービン５１に接続されている。冷却媒体回収路６０の他端は、ウォータポンプ６２の上流側に接続されている。冷却媒体回収路６０には、凝縮器８０が配設されている。凝縮器８０は、蒸気化している冷却媒体を冷却して凝縮し、冷却媒体を液状に戻す。凝縮器８０の下流側には、リザーバタンク６１が配設されている。リザーバタンク６１には、液状の冷却媒体が貯留される。   On the downstream side of the turbine 51, a cooling medium recovery path 60 is provided for recirculating the cooling medium after energy is recovered in the turbine 51 to the engine 10 side. One end of the cooling medium recovery path 60 is connected to the turbine 51. The other end of the cooling medium recovery path 60 is connected to the upstream side of the water pump 62. A condenser 80 is disposed in the cooling medium recovery path 60. The condenser 80 cools and condenses the vaporized cooling medium, and returns the cooling medium to a liquid state. A reservoir tank 61 is disposed on the downstream side of the condenser 80. The reservoir tank 61 stores a liquid cooling medium.

冷却媒体回収路６０のリザーバタンク６１の下流にはウォータポンプ６２が配設されている。このウォータポンプ６２が稼動状態となると、リザーバタンク６１内の冷却媒体をエンジン内のウォータジャケットへ供給する。   A water pump 62 is disposed downstream of the reservoir tank 61 in the cooling medium recovery path 60. When the water pump 62 is activated, the cooling medium in the reservoir tank 61 is supplied to the water jacket in the engine.

次に、図２を用いて、エンジン１０と本発明に係る廃熱回収装置との関係に着目し、図１のランキンシステム１００について説明する。   Next, with reference to FIG. 2, the Rankine system 100 of FIG. 1 will be described, focusing on the relationship between the engine 10 and the waste heat recovery apparatus according to the present invention.

ランキンシステム１００は、廃熱回収装置５０と、エンジン１０とを備える。廃熱回収装置５０は、プーリ（動力伝達部）５３を備える。エンジン１０は、クランクプーリ１２を備える。プーリ５３とクランクプーリ１２とは、ベルト１３によって連結され、プーリ５３の動力がベルト１３を介して、クランクプーリ１２に伝達されることにより、ランキンサイクルが形成される。   The Rankine system 100 includes a waste heat recovery device 50 and an engine 10. The waste heat recovery apparatus 50 includes a pulley (power transmission unit) 53. The engine 10 includes a crank pulley 12. The pulley 53 and the crank pulley 12 are connected by the belt 13, and the power of the pulley 53 is transmitted to the crank pulley 12 through the belt 13, thereby forming a Rankine cycle.

次に、本発明に係る廃熱回収装置について説明する。図３は、本発明に係る廃熱回収装置５０の構成の一例を示す図である。   Next, the waste heat recovery apparatus according to the present invention will be described. FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the waste heat recovery apparatus 50 according to the present invention.

廃熱回収装置５０は、タービン５１、減速機５２、及びプーリ５３を備える。エンジン１０のウォータジャケット内で冷却水などの冷媒をエンジンにおける廃熱によって気化した蒸気が、ノズル４１から、タービン室内のタービン５１に吹き付けられる。蒸気が吹き付けられることにより、タービン５１は回転し、動力を発生する。タービン５１のシャフト５１１は、減速機５２と接続されており、タービン５１の回転によって発生した動力は、減速機５２に伝達される。   The waste heat recovery apparatus 50 includes a turbine 51, a speed reducer 52, and a pulley 53. Steam obtained by vaporizing a coolant such as cooling water in the water jacket of the engine 10 due to waste heat in the engine is blown from the nozzle 41 to the turbine 51 in the turbine chamber. When the steam is blown, the turbine 51 rotates and generates power. The shaft 511 of the turbine 51 is connected to the speed reducer 52, and the power generated by the rotation of the turbine 51 is transmitted to the speed reducer 52.

減速機５２は、プーリ５３と連結する。減速機５２は、タービン５１の回転数を変換することによって、プーリ５３の回転数を、動力の伝達先であるクランクプーリ１２の回転数と合わせる。   The reduction gear 52 is connected to the pulley 53. The speed reducer 52 converts the rotational speed of the turbine 51 to match the rotational speed of the pulley 53 with the rotational speed of the crank pulley 12 that is a power transmission destination.

プーリ５３は、上述したように、ベルト１３を介して図外のクランクプーリ１２へ、動力を伝達する。   As described above, the pulley 53 transmits power to the crank pulley 12 (not shown) via the belt 13.

次に、減速機５２とプーリ５３との連結方法について説明する。図４は、図３におけるＡの部分を拡大した断面図である。   Next, a method for connecting the speed reducer 52 and the pulley 53 will be described. 4 is an enlarged cross-sectional view of a portion A in FIG.

減速機５２は、減速機５２からプーリ５３側へ延びるシャフト５２１を備え、プーリ５３は、プーリ５３から減速機５２側へ延びるシャフト５３１を備える。減速機５２のシャフト５２１の径は、プーリ５３のシャフト５３１よりも大きく、その端部から減速機５２側に向かって、プーリ５３のシャフト５３１を挿入するための中空部５２２が設けられている。プーリ５３のシャフト５３１は、中空部５２２に挿入される。シャフト５２１と、シャフト５３１の軸方向の中心には、シャフトを貫通する孔が設けられており、その孔には、ピン２００が差し込まれている。このピン２００によって、シャフト５３１とシャフト５２１とが連結され、減速機５２からプーリ５３へ動力が伝達される。また、ピン２００は、閾値を越えた力が作用した場合に、破壊される（折れる）ようになっている。ピン２００が破壊される閾値は、例えば、タービン５１が固定状態となった場合に、エンジン１０が自立運転しているときに発生する力とすることができる。この場合、タービン５１が固定状態となったときに、エンジン１０が自立運転しているときに発生する力がピン２００に作用した場合、ピン２００が破壊される。   The speed reducer 52 includes a shaft 521 that extends from the speed reducer 52 toward the pulley 53, and the pulley 53 includes a shaft 531 that extends from the pulley 53 toward the speed reducer 52. The diameter of the shaft 521 of the speed reducer 52 is larger than that of the shaft 531 of the pulley 53, and a hollow portion 522 for inserting the shaft 531 of the pulley 53 from the end portion toward the speed reducer 52 side is provided. The shaft 531 of the pulley 53 is inserted into the hollow portion 522. At the center of the shaft 521 and the shaft 531 in the axial direction, a hole penetrating the shaft is provided, and the pin 200 is inserted into the hole. The pin 200 connects the shaft 531 and the shaft 521, and power is transmitted from the speed reducer 52 to the pulley 53. Further, the pin 200 is broken (broken) when a force exceeding a threshold is applied. The threshold at which the pin 200 is broken can be, for example, a force generated when the engine 10 is operating independently when the turbine 51 is in a fixed state. In this case, when the turbine 51 is in a fixed state and the force generated when the engine 10 is operating independently is applied to the pin 200, the pin 200 is destroyed.

次に、図５を用いて、ランキンシステム１００の平常稼働時における、ピン２００の状態について説明する。ランキンシステム１００の平常稼働時では、減速機５２が回転すると、ピン２００を介して減速機５２と連結されたプーリ５３に動力が伝わり、プーリ５３が回転する。プーリ５３とクランクプーリ１２（図外）とは連れ回る構成となっているが、両回転数が減速機５２によって調整されているので、ピン２００に大きな力はかからない。   Next, the state of the pin 200 during normal operation of the Rankine system 100 will be described with reference to FIG. When the speed reducer 52 rotates during normal operation of the Rankine system 100, power is transmitted to the pulley 53 connected to the speed reducer 52 via the pin 200, and the pulley 53 rotates. Although the pulley 53 and the crank pulley 12 (not shown) are configured to rotate with each other, since both rotation speeds are adjusted by the speed reducer 52, a large force is not applied to the pin 200.

次に、図６及び図７を用いてタービン５１が固定された状態となった場合の、ピン２００の状態について説明する。図６は、廃熱回収装置５０において、タービン５１が固定状態となってしまう原因の一例について示す図である。図６（Ａ）に示すように、タービン室内で冷媒が凝縮すると、タービン室の下方に冷媒が溜まっていく。そして、図６（Ｂ）に示すようにタービン室内に一定以上量の冷媒が蓄積されると、ウォータハンマが発生し、タービン５１の回転が妨げられ、タービン５１が固定状態となる。また、減速機５２が異物等を噛み込んだ場合にも、タービン５１は固定状態となる。   Next, the state of the pin 200 when the turbine 51 is in a fixed state will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the cause of the turbine 51 becoming fixed in the waste heat recovery apparatus 50. As shown in FIG. 6A, when the refrigerant condenses in the turbine chamber, the refrigerant accumulates below the turbine chamber. As shown in FIG. 6B, when a certain amount or more of refrigerant is accumulated in the turbine chamber, a water hammer is generated, the rotation of the turbine 51 is hindered, and the turbine 51 is fixed. The turbine 51 is also in a fixed state when the speed reducer 52 bites foreign matter or the like.

図７は、タービン５１が固定状態になった場合においてピン２００にかかる力を説明するための、ピン２００を含むシャフト５２１及び５３１の径方向断面図である。タービン５１が固定状態になった場合でも、エンジン１０のクランクプーリ１２は回転し続けるため、クランクプーリ１２と連れ回るプーリ５３も回転する。そのため、ピン２００は、図７に示すようにシャフト５３１の径方向端部において、プーリ５３の回転方向に力Ｆ５３を受ける。一方、タービン５１は固定状態となっているため減速機５２も固定状態となり、ピン２００は、シャフト５２１の中空部５２２側において、力Ｆ５３と反対方向の力Ｆ５２を受ける。その結果、ピン２００には、図５に示した平常稼働時と比較して、大きな力がかかることになる。   FIG. 7 is a radial cross-sectional view of the shafts 521 and 531 including the pin 200 for explaining the force applied to the pin 200 when the turbine 51 is in a fixed state. Even when the turbine 51 is in a fixed state, the crank pulley 12 of the engine 10 continues to rotate, so the pulley 53 that rotates with the crank pulley 12 also rotates. Therefore, the pin 200 receives a force F53 in the rotation direction of the pulley 53 at the radial end portion of the shaft 531 as shown in FIG. On the other hand, since the turbine 51 is in a fixed state, the speed reducer 52 is also in a fixed state, and the pin 200 receives a force F52 in a direction opposite to the force F53 on the hollow portion 522 side of the shaft 521. As a result, a large force is applied to the pin 200 as compared to the normal operation shown in FIG.

上述したように、ピン２００は、閾値を越えた力が作用すると、折れる（破壊される）ようになっている。従って、図７（Ａ）のようにピン２００に大きな力がかかると、ピン２００は、図７（Ｃ）に示されるように折れる。これにより、プーリ５３と減速機５２との連結が解除される。ピン２００が折れた後も、プーリ５３はクランクプーリ１２によって回転させられるが、プーリ５３と減速機５２との連結は解除されているため、タービン５１がプーリ５３により強制的に回転されられることはない。   As described above, the pin 200 is broken (broken) when a force exceeding the threshold is applied. Therefore, when a large force is applied to the pin 200 as shown in FIG. 7A, the pin 200 is bent as shown in FIG. 7C. As a result, the connection between the pulley 53 and the speed reducer 52 is released. Even after the pin 200 is broken, the pulley 53 is rotated by the crank pulley 12. However, since the connection between the pulley 53 and the speed reducer 52 is released, the turbine 51 is forcibly rotated by the pulley 53. Absent.

以上の説明から明らかなように、プーリ５３と減速機５２との連結を解除できない構成の場合（例えば、プーリ５３と減速機５２とを一体のシャフトで連結した場合、あるいは、プーリ５３のシャフト５３１と減速機５２のシャフト５２１とを溶接等によって連結した場合）、タービン５１が固定状態となった場合でも、プーリ５３によってタービン５１が強制的に回転させられ、タービン５１やその他の構成が破損する可能性がある。具体的には、シャフト５２１やシャフト５１１が折れたり、減速機５２が破損したり、タービン５１のタービン翼が変形したりすることが考えられる。   As is clear from the above description, when the connection between the pulley 53 and the speed reducer 52 cannot be released (for example, when the pulley 53 and the speed reducer 52 are connected by an integral shaft, or the shaft 531 of the pulley 53). When the turbine 51 is in a fixed state, the turbine 51 is forcibly rotated by the pulley 53, and the turbine 51 and other components are damaged. there is a possibility. Specifically, it is conceivable that the shaft 521 or the shaft 511 is broken, the speed reducer 52 is damaged, or the turbine blades of the turbine 51 are deformed.

一方、本実施例によれば、閾値以上の力を受けたピン２００が折れることによって、プーリ５３と減速機５２との連結を解除できるため、タービン５１が固定状態となった場合にも、プーリ５３によってタービン５１が強制的に回転させられることがなくなる。その結果、シャフト５２１及び５１１、減速機５２、及びタービン５１が破損する可能性が低減される。   On the other hand, according to the present embodiment, the pin 200 that receives a force equal to or greater than the threshold value can be broken to release the connection between the pulley 53 and the speed reducer 52. Therefore, even when the turbine 51 is in a fixed state, the pulley 53 prevents the turbine 51 from being forcibly rotated. As a result, the possibility that the shafts 521 and 511, the speed reducer 52, and the turbine 51 are damaged is reduced.

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。   The embodiment described above is a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、連結には、ピン２００ではなく、ワッシャーや、スプラインなどを使用しても良い。   For example, a washer or a spline may be used for connection instead of the pin 200.

また、上述の実施例では、プーリ５３のシャフト５３１が、減速機５２のシャフト５２１に挿入されるとしたが、図８に示すように、減速機５２のシャフト５２１が、プーリ５３のシャフト５３１に挿入されるようにしても良い。   In the above-described embodiment, the shaft 531 of the pulley 53 is inserted into the shaft 521 of the speed reducer 52. However, the shaft 521 of the speed reducer 52 is connected to the shaft 531 of the pulley 53 as shown in FIG. It may be inserted.

また、上述の実施例では、ピン２００は、プーリ５３のシャフト５３１と減速機５２のシャフト５２１とを連結した。しかし、図９に示すように、減速機５２からタービン５１側へ延びるシャフト５２３と、タービン５１から減速機５２側へ延びるシャフト５１１とを連結するように、ピン２００を配置しても良い。   In the above-described embodiment, the pin 200 connects the shaft 531 of the pulley 53 and the shaft 521 of the speed reducer 52. However, as shown in FIG. 9, the pin 200 may be disposed so as to connect the shaft 523 extending from the reduction gear 52 to the turbine 51 side and the shaft 511 extending from the turbine 51 to the reduction gear 52 side.

また、上述の実施例では、廃熱回収装置５０の動力の伝達先をエンジン１０としたが、動力の伝達先はエンジンに限定されるものではなく、タービン５１が固定状態になった場合でも、プーリ５３を回転させる原動機となるものであれば良い。さらに、上述の実施例では、プーリ５３が動力伝達部に相当するとしていたが、プーリ５３と減速機５２とを合わせて動力伝達部と考えても良い。また、上述の実施例では、廃熱回収装置５０は、クランクプーリ１２の回転数とプーリ５３との回転数とを合わせるために、減速機５２を備えていたが、プーリ５３が連結される先の回転数とプーリ５３の回転数とを合わせる必要がない場合には、減速機５２は必ずしも必要ではない。   Further, in the above-described embodiment, the power transmission destination of the waste heat recovery apparatus 50 is the engine 10, but the power transmission destination is not limited to the engine, and even when the turbine 51 is in a fixed state, Any device that serves as a prime mover for rotating the pulley 53 may be used. Furthermore, in the above-described embodiment, the pulley 53 corresponds to the power transmission unit. However, the pulley 53 and the speed reducer 52 may be combined and considered as a power transmission unit. In the above-described embodiment, the waste heat recovery apparatus 50 includes the reduction gear 52 in order to match the rotation speed of the crank pulley 12 and the rotation speed of the pulley 53. When it is not necessary to match the rotation speed of the pulley 53 and the rotation speed of the pulley 53, the speed reducer 52 is not necessarily required.

５０…廃熱回収装置
５１…タービン
５２…減速機
５３…プーリ
２００…ピン
５２１…減速機シャフト
５３１…プーリシャフト 50 ... Waste heat recovery device 51 ... Turbine 52 ... Reducer 53 ... Pulley 200 ... Pin 521 ... Reducer shaft 531 ... Pulley shaft

Claims (5)

蒸気発生手段により蒸気化した冷媒により駆動される膨張器と、
前記膨張器により得られた動力を、補助動力として、外部の原動機に伝達する動力伝達部と、
閾値以上の力が作用した場合に前記動力伝達部における動力の伝達を解除する動力解除部と、
を備えることを特徴とする廃熱回収装置。 An expander driven by the refrigerant vaporized by the vapor generating means;
A power transmission unit that transmits the power obtained by the expander as an auxiliary power to an external prime mover;
A power release unit that releases transmission of power in the power transmission unit when a force greater than a threshold is applied;
A waste heat recovery apparatus comprising: 前記動力解除部は、前記動力伝達部側から前記膨張器側へ延びるシャフトと、前記膨張器側から前記動力伝達部側へ延びるシャフトを接続し、閾値以上の力が作用したときに破壊される接続部材であることを特徴とする請求項１記載の廃熱回収装置。   The power release unit connects a shaft extending from the power transmission unit side to the expander side and a shaft extending from the expander side to the power transmission unit side, and is destroyed when a force exceeding a threshold is applied. The waste heat recovery apparatus according to claim 1, wherein the waste heat recovery apparatus is a connection member. 前記動力伝達部は、前記膨張器の回転数と、前記原動機の回転数とを同期させる減速機を含み、
前記動力解除部は、前記動力伝達部から前記減速機側へ延びるシャフトと、前記減速機から前記動力伝達部側へ延びるシャフトとを接続し、閾値以上の力が作用したときに破壊される接続部材であることを特徴とする請求項１記載の廃熱回収装置。 The power transmission unit includes a speed reducer that synchronizes the rotational speed of the expander and the rotational speed of the prime mover,
The power release unit connects a shaft extending from the power transmission unit to the reduction gear side and a shaft extending from the reduction gear to the power transmission unit side, and is broken when a force exceeding a threshold is applied. The waste heat recovery apparatus according to claim 1, wherein the waste heat recovery apparatus is a member. 前記動力伝達部は、前記膨張器の回転数と、前記原動機の回転数を同期させる減速機を含み、
前記動力解除部は、前記減速機から前記膨張器側へ延びるシャフトと、前記膨張器から前記減速機側へ延びるシャフトとを接続し、閾値以上の力が作用したときに破壊される接続部材であることを特徴とする請求項１記載の廃熱回収装置。 The power transmission unit includes a speed reducer that synchronizes the rotational speed of the expander and the rotational speed of the prime mover,
The power release unit is a connecting member that connects a shaft extending from the speed reducer to the expander and a shaft extending from the expander to the speed reducer, and is broken when a force exceeding a threshold is applied. The waste heat recovery apparatus according to claim 1, wherein there is a waste heat recovery apparatus. 前記原動機及び前記蒸気発生手段は、前記冷媒が循環する内燃機関であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の廃熱回収装置。   The waste heat recovery apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the prime mover and the steam generation means are internal combustion engines in which the refrigerant circulates.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015127526A (en) * 2013-12-27 2015-07-09 現代自動車株式会社 Internal combustion engine exhaust heat recycle system

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