CN1842649A - 废热能量再生方法和废热能量再生装置 - Google Patents

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CN1842649A CNA2005800010515A CN200580001051A CN1842649A CN 1842649 A CN1842649 A CN 1842649A CN A2005800010515 A CNA2005800010515 A CN A2005800010515A CN 200580001051 A CN200580001051 A CN 200580001051A CN 1842649 A CN1842649 A CN 1842649A
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Abstract

改善发动机的能量利用效率。在以下部件内设置从这些部件吸收热来使低沸点介质汽化的热管(41a、41b、41c),这些部件是:油冷却器(16a),其对因油压线路25的能量损失而使温度上升的工作油进行冷却;散热器(16b),其对通过冷却发动机(11)而使温度上升的发动机冷却水进行冷却;以及ATAAC(16c),其对由涡轮增压器压缩而使温度上升的发动机吸入空气进行冷却。针对发动机(11),设置利用汽化后的低沸点介质所具有的能量进行旋转的动力再生用涡轮(24)。从油冷却器(16a)、散热器(16b)以及ATAAC(16c)的热管(41a、41b、41c)到涡轮(24)配设把利用废热能量所汽化的低沸点介质供给涡轮24来驱动涡轮(24)的低沸点介质线路(38)。

Description

废热能量再生方法和废热能量再生装置
技术领域
本发明涉及使从油压线路等产生的废热能量再生的废热能量再生方法和废热能量再生装置。
背景技术
当前的建设机械从作为发动机的柴油发动机把动力供给主泵,从主泵把压油供给致动器用控制阀。
而且,在从致动器用控制阀供给压油的致动器中,对外部做某一定量的有效功,然而除此以外的能量作为各种泄压阀或控制阀内的节流、或者配管阻力损失,成为热能而散逸到空中。
并且,工作油温度也上升,从而引起油的热劣化或粘度下降,使油压设备受到损坏,因而使用油冷却器使工作油温度下降,然而要想驱动从外部冷却该油冷却器的散热片的冷却用旋转式流体机械(冷却风扇),必须从发动机供给别的动力(例如,参照专利文献1)。
使用图2对该现有技术进行说明,由柴油发动机11驱动的主泵12的排出油通过止回阀12a作为压油供给致动器用控制阀13。并且,在从该致动器用控制阀13经过管路14a供给压油的致动器14中,对外部做某一定量的有效功,然而除此以外的能量以由致动器14的发热、或者各种泄压阀15和致动器用控制阀13内的节流R1、管路14a内的配管阻力R2等引起的能量损失的形式成为热能,多数以使工作油温度上升的形式散逸。
由于工作油温度的上升引起工作油的热劣化或粘度下降,使得油压设备的寿命下降,因而使用由外部的冷却用油压电动机17驱动的冷却风扇18对油冷却器16a的散热片进行空气冷却,使工作油温度下降,然而为了驱动该冷却用油压电动机17,设置了由发动机11进行齿轮驱动的冷却用油压泵19,并且为了从该冷却用油压泵19把压油供给冷却用油压电动机17,发动机11除了主泵12以外,还必须追加供给别的动力。
同样,在发动机11的冷却系统中,在发动机11内,轻油等的化石燃料燃烧,在把能量供给泵侧作为轴动力的以外的动力中,多数成为热能,发动机冷却水温度上升,因而使用由上述冷却用油压电动机17驱动的上述冷却风扇18对设置在发动机冷却水线路上的作为热交换器的散热器16b的散热片进行空气冷却,使发动机冷却水温度下降。热能从散热器16b的散热片散逸到空中。
而且,由于由设置在发动机进气系统内的涡轮增压器(未作图示)压缩的发动机吸入空气为高温,因而使用由上述冷却用油压电动机17驱动的上述冷却风扇18对设置在中间冷却器线路内的空-空后冷却器(air toair after cooler)(以下称为“ATAAC”)16c的散热片进行空气冷却,通过冷却发动机吸入空气,可提高向发动机11的进气效率,并可使燃烧温度下降来减少氮氧化物的产生。压缩后的发动机吸入空气中的热能从ATAAC16c的散热片散逸到空中。
专利文献1:特开2000-257608号公报(第3页,图2)
发明内容
这样,使用由外部的冷却用油压电动机17驱动的冷却风扇18对油冷却器16a的散热片、散热器16b的散热片以及ATAAC16c的散热片进行空气冷却,使工作油温度和其他流体温度(发动机冷却水温度和发动机吸入空气温度)下降,然而为了驱动该冷却用油压电动机17,在设置于发动机11的输出轴上的泵组中,除了主泵12以外,还设置冷却用油压泵19,从该冷却用油压泵19把压油供给冷却用油压电动机17。
因此,发动机11除了主泵12以外,还必须追加供给别的动力。并且,热能从作为热交换器的油冷却器16a、散热器16b以及ATAAC16c的各散热片散逸到空中。
因此,具有的问题是,发动机11的动力损失大,能量利用效率非常差。
在图2中,以数值例对该状况进行说明,发动机11的轴输出100%中的95%为向主泵12的有效轴输入,其他5%为向冷却用油压泵19的有效轴输入。
本发明是鉴于上述点而提出的,本发明的目的是改善发动机的能量利用效率。
权利要求1所述的发明是一种废热能量再生方法,使用低沸点介质,从因包含发动机所驱动的泵的油压线路的能量损失而使温度上升的工作油的废热能量、和伴随发动机的运转而使温度上升的另一流体的废热能量中吸热;使吸热后的低沸点介质汽化来使动力再生用涡轮旋转;利用涡轮对发动机进行动力辅助以再生废热能量。而且,通过将因油压线路的能量损失而使温度上升的工作油、和伴随发动机的运转而使温度上升的另一流体所具有的废热能量从该工作油和另一流体移动到低沸点介质,使工作油和另一流体冷却,并使低沸点介质汽化,利用该低沸点介质使涡轮旋转,通过该涡轮对发动机进行动力辅助以再生废热能量,因而作为废热能量从工作油和另一流体白白散逸到空中的发动机的动力损失的一部分通过涡轮在发动机中得到有效再生,发动机的能量利用效率提高。
权利要求2所述的发明是一种废热能量再生装置,具有:油冷却器,其对因包含发动机所驱动的泵的油压线路的能量损失而使温度上升的工作油进行冷却;另一冷却单元,其对伴随发动机的运转而使温度上升的另一流体进行冷却;动力再生用涡轮,其针对发动机而设置,利用汽化后的低沸点介质所具有的能量来旋转;以及低沸点介质线路,其把利用来自油冷却器和另一冷却单元的废热能量所汽化的低沸点介质供给涡轮,以驱动涡轮。而且,在油冷却器和另一冷却单元中,通过将因油压线路的能量损失而使温度上升的工作油、和伴随发动机的运转而使温度上升的另一流体所具有的废热能量从该工作油和另一流体移动到低沸点介质,使工作油和另一流体冷却,并使低沸点介质汽化,把该汽化后的低沸点介质通过低沸点介质线路供给涡轮来驱动涡轮,通过该涡轮对发动机进行动力辅助以再生废热能量,因而作为废热能量从油冷却器和另一冷却单元白白散逸到空中的发动机的动力损失的一部分通过低沸点介质线路和涡轮在发动机中得到有效再生,发动机的能量利用效率提高。
权利要求3所述的发明是一种废热能量再生装置,权利要求2所述的废热能量再生装置中的另一冷却单元是对通过冷却发动机而使温度上升的发动机冷却水进行冷却的散热器。而且,在油冷却器和散热器中,通过将工作油和发动机冷却水所具有的废热能量从该工作油和发动机冷却水移动到低沸点介质,使工作油和发动机冷却水冷却,并使低沸点介质汽化,把该汽化后的低沸点介质通过低沸点介质线路供给涡轮来驱动涡轮,通过该涡轮对发动机进行动力辅助以再生废热能量,因而作为废热能量从油冷却器和散热器白白散逸到空中的发动机的动力损失的一部分通过低沸点介质线路和涡轮在发动机中得到有效再生,发动机的能量利用效率提高。
权利要求4所述的发明是一种废热能量再生装置,权利要求2所述的废热能量再生装置中的另一冷却单元是对由涡轮增压器压缩而使温度上升的发动机吸入空气进行冷却的进气冷却器。而且,在油冷却器和进气冷却器中,通过将因油压线路的能量损失而使温度上升的工作油、和由涡轮增压器压缩而使温度上升的发动机吸入空气所具有的废热能量从该工作油和发动机吸入空气移动到低沸点介质,使工作油和发动机吸入空气冷却,并使低沸点介质汽化,把该汽化后的低沸点介质通过低沸点介质线路供给涡轮来驱动涡轮,通过该涡轮对发动机进行动力辅助以再生废热能量,因而作为废热能量从油冷却器和进气冷却器白白散逸到空中的发动机的动力损失的一部分通过低沸点介质线路和涡轮在发动机中得到有效再生,发动机的能量利用效率提高。
权利要求5所述的发明是一种废热能量再生装置,具有:油冷却器,其对因包含发动机所驱动的泵的油压线路的能量损失而使温度上升的工作油进行冷却;散热器,其对通过冷却发动机而使温度上升的发动机冷却水进行冷却;进气冷却器,其对由涡轮增压器压缩而使温度上升的发动机吸入空气进行冷却;动力再生用涡轮,其针对发动机而设置,利用汽化后的低沸点介质所具有的能量来旋转;以及低沸点介质线路,其把利用来自油冷却器、散热器以及进气冷却器的废热能量所汽化的低沸点介质供给涡轮,以驱动涡轮。而且,在油冷却器、散热器以及进气冷却器中,通过将因油压线路的能量损失而使温度上升的工作油、通过冷却发动机而使温度上升的发动机冷却水以及由涡轮增压器压缩而使温度上升的发动机吸入空气所具有的废热能量从该工作油、发动机冷却水以及发动机吸入空气移动到低沸点介质,使工作油、发动机冷却水以及发动机吸入空气冷却,并使低沸点介质汽化,把该汽化后的低沸点介质通过低沸点介质线路供给涡轮来驱动涡轮,通过该涡轮对发动机进行动力辅助以再生废热能量,因而作为废热能量从油冷却器、散热器以及进气冷却器白白散逸到空中的发动机的动力损失的一部分通过低沸点介质线路和涡轮在发动机中得到有效再生,发动机的能量利用效率提高。
权利要求6所述的发明是一种废热能量再生装置,权利要求2至5中的任意一项所述的废热能量再生装置中的低沸点介质线路具有:热管,其使从安装在建设机械上的将压缩机、冷凝器、储液器、低沸点介质泵、膨胀阀以及蒸发器连接为无端状的空调装置线路中的低沸点介质泵供给蒸发器的低沸点介质的一部分分流,来通过油冷却器和另一冷却单元,从而从该油冷却器和另一冷却单元吸收热来使低沸点介质汽化;供给管路,其把在热管内所汽化的低沸点介质供给涡轮;以及回流管路,其使低沸点介质从涡轮回流到空调装置线路的压缩机的吸入侧。而且,当使供给安装在建设机械上的空调装置线路的蒸发器的低沸点介质的一部分分流,来通过油冷却器和另一冷却单元的各热管时,通过将因油压线路的能量损失而使温度上升的工作油、和伴随发动机的运转而使温度上升的另一流体所具有的废热能量移动到低沸点介质,使工作油和另一流体冷却,并使热管内的低沸点介质汽化,把该汽化后的低沸点介质通过供给管路供给涡轮来驱动涡轮,使来自涡轮的低沸点介质通过回流管路回流到压缩机的吸入侧,因而有效利用安装在建设机械上的空调装置线路的一部分,廉价构成低沸点介质线路,并且,无需以往的昂贵的冷却风扇驱动用的冷却用电动机和冷却用泵,也没有在驱动冷却用泵时的动力损失,因而是经济的。
权利要求7所述的发明是一种废热能量再生装置,在权利要求2至6中的任意一项所述的废热能量再生装置中,涡轮设置在从由发动机驱动泵的动力传递部所分支出的动力传递系统内。而且,可利用从由发动机驱动泵的动力传递部所分支出的动力传递系统,容易设置涡轮,并且,利用由来自油冷却器的废热能量和来自另一冷却单元的废热能量所汽化的低沸点介质驱动涡轮,把在该涡轮中所产生的驱动转矩通过动力传递系统再生供给发动机,从而减轻发动机的泵驱动动力,减少能量消耗量,有效再生回收在油压线路等中所产生的热能损失。
根据权利要求1所述的发明,通过将因油压线路的能量损失而使温度上升的工作油、和伴随发动机的运转而使温度上升的另一流体所具有的废热能量从该工作油和另一流体移动到低沸点介质,使工作油和另一流体冷却,并使低沸点介质汽化,利用该低沸点介质使涡轮旋转,通过该涡轮对发动机进行动力辅助以再生废热能量,因而作为废热能量从工作油和另一流体白白散逸到空中的发动机的动力损失的一部分通过涡轮在发动机中得到有效再生,可提高发动机的能量利用效率。
根据权利要求2所述的发明,在油冷却器和另一冷却单元中,通过将因油压线路的能量损失而使温度上升的工作油、和伴随发动机的运转而使温度上升的另一流体所具有的废热能量从该工作油和另一流体移动到低沸点介质,使工作油和另一流体冷却,并使低沸点介质汽化,把该汽化后的低沸点介质通过低沸点介质线路供给涡轮来驱动涡轮,通过该涡轮对发动机进行动力辅助以再生废热能量,因而作为废热能量从油冷却器和另一冷却单元白白散逸到空中的发动机的动力损失的一部分通过低沸点介质线路和涡轮在发动机中得到有效再生,可提高发动机的能量利用效率。
根据权利要求3所述的发明,在油冷却器和散热器中,通过将工作油和发动机冷却水所具有的废热能量从该工作油和发动机冷却水移动到低沸点介质,使工作油和发动机冷却水冷却,并使低沸点介质汽化,把该汽化后的低沸点介质通过低沸点介质线路供给涡轮来驱动涡轮,通过该涡轮对发动机进行动力辅助以再生废热能量,因而作为废热能量从油冷却器和散热器白白散逸到空中的发动机的动力损失的一部分通过低沸点介质线路和涡轮在发动机中得到有效再生,可提高发动机的能量利用效率。
根据权利要求4所述的发明,在油冷却器和进气冷却器中,通过将因油压线路的能量损失而使温度上升的工作油、和由涡轮增压器压缩而使温度上升的发动机吸入空气所具有的废热能量从该工作油和发动机吸入空气移动到低沸点介质,使工作油和发动机吸入空气冷却,并使低沸点介质汽化,把该汽化后的低沸点介质通过低沸点介质线路供给涡轮来驱动涡轮,通过该涡轮对发动机进行动力辅助以再生废热能量,因而作为废热能量从油冷却器和进气冷却器白白散逸到空中的发动机的动力损失的一部分通过低沸点介质线路和涡轮在发动机中得到有效再生,可提高发动机的能量利用效率。
根据权利要求5所述的发明,在油冷却器、散热器以及进气冷却器中,通过将因油压线路的能量损失而使温度上升的工作油、通过冷却发动机而使温度上升的发动机冷却水、以及由涡轮增压器压缩而使温度上升的发动机吸入空气所具有的废热能量从该工作油、发动机冷却水以及发动机吸入空气移动到低沸点介质,使工作油、发动机冷却水以及发动机吸入空气冷却,并使低沸点介质汽化,把该汽化后的低沸点介质通过低沸点介质线路供给涡轮来驱动涡轮,通过该涡轮对发动机进行动力辅助以再生废热能量,因而作为废热能量从油冷却器、散热器以及进气冷却器白白散逸到空中的发动机的动力损失的一部分通过低沸点介质线路和涡轮在发动机中得到有效再生,可提高发动机的能量利用效率。
根据权利要求6所述的发明,当使供给安装在建设机械上的空调装置线路的蒸发器的低沸点介质的一部分分流,来通过油冷却器和另一冷却单元的各热管时,通过将因油压线路的能量损失而使温度上升的工作油、和伴随发动机的运转而使温度上升的另一流体所具有的废热能量移动到低沸点介质,使工作油和另一流体冷却,并使热管内的低沸点介质汽化,把该汽化后的低沸点介质通过供给管路供给涡轮来驱动涡轮,使来自涡轮的低沸点介质通过回流管路回流到压缩机的吸入侧,因而有效利用安装在建设机械上的空调装置线路的一部分,可廉价构成低沸点介质线路,并且,可以无需以往的昂贵的冷却风扇驱动用的冷却用电动机和冷却用泵,并且可以防止在驱动冷却用泵时的动力损失,因而可实现成本降低。
根据权利要求7所述的发明,可利用从由发动机驱动泵的动力传递部所分支出的动力传递系统,容易设置涡轮,并且,利用由来自油冷却器的废热能量和来自另一冷却单元的废热能量所汽化的低沸点介质驱动涡轮,把在该涡轮中所产生的驱动转矩通过动力传递系统再生供给发动机,从而可减轻发动机的泵驱动动力,可减少能量消耗量,能够有效再生回收在油压线路等中所产生的热能损失。
附图说明
图1是示出本发明的废热能量再生装置的一个实施方式的流体线路图。
图2是示出以往的油压线路的线路图。
符号说明
11:发动机;12:作为泵的主泵;16a:油冷却器;16b:作为另一冷却单元的散热器;16c:作为另一冷却单元的进气冷却器(ATAAC);21:作为动力传递部的驱动轴部;22:作为动力传递系统的发动机齿轮部;24:涡轮;25:油压线路;32:压缩机;33:冷凝器;34:低沸点介质;35:储液器;36:低沸点介质泵;37:作为空调装置线路的空调线路;38:低沸点介质线路;41a、41b、41c:热管;42:供给管路;43:回流管路。
具体实施方式
以下,参照图1对本发明的一个实施方式进行说明。另外,与图2所示的现有技术相同的部分附上相同符号,省略其说明。
如图1所示,取代以往的冷却用油压泵19(图2),在从利用安装于油压铲等建设机械上的作为发动机的柴油发动机(以下简称为“发动机”)11驱动作为泵的主泵12的作为动力传递部的驱动轴部21所分支出的作为动力传递系统的发动机齿轮部22的轴23上,连接有通过汽化后的低沸点介质(所谓的制冷剂)具有的能量来旋转驱动的作为小型动力再生用涡轮的蒸汽涡轮(以下简称为“涡轮”)24,它是针对发动机11而设置的。
由于因包含主泵12的油压线路25中的油压输出导致的油压能量损失所最终产生的、温度上升的工作油的热能,大部分通过设置在工作油回流线路26上的作为热交换器的油冷却器16a,因而利用该油冷却器16a,对因油压线路25中的补偿了有效做功量的能量损失而使温度上升的工作油进行冷却。
并且,与油冷却器16a一样,设置有:对伴随发动机11的运转而使温度上升的作为另一流体的发动机冷却水进行冷却的作为另一冷却单元的散热器16b,以及对伴随发动机11的运转而使温度上升的作为另一流体的发动机吸入空气进行冷却的作为另一冷却单元的进气冷却器,例如空-空后冷却器(air to air after cooler)(以下称为“ATAAC”)16c。
即,在发动机11的冷却系统中,在发动机11内燃烧轻油等化石燃料,在把能量供给泵侧作为轴动力的以外的动力中,大多为热能,由于该热能通过设置在发动机冷却水线路上的散热器16b,因而利用该散热器16b,对因发动机11的燃烧能量损失而使温度上升的、即通过冷却发动机11而使温度上升的发动机冷却水进行冷却。
而且,因设置在发动机进气系统内的涡轮增压器(未作图示)压缩而使温度上升的发动机吸入空气由设置在中间冷却器线路上的ATAAC16c冷却,从而提高向发动机11的进气效率,并且使燃烧温度下降,减少氮氧化物的产生。
另一方面,安装在油压铲等建设机械上的普通空调装置(以下把该空调装置称为“空调”)具有作为空调装置线路的空调线路37,该空调线路37是将以下部件依次以无端状连接而构成的,这些部件是:压缩机(compressor)32,其由电动机31驱动;冷凝器(condenser)33,其通过从氟利昂替代物等的低沸点介质把热放出到外部来使低沸点介质冷凝;储液器35,其蓄积所冷凝的低沸点介质34;低沸点介质泵36,其由上述电动机31驱动,用于压送低沸点介质34;膨胀阀(未作图示),其减少低沸点介质的压力;以及蒸发器(evaporator,未作图示),其使经过膨胀阀汽化的低沸点介质从外部吸收热。另外,该空调线路37由于也设置在现有设备中,因而也在图2(现有技术)中记载。
利用该空调线路37,从油冷却器16a、散热器16b以及ATAAC16c到涡轮24至少配设有低沸点介质线路38,该低沸点介质线路38把利用从油冷却器16a、散热器16b以及ATAAC16c中回收的废热能量所汽化的低沸点介质供给涡轮24来驱动该涡轮24。
该低沸点介质线路38具有:热管41a、41b、41c,其使从低沸点介质泵36供给安装在建设机械操作室内的空调线路37的膨胀阀和蒸发器的低沸点介质的一部分从空调线路37分流来通过油冷却器16a内、散热器16b内以及ATAAC16c内,从而从它们的工作油、发动机冷却水以及发动机吸入空气吸收热来使低沸点介质汽化;供给管路42,其把在这些热管41a、41b、41c内所汽化的低沸点介质供给涡轮24;以及回流管路43,其使低沸点介质从涡轮24回流到空调线路37的压缩机32的吸入侧。
下面,对图1所示的一个实施方式的作用效果进行说明。
在包含主泵12的油压线路25中,在致动器用控制阀13、泄压阀15、配管以及致动器14中的油压能量损失所最终产生的热能,大部分引起工作油的温度上升,该高温工作油通过位于工作油回流线路26上的油冷却器16a,然而由于在油冷却器16a内设置了使供给设置在建设机械上的空调线路37的蒸发器的氟利昂替代物等低沸点介质34从空调线路37分流通过的热管41a,因而取代由以往的冷却用油压电动机17驱动的冷却风扇18的空气冷却,当低沸点介质利用油冷却器16a的高温工作油的热能汽化时,可从高温工作油吸收热,使工作油温度下降,并可回收热能。
由于把该汽化后的低沸点介质供给设置在由发动机11进行主泵驱动的部分的发动机齿轮部22内的涡轮24,并利用该低沸点介质蒸汽驱动涡轮24,因而可利用该涡轮24所产生的驱动转矩减轻发动机11的主泵驱动动力,因此,可降低发动机燃料消耗量,并可有效再生回收在油压线路25中的因补偿有效做功量而产生的热能损失。
这样,使用低沸点介质吸收包含主泵12的油压线路25的能量损失所最终产生的工作油的温度上升的热能,进行汽化来使涡轮24旋转,可通过该涡轮24进行发动机11的动力辅助,进行能量再生。
这种能量再生作用不仅在油冷却器16a中,而且在油冷却器16a、散热器16b以及ATAAC16c的全部中同时执行,这在提高发动机11的能量利用效率方面是所期望的。
即,使从低沸点介质泵36供给空调线路37的蒸发器的冷凝状态的低沸点介质34的一部分从空调线路37分流,使其通过设置在油冷却器16a、散热器16b以及ATAAC16c内的热管41a、41b、41c中,此时,取代以往的冷却风扇18(图2)的空气冷却,通过低沸点介质(制冷剂)34的蒸发吸收从工作油、散热器热水以及发动机吸入空气发出的热量来进行冷却。
此时,油压线路25的温度上升的工作油所具有的热能由油冷却器16a的热管41a中的低沸点介质吸收进行汽化,并使把汽化热放出给低沸点介质的工作油冷却,同时,通过冷却发动机11而使温度上升的散热器热水所具有的热能由散热器16b的热管41b中的低沸点介质吸收进行汽化,并使把汽化热放出给低沸点介质的散热器热水冷却来恢复成冷却水,同时,由涡轮增压器压缩而使温度上升的发动机吸入空气所具有的热能由ATAAC16c的热管41c中的低沸点介质吸收进行汽化,并对把汽化热放出给低沸点介质的发动机吸入空气进行冷却。
然后,把在这些热管41a、41b、41c中所汽化的低沸点介质供给设置在发动机齿轮部22的轴23上的涡轮24,该发动机齿轮部22用于从上述发动机11把驱动动力取出到主泵12以外的部分,利用在该涡轮24所产生的驱动转矩减轻发动机11的主泵驱动动力。
由于在发动机11中,在进行主泵驱动的部分的发动机齿轮部22内设置了利用低沸点介质蒸汽来驱动的小型动力再生用涡轮24,而取代以往的冷却用油压泵19(图2),因而对于发动机11来说,减少驱动冷却用油压泵19的动力损失。
如上所述,由于在使用建设机械用发动机11进行主泵驱动的部分的发动机齿轮部22内设置了利用低沸点介质蒸汽来驱动的小型动力再生用涡轮24,而取代以往的冷却用油压泵19,并在油冷却器16a、散热器16b以及ATAAC16c内设置了使供给通常设置在建设机械上的空调线路37的蒸发器的低沸点介质34从空调线路37分流通过的热管41a、41b、41c,因而取代以往的油压电动机驱动风扇的空气冷却,利用油冷却器16a、散热器16b以及ATAAC16c内的高温流体的热能使低沸点介质34蒸发,从该高温流体吸收热来使温度下降,并回收热能,从而可除去以往的昂贵的冷却风扇驱动用的冷却用油压电动机17和泵19,实现成本降低。
而且,使供给安装在建设机械上的空调线路37的蒸发器的低沸点介质的一部分分流来通过油冷却器16a、散热器16b以及ATAAC16c内的热管41a、41b、41c,从而从油冷却器16a、散热器16b以及ATAAC16c吸收废热能量来使低沸点介质汽化,把在热管41a、41b、41c内所汽化的低沸点介质通过供给管路42供给涡轮24,使来自涡轮24的低沸点介质通过回流管路43回流到空调线路37的压缩机32的吸入侧,因而有效利用安装在建设机械上的空调线路37的一部分,通过追加设置热管41a、41b、41c、供给管路42以及回流管路43,可低成本地构成低沸点介质线路38。
并且,利用从发动机11驱动主泵12的驱动轴部21所分支出的作为动力传递系统的发动机齿轮部22,可容易设置涡轮24,并且把在油冷却器16a、散热器16b以及ATAAC16c的热管41a、41b、41c内所汽化的低沸点介质供给设置在利用发动机11进行主泵驱动的发动机齿轮部22内的涡轮24,可利用通过该低沸点介质蒸汽在涡轮24内所产生的驱动转矩减轻发动机11的主泵驱动动力,因而可降低发动机燃料消耗量,并可有效再生回收在油压线路25中所产生的热能损失。
而且,这样,可期待下述效果。
即,可改善发动机11的能量利用效率,可把发动机输出减少到92%左右,即使下一级的发动机也能使用,有助于发动机11的小型化和成本降低。
并且,可降低工作油的使用温度级别,延长工作油寿命,并可防止工作油的粘度下降,延长油压设备的滑动部分的寿命。
而且,不需要昂贵的冷却风扇用泵和电动机,即可实现冷却单元的小型化和成本降低,并且不产生冷却风扇的摩擦风音等的噪音,而且不发生由空气冷却用空气内所包含的尘埃引起的热交换器堵塞,并且由于不把热放出到外界,因而可防止环境的热污染,据此,可构建施加给环境的负荷低的冷却系统。
另外,在图示的实施方式中,使用通过油冷却器16a、作为另一冷却单元的散热器16b以及ATAAC16c内的热管41a、41b、41c,从油冷却器16a、散热器16b以及ATAAC16c吸收热来使低沸点介质汽化,从而使能量在涡轮24内再生,然而也可以使用通过油冷却器16a内的热管41a吸收热,并使用通过散热器16b和ATAAC16c中的任意一方的热管41b、41c的任意一方吸收热,使低沸点介质汽化,从而使能量在涡轮24内再生。
本发明可用于油压铲、推土机、装载机等建设机械,也能用于具有包含由发动机驱动的泵的油压线路的其他机械。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.一种废热能量再生装置,其特征在于,具有:
油冷却器,其对因包含发动机所驱动的泵的油压线路的能量损失而使温度上升的工作油进行冷却;
另一冷却单元,其对伴随发动机的运转而使温度上升的另一流体进行冷却;
动力再生用涡轮,其针对发动机而设置,利用汽化后的低沸点介质所具有的能量来旋转;以及
低沸点介质线路,其把利用来自油冷却器和另一冷却单元的废热能量所汽化的低沸点介质供给涡轮,以驱动涡轮。
涡轮设置在从由发动机驱动泵的动力传递部所分支出的动力传递系统内。
2.根据权利要求2所述的废热能量再生装置,其特征在于,另一冷却单元是对通过冷却发动机而使温度上升的发动机冷却水进行冷却的散热器。
3.根据权利要求2所述的废热能量再生装置,其特征在于,另一冷却单元是对由涡轮增压器压缩而使温度上升的发动机吸入空气进行冷却的进气冷却器。
4.一种废热能量再生装置,其特征在于,具有:
油冷却器,其对因包含发动机所驱动的泵的油压线路的能量损失而使温度上升的工作油进行冷却;
散热器,其对通过冷却发动机而使温度上升的发动机冷却水进行冷却;
进气冷却器,其对由涡轮增压器压缩而使温度上升的发动机吸入空气进行冷却;
动力再生用涡轮,其针对发动机而设置,利用汽化后的低沸点介质所具有的能量来旋转;以及
低沸点介质线路,其把利用来自油冷却器、散热器以及进气冷却器的废热能量所汽化的低沸点介质供给涡轮,以驱动涡轮,
涡轮设置在从由发动机驱动泵的动力传递部所分支出的动力传递系统内。
5.根据权利要求2至5中的任意一项所述的废热能量再生装置,其特征在于,低沸点介质线路具有:
热管,其使从安装在建设机械上的将压缩机、冷凝器、储液器、低沸点介质泵、膨胀阀以及蒸发器连接为无端状的空调装置线路中的低沸点介质泵供给蒸发器的低沸点介质的一部分分流,来通过油冷却器和另一冷却单元,从而从该油冷却器和另一冷却单元吸收热来使低沸点介质汽化;
供给管路,其把在热管内所汽化的低沸点介质供给涡轮;以及
回流管路,其使低沸点介质从涡轮回流到空调装置线路的压缩机的吸入侧。

Claims (7)

1.一种废热能量再生方法,其特征在于,
使用低沸点介质,从因包含发动机所驱动的泵的油压线路的能量损失而使温度上升的工作油的废热能量、和伴随发动机的运转而使温度上升的另一流体的废热能量中吸热;
使吸热后的低沸点介质汽化来使动力再生用涡轮旋转;
利用涡轮对发动机进行动力辅助以再生废热能量。
2.一种废热能量再生装置,其特征在于,具有:
油冷却器,其对因包含发动机所驱动的泵的油压线路的能量损失而使温度上升的工作油进行冷却;
另一冷却单元,其对伴随发动机的运转而使温度上升的另一流体进行冷却;
动力再生用涡轮,其针对发动机而设置,利用汽化后的低沸点介质所具有的能量来旋转;以及
低沸点介质线路,其把利用来自油冷却器和另一冷却单元的废热能量所汽化的低沸点介质供给涡轮,以驱动涡轮。
3.根据权利要求2所述的废热能量再生装置,其特征在于,另一冷却单元是对通过冷却发动机而使温度上升的发动机冷却水进行冷却的散热器。
4.根据权利要求2所述的废热能量再生装置,其特征在于,另一冷却单元是对由涡轮增压器压缩而使温度上升的发动机吸入空气进行冷却的进气冷却器。
5.一种废热能量再生装置,其特征在于,具有:
油冷却器,其对因包含发动机所驱动的泵的油压线路的能量损失而使温度上升的工作油进行冷却;
散热器,其对通过冷却发动机而使温度上升的发动机冷却水进行冷却;
进气冷却器,其对由涡轮增压器压缩而使温度上升的发动机吸入空气进行冷却;
动力再生用涡轮,其针对发动机而设置,利用汽化后的低沸点介质所具有的能量来旋转;以及
低沸点介质线路,其把利用来自油冷却器、散热器以及进气冷却器的废热能量所汽化的低沸点介质供给涡轮,以驱动涡轮。
6.根据权利要求2至5中的任意一项所述的废热能量再生装置,其特征在于,低沸点介质线路具有:
热管,其使从安装在建设机械上的将压缩机、冷凝器、储液器、低沸点介质泵、膨胀阀以及蒸发器连接为无端状的空调装置线路中的低沸点介质泵供给蒸发器的低沸点介质的一部分分流,来通过油冷却器和另一冷却单元,从而从该油冷却器和另一冷却单元吸收热来使低沸点介质汽化;
供给管路,其把在热管内所汽化的低沸点介质供给涡轮;以及
回流管路,其使低沸点介质从涡轮回流到空调装置线路的压缩机的吸入侧。
7.根据权利要求2至6中的任意一项所述的废热能量再生装置,其特征在于,涡轮设置在从由发动机驱动泵的动力传递部所分支出的动力传递系统内。
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