[发明专利]兰金循环装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种兰金循环装置，其具有包括泵、热交换器以及膨胀部分的回路，该泵用于泵送工作流体，该热交换器用于在从泵输送的工作流体与来自废热源的流体之间引起热交换，膨胀部分使已在热交换器中进行热交换的工作流体膨胀以产生机械能。

背景技术

用在兰金循环装置中的涡旋式膨胀部分包括通过驱动轴的旋转而绕动的动涡旋以及固定至壳体的定涡旋。涡形部分形成于该动涡旋的端板上。另一涡形部分布置于该定涡旋的端板上。膨胀室形成于涡形部分之间。在热交换器中获得热能之后，工作流体经由膨胀部分的吸入室流入膨胀室中并在该膨胀室中膨胀。这种膨胀引起动涡旋的绕动运动，因此产生了机械能(驱动力)。

为了改进用于通过涡旋式膨胀部分产生机械能的效率，重要的是工作流体在膨胀室中有效地膨胀。因此，重要的是防止工作流体从膨胀室泄漏，或者，换言之，改进膨胀室的密封性能。日本特开专利公开No.10-184567描述了一种用于改进涡旋式膨胀部分中的膨胀室的密封性能的技术。

在该公开文献所述的技术中，背压室形成于与动涡旋的端板的背侧(与面向定涡旋的表面相反的表面)对应的一侧。增大背压室中的压力以将背压施加至动涡旋的背侧上。该背压使动涡旋沿驱动轴的轴向方向压靠于定涡旋。结果，该动涡旋的涡形部分的远端压靠于该定涡旋的端板，而该动涡旋的端板压靠于该定涡旋的涡形部分的远端。这提高了膨胀室的密封性能。

然而，根据该技术，背压通过将一些来自膨胀室的工作流体经由气体通道引入背压室中而产生。已经被输送至背压室中的工作流体的热能因此不被用来利用涡旋式膨胀部分产生机械能。结果，虽然该技术改进了利用涡旋式膨胀部分的兰金循环装置中的膨胀室的密封性能，但在从热能至机械能的转化中引起损失。这降低了用于输出机械能的效率。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种兰金循环系统，其通过将背压施加至动涡旋上而改进了膨胀室的密封性能，并防止用于产生机械能的效率的降低。

为了实现上述目的并且根据本发明的一个方面，提供一种兰金循环装置，该兰金循环装置具有回路。该回路包括用于泵送工作流体的泵、用于在从泵接收的工作流体与从废热源供应的流体之间引起热交换的热交换器、以及使已在热交换器中进行热交换的工作流体膨胀的膨胀部分由此通过膨胀产生机械能。该膨胀部分包括定涡旋、动涡旋以及背压室，该动涡旋随着驱动轴旋转而相对于定涡旋绕动，该背压室布置于与动涡旋的背侧对应的一侧，该背侧与面向定涡旋的表面相反。该兰金循环装置进一步包括导入机构，该导入机构用于将工作流体从高压区域引入至背压室，由此产生使动涡旋沿着驱动轴的轴向方向压靠于定涡旋的背压。该高压区域是从泵的出口侧延伸至热交换器的入口的区域。

结合通过示例示出本发明原理的附图，从下文的描述中，本发明的其它方面及优点将变得显而易见。

附图说明

通过参考下文的对目前优选实施方式的描述以及附图，可最清楚地理解本发明及其目的和优点，在所述附图中：

图1A是示出了根据本发明的第一实施方式的复合流体机械以及兰金循环装置的示意图；

图1B是示出了图1A中所示的导入通道的放大示意图；

图1C是示出了图1A中所示的导出通道的放大示意图；

图2是沿着图1A的2-2线剖切的剖视图；

图3是示出了根据本发明的第二实施方式的复合流体机械以及兰金循环装置的示意图；

图4是示出了根据本发明的第三实施方式的复合流体机械以及兰金循环装置的示意图；

图5是示出了根据本发明的第四实施方式的复合流体机械以及兰金循环装置的示意图；

图6A是示出了图5中所示的导入通道的入口附近的放大示意图；

图6B是示出了图5中所示的导入通道的出口附近的放大示意图；

图6C是示出了图5中所示的板以及汽化通道的平面图；

图7A是示出了根据本发明的第五实施方式的复合流体机械以及兰金循环装置的示意图；

图7B是示出了图7A中所示的导入通道的出口附近的放大示意图；以及

图7C是示出了图7A中所示的导入通道的入口附近的放大示意图。

具体实施方式

(第一实施方式)

现将参考图1A至图1C以及图2描述本发明的第一实施方式。