JP2011149373A - Waste heat recovery device - Google Patents

Waste heat recovery device Download PDF

Info

Publication number
JP2011149373A
JP2011149373A JP2010012523A JP2010012523A JP2011149373A JP 2011149373 A JP2011149373 A JP 2011149373A JP 2010012523 A JP2010012523 A JP 2010012523A JP 2010012523 A JP2010012523 A JP 2010012523A JP 2011149373 A JP2011149373 A JP 2011149373A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steam
waste heat
expander
heat recovery
energy
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.)
Pending
Application number
JP2010012523A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Kobayashi
日出夫 小林
Masahide Ishikawa
雅英 石川
Kenichi Yamada
賢一 山田
Toshihisa Sugiyama
敏久 杉山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2010012523A priority Critical patent/JP2011149373A/en
Publication of JP2011149373A publication Critical patent/JP2011149373A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a waste heat recovery device to recover energy from the steam generated by the waste heat of engine, capable of recovering the energy efficiently in case the power recovery is resumed from the condition that power recovery can no more be conducted owing to a decrease of the steam amount generated. <P>SOLUTION: The waste heat recovery device 1 is equipped with an impulse turbine 7 to work when the steam generated by the waste heat of the engine 100 is introduced, an electromagnetic clutch 10 to make coupling and uncoupling of a power shaft 73 of the turbine 7 with/from its rotor 12, and pulleys 13 and a belt 14 to transmit the power from the turbine 7 to a crank shaft 32 when the rotor 12 is coupled with the crank shaft 32 and the clutch 10 is coupled with the power shaft 73 and the rotor 12. The waste heat recovery device 1 has an ECU 17 which works when the steam amount introduced to the turbine 7 decrease below the first prescribed amount A1, for uncoupling the power shaft 73 from the rotor 23 using the clutch 10 while introducing the steam to the turbine 7 is continued. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ランキンサイクルシステムを利用してエンジンの廃熱を回収する廃熱回収装置に関する。   The present invention relates to a waste heat recovery device that recovers engine waste heat using a Rankine cycle system.

内燃機関(エンジン)の駆動に伴って発生する廃熱を、ランキンサイクルを利用して回収する廃熱回収装置が知られている。このような廃熱回収装置では、エンジンの廃熱により発生する蒸気をタービンへ導入してタービンを稼働し、機械的動力や電気エネルギーを回収する。このような廃熱回収装置を改良したものが、例えば、特許文献1に開示されている。   2. Description of the Related Art A waste heat recovery device that recovers waste heat generated by driving an internal combustion engine (engine) using a Rankine cycle is known. In such a waste heat recovery device, steam generated by the waste heat of the engine is introduced into the turbine to operate the turbine, and mechanical power and electrical energy are recovered. For example, Patent Document 1 discloses an improved version of such a waste heat recovery apparatus.

特許文献1の廃熱回収システムは、衝動タービンに過熱蒸気を噴射する複数のノズルを備え、過熱蒸気の圧力に応じて複数のノズルにおける過熱蒸気の噴射の有無を切り替え得るように構成されている。特許文献1によると、この廃熱回収システムは、過熱蒸気の流量、圧力の変化する幅広い範囲のエンジン運転状態で高いエネルギー回収効率を得る。   The waste heat recovery system of Patent Document 1 includes a plurality of nozzles that inject superheated steam into an impulse turbine, and is configured to be able to switch the presence or absence of superheated steam injection at the plurality of nozzles according to the pressure of the superheated steam. . According to Patent Document 1, this waste heat recovery system obtains high energy recovery efficiency in a wide range of engine operating conditions in which the flow rate and pressure of superheated steam change.

特開2009−103060号公報JP 2009-103060 A

ところが、このような廃熱回収装置において、エンジンの負荷や回転数が低下するような運転状態のとき、エンジンの廃熱により発生する蒸気の量が減少し、タービンにおける動力回収ができなくなることが考えられる。特許文献1では、このように蒸気量が減少し、動力回収ができなくなる場合を想定していない。ところで、このように蒸気の状態によりタービンにおける動力回収ができなくなる場合、蒸気をタービンへ導入せずにバイパスする構成が想定される。しかしながら、蒸気が導入されなくなることによりタービンが停止してしまい、再度、蒸気量が増加してタービンを稼働する際に、タービンへ蒸気を導入してから動力回収が可能となる回転数に到達するまでに時間を要する。このように、タービンを停止してしまうことにより、効率よくエネルギーを回収することが妨げられる。   However, in such a waste heat recovery device, the amount of steam generated by the waste heat of the engine is reduced and the power recovery in the turbine cannot be performed when the engine load and the rotational speed are reduced. Conceivable. Patent Document 1 does not assume a case where the amount of steam is thus reduced and power recovery cannot be performed. By the way, when it becomes impossible to recover the power in the turbine due to the state of the steam as described above, a configuration is assumed in which the steam is bypassed without being introduced into the turbine. However, when the steam is not introduced, the turbine is stopped, and when the amount of steam is increased and the turbine is operated again, the rotation speed at which the power can be recovered after the steam is introduced into the turbine is reached. It takes time to complete. Thus, by stopping the turbine, efficient energy recovery is prevented.

そこで、本発明は、蒸気量の減少により動力回収のできなくなった状態からタービンにおける動力回収を再開する場合に効率良くエネルギーを回収することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to efficiently recover energy when power recovery in a turbine is resumed from a state where power recovery cannot be performed due to a decrease in the amount of steam.

かかる課題を解決する本発明の廃熱回収装置は、ランキンサイクルを構成しエンジンの廃熱を回収する廃熱回収装置において、エンジンの廃熱により発生した蒸気が導入されて稼働する膨張機と、前記膨張機の動力軸と連結して作動する動力入力部を有するエネルギー回収手段と、前記動力軸と前記動力入力部とを連結、及び開放するクラッチと、を備え、前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーが第1の所定値を下回るときに、前記膨張機への蒸気の導入を継続しつつ、前記クラッチを開放することを特徴とする。   The waste heat recovery apparatus of the present invention that solves such a problem is a waste heat recovery apparatus that constitutes a Rankine cycle and recovers engine waste heat, and an expander that operates by introducing steam generated by engine waste heat; An energy recovery means having a power input section that operates in connection with the power shaft of the expander; and a clutch that connects and releases the power shaft and the power input section, and is introduced into the expander. When the energy of the steam falls below a first predetermined value, the clutch is released while continuing to introduce the steam into the expander.

このような構成とすることにより、膨張機へ導入する蒸気量が減少し、動力の回収ができなくなる場合にも、膨張機を停止せずに駆動した状態で維持できる。これにより、蒸気量が増加し、動力回収を再開する際に、膨張機が動力を回収する状態となるまでの時間を短縮し、エネルギーを効率よく回収できる。なお、第1の所定量とは、膨張機において動力回収可能な蒸気の最少量である。   By adopting such a configuration, even when the amount of steam introduced into the expander decreases and power cannot be recovered, the expander can be maintained in a driven state without being stopped. As a result, when the amount of steam increases and power recovery is resumed, the time required for the expander to recover power can be shortened, and energy can be recovered efficiently. The first predetermined amount is the minimum amount of steam that can be recovered by the expander.

このような廃熱回収装置において、前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーが前記第1の所定値を下回る場合、前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーに応じて、前記動力入力部の第1の慣性駆動期間を考慮し、前記第1の慣性駆動期間中、前記クラッチを連結した状態とすることができる。   In such a waste heat recovery apparatus, when the energy of the steam introduced into the expander is lower than the first predetermined value, the power input section of the power input unit is changed according to the energy of the steam introduced into the expander. In consideration of one inertial drive period, the clutch can be engaged during the first inertial drive period.

膨張機へ導入される蒸気のエネルギーが動力回収不可と判断される場合であっても、膨張機は慣性により駆動し続けるため、一定期間、動力回収が可能である。上記の構成とすることにより、可能な限り蒸気のエネルギーを回収するため、エネルギーの回収効率を向上することができる。   Even when it is determined that the energy of the steam introduced into the expander cannot recover the power, the expander continues to be driven by inertia, so that the power can be recovered for a certain period. With the above configuration, the energy of the steam is recovered as much as possible, so that the energy recovery efficiency can be improved.

このような廃熱回収装置において、前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーが前記第1の所定値よりも小さい第2の所定値以下となる場合に前記蒸気が前記膨張機をバイパスするバイパス手段を備えた構成とすることができる。   In such a waste heat recovery apparatus, when the energy of the steam introduced into the expander becomes equal to or less than a second predetermined value smaller than the first predetermined value, the bypass means for bypassing the expander with the steam It can be set as the structure provided with.

蒸気のエネルギーが低下した場合、膨張機内で蒸気が凝縮するおそれがある。膨張機内で蒸気が凝縮した場合、凝縮した液体が膨張機の動作のフリクションとなり、タービン翼が損傷する可能性がある。上記構成としたことにより、蒸気のエネルギーが、蒸気が凝縮するおそれのある第2の所定値となる場合、膨張機への蒸気の導入を抑制する。これにより、膨張機内における蒸気の凝縮が防止されるので、膨張機のフリクションが減少すると同時にタービン翼の損傷を防止できる。   When the energy of the steam decreases, the steam may condense in the expander. When the vapor condenses in the expander, the condensed liquid may become the friction of the expander operation and damage the turbine blades. With the above configuration, when the energy of the steam becomes the second predetermined value at which the steam may condense, introduction of the steam into the expander is suppressed. As a result, condensation of steam in the expander is prevented, so that the friction of the expander is reduced and at the same time damage to the turbine blades can be prevented.

このような廃熱回収装置において、前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーが前記第2の所定値以下となる場合、前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーに応じて、前記動力入力部の第2の慣性駆動期間を考慮し、前記第2の慣性駆動期間中、所定時間前記膨張機へ蒸気の導入を継続することができる。   In such a waste heat recovery apparatus, when the energy of the steam introduced into the expander is equal to or less than the second predetermined value, the power input unit In consideration of the second inertial drive period, the introduction of steam into the expander can be continued for a predetermined time during the second inertial drive period.

蒸気の凝縮が生じるほど膨張機へ導入される蒸気のエネルギーが低下した場合であっても、膨張機が慣性により駆動し続けることにより、即座に蒸気が凝縮を開始しない。この期間においても、膨張機を駆動し続けることにより、蒸気のエネルギーが回復した際に、早急に動力の回収へ移行し、エネルギーの回収効率を向上できる。   Even when the energy of the steam introduced into the expander decreases so that the condensation of the steam occurs, the steam does not immediately start condensing because the expander continues to be driven by inertia. Even during this period, by continuing to drive the expander, when the steam energy is recovered, it is possible to quickly move to power recovery and improve the energy recovery efficiency.

このような廃熱回収装置において、エンジンの廃熱を回収して発生した蒸気量に基づいて、前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーを推定することができる。   In such a waste heat recovery apparatus, the energy of the steam introduced into the expander can be estimated based on the amount of steam generated by recovering the waste heat of the engine.

これにより、容易に計測することの困難な蒸気のエネルギーを推定することができる。また、蒸気量は、エンジンの負荷、エンジン回転数、機関温度等から推定することができる。また、膨張機へ導入される蒸気の圧力を測定する圧力測定手段を備え、この圧力測定手段の測定値に基づいてクラッチの連結、または開放を決定することができる。   This makes it possible to estimate steam energy that is difficult to measure easily. The amount of steam can be estimated from engine load, engine speed, engine temperature, and the like. In addition, pressure measuring means for measuring the pressure of the steam introduced into the expander is provided, and the clutch engagement or disengagement can be determined based on the measurement value of the pressure measuring means.

このような構成とすることにより、膨張機へ導入される蒸気量が、動力の回収ができなくなるような所定量以下となる場合にも、膨張機へ蒸気を導入して膨張機を空転させることができる。これにより、蒸気量が増加し、動力回収を再開する際に、膨張機が動力回収可能な状態となるまでの時間を短縮し、廃熱のエネルギーを効率よく回収できる。   By adopting such a configuration, even when the amount of steam introduced into the expander becomes a predetermined amount or less that makes it impossible to recover power, the steam is introduced into the expander to idle the expander. Can do. As a result, when the amount of steam increases and power recovery is resumed, the time until the expander becomes capable of recovering power can be shortened, and waste heat energy can be recovered efficiently.

廃熱回収装置の概略構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed schematic structure of the waste heat recovery apparatus. タービンと電磁クラッチとの概略構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed schematic structure of a turbine and an electromagnetic clutch. 実施例1の電磁クラッチ、三方弁の切替についての制御のフローである。It is the flow of control about the switching of the electromagnetic clutch of Example 1, and a three-way valve. エンジン回転数、エンジン負荷に基づいて算出された蒸気量のマップの一例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed an example of the map of the vapor | steam amount computed based on the engine speed and the engine load. 実施例2の電磁クラッチ、三方弁の切替についての制御のフローである。It is the flow of control about the switching of the electromagnetic clutch of Example 2, and a three-way valve.

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明の実施例1について図面を参照しつつ説明する。図1は本実施例の廃熱回収装置1の概略構成を示した説明図である。廃熱回収装置1は、エンジン100に組み込まれている。   Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a waste heat recovery apparatus 1 of the present embodiment. The waste heat recovery apparatus 1 is incorporated in the engine 100.

エンジン100は、エンジン本体2を備えており、エンジン本体2はシリンダヘッド21、シリンダブロック22を有する。シリンダブロック22内には、ピストン3が摺動可能に配置されている。ピストン3は、コンロッド31によりクランクシャフト32と連結している。また、シリンダヘッド21、シリンダブロック22の内部には、冷媒の通過するウォータジャケット41、42が形成されている。   The engine 100 includes an engine body 2, and the engine body 2 includes a cylinder head 21 and a cylinder block 22. The piston 3 is slidably disposed in the cylinder block 22. The piston 3 is connected to the crankshaft 32 by a connecting rod 31. Further, water jackets 41 and 42 through which the refrigerant passes are formed inside the cylinder head 21 and the cylinder block 22.

廃熱回収装置1は、冷媒が流れる冷媒通路5、過熱器6、衝動タービン7、コンデンサ8、ウォータポンプ9を備えている。冷媒通路5は、シリンダヘッド21に形成されたウォータジャケット41と過熱器6とを接続する配管51、過熱器6と衝動タービン7とを接続する配管52、衝動タービン7とコンデンサ8とを接続する配管53、コンデンサ8とウォータポンプ9とを接続する配管54、ウォータポンプ9と、シリンダブロック22に形成されたウォータジャケット42とを接続する配管55とにより、構成されている。すなわち、冷媒通路5はシリンダヘッド21側のウォータジャケット41とシリンダブロック22側のウォータジャケット42とを接続するループ状の循環通路を形成している。そして、この冷媒通路5上に、シリンダヘッド21側から過熱器6、衝動タービン7、コンデンサ8、ウォータポンプ9が順に配置されて廃熱回収装置1が構成されている。   The waste heat recovery apparatus 1 includes a refrigerant passage 5 through which refrigerant flows, a superheater 6, an impulse turbine 7, a condenser 8, and a water pump 9. The refrigerant passage 5 connects the pipe 51 connecting the water jacket 41 formed in the cylinder head 21 and the superheater 6, the pipe 52 connecting the superheater 6 and the impulse turbine 7, and the impulse turbine 7 and the condenser 8. The pipe 53, the pipe 54 connecting the condenser 8 and the water pump 9, the water pump 9, and the pipe 55 connecting the water jacket 42 formed on the cylinder block 22 are configured. That is, the refrigerant passage 5 forms a loop-shaped circulation passage that connects the water jacket 41 on the cylinder head 21 side and the water jacket 42 on the cylinder block 22 side. Then, on the refrigerant passage 5, the superheater 6, the impulse turbine 7, the condenser 8, and the water pump 9 are arranged in this order from the cylinder head 21 side to constitute the waste heat recovery apparatus 1.

冷媒は、エンジン100の運転により過熱されるシリンダヘッド21、シリンダブロック22から熱を回収してシリンダヘッド21、シリンダブロック22を冷却するとともに、蒸発して蒸気となる。シリンダヘッド21に形成されたウォータジャケット41の上部には、蒸発した蒸気が集まり、配管51へ流れ出る。   The refrigerant collects heat from the cylinder head 21 and the cylinder block 22 that are overheated by the operation of the engine 100 to cool the cylinder head 21 and the cylinder block 22 and evaporates into vapor. Evaporated steam collects at the upper part of the water jacket 41 formed in the cylinder head 21 and flows out to the pipe 51.

エンジン本体2内で発生した蒸気は、配管51内を通過し、過熱器6に流入する。過熱器6は、エンジン本体2の燃焼後に排出される排気ガスを取り込み、蒸気と排気ガスとの間で熱交換させる。これにより、蒸気は排気ガスの熱により過熱される。こうして排気ガスにより過熱されて高温になった蒸気は、配管52を通過して、衝動タービン7へ導入される。   The steam generated in the engine body 2 passes through the pipe 51 and flows into the superheater 6. The superheater 6 takes in the exhaust gas discharged after the combustion of the engine body 2 and exchanges heat between the steam and the exhaust gas. Thereby, the steam is superheated by the heat of the exhaust gas. The steam heated to a high temperature by the exhaust gas in this way passes through the pipe 52 and is introduced into the impulse turbine 7.

衝動タービン7は内部へ導入される高温の蒸気が膨張することにより蒸気のエネルギーを取り出し機械エネルギーへ変換する膨張機である。図2は衝動タービン7と電磁クラッチ10との概略構成を示した説明図である。図2に示すように、衝動タービン7は、蒸気が導入される導入口71、蒸気が導出される導出口72、動力軸73、動力軸73に結合したタービンホイール74とを備えている。電磁クラッチ10は、コイル11と、動力入力部に相当するロータ12を備えている。電磁クラッチ10において、コイル11が通電されることにより、動力軸73とロータ12との間に封入された電磁粒子が結合し、動力軸73とロータ12とが係合される。また、ロータ12は、プーリ13と結合されている。プーリ13は、図1に示すクランクシャフト32に結合したクランクプーリ33とベルト14を介して連結されている。したがって、電磁クラッチ10は、コイル11が通電された場合、衝動タービン7の動力軸73とクランクシャフト32とを連結する。この場合、衝動タービン7の動力軸73とクランクシャフト32とが連動し、衝動タービン7からクランクシャフト32へ動力が伝達される。衝動タービン7の動力軸73とクランクシャフト32とが連結した状態で、衝動タービン7に流入する蒸気が一定量を超えるとき、蒸気により回収された廃熱のエネルギーを、クランクシャフト32の回転をアシストする補助動力として回収できる。一方、電磁クラッチ10はコイル11への通電を停止した場合、衝動タービン7への動力軸73とクランクシャフト32との連結を開放する。これにより、衝動タービン7の回転はクランクシャフト32へ伝達されず、衝動タービン7は空転する。衝動タービン7内で膨張した後の蒸気は導出口72から配管53へ導出される。   The impulse turbine 7 is an expander that takes out steam energy and converts it into mechanical energy when high-temperature steam introduced therein expands. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the impulse turbine 7 and the electromagnetic clutch 10. As shown in FIG. 2, the impulse turbine 7 includes an inlet 71 through which steam is introduced, an outlet 72 through which steam is led out, a power shaft 73, and a turbine wheel 74 coupled to the power shaft 73. The electromagnetic clutch 10 includes a coil 11 and a rotor 12 corresponding to a power input unit. In the electromagnetic clutch 10, when the coil 11 is energized, the electromagnetic particles enclosed between the power shaft 73 and the rotor 12 are coupled, and the power shaft 73 and the rotor 12 are engaged. Further, the rotor 12 is coupled to the pulley 13. The pulley 13 is connected to a crank pulley 33 coupled to the crankshaft 32 shown in FIG. Therefore, the electromagnetic clutch 10 connects the power shaft 73 of the impulse turbine 7 and the crankshaft 32 when the coil 11 is energized. In this case, the power shaft 73 of the impulse turbine 7 and the crankshaft 32 are interlocked, and power is transmitted from the impulse turbine 7 to the crankshaft 32. In the state where the power shaft 73 of the impulse turbine 7 and the crankshaft 32 are connected, when the steam flowing into the impulse turbine 7 exceeds a certain amount, the energy of the waste heat recovered by the steam assists the rotation of the crankshaft 32. Can be recovered as auxiliary power. On the other hand, when the energization to the coil 11 is stopped, the electromagnetic clutch 10 releases the connection between the power shaft 73 and the crankshaft 32 to the impulse turbine 7. As a result, the rotation of the impulse turbine 7 is not transmitted to the crankshaft 32, and the impulse turbine 7 idles. The steam after expanding in the impulse turbine 7 is led out to the pipe 53 from the outlet 72.

衝動タービン7内から導出された蒸気は配管53を通りコンデンサ8へ流入する。コンデンサ8は、大気を取り込み、流入した蒸気と熱交換させる。これにより、コンデンサ8へ流入した蒸気は冷却されて凝縮し、液相の冷媒へと変化する。コンデンサ8内において液相となった冷媒は、ウォータポンプ9により吸引、圧送されて配管54、55を通り、シリンダブロック22に形成されたウォータジャケット42へと供給される。このように、廃熱回収装置1は、冷媒を作動流体、エンジン本体2を蒸気発生源、衝動タービン7を膨張機として、廃熱のエネルギーを回収するエネルギー回収手段を備え、ランキンサイクルシステムを形成している。   Steam derived from the impulse turbine 7 flows into the condenser 8 through the pipe 53. The condenser 8 takes in air and exchanges heat with the inflowing steam. Thereby, the vapor | steam which flowed into the capacitor | condenser 8 is cooled and condensed, and changes to a liquid phase refrigerant | coolant. The refrigerant that has become a liquid phase in the condenser 8 is sucked and pumped by the water pump 9, passes through the pipes 54 and 55, and is supplied to the water jacket 42 formed in the cylinder block 22. As described above, the waste heat recovery apparatus 1 includes energy recovery means for recovering waste heat energy using a refrigerant as a working fluid, an engine body 2 as a steam generation source, and an impulse turbine 7 as an expander, thereby forming a Rankine cycle system. is doing.

また、配管52には三方弁15が組み込まれている。三方弁15の開口部151、152は、配管52の上流側、下流側のそれぞれに向かって設けられており、開口部153には、バイパス通路16の一端が接続されている。バイパス通路16の他端は衝動タービン7の下流側で配管53に接続されている。三方弁15は、開口部151と開口部152とを接続する、過熱器6からの蒸気を衝動タービン7へ送る通路と、開口部151と開口部153とを接続する、過熱器6からの蒸気をバイパス通路16へ送る通路とを切り替える。   Further, the three-way valve 15 is incorporated in the pipe 52. The openings 151 and 152 of the three-way valve 15 are provided toward the upstream side and the downstream side of the pipe 52, and one end of the bypass passage 16 is connected to the opening 153. The other end of the bypass passage 16 is connected to the pipe 53 on the downstream side of the impulse turbine 7. The three-way valve 15 connects the opening 151 and the opening 152, the steam from the superheater 6 to the impulse turbine 7, and the steam from the superheater 6 that connects the opening 151 and the opening 153. Is switched to the passage for sending the to the bypass passage 16.

さらに、廃熱回収装置1はECU(Electronic Control Unit)17を備えている。上記のコイル11への通電はECU17により制御される。すなわち、ECU17は電磁クラッチ10による衝動タービン7の動力軸73とクランクシャフト32との連結、開放状態を制御する。また、三方弁15とECU17とは電気的に接続され、ECU17により三方弁15の通路の切替が制御される。   Further, the waste heat recovery apparatus 1 includes an ECU (Electronic Control Unit) 17. The energization of the coil 11 is controlled by the ECU 17. That is, the ECU 17 controls the connection and release state of the power shaft 73 of the impulse turbine 7 and the crankshaft 32 by the electromagnetic clutch 10. The three-way valve 15 and the ECU 17 are electrically connected, and the ECU 17 controls the switching of the passage of the three-way valve 15.

次に、ECU17による電磁クラッチ10、三方弁15の切替の制御について説明する。本制御において、ECU17は衝動タービン7へ導入される蒸気のエネルギーが第1の所定値以下となるときに、衝動タービン7への蒸気の導入を継続しつつ、電磁クラッチ10を開放する。特に、ECU17は、エンジン本体2の廃熱を回収して発生した蒸気量に基づいて、衝動タービン7へ導入される蒸気のエネルギーを推定する。以下の説明において、蒸気量の所定量A1は蒸気のエネルギーが第1の所定値である場合に相当し、蒸気量の所定量A2は蒸気のエネルギーが第2の所定値である場合に相当する。   Next, switching control of the electromagnetic clutch 10 and the three-way valve 15 by the ECU 17 will be described. In this control, the ECU 17 opens the electromagnetic clutch 10 while continuing the introduction of the steam into the impulse turbine 7 when the energy of the steam introduced into the impulse turbine 7 becomes a first predetermined value or less. In particular, the ECU 17 estimates the energy of steam introduced into the impulse turbine 7 based on the amount of steam generated by collecting the waste heat of the engine body 2. In the following description, the predetermined amount A1 of the steam amount corresponds to the case where the energy of the steam is the first predetermined value, and the predetermined amount A2 of the steam amount corresponds to the case where the energy of the steam is the second predetermined value. .

図3は電磁クラッチ10、三方弁15の切替についての制御を示したフローである。以下、図3のフローについて説明する。ECU17はステップS11で三方弁15の開口部151と開口部152とを接続する。また、ECU17はコイル11へ通電し、電磁クラッチ10を結合し、衝動タービン7の動力軸73とクランクシャフト32とを連結させる。この状態において、エンジン本体2から排出された蒸気から動力を回収する。ECU17はステップS11の処理を終えるとステップS12へ進む。   FIG. 3 is a flow showing control for switching the electromagnetic clutch 10 and the three-way valve 15. Hereinafter, the flow of FIG. 3 will be described. In step S11, the ECU 17 connects the opening 151 and the opening 152 of the three-way valve 15. Further, the ECU 17 energizes the coil 11, connects the electromagnetic clutch 10, and connects the power shaft 73 of the impulse turbine 7 and the crankshaft 32. In this state, power is recovered from the steam discharged from the engine body 2. The ECU 17 proceeds to step S12 after completing the process of step S11.

ECU17はステップS12でマップから衝動タービン7へ導入される蒸気の量を取得する。マップはエンジン回転数、エンジン負荷が変化した際の過熱器6の下流における蒸気量を予め計測して作成されたものである。図4はこのようなマップの一例を示した説明図である。図4に示すように、マップの縦軸はトルク(エンジン負荷)、横軸はエンジン回転数を示している。マップ上の曲線は蒸気量の等しい点を結んだ線である。この蒸気量の等量線はグラフ上の原点から遠ざかるほど多くなる。ステップS12では、ECU17はエンジン100のトルクと回転数とをマップに照合し、衝動タービン7へ導入される蒸気量を取得する。ECU17はステップS12を終えるとステップS13へ進む。   In step S12, the ECU 17 acquires the amount of steam introduced into the impulse turbine 7 from the map. The map is created by measuring in advance the steam amount downstream of the superheater 6 when the engine speed and the engine load change. FIG. 4 is an explanatory view showing an example of such a map. As shown in FIG. 4, the vertical axis of the map represents torque (engine load), and the horizontal axis represents engine speed. The curve on the map is a line connecting points with the same amount of steam. The equivalence line of the vapor amount increases as the distance from the origin on the graph increases. In step S <b> 12, the ECU 17 compares the torque and the rotational speed of the engine 100 with the map, and acquires the amount of steam introduced into the impulse turbine 7. After completing step S12, the ECU 17 proceeds to step S13.

ECU17はステップS13において、ステップS12で取得した蒸気量が所定量A1を下回り、所定量A2より多いか否かを判断する。衝動タービン7に流入する蒸気の量が動力回収可能な量から減少し続けると、衝動タービン7を稼働することができてもクランクシャフト32の回転を補助するだけの動力が得られなくなる。所定量A1は、クランクシャフト32において動力の回収ができる最低限必要な蒸気の量である。すなわち、蒸気の量が所定量A1を下回る場合、クランクシャフト32では廃熱から回収したエネルギーによる補助動力が得られない。また、補助動力が得られないどころか、衝動タービン7の動力軸73とクランクシャフト32とが連結した状態であると、動力軸73を回転させるためのフリクションがかかり、燃費を悪化させる。一方、所定量A2は所定量A1よりもさらに少ない量である。ウォータジャケット41、42内で交換される熱量が減少する場合、排気ガスの温度も低下するため、発生する蒸気量が減少するとともに蒸気の温度も低下する。蒸気量が減少し、蒸気の温度がさらに低下し続けると、凝縮が始まる。所定量A2は、タービンが一定回転数以上を保つために必要な蒸気量である。ECU17は衝動タービン7へ流入する蒸気量が所定量A1を下回り、所定量A2より多いと判断した場合、ステップS14へ進む。   In step S13, the ECU 17 determines whether or not the steam amount acquired in step S12 is less than the predetermined amount A1 and greater than the predetermined amount A2. If the amount of steam flowing into the impulse turbine 7 continues to decrease from the amount capable of recovering power, even if the impulse turbine 7 can be operated, power sufficient to assist the rotation of the crankshaft 32 cannot be obtained. The predetermined amount A1 is a minimum amount of steam that can recover power in the crankshaft 32. That is, when the amount of steam is less than the predetermined amount A1, the crankshaft 32 cannot obtain auxiliary power using energy recovered from waste heat. Moreover, if the power shaft 73 of the impulse turbine 7 and the crankshaft 32 are connected to each other, the friction for rotating the power shaft 73 is applied and the fuel efficiency is deteriorated. On the other hand, the predetermined amount A2 is a smaller amount than the predetermined amount A1. When the amount of heat exchanged in the water jackets 41 and 42 decreases, the temperature of the exhaust gas also decreases, so that the amount of generated steam decreases and the temperature of the steam also decreases. Condensation begins when the steam volume decreases and the steam temperature continues to drop further. The predetermined amount A2 is an amount of steam necessary for the turbine to maintain a certain rotational speed or more. If the ECU 17 determines that the amount of steam flowing into the impulse turbine 7 is less than the predetermined amount A1 and greater than the predetermined amount A2, the ECU 17 proceeds to step S14.

ECU17はステップS14で、電磁クラッチ10のコイル11への通電を停止する。これにより、衝動タービン7の動力軸73とロータ12との結合が開放され、動力軸73のトルクがクランクシャフト32へ伝達されなくなり、衝動タービン7が空転する。このとき、動力の回収は行われないが、蒸気は衝動タービン7へ導入されているため、衝動タービン7は稼働した状態で維持される。これにより、再度、エンジンのトルク、回転数が上昇し、衝動タービン7へ導入される蒸気量が所定量A1以上になる場合、衝動タービン7の回転数が速やかに動力回収可能な回転数に到達する。このように動力回収までの時間が短縮されるため、廃熱のエネルギーの回収効率が向上する。また、蒸気量が所定量A1を下回る場合に衝動タービン7の動力軸73とクランクシャフト32との結合を開放するため、クランクシャフト32から動力軸73へ伝達されるトルクが抑えられて燃費の悪化が抑制される。ECU17はステップS14の処理を終えると、ステップS15へ進む。   In step S14, the ECU 17 stops energization of the coil 11 of the electromagnetic clutch 10. As a result, the coupling between the power shaft 73 of the impulse turbine 7 and the rotor 12 is released, the torque of the power shaft 73 is not transmitted to the crankshaft 32, and the impulse turbine 7 idles. At this time, the power is not recovered, but the steam is introduced into the impulse turbine 7, so that the impulse turbine 7 is maintained in an operating state. As a result, the torque and rotational speed of the engine rise again, and when the amount of steam introduced into the impulse turbine 7 exceeds the predetermined amount A1, the rotational speed of the impulse turbine 7 reaches the rotational speed at which power can be recovered quickly. To do. Thus, since the time until power recovery is shortened, the energy recovery efficiency of waste heat is improved. Further, since the coupling between the power shaft 73 of the impulse turbine 7 and the crankshaft 32 is released when the steam amount is lower than the predetermined amount A1, the torque transmitted from the crankshaft 32 to the power shaft 73 is suppressed, and the fuel consumption is deteriorated. Is suppressed. When the ECU 17 finishes the process of step S14, the process proceeds to step S15.

ECU17はステップS15で、タービン回転数が所定値N1を下回るか否かを判断する。発生する蒸気量が減少すると蒸気の温度も低下し、蒸気量の減少が続くと蒸気の凝縮が始まる。所定値N1は蒸気の量が所定量A2のときのタービン回転数である。タービン回転数が所定値N1を下回ると、衝動タービン7内で凝縮して発生した液体の冷媒がタービンホイール74が回転する際の抵抗となり、動力回収時に回収効率を低下させる。ECU17はタービン回転数が所定値N1を下回ると判断した場合、ステップS16へ進む。   In step S15, the ECU 17 determines whether or not the turbine speed is below a predetermined value N1. When the amount of generated steam decreases, the temperature of the steam also decreases. When the amount of steam continues to decrease, condensation of the steam begins. The predetermined value N1 is the turbine speed when the amount of steam is the predetermined amount A2. When the turbine rotation speed falls below a predetermined value N1, the liquid refrigerant generated by condensation in the impulse turbine 7 becomes resistance when the turbine wheel 74 rotates, and the recovery efficiency is reduced during power recovery. If the ECU 17 determines that the turbine speed is below the predetermined value N1, the ECU 17 proceeds to step S16.

ECU17はステップS16で、三方弁15の開口部151と開口部153とを接続し、配管52を流れる蒸気をバイパス通路16へ送る。また、ECU17はコイル11への通電を停止し、衝動タービン7の動力軸73とロータ12との結合を開放する。これにより、動力軸73とクランクシャフト32との連結状態が開放される。この処理により、衝動タービン7内へ蒸気が導入されることが抑制され、衝動タービン7内で蒸気が凝縮することが防がれる。従って、衝動タービン7内に液相の冷媒が溜まることによるタービンホイール74の回転の抵抗増加が防止され、廃熱のエネルギーの回収効率の低下を抑制する。   In step S <b> 16, the ECU 17 connects the opening 151 and the opening 153 of the three-way valve 15 and sends the steam flowing through the pipe 52 to the bypass passage 16. Further, the ECU 17 stops energization of the coil 11 and opens the connection between the power shaft 73 of the impulse turbine 7 and the rotor 12. Thereby, the connection state of the power shaft 73 and the crankshaft 32 is released. By this process, the introduction of steam into the impulse turbine 7 is suppressed, and the steam is prevented from condensing in the impulse turbine 7. Accordingly, an increase in the resistance of rotation of the turbine wheel 74 due to accumulation of liquid-phase refrigerant in the impulse turbine 7 is prevented, and a reduction in the recovery efficiency of waste heat energy is suppressed.

ECU17は、ステップS16の処理を終えると、ステップS12へ進み、再度、蒸気量の判断を行う処理を繰り返す。   After completing the process of step S16, the ECU 17 proceeds to step S12 and repeats the process of determining the steam amount again.

また、ECU17はステップS15でタービン回転数が所定値N1を下回らないと判断した場合にも、ステップS12へ進み、再度、蒸気量の判断を行う処理を繰り返す。   Further, when the ECU 17 determines in step S15 that the turbine rotational speed does not fall below the predetermined value N1, the ECU 17 proceeds to step S12 and repeats the process for determining the steam amount again.

ところで、ECU17はステップS13で、衝動タービン7へ流入する蒸気量が所定量A1以上、または、所定量A2以下であると判断した場合、ステップS17へ進む。   When the ECU 17 determines in step S13 that the amount of steam flowing into the impulse turbine 7 is not less than the predetermined amount A1 or not more than the predetermined amount A2, the ECU 17 proceeds to step S17.

ECU17はステップS17で、衝動タービン7へ流入する蒸気量が所定量A2以下であるか否か判断する。ECU17は衝動タービン7へ流入する蒸気量が所定量A2以下である場合、ステップS16へ進む。一方、ECU17は衝動タービン7へ流入する蒸気量が所定量A2以下でない場合、すなわち、所定量A1以上である場合、ステップS11へ進む。   In step S17, the ECU 17 determines whether or not the amount of steam flowing into the impulse turbine 7 is a predetermined amount A2 or less. If the amount of steam flowing into the impulse turbine 7 is less than or equal to the predetermined amount A2, the ECU 17 proceeds to step S16. On the other hand, when the amount of steam flowing into the impulse turbine 7 is not equal to or less than the predetermined amount A2, that is, when it is equal to or greater than the predetermined amount A1, the ECU 17 proceeds to step S11.

ステップS17の処理によると、衝動タービン7へ流入する蒸気量が所定量A2以下である場合、衝動タービン7へ流入する蒸気が衝動タービン7内で凝縮することがあるため、ECU17は、三方弁15により、蒸気が衝動タービン7をバイパスする流路へ変更する。また、補助動力も得られず、フリクションの増加となるため、ECU17は、電磁クラッチ10を開放する。一方、衝動タービン7へ流入する蒸気量が所定量A1以上である場合、衝動タービン7により補助動力が回収可能であるため、ECU17は、三方弁15によりそのまま配管52の流路を維持し、電磁クラッチ10の結合状態を維持する。   According to the process of step S17, when the amount of steam flowing into the impulse turbine 7 is equal to or less than the predetermined amount A2, the steam flowing into the impulse turbine 7 may condense in the impulse turbine 7, so that the ECU 17 has the three-way valve 15 Thus, the flow is changed to a flow path in which the steam bypasses the impulse turbine 7. Moreover, since auxiliary power is not obtained and friction is increased, the ECU 17 opens the electromagnetic clutch 10. On the other hand, when the amount of steam flowing into the impulse turbine 7 is greater than or equal to the predetermined amount A1, the auxiliary power can be recovered by the impulse turbine 7, so the ECU 17 maintains the flow path of the pipe 52 as it is with the three-way valve 15, and the electromagnetic The coupling state of the clutch 10 is maintained.

以上より、衝動タービン7へ導入される蒸気量が、補助動力の回収ができない量である場合、廃熱回収装置1は、電磁クラッチ10を開放して衝動タービン7を空転させる。これにより、衝動タービン7の動力軸73の回転にかかるフリクションを低減し、燃費悪化を抑制する。さらに、衝動タービン7が継続して稼働しているため、蒸気量が動力回収できる量になった場合に、早期に衝動タービン7を回収可能な回転数に上昇することができ、廃熱のエネルギーの回収効率が向上する。   As described above, when the amount of steam introduced into the impulse turbine 7 is such an amount that the auxiliary power cannot be recovered, the waste heat recovery apparatus 1 opens the electromagnetic clutch 10 and causes the impulse turbine 7 to idle. Thereby, the friction concerning rotation of the power shaft 73 of the impulse turbine 7 is reduced, and deterioration of fuel consumption is suppressed. Furthermore, since the impulse turbine 7 is continuously operated, when the steam amount becomes an amount capable of recovering power, the impulse turbine 7 can be quickly increased to a recoverable rotational speed, and waste heat energy Recovery efficiency is improved.

また、衝動タービン7へ導入される蒸気量が、蒸気が衝動タービン7内で凝縮するような量である場合は、衝動タービン7への蒸気の導入を停止し、衝動タービン7内に液体冷媒が溜まることを抑制する。これにより、衝動タービン7の動力軸73の回転抵抗を減少させ、エネルギー回収効率の低下を抑制する。   When the amount of steam introduced into the impulse turbine 7 is such that the steam is condensed in the impulse turbine 7, the introduction of the steam into the impulse turbine 7 is stopped, and the liquid refrigerant is introduced into the impulse turbine 7. Suppresses accumulation. Thereby, the rotational resistance of the power shaft 73 of the impulse turbine 7 is reduced, and the reduction in energy recovery efficiency is suppressed.

次に、本発明の実施例2について説明する。本実施例はECU17による電磁クラッチ10、及び三方弁15についての制御が異なる点で実施例1と相違する。本実施例において、ECU17は、衝動タービン7へ導入される蒸気のエネルギーが第1の所定値を下回る場合、慣性駆動期間を考慮し、衝動タービン7へ導入される蒸気のエネルギーに応じて、所定時間、電磁クラッチ10を連結した状態とする。また、ECU17は、衝動タービン7へ導入される蒸気のエネルギーが第2の所定値以下となる場合、慣性駆動期間を考慮し、衝動タービン7へ導入される蒸気のエネルギーに応じて、所定時間、衝動タービン7へ蒸気の導入を継続する。さらに、実施例1同様に、ECU17は、エンジン本体2の廃熱を回収して発生した蒸気量に基づいて、衝動タービン7へ導入される蒸気のエネルギーを推定する。なお、本実施例の廃熱回収装置は、実施例1の廃熱回収装置1と同様の構成をしている。従って、装置の構成について実施例1と同様の番号を用いて説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. This embodiment is different from the first embodiment in that the control of the electromagnetic clutch 10 and the three-way valve 15 by the ECU 17 is different. In the present embodiment, when the energy of the steam introduced into the impulse turbine 7 is lower than the first predetermined value, the ECU 17 takes into account the inertial drive period and determines the predetermined energy according to the energy of the steam introduced into the impulse turbine 7. The electromagnetic clutch 10 is connected for a time. Further, when the energy of the steam introduced into the impulse turbine 7 is equal to or less than the second predetermined value, the ECU 17 takes into account the inertial drive period and determines a predetermined time according to the energy of the steam introduced into the impulse turbine 7. The introduction of steam into the impulse turbine 7 is continued. Further, as in the first embodiment, the ECU 17 estimates the energy of the steam introduced into the impulse turbine 7 based on the amount of steam generated by recovering the waste heat of the engine body 2. Note that the waste heat recovery apparatus of the present embodiment has the same configuration as the waste heat recovery apparatus 1 of the first embodiment. Therefore, the configuration of the apparatus will be described using the same numbers as in the first embodiment.

図5は本実施例における電磁クラッチ10、及び三方弁15についての制御のフローである。本実施例の制御のフローは、実施例1のフローと略同様である。本実施例の制御は、ステップS14に代えてステップS21、ステップS16に代えて、ステップS22を行う点で実施例1の制御と異なる。なお、図5のフロー中、実施例1の図3のフローと同様の処理については、同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。   FIG. 5 is a control flow for the electromagnetic clutch 10 and the three-way valve 15 in this embodiment. The control flow of the present embodiment is substantially the same as the flow of the first embodiment. The control of the present embodiment differs from the control of the first embodiment in that step S21 is performed instead of step S14, and step S22 is performed instead of step S16. In the flow of FIG. 5, the same steps as those in the flow of FIG.

ECU17は、ステップS21で、S1秒経過後、電磁クラッチ10のコイル11への通電を停止する。衝動タービン7へ導入される蒸気量が、動力回収が不可となる所定量A1を下回る場合であっても、蒸気量が所定量A1を下回っても暫くの間は、衝動タービン7が慣性により回り続けるため、動力の回収が可能となる慣性駆動期間が存在する。このような慣性駆動期間S1秒は、ステップS12で取得された蒸気量とこの状態の蒸気温度によって決定する。この蒸気温度は、配管内に設置した温度センサから取得することや、蒸気温度と相関関係のある他の温度情報に基づく、マップから算出することができる。   In step S21, the ECU 17 stops energization of the coil 11 of the electromagnetic clutch 10 after elapse of S1 seconds. Even if the amount of steam introduced into the impulse turbine 7 is below a predetermined amount A1 at which power recovery is impossible, the impulse turbine 7 rotates due to inertia for a while even if the amount of steam falls below the predetermined amount A1. In order to continue, there is an inertial drive period during which power can be recovered. Such an inertial drive period S1 second is determined by the amount of steam acquired in step S12 and the steam temperature in this state. This steam temperature can be obtained from a temperature sensor installed in the pipe or calculated from a map based on other temperature information correlated with the steam temperature.

また、ECU17は、ステップS22で、S2秒経過後、三方弁15の開口部151と開口部153とを接続し、配管52を流れる蒸気をバイパス通路16へ送る。エンジン本体2において発生する蒸気量が、衝動タービン7内にて凝縮するおそれがある所定量A2以下となる場合であっても、蒸気量が所定量A2となっても暫くの間は、衝動タービン7が慣性により回り続けるため、タービンの回転数が所定値N1以上となる慣性駆動期間が存在する。このような期間の間に蒸気量が所定量A2を上回る場合、衝動タービン7の空転が維持されているため、さらに蒸気量が増加し、動力回収可能な所定量A1以上となった場合に、速やかに動力回収へと移行できる。このような慣性駆動期間S2は、ステップS12で取得された蒸気量とこの状態の蒸気温度によって決定する。この蒸気温度は、ステップS21同様の方法で取得することができる。   In step S22, the ECU 17 connects the opening 151 and the opening 153 of the three-way valve 15 after S2 seconds, and sends the steam flowing through the pipe 52 to the bypass passage 16. Even if the amount of steam generated in the engine main body 2 is equal to or less than the predetermined amount A2 that may condense in the impulse turbine 7, the impulse turbine is used for a while even if the amount of steam becomes the predetermined amount A2. Since 7 continues to rotate due to inertia, there is an inertial drive period in which the rotational speed of the turbine is equal to or greater than the predetermined value N1. When the amount of steam exceeds the predetermined amount A2 during such a period, since the idling turbine 7 is kept idle, the amount of steam further increases, and when the amount of steam can be recovered to a predetermined amount A1 or more, You can quickly move to power recovery. Such an inertial drive period S2 is determined by the amount of steam acquired in step S12 and the steam temperature in this state. This steam temperature can be acquired by the same method as in step S21.

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。   The above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited thereto. Various modifications of these embodiments are within the scope of the present invention. It is apparent from the above description that various other embodiments are possible within the scope.

例えば、ステップS12においてマップにより推定した蒸気量は、エンジンの機関温度に基づいて推定することもできる。また、配管52内に圧力センサを備え、衝動タービン7へ導入される蒸気の圧力を測定し、圧力センサの測定値に基づいて蒸気量を算出し、電磁クラッチ10を制御することもできる。   For example, the steam amount estimated from the map in step S12 can be estimated based on the engine temperature of the engine. Further, a pressure sensor can be provided in the pipe 52, the pressure of steam introduced into the impulse turbine 7 can be measured, the amount of steam can be calculated based on the measured value of the pressure sensor, and the electromagnetic clutch 10 can be controlled.

1 廃熱回収装置
2 エンジン本体
7 衝動タービン
10 電磁クラッチ
11 コイル
12 ロータ
13 プーリ
15 三方弁
16 バイパス通路
17 ECU
32 クランクシャフト
73 動力軸
100 エンジン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Waste heat recovery apparatus 2 Engine main body 7 Impulse turbine 10 Electromagnetic clutch 11 Coil 12 Rotor 13 Pulley 15 Three-way valve 16 Bypass passage 17 ECU
32 Crankshaft 73 Power shaft 100 Engine

Claims (5)

ランキンサイクルを構成しエンジンの廃熱を回収する廃熱回収装置において、
エンジンの廃熱により発生した蒸気が導入されて稼働する膨張機と、
前記膨張機の動力軸と連結して作動する動力入力部を有するエネルギー回収手段と、
前記動力軸と前記動力入力部とを連結、及び開放するクラッチと、
を備え、
前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーが第1の所定値を下回るときに、前記膨張機への蒸気の導入を継続しつつ、前記クラッチを開放することを特徴とする廃熱回収装置。
In the waste heat recovery equipment that constitutes the Rankine cycle and recovers engine waste heat,
An expander that operates by introducing steam generated by engine waste heat;
Energy recovery means having a power input that operates in conjunction with the power shaft of the expander;
A clutch for connecting and releasing the power shaft and the power input unit;
With
The waste heat recovery apparatus, wherein when the energy of the steam introduced into the expander falls below a first predetermined value, the clutch is released while continuing the introduction of the steam into the expander.
請求項1記載の廃熱回収装置において、
前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーが前記第1の所定値を下回る場合、前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーに応じて、前記動力入力部の第1の慣性駆動期間を考慮し、前記第1の慣性駆動期間中、前記クラッチを連結した状態とすることを特徴とする廃熱回収装置。
The waste heat recovery apparatus according to claim 1,
When the energy of the steam introduced into the expander is less than the first predetermined value, depending on the energy of the steam introduced into the expander, taking into account the first inertial drive period of the power input unit, The waste heat recovery apparatus, wherein the clutch is engaged during the first inertial drive period.
請求項1または2記載の廃熱回収装置において、
前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーが前記第1の所定値よりも小さい第2の所定値以下となる場合に前記蒸気が前記膨張機をバイパスするバイパス手段を備えたことを特徴とする廃熱回収装置。
The waste heat recovery apparatus according to claim 1 or 2,
Waste comprising: bypass means for bypassing the expander when the energy of the steam introduced into the expander is equal to or less than a second predetermined value that is smaller than the first predetermined value. Heat recovery device.
請求項3記載の廃熱回収装置において、
前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーが前記第2の所定値以下となる場合、前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーに応じて、前記動力入力部の第2の慣性駆動期間を考慮し、前記第2の慣性駆動期間中、所定時間前記膨張機へ蒸気の導入を継続することを特徴とする廃熱回収装置。
The waste heat recovery apparatus according to claim 3,
When the energy of the steam introduced into the expander is equal to or less than the second predetermined value, the second inertial drive period of the power input unit is taken into account according to the energy of the steam introduced into the expander. The waste heat recovery apparatus is characterized in that the introduction of steam to the expander is continued for a predetermined time during the second inertial drive period.
請求項1乃至4のいずれか一項記載の廃熱回収装置において、
エンジンの廃熱を回収して発生した蒸気量に基づいて、前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーを推定することを特徴とする廃熱回収装置。
The waste heat recovery apparatus according to any one of claims 1 to 4,
A waste heat recovery apparatus that estimates energy of steam introduced into the expander based on an amount of steam generated by recovering waste heat of an engine.
JP2010012523A 2010-01-22 2010-01-22 Waste heat recovery device Pending JP2011149373A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010012523A JP2011149373A (en) 2010-01-22 2010-01-22 Waste heat recovery device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010012523A JP2011149373A (en) 2010-01-22 2010-01-22 Waste heat recovery device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011149373A true JP2011149373A (en) 2011-08-04

Family

ID=44536563

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010012523A Pending JP2011149373A (en) 2010-01-22 2010-01-22 Waste heat recovery device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011149373A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013184613A (en) * 2012-03-08 2013-09-19 Toyota Motor Corp Control device of vehicle
JP2014058877A (en) * 2012-09-14 2014-04-03 Kobe Steel Ltd Auxiliary power generating device, and method of operating the same
WO2014157300A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 サンデン株式会社 Exhaust heat recovery device
KR20150073703A (en) * 2013-12-23 2015-07-01 현대자동차주식회사 Turbine generating device and System of recycling exhaust heat from internal combustion engine having the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008143522A (en) * 2007-12-26 2008-06-26 Honda Motor Co Ltd Vehicle with rankine cycle device
JP2009103060A (en) * 2007-10-24 2009-05-14 Toyota Motor Corp Engine waste heat recovery system
JP2009202794A (en) * 2008-02-28 2009-09-10 Toyota Motor Corp Heat management system
JP2009274513A (en) * 2008-05-13 2009-11-26 Calsonic Kansei Corp Vehicle with rankine cycle system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009103060A (en) * 2007-10-24 2009-05-14 Toyota Motor Corp Engine waste heat recovery system
JP2008143522A (en) * 2007-12-26 2008-06-26 Honda Motor Co Ltd Vehicle with rankine cycle device
JP2009202794A (en) * 2008-02-28 2009-09-10 Toyota Motor Corp Heat management system
JP2009274513A (en) * 2008-05-13 2009-11-26 Calsonic Kansei Corp Vehicle with rankine cycle system

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013184613A (en) * 2012-03-08 2013-09-19 Toyota Motor Corp Control device of vehicle
JP2014058877A (en) * 2012-09-14 2014-04-03 Kobe Steel Ltd Auxiliary power generating device, and method of operating the same
WO2014157300A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 サンデン株式会社 Exhaust heat recovery device
JP2014190326A (en) * 2013-03-28 2014-10-06 Sanden Corp Waste heat recovery apparatus
US9957845B2 (en) 2013-03-28 2018-05-01 Sanden Holdings Corporation Exhaust heat recovery device
KR20150073703A (en) * 2013-12-23 2015-07-01 현대자동차주식회사 Turbine generating device and System of recycling exhaust heat from internal combustion engine having the same
KR101976879B1 (en) * 2013-12-23 2019-05-09 현대자동차주식회사 Turbine generating device and System of recycling exhaust heat from internal combustion engine having the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6377645B2 (en) Method and apparatus for heating an expander of a waste heat recovery device
JP5163620B2 (en) Waste heat regeneration system
JP6489856B2 (en) Waste heat recovery device, waste heat recovery type ship propulsion device, and waste heat recovery method
US9957845B2 (en) Exhaust heat recovery device
JP6097115B2 (en) Waste heat recovery device
US20150322821A1 (en) Thermal energy recovery device and start-up method of thermal energy recovery device
JP2010101283A (en) Waste heat recovery system
JP2014231738A (en) Waste heat regeneration system
JP2011149373A (en) Waste heat recovery device
JP2010156314A (en) Waste heat recovery device and engine
JP5494514B2 (en) Rankine cycle system
JP5631178B2 (en) Method for stopping operation of exhaust heat regenerator
JP2013113192A (en) Waste heat regeneration system
JP5851959B2 (en) Power generation device and control method thereof
JP6328486B2 (en) Engine waste heat utilization device
JP6156410B2 (en) Rankine cycle system
JP2010242518A (en) Waste heat recovery device
US20160251984A1 (en) Supplemental heating in waste heat recovery
JP5195653B2 (en) Waste heat recovery device and engine
JP6772631B2 (en) Vehicle Rankine Cycle System and Vehicle Rankine Cycle System Control Method
JP2018155099A (en) Supercharged air cooling unit
JP7056253B2 (en) Rankine cycle system and control method of Rankine cycle system
JP2011149384A (en) Rankine cycle system
JP2014101781A (en) Rankine cycle system
JP2010174687A (en) Waste heat regeneration system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20121101

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130918

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130924

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20140212