JP2017066918A - Waste heat recovery device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a waste heat recovery device that can suppress lowering of output even when an outside air temperature decreases.SOLUTION: A waste heat recovery device 1 includes: a Rankine cycle device 20 having an evaporator 24 for evaporating a working medium M by using cooling water C of an engine 10 as a heat source, an expander 26 for recovering power by expanding the working medium M made to flow out from the evaporator 24 and a condenser 28 for condensing the working medium M made to flow out from the expander 26 by using outer air A as a heat source; an outside air temperature detection section 60 for detecting an outside air temperature; water temperature lowering means 42, 48 for lowering a water temperature of the cooling water C to be supplied to the evaporator 24; and a control section 70 for controlling the operation of the water temperature lowering means 42, 48. When the outside air temperature detected by the outside air temperature detection section 60 is lower than a prescribed determination temperature, the control section 70 controls the water temperature lowering means 42, 48 so as to lower the water temperature of the cooling water C to be supplied to the evaporator 24.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、廃熱回収装置に関し、特にランキンサイクル装置を備える廃熱回収装置に関する。   The present invention relates to a waste heat recovery device, and more particularly to a waste heat recovery device including a Rankine cycle device.

ランキンサイクル装置を備える廃熱回収装置として、例えば特許文献1に記載された廃熱回収装置が知られている。特許文献1に記載された廃熱回収装置では、ランキンサイクル装置は、エンジンの冷却水を加熱用の熱源(高温側熱源)として用いて作動媒体を蒸発させる蒸発器と、蒸発器から流出した作動媒体を膨張させることによって動力を回収する膨張機と、外気を冷却用の熱源(低温側熱源)として用い、膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、を備えている。   As a waste heat recovery apparatus including a Rankine cycle device, for example, a waste heat recovery apparatus described in Patent Document 1 is known. In the waste heat recovery apparatus described in Patent Document 1, the Rankine cycle apparatus uses an engine cooling water as a heat source for heating (a high temperature side heat source) to evaporate the working medium, and an operation that flows out of the evaporator An expander that recovers power by expanding the medium, and a condenser that condenses the working medium that has flowed out of the expander using outside air as a heat source for cooling (low-temperature side heat source).

特開2014−238007号公報JP 2014-234007 A

上記のような廃熱回収装置においては、蒸発器での作動媒体の温度が高くなるほど、膨張機の入口における作動媒体の圧力(入口圧力)が大きくなる。また、凝縮器での作動媒体の温度が低くなるほど、膨張機の出口における作動媒体の圧力(出口圧力)が小さくなる。したがって、高温側熱源と低温側熱源の間の温度差が大きいほど、膨張機の出口圧力に対する入口圧力の比(膨張比)を大きくすることができ、サイクル効率の向上、及び出力(回収される動力)の増加を図ることができるとも考えられる。しかしながら、例えば極寒の環境下で廃熱回収装置が用いられた場合、外気温が極端に低下し、膨張比が大きくなり過ぎてしまい、膨張機の断熱効率が低下するおそれがある。この場合、膨張比が大きくなったことによるサイクル効率の向上の影響よりも、断熱効率の低下の影響の方が大きくなり、結果として出力が低下してしまうおそれがある。   In the waste heat recovery apparatus as described above, the pressure of the working medium at the inlet of the expander (inlet pressure) increases as the temperature of the working medium in the evaporator increases. Further, the lower the temperature of the working medium in the condenser, the smaller the pressure of the working medium at the outlet of the expander (outlet pressure). Therefore, as the temperature difference between the high temperature side heat source and the low temperature side heat source increases, the ratio of the inlet pressure to the outlet pressure of the expander (expansion ratio) can be increased, and the cycle efficiency can be improved and output (recovered). It is considered that the power can be increased. However, for example, when the waste heat recovery device is used in an extremely cold environment, the outside air temperature is extremely lowered, the expansion ratio becomes too large, and the heat insulation efficiency of the expander may be lowered. In this case, the influence of the reduction in the heat insulation efficiency becomes larger than the influence of the improvement in cycle efficiency due to the increase in the expansion ratio, and as a result, the output may be reduced.

本発明は、外気温が低下した場合でも出力の低下を抑制することができる廃熱回収装置を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the waste-heat recovery apparatus which can suppress the fall of an output even when external temperature falls.

本発明に係る廃熱回収装置は、エンジンの冷却水を熱源として用いて作動媒体を蒸発させる蒸発器と、蒸発器から流出した作動媒体を膨張させることによって動力を回収する膨張機と、外気を熱源として用い、膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、を有するランキンサイクル装置と、外気温を検出する外気温検出部と、蒸発器に供給される冷却水の水温を低下させる水温低下手段と、水温低下手段の動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、外気温検出部で検出された外気温が所定の判定温度よりも低い場合、蒸発器に供給される冷却水の水温が低下するように水温低下手段を制御する。   A waste heat recovery apparatus according to the present invention includes an evaporator that evaporates a working medium using engine cooling water as a heat source, an expander that recovers power by expanding the working medium flowing out of the evaporator, and outside air. A Rankine cycle device having a condenser that is used as a heat source and that condenses the working medium that has flowed out of the expander, an outside air temperature detector that detects the outside air temperature, and a water temperature that lowers the water temperature of the cooling water supplied to the evaporator And a control unit that controls the operation of the water temperature lowering unit. The control unit is a cooling unit that is supplied to the evaporator when the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting unit is lower than a predetermined determination temperature. The water temperature lowering means is controlled so that the water temperature decreases.

この廃熱回収装置では、外気温が判定温度よりも低下した場合、蒸発器に供給される冷却水の水温が低下する。これにより、膨張機の入口圧力を低下させることができ、その結果、断熱効率の低下の影響が大きくならない適正範囲まで膨張機の膨張比を低下させることが可能となる。したがって、この廃熱回収装置によれば、外気温が低下した場合でも出力の低下を抑制することが可能となる。   In this waste heat recovery apparatus, when the outside air temperature falls below the determination temperature, the temperature of the cooling water supplied to the evaporator is lowered. Thereby, the inlet pressure of the expander can be lowered, and as a result, the expansion ratio of the expander can be lowered to an appropriate range where the influence of the decrease in the heat insulation efficiency does not increase. Therefore, according to this waste heat recovery apparatus, it is possible to suppress a decrease in output even when the outside air temperature decreases.

また、本発明に係る廃熱回収装置は、膨張機の入口圧力を検出する入口圧力検出部と、膨張機の出口圧力を検出する出口圧力検出部と、を更に備え、制御部は、外気温検出部で検出された外気温が判定温度よりも低い場合、出口圧力検出部で検出された出口圧力に対する入口圧力検出部で検出された入口圧力の比が所定の設定値よりも小さくなるまで、蒸発器に供給される冷却水の水温が低下するように、水温低下手段を制御してもよい。この廃熱回収装置では、外気温が判定温度よりも低下した場合、膨張機の膨張比が設定値よりも小さくなるまで蒸発器に供給される冷却水の水温を低下させ、断熱効率の低下の影響が大きくならない適正範囲まで膨張機の膨張比を確実に低下させることができる。したがって、外気温が低下した場合でも、出力の低下を確実に抑制することが可能となる。   The waste heat recovery apparatus according to the present invention further includes an inlet pressure detector that detects an inlet pressure of the expander, and an outlet pressure detector that detects an outlet pressure of the expander, and the controller When the outside air temperature detected by the detection unit is lower than the determination temperature, until the ratio of the inlet pressure detected by the inlet pressure detection unit to the outlet pressure detected by the outlet pressure detection unit is smaller than a predetermined set value, The water temperature lowering means may be controlled so that the temperature of the cooling water supplied to the evaporator is lowered. In this waste heat recovery device, when the outside air temperature falls below the judgment temperature, the temperature of the cooling water supplied to the evaporator is lowered until the expansion ratio of the expander becomes smaller than the set value, and the heat insulation efficiency decreases. The expansion ratio of the expander can be reliably lowered to an appropriate range where the influence does not increase. Therefore, even when the outside air temperature decreases, it is possible to reliably suppress a decrease in output.

また、本発明に係る廃熱回収装置は、エンジン及び蒸発器の間で循環するように冷却水を流通させる冷却水流路を更に備え、水温低下手段は、冷却水の水温が開弁温度よりも高くなった場合にエンジンから冷却水流路への冷却水の流出を許容するサーモスタットを含み、制御部は、外気温検出部によって検出された外気温が判定温度よりも低い場合、サーモスタットの開弁温度を低下させてもよい。この廃熱回収装置によれば、外気温が判定温度よりも低下した場合、サーモスタットの開弁温度を低下させ、水温がより低い冷却水が冷却水流路を流通するようにすることで、蒸発器に供給される冷却水の水温を低下させることができる。   The waste heat recovery apparatus according to the present invention further includes a cooling water passage for circulating the cooling water so as to circulate between the engine and the evaporator, and the water temperature lowering means has a cooling water temperature higher than the valve opening temperature. Including a thermostat that allows the cooling water to flow out from the engine to the cooling water flow path when the temperature becomes high, and the control unit, when the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting unit is lower than the judgment temperature, the valve opening temperature of the thermostat May be reduced. According to this waste heat recovery apparatus, when the outside air temperature falls below the judgment temperature, the opening temperature of the thermostat is lowered, and the cooling water having a lower water temperature is circulated through the cooling water flow path, whereby the evaporator The water temperature of the cooling water supplied to can be lowered.

また、本発明に係る廃熱回収装置では、冷却水流路には、冷却水を冷却するラジエータが設けられ、冷却水流路は、ラジエータをバイパスするバイパス流路を有し、水温低下手段は、バイパス流路を流れる冷却水の流量を調整するバイパスバルブを含み、制御部は、外気温検出部によって検出された外気温が判定温度よりも低い場合、バイパス流路を流れる冷却水の流量が減少するようにバイパスバルブを制御してもよい。この廃熱回収装置によれば、外気温が判定温度よりも低下した場合、バイパス流路を流れる冷却水の流量を減少させ、ラジエータに供給される冷却水の流量を増加させることで、蒸発器に供給される冷却水の水温を低下させることができる。   In the waste heat recovery apparatus according to the present invention, the cooling water flow path is provided with a radiator for cooling the cooling water, the cooling water flow path has a bypass flow path for bypassing the radiator, and the water temperature lowering means is a bypass. The control unit includes a bypass valve that adjusts the flow rate of the cooling water flowing through the flow path, and the control unit reduces the flow rate of the cooling water flowing through the bypass flow path when the outside air temperature detected by the outside air temperature detection unit is lower than the determination temperature. As such, the bypass valve may be controlled. According to this waste heat recovery device, when the outside air temperature is lower than the determination temperature, the flow rate of the cooling water flowing through the bypass flow path is decreased, and the flow rate of the cooling water supplied to the radiator is increased. The water temperature of the cooling water supplied to can be lowered.

また、本発明に係る廃熱回収装置は、エンジン及び蒸発器の間で循環するように冷却水を流通させる冷却水流路を更に備え、冷却水流路には、冷却水を冷却するラジエータが設けられ、冷却水流路は、ラジエータをバイパスするバイパス流路を有し、水温低下手段は、バイパス流路を流れる冷却水の流量を調整するバイパスバルブを含み、制御部は、外気温検出部によって検出された外気温が判定温度よりも低い場合、バイパス流路を流れる冷却水の流量が減少するようにバイパスバルブを制御してもよい。この廃熱回収装置によれば、外気温が判定温度よりも低下した場合、バイパス流路を流れる冷却水の流量を減少させ、ラジエータに供給される冷却水の流量を増加させることで、蒸発器に供給される冷却水の水温を低下させることができる。   The waste heat recovery apparatus according to the present invention further includes a cooling water passage for circulating cooling water so as to circulate between the engine and the evaporator, and the cooling water passage is provided with a radiator for cooling the cooling water. The cooling water flow path has a bypass flow path that bypasses the radiator, the water temperature lowering means includes a bypass valve that adjusts the flow rate of the cooling water flowing through the bypass flow path, and the control unit is detected by the outside air temperature detection unit. When the outside air temperature is lower than the determination temperature, the bypass valve may be controlled so that the flow rate of the cooling water flowing through the bypass channel is reduced. According to this waste heat recovery device, when the outside air temperature is lower than the determination temperature, the flow rate of the cooling water flowing through the bypass flow path is decreased, and the flow rate of the cooling water supplied to the radiator is increased. The water temperature of the cooling water supplied to can be lowered.

本発明によれば、外気温が低下した場合でも出力の低下を抑制することができるランキンサイクル装置を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the Rankine-cycle apparatus which can suppress the fall of an output even when external temperature falls.

実施形態に係る廃熱回収装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the waste heat recovery apparatus which concerns on embodiment. 膨張機における膨張比と断熱効率の関係を表す模式的なグラフである。It is a typical graph showing the relationship between the expansion ratio and heat insulation efficiency in an expander. 図1の廃熱回収装置における通常モードの処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the normal mode in the waste heat recovery apparatus of FIG. 図1の廃熱回収装置における抑制制御モードの処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the suppression control mode in the waste heat recovery apparatus of FIG. 図1の廃熱回収装置におけるバイパス制御モードの処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the bypass control mode in the waste heat recovery apparatus of FIG. 変形例に係る廃熱回収装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the waste heat recovery apparatus which concerns on a modification.

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are used for the same or corresponding elements, and duplicate descriptions are omitted.

図1は、実施形態に係る廃熱回収装置1の概略構成図である。図1に示されるように、廃熱回収装置1は、エンジン10を備える車両に搭載される。適用される車両は、例えばトラック及びバス等の商用車であり、大型車両、中型車両、普通乗用車、小型車両、若しくは軽車両等であってもよい。エンジン10は、車両の駆動用のエンジンであり、例えばディーゼルエンジン又はガソリンエンジン等である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a waste heat recovery apparatus 1 according to the embodiment. As shown in FIG. 1, the waste heat recovery apparatus 1 is mounted on a vehicle including an engine 10. The applied vehicle is, for example, a commercial vehicle such as a truck and a bus, and may be a large vehicle, a medium vehicle, a normal passenger vehicle, a small vehicle, a light vehicle, or the like. The engine 10 is an engine for driving a vehicle, and is, for example, a diesel engine or a gasoline engine.

廃熱回収装置1は、ランキンサイクル装置20を備えている。ランキンサイクル装置20は、作動媒体流路30上に、作動媒体ポンプ22、蒸発器24、膨張機26、及び凝縮器28を有している。作動媒体流路30は、作動媒体ポンプ22、蒸発器24、膨張機26、及び凝縮器28の間で循環するように作動媒体Mを流通させる。作動媒体Mとしては、種々のものが用いられてよく、この例では、低沸点媒体である代替フロンが用いられている。   The waste heat recovery apparatus 1 includes a Rankine cycle apparatus 20. The Rankine cycle apparatus 20 includes a working medium pump 22, an evaporator 24, an expander 26, and a condenser 28 on the working medium flow path 30. The working medium channel 30 circulates the working medium M so as to circulate among the working medium pump 22, the evaporator 24, the expander 26, and the condenser 28. Various working media M may be used, and in this example, alternative chlorofluorocarbon, which is a low boiling point medium, is used.

作動媒体ポンプ22は、作動媒体Mを圧縮して送出(圧送)し、作動媒体流路30内において循環させる。蒸発器24は、作動媒体流路30において作動媒体ポンプ22の下流側に設けられている。蒸発器24は、エンジン10の冷却水Cを加熱用の熱源として用いる熱交換器であり、冷却水Cとの熱交換によって作動媒体Mを加熱して蒸発させる。冷却水Cは、後述する冷却水流路40を介して蒸発器24に供給される。   The working medium pump 22 compresses and sends out the working medium M (pressure feeding), and circulates it in the working medium flow path 30. The evaporator 24 is provided on the downstream side of the working medium pump 22 in the working medium flow path 30. The evaporator 24 is a heat exchanger that uses the cooling water C of the engine 10 as a heat source for heating, and heats and evaporates the working medium M by heat exchange with the cooling water C. The cooling water C is supplied to the evaporator 24 via a cooling water channel 40 described later.

膨張機26は、作動媒体流路30において蒸発器24の下流側に設けられている。膨張機26は、蒸発器24から流出した作動媒体Mを膨張させることによって動力を回収する。ここでの膨張機26は、タービンであり、蒸発器24で蒸発した作動媒体Mを膨張させつつ回転し、運動エネルギを動力として回収する。回収された運動エネルギは、機械出力として出力されてもよく、又は発電機によって変換されて電気出力として出力されてもよい。   The expander 26 is provided on the downstream side of the evaporator 24 in the working medium flow path 30. The expander 26 recovers power by expanding the working medium M that has flowed out of the evaporator 24. The expander 26 here is a turbine, rotates while expanding the working medium M evaporated by the evaporator 24, and collects kinetic energy as power. The recovered kinetic energy may be output as a machine output, or may be converted by a generator and output as an electrical output.

作動媒体流路30における膨張機26の上流側で且つ蒸発器24の下流側には、膨張機26の入口における作動媒体Mの圧力(入口圧力)を検出する入口圧力検出部32が設けられている。また、作動媒体流路30における膨張機26の下流側で且つ凝縮器28の上流側には、膨張機26の出口における作動媒体Mの圧力(出口圧力)を検出する出口圧力検出部34が設けられている。入口圧力検出部32及び出口圧力検出部34は、例えば、液体及び気体の圧力を計測することができる圧力センサによって構成されている。   An inlet pressure detector 32 that detects the pressure (inlet pressure) of the working medium M at the inlet of the expander 26 is provided on the upstream side of the expander 26 in the working medium flow path 30 and on the downstream side of the evaporator 24. Yes. In addition, an outlet pressure detector 34 that detects the pressure (outlet pressure) of the working medium M at the outlet of the expander 26 is provided on the downstream side of the expander 26 in the working medium flow path 30 and on the upstream side of the condenser 28. It has been. The inlet pressure detection part 32 and the outlet pressure detection part 34 are comprised by the pressure sensor which can measure the pressure of a liquid and gas, for example.

凝縮器28は、作動媒体流路30において膨張機26の下流側に設けられている。凝縮器28は、外気Aを冷却用の熱源として用い、膨張機26から流出した気相の作動媒体Mを冷却して凝縮させる。この例では、凝縮器28は、冷媒Rとの熱交換によって作動媒体Mを冷却する。冷媒Rは、外気Aを用いて冷却され、後述する冷媒流路50を介して凝縮器28に供給される。外気Aとしては、例えば車両が走行する際の走行風が利用される。   The condenser 28 is provided on the downstream side of the expander 26 in the working medium flow path 30. The condenser 28 uses the outside air A as a heat source for cooling, and cools and condenses the gas phase working medium M flowing out from the expander 26. In this example, the condenser 28 cools the working medium M by heat exchange with the refrigerant R. The refrigerant R is cooled using the outside air A and is supplied to the condenser 28 via a refrigerant flow path 50 described later. As the outside air A, for example, traveling wind when the vehicle travels is used.

廃熱回収装置1は、エンジン10及び蒸発器24の間で循環するように冷却水Cを流通させる冷却水流路40を更に備えている。冷却水流路40におけるエンジン10の下流側(出口)には、サーモスタット42が設けられている。サーモスタット42は、例えば電子制御式サーモスタットである。サーモスタット42は、エンジン10の出口における冷却水Cの水温を検出し、検出した冷却水Cの水温が開弁温度よりも高くなった場合に開弁して、エンジン10から冷却水流路40への冷却水Cの流出を許容する。一方、サーモスタット42は、検出した冷却水Cの水温が開弁温度以下の場合に閉弁して、エンジン10から冷却水流路40への冷却水Cの流出を遮断(阻止)する。   The waste heat recovery apparatus 1 further includes a cooling water passage 40 through which the cooling water C is circulated between the engine 10 and the evaporator 24. A thermostat 42 is provided on the downstream side (exit) of the engine 10 in the cooling water passage 40. The thermostat 42 is, for example, an electronically controlled thermostat. The thermostat 42 detects the water temperature of the cooling water C at the outlet of the engine 10, and opens when the detected water temperature of the cooling water C becomes higher than the valve opening temperature, from the engine 10 to the cooling water flow path 40. Allow the cooling water C to flow out. On the other hand, the thermostat 42 is closed when the detected water temperature of the cooling water C is equal to or lower than the valve opening temperature, and blocks (blocks) the outflow of the cooling water C from the engine 10 to the cooling water channel 40.

サーモスタット42の開弁温度は、後述する制御部70によって設定される。この開弁温度は、通常時(後述する通常モード)においては、ランキンサイクル装置20のサイクル効率を最大限高く保つために、エンジン10の信頼性が確保される範囲内で冷却水Cの水温が最大限高く保たれるように、設定される。通常時の開弁温度は、例えば80℃に設定される。   The valve opening temperature of the thermostat 42 is set by the control unit 70 described later. In the normal state (normal mode described later), the valve opening temperature is such that the water temperature of the cooling water C is within a range in which the reliability of the engine 10 is ensured in order to keep the cycle efficiency of the Rankine cycle device 20 as high as possible. Set to remain as high as possible. The normal valve opening temperature is set to 80 ° C., for example.

本実施形態の廃熱回収装置1では、後述するように、抑制制御モードにおいて、サーモスタット42の開弁温度が上記通常時の開弁温度よりも低い値に変更される。開弁温度が低下した場合、水温がより低い冷却水Cが冷却水流路40を流通する。これにより、冷却水流路40を流れる冷却水Cの水温が低下し、ひいては蒸発器24に供給される冷却水Cの水温が低下することとなる。すなわち、サーモスタット42は、蒸発器24に供給される冷却水Cの水温を低下させる水温低下手段を構成している。   In the waste heat recovery apparatus 1 of the present embodiment, as will be described later, in the suppression control mode, the valve opening temperature of the thermostat 42 is changed to a value lower than the normal valve opening temperature. When the valve opening temperature decreases, the cooling water C having a lower water temperature flows through the cooling water passage 40. Thereby, the water temperature of the cooling water C flowing through the cooling water flow path 40 is lowered, and as a result, the water temperature of the cooling water C supplied to the evaporator 24 is lowered. That is, the thermostat 42 constitutes a water temperature lowering unit that lowers the water temperature of the cooling water C supplied to the evaporator 24.

また、冷却水流路40における蒸発器24の下流側には、ラジエータ44が設けられている。ラジエータ44は、例えば車両が走行する際の走行風(外気)によって冷却水Cを冷却する。この冷却水流路40は、ラジエータ44をバイパスするバイパス流路46を有している。バイパス流路46には、バイパス流路46を流れる冷却水Cの流量を調整するバイパスバルブ48が設けられている。バイパスバルブ48は、例えば電磁弁又は電動弁等であり、後述する制御部70から入力される制御信号に従って開度を変更することで、バイパス流路46を流れる冷却水Cの流量を調整する。なお、本明細書において、「流量」とは、体積流量であってもよいし、質量流量であってもよい。   A radiator 44 is provided on the cooling water flow path 40 on the downstream side of the evaporator 24. The radiator 44 cools the cooling water C by, for example, traveling wind (outside air) when the vehicle travels. The cooling water channel 40 has a bypass channel 46 that bypasses the radiator 44. The bypass channel 46 is provided with a bypass valve 48 that adjusts the flow rate of the cooling water C flowing through the bypass channel 46. The bypass valve 48 is, for example, an electromagnetic valve or an electric valve, and adjusts the flow rate of the cooling water C flowing through the bypass flow path 46 by changing the opening according to a control signal input from the control unit 70 described later. In the present specification, the “flow rate” may be a volume flow rate or a mass flow rate.

バイパスバルブ48の開度が減少するほど、バイパス流路46を流れる冷却水Cの流量が減少し、ラジエータ44に流入する冷却水Cの流量が増加する。したがって、バイパスバルブ48の開度が減少した場合、冷却水流路40を流れる冷却水Cの水温が低下し、ひいては蒸発器24に供給される冷却水Cの水温が低下する。すなわち、バイパスバルブ48は、蒸発器24に供給される冷却水Cの水温を低下させる水温低下手段を構成している。なお、バイパスバルブ48の開度は、通常時においては、ランキンサイクル装置20のサイクル効率を最大限高く保つために、エンジン10の信頼性が確保される範囲内で冷却水Cの水温が最大限高く保たれるように、制御される。   As the opening degree of the bypass valve 48 decreases, the flow rate of the cooling water C flowing through the bypass channel 46 decreases, and the flow rate of the cooling water C flowing into the radiator 44 increases. Therefore, when the opening degree of the bypass valve 48 is decreased, the water temperature of the cooling water C flowing through the cooling water flow path 40 is lowered, and consequently the water temperature of the cooling water C supplied to the evaporator 24 is lowered. That is, the bypass valve 48 constitutes a water temperature lowering unit that lowers the water temperature of the cooling water C supplied to the evaporator 24. It should be noted that the opening degree of the bypass valve 48 is set so that the water temperature of the cooling water C is maximized within a range in which the reliability of the engine 10 is ensured in order to keep the cycle efficiency of the Rankine cycle device 20 as high as possible. Controlled to keep high.

本実施形態では、廃熱回収装置1は、冷媒流路50上に、サブラジエータ(熱交換器)52及び冷媒ポンプ54を更に備えている。冷媒流路50は、凝縮器28、サブラジエータ52、及び冷媒ポンプ54の間で循環するように冷媒Rを流通させる。サブラジエータ52は、外気Aとの熱交換によって冷媒Rを冷却する。冷媒ポンプ54は、冷媒Rを圧送して冷媒流路50内にて循環させる。   In the present embodiment, the waste heat recovery apparatus 1 further includes a sub-radiator (heat exchanger) 52 and a refrigerant pump 54 on the refrigerant flow path 50. The refrigerant flow path 50 circulates the refrigerant R so as to circulate among the condenser 28, the sub radiator 52, and the refrigerant pump 54. The sub-radiator 52 cools the refrigerant R by heat exchange with the outside air A. The refrigerant pump 54 pumps the refrigerant R and circulates it in the refrigerant flow path 50.

廃熱回収装置1は、外気Aの温度(外気温)を検出する外気温検出部60を更に備えている。外気温検出部60は、例えば、外気温を計測可能な温度センサによって構成されている。外気温検出部60は、外気温を検出可能な位置に設けられていればよく、例えばサブラジエータ52の吸気口の近傍等に設けられている。   The waste heat recovery apparatus 1 further includes an outside air temperature detection unit 60 that detects the temperature of the outside air A (outside air temperature). The outside air temperature detection unit 60 is configured by a temperature sensor that can measure the outside air temperature, for example. The outside air temperature detection unit 60 only needs to be provided at a position where the outside air temperature can be detected.

廃熱回収装置1は、少なくとも入口圧力検出部32、出口圧力検出部34、サーモスタット42、バイパスバルブ48、及び外気温検出部60に対して電気的に接続された制御部70を更に備えている。制御部70は、後述する図3〜図5のフローチャートに示される処理を実行する。制御部70は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、及びRAM(Random Access Memory)等を含むコンピュータにより構成されている。制御部70は、上記以外の要素に対して更に電気的に接続されていてもよい。   The waste heat recovery apparatus 1 further includes a control unit 70 that is electrically connected to at least the inlet pressure detection unit 32, the outlet pressure detection unit 34, the thermostat 42, the bypass valve 48, and the outside air temperature detection unit 60. . The control part 70 performs the process shown by the flowchart of FIGS. 3-5 mentioned later. The control unit 70 is configured by a computer including, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like. The control unit 70 may be further electrically connected to elements other than those described above.

次に、外気温の低下が廃熱回収装置1に与え得る影響について説明する。図2は、膨張機26における出口圧力に対する入口圧力の比(膨張比)と断熱効率の関係を表す模式的なグラフである。廃熱回収装置1においては、蒸発器24での作動媒体Mの温度が高くなるほど、膨張機26の入口圧力が大きくなる。また、凝縮器28での作動媒体Mの温度が低くなるほど、膨張機26の出口圧力が小さくなる。したがって、外気温が低下し、冷却水C(高温側熱源)と外気A(低温側熱源)の間の温度差が大きくなるほど、膨張機26の膨張比を大きくすることができ、サイクル効率の向上、及び出力(回収される動力)の増加を図ることができるとも考えられる。   Next, the influence which the fall of external temperature may have on the waste heat recovery apparatus 1 is demonstrated. FIG. 2 is a schematic graph showing the relationship between the ratio of the inlet pressure to the outlet pressure (expansion ratio) in the expander 26 and the heat insulation efficiency. In the waste heat recovery apparatus 1, the inlet pressure of the expander 26 increases as the temperature of the working medium M in the evaporator 24 increases. Moreover, the outlet pressure of the expander 26 decreases as the temperature of the working medium M in the condenser 28 decreases. Therefore, the expansion ratio of the expander 26 can be increased and the cycle efficiency can be improved as the outside air temperature decreases and the temperature difference between the cooling water C (high temperature side heat source) and the outside air A (low temperature side heat source) increases. It is also considered that the output (power recovered) can be increased.

しかしながら、一般的に、真夏から寒冷地の真冬のような極寒の環境下までの外気温範囲(例えば、−20℃〜30℃)すべてに対応する膨張比の範囲にて、断熱効率が高くなるように膨張機26を設計することは難しい。このため、図2に示されるように、膨張機26には、断熱効率を比較的高く保つことができる膨張比の範囲(適正範囲)Pが存在する。すなわち、高温側熱源と低温側熱源との温度差が小さく、膨張比が適正範囲Pを超えて小さくなった場合、不足膨張により断熱効率が低下する。一方、高温側熱源と低温側熱源との温度差が大きく、膨張比が適正範囲Pを超えて大きくなった場合、過膨張により断熱効率が低下する。   However, in general, the heat insulation efficiency becomes high in the expansion ratio range corresponding to all the outside air temperature range (for example, −20 ° C. to 30 ° C.) from the midsummer to the extreme cold environment such as the midwinter in the cold region. Thus, it is difficult to design the expander 26. Therefore, as shown in FIG. 2, the expander 26 has an expansion ratio range (appropriate range) P in which the heat insulation efficiency can be kept relatively high. That is, when the temperature difference between the high temperature side heat source and the low temperature side heat source is small and the expansion ratio becomes smaller than the appropriate range P, the heat insulation efficiency is lowered due to insufficient expansion. On the other hand, when the temperature difference between the high temperature side heat source and the low temperature side heat source is large and the expansion ratio exceeds the appropriate range P, the heat insulation efficiency is reduced due to overexpansion.

したがって、一般的な廃熱回収装置を極寒の環境下で用いる場合、外気温が極端に低下し、膨張機26の膨張比が適正範囲Pを超えて大きくなることで、膨張機26の断熱効率が低下するおそれがある。この場合、膨張比が大きくなったことによるサイクル効率の向上の影響よりも、断熱効率の低下の影響の方が大きくなり、結果として出力が低下してしまうおそれがある。   Therefore, when a general waste heat recovery device is used in an extremely cold environment, the outside air temperature is extremely lowered, and the expansion ratio of the expander 26 increases beyond the appropriate range P, so that the heat insulation efficiency of the expander 26 is increased. May decrease. In this case, the influence of the reduction in the heat insulation efficiency becomes larger than the influence of the improvement in cycle efficiency due to the increase in the expansion ratio, and as a result, the output may be reduced.

これに対し、本実施形態の廃熱回収装置1は、以下に説明する処理を行うことで、外気温が低下した場合でも、高断熱効率を保てる適正な適正範囲Pまで膨張機26の膨張比を低下させることができるように構成されている。以下では、廃熱回収装置1による処理を説明する。図3〜図5は、廃熱回収装置1による各処理を示すフローチャートである。これらの処理は、制御部70によって行われる。初期状態においては、制御モードは通常モードとなっている。   On the other hand, the waste heat recovery apparatus 1 according to the present embodiment performs the processing described below, so that the expansion ratio of the expander 26 is maintained to an appropriate appropriate range P that can maintain high heat insulation efficiency even when the outside air temperature decreases. It is comprised so that can be reduced. Below, the process by the waste heat recovery apparatus 1 is demonstrated. 3-5 is a flowchart which shows each process by the waste heat recovery apparatus 1. FIG. These processes are performed by the control unit 70. In the initial state, the control mode is the normal mode.

図3に示されるように、まず、エンジン10の回転数が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する(S11)。この閾値は、例えば500min−1に設定されている。エンジン10の回転数が当該閾値よりも大きい場合(S11でYES)にはステップS12に進み、エンジン10の回転数が当該閾値以下である場合(S11でNO)にはステップS14に進む。   As shown in FIG. 3, first, it is determined whether or not the rotational speed of the engine 10 is larger than a predetermined threshold (S11). This threshold is set to 500 min−1, for example. If the rotational speed of the engine 10 is greater than the threshold value (YES in S11), the process proceeds to step S12. If the rotational speed of the engine 10 is equal to or less than the threshold value (NO in S11), the process proceeds to step S14.

ステップS12では、外気温検出部60によって検出された外気温が所定の判定温度よりも低いか否かを判定する。外気温が判定温度よりも低い場合(S12でYES)にはステップS13に進み、外気温が判定温度以上である場合(S11でNO)にはステップS14に進む。ステップS13では、制御モードを抑制制御モードに切り替え、通常モードを終了する。抑制制御モードでは、後述するように、冷却水Cの水温を低下させるための処理が行われる。   In step S12, it is determined whether or not the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting unit 60 is lower than a predetermined determination temperature. If the outside air temperature is lower than the determination temperature (YES in S12), the process proceeds to step S13. If the outside air temperature is equal to or higher than the determination temperature (NO in S11), the process proceeds to step S14. In step S13, the control mode is switched to the suppression control mode, and the normal mode is terminated. In the suppression control mode, a process for lowering the water temperature of the cooling water C is performed as described later.

ステップS12における上記判定温度は、冷却水Cの水温を低下させるための処理を開始するか否かを適切に判定するために、予め設定された値である。判定温度は、実験、過去の実績及び経験、並びにシミュレーション等に基づいて定められてよく、例えば−5℃に設定されている。なお、判定温度は、固定の値であってもよいし、変動する値であってもよい。   The determination temperature in step S12 is a value set in advance in order to appropriately determine whether or not to start the process for reducing the water temperature of the cooling water C. The determination temperature may be determined based on experiments, past results and experiences, simulations, and the like, and is set to −5 ° C., for example. Note that the determination temperature may be a fixed value or a fluctuating value.

ステップS14では、サーモスタット42の開弁温度を通常時の値に設定すると共に、バイパスバルブ48の開度を通常時の開度に設定する。その後、ステップS11に戻り、通常モードの各処理を再度実行する。   In step S14, the opening temperature of the thermostat 42 is set to a normal value, and the opening degree of the bypass valve 48 is set to a normal opening degree. Then, it returns to step S11 and performs each process of normal mode again.

図4に示されるように、抑制制御モードでは、まず、入口圧力検出部32で検出された入口圧力、及び出口圧力検出部34で検出された出口圧力から膨張機26の膨張比を算出する(S21)。次いで、算出した膨張比が所定の設定値よりも大きいか否かを判定する(S22)。膨張比が当該設定値以下である場合(S22でNO)には、制御モードを通常モードに切り替え(S23)、抑制制御モードを終了する。一方、膨張比が当該設定値よりも大きい場合(S22でYES)には、ステップS24に進む。   As shown in FIG. 4, in the suppression control mode, first, the expansion ratio of the expander 26 is calculated from the inlet pressure detected by the inlet pressure detector 32 and the outlet pressure detected by the outlet pressure detector 34 ( S21). Next, it is determined whether or not the calculated expansion ratio is greater than a predetermined set value (S22). When the expansion ratio is equal to or lower than the set value (NO in S22), the control mode is switched to the normal mode (S23), and the suppression control mode is terminated. On the other hand, when the expansion ratio is larger than the set value (YES in S22), the process proceeds to step S24.

ステップS22における上記設定値は、適正範囲Pまで膨張比が低下したか否かを適切に判定するために、予め設定された値である。この設定値は、実験、過去の実績及び経験、並びにシミュレーション等に基づいて定められてよく、例えば10に設定されている。なお、この設定値は、固定の値であってもよいし、変動する値であってもよい。   The set value in step S22 is a value set in advance in order to appropriately determine whether or not the expansion ratio has decreased to the appropriate range P. This set value may be determined based on experiments, past results and experience, simulation, and the like, and is set to 10, for example. The set value may be a fixed value or a variable value.

ステップS24では、サーモスタット42の開弁温度が所定の下限温度よりも大きいか否かを判定する。サーモスタット42の開弁温度が下限温度よりも大きい場合(S24でYES)にはステップS25に進む。一方、開弁温度が下限温度以下である場合(S24でNO)には、開弁温度をこれ以上低下させることができないと判断し、ステップS26に進む。ステップS24における上記下限温度は、抑制制御モードを終了してバイパス制御モードを開始するか否かを適切に判定するための値であり、例えば70℃に設定されている。   In step S24, it is determined whether the valve opening temperature of the thermostat 42 is higher than a predetermined lower limit temperature. When the valve opening temperature of the thermostat 42 is higher than the lower limit temperature (YES in S24), the process proceeds to step S25. On the other hand, when the valve opening temperature is equal to or lower than the lower limit temperature (NO in S24), it is determined that the valve opening temperature cannot be further reduced, and the process proceeds to step S26. The lower limit temperature in step S24 is a value for appropriately determining whether to end the suppression control mode and start the bypass control mode, and is set to 70 ° C., for example.

ステップS25では、サーモスタット42の開弁温度を低下させる。例えば、サーモスタット42の開弁温度を所定値(例えば、5℃)だけ低下させる。これにより、冷却水流路40を流れる冷却水Cの水温が低下し、ひいては蒸発器24に供給される冷却水Cの水温が低下することとなる。その後、ステップS21に戻り、抑制制御モードの各処理を再度実行する。ステップS26では、制御モードをバイパス制御モードに切り替え、抑制制御モードを終了する。   In step S25, the valve opening temperature of the thermostat 42 is lowered. For example, the valve opening temperature of the thermostat 42 is decreased by a predetermined value (for example, 5 ° C.). Thereby, the water temperature of the cooling water C flowing through the cooling water flow path 40 is lowered, and as a result, the water temperature of the cooling water C supplied to the evaporator 24 is lowered. Then, it returns to step S21 and performs each process of suppression control mode again. In step S26, the control mode is switched to the bypass control mode, and the suppression control mode is terminated.

図5に示されるように、バイパス制御モードでは、まず、ステップS21,S22と同様に、膨張比を算出し(S31)、算出した膨張比が所定の設定値よりも大きいか否かを判定する(S32)。膨張比が当該設定値以下である場合(S32でNO)には、制御モードを通常モードに切り替え(S36)、バイパス制御モードを終了する。一方、膨張比が当該設定値よりも大きい場合(S32でYES)には、ステップS33に進む。ステップS32の設定値としては、例えば上記ステップS22の設定値と同一の値が用いられる。   As shown in FIG. 5, in the bypass control mode, first, similarly to steps S21 and S22, an expansion ratio is calculated (S31), and it is determined whether or not the calculated expansion ratio is larger than a predetermined set value. (S32). If the expansion ratio is less than or equal to the set value (NO in S32), the control mode is switched to the normal mode (S36), and the bypass control mode is terminated. On the other hand, when the expansion ratio is larger than the set value (YES in S32), the process proceeds to step S33. As the set value in step S32, for example, the same value as the set value in step S22 is used.

ステップS33では、バイパスバルブ48の開度が所定の最小開度よりも大きいか否かを判定する。開度が最小開度よりも大きい場合(S33でYES)には、ステップS34に進む。一方、開度が最小開度以下である場合(S33でNO)には、バイパスバルブ48の開度をこれ以上減少させることができないと判断し、ステップS35に進む。この最小開度は、後述する廃熱回収抑制処理を実行してバイパス制御モードを終了するか否かを適切に判定するための値であり、例えば50%に設定されている。   In step S33, it is determined whether or not the opening degree of the bypass valve 48 is larger than a predetermined minimum opening degree. If the opening is larger than the minimum opening (YES in S33), the process proceeds to step S34. On the other hand, when the opening degree is equal to or smaller than the minimum opening degree (NO in S33), it is determined that the opening degree of the bypass valve 48 cannot be further reduced, and the process proceeds to step S35. This minimum opening is a value for appropriately determining whether or not to terminate the bypass control mode by executing the waste heat recovery suppression process described later, and is set to 50%, for example.

ステップS34では、バイパスバルブ48の開度を変更することによって、バイパス流路46を流れる冷却水Cの流量が減少するようにバイパスバルブ48を制御する。例えば、バイパスバルブ48の開度を所定値(例えば、5%)だけ減少させる。これにより、冷却水流路40を流れる冷却水Cの水温が低下し、ひいては蒸発器24に供給される冷却水Cの水温が低下することとなる。その後、ステップS31に戻り、バイパス制御モードの各処理を再度実行する。   In step S34, the bypass valve 48 is controlled so that the flow rate of the cooling water C flowing through the bypass flow path 46 is decreased by changing the opening degree of the bypass valve 48. For example, the opening degree of the bypass valve 48 is decreased by a predetermined value (for example, 5%). Thereby, the water temperature of the cooling water C flowing through the cooling water flow path 40 is lowered, and as a result, the water temperature of the cooling water C supplied to the evaporator 24 is lowered. Then, it returns to step S31 and performs each process of bypass control mode again.

ステップS35では、廃熱回収抑制処理を実行する。例えば、作動媒体ポンプ22の作動を停止させる、又は作動媒体ポンプ22の吐出量を減少させる。これにより、廃熱回収装置1による廃熱回収が抑制される。廃熱回収抑制処理の実行後、制御モードを通常モードに切り替え(S36)、バイパス制御モードを終了する。   In step S35, waste heat recovery suppression processing is executed. For example, the operation of the working medium pump 22 is stopped, or the discharge amount of the working medium pump 22 is decreased. Thereby, waste heat recovery by the waste heat recovery apparatus 1 is suppressed. After execution of the waste heat recovery suppression process, the control mode is switched to the normal mode (S36), and the bypass control mode is terminated.

以上、廃熱回収装置1では、外気温が判定温度よりも低下した場合、蒸発器24に供給される冷却水Cの水温が低下する。これにより、膨張機26の入口圧力を低下させることができ、その結果、断熱効率の低下の影響が大きくならない適正範囲Pまで膨張機26の膨張比を低下させることが可能となる。したがって、廃熱回収装置1によれば、外気温が低下した場合でも出力の低下を抑制することが可能となる。   As described above, in the waste heat recovery apparatus 1, when the outside air temperature is lower than the determination temperature, the water temperature of the cooling water C supplied to the evaporator 24 is lowered. As a result, the inlet pressure of the expander 26 can be lowered, and as a result, the expansion ratio of the expander 26 can be lowered to an appropriate range P where the influence of a decrease in the heat insulation efficiency does not increase. Therefore, according to the waste heat recovery apparatus 1, it is possible to suppress a decrease in output even when the outside air temperature decreases.

また、廃熱回収装置1では、外気温が判定温度よりも低下した場合、膨張機26の膨張比が設定値よりも小さくなるまで蒸発器24に供給される冷却水Cの水温を低下させ、断熱効率の低下の影響が大きくならない適正範囲Pまで膨張機26の膨張比を確実に低下させることができる。したがって、廃熱回収装置1によれば、外気温が低下した場合でも、出力の低下を確実に抑制することが可能となる。   Further, in the waste heat recovery apparatus 1, when the outside air temperature is lower than the determination temperature, the water temperature of the cooling water C supplied to the evaporator 24 is lowered until the expansion ratio of the expander 26 becomes smaller than a set value. The expansion ratio of the expander 26 can be reliably reduced to an appropriate range P where the influence of the decrease in the heat insulation efficiency does not increase. Therefore, according to the waste heat recovery apparatus 1, it is possible to reliably suppress a decrease in output even when the outside air temperature decreases.

また、廃熱回収装置1によれば、外気温が判定温度よりも低下した場合、サーモスタット42の開弁温度を低下させ、水温がより低い冷却水Cが冷却水流路40を流通するようにすることで、蒸発器24に供給される冷却水Cの水温を低下させることができる。   Further, according to the waste heat recovery apparatus 1, when the outside air temperature falls below the determination temperature, the valve opening temperature of the thermostat 42 is lowered, and the cooling water C having a lower water temperature flows through the cooling water passage 40. Thereby, the water temperature of the cooling water C supplied to the evaporator 24 can be reduced.

また、廃熱回収装置1によれば、外気温が判定温度よりも低下した場合、バイパス流路46を流れる冷却水Cの流量を減少させ、ラジエータ44に供給される冷却水Cの流量を増加させることで、蒸発器24に供給される冷却水Cの水温を低下させることができる。   Further, according to the waste heat recovery apparatus 1, when the outside air temperature is lower than the determination temperature, the flow rate of the cooling water C flowing through the bypass channel 46 is decreased, and the flow rate of the cooling water C supplied to the radiator 44 is increased. By doing so, the water temperature of the cooling water C supplied to the evaporator 24 can be lowered.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments. The present invention can be modified without departing from the scope described in the claims or applied to other embodiments. May be.

図6は、変形例に係る廃熱回収装置の概略構成図である。例えば、図6に示されるように、本発明は、廃熱回収装置1Aのように構成されていてもよい。変形例の廃熱回収装置1Aは、冷却水流路40におけるラジエータ44の上流側の流路とバイパス流路46との分流位置にバイパスバルブ48Aが設けられている点で上記実施形態の廃熱回収装置1と相違する。バイパスバルブ48Aは、例えば三方弁であり、ラジエータ44の上流側の流路とバイパス流路46との間で冷却水Cが流れる流路を切り替えることにより、バイパス流路46を流れる冷却水Cの流量を調整する。つまり、廃熱回収装置1Aにおいては、上記ステップS34に相当する処理では、制御部70は、バイパスバルブ48により冷却水Cが流れる流路を切り替えることによって、バイパス流路46を流れる冷却水Cの流量が減少するようにバイパスバルブ48を制御する。   FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a waste heat recovery apparatus according to a modification. For example, as shown in FIG. 6, the present invention may be configured as a waste heat recovery apparatus 1A. The waste heat recovery apparatus 1 </ b> A of the modified example has the waste heat recovery of the above embodiment in that a bypass valve 48 </ b> A is provided at a branching position between the flow path upstream of the radiator 44 and the bypass flow path 46 in the cooling water flow path 40. Different from the device 1. The bypass valve 48A is, for example, a three-way valve, and switches the flow path of the cooling water C between the flow path on the upstream side of the radiator 44 and the bypass flow path 46, thereby allowing the cooling water C flowing through the bypass flow path 46 to flow. Adjust the flow rate. That is, in the waste heat recovery apparatus 1 </ b> A, in the process corresponding to step S <b> 34, the control unit 70 switches the flow path for the cooling water C through the bypass valve 48, thereby changing the cooling water C flowing through the bypass flow path 46. The bypass valve 48 is controlled so that the flow rate decreases.

廃熱回収装置1Aによっても、上記実施形態と同様に、外気温が低下した場合でも出力の低下を抑制することが可能となる。また、冷却水流路40を流れる冷却水Cの全量をバイパス流路46へ流入させることで、ラジエータ44により冷却水Cが冷却されることを回避し、冷却水流路40を流れる冷却水Cの水温が低下することを抑制することができる。その結果、高温側熱源である冷却水Cの水温を高く保つことができ、蒸発器24に流入した作動媒体Mを一層好適に加熱して蒸発させることも可能となる。   Even with the waste heat recovery apparatus 1A, similarly to the above embodiment, it is possible to suppress a decrease in output even when the outside air temperature decreases. Further, by flowing the entire amount of the cooling water C flowing through the cooling water channel 40 into the bypass channel 46, the cooling water C is prevented from being cooled by the radiator 44, and the water temperature of the cooling water C flowing through the cooling water channel 40 is Can be suppressed. As a result, the water temperature of the cooling water C that is the high-temperature side heat source can be kept high, and the working medium M that has flowed into the evaporator 24 can be more suitably heated and evaporated.

上記実施形態では、水量低下手段としてサーモスタット42及びバイパスバルブ48の両方を用いたが、いずれか一方のみを用いてもよい。水量低下手段としてサーモスタット42のみを用いる場合、ラジエータ44、バイパス流路46、又はバイパスバルブ48は省略されてもよい。   In the above embodiment, both the thermostat 42 and the bypass valve 48 are used as the water amount reducing means, but only one of them may be used. When only the thermostat 42 is used as the water amount lowering means, the radiator 44, the bypass passage 46, or the bypass valve 48 may be omitted.

上記実施形態では、サーモスタット42の開弁温度を低下させる抑制制御モード(図4参照)を先に実行し、膨張比が設定値よりも未だ大きい場合にバイパスバルブ48の開度を変更するバイパス制御モード(図5参照)を更に実行したが、これとは逆に、バイパス制御モードを先に実行してもよいし、あるいは、抑制制御モード及びバイパス制御モードを同時に実行してもよい。   In the above embodiment, the suppression control mode (see FIG. 4) for lowering the valve opening temperature of the thermostat 42 is executed first, and the opening degree of the bypass valve 48 is changed when the expansion ratio is still larger than the set value. Although the mode (see FIG. 5) is further executed, on the contrary, the bypass control mode may be executed first, or the suppression control mode and the bypass control mode may be executed simultaneously.

上記実施形態では、外気温が判定温度よりも低下した場合、膨張機26の膨張比が設定値よりも小さくなるまで蒸発器24に供給される冷却水Cの水温が低下するように、水量低下手段を制御したが、これに限定されない。膨張比が実際に適正範囲Pまで低下したか否を判定することなく、水量低下手段を制御してもよい。要は、外気温検出部60で検出された外気温が判定温度よりも低い場合に、蒸発器24に供給される冷却水Cの水温が低下すればよい。   In the above embodiment, when the outside air temperature is lower than the determination temperature, the water amount is decreased so that the temperature of the cooling water C supplied to the evaporator 24 is decreased until the expansion ratio of the expander 26 becomes smaller than the set value. Although the means is controlled, the present invention is not limited to this. The water amount reducing means may be controlled without determining whether or not the expansion ratio has actually decreased to the appropriate range P. In short, when the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting unit 60 is lower than the determination temperature, the water temperature of the cooling water C supplied to the evaporator 24 may be lowered.

上記実施形態では、凝縮器28において外気Aと冷媒Rとの熱交換によって作動媒体Mを冷却したが、凝縮器28としては、外気Aを冷却用の熱源として用いるものであればよく、例えば外気Aを用いて作動媒体Mを直接冷却する空冷式のものであってもよい。また、上記抑制制御モードを実施しても冷却水Cの水温が適正範囲Pまで低下しない場合、エンジン10の出力を制限する制御を実施してもよい。   In the above embodiment, the working medium M is cooled by heat exchange between the outside air A and the refrigerant R in the condenser 28. However, the condenser 28 only needs to use the outside air A as a heat source for cooling. An air-cooling type that directly cools the working medium M using A may be used. Further, when the water temperature of the cooling water C does not decrease to the appropriate range P even when the suppression control mode is performed, control for limiting the output of the engine 10 may be performed.

上記実施形態では、冷却水Cの水温が開弁温度よりも高くなった場合、サーモスタット42の開度を0%(閉弁)から100%(開弁)に変更し、エンジン10から冷却水流路40への冷却水Cの流出を許容したが、サーモスタット42の開度を連続的に又は段階的に変更してもよい。例えば、冷却水Cの水温と開弁温度との間の差分が大きくなるほどサーモスタット42の開度が大きくなるように、サーモスタット42の開度を連続的に又は段階的に(例えば、3つ以上の設定値の間で)変更してもよい。   In the above embodiment, when the temperature of the cooling water C becomes higher than the valve opening temperature, the opening degree of the thermostat 42 is changed from 0% (closed) to 100% (opened), and the cooling water flow path from the engine 10 is changed. Although the outflow of the cooling water C to 40 is permitted, the opening degree of the thermostat 42 may be changed continuously or stepwise. For example, the opening degree of the thermostat 42 is increased continuously or stepwise (for example, three or more) so that the opening degree of the thermostat 42 increases as the difference between the water temperature of the cooling water C and the valve opening temperature increases. It may be changed (between set values).

1…廃熱回収装置、10…エンジン、20…ランキンサイクル装置、24…蒸発器、26…膨張機、28…凝縮器、32…入口圧力検出部、34…出口圧力検出部、40…冷却水流路、42…サーモスタット、44…ラジエータ、46…バイパス流路、48…バイパスバルブ、60…外気温検出部、70…制御部、A…外気、C…冷却水、M…作動媒体。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Waste heat recovery apparatus, 10 ... Engine, 20 ... Rankine cycle apparatus, 24 ... Evaporator, 26 ... Expander, 28 ... Condenser, 32 ... Inlet pressure detection part, 34 ... Outlet pressure detection part, 40 ... Cooling water flow Road, 42 ... Thermostat, 44 ... Radiator, 46 ... Bypass flow path, 48 ... Bypass valve, 60 ... Outside air temperature detection part, 70 ... Control part, A ... Outside air, C ... Cooling water, M ... Working medium.

Claims (5)

エンジンの冷却水を熱源として用いて作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器から流出した前記作動媒体を膨張させることによって動力を回収する膨張機と、外気を熱源として用い、前記膨張機から流出した前記作動媒体を凝縮させる凝縮器と、を有するランキンサイクル装置と、
外気温を検出する外気温検出部と、
前記蒸発器に供給される前記冷却水の水温を低下させる水温低下手段と、
前記水温低下手段の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記外気温検出部で検出された外気温が所定の判定温度よりも低い場合、前記蒸発器に供給される前記冷却水の水温が低下するように前記水温低下手段を制御する、廃熱回収装置。
An evaporator that evaporates the working medium using engine cooling water as a heat source, an expander that recovers power by expanding the working medium that has flowed out of the evaporator, and an outside air that is used as a heat source from the expander A Rankine cycle device having a condenser for condensing the outflowing working medium;
An outside air temperature detector for detecting outside air temperature,
Water temperature lowering means for lowering the temperature of the cooling water supplied to the evaporator;
A controller for controlling the operation of the water temperature lowering means,
The controller is
When the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting unit is lower than a predetermined determination temperature, the waste heat recovery device controls the water temperature lowering means so that the water temperature of the cooling water supplied to the evaporator is lowered. .
前記膨張機の入口圧力を検出する入口圧力検出部と、
前記膨張機の出口圧力を検出する出口圧力検出部と、を更に備え、
前記制御部は、
前記外気温検出部で検出された外気温が前記判定温度よりも低い場合、前記出口圧力検出部で検出された前記出口圧力に対する前記入口圧力検出部で検出された前記入口圧力の比が所定の設定値よりも小さくなるまで、前記蒸発器に供給される前記冷却水の水温が低下するように、前記水温低下手段を制御する、請求項1記載の廃熱回収装置。
An inlet pressure detector for detecting an inlet pressure of the expander;
An outlet pressure detector that detects an outlet pressure of the expander,
The controller is
When the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting unit is lower than the determination temperature, a ratio of the inlet pressure detected by the inlet pressure detecting unit to the outlet pressure detected by the outlet pressure detecting unit is a predetermined value. The waste heat recovery apparatus according to claim 1, wherein the water temperature lowering unit is controlled so that a temperature of the cooling water supplied to the evaporator is lowered until the temperature becomes smaller than a set value.
前記エンジン及び前記蒸発器の間で循環するように前記冷却水を流通させる冷却水流路を更に備え、
前記水温低下手段は、前記冷却水の水温が開弁温度よりも高くなった場合に前記エンジンから前記冷却水流路への前記冷却水の流出を許容するサーモスタットを含み、
前記制御部は、前記外気温検出部によって検出された外気温が前記判定温度よりも低い場合、前記サーモスタットの前記開弁温度を低下させる、請求項1又は2記載の廃熱回収装置。
A cooling water flow path for circulating the cooling water to circulate between the engine and the evaporator;
The water temperature lowering means includes a thermostat that allows the cooling water to flow out from the engine to the cooling water flow path when the temperature of the cooling water becomes higher than the valve opening temperature,
The waste heat recovery apparatus according to claim 1 or 2, wherein the controller reduces the valve opening temperature of the thermostat when the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting unit is lower than the determination temperature.
前記冷却水流路には、前記冷却水を冷却するラジエータが設けられ、
前記冷却水流路は、前記ラジエータをバイパスするバイパス流路を有し、
前記水温低下手段は、前記バイパス流路を流れる前記冷却水の流量を調整するバイパスバルブを含み、
前記制御部は、前記外気温検出部によって検出された外気温が前記判定温度よりも低い場合、前記バイパス流路を流れる前記冷却水の流量が減少するように前記バイパスバルブを制御する、請求項3記載の廃熱回収装置。
The cooling water flow path is provided with a radiator for cooling the cooling water,
The cooling water flow path has a bypass flow path that bypasses the radiator,
The water temperature lowering means includes a bypass valve for adjusting a flow rate of the cooling water flowing through the bypass flow path,
The said control part controls the said bypass valve so that the flow volume of the said cooling water which flows through the said bypass flow path may be reduced, when the outside air temperature detected by the said outside air temperature detection part is lower than the said determination temperature. 3. The waste heat recovery apparatus according to 3.
前記エンジン及び前記蒸発器の間で循環するように前記冷却水を流通させる冷却水流路を更に備え、
前記冷却水流路には、前記冷却水を冷却するラジエータが設けられ、
前記冷却水流路は、前記ラジエータをバイパスするバイパス流路を有し、
前記水温低下手段は、開度を変更することで前記バイパス流路を流れる前記冷却水の流量を調整するバイパスバルブを含み、
前記制御部は、前記外気温検出部によって検出された外気温が前記判定温度よりも低い場合、前記バイパス流路を流れる前記冷却水の流量が減少するように前記バイパスバルブを制御する、請求項1又は2記載の廃熱回収装置。
A cooling water flow path for circulating the cooling water to circulate between the engine and the evaporator;
The cooling water flow path is provided with a radiator for cooling the cooling water,
The cooling water flow path has a bypass flow path that bypasses the radiator,
The water temperature lowering means includes a bypass valve for adjusting a flow rate of the cooling water flowing through the bypass flow path by changing an opening degree,
The said control part controls the said bypass valve so that the flow volume of the said cooling water which flows through the said bypass flow path may be reduced, when the outside air temperature detected by the said outside air temperature detection part is lower than the said determination temperature. The waste heat recovery apparatus according to 1 or 2.
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