内燃机的废热利用系统及在该系统中使用的电动发电机装置制造方法及图纸

一种内燃机的废热利用系统及在该系统中使用的电动发电机装置，将电动发电机(12)的内转子(16)及外转子(18)中的任意一个转子与兰肯回路(40)的膨胀器(48)连结，并将任意另一个转子与内燃机(2)的转轴(7)连结。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及内燃机的废热利用系统及在该系统中使用的电动发电机装置，详细而言，涉及优选用于回收利用车辆内燃机废热的废热利用系统及在该系统中使用的电动发电机装置。
技术介绍
这种废热利用系统包括兰肯循环，该兰肯循环在作为工作流体的制冷剂的循环路上依次安装有蒸发器、膨胀器、被动カ传递装置、冷凝器及泵，其中，上述蒸发器利用内燃机的废热加热工作流体以使其蒸发，上述膨胀器使经由该蒸发器的高压的工作流体膨胀以产 生旋转驱动力，上述被动カ传递装置传递在上述膨胀器中产生的旋转驱动力，上述冷凝器使经由上述膨胀器的工作流体冷凝，上述泵将经由该冷凝器的工作流体送出至上述蒸发器，O此外，还公开了以下流体机械例如将泵、膨胀器及作为被动カ传递装置的电动发电机配置在同轴上，在起动兰肯循环时，使电动发电机作为电动机起作用以使泵循环，另ー方面，在通过制冷剂的循环使膨胀器开始自动旋转后，则使电动发电机作为发电机起作用(专利文献I)。 现有技术文献 专利文献专利文献I :日本专利特开2005-30386号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题在上述专利文献I所公开的技术中，采用了将电动发电机作为电动机以驱动泵并在驱动膨胀器时使该电动发电机作为发电机起作用的结构，但在夏季等外部气温较高的状况下，冷凝温度上升，膨胀比较小，从而存在仅以基于只靠膨胀器的旋转カ使电动发电机作为发电机来发电是不能充分产生车辆所需要的电カ这样的问题。在该情况下，为了确保车辆所需的电力，可考虑与现有技术相同地另行将由内燃机驱动的交流发电机设于车辆。 然而，在一辆车上设置电动发电机和与现有相同的交流发电机这两个发电机会多余地占据设置空间，另外，还会导致重量、成本増大，这是不理想的。另ー方面，在如车辆高速行驶时等那样朝冷凝器的通风量较大、冷凝温度降低、膨胀比变大的情况下，电动发电机的发电电カ有剩余，这是不理想的。 因此，可考虑以下结构的废热利用系统例如，将被动カ传递装置设为内燃机，将膨胀器的旋转驱动カ经由环状的皮带等直接传递至内燃机，并也将膨胀器、内燃机的旋转驱动力传递至与膨胀器同轴或分体设置的交流发电机。若采用上述结构，则能将膨胀器的旋转驱动カ传递至内燃机，并且仅设置ー个交流发电机，就能利用膨胀器的旋转驱动カ及内燃机的旋转驱动カ进行发电。 然而，若将膨胀器的旋转驱动カ经由环状的皮带等直接传递至内燃机，则内燃机与膨胀器进行相同的旋转，因此，在内燃机的转速相对于膨胀器的旋转驱动较大的情况下，内燃机強制使来自膨胀器的工作流体的排出量増大，不能在膨胀器的上游侧将工作流体維持成高压，从而产生膨胀器的输出降低这样的问题。即，在内燃机的转速相对于膨胀器的旋转驱动较大的情况下，不能将膨胀器的旋转驱动カ良好地传递至内燃机、交流发电机，从而存在效率较差这样的问题。本专利技术鉴于上述技术问题而作，其目的在于提供内燃机的废热利用系统及在该系统中使用的电动发电机装置，该内燃机的废热利用系统包括使工作流体循环以在膨胀器中 产生旋转驱动カ的兰肯循环，能利用膨胀器的旋转能量不浪费且高效地辅助内燃机的驱动力，井能利用膨胀器和内燃机的旋转驱动カ高效地进行发电。 解决技术问题所采用的技术方案为了实现上述目的，本专利技术的内燃机的废热利用系统的特征是，包括兰肯循环，该兰肯循环在工作流体的循环路上依次安装有蒸发器、膨胀器、冷凝器及泵，其中，上述蒸发器利用内燃机的废热加热工作流体以使其蒸发，上述膨胀器使经由该蒸发器的工作流体膨胀以产生旋转驱动力，上述冷凝器使经由该膨胀器的工作流体冷凝，上述泵将经由该冷凝器的工作流体送出至上述蒸发器；以及电动发电机，该电动发电机在定子的内侧具有内转子并在外侧具有外转子，至少上述电动发电机和上述膨胀器将上述电动发电机的上述内转子及上述外转子中的任意一个转子与上述膨胀器的转轴连结，并将任意另ー个转子与内燃机的转轴连结(技术方案一)。较为理想的是，上述另ー个转子以串联或并联安装辅助机的方式与内燃机的转轴连结(技术方案ニ)。 此外，较为理想的是，上述废热利用系统还包括制冷循环，该制冷循环在制冷剂的循环路上安装有至少利用内燃机的旋转驱动カ压缩制冷剂的压缩机，上述辅助机是上述压缩机(技术方案三)。较为理想的是，上述压缩机是可变容量压缩机，还包括根据上述制冷循环的工作状况对该可变容量压缩机的压缩容量进行可变控制的压缩容量控制元件(技术方案四)。 较为理想的是，在内燃机与上述压缩机之间具有断接离合器，该断接离合器根据内燃机的运转状态切断或传递经由该压缩机传递至内燃机的上述电动发电机的旋转驱动カ(技术方案五)。在该情况下，较为理想的是，上述膨胀器及上述泵同轴地形成一体，上述电动发电机和上述形成一体的膨胀器及泵将上述一个转子与上述形成一体的膨胀器及泵的转轴连结，并将上述另ー个转子与内燃机的转轴连结(技术方案六)。较为理想的是，在上述内燃机的废热利用系统中，还包括电カ回收元件，该电カ回收元件包括贮存通过上述膨胀器的旋转或内燃机的旋转由上述电动发电机产生的发电电カ的电池；以及系统控制元件，该系统控制元件根据该电池的蓄电量控制电カ回收程度(技术方案七)。 较为理想的是，上述电カ回收元件包括兰肯输出检测元件，该兰肯输出检测元件对上述兰肯循环所产生的兰肯输出进行检測；电池蓄电量检测元件，该电池蓄电量检测元件对上述电池的蓄电量进行检测；以及电动发电机输出可变元件，该电动发电机输出可变元件使上述电动发电机的上述一个转子及上述另ー个转子分别在电动机功能与发电机功能之间进行切换，上述系统控制元件包括电池要求电カ算出元件，该电池要求电カ算出元件算出上述电カ回收元件所要求的电池要求电カ；以及电动发电机控制元件，该电动发电机控制元件根据由该电池要求电カ算出元件算出的电池要求电カ对上述电动发电机输出可变元件进行控制，当由上述电池要求电カ算出元件算出的电池要求电カ比由上述兰肯输出检测元件检测出的相当于兰肯输出的电カ大时，利用上述电动发电机控制元件对上述电动发电机输出可变元件进行控制，以将上述另ー个转子切換至发电机功能，另ー方面，当电池要求电カ低于相当于兰肯输出的电カ时，对上述电动发电机输出可变元件进行控制，以将上述另ー个转子切換至电动机功能，(技术方案八)。较为理想的是，上述电动发电机控制元件在将上述另ー个转子切換至发电机功能时，根据发电机输出目标值控制上述电动发电机，在将上述另ー个转子切換至电动机功能时，根据电动机输出目标值控制上述电动发电机输出可变元件，分别根据上述电池要求电力与相当于上述兰肯输出的电カ之差的绝对值来设定上述发电机输出目标值及上述电动机输出目标值(技术方案九)。 此外，较为理想的是，上述废热利用系统还包括上述兰肯循环的电动辅助机，并且上述系统控制元件包括对上述兰肯循环的电动辅助机的输入电力进行控制的兰肯循环电动辅助机输入控制元件，当由上述兰肯输出检测元件检测出的相当于兰肯输出的电カ至少低于上述兰肯循环的电动辅助机的输入电カ时，上述系统控制元件利用上述兰肯循环电动辅助机输入控制元件停止上述兰肯循环的电动辅助机的驱动，当相当于兰肯输出的电カ至少比上述兰肯循环的电动辅助机的输入电カ大时，上述系统控制元件利用上述兰肯循环电动辅助机输入控制元件使上述兰肯循环的电动辅助机驱动(技术方案十)。在该情况本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.24 JP 2010-0679891.一种内燃机的废热利用系统，其特征在于，包括 兰肯循环，该兰肯循环在工作流体的循环路上依次安装有蒸发器、膨胀器、冷凝器及泵，其中，所述蒸发器利用内燃机的废热加热工作流体以使其蒸发，所述膨胀器使经由该蒸发器的工作流体膨胀以产生旋转驱动力，所述冷凝器使经由该膨胀器的工作流体冷凝，所述泵将经由该冷凝器的工作流体送出至所述蒸发器；以及 电动发电机，该电动发电机在定子的内侧具有内转子并在外侧具有外转子， 至少所述电动发电机和所述膨胀器将所述电动发电机的所述内转子及所述外转子中的任意一个转子与所述膨胀器的转轴连结，并将任意另一个转子与内燃机的转轴连结。2.如权利要求I所述的内燃机的废热利用系统，其特征在于， 所述另一个转子以串联或并联安装辅助机的方式与内燃机的转轴连结。3.如权利要求2所述的内燃机的废热利用系统，其特征在于， 所述废热利用系统还包括制冷循环，该制冷循环在制冷剂的循环路上安装有至少利用内燃机的旋转驱动力压缩制冷剂的压缩机， 所述辅助机是所述压缩机。4.如权利要求3所述的内燃机的废热利用系统，其特征在于， 所述压缩机是可变容量压缩机， 还包括根据所述制冷循环的工作状况对该可变容量压缩机的压缩容量进行可变控制的压缩容量控制元件。5.如权利要求3或4所述的内燃机的废热利用系统，其特征在于， 在内燃机与所述压缩机之间具有断接离合器，该断接离合器根据内燃机的运转状态切断或传递经由该压缩机传递至内燃机的所述电动发电机的旋转驱动力。6.如权利要求I至5中任一项所述的内燃机的废热利用系统，其特征在于， 所述膨胀器及所述泵同轴地形成一体， 所述电动发电机和所述形成一体的膨胀器及泵将所述一个转子与所述形成一体的膨胀器及泵的转轴连结，并将所述另一个转子与内燃机的转轴连结。7.如权利要求I至5中任一项所述的内燃机的废热利用系统，其特征在于， 还包括 电力回收元件，该电力回收元件包括贮存通过所述膨胀器的旋转或内燃机的旋转由所述电动发电机产生的发电电力的电池；以及 系统控制元件，该系统控制元件根据该电池的蓄电量控制电力回收程度。8.如权利要求7所述的内燃机的废热利用系统，其特征在于， 所述电力回收元件包括 兰肯输出检测元件，该兰肯输出检测元件对所述兰肯循环所产生的兰肯输出进行检测； 电池蓄电量检测元件，该电池蓄电量检测元件对所述电池的蓄电量进行检测；以及电动发电机输出可变元件，该电动发电机输出可变元件使所述电动发电机的所述一个转子及所述另一个转子分别在电动机功能与发电机功能之间进行切换， 所述系统控制元件包括 电池要求电力算出元件，该电池要求电力算出元件算出所述电力回收元件所要求的电池要求电力；以及 电动发电机控制元件，该电动发电机控制元件根据由该电池要求电力算出元件算出的电池要求电力对所述电动发电机输出可变元件进行控制， 当由所述电池要求电力算出元件算出的电池要求电力比由所述兰肯输出检测元件检测出的相当于兰肯输出的电力大时，利用所述电动发电机控制元件对所述电动发电机输出可变元件进行控制，以将所述另一个转子切换至发电机功能，另一方面，当电池要求电力低于相当于兰肯输出的电力时，对所述电动发电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：和田博文，粕谷润一郎，中村慎二，塚本公，永井宏幸，
申请(专利权)人：三电有限公司，
类型：
国别省市：