JP2021500504A5 - - Google Patents

Claims (16)

1. 熱源から作動流体に熱を伝達する熱交換器と、
   前記熱交換器から入口作動流体を受け取って、膨張した前記作動流体を多相流体として排出して、膨張した前記作動流体および前記入口作動流体の間に、前記入口作動流体の入口乾燥度の関数である全体的な体積膨張比が存在するように構成された容積型膨張器と、
   前記熱交換器および前記容積型膨張器の間に配置されるとともに、前記作動流体に可変圧力降下を生じさせて、前記入口乾燥度を変化させるように構成されている可変膨張弁と、
   前記作動流体への、または前記作動流体からの可変の熱伝達を補償するように前記可変膨張弁を制御することによって、前記全体的な体積膨張比を維持するように構成された制御部と、を有する熱機関。
2. 前記制御部は、前記全体的な体積膨張比に関する動作パラメータを監視するように構成され、前記制御部は、監視された前記動作パラメータに基づいて、前記可変膨張弁を制御するように構成されている、請求項１に記載の熱機関。
3. 前記動作パラメータは、
   前記熱源の熱力学的特性、
   前記熱源の流量、
   前記熱機関の前記作動流体から熱が伝達される冷却流の熱力学的特性、
   前記冷却流の流量、
   前記作動流体の温度、圧力または相組成のような、前記熱機関の監視位置における前記作動流体の熱力学的特性、
   前記作動流体の質量流量、
   前記熱機関のポンプの環境設定、
   前記容積型膨張器への前記作動流体の前記入口乾燥度、
   前記容積型膨張器の回転速度に関する回転速度パラメータ
   からなる群から選択される、請求項２に記載の熱機関。
4. 前記制御部は、１つ以上の監視された前記動作パラメータに基づいて、データベースま
   たはモデルを参照することによって、前記可変膨張弁の弁設定を決定するように構成されている、請求項２または３に記載の熱機関。
5. 前記制御部は、それぞれのセンサを使用して少なくとも２つの前記動作パラメータの値を決定するように構成され、
   前記制御部は、少なくとも２つの前記動作パラメータによって相関付けられた前記弁設定を含むデータベースを参照することによって、または前記熱機関のモデルを評価することによって、前記可変膨張弁の前記弁設定を決定するように構成される、請求項４に記載の熱機関。
6. 前記制御部は、監視された前記動作パラメータに基づいて、前記熱機関のポンプを動作させるための循環設定を決定するように構成されている、請求項２〜５のいずれか１項に記載の熱機関。
7. 前記制御部は、前記容積型膨張器の前記全体的な体積膨張比を決定し、所定の最適範囲内に前記全体的な体積膨張比を維持するように、前記可変膨張弁を制御するように構成されている、請求項２〜６のいずれか１項に記載の熱機関。
8. 前記制御部は、前記容積型膨張器からの体積流量に部分的に基づいて前記全体的な体積膨張比を決定するように構成され、
   前記制御部は、前記容積型膨張器の回転速度パラメータを監視するように構成され、
   前記制御部は、前記容積型膨張器の前記回転速度パラメータの関数として、前記容積型膨張器からの前記体積流量を決定するように構成される、請求項７に記載の熱機関。
9. 使用時に、前記熱交換器を出る前記作動流体が飽和温度の単相液体、またはサブクールの単相液体になるように構成されている、請求項７または８に記載の熱機関。
10. 前記制御部は、前記可変膨張弁の上流の前記作動流体の熱力学的特性、および前記可変膨張弁の弁設定に基づいて、前記可変膨張弁の下流の前記入口作動流体の乾燥度を決定するように構成され、
    前記制御部は、前記入口作動流体の前記乾燥度に基づいて、前記容積型膨張器への体積流量を決定するように構成されている、請求項７〜９のいずれか１項に記載の熱機関。
11. 前記制御部は、前記熱源の温度または前記熱交換器における前記作動流体の温度に関する温度パラメータに基づいて、ポンプの環境設定を制御するように構成されることによって、前記熱交換器における前記作動流体の飽和温度は、前記熱交換器における前記作動流体の最高温度以上になり、
    使用中において、前記熱交換器を出る前記作動流体は、前記飽和温度における単相液体またはサブクールの単相液体である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の熱機関。
12. 前記容積型膨張器は、組み込み体積比を備えるスクリュー式の膨張器であって、
    前記制御部は、前記全体的な体積膨張比を、前記組み込み体積比に対応する最適範囲内に維持するように構成されている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の熱機関。
13. 熱源から作動流体に熱を伝達する熱交換器と、
    前記熱交換器から入口作動流体を受け取って、膨張した前記作動流体を多相流体として排出して、膨張した前記作動流体および前記入口作動流体の間に、前記入口作動流体の入口乾燥度の関数である全体的な体積膨張比が存在するように構成された容積型膨張器と、を有する熱機関の制御方法であって、
    前記熱交換器および前記容積型膨張器の間に配置される可変膨張弁を制御して、前記作
    動流体に可変圧力降下を生じさせて、前記入口乾燥度を変化させて、
    前記作動流体への、または前記作動流体からの可変の熱伝達を補償するように前記可変膨張弁を制御することによって、前記全体的な体積膨張比は維持される熱機関の制御方法。
14. 前記全体的な体積膨張比に関する動作パラメータを監視する工程と、
    監視された前記動作パラメータに基づいて前記可変膨張弁を制御する工程と、を有する、請求項１３に記載の制御方法。
15. 前記容積型膨張器の前記全体的な体積膨張比を決定する工程と、
    所定の最適範囲内に前記全体的な体積膨張比を維持するように、前記可変膨張弁を制御する工程と、
    使用時に、前記熱交換器を出る前記作動流体が飽和温度の単相液体、またはサブクールの単相液体になるように前記熱機関の動作を制御する工程と、を有する、請求項１３または１４に記載の制御方法。
16. 前記熱源の温度または前記熱交換器における前記作動流体の温度に関する温度パラメータを監視する工程と、
    前記温度パラメータに基づいて、前記熱交換器における前記作動流体の飽和温度は、前記熱交換器における前記作動流体の最高温度以上になるように、ポンプの環境設定を制御する工程と、を有し、
    前記熱交換器を出る前記作動流体は、前記飽和温度における単相液体またはサブクールの単相液体である、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の制御方法。