專利名稱：廢熱利用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢熱利用裝置，該廢熱利用裝置利用例如車輛用的內(nèi) 燃機(jī)這樣的發(fā)熱機(jī)器的廢熱來回收動力。
背景技術(shù)：
一直以來，公知的是利用內(nèi)燃機(jī)的廢熱來回收動力的廢熱利用裝置。 廢熱利用裝置具有蘭金循環(huán)，該蘭金循環(huán)包括利用內(nèi)燃機(jī)的廢熱對工作 流體進(jìn)行加熱的加熱器；使加熱了的工作流體膨脹并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力的膨
脹機(jī)(渦輪機(jī))以及使膨脹了的工作流體凝結(jié)的凝結(jié)器。
例如，在日本專利公報特開2004-60462號所述的蘭金循環(huán)中，為了使 流入膨脹機(jī)的制冷劑的高壓側(cè)壓力(入口側(cè)壓力)與目標(biāo)壓力一致，控制 膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速。
考慮膨脹機(jī)的高壓側(cè)壓力，抑制流入膨脹機(jī)的制冷劑的氣液二相化， 對確保蘭金循環(huán)的構(gòu)成機(jī)器(例如膨脹機(jī)的滑動部)所需要的潤滑油的適 當(dāng)粘度(適度的油膜厚度)有效。但是，當(dāng)從膨脹機(jī)流出的制冷劑的低壓 側(cè)壓力(出口側(cè)壓力)過高時，不能充分地確保與高壓側(cè)壓力的壓差，從 而有可能引起過膨脹的顧慮。即，當(dāng)膨脹機(jī)不能工作以使制冷劑適當(dāng)?shù)嘏?脹時，穩(wěn)定且有效率的蘭金循環(huán)的運行變得困難。
在日本專利公報特開2004-108220所示的蘭金循環(huán)中，將泵及發(fā)電機(jī) 連結(jié)在膨脹機(jī)的主軸上并將其一體化。
向加熱器供給加熱用液體或者氣體(燃?xì)廨啓C(jī)或發(fā)動機(jī)的排氣等)。 由泵輸送的工作流體在加熱器中變?yōu)檫^熱蒸氣，并流入膨脹機(jī)，通過在膨 脹機(jī)內(nèi)進(jìn)行絕熱膨脹，對膨脹機(jī)產(chǎn)生驅(qū)動力。然后，在該驅(qū)動力的作用下， 連結(jié)在膨脹機(jī)上的泵及發(fā)電機(jī)工作，繼續(xù)蘭金循環(huán)的工作，并且排氣熱能 作為電能被積蓄。并且，膨脹后的工作流體，在凝結(jié)器內(nèi)通過冷卻空氣等 冷卻凝結(jié)，并被吸入泵中。
在蘭金循環(huán)的起動時，當(dāng)工作流體由加熱用熱交換器流入膨脹機(jī)時， 在膨脹機(jī)的入口出口之間產(chǎn)生急劇的壓力差，相對應(yīng)地，大的力作用在膨 脹機(jī)的滑動部上，從而受到影響導(dǎo)致耐久性降低。由此，穩(wěn)定的蘭金循環(huán) 的起動很難。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的第一目的在于提供一種廢熱利用裝置，其可 以利用內(nèi)燃機(jī)的廢熱穩(wěn)定且有效地回收動力。本發(fā)明的第二目的在于提供 一種廢熱利用裝置，其具有將泵、膨脹機(jī)和發(fā)動機(jī)直接結(jié)合的蘭金循環(huán)， 并可以進(jìn)行穩(wěn)定的起動。
根據(jù)本發(fā)明的第一方式，廢熱利用裝置具有蘭金循環(huán)、對流入所述 膨脹機(jī)的工作流體的溫度進(jìn)行檢測的溫度檢測器、檢測所述膨脹機(jī)的入口 側(cè)壓力的入口側(cè)壓力檢測器、檢測所述膨脹機(jī)的出口側(cè)壓力的出口側(cè)壓力 檢測器以及控制裝置，其中，蘭金循環(huán)具有使工作流體循環(huán)的泵、通過 廢熱對工作流體進(jìn)行加熱的加熱器、將加熱了的所述工作流體的膨脹能量 變換為機(jī)械能的膨脹機(jī)以及使膨脹后的所述工作流體凝結(jié)液化的凝結(jié)器。
控制裝置基于在所述膨脹機(jī)入口的過熱度信息和壓力信息對所述膨 脹機(jī)的指示轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，其中，過熱度信息基于由所述溫度檢測器檢測 出的工作流體溫度和由所述入口側(cè)壓力檢測器檢測出的入口側(cè)壓力得到， 壓力信息考慮了由所述出口側(cè)壓力檢測器得到的出口側(cè)壓力。
根據(jù)本構(gòu)成，通過考慮過熱度信息，能夠確保蘭金循環(huán)的構(gòu)成機(jī)器(例 如膨脹機(jī)的滑動部)所必要的潤滑油的適當(dāng)粘度。此外，通過考慮含有出 口側(cè)壓力的壓力信息，能夠充分地確保與成為高壓側(cè)的膨脹機(jī)的入口側(cè)壓 力之間的壓差，因此能夠抑制膨脹機(jī)的過膨脹。S卩，通過考慮高壓側(cè)條件
(過熱度信息)和低壓側(cè)條件(壓力信息)，能夠使膨脹機(jī)適當(dāng)?shù)毓ぷ鳎?可以進(jìn)行穩(wěn)定且有效率的蘭金循環(huán)的運行。
根據(jù)本發(fā)明的第二方式，廢熱利用裝置具有蘭金循環(huán)；具備電動機(jī) 及發(fā)電機(jī)兩種功能，并與泵及膨脹機(jī)同軸連接的旋轉(zhuǎn)電機(jī)；控制旋轉(zhuǎn)電機(jī) 工作的控制裝置；使膨脹機(jī)旁通的支路流路；通過控制裝置進(jìn)行控制，并 對支路流路進(jìn)行開閉的開閉部；檢測出膨脹機(jī)的入口側(cè)的氣相工作流體的
溫度的溫度檢測器以及檢測出膨脹機(jī)的入口出口之間的壓力差的壓力差 檢測機(jī)構(gòu)，其中蘭金循環(huán)具有壓送液相工作流體的泵；通過發(fā)熱機(jī)器的 廢熱將由泵壓送的液相工作流體加熱并使其變?yōu)闅庀喙ぷ髁黧w的加熱器； 將從加熱器流出的氣相工作流體的膨脹能量變換為機(jī)械能的膨脹機(jī)以及 使從膨脹機(jī)流出的膨脹后的氣相工作流體凝結(jié)液化且流出到泵的凝結(jié)器。
控制裝置在起動蘭金循環(huán)時，打開開閉部，使旋轉(zhuǎn)電機(jī)作為電動機(jī)并 以規(guī)定轉(zhuǎn)速工作，并且當(dāng)通過溫度檢測器得到的氣相工作流體的溫度變?yōu)?規(guī)定溫度以上時，關(guān)閉開閉部，在通過壓力差檢測機(jī)構(gòu)得到的壓力差達(dá)到 規(guī)定壓力差之前的期間，使旋轉(zhuǎn)電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速相對于規(guī)定轉(zhuǎn)速增加。
在此作用下，首先，通過打開開閉部并將旋轉(zhuǎn)電機(jī)作為電動機(jī)而以規(guī) 定轉(zhuǎn)速工作，泵及膨脹機(jī)工作。工作流體雖然流入膨脹機(jī)側(cè)，但是主要流 入支路流路。因此，在膨脹機(jī)的入口出口之間不產(chǎn)生壓力差，工作流體進(jìn) 行蘭金循環(huán)。
并且，當(dāng)膨脹機(jī)入口側(cè)的工作流體的溫度變?yōu)橐?guī)定溫度以上時，能夠 確認(rèn)工作流體處于充分的過熱狀態(tài)，處于通過工作流體的膨脹可以驅(qū)動膨 脹機(jī)的狀態(tài)。
在該階段下通過關(guān)閉開閉部，能夠使工作流體從支路流路側(cè)流入膨脹 機(jī)側(cè)，從而通過工作流體的膨脹能夠使膨脹機(jī)工作。
此時，在膨脹機(jī)的入口出口之間產(chǎn)生壓力差，但通過對應(yīng)于該壓力差 使旋轉(zhuǎn)電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速相對于規(guī)定轉(zhuǎn)速增加，由此膨脹機(jī)的工作轉(zhuǎn)速提 高，從而能夠使膨脹機(jī)的噴出能力依次增加，因此能夠使壓力差的上升特 性(壓力差相對于時間的增加比例)平緩。
由此，抑制膨脹機(jī)的急劇的壓力差的產(chǎn)生，從而可以進(jìn)行穩(wěn)定的蘭金 循環(huán)的起動。


圖1是表示第一實施方式的具有蘭金循環(huán)的廢熱利用裝置的系統(tǒng)整體 的模式圖2是表示與第一實施方式的蘭金循環(huán)的工作控制相關(guān)的主流程的流 程圖3是表示第一實施方式的蘭金運轉(zhuǎn)判定控制的流程圖4是表示第一實施方式的蘭金起動控制的流程圖5是表示與第一實施方式的蘭金起動控制連續(xù)執(zhí)行的蘭金起動判定
控制的流程圖6是表示第一實施方式的蘭金運行控制的流程圖7是表示第一實施方式的高壓側(cè)條件和膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速(最高轉(zhuǎn)速、
最低轉(zhuǎn)速)之間的對應(yīng)的特性圖8是表示第一實施方式的低壓側(cè)條件和膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速(最高轉(zhuǎn)速、
最低轉(zhuǎn)速)之間的對應(yīng)的特性圖9是表示第一實施方式的蓄電池電壓和指示轉(zhuǎn)速之間的對應(yīng)的特性
圖IO是表示第一實施方式的蘭金停止控制的流程圖11是表示第一實施方式的蘭金停止判定控制的流程圖12是表示第二實施方式的蘭金運行控制的流程圖13是表示基于第二實施方式中的過熱度和壓力比的、膨脹機(jī)的最
高轉(zhuǎn)速的增減的圖14是表示第一實施方式的變形例的低壓側(cè)條件和膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速(最
高轉(zhuǎn)速、最低轉(zhuǎn)速)之間的對應(yīng)的特性圖15是表示第一、第二實施方式的變形例的蓄電池電壓和指示轉(zhuǎn)速
之間的對應(yīng)的特性圖16是表示第一、第二實施方式的變形例的具有蘭金循環(huán)的廢熱利
用裝置的系統(tǒng)整體的模式圖17是表示第三實施方式的具有蘭金循環(huán)的廢熱利用裝置的系統(tǒng)整
體的模式圖18是表示第三實施方式的蘭金起動控制的流程圖19是表示第三實施方式的從蘭金循環(huán)起動時到通常控制的膨脹機(jī)
壓差及泵膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速的時間圖20A-20C是表示第三實施方式的蘭金循環(huán)起動時的各部位的制冷
劑流量的模式圖21A-21B是表示第三實施方式的變形例的從蘭金循環(huán)起動時到通
?？刂频呐蛎洐C(jī)壓差及泵膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速的時間圖22是表示第四實施方式的具有蘭金循環(huán)的廢熱利用裝置的系統(tǒng)整 體的模式圖23是表示第四實施方式的蘭金起動控制的流程圖24是表示第四實施方式的從蘭金循環(huán)起動時到通?？刂频呐蛎洐C(jī)
壓差及泵膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速的時間圖25是表示第四實施方式的變形例的從蘭金循環(huán)起動時到通?？刂?br> 的膨脹機(jī)壓差及泵膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速的時間圖。
具體實施例方式
(第一實施方式)
以下，關(guān)于本發(fā)明的第一實施方式，參照圖1 圖ll進(jìn)行說明。
圖1是表示具有蘭金循環(huán)20的廢熱利用裝置1的系統(tǒng)整體的模式圖。 如圖1所示，本實施方式的廢熱利用裝置1，例如，適用于將發(fā)動機(jī)10 作為驅(qū)動源的車輛。
發(fā)動機(jī)10為水冷式的內(nèi)燃機(jī)。發(fā)動機(jī)設(shè)置有通過發(fā)動機(jī)冷卻水的循 環(huán)對發(fā)動機(jī)IO進(jìn)行冷卻的冷卻器回路11以及將冷卻水(溫水)作為熱源 而對空調(diào)空氣進(jìn)行加熱的加熱器電路12。
在冷卻器回路11中設(shè)置冷卻器13。冷卻器13通過使在溫水泵14的 作用下循環(huán)的冷卻水與外氣進(jìn)行熱交換而對其進(jìn)行冷卻。溫水泵14可以 是電動式的泵，或者也可以是機(jī)械式的泵。在發(fā)動機(jī)10的出口側(cè)的流路 上配置有后述的蘭金循環(huán)20的加熱器22，從而冷卻水在該加熱器22內(nèi)流 通。
在冷卻器回路11中，設(shè)置有繞過冷卻器13使冷卻水流通的冷卻器支 路流路15。進(jìn)而，在冷卻器回路ll中設(shè)置有恒溫器16，其調(diào)整流通在冷 卻器13中的冷卻水量和流通在冷卻器支路流路15中的冷卻水量。
在加熱器電路12中設(shè)置有加熱器芯17，通過上述的溫水泵14使冷卻 水(溫水)循環(huán)。加熱器芯17配設(shè)在空調(diào)單元的空調(diào)殼內(nèi)(圖示略)， 在通過送風(fēng)機(jī)(圖示略)送風(fēng)的空調(diào)空氣與溫水的熱交換的作用下進(jìn)行加 熱。在空調(diào)殼內(nèi)設(shè)置空氣混合門(圖示略)，通過該空氣混合門的開閉，
流通在加熱器芯17中的空調(diào)空氣量可變。
在加熱器電路12中形成有使加熱器芯17旁通的加熱器用流路19。蘭
金循環(huán)20的加熱器22配設(shè)在加熱器用流路19上，從而冷卻水在加熱器 22內(nèi)流通。在加熱器22的上游側(cè)設(shè)置滑闊18，通過該滑閥18的開閉控 制，能夠適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)是否使冷卻水流通到加熱器22偵ij。
蘭金循環(huán)20回收在發(fā)動機(jī)10產(chǎn)生的廢熱能量(冷卻水的熱)，并且 將該廢熱能量變換為機(jī)械能(后述的膨脹機(jī)23的驅(qū)動力)，迸而變換為 電能(后述的發(fā)電機(jī)25的發(fā)電量)來加以利用。以下，對蘭金循環(huán)20進(jìn) 行說明。
蘭金循環(huán)20具有泵2K加熱器22、膨脹機(jī)23及凝結(jié)器24，它們環(huán) 狀連接而形成閉回路。進(jìn)而，在加熱器22和凝結(jié)器24之間，設(shè)置繞過膨 脹機(jī)23的支路流路26，在該支路流路26上設(shè)置支路閥(開閉部)27。支 路閥27例如為電磁式的閥，通過后述的通電控制電路30控制閥體的開閉工作。
泵21將在通電控制電路30的作用下而工作的發(fā)電機(jī)25作為驅(qū)動源， 是使蘭金循環(huán)20內(nèi)的制冷劑(工作流體，以下，稱為"RA制冷劑")循 環(huán)的電動式的泵。在本實施方式中，例如，泵21與膨脹機(jī)23的驅(qū)動軸同軸。
加熱器22是通過在由泵21輸送的RA制冷劑和在冷卻器回路11中 流通的高溫的冷卻水之間進(jìn)行熱交換而對RA制冷劑進(jìn)行加熱并使其成為 過熱蒸氣制冷劑(氣相工作流體)的熱交換器。
膨脹機(jī)23是通過在加熱器22中被加熱的RA制冷劑的膨脹而產(chǎn)生旋 轉(zhuǎn)驅(qū)動力的流體機(jī)器。在膨脹機(jī)23的驅(qū)動軸上連接發(fā)電機(jī)25。并且，通 過膨脹機(jī)23的驅(qū)動力使發(fā)電機(jī)25工作，由發(fā)電機(jī)25發(fā)電的電力通過構(gòu) 成后述的通電控制電路30的逆變器31從而為蓄電池33充電。從膨脹機(jī) 23流出的RA制冷劑到達(dá)凝結(jié)器24。
凝結(jié)器24與膨脹機(jī)23的噴出側(cè)連接，通過與由軸流式的所謂吸入式 的送風(fēng)風(fēng)扇28送風(fēng)的冷卻空氣進(jìn)行熱交換。使膨脹后的過熱蒸氣制冷劑 凝結(jié)液化而形成液相制冷劑的熱交換器。從凝結(jié)器24流出的液相制冷劑 到達(dá)泵21。
發(fā)電機(jī)25是具有電動機(jī)及發(fā)電機(jī)兩功能的旋轉(zhuǎn)機(jī)器，通過通電控制
電路30進(jìn)行控制。在發(fā)電機(jī)25的一端側(cè)的軸上連接泵21，在另一端側(cè)的 軸上連接膨脹機(jī)23。
通電控制電路30是用于控制廢熱利用裝置1內(nèi)的各種儀器的工作的 控制裝置。通電控制電路30具有逆變器31和控制機(jī)器32 (ECU)。逆變 器31控制與膨脹機(jī)23連接的發(fā)電機(jī)25的工作。逆變器31通過將來自蓄 電池33的電力供給到發(fā)電機(jī)25，從而使發(fā)電機(jī)25作為電動機(jī)來工作，并 驅(qū)動泵21及膨脹機(jī)23。此外，逆變器31在發(fā)電機(jī)25通過膨脹機(jī)23的驅(qū) 動力而作為發(fā)電機(jī)工作時，將發(fā)電的電力充電給蓄電池33。通電控制電路 30具有公知的定時器功能。
另外，在蘭金循環(huán)20上配設(shè)以下各種傳感器對流入加熱器22的冷 卻水的溫度Tw進(jìn)行檢測的冷卻水溫度傳感器201，對在加熱器22中流通 的冷卻水量Gw進(jìn)行檢測的流量傳感器202，對凝結(jié)器24的前面(上游) 的風(fēng)速(前面風(fēng)速)Va進(jìn)行檢測的風(fēng)速傳感器203，對凝結(jié)器24的前面 (上游)的空氣溫度(前面風(fēng)溫度)Ta進(jìn)行檢測的凝結(jié)器溫度傳感器204， 對用于得到泵21的入口過冷卻度(subcool)的入口制冷劑溫度進(jìn)行檢測 的泵溫度傳感器205 (過冷卻度檢測器)，用于對流入膨脹機(jī)23的制冷劑 的溫度(入口側(cè)制冷劑溫度)Tex進(jìn)行檢測的膨脹機(jī)溫度傳感器206 (溫 度檢測器)，用于對膨脹機(jī)23的入口側(cè)壓力PexJn進(jìn)行檢測的入口側(cè)壓 力傳感器207 (入口側(cè)壓力檢測器)，以及用于對膨脹機(jī)23的出口側(cè)壓力 Pe^out進(jìn)行檢測的出口側(cè)壓力傳感器208 (出口側(cè)壓力檢測器)。
并且，基于來自這些各種傳感器201、 202、 203、 204、 205、 206、 207、 208等的檢測信號，控制機(jī)器32控制逆變器31的工作，并且一并控制滑 閥18，送風(fēng)風(fēng)扇28，發(fā)電機(jī)25 (泵21及膨脹機(jī)23)等。 (工作) (主流程)
下面，對基于上述構(gòu)成的工作及其作用效果進(jìn)行說明。圖2是表示與 本實施方式的蘭金循環(huán)20的工作控制相關(guān)的主流程的流程圖。
如圖2所示，主流程具有蘭金運轉(zhuǎn)判定控制(Sl);蘭金起動控制 &起動判定控制(S2、 S3);蘭金運行控制(S4);蘭金停止控制(S5);
蘭金停止判定控制(S6);異常應(yīng)對處置(S7)。
在步驟S1的蘭金運轉(zhuǎn)判定控制中，判斷是否有蘭金運轉(zhuǎn)指示。在有
運轉(zhuǎn)指示的情況下(Sh是)，進(jìn)入步驟S2、 S3的蘭金起動控制&起動 判定控制。在沒有運轉(zhuǎn)指示的情況下(Sh否)，反復(fù)進(jìn)行步驟S1。
在步驟S2、 S3的蘭金起動控制&起動判定控制中，判斷蘭金循環(huán)20 是否正常起動。在正常起動的情況下(S2、 S3:是)，進(jìn)入步驟S4的蘭
金運行控制。
在步驟S4的蘭金運行控制中，判斷是否應(yīng)該停止蘭金循環(huán)20的運行。 在有應(yīng)該停止的指示的情況下(S4:是)，進(jìn)入步驟S5的蘭金停止控制。 在沒有應(yīng)該停止的指示的情況下(S4:否)，反復(fù)進(jìn)行步驟S4。在步驟 S2、 S3中，在蘭金循環(huán)20非正常起動的情況下(S2、 S3:否)，不經(jīng)由 步驟S4而進(jìn)入步驟S5的蘭金停止控制。
步驟S5的蘭金停止控制之后，進(jìn)入步驟S6的蘭金停止判定控制。
在步驟S6的蘭金停止判定控制中，判斷蘭金循環(huán)20是否正常停止。 在正常停止的情況下(S6:是)，返回步驟Sl的蘭金運轉(zhuǎn)判定控制，之 后，反復(fù)進(jìn)行該主流程。
在步驟S6的蘭金停止判定控制中，在蘭金循環(huán)20非正常停止的情況 下(S6:否)，即，在異常停止的情況下，進(jìn)入步驟S7，從而進(jìn)行異常 應(yīng)對處置。
以下，對各控制步驟S1 S7的詳細(xì)的控制內(nèi)容順次進(jìn)行說明。 (Sl蘭金運轉(zhuǎn)判定控制)
圖3是對步驟Sl的蘭金運轉(zhuǎn)判定控制的詳細(xì)進(jìn)行說明的流程圖。如 圖3所示，首先，在步驟S11中，判斷由冷卻水溫度傳感器201檢測出的 冷卻水溫度Tw是否比預(yù)先規(guī)定的規(guī)定值Twc大。在冷卻水溫度Tw比規(guī) 定值Twc大的情況下(Sll:是)，進(jìn)入步驟S12，并判斷由流量傳感器 202檢測出的冷卻水流量Gw是否比預(yù)先規(guī)定的規(guī)定值Gwc大。在步驟 Sll中，在冷卻水溫度Tw為規(guī)定值Twc以下的情況下(Sll:否)，反 復(fù)進(jìn)行步驟Sll的處理。
在步驟S12中，在冷卻水流量Gw比規(guī)定值Gwc大的情況下(S12: 是)，進(jìn)入步驟S13，并判斷由配置在凝結(jié)器24前面的風(fēng)速傳感器203
檢測出的凝結(jié)器前面風(fēng)速Va是否比預(yù)先規(guī)定的規(guī)定值Vac大。在步驟S12 中，在冷卻水流量Gw為規(guī)定值Gwc以下的情況下(S12:否)，再次返 回步驟Sll。
在步驟S13中，在凝結(jié)器前面風(fēng)速Va比規(guī)定值Vac大的情況下(S13: 是)，進(jìn)入步驟S14，并判斷由凝結(jié)器溫度傳感器204檢測出的凝結(jié)器前 面溫度Ta是否比預(yù)先規(guī)定的規(guī)定值Tac低。在步驟S13中，在凝結(jié)器前 面風(fēng)速Va為規(guī)定值Vac以下的情況下(S13:否)，再次返回步驟Sll。
在步驟S14中，在凝結(jié)器前面溫度Ta比規(guī)定值Tac低的情況下(S14: 是)，進(jìn)入步驟S15，并判斷蓄電池電壓值Eb是否比預(yù)先規(guī)定的規(guī)定值 Ebc小。在步驟S14中，在凝結(jié)器前面溫度Ta為規(guī)定值Tac以上的情況 下(S14:否)，再次返回步驟Sll。
在步驟S15中，在蓄電池電壓值Eb比規(guī)定值Ebc低的情況下(S15: 是)，在步驟S16中發(fā)出蘭金運轉(zhuǎn)指示，其后，進(jìn)入蘭金起動控制&起動 判定控制(S2、S3)。在蓄電池電壓值Eb為規(guī)定值Ebc以上的情況下(S15: 否)，再次返回步驟Sll。
并且，規(guī)定值Twc、 Gwc、 Vac、 Tac、 Ebc的各數(shù)值，在起動蘭金循 環(huán)20的情況下，分別設(shè)定為可再生基于膨脹機(jī)23、進(jìn)而發(fā)電機(jī)25的能量 的程度的邊界值。
如以上，在各步驟S11 S15中，僅在冷卻水溫度、冷卻水流量、凝 結(jié)器前面風(fēng)速、凝結(jié)器前面溫度、蓄電池電壓這全部的條件明確的情況下 發(fā)出蘭金運轉(zhuǎn)指示，即使在任一項條件未滿足的情況下也不發(fā)出蘭金運轉(zhuǎn) 指示而維持停止?fàn)顟B(tài)，并反復(fù)進(jìn)行本控制程序(步驟S1)。
通過本控制程序(步驟S1)，蘭金循環(huán)20僅在變成能夠充分地再生 能量的條件時才可以運行。
(S2、 S3蘭金起動控制&起動判定控制)
圖4是對步驟S2的蘭金起動控制的詳細(xì)進(jìn)行說明的流程圖，圖5是 對與步驟S2連續(xù)進(jìn)行的步驟S3的蘭金起動判定控制的詳細(xì)進(jìn)行說明的流程圖。
如圖4所示，在步驟S21中，判斷支路閥27是否打開。在支路閥27 打開的情況下(S21:是)，在步驟S22中指示膨脹機(jī)的最低轉(zhuǎn)速。該最
低轉(zhuǎn)速例如可設(shè)定為2000rpm。通過該指示，將發(fā)電機(jī)25作為電動機(jī)驅(qū) 動，從而使泵21及膨脹機(jī)23驅(qū)動。
在步驟S21中，在支路閥27關(guān)閉的情況下(S21:否)，在步驟S23 中將支路閥27控制為開狀態(tài)。
在打開支路閥27的狀態(tài)下即使驅(qū)動膨脹機(jī)23，在膨脹機(jī)23的入口和 出口也不產(chǎn)生壓差A(yù)P。在該步驟S21 S23中，在驅(qū)動膨脹機(jī)23及泵 21時，首先通過將支路閥27控制為打開狀態(tài)，使在膨脹機(jī)23壓力不會急 劇產(chǎn)生，避開各滑動部件間的抵接滑動，從而防止RA制冷劑與循環(huán)的潤 滑油在蘭金循環(huán)20內(nèi)到處遍布的貧潤滑狀態(tài)下的各滑動部件的磨損等。
在驅(qū)動膨脹機(jī)23及泵21后，在步驟S24中起動定時器，并進(jìn)入步驟 S25。在步驟S25中，判斷基于由泵溫度傳感器205檢測出的溫度而得到 的過冷卻度(subcool) SCp是否比預(yù)先規(guī)定的規(guī)定值SCpc大，且，判斷 由膨脹機(jī)溫度傳感器206得到的膨脹機(jī)入口制冷劑溫度Tex是否比預(yù)先規(guī) 定的規(guī)定值Texc大。
在過冷卻度SCp比規(guī)定值SCpc大，且，膨脹機(jī)入口制冷劑溫度Tex 比規(guī)定值Texc大的情況下(S25:是)，在步驟S26中停止定時器，并在 步驟S28中將支路閥27控制為閉狀態(tài)。
在步驟S25中，在不管過冷卻度SCp或者膨脹機(jī)入口制冷劑溫度Tex 的哪一項在規(guī)定值SCpc、 Texc以下而不滿足條件的情況下(S25:否)， 在步驟S27中，判斷是否經(jīng)過了規(guī)定時間Ticl。并且，在未經(jīng)過規(guī)定時間 Ticl的情況下(S27:否)，再次返回步驟S25，并判斷是否滿足規(guī)定條
艮口，在規(guī)定時間內(nèi)只要滿足過冷卻度及膨脹機(jī)入口制冷劑溫度這兩條 件，進(jìn)入下面的蘭金起動判定控制(步驟S3，參照圖5)。與此相對，在 任一方不滿足條件的情況下，不進(jìn)入蘭金起動判定控制，而進(jìn)入蘭金停止 控制(S5)。
并且，在上述步驟S28中將支路閥27控制為閉狀態(tài)后，如圖5所示， 在步驟S31中使定時器起動。其次，在步驟S32中，判斷蘭金再生量Rpg 是否比0大，且，判斷膨脹機(jī)23的入口側(cè)壓力Pexjn和出口側(cè)壓力PeX_out 的壓差A(yù)P是否比預(yù)先規(guī)定的規(guī)定值A(chǔ)Pcl大。
在蘭金再生量Rpg比0大，且膨脹機(jī)23的壓差A(yù)P比規(guī)定值A(chǔ)Pcl大 的情況下(S32:是)，在步驟S33中停止定時器，在步驟S35中判斷為 蘭金運轉(zhuǎn)狀態(tài)。其后，進(jìn)入蘭金運行控制(S4，參照圖6)。
另一方面，在步驟S32中，在蘭金再生量Rpg為0，或者膨脹機(jī)23 的壓差A(yù)P為規(guī)定值A(chǔ)Pcl以下的情況下(S32:否)，在步驟S34中，判 斷是否經(jīng)過了規(guī)定時間Tic2。并且，在未經(jīng)過規(guī)定時間的情況下(S34: 否)，再次返回步驟S32，并判斷是否滿足規(guī)定條件。
艮P，只要在規(guī)定時間內(nèi)滿足蘭金再生量Rpg及膨脹機(jī)23的壓差A(yù)P 這兩條件，進(jìn)入下面的蘭金運行控制(S4)，但在任一方不滿足條件的情 況下，不進(jìn)入蘭金運行控制，而進(jìn)入蘭金停止控制(S5)。
根據(jù)以上詳述的本控制程序(S2、 S3)，在起動蘭金循環(huán)20時，檢 查作為起動的前提的條件(過冷卻度SCp，膨脹機(jī)入口制冷劑溫度Tex) 及起動初期的條件(蘭金再生量Rpg，膨脹機(jī)23的壓差A(yù)P)，確認(rèn)適當(dāng)， 因此可以進(jìn)行穩(wěn)定的起動。此外，由于利用定時器功能，設(shè)定直到滿足各 條件的容許時間，因此在時間內(nèi)沒有成為適當(dāng)值的情況下通過向停止控制 移行，能夠限制起動需要的浪費的電力。 (S4蘭金運行控制)
圖6是對本實施方式的特征部分即步驟S4的蘭金運行控制的詳細(xì)進(jìn) 行說明的流程圖。圖7是表示高壓側(cè)條件和轉(zhuǎn)速(最高轉(zhuǎn)速、最低轉(zhuǎn)速) 之間的對應(yīng)的控制特性圖，圖8是表示低壓側(cè)條件和轉(zhuǎn)速(最高轉(zhuǎn)速、最 低轉(zhuǎn)速)之間的對應(yīng)的控制特性圖，圖9是表示蓄電池電壓和指示轉(zhuǎn)速 N_id之間的對應(yīng)的控制特性圖。
如圖6所示，首先，在步驟S41中，基于圖7，通過高壓側(cè)條件決定 膨脹機(jī)23的最高轉(zhuǎn)速(第一最高轉(zhuǎn)速)Nmaxl、最低轉(zhuǎn)速(第一最低轉(zhuǎn) 速)Nminl。因此，高壓側(cè)條件是基于由膨脹機(jī)溫度傳感器206檢測出的 膨脹機(jī)23的入口側(cè)制冷劑溫度Tex和制冷劑壓力(入口側(cè)壓力Pexjn) 而得到的在膨脹機(jī)23的入口的過熱度SH (過熱度信息)。
其次，在步驟S42中，基于圖8，通過低壓側(cè)條件決定膨脹機(jī)23的最 高轉(zhuǎn)速(第二最高轉(zhuǎn)速)Nmax2、最低轉(zhuǎn)速(第二最低轉(zhuǎn)速)Nmin2。在 此，低壓側(cè)條件是由出口側(cè)壓力傳感器208檢測出的膨脹機(jī)23的出口側(cè)
壓力Pex^ut (壓力信息P)。
在步驟S43中，比較最高轉(zhuǎn)速Nmaxl、 Nmax2、最低轉(zhuǎn)速Nminl、 Nmin2，將各自的小值決定為最高轉(zhuǎn)速Nmax—s、最低轉(zhuǎn)速Nmin—s。
然后，在步驟S44中，基于圖9，通過蓄電池電壓決定膨脹機(jī)23的指 示轉(zhuǎn)速N一id。如圖9所示，大體上在蓄電池電壓低的情況下設(shè)定大的指示 轉(zhuǎn)速Njd (例如，E—low以下的情況，指示轉(zhuǎn)速N_id=Nmax)，在蓄電 池電壓高的情況下，設(shè)定小的指示轉(zhuǎn)速N一id。這樣，在決定膨脹機(jī)23的 指示轉(zhuǎn)速N一id時，通過考慮蓄電池電壓，能夠防止蓄電池33變?yōu)檫^充電 狀態(tài)。
在決定膨脹機(jī)23的指示轉(zhuǎn)速N一id后，在步驟S45中，判斷其指示轉(zhuǎn) 速N—id是否為零。在不為零的情況下(S45:否)，在步驟S47中指示膨 脹機(jī)23的指示轉(zhuǎn)速N一id，并以該指示轉(zhuǎn)速N一id使膨脹機(jī)23及泵21驅(qū)動， 從而返回步驟S41的處理。
另一方面，在步驟S44中決定的指示轉(zhuǎn)速N—id為零的情況下(S45: 是)，在步驟S46中定時器打開(程序第一次)之后，在步驟S48中，判 斷是否經(jīng)過了規(guī)定時間Tic3。在未經(jīng)過規(guī)定時間Tic3的情況下(S48:否)， 再次返回步驟S41，在處理至步驟S45之后，在指示轉(zhuǎn)速N—id仍為零的 情況下(S45:是)，在步驟S46中繼續(xù)定時器計數(shù)(程序第二次以后)。 并且，在步驟S48中再次判斷是否經(jīng)過了規(guī)定時間Tic3，在經(jīng)過了規(guī)定時 間Tic3的情況下(S48:是)，進(jìn)入蘭金停止控制(S5)。
艮P，直到步驟S45 S48 (停止延期步驟)的處理，在指示轉(zhuǎn)速N一id 為零的情況下，不是立即停止蘭金循環(huán)20，在規(guī)定時間的期間繼續(xù)，僅在 指示轉(zhuǎn)速N—id為零的情況下停止蘭金循環(huán)20。換言之，將蘭金循環(huán)20 的停止處理延期規(guī)定時間。由此，能夠抑制蘭金循環(huán)20的再起動時需要 的電力的消耗。
其次，關(guān)于上述步驟S41 S43 (最高最低轉(zhuǎn)速決定步驟)的效果進(jìn) 行說明。首先，對于膨脹機(jī)23的轉(zhuǎn)速和過熱度SH的關(guān)系進(jìn)行簡單說明。 首先，當(dāng)增大膨脹機(jī)23的轉(zhuǎn)速時，由于流通更多制冷劑，所以趕不上在 加熱器22的蒸發(fā)，從而在膨脹機(jī)23入口的過熱度SH變小。預(yù)先將過熱 度SH充分置大，這在充分確保在加熱器22的蒸發(fā)度并防止流入膨脹機(jī)
23的RA制冷劑的二相化上是必要的，此外在確保在蘭金循環(huán)20循環(huán)的
潤滑油的粘度上也很重要。
因此，當(dāng)過熱度SH大時能夠增大轉(zhuǎn)速，但當(dāng)過熱度SH小時，優(yōu)選 減小轉(zhuǎn)速，以得到適當(dāng)?shù)倪^熱度SH、進(jìn)而適當(dāng)?shù)臐櫥驼扯取?br> 對膨脹機(jī)23的轉(zhuǎn)速和出口側(cè)壓力Pex一out之間的關(guān)系進(jìn)行說明，當(dāng)增 大將轉(zhuǎn)速時，出口側(cè)壓力Pex一out變大。相反，如果減小轉(zhuǎn)速，出口側(cè)壓 力Pex_0Ut變小。并且，入口側(cè)壓力Pexjn的值由泵21和膨脹機(jī)23的容 積比決定。
在出口側(cè)壓力Pex一out大的情況下(壓差A(yù)P小的情況)，由于可能 產(chǎn)生過膨脹，因此在出口側(cè)壓力Pex一out小的情況下(壓差A(yù)P大的情況) 能夠增大轉(zhuǎn)速，但在出口側(cè)壓力Pex—out大的情況下優(yōu)選小的轉(zhuǎn)速。
根據(jù)以上的關(guān)系，例如，當(dāng)過熱度SH足夠大時，能夠增大轉(zhuǎn)速，但 當(dāng)增大轉(zhuǎn)速時，出口側(cè)壓力Pex—out變大，并出現(xiàn)過膨脹的顧慮。
當(dāng)出口側(cè)壓力Pex—out足夠小且壓差A(yù)P足夠從而不存在變成過膨脹 的顧慮時，能夠增大轉(zhuǎn)速，但當(dāng)轉(zhuǎn)速變大時，出現(xiàn)過熱度SH變得過小的 顧慮。因此，在分別基于過熱度SH和出口側(cè)壓力Pex—out而得到的最高 轉(zhuǎn)速Nmaxl、 Nmax2及最低轉(zhuǎn)速Nminl、 Nmin2之中，如果采用低者， 則能夠抑制膨脹機(jī)23的過膨脹，且能夠確保充分的過熱度SH。
這樣，作為高壓側(cè)條件通過考慮過熱度SH，能夠防止流入膨脹機(jī)23 的制冷劑的氣液二相化，且，能夠充分確保潤滑膨脹機(jī)23的潤滑油的粘
此外，作為低壓側(cè)條件通過考慮膨脹機(jī)23的出口側(cè)壓力Pex—out，可 以充分確保與入口側(cè)壓力Pex—in的壓差A(yù)P，從而能夠抑制膨脹機(jī)23的過 膨脹。即，可以進(jìn)行穩(wěn)定的蘭金循環(huán)20的運行。 (S5蘭金停止控制)
圖10是對步驟S5的蘭金停止控制的詳細(xì)進(jìn)行說明的流程圖。 如圖10所示，首先，在步驟S51中，指示膨脹機(jī)最低轉(zhuǎn)速，在步驟 S52中，將支路閥27控制為打開狀態(tài)。其后，在步驟S53中指示膨脹機(jī) 零旋轉(zhuǎn)，從而使膨脹機(jī)23、泵21停止，向下面的蘭金停止判定控制(S6) 轉(zhuǎn)移。并且，此處所謂"膨脹機(jī)最低轉(zhuǎn)速"，與如上述圖6所示的在步驟
S43中得到的最低轉(zhuǎn)速Nmin一s不同，是預(yù)先規(guī)定的規(guī)定值。
根據(jù)本控制程序(S5)，當(dāng)停止蘭金循環(huán)20時，將膨脹機(jī)23降低為 規(guī)定的轉(zhuǎn)速，之后打開支路閥27，其后，變?yōu)榱阈D(zhuǎn)指示。這樣，通過打 開支路閥27將膨脹機(jī)23的壓差A(yù)P消除，之后停止，因此抑制膨脹機(jī)23 的失控，從而可以進(jìn)行穩(wěn)定的蘭金循環(huán)20的停止。 (S6蘭金停止判定控制)
圖11是對步驟S6的蘭金停止判定控制的詳細(xì)進(jìn)行說明的流程圖。
如圖11所示，首先，在步驟S61中，判斷膨脹機(jī)23的壓差A(yù)P是否 比預(yù)先規(guī)定的規(guī)定值A(chǔ)Pc2低。并且，在壓差A(yù)P比規(guī)定值A(chǔ)Pc2低的情況 下(S61:是)，在步驟S62中，判斷蘭金循環(huán)20為正常停止，返回蘭金 運轉(zhuǎn)判定控制(Sl)，并反復(fù)進(jìn)行主流程(圖2)的控制。
在壓差A(yù)P為規(guī)定值A(chǔ)Pc2以上的情況下(S61:否)，在步驟S63中， 判斷蘭金循環(huán)20為異常停止，進(jìn)入異常應(yīng)對處理(S7，圖12)。
根據(jù)本控制程序(S6)，將膨脹機(jī)23的壓差A(yù)P作為判斷基準(zhǔn)而使 用，在蘭金循環(huán)20為異常停止的情況下不反復(fù)進(jìn)行主流程。由此，能夠 形成可靠性高的蘭金循環(huán)20。 (S7異常應(yīng)對處置)
在蘭金循環(huán)20為異常停止的情況下，進(jìn)行異常應(yīng)對處置。具體地， 例如，將滑閥18控制為閉狀態(tài)。在該情況下，由于冷卻水不向加熱器22 中流入，因此能夠強(qiáng)制中止蘭金循環(huán)20的運行。 (第二實施方式)
下面，關(guān)于本發(fā)明的第二實施方式，參照圖12、圖13進(jìn)行說明。并 且，在本實施方式中，在與第一實施方式共同的步驟中用與第一實施方式 相同的符號表示，以下，著眼于與第一實施方式不同的部分進(jìn)行說明。
圖12是對本實施方式的蘭金運行控制(S4)的詳細(xì)情況進(jìn)行說明的 流程圖。在本實施方式中，該蘭金運行控制(S4)的最高最低轉(zhuǎn)速設(shè)定步 驟(S411)與上述第一實施方式不同，其他的裝置構(gòu)成及控制相同。因此， 對最高最低轉(zhuǎn)速設(shè)定步驟(S411)進(jìn)行詳述，關(guān)于其他的說明省略。
如圖12所示，在步驟S411中，按照在膨脹機(jī)23入口的過熱度SH和 膨脹機(jī)23的壓力比Pr (本實施方式的壓力信息P)的值，決定膨脹機(jī)23
的最高轉(zhuǎn)速Nmax一s的增減。最低轉(zhuǎn)速Nmin一s為一定值。在此，膨脹機(jī) 23的壓力比Pr由入口側(cè)壓力Pex—in和出口側(cè)壓力Pex_out的比(Pr二 Pex—in/Pex—out)來表示。
圖13是表示基于過熱度SH和壓力比Pr的、膨脹機(jī)23的最高轉(zhuǎn)速 Nmax一s的增減的圖。在此，最低轉(zhuǎn)速Nmin一s的一定值及最高轉(zhuǎn)速Nmax_s 的初期值，可分別設(shè)定為規(guī)定值。最高轉(zhuǎn)速Nmax—s的"增減"的基準(zhǔn)， 程序第一次為預(yù)先規(guī)定的初期值，程序第二次以后為之前的程序后的最高 轉(zhuǎn)速Nmax—s。此外，在圖13中，預(yù)先設(shè)定在使最高轉(zhuǎn)速Nmax—s增加的 情況下的界限值，對最高轉(zhuǎn)速Nmax一s進(jìn)行控制以使其不超過該界限值。 進(jìn)而，在使最高轉(zhuǎn)速Nmax一s降低的情況下的界限值被設(shè)定為最低轉(zhuǎn)速 Nmin—s的值(一定值)，且僅在壓力比Pr及過熱度SH都處于最低區(qū)域 (Pr〈Pr—min、 SH <SH—min)的情況下，最低轉(zhuǎn)速Nmin—s的值為零。 在圖13中，在用圓點網(wǎng)表示的"無變化"的部分中，此時的最高轉(zhuǎn) 速Nmax—s值的過熱度SH及壓力比Pr的值適當(dāng)，很好地維持這樣不變的 最高轉(zhuǎn)速NmaX_s，因此意味著無增減(增減值=零)且不使最高轉(zhuǎn)速 Nmax—s變化。
例如，考慮從壓力比Pr及過熱度SH都在適當(dāng)范圍的區(qū)域Ql (Pr_low <Pr〈Pr_high、 SH_min <SH < SH—low)，因車輛條件的變化，壓力比Pr 降低且轉(zhuǎn)移到區(qū)域Q2 (Pr—min 〈 Pr< Pr—low、 SH—min 〈SH < SH—low)之
后的情況。
此時，所謂壓力比Pr降低，即，意味著出口側(cè)壓力Pex—out變大。此 時，當(dāng)出口側(cè)壓力Pex一out繼續(xù)變大時，可能產(chǎn)生過膨脹，所以增減選擇 "降低"(增減值為負(fù)值)，并進(jìn)行控制以使最高轉(zhuǎn)速Nmax—s降低。
另外，例如，考慮從區(qū)域Q1，因車輛條件的變化，過熱度SH降低而 轉(zhuǎn)移到區(qū)域Q3 (Pr—1ow〈Pr〈Pr—high、 SH〈SH—min)的情況。
此時，由于過熱度SH為適當(dāng)值以下，所以增減選擇"降低"(增減 值為負(fù)值)，并進(jìn)行控制，使得通過使最高轉(zhuǎn)速Nmax一s降低來確保過熱 度SH。
進(jìn)而，例如，考慮從壓力比Pr及過熱度SH都在適當(dāng)范圍的區(qū)域Q4 (Pr—1ow〈Pr〈Pr—high、 SH > SH—high)，因車輛條件的變化，壓力比Pr
上升而轉(zhuǎn)移到區(qū)域Q5 (Pr〉Pr—high、 SH>SH—high)之后的情況。
此時，壓力比Pr及過熱度SH都為適當(dāng)且足夠的值，所以增減選擇"增 加"(增減值為正值)，通過使最高轉(zhuǎn)速Nmax一s增加，從而進(jìn)行控制使 得能夠有效地最大限再生對蓄電池33的電能(使再生量變大)。
根據(jù)上述詳述的本實施方式，例如，如果很小地設(shè)定"增加"中的增 加量，由于車輛條件的變化，在成為壓力比Pr及過熱度SH的條件相當(dāng)于 區(qū)域Q5的情況下，且在該條件(Pr〉Pr_high、 SH>SH—high)繼續(xù)的情況 下，進(jìn)行控制使得轉(zhuǎn)速(最高轉(zhuǎn)速Nmax，指示轉(zhuǎn)速N—id)逐漸增加。
這樣，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定增減值的大小，在車輛條件(發(fā)動機(jī)的運行條 件，對加熱器22的冷卻水流入量的增加等)的急劇變化時，不用使指示 轉(zhuǎn)速N—id立即變大，而可以使其緩慢變化，所以可以進(jìn)行更平滑細(xì)致的 控制。
(第一，第二實施方式的變形例)
在上述第一實施方式中，作為低壓側(cè)條件的壓力信息P，為膨脹機(jī)23 的出口側(cè)壓力Pex—out，但取而代之，例如，也可以為膨脹機(jī)23的入口側(cè) 壓力Pex_in和出口側(cè)壓力Pex_out間的壓差A(yù)P (入口側(cè)壓力Pexjn—出 口側(cè)壓力Pex一out)。在此情況下，相對于圖8說明的特性圖，能夠使用 如圖14所示的特性圖，從而能夠?qū)崿F(xiàn)與上述第一實施方式相同的效果。
在上述第一'第二實施方式中，在考慮步驟S44 (參照圖6、圖12) 的蓄電池電壓的特性圖(圖9)中，也可以使指示轉(zhuǎn)速N—id的階段性的轉(zhuǎn) 移連續(xù)。在此情況下，可使用如圖15所示的特性圖，尤其通過使蓄電池 電壓值處于E—low和E—high之間時的指示轉(zhuǎn)速N—id連續(xù)，膨脹機(jī)23的 指示轉(zhuǎn)速N—id可采用的值的變化擴(kuò)大，能夠進(jìn)行更細(xì)致的控制。
在上述第一，第二實施方式中，泵21和膨脹機(jī)23都是同軸驅(qū)動，但 如圖16所示，也可以為非同軸驅(qū)動的類型(在專用的電動機(jī)(圖示略) 中驅(qū)動泵21的類型)。 (第三實施方式)
以下，對于本發(fā)明的第三實施方式，參照圖17—20C進(jìn)行說明。 圖17是表示本實施方式的具有蘭金循環(huán)20的廢熱利用裝置1的系統(tǒng) 整體的模式圖。圖18是表示本實施方式的特征部分即蘭金循環(huán)20起動時
的控制(蘭金起動控制S2a)的流程圖，圖19是表示從蘭金循環(huán)20起動 時到通?？刂频呐蛎洐C(jī)壓差及泵膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速的時間圖，圖20A—20C是表 示蘭金循環(huán)20起動時的各部位的制冷劑流量的模式圖。
在本實施方式中，泵21通過相同的驅(qū)動軸與發(fā)電機(jī)25及膨脹機(jī)23 連接。以下，對于與第一實施方式相同的部分標(biāo)注相同的符號表示，并省 略它們的具體說明。
(S2a蘭金起動控制)
通電控制電路30在使蘭金循環(huán)20起動時，打開滑閥18，還使送風(fēng)風(fēng) 扇28工作。然后，如圖18所示，在步驟SIOO中打開支路閥27，在步驟 S110中將發(fā)電機(jī)25作為電動機(jī)并使其以規(guī)定轉(zhuǎn)速(圖19中的膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速 規(guī)定值MGS1)工作。這里的所謂規(guī)定轉(zhuǎn)速，是作為可以由逆變器31控 制的最小側(cè)的轉(zhuǎn)速(例如1500rpm)而預(yù)先規(guī)定的轉(zhuǎn)速。
通過發(fā)電機(jī)25工作，泵21及膨脹機(jī)23工作，從而蘭金循環(huán)20內(nèi)的 RA制冷劑循環(huán)。此時，由于支路閥27打開，所以RA制冷劑在膨脹機(jī)23 和支路流路26中，主要在支路流路26內(nèi)流動(圖20A)，同時也在膨脹 機(jī)23內(nèi)流動。由于RA制冷劑主要在支路流路26內(nèi)流動，所以不產(chǎn)生膨 脹機(jī)23的入口出口間的壓力差(以下，稱為膨脹機(jī)壓差)(圖19中的期 間Pl: MG起動 支路閥關(guān)閉的期間)。
并且，RA制冷劑通過在蘭金循環(huán)20內(nèi)循環(huán)，由此在RA制冷劑中含 有的潤滑油在泵21及膨脹機(jī)23的各滑動部到處遍布，從而泵21及膨脹 機(jī)23變?yōu)闈櫥瑺顟B(tài)。
其次，在步驟S120中判定由膨脹機(jī)溫度傳感器206得到的膨脹機(jī)入 口制冷劑溫度Tex是否為規(guī)定溫度Texc2以上，當(dāng)在規(guī)定溫度Texc2以上 時，在步驟S130中關(guān)閉支路閥27。在步驟S120中當(dāng)判定為膨脹機(jī)入口 制冷劑溫度Tex比規(guī)定溫度Texc2小時，繼續(xù)步驟Sl 10。
這里所謂的規(guī)定溫度Texc2是作為通過流入膨脹機(jī)23的過熱蒸氣制 冷劑的膨脹而能夠充分驅(qū)動膨脹機(jī)23的制冷劑溫度(制冷劑過熱度)而 預(yù)先規(guī)定的溫度。規(guī)定溫度，例如可決定成比發(fā)動機(jī)冷卻水溫度(80 卯 。C)低20。C的值(60 70°C)。
通過關(guān)閉支路閥27，支路流路26側(cè)的制冷劑流被遮斷，RA制冷劑
全都在膨脹機(jī)23側(cè)流動(圖20B)。此時，膨脹機(jī)23變?yōu)樽璧K并產(chǎn)生膨 脹機(jī)壓差A(yù)P (圖19中的期間P2:支路閥關(guān)閉 循環(huán)起動結(jié)束的期間)。 通電控制電路30將該膨脹機(jī)壓差作為由入口側(cè)壓力傳感器207得到的入 口側(cè)制冷劑壓力和由出口側(cè)壓力傳感器208得到的出口側(cè)制冷劑壓力的差 而算出。
并且，通電控制電路30通過步驟S140和步驟S150的反復(fù)，在膨脹 機(jī)壓差A(yù)P達(dá)到規(guī)定壓差(規(guī)定壓力差)APc3之前的期間，使發(fā)電機(jī)25 的轉(zhuǎn)速增加。這里所謂規(guī)定壓差，是根據(jù)膨脹機(jī)23的容積和壓力的關(guān)系 而預(yù)先規(guī)定，使得進(jìn)行適當(dāng)膨脹工作(不進(jìn)行過膨脹工作或者不足膨脹工 作)的壓差。此外，控制發(fā)電機(jī)25的轉(zhuǎn)速，使得從規(guī)定值MGS1到MGS2 進(jìn)行連續(xù)的單調(diào)增加(直線式的增加)(圖19中的期間P3:支路閥關(guān)閉 循環(huán)起動控制結(jié)束的期間)。
并且，在步驟S150中當(dāng)判定了膨脹機(jī)壓差達(dá)到規(guī)定壓差A(yù)Pc3時，在 步驟S160中向發(fā)電機(jī)25的通?？刂妻D(zhuǎn)移，結(jié)束蘭金起動控制。 (蘭金通?？刂?
在上述蘭金起動控制之后，通電控制電路30對發(fā)電機(jī)25的轉(zhuǎn)速、進(jìn) 而對送風(fēng)風(fēng)扇28的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，使得膨脹機(jī)壓差變?yōu)橐?guī)定壓差，從而 將發(fā)動機(jī)10的廢熱能量變換為基于膨脹機(jī)23的機(jī)械能，及基于發(fā)電機(jī)25 的電能。
艮卩，在蘭金通常控制中，通過來自加熱器22的過熱蒸氣制冷劑的膨 脹來驅(qū)動膨脹機(jī)23。并且，通過膨脹機(jī)23的驅(qū)動力來驅(qū)動泵21，繼續(xù)蘭 金循環(huán)20內(nèi)的制冷劑的循環(huán)。
并且，當(dāng)膨脹機(jī)23的驅(qū)動力超過用于驅(qū)動泵21的驅(qū)動力時，發(fā)電機(jī) 25作為發(fā)電機(jī)工作，控制機(jī)器32將由發(fā)電機(jī)25發(fā)電的電力經(jīng)由逆變器 31對蓄電池33充電。對蓄電池33充電的電力被供給到車輛的各種輔助儀 器(補(bǔ)機(jī))。
(蘭金停止控制)
在蓄電池33的充電量超過規(guī)定值的情況下，或者，在無法充分得到 發(fā)動機(jī)10的廢熱(膨脹機(jī)入口制冷劑的過熱度)的情況下，通電控制電 路30停止蘭金循環(huán)20的工作。當(dāng)蘭金循環(huán)20的工作停止時，使發(fā)電機(jī)
25的轉(zhuǎn)速降低到最小側(cè)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而，打開支路閥27，確認(rèn)了膨脹機(jī)壓差
變得充分小，通過停止發(fā)電機(jī)25的工作，使泵21及膨脹機(jī)23停止。并 且，使送風(fēng)風(fēng)扇28停止。
并且，在蘭金循環(huán)20的工作中產(chǎn)生了某種異常等的情況下，通電控 制電路30關(guān)閉滑閥18，阻止發(fā)動機(jī)冷卻水流入加熱器22，并強(qiáng)制性地使 蘭金循環(huán)20的工作停止。
如以上所述，在本實施方式中，在蘭金循環(huán)20的起動時，因為進(jìn)行 如圖18所示的蘭金起動控制S2a，所以，首先通過打開支路閥27并將發(fā) 電機(jī)25作為發(fā)電機(jī)在規(guī)定轉(zhuǎn)速下使其工作，能夠使泵21及膨脹機(jī)23工 作。此時的制冷劑雖然在膨脹機(jī)23側(cè)流通，但是因為主要在支路流路26 中流通，所以不產(chǎn)生膨脹機(jī)壓差，制冷劑在蘭金循環(huán)20中進(jìn)行循環(huán)，從 而為泵21及膨脹機(jī)23內(nèi)的各滑動部供給制冷劑中含有的潤滑油。S卩，在 起動初期階段，可以使泵21及膨脹機(jī)23形成潤滑狀態(tài)而準(zhǔn)備。
并且，當(dāng)膨脹機(jī)入口制冷劑溫度(過熱度)為規(guī)定溫度以上時，制冷 劑為充分的過熱狀態(tài)，可以確認(rèn)到通過該制冷劑(過熱蒸氣制冷劑)的膨 脹，處于可以驅(qū)動膨脹機(jī)23的狀態(tài)。
通過在該階段關(guān)閉支路閥27，能夠使制冷劑從支路流路26側(cè)流入膨 脹機(jī)23側(cè)，通過制冷劑的膨脹能夠使膨脹機(jī)23工作。
此時，雖然產(chǎn)生膨脹機(jī)壓差，但通過對應(yīng)于該膨脹機(jī)壓差使發(fā)電機(jī)25 的工作轉(zhuǎn)速相對于規(guī)定轉(zhuǎn)速增加，膨脹機(jī)23的工作轉(zhuǎn)速提高，能夠使膨 脹機(jī)23的噴出能力順次增加，因此能夠使膨脹機(jī)壓差的上升特性(壓力 差相對于時間的增加比例)平緩。即，如圖20C所示，例如泵21以規(guī)定 轉(zhuǎn)速(例如1500rpm)噴出流量3的制冷劑，如果發(fā)電機(jī)25的轉(zhuǎn)速增加 (例如1500rpm—2000rpm)，該制冷劑流入膨脹機(jī)23時，膨脹機(jī)23的 轉(zhuǎn)速已經(jīng)上升(2000rpm)，相對于流量3的制冷劑可以噴出流量4的制 冷劑而進(jìn)行膨脹工作，以下通過反復(fù)該關(guān)系，能夠使膨脹機(jī)壓差的上升程 度平緩。
因此，抑制急劇的膨脹機(jī)壓差的產(chǎn)生，可以進(jìn)行穩(wěn)定的蘭金循環(huán)20 的起動。
(第三實施方式的變形例)
在上述第三實施方式中，進(jìn)行控制使得伴隨膨脹機(jī)壓差的上升使發(fā)電
機(jī)25的轉(zhuǎn)速(泵21及膨脹機(jī)23的轉(zhuǎn)速)連續(xù)單調(diào)增加(直線式的增加)， 但如圖21A所示，也可以進(jìn)行控制使得上升率隨著時間經(jīng)過而變小。
進(jìn)而，如圖21B所示，也可以進(jìn)行控制使得發(fā)電機(jī)25的轉(zhuǎn)速(泵21 及膨脹機(jī)23的轉(zhuǎn)速)階梯狀地增加。
這些情況也與圖19的情況相同，能夠可靠地抑制膨脹機(jī)23的急劇的 壓力差的產(chǎn)生。
(第四實施方式)
本發(fā)明的第四實施方式如圖22 24所示。第四實施方式的廢熱利用 裝置1，相對于上述第三實施方式，追加泵溫度傳感器205，并且在蘭金 起動控制中最初使發(fā)電機(jī)25工作時的轉(zhuǎn)速控制分為二個階段進(jìn)行。
如圖22所示，在廢熱利用裝置1的泵21的入口側(cè)(凝結(jié)器24和泵 21之間)，設(shè)有用于得到泵21的入口制冷劑過冷卻度(subcool)的檢測 入口側(cè)制冷劑溫度的泵溫度傳感器(過冷卻度檢測器)205。來自泵溫度 傳感器205的檢測信號向控制機(jī)器32輸出。
第四實施方式的蘭金起動控制S2b，如圖23所示，相對于第三實施方 式將步驟S110變更為步驟S101、 S102、 Slll。
艮口，在蘭金起動控制S2b中，通電控制電路30在步驟S100中打開支 路閥27后，在步驟S101中使發(fā)電機(jī)25以作為規(guī)定轉(zhuǎn)速的第一規(guī)定轉(zhuǎn)速 工作。該第一規(guī)定轉(zhuǎn)速，是作為可以通過逆變器31控制的比較高旋轉(zhuǎn)側(cè) 的轉(zhuǎn)速(圖24中的期間Pla: MG起動 制冷劑循環(huán)量確保結(jié)束的期間) 而設(shè)定的轉(zhuǎn)速。
發(fā)電機(jī)25通過在第一規(guī)定轉(zhuǎn)速下工作，泵21在高旋轉(zhuǎn)側(cè)工作，蘭金 循環(huán)20內(nèi)的制冷劑以高于上述第三實施方式的情況的流量循環(huán)。
并且，在步驟S102中判定由泵溫度傳感器205得到的入口側(cè)制冷劑 溫度(入口制冷劑過冷卻度)TP是否為規(guī)定過冷卻度TPc以上，當(dāng)判定 為在規(guī)定過冷卻度以上時，在步驟Slll中將發(fā)電機(jī)25的轉(zhuǎn)速切換為比第 一規(guī)定轉(zhuǎn)速低的第二規(guī)定轉(zhuǎn)速而使其工作。這里所謂規(guī)定過冷卻度，是作 為從凝結(jié)器24流出的制冷劑能夠可靠地變成液相制冷劑的制冷劑溫度而 預(yù)先規(guī)定的過冷卻度。此外，所謂第二規(guī)定轉(zhuǎn)速，與上述第三實施方式相
同，是作為可以通過逆變器31控制的最小側(cè)的轉(zhuǎn)速(圖24中的期間Plb: 制冷劑循環(huán)量確保結(jié)束 支路閥關(guān)閉的期間)而預(yù)先規(guī)定的轉(zhuǎn)速。即，在 步驟S102中當(dāng)判定為否時，繼續(xù)步驟SIOI。
并且，在步驟S120中判定由膨脹機(jī)溫度傳感器206得到的膨脹機(jī)入 口制冷劑溫度Tex是否為規(guī)定溫度Texc2以上，當(dāng)在規(guī)定溫度Texc2以上 時，與上述第三實施方式同樣執(zhí)行步驟S130 步驟S160，當(dāng)判定為否時， 繼續(xù)步驟SllO。
在第四實施方式中，因為將使最初的發(fā)電機(jī)25工作時的規(guī)定轉(zhuǎn)速作 為高旋轉(zhuǎn)側(cè)的第一規(guī)定轉(zhuǎn)速，所以使泵21的噴出量增加，能夠使制冷劑 在短時間內(nèi)在蘭金循環(huán)20內(nèi)循環(huán)。因此，相對于上述第三實施方式，縮 短了在關(guān)閉支路閥27之前的時間，從而可以進(jìn)行穩(wěn)定的蘭金循環(huán)20的起 動。
而且，當(dāng)泵21的入口側(cè)的制冷劑的過冷卻度在規(guī)定過冷卻度以上時， 能夠確認(rèn)制冷劑為充分的過冷卻狀態(tài)，不巻入氣相制冷劑，處于通過泵21 可進(jìn)行充分的制冷劑的循環(huán)的狀態(tài)，因此能夠決定從第一規(guī)定轉(zhuǎn)速向第二 規(guī)定轉(zhuǎn)速的適當(dāng)?shù)那袚Q時機(jī)。 (第四實施方式的變形例)
在上述第四實施方式中，在最初的發(fā)電機(jī)25的工作中，制冷劑過冷 卻度Tp為規(guī)定過冷卻度Tpc以上時，將轉(zhuǎn)速從第一規(guī)定轉(zhuǎn)速向第二規(guī)定 轉(zhuǎn)速簡單地切換，但如圖25所示，也可以使其連續(xù)地單調(diào)減少?；蛘撸?也可以使其階梯狀地減少(圖示省略)。由此，可以進(jìn)行合理的平滑的蘭 金循環(huán)20的工作。
(其他的實施方式)
在上述各實施方式中，膨脹機(jī)23的膨脹機(jī)壓差由入口側(cè)壓力傳感器 207、出口側(cè)壓力傳感器208得到，但不僅限于此，也可以由與制冷劑壓 力相關(guān)的制冷劑溫度算出膨脹機(jī)壓差。
此外，在上述實施方式中，作為伴隨廢熱的發(fā)熱機(jī)器設(shè)為車輛用的發(fā) 動機(jī)IO (發(fā)動機(jī)冷卻水)，但不僅限于此，例如，如外燃機(jī)、燃料電池車 輛的燃料電池堆、各種發(fā)動機(jī)、逆變器等只要在工作時伴隨廢熱，為了溫 度控制而舍棄其熱量的一部分(產(chǎn)生廢熱)的機(jī)器，就能夠廣泛適用。
此外，對將本廢熱利用裝置l適用于車輛的情況進(jìn)行了說明，但不僅 限于此，也可以將其作為定置用的裝置。
進(jìn)而，本發(fā)明也可以將上述實施例適當(dāng)組合來實施。例如，也可以在
圖2所示的主流程中進(jìn)行圖18或者圖23所示的蘭金起動控制S2a、 S2b。 其他的優(yōu)點和改進(jìn)將對其技術(shù)產(chǎn)生作用。該發(fā)明有廣泛的應(yīng)用，不會 局限于某個細(xì)節(jié)、代表性的儀器和被展示的示例上。
權(quán)利要求
1. 一種廢熱利用裝置，其利用發(fā)熱機(jī)器(10)的廢熱，所述廢熱利用裝置的特征在于，具有蘭金循環(huán)(20)，其具有使工作流體循環(huán)的泵(21)、通過廢熱對工作流體進(jìn)行加熱的加熱器(22)、將加熱了的所述工作流體的膨脹能量變換為機(jī)械能的膨脹機(jī)(23)以及對膨脹后的所述工作流體進(jìn)行凝結(jié)液化的凝結(jié)器(24)；對流入所述膨脹機(jī)(23)的工作流體的溫度(Tex)進(jìn)行檢測的溫度檢測器(206)；對所述膨脹機(jī)(23)的入口側(cè)的壓力(Pex_in)進(jìn)行檢測的入口側(cè)壓力檢測器(207)；對所述膨脹機(jī)(23)的出口側(cè)的壓力(Pex_out)進(jìn)行檢測的出口側(cè)壓力檢測器(208)；蘭金運行控制機(jī)構(gòu)(30、32、S4)，其基于在所述膨脹機(jī)入口的過熱度信息(SH)和壓力信息(P)對所述膨脹機(jī)(23)的指示轉(zhuǎn)速(N_id)進(jìn)行控制，其中，過熱度信息(SH)基于由所述溫度檢測器(206)檢測出的工作流體溫度(Tex)和由所述入口側(cè)壓力檢測器(207)檢測出的入口側(cè)壓力(Pex_in)得到，壓力信息(P)考慮了由所述出口側(cè)壓力檢測器(208)得到的出口側(cè)壓力(Pex_out)。
2. 如權(quán)利要求1所述的廢熱利用裝置，其特征在于， 所述蘭金運行控制機(jī)構(gòu)(S4)具有最高最低轉(zhuǎn)速設(shè)定機(jī)構(gòu)(S41 S43、S411)，在導(dǎo)出所述指示轉(zhuǎn)速(NJd)時，所述最高最低轉(zhuǎn)速設(shè)定機(jī)構(gòu)(S41 S43、 S411)基于所述過熱度信息(SH)及所述壓力信息(P)對最高轉(zhuǎn) 速(Nmax一s)和最低轉(zhuǎn)速(Nmin—s)進(jìn)行設(shè)定。
3. 如權(quán)利要求2所述的廢熱利用裝置，其特征在于， 所述壓力信息(P)是所述出口側(cè)壓力(Pex—out)，或者是所述入口側(cè)壓力(Pexjn)和所述出口側(cè)壓力(Pex_out)的壓差(AP)， 所述最高最低轉(zhuǎn)速設(shè)定機(jī)構(gòu)(S41 S43)，基于所述過熱度信息(SH)算出所述膨脹機(jī)(23)的第一最高轉(zhuǎn)速(Nmaxl)和第一最低轉(zhuǎn)速(Nminl)，基于所述壓力信息(P)算出所述膨脹機(jī)(23)的第二最高轉(zhuǎn)速(Nmax2) 和第二最低轉(zhuǎn)速(Nmin2)，設(shè)定第一最高轉(zhuǎn)速(Nmaxl)和第二最高轉(zhuǎn)速(Nmax2)的任一方小 者為所述最高轉(zhuǎn)速(Nmax一s)，設(shè)定第一最低轉(zhuǎn)速(Nminl)和第二最低轉(zhuǎn)速(Nmin2)的任一方小 者為所述最低轉(zhuǎn)速(Nmin—s)。
4. 如權(quán)利要求2所述的廢熱利用裝置，其特征在于， 所述壓力信息(P)是所述入口側(cè)壓力(Pex—in)和所述出口側(cè)壓力(Pex—out)的壓力比Pr (P產(chǎn)Pex—in/Pex—out)，所述最高最低轉(zhuǎn)速設(shè)定機(jī)構(gòu)(S411)將所述最低轉(zhuǎn)速(Nmin—s)設(shè)定 為預(yù)先規(guī)定的規(guī)定值，并且加上基于所述膨脹機(jī)(23)的過熱度信息(SH) 和所述壓力比(Pr)而預(yù)先規(guī)定的增減值來設(shè)定所述最高轉(zhuǎn)速(Nmax—s)。
5. 如權(quán)利要求4所述的廢熱利用裝置，其特征在于， 所述過熱度信息(SH)及所述壓力比(Pr)都大的情況下的所述增減值設(shè)定得大于所述過熱度信息(SH)及所述壓力比(Pr)小的情況下的所 述增減值。
6. 如權(quán)利要求2所述的廢熱利用裝置，其特征在于， 所述蘭金運行控制機(jī)構(gòu)(S4)具有指示轉(zhuǎn)速決定機(jī)構(gòu)(S44)，所述指示轉(zhuǎn)速決定機(jī)構(gòu)(S44)基于將所述機(jī)械能變換為電能并儲存的蓄電池 (33)的蓄電池電壓來決定所述指示轉(zhuǎn)速(N—id)。
7. 如權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2所述的廢熱利用裝置，其特征在于， 所述蘭金運行控制機(jī)構(gòu)(S4)具有停止延期機(jī)構(gòu)(S45 S48)，停止延期機(jī)構(gòu)(S45 S48)僅在所述膨脹機(jī)(23)的指示轉(zhuǎn)速(N—id)為零的 情況下，且即使經(jīng)過了規(guī)定時間(Tic3)之后所述指示轉(zhuǎn)速(NJd)為零 的情況下，轉(zhuǎn)向使所述膨脹機(jī)(23)停止的控制。
8. 如權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2所述的廢熱利用裝置，其特征在于， 所述廢熱利用裝置還具有蘭金運轉(zhuǎn)判定控制機(jī)構(gòu)(30、 32、 SI)，蘭金運轉(zhuǎn)判定控制機(jī)構(gòu)(30、 32、 SI)判定在所述蘭金循環(huán)(20)的運轉(zhuǎn)初 期在滿足運轉(zhuǎn)條件的情況下是否有輸出的運轉(zhuǎn)指示。
9. 如權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2所述的廢熱利用裝置，其特征在于， 所述廢熱利用裝置還具有蘭金起動控制機(jī)構(gòu)及蘭金起動判定控制機(jī)構(gòu)(30、 32、 S2、 S3)，在通過蘭金運行控制機(jī)構(gòu)(S4)對所述膨脹機(jī)(23) 的指示轉(zhuǎn)速(N—id)進(jìn)行控制之前，判定所述蘭金循環(huán)(20)是否正常起 動。
10. 如權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2所述的廢熱利用裝置，其特征在于， 所述廢熱利用裝置還具有蘭金停止控制機(jī)構(gòu)(30、 32、 S5)，在使所述膨脹機(jī)(23)降到規(guī)定的轉(zhuǎn)速之后，蘭金停止控制機(jī)構(gòu)(30、 32、 S5) 將膨脹機(jī)(23)的指示轉(zhuǎn)速(NJd)指示為零。
11. 如權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2所述的廢熱利用裝置，其特征在于， 所述廢熱利用裝置還具有判定所述蘭金循環(huán)(20)是否正常停止的蘭金停止判定控制機(jī)構(gòu)(30、 32、 S6)。
12. 如權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2所述的廢熱利用裝置，其特征在于， 所述廢熱利用裝置還具有具備電動機(jī)及發(fā)電機(jī)兩種功能，并與所述泵(21)及所述膨脹機(jī)(23) 同軸連接的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(25);使所述膨脹機(jī)(23)旁通的支路流路(26);對所述支路流路(26)進(jìn)行開閉的開閉部(27);在使所述蘭金循環(huán)(20)起動時，蘭金起動控制機(jī)構(gòu)(S2a、 S2b)打 開所述開閉部(27)，使所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(25)作為電動機(jī)以規(guī)定轉(zhuǎn)速工作， 并且當(dāng)通過所述溫度檢測器(206)得到的所述氣相工作流體的溫度(Tex) 變?yōu)橐?guī)定溫度(Texc2)以上時，關(guān)閉所述開閉部(27)，在由入口側(cè)壓 力檢測器(207)和所述出口側(cè)壓力檢測器(208)得到的入口側(cè)和出口側(cè) 壓力的壓力差(AP)達(dá)到規(guī)定壓力差(APc3)之前的期間，使所述旋轉(zhuǎn) 電機(jī)(25)的工作轉(zhuǎn)速相對于所述規(guī)定轉(zhuǎn)速增加。
13. 如權(quán)利要求12所述的廢熱利用裝置，其特征在于， 所述蘭金起動控制機(jī)構(gòu)(S2a、 S2b)使所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(25)的工作轉(zhuǎn)速相對于所述規(guī)定轉(zhuǎn)速連續(xù)單調(diào)增加。
14. 如權(quán)利要求12所述的廢熱利用裝置，其特征在于， 所述蘭金起動控制機(jī)構(gòu)(S2a、 S2b)使所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(25)的工作轉(zhuǎn)速相對于所述規(guī)定轉(zhuǎn)速階梯狀地增加。
15. 如權(quán)利要求12所述的廢熱利用裝置，其特征在于，所述廢熱利用裝置還具有檢測所述泵(21)的入口側(cè)的所述工作流體 的過冷卻度(Tp)的過冷卻度檢測器(205)，所述蘭金起動控制機(jī)構(gòu)(S2b)在使所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(25)作為電動機(jī) 工作時，作為所述規(guī)定轉(zhuǎn)速，首先，以第一規(guī)定轉(zhuǎn)速使其工作，并且當(dāng)通 過所述過冷卻度檢測器(205)得到的過冷卻度(Tp)在規(guī)定過冷卻度(Tpc) 以上時，以比所述第一規(guī)定轉(zhuǎn)速低的第二規(guī)定轉(zhuǎn)速使其工作。
16. 如權(quán)利要求15所述的廢熱利用裝置，其特征在于， 所述蘭金起動控制機(jī)構(gòu)(S2b)在使所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(25)以所述第二規(guī)定轉(zhuǎn)速工作時，使其從所述第一規(guī)定轉(zhuǎn)速向所述第二規(guī)定轉(zhuǎn)速連續(xù)單調(diào) 減少、或者階梯狀地減少。
17. —種廢熱利用裝置，其特征在于，具有蘭金循環(huán)(20)，其具有壓送液相工作流體的泵(21)、利用發(fā)熱 機(jī)器(10)的廢熱將由所述泵(21)壓送的所述液相工作流體加熱并使其 變?yōu)闅庀喙ぷ髁黧w的加熱器(22)、將從所述加熱器(22)流出的所述氣 相工作流體的膨脹能量變換為機(jī)械能的膨脹機(jī)(23)以及使從所述膨脹機(jī) (23)流出的膨脹后的氣相工作流體凝結(jié)液化并流出到所述泵(21)的凝 結(jié)器(24);旋轉(zhuǎn)電機(jī)(25)，其具備電動機(jī)及發(fā)電機(jī)兩種功能，并與所述泵(21) 及所述膨脹機(jī)(23)同軸連接；控制所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(25)的工作的控制裝置(30、 32、 S2a、 S2b); 使所述膨脹機(jī)(23)旁通的支路流路(26);開閉部(27)，其通過所述控制裝置(30、 32、 S2a、 S2b)控制，對 所述支路流路(26)進(jìn)行開閉；對所述膨脹機(jī)(23)的入口側(cè)的所述氣相工作流體的溫度(Tex)進(jìn) 行檢測的溫度檢測器(206);對所述膨脹機(jī)(23)的入口出口之間的壓力差進(jìn)行檢測的壓力差檢測 機(jī)構(gòu)(207、 208)，其中，在使所述蘭金循環(huán)(20)起動時，所述控制裝置(30、 32、 S2a、 S2b)打開所述開閉部(27)，使所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(25)作為電動機(jī)以規(guī)定 轉(zhuǎn)速工作，并且當(dāng)通過所述溫度檢測器(206)得到的所述氣相工作流體 的溫度(Tex)在規(guī)定溫度(Texc2)以上時，關(guān)閉所述開閉部(27)，在 由所述壓力差檢測機(jī)構(gòu)(207、 208)得到的壓力差(AP)達(dá)到規(guī)定壓力 差(APc3)之前的期間，使所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(25)的工作轉(zhuǎn)速相對于所述 規(guī)定轉(zhuǎn)速增加。
18. 如權(quán)利要求17所述的廢熱利用裝置，其特征在于， 所述控制裝置(30、 32、 S2a、 S2b)使所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(25)的工作轉(zhuǎn)速相對于所述規(guī)定轉(zhuǎn)速連續(xù)單調(diào)增加。
19. 如權(quán)利要求17所述的廢熱利用裝置，其特征在于， 所述控制裝置(30、 32、 S2a、 S2b)使所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(25)的工作轉(zhuǎn)速相對于所述規(guī)定轉(zhuǎn)速階梯狀地增加。
20. 如權(quán)利要求17 權(quán)利要求19中的任一項所述的廢熱利用裝置， 其特征在于，所述廢熱利用裝置還具有檢測所述泵(21)的入口側(cè)的所述工作流體 的過冷卻度的過冷卻度檢測器(205)，所述控制裝置(30、 32、 S2b)在使所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(25)作為電動機(jī) 工作時，作為所述規(guī)定轉(zhuǎn)速，首先，以第一規(guī)定轉(zhuǎn)速使其工作，并且當(dāng)通 過所述過冷卻度檢測器(205)得到的過冷卻度(Tp)在規(guī)定過冷卻度(Tpc) 以上時，以比所述第一規(guī)定轉(zhuǎn)速低的第二規(guī)定轉(zhuǎn)速使其工作。
21. 如權(quán)利要求20所述的廢熱利用裝置，其特征在于， 所述控制裝置(30、 32、 S2b)在使所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(25)以所述第二規(guī)定轉(zhuǎn)速工作時，使其從所述第一規(guī)定轉(zhuǎn)速向所述第二規(guī)定轉(zhuǎn)速連續(xù)單調(diào) 減少，或者階梯狀地減少。
全文摘要
提供一種廢熱利用裝置，其具有蘭金循環(huán)(20)，該蘭金循環(huán)具有用發(fā)熱儀器(10)的廢熱對工作流體進(jìn)行加熱的加熱器(22)、將從加熱器(22)流出的工作流體的膨脹能量變換為機(jī)械能的膨脹機(jī)(23)、使膨脹后的工作流體進(jìn)行凝結(jié)液化的凝結(jié)器(24)、對膨脹機(jī)(23)的入口側(cè)的工作流體溫度進(jìn)行檢測的溫度檢測器(206)、對膨脹機(jī)(23)的入口側(cè)壓力(Pex_in)進(jìn)行檢測的入口側(cè)壓力檢測器(207)、對膨脹機(jī)(23)的出口側(cè)壓力(Pex_out)進(jìn)行檢測的出口側(cè)壓力檢測器(208)及控制裝置(30、32)。控制裝置基于由工作流體溫度和入口側(cè)壓力得到的在膨脹機(jī)入口的過熱度信息(SH)和考慮出口側(cè)壓力(Pex_out)的壓力信息(P)，對膨脹機(jī)(23)的指示轉(zhuǎn)速(N_id)進(jìn)行控制。
文檔編號F02G5/00GK101387241SQ20081021286
公開日2009年3月18日 申請日期2008年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日
發(fā)明者宇野慶一, 山下幸二, 木下宏, 西川道夫 申請人:株式會社電裝;株式會社日本自動車部品綜合研究所