JP6593056B2 - Thermal energy recovery system - Google Patents

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Description

本発明は、ランキンサイクルを有する熱エネルギー回収システムに関する。   The present invention relates to a thermal energy recovery system having a Rankine cycle.

近年、車両で発生する排熱を利用して動力に回生するために、ランキンサイクルを有する熱エネルギー回収装置の車両への搭載が検討されている。ランキンサイクルとは、循環流路内に、作動流体を循環流路で循環させる循環器、熱源によって作動流体を蒸発させる蒸発器、作動流体を膨張させる膨張器、及び冷却源によって作動流体を凝縮させる凝縮器の順に配置したものである（特許文献１参照）。なお、熱源としては、例えばエンジンの排気ガスが利用され、冷却源としては、エンジンの冷却水が利用される。   In recent years, in order to regenerate power using exhaust heat generated in a vehicle, mounting of a thermal energy recovery device having a Rankine cycle on a vehicle has been studied. The Rankine cycle is a circulator that circulates the working fluid in the circulation channel, an evaporator that evaporates the working fluid with a heat source, an expander that expands the working fluid, and a cooling source that condenses the working fluid. They are arranged in the order of the condenser (see Patent Document 1). For example, engine exhaust gas is used as the heat source, and engine cooling water is used as the cooling source.

特開２０１２−２０２３７４号公報JP 2012-202374 A

ランキンサイクルにおいては、凝縮器において作動流体を低温化することで、サイクルの作業効率を高められることが知られている。このため、凝縮器には、低温の冷却水を大流量送ることが望ましい。
しかし、凝縮器に送られる冷却源であるエンジンの冷却水は、通常、冷却装置によってエンジン用に所定温度（例えば８０℃）に調整されている。かかる場合には、大流量の冷却水を低温に冷却することが困難であるため、エンジンの冷却水で作動流体を低温化できないという問題が発生する。 In the Rankine cycle, it is known that the working efficiency of the cycle can be improved by lowering the temperature of the working fluid in the condenser. For this reason, it is desirable to send a large amount of low-temperature cooling water to the condenser.
However, the cooling water of the engine which is a cooling source sent to the condenser is usually adjusted to a predetermined temperature (for example, 80 ° C.) for the engine by a cooling device. In such a case, since it is difficult to cool a large flow rate of cooling water to a low temperature, there arises a problem that the working fluid cannot be cooled with the cooling water of the engine.

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ランキンサイクルにおいてエンジンの冷却水で作動流体を低温化することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to lower the temperature of a working fluid with engine cooling water in a Rankine cycle.

本発明の第１の態様においては、エンジンを通過した冷却水を冷却する第１冷却装置と、前記第１冷却装置よりも低温まで冷却水を冷却する第２冷却装置と、循環流路内に、作動流体を前記循環流路で循環させる循環器、前記作動流体を蒸発させる蒸発器、前記作動流体を膨張させる膨張器、前記第１冷却装置で冷却された冷却水によって前記作動流体を凝縮させる第１凝縮器、及び前記第２冷却装置で冷却された冷却水によって前記作動流体を凝縮させる第２凝縮器が配置されたランキンサイクルと、前記第１冷却装置で冷却された冷却水を前記第１凝縮器に導く第１冷却水通路と、前記第２冷却装置で冷却された冷却水を前記第２凝縮器に導く第２冷却水通路と、を備えることを特徴とする熱エネルギー回収システムを提供する。
かかる熱エネルギー回収システムによれば、第１凝縮器及び第２凝縮器に冷却水を送ることになるので、ランキンサイクルの作動流体と熱交換する冷却水の量を多くできる。また、第２凝縮器に送る冷却水は、第２冷却装置で低温に冷却されているので、低温の冷却水で作動流体と熱交換することができる。これにより、１つの凝縮器で作動流体を凝縮する場合に比べて、作動流体を低温化させやすくなる。 In the first aspect of the present invention, a first cooling device that cools the cooling water that has passed through the engine, a second cooling device that cools the cooling water to a temperature lower than that of the first cooling device, and a circulation channel A circulator for circulating the working fluid in the circulation channel, an evaporator for evaporating the working fluid, an expander for expanding the working fluid, and condensing the working fluid with cooling water cooled by the first cooling device. A Rankine cycle in which a first condenser and a second condenser for condensing the working fluid with cooling water cooled by the second cooling device are disposed, and cooling water cooled by the first cooling device is supplied to the first condenser. A thermal energy recovery system comprising: a first cooling water passage that leads to one condenser; and a second cooling water passage that leads the cooling water cooled by the second cooling device to the second condenser. provide.
According to such a thermal energy recovery system, since the cooling water is sent to the first condenser and the second condenser, the amount of the cooling water that exchanges heat with the working fluid of the Rankine cycle can be increased. Moreover, since the cooling water sent to a 2nd condenser is cooled by the 2nd cooling device at low temperature, it can exchange heat with a working fluid with a low-temperature cooling water. This makes it easier to lower the temperature of the working fluid as compared to the case where the working fluid is condensed with one condenser.

また、前記第２凝縮器は、前記循環流路において前記第１凝縮器の下流側に設けられ、前記第１凝縮器で凝縮された作動流体を凝縮することとしてもよい。   The second condenser may be provided on the downstream side of the first condenser in the circulation flow path, and may condense the working fluid condensed by the first condenser.

また、前記第２冷却水通路を流れる冷却水の流量は、前記第１冷却水通路を流れる冷却水の流量よりも少ないこととしてもよい。   The flow rate of the cooling water flowing through the second cooling water passage may be smaller than the flow rate of the cooling water flowing through the first cooling water passage.

また、前記熱エネルギー回収システムは、前記第１冷却装置で冷却された冷却水を前記第２冷却装置に導く第３冷却水通路を更に備え、前記第２冷却装置は、前記第１冷却装置で冷却された冷却水を冷却することとしてもよい。   The thermal energy recovery system further includes a third cooling water passage that guides the cooling water cooled by the first cooling device to the second cooling device, and the second cooling device is the first cooling device. It is good also as cooling the cooled cooling water.

本発明によれば、ランキンサイクルにおいてエンジンの冷却水で作動流体を低温化できるという効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that the working fluid can be cooled with engine coolant in the Rankine cycle.

本発明の一の実施形態に係る熱エネルギー回収システムＳの構成の一例を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing an example of composition of thermal energy recovery system S concerning one embodiment of the present invention. 第１冷却装置４１で冷却され第１凝縮器５５へ送られる第１冷却水の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the 1st cooling water cooled with the 1st cooling device 41 and sent to the 1st condenser 55. FIG. 第２冷却装置４２で冷却され第２凝縮器５６へ送られる第２冷却水の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the 2nd cooling water cooled with the 2nd cooling device and sent to the 2nd condenser.

＜熱エネルギー回収システムの構成＞
図１を参照しながら、本発明の一の実施形態に係る熱エネルギー回収システムＳの構成について説明する。図１は、一の実施形態に係る熱エネルギー回収システムＳの構成の一例を示す模式図である。 <Configuration of thermal energy recovery system>
A configuration of a thermal energy recovery system S according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Drawing 1 is a mimetic diagram showing an example of composition of thermal energy recovery system S concerning one embodiment.

熱エネルギー回収システムＳは、内燃機関であるエンジンを有する車両に搭載されている。例えば、熱エネルギー回収システムＳは、トラックやバス等の大型車両に搭載されている。熱エネルギー回収システムＳは、ランキンサイクルによって、車両で発生する廃熱を利用して動力に回生する。図１に示すように、熱エネルギー回収システムＳは、エンジン１０と、排気通路２０と、冷却水通路３０と、第１冷却装置４１と、第２冷却装置４２と、ランキンサイクル５０とを有する。   The thermal energy recovery system S is mounted on a vehicle having an engine that is an internal combustion engine. For example, the thermal energy recovery system S is mounted on a large vehicle such as a truck or a bus. The thermal energy recovery system S regenerates power by using the waste heat generated in the vehicle by the Rankine cycle. As shown in FIG. 1, the thermal energy recovery system S includes an engine 10, an exhaust passage 20, a cooling water passage 30, a first cooling device 41, a second cooling device 42, and a Rankine cycle 50.

エンジン１０は、複数の気筒を含むエンジンであり、本実施形態ではディーゼルエンジンである。エンジン１０は、気筒内で燃料と吸気（空気）の混合気を燃焼、膨張させて、動力を発生させる。吸気は、不図示の吸気通路によりエンジン１０の気筒に吸入されている。また、エンジン１０は、燃焼後の排気（排気ガス）を排出する。   The engine 10 is an engine including a plurality of cylinders, and is a diesel engine in the present embodiment. The engine 10 generates power by burning and expanding a mixture of fuel and intake air (air) in a cylinder. The intake air is drawn into the cylinders of the engine 10 through an intake passage (not shown). Further, the engine 10 exhausts exhaust gas after combustion (exhaust gas).

排気通路２０は、エンジン１０から排出された排気を車両の外部へ排出する通路である。排気通路２０には、過給機２２と、後処理装置２４とが設けられている。   The exhaust passage 20 is a passage for exhausting the exhaust discharged from the engine 10 to the outside of the vehicle. The exhaust passage 20 is provided with a supercharger 22 and an aftertreatment device 24.

過給機２２は、排気の圧力を動力源として、エンジン１０に吸入される吸気を過給する装置である。過給機２２は、例えばターボチャージャであり、排気通路２０に設けられたタービンと、吸気通路に設けられたコンプレッサとを有する。   The supercharger 22 is a device that supercharges intake air taken into the engine 10 using the exhaust pressure as a power source. The supercharger 22 is, for example, a turbocharger, and includes a turbine provided in the exhaust passage 20 and a compressor provided in the intake passage.

後処理装置２４は、排気を浄化する装置である。例えば、後処理装置２４は、排気中のＰＭを捕集したり、尿素水から加水分解されて生成されるアンモニア（ＮＨ３）を還元剤として排気中のＮＯｘを選択的に還元浄化したりする。 The post-processing device 24 is a device that purifies exhaust gas. For example, the post-processing device 24 collects PM in the exhaust gas, or selectively reduces and purifies NO x in the exhaust gas using ammonia (NH 3 ) generated by hydrolysis from urea water as a reducing agent. To do.

冷却水通路３０は、エンジン１０が過熱状態になることを防止するために、エンジン１０を冷却する冷却水を循環させる通路である。冷却水通路３０は、エンジン１０内を冷却水が通過するように設けられており、冷却水がエンジン１０の熱を奪うことでエンジン１０の温度を下げる。エンジン１０を通過した冷却水は、第１冷却装置４１や第２冷却装置４２で冷却される。冷却水通路３０には、ポンプ３１と、第１調整バルブ３２と、第２調整バルブ３３と、第１通路３５と、第２通路３６と、第３通路３７とが設けられている。   The cooling water passage 30 is a passage for circulating cooling water for cooling the engine 10 in order to prevent the engine 10 from being overheated. The cooling water passage 30 is provided so that the cooling water passes through the engine 10, and the cooling water takes the heat of the engine 10 to lower the temperature of the engine 10. The cooling water that has passed through the engine 10 is cooled by the first cooling device 41 and the second cooling device 42. The cooling water passage 30 is provided with a pump 31, a first adjustment valve 32, a second adjustment valve 33, a first passage 35, a second passage 36, and a third passage 37.

ポンプ３１は、例えば回転することにより、冷却水通路３０内で冷却水を循環させる。ポンプ３１は、エンジン１０の上流側に設けられており、冷却水を圧送する。ポンプ３１は、例えばエンジン１０から駆動力を受けて動作する。ポンプ３１としては、遠心ポンプやギアポンプ等が用いられる。   The pump 31 circulates the cooling water in the cooling water passage 30 by rotating, for example. The pump 31 is provided on the upstream side of the engine 10 and pumps the cooling water. The pump 31 operates by receiving a driving force from the engine 10, for example. As the pump 31, a centrifugal pump, a gear pump, or the like is used.

第１調整バルブ３２は、循環流路５１において、エンジン１０を通過した冷却水とランキンサイクル５０を通過した冷却水とが合流する箇所に設けられている。第１調整バルブ３２は、ランキンサイクル５０を通過した冷却水を第１冷却装置４１へ送る流量を調整可能である。   The first adjustment valve 32 is provided in the circulation channel 51 at a location where the cooling water that has passed through the engine 10 and the cooling water that has passed through the Rankine cycle 50 merge. The first adjustment valve 32 can adjust the flow rate of sending the cooling water that has passed through the Rankine cycle 50 to the first cooling device 41.

第２調整バルブ３３は、循環流路５１において第１冷却装置４１の上流側に設けられ、第１冷却装置４１に送る冷却水の流量を調整する。具体的には、第２調整バルブ３３は、第１冷却装置４１に送る冷却水の流量と、第１冷却装置４１を迂回する迂回通路３４に送る冷却水の流量とを調整する。これにより、第１冷却装置４１による冷却水の冷却度合いを調整可能となる。   The second adjustment valve 33 is provided on the upstream side of the first cooling device 41 in the circulation flow path 51, and adjusts the flow rate of cooling water sent to the first cooling device 41. Specifically, the second adjustment valve 33 adjusts the flow rate of the cooling water sent to the first cooling device 41 and the flow rate of the cooling water sent to the bypass passage 34 that bypasses the first cooling device 41. Thereby, the cooling degree of the cooling water by the first cooling device 41 can be adjusted.

第１通路３５は、第１冷却装置４１で冷却された冷却水を、ランキンサイクル５０の第１凝縮器５５に導く冷却水通路である。第１通路３５は、冷却水通路３０においてポンプ３１の下流側において分岐しており、第１冷却装置４１が冷却した冷却水の一部を第１凝縮器５５に送る。これにより、ポンプ３１が冷却水を圧送する際に、冷却水が第１凝縮器５５に送られやすい。   The first passage 35 is a cooling water passage that guides the cooling water cooled by the first cooling device 41 to the first condenser 55 of the Rankine cycle 50. The first passage 35 is branched downstream of the pump 31 in the cooling water passage 30, and sends a part of the cooling water cooled by the first cooling device 41 to the first condenser 55. Thereby, when the pump 31 pumps the cooling water, the cooling water is easily sent to the first condenser 55.

第２通路３６は、第２冷却装置４２で冷却された冷却水を、ランキンサイクル５０の第２凝縮器５６に導く冷却水通路である。第２通路３６は、第２冷却装置４２と第２凝縮器５６の間を接続する通路であり、第２冷却装置４２が冷却した冷却水全体を第２凝縮器５６に送る。また、第２通路３６を流れる冷却水の流量は、第１通路３５を流れる冷却水の流量よりも少ない。このように第２通路３６を流れる冷却水の流量を少なくすることで、第２通路３６を流れる冷却水の温度を低温化しやすくなる。   The second passage 36 is a cooling water passage that guides the cooling water cooled by the second cooling device 42 to the second condenser 56 of the Rankine cycle 50. The second passage 36 is a passage connecting the second cooling device 42 and the second condenser 56, and sends the entire cooling water cooled by the second cooling device 42 to the second condenser 56. Further, the flow rate of the cooling water flowing through the second passage 36 is smaller than the flow rate of the cooling water flowing through the first passage 35. Thus, by reducing the flow rate of the cooling water flowing through the second passage 36, the temperature of the cooling water flowing through the second passage 36 can be easily lowered.

第３通路３７は、第１冷却装置４１で冷却された冷却水を第２冷却装置４２に導く冷却水通路である。第３通路３７は、冷却水通路３０においてポンプ３１の下流側において分岐しており、第１冷却装置４１が冷却した冷却水の一部を第２冷却装置４２に送る。第２冷却装置４２を通過して第２通路３６を流れる冷却水の流量は、第１冷却装置４１を通過する冷却水の流量の１／１０程度である。なお、本実施形態では、第１通路３５が第１冷却水通路に該当し、第２通路３６が第２冷却水通路に該当し、第３通路３７が第３冷却水通路に該当する。   The third passage 37 is a cooling water passage that guides the cooling water cooled by the first cooling device 41 to the second cooling device 42. The third passage 37 is branched downstream of the pump 31 in the cooling water passage 30, and sends a part of the cooling water cooled by the first cooling device 41 to the second cooling device 42. The flow rate of the cooling water flowing through the second passage 36 through the second cooling device 42 is about 1/10 of the flow rate of the cooling water passing through the first cooling device 41. In the present embodiment, the first passage 35 corresponds to the first cooling water passage, the second passage 36 corresponds to the second cooling water passage, and the third passage 37 corresponds to the third cooling water passage.

第１冷却装置４１は、例えばラジエータを有し、エンジン１０を通過した冷却水を冷却する。ラジエータは、送られてきた冷却水の熱を大気中に放出することで、冷却水の温度を下げる。第１冷却装置４１は、エンジン１０を通過した冷却水に加えて、第１凝縮器５５や第２凝縮器５６から戻ってきた冷却水を冷却する。   The first cooling device 41 includes, for example, a radiator, and cools the cooling water that has passed through the engine 10. The radiator lowers the temperature of the cooling water by releasing the heat of the sent cooling water into the atmosphere. The first cooling device 41 cools the cooling water returned from the first condenser 55 and the second condenser 56 in addition to the cooling water that has passed through the engine 10.

第２冷却装置４２は、例えばラジエータを有し、第１冷却装置４１よりも低温まで冷却水を冷却する。例えば、第２冷却装置４２は、第１冷却装置４１が冷却水を冷却した温度の半分程度（一例として４０℃）に冷却する。また、第２冷却装置４２は、第１冷却装置４１で冷却された冷却水の一部（第３通路３７から流れてくる冷却水）を冷却する。このため、第２冷却装置４２は、第１冷却装置４１に比べて少量の冷却水を冷却することになり、冷却水を低温に冷却しやすい。なお、冷却水の放熱を促進するために、例えば第１冷却装置４１や第２冷却装置４２の周囲に冷却ファンが設けられていてもよい。   The second cooling device 42 includes, for example, a radiator, and cools the cooling water to a temperature lower than that of the first cooling device 41. For example, the second cooling device 42 cools to about half of the temperature at which the first cooling device 41 has cooled the cooling water (40 ° C. as an example). Further, the second cooling device 42 cools a part of the cooling water cooled by the first cooling device 41 (cooling water flowing from the third passage 37). For this reason, the 2nd cooling device 42 will cool a small amount of cooling water compared with the 1st cooling device 41, and it is easy to cool a cooling water to low temperature. In order to promote heat dissipation of the cooling water, for example, a cooling fan may be provided around the first cooling device 41 and the second cooling device 42.

ランキンサイクル５０は、エンジン１０を通過した冷却水を利用して電力を発生させる熱エネルギー回収サイクルである。ランキンサイクル５０は、図１に示すように、循環流路５１と、ポンプ５２と、蒸発器５３と、膨張器５４と、第１凝縮器５５と、第２凝縮器５６とを有する。ランキンサイクル５０においては、循環流路５１に、ポンプ５２、蒸発器５３、膨張器５４、第１凝縮器５５、第２凝縮器５６の順に配置され、閉回路を形成している。   The Rankine cycle 50 is a thermal energy recovery cycle that generates electric power using the cooling water that has passed through the engine 10. As shown in FIG. 1, the Rankine cycle 50 includes a circulation channel 51, a pump 52, an evaporator 53, an expander 54, a first condenser 55, and a second condenser 56. In the Rankine cycle 50, a pump 52, an evaporator 53, an expander 54, a first condenser 55, and a second condenser 56 are arranged in this order in the circulation flow path 51 to form a closed circuit.

循環流路５１は、作動流体が循環する閉ループ状の流路である。作動流体として、本実施形態ではエタノールが利用されているが、これに限定されない。例えば、作動流体が水等の他の媒体であってもよい。   The circulation channel 51 is a closed loop channel through which the working fluid circulates. As the working fluid, ethanol is used in the present embodiment, but is not limited thereto. For example, the working fluid may be another medium such as water.

ポンプ５２は、回転することで作動流体を循環流路５１内で循環させる循環器である。ポンプ５２は、液相の作動流体を吸入して、蒸発器５３に圧送する。ポンプ５２としては、遠心ポンプやギアポンプ等が用いられる。   The pump 52 is a circulator that circulates the working fluid in the circulation channel 51 by rotating. The pump 52 sucks the liquid-phase working fluid and pumps it to the evaporator 53. As the pump 52, a centrifugal pump, a gear pump, or the like is used.

蒸発器５３は、循環流路５１においてポンプ５２の下流側に設けられ、エンジンの排気（排気ガス）によって作動流体を蒸発させる。具体的には、蒸発器５３は、ポンプ５２から送られてくる作動流体と、排気通路２０を流れる排気との間で熱交換を行うことにより、作動流体を蒸発させる。蒸発された作動流体は、過熱蒸気（又は飽和蒸気）となって膨張器５４に送られる。   The evaporator 53 is provided on the downstream side of the pump 52 in the circulation channel 51, and evaporates the working fluid by exhaust (exhaust gas) of the engine. Specifically, the evaporator 53 evaporates the working fluid by exchanging heat between the working fluid sent from the pump 52 and the exhaust flowing through the exhaust passage 20. The evaporated working fluid is sent to the expander 54 as superheated steam (or saturated steam).

膨張器５４は、循環流路５１において蒸発器５３の下流側に設けられ、蒸発器５３で加熱された気相の作動流体を膨張させる。膨張器５４は、作動流体が膨張することで、回転駆動力を発生させる。回転駆動力は、動力あるいは電力として利用される。動力として利用される場合、膨張器５４には、ベルト、ギヤ等を介してエンジンの駆動軸が連結されている。電力として利用される場合、膨張器５４には、発電機５４ａが連結されている。発電機５４ａは、膨張器５４が発生した回転駆動力により回転することで、電力を発生させる。発生した電力は、例えば車両のバッテリー等に供給される。   The expander 54 is provided on the downstream side of the evaporator 53 in the circulation channel 51, and expands the gas phase working fluid heated by the evaporator 53. The expander 54 generates a rotational driving force by expanding the working fluid. The rotational driving force is used as power or electric power. When used as power, the drive shaft of the engine is connected to the expander 54 via a belt, a gear, or the like. When used as electric power, a generator 54 a is connected to the expander 54. The generator 54a generates electric power by rotating with the rotational driving force generated by the expander 54. The generated electric power is supplied to, for example, a vehicle battery.

第１凝縮器５５は、循環流路５１において膨張器５４の下流側に設けられ、膨張器５４が膨張させた作動流体を凝縮させる。第１凝縮器５５には、第１冷却装置４１で冷却された冷却水が第１通路３５を介して通過する。第１凝縮器５５は、膨張器５４から送られた作動流体と、第１冷却装置４１で冷却された冷却水（以下、第１冷却水とも呼ぶ）との間で熱交換を行うことにより、作動流体を液化する。   The first condenser 55 is provided on the downstream side of the expander 54 in the circulation channel 51, and condenses the working fluid expanded by the expander 54. The cooling water cooled by the first cooling device 41 passes through the first condenser 55 via the first passage 35. The first condenser 55 performs heat exchange between the working fluid sent from the expander 54 and the cooling water cooled by the first cooling device 41 (hereinafter also referred to as first cooling water). Liquefy the working fluid.

第２凝縮器５６は、循環流路５１において第１凝縮器５５の下流側に設けられ、第１凝縮器５５で凝縮された作動流体を更に凝縮させる。第２凝縮器５６には、第２冷却装置４２で冷却された冷却水が第２通路３６を介して通過する。第２凝縮器５６は、第１凝縮器５５を通過した作動流体と、第２冷却装置４２で冷却された冷却水（以下、第２冷却水とも呼ぶ）との間で熱交換を行うことにより、作動流体の液化を促進する。すなわち、第１冷却水によって粗熱を奪われた作動流体が、第１冷却水よりも温度が低い第２冷却水によって低温化される。   The second condenser 56 is provided on the downstream side of the first condenser 55 in the circulation channel 51, and further condenses the working fluid condensed by the first condenser 55. The cooling water cooled by the second cooling device 42 passes through the second condenser 56 via the second passage 36. The second condenser 56 performs heat exchange between the working fluid that has passed through the first condenser 55 and the cooling water cooled by the second cooling device 42 (hereinafter also referred to as second cooling water). , Promote liquefaction of working fluid. That is, the working fluid deprived of the heat by the first cooling water is lowered in temperature by the second cooling water having a temperature lower than that of the first cooling water.

＜ランキンサイクルの動作時の冷却水の流れについて＞
図２及び図３を参照しながら、ランキンサイクル５０の動作時の冷却水の流れについて説明する。 <About the flow of cooling water during Rankine cycle operation>
The flow of the cooling water during the operation of the Rankine cycle 50 will be described with reference to FIGS.

図２は、第１冷却装置４１で冷却され第１凝縮器５５へ送られる第１冷却水の流れを示す図である。図３は、第２冷却装置４２で冷却され第２凝縮器５６へ送られる第２冷却水の流れを示す図である。図２及び図３の太線が、第１冷却水と第２冷却水の流れを示す。以下では、説明の便宜上、第１冷却水の流れと第２冷却水の流れを分けて説明するが、実際には、第１冷却水と第２冷却水は同時に流れている。   FIG. 2 is a diagram showing the flow of the first cooling water that is cooled by the first cooling device 41 and sent to the first condenser 55. FIG. 3 is a diagram illustrating a flow of the second cooling water that is cooled by the second cooling device 42 and sent to the second condenser 56. 2 and 3 indicate the flow of the first cooling water and the second cooling water. Below, for convenience of explanation, the flow of the first cooling water and the flow of the second cooling water will be described separately, but actually, the first cooling water and the second cooling water are flowing simultaneously.

まず、図２に示す第１冷却水の流れについて説明する。
ポンプ３１を回転させることにより、第１冷却装置４１で冷却された冷却水が圧送される。そして、ポンプ３１の下流側において、冷却水の一部が、第１通路３５を介して第１凝縮器５５に送られる。第１凝縮器５５に送られた冷却水（第１冷却水）は、第１凝縮器５５にて作動流体と熱交換する。これにより、ランキンサイクル５０の作動流体の粗熱を取ることができる。 First, the flow of the first cooling water shown in FIG. 2 will be described.
By rotating the pump 31, the cooling water cooled by the first cooling device 41 is pumped. Then, on the downstream side of the pump 31, a part of the cooling water is sent to the first condenser 55 via the first passage 35. The cooling water (first cooling water) sent to the first condenser 55 exchanges heat with the working fluid in the first condenser 55. Thereby, the rough heat of the working fluid of Rankine cycle 50 can be taken.

作動流体と熱交換した第１冷却水は、第１凝縮器５５から送り出される。その後、第１冷却水は、第１調整バルブ３２を通過する際にエンジン１０を通過した冷却水と合流し、第２調整バルブ３３を通過して第１冷却装置４１に送られる。第１冷却装置４１に送られた第１冷却水は、第１冷却装置４１によって再び冷却される。その後、第１冷却水は、前述した流れを繰り返す。   The first cooling water that exchanges heat with the working fluid is sent out from the first condenser 55. Thereafter, the first cooling water merges with the cooling water that has passed through the engine 10 when passing through the first adjustment valve 32, passes through the second adjustment valve 33, and is sent to the first cooling device 41. The first cooling water sent to the first cooling device 41 is cooled again by the first cooling device 41. Thereafter, the first cooling water repeats the flow described above.

次に、図３に示す第２冷却水の流れについて説明する。
ポンプ３１を回転させることにより、第１冷却装置４１で冷却された冷却水が圧送される。そして、ポンプ３１の下流側において、冷却水の一部が、第３通路３７を介して第２冷却装置４２に送られる。第２冷却装置４２に送られた冷却水は、第２冷却装置４２によって低温に冷却される。その後、第２冷却装置４２で冷却された冷却水は、第２通路３６を介して第２凝縮器５６に送られる。第２凝縮器５６に送られた冷却水（第２冷却水）は、第２凝縮器５６にて作動流体と熱交換する。これにより、第１冷却水で粗熱を取った作動流体を、低温化させることが可能となる。 Next, the flow of the second cooling water shown in FIG. 3 will be described.
By rotating the pump 31, the cooling water cooled by the first cooling device 41 is pumped. Then, on the downstream side of the pump 31, a part of the cooling water is sent to the second cooling device 42 via the third passage 37. The cooling water sent to the second cooling device 42 is cooled to a low temperature by the second cooling device 42. Thereafter, the cooling water cooled by the second cooling device 42 is sent to the second condenser 56 via the second passage 36. The cooling water (second cooling water) sent to the second condenser 56 exchanges heat with the working fluid in the second condenser 56. Thereby, it becomes possible to make low temperature the working fluid which took the rough heat with the 1st cooling water.

作動流体と熱交換した第２冷却水は、第２凝縮器５６から送り出された後に、第１凝縮器５５から送り出された第１冷却水と合流して一緒に送られる。その後、第２冷却水は、第１調整バルブ３２を通過する際にエンジン１０を通過した冷却水と合流し、第２調整バルブ３３を通過して第１冷却装置４１に送られる。第１冷却装置４１に送られた第２冷却水は、第１冷却装置４１によって再び冷却される。その後、第２冷却水は、前述した流れを繰り返す。   The second cooling water exchanged with the working fluid is sent out from the second condenser 56, and then merged with the first cooling water sent out from the first condenser 55 and sent together. Thereafter, the second cooling water merges with the cooling water that has passed through the engine 10 when passing through the first adjustment valve 32, passes through the second adjustment valve 33, and is sent to the first cooling device 41. The second cooling water sent to the first cooling device 41 is cooled again by the first cooling device 41. Thereafter, the second cooling water repeats the flow described above.

以上から、ランキンサイクル５０の動作中、第１冷却装置４１で冷却された冷却水は、第１通路３５を介して第１凝縮器５５に送られ、又は第２冷却装置４２で更に冷却された後に第２通路３６を介して第２凝縮器５６に送られて、作動流体を凝縮させる。これにより、作動流体を低温化させた状態を維持できる。   From the above, during the operation of the Rankine cycle 50, the cooling water cooled by the first cooling device 41 is sent to the first condenser 55 via the first passage 35 or further cooled by the second cooling device 42. Later, it is sent to the second condenser 56 via the second passage 36 to condense the working fluid. Thereby, the state which made the working fluid low temperature can be maintained.

＜本実施形態における効果＞
上述した熱エネルギー回収システムＳは、ランキンサイクル５０の凝縮器として第１凝縮器５５及び第２凝縮器５６を有する。そして、第１凝縮器５５には、第１冷却装置４１で冷却された冷却水（第１冷却水）が第１通路３５を介して送られ、第２凝縮器５６には、第２冷却装置４２で低温に冷却された冷却水（第２冷却水）が第２通路３６を介して送られる。
かかる場合には、２つの凝縮器に冷却水を送ることになるので、ランキンサイクル５０の作動流体と熱交換する冷却水の量を多くできる。また、第２凝縮器５６に送られる冷却水は、第２冷却装置４２で低温に冷却されているので、低温の冷却水で作動流体と熱交換することができる。これにより、１つの凝縮器で作動流体を凝縮する場合に比べて作動流体を低温化させやすくなるので、ランキンサイクル５０の動作効率を向上させることが可能となる。 <Effect in this embodiment>
The thermal energy recovery system S described above includes a first condenser 55 and a second condenser 56 as condensers of the Rankine cycle 50. Then, the cooling water (first cooling water) cooled by the first cooling device 41 is sent to the first condenser 55 via the first passage 35, and the second cooling device 56 is supplied with the second cooling device. Cooling water (second cooling water) cooled to a low temperature at 42 is sent through the second passage 36.
In this case, since the cooling water is sent to the two condensers, the amount of the cooling water that exchanges heat with the working fluid of the Rankine cycle 50 can be increased. Moreover, since the cooling water sent to the 2nd condenser 56 is cooled by the 2nd cooling device 42 at low temperature, it can exchange heat with a working fluid with low-temperature cooling water. As a result, it becomes easier to lower the temperature of the working fluid as compared with the case where the working fluid is condensed with one condenser, so that the operating efficiency of the Rankine cycle 50 can be improved.

なお、上記では、循環流路５１において第１凝縮器５５が第２凝縮器５６よりも上流側に設けられていることとしたが、これに限定されない。例えば、循環流路５１において第２凝縮器５６が第１凝縮器５５よりも上流側に設けられていてもよい。かかる場合には、第２冷却装置４２で冷却された第２冷却水によって作動流体が凝縮された後に、第１冷却装置４１で冷却された第１冷却水によって作動流体が凝縮されることになる。この際も、第１冷却水及び第２冷却水によって作動流体が凝縮されるので、作動流体を低温化させることができる。   In the above description, the first condenser 55 is provided on the upstream side of the second condenser 56 in the circulation passage 51, but the present invention is not limited to this. For example, the second condenser 56 may be provided on the upstream side of the first condenser 55 in the circulation channel 51. In such a case, after the working fluid is condensed by the second cooling water cooled by the second cooling device 42, the working fluid is condensed by the first cooling water cooled by the first cooling device 41. . Also in this case, since the working fluid is condensed by the first cooling water and the second cooling water, the working fluid can be lowered in temperature.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

１０ エンジン
３５ 第１通路
３６ 第２通路
３７ 第３通路
４１ 第１冷却装置
４２ 第２冷却装置
５０ ランキンサイクル
５１ 循環流路
５２ ポンプ
５３ 蒸発器
５４ 膨張器
５５ 第１凝縮器
５６ 第２凝縮器
Ｓ 熱エネルギー回収システム DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Engine 35 1st channel | path 36 2nd channel | path 37 3rd channel | path 41 1st cooling device 42 2nd cooling device 50 Rankine cycle 51 Circulation flow path 52 Pump 53 Evaporator 54 Expander 55 1st condenser 56 2nd condenser S Thermal energy recovery system

Claims (3)

エンジンを通過した冷却水を冷却する第１冷却装置と、
前記第１冷却装置よりも低温まで冷却水を冷却する第２冷却装置と、
循環流路内に、作動流体を前記循環流路で循環させる循環器、前記作動流体を蒸発させる蒸発器、前記作動流体を膨張させる膨張器、前記第１冷却装置で冷却された冷却水によって前記作動流体を凝縮させる第１凝縮器、及び前記第２冷却装置で冷却された冷却水によって前記作動流体を凝縮させる第２凝縮器が配置されたランキンサイクルと、
前記第１冷却装置で冷却された冷却水を前記第１凝縮器に導く第１冷却水通路と、
前記第２冷却装置で冷却された冷却水を前記第２凝縮器に導く第２冷却水通路と、
を備え、
前記第２凝縮器は、前記循環流路において前記第１凝縮器の下流側に設けられ、前記第１凝縮器で凝縮された作動流体を凝縮することを特徴とする熱エネルギー回収システム。 A first cooling device that cools cooling water that has passed through the engine;
A second cooling device for cooling the cooling water to a temperature lower than that of the first cooling device;
In the circulation channel, the circulator for circulating the working fluid in the circulation channel, the evaporator for evaporating the working fluid, the expander for expanding the working fluid, and the cooling water cooled by the first cooling device A Rankine cycle in which a first condenser that condenses the working fluid, and a second condenser that condenses the working fluid with cooling water cooled by the second cooling device;
A first cooling water passage that guides cooling water cooled by the first cooling device to the first condenser;
A second cooling water passage for guiding the cooling water cooled by the second cooling device to the second condenser;
Equipped with a,
The second condenser is provided on the downstream side of the first condenser in the circulation flow path, and condenses the working fluid condensed by the first condenser . エンジンを通過した冷却水を冷却する第１冷却装置と、
前記第１冷却装置よりも低温まで冷却水を冷却する第２冷却装置と、
循環流路内に、作動流体を前記循環流路で循環させる循環器、前記作動流体を蒸発させる蒸発器、前記作動流体を膨張させる膨張器、前記第１冷却装置で冷却された冷却水によって前記作動流体を凝縮させる第１凝縮器、及び前記第２冷却装置で冷却された冷却水によって前記作動流体を凝縮させる第２凝縮器が配置されたランキンサイクルと、
前記第１冷却装置で冷却された冷却水を前記第１凝縮器に導く第１冷却水通路と、
前記第２冷却装置で冷却された冷却水を前記第２凝縮器に導く第２冷却水通路と、
を備え、
前記第２冷却水通路を流れる冷却水の流量は、前記第１冷却水通路を流れる冷却水の流量よりも少ないことを特徴とする熱エネルギー回収システム。 A first cooling device that cools cooling water that has passed through the engine;
A second cooling device for cooling the cooling water to a temperature lower than that of the first cooling device;
In the circulation channel, the circulator for circulating the working fluid in the circulation channel, the evaporator for evaporating the working fluid, the expander for expanding the working fluid, and the cooling water cooled by the first cooling device A Rankine cycle in which a first condenser that condenses the working fluid, and a second condenser that condenses the working fluid with cooling water cooled by the second cooling device;
A first cooling water passage that guides cooling water cooled by the first cooling device to the first condenser;
A second cooling water passage for guiding the cooling water cooled by the second cooling device to the second condenser;
With
The thermal energy recovery system , wherein a flow rate of the cooling water flowing through the second cooling water passage is smaller than a flow rate of the cooling water flowing through the first cooling water passage . 前記第１冷却装置で冷却された冷却水を前記第２冷却装置に導く第３冷却水通路を更に備え、
前記第２冷却装置は、前記第１冷却装置で冷却された冷却水を冷却することを特徴とする、
請求項１又は２に記載の熱エネルギー回収システム。 A third cooling water passage for guiding the cooling water cooled by the first cooling device to the second cooling device;
The second cooling device cools the cooling water cooled by the first cooling device,
The thermal energy recovery system according to claim 1 or 2 .
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