[发明专利]朗肯循环

说明书

技术领域

本发明涉及朗肯循环。

背景技术

人们开发出一种利用将从车辆的内燃机排出的热量转换为发电机等的动力的朗肯循环的技术。

朗肯循环构成包括：通过使包含从内燃机排出的热量的热介质和工作流体进行热交换来对工作流体进行过热蒸汽化的热交换器、通过使过热蒸汽状态的工作流体膨胀而得到动力的膨胀机、对膨胀的工作流体进行冷却并使其液化的冷凝器、以及将液化的工作流体压送至热交换器的泵等。而且，膨胀机通过使工作流体膨胀而使涡轮等旋转体旋转，由此，将工作流体膨胀时的能量转换为旋转驱动力，并将该转换后的旋转驱动力作为动力传递至发电机等。

例如，在专利文献1中记载有如下的朗肯循环，即，在冷媒泵将冷媒（工作流体）输送至膨胀机的流路的中途，依次配置了使冷媒与内燃机的冷却水进行热交换的第1热交换器、以及使冷媒与内燃机的废气（热介质）进行热交换的第2热交换器。在专利文献1的朗肯循环中，冷媒在第1热交换器中与冷却水进行热交换成为蒸汽之后，在第2热交换器中与温度更高的废气进行热交换成为过热蒸汽，流入膨胀机。

专利文献1：日本特开2011-12625号公报

在专利文献1的朗肯循环中，废气的温度根据内燃机的负荷，在大约200℃～800℃之间大幅变动而成为非常高的温度，所以，在第2热交换器中进行热交换的冷媒随着废气的温度上升，吸热量增加而成为高温，该高温的冷媒被吸入至膨胀机。因此，在专利文献1的朗肯循环中，需要对膨胀机、冷媒的配管等进行耐热设计，从而存在成本增加这样的问题。

发明内容

本发明正是为了解决这样的问题而完成的，其目的在于提供一种在冷媒（工作流体）与废气（热介质）的热交换中，抑制冷媒的温度相对于废气的温度上升而上升的朗肯循环。

为了解决上述课题，本发明的朗肯循环是在工作流体的循环路径中依次设置有：使工作流体与热介质进行热交换的热交换器、通过使工作流体膨胀而产生驱动力的流体膨胀器、使工作流体凝缩的凝缩器、以及将工作流体输送至热交换器的流体压送装置，并且与热交换器中的热介质进行热交换后的工作流体的状态为过热蒸汽的朗肯循环，在该朗肯循环中，具备：温度检测器，其检测从热交换器流出的工作流体的温度；压力检测器，其检测流经热交换器的工作流体的压力；流量调整单元，其对流向热交换器的工作流体的流量进行调节；以及控制装置，其控制流量调整单元，其中，控制装置将目标压力设定为从热交换器流出的工作流体的密度随着由温度检测器检测出的温度的上升而增加，并控制流量调整单元，以使得压力检测器的检测压力成为目标压力。

根据本发明的朗肯循环，在工作流体与热介质的热交换中，能够抑制工作流体的温度相对于热交换量的增加而上升。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的朗肯循环以及其周边的构成的示意图。

图2是表示图1的朗肯循环中的冷媒的状态的p-h线图。

图3是表示实施方式所涉及的朗肯循环的变形例的图。

图4是表示实施方式所涉及的朗肯循环的另一变形例的图

具体实施方式

以下，根据附图，对本发明的实施方式进行说明。

实施方式

首先，对本发明的实施方式所涉及的朗肯循环101以及其周边的构成进行说明。此外，在以下实施方式中，对在安装内燃机即发动机10的车辆中使用了朗肯循环情况下的例子进行说明。

参照图1，具备发动机10的未图示的车辆具备朗肯循环101。

朗肯循环101形成依次环状连接泵111、冷却水锅炉112、废气锅炉113、膨胀机114、冷凝器115、接收器116以及过冷却器117的循环路径，该朗肯循环101能使作为工作流体的冷媒（本实施方式中是R134a）流动通过。

泵111是通过运转来压送流体的部件，在本实施方式中压送液体。泵111与膨胀机114共有其驱动轴119。并且，驱动轴119经由电磁离合器119a，而与皮带轮119b连接。皮带轮119b通过传动皮带10c，而与发动机皮带轮10b连结，该发动机皮带轮10b与从发动机10延伸的发动机驱动轴10a连结。电磁离合器119a能够连接或者切断驱动轴119和皮带轮119b，并通过与车辆的控制装置亦即ECU140电连接，来控制该连接和断开动作。因此，泵111的转速依存于发动机10或者膨胀机114的转速。

此处，泵111构成流体压送装置。