[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2015031210A - Rankine cycle device - Google Patents

Rankine cycle device Download PDF

Info

Publication number
JP2015031210A
JP2015031210A JP2013161543A JP2013161543A JP2015031210A JP 2015031210 A JP2015031210 A JP 2015031210A JP 2013161543 A JP2013161543 A JP 2013161543A JP 2013161543 A JP2013161543 A JP 2013161543A JP 2015031210 A JP2015031210 A JP 2015031210A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
shaft seal
working fluid
pump
expander
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.)
Pending
Application number
JP2013161543A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
和雄 片山
Kazuo Katayama
和雄 片山
尚也 横町
Naoya Yokomachi
尚也 横町
井口 雅夫
Masao Iguchi
雅夫 井口
英文 森
Hidefumi Mori
英文 森
榎島 史修
Fuminobu Enoshima
史修 榎島
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.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
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 Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2013161543A priority Critical patent/JP2015031210A/en
Priority to PCT/JP2014/068182 priority patent/WO2015016018A1/en
Publication of JP2015031210A publication Critical patent/JP2015031210A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/065Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion taking place in an internal combustion piston engine, e.g. a diesel engine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C18/0207Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0215Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C27/00Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C27/008Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids for other than working fluid, i.e. the sealing arrangements are not between working chambers of the machine
    • F04C27/009Shaft sealings specially adapted for pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/02Lubrication; Lubricant separation
    • F04C29/021Control systems for the circulation of the lubricant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C19/00Sealing arrangements in rotary-piston machines or engines
    • F01C19/005Structure and composition of sealing elements such as sealing strips, sealing rings and the like; Coating of these elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent working fluid in a shaft seal chamber from being leaked to atmosphere.SOLUTION: A Rankine cycle device 10 has an on-off valve 52 for opening/closing an exhaust passage 51b, and a pressure sensor 53 for detecting pressure between an outlet of an expander 12 and an inlet of a pump 11. Furthermore, the Rankine cycle device 10 has a control part 55 for controlling the on-off valve 52 to close the on-off valve 52 when the pressure sensor 53 detects information that pressure between the outlet expander 12 and the inlet of the pump 11 reaches predetermined pressure.

Description

本発明は、ランキンサイクル装置に関する。   The present invention relates to a Rankine cycle apparatus.

ランキンサイクル装置は、作動流体を圧送するポンプと、ポンプにより圧送された作動流体を車両エンジンからの排熱と熱交換させる熱交換器と、熱交換器で熱交換された作動流体を膨張させて機械的エネルギを出力する膨張機と、膨張機で膨張された作動流体を凝縮させる凝縮器と、を有している。そして、ポンプ、熱交換器、膨張機、及び凝縮器が順次接続されて作動流体が循環する作動流体路が形成されている。   The Rankine cycle device includes a pump that pumps the working fluid, a heat exchanger that exchanges heat with the exhaust heat from the vehicle engine, and a working fluid that is heat-exchanged by the heat exchanger. An expander that outputs mechanical energy and a condenser that condenses the working fluid expanded by the expander. A pump, a heat exchanger, an expander, and a condenser are sequentially connected to form a working fluid path through which the working fluid circulates.

ポンプのハウジングにはポンプ室が形成されている。また、ハウジング内にはポンプ室に延びるポンプ軸が収容されている。ポンプ室内には、ポンプ軸の回転駆動に伴って作動するポンプ作動部が収容されている。そして、ポンプ軸の回転駆動に伴うポンプ作動部の作動により、作動流体が作動流体路を循環する。また、ハウジング内には、ハウジングとポンプ軸との間をシールする軸シール部材が収容されている。そして、軸シール部材、ポンプ軸、ハウジング及びポンプ作動部により軸シール室が区画されている。軸シール部材は、ハウジングとポンプ軸との間をシールすることによって、軸シール室内の作動流体が大気側に漏れることを防止する大気軸シールである。軸シール部材とポンプ軸との間の潤滑は、軸シール室内に供給される作動流体に含まれる潤滑油によって行われる。   A pump chamber is formed in the pump housing. A pump shaft extending into the pump chamber is accommodated in the housing. In the pump chamber is housed a pump operating section that operates in accordance with the rotational drive of the pump shaft. Then, the working fluid circulates in the working fluid path by the operation of the pump operating unit accompanying the rotational driving of the pump shaft. A shaft seal member that seals between the housing and the pump shaft is housed in the housing. A shaft seal chamber is defined by the shaft seal member, the pump shaft, the housing, and the pump operating portion. The shaft seal member is an atmospheric shaft seal that prevents the working fluid in the shaft seal chamber from leaking to the atmosphere side by sealing between the housing and the pump shaft. Lubrication between the shaft seal member and the pump shaft is performed by lubricating oil contained in the working fluid supplied into the shaft seal chamber.

ところで、軸シール室内の圧力が高まって、軸シール室内の圧力が軸シール部材の耐圧を上回ると、軸シール部材がハウジングとポンプ軸との間をシールすることができなくなってしまい、軸シール室内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室内の作動流体が大気側に漏れてしまう。そこで、例えば特許文献1のように、膨張機の出口と軸シール室とを通路を介して連通させて、軸シール室内の圧力を低くすることにより、軸シール室内の圧力と大気圧との差圧を小さくすることが考えられる。これによれば、軸シール室内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室内の作動流体が大気側に漏れてしまうことが抑制される。   By the way, if the pressure in the shaft seal chamber increases and the pressure in the shaft seal chamber exceeds the pressure resistance of the shaft seal member, the shaft seal member can no longer seal between the housing and the pump shaft. The working fluid in the shaft seal chamber leaks to the atmosphere due to the pressure difference between the pressure and the atmospheric pressure. Therefore, for example, as in Patent Document 1, the difference between the pressure in the shaft seal chamber and the atmospheric pressure is established by communicating the outlet of the expander and the shaft seal chamber through a passage to reduce the pressure in the shaft seal chamber. It is conceivable to reduce the pressure. According to this, the working fluid in the shaft seal chamber is prevented from leaking to the atmosphere due to the differential pressure between the pressure in the shaft seal chamber and the atmospheric pressure.

特開2008−75637号公報JP 2008-75637 A

しかしながら、車両の走行時に生じる負荷変動によって、車両エンジンに掛かる負荷が大きくなると、車両エンジンからの排熱の温度が上昇する。すると、熱交換器で車両エンジンからの排熱と熱交換される作動流体の温度も上昇する。作動流体の温度が上昇すればするほど、凝縮器において、作動流体を凝縮させて液化するために必要な凝縮圧力を高くしなければならない。その結果、作動流体路における膨張機の出口からポンプの入口までの圧力が高くなるため、凝縮器を迂回した通路を介して作動流体路における膨張機の出口からポンプの入口までの間に連通している軸シール室内の圧力も高くなる。そして、軸シール室内の圧力が軸シール部材の耐圧を上回ると、軸シール部材がハウジングとポンプ軸との間をシールすることができなくなってしまい、軸シール室内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室内の作動流体が大気側に漏れてしまう。   However, when the load applied to the vehicle engine increases due to load fluctuations that occur during travel of the vehicle, the temperature of exhaust heat from the vehicle engine rises. Then, the temperature of the working fluid that exchanges heat with exhaust heat from the vehicle engine in the heat exchanger also rises. The higher the temperature of the working fluid, the higher the condensation pressure required to condense and liquefy the working fluid in the condenser. As a result, the pressure from the expander outlet to the pump inlet in the working fluid path is increased, and therefore the communication from the expander outlet to the pump inlet in the working fluid path is established via a passage that bypasses the condenser. The pressure in the shaft seal chamber is also increased. If the pressure in the shaft seal chamber exceeds the pressure resistance of the shaft seal member, the shaft seal member cannot seal between the housing and the pump shaft, and the pressure difference between the pressure in the shaft seal chamber and atmospheric pressure. As a result, the working fluid in the shaft seal chamber leaks to the atmosphere side.

ところで、上述した問題は、ポンプに限らず、膨張機においても起こり得る。具体的には、膨張機のハウジング内には、膨張機部により回転駆動する駆動軸が収容されている。また、ハウジング内には、ハウジングと駆動軸との間をシールする軸シール部材が収容されている。そして、軸シール部材、駆動軸及びハウジングにより軸シール室が区画されている。   By the way, the above-mentioned problem can occur not only in the pump but also in the expander. Specifically, a drive shaft that is rotationally driven by the expander unit is housed in the housing of the expander. Further, a shaft seal member that seals between the housing and the drive shaft is accommodated in the housing. A shaft seal chamber is defined by the shaft seal member, the drive shaft, and the housing.

例えば、作動流体路における熱交換器の出口から膨張機の入口までの間を流れる作動流体を、膨張機を迂回した通路を介して軸シール室に供給することで、作動流体に含まれる潤滑油により軸シール部材と駆動軸との間の潤滑を行っている。通路には絞り部が設けられており、通路を流れる作動流体は、絞り部により減圧されている。また、軸シール室は、作動流体路における膨張機の出口からポンプの入口までの間に接続されており、軸シール室に供給された作動流体は、作動流体路における膨張機の出口からポンプの入口までの間に還流される。   For example, the lubricating oil contained in the working fluid is supplied by supplying the working fluid flowing between the outlet of the heat exchanger and the inlet of the expander in the working fluid path to the shaft seal chamber through a passage that bypasses the expander. Thus, lubrication between the shaft seal member and the drive shaft is performed. The passage is provided with a throttle portion, and the working fluid flowing through the passage is decompressed by the throttle portion. The shaft seal chamber is connected from the expander outlet to the pump inlet in the working fluid path, and the working fluid supplied to the shaft seal chamber is supplied from the expander outlet in the working fluid path to the pump. It is refluxed until the entrance.

軸シール室は、作動流体路における膨張機の出口からポンプの入口までの間に接続されているため、凝縮器の凝縮圧力が高くなって、作動流体路における膨張機の出口からポンプの入口までの圧力が高くなると、軸シール室内の圧力が高くなる。そして、軸シール室内の圧力が軸シール部材の耐圧を上回ると、軸シール部材がハウジングと駆動軸との間をシールすることができなくなってしまい、軸シール室内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室内の作動流体が大気側に漏れてしまう。   Since the shaft seal chamber is connected from the expander outlet to the pump inlet in the working fluid path, the condensation pressure of the condenser increases, and the expander outlet to the pump inlet in the working fluid path As the pressure increases, the pressure in the shaft seal chamber increases. If the pressure in the shaft seal chamber exceeds the pressure resistance of the shaft seal member, the shaft seal member can no longer seal between the housing and the drive shaft, and the pressure difference between the pressure in the shaft seal chamber and atmospheric pressure. As a result, the working fluid in the shaft seal chamber leaks to the atmosphere side.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、軸シール室内の作動流体が大気側に漏れてしまうことを防止することができるランキンサイクル装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a Rankine cycle device capable of preventing the working fluid in the shaft seal chamber from leaking to the atmosphere side. is there.

上記課題を解決するランキンサイクル装置は、ポンプ、熱交換器、膨張機及び凝縮器が順次接続されて作動流体が循環する作動流体路が形成されており、前記ポンプ及び前記膨張機は流体機械であり、前記流体機械である前記ポンプ及び前記膨張機の少なくとも一方のハウジングには収容室が形成されており、前記ハウジング内には、前記収容室に延びる駆動軸が収容されており、前記収容室内には前記駆動軸の回転駆動に伴って作動する作動部が収容されており、前記ハウジング内には、前記ハウジングと前記駆動軸との間をシールする軸シール部材が収容されており、前記軸シール部材、前記駆動軸及び前記ハウジングにより軸シール室が区画され、前記軸シール室には、前記軸シール室に前記作動流体を供給する供給通路と、前記軸シール室内の作動流体を前記作動流体路に排出する排出通路とが接続され、前記供給通路から前記軸シール室を介して前記排出通路に排出される前記作動流体によって前記軸シール部材が潤滑され、前記排出通路は前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間に接続されているランキンサイクル装置であって、前記排出通路を開閉する開閉弁と、前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間及び前記開閉弁までの間で圧力を検出する検出部と、前記検出部により検出された圧力が所定の圧力に達した旨の情報を検出したときに前記開閉弁を閉弁するように前記開閉弁を制御する制御部とを備えた。   In the Rankine cycle device that solves the above problems, a pump, a heat exchanger, an expander, and a condenser are sequentially connected to form a working fluid path through which a working fluid circulates. The pump and the expander are fluid machines. A housing chamber is formed in at least one housing of the pump and the expander which are the fluid machines, and a drive shaft extending to the housing chamber is housed in the housing; Includes an operating portion that operates in accordance with the rotational drive of the drive shaft, and a shaft seal member that seals between the housing and the drive shaft is accommodated in the housing. A shaft seal chamber is defined by the seal member, the drive shaft, and the housing. The shaft seal chamber includes a supply passage that supplies the working fluid to the shaft seal chamber, and the shaft casing. A discharge passage that discharges the working fluid in the fluid chamber to the working fluid passage, and the shaft seal member is lubricated by the working fluid discharged from the supply passage to the discharge passage through the shaft seal chamber, The discharge passage is a Rankine cycle device connected between the outlet of the expander and the inlet of the pump, and includes an open / close valve that opens and closes the discharge passage, and from the outlet of the expander to the inlet of the pump A detecting unit for detecting the pressure between and until the on-off valve, and closing the on-off valve when detecting that the pressure detected by the detecting unit has reached a predetermined pressure And a controller for controlling the on-off valve.

これによれば、供給通路から軸シール室を介して排出通路に排出される作動流体によって軸シール部材を潤滑することができる。また、排出通路が、膨張機の出口からポンプの入口までの間に接続されているため、軸シール室内の圧力を、膨張機の出口からポンプの入口までの間の圧力に近づけることができ、軸シール室内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室内の作動流体が大気側に漏れてしまうことを防止することができる。   According to this, the shaft seal member can be lubricated by the working fluid discharged from the supply passage to the discharge passage through the shaft seal chamber. Further, since the discharge passage is connected between the outlet of the expander and the inlet of the pump, the pressure in the shaft seal chamber can be brought close to the pressure between the outlet of the expander and the inlet of the pump, It is possible to prevent the working fluid in the shaft seal chamber from leaking to the atmosphere due to the differential pressure between the pressure in the shaft seal chamber and the atmospheric pressure.

ここで、排出通路には絞り部が設けられていないため、排出通路に絞り部を設けることで、軸シール室内の圧力が、供給通路側の圧力と、膨張機の出口からポンプの入口までの間の圧力との間の中間圧になってしまうといったことが無い。よって、軸シール室内の圧力が常に一定である中間圧となって、軸シール部材に常に一定の圧力が加わってしまうといったことを防止することができる。   Here, since the throttle part is not provided in the discharge passage, the throttle part is provided in the discharge passage, so that the pressure in the shaft seal chamber is increased from the pressure on the supply passage side to the pump inlet from the outlet of the expander. There will be no intermediate pressure between the two. Therefore, it can be prevented that the pressure in the shaft seal chamber becomes an intermediate pressure that is always constant, and a constant pressure is always applied to the shaft seal member.

そして、制御部は、検出部により検出された圧力が所定の圧力に達した旨の情報を検出したときに開閉弁を閉弁するように開閉弁を制御する。ここで、「所定の圧力」とは、軸シール部材の耐圧よりも低い圧力のことを言う。このため、膨張機の出口からポンプの入口までの間と軸シール室とが非連通となり、軸シール室内の圧力が所定の圧力よりも高くなってしまうことを防止することができる。その結果、軸シール室内の圧力が軸シール部材の耐圧を上回って、軸シール部材がハウジングと駆動軸との間をシールすることができなくなってしまうことを防止することができ、軸シール室内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室内の作動流体が大気側に漏れてしまうことを防止することができる。   And a control part controls an on-off valve so that an on-off valve may be closed when the information to the effect that the pressure detected by the detection part reached the predetermined pressure is detected. Here, the “predetermined pressure” refers to a pressure lower than the pressure resistance of the shaft seal member. For this reason, the shaft seal chamber is not in communication with the space between the outlet of the expander and the pump inlet, and the pressure in the shaft seal chamber can be prevented from becoming higher than a predetermined pressure. As a result, it can be prevented that the pressure in the shaft seal chamber exceeds the pressure resistance of the shaft seal member and the shaft seal member cannot seal between the housing and the drive shaft. It is possible to prevent the working fluid in the shaft seal chamber from leaking to the atmosphere due to the pressure difference between the pressure and the atmospheric pressure.

上記ランキンサイクル装置において、前記供給通路は、前記作動流体路における前記排出通路よりも圧力が高い部分に接続され、前記供給通路の少なくとも一部には絞り部が設けられていることが好ましい。これによれば、供給通路から軸シール室を介して排出通路に排出される作動流体の流れをスムーズにすることができる。   In the Rankine cycle apparatus, it is preferable that the supply passage is connected to a portion of the working fluid passage where the pressure is higher than that of the discharge passage, and a throttle portion is provided in at least a part of the supply passage. According to this, the flow of the working fluid discharged from the supply passage to the discharge passage through the shaft seal chamber can be made smooth.

上記ランキンサイクル装置において、前記制御部は、前記検出部により検出された圧力が所定の圧力を下回っている旨の情報を検出したときに前記開閉弁を開弁するように前記開閉弁を制御することが好ましい。   In the Rankine cycle device, the control unit controls the on-off valve so as to open the on-off valve when detecting that the pressure detected by the detection unit is lower than a predetermined pressure. It is preferable.

これによれば、検出部により検出された圧力が所定の圧力を下回っているときには、膨張機の出口からポンプの入口までの間と軸シール室とが排出通路を介して連通するため、軸シール室内の圧力を膨張機の出口からポンプの入口までの間の圧力に近づけることができる。その結果、軸シール室内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室内の作動流体が大気側に漏れてしまうことを防止することができる。   According to this, when the pressure detected by the detection unit is lower than the predetermined pressure, the shaft seal chamber communicates with the shaft seal chamber from the expander outlet to the pump inlet. The pressure in the chamber can be brought close to the pressure between the outlet of the expander and the inlet of the pump. As a result, it is possible to prevent the working fluid in the shaft seal chamber from leaking to the atmosphere due to the differential pressure between the pressure in the shaft seal chamber and the atmospheric pressure.

上記ランキンサイクル装置において、前記検出部は、前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間で圧力を検出することが好ましい。
これによれば、制御部は、膨張機の出口からポンプの入口までの間の圧力の情報を用いて、開閉弁を制御するため、軸シール室内の圧力が所定の圧力よりも高くなってしまうことを防止し易くすることができる。
In the Rankine cycle device, it is preferable that the detection unit detects a pressure between an outlet of the expander and an inlet of the pump.
According to this, since the control unit controls the on-off valve using information on the pressure between the outlet of the expander and the inlet of the pump, the pressure in the shaft seal chamber becomes higher than a predetermined pressure. This can be easily prevented.

上記ランキンサイクル装置において、前記ハウジングと前記駆動軸との間には、前記収容室と前記軸シール室との間をシールするシール部材が設けられていることが好ましい。
これによれば、収容室内の作動流体がハウジングと駆動軸との間を介して軸シール室に流れ込んでしまうことを防止することができる。よって、収容室内の作動流体が軸シール室に流れ込んで、軸シール室内の圧力が高くなってしまうことを防止することができる。
In the Rankine cycle device, it is preferable that a seal member for sealing between the housing chamber and the shaft seal chamber is provided between the housing and the drive shaft.
According to this, it is possible to prevent the working fluid in the storage chamber from flowing into the shaft seal chamber through the space between the housing and the drive shaft. Therefore, it is possible to prevent the working fluid in the storage chamber from flowing into the shaft seal chamber and increasing the pressure in the shaft seal chamber.

この発明によれば、軸シール室内の作動流体が大気側に漏れてしまうことを防止することができる。   According to this invention, it is possible to prevent the working fluid in the shaft seal chamber from leaking to the atmosphere side.

第1の実施形態におけるランキンサイクル装置を示す模式図。The schematic diagram which shows the Rankine-cycle apparatus in 1st Embodiment. 第2の実施形態におけるランキンサイクル装置を示す模式図。The schematic diagram which shows the Rankine-cycle apparatus in 2nd Embodiment. 別の実施形態におけるランキンサイクル装置を示す模式図。The schematic diagram which shows the Rankine-cycle apparatus in another embodiment.

(第1の実施形態)
以下、ランキンサイクル装置を具体化した第1の実施形態を図1にしたがって説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which the Rankine cycle apparatus is embodied will be described with reference to FIG.

図1に示すように、ランキンサイクル装置10は、流体機械であるポンプ11及び膨張機12が一体化されてなる複合流体機械20を有している。そして、ランキンサイクル装置10には、ポンプ11、熱交換器13、膨張機12及び凝縮器14が順次接続されて作動流体が循環する作動流体路15が形成されている。   As shown in FIG. 1, the Rankine cycle apparatus 10 includes a composite fluid machine 20 in which a pump 11 and an expander 12 that are fluid machines are integrated. The Rankine cycle device 10 is formed with a working fluid path 15 through which a working fluid circulates by sequentially connecting a pump 11, a heat exchanger 13, an expander 12, and a condenser 14.

複合流体機械20のハウジング21は、有蓋筒状をなすハウジング本体22と、このハウジング本体22の開口端に接合されたリヤハウジング23とから形成されている。ハウジング本体22内には駆動軸24が収容されている。   The housing 21 of the composite fluid machine 20 is formed of a housing main body 22 having a covered cylindrical shape, and a rear housing 23 joined to the opening end of the housing main body 22. A drive shaft 24 is accommodated in the housing body 22.

ハウジング本体22の蓋部22aのハウジング21内に臨む面には、駆動軸24を取り囲むように凹部221aが形成されている。そして、蓋部22aのハウジング21内に臨む面にサイドプレート26が固着されることにより、凹部221aが閉鎖されて蓋部22aとサイドプレート26との間に収容室としてのポンプ室27が区画されている。ポンプ室27内には、従動ギヤ28が回転可能に収容されている。また、ポンプ室27内には駆動軸24が延びている。ポンプ室27内には、駆動軸24に取着された主動ギヤ29が収容されている。従動ギヤ28と主動ギヤ29とは、互いに噛み合わされた状態でポンプ室27内に収容されている。従動ギヤ28及び主動ギヤ29は、駆動軸24の回転駆動に伴って作動する作動部としてのポンプ作動部30を構成している。   A concave portion 221 a is formed on the surface of the lid portion 22 a of the housing body 22 facing the housing 21 so as to surround the drive shaft 24. Then, the side plate 26 is fixed to the surface of the lid 22a facing the housing 21, whereby the recess 221a is closed, and a pump chamber 27 serving as a storage chamber is defined between the lid 22a and the side plate 26. ing. A driven gear 28 is rotatably accommodated in the pump chamber 27. A drive shaft 24 extends in the pump chamber 27. A main drive gear 29 attached to the drive shaft 24 is accommodated in the pump chamber 27. The driven gear 28 and the main driving gear 29 are accommodated in the pump chamber 27 while being engaged with each other. The driven gear 28 and the main driving gear 29 constitute a pump operating unit 30 as an operating unit that operates in accordance with the rotational drive of the drive shaft 24.

蓋部22aには、ポンプ室27(凹部221a)に連通する吸入通路31が形成されている。吸入通路31は、ハウジング本体22の上面に開口するように複合流体機械20の上部に形成されている。また、蓋部22aには、ポンプ室27(凹部221a)に連通する吐出通路32が形成されている。吐出通路32はポンプ室27の下部に位置するように形成されている。   A suction passage 31 communicating with the pump chamber 27 (recess 221a) is formed in the lid portion 22a. The suction passage 31 is formed in the upper part of the composite fluid machine 20 so as to open on the upper surface of the housing body 22. Further, a discharge passage 32 communicating with the pump chamber 27 (recess 221a) is formed in the lid portion 22a. The discharge passage 32 is formed so as to be positioned below the pump chamber 27.

ハウジング本体22内には、ハウジング21の一部を構成する略円筒状の支持ブロック34が固設されている。そして、支持ブロック34により、ハウジング本体22内がリヤハウジング23側と蓋部22a側とに仕切られている。駆動軸24の他端側(リヤハウジング23側)は、サイドプレート26を貫通して支持ブロック34に挿入されている。また、支持ブロック34と駆動軸24との間には、シール部材34sが配設されている。シール部材34sは、支持ブロック34の内周面と駆動軸24の周面との間をシールしている。   A substantially cylindrical support block 34 constituting a part of the housing 21 is fixed in the housing main body 22. The inside of the housing body 22 is partitioned by the support block 34 into the rear housing 23 side and the lid portion 22a side. The other end side (rear housing 23 side) of the drive shaft 24 passes through the side plate 26 and is inserted into the support block 34. Further, a seal member 34 s is disposed between the support block 34 and the drive shaft 24. The seal member 34 s seals between the inner peripheral surface of the support block 34 and the peripheral surface of the drive shaft 24.

駆動軸24の他端には、駆動軸24の中心軸線Lに対して偏心した位置に偏心軸24aが設けられている。偏心軸24aは駆動軸24の回転により中心軸線Lの周りを公転するようになっている。偏心軸24aにはブッシュ24bが固定されている。ブッシュ24bは偏心軸24aと共に中心軸線Lの周りを公転する。ブッシュ24bにはカウンタウェイト24dが固定されている。   At the other end of the drive shaft 24, an eccentric shaft 24 a is provided at a position eccentric with respect to the central axis L of the drive shaft 24. The eccentric shaft 24 a revolves around the central axis L by the rotation of the drive shaft 24. A bush 24b is fixed to the eccentric shaft 24a. The bush 24b revolves around the central axis L together with the eccentric shaft 24a. A counterweight 24d is fixed to the bush 24b.

膨張機12は、軸受装置24cを介してブッシュ24bに回転可能に支持される可動スクロール35と、支持ブロック34とリヤハウジング23との間で可動スクロール35に対向するようにハウジング本体22に固設される固定スクロール36とからなる作動部としての膨張機部12aを有する。膨張機部12aは、ハウジング本体22内における支持ブロック34とリヤハウジング23との間に区画された収容室12bに収容されている。   The expander 12 is fixed to the housing main body 22 so as to face the movable scroll 35 between the support block 34 and the rear housing 23, and the movable scroll 35 rotatably supported by the bush 24 b via the bearing device 24 c. The expander unit 12a as an operation unit including the fixed scroll 36 is provided. The expander unit 12 a is accommodated in an accommodation chamber 12 b defined between the support block 34 and the rear housing 23 in the housing body 22.

可動スクロール35は、軸受装置24cに支持された円盤状をなす可動側基板35aと、この可動側基板35aから突設された渦巻状の可動側渦巻壁35bとからなる。固定スクロール36は、円盤状をなす固定側基板36aと、この固定側基板36aから可動側基板35aに向けて突設された渦巻状の固定側渦巻壁36bとからなる。そして、可動スクロール35の可動側渦巻壁35bと、固定スクロール36の固定側渦巻壁36bとは互いに噛み合わされて容積変更可能な作動室37を区画する。   The movable scroll 35 includes a movable substrate 35a having a disk shape supported by the bearing device 24c, and a spiral movable movable spiral wall 35b projecting from the movable substrate 35a. The fixed scroll 36 includes a disk-shaped fixed side substrate 36a, and a spiral fixed side spiral wall 36b protruding from the fixed side substrate 36a toward the movable side substrate 35a. The movable-side spiral wall 35b of the movable scroll 35 and the fixed-side spiral wall 36b of the fixed scroll 36 are meshed with each other to define a working chamber 37 whose volume can be changed.

また、固定側基板36aの中央には吸入口36cが形成されている。固定側基板36aとリヤハウジング23との間には、吸入室38が区画されるとともに、この吸入室38は吸入口36cを介して膨張前の作動室37に連通している。   A suction port 36c is formed in the center of the fixed side substrate 36a. A suction chamber 38 is defined between the fixed-side substrate 36a and the rear housing 23, and the suction chamber 38 communicates with the working chamber 37 before expansion through a suction port 36c.

リヤハウジング23には、吸入室38に連通する吸入ポート39が形成されている。さらに、固定スクロール36の内周面と可動スクロール35の最外周面との間には吐出室40が区画されている。吐出室40は、支持ブロック34の透孔34hを介してハウジング本体22内における支持ブロック34とサイドプレート26との間に区画された吐出空間41に連通している。ハウジング本体22の上部には、吐出空間41に連通する吐出ポート42が形成されている。   A suction port 39 communicating with the suction chamber 38 is formed in the rear housing 23. Further, a discharge chamber 40 is defined between the inner peripheral surface of the fixed scroll 36 and the outermost peripheral surface of the movable scroll 35. The discharge chamber 40 communicates with a discharge space 41 defined between the support block 34 and the side plate 26 in the housing body 22 through a through hole 34 h of the support block 34. A discharge port 42 communicating with the discharge space 41 is formed in the upper portion of the housing body 22.

本実施形態では、複合流体機械20のハウジング21は、ポンプ11のハウジングと膨張機12のハウジングとを兼ねている。また、駆動軸24は、ポンプ11のポンプ軸と膨張機12の駆動軸とを兼ねている。   In the present embodiment, the housing 21 of the composite fluid machine 20 serves as both the housing of the pump 11 and the housing of the expander 12. Further, the drive shaft 24 serves as both the pump shaft of the pump 11 and the drive shaft of the expander 12.

ハウジング21内には、ハウジング本体22の蓋部22aと駆動軸24との間をシールする環状の軸シール部材47が収容されている。そして、軸シール部材47、駆動軸24、ハウジング本体22の蓋部22a及びポンプ作動部30により軸シール室46が区画されている。軸シール部材47は、ハウジング本体22の蓋部22aと駆動軸24との間をシールすることによって、軸シール室46内の作動流体が大気側に漏れることを防止する大気軸シールである。軸シール室46は、駆動軸24を取り囲むように環状に形成されている。また、軸シール室46内には、ポンプ室27と軸シール室46との間をシールする環状のシール部材48が収容されている。   An annular shaft seal member 47 that seals between the lid portion 22 a of the housing body 22 and the drive shaft 24 is accommodated in the housing 21. A shaft seal chamber 46 is defined by the shaft seal member 47, the drive shaft 24, the lid portion 22 a of the housing body 22, and the pump operating unit 30. The shaft seal member 47 is an atmospheric shaft seal that prevents the working fluid in the shaft seal chamber 46 from leaking to the atmosphere side by sealing between the lid portion 22 a of the housing body 22 and the drive shaft 24. The shaft seal chamber 46 is formed in an annular shape so as to surround the drive shaft 24. An annular seal member 48 that seals between the pump chamber 27 and the shaft seal chamber 46 is accommodated in the shaft seal chamber 46.

駆動軸24の一端側は、転がり軸受25を介して蓋部22aに回転可能に支持されるとともに、駆動軸24の他端側は、支持ブロック34内に設けられた転がり軸受34aを介して支持ブロック34に回転可能に支持されている。転がり軸受25は、軸シール室46よりも駆動軸24の一端側に配置されている。すなわち、転がり軸受25は、軸シール室46の外側に配置されている。   One end side of the drive shaft 24 is rotatably supported by the lid portion 22a via a rolling bearing 25, and the other end side of the drive shaft 24 is supported via a rolling bearing 34a provided in the support block 34. The block 34 is rotatably supported. The rolling bearing 25 is disposed on one end side of the drive shaft 24 with respect to the shaft seal chamber 46. That is, the rolling bearing 25 is disposed outside the shaft seal chamber 46.

吐出通路32(ポンプ11の出口)は、第1流路50aを介して熱交換器13の吸熱器13a(熱交換器13の入口)に接続されている。また、熱交換器13は、吸熱器13aに加えて放熱器13bを備える。この放熱器13bは、車両エンジンEに接続された排気管E1上に設けられている。そして、車両エンジンEから排出された排気ガスは、放熱器13bで放熱する。よって、ポンプ作動部30の作動によってポンプ室27から吐出された作動流体は、熱交換器13の吸熱器13aと放熱器13bとの間での熱交換により車両エンジンEからの排熱によって加熱される。   The discharge passage 32 (the outlet of the pump 11) is connected to the heat absorber 13a (the inlet of the heat exchanger 13) of the heat exchanger 13 through the first flow path 50a. The heat exchanger 13 includes a heat radiator 13b in addition to the heat absorber 13a. The radiator 13b is provided on an exhaust pipe E1 connected to the vehicle engine E. And the exhaust gas discharged | emitted from the vehicle engine E is thermally radiated with the heat radiator 13b. Therefore, the working fluid discharged from the pump chamber 27 by the operation of the pump operating unit 30 is heated by the exhaust heat from the vehicle engine E by heat exchange between the heat absorber 13a and the heat radiator 13b of the heat exchanger 13. The

熱交換器13の吸熱器13aの出口(熱交換器13の出口)は、第2流路50bを介して吸入ポート39(膨張機12の入口)に接続されている。そして、熱交換器13で加熱されて気化した高温高圧の作動流体は、第2流路50b、吸入ポート39、吸入室38及び吸入口36cを介して作動室37に吸入される。作動室37に吸入された作動流体は、作動室37で膨張し、作動流体の持つ熱量の一部が機械的エネルギとして取り出されて、図示しない発電機による発電や車両エンジンEのトルク補助等が行われる。   The outlet of the heat absorber 13a of the heat exchanger 13 (the outlet of the heat exchanger 13) is connected to the suction port 39 (the inlet of the expander 12) via the second flow path 50b. The high-temperature and high-pressure working fluid heated and vaporized by the heat exchanger 13 is sucked into the working chamber 37 through the second flow path 50b, the suction port 39, the suction chamber 38, and the suction port 36c. The working fluid sucked into the working chamber 37 expands in the working chamber 37, and a part of the heat quantity of the working fluid is taken out as mechanical energy, and power generation by a generator (not shown), torque assistance of the vehicle engine E, and the like are performed. Done.

吐出ポート42(膨張機12の出口)は、第3流路50cを介して凝縮器14の入口に接続されている。そして、膨張機12で膨張した高温低圧の作動流体は、第3流路50cを介して凝縮器14へ吐出される。凝縮器14へ吐出された作動流体は、外気との熱交換によって凝縮されて液化される。   The discharge port 42 (exit of the expander 12) is connected to the inlet of the condenser 14 via the third flow path 50c. The high-temperature and low-pressure working fluid expanded by the expander 12 is discharged to the condenser 14 via the third flow path 50c. The working fluid discharged to the condenser 14 is condensed and liquefied by heat exchange with the outside air.

凝縮器14の出口は、第4流路50dを介して気液分離器17の入口に接続されている。気液分離器17には、凝縮器14によって凝縮されて液化した作動流体と、凝縮器14によって凝縮されずに気体のままの状態の作動流体とが混在した飽和状態で第4流路50dを介して吸入される。気液分離器17は、液化した作動流体と気体のままの状態の作動流体とを分離する。気液分離器17の出口は、第5流路50eを介して過冷却器16の入口に接続されている。そして、気液分離器17によって分離された液体の作動流体は、第5流路50eを介して過冷却器16に送られるとともに、過冷却器16によって冷却される。   The outlet of the condenser 14 is connected to the inlet of the gas-liquid separator 17 via the fourth flow path 50d. The gas-liquid separator 17 is provided with a fourth flow path 50d in a saturated state in which the working fluid condensed and liquefied by the condenser 14 and the working fluid that is not condensed by the condenser 14 and remains in a gaseous state are mixed. Inhaled through. The gas-liquid separator 17 separates the liquefied working fluid from the working fluid in a gas state. The outlet of the gas-liquid separator 17 is connected to the inlet of the supercooler 16 via the fifth flow path 50e. Then, the liquid working fluid separated by the gas-liquid separator 17 is sent to the supercooler 16 via the fifth flow path 50 e and is cooled by the supercooler 16.

過冷却器16の出口は、第6流路50fを介して吸入通路31(ポンプ11の入口)に接続されている。そして、過冷却器16で冷却された温度の低い作動流体は、第6流路50f及び吸入通路31を介してポンプ室27に吸入される。このとき、過冷却器16で冷却された温度の低い作動流体がポンプ室27に送り込まれるため、ポンプ室27内でのキャビテーションの発生が抑えられている。そして、ポンプ作動部30の作動により作動流体が作動流体路15を循環する。よって、ランキンサイクル装置10では、作動流体は、複合流体機械20の膨張機12、凝縮器14、気液分離器17、過冷却器16、複合流体機械20のポンプ11、熱交換器13の並び順に沿って回路を流れるようになっている。   The outlet of the subcooler 16 is connected to the suction passage 31 (the inlet of the pump 11) via the sixth flow path 50f. The low-temperature working fluid cooled by the subcooler 16 is sucked into the pump chamber 27 through the sixth flow path 50 f and the suction path 31. At this time, since the working fluid having a low temperature cooled by the subcooler 16 is sent into the pump chamber 27, the occurrence of cavitation in the pump chamber 27 is suppressed. Then, the working fluid circulates through the working fluid path 15 by the operation of the pump operating unit 30. Therefore, in the Rankine cycle apparatus 10, the working fluid is an array of the expander 12, the condenser 14, the gas-liquid separator 17, the supercooler 16, the pump 11 of the composite fluid machine 20, and the heat exchanger 13 of the composite fluid machine 20. It flows through the circuit along the order.

軸シール室46には、軸シール室46に作動流体を供給する供給通路51aと、軸シール室46内の作動流体を作動流体路15に排出する排出通路51bとが接続されている。供給通路51aは、第2流路50b(熱交換器13の出口と膨張機12の入口との間)に接続されている。供給通路51aには絞り部51sが設けられており、供給通路51aを流れる作動流体は、絞り部51sにより減圧されている。排出通路51bは、第3流路50cに接続されている。よって、排出通路51bは、膨張機12の出口からポンプ11の入口までの間に接続されている。また、供給通路51aは、作動流体路15における排出通路51bよりも圧力が高い部分に接続されている。   A supply passage 51 a that supplies the working fluid to the shaft seal chamber 46 and a discharge passage 51 b that discharges the working fluid in the shaft seal chamber 46 to the working fluid passage 15 are connected to the shaft seal chamber 46. The supply passage 51a is connected to the second flow path 50b (between the outlet of the heat exchanger 13 and the inlet of the expander 12). The supply passage 51a is provided with a throttle portion 51s, and the working fluid flowing through the supply passage 51a is decompressed by the throttle portion 51s. The discharge passage 51b is connected to the third flow path 50c. Therefore, the discharge passage 51 b is connected between the outlet of the expander 12 and the inlet of the pump 11. The supply passage 51a is connected to a portion of the working fluid passage 15 where the pressure is higher than that of the discharge passage 51b.

排出通路51bには開閉弁52が配設されている。開閉弁52は制御部55の制御を受ける。さらに、ランキンサイクル装置10は、膨張機12の出口からポンプ11の入口までの間の圧力を検出する検出部としての圧力センサ53を有する。本実施形態では、圧力センサ53は第6流路50fに配設されている。圧力センサ53は制御部55に電気的に接続されている。圧力センサ53により検出された情報は制御部55に送られる。   An open / close valve 52 is disposed in the discharge passage 51b. The on-off valve 52 is controlled by the control unit 55. Furthermore, the Rankine cycle apparatus 10 includes a pressure sensor 53 as a detection unit that detects a pressure between the outlet of the expander 12 and the inlet of the pump 11. In the present embodiment, the pressure sensor 53 is disposed in the sixth flow path 50f. The pressure sensor 53 is electrically connected to the control unit 55. Information detected by the pressure sensor 53 is sent to the control unit 55.

制御部55は、圧力センサ53により検出された圧力が所定の圧力に達した旨の情報が圧力センサ53から送られることで、開閉弁52を閉弁するように開閉弁52を制御する。ここで、「所定の圧力」とは、軸シール部材47の耐圧(軸シール部材47が耐え得ることが可能な限界圧力)よりも低い圧力である。本実施形態では、「所定の圧力」を、ランキンサイクル装置10の通常運転状態において生じ得る圧力の最大値である軸シール部材47の設計圧力とする。また、制御部55は、圧力センサ53により検出された圧力が所定の圧力を下回っている旨の情報が圧力センサ53から送られることで、開閉弁52を開弁するように開閉弁52を制御する。   The control unit 55 controls the on-off valve 52 so as to close the on-off valve 52 when information indicating that the pressure detected by the pressure sensor 53 has reached a predetermined pressure is sent from the pressure sensor 53. Here, the “predetermined pressure” is a pressure lower than the pressure resistance of the shaft seal member 47 (a limit pressure that the shaft seal member 47 can withstand). In the present embodiment, the “predetermined pressure” is the design pressure of the shaft seal member 47 that is the maximum value of the pressure that can be generated in the normal operation state of the Rankine cycle apparatus 10. In addition, the control unit 55 controls the on-off valve 52 to open the on-off valve 52 when information indicating that the pressure detected by the pressure sensor 53 is lower than a predetermined pressure is sent from the pressure sensor 53. To do.

次に、第1の実施形態の作用について説明する。
供給通路51aから軸シール室46を介して排出通路51bに排出される作動流体によって軸シール部材47が潤滑される。また、排出通路51bが、膨張機12の出口からポンプ11の入口までの間に接続されているため、軸シール室46内の圧力が、膨張機12の出口からポンプ11の入口までの間の圧力に近づく。よって、軸シール室46内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室46内の作動流体が大気側に漏れてしまうことが防止される。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
The shaft seal member 47 is lubricated by the working fluid discharged from the supply passage 51a through the shaft seal chamber 46 to the discharge passage 51b. Further, since the discharge passage 51b is connected between the outlet of the expander 12 and the inlet of the pump 11, the pressure in the shaft seal chamber 46 is between the outlet of the expander 12 and the inlet of the pump 11. Approaching pressure. Therefore, the working fluid in the shaft seal chamber 46 is prevented from leaking to the atmosphere due to the differential pressure between the pressure in the shaft seal chamber 46 and the atmospheric pressure.

ここで、本実施形態では、排出通路51bには絞り部が設けられていない。このため、排出通路51bに絞り部を設けることで、軸シール室46内の圧力が、供給通路51a側の圧力と、膨張機12の出口からポンプ11の入口までの間の圧力との間の中間圧になってしまうといったことが無い。よって、軸シール室46内の圧力が常に一定である中間圧となって、軸シール部材47に常に一定の圧力が加わってしまうといったことが防止される。   Here, in this embodiment, the throttle part is not provided in the discharge passage 51b. For this reason, by providing the throttle part in the discharge passage 51b, the pressure in the shaft seal chamber 46 is between the pressure on the supply passage 51a side and the pressure between the outlet of the expander 12 and the inlet of the pump 11. There is no such thing as intermediate pressure. Accordingly, it is possible to prevent the pressure in the shaft seal chamber 46 from becoming an intermediate pressure that is always constant and the constant pressure being constantly applied to the shaft seal member 47.

車両の走行時に生じる負荷変動によって、車両エンジンEに掛かる負荷が大きくなると、車両エンジンEからの排熱の温度が上昇する。すると、熱交換器13で車両エンジンEからの排熱と熱交換される作動流体の温度も上昇する。作動流体の温度が上昇すればするほど、凝縮器14において、作動流体を凝縮させて液化するために必要な凝縮圧力が高くなる。その結果、作動流体路15における膨張機12の出口からポンプ11の入口までの圧力が高くなる。   When the load applied to the vehicle engine E increases due to load fluctuations that occur when the vehicle travels, the temperature of exhaust heat from the vehicle engine E rises. Then, the temperature of the working fluid heat-exchanged with the exhaust heat from the vehicle engine E by the heat exchanger 13 also rises. The higher the temperature of the working fluid, the higher the condensation pressure required to condense and liquefy the working fluid in the condenser 14. As a result, the pressure from the outlet of the expander 12 to the inlet of the pump 11 in the working fluid path 15 increases.

制御部55は、圧力センサ53により検出された圧力が所定の圧力に達した旨の情報が圧力センサ53から送られることで、開閉弁52を閉弁するように開閉弁52を制御する。これにより、第3流路50cと軸シール室46とが非連通となり、軸シール室46内の圧力が所定の圧力よりも高くなってしまうことが防止される。その結果、軸シール室46内の圧力が軸シール部材47の耐圧を上回って、軸シール部材47がハウジング本体22の蓋部22aと駆動軸24との間をシールすることができなくなってしまうことが防止され、軸シール室46内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室46内の作動流体が大気側に漏れてしまうことが防止される。   The control unit 55 controls the on-off valve 52 so as to close the on-off valve 52 when information indicating that the pressure detected by the pressure sensor 53 has reached a predetermined pressure is sent from the pressure sensor 53. As a result, the third flow path 50c and the shaft seal chamber 46 are not in communication, and the pressure in the shaft seal chamber 46 is prevented from becoming higher than a predetermined pressure. As a result, the pressure in the shaft seal chamber 46 exceeds the pressure resistance of the shaft seal member 47, and the shaft seal member 47 cannot seal between the lid portion 22 a of the housing body 22 and the drive shaft 24. This prevents the working fluid in the shaft seal chamber 46 from leaking to the atmosphere due to the differential pressure between the pressure in the shaft seal chamber 46 and the atmospheric pressure.

そして、制御部55は、圧力センサ53により検出された圧力が所定の圧力を下回っている旨の情報が圧力センサ53から送られると、開閉弁52を開弁するように開閉弁52を制御する。これにより、膨張機12の出口からポンプ11の入口までの間の圧力が所定の圧力を下回っているときには、第3流路50cと軸シール室46とが排出通路51bを介して連通するため、軸シール室46内の圧力が膨張機12の出口からポンプ11の入口までの間の圧力に近づく。その結果、軸シール室46内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室46内の作動流体が大気側に漏れてしまうことが防止される。   And the control part 55 will control the on-off valve 52 so that the on-off valve 52 may be opened, if the information to the effect that the pressure detected by the pressure sensor 53 is less than predetermined pressure is sent from the pressure sensor 53. . Thereby, when the pressure between the outlet of the expander 12 and the inlet of the pump 11 is lower than a predetermined pressure, the third flow path 50c and the shaft seal chamber 46 communicate with each other via the discharge passage 51b. The pressure in the shaft seal chamber 46 approaches the pressure between the outlet of the expander 12 and the inlet of the pump 11. As a result, the working fluid in the shaft seal chamber 46 is prevented from leaking to the atmosphere due to the pressure difference between the pressure in the shaft seal chamber 46 and the atmospheric pressure.

第1の実施形態では以下の効果を得ることができる。
(1)ランキンサイクル装置10は、排出通路51bを開閉する開閉弁52と、膨張機12の出口からポンプ11の入口までの間の圧力を検出する圧力センサ53とを有する。さらに、ランキンサイクル装置10は、圧力センサ53が膨張機12の出口からポンプ11の入口までの間の圧力が所定の圧力に達した旨の情報を検出したときに開閉弁52を閉弁するように開閉弁52を制御する制御部55を有する。これによれば、制御部55は、圧力センサ53が膨張機12の出口からポンプ11の入口までの間の圧力が所定の圧力に達した旨の情報を検出したときに開閉弁52を閉弁するように開閉弁52を制御する。このため、膨張機12の出口からポンプ11の入口までの間と軸シール室46とが非連通となり、軸シール室46内の圧力が所定の圧力よりも高くなってしまうことを防止することができる。その結果、軸シール室46内の圧力が軸シール部材47の耐圧を上回って、軸シール部材47がハウジング本体22の蓋部22aと駆動軸24との間をシールすることができなくなってしまうことを防止することができ、軸シール室46内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室46内の作動流体が大気側に漏れてしまうことを防止することができる。
In the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The Rankine cycle apparatus 10 includes an on-off valve 52 that opens and closes the discharge passage 51b, and a pressure sensor 53 that detects a pressure between the outlet of the expander 12 and the inlet of the pump 11. Further, the Rankine cycle apparatus 10 closes the on-off valve 52 when the pressure sensor 53 detects information that the pressure between the outlet of the expander 12 and the inlet of the pump 11 has reached a predetermined pressure. And a control unit 55 for controlling the on-off valve 52. According to this, the control unit 55 closes the on-off valve 52 when the pressure sensor 53 detects information that the pressure between the outlet of the expander 12 and the inlet of the pump 11 has reached a predetermined pressure. Thus, the on-off valve 52 is controlled. For this reason, the shaft seal chamber 46 is not in communication with the space between the outlet of the expander 12 and the inlet of the pump 11, thereby preventing the pressure in the shaft seal chamber 46 from becoming higher than a predetermined pressure. it can. As a result, the pressure in the shaft seal chamber 46 exceeds the pressure resistance of the shaft seal member 47, and the shaft seal member 47 cannot seal between the lid portion 22 a of the housing body 22 and the drive shaft 24. It is possible to prevent the working fluid in the shaft seal chamber 46 from leaking to the atmosphere due to the differential pressure between the pressure in the shaft seal chamber 46 and the atmospheric pressure.

(2)供給通路51aは、作動流体路15における排出通路51bよりも圧力が高い部分に接続され、供給通路51aには絞り部51sが設けられている。これによれば、供給通路51aから軸シール室46を介して排出通路51bに排出される作動流体の流れをスムーズにすることができる。   (2) The supply passage 51a is connected to a portion of the working fluid passage 15 where the pressure is higher than that of the discharge passage 51b, and the supply passage 51a is provided with a throttle portion 51s. According to this, the flow of the working fluid discharged from the supply passage 51a to the discharge passage 51b through the shaft seal chamber 46 can be made smooth.

(3)制御部55は、圧力センサ53が膨張機12の出口からポンプ11の入口までの間の圧力が所定の圧力を下回っている旨の情報を検出したときに開閉弁52を開弁するように開閉弁52を制御する。これによれば、膨張機12の出口からポンプ11の入口までの間の圧力が所定の圧力を下回っているときには、膨張機12の出口からポンプ11の入口までの間と軸シール室46とが排出通路51bを介して連通するため、軸シール室46内の圧力を膨張機12の出口からポンプ11の入口までの間の圧力に近づけることができる。その結果、軸シール室46内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室46内の作動流体が大気側に漏れてしまうことを防止することができる。   (3) The control unit 55 opens the on-off valve 52 when the pressure sensor 53 detects information that the pressure between the outlet of the expander 12 and the inlet of the pump 11 is lower than a predetermined pressure. Thus, the on-off valve 52 is controlled. According to this, when the pressure between the outlet of the expander 12 and the inlet of the pump 11 is lower than a predetermined pressure, the space between the outlet of the expander 12 and the inlet of the pump 11 and the shaft seal chamber 46 are reduced. Since the communication is made via the discharge passage 51b, the pressure in the shaft seal chamber 46 can be brought close to the pressure between the outlet of the expander 12 and the inlet of the pump 11. As a result, it is possible to prevent the working fluid in the shaft seal chamber 46 from leaking to the atmosphere due to the differential pressure between the pressure in the shaft seal chamber 46 and the atmospheric pressure.

(4)圧力センサ53は、膨張機12の出口からポンプ11の入口までの間の圧力を検出する。これによれば、制御部55は、膨張機12の出口からポンプ11の入口までの間の圧力の情報を用いて、開閉弁52を制御するため、軸シール室46内の圧力が所定の圧力よりも高くなってしまうことを防止し易くすることができる。   (4) The pressure sensor 53 detects the pressure between the outlet of the expander 12 and the inlet of the pump 11. According to this, since the control unit 55 controls the on-off valve 52 using information on the pressure between the outlet of the expander 12 and the inlet of the pump 11, the pressure in the shaft seal chamber 46 is a predetermined pressure. It can be made easy to prevent becoming higher.

(5)ハウジング本体22と駆動軸24との間に、ポンプ室27と軸シール室46との間をシールするシール部材48を設けた。これによれば、ポンプ室27内の作動流体がハウジング本体22と駆動軸24との間を介して軸シール室46に流れ込んでしまうことを防止することができる。よって、ポンプ室27内の作動流体が軸シール室46に流れ込んで、軸シール室46内の圧力が高くなってしまうことを防止することができる。   (5) A seal member 48 that seals between the pump chamber 27 and the shaft seal chamber 46 is provided between the housing body 22 and the drive shaft 24. According to this, it is possible to prevent the working fluid in the pump chamber 27 from flowing into the shaft seal chamber 46 between the housing body 22 and the drive shaft 24. Therefore, it is possible to prevent the working fluid in the pump chamber 27 from flowing into the shaft seal chamber 46 and increasing the pressure in the shaft seal chamber 46.

(第2の実施形態)
以下、本発明を具体化した第2の実施形態を図2にしたがって説明する。なお、以下に説明する実施形態では、既に説明した第1の実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment described below, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the redundant description thereof is omitted or simplified.

図2に示すように、ポンプ11と膨張機20Aとは別体になっている。膨張機20Aのハウジング21Aは、有蓋筒状をなすハウジング本体22Aと、このハウジング本体22Aの開口端に接合されたリヤハウジング23Aとから形成されている。ハウジング本体22A内には駆動軸24Aが収容されている。   As shown in FIG. 2, the pump 11 and the expander 20A are separate bodies. A housing 21A of the expander 20A is formed of a housing main body 22A having a covered cylindrical shape and a rear housing 23A joined to an opening end of the housing main body 22A. A drive shaft 24A is accommodated in the housing main body 22A.

ハウジング本体22A内には、ハウジング21Aの一部を構成する略円筒状の支持ブロック34Aが固設されている。そして、支持ブロック34Aにより、ハウジング本体22A内がリヤハウジング23A側とハウジング本体22Aの蓋部22a側とに仕切られている。駆動軸24Aの他端側(リヤハウジング23A側)は、支持ブロック34Aに挿入されている。ハウジング本体22内における支持ブロック34とリヤハウジング23Aとの間に区画された収容室12bには、膨張機部12aが収容されている。   A substantially cylindrical support block 34A constituting a part of the housing 21A is fixed in the housing main body 22A. Then, the housing main body 22A is partitioned by the support block 34A into the rear housing 23A side and the lid portion 22a side of the housing main body 22A. The other end side (rear housing 23A side) of the drive shaft 24A is inserted into the support block 34A. The expander portion 12a is accommodated in the accommodating chamber 12b defined between the support block 34 and the rear housing 23A in the housing main body 22.

ハウジング21A内には、ハウジング本体22Aの蓋部22aと駆動軸24Aとの間をシールする環状の軸シール部材47Aが収容されている。そして、軸シール部材47A、駆動軸24A及びハウジング本体22Aの蓋部22aにより軸シール室46Aが区画されている。軸シール部材47Aは、ハウジング本体22Aの蓋部22aと駆動軸24Aとの間をシールすることによって、軸シール室46A内の作動流体が大気側に漏れることを防止する大気軸シールである。軸シール室46Aは、駆動軸24Aを取り囲むように環状に形成されている。また、支持ブロック34Aと駆動軸24Aとの間には、収容室12bと軸シール室46Aとの間をシールする環状のシール部材34sが配設されている。   An annular shaft seal member 47A that seals between the lid portion 22a of the housing main body 22A and the drive shaft 24A is accommodated in the housing 21A. A shaft seal chamber 46A is defined by the shaft seal member 47A, the drive shaft 24A, and the lid portion 22a of the housing body 22A. The shaft seal member 47A is an atmospheric shaft seal that prevents the working fluid in the shaft seal chamber 46A from leaking to the atmosphere side by sealing between the lid portion 22a of the housing body 22A and the drive shaft 24A. The shaft seal chamber 46A is formed in an annular shape so as to surround the drive shaft 24A. An annular seal member 34s that seals between the storage chamber 12b and the shaft seal chamber 46A is disposed between the support block 34A and the drive shaft 24A.

吐出空間41と軸シール室46Aとは供給通路61を介して連通している。供給通路61には、供給通路61の開度を調整可能な開度調整弁61vが配設されている。開度調整弁61vは制御部55の制御を受ける。供給通路61を流れる作動流体は、開度調整弁61vにより減圧されている。よって、開度調整弁61vは絞り部として機能する。また、軸シール室46Aは、排出通路51Aを介して第3流路50cに連通している。   The discharge space 41 and the shaft seal chamber 46A communicate with each other via a supply passage 61. The supply passage 61 is provided with an opening adjustment valve 61 v that can adjust the opening of the supply passage 61. The opening adjustment valve 61v is controlled by the control unit 55. The working fluid flowing through the supply passage 61 is decompressed by the opening adjustment valve 61v. Therefore, the opening adjustment valve 61v functions as a throttle part. Further, the shaft seal chamber 46A communicates with the third flow path 50c via the discharge passage 51A.

供給通路61及び排出通路51Aは、作動流体路15における低圧側に接続されている。排出通路51Aは、作動流体路15における供給通路61が接続されている部位よりも作動流体の流通方向の下流側に接続されている。供給通路61が接続されている吐出空間41の圧力は、第3流路50cの分だけ圧損が生じることから、排出通路51Aが接続されている第3流路50cの圧力よりも高くなっている。   The supply passage 61 and the discharge passage 51A are connected to the low pressure side of the working fluid passage 15. The discharge passage 51A is connected to the downstream side in the working fluid flow direction from the portion of the working fluid passage 15 where the supply passage 61 is connected. The pressure in the discharge space 41 to which the supply passage 61 is connected is higher than the pressure in the third passage 50c to which the discharge passage 51A is connected because pressure loss occurs by the amount of the third passage 50c. .

排出通路51Aには開閉弁52Aが配設されている。開閉弁52Aは制御部55の制御を受ける。制御部55は、圧力センサ53により検出された圧力が所定の圧力に達した旨の情報が圧力センサ53から送られることで、開度調整弁61v及び開閉弁52Aを閉弁するように開度調整弁61v及び開閉弁52Aを制御する。また、制御部55は、圧力センサ53により検出された圧力が所定の圧力を下回っている旨の情報が圧力センサ53から送られることで、開度調整弁61v及び開閉弁52Aを開弁するように開度調整弁61v及び開閉弁52Aを制御する。   An open / close valve 52A is disposed in the discharge passage 51A. The on-off valve 52A is controlled by the control unit 55. The control unit 55 sends the information that the pressure detected by the pressure sensor 53 has reached a predetermined pressure from the pressure sensor 53, so that the opening degree adjustment valve 61v and the opening / closing valve 52A are closed. The adjustment valve 61v and the on-off valve 52A are controlled. In addition, the control unit 55 sends information indicating that the pressure detected by the pressure sensor 53 is below a predetermined pressure from the pressure sensor 53, so that the opening adjustment valve 61v and the on-off valve 52A are opened. The opening adjustment valve 61v and the opening / closing valve 52A are controlled.

次に、第2の実施形態の作用について説明する。
供給通路61から軸シール室46Aを介して排出通路51Aに排出される作動流体によって軸シール部材47Aが潤滑される。また、排出通路51Aが、膨張機20Aの出口からポンプ11の入口までの間に接続されているため、軸シール室46A内の圧力が、膨張機20Aの出口からポンプ11の入口までの間の圧力に近づく。よって、軸シール室46A内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室46A内の作動流体が大気側に漏れてしまうことが防止される。
Next, the operation of the second embodiment will be described.
The shaft seal member 47A is lubricated by the working fluid discharged from the supply passage 61 to the discharge passage 51A through the shaft seal chamber 46A. Further, since the discharge passage 51A is connected between the outlet of the expander 20A and the inlet of the pump 11, the pressure in the shaft seal chamber 46A is increased between the outlet of the expander 20A and the inlet of the pump 11. Approaching pressure. Therefore, the working fluid in the shaft seal chamber 46A is prevented from leaking to the atmosphere due to the differential pressure between the pressure in the shaft seal chamber 46A and the atmospheric pressure.

制御部55は、圧力センサ53により検出された圧力が所定の圧力に達した旨の情報が圧力センサ53から送られることで、開度調整弁61v及び開閉弁52Aを閉弁するように開度調整弁61v及び開閉弁52Aを制御する。これにより、吐出空間41と軸シール室46Aとが非連通となるとともに、第3流路50cと軸シール室46Aとが非連通となり、軸シール室46A内の圧力が所定の圧力よりも高くなってしまうことが防止される。その結果、軸シール室46A内の圧力が軸シール部材47Aの耐圧を上回って、軸シール部材47Aがハウジング本体22Aの蓋部22aと駆動軸24Aとの間をシールすることができなくなってしまうことが防止され、軸シール室46A内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室46A内の作動流体が大気側に漏れてしまうことが防止される。   The control unit 55 sends the information that the pressure detected by the pressure sensor 53 has reached a predetermined pressure from the pressure sensor 53, so that the opening degree adjustment valve 61v and the opening / closing valve 52A are closed. The adjustment valve 61v and the on-off valve 52A are controlled. As a result, the discharge space 41 and the shaft seal chamber 46A are disconnected from each other, and the third flow path 50c and the shaft seal chamber 46A are disconnected from each other, so that the pressure in the shaft seal chamber 46A becomes higher than a predetermined pressure. Is prevented. As a result, the pressure in the shaft seal chamber 46A exceeds the pressure resistance of the shaft seal member 47A, and the shaft seal member 47A cannot seal between the lid portion 22a of the housing body 22A and the drive shaft 24A. This prevents the working fluid in the shaft seal chamber 46A from leaking to the atmosphere due to the differential pressure between the pressure in the shaft seal chamber 46A and the atmospheric pressure.

そして、制御部55は、圧力センサ53により検出された圧力が所定の圧力を下回っている旨の情報が圧力センサ53から送られることで、開度調整弁61v及び開閉弁52Aを開弁するように開度調整弁61v及び開閉弁52Aを制御する。これにより、膨張機12の出口からポンプ11の入口までの間の圧力が所定の圧力を下回っているときには、第3流路50cと軸シール室46Aとが排出通路51Aを介して連通するため、軸シール室46A内の圧力が膨張機20Aの出口からポンプ11の入口までの間の圧力に近づく。その結果、軸シール室46A内の圧力と大気圧との差圧によって、軸シール室46A内の作動流体が大気側に漏れてしまうことが防止される。   Then, the control unit 55 sends information indicating that the pressure detected by the pressure sensor 53 is lower than the predetermined pressure, so that the opening degree adjusting valve 61v and the opening / closing valve 52A are opened. The opening adjustment valve 61v and the opening / closing valve 52A are controlled. Thereby, when the pressure between the outlet of the expander 12 and the inlet of the pump 11 is lower than a predetermined pressure, the third flow path 50c and the shaft seal chamber 46A communicate with each other via the discharge passage 51A. The pressure in the shaft seal chamber 46A approaches the pressure between the outlet of the expander 20A and the inlet of the pump 11. As a result, the working fluid in the shaft seal chamber 46A is prevented from leaking to the atmosphere due to the differential pressure between the pressure in the shaft seal chamber 46A and the atmospheric pressure.

したがって、第2の実施形態によれば、第1の実施形態の効果(1)〜(5)と同様の効果を得ることができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
Therefore, according to the second embodiment, the same effects as the effects (1) to (5) of the first embodiment can be obtained.
In addition, you may change the said embodiment as follows.

○ 図3に示すように、第2の実施形態において、例えば、第2流路50b(熱交換器13の出口から膨張機20Aの入口までの間)と軸シール室46Aとが供給通路61Aを介して連通していてもよい。供給通路61Aには切換弁62vが配設されている。切換弁62vは、制御部55の制御を受ける。制御部55は、圧力センサ53により検出された圧力が所定の圧力に達した旨の情報が圧力センサ53から送られることで、切換弁62vを閉弁するように切換弁62vを制御する。また、供給通路61Aには絞り部61sが設けられており、供給通路61Aを流れる作動流体は、絞り部61sにより減圧されている。これによれば、熱交換器13の出口から膨張機20Aの入口までの間を流れる作動流体を、膨張機20Aを迂回した供給通路61Aを介して軸シール室46Aに供給することで、作動流体に含まれる潤滑油により軸シール部材47Aと駆動軸24Aとの間の潤滑を良好なものとすることができる。   As shown in FIG. 3, in the second embodiment, for example, the second flow path 50b (between the outlet of the heat exchanger 13 and the inlet of the expander 20A) and the shaft seal chamber 46A pass through the supply passage 61A. You may communicate through. A switching valve 62v is disposed in the supply passage 61A. The switching valve 62v is controlled by the control unit 55. The control unit 55 controls the switching valve 62v so as to close the switching valve 62v when information indicating that the pressure detected by the pressure sensor 53 has reached a predetermined pressure is sent from the pressure sensor 53. The supply passage 61A is provided with a throttle portion 61s, and the working fluid flowing through the supply passage 61A is decompressed by the throttle portion 61s. According to this, the working fluid that flows between the outlet of the heat exchanger 13 and the inlet of the expander 20A is supplied to the shaft seal chamber 46A via the supply passage 61A that bypasses the expander 20A. The lubrication oil contained in can improve the lubrication between the shaft seal member 47A and the drive shaft 24A.

○ 図3に示す実施形態において、切換弁62vを削除してもよい。この場合において、膨張機12の出口からポンプ11の入口までの間の圧力が所定の圧力に達したとしても、絞り部61sによって減圧されるため、第2流路50bからの作動流体が供給通路61Aを介して軸シール室46Aに流れることで、軸シール室46Aの圧力がすぐに所定の圧力に達してしまうことは無い。   In the embodiment shown in FIG. 3, the switching valve 62v may be deleted. In this case, even if the pressure from the outlet of the expander 12 to the inlet of the pump 11 reaches a predetermined pressure, the working fluid from the second flow path 50b is supplied to the supply passage because the pressure is reduced by the throttle 61s. By flowing into the shaft seal chamber 46A via 61A, the pressure in the shaft seal chamber 46A does not immediately reach a predetermined pressure.

○ 第1の実施形態において、供給通路51aが、熱交換器13の出口から過冷却器16の入口までの間に接続されていてもよい。例えば、供給通路51aが気液分離器17に接続されていてもよい。気液分離器17は、凝縮器14によって凝縮されて液化した作動流体と、凝縮器14によって凝縮されずに気体のままの状態の作動流体とが混合した確実な飽和状態であり、飽和状態の作動流体を、供給通路51aを介して軸シール室46に供給することができる。その結果、軸シール室46を飽和状態とすることができる。飽和状態とは、少しでも熱が加えられれば、作動流体が気化した気体の状態になるため、軸シール部材47と駆動軸24との摺動により発生する熱によって摺動部分の作動流体を飽和状態から気体の状態にすることができ、液体の作動流体と潤滑油とが混ざることにより、潤滑油の粘性が低下してしまうことを抑制することができる。過冷却器16によって冷却されて液化した状態の作動流体は過冷却状態となっているため、軸シール部材47と駆動軸24との摺動により発生する熱のみでは気化することはできない。したがって、過冷却器16によって冷却されて液化した状態の作動流体に含まれる潤滑油で軸シール部材47と駆動軸24との間の潤滑を行う場合に比べると、軸シール部材47と駆動軸24との間の潤滑性能を良好なものとすることができる。   In the first embodiment, the supply passage 51 a may be connected between the outlet of the heat exchanger 13 and the inlet of the subcooler 16. For example, the supply passage 51 a may be connected to the gas-liquid separator 17. The gas-liquid separator 17 is a saturated state in which the working fluid condensed and liquefied by the condenser 14 is mixed with the working fluid in a gas state without being condensed by the condenser 14. The working fluid can be supplied to the shaft seal chamber 46 via the supply passage 51a. As a result, the shaft seal chamber 46 can be saturated. In the saturated state, if even a little heat is applied, the working fluid becomes a vaporized gas state. Therefore, the working fluid in the sliding portion is saturated by the heat generated by the sliding between the shaft seal member 47 and the drive shaft 24. The state can be changed to a gas state, and the viscosity of the lubricating oil can be prevented from being lowered by mixing the liquid working fluid and the lubricating oil. Since the working fluid cooled and liquefied by the supercooler 16 is in a supercooled state, it cannot be vaporized only by the heat generated by the sliding between the shaft seal member 47 and the drive shaft 24. Therefore, the shaft seal member 47 and the drive shaft 24 are compared with the case where the lubricant between the shaft seal member 47 and the drive shaft 24 is lubricated with the lubricating oil contained in the working fluid cooled and liquefied by the subcooler 16. The lubricating performance between the two can be improved.

○ 第1の実施形態において、ポンプ11と膨張機12とが別体であってもよい。この場合、ポンプ11のポンプ軸と膨張機12の駆動軸とが一つの駆動軸で兼用されていてもよいし、ポンプ11のポンプ軸と膨張機12の駆動軸とがそれぞれ個々に設けられていてもよい。   In the first embodiment, the pump 11 and the expander 12 may be separate. In this case, the pump shaft of the pump 11 and the drive shaft of the expander 12 may be used as a single drive shaft, or the pump shaft of the pump 11 and the drive shaft of the expander 12 are provided individually. May be.

○ 上記各実施形態において、圧力センサ53は、膨張機12,20Aの出口からポンプ11の入口までの間及び開閉弁52,52Aまでの間で圧力を検出可能な位置に配設されていれば、その配設箇所は特に限定されるものではない。例えば、制御部55は、圧力センサ53が、膨張機12,20Aの出口から開閉弁52,52Aまでの間の圧力が所定の圧力に達した旨の情報を検出したときに開閉弁52,52Aを閉弁するように開閉弁52,52Aを制御するようにしてもよい。   In each of the above embodiments, the pressure sensor 53 is provided at a position where pressure can be detected between the outlet of the expander 12 and 20A and the inlet of the pump 11 and between the on-off valves 52 and 52A. The arrangement location is not particularly limited. For example, when the pressure sensor 53 detects information indicating that the pressure between the outlet of the expander 12, 20A and the opening / closing valves 52, 52A has reached a predetermined pressure, the control unit 55 detects the opening / closing valves 52, 52A. The on-off valves 52 and 52A may be controlled to close the valve.

○ 上記各実施形態において、検出部として、例えば、凝縮器14の温度を検出する温度センサを用いてもよい。凝縮器14の温度は凝縮圧力と相関がある。よって、例えば、凝縮器14の温度と凝縮圧力とを関係付けたマップを用いて、温度センサから検出された温度から凝縮圧力を検出することができる。このように、温度センサを用いて、作動流体路15における膨張機12の出口からポンプ11の入口までの圧力を検出してもよい。   In each of the above embodiments, for example, a temperature sensor that detects the temperature of the condenser 14 may be used as the detection unit. The temperature of the condenser 14 is correlated with the condensation pressure. Therefore, for example, the condensing pressure can be detected from the temperature detected by the temperature sensor using a map that associates the temperature of the condenser 14 with the condensing pressure. Thus, the pressure from the outlet of the expander 12 to the inlet of the pump 11 in the working fluid path 15 may be detected using the temperature sensor.

○ 上記各実施形態において、所定の圧力は、軸シール部材47,47Aの耐圧(軸シール部材47,47Aが耐え得ることが可能な限界圧力)よりも低い圧力であればよい。例えば、所定の圧力を、軸シール部材47,47Aの設計圧力よりも低い圧力としてもよい。また、所定の圧力を、軸シール部材47,47Aの耐圧よりも低く、且つ軸シール部材47,47Aの設計圧力よりも高い圧力にしてもよい。   In each of the above embodiments, the predetermined pressure may be a pressure lower than the pressure resistance of the shaft seal members 47 and 47A (the limit pressure that the shaft seal members 47 and 47A can withstand). For example, the predetermined pressure may be a pressure lower than the design pressure of the shaft seal members 47 and 47A. The predetermined pressure may be a pressure lower than the pressure resistance of the shaft seal members 47 and 47A and higher than the design pressure of the shaft seal members 47 and 47A.

○ 上記各実施形態において、供給通路51a,61,61Aの流路径を、供給通路51a,61,61Aを流れる作動流体が減圧される程度の流路径にすることで、供給通路51a,61,61A自体を絞り部として機能させてもよい。これによれば、絞り部51s,61sや開度調整弁61vを別途設ける必要が無くなる。   In each of the above embodiments, the supply passages 51a, 61, 61A are made to have such a diameter that the working fluid flowing through the supply passages 51a, 61, 61A is depressurized. The device itself may function as a throttle unit. According to this, it is not necessary to separately provide the throttle portions 51s and 61s and the opening degree adjusting valve 61v.

○ 第2の実施形態及び図3に示す実施形態において、ハウジング21Aと駆動軸24Aとの間に、吐出空間41と軸シール室46Aとの間をシールするシール部材が設けられていてもよい。   In the second embodiment and the embodiment shown in FIG. 3, a seal member that seals between the discharge space 41 and the shaft seal chamber 46A may be provided between the housing 21A and the drive shaft 24A.

○ 上記各実施形態において、ポンプ作動部30は、従動ギヤ28及び主動ギヤ29により構成されるものでなくてもよく、他の形態のポンプ作動部30としてもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
In each of the above embodiments, the pump operating unit 30 may not be configured by the driven gear 28 and the main driving gear 29, and may be a pump operating unit 30 of another form.
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment and other examples will be described below.

(イ)ポンプ、熱交換器、膨張機及び凝縮器が順次接続されて作動流体が循環する作動流体路が形成されており、前記ポンプのハウジングにはポンプ室が形成されており、前記ハウジング内には前記ポンプ室に延びるポンプ軸が収容されており、前記ポンプ室内には前記ポンプ軸の回転駆動に伴って作動するポンプ作動部が収容されており、前記ポンプ軸の回転駆動に伴う前記ポンプ作動部の作動により作動流体が前記作動流体路を循環し、前記ハウジング内には、前記ハウジングと前記ポンプ軸との間をシールする軸シール部材が収容されており、前記軸シール部材、前記ポンプ軸、前記ハウジング及び前記ポンプ作動部により軸シール室が区画され、前記軸シール室は、前記軸シール室に前記作動流体を供給する供給通路と、前記軸シール室内の作動流体を前記作動流体路に排出する排出通路とが接続され、前記供給通路から前記軸シール室を介して前記排出通路に排出される前記作動流体によって前記軸シール部材が潤滑され、前記排出通路は前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間に接続されているランキンサイクル装置であって、前記排出通路を開閉する開閉弁と、前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間及び前記開閉弁までの間の圧力を検出する検出部と、前記検出部により検出された圧力が所定の圧力に達した旨の情報を検出したときに前記開閉弁を閉弁するように前記開閉弁を制御する制御部とを備えたことを特徴とするランキンサイクル装置。   (A) A pump, a heat exchanger, an expander, and a condenser are connected in sequence to form a working fluid path through which the working fluid circulates, and a pump chamber is formed in the housing of the pump. Includes a pump shaft extending to the pump chamber, and a pump operating portion that operates in accordance with the rotational drive of the pump shaft is accommodated in the pump chamber. A working fluid circulates in the working fluid path by operation of the working part, and a shaft seal member that seals between the housing and the pump shaft is accommodated in the housing, and the shaft seal member and the pump A shaft seal chamber is defined by the shaft, the housing, and the pump operating portion. The shaft seal chamber includes a supply passage that supplies the working fluid to the shaft seal chamber, and the shaft seal. A discharge passage for discharging the working fluid in the chamber to the working fluid path, and the shaft seal member is lubricated by the working fluid discharged from the supply passage to the discharge passage through the shaft seal chamber, The discharge passage is a Rankine cycle device connected between the outlet of the expander and the inlet of the pump, and includes an on-off valve that opens and closes the discharge passage, and an outlet from the expander to the inlet of the pump. Detecting the pressure between the valve and the on-off valve, and closing the on-off valve when detecting that the pressure detected by the detection unit has reached a predetermined pressure. A Rankine cycle device comprising: a control unit that controls the on-off valve.

(ロ)ポンプ、熱交換器、膨張機及び凝縮器が順次接続されて作動流体が循環する作動流体路が形成されており、前記膨張機のハウジングには収容室が形成されており、前記ハウジング内には前記収容室に延びる駆動軸が収容されており、前記収容室内には前記駆動軸の回転駆動に伴って作動する膨張機部が収容されており、前記ハウジング内には、前記ハウジングと前記駆動軸との間をシールする軸シール部材が収容されており、前記軸シール部材、前記駆動軸及び前記ハウジングにより軸シール室が区画され、前記軸シール室は、前記軸シール室に前記作動流体を供給する供給通路と、前記軸シール室内の作動流体を前記作動流体路に排出する排出通路とが接続され、前記供給通路から前記軸シール室を介して前記排出通路に排出される前記作動流体によって前記軸シール部材が潤滑され、前記排出通路は前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間に接続されているランキンサイクル装置であって、前記排出通路を開閉する開閉弁と、前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間及び前記開閉弁までの間の圧力を検出する検出部と、前記検出部により検出された圧力が所定の圧力に達した旨の情報を検出したときに前記開閉弁を閉弁するように前記開閉弁を制御する制御部とを備えたことを特徴とするランキンサイクル装置。   (B) A pump, a heat exchanger, an expander, and a condenser are sequentially connected to form a working fluid path through which the working fluid circulates, and a housing chamber is formed in the housing of the expander. A drive shaft extending into the storage chamber is stored in the storage chamber, and an expander unit that operates in accordance with the rotational drive of the drive shaft is stored in the storage chamber. A shaft seal member that seals between the drive shaft and the shaft seal member, the drive shaft, and the housing is defined by the shaft seal member, and the shaft seal chamber is operated in the shaft seal chamber. A supply passage for supplying fluid and a discharge passage for discharging the working fluid in the shaft seal chamber to the working fluid passage are connected, and discharged from the supply passage to the discharge passage through the shaft seal chamber. The shaft seal member is lubricated by the working fluid, and the discharge passage is a Rankine cycle device connected between the outlet of the expander and the inlet of the pump, and an on-off valve that opens and closes the discharge passage; Detecting a pressure between the outlet of the expander and the inlet of the pump and the on-off valve, and detecting that the pressure detected by the detecting unit has reached a predetermined pressure And a control unit that controls the on-off valve to close the on-off valve when the on-off valve is closed.

(ハ)前記検出部は圧力センサである。   (C) The detection unit is a pressure sensor.

10…ランキンサイクル装置、11…流体機械であるポンプ、12,20A…流体機械である膨張機、12a…作動部としての膨張機部、12b…収容室、13…熱交換器、14…凝縮器、15…作動流体路、21,21A…ハウジング、24,24A…駆動軸、27…収容室としてのポンプ室、30…作動部としてのポンプ作動部、34s,48…シール部材、46,46A…軸シール室、47,47A…軸シール部材、51a,61,61A…供給通路、51b,51A…排出通路、51s,61s…絞り部、52,52A…開閉弁、53…検出部としての圧力センサ、55…制御部、61v…絞り部として機能する開度調整弁。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Rankine cycle apparatus, 11 ... Pump which is a fluid machine, 12, 20A ... Expander which is a fluid machine, 12a ... Expander part as an operation part, 12b ... Storage chamber, 13 ... Heat exchanger, 14 ... Condenser , 15, working fluid path, 21, 21 A, housing, 24, 24 A, drive shaft, 27, pump chamber as a storage chamber, 30, pump operating portion as an operating portion, 34 s, 48, sealing member, 46, 46 A,. Shaft seal chamber, 47, 47A ... Shaft seal member, 51a, 61, 61A ... Supply passage, 51b, 51A ... Discharge passage, 51s, 61s ... Throttle part, 52, 52A ... Open / close valve, 53 ... Pressure sensor as detection part 55 ... Control part, 61v ... Opening adjustment valve which functions as a throttle part.

Claims (5)

ポンプ、熱交換器、膨張機及び凝縮器が順次接続されて作動流体が循環する作動流体路が形成されており、前記ポンプ及び前記膨張機は流体機械であり、前記流体機械である前記ポンプ及び前記膨張機の少なくとも一方のハウジングには収容室が形成されており、前記ハウジング内には、前記収容室に延びる駆動軸が収容されており、前記収容室内には前記駆動軸の回転駆動に伴って作動する作動部が収容されており、前記ハウジング内には、前記ハウジングと前記駆動軸との間をシールする軸シール部材が収容されており、前記軸シール部材、前記駆動軸及び前記ハウジングにより軸シール室が区画され、前記軸シール室には、前記軸シール室に前記作動流体を供給する供給通路と、前記軸シール室内の作動流体を前記作動流体路に排出する排出通路とが接続され、前記供給通路から前記軸シール室を介して前記排出通路に排出される前記作動流体によって前記軸シール部材が潤滑され、前記排出通路は前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間に接続されているランキンサイクル装置であって、
前記排出通路を開閉する開閉弁と、
前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間及び前記開閉弁までの間で圧力を検出する検出部と、
前記検出部により検出された圧力が所定の圧力に達した旨の情報を検出したときに前記開閉弁を閉弁するように前記開閉弁を制御する制御部とを備えたことを特徴とするランキンサイクル装置。
A pump, a heat exchanger, an expander, and a condenser are sequentially connected to form a working fluid path through which a working fluid circulates. The pump and the expander are fluid machines, and the pump that is the fluid machine and A housing chamber is formed in at least one housing of the expander, and a drive shaft extending to the housing chamber is housed in the housing, and the drive chamber is driven by rotation of the drive shaft. An operating portion that operates is housed in the housing, and a shaft seal member that seals between the housing and the drive shaft is housed in the housing. The shaft seal member, the drive shaft, and the housing A shaft seal chamber is defined. In the shaft seal chamber, a supply passage for supplying the working fluid to the shaft seal chamber and a working fluid in the shaft seal chamber are discharged to the working fluid path. The shaft seal member is lubricated by the working fluid discharged from the supply passage to the discharge passage through the shaft seal chamber, and the discharge passage is connected to the pump from the outlet of the expander. Rankine cycle device connected between the entrance and
An on-off valve for opening and closing the discharge passage;
A detector for detecting pressure between the outlet of the expander and the inlet of the pump and the on-off valve;
And a control unit that controls the on-off valve so as to close the on-off valve when detecting that the pressure detected by the detection unit has reached a predetermined pressure. Cycle equipment.
前記供給通路は、前記作動流体路における前記排出通路よりも圧力が高い部分に接続され、
前記供給通路の少なくとも一部には絞り部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のランキンサイクル装置。
The supply passage is connected to a portion of the working fluid passage having a higher pressure than the discharge passage,
The Rankine cycle device according to claim 1, wherein a throttle portion is provided in at least a part of the supply passage.
前記制御部は、前記検出部により検出された圧力が所定の圧力を下回っている旨の情報を検出したときに前記開閉弁を開弁するように前記開閉弁を制御することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のランキンサイクル装置。   The said control part controls the said on-off valve so that the said on-off valve may be opened when the information to the effect that the pressure detected by the said detection part is less than predetermined | prescribed pressure is detected. The Rankine cycle apparatus according to claim 1 or claim 2. 前記検出部は、前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間で圧力を検出することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。   The Rankine cycle apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the detection unit detects a pressure between an outlet of the expander and an inlet of the pump. 前記ハウジングと前記駆動軸との間には、前記収容室と前記軸シール室との間をシールするシール部材が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。   The sealing member which seals between the said storage chamber and the said shaft seal chamber is provided between the said housing and the said drive shaft, The any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. Rankine cycle apparatus as described in.
JP2013161543A 2013-08-02 2013-08-02 Rankine cycle device Pending JP2015031210A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013161543A JP2015031210A (en) 2013-08-02 2013-08-02 Rankine cycle device
PCT/JP2014/068182 WO2015016018A1 (en) 2013-08-02 2014-07-08 Rankine cycle device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013161543A JP2015031210A (en) 2013-08-02 2013-08-02 Rankine cycle device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015031210A true JP2015031210A (en) 2015-02-16

Family

ID=52431558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013161543A Pending JP2015031210A (en) 2013-08-02 2013-08-02 Rankine cycle device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2015031210A (en)
WO (1) WO2015016018A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7188310B2 (en) * 2019-07-29 2022-12-13 トヨタ自動車株式会社 Expander and fuel cell system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011196315A (en) * 2010-03-23 2011-10-06 Toyota Industries Corp Combined fluid machine
JP2013096322A (en) * 2011-11-02 2013-05-20 Toyota Industries Corp Waste-heat regenerating system
JP5708446B2 (en) * 2011-11-02 2015-04-30 株式会社豊田自動織機 Waste heat regeneration system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015016018A1 (en) 2015-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5695187B2 (en) Refrigerant compressor and refrigeration cycle apparatus using the same
US7870733B2 (en) Fluid machine for rankine cycle
KR102334032B1 (en) Centrifugal compressor
WO2002066872A1 (en) Self-contained regulating valve, and compression type refrigerating machine having the same
JPH10131889A (en) Compressor for perforator
JP2012207655A (en) Rankine cycle apparatus
WO2016052503A1 (en) Scroll compressor and refrigeration cycle device using same
JP5969226B2 (en) Fluid machinery
JP5208528B2 (en) Hermetic scroll compressor
JP5969227B2 (en) Fluid machinery
US11125232B2 (en) Scroll compressor with cover member defining rear surface adjacent space
WO2017221398A1 (en) Rotary compressor and refrigeration cycle device
JP2015031210A (en) Rankine cycle device
WO2012042698A1 (en) Refrigerating and air conditioning device
JP4013552B2 (en) Hermetic compressor
JP2016164412A (en) Scroll type compressor
JP2014001667A (en) Rankine cycle device
JP2019039620A (en) Refrigeration cycle device
WO2014208252A1 (en) Rankine cycle device
JP6136263B2 (en) Refrigeration equipment
WO2010122812A1 (en) Refrigeration cycle device
JP2010038120A (en) Fluid machine
JP4929051B2 (en) Hermetic scroll compressor and refrigeration air conditioner
JP2015007372A (en) Rankine cycle device
KR100500492B1 (en) Self-contained regulating valve, and compression type refrigerating machine having the same