[发明专利]废热利用装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种废热利用装置，该废热利用装置利用例如车辆用的内燃机这样的发热机器的废热来回收动力。

背景技术

一直以来，公知的是利用内燃机的废热来回收动力的废热利用装置。废热利用装置具有兰金循环，该兰金循环包括：利用内燃机的废热对工作流体进行加热的加热器；使加热了的工作流体膨胀并产生旋转驱动力的膨胀机(涡轮机)以及使膨胀了的工作流体凝结的凝结器。

例如，在日本专利公报特开2004-60462号所述的兰金循环中，为了使流入膨胀机的制冷剂的高压侧压力(入口侧压力)与目标压力一致，控制膨胀机的转速。

考虑膨胀机的高压侧压力，抑制流入膨胀机的制冷剂的气液二相化，对确保兰金循环的构成机器(例如膨胀机的滑动部)所需要的润滑油的适当粘度(适度的油膜厚度)有效。但是，当从膨胀机流出的制冷剂的低压侧压力(出口侧压力)过高时，不能充分地确保与高压侧压力的压差，从而有可能引起过膨胀的顾虑。即，当膨胀机不能工作以使制冷剂适当地膨胀时，稳定且有效率的兰金循环的运行变得困难。

在日本专利公报特开2004-108220所示的兰金循环中，将泵及发电机连结在膨胀机的主轴上并将其一体化。

向加热器供给加热用液体或者气体(燃气轮机或发动机的排气等)。由泵输送的工作流体在加热器中变为过热蒸气，并流入膨胀机，通过在膨胀机内进行绝热膨胀，对膨胀机产生驱动力。然后，在该驱动力的作用下，连结在膨胀机上的泵及发电机工作，继续兰金循环的工作，并且排气热能作为电能被积蓄。并且，膨胀后的工作流体，在凝结器内通过冷却空气等冷却凝结，并被吸入泵中。

在兰金循环的起动时，当工作流体由加热用热交换器流入膨胀机时，在膨胀机的入口出口之间产生急剧的压力差，相对应地，大的力作用在膨胀机的滑动部上，从而受到影响导致耐久性降低。由此，稳定的兰金循环的起动很难。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的第一目的在于提供一种废热利用装置，其可以利用内燃机的废热稳定且有效地回收动力。本发明的第二目的在于提供一种废热利用装置，其具有将泵、膨胀机和发动机直接结合的兰金循环，并可以进行稳定的起动。

根据本发明的第一方式，提供一种废热利用装置其利用发热机器的废热，所述废热利用装置的特征在于，具有：兰金循环，其具有：使工作流体循环的泵、通过废热对工作流体进行加热的加热器、将加热了的所述工作流体的膨胀能量变换为机械能的膨胀机以及对膨胀后的所述工作流体进行凝结液化的凝结器；对流入所述膨胀机的工作流体的温度(Tex)进行检测的温度检测器；对所述膨胀机的入口侧的压力进行检测的入口侧压力检测器；对所述膨胀机的出口侧的压力进行检测的出口侧压力检测器；兰金运行控制机构，其基于在所述膨胀机入口的过热度信息(SH)和压力信息(P)对所述膨胀机的指示转速(N_id)进行控制，其中，过热度信息(SH)基于由所述温度检测器检测出的工作流体温度(Tex)和由所述入口侧压力检测器检测出的入口侧压力(Pex_in)得到，压力信息(P)考虑了由所述出口侧压力检测器得到的出口侧压力(Pex_out)，