KR20200018323A - 랭킨 회로를 갖춘 열 시스템 - Google Patents

랭킨 회로를 갖춘 열 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20200018323A
KR20200018323A KR1020190096848A KR20190096848A KR20200018323A KR 20200018323 A KR20200018323 A KR 20200018323A KR 1020190096848 A KR1020190096848 A KR 1020190096848A KR 20190096848 A KR20190096848 A KR 20190096848A KR 20200018323 A KR20200018323 A KR 20200018323A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
chamber
rankine
circuit
thermal system
pump
Prior art date
Application number
KR1020190096848A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102315299B1 (ko
Inventor
쥴리엥 라피오르
Original Assignee
포르시아 쥐스뗌 데샤피망
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 포르시아 쥐스뗌 데샤피망 filed Critical 포르시아 쥐스뗌 데샤피망
Publication of KR20200018323A publication Critical patent/KR20200018323A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102315299B1 publication Critical patent/KR102315299B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K9/00—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines
    • F01K9/003—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines condenser cooling circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • F01D17/145—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path by means of valves, e.g. for steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
    • F16K11/10—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit
    • F16K11/105—Three-way check or safety valves with two or more closure members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K1/00—Steam accumulators
    • F01K1/16—Other safety or control means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P2007/146—Controlling of coolant flow the coolant being liquid using valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/72—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

본 발명은, 열 시스템(10)으로서,
- 랭킨 회로를 포함하는 랭킨 사이클 열 회수 디바이스(12)로서, 상기 랭킨 회로(14)는 제1 열 교환기(18), 팽창기(22), 응축기(23, 23'), 및 제1 펌프(24)를 포함하는 것인 랭킨 사이클 열 회수 디바이스;
- 냉각 회로(30)를 포함하는 냉각 디바이스(28)로서, 상기 냉각 회로(30)는 제2 열 교환기(34), 제2 펌프(36), 및 냉각 대상 디바이스와의 제3 열 교환기(38)를 포함하는 것인 냉각 디바이스
를 포함하는 열 시스템에 관한 것이다.
상기 열 시스템은 랭킨 회로(14)에서의 압력을 조절하기 위한 압력 조절 디바이스(26)를 포함하고, 상기 압력 조절 디바이스는, 공간을 획정하는 엔클로저(enclosure)로서, 상기 공간을 제1 챔버와 제2 챔버로 분리시키는 가동부를 수용하는 엔클로저를 포함하며, 상기 제1 챔버는 랭킨 회로(14)와 연통되며, 상기 제2 챔버는 냉각 회로(30)와 연통된다.

Description

랭킨 회로를 갖춘 열 시스템{THERMAL SYSTEM WITH RANKINE CIRCUIT}
본 발명은 열 시스템, 특히 자동차용 열 시스템에 관한 것이다.
표준 내연 기관은 낮은 성능을 나타낸다. 실제로, 연료로부터의 에너지 중 단지 20% 내지 30%만이 기계적 에너지로 변환되는 반면, 나머지는 열 에너지의 형태로 주위 환경으로 소산되는데, 이러한 에너지 손실은 배기 가스에서 그리고 차량의 냉각 디바이스에서 소산된다.
이러한 에너지의 일부를 회수하기 위해, 기존에 존재하는 최신 열 시스템은 랭킨 사이클 열 회수 디바이스를 포함하며, 상기 랭킨 사이클 열 회수 디바이스는 랭킨 회로를 포함하고, 상기 랭킨 회로 내에서는 작동 유체(랭킨 유체라 부름)가 순환하며, 상기 랭킨 회로는, 랭킨 유체가 열원으로부터 열을 회수하는 것인 제1 열 교환기; 팽창기; 응축기; 제1 펌프를 포함한다.
랭킨 사이클을 갖춘 이러한 열 회수 디바이스는, 열 에너지를 기계적 에너지 또는 전기적 에너지로 변환하는 것을 가능하게 한다.
상기 제1 펌프는, 랭킨 유체의 압축 및 순환을 가능하게 한다. 상기 랭킨 유체는 제1 열 교환기로 진입하는데, 상기 제1 열 교환기에서는, 배기 가스 또는 냉각 디바이스로부터의 열이 랭킨 유체를 증발시키는 데 사용된다. 이러한 고압 증기는 팽창기를 통과하는데, 상기 팽창기에서, 상기 고압 증기는 저압 증기로 팽창된다. 이러한 팽창기는 용적식 팽창기(volumetric expander), 예컨대 피스톤 또는 스파이럴(spiral)일 수도 있고 혹은 터빈과 같은 동적 팽창기일 수도 있다. 이러한 팽창기는 기계적 에너지를 생성하며, 이러한 기계적 에너지는 발전기를 이용하여 전기로 변환될 수 있다. 상기 저압 증기는 다음에 응축기에서 냉각되고 응축된다.
상기 랭킨 유체는 팽창기와 펌프 사이에서 압력 변동을 거칠 수 있으며, 이는 일부 경우에 있어서 펌프의 캐비테이션(cavitation)을 유발할 수도 있다는 것에 주의해야 한다.
본 발명은, 구체적으로, 랭킨 사이클 열 회수 디바이스의 팽창기와 펌프 사이에서, 조절 밸브를 필요로 하지 않으면서 자동으로 압력이 조절되는 열 시스템을 제안함으로써, 이러한 결점을 해소하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명은 구체적으로,
- 랭킨 회로를 포함하는 랭킨 사이클 열 회수 디바이스로서, 상기 랭킨 회로 내에서는 랭킨 유체가 순환하며, 상기 랭킨 회로는, 랭킨 유체가 열원으로부터 열을 회수하는 것인 제1 열 교환기, 팽창기, 응축기, 및 제1 펌프를 포함하는 것인 랭킨 사이클 열 회수 디바이스;
- 냉각 회로를 포함하는 냉각 디바이스로서, 상기 냉각 회로 내에서는 냉매가 순환하며, 상기 냉각 회로는, 냉매가 냉원(cold source)에 열을 제공하는 것인 제2 열 교환기, 제2 펌프, 및 냉각 대상 디바이스와의 제3 열 교환기를 포함하는 것인 냉각 디바이스
를 포함하는 유형의 열 시스템, 구체적으로 자동차용 열 시스템으로서,
상기 열 시스템은 랭킨 회로에서의 압력을 조절하기 위한 압력 조절 디바이스를 포함하고, 상기 압력 조절 디바이스는, 공간을 획정하는 엔클로저(enclosure)로서, 상기 공간을 제1 챔버와 제2 챔버로 분리시키는 가동부를 수용하는 엔클로저를 포함하며, 상기 제1 챔버는 랭킨 회로와 연통되며, 상기 제2 챔버는 냉각 회로와 연통되는 것인 열 시스템, 구체적으로 자동차용 열 시스템에 관한 것이다.
상기 압력 조절 디바이스는 부가적인 디바이스이며, 이에 따라 랭킨 회로의 팽창기와는 별개이며 제2 펌프와는 별개이다.
본 발명은 랭킨 사이클 열 회수 디바이스의 팽창기와 펌프 사이에서의 압력을 제어하기 위해 냉각 디바이스에서의 압력을 이용하는 것을 제시한다.
본 발명에 따른 열 시스템은, 단독으로 고려하여 또는 기술적으로 가능한 모든 조합에 따라, 다음의 특징들 중 하나 또는 몇 개의 특징을 더 포함할 수 있다.
- 상기 압력 조절 디바이스는,
가스 형태인 랭킨 유체를 위한 상기 제1 챔버 내로의 입구 그리고 액체 형태인 랭킨 유체를 위한 상기 제1 챔버로부터의 출구;
냉매를 위한 상기 제2 챔버 내로의 입구 파이프 그리고 냉매를 위한 상기 제2 챔버로부터의 출구 파이프;
상기 제1 챔버 내에서 연장되며, 상기 냉매가 순환하는 열 교환 파이프에 의해 형성되는 응축기
를 포함한다.
- 열 시스템은 밸브, 구체적으로 3방 밸브(three-way valve)를 포함하며, 상기 밸브의 제1 채널은 제2 챔버에 연결되고 상기 밸브의 다른 하나의 채널은 응축기의 열 교환 파이프에 연결된다.
- 압력 조절 디바이스는 상기 응축기와 별개이며, 압력 조절 디바이스의 제1 챔버는 응축기와 제1 펌프 사이에서 랭킨 회로와 연통된다.
- 상기 제2 챔버는 밸브를 통해 냉각 회로에 연결되며, 상기 밸브는, 바람직하게는, 제2 펌프와 병렬로 배치되는 3방 밸브이며, 상기 3방 밸브는, 제2 챔버에 연결되는 제1 채널, 제2 펌프의 상류에 연결되는 제2 채널, 그리고 제2 펌프의 하류에 연결되는 제3 채널을 포함한다.
- 압력 조절 디바이스의 가동부는 멤브레인, 피스톤, 또는 블래더(bladder)로부터 선택된다.
- 냉각 대상 디바이스는 열 기관이며, 이 열 기관으로부터 나오는 배기 가스에 의해 열원이 형성된다.
- 냉각 회로는 팽창 탱크를 포함한다.
본 발명은 또한, 앞서 설명한 바와 같은 열 시스템을 포함하는 배기 라인, 특히 자동차의 배기 라인에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 앞서 설명한 바와 같은 배기 라인을 포함하는 차량, 특히 자동차에 관한 것이다.
본 발명은, 오로지 예로서만 제공되고 첨부된 도면을 참고하여 이루어지는 이하의 설명을 읽음으로써 더욱 양호하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 제1 실시예에 따른 열 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 열 시스템에 구비되는 압력 조절 디바이스의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 제2 실시예에 따른 열 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 제3 실시예에 따른 열 시스템의 개략도이다.
도 1은 열 시스템(10), 특히 자동차에 구비되도록 의도되는 열 시스템을 도시한 것이다.
열 시스템(10)은, 랭킨 회로(14)를 포함하는 랭킨 사이클 열 회수 디바이스(12)로서, 상기 랭킨 회로 내에서는 랭킨 유체(16)가 순환하며, 상기 랭킨 회로(14)는, 랭킨 유체(16)가 열원(20)으로부터 열을 회수하는 것인 제1 열 교환기(18), 팽창기(22), 응축기(23), 및 제1 펌프(24)를 포함하는 것인 랭킨 사이클 열 회수 디바이스를 포함한다.
예를 들면, 열원(20)은 배기 가스이다.
이러한 제1 실시예에 따르면, 응축기(23)는 도 2에 상세하게 도시된 압력 조절 디바이스(26)에 포함된다. 이러한 압력 조절 디바이스(26)는 팽창기(22)의 하류에 그리고 제1 펌프(24)의 상류에, 다시 말해서 랭킨 회로(14)의 저압부에 배치된다.
열 시스템(10)은, 냉매(32)가 내부에서 순환하는 것인 냉각 회로(30)를 포함하는 냉각 디바이스(28)를 더 포함한다. 냉각 회로(30)는, 냉매(32)가 냉원에 열을 제공하는 것인 제2 열 교환기(34), 제2 펌프(36), 그리고 냉각 대상 디바이스와의 제3 열 교환기(38)를 포함하며, 예컨대 냉각 대상 디바이스는 자동차의 엔진이다.
냉각 회로(30)는 통상적으로 팽창 탱크(40)를 또한 포함한다.
유리하게는, 팽창 탱크(40)는 다음의 작동 조건을 충족한다.
- 1.2 내지 2.2 바아의 압력, 예컨대 1.3 내지 2 바아의 압력, 그리고 바람직하게는 1.4 내지 1.7 바아의 압력.
- 섭씨 45도 내지 섭씨 100도의 온도, 예컨대 섭씨 55도 내지 섭씨 90도의 온도, 그리고 바람직하게는 섭씨 65도 내지 섭씨 80도의 온도.
이러한 작동 조건 하에서, 랭킨 유체(16)는 에탄올이다.
이미 제시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열 시스템(10)은, 도 2에 더욱 상세하게 도시된 압력 조절 디바이스(26)를 랭킨 회로(14) 내에 포함한다.
압력 조절 디바이스(26)는, 공간을 획정하는 엔클로저(42; enclosure)로서, 상기 공간을 제1 챔버(46)와 제2 챔버(48)로 분리시키는 가동부(44)를 수용하는 엔클로저를 포함한다. 제1 챔버(46)는 랭킨 회로(14)와 연통되며, 이에 따라 제1 챔버는 랭킨 유체(16)로 충전되고, 제2 챔버(48)는 냉각 회로(30)와 연통되며, 이에 따라 제2 챔버는 냉매(32)로 충전된다.
이러한 실시예에 따르면, 제1 챔버(46)는 응축기(23)를 수용하는데, 상기 응축기는 바람직하게는 핀(fin)이 마련되는 열 교환 파이프에 의해 형성되며, 상기 열 교환 파이프 내에서는 냉매(32)가 순환한다.
압력 조절 디바이스(26)로 인해, 랭킨 유체(16)를 냉매(32)로부터 분리시키는 가동부(44)에 의해 랭킨 유체(16)에 압력이 전달된다.
가동부(44)는 멤브레인, 블래더, 또는 피스톤의 변형에 의해 형성될 수 있다.
압력 조절 디바이스(26)에서의 압력은, 냉각 회로(30)의 팽창 탱크(40)에서의 압력과 동일하다. 이러한 압력은, 냉매(32)의 열 팽창에 좌우되며, 이에 따라 냉매의 온도에 좌우된다.
제1 펌프(24)의 상류에서의 포화 압력은 팽창 탱크(40)에서의 압력보다 낮다는 것에 주의해야 한다.
도 2에 도시된 실시예에 따르면, 압력 조절 디바이스(26)는, 냉매(32)를 위한 입구 파이프(50) 그리고 냉매(32)를 위한 출구 파이프(52)를 포함하며, 상기 입구 파이프 및 상기 출구 파이프는 냉각 회로(30)에 연결되고 제2 챔버(48)의 양측에서 나타나게 된다. 따라서, 제2 챔버(48)내의 냉매(32)는 순환할 수 있으며, 이는 압력 조절 디바이스(26) 내의 랭킨 유체(16)와의 근접성으로 인해 상기 냉매(32)가 과열되는 것을 방지한다.
유리하게는, 입구 파이프(50)는 밸브(54)에 의해 냉각 회로(30)에 연결되며, 이에 따라 제2 챔버(48)를 통과하는 냉매(32)의 유량에 관한 제어가 가능하게 된다.
밸브(54)는 예컨대 3방 밸브이며, 상기 3방 밸브는, 냉각 회로(30)에 연결되는 제1 경로, 제2 챔버(48), 보다 구체적으로는 제2 챔버(48) 내로의 냉매(32)의 입구 파이프(50)에 연결되는 제2 경로, 그리고 응축기(23)의 열 교환 파이프에 연결되는 제3 경로를 포함한다. 따라서, 밸브(54)는 또한, 상기 응축기(23)를 빠져나오는 랭킨 유체의 온도, 그리고 이에 따라 제1 펌프(24)의 입구에서의 랭킨 유체(16)의 온도를 제어하기 위해, 응축기(23)를 통과하는 냉매(32)의 유동을 제어하는 것을 가능하게 한다.
제1 실시예에 따른 열 시스템(10)의 작동을 이제 설명할 것이다.
랭킨 유체(16)는 제1 열 교환기(18)에서 열을 취하고, 이후 제1 챔버(16) 내에 가스 형태로 도달하기 이전에 팽창기(22)에서 팽창되는데, 제1 챔버에서, 랭킨 유체는 제1 펌프(24)를 향해 제1 챔버(46)로부터 빠져나오기 전에 액체 형태로 응축된다.
냉각 회로(30)에 있어서, 제2 펌프(36)에 의해 구동되는 냉매(32)는 통상적으로 제3 열 교환기(38)로부터 열을 회수하여 이 열을 제2 열 교환기(34)로 되돌린다.
그러나, 냉매(32)의 일부는 압력 조절 디바이스(26)를 향해 그리고 보다 구체적으로는 응축기(23)를 향해 그리고 제2 챔버(48)를 향해 지향된다. 이러한 냉매 부분(32)의 유량은 밸브(54)에 의해 조절된다.
냉매(32)의 압력은 가동부(44)에 의해 랭킨 유체(16)에 전달되며, 이에 따라 랭킨 유체(16)의 체적 변동을 보상한다.
압력 조절 디바이스(26)를 빠져나오는 냉매(32)는 다음으로, 냉매가 냉각되는 것인 제2 열 교환기(34)에 진입한다.
도 3은 본 발명의 예시적인 제2 실시예에 따른 열 시스템(10)을 도시한 것이다. 도 3에 있어서, 앞서의 도 1 및 도 2의 요소와 유사한 요소는 동일한 도면부호를 이용하여 표시되며, 다시 설명되지 않는다.
제2 실시예에 따른 열 시스템(10)은, 응축기(23')와 압력 조절 디바이스(26')가 별개라는 점에서 제1 실시예의 열 시스템과 상이하다.
응축기(23')는 여기서 팽창기(22)의 하류에 그리고 압력 조절 디바이스(26')의 상류에 배치된다.
압력 조절 디바이스(26')는, 공간을 획정하는 엔클로저(42')로서, 상기 공간을 제1 챔버(46')와 제2 챔버(48')로 분리시키는 가동부(44')를 수용하는 엔클로저를 포함한다. 가동부(44')는 예컨대 멤브레인, 피스톤, 또는 블래더이다.
제1 챔버(46')는 랭킨 회로(14)와 연통되며, 보다 구체적으로는 응축기(23')를 제1 펌프(24)에 연결하는 제1 분관(56; branch)과 연통된다.
제2 챔버(48')는 냉각 회로(30)와 연통되며, 보다 구체적으로는 제2 열 교환기(34)를 제2 펌프(36)에 연결하는 제2 분관(58)과 연통된다.
랭킨 회로(14)에서의 압력 조절을 위한 작동은 제1 실시예에 대해 앞서 설명된 바와 유사하다.
도 4은 본 발명의 예시적인 제3 실시예에 따른 열 시스템(10)을 도시한 것이다. 도 4에 있어서, 앞서의 도 1 및 도 2의 요소와 유사한 요소는 동일한 도면부호를 이용하여 표시되며, 다시 설명되지 않는다.
이러한 제3 실시예에 따른 열 시스템(10)은, 제2 챔버(48')가 밸브(60)에 의해 냉각 회로(30)에 연결된다는 점에서 제2 실시예의 열 시스템과 상이하다.
보다 구체적으로, 상기 밸브(60)는, 제2 펌프(36)와 병렬로 배치되는 3방 밸브이며, 상기 3방 밸브는, 제2 챔버(48')에 연결되는 제1 채널, 제2 펌프(36)의 상류에 연결되는 제2 채널, 그리고 제2 펌프(36)의 하류에 연결되는 제3 채널을 포함한다.
랭킨 회로(14)에서의 압력 조절을 위한 작동은, 밸브(60)로 인해, 원하는 압력에 따라 제2 챔버(48')가 제2 펌프(36)의 상류에서 또는 하류에서 냉각 회로(30)에 연결될 수 있다는 것을 제외하고는, 제2 실시예에 대해 앞서 설명한 작동과 유사하다.
본 발명은 앞서 설명된 실시예로 한정되지 않으며, 오히려 다양한 변형의 형태를 취할 수 있다는 것에 주의해야 한다.

Claims (11)

  1. - 랭킨 회로(14)를 포함하는 랭킨 사이클 열 회수 디바이스(12)로서, 상기 랭킨 회로 내에서는 랭킨 유체(16)가 순환하며, 상기 랭킨 회로(14)는, 랭킨 유체(16)가 열원(20)으로부터 열을 회수하는 것인 제1 열 교환기(18), 팽창기(22), 응축기(23; 23'), 및 제1 펌프(24)를 포함하는 것인 랭킨 사이클 열 회수 디바이스(12);
    - 냉각 회로(30)를 포함하는 냉각 디바이스(28)로서, 상기 냉각 회로 내에서는 냉매(32)가 순환하며, 상기 냉각 회로(30)는, 냉매(32)가 냉원(cold source)에 열을 제공하는 것인 제2 열 교환기(34), 제2 펌프(36), 및 냉각 대상 디바이스와의 제3 열 교환기(38)를 포함하는 것인 냉각 디바이스
    를 포함하는 유형의 열 시스템(10)에 있어서,
    상기 열 시스템은, 랭킨 회로(14)에서의 압력을 조절하기 위한 압력 조절 디바이스(26; 26')를 포함하고, 상기 압력 조절 디바이스(26; 26')는, 공간을 획정하는 엔클로저(42; 42'; enclosure)로서, 상기 공간을 제1 챔버(46; 46')와 제2 챔버(48; 48')로 분리시키는 가동부(44; 44')를 수용하는 엔클로저를 포함하며, 상기 제1 챔버(46; 46')는 랭킨 회로(14)와 연통되며, 상기 제2 챔버(48; 48')는 냉각 회로(30)와 연통되는 것인 열 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압력 조절 디바이스(26)는,
    - 가스 형태인 랭킨 유체를 위한 상기 제1 챔버(46) 내로의 입구 그리고 액체 형태인 랭킨 유체를 위한 상기 제1 챔버(46)로부터의 출구;
    - 냉매(32)를 위한 상기 제2 챔버(48) 내로의 입구 파이프(50) 그리고 냉매(32)를 위한 상기 제2 챔버(48)로부터의 출구 파이프(52);
    - 상기 제1 챔버(46) 내에서 연장되고, 상기 냉매(32)가 순환하는 열 교환 파이프에 의해 형성되는 상기 응축기(23)
    를 포함하는 것인 열 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    밸브(54)
    를 포함하며, 상기 밸브의 하나의 채널은 제2 챔버(48)에 연결되고 상기 밸브의 다른 하나의 채널은 응축기(23)의 열 교환 파이프에 연결되는 것인 열 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 압력 조절 디바이스(26')는 상기 응축기(23')와 별개이며, 압력 조절 디바이스(26')의 제1 챔버(46')는 응축기(23')와 제1 펌프(24) 사이에서 랭킨 회로(14)와 연통되는 것인 열 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 챔버(48')는 밸브(60)를 통해 냉각 회로(30)와 연결되는 것인 열 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 밸브(60)는, 제2 펌프(36)와 병렬로 배치되는 3방 밸브이며, 상기 3방 밸브는, 제2 챔버(48')에 연결되는 제1 채널, 제2 펌프(36)의 상류에 연결되는 제2 채널, 그리고 제2 펌프(36)의 하류에 연결되는 제3 채널을 포함하는 것인 열 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 압력 조절 디바이스(26; 26')의 가동부(44; 44')는 멤브레인, 피스톤, 또는 블래더(bladder)로부터 선택되는 것인 열 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 냉각 대상 디바이스는 열 기관이며, 상기 열원(20)은 상기 열 기관으로부터 나오는 배기 가스에 의해 형성되는 것인 열 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 냉각 회로(30)는 팽창 탱크(40)를 포함하는 것인 열 시스템.
  10. 제1항에 따른 열 시스템
    을 포함하는 배기 라인.
  11. 제10항에 따른 배기 라인
    을 포함하는 차량.
KR1020190096848A 2018-08-09 2019-08-08 랭킨 회로를 갖춘 열 시스템 KR102315299B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1857410 2018-08-09
FR1857410A FR3084913B1 (fr) 2018-08-09 2018-08-09 Systeme thermique a circuit rankine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200018323A true KR20200018323A (ko) 2020-02-19
KR102315299B1 KR102315299B1 (ko) 2021-10-19

Family

ID=63963199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190096848A KR102315299B1 (ko) 2018-08-09 2019-08-08 랭킨 회로를 갖춘 열 시스템

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11028756B2 (ko)
KR (1) KR102315299B1 (ko)
DE (1) DE102019121076A1 (ko)
FR (1) FR3084913B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114225059B (zh) * 2021-12-31 2023-09-22 老肯医疗科技股份有限公司 一种双舱脉动真空压力蒸汽灭菌器及灭菌方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016029278A (ja) * 2014-07-17 2016-03-03 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 コジェネレーションシステム
JP2017110551A (ja) * 2015-12-16 2017-06-22 日野自動車株式会社 廃熱回収装置
KR101868273B1 (ko) * 2017-03-28 2018-06-15 두산중공업 주식회사 작동 유체 공급 제어 장치

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4576005A (en) * 1985-01-07 1986-03-18 Force Louis W Wellhead gas treatment and co-generation method and system
US4986225A (en) * 1990-06-08 1991-01-22 General Motors Corporation Intake reservoir system for an engine having a check valve
US5351487A (en) * 1992-05-26 1994-10-04 Abdelmalek Fawzy T High efficiency natural gas engine driven cooling system
US5688327A (en) * 1996-02-26 1997-11-18 Xerox Corporation Chuck assembly having a controlled vent
US6651433B1 (en) * 2002-09-13 2003-11-25 Leslie C. George, Jr. Brayton screw engine with brayton bottoming system
AT502402B1 (de) * 2006-01-10 2007-03-15 Int Innovations Ltd Verfahren zur umwandlung thermischer energie in mechanische arbeit
WO2008106774A1 (en) * 2007-03-02 2008-09-12 Victor Juchymenko Controlled organic rankine cycle system for recovery and conversion of thermal energy
DE102009053390B3 (de) * 2009-11-14 2011-06-01 Orcan Energy Gmbh Thermodynamische Maschine sowie Verfahren zu deren Betrieb
US8628025B2 (en) * 2010-03-09 2014-01-14 GM Global Technology Operations LLC Vehicle waste heat recovery system and method of operation
US8800280B2 (en) * 2010-04-15 2014-08-12 Gershon Machine Ltd. Generator
DE102010054733A1 (de) * 2010-12-16 2012-06-21 Daimler Ag Abwärmenutzungsvorrichtung, Betriebsverfahren
DE102012000100A1 (de) * 2011-01-06 2012-07-12 Cummins Intellectual Property, Inc. Rankine-kreisprozess-abwärmenutzungssystem
US8809656B2 (en) * 2011-04-11 2014-08-19 Paul Thomas Radosevich Acoustic drum head tuning system and method of use
JP2013079641A (ja) * 2011-09-21 2013-05-02 Toyota Industries Corp 廃熱利用装置
EP2762690B1 (en) * 2011-09-30 2018-11-21 Nissan Motor Co., Ltd Engine-waste-heat utilization device
US9746215B2 (en) * 2011-10-14 2017-08-29 Thermanalysis Engineering Corp. Heat powered reciprocating piston engine
US20160061055A1 (en) * 2013-03-13 2016-03-03 Echogen Power Systems, L.L.C. Control system for a heat engine system utilizing supercritical working fluid
DE102013211875A1 (de) * 2013-06-24 2015-01-08 Robert Bosch Gmbh Abwärmerückgewinnungssystem für eine Brennkraftmaschine
FR3020090B1 (fr) * 2014-04-16 2019-04-12 IFP Energies Nouvelles Dispositif de controle d'un circuit ferme fonctionnant selon un cycle de rankine et procede utilisant un tel dispositif
AT517535B1 (de) * 2015-06-30 2018-03-15 Rudolf Dipl Ing Fh Gutscher Dampfkraftwerk
DE102015215063A1 (de) * 2015-08-06 2017-02-09 Mahle International Gmbh Behältnis für einen Abwärmenutzungskreislauf
US20170275190A1 (en) * 2016-03-23 2017-09-28 Solar Turbines Incorporated System using heat energy to produce power and pure water

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016029278A (ja) * 2014-07-17 2016-03-03 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 コジェネレーションシステム
JP2017110551A (ja) * 2015-12-16 2017-06-22 日野自動車株式会社 廃熱回収装置
KR101868273B1 (ko) * 2017-03-28 2018-06-15 두산중공업 주식회사 작동 유체 공급 제어 장치

Also Published As

Publication number Publication date
FR3084913A1 (fr) 2020-02-14
KR102315299B1 (ko) 2021-10-19
US11028756B2 (en) 2021-06-08
DE102019121076A1 (de) 2020-02-13
US20200049052A1 (en) 2020-02-13
FR3084913B1 (fr) 2020-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9021807B2 (en) Waste heat utilization device and operating method
JP5328527B2 (ja) 排熱回生システムおよびその制御方法
US8572964B2 (en) Method for recuperating energy from an exhaust gas flow and motor vehicle
US20130025277A1 (en) Waste heat regeneration system
US11008928B2 (en) Engine cooling system with two thermostats, including a closed loop in a Rankine cycle
JPS6119443B2 (ko)
MX2014011444A (es) Sistema y metodo para recuperar calor residual de fuentes de calor dual.
JP2009185773A (ja) 廃熱利用装置
WO2017041146A1 (en) Orc for transforming waste heat from a heat source into mechanical energy and compressor installation making use of such an orc
WO2016069455A1 (en) System and method of low grade heat utilization for a waste heat recovery system
US20180371955A1 (en) Cogeneration system
KR20190043172A (ko) 연소엔진 및 whr 시스템 냉각을 위한 냉각 시스템
KR102315299B1 (ko) 랭킨 회로를 갖춘 열 시스템
JP7057323B2 (ja) 熱サイクルシステム
US11371393B2 (en) Arrangement for converting thermal energy from lost heat of an internal combustion engine
US10323889B2 (en) Container for a waste heat utilization circuit
JP2011231703A (ja) エンジン排熱回生システム
JP2005273543A (ja) 廃熱利用装置
JP6809266B2 (ja) 熱交換器モジュール
CN109196201B (zh) 用于消散燃气涡轮发动机中产生的热动力的可逆系统
JP6298369B2 (ja) 廃熱回収装置
Mashhadi et al. A steam Rankine cycle with two-stage pumping to enhance the waste heat recovery from internal combustion engines
JP2016145560A (ja) 廃熱回収装置
KR101912988B1 (ko) 복합 사이클의 내연 피스톤 엔진 파워 플랜트를 위한 냉각 배열체
EP3594569A1 (en) Heat recovery device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant