KR101323674B1 - Apparatus for test of performance in exhaust heat recovery for automotive - Google Patents

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KR101323674B1
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자동차부품연구원
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Abstract

본 발명은 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치에 관한 것으로, 자동차 배기가스의 온도와 유량을 모사하는 모사부, 상기 모사부에 의해 형성된 기체의 열에너지를 이용하여 작동유체를 가열하는 가열기, 상기 가열기에서 가열된 작동유체가 사이클 수단에 일을 해주는 팽창기, 상기 팽창기에서 팽창된 작동유체를 응축시키는 응축기 및 상기 응축된 작동유체를 가압하는 펌프로 이루어진 사이클 수단 그리고 상기 모사부에서 형성된 기체로부터 상기 사이클 수단에서 회수된 에너지를 측정하는 측정수단을 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치를 이용하는 것에 의해, 본 발명은 실차를 제작하지 않고 자동차의 배기가스 및 냉각수의 폐열을 회수하는 사이클을 구성하고, 구성된 사이클의 성능을 시험할 수 있다.
The present invention relates to an apparatus for evaluating the performance of a waste heat recovery system for a vehicle, comprising: a simulation unit for simulating a temperature and a flow rate of exhaust gas of a vehicle; a heater for heating a working fluid using thermal energy of a gas formed by the simulation unit; The cycle means comprising an expander in which the working fluid heated in the work means is cycled, a condenser condensing the expanded working fluid in the expander and a pump for pressurizing the condensed working fluid, and the cycle means from the gas formed in the simulated portion. Prepare a configuration including a measuring means for measuring the energy recovered in the.
By using the above-described performance evaluation apparatus for the waste heat recovery system for automobiles, the present invention can constitute a cycle for recovering waste heat of exhaust gas and cooling water of a vehicle without producing a real vehicle, and test the performance of the configured cycle. .

Description

자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치{APPARATUS FOR TEST OF PERFORMANCE IN EXHAUST HEAT RECOVERY FOR AUTOMOTIVE}Performance evaluation device for automotive waste heat recovery system {APPARATUS FOR TEST OF PERFORMANCE IN EXHAUST HEAT RECOVERY FOR AUTOMOTIVE}

본 발명은 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실차를 제작하지 않고도 차량의 배기가스와 냉각수의 폐열을 회수하는 랭킨 사이클의 성능을 평가하는 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for evaluating the performance of an automotive waste heat recovery system, and more particularly, the performance of an automotive waste heat recovery system for evaluating the performance of a Rankine cycle for recovering waste heat from exhaust gas and cooling water of a vehicle without producing a real vehicle. It is about an evaluation apparatus.

일반적인 자동차는 화석연료를 연소시켜 발생하는 에너지를 기계적 운동에너지로 변환시켜 주는 기계이다. A typical automobile is a machine that converts energy generated by burning fossil fuel into mechanical kinetic energy.

여기서, 화석연료의 연소시 발생하는 에너지는 모두가 기계적 운동에너지로 변환되지 못하고, 발생한 에너지의 일부는 배기가스와 냉각수를 통하여 열에너지 형태로 외부로 배출된다. Here, the energy generated during the combustion of the fossil fuel is not all converted into mechanical kinetic energy, and part of the generated energy is discharged to the outside in the form of thermal energy through the exhaust gas and the cooling water.

최근에는 배기가스와 냉각수를 통해 외부로 버려지는 열에너지를 회수하기 위하여 여러 가지 방법들이 시도되고 있다. Recently, various methods have been attempted to recover thermal energy that is thrown out through exhaust gas and cooling water.

그 중 하나의 방법으로 자동차의 배기가스와 냉각수를 통해 배출되는 열에너지를 이용하여 증기를 생산하고, 이 증기를 이용해 터빈을 회전시키는 랭킨 사이클이 개발되고 있다.One such method is the development of a Rankine cycle in which steam is produced using the thermal energy emitted by the exhaust gases and cooling water of automobiles, and the turbine is rotated using the steam.

랭킨 사이클은 운동에너지로 변환되지 못하고 방출되는 열에너지를 이용하여 작동유체를 고온, 고압의 상태로 만드는 가열기, 가열된 작동유체를 팽창시켜 회전구동력을 발생시키는 팽창기 및 팽창된 작동유체를 응축시키는 응축기를 포함한다.The Rankine cycle uses a heat energy that is not converted into kinetic energy and uses heat energy to make the working fluid hot and high pressure, an expander that expands the heated working fluid to generate rotational driving force, and a condenser that condenses the expanded working fluid. Include.

그리고 랭킨 사이클은 팽창기에 발전기를 설치하여 전기를 생산하고, 생산된 전기를 이용해 차량의 전기설비를 작동시키거나 배터리에 충전한다.The Rankine cycle installs a generator in the inflator to generate electricity, and uses the generated electricity to power the vehicle's electrical equipment or charge the battery.

이러한 랭킨 사이클은 팽창기에 기구장치를 설치하여 기계적 운동에너지를 변속기에 전달하여 차량의 구동력으로 사용할 수 있다.Such a Rankine cycle can be used as a driving force of a vehicle by installing a mechanism on an inflator to transfer mechanical kinetic energy to a transmission.

하지만, 자동차용 랭킨 사이클을 개발하기 위해서는 랭킨 사이클의 주요 구성부품인 보일러, 슈퍼히터, 응축기, 팽창기, 펌프의 단품 성능과 사이클의 효율을 여러 종류의 작동유체와 다양한 온도 및 압력 조건에서 측정할 필요가 있다.
However, in order to develop automotive Rankine cycles, the single component performance and cycle efficiency of the main components of the Rankine cycle, such as boilers, superheaters, condensers, expanders and pumps, need to be measured under different types of working fluids and various temperature and pressure conditions. There is.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 실차를 제작하지 않고 폐열을 회수하는 랭킨 사이클을 구성하고 구성된 사이클의 성능과 요소부품의 단품성능을 시험하는 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to construct a Rankine cycle for recovering waste heat without producing a real vehicle, and to test the performance of the cycle and the unit performance of the component parts. It is to provide a performance evaluation device of the system.

본 발명의 다른 목적은 송풍기와 버너를 이용해서 배기가스와 유사한 조건의 기체를 형성하여 엔진의 배기가스를 대체함으로써 용이하게 사이클의 폐열회수 성능을 시험하는 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an apparatus for evaluating the performance of a waste heat recovery system for automobiles by easily testing the waste heat recovery performance of a cycle by replacing the exhaust gas of an engine by forming a gas similar to the exhaust gas using a blower and a burner. It is.

본 발명의 또 다른 목적은 순환펌프와 열교환기를 이용하여 엔진 냉각수와 유사한 조건의 냉각수를 형성하여 엔진의 냉각수를 대체함으로써 용이하게 사이클의 폐열회수 성능을 시험하는 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to form a coolant in a condition similar to the engine coolant by using a circulation pump and a heat exchanger to replace the cooling water of the engine to easily test the performance of the waste heat recovery system for automobiles. To provide.

본 발명의 또 다른 목적은 펌프를 보호할 수 있는 회로를 설치하고 펌프의 충격을 최소화하여 펌프가 손상되는 것을 미연에 방지하는 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치를 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide a performance evaluation apparatus for a waste heat recovery system for automobiles, which prevents damage to the pump by installing a circuit capable of protecting the pump and minimizing the impact of the pump.

본 발명의 또 다른 목적은 보일러, 응축기, 팽창기, 펌프 전후단의 엔탈피를 측정하여 요소단품의 성능 및 배기가스와 냉각수로부터 회수되는 열의 열량을 용이하게 측정할 수 있도록 된 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치를 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to measure the enthalpy of the boiler, the condenser, the expander, and the pumps before and after the performance of the urea unit and the performance of the waste heat recovery system for automobiles so that the heat amount of heat recovered from the exhaust gas and the cooling water can be easily measured. It is to provide an evaluation device.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 자동차 배기가스의 온도와 유량을 모사하는 모사부, 상기 모사부에 의해 형성된 기체의 열에너지를 이용하여 작동유체를 가열하는 가열기, 상기 가열기에서 가열된 작동유체가 사이클 수단에 일을 해주는 팽창기, 상기 팽창기에서 팽창된 작동유체를 응축시키는 응축기 및 상기 응축된 작동유체를 가압하는 펌프로 이루어진 사이클 수단 그리고 상기 모사부에서 형성된 기체로부터 상기 사이클 수단에서 회수된 에너지를 측정하는 측정수단을 포함한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention is a simulation unit for simulating the temperature and flow rate of the vehicle exhaust gas, a heater for heating the working fluid using the thermal energy of the gas formed by the simulation unit A cycle means consisting of an expander in which the working fluid heated in the heater works on the cycle means, a condenser for condensing the working fluid expanded in the expander, a pump for pressurizing the condensed working fluid, and a gas formed in the simulation unit. And measuring means for measuring the energy recovered from the cycle means.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 자동차 냉각수의 온도와 유량을 모사하는 모사부, 상기 모사부에 의해 형성된 유체의 열에너지를 이용하여 작동유체를 가열하는 가열기, 상기 가열기에서 가열된 작동유체가 사이클 수단에 일을 해주는 팽창기, 상기 팽창기에서 팽창된 작동유체를 응축시키는 응축기 및 상기 응축된 작동유체를 가압하는 펌프로 이루어진 사이클 수단 그리고 상기 모사부에서 형성된 유체로부터 상기 사이클 수단에서 회수된 에너지를 측정하는 측정수단을 포함한다.According to another feature of the invention, the present invention is a simulation unit for simulating the temperature and flow rate of the vehicle cooling water, a heater for heating the working fluid using the thermal energy of the fluid formed by the simulation unit, the working fluid heated in the heater Measuring the energy recovered in the cycle means from an expander working on the cycle means, a condenser condensing the working fluid expanded in the expander and a pump pressurizing the condensed working fluid, and a fluid formed in the simulation unit It includes a measuring means.

상기 사이클 수단은 필요한 온도 및 유량의 작동유체를 공급하는 컨디셔너, 상기 컨디셔너에서 공급된 작동유체를 응축시키는 응축기, 상기 응축된 작동유체를 가압하는 펌프 및 상기 펌프에서 가압된 작동유체를 상기 모사부에 의해 형성된 기체의 열에너지를 이용하여 가열하는 가열기로 이루어진 개루프 사이클 수단인 것을 특징으로 한다.The cycle means includes a conditioner for supplying a working fluid of a required temperature and flow rate, a condenser for condensing the working fluid supplied from the conditioner, a pump for pressurizing the condensed working fluid, and a working fluid pressurized by the pump to the simulation unit. It is characterized in that the open loop cycle means consisting of a heater for heating by using the thermal energy of the gas formed by.

상기 측정수단은 상기 가열기 전후단의 엔탈피를 측정하여 그 차이를 연산해서 가열기에서 회수된 열량을 계산하는 가열기 엔탈피 측정부, 상기 응축기 전후단의 엔탈피를 측정하여 그 차이를 연산해서 방출된 열량을 계산하는 응축기 엔탈피 측정부, 상기 펌프의 전후단에 압력을 측정하여 그 차압을 연산하는 펌프 차압 측정부 및 상기 펌프의 전단 또는 후단에 설치되어 유량을 측정하는 유량 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The measuring means measures the enthalpy of the front and rear ends of the heater and calculates the difference to calculate the amount of heat recovered from the heater, and measures the enthalpy of the front and rear ends of the condenser and calculates the difference to calculate the amount of heat released. The condenser enthalpy measuring unit, the pump differential pressure measuring unit for measuring the pressure in the front and rear end of the pump to calculate the differential pressure, and installed in the front or rear of the pump characterized in that it further comprises a flow rate measuring unit for measuring the flow rate.

상기 팽창기는 상기 가열기에서 회수된 열에너지에 따라 동력을 재생하는 팽창수단이고, 상기 측정수단은 상기 팽창수단에서 재생된 동력량을 측정하는 동력계인 것을 특징으로 한다.The expander is an expansion means for regenerating power in accordance with the heat energy recovered from the heater, and the measuring means is a dynamometer for measuring the amount of power regenerated by the expansion means.

상기 펌프의 온도와 압력 차이에 의한 손상을 방지하도록 보호회로를 더 포함하고, 상기 보호회로는 상기 펌프의 흡입구 측에 설치되는 콘덴서와 상기 펌프의 토출구 측에 설치되는 히터를 포함하는 것을 특징으로 한다.A protection circuit is further included to prevent damage due to a difference in temperature and pressure of the pump, wherein the protection circuit includes a condenser installed at an inlet side of the pump and a heater installed at an outlet side of the pump. .

상기 모사부는 배기가스의 온도와 유량을 모사하도록 기체를 공급하는 송풍기 및 상기 송풍기에서 공급된 공기를 가열하는 버너를 포함하는 것을 특징으로 한다.The simulation unit is characterized in that it comprises a blower for supplying gas to simulate the temperature and flow rate of the exhaust gas and a burner for heating the air supplied from the blower.

상기 모사부는 냉각수의 온도와 유량을 모사하도록 유체를 가열하는 히터 및 상기 히터에 의해 가열된 유체를 냉각수의 온도에 따라 미리 설정된 온도로 유지하도록 냉각하는 냉각기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The simulation unit may include a heater for heating the fluid to simulate the temperature and flow rate of the cooling water, and a cooler for cooling the fluid heated by the heater to be maintained at a predetermined temperature according to the temperature of the cooling water.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명은 자동차 배기가스의 온도와 유량을 모사하여 자동차의 배기가스 조건에 따른 폐열회수 성능을 측정하는 제1 성능평가부와 상기 자동차 냉각수의 온도와 유량을 모사하여 자동차의 냉각수 조건에 따른 폐열회수 성능을 측정하는 제2 성능평가부를 포함하고, 상기 제1 성능평가부는 자동차 배기가스의 온도와 유량을 모사하는 제1 모사부, 상기 제1 모사부에 의해 형성된 기체의 열에너지를 이용하여 작동유체를 가열하는 제1 가열기, 상기 제1 가열기에서 가열된 작동유체가 제1 사이클 수단에 일을 해주는 제1 팽창기, 상기 제1 팽창기에서 팽창된 작동유체를 응축시키는 제1 응축기 및 상기 응축된 작동유체를 가압하는 제1 펌프로 이루어진 제1 사이클 수단 그리고 상기 제1 모사부에서 형성된 기체로부터 상기 제1 사이클 수단에서 회수된 에너지를 측정하는 제1 측정수단을 포함하며, 상기 제2 성능평가부는 자동차 냉각수의 온도와 유량을 모사하는 제2 모사부, 상기 제2 모사부에 의해 형성된 유체의 열에너지를 이용하여 작동유체를 가열하는 제2 가열기, 상기 제2 가열기에서 가열된 작동유체가 제2 사이클 수단에 일을 해주는 제2 팽창기, 상기 제2 팽창기에서 팽창된 작동유체를 응축시키는 제2 응축기 및 상기 응축된 작동유체를 가압하는 제2 펌프로 이루어진 제2 사이클 수단 그리고 상기 제2 모사부에서 형성된 유체로부터 상기 제2 사이클 수단에서 회수된 에너지를 측정하는 제2 측정수단을 포함한다.According to another feature of the present invention, the present invention simulates the temperature and flow rate of the first performance evaluation unit for measuring the waste heat recovery performance according to the exhaust gas conditions of the vehicle by simulating the temperature and flow rate of the vehicle exhaust gas And a second performance evaluation unit for measuring waste heat recovery performance according to the coolant condition of the vehicle, wherein the first performance evaluation unit is formed by the first simulation unit simulating the temperature and flow rate of the vehicle exhaust gas, and formed by the first simulation unit. A first heater for heating the working fluid using the heat energy of the gas, a first expander for the working fluid heated in the first heater to the first cycle means, a first condenser for condensing the working fluid expanded in the first expander A first cycle means comprising a condenser and a first pump for pressurizing the condensed working fluid and from the gas formed in the first And first measuring means for measuring the energy recovered by the one cycle means, wherein the second performance evaluation part includes a second simulation part for simulating the temperature and flow rate of the vehicle cooling water and a thermal energy of the fluid formed by the second simulation part. A second heater for heating the working fluid using the second heater, a second expander in which the working fluid heated in the second heater works on the second cycle means, a second condenser for condensing the working fluid expanded in the second expander, and the Second cycle means comprising a second pump for pressurizing the condensed working fluid and second measurement means for measuring the energy recovered in the second cycle means from the fluid formed in the second replica.

상기 제1 응축기와 제2 가열기는 하나의 열교환기를 공유하도록 구성되고, 상기 열교환기는 상기 제1 팽창기에서 팽창된 작동유체를 응축시킴과 동시에 상기 제1 모사부에 의해 형성된 유체의 열에너지를 이용하여 제2 모사부의 작동유체를 가열하는 것을 특징으로 한다.The first condenser and the second heater are configured to share a heat exchanger, wherein the heat exchanger condenses the working fluid expanded in the first expander and simultaneously uses heat energy of the fluid formed by the first simulation unit. 2 is characterized by heating the working fluid of the replica unit.

상술한 바와 같이, 본 발명은 실차를 제작하지 않고 자동차의 배기가스 및 냉각수의 폐열을 회수하는 사이클을 구성하고, 구성된 사이클의 성능을 시험할 수 있다.As described above, the present invention can constitute a cycle for recovering the waste heat of the exhaust gas and the cooling water of an automobile without producing a real vehicle, and test the performance of the configured cycle.

그리고 본 발명은 압축기와 버너를 이용하여 용이하게 배기가스와 유사한 조건의 기체를 형성하므로 용이하게 사이클의 폐열회수 성능을 시험할 수 있다.In addition, the present invention can easily test the waste heat recovery performance of the cycle because it easily forms a gas in a condition similar to the exhaust gas using a compressor and a burner.

또 본 발명은 순환펌프와 열교환기를 이용하여 엔진 냉각수와 유사한 조건의 냉각수를 형성하여 엔진의 냉각수를 대체함으로써 용이하게 사이클의 폐열회수 성능을 시험할 수 있다. In addition, the present invention can easily test the waste heat recovery performance of the cycle by forming a coolant in a condition similar to the engine coolant using a circulation pump and a heat exchanger to replace the coolant of the engine.

또한 본 발명은 펌프를 보호할 수 있는 보호회로를 설치하여 펌프의 충격을 최소화함으로써, 펌프의 손상을 미연에 방지할 수 있다.In addition, the present invention by installing a protection circuit that can protect the pump to minimize the impact of the pump, it is possible to prevent damage to the pump in advance.

또한 본 발명은 가열기 전후단의 엔탈피를 측정하여 배기가스로부터 회수되는 폐열의 열량을 용이하게 측정할 수 있다.
In addition, the present invention can easily measure the amount of heat of waste heat recovered from the exhaust gas by measuring the enthalpy of the front and rear ends of the heater.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치의 구성도,
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치의 구성도,
도 4는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치의 구성도,
도 5은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치의 구성도.
1 is a configuration diagram of a performance evaluation device for a waste heat recovery system for a vehicle according to a first embodiment of the present invention;
2 is a configuration diagram of a performance evaluation device for a waste heat recovery system for automobiles according to a second embodiment of the present invention;
3 is a configuration diagram of a performance evaluation apparatus for a waste heat recovery system for automobiles according to a third embodiment of the present invention;
4 is a configuration diagram of a performance evaluation device for a waste heat recovery system for automobiles according to a fourth embodiment of the present invention;
5 is a configuration diagram of a performance evaluation apparatus for a vehicle waste heat recovery system according to a fifth embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, an apparatus for evaluating the performance of a waste heat recovery system for a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

[제1 실시 예][First Embodiment]

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치의 구성도이다. 1 is a block diagram of an apparatus for evaluating the performance of a waste heat recovery system for automobiles according to a first embodiment of the present invention.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 자동차 배기가스의 온도와 유량을 모사하는 모사부(10), 모사부(10)에 의해 형성된 기체의 열에너지를 공급받아 작동유체를 가열하는 사이클 수단(20) 및 모사부(10)에서 형성된 기체로부터 사이클 수단(20)에서 회수된 에너지를 측정하는 측정수단(30)을 포함한다.As shown in FIG. 1, a performance evaluation device for a waste heat recovery system for a vehicle according to a first embodiment of the present invention includes a simulation unit 10 and a simulation unit 10 for simulating the temperature and flow rate of automobile exhaust gas. Cycle means 20 for receiving the heat energy of the gas formed to heat the working fluid and measuring means 30 for measuring the energy recovered in the cycle means 20 from the gas formed in the simulation unit 10.

모사부(10)는 배기가스의 온도와 유량을 모사하도록 구비되며, 기체를 공급하는 송풍기(12) 및 송풍기(12)에서 공급된 공기를 가열하는 버너(14)를 포함한다.The simulation unit 10 is provided to simulate the temperature and flow rate of the exhaust gas, and includes a blower 12 for supplying gas and a burner 14 for heating the air supplied from the blower 12.

여기서, 버너(14)에서 가열된 공기는 파이프(16)를 통해 사이클 수단(20)으로 공급되고, 파이프(16)에 공급된 기체의 열에너지는 사이클 수단(20)을 이루는 후술하는 가열기(22)에서 작동유체를 가열하는 데 사용된다.Here, the air heated in the burner 14 is supplied to the cycle means 20 through the pipe 16, and the heat energy of the gas supplied to the pipe 16 is the heater 22, which will be described later, forming the cycle means 20. Used to heat the working fluid in

사이클 수단(20)은 모사부(10)에 의해 형성된 기체의 열에너지를 이용하여 작동유체를 가열하는 가열기(22), 가열기(22)에서 가열된 작동유체가 사이클 수단(20)에 일을 해주는 팽창기(24), 팽창기(24)에서 팽창된 작동유체를 응축시키는 응축기(26) 및 응축된 작동유체를 가압하는 펌프(28)를 포함한다.The cycle means 20 includes a heater 22 that heats the working fluid using the thermal energy of the gas formed by the simulation unit 10, and an expander in which the working fluid heated in the heater 22 works on the cycle means 20. (24), a condenser (26) for condensing the working fluid expanded in the expander (24) and a pump (28) for pressurizing the condensed working fluid.

가열기(22)는 모사부(10)에서 형성된 기체의 열에너지를 회수하여 작동유체를 가열하는 구성요소로서, 모사부(10)의 파이프(16) 내부에 설치된다. The heater 22 is a component that heats the working fluid by recovering heat energy of the gas formed in the simulation unit 10, and is installed in the pipe 16 of the simulation unit 10.

여기서, 가열기(22)는 더 많은 열량을 회수하기 위하여 파이프(16) 내부 기체의 흐름 방향과 가열기(22) 내부의 작동유체의 흐름 방향이 서로 반대가 되도록 구비되는 것이 바람직하다. Here, the heater 22 is preferably provided such that the flow direction of the gas inside the pipe 16 and the flow direction of the working fluid inside the heater 22 are opposite to each other to recover more heat.

또한 가열기(22)는 보일러(22a) 뿐만 아니라 과열기(22b)를 설치하여 과열증기를 형성한다.In addition, the heater 22 forms the superheated steam by installing the superheater 22b as well as the boiler 22a.

팽창기(24)는 가열기(22)에서 가열된 작동유체를 이용해 동력을 발생하는 구성요소로서, 본 실시 예에서는 증기로 터빈(24a)을 돌려 사이클 수단(20)에 기계적인 일을 해준다. The expander 24 is a component that generates power by using the working fluid heated in the heater 22. In the present embodiment, the expander 24 turns the turbine 24a with steam to provide mechanical work to the cycle means 20.

물론, 팽창기(24)는 터빈(24a)뿐만 아니라, 피스톤과 같은 다양한 팽창수단으로 변경될 수 있다. Of course, the inflator 24 can be changed not only to the turbine 24a but also to various expansion means such as a piston.

응축기(26)는 팽창기(24)에서 사이클 수단(20)에 일을 한 증기를 응축하여 액화시키는 구성요소로서, 열교환기를 이용해서 증기의 열량을 외부로 방출하고 증기의 온도를 떨어뜨려 액화시킨다.The condenser 26 is a component for condensing and liquefying steam that has been worked on the cycle means 20 in the expander 24. The heat condenser releases heat of steam to the outside and liquefies by lowering the temperature of the steam.

펌프(28)는 응축기(26)에서 액화된 작동유체를 가압하는 구성요소로서, 이상기체 사이클에서는 단열압축되지만, 실제로는 단열이 불가능하므로 어느 정도의 열교환은 불가피하다.The pump 28 is a component that pressurizes the working fluid liquefied in the condenser 26, but adiabatic compression in the ideal gas cycle, but the heat exchange is inevitable to some extent because it is actually impossible to insulate.

펌프(28)에서 가압된 작동유체는 다시 가열기(22)로 토출되어 모사부(10)에서 형성된 기체의 열에너지에 의해 증기와 과열증기가 순차적으로 형성되고, 팽창기(24)인 터빈(24a)에서 팽창되면서 사이클 수단(20)에 일을 해주며, 다시 응축기(26)에서 액화되어 펌프(28)로 재흡입된다.The working fluid pressurized by the pump 28 is discharged to the heater 22 again, and steam and superheated steam are sequentially formed by the thermal energy of the gas formed in the simulation unit 10, and in the turbine 24a which is the expander 24. As it expands, it works on the cycle means 20, which is liquefied again in the condenser 26 and re-absorbed into the pump 28.

한편, 펌프(28)에 특정 온도 이상의 고온 유체가 유입되는 경우, 온도 차이에 의해 펌프의 손상이 발생하게 된다. On the other hand, when a high temperature fluid of a specific temperature or more flows into the pump 28, damage to the pump may occur due to a temperature difference.

그래서 펌프의 손상을 방지하기 위해, 흡입구 측에 설치되는 냉각기(29a)와 토출구 측에 설치되는 히터(29b)로 이루어진 보호회로(29)가 구비된다.Thus, in order to prevent damage to the pump, a protection circuit 29 is provided which consists of a cooler 29a provided on the inlet side and a heater 29b provided on the outlet side.

즉, 냉각기(29a)는 펌프(28)로 유입되는 작동유체를 냉각하고, 히터(29b)는 펌프(28)로부터 토출되는 작동 유체를 다시 냉각기(29a)로 유입될 때의 온도로 가열한다. That is, the cooler 29a cools the working fluid flowing into the pump 28, and the heater 29b heats the working fluid discharged from the pump 28 to the temperature when it flows back into the cooler 29a.

상기한 바와 같이, 본 실시 예에서는 사이클 수단(20)을 통해 회수된 폐열 에너지를 측정하기 위해, 팽창기(24)인 터빈(24a)의 출력측에 측정수단(30)이 설치된다. As described above, in this embodiment, in order to measure the waste heat energy recovered through the cycle means 20, the measuring means 30 is provided on the output side of the turbine 24a, which is the expander 24.

측정수단(30)은 팽창기(24)의 터빈(24a)이 회전하면서 발생시키는 기계적 에너지를 측정하는 동력계(dynamometer; 30a)를 포함한다.The measuring means 30 comprises a dynamometer 30a which measures the mechanical energy generated while the turbine 24a of the expander 24 rotates.

여기서, 동력계(30a)는 회수한 폐열 에너지로부터 재생된 동력량을 측정한다. Here, the dynamometer 30a measures the amount of power regenerated from the waste heat energy recovered.

이와 함께, 측정수단(30)은 가열기(22) 전후단의 엔탈피를 측정하여 그 차이를 연산해서 가열기(20)에서 회수된 열량을 계산하는 가열기 엔탈피 측정부(도면 미도시), 응축기(26) 전후단의 엔탈피를 측정하여 그 차이를 연산해서 방출된 열량을 계산하는 응축기 엔탈피 측정부(도면 미도시), 펌프(28)의 전후단 압력을 측정하여 그 차압을 연산하는 펌프 차압 측정부(도면 미도시) 및 펌프(28)의 전단 또는 후단에 설치되어 유량을 측정하는 유량 측정부(도면 미도시)를 더 포함한다.In addition, the measuring means 30 measures the enthalpy of the front and rear ends of the heater 22, calculates the difference, and calculates the amount of heat recovered from the heater 20. The enthalpy of the heater (not shown) and the condenser 26 Condenser enthalpy measuring unit (not shown) for measuring the enthalpy of the front and rear end and calculating the difference, and pump differential pressure measuring unit for measuring the front and rear end pressure of the pump 28 and calculating the differential pressure. And a flow rate measuring unit (not shown) installed at the front end or the rear end of the pump 28 to measure the flow rate.

이에 따라, 본 발명은 동력계를 이용해 팽창기에서 재생된 동력량을 측정하여 팽창기의 성능을 평가함과 동시에, 랭킨 사이클을 구성하는 가열기, 응축기 및 펌프의 성능을 평가할 수 있다.
Accordingly, the present invention can evaluate the performance of the expander by measuring the amount of power regenerated by the expander using a dynamometer, and at the same time can evaluate the performance of the heater, condenser and pump constituting the Rankine cycle.

[제2 실시 예][Second Embodiment]

도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치의 구성도이다.2 is a block diagram of an apparatus for evaluating the performance of the waste heat recovery system for automobiles according to the second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 자동차 배기가스의 온도와 유량을 모사하는 모사부(10), 모사부(10)에 의해 형성된 기체의 열에너지를 공급받아 작동유체를 가열하는 사이클 수단(40) 및 모사부(20)에서 형성된 기체로부터 사이클 수단(40)에서 회수된 에너지를 측정하는 측정수단(50)을 포함한다.As shown in FIG. 2, the apparatus for evaluating the performance of the waste heat recovery system for a vehicle according to the second embodiment of the present invention includes a simulation unit 10 and a simulation unit 10 for simulating the temperature and flow rate of automobile exhaust gas. Cycle means 40 for receiving the heat energy of the gas formed to heat the working fluid and measuring means 50 for measuring the energy recovered in the cycle means 40 from the gas formed in the simulation unit 20.

모사부(10)는 배기가스의 온도와 유량을 모사하기 위하여 형성되며 기체를 공급하는 송풍기(12), 송풍기(12)에서 공급된 공기를 가열하는 버너(14)를 포함한다.The simulation unit 10 is formed to simulate the temperature and flow rate of the exhaust gas, and includes a blower 12 for supplying gas and a burner 14 for heating air supplied from the blower 12.

여기서, 버너(14)에서 가열된 공기는 파이프(16)를 통하여 사이클 수단(40)으로 공급되고, 파이프(16)에 공급된 기체의 열에너지는 사이클 수단(40)을 이루는 후술하는 가열기(42)에서 작동유체를 가열하는 데 사용된다.Here, the air heated in the burner 14 is supplied to the cycle means 40 through the pipe 16, and the heat energy of the gas supplied to the pipe 16 is the heater 42, which will be described later, forming the cycle means 40. Used to heat the working fluid in

사이클 수단(40)은 모사부(10)에 의해 형성된 기체의 열에너지를 이용하여 작동유체를 가열하는 가열기(42), 가열기(42)에서 가열된 작동유체가 사이클 수단(40)에 대하여 일을 해주는 팽창기(44), 팽창기(44)에서 팽창된 작동유체를 응축시키는 응축기(46) 및 응축된 작동유체를 가압하는 펌프(48)를 포함한다.Cycle means 40 is a heater 42 for heating the working fluid using the heat energy of the gas formed by the simulation unit 10, the working fluid heated in the heater 42 to the cycle means 40 to work An expander 44, a condenser 46 for condensing the working fluid expanded in the expander 44, and a pump 48 for pressurizing the condensed working fluid.

가열기(42)는 모사부(10)에서 형성된 기체의 열에너지를 회수하여 작동유체를 가열하는 구성요소로서 모사부(10)의 파이프(16) 내부에 설치된다. The heater 42 is installed inside the pipe 16 of the simulation unit 10 as a component for heating the working fluid by recovering heat energy of the gas formed in the simulation unit 10.

여기서, 가열기(42)는 더 많은 열량을 회수하기 위하여 파이프(16) 내부 기체의 흐름 방향과 가열기(42) 내부의 작동유체의 흐름 방향이 서로 반대가 되도록 구비되는 것이 바람직하다. Here, the heater 42 is preferably provided such that the direction of flow of the gas inside the pipe 16 and the direction of flow of the working fluid inside the heater 42 are reversed to recover more heat.

또한 가열기(42)는 보일러(42a) 뿐만 아니라 과열기(42b)를 설치하여 과열증기를 형성한다.In addition, the heater 42 forms a superheated steam by installing the superheater 42b as well as the boiler 42a.

팽창기(44)는 가열기(42)에서 가열된 작동유체가 사이클 수단(40)에 대하여 일을 해주는 구성요소로서, 본 실시 예에서는 작동유체를 팽창시키는 팽창밸브(44a)로 이루어진다. The expander 44 is a component in which the working fluid heated in the heater 42 works with respect to the cycle means 40. In the present embodiment, the expander 44 includes an expansion valve 44a for expanding the working fluid.

여기서, 팽창밸브(44a)의 입출구부에는 팽창밸브(44a)의 부하를 저감하기 위한 회로로서 각각 쿨러(45a)와 히터(45b)가 설치되는 것이 바람직하다.Here, the cooler 45a and the heater 45b are preferably provided at the inlet and outlet portions of the expansion valve 44a as circuits for reducing the load of the expansion valve 44a.

즉, 쿨러(45a)는 팽창밸브(44a)로 유입되는 고온고압의 작동유체를 저온의 작동유체로 1차 냉각하고, 히터(45b)는 팽창밸브(44a)로부터 토출되는 작동유체를 미리 설정된 온도로 가열한다. That is, the cooler 45a primarily cools the high temperature and high pressure working fluid flowing into the expansion valve 44a with a low temperature working fluid, and the heater 45b presets the working fluid discharged from the expansion valve 44a. Heated to.

응축기(46)는 팽창기(44)에서 팽창된 증기를 응축시키는 구성요소로서, 열교환기를 이용하여 증기의 열량을 외부로 방출하고, 증기의 온도를 떨어뜨려 액화시키게 된다.The condenser 46 is a component for condensing the expanded steam in the expander 44, by using a heat exchanger to release the heat of the steam to the outside, and to lower the temperature of the steam to liquefy.

펌프(48)는 응축기(46)에서 액화된 작동유체를 가압하는 구성요소로서, 이상기체 사이클에서는 단열압축되지만, 실제로는 단열이 불가능하므로 어느 정도의 열교환은 불가피하다.The pump 48 is a component that pressurizes the working fluid liquefied in the condenser 46, but adiabatic compression in the ideal gas cycle, but in reality it is impossible to insulate a certain amount of heat exchange is inevitable.

한편, 펌프(48)에 특정 온도 이상의 고온 유체가 유입되는 경우, 온도 차이에 의해 펌프의 손상이 발생하게 된다. On the other hand, when a high temperature fluid of a specific temperature or more flows into the pump 48, damage to the pump occurs due to the temperature difference.

그래서 펌프(48)의 손상을 방지하기 위해, 흡입구 측에 설치되는 냉각기(49a)와 토출구 측에 설치되는 히터(49b)로 이루어진 보호회로(49)가 구비된다.Thus, in order to prevent damage to the pump 48, a protection circuit 49 is provided which consists of a cooler 49a provided on the inlet side and a heater 49b provided on the outlet side.

즉, 냉각기(49a)는 펌프(48)로 유입되는 작동유체를 냉각하고, 히터(49b)는 펌프(48)로부터 토출되는 작동 유체를 다시 냉각기(49a)로 유입될 때의 온도로 가열한다. That is, the cooler 49a cools the working fluid flowing into the pump 48, and the heater 49b heats the working fluid discharged from the pump 48 to the temperature when it flows back into the cooler 49a.

측정수단(50)은 가열기(42) 전후단의 엔탈피를 측정하여 그 차이를 연산해서 가열기(40)에서 회수된 열량을 계산하는 가열기 엔탈피 측정부(도면 미도시), 응축기(46) 전후단의 엔탈피를 측정하여 그 차이를 연산해서 방출된 열량을 계산하는 응축기 엔탈피 측정부(도면 미도시), 펌프(48)의 전후단에 압력을 측정하여 그 차압을 연산하는 펌프 차압 측정부(도면 미도시) 및 펌프(48)의 전단 또는 후단에 설치되어 유량을 측정하는 유량 측정부(도면 미도시)를 포함한다.The measuring means 50 measures the enthalpy of the front and rear ends of the heater 42, calculates the difference, and calculates the amount of heat recovered from the heater 40. The heater enthalpy measuring unit (not shown) and the front and rear ends of the condenser 46 are measured. Condenser enthalpy measuring unit (not shown) for measuring the enthalpy and calculating the difference by calculating the difference, and pump differential pressure measuring unit (not shown) for measuring the pressure in front and rear of the pump 48 and calculating the differential pressure. And a flow rate measuring unit (not shown) installed at the front end or the rear end of the pump 48 to measure the flow rate.

이에 따라, 본 발명은 랭킨 사이클을 구성하는 가열기, 응축기 및 펌프의 성능을 평가할 수 있다.
Accordingly, the present invention can evaluate the performance of the heaters, condensers and pumps that make up the Rankine cycle.

[제3 실시 예][Third Embodiment]

도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치의 구성도이다.3 is a configuration diagram of an apparatus for evaluating the performance of a waste heat recovery system for automobiles according to a third embodiment of the present invention.

본 발명의 제3 실시 예에 따른 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 자동차 배기가스의 온도와 유량을 모사하는 모사부(10), 모사부(10)에 의해 형성된 기체의 열에너지를 공급받아 작동유체를 가열하는 개루프 사이클 수단(60) 및 모사부(10)에서 형성된 기체로부터 개루프 사이클 수단(60)에서 회수된 에너지를 측정하는 엔탈피 측정부(70)를 포함한다.As shown in FIG. 3, an apparatus for evaluating performance of a waste heat recovery system for a vehicle according to a third embodiment of the present invention includes a simulation unit 10 and a simulation unit 10 for simulating the temperature and flow rate of automobile exhaust gas. Open loop cycle means 60 for heating the working fluid by receiving the thermal energy of the formed gas and enthalpy measuring unit 70 for measuring the energy recovered by the open loop cycle means 60 from the gas formed in the simulation unit 10 Include.

모사부(10)는 배기가스의 온도와 유량을 모사하기 위하여 형성되며 기체를 공급하는 송풍기(12) 및 송풍기(12)에서 송풍된 공기를 가열하는 버너(14)를 포함한다.The simulation unit 10 is formed to simulate the temperature and flow rate of the exhaust gas and includes a blower 12 for supplying gas and a burner 14 for heating the air blown by the blower 12.

여기서, 버너(14)에서 가열된 공기는 파이프(16)를 통해 개루프 사이클 수단(60)으로 공급되고, 파이프(16)에 공급된 기체의 열에너지는 개루프 사이클 수단(60)을 이루는 후술하는 가열기(62)에서 작동유체를 가열하는 데 사용된다.Here, the air heated in the burner 14 is supplied to the open-loop cycle means 60 through the pipe 16, the thermal energy of the gas supplied to the pipe 16 is to be described later to form the open-loop cycle means 60 It is used to heat the working fluid in the heater 62.

개루프 사이클 수단(60)은 필요한 온도 및 유량의 작동유체를 공급하는 컨디셔너(64), 컨디셔너(64)에서 공급된 작동유체를 응축시키는 응축기(66), 응축된 작동유체를 가압하는 펌프(68) 및 펌프(68)에서 가압된 작동유체를 모사부(10)에서 형성된 기체의 열에너지를 이용하여 가열하는 가열기(62)를 포함한다.The open loop cycle means 60 includes a conditioner 64 for supplying the working fluid of the required temperature and flow rate, a condenser 66 for condensing the working fluid supplied from the conditioner 64, and a pump 68 for pressurizing the condensed working fluid. And a heater 62 for heating the working fluid pressurized by the pump 68 by using the thermal energy of the gas formed in the simulation unit 10.

컨디셔너(64)는 필요한 온도와 유량의 작동유체를 공급하는 구성요소로서, 개루프 사이클 수단(60)이 형성될 수 있도록 작동유체를 공급하는 것이 바람직하다.The conditioner 64 is a component for supplying the working fluid of the required temperature and flow rate, and it is preferable to supply the working fluid so that the open loop cycle means 60 can be formed.

응축기(66)는 컨디셔너(64)에서 팽창된 증기를 응축시키는 구성요소로서, 열교환기를 이용하여 증기의 열량을 외부로 방출하고, 증기의 온도를 떨어뜨려 액화시킨다.The condenser 66 is a component for condensing the expanded steam in the conditioner 64, by using a heat exchanger to release the heat of steam to the outside, and lowers the temperature of the steam to liquefy.

펌프(68)는 응축기(66)에서 액화된 작동유체를 가압하는 구성요소로서, 이상기체 사이클에서는 단열압축되지만, 실제로는 단열이 불가능하므로 어느 정도의 열교환은 불가피하다. The pump 68 is a component that pressurizes the working fluid liquefied in the condenser 66, but adiabatic compression in the ideal gas cycle, but in reality it is impossible to insulate, so some heat exchange is inevitable.

한편, 펌프(68)에 특정 온도 이상의 고온 유체가 유입되는 경우, 온도 차이에 의해 펌프의 손상이 발생하게 된다. On the other hand, when a high temperature fluid of a certain temperature or more flows into the pump 68, damage to the pump occurs due to the temperature difference.

그래서 펌프의 손상을 방지하기 위해, 흡입구 측에 설치되는 냉각기(69a)와 토출구 측에 설치되는 히터(69b)로 이루어진 보호회로(69)가 구비된다.Thus, in order to prevent damage to the pump, a protection circuit 69 is provided which consists of a cooler 69a provided on the inlet side and a heater 69b provided on the outlet side.

즉, 냉각기(69a)는 펌프(68)로 유입되는 작동유체를 냉각하고, 히터(69b)는 펌프(68)로부터 토출되는 작동 유체를 다시 냉각기(69a)로 유입될 때의 온도로 가열한다.That is, the cooler 69a cools the working fluid flowing into the pump 68, and the heater 69b heats the working fluid discharged from the pump 68 to the temperature when it flows back into the cooler 69a.

가열기(62)는 모사부(10)에서 형성된 기체의 열에너지를 회수하여 작동유체를 가열하는 구성요소로서, 모사부(10)의 파이프(16) 내부에 설치된다. The heater 62 is a component that heats the working fluid by recovering thermal energy of the gas formed in the simulation unit 10, and is installed in the pipe 16 of the simulation unit 10.

여기서, 가열기(62)는 더 많은 열량을 회수하기 위하여 파이프(16) 내부 기체의 흐름 방향과 가열기(62) 내부의 작동유체 흐름 방향이 서로 반대가 되도록 구비되는 것이 바람직하다. Here, the heater 62 is preferably provided such that the flow direction of the gas inside the pipe 16 and the working fluid flow direction inside the heater 62 are opposite to each other to recover more heat.

그리고 가열기(62)는 보일러(62a) 뿐만 아니라 과열기(62b)를 설치하여 과열증기를 형성한다.The heater 62 forms the superheated steam by installing the superheater 62b as well as the boiler 62a.

이에 따라, 가열기(62)에서 가열된 과열증기는 대기 중으로 방출되어 개루프를 형성한다.Thus, the superheated steam heated in the heater 62 is released into the atmosphere to form an open loop.

측정수단(70)은 가열기(62) 전후단의 엔탈피를 측정하여 그 차이를 연산해서 가열기(60)에서 회수된 열량을 계산하는 가열기 엔탈피 측정부(도면 미도시), 응축기(66) 전후단의 엔탈피를 측정하여 그 차이를 연산해서 방출된 열량을 계산하는 응축기 엔탈피 측정부(도면 미도시), 펌프(68)의 전후단 압력을 측정하여 그 차압을 연산하는 펌프 차압 측정부(도면 미도시) 및 펌프(68)의 전단 또는 후단에 설치되어 유량을 측정하는 유량 측정부(도면 미도시)를 포함한다.The measuring means 70 measures the enthalpy of the front and rear ends of the heater 62, calculates the difference, and calculates the amount of heat recovered from the heater 60. The heater enthalpy measuring unit (not shown) and the front and rear ends of the condenser 66 are measured. Condenser enthalpy measuring unit (not shown) for measuring the enthalpy and calculating the difference by calculating the difference, and pump differential pressure measuring unit (not shown) for measuring the front and rear pressures of the pump 68 and calculating the differential pressure. And a flow rate measuring unit (not shown) installed at the front end or the rear end of the pump 68 to measure the flow rate.

이와 같이, 본 발명은 랭킨 사이클을 구성하는 가열기, 응축기 및 펌프의 성능을 평가할 수 있다.
As such, the present invention can evaluate the performance of heaters, condensers and pumps that make up the Rankine cycle.

한편, 상기의 실시 예들에서는 모사부(10)가 배기가스의 온도와 유량을 모사하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, in the above embodiments, the simulation unit 10 has been described as simulating the temperature and flow rate of the exhaust gas, but the present invention is not necessarily limited thereto.

즉, 본 발명은 모사부가 자동차 냉각수의 온도와 유량을 모사하도록 변경될 수 있다.That is, the present invention can be changed so that the simulation unit simulates the temperature and the flow rate of the vehicle cooling water.

[제4 실시 예][Example 4]

도 4는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치의 구성도이다. 4 is a block diagram of an apparatus for evaluating the performance of the waste heat recovery system for automobiles according to the fourth embodiment of the present invention.

본 발명의 제4 실시 예에 따른 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 자동차 냉각수의 온도와 유량을 모사하는 모사부(80), 모사부(80)에 의해 형성된 유체의 열에너지를 공급받아 작동유체를 가열하는 사이클 수단(20) 및 모사부(80)에서 형성된 기체로부터 사이클 수단(20)에서 회수된 에너지를 측정하는 측정수단(30)을 포함한다.As shown in FIG. 4, an apparatus for evaluating the performance of a waste heat recovery system for a vehicle according to a fourth embodiment of the present invention is formed by a simulation unit 80 and a simulation unit 80 that simulate the temperature and flow rate of an automobile cooling water. Cycle means 20 for receiving the heat energy of the fluid to heat the working fluid and measuring means 30 for measuring the energy recovered in the cycle means 20 from the gas formed in the simulation unit (80).

모사부(80)는 냉각수의 온도와 유량을 모사하도록 구비되며, 물과 같은 유체를 가열하는 히터(81)와 히터(81)에 의해 가열된 유체를 냉각수의 온도, 예컨대 약 80℃를 유지하도록 냉각하는 냉각기(82)를 포함한다. The simulation unit 80 is provided to simulate the temperature and flow rate of the cooling water, and the heater 81 for heating the fluid such as water and the fluid heated by the heater 81 to maintain the temperature of the cooling water, for example, about 80 ° C. And a cooler 82 for cooling.

여기서, 히터(81)에서 가열된 유체는 사이클 수단(20)으로 공급되고, 사이클 수단(20)으로 공급된 유체의 열에너지는 사이클 수단(20)을 이루는 가열기(22)에서 작동유체를 가열하는 데 사용된다.Here, the fluid heated in the heater 81 is supplied to the cycle means 20, and the thermal energy of the fluid supplied to the cycle means 20 is used to heat the working fluid in the heater 22 constituting the cycle means 20. Used.

사이클 수단(20)과 측정수단(30)은 제1 실시 예에서 설명한 사이클 수단(20)과 측정수단(30)이 적용되므로, 사이클(20)과 측정수단(30)에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Since the cycle means 20 and the measurement means 30 described in the first embodiment are applied to the cycle means 20 and the measurement means 30, redundant descriptions of the cycle 20 and the measurement means 30 are omitted. Let's do it.

물론, 본 발명은 사이클 수단(20)과 측정수단(30) 대신에 제2 실시 예에서 설명한 사이클 수단(40)과 측정수단(50)을 적용하거나, 제3 실시 예에서 설명한 개루프 사이클 수단(60)과 측정수단(70)을 적용하도록 변경될 수 있다. Of course, the present invention applies the cycle means 40 and the measurement means 50 described in the second embodiment instead of the cycle means 20 and the measurement means 30, or the open loop cycle means described in the third embodiment ( 60 and the measuring means 70 can be adapted.

이에 따라, 본 발명은 동력계를 이용해 모사부에서 입력된 열에너지로부터 사이클 수단에서 회수한 열에너지를 계산하여 팽창기에서 재생된 동력량을 측정해서 팽창기의 성능을 평가하거나, 가열기, 응축기 및 펌프의 성능을 평가할 수 있다.
Accordingly, the present invention calculates the amount of power regenerated in the expander by calculating the heat energy recovered from the cycle means from the heat energy input from the simulation unit using a dynamometer to evaluate the performance of the expander, or to evaluate the performance of the heater, condenser and pump. Can be.

또한 본 발명은 자동차의 배기가스와 냉각수의 온도와 유량을 모사하여 자동차 배기가스 및 냉각수 조건에 따른 폐열회수 성능을 동시에 측정할 수도 있다. In addition, the present invention by simulating the temperature and flow rate of the exhaust gas and the cooling water of the vehicle can also measure the waste heat recovery performance according to the vehicle exhaust gas and cooling water conditions at the same time.

[제5 실시 예][Example 5]

도 5는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치의 구성도이다.5 is a configuration diagram of a performance evaluation apparatus for a waste heat recovery system for automobiles according to a fifth embodiment of the present invention.

본 발명의 제5 실시 예에 따른 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치는 도 5에 도시된 바와 같이, 자동차 배기가스의 온도와 유량을 모사하여 자동차의 배기가스 조건에 따른 폐열회수 성능을 측정하는 제1 성능평가부(100)와 자동차 냉각수의 온도와 유량을 모사하여 자동차의 냉각수 조건에 따른 폐열회수 성능을 측정하는 제2 성능평가부(200)를 포함한다. In the apparatus for evaluating performance of a waste heat recovery system for a vehicle according to a fifth embodiment of the present invention, as shown in FIG. The first performance evaluation unit 100 and the second performance evaluation unit 200 to measure the waste heat recovery performance according to the cooling water conditions of the vehicle by simulating the temperature and flow rate of the vehicle cooling water.

제1 성능평가부(100)는 자동차 배기가스의 온도와 유량을 모사하는 제1 모사부(110), 제1 모사부(110)에 의해 형성된 기체의 열에너지를 공급받아 작동유체를 가열하는 제1 사이클 수단(120) 및 제1 모사부(110)에서 형성된 기체로부터 제1 사이클 수단(120)에서 회수된 에너지를 측정하는 제1 측정수단(130)을 포함한다.The first performance evaluation unit 100 receives a thermal energy of a gas formed by the first simulation unit 110 and the first simulation unit 110 to simulate the temperature and flow rate of the vehicle exhaust gas, and heats the working fluid. It includes a first measuring means 130 for measuring the energy recovered by the first cycle means 120 from the gas formed in the cycle means 120 and the first simulation unit 110.

그리고 제2 성능평가부(200)는 자동차 냉각수의 온도와 유량을 모사하는 제2 모사부(210), 제2 모사부(210)에 의해 형성된 기체의 열에너지를 공급받아 작동유체를 가열하는 제2 사이클 수단(220) 및 제2 모사부(210)에서 형성된 유체로부터 제2 사이클 수단(220)에서 회수된 에너지를 측정하는 제2 측정수단(230)을 포함한다.In addition, the second performance evaluation unit 200 receives the thermal energy of the gas formed by the second simulation unit 210 and the second simulation unit 210 that simulates the temperature and flow rate of the vehicle cooling water to heat the working fluid. And second measuring means 230 for measuring the energy recovered by the second cycle means 220 from the fluid formed in the cycle means 220 and the second simulation part 210.

본 실시 예에서 제1 성능평가부(100)의 구성은 제1 실시 예에서 설명한 성능 평가장치의 구성과 유사하고, 제2 성능평가부(200)의 구성은 제4 실시 예에서 설명한 성능 평가장치의 구성과 유사하다.In this embodiment, the configuration of the first performance evaluation unit 100 is similar to that of the performance evaluation apparatus described in the first embodiment, and the configuration of the second performance evaluation unit 200 is the performance evaluation apparatus described in the fourth embodiment. It is similar in composition.

물론, 본 발명은 제1 성능평가부 및 제2 성능평가부의 구성은 제2 내지 제 4실시 예에서 설명한 성능 평가장치의 구성을 적용하도록 변경될 수 있다.Of course, the configuration of the first performance evaluation unit and the second performance evaluation unit may be changed to apply the configuration of the performance evaluation apparatus described in the second to fourth embodiments.

다만, 제5 실시 예에 따른 자동차용 폐열회수 시스템의 성능평가장치는 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 성능평가부(100) 및 제2 성능평가부(200)에서 하나의 열교환기(126,222b)를 공유하도록 구성될 수 있다. However, as shown in FIG. 5, the apparatus for evaluating the performance of the waste heat recovery system for automobiles according to the fifth embodiment includes one heat exchanger 126 and 222 in the first performance evaluator 100 and the second performance evaluator 200. b) can be configured to share.

즉, 열교환기(126,222b)는 제1 사이클 수단(120)의 팽창기(124)에서 일을 한 증기와 제2 사이클 수단(220)의 보일러(222a)에서 가열된 증기 사이에 열교환을 수행하여, 제1 성능평가부(100)의 작동유체를 응축하고, 제2 성능평가부(200)의 작동유체를 가열한다.That is, the heat exchangers 126 and 222b perform heat exchange between the steam worked in the expander 124 of the first cycle means 120 and the steam heated in the boiler 222a of the second cycle means 220, The working fluid of the first performance evaluation unit 100 is condensed, and the working fluid of the second performance evaluation unit 200 is heated.

이에 따라, 본 발명은 제1 모사부에서 입력된 열에너지로부터 제1 사이클 수단에서 회수한 열에너지를 계산하여 자동차 배기가스 조건에 따른 자동차 폐열회수 성능을 측정함과 동시에, 제2 모사부에서 입력된 열에너지로부터 제2 사이클 수단에서 회수한 열에너지를 계산하여 자동차 냉각수 조건에 따른 자동차 폐열회수 성능을 측정할 수 있다. Accordingly, the present invention calculates the heat energy recovered by the first cycle means from the heat energy input from the first simulation unit to measure the automotive waste heat recovery performance according to the vehicle exhaust gas conditions, and at the same time, the heat energy input from the second simulation unit The heat energy recovered by the second cycle means is calculated from the vehicle waste heat recovery performance according to the vehicle coolant conditions.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다. Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.

본 발명은 실차를 제작하지 않고 자동차의 배기가스 및 냉각수의 폐열을 회수하는 랭킨 사이클을 구성하고 구성된 사이클의 성능과 요소부품의 단품성능을 시험하는 기술분야에 적용된다. The present invention is applied to the technical field of constructing a Rankine cycle for recovering waste heat of exhaust gas and cooling water of a vehicle without producing a real vehicle, and testing the performance of the configured cycle and the component performance of the component parts.

10,80 : 모사부 20, 40 : 사이클 수단
30, 50, 70 : 측정수단 60 : 개루프 사이클 수단
100: 제1 성능평가부 110: 제1 모사부
120: 제1 사이클 수단 130: 제1 측정수단
200: 제2 성능평가부 210: 제2 모사부
220: 제2 사이클 수단 230: 제2 측정수단
10,80: simulation part 20, 40: cycle means
30, 50, 70: measuring means 60: open loop cycle means
100: first performance evaluation unit 110: first simulation unit
120: first cycle means 130: first measuring means
200: second performance evaluation unit 210: second simulation unit
220: second cycle means 230: second measurement means

Claims (10)

자동차 배기가스의 온도와 유량을 모사하는 모사부,
상기 모사부에 의해 형성된 기체의 열에너지를 이용하여 작동유체를 가열하는 가열기, 상기 가열기에서 가열된 작동유체가 사이클 수단에 일을 해주는 팽창기, 상기 팽창기에서 팽창된 작동유체를 응축시키는 응축기 및 상기 응축된 작동유체를 가압하는 펌프로 이루어진 사이클 수단,
상기 모사부에서 형성된 기체로부터 상기 사이클 수단에서 회수된 에너지를 측정하는 측정수단 그리고
상기 펌프의 온도와 압력 차이에 의한 손상을 방지하도록 보호회로를 포함하고,
상기 모사부는 배기가스의 온도와 유량을 모사하도록 기체를 공급하는 송풍기 및
상기 송풍기에서 공급된 공기를 가열하는 버너를 포함하며,
상기 측정수단은 상기 가열기 전후단의 엔탈피를 측정하여 그 차이를 연산해서 가열기에서 회수된 열량을 계산하는 가열기 엔탈피 측정부,
상기 응축기 전후단의 엔탈피를 측정하여 그 차이를 연산해서 방출된 열량을 계산하는 응축기 엔탈피 측정부,
상기 펌프의 전후단 압력을 측정하여 그 차압을 연산하는 펌프 차압 측정부 및
상기 펌프의 전단 또는 후단에 설치되어 유량을 측정하는 유량 측정부를 포함하고,
상기 보호회로는 상기 펌프의 흡입구 측에 설치되는 냉각기와
상기 펌프의 토출구 측에 설치되는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치.
Simulation unit for simulating the temperature and flow rate of the exhaust gas of the vehicle,
Heater for heating the working fluid using the heat energy of the gas formed by the simulation unit, an expander for the working fluid heated in the heater to the cycle means, a condenser for condensing the working fluid expanded in the expander and the condensed Cycle means consisting of a pump for pressurizing the working fluid,
Measurement means for measuring the energy recovered by the cycle means from the gas formed in the simulation portion;
It includes a protection circuit to prevent damage caused by the temperature and pressure difference of the pump,
The simulation unit is a blower for supplying gas to simulate the temperature and flow rate of the exhaust gas and
A burner for heating the air supplied from the blower,
The measuring means is a heater enthalpy measuring unit for measuring the enthalpy of the front and rear ends of the heater to calculate the difference by calculating the amount of heat recovered from the heater,
Condenser enthalpy measuring unit for measuring the enthalpy of the front and rear ends of the condenser and calculating the amount of heat released by calculating the difference,
Pump differential pressure measuring unit for measuring the front and rear end pressure of the pump and calculates the differential pressure;
Is installed in the front or rear end of the pump comprises a flow rate measuring unit for measuring the flow rate,
The protection circuit and the cooler is installed on the inlet side of the pump
Performance evaluation device for a waste heat recovery system for a vehicle, characterized in that it comprises a heater installed on the discharge port side of the pump.
자동차 냉각수의 온도와 유량을 모사하는 모사부,
상기 모사부에 의해 형성된 유체의 열에너지를 이용하여 작동유체를 가열하는 가열기, 상기 가열기에서 가열된 작동유체가 사이클 수단에 일을 해주는 팽창기, 상기 팽창기에서 팽창된 작동유체를 응축시키는 응축기 및 상기 응축된 작동유체를 가압하는 펌프로 이루어진 사이클 수단,
상기 모사부에서 형성된 유체로부터 상기 사이클 수단에서 회수된 에너지를 측정하는 측정수단 그리고
상기 펌프의 온도와 압력 차이에 의한 손상을 방지하도록 보호회로를 포함하고,
상기 모사부는 냉각수의 온도와 유량을 모사하도록 유체를 가열하는 히터 및
상기 히터에 의해 가열된 유체를 냉각수의 온도에 따라 미리 설정된 온도로 유지하도록 냉각하는 냉각기를 포함하며,
상기 측정수단은 상기 가열기 전후단의 엔탈피를 측정하여 그 차이를 연산해서 가열기에서 회수된 열량을 계산하는 가열기 엔탈피 측정부,
상기 응축기 전후단의 엔탈피를 측정하여 그 차이를 연산해서 방출된 열량을 계산하는 응축기 엔탈피 측정부,
상기 펌프의 전후단 압력을 측정하여 그 차압을 연산하는 펌프 차압 측정부 및
상기 펌프의 전단 또는 후단에 설치되어 유량을 측정하는 유량 측정부를 포함하고,
상기 보호회로는 상기 펌프의 흡입구 측에 설치되는 냉각기와
상기 펌프의 토출구 측에 설치되는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치.
Simulation part that simulates the temperature and flow rate of the vehicle cooling water,
A heater for heating the working fluid by using the thermal energy of the fluid formed by the simulation unit, an expander in which the working fluid heated in the heater works on a cycle means, a condenser for condensing the working fluid expanded in the expander, and the condensed Cycle means consisting of a pump for pressurizing the working fluid,
Measuring means for measuring the energy recovered by the cycle means from the fluid formed in the simulation portion;
It includes a protection circuit to prevent damage caused by the temperature and pressure difference of the pump,
The simulation unit is a heater for heating the fluid to simulate the temperature and flow rate of the cooling water and
And a cooler cooling the fluid heated by the heater to a preset temperature according to the temperature of the coolant.
The measuring means is a heater enthalpy measuring unit for measuring the enthalpy of the front and rear ends of the heater to calculate the difference by calculating the amount of heat recovered from the heater,
Condenser enthalpy measuring unit for measuring the enthalpy of the front and rear ends of the condenser and calculating the amount of heat released by calculating the difference,
Pump differential pressure measuring unit for measuring the front and rear end pressure of the pump and calculates the differential pressure;
Is installed in the front or rear end of the pump comprises a flow rate measuring unit for measuring the flow rate,
The protection circuit and the cooler is installed on the inlet side of the pump
Performance evaluation device for a waste heat recovery system for a vehicle, characterized in that it comprises a heater installed on the discharge port side of the pump.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 사이클 수단은
필요한 온도 및 유량의 작동유체를 공급하는 컨디셔너,
상기 컨디셔너에서 공급된 작동유체를 응축시키는 응축기,
상기 응축된 작동유체를 가압하는 펌프 및
상기 펌프에서 가압된 작동유체를 상기 모사부에 의해 형성된 기체의 열에너지를 이용하여 가열하는 가열기로 이루어진 개루프 사이클 수단인 것을 특징으로 하는 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치.
The method of claim 1 or 2, wherein the cycle means
Conditioner to supply working fluid of required temperature and flow rate,
A condenser for condensing the working fluid supplied from the conditioner,
A pump for pressurizing the condensed working fluid and
And an open loop cycle means comprising a heater for heating the working fluid pressurized by the pump using heat energy of the gas formed by the simulation unit.
삭제delete 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 팽창기는 상기 가열기에서 회수된 열에너지에 따라 동력을 재생하는 팽창수단이고,
상기 측정수단은 상기 팽창수단에서 재생된 동력량을 측정하는 동력계인 것을 특징으로 하는 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
The expander is expansion means for regenerating power in accordance with the heat energy recovered from the heater,
And the measuring means is a dynamometer for measuring the amount of power regenerated by the expansion means.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 자동차 배기가스의 온도와 유량을 모사하여 자동차의 배기가스 조건에 따른 폐열회수 성능을 측정하는 제1 성능평가부와
상기 자동차 냉각수의 온도와 유량을 모사하여 자동차의 냉각수 조건에 따른 폐열회수 성능을 측정하는 제2 성능평가부를 포함하고,
상기 제1 성능평가부는 자동차 배기가스의 온도와 유량을 모사하는 제1 모사부,
상기 제1 모사부에 의해 형성된 기체의 열에너지를 이용하여 작동유체를 가열하는 제1 가열기, 상기 제1 가열기에서 가열된 작동유체가 제1 사이클 수단에 일을 해주는 제1 팽창기, 상기 제1 팽창기에서 팽창된 작동유체를 응축시키는 제1 응축기 및 상기 응축된 작동유체를 가압하는 제1 펌프로 이루어진 제1 사이클 수단 그리고
상기 제1 모사부에서 형성된 기체로부터 상기 제1 사이클 수단에서 회수된 에너지를 측정하는 제1 측정수단을 포함하며,
상기 제2 성능평가부는 자동차 냉각수의 온도와 유량을 모사하는 제2 모사부,
상기 제2 모사부에 의해 형성된 유체의 열에너지를 이용하여 작동유체를 가열하는 제2 가열기, 상기 제2 가열기에서 가열된 작동유체가 제2 사이클 수단에 일을 해주는 제2 팽창기, 상기 제2 팽창기에서 팽창된 작동유체를 응축시키는 제2 응축기 및 상기 응축된 작동유체를 가압하는 제2 펌프로 이루어진 제2 사이클 수단 그리고
상기 제2 모사부에서 형성된 유체로부터 상기 제2 사이클 수단에서 회수된 에너지를 측정하는 제2 측정수단을 포함하고,
상기 제1모사부는 배기가스의 온도와 유량을 모사하도록 기체를 공급하는 송풍기 및
상기 송풍기에서 공급된 공기를 가열하는 버너를 포함하며,
상기 제2모사부는 냉각수의 온도와 유량을 모사하도록 유체를 가열하는 히터 및
상기 히터에 의해 가열된 유체를 냉각수의 온도에 따라 미리 설정된 온도로 유지하도록 냉각하는 냉각기를 포함하고,
상기 제1 및 제2 측정수단은 각각 상기 제1 또는 제2 가열기 전후단의 엔탈피를 측정하여 그 차이를 연산해서 가열기에서 회수된 열량을 계산하는 가열기 엔탈피 측정부,
상기 제1 또는 제2 응축기 전후단의 엔탈피를 측정하여 그 차이를 연산해서 방출된 열량을 계산하는 응축기 엔탈피 측정부,
상기 제1 또는 제 2펌프의 전후단 압력을 측정하여 그 차압을 연산하는 펌프 차압 측정부 및
상기 제1 또는 제2 펌프의 전단 또는 후단에 설치되어 유량을 측정하는 유량 측정부를 포함하며,
상기 제1 및 제2성능평가부는 각각 펌프의 온도와 압력 차이에 의한 손상을 방지하도록 보호회로를 더 포함하고,
상기 보호회로는 각 펌프의 흡입구 측에 설치되는 냉각기와
상기 펌프의 토출구 측에 설치되는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치.
A first performance evaluation unit for measuring the waste heat recovery performance according to the exhaust gas conditions of the vehicle by simulating the temperature and flow rate of the vehicle exhaust gas;
And a second performance evaluation unit which measures waste heat recovery performance according to cooling water conditions of the vehicle by simulating the temperature and flow rate of the vehicle cooling water.
The first performance evaluation unit is a first simulation unit for simulating the temperature and flow rate of the vehicle exhaust gas,
In the first heater for heating the working fluid using the heat energy of the gas formed by the first replica, the first expander in which the working fluid heated in the first heater works on the first cycle means, in the first expander First cycle means comprising a first condenser to condense the expanded working fluid and a first pump to pressurize the condensed working fluid;
And first measuring means for measuring the energy recovered by the first cycle means from the gas formed in the first replica,
The second performance evaluation unit second simulation unit for simulating the temperature and flow rate of the vehicle cooling water,
In the second heater for heating the working fluid by using the thermal energy of the fluid formed by the second replica, the second expander in which the working fluid heated in the second heater to the second cycle means, the second expander Second cycle means comprising a second condenser to condense the expanded working fluid and a second pump to pressurize the condensed working fluid;
And second measuring means for measuring the energy recovered by the second cycle means from the fluid formed in the second replica,
The first simulation unit blower for supplying gas to simulate the temperature and flow rate of the exhaust gas and
A burner for heating the air supplied from the blower,
The second simulation unit is a heater for heating the fluid to simulate the temperature and flow rate of the cooling water and
A cooler for cooling the fluid heated by the heater to maintain a predetermined temperature according to the temperature of the coolant,
The first and second measuring means is a heater enthalpy measuring unit for measuring the amount of heat recovered from the heater by measuring the enthalpy of the front and rear ends of the first or second heater, respectively, the difference;
A condenser enthalpy measurement unit for measuring the enthalpy of the front and rear ends of the first or second condenser and calculating the amount of heat released by calculating the difference;
Pump differential pressure measuring unit for measuring the front and rear pressure of the first or second pump and calculates the differential pressure;
Is installed in the front or rear end of the first or second pump includes a flow rate measuring unit for measuring the flow rate,
Each of the first and second performance evaluation units further includes a protection circuit to prevent damage due to a difference in temperature and pressure of the pump,
The protection circuit and the cooler installed on the inlet side of each pump
Performance evaluation device for a waste heat recovery system for a vehicle, characterized in that it comprises a heater installed on the discharge port side of the pump.
제9항에 있어서,
상기 제1 응축기와 제2 가열기는 하나의 열교환기를 공유하도록 구성되고,
상기 열교환기는 상기 제1 팽창기에서 팽창된 작동유체를 응축시킴과 동시에 상기 제1 모사부에 의해 형성된 유체의 열에너지를 이용하여 제2 모사부의 작동유체를 가열하는 것을 특징으로 하는 자동차용 폐열회수 시스템의 성능 평가장치.
10. The method of claim 9,
The first condenser and the second heater are configured to share one heat exchanger,
The heat exchanger condenses the working fluid expanded in the first expander and at the same time heats the working fluid of the second simulation unit using the heat energy of the fluid formed by the first simulation unit of the waste heat recovery system for automobiles. Performance evaluation device.
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