废热回收装置和原动机系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供废热回收装置和原动机系统。所述废热回收装置(6)中，在原动机(3)的负荷降低、热交换器(62)中的热负荷降低时，改变泵(65)的转速和调整阀(66)的开度，降低热交换器(62)中的工作流体的压力以降低饱和温度。由此，能够在热交换器(62)中有效地使工作流体气化，可以高效回收废热。此外，在原动机(3)的负荷较高的状态下，通过将热交换器(62)中的工作流体的压力控制成变高而成为饱和温度高的状态，可以高效回收废热。废热回收装置(6)在一个有机朗肯循环中，通过控制热交换器(62)中的工作流体的压力，可以抑制装置大型化，并且可以追随热负荷的变动高效回收废热。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】废热回收装置和原动机系统
本专利技术涉及回收带增压器的原动机的废热的废热回收装置以及具备所述废热回 收装置的原动机系统，所述带增压器的原动机利用增压器对吸气进行加压并向原动机供 给。
技术介绍
以往，利用朗肯循环从原动机回收废热的技术已被公众所知。近年来，如日本专利 公开公报特开2011-231636号（文献1)和三井造船株式会社的关于船舶用双重发电系 统（binary power generation)的开发（（在线），2010年11月14日，三井造船株式会社， (2011 年3 月 23 日检索），互联网（URL :http://www. mes. co. jp/press/2011/20111114. html)(文献2))所示，公开了从空气冷却器回收废热的装置，该空气冷却器冷却被增压器 加压后的吸入空气（压缩空气）。文献1的装置中，公开了由中间流体回收压缩空气的废热 的一部分和缸封套的冷却水的废热，并利用由中间流体回收的回收热，加热低沸点的作为 有机介质的工作流体使其蒸发。文献2的装置也同样，由中间流体回收船用柴油发动机的 增压器产生的压缩空气的冷却废热，并加热与中间流体不同的工作流体使其蒸发。 另一方面，日本专利公开公报特开2008-8224号（文献3)公开了以车辆用的发动 机的废热为热源的废热利用装置。所述废热利用装置设有以压缩空气的热量为热源的热交 换器，以及以发动机的冷却液的热量为热源的另一个热交换器，即使被增压器加压后的压 缩空气的热量对应于车辆的行走条件而大幅变动时，也可以进行稳定的朗肯循环的运转。 此外，日本专利公开公报特开2002-161716号（文献4)公开了由发电用的煤气发 动机的废热驱动蒸汽涡轮进行发电的发电系统。文献4的发电系统包括：将水作为工作流 体进行朗肯循环的高温侧发电单元；以及将比水低沸点的制冷剂作为工作流体进行朗肯循 环的低温侧发电单元。所述发电系统中，在煤气发动机的负荷小而使排气的温度成为低温 时，停止高温侧发电单元的朗肯循环，仅利用低温侧发电单元进行发电，从而即便来自煤气 发动机的废热的热量小时也能够可靠地进行热回收。 日本技术公告公报实公平3-30563号（文献5)公开了采用低沸点介质的船 用发电装置。所述船用发电装置在保温桶中储藏有利用电源等热源加热、保温到临界温度 的低沸点溶液，当发电量难以追随耗电的临时且急剧的增大时（即流入蒸汽涡轮的蒸汽量 不足时），从保温桶向闪蒸器（flasher)供给必要的蒸汽。由此，使发电量能够追随耗电的 临时变动。 然而，热循环的效率由高温侧温度（蒸发温度）和低温侧温度（冷凝温度）之差 决定，随着所述温度差变大，得到的功也变大。由于冷凝温度基本由大气温度等决定，所以 为了从废热高效回收能量，需要提高蒸发温度。可是，如文献1和文献2所示，用中间流体 加热工作流体使其蒸发的装置中，为了使热量从作为废热源的压缩空气高效移动到工作流 体，需要在压缩空气与中间流体之间以及中间流体与工作流体之间具有适当的温度差。因 此，不能相对于压缩空气的温度提高工作流体的蒸发温度，从而难以高效回收废热。 此外，文献3的车辆用的废热利用装置中，在发动机输出降低使压缩空气的温度 降低时，不能回收压缩空气的热量，发电量降低。而且，因为需要设置多个热交换器，所以导 致废热利用装置大型化。文献4的发电系统也存在由于设置多个朗肯循环，使发电系统大 型化并且制造成本增大的危险。文献5的船用发电装置中，由于始终需要用于将低沸点溶 液维持在临界温度的热能，所以难以提高废热回收的效率。
技术实现思路
本专利技术提供一种回收带增压器的原动机的废热的废热回收装置，所述带增压器的 原动机利用增压器对吸气进行加压并向原动机供给，本专利技术的目的在于能够抑制装置大型 化并追随热负荷的变动高效回收废热。此外，目的还在于有效回收船用或发电用的带增压 器的原动机的废热。本专利技术还提供一种具备所述废热回收装置的原动机系统。 本专利技术的废热回收装置包括：热交换器，配置在把加压吸气向所述原动机引导的 流道上，以所述加压吸气为热源加热工作流体并使工作流体气化，所述加压吸气是被所述 增压器加压的吸气；膨胀器，使利用所述热交换器而气化的所述工作流体膨胀以回收机械 能；冷凝器，使利用所述膨胀器而膨胀的所述工作流体冷凝并液化；泵，将利用所述冷凝器 而液化的所述工作流体向所述热交换器送出；热负荷检测部，取得所述热交换器中的热负 荷；存储部，存储热负荷-设定压力信息，所述热负荷-设定压力信息表示所述热交换器中 的热负荷与所述热交换器中的所述工作流体的作为期望压力的设定压力之间的关系；以及 控制部，根据所述热负荷检测部的输出和所述热负荷-设定压力信息，通过改变作为所述 泵的特性的泵特性以及从所述泵经由所述热交换器到达所述膨胀器的所述工作流体的流 道的阻力特性中的至少一方，控制所述热交换器中的所述工作流体的压力。 按照所述废热回收装置，能够抑制装置大型化，并且可以追随热负荷的变动高效 回收废热。 优选的是，所述废热回收装置还包括压力传感器，测定所述热交换器中的所述工 作流体的压力，所述控制部还根据所述压力传感器的输出进行控制。 在本专利技术的一个优选方式中，所述控制部通过改变所述泵的转速来改变所述泵特 性。 更优选的是，所述废热回收装置还包括调节阀，配置在所述泵和所述热交换器之 间，用于调节所述工作流体的流量，所述控制部通过改变所述调节阀的开度来改变所述阻 力特性，还控制所述热交换器中的所述工作流体的流量。 进一步优选的是，所述废热回收装置还包括流量传感器，测定所述热交换器中的 所述工作流体的流量，所述控制部还根据所述流量传感器的输出进行控制。 在本专利技术的另一优选方式中，所述废热回收装置还包括调节阀，配置在所述泵和 所述热交换器之间，用于调节所述工作流体的流量，所述控制部通过改变所述调节阀的开 度来改变所述阻力特性。 更优选的是，所述废热回收装置还包括：分路流道，从所述泵和所述调节阀之间分 路并汇合于所述泵和所述冷凝器之间，或汇合于所述冷凝器；以及另一个调节阀，设置于所 述分路流道，用于调节所述工作流体的流量，所述控制部通过改变所述另一个调节阀的开 度，来改变经由所述分路流道返回所述泵和所述冷凝器之间或返回所述冷凝器的所述工作 流体的流量，还控制所述热交换器中的所述工作流体的流量。 进一步优选的是，所述废热回收装置还包括流量传感器，测定所述热交换器中的 所述工作流体的流量，所述控制部还根据所述流量传感器的输出进行控制。 在本专利技术的另一优选方式中，所述热负荷检测部根据所述原动机的转速取得所述 热负荷。 在本专利技术的另一优选方式中，所述膨胀器是涡轮，所述涡轮利用在所述热交换器 中气化的所述工作流体而旋转。 在本专利技术的另一优选方式中，所述带增压器的原动机为船用原动机。 本专利技术的另一废热回收装置包括：热交换器，配置在把加压吸气向所述原动机引 导的流道上，以所述加压吸气为热源加热作为有机介质的工作流体并使工作流体气化，所 述加压吸气是被所述增压器加压的吸气；膨胀器，使利用所述热交换器而气化的所述工作 流体膨胀以回本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废热回收装置，回收带增压器的原动机的废热，所述带增压器的原动机利用增压器对吸气进行加压并向原动机供给，所述废热回收装置的特征在于包括：热交换器，配置在把加压吸气向所述原动机引导的流道上，以所述加压吸气为热源加热工作流体并使工作流体气化，所述加压吸气是被所述增压器加压的吸气；膨胀器，使利用所述热交换器而气化的所述工作流体膨胀以回收机械能；冷凝器，使利用所述膨胀器而膨胀的所述工作流体冷凝并液化；泵，将利用所述冷凝器而液化的所述工作流体向所述热交换器送出；热负荷检测部，取得所述热交换器中的热负荷；存储部，存储热负荷‑设定压力信息，所述热负荷‑设定压力信息表示所述热交换器中的热负荷与所述热交换器中的所述工作流体的作为期望压力的设定压力之间的关系；以及控制部，根据所述热负荷检测部的输出和所述热负荷‑设定压力信息，通过改变作为所述泵的特性的泵特性以及从所述泵经由所述热交换器到达所述膨胀器的所述工作流体的流道的阻力特性中的至少一方，控制所述热交换器中的所述工作流体的压力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.20 JP 2012-009751;2012.03.30 JP 2012-080631. 一种废热回收装置，回收带增压器的原动机的废热，所述带增压器的原动机利用增 压器对吸气进行加压并向原动机供给，所述废热回收装置的特征在于包括： 热交换器，配置在把加压吸气向所述原动机引导的流道上，以所述加压吸气为热源加 热工作流体并使工作流体气化，所述加压吸气是被所述增压器加压的吸气； 膨胀器，使利用所述热交换器而气化的所述工作流体膨胀以回收机械能； 冷凝器，使利用所述膨胀器而膨胀的所述工作流体冷凝并液化； 泵，将利用所述冷凝器而液化的所述工作流体向所述热交换器送出； 热负荷检测部，取得所述热交换器中的热负荷； 存储部，存储热负荷-设定压力信息，所述热负荷-设定压力信息表示所述热交换器中 的热负荷与所述热交换器中的所述工作流体的作为期望压力的设定压力之间的关系；以及 控制部，根据所述热负荷检测部的输出和所述热负荷-设定压力信息，通过改变作为 所述泵的特性的泵特性以及从所述泵经由所述热交换器到达所述膨胀器的所述工作流体 的流道的阻力特性中的至少一方，控制所述热交换器中的所述工作流体的压力。2. 根据权利要求1所述的废热回收装置，其特征在于， 还包括压力传感器，测定所述热交换器中的所述工作流体的压力， 所述控制部还根据所述压力传感器的输出进行控制。3. 根据权利要求1或2所述的废热回收装置，其特征在于，所述控制部通过改变所述泵 的转速来改变所述泵特性。4. 根据权利要求3所述的废热回收装置，其特征在于， 还包括调节阀，配置在所述泵和所述热交换器之间，用于调节所述工作流体的流量， 所述控制部通过改变所述调节阀的开度来改变所述阻力特性，还控制所述热交换器中 的所述工作流体的流量。5. 根据权利要求1或2所述的废热回收装置，其特征在于， 还包括调节阀，配置在所述泵和所述热交换器之间，用于调节所述工作流体...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈﨑泰英，加藤刚，元田隆光，八木厚太郎，
申请(专利权)人：日立造船株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP