JP2018053856A - Thermal energy recovery system - Google Patents

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和真 西村
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一也 荒平
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermal energy recovery system capable of starting a thermal energy recovery device while suppressing a drastic increase of a temperature of supercharging air supplied to an engine.SOLUTION: A thermal energy recovery system includes: a thermal energy recovery device (20) having an evaporator (21), an expander (22), a power recovery machine (23), a condenser (24) and a pump (25); a cooling medium supply flow passage (30); a branch flow passage (32); and a control section (40). When the thermal energy recovery device (20) is started, the control section (40) increases a ratio of a flow rate of a cooling medium supplied to the condenser (24) to the sum of a flow rate of the cooling medium supplied to the air cooler (16) and a flow rate of the cooling medium supplied to the condenser (24) so that a temperature of supercharging air caused to flow out from the air cooler (16) or a temperature of the cooling medium caused to flow out from the air cooler (16) is maintained at a reference temperature or lower.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、熱エネルギー回収システムに関するものである。   The present invention relates to a thermal energy recovery system.

従来、過給機からエンジンに供給される過給空気の排熱を回収する熱エネルギー回収システムが知られている。例えば、特許文献１には、過給機付エンジンと、過給機付エンジンの排熱を回収する排熱回収装置と、を有する熱エネルギー回収システムが開示されている。過給機付エンジンは、過給機と、過給機から吐出された過給空気を冷却するエアクーラと、エンジンと、を有している。エアクーラには、冷却媒体供給管を通じて、過給空気を冷却するための冷却媒体が供給される。排熱回収装置は、過給機から吐出された過給空気により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膨張機と、膨張機に接続された動力回収機と、膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、を有している。凝縮器には、前記冷却媒体供給管から分岐した分岐管を通じて、前記冷却媒体供給管を流れる前記冷却媒体の一部が導入される。つまり、この熱エネルギー回収システムでは、過給機から吐出された過給空気は、蒸発器及びエアクーラによって冷却された後にエンジンに供給される。   Conventionally, a thermal energy recovery system that recovers exhaust heat of supercharged air supplied from a supercharger to an engine is known. For example, Patent Document 1 discloses a thermal energy recovery system having an engine with a supercharger and an exhaust heat recovery device that recovers exhaust heat from the engine with the supercharger. The supercharged engine has a supercharger, an air cooler that cools supercharged air discharged from the supercharger, and an engine. A cooling medium for cooling the supercharged air is supplied to the air cooler through the cooling medium supply pipe. The exhaust heat recovery device includes an evaporator that evaporates the working medium with supercharged air discharged from the supercharger, an expander that expands the working medium flowing out of the evaporator, and a power recovery machine connected to the expander. And a condenser for condensing the working medium flowing out from the expander. A part of the cooling medium flowing through the cooling medium supply pipe is introduced into the condenser through a branch pipe branched from the cooling medium supply pipe. That is, in this thermal energy recovery system, the supercharged air discharged from the supercharger is supplied to the engine after being cooled by the evaporator and the air cooler.

特開２０１５−２００１８２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2015-200182

特許文献１に示される熱エネルギー回収システムでは、排熱回収装置の起動時にエンジンに供給される過給空気の温度が高くなる場合がある。具体的に、排熱回収装置の起動時には、作動媒体の循環量が十分でないことに起因して、蒸発器での作動媒体による過給空気の冷却が不足し、これにより、エアクーラから流出する過給空気の温度が十分に下がらない場合がある。その場合、エンジンの燃費が悪化する懸念がある。   In the thermal energy recovery system disclosed in Patent Document 1, the temperature of the supercharged air supplied to the engine when the exhaust heat recovery device is activated may increase. Specifically, when the exhaust heat recovery device is activated, the working medium is not sufficiently circulated to cause insufficient cooling of the supercharged air by the working medium in the evaporator, thereby causing excess flow out of the air cooler. The supply air temperature may not drop sufficiently. In that case, there is a concern that the fuel consumption of the engine may deteriorate.

本発明の目的は、エンジンに供給される過給空気の温度の著しい上昇を抑えながら熱エネルギー回収装置を起動することが可能な熱エネルギー回収システムを提供することである。   The objective of this invention is providing the thermal energy recovery system which can start a thermal energy recovery apparatus, suppressing the remarkable raise of the temperature of the supercharged air supplied to an engine.

前記課題を解決する手段として、本発明は、エンジンに供給される過給空気と作動媒体とを熱交換させることにより当該作動媒体を蒸発させる蒸発器、前記蒸発器から流出した作動媒体を膨張させる膨張機、前記膨張機に接続された動力回収機、前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器、及び、前記凝縮器から流出した作動媒体を前記蒸発器へ送るポンプを含む熱エネルギー回収装置と、前記蒸発器から流出した過給空気を冷却するエアクーラに冷却媒体を供給するための冷却媒体供給流路と、前記冷却媒体供給流路から分岐しており、前記冷却媒体供給流路を流れる前記冷却媒体の一部を前記凝縮器に導く分岐流路と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記熱エネルギー回収装置の起動時、前記エアクーラから流出した過給空気の温度又は前記エアクーラから流出した冷却媒体の温度が基準温度以下に維持されるように、前記エアクーラに供給される前記冷却媒体の流量及び前記凝縮器に供給される前記冷却媒体の流量の総和に対する前記凝縮器に供給される前記冷却媒体の流量の割合を増大させる、熱エネルギー回収システムを提供する。   As means for solving the above-mentioned problems, the present invention expands the working medium that has flowed out of the evaporator that evaporates the working medium by exchanging heat between the supercharged air supplied to the engine and the working medium. Thermal energy recovery including an expander, a power recovery machine connected to the expander, a condenser for condensing the working medium flowing out from the expander, and a pump for sending the working medium flowing out from the condenser to the evaporator A cooling medium supply flow path for supplying a cooling medium to an apparatus, an air cooler for cooling the supercharged air that has flowed out of the evaporator, and the cooling medium supply flow path. A branch passage that guides a part of the flowing cooling medium to the condenser; and a control unit, wherein the control unit is a supercharger that has flowed out of the air cooler when the thermal energy recovery device is activated. The sum of the flow rate of the cooling medium supplied to the air cooler and the flow rate of the cooling medium supplied to the condenser so that the temperature of the air or the temperature of the cooling medium flowing out of the air cooler is maintained below a reference temperature. A thermal energy recovery system is provided that increases the proportion of the flow rate of the cooling medium supplied to the condenser relative to.

本熱エネルギー回収システムでは、熱エネルギー回収装置の起動時に、エアクーラから流出した過給空気の温度又はエアクーラから流出した冷却媒体の温度が基準温度以下に維持されるように、前記総和に対する凝縮器に供給される冷却媒体の流量の割合を増大させるので、エンジンに供給される過給空気の温度が高くなり過ぎること（エンジンの燃費が悪化すること）を抑制しながら、熱エネルギー回収装置を起動することができる。   In this thermal energy recovery system, when the thermal energy recovery device is started, the condenser for the above sum is maintained so that the temperature of the supercharged air flowing out from the air cooler or the temperature of the cooling medium flowing out from the air cooler is maintained below the reference temperature. Since the ratio of the flow rate of the supplied cooling medium is increased, the thermal energy recovery device is started while suppressing the temperature of the supercharged air supplied to the engine from becoming too high (deteriorating the fuel consumption of the engine). be able to.

この場合において、前記制御部は、前記エアクーラから流出した過給空気の温度又は前記エアクーラから流出した冷却媒体の温度が前記基準温度よりも高い規定温度を超えたとき、前記熱エネルギー回収装置の運転を減速もしくは停止させるとともに、前記総和に対する前記エアクーラに供給される前記冷却媒体の流量の割合を増大させることが好ましい。   In this case, when the temperature of the supercharged air flowing out from the air cooler or the temperature of the cooling medium flowing out from the air cooler exceeds a specified temperature higher than the reference temperature, the control unit operates the thermal energy recovery device. It is preferable that the ratio of the flow rate of the cooling medium supplied to the air cooler with respect to the sum is increased.

このようにすれば、エンジンに供給される過給空気の温度が高くなり過ぎること（エンジンの燃費が悪化すること）と、熱エネルギー回収装置を安全に減速もしくは停止することと、の双方が達成される。   In this way, both the temperature of the supercharged air supplied to the engine becomes too high (the fuel efficiency of the engine deteriorates) and the thermal energy recovery device is safely decelerated or stopped are achieved. Is done.

また、前記熱エネルギー回収システムにおいて、前記制御部は、前記エンジンの負荷が高負荷状態のときは、前記基準温度として高基準温度を採用し、前記エンジンの負荷が前記高負荷状態よりも低い低負荷状態のときは、前記基準温度として前記高基準温度よりも低い低基準温度を採用することが好ましい。   In the thermal energy recovery system, when the engine load is in a high load state, the control unit adopts a high reference temperature as the reference temperature, and the engine load is lower than the high load state. In a load state, it is preferable to adopt a low reference temperature lower than the high reference temperature as the reference temperature.

このようにすれば、エンジンの負荷が高負荷状態及び低負荷状態のいずれの場合においても、エンジンに供給される過給空気の温度が高くなり過ぎることを抑制しながら、熱エネルギー回収装置を起動することができる。   In this way, regardless of whether the engine load is high or low, the thermal energy recovery device is activated while suppressing the temperature of the supercharged air supplied to the engine from becoming too high. can do.

また、前記熱エネルギー回収システムにおいて、前記冷却媒体供給流路と前記分岐流路との接続部に設けられており、前記エアクーラに供給される前記冷却媒体の流量と前記凝縮器に供給される前記冷却媒体の流量とを調整可能な三方弁をさらに備え、前記制御部は、前記エアクーラから流出した過給空気の温度又は前記エアクーラから流出した冷却媒体の温度が前記基準温度以下に維持されるように、前記三方弁の開度を調整することが好ましい。   Further, in the thermal energy recovery system, the cooling medium supply channel and the branch channel are provided at a connection portion, and the flow rate of the cooling medium supplied to the air cooler and the condenser supplied to the condenser The control unit further includes a three-way valve capable of adjusting a flow rate of the cooling medium, and the control unit maintains the temperature of the supercharged air flowing out from the air cooler or the temperature of the cooling medium flowing out from the air cooler below the reference temperature. Moreover, it is preferable to adjust the opening degree of the three-way valve.

以上のように、本発明によれば、エンジンに供給される過給空気の温度の著しい上昇を抑えながら熱エネルギー回収装置を起動することが可能な熱エネルギー回収システムを提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a thermal energy recovery system capable of starting the thermal energy recovery device while suppressing a significant increase in the temperature of the supercharged air supplied to the engine.

本発明の一実施形態の熱エネルギー回収システムの構成の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of a structure of the thermal energy recovery system of one Embodiment of this invention. 制御部の制御内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control content of a control part.

本発明の一実施形態の熱エネルギー回収システム１について、図１及び図２を参照しながら説明する。   A thermal energy recovery system 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

図１に示されるように、本熱エネルギー回収システム１は、過給機１０と、エアクーラ１６と、エンジン１８と、熱エネルギー回収装置２０と、制御部４０と、を備えている。   As shown in FIG. 1, the thermal energy recovery system 1 includes a supercharger 10, an air cooler 16, an engine 18, a thermal energy recovery device 20, and a control unit 40.

過給機１０は、圧縮機１１と、この圧縮機１１に接続されたタービン１２と、を有する。圧縮機１１で圧縮された過給空気は、吸気流路１３を通じてエアクーラ１６に供給される。   The supercharger 10 includes a compressor 11 and a turbine 12 connected to the compressor 11. The supercharged air compressed by the compressor 11 is supplied to the air cooler 16 through the intake passage 13.

エアクーラ１６は、吸気流路１３に設けられている。エアクーラ１６は、圧縮機１１から吐出された過給空気と冷却媒体とを熱交換させることによって過給空気を冷却する。前記冷却媒体は、冷却媒体供給流路３０を通じてエアクーラ１６に供給される。エアクーラ１６から流出した過給空気は、吸気流路１３を通じてエンジン１８に供給される。本実施形態では、冷却媒体として海水が使用され、エンジン１８として、船舶用エンジンが用いられている。つまり、本熱エネルギー回収システム１は、船舶に搭載されている。ただし、熱エネルギー回収システム１の搭載先は、船舶に限られない。   The air cooler 16 is provided in the intake passage 13. The air cooler 16 cools the supercharged air by exchanging heat between the supercharged air discharged from the compressor 11 and the cooling medium. The cooling medium is supplied to the air cooler 16 through the cooling medium supply channel 30. The supercharged air that has flowed out of the air cooler 16 is supplied to the engine 18 through the intake passage 13. In the present embodiment, seawater is used as the cooling medium, and a marine engine is used as the engine 18. That is, the thermal energy recovery system 1 is mounted on a ship. However, the mounting destination of the thermal energy recovery system 1 is not limited to a ship.

エンジン１８から流出した排ガスは、排気流路１９を通じてタービン１２に流入する。タービン１２は、排ガスの膨張エネルギーによって駆動される。このタービン１２の駆動力により圧縮機１１が駆動される。   The exhaust gas flowing out from the engine 18 flows into the turbine 12 through the exhaust passage 19. The turbine 12 is driven by the expansion energy of the exhaust gas. The compressor 11 is driven by the driving force of the turbine 12.

熱エネルギー回収装置２０は、蒸発器２１と、膨張機２２と、動力回収機２３と、凝縮器２４と、ポンプ２５と、蒸発器２１、膨張機２２、凝縮器２４及びポンプ２５をこの順に直列に接続する循環流路２６と、を備えている。   The thermal energy recovery device 20 includes an evaporator 21, an expander 22, a power recovery machine 23, a condenser 24, a pump 25, an evaporator 21, an expander 22, a condenser 24, and a pump 25 in this order. And a circulation flow path 26 connected to the.

蒸発器２１は、吸気流路１３における圧縮機１１とエアクーラ１６との間の部位に設けられている。蒸発器２１は、圧縮機１１から吐出されかつエアクーラ１６に流入する前の過給空気と液相の作動媒体とを熱交換させることによって作動媒体を蒸発させる。   The evaporator 21 is provided in a portion between the compressor 11 and the air cooler 16 in the intake passage 13. The evaporator 21 evaporates the working medium by exchanging heat between the supercharged air discharged from the compressor 11 and flowing into the air cooler 16 and the liquid working medium.

膨張機２２は、循環流路２６のうち蒸発器２１の下流側の部位に設けられている。本実施形態では、膨張機２２として、蒸発器２１から流出した気相の作動媒体の膨張エネルギーにより回転駆動される一対のスクリュロータを有する容積式のスクリュー膨張機が用いられている。   The expander 22 is provided in a portion of the circulation channel 26 on the downstream side of the evaporator 21. In the present embodiment, as the expander 22, a positive displacement screw expander having a pair of screw rotors that are rotationally driven by the expansion energy of the vapor-phase working medium flowing out from the evaporator 21 is used.

動力回収機２３は、膨張機２２に接続されている。本実施形態では、動力回収機２３として発電機が用いられている。この動力回収機２３は、膨張機２２の一対のスクリュロータのうちの一方のロータに接続された回転軸を有している。動力回収機２３は、前記回転軸が前記スクリュロータの回転に伴って回転することにより電力を発生させる。なお、動力回収機２３として、圧縮機等が用いられてもよい。   The power recovery machine 23 is connected to the expander 22. In the present embodiment, a power generator is used as the power recovery machine 23. The power recovery machine 23 has a rotating shaft connected to one of the pair of screw rotors of the expander 22. The power recovery machine 23 generates electric power when the rotating shaft rotates with the rotation of the screw rotor. Note that a compressor or the like may be used as the power recovery machine 23.

凝縮器２４は、循環流路２６のうち膨張機２２の下流側の部位に設けられている。凝縮器２４は、作動媒体を冷却媒体で冷却することにより凝縮（液化）させる。前記冷却媒体は、冷却媒体供給流路３０から分岐した分岐流路３２を通じて凝縮器２４に供給される。つまり、凝縮器２４には、冷却媒体供給流路３０を流れる冷却媒体（本実施形態では海水）の一部が供給される。   The condenser 24 is provided in a portion of the circulation channel 26 on the downstream side of the expander 22. The condenser 24 condenses (liquefies) the working medium by cooling it with a cooling medium. The cooling medium is supplied to the condenser 24 through a branch flow path 32 branched from the cooling medium supply flow path 30. That is, a part of the cooling medium (seawater in this embodiment) flowing through the cooling medium supply flow path 30 is supplied to the condenser 24.

冷却媒体供給流路３０と分岐流路３２との接続部には、三方弁Ｖ１が設けられている。三方弁Ｖ１は、冷却媒体供給流路３０を流れる冷却媒体の総流量Ｆｔに対する凝縮器２４に供給される冷却媒体の第２流量Ｆｃの割合を調整可能である。総流量Ｆｔは、冷却媒体供給流路３０のうち分岐流路３２よりも上流側の部位を流れる冷却媒体の流量である。すなわち、総流量Ｆｔは、冷却媒体供給流路３０のうち分岐流路３２よりも下流側の本流路３１を通じてエアクーラ１６に供給される冷却媒体の第１流量Ｆａと、分岐流路３２を通じて凝縮器２４に供給される冷却媒体の第２流量Ｆｃと、の総和である。例えば、三方弁Ｖ１の開度が０％の場合、冷却媒体供給流路３０を流れる冷却媒体の全量がエアクーラ１６に供給され、三方弁Ｖ１の開度が５０％の場合、前記総流量Ｆｔの５０％ずつがエアクーラ１６及び凝縮器２４にそれぞれ供給される。つまり、三方弁Ｖ１の開度が０％の場合、前記割合はゼロであり、三方弁Ｖ１の開度が５０％の場合、前記割合は５０％である。本実施形態では、三方弁Ｖ１は、その開度（前記割合）を０％〜５０％の範囲で調整可能である。   A three-way valve V <b> 1 is provided at a connection portion between the cooling medium supply channel 30 and the branch channel 32. The three-way valve V1 can adjust the ratio of the second flow rate Fc of the cooling medium supplied to the condenser 24 with respect to the total flow rate Ft of the cooling medium flowing through the cooling medium supply channel 30. The total flow rate Ft is a flow rate of the cooling medium that flows through a portion of the cooling medium supply flow path 30 upstream of the branch flow path 32. That is, the total flow rate Ft is the first flow rate Fa of the cooling medium supplied to the air cooler 16 through the main flow channel 31 downstream of the branch flow channel 32 in the cooling medium supply flow channel 30 and the condenser through the branch flow channel 32. 24 is a sum total of the second flow rate Fc of the cooling medium supplied to 24. For example, when the opening degree of the three-way valve V1 is 0%, the entire amount of the cooling medium flowing through the cooling medium supply passage 30 is supplied to the air cooler 16, and when the opening degree of the three-way valve V1 is 50%, the total flow rate Ft 50% is supplied to the air cooler 16 and the condenser 24, respectively. That is, when the opening degree of the three-way valve V1 is 0%, the ratio is zero, and when the opening degree of the three-way valve V1 is 50%, the ratio is 50%. In the present embodiment, the opening degree (the ratio) of the three-way valve V1 can be adjusted in the range of 0% to 50%.

ポンプ２５は、循環流路２６における凝縮器２４の下流側の部位（蒸発器２１と凝縮器２４との間の部位）に設けられている。ポンプ２５は、凝縮器２４から流出した液相の作動媒体を所定の圧力まで加圧して蒸発器２１に送る。ポンプ２５としては、遠心ポンプや、ギアポンプ等が用いられる。   The pump 25 is provided at a site downstream of the condenser 24 (portion between the evaporator 21 and the condenser 24) in the circulation channel 26. The pump 25 pressurizes the liquid-phase working medium flowing out of the condenser 24 to a predetermined pressure and sends it to the evaporator 21. As the pump 25, a centrifugal pump, a gear pump, or the like is used.

本実施形態では、熱エネルギー回収装置２０は、膨張機２２をバイパスするバイパス流路２７を有している。バイパス流路２７の上流側の端部は、循環流路２６のうち蒸発器２１と膨張機２２との間の部位に接続されており、バイパス流路２７の下流側の端部は、循環流路２６のうち膨張機２２と凝縮器２４の間の部位に接続されている。循環流路２６のうち当該循環流路２６とバイパス流路２７の上流側の端部との接続部と膨張機２２との間の部位には、遮断弁Ｖ２が設けられている。バイパス流路２７には、バイパス弁Ｖ３が設けられている。   In the present embodiment, the thermal energy recovery device 20 has a bypass channel 27 that bypasses the expander 22. The upstream end of the bypass flow path 27 is connected to a portion of the circulation flow path 26 between the evaporator 21 and the expander 22, and the downstream end of the bypass flow path 27 is connected to the circulation flow. The passage 26 is connected to a portion between the expander 22 and the condenser 24. A shutoff valve V <b> 2 is provided in a portion between the circulation passage 26 and a connection portion between the circulation passage 26 and the upstream end of the bypass passage 27 and the expander 22. The bypass passage 27 is provided with a bypass valve V3.

制御部４０は、流量調整部４２と、基準温度決定部４４と、を有する。   The control unit 40 includes a flow rate adjustment unit 42 and a reference temperature determination unit 44.

流量調整部４２は、熱エネルギー回収装置２０の起動時、エアクーラ１６から流出した過給空気の温度Ｔ１が基準温度Ｔｓ以下に維持されるように、前記総流量Ｆｔに対する前記第２流量Ｆｃの割合を増大させる。具体的に、流量調整部４２は、前記温度Ｔ１が基準温度Ｔｓ以下に維持されるように、三方弁Ｖ１の開度を調整する（開度を次第に大きくする）。なお、前記温度Ｔ１は、吸気流路１３のうちエアクーラ１６とエンジン１８との間の部位に設けられた温度センサ４１により検出される。また、熱エネルギー回収装置２０の起動時とは、本実施形態では、ポンプ２５の駆動時を意味する。   The flow rate adjusting unit 42 is configured such that the ratio of the second flow rate Fc to the total flow rate Ft is maintained so that the temperature T1 of the supercharged air flowing out from the air cooler 16 is maintained below the reference temperature Ts when the thermal energy recovery device 20 is started. Increase. Specifically, the flow rate adjusting unit 42 adjusts the opening degree of the three-way valve V1 so that the temperature T1 is maintained below the reference temperature Ts (the opening degree is gradually increased). The temperature T1 is detected by a temperature sensor 41 provided in a portion of the intake passage 13 between the air cooler 16 and the engine 18. Moreover, the time of starting of the thermal energy recovery device 20 means the time of driving the pump 25 in this embodiment.

基準温度決定部４４は、エンジン１８の負荷の状態に応じて、前記基準温度Ｔｓを決定する。具体的に、基準温度決定部４４は、エンジン１８の負荷が高負荷状態であるときは、前記基準温度Ｔｓとして、高基準温度（例えば５０℃）を採用し、エンジン１８の負荷が前記高負荷状態よりも低い低負荷状態であるときは、前記基準温度Ｔｓとして、低基準温度（例えば４５℃）を採用する。エンジン１８の負荷は、過給機１０の回転数に基づいて決定される。   The reference temperature determination unit 44 determines the reference temperature Ts according to the load state of the engine 18. Specifically, the reference temperature determination unit 44 adopts a high reference temperature (for example, 50 ° C.) as the reference temperature Ts when the load of the engine 18 is in a high load state, and the load of the engine 18 is the high load. In a low load state lower than the state, a low reference temperature (for example, 45 ° C.) is adopted as the reference temperature Ts. The load of the engine 18 is determined based on the rotational speed of the supercharger 10.

本実施形態では、流量調整部４２は、温度センサ４１の検出値が基準温度決定部４４により決定された基準温度Ｔｓよりも高い規定温度Ｔｈ（例えば５５℃）を超えると、熱エネルギー回収装置２０を停止するとともに、前記総流量Ｆｔに対する前記第２流量Ｆｃの割合が０％（前記総流量Ｆｔに対する前記第１流量Ｆａの割合が１００％）となるように三方弁Ｖ１の開度を０％とする。流量調整部４２は、熱エネルギー回収装置２０を停止させるために、熱エネルギー回収装置２０に対して停止信号を送信する。熱エネルギー回収装置２０に前記停止信号が入力されると、例えば、遮断弁Ｖ２が閉じられるとともにバイパス弁Ｖ３が開かれ、ポンプ２５、膨張機２２及び動力回収機２３が停止される。   In the present embodiment, when the detected value of the temperature sensor 41 exceeds a specified temperature Th (for example, 55 ° C.) higher than the reference temperature Ts determined by the reference temperature determination unit 44, the flow rate adjustment unit 42 has the thermal energy recovery device 20. And the opening of the three-way valve V1 is set to 0% so that the ratio of the second flow rate Fc to the total flow rate Ft is 0% (the ratio of the first flow rate Fa to the total flow rate Ft is 100%). And The flow rate adjusting unit 42 transmits a stop signal to the thermal energy recovery device 20 in order to stop the thermal energy recovery device 20. When the stop signal is input to the thermal energy recovery device 20, for example, the shutoff valve V2 is closed and the bypass valve V3 is opened, and the pump 25, the expander 22, and the power recovery machine 23 are stopped.

以下、図２を参照しながら、制御部４０の具体的な制御内容について説明する。   Hereinafter, specific control contents of the control unit 40 will be described with reference to FIG.

制御部４０（流量調整部４２）は、熱エネルギー回収装置２０が停止している状態（膨張機２２、動力回収機２３及びポンプ２５が停止しており、遮断弁Ｖ２が閉じられバイパス弁Ｖ３が開かれている状態）において、前記総流量Ｆｔに対する前記第２流量Ｆｃの割合が０％〜１０％の範囲となるように三方弁Ｖ１の開度を調整する（ステップＳ１１）。   The control unit 40 (flow rate adjustment unit 42) is in a state where the thermal energy recovery device 20 is stopped (the expander 22, the power recovery unit 23, and the pump 25 are stopped, the shutoff valve V2 is closed, and the bypass valve V3 is In the open state), the opening degree of the three-way valve V1 is adjusted so that the ratio of the second flow rate Fc to the total flow rate Ft is in the range of 0% to 10% (step S11).

この状態において、制御部４０は、熱エネルギー回収装置２０に起動信号を送信する（ステップＳ１２）。これにより、熱エネルギー回収装置２０が起動する。具体的に、ポンプ２５が駆動され、暖機運転終了後、バイパス弁Ｖ３が閉じられるとともに遮断弁Ｖ２が開かれる。なお、膨張機２２及び動力回収機２３の回転数は、適宜調整される。   In this state, the control unit 40 transmits an activation signal to the thermal energy recovery device 20 (step S12). Thereby, the thermal energy collection | recovery apparatus 20 starts. Specifically, after the pump 25 is driven and the warm-up operation ends, the bypass valve V3 is closed and the shutoff valve V2 is opened. The rotation speeds of the expander 22 and the power recovery machine 23 are adjusted as appropriate.

そして、制御部４０（流量調整部４２）は、温度センサ４１の検出値Ｔ１が基準温度決定部４４により決定された基準温度Ｔｓよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ１３）。この結果、前記検出値Ｔ１が前記基準温度Ｔｈよりも小さい場合、制御部４０は、三方弁Ｖ１の開度（前記総流量Ｆｔに対する前記第２流量Ｆｃの割合）が５０％よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ１４）。その結果、三方弁Ｖ１の開度が５０％よりも小さい場合、制御部４０は、三方弁Ｖ１の開度を大きくし（ステップＳ１５）、ステップＳ１３に戻る。これにより、凝縮器２４に供給される冷却媒体の第２流量Ｆｃが増大するので、つまり、凝縮器２４での作動媒体の冷却量が増えるので、ポンプ２５、膨張機２２及び動力回収機２３の回転数（動力回収量）を増大させることが可能となる。一方、三方弁Ｖ１の開度が５０％以上である場合（ステップＳ１４でＮＯの場合）、制御部４０は、三方弁Ｖ１の開度を調整することなくステップＳ１３に戻る。   Then, the control unit 40 (flow rate adjusting unit 42) determines whether or not the detected value T1 of the temperature sensor 41 is smaller than the reference temperature Ts determined by the reference temperature determining unit 44 (step S13). As a result, when the detected value T1 is smaller than the reference temperature Th, the control unit 40 determines whether the opening degree of the three-way valve V1 (the ratio of the second flow rate Fc to the total flow rate Ft) is less than 50%. Is determined (step S14). As a result, when the opening degree of the three-way valve V1 is smaller than 50%, the control unit 40 increases the opening degree of the three-way valve V1 (step S15) and returns to step S13. As a result, the second flow rate Fc of the cooling medium supplied to the condenser 24 increases, that is, the amount of cooling of the working medium in the condenser 24 increases, so that the pump 25, the expander 22 and the power recovery machine 23 The number of revolutions (power recovery amount) can be increased. On the other hand, when the opening degree of the three-way valve V1 is 50% or more (NO in step S14), the control unit 40 returns to step S13 without adjusting the opening degree of the three-way valve V1.

一方、前記検出値Ｔ１が前記基準温度Ｔｓ以上である場合（ステップＳ１３でＮＯの場合）、制御部４０は、前記検出値Ｔ１が規定温度Ｔｈ以下か否かを判断する（ステップＳ１６）。この結果、前記検出値Ｔ１が規定温度Ｔｈ以下の場合、制御部４０は、三方弁Ｖ１の開度が１０％よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１７）。その結果、三方弁Ｖ１の開度が１０％よりも大きい場合、制御部４０は、三方弁Ｖ１の開度を小さくし（ステップＳ１８）、ステップＳ１３に戻る。これにより、エアクーラ１６に供給される冷却媒体の第１流量Ｆａが増大するので、エアクーラ１６から流出する過給空気の温度が低下する。一方、三方弁Ｖ１の開度が１０％以下である場合（ステップＳ１７でＮＯの場合）、制御部４０は、三方弁Ｖ１の開度を調整することなくステップＳ１３に戻る。   On the other hand, when the detected value T1 is equal to or higher than the reference temperature Ts (NO in step S13), the control unit 40 determines whether or not the detected value T1 is equal to or lower than a specified temperature Th (step S16). As a result, when the detected value T1 is equal to or lower than the specified temperature Th, the control unit 40 determines whether or not the opening degree of the three-way valve V1 is larger than 10% (step S17). As a result, when the opening degree of the three-way valve V1 is larger than 10%, the control unit 40 reduces the opening degree of the three-way valve V1 (step S18) and returns to step S13. As a result, the first flow rate Fa of the cooling medium supplied to the air cooler 16 increases, so the temperature of the supercharged air flowing out from the air cooler 16 decreases. On the other hand, when the opening degree of the three-way valve V1 is 10% or less (NO in step S17), the control unit 40 returns to step S13 without adjusting the opening degree of the three-way valve V1.

一方、前記検出値Ｔ１が規定温度Ｔｈ以上である場合（ステップＳ１６でＮＯの場合）、制御部４０は、熱エネルギー回収装置２０に停止信号を送るとともに、三方弁Ｖ１の開度をゼロとする（ステップＳ１９）。これにより、熱エネルギー回収装置２０が停止されるとともに、過給機１０から吐出された過給空気は、エアクーラ１６のみによって冷却される。   On the other hand, when the detected value T1 is equal to or higher than the specified temperature Th (NO in step S16), the control unit 40 sends a stop signal to the thermal energy recovery device 20 and sets the opening of the three-way valve V1 to zero. (Step S19). Thereby, the thermal energy recovery device 20 is stopped and the supercharged air discharged from the supercharger 10 is cooled only by the air cooler 16.

以上説明したように、本熱エネルギー回収システム１では、熱エネルギー回収装置２０の起動時に、エアクーラ１６から流出した過給空気の温度Ｔ１が基準温度Ｔｓ以下に維持されるように、前記総流量Ｆｔに対する凝縮器２４に供給される冷却媒体の第２流量Ｆｃの割合を増大させるので、エンジン１８に供給される過給空気の温度が高くなり過ぎること（エンジン１８の燃費が悪化すること）を抑制しながら、熱エネルギー回収装置２０を起動することができる。   As described above, in the present thermal energy recovery system 1, the total flow rate Ft is maintained such that the temperature T1 of the supercharged air flowing out from the air cooler 16 is maintained below the reference temperature Ts when the thermal energy recovery device 20 is started. Since the ratio of the second flow rate Fc of the cooling medium supplied to the condenser 24 with respect to is increased, the temperature of the supercharged air supplied to the engine 18 is suppressed from becoming too high (the fuel consumption of the engine 18 is deteriorated). Meanwhile, the thermal energy recovery device 20 can be activated.

また、制御部４０は、エアクーラ１６から流出した過給空気の温度Ｔ１が前記基準温度Ｔｓよりも高い規定温度Ｔｈを超えたとき、熱エネルギー回収装置２０の運転を停止させるとともに、前記総流量Ｆｔに対するエアクーラ１６に供給される冷却媒体の第１流量Ｆａの割合を増大させる。よって、エンジン１８に供給される過給空気の温度が高くなり過ぎること（エンジン１８の燃費が悪化すること）と、熱エネルギー回収装置２０を安全に停止することと、の双方が達成される。   In addition, when the temperature T1 of the supercharged air that has flowed out from the air cooler 16 exceeds a specified temperature Th that is higher than the reference temperature Ts, the control unit 40 stops the operation of the thermal energy recovery device 20 and the total flow rate Ft. The ratio of the first flow rate Fa of the cooling medium supplied to the air cooler 16 is increased. Therefore, both the temperature of the supercharged air supplied to the engine 18 becomes too high (the fuel efficiency of the engine 18 deteriorates) and the thermal energy recovery device 20 is safely stopped are achieved.

また、制御部４０は、エンジン１８の負荷が高負荷状態のときは、前記基準温度Ｔｓとして高基準温度を採用し、エンジン１８の負荷が低負荷状態のときは、前記基準温度Ｔｓとして低基準温度を採用する。このため、エンジン１８の負荷が高負荷状態及び低負荷状態のいずれの場合においても、エンジン１８に供給される過給空気の温度が高くなり過ぎることを抑制しながら、熱エネルギー回収装置２０を起動することができる。   The control unit 40 adopts a high reference temperature as the reference temperature Ts when the load of the engine 18 is in a high load state, and low reference as the reference temperature Ts when the load of the engine 18 is in a low load state. Adopt temperature. For this reason, the thermal energy recovery device 20 is activated while suppressing the temperature of the supercharged air supplied to the engine 18 from becoming excessively high regardless of whether the load of the engine 18 is high or low. can do.

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.

例えば、上記実施形態では、冷却媒体供給流路３０と分岐流路３２との接続部に三方弁Ｖ１が設けられた例が示されたが、冷却媒体供給流路３０の本流路３１及び分岐流路３２の双方に二方弁が設けられてもよい。この場合、制御部４０は、各二方弁の開度を調整することによって前記総流量Ｆｔに対する前記第２流量Ｆｃの割合を調整する。   For example, in the above-described embodiment, an example in which the three-way valve V1 is provided at the connection portion between the cooling medium supply flow path 30 and the branch flow path 32 is shown. Two-way valves may be provided on both sides of the passage 32. In this case, the control unit 40 adjusts the ratio of the second flow rate Fc to the total flow rate Ft by adjusting the opening of each two-way valve.

また、上記実施形態では、前記総流量Ｆｔに対する前記第２流量Ｆｃの割合は、エアクーラ１６から流出した過給空気の温度に基づいて制御部４０によって調整される例が示されたが、前記割合は、エアクーラ１６から流出した冷却媒体の温度に基づいて制御部４０によって調整されてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the ratio of the said 2nd flow Fc with respect to the said total flow Ft was shown by the control part 40 based on the temperature of the supercharged air which flowed out from the air cooler 16, the said ratio was shown. May be adjusted by the control unit 40 based on the temperature of the cooling medium flowing out of the air cooler 16.

１ 熱エネルギー回収システム
１０ 過給機
１６ エアクーラ
１８ エンジン
２０ 熱エネルギー回収装置
２１ 蒸発器
２２ 膨張機
２３ 動力回収機
２４ 凝縮器
２５ ポンプ
２６ 循環流路
２７ バイパス流路
３０ 冷却媒体供給流路
３２ 分岐流路
４０ 制御部
４２ 流量調整部
４４ 基準温度決定部
Ｖ１ 三方弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermal energy recovery system 10 Supercharger 16 Air cooler 18 Engine 20 Thermal energy recovery device 21 Evaporator 22 Expander 23 Power recovery machine 24 Condenser 25 Pump 26 Circulation flow path 27 Bypass flow path 30 Cooling medium supply flow path 32 Branch flow Path 40 Control unit 42 Flow rate adjustment unit 44 Reference temperature determination unit V1 Three-way valve

Claims (4)

エンジンに供給される過給空気と作動媒体とを熱交換させることにより当該作動媒体を蒸発させる蒸発器、前記蒸発器から流出した作動媒体を膨張させる膨張機、前記膨張機に接続された動力回収機、前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器、及び、前記凝縮器から流出した作動媒体を前記蒸発器へ送るポンプを含む熱エネルギー回収装置と、
前記蒸発器から流出した過給空気を冷却するエアクーラに冷却媒体を供給するための冷却媒体供給流路と、
前記冷却媒体供給流路から分岐しており、前記冷却媒体供給流路を流れる前記冷却媒体の一部を前記凝縮器に導く分岐流路と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記熱エネルギー回収装置の起動時、前記エアクーラから流出した過給空気の温度又は前記エアクーラから流出した冷却媒体の温度が基準温度以下に維持されるように、前記エアクーラに供給される前記冷却媒体の流量及び前記凝縮器に供給される前記冷却媒体の流量の総和に対する前記凝縮器に供給される前記冷却媒体の流量の割合を増大させる、熱エネルギー回収システム。 An evaporator that evaporates the working medium by exchanging heat between the supercharged air supplied to the engine and the working medium, an expander that expands the working medium flowing out of the evaporator, and power recovery connected to the expander A thermal energy recovery device including a condenser, a condenser for condensing the working medium flowing out from the expander, and a pump for sending the working medium flowing out from the condenser to the evaporator;
A cooling medium supply flow path for supplying a cooling medium to an air cooler that cools the supercharged air that has flowed out of the evaporator;
A branch flow path branched from the cooling medium supply flow path, and leading a part of the cooling medium flowing through the cooling medium supply flow path to the condenser;
A control unit,
The controller is supplied to the air cooler so that the temperature of the supercharged air that has flowed out of the air cooler or the temperature of the cooling medium that has flowed out of the air cooler is maintained below a reference temperature when the thermal energy recovery device is activated. A thermal energy recovery system that increases a ratio of a flow rate of the cooling medium supplied to the condenser to a sum of a flow rate of the cooling medium and a flow rate of the cooling medium supplied to the condenser. 請求項１に記載の熱エネルギー回収システムにおいて、
前記制御部は、前記エアクーラから流出した過給空気の温度又は前記エアクーラから流出した冷却媒体の温度が前記基準温度よりも高い規定温度を超えたとき、前記熱エネルギー回収装置の運転を減速もしくは停止させるとともに、前記総和に対する前記エアクーラに供給される前記冷却媒体の流量の割合を増大させる、熱エネルギー回収システム。 The thermal energy recovery system according to claim 1,
The control unit decelerates or stops the operation of the thermal energy recovery device when the temperature of the supercharged air flowing out from the air cooler or the temperature of the cooling medium flowing out from the air cooler exceeds a specified temperature higher than the reference temperature. And a thermal energy recovery system that increases a ratio of a flow rate of the cooling medium supplied to the air cooler with respect to the sum. 請求項１又は２に記載の熱エネルギー回収システムにおいて、
前記制御部は、前記エンジンの負荷が高負荷状態のときは、前記基準温度として高基準温度を採用し、前記エンジンの負荷が前記高負荷状態よりも低い低負荷状態のときは、前記基準温度として前記高基準温度よりも低い低基準温度を採用する、熱エネルギー回収システム。 In the thermal energy recovery system according to claim 1 or 2,
The control unit employs a high reference temperature as the reference temperature when the engine load is in a high load state, and the reference temperature when the engine load is in a low load state lower than the high load state. A thermal energy recovery system that adopts a low reference temperature lower than the high reference temperature. 請求項１ないし３のいずれに記載の熱エネルギー回収システムにおいて、
前記冷却媒体供給流路と前記分岐流路との接続部に設けられており、前記エアクーラに供給される前記冷却媒体の流量と前記凝縮器に供給される前記冷却媒体の流量とを調整可能な三方弁をさらに備え、
前記制御部は、前記エアクーラから流出した過給空気の温度又は前記エアクーラから流出した冷却媒体の温度が前記基準温度以下に維持されるように、前記三方弁の開度を調整する、熱エネルギー回収システム。
The thermal energy recovery system according to any one of claims 1 to 3,
Provided at the connection between the cooling medium supply channel and the branch channel, the flow rate of the cooling medium supplied to the air cooler and the flow rate of the cooling medium supplied to the condenser can be adjusted. A three-way valve,
The control unit adjusts the opening degree of the three-way valve so that the temperature of the supercharged air flowing out from the air cooler or the temperature of the cooling medium flowing out from the air cooler is maintained below the reference temperature. system.
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