廢熱回收系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及廢熱回收系統(tǒng)，更詳細(xì)地講，涉及不引起朗肯循環(huán)中的制冷劑的熱分解而高效率地回收內(nèi)燃機(jī)的廢熱的廢熱回收系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，以回收內(nèi)燃機(jī)的廢熱而提高燃料消耗率為目的，如日本申請(qǐng)的特開(kāi)平11-51582號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)所記載的那樣，提出了利用朗肯循環(huán)。為了使該朗肯循環(huán)高效地工作，需要通過(guò)使制冷劑的壓力變化來(lái)調(diào)整其蒸發(fā)溫度。廢熱回收用的朗肯循環(huán)中使用的氟利昂系的制冷劑具有如下的特征:由于制冷劑在低溫下會(huì)氣化，因此通過(guò)設(shè)為適當(dāng)?shù)膲毫Γ?00°C以下的低溫?zé)嵩吹那闆r下也能夠使朗肯循環(huán)工作。但是，存在無(wú)法使該制冷劑的溫度比熱分解溫度更高的缺點(diǎn)。
[0003]在從汽車(chē)等的內(nèi)燃機(jī)回收廢氣的廢熱時(shí)，根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況不同，廢氣的溫度在100?800 °C的范圍內(nèi)大幅度地變化。而且，在廢氣的溫度高時(shí)，排氣流量也成比例地增加，因此廢熱量也非常大。此外，關(guān)于來(lái)自內(nèi)燃機(jī)的冷卻水的廢熱，溫度為80?100°C而不會(huì)較大幅度地變化，但是廢熱量較大幅度地變化。
[0004]在回收如上述那樣熱量較大幅度地變化的廢熱的情況下，為了將朗肯循環(huán)的制冷劑的溫度保持為熱分解溫度以下且高效率地工作的壓力下的蒸發(fā)溫度，使制冷劑的流量適當(dāng)?shù)刈兓纯伞?br>[0005]然而，如以往的廢熱回收用的朗肯循環(huán)那樣膨脹器和栗分別僅設(shè)置I臺(tái)的構(gòu)成中，很難通過(guò)使制冷劑的流量變化來(lái)將壓力保持為既定值且將溫度維持為恒定。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本申請(qǐng)的特開(kāi)平11-51582號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的技術(shù)課題
[0010]本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠不引起朗肯循環(huán)中的制冷劑的熱分解而高效率地回收內(nèi)燃機(jī)的廢熱的廢熱回收系統(tǒng)。
[0011 ]解決課題所采用的技術(shù)手段
[0012]用于實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的廢熱回收系統(tǒng)，具備使制冷劑在制冷劑栗、蒸發(fā)器、膨脹器以及冷凝器中依次循環(huán)而構(gòu)成的朗肯循環(huán)、以及控制所述朗肯循環(huán)的控制單元，所述蒸發(fā)器的加熱源使用內(nèi)燃機(jī)的廢熱，其中，相對(duì)于由所述膨脹器及冷凝器構(gòu)成的套組，并聯(lián)連接至少一個(gè)由其他膨脹器及冷凝器構(gòu)成的其他套組，并且在該并聯(lián)連接的其他套組中的膨脹器設(shè)置使其工作停止的工作停止單元，而且在所述蒸發(fā)器的入口及出口分別配設(shè)壓力傳感器及溫度傳感器，所述控制單元設(shè)定或者解除所述工作停止單元之中的至少I(mǎi)個(gè)，以使所述溫度傳感器的測(cè)定值成為所述制冷劑的熱分解溫度以下且預(yù)先設(shè)定的規(guī)定溫度值，并且控制所述制冷劑栗的轉(zhuǎn)速，以使所述壓力傳感器的測(cè)定值成為預(yù)先設(shè)定的規(guī)定壓力值。
[0013]發(fā)明的效果:
[0014]根據(jù)本發(fā)明的廢熱回收系統(tǒng)，將以往的朗肯循環(huán)的膨脹器和冷凝器并聯(lián)連接多個(gè)，且根據(jù)制冷劑的溫度來(lái)適當(dāng)?shù)剡x擇流路，由此，即使內(nèi)燃機(jī)的廢熱量發(fā)生變化，朗肯循環(huán)的制冷劑的溫度也能夠始終維持為熱分解溫度以下且高效率地工作的壓力下的溫度值，所以能夠不引起朗肯循環(huán)中的制冷劑的熱分解而高效率地回收內(nèi)燃機(jī)的廢熱。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是由本發(fā)明的實(shí)施方式構(gòu)成的廢熱回收系統(tǒng)的構(gòu)成圖。
[0016]圖2是用于說(shuō)明由本發(fā)明的實(shí)施方式構(gòu)成的廢熱回收系統(tǒng)中的EC U的控制內(nèi)容的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下，參照【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1示出了由本發(fā)明的實(shí)施方式構(gòu)成的廢熱回收系統(tǒng)。另外，圖中的箭頭表示流體的流動(dòng)方向。
[0018]該廢熱回收系統(tǒng)搭載于卡車(chē)等車(chē)輛，具備使制冷劑5在制冷劑栗1、蒸發(fā)器2、膨脹器3以及冷凝器4中依次循環(huán)而構(gòu)成的朗肯循環(huán)6，用于回收作為內(nèi)燃機(jī)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)7的廢熱。
[0019]朗肯循環(huán)6中的蒸發(fā)器2的加熱源使用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)7的廢氣、發(fā)動(dòng)機(jī)主體用的冷卻水等。此外，冷凝器4的冷卻源使用中冷器用的冷卻水等。此外，作為制冷劑5，示例了水、乙醇以及氟化合物等。
[0020]朗肯循環(huán)6中流動(dòng)的制冷劑5在制冷劑栗I中以液體的狀態(tài)被壓縮，在蒸發(fā)器2中被恒壓地加熱而成為高壓的氣體，由膨脹器3進(jìn)行隔熱膨脹并經(jīng)由渦輪軸8對(duì)發(fā)電機(jī)9進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)而使其發(fā)電后，在冷凝器4中被恒壓地冷卻而重新成為液體。
[0021]然后，相對(duì)于該朗肯循環(huán)6中的膨脹器3以及冷凝器4，并聯(lián)連接有η個(gè)(η為自然數(shù))由與膨脹器3及冷凝器4相同規(guī)格的其他膨脹器E及冷凝器C構(gòu)成的套組S。此外，各套組Si?Sn的膨脹器E1?En中分別安裝有工作停止單元Bi?Bn，該工作停止單元Bi?Bn通過(guò)設(shè)定或者解除來(lái)使膨脹器E1?En的工作停止或者進(jìn)行。作為該工作停止單元B，沒(méi)有特別限定，可以示例出對(duì)膨脹器E的渦輪軸A施加機(jī)械式負(fù)荷的制動(dòng)器等。另外，工作停止單元仏被設(shè)定時(shí)，該套組Sn*不循環(huán)制冷劑5。
[0022]進(jìn)而，在蒸發(fā)器2的入口側(cè)配設(shè)有用于測(cè)定制冷劑5的壓力的壓力傳感器10，在蒸發(fā)器2的出口側(cè)配設(shè)有用于測(cè)定制冷劑5的溫度的溫度傳感器11。
[0023]上述的工作停止單元m?Bn、制冷劑栗1、壓力傳感器10以及溫度傳感器11經(jīng)由信號(hào)線(用點(diǎn)劃線表示)分別連接到作為控制單元的ECU12。
[0024]另外，上述的套組S的個(gè)數(shù)η根據(jù)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)7的規(guī)格及運(yùn)轉(zhuǎn)條件、制冷劑栗I及蒸發(fā)器2的性能來(lái)適當(dāng)決定。
[0025]以下，基于圖2說(shuō)明這樣的廢熱回收系統(tǒng)中的E⑶12的控制內(nèi)容。
[0026]E⑶將控制變量i (整數(shù))初始化之后(S1)，輸入溫度傳感器11的測(cè)定值T (S15)，設(shè)定或解除各工作停止單元Bi?Bn之中的至少I(mǎi)個(gè)，以使該測(cè)定值T成為制冷劑5的熱分解溫度以下且與預(yù)先設(shè)定的規(guī)定溫度值Ts相等。該規(guī)定溫度值Ts是在朗肯循環(huán)6中制冷劑5高效率地工作的溫度，根據(jù)制冷劑5的種類(lèi)而決定。
[0027]具體地說(shuō)，在測(cè)定值T小于規(guī)定溫度值Ts時(shí)(S20)，判斷為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)7的廢熱量比較小，依次設(shè)定各工作停止單元出?^(525?S30)，由此使得僅以往的膨脹器3及冷凝器4、或者僅除此之外的適當(dāng)個(gè)數(shù)的套組S中流動(dòng)制冷劑5。另一方面，在測(cè)定值T超過(guò)規(guī)定溫度值Ts時(shí)(S35)，判斷為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)7的廢熱量比較大，將各工作停止單元扮?化依次解除(S40?S45)，由此，除了以往的膨脹器3及冷凝器4之外，在適當(dāng)個(gè)數(shù)的套組S中也流動(dòng)制冷劑5。
[0028]并且，在判斷為測(cè)定值T變?yōu)榕c規(guī)定溫度值Ts相等時(shí)(S50)，輸入壓力傳感器10的測(cè)定值P(S55)，控制制冷劑栗I的轉(zhuǎn)速以使該測(cè)定值P與預(yù)先設(shè)定的規(guī)定壓力值Ps相等(S60?S65)。該規(guī)定壓力值Ps是在朗肯循環(huán)6中制冷劑5高效率地工作的壓力，根據(jù)制冷劑5的種類(lèi)而決定。
[0029]在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)7的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，反復(fù)進(jìn)行上述的步驟10?65。
[0030]通過(guò)進(jìn)行這樣的控制，即使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)7的廢熱量發(fā)生變化，朗肯循環(huán)6的制冷劑5的溫度也始終維持為熱分解溫度以下且高效率地工作的壓力下的溫度值，所以能夠不使制冷劑5熱分解而高效率地回收柴油發(fā)動(dòng)機(jī)7的廢熱。
[0031]本發(fā)明的廢熱回收系統(tǒng)不限于上述的卡車(chē)等車(chē)輛，也能夠搭載于固定式的動(dòng)力發(fā)生器及大型發(fā)電機(jī)等。此外，內(nèi)燃機(jī)不限于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)7。
[0032]附圖標(biāo)記的說(shuō)明
[0033]I制冷劑栗
[0034]2蒸發(fā)器
[0035]3，E膨脹器
[0036]4，C冷凝器
[0037]5制冷劑
[0038]6朗肯循環(huán)
[0039]7柴油發(fā)動(dòng)機(jī)
[0040]10壓力傳感器[0041 ] 11溫度傳感器
[0042]12 ECU
[0043]B工作停止單元
[0044]S 套組
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種廢熱回收系統(tǒng)，具備使制冷劑在制冷劑栗、蒸發(fā)器、膨脹器以及冷凝器中依次循環(huán)而構(gòu)成的朗肯循環(huán)、以及控制所述朗肯循環(huán)的控制單元，所述蒸發(fā)器的加熱源使用內(nèi)燃機(jī)的廢熱，其特征在于， 相對(duì)于由所述膨脹器及冷凝器構(gòu)成的套組，并聯(lián)連接至少一個(gè)由其他膨脹器及冷凝器構(gòu)成的其他套組，并且在該并聯(lián)連接的其他套組中的膨脹器設(shè)置使其工作停止的工作停止單元，而且在所述蒸發(fā)器的入口及出口分別配設(shè)壓力傳感器及溫度傳感器， 所述控制單元設(shè)定或者解除所述工作停止單元之中的至少I(mǎi)個(gè)，以使所述溫度傳感器的測(cè)定值成為所述制冷劑的熱分解溫度以下且預(yù)先設(shè)定的規(guī)定溫度值，并且控制所述制冷劑栗的轉(zhuǎn)速，以使所述壓力傳感器的測(cè)定值成為預(yù)先設(shè)定的規(guī)定壓力值。2.如權(quán)利要求1記載的廢熱回收系統(tǒng)， 所述工作停止單元是對(duì)所述其他膨脹器的旋轉(zhuǎn)軸施加負(fù)荷的制動(dòng)器。
【專(zhuān)利摘要】相對(duì)于朗肯循環(huán)(6)的膨脹器(3)及冷凝器(4)，并聯(lián)連接n個(gè)由其他膨脹器(E)及冷凝器(C)構(gòu)成的套組(S)，并且在該并聯(lián)連接的套組(S1～Sn)中的膨脹器(E1～En)設(shè)置使工作停止的工作停止單元(B1～Bn)，而且在蒸發(fā)器(2)的入口及出口分別配設(shè)壓力傳感器(10)及溫度傳感器(11)。ECU(12)設(shè)定或者解除工作停止單元(B1～Bn)之中的至少1個(gè)，以使溫度傳感器(11)的測(cè)定值T成為制冷劑(5)的熱分解溫度以下且預(yù)先設(shè)定的規(guī)定溫度值(Ts)，并且控制制冷劑泵(1)的轉(zhuǎn)速，以使壓力傳感器(10)的測(cè)定值(P)成為預(yù)先設(shè)定的規(guī)定壓力值(Ps)。
【IPC分類(lèi)】F01K23/10, F01K25/10, F01K13/02, F01K23/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105593476
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201580001993
【發(fā)明人】阿部誠(chéng)
【申請(qǐng)人】五十鈴自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社
【公開(kāi)日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2015年2月2日
【公告號(hào)】WO2015119081A1