JP2012112307A - Exhaust heat recovering system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust heat recovering system that suppresses lowering a recovery efficiency of an exhaust heat.SOLUTION: The exhaust heat recovering system includes: a starring engine having a cooler for cooling a working fluidity that receiving heat from the exhaust gas of a thermomotor; an radiator that is connected to the cooler via a passage through which a coolant passes, and between which and the cooler the coolant circulates; and an air conduit for the radiator that guides blowing air of the fan used for sending air into a cabin of a vehicle on which the radiator is mounted to the radiator.

Description

本発明は、排熱回収システムに関する。   The present invention relates to an exhaust heat recovery system.

特許文献1には、熱機関の排気ガスの排熱を回収する排熱回収装置について開示されている。このような排熱回収装置として、スターリングエンジンが知られている。スターリングエンジンは、排気ガスを高温熱源とし用い、スターリングエンジンに設けられた冷却器を低温熱源として用い、高温熱源と低温熱源との間で作動流体の状態の変化を利用して、排気ガスの熱エネルギーを動力エネルギーとして取り出すものである。   Patent Document 1 discloses an exhaust heat recovery device that recovers exhaust heat of exhaust gas from a heat engine. A Stirling engine is known as such an exhaust heat recovery device. The Stirling engine uses exhaust gas as a high-temperature heat source, uses a cooler provided in the Stirling engine as a low-temperature heat source, and utilizes the change in the state of the working fluid between the high-temperature heat source and the low-temperature heat source to generate heat from the exhaust gas. Energy is taken out as motive energy.

特開2007−231858号公報JP 2007-231858 A

熱機関の運転状態によっては、排気ガスの温度が低い状態になる場合がある。このような場合には、高温熱源と低温熱源との温度差が小さくなり、排熱の回収効率が低下する恐れがある。   Depending on the operating state of the heat engine, the temperature of the exhaust gas may be low. In such a case, the temperature difference between the high-temperature heat source and the low-temperature heat source becomes small, and the exhaust heat recovery efficiency may be reduced.

そこで、排熱の回収効率の低下を抑制した排熱回収システムを提供することを課題とする。   Therefore, an object is to provide an exhaust heat recovery system that suppresses a decrease in exhaust heat recovery efficiency.

上記課題は、熱機関の排気ガスから熱を受ける作動流体を冷却するための冷却器を有したスターリング機関と、冷媒が通過する通路を介して前記冷却器に接続され前記冷却器との間で前記冷媒が循環する放熱器と、前記熱機関が搭載された車両の室内に空気を送るためのファンの送風を前記放熱器に案内する放熱器用送風通路と、を備えた排熱回収システムによって達成できる。   The above problem is between a Stirling engine having a cooler for cooling a working fluid that receives heat from the exhaust gas of the heat engine, and the cooler connected to the cooler through a passage through which a refrigerant passes. Achieved by an exhaust heat recovery system comprising: a radiator in which the refrigerant circulates; and a fan air passage for guiding a fan to send air to the interior of a vehicle in which the heat engine is mounted. it can.

作動流体を冷却する冷却器を通過する冷媒を放熱器で放熱させることにより、作動流体の低温熱源である冷却器の温度を低下させることができる。これにより、スターリング機関での排熱の回収効率の低下が抑制される。   By dissipating the refrigerant that passes through the cooler that cools the working fluid with the radiator, the temperature of the cooler that is the low-temperature heat source of the working fluid can be lowered. Thereby, the fall of the recovery efficiency of the exhaust heat in a Stirling engine is suppressed.

また、上記目的は、熱機関の排気ガスから熱を受ける作動流体を冷却するための冷却器を有したスターリング機関と、冷媒が通過する通路を介して前記冷却器に接続され、前記熱機関が搭載された車両の室内を冷却する空調装置の蒸発器と、を備えた排熱回収システムによって達成できる。   Further, the object is to connect the Stirling engine having a cooler for cooling the working fluid that receives heat from the exhaust gas of the heat engine and the cooler through a passage through which the refrigerant passes, This can be achieved by an exhaust heat recovery system that includes an evaporator of an air conditioner that cools the interior of a vehicle mounted.

作動流体を冷却する冷却器を通過する冷媒が空調装置の蒸発器を通過することにより、作動流体の低温熱源である冷却器の温度を低下させることができる。これにより、スターリング機関での排熱の回収効率の低下が抑制される。   When the refrigerant passing through the cooler that cools the working fluid passes through the evaporator of the air conditioner, the temperature of the cooler that is a low-temperature heat source of the working fluid can be lowered. Thereby, the fall of the recovery efficiency of the exhaust heat in a Stirling engine is suppressed.

排熱の回収効率の低下を抑制した排熱回収システムを提供できる。   An exhaust heat recovery system that suppresses a decrease in exhaust heat recovery efficiency can be provided.

図1は、実施例1の廃熱回収システムの説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a waste heat recovery system according to the first embodiment. 図2は、ECUの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of the ECU. 図3は、スターリング機関の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a Stirling engine. 図4は、ECUが実行する第2放熱器への風量制御の一例を示したフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an example of air volume control to the second radiator that is executed by the ECU. 図5は、実施例2の排熱回収システムの説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of the exhaust heat recovery system according to the second embodiment. 図6は、実施例3の排熱回収システムの説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of the exhaust heat recovery system according to the third embodiment. 図7は、空調装置とスターリング機関との間を循環する冷媒の経路の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a refrigerant path that circulates between the air conditioner and the Stirling engine.

以下、複数の実施例について説明する・   Hereinafter, a plurality of embodiments will be described.

図1は、実施例1の廃熱回収システムの説明図である。排熱回収システム100は、熱機関1、熱機関1の排熱を回収するスターリング機関1a、等を含む。熱機関1は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ガスエンジン、などでもよく、種類は問わない。スターリング機関1aは、スターリングエンジンであるが、その他温度差を利用して機関エネルギーに変換する機関であればよい。   FIG. 1 is an explanatory diagram of a waste heat recovery system according to the first embodiment. The exhaust heat recovery system 100 includes a heat engine 1, a Stirling engine 1a that recovers exhaust heat of the heat engine 1, and the like. The heat engine 1 may be a gasoline engine, a diesel engine, a gas engine, or the like, and may be of any type. The Stirling engine 1a is a Stirling engine, but may be any engine that converts temperature energy into engine energy.

実施例1においては、排熱回収システム100は車両に搭載され、熱機関1は、車両を駆動するための主な機関として用いられるが、これに限定されない。熱機関1には、熱機関1を冷却するための冷却水が通過する冷却水通路W1が接続される。冷却水通路W1は、熱機関1、ラジエータ5、第1放熱器93との間を冷却水が循環するようにそれぞれに接続されている。冷却水通路W1上には、バルブV1、V2、ポンプP1が配置される。   In the first embodiment, the exhaust heat recovery system 100 is mounted on a vehicle, and the heat engine 1 is used as a main engine for driving the vehicle, but is not limited thereto. A cooling water passage W <b> 1 through which cooling water for cooling the heat engine 1 passes is connected to the heat engine 1. The cooling water passages W <b> 1 are connected to the heat engine 1, the radiator 5, and the first radiator 93 so that the cooling water circulates between them. Valves V1 and V2 and a pump P1 are disposed on the cooling water passage W1.

排熱回収システム100には、空調装置ACが設けられている。空調装置ACには、蒸発器81が含まれる。ブロワーファン8は、車両内に空気を送るためのものである。ブロワーファン8が回転することにより、空気が蒸発器81を通過する。また、蒸発器81に晒された空気は、送風通路70を介して車両内に案内される。蒸発器81は、送風通路70内に配置されている。   The exhaust heat recovery system 100 is provided with an air conditioner AC. The air conditioner AC includes an evaporator 81. The blower fan 8 is for sending air into the vehicle. As the blower fan 8 rotates, air passes through the evaporator 81. Further, the air exposed to the evaporator 81 is guided into the vehicle through the air passage 70. The evaporator 81 is disposed in the air passage 70.

送風通路70は、互いに途中で分岐した室内用送風通路72、放熱器用送風通路74を含む。室内用送風通路72は、ブロワーファン8からの空気を車室内に案内する。また、室内用送風通路72は、途中で室内用送風通路72から分岐して再び室内用送風通路72に合流するバイパス通路73が設けられている。   The air passage 70 includes an indoor air passage 72 and a radiator air passage 74 that are branched in the middle of each other. The indoor air passage 72 guides air from the blower fan 8 into the vehicle interior. Further, the indoor air passage 72 is provided with a bypass passage 73 that branches from the indoor air passage 72 in the middle and merges with the indoor air passage 72 again.

バイパス通路73内には、熱機関1からの冷却水が循環する第1放熱器93が配置されている。ブロワーファン8から送風された空気が第1放熱器93を通過することにより、第1放熱器93内の冷却水の放熱が促進される。これにより、空気は第1放熱器93から熱を受けて温度が上昇する。   A first radiator 93 in which the cooling water from the heat engine 1 circulates is disposed in the bypass passage 73. When the air blown from the blower fan 8 passes through the first radiator 93, the heat radiation of the cooling water in the first radiator 93 is promoted. Thereby, the air receives heat from the first radiator 93 and the temperature rises.

また、室内用送風通路72とバイパス通路73との分岐部分には、温度調整弁V3が設けられている。温度調整弁V3は、室内用送風通路72を開いてバイパス通路73を閉じた状態と、室内用送風通路72を閉じてバイパス通路73を開いた状態との間を回転可能に支持されている。従って、例えば暖房時には、温度調整弁V3が室内用送風通路72側を閉じてバイパス通路73側を開くことにより、第1放熱器93により暖められた空気が車室内に案内される。このように、温度調整弁V3は車室内に案内される空気の温度を調整する機能を有している。第1放熱器93は、室内用放熱器に相当する。   Further, a temperature adjusting valve V3 is provided at a branch portion between the indoor air passage 72 and the bypass passage 73. The temperature adjustment valve V3 is rotatably supported between a state in which the indoor air passage 72 is opened and the bypass passage 73 is closed, and a state in which the indoor air passage 72 is closed and the bypass passage 73 is opened. Therefore, at the time of heating, for example, the temperature adjustment valve V3 closes the indoor air passage 72 side and opens the bypass passage 73 side, whereby the air heated by the first radiator 93 is guided into the vehicle interior. Thus, the temperature adjustment valve V3 has a function of adjusting the temperature of the air guided into the passenger compartment. The first radiator 93 corresponds to an indoor radiator.

放熱器用送風通路74は、ブロワーファン8からの空気を車外に案内する。放熱器用送風通路74には、冷媒通路W10を介してスターリング機関1aとの間で冷媒が循環する第2放熱器94が配置されている。冷媒通路W10は、具体的にはホースなどである。尚、冷媒通路W10にはポンプP2が配置されている。第2放熱器94については後述する。   The radiator air passage 74 guides the air from the blower fan 8 to the outside of the vehicle. A second radiator 94 in which the refrigerant circulates with the Stirling engine 1a via the refrigerant passage W10 is disposed in the radiator air passage 74. Specifically, the refrigerant passage W10 is a hose or the like. A pump P2 is disposed in the refrigerant passage W10. The second radiator 94 will be described later.

また、放熱器用送風通路74には、風量制御弁V4が設けられている。風量制御弁V4の開度を調整することにより、室内用送風通路72、放熱器用送風通路74をそれぞれ流れる空気の流量の割合を変更することができる。従って、風量制御弁V4は、車室内に案内される空気の風量を制御する機能を有している。尚、何れの温度調整弁V3、風量制御弁V4も、所定の開度で停止可能である。温度調整弁V3、風量制御弁V4は、例えば無通電状態で停止可能なステップモータなどのアクチュエータにより駆動する。   Further, the air flow control valve V4 is provided in the radiator air passage 74. By adjusting the opening degree of the air volume control valve V4, it is possible to change the proportion of the flow rate of the air flowing through the indoor air passage 72 and the radiator air passage 74, respectively. Therefore, the air volume control valve V4 has a function of controlling the air volume of the air guided into the vehicle interior. Note that any of the temperature adjusting valve V3 and the air volume control valve V4 can be stopped at a predetermined opening degree. The temperature adjustment valve V3 and the air volume control valve V4 are driven by an actuator such as a step motor that can be stopped in a non-energized state, for example.

図2は、ECUの説明図である。上述した、バルブV1、V2、温度調整弁V3、風量制御弁V4、ポンプP1、P2、ブロワーファン8の駆動は、ECU10によって制御される。ECU10は、ROM、RAM、CPUを用いたコンピュータである。ROMには、後述する第2放熱器94への風量制御を実行するためのプログラムが格納されている。また、車室内に配置された室温センサTSの検出結果は、ECU10に出力される。   FIG. 2 is an explanatory diagram of the ECU. The above-described driving of the valves V1, V2, the temperature adjustment valve V3, the air volume control valve V4, the pumps P1, P2, and the blower fan 8 is controlled by the ECU 10. The ECU 10 is a computer using ROM, RAM, and CPU. The ROM stores a program for executing air volume control to the second radiator 94 described later. Further, the detection result of the room temperature sensor TS arranged in the vehicle interior is output to the ECU 10.

次に、スターリング機関1aについて説明する。図3は、スターリング機関1aの説明図である。スターリング機関1aは、α型(2ピストン形)のスターリングエンジンであり、直列並行に配置された高温側気筒20および低温側気筒30を備えている。高温側気筒20は膨張ピストン21と高温側シリンダ22とを、低温側気筒30は圧縮ピストン31と低温側シリンダ32とをそれぞれ有している。圧縮ピストン31は、膨張ピストン21に対して、クランク角で90°程度遅れて動く。   Next, the Stirling engine 1a will be described. FIG. 3 is an explanatory diagram of the Stirling engine 1a. The Stirling engine 1a is an α-type (two-piston type) Stirling engine, and includes a high temperature side cylinder 20 and a low temperature side cylinder 30 arranged in series. The high temperature side cylinder 20 has an expansion piston 21 and a high temperature side cylinder 22, and the low temperature side cylinder 30 has a compression piston 31 and a low temperature side cylinder 32, respectively. The compression piston 31 moves about 90 ° behind the expansion piston 21 with a crank angle.

高温側シリンダ22の上部空間は膨張空間である。膨張空間には加熱器47で加熱された作動流体が流入する。加熱器47は、熱機関1の排気管3の内に配置されており、作動流体は排気ガスから回収した熱エネルギーにより加熱される。低温側シリンダ32の上部空間は圧縮空間となっている。圧縮空間には冷却器45で冷却された作動流体が流入する。再生器46は、膨張空間、圧縮空間の間を往復する作動流体との間で熱の授受を行う。再生器46は具体的には、作動流体が膨張空間から圧縮空間へと流れる時には作動流体から熱を受け取り、作動流体が圧縮空間から膨張空間へと流れる時には蓄えられた熱を作動流体に放出する。作動流体には空気が適用されている。但しこれに限られず、作動流体には例えばHe、H2、N2等の気体を適用することができる。   The upper space of the high temperature side cylinder 22 is an expansion space. The working fluid heated by the heater 47 flows into the expansion space. The heater 47 is disposed in the exhaust pipe 3 of the heat engine 1, and the working fluid is heated by the thermal energy recovered from the exhaust gas. The upper space of the low temperature side cylinder 32 is a compression space. The working fluid cooled by the cooler 45 flows into the compression space. The regenerator 46 exchanges heat with the working fluid reciprocating between the expansion space and the compression space. Specifically, the regenerator 46 receives heat from the working fluid when the working fluid flows from the expansion space to the compression space, and releases the stored heat to the working fluid when the working fluid flows from the compression space to the expansion space. . Air is applied to the working fluid. However, the present invention is not limited to this, and a gas such as He, H2, or N2 can be applied to the working fluid.

次にスターリング機関1aの動作について説明する。加熱器47で作動流体が加熱されると、膨張して膨張ピストン21が圧下され、これにより駆動軸65の回動が行われる。次に膨張ピストン21が上昇行程に移ると、作動流体は加熱器47を通過して再生器46に移送され、そこで熱を放出して冷却器45へと流れる。冷却器45で冷却された作動流体は圧縮空間に流入し、さらに圧縮ピストン31の上昇行程に伴って圧縮される。このようにして圧縮された作動流体は、今度は再生器46から熱を奪いながら温度を上昇して加熱器47へ流れ込み、そこで再び加熱膨張せしめられる。すなわち、かかる作動流体の往復流動を通じてスターリング機関1aが動作する。尚、スターリング機関1aは、コネクティングロッド60をグラスホッパの機構50によって支持している。   Next, the operation of the Stirling engine 1a will be described. When the working fluid is heated by the heater 47, it expands and the expansion piston 21 is pressed down, whereby the drive shaft 65 is rotated. Next, when the expansion piston 21 moves to the ascending stroke, the working fluid passes through the heater 47 and is transferred to the regenerator 46 where heat is released and flows to the cooler 45. The working fluid cooled by the cooler 45 flows into the compression space, and is further compressed as the compression piston 31 moves upward. The working fluid thus compressed rises in temperature while taking heat from the regenerator 46 and flows into the heater 47 where it is heated and expanded again. That is, the Stirling engine 1a operates through the reciprocating flow of the working fluid. The Stirling engine 1a supports the connecting rod 60 by a grasshopper mechanism 50.

スターリング機関1aの冷却器45内には、冷媒通路W10を介して第2放熱器94との間で冷媒が循環する。ポンプP2は、冷媒をスターリング機関1aの冷却器45と第2放熱器94との間で冷媒を循環させるためのものである。このように、冷却器45を通過する冷媒が放熱器用送風通路74内に配置された第2放熱器94内を流れることにより、冷媒を第2放熱器94で放熱させることができる。特に、空調装置ACが駆動状態にあり、蒸発器81を通過して冷却された空気が第2放熱器94に流れる場合には、冷媒を効果的に放熱させることができる。これにより、スターリング機関1aの低温熱源として機能する冷却器45の温度を更に低下させることができる。これにより、例えば熱機関1の運転状態によって排気ガスが低温の場合であっても、冷却器45で冷却される作動流体の温度を更に冷却することにより、排熱の回収効率の低下を抑制できる。尚、冷媒は、水に限らず、二酸化炭素、フロン等であってもよい。   In the cooler 45 of the Stirling engine 1a, the refrigerant circulates with the second radiator 94 via the refrigerant passage W10. The pump P2 is for circulating the refrigerant between the cooler 45 and the second radiator 94 of the Stirling engine 1a. As described above, the refrigerant passing through the cooler 45 flows in the second radiator 94 disposed in the radiator air passage 74, so that the refrigerant can be radiated by the second radiator 94. In particular, when the air conditioner AC is in a driving state and the air cooled after passing through the evaporator 81 flows to the second radiator 94, the refrigerant can be radiated effectively. Thereby, the temperature of the cooler 45 that functions as a low-temperature heat source of the Stirling engine 1a can be further reduced. Thereby, for example, even when the exhaust gas is at a low temperature depending on the operating state of the heat engine 1, the temperature of the working fluid cooled by the cooler 45 can be further cooled to suppress a reduction in exhaust heat recovery efficiency. . The refrigerant is not limited to water but may be carbon dioxide, chlorofluorocarbon, or the like.

次に、ECU10が実行する第2放熱器94への風量制御について説明する。図4は、ECU10が実行する第2放熱器94への風量制御の一例を示したフローチャートである。尚、以下のフローチャートでは、空調装置ACが駆動している場合にECU10が実行する風量制御を説明する。   Next, air volume control to the second radiator 94 executed by the ECU 10 will be described. FIG. 4 is a flowchart showing an example of air volume control to the second radiator 94 executed by the ECU 10. In the following flowchart, the air volume control executed by the ECU 10 when the air conditioner AC is driven will be described.

ECU10は、現在の室温が要求値であるか否かを判定する(ステップS1)。具体的には、ECU10は、室温センサTSからの出力値に基づいて現在の室温を把握し、この現在の室温がユーザによって設定された所望の室温と同じであるか否かを判定する。肯定判定の場合には、車室内への風量は充分であるとして、ECU10は、風量制御弁V4の開度を増大してブロワーファン8から第2放熱器94へ流れる風量を増加させる(ステップS2)。これにより、スターリング機関1aの冷却器45を流れる冷媒を効果的に放熱することができ、スターリング機関1aでの排熱の回収効率の低下が抑制される。   The ECU 10 determines whether or not the current room temperature is a required value (step S1). Specifically, the ECU 10 grasps the current room temperature based on the output value from the room temperature sensor TS, and determines whether or not the current room temperature is the same as the desired room temperature set by the user. In the case of an affirmative determination, assuming that the air volume into the passenger compartment is sufficient, the ECU 10 increases the air volume flowing from the blower fan 8 to the second radiator 94 by increasing the opening of the air volume control valve V4 (step S2). ). Thereby, the refrigerant | coolant which flows through the cooler 45 of the Stirling engine 1a can be thermally radiated effectively, and the fall of the collection | recovery efficiency of the exhaust heat in the Stirling engine 1a is suppressed.

ステップS1で否定判定の場合には、ECU10は、現在の室温が要求値に向かって変化しているか否かを判定する(ステップS2)。具体的には、所定期間内での室温の変化から現在の室温が要求値に向かって変化しているか否かを判定する。肯定判定の場合には、車室内に案内される風量は充分であるとして、ECU10はステップS1の処理を実行する。これにより、スターリング機関1aでの排熱の回収効率の低下が抑制される。   When a negative determination is made in step S1, the ECU 10 determines whether or not the current room temperature is changing toward the required value (step S2). Specifically, it is determined whether or not the current room temperature is changing toward the required value from a change in room temperature within a predetermined period. If the determination is affirmative, the ECU 10 executes the process of step S1 assuming that the air volume guided into the vehicle compartment is sufficient. Thereby, the fall of the collection | recovery efficiency of the waste heat in the Stirling engine 1a is suppressed.

ステップS3で否定判定の場合には、車室内に案内される風量が不足していると判断して、ECU10は、第2放熱器94への風量の増大を中止する(ステップS4)。即ち、ECU10は、風量制御弁V4の開度を現状に維持する。次に、ECU10は、要求値に向かって変化する車室温度の変化率が所定値以下であるか否かを判定する(ステップS5)。具体的には、所定期間内での室温の変化率が所定値以下であるか否かを判定する。車室温度の変化率が所定値を超えている場合、即ちステップS5で否定判定の場合には、車室内への風量は確保されているとして、ECU10はステップS2の処理を実行する。   If the determination in step S3 is negative, the ECU 10 determines that the air volume guided into the passenger compartment is insufficient, and the ECU 10 stops increasing the air volume to the second radiator 94 (step S4). That is, the ECU 10 maintains the current opening of the air volume control valve V4. Next, the ECU 10 determines whether or not the rate of change of the passenger compartment temperature that changes toward the required value is equal to or less than a predetermined value (step S5). Specifically, it is determined whether or not the rate of change in room temperature within a predetermined period is less than or equal to a predetermined value. If the rate of change of the passenger compartment temperature exceeds a predetermined value, that is, if a negative determination is made in step S5, the ECU 10 executes the process of step S2 assuming that the air volume into the passenger compartment is secured.

車室温度の変化率が所定値以下の場合、即ちステップS5で肯定判定の場合には、ECU10は、第2放熱器94への風量を低減又は送風を停止する(ステップS6)。具体的には、風量制御弁V4により放熱器用送風通路74を閉じる方向に駆動するか、又は風量制御弁V4により放熱器用送風通路74を完全に閉じる。これにより、車室内の温度制御への影響を抑制できる。   When the rate of change in the passenger compartment temperature is equal to or lower than the predetermined value, that is, when an affirmative determination is made in step S5, the ECU 10 reduces the air volume to the second radiator 94 or stops blowing (step S6). Specifically, the air flow control valve V4 is driven to close the radiator air passage 74, or the air flow control valve V4 completely closes the heat radiator air passage 74. Thereby, the influence on the temperature control in a vehicle interior can be suppressed.

尚、上記制御は、所定条件下で繰り替えし実行される。このように、ECU10はスターリング機関1aでの排熱の回収効率の低下を抑制しつつ、車室の温度への悪影響も抑制する。   The above control is repeated and executed under predetermined conditions. Thus, ECU10 suppresses the bad influence to the temperature of a compartment, suppressing the fall of the recovery efficiency of exhaust heat in Stirling engine 1a.

図5は、実施例2の排熱回収システム100aの説明図である。尚、実施例1の排熱回収システム100と類似の構成については、類似の符号を付することにより重複する説明を省略する。   FIG. 5 is an explanatory diagram of the exhaust heat recovery system 100a according to the second embodiment. In addition, about the structure similar to the exhaust heat recovery system 100 of Example 1, the overlapping description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting a similar code | symbol.

図5に示すように、送風通路70aの放熱器用送風通路74aは、室内用送風通路72aから分岐して再びバイパス通路73aに合流している。また、室内用送風通路72aとバイパス通路73aとの合流部分は、第1放熱器93よりも上流側である。このように、送風通路70aは、ブロワーファン8により送風された空気を車外に案内しない。このため、車室への風量の低下を抑制できる。   As shown in FIG. 5, the radiator air passage 74a of the air passage 70a branches from the indoor air passage 72a and merges with the bypass passage 73a again. Further, the joining portion of the indoor air passage 72 a and the bypass passage 73 a is upstream of the first radiator 93. Thus, the air passage 70a does not guide the air blown by the blower fan 8 to the outside of the vehicle. For this reason, the fall of the airflow to a compartment can be suppressed.

例えば、スターリング機関1aでの排熱の回収効率よりも空調装置ACを駆動して車室温度の低下を優先する場合には、風量制御弁V4により放熱器用送風通路74aを閉じて温度調整弁V2によりバイパス通路73aを閉じる。これにより、ブロワーファン8からの空気は、蒸発器81のみを通過して冷却された空気を車室内に案内することができる。   For example, when the air conditioner AC is driven over the exhaust heat recovery efficiency of the Stirling engine 1a and priority is given to lowering the passenger compartment temperature, the air flow control valve V4 closes the radiator air passage 74a and the temperature adjustment valve V2. To close the bypass passage 73a. Thereby, the air from the blower fan 8 can guide only the air that has passed through the evaporator 81 and is cooled into the passenger compartment.

また、室温を上昇させる場合には、風量制御弁V4により放熱器用送風通路74aを全開の状態にし温度調整弁V2により室内用送風通路72aを閉じることにより、ブロワーファン8から室内用送風通路72aに流れた空気は第1放熱器93を通過して車室内に案内される。また、ブロワーファン8から放熱器用送風通路74aに流れた空気は第2放熱器94を通過して暖められ、更に第1放熱器93を通過して暖められて車室内に案内される。このように、放熱器用送風通路74aに流れる空気は、第2放熱器94、第1放熱器93の2箇所で暖められることになり、車室温度を効果的に上昇させることができる。また、上述したように、スターリング機関1aの冷却器45を通過する冷媒を冷却することができるので、熱機関1の排熱の回収効率の低下を抑制できる。   When raising the room temperature, the air flow control valve V4 fully opens the radiator air passage 74a and the temperature adjustment valve V2 closes the indoor air passage 72a, so that the blower fan 8 changes to the indoor air passage 72a. The flowing air passes through the first radiator 93 and is guided into the vehicle interior. The air flowing from the blower fan 8 to the radiator air passage 74a passes through the second radiator 94 and is warmed, and further passes through the first radiator 93 to be warmed and guided into the vehicle interior. Thus, the air flowing through the radiator air passage 74a is warmed at the two locations of the second radiator 94 and the first radiator 93, and the vehicle compartment temperature can be effectively increased. Moreover, since the refrigerant | coolant which passes the cooler 45 of the Stirling engine 1a can be cooled as mentioned above, the fall of the collection | recovery efficiency of the exhaust heat of the heat engine 1 can be suppressed.

このように、車室内を暖める場合には、スターリング機関1aでの排熱の回収効率の低下を抑制しながら車室内を効果的に暖めることができる。   As described above, when the vehicle interior is warmed, the vehicle interior can be effectively warmed while suppressing a reduction in the exhaust heat recovery efficiency in the Stirling engine 1a.

図6は、実施例3の排熱回収システム100bの説明図である。尚、実施例1の排熱回収システム100と類似の構成については、類似の符号を付することにより重複する説明を省略する。   FIG. 6 is an explanatory diagram of the exhaust heat recovery system 100b according to the third embodiment. In addition, about the structure similar to the exhaust heat recovery system 100 of Example 1, the overlapping description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting a similar code | symbol.

図6に示すように、送風通路70bは、室内用送風通路72bを有しており、実施例1と異なり、車外に送風する構成ではない。このため、ブロワーファン8からの風量は全て車室内に案内される。また、スターリング機関1aの冷却器45は、空調装置ACのサイクルと接続されている。即ち、空調装置ACに用いられている冷媒と、スターリング機関1aの冷却器45を流れる冷媒とが共通に用いられている。   As shown in FIG. 6, the air passage 70b has an indoor air passage 72b, and unlike the first embodiment, the air passage 70b is not configured to blow air outside the vehicle. For this reason, all the airflows from the blower fan 8 are guided into the passenger compartment. The cooler 45 of the Stirling engine 1a is connected to the cycle of the air conditioner AC. That is, the refrigerant used in the air conditioner AC and the refrigerant flowing through the cooler 45 of the Stirling engine 1a are commonly used.

図7は、空調装置ACとスターリング機関1aとの間を循環する冷媒の経路の説明図である。空調装置ACは、図7に示すように、蒸発器81、圧縮機82、凝縮器83、膨張弁84が設けられている。蒸発器81から膨張弁84の間を冷媒が循環する。圧縮機82は、熱機関1からベルトを介して伝達される駆動力によって冷媒を高温高圧に圧縮する。高温高圧となった冷媒は、凝縮器83に送られる。凝縮器83は、冷媒と外気との間で熱交換を行なうことで冷媒を冷却する。冷媒は、不図示の気液分離機により気液分離され、液相の冷媒のみが膨張弁84へと送られる。膨張弁84では、冷媒が減圧膨張される。減圧膨張された冷媒は、蒸発器81へと送られる。蒸発器81では、減圧膨張された冷媒を気化させて、その蒸発潜熱により空気を冷却する。   FIG. 7 is an explanatory diagram of a refrigerant path circulating between the air conditioner AC and the Stirling engine 1a. As shown in FIG. 7, the air conditioner AC is provided with an evaporator 81, a compressor 82, a condenser 83, and an expansion valve 84. A refrigerant circulates between the evaporator 81 and the expansion valve 84. The compressor 82 compresses the refrigerant to high temperature and high pressure by the driving force transmitted from the heat engine 1 through the belt. The refrigerant that has reached high temperature and pressure is sent to the condenser 83. The condenser 83 cools the refrigerant by exchanging heat between the refrigerant and the outside air. The refrigerant is gas-liquid separated by a gas-liquid separator (not shown), and only the liquid-phase refrigerant is sent to the expansion valve 84. In the expansion valve 84, the refrigerant is decompressed and expanded. The refrigerant expanded under reduced pressure is sent to the evaporator 81. In the evaporator 81, the refrigerant expanded under reduced pressure is vaporized, and the air is cooled by the latent heat of evaporation.

また、冷却器45は、冷媒通路W20を介して、空調装置ACとの間で冷媒が循環する。具体的には、冷媒の一部は、蒸発器81の上流側から冷却器45へと流れる。また、冷却器45を通過した冷媒は、蒸発器81の下流側に戻さる。このように、冷却器45と蒸発器81とは、並列に接続されているものと考えることができる。尚、冷媒通路W20上にはバルブV5が設けられており、ECU10がバルブV5の開度を制御することにより、スターリング機関1aの冷却器45を通過する冷媒の流量を調整することができる。   Further, the refrigerant circulates between the cooler 45 and the air conditioner AC through the refrigerant passage W20. Specifically, a part of the refrigerant flows from the upstream side of the evaporator 81 to the cooler 45. The refrigerant that has passed through the cooler 45 returns to the downstream side of the evaporator 81. Thus, it can be considered that the cooler 45 and the evaporator 81 are connected in parallel. A valve V5 is provided on the refrigerant passage W20, and the flow rate of the refrigerant passing through the cooler 45 of the Stirling engine 1a can be adjusted by the ECU 10 controlling the opening degree of the valve V5.

このように、空調装置ACの蒸発器81を利用して、スターリング機関1aの冷却器45内を通過する冷媒を放熱させることができる。これにより、排熱回収システム100b全体の構成を簡素化できる。また、冷却器45を通過する冷媒を冷却できるため、上述したように熱機関1からの排気ガスの温度が低い場合であっても、排熱の回収効率の低下を抑制できる。   Thus, the refrigerant passing through the cooler 45 of the Stirling engine 1a can be dissipated using the evaporator 81 of the air conditioner AC. Thereby, the structure of the whole waste heat recovery system 100b can be simplified. Moreover, since the refrigerant | coolant which passes the cooler 45 can be cooled, even if it is a case where the temperature of the exhaust gas from the heat engine 1 is low as mentioned above, the fall of the recovery efficiency of exhaust heat can be suppressed.

また、送風通路70bは、車外に空気を案内しないため、ブロワーファン8からの風量を全て車室に案内でき、車室内へ案内される風量を確保することができる。   Further, since the air passage 70b does not guide the air to the outside of the vehicle, all the airflow from the blower fan 8 can be guided to the passenger compartment, and the airflow guided into the passenger compartment can be ensured.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

1 熱機関
1a スターリング機関
3 排気管
45 冷却器
70 送風通路
72、72a、72b 室内用送風通路
73、73a、73b バイパス通路
74、74a 放熱器用送風通路
81 蒸発器
94 第2放熱器
100、100a、100b 排熱回収システム
V3 温度調整弁
V4 風量制御弁
W10、W20 冷媒通路


DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat engine 1a Stirling engine 3 Exhaust pipe 45 Cooler 70 Air supply path 72, 72a, 72b Indoor air supply path 73, 73a, 73b Bypass path 74, 74a Radiator air supply path 81 Evaporator 94 2nd heat sinks 100, 100a, 100b Waste heat recovery system V3 Temperature control valve V4 Air flow control valve W10, W20 Refrigerant passage


Claims (4)

熱機関の排気ガスから熱を受ける作動流体を冷却するための冷却器を有したスターリング機関と、
冷媒が通過する通路を介して前記冷却器に接続され前記冷却器との間で前記冷媒が循環する放熱器と、
前記熱機関が搭載された車両の室内に空気を送るためのファンの送風を前記放熱器に案内する放熱器用送風通路と、を備えた排熱回収システム。
A Stirling engine having a cooler for cooling the working fluid that receives heat from the exhaust gas of the heat engine;
A radiator that is connected to the cooler through a passage through which the refrigerant passes and in which the refrigerant circulates between the cooler,
An exhaust heat recovery system comprising: a radiator air passage that guides air to a radiator of a fan for sending air into a room of a vehicle on which the heat engine is mounted.
前記放熱器用送風通路に接続され前記ファンの送風を前記室内に案内する室内用送風通路と、
前記放熱器よりも上流側の前記放熱器用送風通路を開閉する制御弁と、を備えている、請求項1の排熱回収システム。
An indoor air passage that is connected to the radiator air passage and guides the air from the fan into the room;
The exhaust heat recovery system of Claim 1 provided with the control valve which opens and closes the said ventilation passage for heat radiators of the upstream from the said heat radiator.
前記室内用送風通路に配置され、前記熱機関を冷却するための冷媒が通過する室内用放熱器を備え、
前記放熱器用送風通路は、前記放熱器を通過した空気を前記室内用放熱器に案内する、請求項1又は2の排熱回収システム。
An indoor radiator that is disposed in the indoor air passage and through which a refrigerant for cooling the heat engine passes;
The exhaust heat recovery system according to claim 1 or 2, wherein the air blower passage for the radiator guides the air that has passed through the radiator to the radiator for the room.
熱機関の排気ガスから熱を受ける作動流体を冷却するための冷却器を有したスターリング機関と、
冷媒が通過する通路を介して前記冷却器に接続され、前記熱機関が搭載された車両の室内を冷却する空調装置の蒸発器と、を備えた排熱回収システム。

A Stirling engine having a cooler for cooling the working fluid that receives heat from the exhaust gas of the heat engine;
An exhaust heat recovery system comprising: an evaporator of an air conditioner that is connected to the cooler through a passage through which a refrigerant passes and that cools the interior of a vehicle on which the heat engine is mounted.

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