JP6102292B2 - Trochoid pump - Google Patents
Trochoid pump Download PDFInfo
- Publication number
- JP6102292B2 JP6102292B2 JP2013017016A JP2013017016A JP6102292B2 JP 6102292 B2 JP6102292 B2 JP 6102292B2 JP 2013017016 A JP2013017016 A JP 2013017016A JP 2013017016 A JP2013017016 A JP 2013017016A JP 6102292 B2 JP6102292 B2 JP 6102292B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oil
- outer rotor
- trochoid pump
- peripheral surface
- refrigerant
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Rotary Pumps (AREA)
- Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
Description
本発明は、アウタロータとインナロータを有するトロコイドポンプに関する。 The present invention relates to a trochoid pump having an outer rotor and an inner rotor.
トロコイドポンプは、内歯を有するアウタロータと、外歯を有するインナロータとを連動して回転させ、アウタロータとインナロータとで形成される内部空間(ポンプ室)の容積変化を利用してオイルを流通させるポンプである。トロコイドポンプは、液ポンプに比べて小型であり、装置の小型化には最適である。特開平11−247766号公報に記載されているように、トロコイドポンプは、オイルが流体の流路に設けられる。 A trochoid pump rotates an outer rotor having inner teeth and an inner rotor having outer teeth in conjunction with each other, and circulates oil using a change in volume of an internal space (pump chamber) formed by the outer rotor and the inner rotor. It is. The trochoid pump is smaller than the liquid pump, and is optimal for downsizing the apparatus. As described in JP-A-11-247766, a trochoid pump is provided with oil in a fluid flow path.
上記のように、トロコイドポンプは、一般にオイルを流体対象とするオイルポンプとして開発されている。主に耐久性と高圧作動の可否が問題となり、オイル以外の流体を流通させるのは困難であり、オイル以外の流体を流通させる配管には設置することが困難であった。つまり、オイル以外の流体を流通させる必要がある装置に対してトロコイドポンプを用いることは困難であり、液ポンプの利用による装置の大型化が問題となっていた。 As described above, the trochoid pump is generally developed as an oil pump whose target is oil. Mainly, durability and availability of high-pressure operation are problems, and it is difficult to circulate fluids other than oil, and it is difficult to install them in piping that circulates fluids other than oil. In other words, it is difficult to use a trochoid pump for a device that needs to circulate a fluid other than oil, and an increase in the size of the device due to the use of a liquid pump has been a problem.
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、耐久性を維持すると共に、オイル以外の流体を流通させることができるトロコイドポンプを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the trochoid pump which can distribute | circulate fluids other than oil while maintaining durability.
本発明の様相1に係るトロコイドポンプは、円筒状空間を形成するケーシングと、前記円筒状空間に回転自在に配設され、内歯を有するアウタロータと、前記内歯と係合する外歯を有し、前記アウタロータ内に回転自在に配設されると共に前記アウタロータとの間で膨張及び圧縮を繰り返す複数のポンプ室を形成するインナロータと、前記円筒状空間に連通する吸入ポート及び吐出ポートと、前記アウタロータの内周面で形成された内部空間に連通するオイル供給ポートと、前記オイル供給ポートにオイルを供給するオイル供給部と、前記吐出ポートから吐出された流体からオイルを分離するオイルセパレータと、を備える。 A trochoid pump according to aspect 1 of the present invention has a casing that forms a cylindrical space, an outer rotor that is rotatably disposed in the cylindrical space and has internal teeth, and external teeth that engage with the internal teeth. An inner rotor that is rotatably arranged in the outer rotor and that forms a plurality of pump chambers that repeat expansion and compression with the outer rotor, a suction port and a discharge port that communicate with the cylindrical space, An oil supply port communicating with the internal space formed by the inner peripheral surface of the outer rotor, an oil supply part for supplying oil to the oil supply port, an oil separator for separating oil from the fluid discharged from the discharge port, Is provided.
本発明の様相2に係るトロコイドポンプは、上記様相1において、前記オイル供給ポートは、入口が前記ケーシングに形成され、出口が前記アウタロータの内周面に形成されている。
In the trochoid pump according to
本発明の様相3に係るトロコイドポンプは、上記様相1又は2において、前記オイル供給ポートは、前記ケーシングに設けられ、前記ケーシングの内周面と前記アウタロータの外周面に形成されたクリアランスと、前記オイル供給部とを連通させる第一オイル流路と、前記アウタロータに設けられ、前記クリアランスと前記内部空間を連通させる第二オイル流路と、を備える。
A trochoid pump according to aspect 3 of the present invention is the
本発明の様相4に係るトロコイドポンプは、上記様相3において、前記第二オイル流路は、前記アウタロータを外周面から内周面まで貫通した貫通孔である。 In the trochoid pump according to aspect 4 of the present invention, in aspect 3, the second oil passage is a through-hole penetrating the outer rotor from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface.
本発明の様相5に係るトロコイドポンプは、上記様相3又は4において、前記第二オイル流路は、前記アウタロータの周方向に間隔を空けて複数設けられている。
In a trochoid pump according to
本発明の様相6に係るトロコイドポンプは、上記様相1〜5の何れかにおいて、前記オイルセパレータは、分離したオイルを前記オイル供給部に流出させる。 In the trochoid pump according to aspect 6 of the present invention, in any of the above aspects 1 to 5, the oil separator causes the separated oil to flow out to the oil supply unit.
本発明の上記様相1に係るトロコイドポンプによれば、オイル供給ポートが形成されているため、アウタロータ内部にオイルが供給される。本実施形態によれば、アウタロータの内周面に油膜を形成することができる。これにより、オイル以外の流体の流通に対しても、アウタロータとインナロータの接触面での耐摩耗性及び耐久性を向上させることができる。また、油膜形成により高圧時の冷媒のリークを抑制することも可能となる。つまり、オイル以外の流体の流通に対してもポンプの高圧作動が可能となる。これにより、オイル以外の流体を流通させることが可能となる。 According to the trochoid pump according to aspect 1 of the present invention, since the oil supply port is formed, the oil is supplied into the outer rotor. According to this embodiment, an oil film can be formed on the inner peripheral surface of the outer rotor. As a result, the wear resistance and durability at the contact surface between the outer rotor and the inner rotor can be improved even when fluid other than oil flows. Moreover, it becomes possible to suppress the leakage of the refrigerant at high pressure by forming the oil film. That is, the pump can be operated at a high pressure even for fluid other than oil. Thereby, fluid other than oil can be circulated.
本発明の上記様相2に係るトロコイドポンプによれば、オイル供給部から吐出されるオイルが直接アウタロータの内周面に供給されるため、当該内周面に効果的に油膜を形成することができる。これにより、より確実にポンプの耐久性を向上させることができる。
According to the trochoid pump according to
本発明の上記様相3に係るトロコイドポンプによれば、オイル供給部から吐出されるオイルがクリアランスを介してアウタロータ内部に供給される。これにより、アウタロータとケーシングとの間の潤滑が良好となり、より効率良くポンプを駆動させることができる。 According to the trochoid pump according to aspect 3 of the present invention, the oil discharged from the oil supply unit is supplied into the outer rotor through the clearance. Thereby, the lubrication between the outer rotor and the casing is improved, and the pump can be driven more efficiently.
本発明の上記様相4に係るトロコイドポンプによれば、第二オイル流路が貫通孔であるため、製造が容易となる。本発明の上記様相5に係るトロコイドポンプによれば、複数の第二オイル流路によって、効率良くアウタロータ内周面に油膜を形成することができる。本発明の上記様相6に係るトロコイドポンプによれば、分離したオイルを利用することでオイルを環流させ、余分な装置や動力を削減し、効率の良い系を形成することができる。
According to the trochoid pump according to aspect 4 of the present invention, since the second oil flow path is a through hole, the manufacture is facilitated. According to the trochoid pump according to
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、説明に用いる各図は概念図であり、各部の形状は必ずしも厳密なものではない場合がある。本実施形態のトロコイドポンプは、ランキンサイクルを利用した小型の発電装置に適用されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Each figure used for explanation is a conceptual diagram, and the shape of each part may not necessarily be exact. The trochoid pump of this embodiment is applied to a small power generator using a Rankine cycle.
発電装置は、図1に示すように、冷媒循環回路1と、トロコイドポンプ2と、第一熱交換器3と、オイル循環回路4と、第二熱交換器5と、第三熱交換器6と、膨張機7と、発電機8と、第四熱交換器9と、を備えている。冷媒循環回路1は、冷媒が循環する配管である。本実施形態では、冷媒としてフロンを用いている。
As shown in FIG. 1, the power generator includes a refrigerant circulation circuit 1, a
トロコイドポンプ2は、冷媒循環回路1に設けられた電動のトロコイドポンプであって、冷媒循環回路1で冷媒を循環させる。トロコイドポンプ2は、後述する各部20〜25のほかに、オイルセパレータ2aと、配管2bと、を備えている。オイルセパレータ2aは、冷媒循環回路1を流通する冷媒からオイルを分離する装置である。配管(「オイル供給部」に相当する)2bは、オイルセパレータ2aから流出されたオイルをトロコイドポンプ2に供給する流路形成部材である。トロコイドポンプ2の詳細は後述する。
The
第一熱交換器3は、外部熱源から供給される液体である第一流体と冷媒循環回路1を流通する冷媒とを熱交換させる熱交換器である。第一熱交換器3は、冷媒循環回路1に設けられている。第一流体は、第一加熱回路30を流通する。本実施形態において、第一流体はエンジン(図示せず)の冷却水であり、第一加熱回路30は当該エンジンの冷却水回路である。第一熱交換器3に流入する冷却水(第一流体)の温度は、夏季でおよそ80〜90℃、冬季でおよそ65〜70℃である。なお、第一加熱回路30は、主に、配管31と、配管31に第一流体を流通させるポンプ32と、ラジエータ33と、第一熱交換器3を通る流路とラジエータ33を通る流路とを切り替える三方弁34と、エンジンジャケット35と、を備えている。
The first heat exchanger 3 is a heat exchanger that exchanges heat between the first fluid that is a liquid supplied from an external heat source and the refrigerant that flows through the refrigerant circulation circuit 1. The first heat exchanger 3 is provided in the refrigerant circulation circuit 1. The first fluid flows through the
オイル循環回路4は、オイル(オイル流体)が循環する流路である。具体的に、オイル循環回路4は、配管41と、ポンプ42と、タンク43と、を備えている。配管41は、オイル流体が循環する流路形成部材である。ポンプ42は、配管41でオイル流体を循環させる電動ポンプである。タンク43は、配管41に接続された容器であって、配管41にオイル流体を供給する。オイルは、冷媒よりも比熱が高く且つ使用温度下で液体である作動流体である。オイル流体は、例えば天ぷら油であっても良い。
The oil circulation circuit 4 is a flow path through which oil (oil fluid) circulates. Specifically, the oil circulation circuit 4 includes a
第二熱交換器5は、第二流体と、オイル循環回路4を流通するオイル流体とを熱交換させる熱交換器である。第二流体は、外部熱源から供給され且つ第一流体よりも高温の気体である。第二流体は、第二加熱回路50を流通する。本実施形態において、第二流体はエンジンの排気ガスであり、第二加熱回路50はエンジンの排気流路(排気管)である。第二熱交換器5に流入する排気ガス(第二流体)の温度は、夏季でおよそ130〜150℃であり、冬季でおよそ80〜90℃である。
The
第三熱交換器6は、オイル循環回路4を流通するオイルと、第一熱交換器3を通った冷媒とを熱交換する熱交換器である。第三熱交換器6は、冷媒循環回路1に設けられ、冷媒の流れ方向において第一熱交換器3の後方に位置している。第三熱交換器6は、液体の冷媒と液体のオイル流体とを熱交換させ、冷媒を蒸発させる。 The third heat exchanger 6 is a heat exchanger that exchanges heat between the oil flowing through the oil circulation circuit 4 and the refrigerant that has passed through the first heat exchanger 3. The third heat exchanger 6 is provided in the refrigerant circulation circuit 1 and is located behind the first heat exchanger 3 in the refrigerant flow direction. The third heat exchanger 6 exchanges heat between the liquid refrigerant and the liquid oil fluid to evaporate the refrigerant.
膨張機7は、第三熱交換器6を通って蒸発した冷媒が流入して回転動力を発生させる装置である。膨張機7は、冷媒循環回路1に設けられ、冷媒の流れ方向において第三熱交換器6の後方に位置している。膨張機7は、蒸気となった冷媒を膨張させ、当該膨張による力を回転動力に変換する。膨張機7は、膨張して温度が低下した冷媒を流出する。
The
本実施形態の膨張機7は、スクロール膨張機である。スクロール膨張機は公知のものであり簡単に説明する。膨張機7は、図2に示すように、主に、ハウジング70と、固定スクロール71と、旋回スクロール72と、シャフト73と、を備えている。固定スクロール71は、底板711と、渦巻状に形成され底板711の表面に立設された固定側ラップ712と、を有している。固定スクロール71は、ハウジング70に固定されている。
The
旋回スクロール72は、表面が底板711の表面に対向して配置される底板721と、渦巻状に形成され底板721の表面に立設された旋回側ラップ722と、を有している。固定スクロール71と旋回スクロール72により膨張室7aが区画される。
The orbiting
シャフト73は、一端が発電機8の駆動軸81に連結された第一軸部731と、表面に第一軸部731の他端が固定された円盤状のクランク部732と、一端がクランク部732の裏面に第一軸部731から偏心して固定された第二軸部733と、を備えている。第二軸部733の他端は、旋回スクロール72の底板721の裏面に自転可能に支持されている。第一軸部731の軸心は、旋回スクロール72の回転中心(回転軸)と一致している。
The
蒸気の冷媒は、固定スクロール71の中央部位に設けられた貫通孔71aを通って膨張室7aに流入し膨張する。冷媒の膨張に伴って膨張室7aが膨張し、固定スクロール71に対して旋回スクロール72が旋回する。旋回スクロール72が旋回すると、シャフト73が回転する。つまり、膨張機7は、回転動力を発生させる。当該回転動力は、シャフト73に連結された発電機8の駆動軸81を回転させ、発電機8を駆動させる。膨張室7aで膨張された冷媒は、温度が低下し、固定スクロール71外周部に設けられた排出流路71bを通って膨張機7から流出する。
The vapor refrigerant flows into the
発電機8は、膨張機7で発生した回転動力によって発電する装置である。発電機8は、図2に示すように、ハウジング80と、駆動軸81と、ハウジング80内に配置された円筒状のステータ82と、駆動軸81に固定されステータ82に対向配置されたロータ83と、を備えている。駆動軸81は、ステータ82の内周側に配置されている。発電機8は、駆動軸81が回転するとロータ83がステータ82に対して回転し、発電する。
The
なお、シャフト73は、クランク部732がない直線状のものでも良い。この場合、シャフト73と駆動軸81とが直線状に連結されると、駆動軸81の軸心は駆動軸81の回転中心(回転軸)に対して偏心する。これによっても、駆動軸81の回転により発電機8は発電する。また、シャフト73は、駆動軸81との連結部分にクランク部が位置する構成でも良い。
The
第四熱交換器(「凝縮器」に相当する)9は、膨張機7とトロコイドポンプ2の間の冷媒循環回路1を流通する冷媒と、冷却回路90を流通する第三流体とを熱交換する熱交換器である。本実施形態の第三流体は、冷却水(ここでは水道水)である。冷却回路90は、冷却水が流れる配管91と、配管91に設けられたポンプ92と、配管91に設けられ冷却水が貯められているタンク93と、を備えている。第四熱交換器9は、冷媒と冷却水を熱交換させて冷媒を冷却し凝縮させる。
The fourth heat exchanger (corresponding to a “condenser”) 9 exchanges heat between the refrigerant flowing through the refrigerant circulation circuit 1 between the
冷媒循環回路1内の冷媒は、トロコイドポンプ2の出口から流出すると、流れ方向の順に、オイルセパレータ2a、第一熱交換器3、第三熱交換器6、膨張機7、第四熱交換器9を通過してトロコイドポンプ2の入口に環流する。
When the refrigerant in the refrigerant circuit 1 flows out from the outlet of the
(トロコイドポンプ2について)
ここで、トロコイドポンプ2の詳細構成について説明する。トロコイドポンプ2は、図3〜図5に示すように、トロコイド型のポンプであって、ケーシング20と、アウタロータ21と、インナロータ22と、吸入ポート23と、吐出ポート24と、オイル供給ポート25と、を備えている。
(About Trochoid Pump 2)
Here, the detailed configuration of the
ケーシング20は、内側に円筒状空間20aを形成する有底円筒状の容器である。アウタロータ21は、ケーシング20に収容された円筒部材であって、円筒状空間20aに回転自在に配設されている。アウタロータ21の外周面は、ケーシング20の内周面に接触し、ケーシング20に対して摺動可能となっている。アウタロータ21は、複数の内歯21aを有している。
The
インナロータ22は、アウタロータ21の内周側に回転自在に配設されている。インナロータ22は、アウタロータ21の内歯21aに係合する複数の外歯22aを有している。インナロータ22は、ケーシング20に軸支された回転軸201により駆動される。インナロータ22の回転中心は、アウタロータ21の回転中心に対して偏心している。アウタロータ21とインナロータ22の間には、複数のポンプ室Aが形成される。ポンプ室Aは、両ロータ21、22が回転することで、膨張(容積増大)と圧縮(容積減少)を繰り返す。
The
吸入ポート23は、ケーシング20の端面(軸方向の端面)部分に形成された円弧状の貫通孔である。換言すると、ケーシング20は、端面部分に吸入ポート23を形成する貫通孔形成部20bを有する。本実施形態において、吸入ポート23は、冷媒循環回路1と円筒状空間20aとを連通させる配管部材(図5の23)をも構成している。
The
吐出ポート24は、ケーシング20の端面部分に形成された円弧状の貫通孔である。換言すると、ケーシング20は、端面部分に吐出ポート24を形成する貫通孔形成部20cを有する。本実施形態において、吐出ポート24は、冷媒循環回路1と円筒状空間20aとを連通させる配管部材(図5の24)をも構成している。
The
トロコイドポンプ2は、一般のトロコイドポンプ同様、両ロータ21、22の回転に伴うポンプ室Aの容積変化により、吸入ポート23から円筒状空間20aに吸入された流体を吐出ポート24から吐出する。1つのポンプ室Aが両ロータ21、22の回転に伴って回転移動すると考えると、当該ポンプ室Aは、吸入ポート23に沿って移動するときに容積を拡大させて流体を吸入し、容積が最大となった後、吐出ポート24に沿って移動するときに容積を減少させて流体を吐出するようになっている。回転軸201の駆動源は、電気モータである。
Like the general trochoid pump, the
オイル供給ポート25は、ケーシング20外部から、アウタロータ21内周面で形成された内部空間にオイルを供給する流路である。内部空間は、複数のポンプ室Aで構成されている。オイル供給ポート25は、第一オイル流路251と、複数の第二オイル流路252と、を備えている。
The
第一オイル流路251は、オイルが吐出される配管2bと、ケーシング20内周面とアウタロータ21外周面とで形成されたクリアランスDとを連通させる流路である。本実施形態の第一オイル流路251は、ケーシング20の側面部分に形成された、ケーシング20の外周側と内周側を連通させる貫通孔である。換言すると、ケーシング20は、側面部分に第一オイル流路251を形成する貫通孔形成部20dを有する。
The first
第二オイル流路252は、アウタロータ21に形成された、アウタロータ21の外周側と内周側を連通させる流路である。具体的に、第二オイル流路252は、アウタロータ21の外周面から内周面まで貫通した貫通孔である。換言すると、アウタロータ21は、第二オイル流路252を形成する貫通孔形成部21bを有する。第二オイル流路252は、アウタロータ21の径方向に直線的に延びている。第二オイル流路252は、アウタロータ21に対して、周方向に間隔を空けて複数設けられている。
The second
オイルセパレータ2aは、トロコイドポンプ2と第一熱交換器3の間の冷媒循環回路1に設置されている。オイルセパレータ2aは、一般的なものであり、冷媒循環回路1を流れる冷媒からオイルを分離して取り除き、オイルを配管2bに流出させる。つまり、オイルセパレータ2aは、オイルを溜める貯留部Bと、貯留部のオイルを配管2bに送り出す送り機構Cと、を備えている。トロコイドポンプ2が作動すると、オイルセパレータ2aは、オイルを配管2bに供給する。
The
配管2bは、オイルセパレータ2aとオイル供給ポート25を接続する流路形成部材である。オイルセパレータ2aから流出したオイルは、配管2bを通ってオイル供給ポート25に流入する。オイルは、配管2b、第一オイル流路251、及び第二オイル流路252を介して、アウタロータ21の内周面、すなわちアウタロータ21とインナロータ22の接触面に直接供給される。なお、オイルセパレータ2a及び配管2bが供給するオイルは、オイル循環回路4を流通するオイル流体とは異なり、潤滑油として機能するオイルである。オイルは、ある程度の粘性を有している。
The
オイルは、オイルセパレータ2aから配管2bに流出され、第一オイル流路251と第二オイル流路252が接続していない状態ではある程度高圧となっている。そして、オイルは、アウタロータ21の回転により両流路251、252が接続された際に、アウタロータ21内に流出する。
The oil flows out from the
また、オイルは、第一オイル流路251と第二オイル流路252の間から、クリアランスDにも供給される。オイルセパレータ2aの設置位置は、トロコイドポンプ2出口から膨張機7入口までの間に設置すれば良いが、オイルを熱交換対象から除外し余分な熱交換をなくす観点から、トロコイドポンプ2出口から第一熱交換器3入口までの間に設置することが好ましい。
The oil is also supplied to the clearance D from between the
上記発電装置によれば、冷媒は、第一熱交換器3において第一流体(エンジン冷却水)と熱交換して加熱され、さらに第三熱交換器6においてオイル流体と熱交換して加熱される。オイル流体は、比熱が高い液体のオイルであり、エネルギー密度の低い気体である第二流体(排気ガス)の熱エネルギーを貯留し、高密度の熱エネルギーとして第三熱交換器6で冷媒を均一に加熱する。これにより、冷媒の局部沸騰が抑制されると共に、第二流体から冷媒への熱移動が容易となる。 According to the power generator, the refrigerant is heated by exchanging heat with the first fluid (engine cooling water) in the first heat exchanger 3 and further heated by exchanging heat with the oil fluid in the third heat exchanger 6. The The oil fluid is a liquid oil with a high specific heat, stores the thermal energy of the second fluid (exhaust gas), which is a gas with low energy density, and makes the refrigerant uniform in the third heat exchanger 6 as high-density thermal energy. Heat to. Thereby, local boiling of the refrigerant is suppressed, and heat transfer from the second fluid to the refrigerant is facilitated.
さらに、冷媒は、第一熱交換器3による一次加熱と、高密度の熱エネルギーを蓄えた第二流体との熱交換(二次加熱)により、全体的に蒸発が促進される。この結果、低温の排熱を利用する場合であっても、より均一に冷媒を蒸発させて、より確実に気体状態の冷媒を膨張機7に導入することができる。これにより、膨張機7による冷媒の仕事率(膨張時のエンタルピー)の低下を抑制でき、発電機8の発電出力を維持することができる。
Furthermore, evaporation of the refrigerant is promoted as a whole by primary heating by the first heat exchanger 3 and heat exchange (secondary heating) with the second fluid storing high-density heat energy. As a result, even when the low-temperature exhaust heat is used, the refrigerant can be more uniformly evaporated and the gaseous refrigerant can be introduced into the
また、上記発電装置は、オイル循環回路4を備えるため、排気ガス等の気体の第二流体を高圧にする必要もなく、第二流体を大気圧のまま利用でき、余分な電力消費を抑制することもできる。 In addition, since the power generation device includes the oil circulation circuit 4, it is not necessary to make the second fluid of gas such as exhaust gas high in pressure, and the second fluid can be used at atmospheric pressure, and excessive power consumption is suppressed. You can also.
また、発電装置は、低温の排熱でも利用可能とすることを考慮すると、スペースの有効利用や可搬性の観点から、発電出力の維持と同時に小型化も課題となる。上記発電装置によれば、膨張機7がスクロール膨張機であるため、スクリュー型など他のタイプに比較して小型化が可能となる。上記発電装置は、低温排熱利用でも膨張機7により確実に蒸気冷媒を導入することができる発電装置であるため、スクロール膨張機であっても発電電力を維持することができ、小型化が可能となる。
Further, considering that the power generation device can be used even with low-temperature exhaust heat, downsizing at the same time as maintaining the power generation output is an issue from the viewpoint of effective use of space and portability. According to the power generator, since the
また、オイル以外の冷媒(液体)を流通させる液ポンプは、例えばダイアフラム式など耐久性がそれほど高くなくコストが高いものが多い。また、冷媒を精度良く蒸気にできない場合でスクリュー型の膨張機を用いる場合などは、冷媒の流量を大きくする必要があるため、液ポンプが大型化して高コストとなる。 In addition, many liquid pumps for circulating a refrigerant (liquid) other than oil, such as a diaphragm type, are not so durable and costly. In addition, when a screw type expander is used when the refrigerant cannot be converted to steam with high accuracy, the flow rate of the refrigerant needs to be increased, so that the liquid pump becomes large and expensive.
トロコイドポンプは、一般にオイルを流体対象とするオイルポンプとして開発されている。トロコイドポンプでオイル以外の流体を流通させるには、トロコイドポンプのチップクリアランス(ロータ21、22同士のクリアランス)とサイドクリアランス(クリアランスD)を小さくして昇圧できる状態にしなければならない。しかし、クリアランスを小さくすると潤滑性が悪くなり、耐久性が低下する。このように、トロコイドポンプは、オイル以外の液冷媒に対しては耐摩耗性もなく、オイル以外の液冷媒の流通には不適であり実用は困難であった。つまり、ポンプの小型化による発電装置の小型化は困難であった。
The trochoid pump is generally developed as an oil pump whose target is oil. In order to allow fluids other than oil to flow through the trochoid pump, the tip clearance (the clearance between the
しかし、本実施形態のトロコイドポンプ2には、オイル供給ポート25が形成されており、オイルセパレータ2aからアウタロータ21の内周面に直接オイルが供給される。つまり、本実施形態によれば、アウタロータ21の内周面、すなわちアウタロータ21とインナロータ22の接触面に油膜を少なくとも局部的に形成することができる。これにより、オイル以外の流体の流通に対しても、トロコイドポンプ2の耐摩耗性及び耐久性を向上させることができる。また、油膜形成により高圧時の冷媒のリークを抑制することも可能となる。
However, the
このように、本実施形態のトロコイドポンプ2によれば、オイル以外の流体(例えば冷媒)を流通させる場合でも、ポンプの高圧作動が可能となる。つまり、本実施形態によれば、オイル以外の流体を流通させることができる。したがって、冷媒を流通させるポンプとしてトロコイドポンプ2を用いることができ、装置(発電装置)におけるポンプの小型化、ひいては装置の小型化が可能となる。
Thus, according to the
また、本実施形態では、第二オイル流路251の入口がアウタロータ25の外周面に形成されているため、アウタロータ25とケーシング20との間の摺動面にオイルを供給することができ、さらにトロコイドポンプ2の耐久性を向上させることができる。また、第二オイル流路251は、直線的な貫通孔であるため、トロコイドポンプ2の製造が容易となる。また、複数の第二オイル流路251が設けられているため、アウタロータ25の内周面により広範囲な油膜形成が可能となる。
In the present embodiment, since the inlet of the
また、オイルセパレータ2aが、冷媒の流れ方向における膨張機7の前方に位置しているため、冷媒にオイルが含有することによる膨張効率の低下は抑制される。さらに、本実施形態では、オイルセパレータ2aが、冷媒の流れ方向における第一熱交換器3の前方に位置しているため、冷媒中のオイルが加熱されることによる熱の損失を抑制することができる。また、オイルセパレータ2aで分離されたオイルは、直接トロコイドポンプにリターンされるため、効率的にオイルを利用することができる。
Moreover, since the
<その他の変形態様>
本発明は、上記実施形態に限られない。第一オイル流路251は、入口がケーシング20内周面以外の外表面に設けられ、出口がケーシング20内周面に設けられた流路であっても良い。また、第二オイル流路252は、入口がアウタロータ21内周面以外の外表面に設けられ、出口がアウタロータ21内周面に設けられた流路であっても良い。また、オイル供給ポート25の入口は、アウタロータ21の内周面を除く外表面、すなわちアウタロータ21の一端面、他端面、及び外周面の何れかに開口していれば良い。
<Other variations>
The present invention is not limited to the above embodiment. The
また、オイルをアウタロータ21内部(ポンプ室A)に噴霧する機溝を設けても良い。また、オイルセパレータ2aは、ケーシング20と一体的に形成されても良い。オイルセパレータ2aは、吐出ポート24に設けられても良い。また、排熱源としては、エンジンの排熱でも工場内の排熱でも良い。エンジンであれば、例えばトラック等の車両のエンジンや、ガスヒートポンプ空気調和装置のガスエンジンなども発電装置の排熱源として利用できる。本実施形態の発電装置は、小型化が可能であるため、車両に搭載することも可能である。また、冷媒循環回路1には、適宜、バルブ、温度計、又は流量計等が配置されている。回転軸201の駆動源は、エンジンであっても良い。トロコイドポンプ2は、発電装置のほかに、オイル以外の流体を流通させる回路に用いることができる。
Further, a machine groove for spraying oil into the outer rotor 21 (pump chamber A) may be provided. Further, the
1:冷媒循環回路、 2:トロコイドポンプ、
20:ケーシング、 21:アウタロータ、
22:インナロータ、 23:吸入ポート、 24:吐出ポート、
25:オイル供給ポート、 251:第一オイル流路、 252:第二オイル流路、
2a:オイルセパレータ、 2b:配管(オイル供給部)、
3:第一熱交換器、 4:オイル循環回路、 5:第二熱交換器、
6:第三熱交換器、 7:膨張機、 70:ハウジング、 71:固定スクロール、
72:旋回スクロール、 73:シャフト、 8:発電機、
9:第四熱交換器(凝縮器)、 A:ポンプ室、 D:クリアランス
1: refrigerant circulation circuit, 2: trochoid pump,
20: casing, 21: outer rotor,
22: Inner rotor, 23: Suction port, 24: Discharge port,
25: Oil supply port, 251: First oil passage, 252: Second oil passage,
2a: oil separator, 2b: piping (oil supply part),
3: first heat exchanger, 4: oil circulation circuit, 5: second heat exchanger,
6: Third heat exchanger, 7: Expander, 70: Housing, 71: Fixed scroll,
72: Orbiting scroll 73: Shaft 8: Generator
9: Fourth heat exchanger (condenser), A: Pump room, D: Clearance
Claims (6)
前記円筒状空間に回転自在に配設され、内歯を有するアウタロータと、
前記内歯と係合する外歯を有し、前記アウタロータ内に回転自在に配設されると共に前記アウタロータとの間で膨張及び圧縮を繰り返す複数のポンプ室を形成するインナロータと、
前記円筒状空間に連通する吸入ポート及び吐出ポートと、
前記アウタロータの内周面で形成された内部空間に連通するオイル供給ポートと、
前記オイル供給ポートにオイルを供給するオイル供給部と、
前記吐出ポートから吐出された流体からオイルを分離するオイルセパレータと、
を備えるトロコイドポンプ。 A casing forming a cylindrical space;
An outer rotor rotatably disposed in the cylindrical space and having internal teeth;
An inner rotor that has outer teeth that engage with the inner teeth, is rotatably arranged in the outer rotor, and forms a plurality of pump chambers that repeat expansion and compression with the outer rotor;
A suction port and a discharge port communicating with the cylindrical space;
An oil supply port communicating with the internal space formed by the inner peripheral surface of the outer rotor;
An oil supply section for supplying oil to the oil supply port;
An oil separator for separating oil from the fluid discharged from the discharge port;
Trochoid pump equipped with.
前記オイル供給ポートは、入口が前記ケーシングに形成され、出口が前記アウタロータの内周面に形成されているトロコイドポンプ。 In claim 1,
The oil supply port is a trochoid pump in which an inlet is formed in the casing and an outlet is formed in an inner peripheral surface of the outer rotor.
前記オイル供給ポートは、
前記ケーシングに設けられ、前記ケーシングの内周面と前記アウタロータの外周面に形成されたクリアランスと、前記オイル供給部とを連通させる第一オイル流路と、
前記アウタロータに設けられ、前記クリアランスと前記内部空間を連通させる第二オイル流路と、
を備えるトロコイドポンプ。 In claim 1 or 2,
The oil supply port is
A first oil flow path provided in the casing and communicating with a clearance formed on an inner peripheral surface of the casing and an outer peripheral surface of the outer rotor, and the oil supply unit;
A second oil passage provided in the outer rotor and communicating the clearance and the internal space;
Trochoid pump equipped with.
前記第二オイル流路は、前記アウタロータを外周面から内周面まで貫通した貫通孔であるトロコイドポンプ。 In claim 3,
The trochoid pump, wherein the second oil passage is a through-hole penetrating the outer rotor from an outer peripheral surface to an inner peripheral surface.
前記第二オイル流路は、前記アウタロータの周方向に間隔を空けて複数設けられているトロコイドポンプ。 In claim 3 or 4,
The trochoid pump in which a plurality of the second oil passages are provided at intervals in the circumferential direction of the outer rotor.
前記オイルセパレータは、分離したオイルを前記オイル供給部に流出させるトロコイドポンプ。 In any one of Claims 1-5,
The oil separator is a trochoid pump that causes the separated oil to flow out to the oil supply unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013017016A JP6102292B2 (en) | 2013-01-31 | 2013-01-31 | Trochoid pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013017016A JP6102292B2 (en) | 2013-01-31 | 2013-01-31 | Trochoid pump |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014148911A JP2014148911A (en) | 2014-08-21 |
JP6102292B2 true JP6102292B2 (en) | 2017-03-29 |
Family
ID=51572085
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013017016A Expired - Fee Related JP6102292B2 (en) | 2013-01-31 | 2013-01-31 | Trochoid pump |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6102292B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113374531B (en) * | 2021-07-27 | 2022-05-31 | 青岛科技大学 | Integrated oil-injected scroll expander |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT1152206B (en) * | 1981-05-30 | 1986-12-31 | Rolls Royce | GEAR PUMPS |
JPS6229488U (en) * | 1985-08-06 | 1987-02-23 | ||
JPH07145785A (en) * | 1993-11-25 | 1995-06-06 | Nippondenso Co Ltd | Trochoid type refrigerant compressor |
JPH10339276A (en) * | 1997-06-05 | 1998-12-22 | Aisin Seiki Co Ltd | Trochoid oil pump |
-
2013
- 2013-01-31 JP JP2013017016A patent/JP6102292B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014148911A (en) | 2014-08-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6209747B2 (en) | Rankine cycle equipment | |
WO2015083458A1 (en) | Coolant pump and binary power generation system using such coolant pump | |
JP6070224B2 (en) | Power generator | |
JP6125375B2 (en) | Screw compressor | |
US9618020B2 (en) | Power generation apparatus and power generation system | |
US20110103991A1 (en) | Scroll fluid machine | |
WO2011118348A1 (en) | Complex fluid machine | |
JP6630534B2 (en) | Liquid pump and Rankine cycle device | |
US9932829B2 (en) | Expander | |
JP6102292B2 (en) | Trochoid pump | |
EP3104011B1 (en) | Liquid pump and rankine cycle system | |
EP3534003B1 (en) | Liquid pump and rankine cycle device | |
JP2012246872A (en) | Waste heat recovery mechanism, and waste heat recovery apparatus | |
JP4706451B2 (en) | Integrated unit | |
KR101563629B1 (en) | Generating system for organic rankine cycle | |
CN107476976A (en) | Scroll compressor and compressor system | |
JP4997462B2 (en) | Stirling regenerative external combustion system and refrigerator system using the same | |
JP2005155554A (en) | Electric roots type compressor | |
JP2018009458A (en) | Binary power generation system and actuation medium pump | |
KR20250040778A (en) | Heat pump using oil free centrifugal compressor and steam generating system using the same | |
CN113661307A (en) | Power generation system and method of generating power by operating such a power generation system | |
JP2021071069A (en) | Liquid pump and rankine cycle device | |
JP2017072069A (en) | Liquid pump and Rankine cycle system | |
JP2018115671A (en) | Rotary machine and lubrication system of rotary machine | |
WO2014175928A2 (en) | Compact energy cycle construction utilizing some combination of a scroll type expander, pump, and compressor for operating according to a rankine, an organic rankine, heat pump, or combined organic rankine and heat pump cycle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151210 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160818 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160823 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160909 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170131 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170213 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6102292 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |