JP2008297961A - Refrigeration device provided with waste heat using apparatus - Google Patents
Refrigeration device provided with waste heat using apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008297961A JP2008297961A JP2007144157A JP2007144157A JP2008297961A JP 2008297961 A JP2008297961 A JP 2008297961A JP 2007144157 A JP2007144157 A JP 2007144157A JP 2007144157 A JP2007144157 A JP 2007144157A JP 2008297961 A JP2008297961 A JP 2008297961A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- condenser
- rankine
- refrigeration
- expander
- refrigerant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
- B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
- B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
- B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
- B60H1/00921—Controlling the flow of liquid in a heat pump system where the flow direction of the refrigerant does not change and there is an extra subcondenser, e.g. in an air duct
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/02—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant
- B60H1/025—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived from the propulsion plant from both the cooling liquid and the exhaust gases of the propulsion plant
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
- B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
- B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
- B60H2001/00949—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising additional heating/cooling sources, e.g. second evaporator
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
本発明は、車両の例えば内燃機関の廃熱を加熱源として膨張機を作動させる廃熱利用装置を備える冷凍装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration apparatus including a waste heat utilization device that operates an expander using waste heat of a vehicle, for example, an internal combustion engine as a heating source.
従来の廃熱利用装置を備える冷凍装置として、例えば特許文献1に示されるものが知られている。即ち、この冷凍装置は、発熱機器としての内燃機関の冷却廃熱を利用するランキンサイクルと冷凍サイクルとを有している。冷凍サイクル内には冷媒を圧縮吐出する圧縮機が、また、ランキンサイクルには冷却廃熱によって加熱された冷媒の膨張によって作動される膨張機がそれぞれ独立して配設されると共に、ランキンサイクル内の凝縮器(放熱器)は、冷凍サイクル用の凝縮器と共用されて構成されている。 As a refrigeration apparatus provided with a conventional waste heat utilization apparatus, for example, one disclosed in Patent Document 1 is known. That is, this refrigeration apparatus has a Rankine cycle and a refrigeration cycle that use cooling waste heat of an internal combustion engine as a heat generating device. A compressor that compresses and discharges refrigerant is provided in the refrigeration cycle, and an expander that is operated by expansion of the refrigerant heated by the cooling waste heat is provided independently in the Rankine cycle. The condenser (heat radiator) is shared with the condenser for the refrigeration cycle.
このような冷凍装置においては、冷房の必要性と、冷却廃熱の回収可否に応じて、冷凍サイクル、ランキンサイクルの単独運転、あるいは冷凍サイクルとランキンサイクルとの同時運転を可能としている。
しかしながら、上記冷凍装置においては、冷凍サイクルとランキンサイクルとの同時運転を行うと、凝縮器は両サイクルの冷媒の凝縮(放熱)を同時に行うことになり、凝縮器における冷媒圧力が上昇する。よって、冷凍サイクルの圧縮機の動力が増大(悪化)し、圧縮機の信頼性低下のおそれが生ずると共に、冷凍サイクルの成績係数が低下する。 However, in the refrigeration apparatus, when the refrigeration cycle and the Rankine cycle are simultaneously operated, the condenser simultaneously condenses (heatsinks) the refrigerant in both cycles, and the refrigerant pressure in the condenser increases. Therefore, the power of the compressor of the refrigeration cycle increases (deteriorates), and the reliability of the compressor may be lowered, and the coefficient of performance of the refrigeration cycle decreases.
また、ランキンサイクルのみの単独運転時において、凝縮器における冷媒圧力の上昇に伴って、冷凍サイクルは停止中であるにもかかわらず、凝縮器と蒸発器との間に圧力差が生じて、冷媒が冷凍サイクル側(蒸発器側)に溜まり込んでしまい、ランキンサイクル側での冷媒量が低下して、本来のランキンサイクルの能力が充分発揮できなくなる。更には、冷媒中に含まれる潤滑油も冷凍サイクル側に溜まり込むことで、膨張機や冷媒ポンプに対する潤滑不足が生じて、膨張機や冷媒ポンプの信頼性低下のおそれが生ずる。 In addition, during a stand-alone operation of only the Rankine cycle, a pressure difference is generated between the condenser and the evaporator due to an increase in the refrigerant pressure in the condenser, although the refrigeration cycle is stopped. Is accumulated on the refrigeration cycle side (evaporator side), the amount of refrigerant on the Rankine cycle side is reduced, and the original Rankine cycle capability cannot be fully exhibited. Furthermore, the lubricating oil contained in the refrigerant also accumulates on the refrigeration cycle side, resulting in insufficient lubrication for the expander and the refrigerant pump, which may reduce the reliability of the expander and the refrigerant pump.
本発明の目的は、上記問題に鑑み、冷凍サイクルにランキンサイクルを備えるものにおいて、両サイクルに対して、信頼性を確保すると共に、充分な性能を発揮できる廃熱利用装置を備える冷凍装置を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a refrigeration apparatus including a waste heat utilization apparatus capable of ensuring reliability and exhibiting sufficient performance for both cycles in a refrigeration cycle including a Rankine cycle. There is to do.
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
請求項1に記載の発明では、車両に搭載されると共に、圧縮機(210)、冷凍用凝縮器(220)、膨張弁(240)、および蒸発器(250)が環状に接続されて冷凍用冷媒が循環する冷凍サイクル(200)と、ポンプ(310)、車両の熱機関(10)の廃熱を加熱源とする加熱器(320)、膨張機(330)、およびランキン用凝縮器(340)が環状に接続されてランキン用冷媒が循環するランキンサイクル(300)とを有する廃熱利用装置を備える冷凍装置において、冷凍用凝縮器(220)およびランキン用凝縮器(340)は、車両の所定部位に、冷却用の外部空気の流れ方向に対して直列配置されると共に、冷凍用凝縮器(220)がランキン用凝縮器(340)に対して外部空気の上流側に配置されたことを特徴としている。 In the first aspect of the present invention, the compressor (210), the refrigeration condenser (220), the expansion valve (240), and the evaporator (250) are connected in an annular shape while being mounted on a vehicle. Refrigerating cycle (200) in which refrigerant circulates, pump (310), heater (320) using waste heat of heat engine (10) of vehicle as heating source, expander (330), and Rankine condenser (340) ) Are connected in a ring shape and a Rankine cycle (300) through which Rankine refrigerant circulates, a refrigeration apparatus comprising a waste heat utilization device, the refrigeration condenser (220) and Rankine condenser (340) It is arranged in series with respect to the flow direction of the external air for cooling at a predetermined site, and the refrigeration condenser (220) is arranged upstream of the external air with respect to the Rankine condenser (340). Characteristic It is.
これにより、ランキンサイクル(300)の作動の有無に関らず、冷凍用凝縮器(220)には常に外気温度に等しい外部流体を流入させることができるので、冷凍サイクル(200)の作動において、圧縮機(210)の動力悪化に伴う信頼性の低下や、成績係数の低下に伴う冷凍能力の低下を招くことがない。 Thereby, regardless of whether or not the Rankine cycle (300) is operated, an external fluid equal to the outside air temperature can always flow into the refrigeration condenser (220). Therefore, in the operation of the refrigeration cycle (200), There is no reduction in reliability due to deterioration in power of the compressor (210), or reduction in refrigeration capacity due to reduction in coefficient of performance.
また、ランキンサイクル(300)の単独運転時において、各サイクル(200、300)は、それぞれ独立した冷媒回路を形成していることから、ランキンサイクル(300)側から冷凍サイクル(200)側に冷媒、および潤滑油が溜まり込むことも無く、本来のランキンサイクル(300)の能力を充分発揮できると共に、膨張機(330)やポンプ(310)の信頼性を確実に確保することができる。 In addition, during the independent operation of the Rankine cycle (300), each cycle (200, 300) forms an independent refrigerant circuit, so that the refrigerant flows from the Rankine cycle (300) side to the refrigeration cycle (200) side. In addition, the oil does not accumulate, and the ability of the original Rankine cycle (300) can be fully exerted, and the reliability of the expander (330) and the pump (310) can be reliably ensured.
総じて、両サイクル(200、300)に対して、信頼性を確保すると共に、充分な性能を発揮できる廃熱利用装置を備える冷凍装置(100A)とすることができる。 In general, it is possible to obtain a refrigeration apparatus (100A) including a waste heat utilization apparatus capable of ensuring reliability and exhibiting sufficient performance for both cycles (200, 300).
ここで、上記請求項1に記載の発明のように、冷凍用凝縮器(220)がランキン用凝縮器(340)に対して外部空気の上流側に配置されたものにおいては、冷凍サイクル(200)とランキンサイクル(300)とを同時運転すると、外部空気は、冷凍用凝縮器(220)で熱交換された後にランキン用凝縮器(340)に流入するため、ランキン用凝縮器(340)における外部空気温度は外気よりも高くなる。よって、その分、ランキン用凝縮器(340)においては、冷媒圧力が上昇し、膨張機(330)における膨張機差圧(ΔP)が減少して、膨張機(330)による回生動力が確実に得られない状況が発生したり、不安定なランキンサイクル(300)の作動を招いたりする。 Here, as in the invention of the first aspect, in the case where the refrigeration condenser (220) is arranged on the upstream side of the external air with respect to the Rankine condenser (340), the refrigeration cycle (200 ) And the Rankine cycle (300), the external air flows into the Rankine condenser (340) after heat exchange in the refrigeration condenser (220). The outside air temperature is higher than the outside air. Therefore, in the Rankine condenser (340), the refrigerant pressure increases, the expander differential pressure (ΔP) in the expander (330) decreases, and the regenerative power by the expander (330) is surely increased. A situation that cannot be obtained may occur or an unstable Rankine cycle (300) may be activated.
よって、請求項2に記載の発明では、冷凍サイクル(200)とランキンサイクル(300)との作動を制御する制御手段(50)を備え、制御手段(50)は、冷凍サイクル(200)とランキンサイクル(300)とを同時運転する場合に、ランキン用冷媒の膨張機(330)における膨張機差圧(ΔP)が所定値(ΔPa)以上となるように、膨張機(330)の回転数を制御することを特徴としている。 Therefore, in invention of Claim 2, it has the control means (50) which controls the action | operation of a refrigerating cycle (200) and a Rankine cycle (300), and a control means (50) is a refrigerating cycle (200) and Rankine. When the cycle (300) is operated simultaneously, the rotational speed of the expander (330) is set so that the expander differential pressure (ΔP) in the Rankine refrigerant expander (330) is equal to or greater than a predetermined value (ΔPa). It is characterized by control.
これにより、冷凍サイクル(200)とランキンサイクル(300)とを同時運転する場合であっても、充分な膨張機差圧(ΔP)を確保して、不安定なランキンサイクル(300)の作動を防止すると共に、膨張機(330)による充分な回生動力を得ることができる。 As a result, even when the refrigeration cycle (200) and the Rankine cycle (300) are operated simultaneously, a sufficient expander differential pressure (ΔP) is ensured to operate the unstable Rankine cycle (300). While preventing, sufficient regenerative power by the expander (330) can be obtained.
請求項3に記載の発明では、制御手段(50)は、膨張機差圧(ΔP)が所定値(ΔPa)よりも小さい時に、膨張機(330)の回転数を低下させることを特徴としている。 The invention according to claim 3 is characterized in that the control means (50) reduces the rotational speed of the expander (330) when the expander differential pressure (ΔP) is smaller than a predetermined value (ΔPa). .
これにより、確実に膨張機差圧(ΔP)を所定値(ΔPa)以上にすることができる。 Thereby, the expander differential pressure (ΔP) can be surely set to a predetermined value (ΔPa) or more.
請求項4に記載の発明では、制御手段(50)は、膨張機差圧(ΔP)が予め定めた適正膨張比が得られる値となるように、膨張機(330)の回転数を制御することを特徴としている。 In the invention according to claim 4, the control means (50) controls the rotational speed of the expander (330) so that the expander differential pressure (ΔP) becomes a value that provides a predetermined appropriate expansion ratio. It is characterized by that.
これにより、膨張機(330)に対して適正膨張作動させることができるので、効果的な動力回生が可能となる。 Thereby, since an appropriate expansion operation can be performed on the expander (330), effective power regeneration can be performed.
請求項5に記載の発明では、ポンプ(310)の下流側から膨張機(330)の上流側に至る高圧側領域に配設されて、ランキン用冷媒の高圧側圧力(PHr)を検出する高圧側圧力検出手段(301)と、膨張機(330)の下流側からポンプ(310)の上流側に至る低圧側領域に配設されて、ランキン用冷媒の低圧側圧力(PLr)を検出する低圧側圧力検出手段(302)とを備え、制御手段(50)は、膨張機差圧(ΔP)を示す高圧側圧力(PHr)と低圧側圧力(PLr)との差(PHr−PLr)に基づき膨張機(330)の回転数を制御することを特徴としている。 According to the fifth aspect of the present invention, the high pressure is disposed in the high pressure side region from the downstream side of the pump (310) to the upstream side of the expander (330) and detects the high pressure side pressure (PHr) of the Rankine refrigerant. Side pressure detection means (301) and a low pressure that is disposed in the low pressure side region from the downstream side of the expander (330) to the upstream side of the pump (310) and detects the low pressure side pressure (PLr) of the Rankine refrigerant. Side pressure detection means (302), and the control means (50) is based on the difference (PHr-PLr) between the high pressure side pressure (PHr) and the low pressure side pressure (PLr) indicating the expander differential pressure (ΔP). It is characterized by controlling the rotation speed of the expander (330).
これにより、容易且つ確実に膨張機差圧(ΔP)を算出することができる。 Thereby, the expander differential pressure (ΔP) can be calculated easily and reliably.
請求項6に記載の発明では、ポンプ(310)の下流側から膨張機(330)の上流側に至る高圧側領域に配設されて、ランキン用冷媒の高圧側圧力(PHr)を検出する高圧側圧力検出手段(301)と、冷凍用凝縮器(220)およびランキン用凝縮器(340)の間に配設されて、両凝縮器(220、340)間を通過する外部空気の通過空気温度(Tas)を検出する通過空気温度検出手段(101)と、廃熱による加熱器(320)への吸熱量(Qir)にバランスするランキン用凝縮器(340)での放熱量(Qor)、ランキン用凝縮器(340)を通過する外部空気の量(Ga)、通過空気温度検出手段(101)によって検出される通過空気温度(Tas)から、ランキン用凝縮器(340)におけるランキン用冷媒の温度(TLr)、更には低圧側圧力(PLr)を算出する算出手段(S115)とを備え、制御手段(50)は、膨張機差圧(ΔP)を示す高圧側圧力(PHr)と低圧側圧力(PLr)との差(PHr−PLr)に基づき膨張機(330)の回転数を制御することを特徴としている。 In the sixth aspect of the present invention, the high pressure is disposed in the high pressure side region extending from the downstream side of the pump (310) to the upstream side of the expander (330), and detects the high pressure side pressure (PHr) of the Rankine refrigerant. Passing air temperature of external air that is disposed between the side pressure detecting means (301), the refrigeration condenser (220), and the Rankine condenser (340) and passes between the condensers (220, 340). The amount of heat radiation (Qor) in Rankine condenser (340) that balances the amount of heat absorption (Qir) to the heater (320) due to waste heat, and the passing air temperature detection means (101) for detecting (Tas), Rankine Of the Rankine refrigerant in the Rankine condenser (340) from the amount of external air (Ga) passing through the condenser (340) and the passing air temperature (Tas) detected by the passing air temperature detecting means (101) (TLr) and calculation means (S115) for calculating the low pressure side pressure (PLr), and the control means (50) includes a high pressure side pressure (PHr) and a low pressure side pressure indicating the expander differential pressure (ΔP). The rotational speed of the expander (330) is controlled based on the difference (PHr−PLr) from (PLr).
これにより、上記請求項5に記載の発明に対して、低圧側圧力検出手段(302)を通過空気温度検出手段(101)に代え、更に算出手段(S115)を用いて膨張機差圧(ΔP)を算出(推定)することができる。 Thereby, with respect to the invention of the fifth aspect, the low pressure side pressure detecting means (302) is replaced with the passing air temperature detecting means (101), and further the calculating means (S115) is used to expand the pressure difference (ΔP ) Can be calculated (estimated).
請求項7に記載の発明では、ポンプ(310)の下流側から膨張機(330)の上流側に至る高圧側領域に配設されて、ランキン用冷媒の高圧側圧力(PHr)を検出する高圧側圧力検出手段(301)と、冷凍用凝縮器(220)およびランキン用凝縮器(340)に流入する前の外部空気の流入空気温度(Ta)を検出する流入空気温度検出手段(102)と、蒸発器(250)での必要冷房能力(Qia)にバランスする冷凍用凝縮器(220)での放熱量(Qoa)、冷凍用凝縮器(220)を通過する外部空気の量(Ga)、流入空気温度検出手段(102)によって検出される流入空気温度(Ta)から冷凍用凝縮器(220)通過後の外部空気の通過空気温度(Tas)を算出すると共に、廃熱による加熱器(320)への吸熱量(Qir)にバランスするランキン用凝縮器(340)での放熱量(Qor)、ランキン用凝縮器(340)を通過する外部空気の量(Ga)、通過空気温度(Tas)から、ランキン用凝縮器(340)におけるランキン用冷媒の温度(TLr)、更には低圧側圧力(PLr)を算出する算出手段(S116)とを備え、制御手段(50)は、膨張機差圧(ΔP)を示す高圧側圧力(PHr)と低圧側圧力(PLr)との差(PHr−PLr)に基づき膨張機(330)の回転数を制御することを特徴としている。 According to the seventh aspect of the present invention, the high pressure is disposed in the high pressure side region from the downstream side of the pump (310) to the upstream side of the expander (330) and detects the high pressure side pressure (PHr) of the Rankine refrigerant. Side pressure detection means (301), inflow air temperature detection means (102) for detecting the inflow air temperature (Ta) of the external air before flowing into the freezing condenser (220) and Rankine condenser (340), , The amount of heat release (Qoa) in the refrigeration condenser (220) that balances the required cooling capacity (Qia) in the evaporator (250), the amount of external air (Ga) that passes through the refrigeration condenser (220), While calculating the passing air temperature (Tas) of the external air after passing through the refrigeration condenser (220) from the inflowing air temperature (Ta) detected by the inflowing air temperature detection means (102), the heater (320) by waste heat is used. Sucking into) From the amount of heat release (Qor) in the Rankine condenser (340) that balances the quantity (Qir), the amount of external air (Ga) that passes through the Rankine condenser (340), and the passing air temperature (Tas), And a calculation means (S116) for calculating the temperature (TLr) of the Rankine refrigerant in the condenser (340) and further the low pressure side pressure (PLr), and the control means (50) calculates the expander differential pressure (ΔP). The rotational speed of the expander (330) is controlled based on the difference (PHr−PLr) between the high-pressure side pressure (PHr) and the low-pressure side pressure (PLr).
これにより、上記請求項5に記載の発明に対して、低圧側圧力検出手段(302)を流入空気温度検出手段(102)に代え、更に算出手段(S116)を用いて膨張機差圧(ΔP)を算出(推定)することができる。 Thereby, with respect to the invention described in claim 5, the low-pressure side pressure detection means (302) is replaced with the inflow air temperature detection means (102), and further the calculation means (S116) is used to further expand the pressure difference (ΔP ) Can be calculated (estimated).
請求項8に記載の発明では、冷凍用凝縮器(220)に対する冷凍用冷媒用の入口部(220a)および出口部(220b)が配設される位置は、外部空気の流れ方向から見て、ランキン用凝縮器(340)に対するランキン用冷媒用の入口部(340a)および出口部(340b)が配設される位置と同一領域となるようにしたことを特徴としている。 In the invention according to claim 8, the positions at which the inlet portion (220a) and the outlet portion (220b) for the refrigerant for refrigeration with respect to the condenser (220) for refrigeration are disposed as viewed from the flow direction of the external air, It is characterized in that it is in the same region as the position where the Rankine refrigerant inlet part (340a) and outlet part (340b) for the Rankine condenser (340) are disposed.
これにより、冷凍用凝縮器(220)内における冷凍用冷媒の流入部領域および流出部領域を、ランキン用凝縮器(340)内におけるランキン用冷媒の流入部領域および流出部領域とそれぞれ同じ位置関係にすることができる。そして、冷凍用凝縮器(220)を通過した後の外部空気の温度上昇分は、冷凍用冷媒の流入部側が高く、流出部側に向かうに従って低くなる。また、ランキン用凝縮器(340)内のランキン用冷媒の温度は当然のことながら熱交換によって流入部側から流出部側に向けて低くなる。よって、ランキン用凝縮器(340)に流入する外部空気とランキン用冷媒との温度分布が同一傾向となる位置関係とすることができるので、外部空気とランキン用冷媒との温度差を全体的に均一にすることができ、ランキン用凝縮器(340)における効果的な放熱が可能となる。 Thereby, the inflow part area | region and outflow part area | region of the refrigerant | coolant for freezing in the condenser for freezing (220) are respectively the same positional relationship as the inflow part area | region and outflow part area | region of the refrigerant | coolant for Rankine in the Rankine condenser (340). Can be. The temperature rise of the external air after passing through the refrigeration condenser (220) is higher on the inflow side of the refrigeration refrigerant and lowers toward the outflow side. Further, the temperature of the Rankine refrigerant in the Rankine condenser (340) is naturally lowered from the inflow portion side to the outflow portion side by heat exchange. Therefore, since the positional relationship in which the temperature distribution between the external air flowing into the Rankine condenser (340) and the Rankine refrigerant have the same tendency can be obtained, the temperature difference between the external air and the Rankine refrigerant is totally It can be made uniform, and effective heat radiation in the Rankine condenser (340) becomes possible.
請求項9に記載の発明では、冷凍用凝縮器(220)の外部空気上流側から、冷凍用凝縮器(220)およびランキン用凝縮器(340)の間を通り、ランキン用凝縮器(340)に外部空気を導入可能とする導入流路部(103)と、制御手段(50)によって制御されて移動することで、冷凍用凝縮器(220)側への開口面積および導入流路部(103)側への開口面積を調整する開口調整部(104)とを備えることを特徴としている。 In the invention according to claim 9, the Rankine condenser (340) passes between the refrigeration condenser (220) and the Rankine condenser (340) from the upstream side of the external air of the refrigeration condenser (220). And an introduction flow path section (103) that allows external air to be introduced into the refrigeration condenser (220) and the opening area toward the refrigeration condenser (220) and the introduction flow path section (103). ) Side opening adjustment part (104) for adjusting the opening area to the side.
これにより、冷凍用凝縮器(220)およびランキン用凝縮器(340)の必要放熱量に応じて、それぞれの凝縮器(220、340)への外部空気の流入量を調整することができ、それぞれの凝縮器(220、340)での効果的な放熱が可能となる。 Thereby, according to the required heat dissipation of the condenser for freezing (220) and the condenser for Rankine (340), the inflow amount of the external air to each condenser (220, 340) can be adjusted, Effective heat radiation in the condensers (220, 340).
請求項10に記載の発明では、冷凍用凝縮器(220)の前面面積は、ランキン用凝縮器(340)の前面面積よりも小さく形成されて、ランキン用凝縮器(340)の外部空気上流側には、冷凍用凝縮器(220)が重ならない領域が設けられたことを特徴としている。
In the invention according to
これにより、冷凍用凝縮器(220)で熱交換を受けない外気温度に等しい外部空気を直接ランキン用凝縮器(340)に流入させることができ、ランキン用凝縮器(340)での放熱能力を向上させることができる。 As a result, external air equal to the outside air temperature that is not subjected to heat exchange in the refrigeration condenser (220) can be directly flowed into the Rankine condenser (340), and the heat dissipation capability in the Rankine condenser (340) can be increased. Can be improved.
請求項11に記載の発明では、冷凍用凝縮器(220)の外部空気流れ方向の寸法は、ランキン用凝縮器(340)の外部空気流れ方向の寸法よりも大きく設定されたことを特徴としている。
The invention according to
これにより、冷凍用凝縮器(220)の放熱能力を外部空気の流れ方向寸法を大きくすることで稼ぎ、冷凍用凝縮器(220)の前面面積を容易に小さくすることができる。 Thereby, the heat dissipation capability of the freezing condenser (220) can be gained by increasing the size of the external air in the flow direction, and the front area of the freezing condenser (220) can be easily reduced.
請求項12に記載の発明では、冷凍用凝縮器(220)における冷凍用冷媒の入口部(220a)および出口部(220b)は、外部空気の流れ方向上流側に向けて開口するようにしたことを特徴としている。 In the twelfth aspect of the present invention, the inlet portion (220a) and the outlet portion (220b) of the refrigeration refrigerant in the refrigeration condenser (220) are opened toward the upstream side in the flow direction of the external air. It is characterized by.
これにより、冷凍用凝縮器(220)への冷凍用冷媒の配管の取り回しにおいて、冷凍用凝縮器(220)とランキン用凝縮器(340)との間に配管を配設する必要が無く、両凝縮器(220、340)間の寸法を悪化させることが無い。また、冷凍用凝縮器(220)への配管の接続を容易にすることができる。 This eliminates the need for piping between the refrigeration condenser (220) and the Rankine condenser (340) when routing the refrigeration refrigerant pipe to the refrigeration condenser (220). The dimension between the condensers (220, 340) is not deteriorated. Moreover, the connection of piping to the freezing condenser (220) can be facilitated.
請求項13に記載の発明では、ランキン用凝縮器(340)におけるランキン用冷媒の入口部(340a)および出口部(340b)は、外部空気の流れ方向に直交する方向に開口するようにしたことを特徴としている。 In the invention according to claim 13, the inlet part (340 a) and the outlet part (340 b) of the Rankine refrigerant in the Rankine condenser (340) are opened in a direction orthogonal to the flow direction of the external air. It is characterized by.
これにより、ランキン用凝縮器(340)へのランキン用冷媒の配管の取り回しにおいて、冷凍用凝縮器(220)とランキン用凝縮器(340)との間に配管を配設すること、あるいは送風空気の流れ方向の上流側から下流側に向けて配管を配設することが無くなるので、両凝縮器(220、340)間の寸法を悪化させてしまうこと、あるいは冷凍用凝縮器(220)の前面面積を小さくせざるを得なくなるということを防止できる。更に、ランキン用凝縮器(340)への配管の接続を容易にすることができる。 Accordingly, in the routing of the Rankine refrigerant pipe to the Rankine condenser (340), the pipe is disposed between the refrigeration condenser (220) and the Rankine condenser (340), or the blown air. Since there is no need to arrange piping from the upstream side to the downstream side in the flow direction, the size between the two condensers (220, 340) is deteriorated, or the front surface of the refrigeration condenser (220). It is possible to prevent the area from being reduced. Furthermore, the connection of the piping to the Rankine condenser (340) can be facilitated.
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態を図1〜図6に示し、まず、具体的な構成について説明する。図1は廃熱利用装置を備える冷凍装置(以下、冷凍装置)100Aのシステム全体を示す模式図、図2は車両への冷凍用凝縮器(以下、AC凝縮器)220、ランキン用凝縮器(以下、RA凝縮器)340、ラジエータ21の搭載状態を示す側面図、図3はAC凝縮器220とRA凝縮器340のそれぞれの冷媒の入口部220a、340a、出口部220b、340bを示す斜視図、図4はAC凝縮器220、RA凝縮器340、ラジエータ21のそれぞれの冷媒、冷却水の入口部220a、340a、21a、出口部220b、340b、21bとの配管接続方向を示す斜視図、図5は電動ファン260の冷媒圧力に対する作動モードを示す制御特性図、図6は冷凍サイクル200とランキンサイクル300の同時運転を実行する場合の制御方法を示すフローチャート1である。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1 to 6, and a specific configuration will be described first. FIG. 1 is a schematic diagram showing an entire system of a refrigeration apparatus (hereinafter referred to as a refrigeration apparatus) 100A including a waste heat utilization apparatus, and FIG. 2 is a refrigeration condenser (hereinafter referred to as an AC condenser) 220 for vehicles, a Rankine condenser ( Hereinafter, a side view showing the mounted state of the RA condenser) 340 and the
図1に示すように、第1実施形態における冷凍装置100Aは、エンジン10を駆動源とする車両に適用されるものとしている。冷凍装置100Aには冷凍サイクル200およびランキンサイクル300が設けられており、各サイクル200、300の作動が通電制御回路50によって制御されるようになっている。
As shown in FIG. 1, the
エンジン10は、水冷式の内燃機関(本発明における熱機関に対応)であり、エンジン冷却水の循環によってエンジン10が冷却されるラジエータ回路20、および冷却水(温水)を熱源として空調空気を加熱するヒータ回路30が設けられている。
The
ラジエータ回路20にはラジエータ21が設けられており、ラジエータ21は、温水ポンプ22によって循環される冷却水を外気との熱交換により冷却する。温水ポンプ22は、電動式のポンプ、あるいは機械式のポンプのどちらでも良い。エンジン10の出口側の流路(エンジン10とラジエータ21の間の流路)には、後述するランキンサイクル300の加熱器320が配設されており、冷却水がこの加熱器320内を流通するようになっている。ラジエータ回路20中にはラジエータ21を迂回して冷却水が流通するラジエータバイパス流路23が設けられており、サーモスタット24によってラジエータ21を流通する冷却水量とラジエータバイパス流路23を流通する冷却水量とが調節されるようになっている。
The
ヒータ回路30にはヒータコア31が設けられており、上記の温水ポンプ22によって冷却水(温水)が循環されるようになっている。ヒータコア31は、空調ユニット400の空調ケース410内に配設されており、送風機420によって送風される空調空気を温水との熱交換により加熱する。ヒータコア31にはエアミックスドア430が設けられており、このエアミックスドア430の開閉により、ヒータコア31を流通する空調空気量が可変される。
A
冷凍サイクル200は、圧縮機210、AC凝縮器220、受液器230、膨張弁240、蒸発器250を有しており、これらが環状に接続されて閉回路を形成している。圧縮機210は、冷凍サイクル200内の冷媒(本発明における冷凍用冷媒に対応し、以下、AC冷媒と呼ぶ)を高温高圧に圧縮する流体機器であり、ここではエンジン10の駆動力によって駆動されるようになっている。即ち、圧縮機210の駆動軸には駆動手段としてのプーリ211が固定されており、エンジン10の駆動力がベルト11を介してプーリ211に伝達され、圧縮機210は駆動される。プーリ211には、圧縮機210とプーリ211との間を断続する図示しない電磁クラッチが設けられている。電磁クラッチの断続は、後述する通電制御回路50によって制御される。AC冷媒は圧縮機210の駆動によって冷凍サイクル200内を循環する。
The
AC凝縮器220は、圧縮機210の吐出側に接続され、冷却空気(本発明における外部空気に対応)との熱交換によって内部を流通するAC冷媒を凝縮液化する熱交換器である。受液器230は、AC凝縮器220で凝縮されたAC冷媒を気液二層に分離するレシーバであり、ここで分離された液化AC冷媒のみを膨張弁240側に流出させる。膨張弁240は、受液器230からの液化AC冷媒を減圧膨脹させるもので、本実施形態では、AC冷媒を等エンタルピ的に減圧すると共に、蒸発器250から圧縮機210に吸入されるAC冷媒の過熱度が所定値となるように絞り開度を制御する温度式膨脹弁を採用している。
The
蒸発器250は、ヒータコア31と同様に空調ユニット400の空調ケース410内に配設されており、膨張弁240によって減圧膨張されたAC冷媒を蒸発させて、その時の蒸発潜熱によって送風機420からの空調空気を冷却する熱交換器である。そして、蒸発器250の冷媒出口側は、圧縮機210の吸入側に接続されている。蒸発器250によって冷却された空調空気とヒータコア31によって加熱された空調空気は、エアミックスドア430の開度に応じて混合比率が可変され、乗員の設定する温度に調節される。
The
一方、ランキンサイクル300は、エンジン10で発生した廃熱エネルギー(冷却水の熱)を回収すると共に、この廃熱エネルギーを機械的エネルギー(膨張機330の駆動力)、更には電気エネルギー(発電機331の発電量)に変換して利用するものである。以下、ランキンサイクル300について説明する。
On the other hand, the
ランキンサイクル300は、ポンプ310、加熱器320、膨張機330、凝縮器340、受液器350を有しており、これらが環状に接続されて閉回路を形成している。
The
ポンプ310は、後述する通電制御回路50によって作動される電動機311を駆動源として、ランキンサイクル300内の冷媒(本発明におけるランキン用冷媒に対応し、以下、RA冷媒と呼ぶ)を循環させる電動式のポンプである。RA冷媒は、ここでは上記AC冷媒と同一のものとしている。加熱器320は、ポンプ310から送られるRA冷媒とラジエータ回路20を流通する高温の冷却水との間で熱交換することによりRA冷媒を加熱する熱交換器である。
The
膨張機330は、加熱器320で加熱された過熱蒸気RA冷媒の膨張によって回転駆動力を発生させる流体機器である。膨張機320の駆動軸には発電機331が接続されている。そして、後述するように膨張機330の駆動力によって発電機331が作動され、発電機331によって発電される電力は、後述する通電制御回路50を成すインバータ51を介してバッテリ40に充電されるようになっている。膨張機330から流出されるRA冷媒は、RA凝縮器340に至る。
The
RA凝縮器340は、膨張機330の吐出側に接続され、冷却空気(本発明における外部空気に対応)との熱交換によってRA冷媒を凝縮液化する熱交換器である。受液器350は、RA凝縮器340で凝縮されたRA冷媒を気液二層に分離するレシーバであり、ここで分離された液化RA冷媒のみをポンプ310側に流出させる。
The
ランキンサイクル300のポンプ310の吐出側(下流側)から膨張機330の流入側(上流側)に至る高圧側領域には、RA冷媒の圧力(高圧側圧力PHr)を検出する圧力センサ(本発明における高圧側圧力検出手段に対応)301が設けられている。ここでは、圧力センサ301は高圧側領域のうち、加熱器320と膨張機330との間に設けられている。また、膨張機330の吐出側(下流側)からポンプ310の吸入側(上流側)に至る低圧側領域には、RA冷媒の圧力(低圧側圧力PLr)を検出する圧力センサ(本発明における低圧側圧力検出手段に対応)302が設けられている。ここでは、圧力センサ302は低圧側領域のうち、膨張機330とRA凝縮器340との間に設けられている。両圧力センサ301、302によって検出される圧力信号は、後述する通電制御回路50に出力されるようになっている。
In a high pressure side region from the discharge side (downstream side) of the
図2に示すように、冷凍サイクル200におけるAC凝縮器220、ランキンサイクル300におけるRA凝縮器340、ラジエータ回路20におけるラジエータ21は、車両グリルの後方、つまり、エンジンルーム内の前方側に配設されている。車両走行時にはグリルから冷却空気(外部空気)がエンジンルーム内に流入するが、AC凝縮器220、RA凝縮器340、ラジエータ21は、この冷却空気の流れ方向に対して上流側から下流側に向けてAC凝縮器220→RA凝縮器340→ラジエータ21の順に直列配置されて搭載されている。以下、車両の前後方向位置に合わせて、冷却空気の流れ方向の上流側を前側、下流側を後側と呼ぶ。
As shown in FIG. 2, the
また、図3に示すように、AC凝縮器220に対するAC冷媒の入口部220a、出口部220bは共に水平方向の一端側(車両搭載時の右側)に設けられており、入口部220aは上側(車両搭載時の右上側)、出口部220bは下側(車両搭載時の右下側)に配置されている。そして、RA凝縮器340に対するRA冷媒の入口部340a、出口部340bは上記AC凝縮器220の入口部220a、出口部220bと同一領域となるようにしている。つまり、AC凝縮器220の入口部220aの位置とRA凝縮器340の入口部340aの位置は、それぞれ車両搭載時の右上側となっており、また、AC凝縮器220の出口部220bの位置とRA凝縮器340の出口部340bの位置は車両搭載時の右下側となっている。
As shown in FIG. 3, the
更に、図4に示すように、AC凝縮器220の入口部220a、出口部220bは前側(グリル側)に向けて開口されており、冷媒配管は前側から後側に向けて接続されるようになっている。また、RA凝縮器340の入口部340a、出口部340bは冷却空気流れ方向に直交する方向(車両幅方向のうち右側)に向けて開口されており、冷媒配管は幅方向の右側から左側に向けて接続されるようになっている。また、ラジエータ21の冷却水の入口部21a、出口部21bは後側(エンジン10側)に向けて開口されており、冷却水配管は、後側から前側に向けて接続されるようになっている。
Further, as shown in FIG. 4, the
エンジンルーム内で直列に配置されたAC凝縮器220、RA凝縮器340、ラジエータ21のうち、ラジエータ21の後側には駆動源としての電動機によって軸流式の送風ファンが回転駆動される電動ファン260が設けられている(図1)。電動ファン260は、送風ファンを回転駆動することにより、AC凝縮器220、RA凝縮器340、ラジエータ21に対して前側から後側に冷却空気を強制的に供給するいわゆる吸込み式の送風手段であり、車両グリルからの冷却空気の流入量が期待できない場合(アイドリング時や低速登坂時等)で、AC凝縮器220、RA凝縮器340、ラジエータ21の放熱能力が充分に引き出せない場合に、冷却空気の供給を促進するように作動する。
Of the
具体的には、図5に示すように、電動ファン260は、後述する通電制御回路50によって作動制御され、冷凍サイクル200の高圧側のAC冷媒圧力がα以下(あるいは冷却水温度が所定温度以下)の場合にLoモードで作動され、更に高圧側AC冷媒圧力がα+β以上(あるいは冷却水温度が所定温度+γ以上)の場合にHiモードで作動されるようになっている。
Specifically, as shown in FIG. 5, the
通電制御回路50は、上記冷凍サイクル200、およびランキンサイクル300内の各種機器の作動を制御するための制御手段であり、インバータ51と制御機器52とを有している。
The
インバータ51は、膨張機330に接続された発電機331の作動を制御するものであり、発電機331が膨張機330の駆動力によって作動される時に、発電される電力をバッテリ40に充電する。
The
また、制御機器52は、上記インバータ51の作動を制御すると共に、圧力センサ301、302からの検出信号を取得して、冷凍サイクル200およびランキンサイクル300を作動させる際に電磁クラッチ、電動ファン260、ポンプ310の電動機311等を併せて制御するものである。
In addition, the
次に、上記構成に基づく作動およびその作用効果について説明する。 Next, the operation based on the above configuration and the operation and effect thereof will be described.
1.冷凍サイクル単独運転
エンジン10始動直後の暖機中等で廃熱が得られない場合で、エアコン要求がある時は、通電制御回路50は、ポンプ310の電動機311を停止(膨張機320は停止)させ、電磁クラッチを接続し、エンジン10の駆動力によって圧縮機210を駆動させ、冷凍サイクル200を単独運転させる。この場合は、通常の車両用エアコンと同じ作動をする。
1. Refrigeration cycle single operation When waste heat cannot be obtained during warming up immediately after the
2.ランキンサイクル単独運転
エアコン要求が無く、エンジン10の廃熱が充分ある時は、通電制御回路50は、電磁クラッチを切断(圧縮機210は停止)し、電動機311(ポンプ310)を作動させ、ランキンサイクル300を単独運転させて発電を行う。
2. Rankine cycle single operation When there is no air conditioner request and there is sufficient waste heat of the
この場合は、ポンプ310によって受液器350内のRA液冷媒が昇圧されて加熱器320に送られ、加熱器320においてRA液冷媒は高温のエンジン冷却水によって加熱され、RA過熱蒸気冷媒となって膨張機330に送られる。膨張機330においてRA過熱蒸気冷媒は等エントロピー的に膨張減圧され、その熱エネルギーと圧力エネルギーの一部が回転駆動力に変換される。膨張機330で取り出された回転駆動力によって発電機331が作動され、発電機331は発電する。そして、発電機331によって得られた電力は、インバータ51を介してバッテリ40に充電され、各種補機の作動に使用される。膨張機330で減圧されたRA冷媒はRA凝縮器340で凝縮され、受液器350で気液分離され、再びポンプ310へ吸引される。
In this case, the RA liquid refrigerant in the
3.冷凍サイクル、ランキンサイクル同時運転
エアコン要求があり、且つ廃熱が充分にある時は、通電制御回路50は、冷凍サイクル200とランキンサイクル300を同時運転させ、空調と発電の両方を行う。
3. Simultaneous operation of refrigeration cycle and Rankine cycle When there is an air conditioner request and there is sufficient waste heat, the
この場合は、電磁クラッチを接続し、電動機311(ポンプ310)を作動させる。AC冷媒、RA冷媒は、それぞれ冷凍サイクル200、ランキンサイクル300内を循環する。各サイクル200、300の作動については、上記単独運転の場合と同じである。
In this case, an electromagnetic clutch is connected and the electric motor 311 (pump 310) is operated. AC refrigerant and RA refrigerant circulate in the
ここで、上記の冷凍サイクル、ランキンサイクル同時運転においては、RA凝縮器340がAC凝縮器220の後側に配置されていることから、AC凝縮器220には外気温度の冷却空気が流入するが、RA凝縮器340にはAC凝縮器220で熱交換されて温度上昇した冷却空気が流入することになる。従って、RA凝縮器340においては、純粋に外気温度の冷却空気(熱交換を受けていない外部空気)を流入させた場合に比べて放熱能力が低下し、これに伴って、ランキンサイクル300の低圧側圧力PLrが上昇することになる。低圧側圧力PLrが上昇すると膨張機330におけるRA冷媒の膨張機差圧ΔPが小さくなり、回生し得る駆動力が低下し、発電量が低下してしまう。更にはランキンサイクル300の作動が不安定なものになってしまう。よって、ここではその発電量低下を抑制しつつ、ランキンサイクル300の不安定作動を抑制するために、通電制御回路50は、図6に示す制御フローチャート1に基づいて、差圧低下抑制制御を実行する。
Here, in the above-described simultaneous operation of the refrigeration cycle and the Rankine cycle, since the
即ち、通電制御回路50は、まず、ステップS100で冷凍サイクル、ランキン同時運転を実行すると、ステップS110で圧力センサ301、302によって検出された高圧側圧力PHr、低圧側圧力PLrを読込む。そして、ステップs120で高圧側圧力PHrから低圧側圧力PLrを差し引くことで、膨張機差圧ΔPを算出する。
That is, first, when the refrigeration cycle and Rankine simultaneous operation are executed in step S100, the
次に、ステップS130で、上記ステップS120において算出した膨張機差圧ΔPが予め定めた所定差圧(本発明における所定値に対応)ΔPaよりも小さいか否かを判定する。ここで、所定差圧ΔPaというのは、膨張機330が過膨張作動となることを許容しつつも、ランキンサイクル300として安定した作動を可能とする下限側の差圧として定めたものである。
Next, in step S130, it is determined whether or not the expander differential pressure ΔP calculated in step S120 is smaller than a predetermined differential pressure (corresponding to a predetermined value in the present invention) ΔPa. Here, the predetermined differential pressure ΔPa is determined as a differential pressure on the lower limit side that allows the
例えば、本実施形態の膨張機330を、高圧側圧力PHr=2.3Mpa、膨張比=2.0の設定で適正膨張作動させたいとすると、低圧側圧力PLrとしては1.15Mpaの設定が必要となり、適正膨張作動をさせるための適正膨張機差圧ΔPoは、1.15Mpaとなる。膨張機差圧ΔPが適正膨張機差圧ΔPoよりも小さいと膨張機330は過膨張作動となる。そして、膨張機差圧ΔPが小さくなっていくほど、ランキンサイクル300の作動が不安定なものとなってしまう。また、膨張機差圧ΔPが適正膨張機差圧ΔPoよりも大きいと膨張機330は不足膨張作動となる。よって、所定差圧ΔPaとしては、ランキンサイクル300の不安定作動を伴わない、最小限の膨張機差圧ΔPとして設定したものとしており、上記の条件下では、例えば所定差圧ΔPa=0.8Mpa(適正膨張差圧ΔPoの70%レベル)と設定している。
For example, if the
ステップS130で、膨張機差圧ΔPが所定差圧ΔPaよりも小さいと判定すると、ステップS140で、現在の膨張機330の膨張機回転数は、作動し得る最小回転数か否かを判定する。膨張機回転数は、発電機331の回転数に等しく、インバータ51によって検出される。
If it is determined in step S130 that the expander differential pressure ΔP is smaller than the predetermined differential pressure ΔPa, it is determined in step S140 whether or not the current expander rotational speed of the
ステップS140で膨張機回転数が最小回転数でないと判定すれば、膨張機330の回転数低下が可能であり、通電制御回路50は、膨張機330の回転数を所定量だけ低下させる。膨張機330の回転数の低下に当たっては、インバータ51から発電中の発電機331に電流を供給することで、ブレーキ作用を与えることで対応する。
If it is determined in step S140 that the expander rotation speed is not the minimum rotation speed, the rotation speed of the
ステップS150で、膨張機回転数が低下されると、膨張機330におけるRA冷媒に対する抵抗作用が高まって低圧側圧力PLrが低下し、膨張機差圧ΔPが大きくなる。よって、上記ステップS110〜ステップ150を繰り返すことで、膨張機差圧ΔPが所定差圧ΔPa以上となるように制御される。
When the expander rotational speed is decreased in step S150, the resistance action against the RA refrigerant in the
尚、ステップS140で否、即ち膨張機回転数は、すでに最小回転数であると判定すると、上記のように膨張機差圧ΔPを所定差圧ΔPa以上に制御することができないので、この場合は、ステップS160にて安全策としてランキンサイクル300を停止させる。また、ステップS130で否、即ち、膨張機差圧ΔPが所定差圧ΔPaより大きい場合は、膨張機330の回転数制御は不要であり、ステップS100に戻るようにしている。
If it is determined in step S140 that the expander rotation speed is already the minimum rotation speed, the expander differential pressure ΔP cannot be controlled to be equal to or higher than the predetermined differential pressure ΔPa as described above. In step S160,
以上のように、本実施形態では、冷凍サイクル200、ランキンサイクル300にそれぞれ専用のAC凝縮器220、RA凝縮器340を設定して、AC凝縮器220をRA凝縮器340の前側(冷却空気流れの上流側)に配置するようにしているので、ランキンサイクル300の作動の有無に関らず、AC凝縮器220には常に外気温度に等しい外部流体を流入させることができ、冷凍サイクル200の作動において、圧縮機210の動力悪化に伴う信頼性の低下や、成績係数の低下に伴う冷凍能力の低下を招くことがない。
As described above, in the present embodiment, the
また、ランキンサイクル300の単独運転時において、各サイクル200、300は、それぞれ独立した冷媒回路を形成していることから、ランキンサイクル300側から冷凍サイクル200側に冷媒、および潤滑油が溜まり込むことも無く、本来のランキンサイクル300の能力を充分発揮できると共に、膨張機330やポンプ310の信頼性を確実に確保することができる。
In addition, when the
総じて、両サイクル200、300に対して、信頼性を確保すると共に、充分な性能を発揮できる冷凍装置100Aとすることができる。
In general, the refrigerating apparatus 100 </ b> A capable of ensuring reliability and exhibiting sufficient performance for both
また、冷凍サイクル、ランキンサイクル同時運転時において、膨張機圧力差ΔPが所定差圧ΔPa以上となるように、膨張機回転数を低下させるようにしているので、充分な膨張機差圧ΔPを確保して、不安定なランキンサイクル300の作動を防止すると共に、膨張機330による充分な発電量を得ることができる。
In addition, during simultaneous operation of the refrigeration cycle and Rankine cycle, the expander rotational speed is reduced so that the expander pressure difference ΔP is equal to or greater than the predetermined differential pressure ΔPa, so that a sufficient expander differential pressure ΔP is ensured. Thus, the
また、膨張機差圧ΔPの算出にあたって、2つの圧力センサ301、302から検出される圧力値を用いるようにしているので、容易且つ確実な対応が可能となる。
In addition, since the pressure values detected by the two
また、AC凝縮器220の入口部220a、出口部220bの位置を、冷却空気の流れ方向から見て、RA凝縮器340の入口部340a、出口部340bの位置とそれぞれ同一領域となるようにしているので、AC凝縮器220内におけるAC冷媒の流入部領域および流出部領域を、RA凝縮器340内におけるRA冷媒の流入部領域および流出部領域とそれぞれ同じ位置関係にすることができる。そして、AC凝縮器220を通過した後の冷却空気の温度上昇分は、AC冷媒の流入部側が高く、流出部側に向かうに従って低くなる。また、RA凝縮器340内のRA冷媒の温度は当然のことながら熱交換によって流入部側から流出部側に向けて低くなる。よって、RA凝縮器340に流入する冷却空気とRA冷媒との温度分布が同一傾向となる位置関係とすることができるので、冷却空気とRA冷媒との温度差を全体的に均一にすることができ、RA凝縮器340における効果的な放熱が可能となる。
Further, the positions of the
また、AC凝縮器220における入口部220a、出口部220bが、前側に向けて開口するようにしているので、AC凝縮器220へのAC冷媒の配管の取り回しにおいて、AC凝縮器220とRA凝縮器340との間に配管を配設する必要が無く、両凝縮器220、340間の寸法を悪化させることが無い。また、AC凝縮器220への配管の接続を容易にすることができる。
Further, since the
また、RA凝縮器340における入口部340a、出口部340bが冷却空気の流れ方向に直交する方向に開口するようにしているので、RA凝縮器340へのRA冷媒の配管の取り回しにおいて、AC凝縮器220とRA凝縮器340との間に配管を配設すること、あるいは前側から後側に向けて配管を配設することが無くなるので、両凝縮器220、340間の寸法を悪化させてしまうこと、あるいはAC凝縮器220の前面面積を小さくせざるを得なくなるということを防止できる。更に、RA凝縮器340への配管の接続を容易にすることができる。
Further, since the
尚、図6で示したフローチャート1による差圧低下抑制制御においては、膨張機差圧ΔPが所定差圧ΔPa以上となるように膨張機回転数を制御した後に、更に、膨張機差圧ΔPが適正膨張機差圧ΔPoとなるように膨張機回転数を制御していくと良く、常に最適な発電量を得ることができる。 In the differential pressure drop suppression control according to the flowchart 1 shown in FIG. 6, after the expander rotational speed is controlled so that the expander differential pressure ΔP is equal to or higher than the predetermined differential pressure ΔPa, the expander differential pressure ΔP is further increased. It is preferable to control the expander rotation speed so as to achieve an appropriate expander differential pressure ΔPo, and an optimal power generation amount can always be obtained.
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態を図7、図8に示す。第2実施形態は上記第1実施形態に対して、膨張機差圧ΔPの算出方法を変更したものである。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention is shown in FIGS. The second embodiment is obtained by changing the calculation method of the expander differential pressure ΔP with respect to the first embodiment.
第2実施形態の冷凍装置100Bは、基本的な構成は第1実施形態の冷凍装置100Aと同じであるが、図7に示すように、圧力センサ302を廃止すると共に、AC凝縮器220とRA凝縮器340との間を通過する冷却空気の温度(通過空気温度Tas)を検出する温度センサ(本発明における通過空気温度検出手段)101を設けている。温度センサ101によって検出される温度信号(通過空気温度Tas)は、通電制御回路50に出力されるようになっている。
The basic configuration of the
また、差圧低下抑制制御を実行するためのフローチャート2は、図8に示すように、第1実施形態で説明した図6のフローチャート1に対してステップS110、S120をそれぞれステップS111、S121に変更すると共に、ステップS111とステップS121との間にステップS115を追加している。 Further, in the flowchart 2 for executing the differential pressure reduction suppression control, as shown in FIG. 8, steps S110 and S120 are changed to steps S111 and S121, respectively, with respect to the flowchart 1 of FIG. 6 described in the first embodiment. In addition, step S115 is added between step S111 and step S121.
次に、フローチャート2に基づく差圧低下抑制制御について説明する。即ち、通電制御回路50は、ステップS100で冷凍サイクル、ランキン同時運転を実行すると、ステップS111で圧力センサ301によって検出された高圧側圧力PHr、温度センサ101によって検出された通過空気温度Tasを読込む。
Next, the differential pressure reduction suppression control based on the flowchart 2 will be described. That is, the
そして、ステップS115で低圧側圧力PLrを算出する。以下、その算出要領を説明する。ステップS115は低圧側圧力PLrを算出する算出手段である。 In step S115, the low-pressure side pressure PLr is calculated. The calculation procedure will be described below. Step S115 is calculation means for calculating the low pressure side pressure PLr.
まず、加熱器220が冷却水から吸熱する吸熱量Qirを推定する。ここで、加熱器220の温度効率をΦh、冷却水の比熱をCw、冷却水の重量流量をGw、冷却水の温度をTw、加熱器220におけるRA冷媒温度をTHrとすると、
Qir=Φh・Cw・Gw・(Tw−THr)
で表すことができる。
First, the heat absorption amount Qir that the
Qir = Φh · Cw · Gw · (Tw−THr)
Can be expressed as
次に、ランキンサイクル300において、加熱器320での吸熱量QirにバランスするRA凝縮器340での放熱量をQorとすると、
Qor=A・Qir
として推定することができる。但し、Aは、膨張機330の駆動力に相当する係数である。例えばA=0.9である。
Next, in the
Qor = A ・ Qir
Can be estimated as However, A is a coefficient corresponding to the driving force of the
次に、RA凝縮器340の温度効率をΦcr、冷却空気の比熱をCa、冷却空気の重量流量をGa、RA凝縮器340におけるRA冷媒の温度をTLr、RA凝縮器340に流入する冷却空気の温度、即ち通過空気温度をTasとすると、
Qor=Φcr・Ca・Ga・(TLr−Tas)
で表すことができる。よって、
(数1)
A・Φh・Cw・Gw・(Tw−THr)=Φcr・Ca・Ga・(TLr−Tas)
となる。
Next, the temperature efficiency of the
Qor = Φcr · Ca · Ga · (TLr-Tas)
Can be expressed as Therefore,
(Equation 1)
A · Φh · Cw · Gw · (Tw−THr) = Φcr · Ca · Ga · (TLr−Tas)
It becomes.
温度効率をΦhは、設定される加熱器220の仕様に応じて決定される。冷却水比熱Cwは、冷却水の物性値として決定される。冷却水重量流量Gwは、温水ポンプ22の回転数から推定できる。冷却水温度Twは、エンジン制御に係る冷却水温度データを用いることができる。RA冷媒温度THrは、ステップS111で読込んだ高圧側圧力値(PHr)から推定することができる。
The temperature efficiency Φh is determined according to the specification of the
また、温度効率をΦcrは、設定されるRA凝縮器340の仕様によって決定される。冷却空気比熱Caは、空気の物性値として決定される。冷却空気重量流量Gaは、車速と電動ファン260の作動状態とから推定できる。通過空気温度Tasは、ステップS111で読込んだ値を用いる。
Further, the temperature efficiency Φcr is determined by the specification of the
よって、数式1と上記条件からRA冷媒温度TLrを算出することができ、更に、このRA冷媒温度TLrからRA凝縮器340における低圧側圧力PLrを算出することができる。
Therefore, the RA refrigerant temperature TLr can be calculated from Equation 1 and the above conditions, and the low pressure side pressure PLr in the
そして、ステップS121で、ステップS111で読込んだ高圧側圧力PHrと、ステップS115で算出した低圧側圧力PLrとの差から膨張機差圧ΔPを算出する。 In step S121, the expander differential pressure ΔP is calculated from the difference between the high pressure side pressure PHr read in step S111 and the low pressure side pressure PLr calculated in step S115.
以下、ステップS130〜ステップS160を行うことで、第1実施形態と同様の差圧低下抑制制御を実行することができるので、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 Hereinafter, by performing Step S130 to Step S160, it is possible to execute the same differential pressure reduction suppression control as that of the first embodiment, so that the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
本第2実施形態では、ステップS115の低圧側圧力算出手段を設けることで、圧力センサ302を温度センサ101に代えて、膨張機差圧ΔPを算出可能としている。
In the second embodiment, by providing the low-pressure side pressure calculating means in step S115, the
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態を図9、図10に示す。第2実施形態は上記第1実施形態に対して、第2実施形態と同様に膨張機差圧ΔPの算出方法を変更したものである。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention is shown in FIGS. In the second embodiment, the calculation method of the expander differential pressure ΔP is changed with respect to the first embodiment as in the second embodiment.
第3実施形態の冷凍装置100Cは、基本的な構成は第1実施形態の冷凍装置100Aと同じであるが、図9に示すように、圧力センサ302を廃止すると共に、AC凝縮器220に流入する冷却空気の温度(流入空気温度Ta)を検出する温度センサ(本発明における流入空気温度検出手段)102を設けている。温度センサ102によって検出される温度信号(流入空気温度Ta)は、通電制御回路50に出力されるようになっている。
The basic configuration of the refrigeration apparatus 100C of the third embodiment is the same as that of the
また、差圧低下抑制制御を実行するためのフローチャート3は、図10に示すように、第1実施形態で説明した図6のフローチャート1に対してステップS110、S120をそれぞれステップS112、S122に変更すると共に、ステップS112とステップS122との間にステップS116を追加している。 Further, in the flowchart 3 for executing the differential pressure reduction suppression control, as shown in FIG. 10, steps S110 and S120 are changed to steps S112 and S122, respectively, with respect to the flowchart 1 of FIG. 6 described in the first embodiment. In addition, step S116 is added between step S112 and step S122.
次に、フローチャート3に基づく差圧低下抑制制御について説明する。即ち、通電制御回路50は、ステップS100で冷凍サイクル、ランキン同時運転を実行すると、ステップS112で圧力センサ301によって検出された高圧側圧力PHr、温度センサ102によって検出された流入空気温度Taを読込む。
Next, the differential pressure reduction suppression control based on the flowchart 3 will be described. That is, the
そして、ステップS116で低圧側圧力PLrを算出する。以下、その算出要領を説明する。ステップS116は低圧側圧力PLrを算出する算出手段である。 In step S116, the low pressure side pressure PLr is calculated. The calculation procedure will be described below. Step S116 is calculation means for calculating the low pressure side pressure PLr.
まず、冷凍サイクル200において、必要冷房能力、つまり蒸発器250での吸熱量QiaにバランスするAC凝縮器220での放熱量をQoaとすると、
B・Qoa=Qia
として推定することができる。但し、Bは、圧縮機210の駆動力に相当する係数である。例えばB=0.7である。
First, in the
B ・ Qoa = Qia
Can be estimated as However, B is a coefficient corresponding to the driving force of the
次に、AC凝縮器220の温度効率をΦca、冷却空気の比熱をCa、冷却空気の重量流量をGa、AC凝縮器220を通過した後の冷却空気の通過空気温度をTasとし、AC凝縮器220への流入空気温度がTaであることから、
Qoa=Φca・Ca・Ga・(Tas−Ta)
で表すことができる。よって、
(数2)
B・Φca・Ca・Ga・(Tas−Ta)=Qia
となる。
Next, the temperature efficiency of the
Qoa = Φca · Ca · Ga · (Tas-Ta)
Can be expressed as Therefore,
(Equation 2)
B · Φca · Ca · Ga · (Tas-Ta) = Qia
It becomes.
温度効率Φcaは、設定されるAC凝縮器220の仕様によって決定される。冷却空気比熱Caは、空気の物性値として決定される。冷却空気重量流量Gaは、車速と電動ファン260の作動状態とから推定できる。流入空気温度Taは、ステップS112で読込んだ値を用いる。吸熱量Qiaは、環境条件および乗員の設定温度から算出される。
The temperature efficiency Φca is determined by the specification of the
よって、数式2と上記条件から通過空気温度Tasを算出することができる。 Therefore, the passing air temperature Tas can be calculated from Equation 2 and the above conditions.
以下、上記で算出した通過空気温度Tasを用いて、第2実施形態のステップS115と同一の演算を行うことで、低圧側圧力PLrを算出することができる。 Hereinafter, the low pressure side pressure PLr can be calculated by performing the same calculation as step S115 of the second embodiment using the passing air temperature Tas calculated above.
そして、ステップS122で、ステップS112で読込んだ高圧側圧力PHrと、ステップS116で算出した低圧側圧力PLrとの差から膨張機差圧ΔPを算出する。 In step S122, the expander differential pressure ΔP is calculated from the difference between the high pressure side pressure PHr read in step S112 and the low pressure side pressure PLr calculated in step S116.
以下、ステップS130〜ステップS160を行うことで、第1実施形態と同様の差圧低下抑制制御を実行することができるので、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 Hereinafter, by performing Step S130 to Step S160, it is possible to execute the same differential pressure reduction suppression control as that of the first embodiment, so that the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
本第3実施形態では、ステップS116の低圧側圧力算出手段を設けることで、圧力センサ302を温度センサ102に代えて、膨張機差圧ΔPを算出可能としている。
In the third embodiment, by providing the low-pressure side pressure calculating means in step S116, the expander differential pressure ΔP can be calculated by replacing the
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態を図11に示す。第4実施形態は、上記第1〜第3実施形態に対してAC凝縮器220、RA凝縮器340に導入流路部としてのダクト103と、開口調整部としてのガイド104とを設けたものとしている。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention is shown in FIG. In the fourth embodiment, the
ダクト103は、RA凝縮器340の車両幅方向における両端部側に設けられた導風用板部材であり、RA凝縮器340の両端部からAC凝縮器220の前側に向けてそれぞれ拡がるように形成されている。ダクト103は、図11中の破線矢印のように、冷却空気がAC凝縮器220の前側からAC凝縮器220を通過せずに、両端部側のAC凝縮器220とRA凝縮器340との間を通るようにして、冷却空気をRA凝縮器340に導入させるように形成されている。
The
また、ガイド104は、AC凝縮器220の車両幅方向における両端部側に設けられて、それぞれの端部を中心にして、通電制御回路50によって車両幅方向に回動される板状部材として形成されている。ガイド104は、図11中の実線で示されるように、車両幅方向の外側に向けて回動されると、AC凝縮器220への開口面積を拡大してAC凝縮器220への冷却空気の流入量を増加させる。一方、ガイド104は、図11中の破線で示されるように、車両幅方向の内側に向けて回動されると、ダクト103によって形成される流路、即ちAC凝縮器220とRA凝縮器340との間に向かう流路の開口面積を拡大してRA凝縮器340への冷却空気の流入量を増加させる。
Further, the
このように形成された第4実施形態においては、ガイド104の回動位置は、AC凝縮器220、RA凝縮器340の必要放熱量に応じて、通電制御回路50によって制御される。つまり、冷凍サイクル単独運転においては、ガイド104は、AC凝縮器220の必要放熱量に応じて回動制御される。ガイド104を車両幅方向の外側に向けて回動することで、AC凝縮器220への冷却空気の流入量を増加させて、AC凝縮器220の放熱性能を向上することができる。この時、ガイド104によって、一旦AC凝縮器220を通過した冷却空気が回り込んで、再びAC凝縮器220に流入しないようにすることができる。
In the fourth embodiment formed as described above, the turning position of the
また、ランキンサイクル単独運転においては、ガイド104は、RA凝縮器340の必要放熱量に応じて回動制御される。ガイド104を車両幅方向の内側に向けて回動することで、AC凝縮器220の抵抗を受けずにRA凝縮器340へ流入する冷却空気の流入量を増加させて、RA凝縮器340の放熱性能を向上することができる。
Further, in the Rankine cycle single operation, the
更に、冷凍サイクル、ランキンサイクル同時運転においては、ガイド104は、両凝縮器220、340の必要放熱量に応じて回動制御される。この場合では、ガイド104を車両幅方向の内側に回動させて、RA凝縮器340へ外気温度と同一の冷却空気を流入させることで、RA凝縮器340における放熱性能を向上させることができる。
Further, in the simultaneous operation of the refrigeration cycle and the Rankine cycle, the
このように、AC凝縮器220およびRA凝縮器340の必要放熱量に応じて、それぞれの凝縮器220、340への冷却空気の流入量を調整することで、それぞれの凝縮器220、340での効果的な放熱が可能となる。
In this way, by adjusting the amount of cooling air flowing into the
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態を図12、図13に示す。第5実施形態は、AC凝縮器220の前面面積を、RA凝縮器340の前面面積よりも小さくなるように設定して、両凝縮器220、340が互いに重ならない領域(図12、図13中のA領域)を形成するようにしたものである。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the present invention is shown in FIGS. In the fifth embodiment, the front area of the
ここでは、AC凝縮器220の上下方向寸法をRA凝縮器340の上下方向寸法よりも小さくすることで、AC凝縮器220の下側において、両凝縮器220、340が重ならない領域を形成している。
Here, by making the vertical dimension of the
AC凝縮器220の上下方向寸法を単純に小さくすると、AC凝縮器220の放熱能力が小さくなってしまうため、ここでは、図13に示すように、熱交換部の厚み寸法D(冷却空気の流れ方向寸法)をRA凝縮器340の熱交換部の厚み寸法よりも大きく設定することで、放熱能力を確保するようにしている。
If the vertical dimension of the
これにより、AC凝縮器220で熱交換を受けない外気温度に等しい冷却空気を直接RA凝縮器340に流入させることができ、RA凝縮器340での放熱能力を向上させることができる。
Thereby, the cooling air equal to the outside air temperature that is not subjected to heat exchange in the
ここでは、AC凝縮器220の前面面積を小さくする分、熱交換部の厚み寸法Dを大きくすることで放熱能力を稼ぎ、AC凝縮器220の前面面積の縮小化を容易としている。
Here, by reducing the front area of the
(その他の実施形態)
ランキンサイクル300における圧力センサ301、302の設定位置は、上記第1実施形態で説明した位置に限定されるものでは無い。圧力センサ301については、高圧側領域であれば良く、ポンプ310と加熱器320との間に設けるようにしても良い。また、圧力センサ302については、低圧側領域であれば良く、RA凝縮器340とポンプ310との間に設けるようにしても良い。
(Other embodiments)
The setting positions of the
また、AC凝縮器220、RA凝縮器340のそれぞれの入口部220a、340a、出口部220b、340bの設定位置、および開口方向は、上記各実施形態の内容に限定されるものではなく、他の位置、方向としても良い。
Further, the setting positions and opening directions of the
また、冷凍サイクル200における圧縮機210は、エンジン10によって駆動されるエンジン駆動圧縮機に限らず、電動機によって駆動される電動圧縮機、あるいはエンジンおよび電動機によって駆動されるハイブリッド圧縮機としても良い。
Further, the
また、ランキンサイクル300において、ポンプ310は電動機311によって駆動されるものとし、膨張機330に発電機331が接続されるものとしたが、電動機311を廃止すると共に、発電機331を電動機と発電機との両機能を備える電動発電機として、この電動発電機にポンプ310、および膨張機330が接続されるものとしても良い。
In
この場合、ランキンサイクル300を運転する際には、まず、電動発電機を電動機として作動させ、ポンプ310を駆動する。そして、エンジン10からの廃熱が充分に得られ、膨張機330での駆動力がポンプ310の動力を上回ったら、電動発電機を発電機として作動させ、発電を行う。
In this case, when operating the
これにより、ポンプ310を駆動するための専用の駆動源(上記各実施形態における電動機311)を無くすことができ、構成を簡素化できると共に、ポンプ310駆動用のエネルギーを低減することができる。
Thereby, a dedicated drive source for driving the pump 310 (the
10 エンジン(熱機関)
50 通電制御回路(制御手段)
100A〜100C 廃熱利用装置を備える冷凍装置
101 温度センサ(通過空気温度検出手段)
102 温度センサ(流入空気温度検出手段)
103 ダクト(導入流路部)
104 ガイド(開口調整部)
200 冷凍サイクル
210 圧縮機
220 冷凍用凝縮器
240 膨張弁
250 蒸発器
300 ランキンサイクル
301 圧力センサ(高圧側圧力検出手段)
302 圧力センサ(低圧側圧力検出手段)
310 ポンプ
320 加熱器
330 膨張機
340 ランキン用凝縮器
10 Engine (heat engine)
50 Energization control circuit (control means)
100A to 100C Refrigeration apparatus including waste
102 Temperature sensor (inflow air temperature detection means)
103 Duct (Introduction channel)
104 Guide (Opening adjustment part)
200
302 Pressure sensor (low pressure side pressure detection means)
310
Claims (13)
圧縮機(210)、冷凍用凝縮器(220)、膨張弁(240)、および蒸発器(250)が環状に接続されて冷凍用冷媒が循環する冷凍サイクル(200)と、
ポンプ(310)、前記車両の熱機関(10)の廃熱を加熱源とする加熱器(320)、膨張機(330)、およびランキン用凝縮器(340)が環状に接続されてランキン用冷媒が循環するランキンサイクル(300)とを有する廃熱利用装置を備える冷凍装置において、
前記冷凍用凝縮器(220)および前記ランキン用凝縮器(340)は、前記車両の所定部位に、冷却用の外部空気の流れ方向に対して直列配置されると共に、前記冷凍用凝縮器(220)が前記ランキン用凝縮器(340)に対して前記外部空気の上流側に配置されたことを特徴とする廃熱利用装置を備える冷凍装置。 Mounted on the vehicle,
A refrigeration cycle (200) in which a compressor (210), a refrigeration condenser (220), an expansion valve (240), and an evaporator (250) are annularly connected to circulate a refrigeration refrigerant;
The pump (310), the heater (320) using the waste heat of the heat engine (10) of the vehicle as a heating source, the expander (330), and the Rankine condenser (340) are connected in a ring shape to provide a Rankine refrigerant. In a refrigeration apparatus comprising a waste heat utilization device having a Rankine cycle (300) through which
The refrigeration condenser (220) and the Rankine condenser (340) are arranged in series in a predetermined part of the vehicle with respect to the flow direction of the external air for cooling, and the refrigeration condenser (220). ) Is disposed on the upstream side of the external air with respect to the Rankine condenser (340), a refrigeration apparatus including a waste heat utilization apparatus.
前記制御手段(50)は、前記冷凍サイクル(200)と前記ランキンサイクル(300)とを同時運転する場合に、前記ランキン用冷媒の前記膨張機(330)における膨張機差圧(ΔP)が所定値(ΔPa)以上となるように、前記膨張機(330)の回転数を制御することを特徴とする請求項1に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。 Control means (50) for controlling the operation of the refrigeration cycle (200) and the Rankine cycle (300),
When the control means (50) operates the refrigeration cycle (200) and the Rankine cycle (300) simultaneously, an expander differential pressure (ΔP) of the Rankine refrigerant in the expander (330) is predetermined. The refrigerating apparatus provided with the waste heat utilization apparatus according to claim 1, wherein the rotation speed of the expander (330) is controlled so as to be equal to or greater than a value (ΔPa).
前記膨張機(330)の下流側から前記ポンプ(310)の上流側に至る低圧側領域に配設されて、前記ランキン用冷媒の低圧側圧力(PLr)を検出する低圧側圧力検出手段(302)とを備え、
前記制御手段(50)は、前記膨張機差圧(ΔP)を示す前記高圧側圧力(PHr)と前記低圧側圧力(PLr)との差(PHr−PLr)に基づき前記膨張機(330)の回転数を制御することを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれか1つに記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。 High pressure side pressure detection means (301) disposed in a high pressure side region extending from the downstream side of the pump (310) to the upstream side of the expander (330) and detecting the high pressure side pressure (PHr) of the Rankine refrigerant. )When,
Low pressure side pressure detection means (302) disposed in a low pressure side region extending from the downstream side of the expander (330) to the upstream side of the pump (310) and detecting the low pressure side pressure (PLr) of the Rankine refrigerant. )
The control means (50) is configured to control the expansion unit (330) based on a difference (PHr-PLr) between the high pressure side pressure (PHr) indicating the expander differential pressure (ΔP) and the low pressure side pressure (PLr). A refrigerating apparatus comprising the waste heat utilization apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the number of rotations is controlled.
前記冷凍用凝縮器(220)および前記ランキン用凝縮器(340)の間に配設されて、前記両凝縮器(220、340)間を通過する前記外部空気の通過空気温度(Tas)を検出する通過空気温度検出手段(101)と、
前記廃熱による前記加熱器(320)への吸熱量(Qir)にバランスする前記ランキン用凝縮器(340)での放熱量(Qor)、前記ランキン用凝縮器(340)を通過する前記外部空気の量(Ga)、前記通過空気温度検出手段(101)によって検出される通過空気温度(Tas)から、前記ランキン用凝縮器(340)における前記ランキン用冷媒の温度(TLr)、更には低圧側圧力(PLr)を算出する算出手段(S115)とを備え、
前記制御手段(50)は、前記膨張機差圧(ΔP)を示す前記高圧側圧力(PHr)と前記低圧側圧力(PLr)との差(PHr−PLr)に基づき前記膨張機(330)の回転数を制御することを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれか1つに記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。 High pressure side pressure detection means (301) disposed in a high pressure side region extending from the downstream side of the pump (310) to the upstream side of the expander (330) and detecting the high pressure side pressure (PHr) of the Rankine refrigerant. )When,
It is disposed between the refrigeration condenser (220) and the Rankine condenser (340), and detects the passing air temperature (Tas) of the external air passing between the condensers (220, 340). Passing air temperature detecting means (101),
The amount of heat radiation (Qor) in the Rankine condenser (340) that balances the amount of heat absorbed (Qir) to the heater (320) due to the waste heat, and the external air passing through the Rankine condenser (340). Amount (Ga), the passing air temperature (Tas) detected by the passing air temperature detecting means (101), the Rankine refrigerant temperature (TLr) in the Rankine condenser (340), and the low pressure side Calculating means (S115) for calculating the pressure (PLr),
The control means (50) is configured to control the expansion unit (330) based on a difference (PHr-PLr) between the high pressure side pressure (PHr) indicating the expander differential pressure (ΔP) and the low pressure side pressure (PLr). A refrigerating apparatus comprising the waste heat utilization apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the number of rotations is controlled.
前記冷凍用凝縮器(220)および前記ランキン用凝縮器(340)に流入する前の前記外部空気の流入空気温度(Ta)を検出する流入空気温度検出手段(102)と、
前記蒸発器(250)での必要冷房能力(Qia)にバランスする前記冷凍用凝縮器(220)での放熱量(Qoa)、前記冷凍用凝縮器(220)を通過する前記外部空気の量(Ga)、前記流入空気温度検出手段(102)によって検出される流入空気温度(Ta)から前記冷凍用凝縮器(220)通過後の前記外部空気の通過空気温度(Tas)を算出すると共に、前記廃熱による前記加熱器(320)への吸熱量(Qir)にバランスする前記ランキン用凝縮器(340)での放熱量(Qor)、前記ランキン用凝縮器(340)を通過する前記外部空気の量(Ga)、前記通過空気温度(Tas)から、前記ランキン用凝縮器(340)における前記ランキン用冷媒の温度(TLr)、更には低圧側圧力(PLr)を算出する算出手段(S116)とを備え、
前記制御手段(50)は、前記膨張機差圧(ΔP)を示す前記高圧側圧力(PHr)と前記低圧側圧力(PLr)との差(PHr−PLr)に基づき前記膨張機(330)の回転数を制御することを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれか1つに記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。 High pressure side pressure detection means (301) disposed in a high pressure side region extending from the downstream side of the pump (310) to the upstream side of the expander (330) and detecting the high pressure side pressure (PHr) of the Rankine refrigerant. )When,
Inflow air temperature detection means (102) for detecting the inflow air temperature (Ta) of the external air before flowing into the refrigeration condenser (220) and the Rankine condenser (340);
The amount of heat radiation (Qoa) in the refrigeration condenser (220) that balances the required cooling capacity (Qia) in the evaporator (250), the amount of the external air that passes through the refrigeration condenser (220) ( Ga), calculating the passing air temperature (Tas) of the external air after passing through the refrigeration condenser (220) from the inflowing air temperature (Ta) detected by the inflowing air temperature detection means (102), and The amount of heat radiation (Qor) in the Rankine condenser (340) that balances the heat absorption amount (Qir) to the heater (320) due to waste heat, and the external air passing through the Rankine condenser (340). Calculation for calculating the temperature (TLr) of the Rankine refrigerant in the Rankine condenser (340) and further the low pressure side pressure (PLr) from the amount (Ga) and the passing air temperature (Tas). And a stage (S116),
The control means (50) is configured to control the expansion unit (330) based on a difference (PHr-PLr) between the high pressure side pressure (PHr) indicating the expander differential pressure (ΔP) and the low pressure side pressure (PLr). A refrigerating apparatus comprising the waste heat utilization apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the number of rotations is controlled.
前記制御手段(50)によって制御されて移動することで、前記冷凍用凝縮器(220)側への開口面積および前記導入流路部(103)側への開口面積を調整する開口調整部(104)とを備えることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1つに記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。 From the upstream side of the external air of the refrigeration condenser (220), the external air passes between the refrigeration condenser (220) and the Rankine condenser (340) and enters the Rankine condenser (340). An introduction flow path section (103) that enables introduction of
By being controlled and moved by the control means (50), an opening adjusting section (104) for adjusting an opening area toward the refrigeration condenser (220) side and an opening area toward the introduction flow path section (103) side. A refrigeration apparatus comprising the waste heat utilization apparatus according to any one of claims 1 to 8.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007144157A JP2008297961A (en) | 2007-05-30 | 2007-05-30 | Refrigeration device provided with waste heat using apparatus |
DE102008025371A DE102008025371A1 (en) | 2007-05-30 | 2008-05-27 | Cooling device with exhaust heat recovery device |
US12/156,116 US20090031749A1 (en) | 2007-05-30 | 2008-05-28 | Refrigeration apparatus with exhaust heat recovery device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007144157A JP2008297961A (en) | 2007-05-30 | 2007-05-30 | Refrigeration device provided with waste heat using apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008297961A true JP2008297961A (en) | 2008-12-11 |
Family
ID=40030977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007144157A Withdrawn JP2008297961A (en) | 2007-05-30 | 2007-05-30 | Refrigeration device provided with waste heat using apparatus |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20090031749A1 (en) |
JP (1) | JP2008297961A (en) |
DE (1) | DE102008025371A1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010047410A1 (en) * | 2008-10-20 | 2010-04-29 | サンデン株式会社 | Waste heat recovery system of internal combustion engine |
JP2010156315A (en) * | 2009-01-05 | 2010-07-15 | Toyota Motor Corp | Engine waste heat utilizing device |
JP2010229843A (en) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Sanden Corp | Waste heat utilization device for internal combustion engine |
EP2311676A1 (en) | 2009-10-13 | 2011-04-20 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Vehicle with rankine cycle system and refrigerating cycle system |
JP2012184697A (en) * | 2011-03-04 | 2012-09-27 | Toyota Industries Corp | Exhaust heat recovery device for vehicle |
JP2012233461A (en) * | 2011-05-09 | 2012-11-29 | Toyota Industries Corp | Rankine cycle apparatus |
JP2013076498A (en) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Daikin Industries Ltd | Freezing device |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2950572B1 (en) * | 2009-09-29 | 2012-03-09 | Renault Sa | SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING THE TEMPERATURE OF THE HABITACLE OF A MOTOR VEHICLE |
DE102009050068B4 (en) | 2009-10-14 | 2024-10-10 | Mercedes-Benz Group AG | combustion engine |
DE102013105747B4 (en) * | 2012-07-18 | 2022-06-09 | Hanon Systems | Devices for distributing heat in a motor vehicle |
US9327577B2 (en) * | 2013-01-25 | 2016-05-03 | GM Global Technology Operations LLC | Vehicle heat pump system and method utilizing thermal storage |
FR3014756B1 (en) * | 2013-12-13 | 2017-02-17 | Valeo Systemes Thermiques | METHOD FOR THERMALLY CONDITIONING A HABITACLE OF A MOTOR VEHICLE |
WO2015179776A1 (en) * | 2014-05-22 | 2015-11-26 | Cummins Inc. | Electrically driven cooling system for vehicular applications |
DE102018209977A1 (en) * | 2018-06-20 | 2019-12-24 | Robert Bosch Gmbh | Cooling system for an internal combustion engine of a vehicle, in particular for a gas-powered internal combustion engine |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3324464B2 (en) * | 1997-10-01 | 2002-09-17 | 株式会社デンソー | Heat exchange equipment for vehicles |
US7748226B2 (en) * | 2003-03-25 | 2010-07-06 | Denso Corporation | Waste heat utilizing system |
JP2006046763A (en) | 2004-08-03 | 2006-02-16 | Denso Corp | Freezer with waste heat using apparatus |
-
2007
- 2007-05-30 JP JP2007144157A patent/JP2008297961A/en not_active Withdrawn
-
2008
- 2008-05-27 DE DE102008025371A patent/DE102008025371A1/en not_active Withdrawn
- 2008-05-28 US US12/156,116 patent/US20090031749A1/en not_active Abandoned
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010047410A1 (en) * | 2008-10-20 | 2010-04-29 | サンデン株式会社 | Waste heat recovery system of internal combustion engine |
JP2010096147A (en) * | 2008-10-20 | 2010-04-30 | Sanden Corp | Waste heat recovery system of internal combustion engine |
US8544270B2 (en) | 2008-10-20 | 2013-10-01 | Sanden Corporation | Waste heat recovery system of internal combustion engine |
JP2010156315A (en) * | 2009-01-05 | 2010-07-15 | Toyota Motor Corp | Engine waste heat utilizing device |
JP2010229843A (en) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Sanden Corp | Waste heat utilization device for internal combustion engine |
EP2311676A1 (en) | 2009-10-13 | 2011-04-20 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Vehicle with rankine cycle system and refrigerating cycle system |
JP2012184697A (en) * | 2011-03-04 | 2012-09-27 | Toyota Industries Corp | Exhaust heat recovery device for vehicle |
JP2012233461A (en) * | 2011-05-09 | 2012-11-29 | Toyota Industries Corp | Rankine cycle apparatus |
JP2013076498A (en) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Daikin Industries Ltd | Freezing device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102008025371A1 (en) | 2008-12-24 |
US20090031749A1 (en) | 2009-02-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008297961A (en) | Refrigeration device provided with waste heat using apparatus | |
JP2008297962A (en) | Refrigeration device provided with waste heat using apparatus | |
JP6997558B2 (en) | Vehicle air conditioner | |
JP4631576B2 (en) | Heating cycle device, its control device and its control method | |
JP5297154B2 (en) | Vehicle air conditioning system and operation control method thereof | |
JP6571405B2 (en) | Air conditioner for vehicles | |
JP6767841B2 (en) | Vehicle air conditioner | |
JP2005090862A (en) | Cooling system | |
JP2007322023A (en) | Refrigerating device comprising waste heat recovery device | |
JP2005036787A (en) | System for recovering waste heat of heating unit | |
JP2007309312A (en) | Waste heat using device and its control method | |
JP2009167995A (en) | Waste heat using device of internal combustion engine | |
JP5621721B2 (en) | Rankine cycle | |
JP2011178372A (en) | Air conditioner for vehicle and operation switching method thereof | |
JP2007009897A (en) | Heat cycle device, and high pressure protective device | |
US10926609B2 (en) | Vehicle air conditioning device | |
JP4588644B2 (en) | Refrigeration equipment with waste heat utilization device | |
JP2007327668A (en) | Refrigerating device comprising waste heat utilization device | |
JP2008209085A (en) | Combined cycle device | |
JP7280770B2 (en) | Vehicle air conditioner | |
JP2004182168A (en) | Vehicular air conditioner | |
JP2009133266A (en) | Waste heat utilization device for internal combustion engine | |
JP2009204204A (en) | Waste heat regeneration system | |
JP2008145022A (en) | Refrigerating device comprising waste heat utilization device | |
JP2009192155A (en) | Air conditioning system for vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20100803 |