废热回收系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及废热回收系统，更详细地讲，涉及不引起朗肯循环中的制冷剂的热分解而高效率地回收内燃机的废热的废热回收系统。
【背景技术】
[0002]以往，以回收内燃机的废热而提高燃料消耗率为目的，如日本申请的特开平11-51582号公报(专利文献I)所记载的那样，提出了利用朗肯循环。为了使该朗肯循环高效地工作，需要通过使制冷剂的压力变化来调整其蒸发温度。废热回收用的朗肯循环中使用的氟利昂系的制冷剂具有如下的特征:由于制冷剂在低温下会气化，因此通过设为适当的压力，在100°C以下的低温热源的情况下也能够使朗肯循环工作。但是，存在无法使该制冷剂的温度比热分解温度更高的缺点。
[0003]在从汽车等的内燃机回收废气的废热时，根据运转状况不同，废气的温度在100?800 °C的范围内大幅度地变化。而且，在废气的温度高时，排气流量也成比例地增加，因此废热量也非常大。此外，关于来自内燃机的冷却水的废热，温度为80?100°C而不会较大幅度地变化，但是废热量较大幅度地变化。
[0004]在回收如上述那样热量较大幅度地变化的废热的情况下，为了将朗肯循环的制冷剂的温度保持为热分解温度以下且高效率地工作的压力下的蒸发温度，使制冷剂的流量适当地变化即可。
[0005]然而，如以往的废热回收用的朗肯循环那样膨胀器和栗分别仅设置I台的构成中，很难通过使制冷剂的流量变化来将压力保持为既定值且将温度维持为恒定。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本申请的特开平11-51582号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的技术课题
[0010]本发明的目的在于，提供一种能够不引起朗肯循环中的制冷剂的热分解而高效率地回收内燃机的废热的废热回收系统。
[0011 ]解决课题所采用的技术手段
[0012]用于实现上述目的的本发明的废热回收系统，具备使制冷剂在制冷剂栗、蒸发器、膨胀器以及冷凝器中依次循环而构成的朗肯循环、以及控制所述朗肯循环的控制单元，所述蒸发器的加热源使用内燃机的废热，其中，相对于由所述膨胀器及冷凝器构成的套组，并联连接至少一个由其他膨胀器及冷凝器构成的其他套组，并且在该并联连接的其他套组中的膨胀器设置使其工作停止的工作停止单元，而且在所述蒸发器的入口及出口分别配设压力传感器及温度传感器，所述控制单元设定或者解除所述工作停止单元之中的至少I个，以使所述温度传感器的测定值成为所述制冷剂的热分解温度以下且预先设定的规定温度值，并且控制所述制冷剂栗的转速，以使所述压力传感器的测定值成为预先设定的规定压力值。
[0013]发明的效果:
[0014]根据本发明的废热回收系统，将以往的朗肯循环的膨胀器和冷凝器并联连接多个，且根据制冷剂的温度来适当地选择流路，由此，即使内燃机的废热量发生变化，朗肯循环的制冷剂的温度也能够始终维持为热分解温度以下且高效率地工作的压力下的温度值，所以能够不引起朗肯循环中的制冷剂的热分解而高效率地回收内燃机的废热。
【附图说明】
[0015]图1是由本发明的实施方式构成的废热回收系统的构成图。
[0016]图2是用于说明由本发明的实施方式构成的废热回收系统中的EC U的控制内容的流程图。
【具体实施方式】
[0017]以下，参照【附图说明】本发明的实施方式。图1示出了由本发明的实施方式构成的废热回收系统。另外，图中的箭头表示流体的流动方向。
[0018]该废热回收系统搭载于卡车等车辆，具备使制冷剂5在制冷剂栗1、蒸发器2、膨胀器3以及冷凝器4中依次循环而构成的朗肯循环6，用于回收作为内燃机的柴油发动机7的废热。
[0019]朗肯循环6中的蒸发器2的加热源使用柴油发动机7的废气、发动机主体用的冷却水等。此外，冷凝器4的冷却源使用中冷器用的冷却水等。此外，作为制冷剂5，示例了水、乙醇以及氟化合物等。
[0020]朗肯循环6中流动的制冷剂5在制冷剂栗I中以液体的状态被压缩，在蒸发器2中被恒压地加热而成为高压的气体，由膨胀器3进行隔热膨胀并经由涡轮轴8对发电机9进行旋转驱动而使其发电后，在冷凝器4中被恒压地冷却而重新成为液体。
[0021]然后，相对于该朗肯循环6中的膨胀器3以及冷凝器4，并联连接有η个(η为自然数)由与膨胀器3及冷凝器4相同规格的其他膨胀器E及冷凝器C构成的套组S。此外，各套组Si?Sn的膨胀器E1?En中分别安装有工作停止单元Bi?Bn，该工作停止单元Bi?Bn通过设定或者解除来使膨胀器E1?En的工作停止或者进行。作为该工作停止单元B，没有特别限定，可以示例出对膨胀器E的涡轮轴A施加机械式负荷的制动器等。另外，工作停止单元仏被设定时，该套组Sn*不循环制冷剂5。
[0022]进而，在蒸发器2的入口侧配设有用于测定制冷剂5的压力的压力传感器10，在蒸发器2的出口侧配设有用于测定制冷剂5的温度的温度传感器11。
[0023]上述的工作停止单元m?Bn、制冷剂栗1、压力传感器10以及温度传感器11经由信号线(用点划线表示)分别连接到作为控制单元的ECU12。
[0024]另外，上述的套组S的个数η根据柴油发动机7的规格及运转条件、制冷剂栗I及蒸发器2的性能来适当决定。
[0025]以下，基于图2说明这样的废热回收系统中的E⑶12的控制内容。
[0026]E⑶将控制变量i (整数)初始化之后(S1)，输入温度传感器11的测定值T (S15)，设定或解除各工作停止单元Bi?Bn之中的至少I个，以使该测定值T成为制冷剂5的热分解温度以下且与预先设定的规定温度值Ts相等。该规定温度值Ts是在朗肯循环6中制冷剂5高效率地工作的温度，根据制冷剂5的种类而决定。
[0027]具体地说，在测定值T小于规定温度值Ts时(S20)，判断为柴油发动机7的废热量比较小，依次设定各工作停止单元出?^(525?S30)，由此使得仅以往的膨胀器3及冷凝器4、或者仅除此之外的适当个数的套组S中流动制冷剂5。另一方面，在测定值T超过规定温度值Ts时(S35)，判断为柴油发动机7的废热量比较大，将各工作停止单元扮?化依次解除(S40?S45)，由此，除了以往的膨胀器3及冷凝器4之外，在适当个数的套组S中也流动制冷剂5。
[0028]并且，在判断为测定值T变为与规定温度值Ts相等时(S50)，输入压力传感器10的测定值P(S55)，控制制冷剂栗I的转速以使该测定值P与预先设定的规定压力值Ps相等(S60?S65)。该规定压力值Ps是在朗肯循环6中制冷剂5高效率地工作的压力，根据制冷剂5的种类而决定。
[0029]在柴油发动机7的运转时，反复进行上述的步骤10?65。
[0030]通过进行这样的控制，即使柴油发动机7的废热量发生变化，朗肯循环6的制冷剂5的温度也始终维持为热分解温度以下且高效率地工作的压力下的温度值，所以能够不使制冷剂5热分解而高效率地回收柴油发动机7的废热。
[0031]本发明的废热回收系统不限于上述的卡车等车辆，也能够搭载于固定式的动力发生器及大型发电机等。此外，内燃机不限于柴油发动机7。
[0032]附图标记的说明
[0033]I制冷剂栗
[0034]2蒸发器
[0035]3，E膨胀器
[0036]4，C冷凝器
[0037]5制冷剂
[0038]6朗肯循环
[0039]7柴油发动机
[0040]10压力传感器[0041 ] 11温度传感器
[0042]12 ECU
[0043]B工作停止单元
[0044]S 套组
【主权项】
1.一种废热回收系统，具备使制冷剂在制冷剂栗、蒸发器、膨胀器以及冷凝器中依次循环而构成的朗肯循环、以及控制所述朗肯循环的控制单元，所述蒸发器的加热源使用内燃机的废热，其特征在于， 相对于由所述膨胀器及冷凝器构成的套组，并联连接至少一个由其他膨胀器及冷凝器构成的其他套组，并且在该并联连接的其他套组中的膨胀器设置使其工作停止的工作停止单元，而且在所述蒸发器的入口及出口分别配设压力传感器及温度传感器， 所述控制单元设定或者解除所述工作停止单元之中的至少I个，以使所述温度传感器的测定值成为所述制冷剂的热分解温度以下且预先设定的规定温度值，并且控制所述制冷剂栗的转速，以使所述压力传感器的测定值成为预先设定的规定压力值。2.如权利要求1记载的废热回收系统， 所述工作停止单元是对所述其他膨胀器的旋转轴施加负荷的制动器。
【专利摘要】相对于朗肯循环(6)的膨胀器(3)及冷凝器(4)，并联连接n个由其他膨胀器(E)及冷凝器(C)构成的套组(S)，并且在该并联连接的套组(S1～Sn)中的膨胀器(E1～En)设置使工作停止的工作停止单元(B1～Bn)，而且在蒸发器(2)的入口及出口分别配设压力传感器(10)及温度传感器(11)。ECU(12)设定或者解除工作停止单元(B1～Bn)之中的至少1个，以使温度传感器(11)的测定值T成为制冷剂(5)的热分解温度以下且预先设定的规定温度值(Ts)，并且控制制冷剂泵(1)的转速，以使压力传感器(10)的测定值(P)成为预先设定的规定压力值(Ps)。
【IPC分类】F01K23/10, F01K25/10, F01K13/02, F01K23/06
【公开号】CN105593476
【申请号】CN201580001993
【发明人】阿部诚
【申请人】五十铃自动车株式会社
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年2月2日
【公告号】WO2015119081A1