JP6567363B2 - ランキンサイクル装置 - Google Patents
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Description
それゆえ、温度上昇防止策は、電気設備の寿命維持や性能維持の点から特に重要な課題である。しかし一般的な冷却装置による冷却は、前述したようにコスト増加やシステムの複雑化を伴うことが避けられない。
そこで本発明は、これらの問題を解決した新たなランキンサイクル装置を提供することを課題とする。
当該電気設備のうち少なくとも1つは、筺体Aの内部に収容されているとともに、ポンプ3から冷媒循環路2に吐出される低温の冷媒で筺体Aの内部の空気を冷却する熱交換器11、および送風装置12が前記筐体Aの内部に設置されており、
前記熱交換器11で冷却された空気を前記送風装置12で前記筺体Aの内部に循環させることにより、前記筐体Aの内部に収容された電気設備が間接的に冷却されるように構成されていることを特徴とするランキンサイクル装置である。
騒音発生源である膨張機5、ポンプ3および発電機7のうち少なくとも1つは、防音性を有する密閉型または半密閉型の筺体A内部に収容されていることを特徴とするランキンサイクル装置である。
その電気設備のうち少なくとも1つが、筺体Aの内部に収容されているとともに、ポンプ3から冷媒循環路2に吐出される低温の冷媒で筺体Aの内部の空気を冷却する熱交換器11、および送風装置12が前記筐体Aの内部に設置されており、
前記熱交換器11で冷却された空気を前記送風装置12で前記筺体Aの内部に循環させることにより、前記筐体Aの内部に収容された電気設備が間接的に冷却されるように構成されていることを特徴とする。
さらに温度上昇防止策に特別な冷却源を他から供給する必要がないので、コストの低減やシステムの簡略化という大きな効果がある。
また、ポンプ下流の冷媒は、前記冷却における熱負荷によって予熱されるので、結果として蒸発器の蒸発効率が高まり、最終的にはランキンサイクル装置の発電効率が向上する。
さらに、電気設備を冷媒循環路の低温の冷媒で直接的に冷却する場合は、対象となる機器を個別に高い効率で冷却でき、且つ機器に適合する冷却方法を選択することも可能となる。
なお、ポンプ上流の冷媒を用いて電気設備を冷却することも可能であるが、その場合、ポンプの吸引力によって減圧された冷媒への入熱によりキャビテーションが生じるおそれが高まる。一方、ポンプ下流の冷媒であればこのような問題は生じない。
また熱交換器の冷却源は装置内の冷媒であるから、外部から冷却源を供給する必要はない。さらに冷却された空気が筺体内部に設置されている送風装置により、筺体内を循環するようになっているので、熱交換器に外部空気を取り入れる場合より冷却効率が高い。また筺体内の冷却空気の循環により筺体内部の各所に配置した電気設備をムラなく冷却することができる。
このランキンサイクル装置1は、熱エネルギーを電力として回収する例である。
まずは、その基本構成および基本機能について説明する。
図1において、ランキンサイクル装置1は、好ましくは断熱材を被覆した配管で構成される冷媒循環路2に、主要機器としてポンプ3、蒸発器4、膨張機5および凝縮器6が互いに連通して設けられている。
そして、回転運動をする膨張機5の出力軸に発電機7が連結され、発電機7で発生した交流電力は直流変換器8で直流に変換され、その電力はパワーコンディショナー9を経由して、例えば照明器具10に出力される。
ポンプ3は液状冷媒を蒸発器4に供給するもので、例えばダイヤフラム式、ピストン式、渦巻き式、ギア式などのポンプ本体をモータ等の駆動源で駆動し、低圧の液状冷媒を高圧の液状冷媒に変換して圧送する。
熱交換器11は送風装置12から送風される空気を低温高圧の冷媒により冷却するものである。なお図1の例では熱交換器11と送風装置12が個別に設置されているが、これら両者を一体化することもできる。
液状冷媒は熱交換器11を通過する際に筺体A内を循環する空気を冷却する一方、冷媒は予熱される。予熱された液状冷媒は蒸発器4で熱媒によって加熱され高圧高温の冷媒蒸気となる。
蒸発器4は一種の熱交換器であり、その内部に熱媒を流通させる複数の流路4aと冷媒を流通させる複数の流路4bが交互に積層されている。
熱媒は例えば、自動車の排熱、産業排熱、地熱、温泉等などが利用できる。
膨張機5は、蒸発器4から供給される高温高圧の冷媒蒸気が膨張することによって動力を得るものであって、一般にピストン式、スクロール式、タービン式などがある。
発電機7で発生した交流電力は直流変換器8で直流に変換され、さらにパワーコンディショナー9を経て照明器具10などの負荷設備に供給される。
なお、ポンプ3は回転速度が調整可能な可変速ポンプであり、ポンプ3に電力を供給する電力制御部3aによりその回転速度を調整することができる。
図1のランキンサイクル装置1において、該装置を構成する主な機器は防音性を有する密閉型または半密閉型の筺体Aの内部に収容されている。具体的には、ポンプ3、蒸発器4、膨張機5、凝縮器6、発電機7、直流変換器8、パワーコンディショナー9、熱交換器11および送風装置12が筺体Aの内部に収容されている。
前述したように、回転部分を有するポンプ3、膨張機5および発電機7は騒音発生源であり、蒸発器4、発電機7を含む電気設備(本例では直流変換器8や、パワーコンディショナー9)は放熱源である。
その場合、例えば、冷媒循環路2において低温の冷媒が流通している部分から冷媒の一部を分流して冷却対象となる電気設備を冷却する。
冷却対象となる電気設備には、その被冷却部分を覆うように板状、管状または偏平管状の冷却部が設けられており、その冷却部に冷媒を流通させ熱交換させることにより、冷却対象である電気設備が冷却される。
なお、冷媒で空気を冷却することは、空気で冷媒を加熱することでもあり、これによって筐体内の空気から熱回収し冷媒を予熱することもできる。冷媒の予熱は熱源からの入熱量が不足した場合等に有効であり、このような場合でも効率良く高出力を得ることができる。
2 冷媒循環路
3 ポンプ
3a 電力調整部
4 蒸発器
4a 流路
4b 流路
5 膨張機
6a 流路
6b 流路
7 発電機
8 直流変換器
9 パワーコンディショナー
10 照明器具
11 熱交換器
12 送風装置
A 筺体
Claims (2)
- 冷媒循環路(2)、蒸発器(4)、膨張機(5)、凝縮器(6)、ポンプ(3)および発電機(7)、並びにそれらに付設される電気設備を主として構成されるランキンサイクル装置において、
当該電気設備のうち少なくとも1つは、筺体Aの内部に収容されているとともに、ポンプ(3)から冷媒循環路(2)に吐出される低温の冷媒で筺体Aの内部の空気を冷却する熱交換器(11)、および送風装置(12)が前記筐体Aの内部に設置されており、
前記熱交換器(11)で冷却された空気を前記送風装置(12)で前記筺体Aの内部に循環させることにより、前記筐体Aの内部に収容された電気設備が間接的に冷却されるように構成されていることを特徴とするランキンサイクル装置。 - 請求項1のランキンサイクル装置において、
騒音発生源である膨張機(5)、ポンプ(3)および発電機(7)のうち少なくとも1つは、防音性を有する密閉型または半密閉型の筺体A内部に収容されていることを特徴とするランキンサイクル装置。
Priority Applications (1)
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JP2015162898A JP6567363B2 (ja) | 2015-08-20 | 2015-08-20 | ランキンサイクル装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015162898A JP6567363B2 (ja) | 2015-08-20 | 2015-08-20 | ランキンサイクル装置 |
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JP2017040219A JP2017040219A (ja) | 2017-02-23 |
JP6567363B2 true JP6567363B2 (ja) | 2019-08-28 |
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ID=58206503
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JP2015162898A Active JP6567363B2 (ja) | 2015-08-20 | 2015-08-20 | ランキンサイクル装置 |
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2015
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