WO2013054519A1 - 廃熱回収装置 - Google Patents

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WO2013054519A1
WO2013054519A1 PCT/JP2012/006508 JP2012006508W WO2013054519A1 WO 2013054519 A1 WO2013054519 A1 WO 2013054519A1 JP 2012006508 W JP2012006508 W JP 2012006508W WO 2013054519 A1 WO2013054519 A1 WO 2013054519A1
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WO
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refrigerant
temperature
boiling point
heat recovery
waste heat
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Inventor
悟 井谷
健治 杉原
Original Assignee
パナソニック株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/28—Methods of steam generation characterised by form of heating method in boilers heated electrically
    • 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
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F01K25/10—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether

Definitions

  • the present invention relates to a waste heat recovery apparatus using Rankine® Cycle.
  • Patent Document 1 a waste heat recovery device mounted on a vehicle using a Rankine cycle is known (for example, Patent Document 1).
  • the Rankine cycle is a basic cycle of a steam prime mover and is also called a Clausius Rankine cycle.
  • Patent Document 1 in the Rankine cycle, the waste heat energy generated in the engine is recovered and the waste heat energy is converted into electric energy. At this time, water is used as a refrigerant used for recovery of waste heat.
  • Patent Document 1 when applied to a vehicle such as an electric vehicle not equipped with an engine, there is no high-temperature heat source such as an engine having an exothermic temperature of 100 ° C. or higher. The temperature cannot be raised above the boiling point. Therefore, since the refrigerant cannot be made into a gas, the Rankine cycle does not operate, and accordingly, there is a problem that power generation by waste heat recovery cannot be sufficiently performed.
  • the waste heat recovery apparatus of the present invention generates power by rotating a turbine while adiabatic expansion of a device having a guaranteed temperature of less than 100 ° C. and a primary refrigerant that has become a gas by exceeding a boiling point of the guaranteed temperature or less.
  • Heat exchange is performed between the circulation path that cools the device by causing the secondary refrigerant to absorb heat, the primary refrigerant that is cooled in the condensing unit, and the secondary refrigerant that has absorbed heat in the circulation path.
  • a heat exchanging unit that supplies the primary refrigerant, which has become a gas by being raised to a temperature exceeding the boiling point by the heat exchange, to the power generation unit and supplies the secondary refrigerant to the circulation path. Take the deposition.
  • the waste heat recovery apparatus of the present invention generates power by rotating a turbine while adiabatically expanding a device whose guaranteed temperature is less than 100 ° C. and a refrigerant that has become a gas by exceeding a boiling point equal to or lower than the guaranteed temperature.
  • a power generation unit that performs cooling, the condensing unit that cools the refrigerant adiabatically expanded in the power generation unit to a temperature lower than the boiling point in an isobaric state, and the refrigerant that is cooled in the condensate unit is circulated, and the device And a circuit for cooling the device by absorbing the heat generated from the refrigerant to cool the device, and supplying the refrigerant, which has become a gas exceeding the boiling point by the heat absorption, to the power generation unit.
  • the present invention by using a refrigerant having a boiling point equal to or lower than the guaranteed temperature of the device, low-temperature waste heat can be efficiently recovered, and power generation by waste heat recovery is possible even for low-temperature waste heat. Therefore, sufficient electric power can be obtained.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a waste heat recovery apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the waste heat recovery apparatus 100 is mounted on a vehicle that is not mounted with an engine such as an electric vehicle.
  • the heat exchanger 101 exchanges heat between the primary refrigerant and the secondary refrigerant.
  • the primary refrigerant is supplied from the pump 105 and flows into the heat exchanger 101 from the first circulation path 150.
  • the secondary refrigerant flows from the second circulation path 160 via the motor 106, the charger 107, the battery 108, and the ECU (electronic control unit) 109.
  • the primary refrigerant rises to a temperature that is higher than room temperature and exceeds the boiling point that is equal to or lower than the guaranteed temperature of the device mounted on the waste heat recovery apparatus 100.
  • the guaranteed temperature of the device is less than 100 ° C., for example, 85 ° C.
  • the guaranteed temperature of the device is a temperature condition that allows the device to function normally. If the device is used in a state where the guaranteed temperature is exceeded, the device does not operate normally or the guaranteed lifetime of the device is shortened.
  • the room temperature means the normal temperature or the ambient temperature of the waste heat recovery apparatus 100. In an electric vehicle not equipped with an engine, many of the mounted devices have a guaranteed temperature of less than 100 ° C.
  • a specific numerical value at room temperature is defined as 20 ° C. ⁇ 10 ° C. according to ISO 554. Therefore, a specific numerical value at room temperature can be 20 ° C.
  • the primary refrigerant having such a boiling point.
  • water or the same refrigerant as the primary refrigerant is used.
  • the heat exchanger 101 supplies the turbine 102 with the primary refrigerant that has become gas by heat exchange.
  • the device in the present embodiment is a motor 106, a charger 107, a battery 108, or an ECU 109 described later.
  • the heat exchanger 101 generates a primary refrigerant having a boiling point higher than room temperature and below the guaranteed temperature of the device mounted on the waste heat recovery apparatus 100, even if there is no high temperature heat source such as an engine.
  • the primary refrigerant can be turned into gas by exchanging heat with the secondary refrigerant that has absorbed heat at a relatively low temperature.
  • the turbine 102 rotates while the primary refrigerant, which is the gas supplied from the heat exchanger 101, is adiabatically expanded.
  • the turbine 102 supplies the primary refrigerant adiabatically expanded to the condenser 104.
  • the generator 103 generates power by the rotation of the turbine 102 and supplies the generated power to the battery 108.
  • the condenser 104 supplies the primary refrigerant supplied from the turbine 102 to the pump 105 after cooling to a temperature lower than the boiling point in an isobaric state. Further, the condenser 104 can liquefy the primary refrigerant only by cooling without being compressed, so that a compressor or the like that performs compression / condensation is unnecessary.
  • the condenser 104 may be configured with a radiator or the like. However, as described above, the primary refrigerant has a boiling point higher than room temperature, and thus becomes liquid at room temperature.
  • the first circulation path 150 to the pump 105 functions as a condenser. May be.
  • the pump 105 supplies the primary refrigerant supplied from the condenser 104 to the heat exchanger 101.
  • Each of the motor 106, the charger 107, the battery 108, and the ECU 109 is a device that generates heat, and is cooled by a secondary refrigerant flowing through the second circulation path 160. At this time, the secondary refrigerant absorbs heat generated by the device and returns to the heat exchanger 101.
  • the battery 108 stores electric power supplied by the power generation of the generator 103.
  • the first circulation path 150 constitutes a Rankine cycle, and circulates the primary refrigerant flowing out of the heat exchanger 101 in the order of the turbine 102, the condenser 104, the pump 105, and the heat exchanger 101.
  • the second circulation path 160 circulates the secondary refrigerant flowing out of the heat exchanger 101 in the order of the motor 106, the charger 107, the battery 108, the ECU 109, and the heat exchanger 101. At this time, the secondary refrigerant absorbs heat generated by the motor 106, the charger 107, the battery 108, and the ECU 109. Thereby, each of motor 106, charger 107, battery 108 and ECU 109 is cooled.
  • the second circulation path 160 it is preferable to circulate the secondary refrigerant in order from the device with the lowest temperature.
  • the primary refrigerant circulating in the first circulation path 150 is higher than room temperature and below the guaranteed temperature of the device mounted on the waste heat recovery apparatus 100 by heat exchange with the secondary refrigerant in the heat exchanger 101. Beyond the boiling point, it becomes a gas.
  • the gaseous primary refrigerant is supplied to the turbine 102.
  • the primary refrigerant supplied to the turbine 102 rotates the turbine 102 while adiabatically expanding.
  • the primary refrigerant adiabatically expanded is supplied from the turbine 102 to the condenser 104.
  • the generator 103 generates power by the rotation of the turbine 102 and supplies the generated power to the battery.
  • the battery 108 stores the supplied power.
  • the primary refrigerant supplied to the condenser 104 is supplied to the pump 105 after being cooled to a temperature lower than the boiling point in an isobaric state.
  • the primary refrigerant supplied to the pump 105 is supplied to the heat exchanger 101.
  • the secondary refrigerant heat-exchanged with the primary refrigerant in the heat exchanger 101 is cooled by heat exchange. Thereafter, the cooled secondary refrigerant circulates through the second circulation path 160 to cool each of the motor 106, the charger 107, the battery 108, and the ECU 109. Then, the secondary refrigerant that has absorbed the heat generated by each of the motor 106, the charger 107, the battery 108, and the ECU 109 returns to the heat exchanger 101.
  • the power generated by the power generation is stored in the battery, and this battery is cooled by the secondary refrigerant, so that the generated power is stored and the waste heat is recovered by using the stored power. Can be performed in one device.
  • a device with a low guaranteed temperature can be used, so that an inexpensive device can be used, and the manufacturing cost can be reduced. it can.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the waste heat recovery apparatus 200 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the waste heat recovery apparatus 200 is mounted on a vehicle not equipped with an engine such as an electric vehicle.
  • the turbine 201 rotates while adiabatic expansion of the refrigerant that has flowed from the circulation path 250, which is higher than room temperature and exceeds the boiling point of the device mounted on the waste heat recovery apparatus 200 and exceeds the boiling point.
  • the turbine 201 supplies the refrigerant adiabatically expanded to the condenser 203.
  • the device in the present embodiment is a motor 205, a charger 206, a battery 207, or an ECU 208, which will be described later.
  • the generator 202 generates power by the rotation of the turbine 201 and supplies the generated power to the battery.
  • the condenser 203 cools the refrigerant supplied from the turbine 201 to a temperature lower than the boiling point in an isobaric state, and then supplies the refrigerant to the pump 204.
  • the pump 204 supplies the refrigerant supplied from the condenser 203 to the circulation path 250.
  • Each of the motor 205, the charger 206, the battery 207, and the ECU 208 is a device that generates heat, and is cooled by the refrigerant flowing through the circulation path 250. At this time, the refrigerant absorbs heat generated by the device and returns to the turbine 201.
  • the battery 207 stores electric power supplied by the power generation of the generator 202.
  • the circulation path 250 constitutes a Rankine cycle, and the refrigerant flowing out of the pump 204 is circulated in the order of the motor 205, the charger 206, the battery 207, the ECU 208, the turbine 201, the condenser 203, and the pump 204.
  • the refrigerant flowing through the circulation path 250 absorbs heat generated from the motor 205, the charger 206, the battery 207, and the ECU 208 to cool the motor 205, the charger 206, the battery 207, and the ECU 208, and has a boiling point by absorbing heat. Beyond it becomes a gas.
  • the refrigerant supplied from the pump 204 to the circulation path 250 circulates in the circulation path 250.
  • the refrigerant circulating in the circulation path 250 absorbs heat generated from each of the motor 205, the charger 206, the battery 207, and the ECU 208, and cools the motor 205, the charger 206, the battery 207, and the ECU 208.
  • coolant which circulates through the circulation path 250 by the heat absorption becomes a gas exceeding the boiling point higher than room temperature and below the guarantee temperature of the device mounted in the waste heat recovery apparatus 200. Then, the gas refrigerant is supplied to the turbine 201.
  • the refrigerant supplied to the turbine 201 rotates the turbine 201 while adiabatically expanding. Then, the adiabatically expanded refrigerant is supplied from the turbine 201 to the condenser 203.
  • the generator 202 generates power by the rotation of the turbine 201 and supplies the generated power to the battery 207.
  • the battery 207 stores the supplied power.
  • the refrigerant supplied to the condenser 203 is supplied to the pump 204 after being cooled to a temperature lower than the boiling point in an isobaric state.
  • the motor, the charger, the battery, and the ECU are cooled.
  • the present invention is not limited to this, and any device that generates heat other than the motor, the charger, the battery, and the ECU is used. Can be cooled.
  • methanol or ethanol is given as an example of the refrigerant flowing through the Rankine cycle.
  • the present invention is not limited to this, and the boiling point is higher than room temperature and lower than the guaranteed temperature of the device. Any refrigerant having can be used.
  • the present invention is suitable for a waste heat recovery apparatus using a Rankine cycle.

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Abstract

　低温度の廃熱を効率よく回収するとともに、低温度の廃熱であっても廃熱回収による発電により十分な電力を得る廃熱回収装置。この装置では、発電機（１０３）は、デバイスの保証温度以下の沸点を超えることにより気体となった１次冷媒が断熱膨張しながらタービン（１０２）を回転させることにより発電する。復水器（１０４）は、タービン（１０２）において断熱膨張した１次冷媒を、等圧状態で沸点より低い温度に冷却する。第２循環路（１６０）は、２次冷媒を循環させ、デバイスから発生する熱を２次冷媒に吸熱させることによりデバイスを冷却する。熱交換器（１０１）は、復水器（１０４）で冷却された１次冷媒と、第２循環路（１６０）において吸熱した２次冷媒との間で熱交換を行わせ、熱交換により沸点を超える温度まで上昇して気体となった１次冷媒を、タービン（１０２）に供給する。

Description

廃熱回収装置
　本発明は、ランキンサイクル（Rankine Cycle）を用いた廃熱回収装置に関する。
　従来、ランキンサイクルを用いた車輌に搭載される廃熱回収装置が知られている（例えば、特許文献１）。ランキンサイクルとは、蒸気原動機の基本サイクルであり、クラウジウスランキンサイクルともいう。特許文献１では、ランキンサイクルにおいて、エンジンで発生した廃熱エネルギーを回収するとともに、この廃熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。この際、廃熱の回収に用いられる冷媒として水が用いられる。
　近年、高温度の熱源であるエンジンを搭載しない電気エネルギーにて走行する電気自動車等の車輌において、エンジンよりも低温度の熱源である充電器等のデバイスで生じた廃熱を、効率よく回収して利用することに対する要求が高まっている。
特開２００７－２３９５０５号公報
　しかしながら、特許文献１においては、エンジンを搭載しない電気自動車等の車輌に適用した場合には、発熱温度が１００℃以上になるエンジンのような高温度の熱源が存在しないので、冷媒である水の温度を沸点以上に上げることができない。従って、冷媒を気体にすることができないため、ランキンサイクルが動作せず、これに伴って廃熱回収による発電が十分に行えないという問題がある。
　本発明の目的は、デバイスの保証温度以下の沸点を有する冷媒を用いることにより、低温度の廃熱を効率よく回収することができるとともに、低温度の廃熱であっても廃熱回収による発電により十分な電力を得ることができる廃熱回収装置を提供することである。
　本発明の廃熱回収装置は、保証温度が１００℃未満であるデバイスと、前記保証温度以下の沸点を超えることにより気体となった１次冷媒が、断熱膨張しながらタービンを回転させることにより発電する発電部と、前記発電部において前記断熱膨張した前記１次冷媒を、等圧状態で前記沸点より低い温度に冷却する復水部と、２次冷媒を循環させ、前記デバイスから発生する熱を前記２次冷媒に吸熱させることにより前記デバイスを冷却する循環路と、前記復水部で冷却された前記１次冷媒と前記循環路において吸熱した前記２次冷媒との間で熱交換を行わせ、前記熱交換により前記沸点を超える温度まで上昇して気体となった前記１次冷媒を前記発電部に供給するとともに、前記２次冷媒を前記循環路に供給する熱交換部と、を具備する構成を採る。
　また、本発明の廃熱回収装置は、保証温度が１００℃未満であるデバイスと、前記保証温度以下の沸点を超えることにより気体となった冷媒が、断熱膨張しながらタービンを回転させることにより発電する発電部と、前記発電部において前記断熱膨張した前記冷媒を、等圧状態で前記沸点より低い温度に冷却する復水部と、前記復水部で冷却された前記冷媒を循環させ、前記デバイスから発生する熱を前記冷媒に吸熱させて前記デバイスを冷却するとともに、前記吸熱により前記沸点を超えて気体になった前記冷媒を前記発電部に供給する循環路と、を具備する構成を採る。
　本発明によれば、デバイスの保証温度以下の沸点を有する冷媒を用いることにより、低温度の廃熱を効率よく回収することができるとともに、低温度の廃熱であっても廃熱回収による発電により十分な電力を得ることができる。
本発明の実施の形態１に係る廃熱回収装置の構成を示す図 本発明の実施の形態２に係る廃熱回収装置の構成を示す図
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　（実施の形態１）
　＜廃熱回収装置の構成＞
　図１は、本発明の実施の形態１に係る廃熱回収装置１００の構成を示す図である。廃熱回収装置１００は、例えば電気自動車等のエンジンを搭載していない車輌に搭載される。
　熱交換器１０１は、１次冷媒と、２次冷媒との間で熱交換を行わせる。１次冷媒は、ポンプ１０５から供給され、第１循環路１５０より熱交換器１０１へ流入する。２次冷媒は、モータ１０６、充電器１０７、電池１０８及びＥＣＵ（electronic control unit；電子制御ユニット）１０９を経由して第２循環路１６０より流入する。１次冷媒は、この熱交換により、室温より高くかつ廃熱回収装置１００に搭載されるデバイスの保証温度以下の沸点を超える温度まで上昇して気体になる。デバイスの保証温度は、１００℃未満であり、例えば８５℃である。
　ここで、デバイスの保証温度とは、デバイスが正常に機能を発揮することができる温度条件である。この保証温度を超えた状態でデバイスを使用すると、デバイスが正常に動作しないか、または、デバイスの保証寿命が短くなってしまう。また、室温とは、常温または廃熱回収装置１００の雰囲気温度を意味する。エンジンを搭載しない電気自動車においては、搭載されるデバイスの多くが保証温度１００℃未満である。常温の具体的な数値は、ＩＳＯ５５４によれば、２０℃±１０℃と規定されている。そのため、常温の具体的な数値は、２０℃が考えられる。
　このような沸点を有する１次冷媒としては、例えばメタノールまたはエタノールを用いる。また、２次冷媒としては、水または１次冷媒と同じ冷媒を用いる。熱交換器１０１は、熱交換により気体となった１次冷媒をタービン１０２に供給する。本実施の形態におけるデバイスとは、後述するモータ１０６、充電器１０７、電池１０８またはＥＣＵ１０９である。
　熱交換器１０１は、エンジンのような高温度の熱源がなくても、室温より高くかつ廃熱回収装置１００に搭載されるデバイスの保証温度以下の沸点を有する１次冷媒と、デバイスが発生した比較的低温度の熱を吸熱した２次冷媒との間で熱交換させることにより、１次冷媒を気体にすることができる。
　タービン１０２は、熱交換器１０１から供給された気体である１次冷媒が断熱膨張しながら回転する。タービン１０２は、断熱膨張した１次冷媒を復水器１０４に供給する。
　発電機１０３は、タービン１０２の回転により発電し、発電による電力を電池１０８に供給する。
　復水器１０４は、タービン１０２から供給された１次冷媒を、等圧状態で沸点より低い温度に冷却した後にポンプ１０５に供給する。また、復水器１０４は、圧縮することなく冷却するのみで１次冷媒を液化することができるので、圧縮・凝縮を行うコンプレッサー等は不要である。また、復水器１０４は、ラジエータなどで構成されてもよいが、前述の通り、１次冷媒は、沸点が常温より高いため、常温では液体となる。すなわち、１次冷媒を冷却するための装置を有することなく、空冷などにより１次冷媒を沸点より低い温度に冷却できる場合であれば、ポンプ１０５までの第１循環路１５０が復水器として機能してもよい。
　ポンプ１０５は、復水器１０４から供給された１次冷媒を熱交換器１０１に供給する。
　モータ１０６、充電器１０７、電池１０８及びＥＣＵ１０９の各々は、発熱するデバイスであり、第２循環路１６０を流れる２次冷媒により冷却される。この際、２次冷媒は、デバイスが発生する熱を吸熱して熱交換器１０１に戻る。
　電池１０８は、発電機１０３の発電により供給される電力を蓄積する。
　第１循環路１５０は、ランキンサイクルを構成し、熱交換器１０１から流出した１次冷媒を、タービン１０２、復水器１０４、ポンプ１０５、熱交換器１０１の順番で循環させる。
　第２循環路１６０は、熱交換器１０１から流出した２次冷媒を、モータ１０６、充電器１０７、電池１０８、ＥＣＵ１０９及び熱交換器１０１の順番で循環させる。この際、２次冷媒は、モータ１０６、充電器１０７、電池１０８及びＥＣＵ１０９の各々が発生する熱を吸熱する。これにより、モータ１０６、充電器１０７、電池１０８及びＥＣＵ１０９の各々は、冷却される。
　なお、第２循環路１６０では、温度の低いデバイスから順番に２次冷媒を循環させるようにすることが好ましい。
　＜廃熱回収装置の動作＞
　まず、第１循環路１５０を循環する１次冷媒は、熱交換器１０１において２次冷媒との間の熱交換により、室温より高くかつ廃熱回収装置１００に搭載されるデバイスの保証温度以下の沸点を超えて気体になる。そして、気体となった１次冷媒は、タービン１０２に供給される。
　次に、タービン１０２に供給された１次冷媒は、断熱膨張しながらタービン１０２を回転させる。そして、断熱膨張した１次冷媒は、タービン１０２から復水器１０４に供給される。
　次に、発電機１０３は、タービン１０２の回転により発電し、発電による電力を電池に供給する。電池１０８は、供給された電力を蓄積する。
　次に、復水器１０４に供給された１次冷媒は、等圧状態で沸点よりも低い温度に冷却された後にポンプ１０５に供給される。
　次に、ポンプ１０５に供給された１次冷媒は、熱交換器１０１に供給される。
　一方、熱交換器１０１において１次冷媒との間で熱交換した２次冷媒は、熱交換により冷却される。その後、冷却された２次冷媒は、第２循環路１６０を循環することにより、モータ１０６、充電器１０７、電池１０８及びＥＣＵ１０９の各々を冷却する。そして、モータ１０６、充電器１０７、電池１０８及びＥＣＵ１０９の各々が発生した熱を吸熱した２次冷媒は、熱交換器１０１に戻る。
　＜本実施の形態の効果＞
　本実施の形態によれば、デバイスの保証温度以下の沸点を有する１次冷媒をランキンサイクルの冷媒として用いたので、高温度の熱源が存在しない場合でも、効率よく廃熱回収を行って発電を十分に行うことができる。
　また、本実施の形態によれば、発電による電力を電池に蓄積し、この電池を２次冷媒で冷却するので、発電した電力の蓄積と、蓄積した電力を使用することによる廃熱の回収とを１つの装置内で行うことができる。
　また、本実施の形態によれば、より低い沸点の１次冷媒を用いることにより、保証温度の低いデバイスを用いることができるので安価なデバイスを使用することができ、製造コストを低減することができる。
　（実施の形態２）
　＜廃熱回収装置の構成＞
　図２は、本発明の実施の形態２に係る廃熱回収装置２００の構成を示す図である。廃熱回収装置２００は、例えば電気自動車等のエンジンを搭載していない車輌に搭載される。
　タービン２０１は、室温より高くかつ廃熱回収装置２００に搭載されるデバイスの保証温度以下の沸点を超えて気体となった循環路２５０から流入した冷媒が断熱膨張しながら回転させる。タービン２０１は、断熱膨張した冷媒を復水器２０３に供給する。本実施の形態におけるデバイスとは、後述するモータ２０５、充電器２０６、電池２０７またはＥＣＵ２０８である。
　発電機２０２は、タービン２０１の回転により発電し、発電による電力を電池に供給する。
　復水器２０３は、タービン２０１から供給された冷媒を、等圧状態で沸点より低い温度に冷却した後にポンプ２０４に供給する。
　ポンプ２０４は、復水器２０３から供給された冷媒を、循環路２５０に供給する。
　モータ２０５、充電器２０６、電池２０７及びＥＣＵ２０８の各々は、発熱するデバイスであり、循環路２５０を流れる冷媒により冷却される。この際、冷媒は、デバイスが発生する熱を吸熱してタービン２０１に戻る。
　電池２０７は、発電機２０２の発電により供給される電力を蓄積する。
　循環路２５０は、ランキンサイクルを構成し、ポンプ２０４から流出した冷媒を、モータ２０５、充電器２０６、電池２０７、ＥＣＵ２０８、タービン２０１、復水器２０３及びポンプ２０４の順番で循環させる。この際、循環路２５０を流れる冷媒は、モータ２０５、充電器２０６、電池２０７及びＥＣＵ２０８から発生した熱を吸熱してモータ２０５、充電器２０６、電池２０７及びＥＣＵ２０８を冷却するとともに、吸熱により沸点を超えて気体になる。
　＜廃熱回収装置の動作＞
　まず、ポンプ２０４から循環路２５０に供給された冷媒は、循環路２５０を循環する。循環路２５０を循環する冷媒は、モータ２０５、充電器２０６、電池２０７及びＥＣＵ２０８の各々から発生した熱を吸熱して、モータ２０５、充電器２０６、電池２０７及びＥＣＵ２０８を冷却する。また、その吸熱により、循環路２５０を循環する冷媒は、室温より高くかつ廃熱回収装置２００に搭載されるデバイスの保証温度以下の沸点を超えて気体となる。そして、気体となった冷媒は、タービン２０１に供給される。
　次に、タービン２０１に供給された冷媒は、断熱膨張しながらタービン２０１を回転させる。そして、断熱膨張した冷媒は、タービン２０１から復水器２０３に供給される。
　次に、発電機２０２は、タービン２０１の回転により発電し、発電による電力を電池２０７に供給する。電池２０７は、供給された電力を蓄積する。
　次に、復水器２０３に供給された冷媒は、等圧状態で沸点より低い温度に冷却された後にポンプ２０４に供給される。
　＜本実施の形態の効果＞
　本実施の形態によれば、上記の実施の形態の効果に加えて、各種デバイスを冷却する冷却水を用いないので、簡易な構造にすることができるとともに、装置全体を小型化することができる。
　＜全ての実施の形態に共通の変形例＞
　上記の実施の形態１及び実施の形態２において、モータ、充電器、電池及びＥＣＵを冷却したが、本発明はこれに限らず、モータ、充電器、電池及びＥＣＵ以外の任意の発熱するデバイスを冷却することができる。
　また、上記の実施の形態１及び実施の形態２において、ランキンサイクルを流れる冷媒の例としてメタノールまたはエタノールを挙げたが、本発明はこれに限らず、室温より高くかつデバイスの保証温度以下の沸点を有する任意の冷媒を用いることができる。
　２０１１年１０月１２日出願の特願２０１１－２２４８５３の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
　本発明は、ランキンサイクルを用いた廃熱回収装置に好適である。
　１００　廃熱回収装置
　１０１　熱交換器
　１０２　タービン
　１０３　発電機
　１０４　復水器
　１０５　ポンプ
　１０６　モータ
　１０７　充電器
　１０８　電池
　１５０　第１循環路
　１６０　第２循環路

Claims (8)

  1. 　保証温度が１００℃未満であるデバイスと、
    　前記保証温度以下の沸点を超えることにより気体となった１次冷媒が、断熱膨張しながらタービンを回転させることにより発電する発電部と、
    　前記発電部において前記断熱膨張した前記１次冷媒を、等圧状態で前記沸点より低い温度に冷却する復水部と、
    　２次冷媒を循環させ、前記デバイスから発生する熱を前記２次冷媒に吸熱させることにより前記デバイスを冷却する循環路と、
    　前記復水部で冷却された前記１次冷媒と前記循環路において吸熱した前記２次冷媒との間で熱交換を行わせ、前記熱交換により前記沸点を超える温度まで上昇して気体となった前記１次冷媒を前記発電部に供給するとともに、前記２次冷媒を前記循環路に供給する熱交換部と、
    　を具備する廃熱回収装置。
  2. 　保証温度が１００℃未満であるデバイスと、
    　前記保証温度以下の沸点を超えることにより気体となった冷媒が、断熱膨張しながらタービンを回転させることにより発電する発電部と、
    　前記発電部において前記断熱膨張した前記冷媒を、等圧状態で前記沸点より低い温度に冷却する復水部と、
    　前記復水部で冷却された前記冷媒を循環させ、前記デバイスから発生する熱を前記冷媒に吸熱させて前記デバイスを冷却するとともに、前記吸熱により前記沸点を超えて気体になった前記冷媒を前記発電部に供給する循環路と、
    　を具備する廃熱回収装置。
  3. 　前記沸点は、２０℃以上、かつ、保証温度以下である
    　請求項１記載の廃熱回収装置。
  4. 　前記デバイスは、
    　前記発電部の発電により供給される電力を蓄積する蓄電池である
    　請求項１記載の廃熱回収装置。
  5. 　前記デバイスは、
    　ＥＣＵ、電動モータ、充電器または蓄電池である
    　請求項１記載の廃熱回収装置。
  6. 　前記１次冷媒は、メタノールまたはエタノールである
    　請求項１記載の廃熱回収装置。
  7. 　請求項５記載の廃熱回収装置を具備する電気自動車。
  8. 　請求項１記載の廃熱回収装置を具備する車輌。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018195621A1 (pt) * 2017-04-25 2018-11-01 Associação Paranaense De Cultura - Apc Motor turbina de ciclo binário composto por três processos isobáricos, quatro processos adiabáticos e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor turbina
CN112186291A (zh) * 2019-07-03 2021-01-05 本田技研工业株式会社 热循环系统
CN112177699A (zh) * 2019-07-03 2021-01-05 本田技研工业株式会社 热循环系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5512219A (en) * 1978-07-12 1980-01-28 Toshiba Corp Waste heat using system in electrical machine
JPS55142916A (en) * 1979-04-25 1980-11-07 Toshiba Corp Recovery device of waste heat from electrical equipment
JPS5958106A (ja) * 1982-09-28 1984-04-03 Toshiba Corp 電気機器の排熱利用装置
JP2005265386A (ja) * 2004-03-22 2005-09-29 Denso Corp 廃熱回収システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5512219A (en) * 1978-07-12 1980-01-28 Toshiba Corp Waste heat using system in electrical machine
JPS55142916A (en) * 1979-04-25 1980-11-07 Toshiba Corp Recovery device of waste heat from electrical equipment
JPS5958106A (ja) * 1982-09-28 1984-04-03 Toshiba Corp 電気機器の排熱利用装置
JP2005265386A (ja) * 2004-03-22 2005-09-29 Denso Corp 廃熱回収システム

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018195621A1 (pt) * 2017-04-25 2018-11-01 Associação Paranaense De Cultura - Apc Motor turbina de ciclo binário composto por três processos isobáricos, quatro processos adiabáticos e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor turbina
CN112186291A (zh) * 2019-07-03 2021-01-05 本田技研工业株式会社 热循环系统
CN112177699A (zh) * 2019-07-03 2021-01-05 本田技研工业株式会社 热循环系统
JP2021008870A (ja) * 2019-07-03 2021-01-28 本田技研工業株式会社 熱サイクルシステム
JP2021008871A (ja) * 2019-07-03 2021-01-28 本田技研工業株式会社 熱サイクルシステム
JP7057323B2 (ja) 2019-07-03 2022-04-19 本田技研工業株式会社 熱サイクルシステム
CN112186291B (zh) * 2019-07-03 2024-04-19 本田技研工业株式会社 热循环系统

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