專利名稱：車輛用排熱回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛用排熱回收裝置，特別是涉及利用蘭肯循環(huán)的車輛用排熱回收裝置。
背景技術(shù)：
應(yīng)減少ニ氧化碳(CO2)排出量的社會(huì)要求，要求汽車等具有發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛提高燃料消耗率，以往開發(fā)有用于有效地利用已排出的由車輛生成的能量的技木。其中，存在利用蘭肯循環(huán)的排熱利用裝置，該蘭肯循環(huán)用于將從冷卻水的熱量、廢氣的熱量等從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的熱量變換為發(fā)電機(jī)等的動(dòng)力。并且，蘭肯循環(huán)構(gòu)成為包括鍋爐，其對(duì)蘭肯循環(huán)的工作 流體亦即液相流體進(jìn)行等壓加熱并產(chǎn)生過熱蒸氣；膨脹機(jī)，其使過熱蒸氣斷熱膨脹并獲取動(dòng)カ；冷凝器，其對(duì)經(jīng)膨脹機(jī)膨脹后的蒸氣進(jìn)行等壓冷卻并使其液化；以及泵，其將液化了的液相流體輸送到鍋爐。作為這樣現(xiàn)有的蘭肯循環(huán)，日本特開2010-65587號(hào)公報(bào)記載有利用由膨脹機(jī)回收的排熱的能量進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出輔助的蘭肯循環(huán)。一般地，蘭肯循環(huán)進(jìn)行如下控制由于工作流體的壓カ越高效率越好，故通過對(duì)在鍋爐流通的工作流體的質(zhì)量流量進(jìn)行調(diào)整，使從鍋爐流出的工作流體的壓カ處于高壓極限(上限壓力)附近。然而，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)的排熱即由鍋爐回收的熱量的比值一般不是恒定的，因此例如在鍋爐內(nèi)的熱量的回收相對(duì)于流入到鍋爐的工作流體的質(zhì)量流量過大而從鍋爐流出的工作流體的溫度上升的情況下，為了將工作流體的壓カ設(shè)定在上限壓カ以下，需要減少在鍋爐流通的工作流體的質(zhì)量流量并降低工作流體的密度、或者限制在鍋爐的熱交換量。其結(jié)果是，存在不能有效地利用發(fā)動(dòng)機(jī)的排熱、蘭肯循環(huán)的熱效率降低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決這樣的問題而形成的，其目的在于提供具備即使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與排熱量的比值發(fā)生變動(dòng)，也能夠抑制熱效率降低的蘭肯循環(huán)的車輛用排熱回收裝置。本發(fā)明所涉及的車輛用排熱回收裝置具備蘭肯循環(huán)，其由下述部分構(gòu)成，即輸送工作流體的泵、使工作流體膨脹而獲取機(jī)械能量的膨脹機(jī)、將從泵排出后的工作流體引導(dǎo)至膨脹機(jī)的高壓路徑、將從膨脹機(jī)排出后的工作流體引導(dǎo)至泵的低壓路徑、熱交換器和冷凝器，熱交換器設(shè)置于高壓路徑，利用車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)的排熱對(duì)工作流體進(jìn)行加熱，冷凝器設(shè)置于低壓路徑，使膨脹后的工作流體冷凝；溫度掌握機(jī)構(gòu)，其對(duì)從熱交換器流出的工作流體的溫度進(jìn)行掌握；壓力掌握機(jī)構(gòu)，其對(duì)從熱交換器流出的工作流體的壓カ進(jìn)行掌握；以及吸入容積可變機(jī)構(gòu)，其對(duì)膨脹機(jī)的吸入容積進(jìn)行調(diào)整，膨脹機(jī)以能夠傳遞動(dòng)力的方式與發(fā)動(dòng)機(jī)連結(jié)，對(duì)由溫度掌握機(jī)構(gòu)掌握的溫度以及由壓カ掌握機(jī)構(gòu)掌握的壓カ中的一方預(yù)先設(shè)定閥值，在該一方超過閥值的情況下，吸入容積可變機(jī)構(gòu)増加膨脹機(jī)的吸入容積，并基于由溫度掌握機(jī)構(gòu)掌握的溫度以及由壓カ掌握機(jī)構(gòu)掌握的壓カ中的另一方來調(diào)整在熱交換器流通的工作流體的流量。


圖I是本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的車輛用排熱回收裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖2是在實(shí)施方式I所涉及的車輛用排熱回收裝置設(shè)置的膨脹機(jī)的膨脹機(jī)構(gòu)部的俯視剖視圖。圖3是在實(shí)施方式I所涉及的車輛用排熱回收裝置設(shè)置的膨脹機(jī)的膨脹機(jī)構(gòu)部的橫向剖視圖。圖4是實(shí)施方式2所涉及的車輛用排熱回收裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖5A以及圖5B是在實(shí)施方式3所涉及的車輛用排熱回收裝置設(shè)置的膨脹機(jī)的膨 脹機(jī)構(gòu)部的橫向剖視圖。圖6是在實(shí)施方式4所涉及的車輛用排熱回收裝置設(shè)置的膨脹機(jī)的膨脹機(jī)構(gòu)部的橫向剖視圖。
具體實(shí)施例方式以下，基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。實(shí)施方式I如圖I所示，本實(shí)施方式I所涉及的車輛用排熱回收裝置具備由泵2、鍋爐3、作為渦旋膨脹機(jī)的膨脹機(jī)4、以及冷凝器5構(gòu)成的蘭肯循環(huán)I。鍋爐3是使在蘭肯循環(huán)I循環(huán)的制冷劑(工作流體)吸收車輛中的排熱、例如對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)6進(jìn)行冷卻后的冷卻水7中所含熱量的熱交換器。泵2與膨脹機(jī)4共用相同的驅(qū)動(dòng)軸8。在驅(qū)動(dòng)軸8的一端設(shè)置帶輪9，在該帶輪9、與在發(fā)動(dòng)機(jī)6的曲柄軸10設(shè)置的帶輪11間架設(shè)皮帶12。圖2表示膨脹機(jī)4的膨脹機(jī)構(gòu)部的俯視剖視圖。在膨脹機(jī)構(gòu)部內(nèi)固定漩渦形狀的固定渦管21，旋轉(zhuǎn)渦管22被設(shè)置為與固定渦管21嚙合且相對(duì)于固定渦管21能夠旋轉(zhuǎn)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)渦管22進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過在局部與固定渦管21接觸，從而在固定渦管21與旋轉(zhuǎn)渦管22之間形成容積不同的多個(gè)膨脹空間(圖2中，由符號(hào)31、32、33、34表示)。在膨脹機(jī)構(gòu)部的中心部分設(shè)置有用于供制冷劑流入到膨脹機(jī)構(gòu)部內(nèi)的主端ロ 23。主端ロ 23與位于膨脹機(jī)構(gòu)部的最中央部分的膨脹空間31直接連通。另外，在膨脹機(jī)構(gòu)部設(shè)置有與膨脹空間31的旁邊的膨脹空間32連通的副端ロ 24。如圖3所示，設(shè)置有從與各膨脹空間的存在側(cè)的相反一側(cè)對(duì)副端ロ 24進(jìn)行開閉的電磁閥25。當(dāng)電磁閥25關(guān)閉副端ロ 24時(shí)，制冷劑僅經(jīng)由主端ロ 23而僅流入到膨脹空間31。另ー方面，當(dāng)電磁閥25打開副端ロ 24時(shí)，制冷劑經(jīng)由主端ロ 23以及副端ロ 24而流入到膨脹空間31以及32兩者。即，通過電磁閥25對(duì)副端ロ 24進(jìn)行開閉，膨脹機(jī)4可改變在一定循環(huán)中吸入的制冷劑的容積，進(jìn)而改變膨脹比。該吸入容積能夠通過細(xì)微地調(diào)整副端ロ 24的開度(電磁閥25的位移)而連續(xù)地變化。此處，副端ロ 24以及電磁閥25構(gòu)成對(duì)膨脹機(jī)4的吸入容積進(jìn)行調(diào)整的吸入容積可變機(jī)構(gòu)。如圖I所示，在蘭肯循環(huán)I設(shè)置有旁通通路13，該旁通通路13的高壓路徑側(cè)端部13a位于泵2與鍋爐3之間，并且低壓路徑側(cè)端部13b位于冷凝器5與泵2之間。在旁通通路13設(shè)置有對(duì)在旁通通路13流通的制冷劑的流量進(jìn)行調(diào)整的流量控制機(jī)構(gòu)亦即流量控制閥14。另外，蘭肯循環(huán)I在鍋爐3與膨脹機(jī)4之間設(shè)置有對(duì)制冷劑的溫度進(jìn)行檢測的溫度掌握機(jī)構(gòu)亦即溫度傳感器15、與對(duì)制冷劑的壓力進(jìn)行檢測的壓力掌握機(jī)構(gòu)亦即壓カ傳感器16。流量控制閥14、溫度傳感器15、壓カ傳感器16、以及設(shè)置于膨脹機(jī)4的電磁閥25分別與車輛的控制裝置亦即E⑶20電連接。E⑶20具有存儲(chǔ)部20a，該存儲(chǔ)部20a存儲(chǔ)關(guān)于溫度傳感器15檢測的溫度的上限溫度Ttl、作為閥值的設(shè)定溫度T1、關(guān)于壓カ傳感器16檢測的壓カ的上限壓カP。、以及作為閥值的設(shè)定壓力Pi。此外，上限溫度T。、設(shè)定溫度T1、上限壓カPo、以及設(shè)定壓カP1分別是根據(jù)制冷劑的種類、蘭肯循環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)等而適當(dāng)設(shè)定的值。另外，在存儲(chǔ)部20a裝入根據(jù)溫度傳感器15的檢測值來確定吸入容積即與該吸入容積相當(dāng)?shù)碾姶砰y25的位移的設(shè)定表(map)。接著，對(duì)本實(shí)施方式I所涉及的車輛用排熱回收裝置的工作進(jìn)行說明。如圖I所示，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)6工作時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)6的動(dòng)カ經(jīng)由皮帶12傳遞到驅(qū)動(dòng)軸8,并對(duì)泵2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。從泵2排出的液體的制冷劑，利用鍋爐3而與發(fā)動(dòng)機(jī)6的冷卻水7進(jìn)行熱交換而成為氣體。成為氣體的制冷劑被抽吸至膨脹機(jī)4并對(duì)膨脹機(jī)4進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。利用膨脹機(jī)4而膨脹的制冷劑由冷凝器5冷卻冷凝并被再次抽吸到泵2，由此在蘭肯循環(huán)I中循環(huán)。 利用由膨脹機(jī)4產(chǎn)生的動(dòng)カ，未圖示的發(fā)電機(jī)被驅(qū)動(dòng)并進(jìn)行發(fā)電，由膨脹機(jī)4產(chǎn)生的動(dòng)カ經(jīng)由驅(qū)動(dòng)軸8被傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)6。制冷劑在蘭肯循環(huán)I循環(huán)的過程中，溫度傳感器15以及壓力傳感器16分別對(duì)制冷劑的溫度以及壓カ進(jìn)行檢測，并將各自的檢測值傳送到E⑶20。只要由溫度傳感器15檢測出的溫度被在上限溫度Ttl以下，E⑶20便基于壓カ傳感器16的檢測值與在泵2流通的制冷劑的質(zhì)量流量(由發(fā)動(dòng)機(jī)6的轉(zhuǎn)速算出)對(duì)流量控制閥14的開度進(jìn)行調(diào)整，以此對(duì)在旁通通路13流通的制冷劑的質(zhì)量流量進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)對(duì)在旁通通路13流通的制冷劑的流量進(jìn)行調(diào)整時(shí)，在鍋爐3流通的制冷劑的質(zhì)量流量發(fā)生變化，其結(jié)果是，從鍋爐3流出的制冷劑、即被抽吸到膨脹機(jī)4的制冷劑的壓力發(fā)生變化。通過將該壓カ在上限溫度Ttl以下的條件下盡可能地調(diào)整為接近上限壓カP。的值，能夠較高地維持蘭肯循環(huán)I的熱效率。此處，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)6的轉(zhuǎn)速與排熱量的比值發(fā)生變動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)6的排熱量相對(duì)于轉(zhuǎn)速增加時(shí)，鍋爐3中的對(duì)于制冷劑的加熱量會(huì)増加，從鍋爐3流出的制冷劑的溫度將上升。當(dāng)ECU20檢測出溫度傳感器15的檢測值超過作為被設(shè)定為低于上限溫度Ttl的閥值的設(shè)定溫度T1后，ECU20基于在存儲(chǔ)部20a裝入的設(shè)定表，根據(jù)溫度傳感器15的檢測值來確定電磁閥25的位移，將電磁閥25調(diào)整為該位移而增加膨脹機(jī)4的吸入容積。由此，抑制從鍋爐3流出的制冷劑的壓力上升，并產(chǎn)生増加在鍋爐3流通的制冷劑的質(zhì)量流量的余地。通過ECU20對(duì)流量控制閥14的開度進(jìn)行調(diào)整來増加在鍋爐3流通的制冷劑的質(zhì)量流量，由此能夠抑制從鍋爐3流出的制冷劑的溫度上升，無需限制在鍋爐的熱交換量，即可增加回收的排熱能量。通過對(duì)在鍋爐3流通的制冷劑的質(zhì)量流量進(jìn)行調(diào)整，以使得在上限溫度Ttl以下的條件下盡可能地形成為接近上限壓カPtl的壓力，能夠最小限度抑制蘭肯循環(huán)I的熱效率的降低。此外，在即使膨脹機(jī)4的吸入容積達(dá)到最大而溫度傳感器15的檢測值仍超過上限溫度Ttl的情況下，將對(duì)向鍋爐3供給的冷卻水7進(jìn)行供水限制等。相反地，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)6的轉(zhuǎn)速與排熱量的比值發(fā)生變動(dòng)而發(fā)動(dòng)機(jī)6的排熱量相對(duì)于轉(zhuǎn)速減少時(shí)，鍋爐3中的對(duì)于制冷劑的加熱量會(huì)減少，從鍋爐3流出的制冷劑的溫度將降低，在膨脹機(jī)4使制冷劑膨脹時(shí)制冷劑液化，從而導(dǎo)致獲取不到動(dòng)カ。在該情況下，ECU20基于在存儲(chǔ)部20a裝入的設(shè)定表，根據(jù)溫度傳感器15的檢測值來決定電磁閥25的位移，將電磁閥25調(diào)整為該位移而減少膨脹機(jī)4的吸入容積。在該條件下，當(dāng)ECU20増大流量控制閥14的開度、減少在鍋爐3流通的制冷劑的質(zhì)量流量時(shí)，由于從鍋爐3流出的制冷劑的溫度上升、制冷劑的壓力也隨之上升，因此從鍋爐3流出的制冷劑被控制為在上限溫度Ttl以下的條件下盡可能地接近上限壓カPtl的壓力。其結(jié)果是，能夠最小限度地抑制蘭肯循環(huán)I的熱效率的降低。這樣，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)6的轉(zhuǎn)速與排熱量的比值發(fā)生變動(dòng)而溫度傳感器15的檢測值超過預(yù)先設(shè)定的設(shè)定溫度T1的情況下，通過電磁閥25増大副端ロ 24的開度并増加膨脹機(jī)4的吸入容積，能夠增加在鍋爐3流通的制冷劑的質(zhì)量流量。由于通過増加在鍋爐3流通的制冷劑的質(zhì)量流量，能夠抑制從鍋爐3流出的制冷劑的溫度上升，并且將壓カ控制為在上限壓カPtl附近，故能夠增加鍋爐3中對(duì)制冷劑的加熱量、増加回收的排熱能量。由此，即使發(fā)動(dòng)機(jī)6的轉(zhuǎn)速與排熱量的比值發(fā)生變動(dòng)，也能夠抑制蘭肯循環(huán)I的熱效率的降低。在實(shí)施方式I中，副端ロ 24的開度雖能夠細(xì)微地調(diào)整，但也可以僅用電磁閥25對(duì)副端ロ 24進(jìn)行開閉。在該情況下，不需要在存儲(chǔ)部20a裝入的用于確定電磁閥25的位移 的設(shè)定表，電磁閥25以設(shè)定溫度T1為基準(zhǔn)而對(duì)副端ロ 24進(jìn)行開閉。實(shí)施方式2接著，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的車輛用排熱回收裝置進(jìn)行說明。此外，在以下的實(shí)施方式中，由于與圖I 圖3的附圖標(biāo)記相同的標(biāo)記是相同或同樣的結(jié)構(gòu)元件，故省略其詳細(xì)的說明。本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的車輛用排熱回收裝置，相對(duì)于實(shí)施方式I變更為只有膨脹機(jī)4能夠傳遞動(dòng)カ地與發(fā)動(dòng)機(jī)6連結(jié)。如圖4所示，在一端設(shè)置帶輪9的驅(qū)動(dòng)軸8的另一端與膨脹機(jī)4的未圖示的旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)。泵2由馬達(dá)60驅(qū)動(dòng)。馬達(dá)60與E⑶20電連接。實(shí)施方式2的其他的結(jié)構(gòu)除了相對(duì)于實(shí)施方式I不存在旁通通路13以及流量控制閥14(參照圖I)タト，其余與實(shí)施方式I相同。在實(shí)施方式I中，雖通過E⑶20對(duì)流量控制閥14 (參照圖I)的開度進(jìn)行控制，來進(jìn)行在鍋爐3流通的冷媒的質(zhì)量流量的調(diào)整，但在實(shí)施方式2中，通過ECU20對(duì)馬達(dá)60的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，來對(duì)在蘭肯循環(huán)I整體循環(huán)的制冷劑的質(zhì)量流量進(jìn)行調(diào)整，并進(jìn)行在鍋爐3流通的制冷劑的質(zhì)量流量的調(diào)整。此外，該質(zhì)量流量能夠根據(jù)馬達(dá)60的轉(zhuǎn)速而算出。除此之外的工作，實(shí)施方式2也與實(shí)施方式I中的工作相同。實(shí)施方式3接著，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的車輛用排熱回收裝置進(jìn)行說明。本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的車輛用排熱回收裝置相對(duì)于實(shí)施方式I變更了吸入容積可變機(jī)構(gòu)的方式。如圖5A所示，在副端ロ 24內(nèi)，固定板41固定在與各膨脹空間的存在側(cè)的相反一側(cè)的端部，在固定板41連接有彈簧42的一端。在彈簧42的另一端連接有卷盤43。卷盤43利用彈簧42的彈カ而與旋轉(zhuǎn)渦管22抵接，從而膨脹空間31與膨脹空間32被隔離。彈簧42的弾力被調(diào)整為當(dāng)作為低于上限壓カP。的閾值的設(shè)定壓力P1施加于卷盤43時(shí)彈簧42收縮。實(shí)施方式3的其他的結(jié)構(gòu)除了不在存儲(chǔ)部20a裝入設(shè)定表外，與實(shí)施方式I相同。E⑶20基于溫度傳感器15的檢測值、與在泵2流通的制冷劑的質(zhì)量流量來調(diào)整流量控制閥14的開度。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)6的轉(zhuǎn)速與排熱量的比值發(fā)生變動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)6的排熱量相對(duì)于轉(zhuǎn)速増加、從鍋爐3 (參照圖I)流出的制冷劑的溫度上升，調(diào)整流量控制閥14的開度，以便增加在鍋爐3流通的制冷劑的質(zhì)量流量。另外，隨著制冷劑的溫度上升，制冷劑的壓力也上升。當(dāng)制冷劑的壓カ達(dá)到低于上限壓カP。的設(shè)定壓力P1時(shí)，通過在吸入過程中膨脹空間31內(nèi)的壓カ施加于卷盤43，如圖5B所示，彈簧42收縮，卷盤43與旋轉(zhuǎn)渦管22分離，膨脹空間31與膨脹空間32經(jīng)由副端ロ 24連通。于是，從主端ロ 23流入到膨脹空間31的制冷劑的一部分，經(jīng)由副端ロ 24流入到膨脹空間32。由此，膨脹機(jī)4(參照圖I)的吸入容積増加，能夠抑制從鍋爐3流出的制冷劑的壓力上升，無需限制利用鍋爐的熱交換量，能使回收的排熱能量増加。這樣，由于能夠利用從鍋爐3流出的制冷劑所流入的膨脹空間31內(nèi)的壓カ變化自律地調(diào)整膨脹機(jī)4的吸入容積，故在實(shí)施方式3中，也能夠得到與實(shí)施方式I相同的效果。此外，彈簧42以及卷盤43、副端ロ 24構(gòu)成吸入容積可變機(jī)構(gòu)。該吸入容積可變機(jī)構(gòu)能夠通過細(xì)微地調(diào)整卷盤43的位移而連續(xù)地變更吸入容積。
實(shí)施方式4接著，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的車輛用排熱回收裝置進(jìn)行說明。本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的車輛用排熱回收裝置，相對(duì)于實(shí)施方式I變更吸入容積可變機(jī)構(gòu)的方式。如圖6所示，設(shè)置有從與各膨脹空間存在側(cè)的相反一側(cè)對(duì)副端ロ 24進(jìn)行開閉的雙金屬閥50。雙金屬閥50是粘合熱膨脹系數(shù)不同的兩塊金屬板而成的。兩塊金屬板中的、靠副端ロ 24側(cè)的金屬板使用熱膨脹系數(shù)比相反側(cè)的金屬板小的金屬，雙金屬閥50在溫度低的情況下，朝向副端ロ 24翹曲而形成凸起，關(guān)閉副端ロ 24(在圖6中由實(shí)線描繪)。當(dāng)雙金屬閥50的溫度因高溫的制冷劑與雙金屬閥50接觸而上升時(shí)，翹曲情況會(huì)因構(gòu)成雙金屬閥50的金屬板的熱膨脹系數(shù)之差而發(fā)生變化，從而打開副端ロ 24(在圖6中由虛線描繪)。此外，雙金屬閥50的形狀與溫度之間的關(guān)系能夠通過適當(dāng)?shù)剡x擇兩塊金屬板的材質(zhì)來進(jìn)行設(shè)定。實(shí)施方式4的其他的結(jié)構(gòu)除了不存在溫度傳感器15、不在存儲(chǔ)部20a裝入設(shè)定表外，與實(shí)施方式I相同。在本實(shí)施方式中，雙金屬閥50兼作溫度掌握機(jī)構(gòu)與吸入容積可變機(jī)構(gòu)的一部分。當(dāng)由鍋爐3增加對(duì)制冷劑的加熱量而從鍋爐3流出的制冷劑的溫度上升吋，與制冷劑接觸的雙金屬閥50的溫度也上升。在制冷劑的溫度超過作為閥值的設(shè)定溫度T1后，如圖6的虛線所示，雙金屬閥50的形狀發(fā)生變化且副端ロ 24的開度増大。由此，制冷劑經(jīng)由主端ロ 23以及副端ロ 24兩者流入到膨脹空間31以及32，膨脹機(jī)4的吸入容積增加。伴隨于此，抑制從鍋爐3流出的制冷劑的壓力上升。另外根據(jù)壓カ傳感器16的檢測值與在泵2流通的制冷劑的質(zhì)量流量來調(diào)整流量控制閥14的開度。如果壓カ傳感器16的檢測值在上限壓カPtl以下，則控制為增加流向鍋爐3的制冷劑的流量，使從鍋爐3流出的制冷劑的壓カ上升而成為接近上限壓カP。的壓力。由此，無需限制在鍋爐3的熱交換量，即可增加回收的排熱能量，能夠最小限度地抑制蘭肯循環(huán)I的熱效率的降低。這樣，使用根據(jù)從鍋爐3流出的制冷劑的溫度而對(duì)副端ロ 24進(jìn)行開閉的雙金屬閥50也能夠調(diào)整對(duì)于膨脹機(jī)4的吸入容積，因此在實(shí)施方式4中也能夠得到與實(shí)施方式I相同的效果。此外，雙金屬閥50與副端ロ 24構(gòu)成吸入容積可變機(jī)構(gòu)。吸入容積能夠通過雙金屬閥50對(duì)副端ロ 24進(jìn)行細(xì)微地調(diào)整而連續(xù)地變更。在實(shí)施方式1、3、以及4中，旁通通路13的低壓路徑側(cè)端部13b雖位于冷凝器5與泵2之間，但并不局限于該方式。也可以使低壓路徑側(cè)端部13b位于膨脹機(jī)4與冷凝器5之間。在前者的情況下，由于只有經(jīng)膨脹機(jī)4膨脹后的制冷劑被冷凝器5冷凝，故具有能夠減輕冷凝器5的負(fù)荷、難以引起低壓的上升的效果。另ー方面，在后者的情況下，在經(jīng)膨脹機(jī)4膨脹后的制冷劑與在旁通通路13流通的制冷劑兩者被冷凝器5冷凝之后，由于被抽吸至泵2，故具有能夠防止在泵2產(chǎn)生氣穴(cavitation)的效果。在實(shí)施方式I 4各個(gè)實(shí)施方式之中，能夠設(shè)置對(duì)由泵2加壓輸送的制冷劑、與由膨脹機(jī)4膨脹的制冷劑進(jìn)行熱交換的內(nèi)部熱交換器。在設(shè)置該內(nèi)部熱交換器的方式中，當(dāng)從鍋爐3流出的制冷劑的溫度變低吋，由膨脹機(jī)4膨脹的制冷劑形成為位于莫爾里圖中飽和蒸氣線附近的狀態(tài)，內(nèi)部熱交換器中的熱交換量變小。但是，利用在實(shí)施方式I 4中說明的工作對(duì)從鍋爐3流出的制冷劑的溫度進(jìn)行控制，由此能夠増大內(nèi)部熱交換器中的熱交換量。 在實(shí)施方式I 4中，溫度掌握機(jī)構(gòu)雖是對(duì)從鍋爐3流出的制冷劑的溫度進(jìn)行直接檢測的溫度傳感器15，但并不局限于此。由于從鍋爐3流出的制冷劑的溫度與車輛的加速器開度、被吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)6的進(jìn)氣量關(guān)聯(lián)，故溫度掌握機(jī)構(gòu)也可以是加速器開度傳感器、進(jìn)氣量傳感器等。
權(quán)利要求
1.ー種車輛用排熱回收裝置，其特征在干， 所述車輛用排熱回收裝置具備 蘭肯循環(huán)，其包括下述部分輸送工作流體的泵、使工作流體膨脹而獲取機(jī)械能量的膨脹機(jī)、將從所述泵排出后的工作流體引導(dǎo)至所述膨脹機(jī)的高壓路徑、將從所述膨脹機(jī)排出后的工作流體引導(dǎo)至所述泵的低壓路徑、熱交換器以及冷凝器，所述熱交換器設(shè)置于所述高壓路徑，利用車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)的排熱對(duì)工作流體進(jìn)行加熱，所述冷凝器設(shè)置于所述低壓路徑，使膨脹后的工作流體冷凝； 溫度掌握機(jī)構(gòu)，其對(duì)從所述熱交換器流出的工作流體的溫度進(jìn)行掌握； 壓カ掌握機(jī)構(gòu)，其對(duì)從所述熱交換器流出的工作流體的壓カ進(jìn)行掌握；以及 吸入容積可變機(jī)構(gòu)，其對(duì)所述膨脹機(jī)的吸入容積進(jìn)行調(diào)整， 所述膨脹機(jī)以能夠傳遞動(dòng)力的方式與所述發(fā)動(dòng)機(jī)連結(jié)，在由所述溫度掌握機(jī)構(gòu)掌握的溫度以及由所述壓カ掌握機(jī)構(gòu)掌握的壓カ中的一方預(yù)先設(shè)定有閥值，在該一方超過所述閥值的情況下，所述吸入容積可變機(jī)構(gòu)増加所述膨脹機(jī)的吸入容積，并基于由所述溫度掌握機(jī)構(gòu)掌握的溫度以及由所述壓カ掌握機(jī)構(gòu)掌握的壓カ中的另一方來調(diào)整在所述熱交換器流通的所述工作流體的流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車輛用排熱回收裝置，其特征在干， 所述泵還以能夠傳遞動(dòng)力的方式與所述發(fā)動(dòng)機(jī)連結(jié)， 所述蘭肯循環(huán)還具備 旁通通路，其連通所述低壓路徑和所述高壓路徑上的所述泵與所述熱交換器之間的位置；以及 流量控制機(jī)構(gòu)，其被設(shè)置于該旁通通路，且對(duì)在該旁通通路流通的所述工作流體的流量進(jìn)行調(diào)整， 所述流量控制機(jī)構(gòu)對(duì)在所述旁通通路流通的所述工作流體的流量進(jìn)行調(diào)整，以此來調(diào)整在所述熱交換器流通的所述工作流體的流量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的車輛用排熱回收裝置，其特征在干， 在由所述溫度掌握機(jī)構(gòu)掌握的溫度超過所述閥值的情況下，所述吸入容積可變機(jī)構(gòu)增加所述膨脹機(jī)的吸入容積，基于由所述壓カ掌握機(jī)構(gòu)掌握的壓カ而調(diào)整在所述熱交換器流通的所述工作流體的流量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車輛用排熱回收裝置，其特征在干， 所述吸入容積可變機(jī)構(gòu)具備 雙金屬閥，其由熱膨脹系數(shù)不同的兩塊金屬板粘合而成；以及 端ロ，利用所述雙金屬閥對(duì)所述端ロ進(jìn)行開閉，在所述熱交換器流通的所述工作流體的一部分在被吸入到所述膨脹機(jī)時(shí)通過所述端ロ， 所述雙金屬閥通過打開所述端ロ來使所述膨脹機(jī)的吸入容積增加。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛用排熱回收裝置，其特征在干， 所述旁通通路的低壓路徑側(cè)端部位于所述泵與所述冷凝器之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛用排熱回收裝置，其特征在干， 所述旁通通路的低壓路徑側(cè)端部位于所述冷凝器與所述膨脹機(jī)之間。
全文摘要
一種車輛用排熱回收裝置，ECU(20)在溫度傳感器(15)的檢測值超過設(shè)定溫度(T1)之后，對(duì)電磁閥(25)進(jìn)行控制從而增大副端口(24)的開度并增加膨脹機(jī)(4)的吸入容積。ECU(20)對(duì)在鍋爐(3)流通的制冷劑的質(zhì)量流量進(jìn)行調(diào)整，以使得在上限溫度(T0)以下的條件下，壓力傳感器(16)的檢測值盡可能地形成為接近上限壓力(P0)的壓力。
文檔編號(hào)F01K23/08GK102691539SQ201210080229
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者井口雅夫, 森英文, 榎島史修 申請人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)