CN101059084A - 废热利用装置及其控制方法 - Google Patents

废热利用装置及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101059084A
CN101059084A CNA2007100966642A CN200710096664A CN101059084A CN 101059084 A CN101059084 A CN 101059084A CN A2007100966642 A CNA2007100966642 A CN A2007100966642A CN 200710096664 A CN200710096664 A CN 200710096664A CN 101059084 A CN101059084 A CN 101059084A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
waste fluid
used heat
utilized device
control unit
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
CNA2007100966642A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101059084B (zh
Inventor
稻叶淳
西川道夫
麻弘知
宇野庆一
铃木隆久
木下宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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 Denso Corp filed Critical Denso Corp
Publication of CN101059084A publication Critical patent/CN101059084A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101059084B publication Critical patent/CN101059084B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00885—Controlling the flow of heating or cooling liquid, e.g. valves or pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • 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
    • F01K23/065—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 the combustion taking place in an internal combustion piston engine, e.g. a diesel engine
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00928—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising a secondary circuit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00949—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising additional heating/cooling sources, e.g. second evaporator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明提供了一种废热利用装置(20)，包括操作流体在其中循环的兰金循环(30A)，和控制兰金循环(30A)的运行的控制单元(40)。兰金循环(30A)具有：加热器(34)，加热器(34)使用具有来自热力发动机(10)的废热的废流体加热操作流体；膨胀器(110，131)，膨胀器(110，131)膨胀加热的操作流体以回收机械能；和冷凝器(21)，冷凝器(21)用于冷却和冷凝膨胀的操作流体。当废流体温度不小于预定温度(Tw1，Tw2)和当在热力发动机(10)中废流体处于流动状态时，控制单元(40)运行兰金循环(30A)。

Description

废热利用装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种废热利用装置及其控制方法。例如，废热利用装置可以用于回收车辆发动机的废热。
背景技术
传统地，在具有兰金循环的车辆中，仅当发动机冷却水的温度(废热)不低于预定温度时，兰金循环运行，并且当温度不够时，兰金循环停止，例如如US专利6,928,820(对应JP-A-2005-155336)中所述。因此，可以防止发动机温度过度地降低，并且可执行废热回收而不降低发动机的耗油率。
然而，当由发动机驱动的机械泵用作诸如混合车辆和空载停止车辆(idling stop vehicle)的车辆中用于循环发动机冷却水的泵时，其中即使当车辆在使用中时，发动机会根据行驶状态停止，当发动机停止时发动机冷却水不被循环。因此，当兰金循环仅基于发动机冷却水的温度运行时，兰金循环将不会用作废热回收***。
发明内容
考虑到上述问题，本发明的目的是提供一种可确保废热回收的废热利用装置，及其控制方法。
根据本发明的一方面，废热利用装置包括操作流体在其中循环的兰金循环，和控制兰金循环的运行的控制单元。兰金循环具有：加热器，加热器使用具有来自热力发动机的废热的废流体加热操作流体；膨胀器，膨胀器膨胀加热的操作流体以回收机械能；和冷凝器，冷凝器用于冷却和冷凝膨胀的操作流体。当废流体温度不小于预定温度和当在热力发动机中废流体处于流动状态时，控制单元运行兰金循环。
由于控制单元不仅确定废流体温度而且确定废流体的流动状态，因此当废热回收是可能时兰金循环被确保运行。结果，废热回收可以有效地执行，并且可以提高车辆的燃料消耗率。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括兰金循环的废热利用装置的控制方法。兰金循环利用加热器加热兰金循环中的操作流体，所述加热使用具有来自热力发动机的废热的废流体，兰金循环利用膨胀器膨胀加热的操作流体以回收机械能，并利用冷凝器冷却和冷凝膨胀的操作流体。该方法包括以下步骤：确定废流体温度是否小于预定温度；确定废流体是否处于流动状态；和当废流体温度不小于预定温度并且废流体处于流动状态时，运行兰金循环。
利用上述控制方法，可以实现本发明前一方面所述的效果。
附图说明
本发明的另外的目的和优点将从以下结合附图的优选实施例的详细说明中变得更清楚。图中：
图1是显示了根据本发明第一实施例的废热利用装置的示意图；
图2A和2B是显示了根据第一实施例的压缩/膨胀单元的横截面视图；
图3是流程图，显示了由用于控制根据第一实施例的废热利用装置的控制单元执行的过程；
图4是显示了根据第一实施例设定在控制单元中的冷却水的温度和确定值之间的关系的图表；
图5是示意图，显示了当冷却循环在运行中时，根据第一实施例的废热利用装置的运行状态；
图6是示意图，显示了当兰金循环运行时，根据第一实施例的废热利用装置的运行状态；
图7是流程图，显示了由用于根据第一实施例的兰金/空调协作控制的控制单元执行的过程；
图8是图表，显示了设定在控制单元中的确定值和在蒸发器温度TE的冷水的温度之间的关系；
图9是时间表，显示了根据第一实施例的控制单元中正常空调控制和兰金/空调协作控制中的运行状态；
图10是示意图，显示了根据本发明第二实施例的废热利用装置；
图11是流程图，显示了由用于控制根据第二实施例的废热利用装置的控制单元所执行的过程；
图12是图表，显示了根据第二实施例的、设定在控制单元中的冷却水流量和确定值之间的关系；
图13是流程图，显示了由用于根据第二实施例的兰金/空调协作控制的控制单元所执行的过程；
图14是示意图，显示了根据本发明第三实施例的废热利用装置；
图15是示意图，显示了根据本发明第四实施例的废热利用装置；
图16是流程图，显示了根据第四实施例的用于控制废热利用装置的控制单元所执行的过程；
图17是流程图，显示了第四实施例的用于兰金/空调协作控制的控制单元所执行的过程；
图18是示意图，显示了根据本发明第五实施例的废热利用装置；
图19是示意图，显示了根据本发明第六实施例的废热利用装置；
图20是流程图，显示了根据第六实施例的用于控制废热利用装置的控制单元所执行的过程；
图21是时间图，显示了根据第六实施例的冷凝器的热量损失量、需要的冷却能力和膨胀器的旋转数；
图22是示意图，显示了根据本发明第七实施例的废热利用装置；以及
图23是示意图，显示了根据本发明第八实施例的废热利用装置。
具体实施方式
(第一实施例)
在第一实施例中，废热利用装置20典型地用于混合车辆，所述混合车辆具有用于驱动的电动机140和发动机(热力发动机)10，所述发动机根据车辆的驱动状态运行或停止。废热利用装置20包括作为基础循环(basecycle)的制冷循环20A，和用于从发动机10中产生的废热回收能量的兰金循环30A。作为流体机械的压缩/膨胀单元110设置在循环20A和30A的压缩部分和膨胀部分。循环20A和30A，和压缩/膨胀单元110由控制单元40控制。以下将参照图1说明根据第一实施例的废热利用装置20。
制冷循环20A将热量从低温侧移到高温侧，以将热能用于空气调节。制冷循环20A包括压缩/膨胀单元110、冷凝器21、气液分离器22、减压器(decompressor)23和蒸发器24，它们被连接以形成封闭的循环。
压缩/膨胀单元110在压缩模式(作为压缩机运行)和膨胀模式(作为膨胀器运行)下运行，其中所述压缩模式用于压缩和排出气体制冷剂，所述膨胀模式用于将膨胀期间的过热蒸汽制冷剂的液体压力转化为动能，并输出机械能。压缩/膨胀单元110与发电机/电动机120相连，其中所述发电机/电动机120既用作发电机又用作发动机。当压缩/膨胀单元110在压缩模式下运行时，发电机/电动机120用作能源以提供原动力(R1)到压缩/膨胀单元110。当压缩/膨胀单元110在膨胀模式下运行时，发电机/电动机120用作发电机以利用在压缩/膨胀单元110处回收的原动力(R2)产生电力。由发电机/电动机120产生的电力被充在电池中，并用于启动发动机10和各类用电设备的通常运行(例如，前灯和发动机备用机器)。以下将描述关于压缩/膨胀单元110的进一步细节。
冷凝器21布置在制冷循环20A中压缩/膨胀单元110的制冷剂排出侧。冷凝器21是热交换器，冷凝器21利用流入冷凝器21的热交换部分中的车厢的外部空气冷却并冷凝从压缩/膨胀单元110排出的高温高压制冷剂。气液分离器22是容器，气液分离器22使在冷凝器21中冷凝的制冷剂分离为气体制冷剂和液体制冷剂，并使液体制冷剂流出。减压器23使气液分离器22分离的液体制冷剂解压和膨胀。在该实施例中，减压器23具有热膨胀阀，所述热膨胀阀用于等焓地解压液体制冷剂，和控制节流阀开口度，以便压缩模式下吸入压缩/膨胀单元110中的制冷剂的过热度变为预定值。
蒸发器24是热交换器，蒸发器24蒸发由减压器23减压的制冷剂以实现吸热作用，并利用吸热作用冷却用于空气调节的空气。止回阀(checkvalve)24a设置在蒸发器24的制冷剂出口侧，以便制冷剂仅从蒸发器24流到压缩/膨胀单元110。
兰金循环30A从在发动机10中产生的废热回收能量(即，膨胀模式下压缩/膨胀单元110的驱动能量)，所述发动机10产生车辆的驱动力。与制冷循环20A一样，兰金循环30A使用冷凝器21和气液分离器22。制冷剂通过第一旁路通道31和第二旁路通道32绕过冷凝器21，其中所述第一旁路通道31从气液分离器22连接到位于压缩/膨胀单元110和冷凝器21之间的点A，所述第二旁路通道32从位于压缩/膨胀单元110和止回阀24a之间的点B连接到位于冷凝器21和点A之间的点C。
在第一旁路通道31中，液泵33和止回阀31a被设置为，制冷剂仅可从气液分离器22流到液泵33。加热器34设置在点A和压缩/膨胀单元110之间。加热器34是热交换器，加热器34利用在由液泵33送出的制冷剂(操作流体)和发动机10的热水回路10A的发动机冷却水(废流体)之间的热交换而加热制冷剂。
水泵12是机械泵，水泵12使发动机冷却水在热水回路10A中循环，并且水泵12由发动机10驱动。水散热器13是热交换器，水散热器13利用发动机冷却水和外部空气之间的热交换冷却发动机冷却水。
用于检测发动机冷却水的温度的温度传感器14设置在热水回路10A的出口侧上。由温度传感器14检测到的温度作为信号被输入控制单元40。发动机10具有用于检测转数的转速传感器(转数检测器)15。与温度相似，由转速传感器15检测(输出)的转数作为信号被输入控制单元40。
在第二旁路通道32中，止回阀32a被设置为，制冷剂仅可从压缩/膨胀单元110流到冷凝器21的制冷剂入口侧。在点A和点C之间设置开关阀35。开关阀35是用于打开和关闭制冷剂通道的电磁阀，并且开关阀35由控制单元40控制。控制阀36设置在压缩模式下的压缩/膨胀单元110的制冷剂排出侧上。当压缩/膨胀单元110在压缩模式下运行时，控制阀36用作止回阀以停止制冷剂的排出。另一方面，当压缩/膨胀单元110在膨胀模式下运行时，控制阀36变为打开状态。控制阀36由控制单元40操作。
兰金循环30A包括气液分离器22、第一旁路通道31、液泵33、加热器34、压缩/膨胀单元110、第二旁路通道32和冷凝器21。
接下来，将说明压缩/膨胀单元110的结构和运行。在该实施例中，压缩/膨胀单元110构造为翼型(vane-type；或者叶片型)流体机械。图2A显示了压缩模式下的压缩/膨胀单元110，而图2B显示了膨胀模式下的压缩/膨胀单元110。
当压缩/膨胀单元110在压缩模式下运行时，控制阀36用作止回阀，并且转子120a被发电机/电动机120旋转以吸入和压缩制冷剂。利用控制阀36防止排出的高压制冷剂流回到转子120a侧。
当压缩/膨胀单元110在膨胀模式下运行时，控制阀36打开。在加热器34中产生的过热蒸汽被吸入压缩/膨胀单元110并被膨胀以旋转转子120a和将热能转化为机械能。因而，旋转力由膨胀模式下的压缩/膨胀单元110产生。
如图1中所示，控制单元40被输入例如空气调节(A/C)请求信号、来自温度传感器14的信号和来自转速传感器15的信号。空气调节请求信号根据例如由乘客设定的设定温度、环境条件(例如，外部空气温度和进入车厢的太阳辐射量)而确定。控制单元40根据输入信号，控制诸如液泵33、开关阀35、压缩/膨胀单元110、控制阀36和发电机/电动机120。
接下来，将参照图3中的流程图描述根据第一实施例的由控制单元40执行的废热利用装置20的控制操作。
首先，在步骤S110，确定是否存在来自乘客的空气调节请求。当确定存在空气调节请求(YES)时，进行到步骤S120，并根据来自温度传感器14的信号确定发动机冷却水的温度是否是用于加热加热器34处的制冷剂的充分温度。
如图4中所示，当发动机冷却水的温度从低于第二预定温度Tw2的温度增大到第二预定温度Tw2及以上时，确定发动机冷却水的温度变为用于加热的充分温度(确定值1)。当发动机冷却水的温度降低到低于第一预定温度Tw1时，其中所述第一预定温度Tw1低于第二预定温度Tw2，确定发动机冷却水的温度不是用于加热的充分温度(确定值0)。以此方式，为确定发动机冷却水的温度提供滞后(hysteresis)。第一预定温度Tw1和第二预定温度Tw2被确定为Tw1和Tw2之间的差是例如5-10度。
当在步骤S120确定发动机冷却水的温度不是用于加热的充分温度(NO)时，进行到步骤S130。然后，执行正常空气调节控制，并且制冷循环20A连续地运行。具体地，在液泵33停止的状态下，开关阀35被打开，并且控制阀36用作止回阀，发电机/电动机120被供电以旋转转子120a。因而，如图5中所示，制冷循环以压缩/膨胀单元(压缩机)110、加热器34、冷凝器(热损失器(heat waster))21、气液分离器22、解压器23、蒸发器(散热片)24，和压缩/膨胀单元(压缩机)110的次序循环。转子120a的转数(即压缩机的转数)基于蒸发器出口处的第一目标温度TEO1(例如发动机冷却水的第一目标温度或与发动机冷却水温度相关的其它部分的温度)控制，其中所述第一目标温度TEO1根据诸如外部空气温度、空气调节设定温度和进入车厢的太阳辐射量的从各种传感器输入的值计算。在步骤S130被执行之后，返回到步骤S110，并且执行图3中的随后步骤。
当在步骤S120确定发动机冷却水的温度是用于加热的充分温度(YES)时，进行到步骤S140。然后，执行兰金/空气调节协作控制，并且兰金循环30A的运行和制冷循环20A的运行被合适地转换。以下将描述关于兰金/空气调节协作控制的细节。在执行步骤S140之后，返回到步骤S110，并且重复图3中的随后步骤。
在步骤S110，当确定没有空气调节请求(NO)时，进行到步骤S150，并与步骤S120相似，基于来自温度传感器14的信号确定发动机冷却水的温度是否是用于在加热器34处加热制冷剂的充分温度。当确定发动机冷却水的温度是用于加热的充分温度(YSE)时，进行到步骤S160，并基于来自转速传感器15的信号确定发动机10是否处于运行(运行状态)中。当确定发动机10处于运行(ON)中时，由于水泵12被发动机10运行，确定发动机冷却水的流量是否是用于在加热器34处加热制冷剂的充分量(即，发动机冷却水处于流动状态)。然后，进行到步骤S170，并且执行兰金循环。
具体地，在开关阀35关闭且控制阀36打开的状态下，液泵33运行。因而，如图6中所示，制冷剂循环以气液分离器22、第一旁路通道31、液泵33、加热器34、压缩/膨胀单元(膨胀器)110、第二旁路通道32、冷凝器21和气液分离器22的次序循环。当兰金循环30A处于运行中时，发电机/电动机120的转数根据发动机冷却水的温度被控制，以便可以在发电机/电动机120处获得最大发电功率。在执行步骤S170之后，到步骤S110，并重复图3中的随后步骤。
当在步骤S150处确定发动机冷却水的温度不是用于加热的充分温度(N0)时，或者当在步骤S160处发动机10不处于运行(NO)(即，发动机冷却水不处于流动状态)中时，进行到步骤S180。然后，液泵33停止，对发电机/电动机120的供电停止，并且兰金循环30A和制冷循环20A不运行(OFF)。在步骤S180执行之后，返回到步骤S110，并重复图3中的随后步骤。
接下来，将参照图7中的流程图描述在步骤S140处执行的兰金/空气调节协作控制的细节。
在步骤S210处，在用于兰金/空气调节协作控制的蒸发器出口处的第二目标温度TEO2(例如，发动机冷却水的第二目标温度或与发动机冷却水温度相关的其它部分的温度)被计算。具体地，与用于正常空气调节控制(图3中的步骤S130)一样的蒸发器出口处的第一目标温度TEO1根据诸如外部空气温度、空气调节设定温度、和进入车厢的太阳辐射量的从各种传感器输入的值被计算。然后，确定蒸发器出口处的第二目标温度TEO2比TEO1低例如1-5度的预定值。
在步骤S220处，与步骤S160相似，基于来自转速传感器15的信号确定发动机10是否处于运行中。当确定发动机10处于运行(ON)中时，确定发动机冷却水的流量是否足以用于在加热器34处加热制冷剂(即，发动机冷却水处于流动状态)，以及来自发动机10的废热量是否是用于兰金循环30A的运行的充分量。然后，进行到步骤S230，并确定制冷循环20A的运行是否被请求。当确定制冷循环20A的运行未被请求(NO)时，进行到步骤S240，并且控制阀36、开关阀35、和液泵33被控制以便兰金循环30A被运行。在执行步骤S240之后，返回到图3中的整个控制程序。
通过蒸发器出口处的第二目标温度TEO2和蒸发器出口处的实际温度TE(例如，发动机冷却水的实际温度和与发动机冷却水温度相关的其它部分的温度)的比较，确定制冷循环20A的运行的必要性。具体地，如图8中所示，第三目标温度(例如，发动机冷却水的第三目标温度或与发动机冷却水相关的其它部分的温度)被设定为比TEO2高预定温度。当实际温度TE从低于第三目标温度TEO3的温度增加到第三目标温度TEO3及以上时，确定制冷循环20A的运行被请求(确定值是1)。另一方面，当实际温度TE降低到低于第二目标温度TEO2时，确定制冷循环20A的运行未被请求(确定值0)。以此方式，为制冷循环20A是否被请求的确定提供滞后。在该实例中，目标温度TEO1、TEO2、TEO3是将由蒸发器24冷却的目标空气温度。
在步骤S220，当确定发动机10不处于运行(OFF)时，进行到步骤S250，压缩/膨胀单元(压缩机)110的转数、即转子120a的转数基于第二目标温度TEO2被计算。然后，在步骤S260，发电机/电动机120被供电以用于以在步骤S250计算的转数旋转转子120a，并且液泵33、开关阀35和控制阀36被控制以便制冷循环20A被运行。在执行步骤S260之后，返回到图3中的整个控制程序。
以此方式，在兰金/空气调节协作控制中，当制冷循环20A被运行时，蒸发器出口处的目标温度被设定为第二目标温度TEO2，所述第二目标温度TEO2低于在正常空气调节控制中使用的第一目标温度TEO1(即满足需要的冷却能力)。因而，压缩/膨胀单元(压缩机)110的排出量增加以便冷却能力变成在需要的冷却能力以上。因此，即使当空气调节被请求时，可获得不运行制冷循环20A的一段时间，与正常空气调节控制相比不减小冷却能力，并且可将该段时间用于运行兰金循环30A。
图9显示了在每一正常空气调节控制(图3中的步骤S130)和兰金/空气调节协作控制(图3中的步骤S140)中的压缩/膨胀单元110的压缩机转数，和根据发动机10的转数的改变的兰金/空气调节协作控制中的兰金循环30A的运行状态。在正常的空气调节控制中，压缩/膨胀单元(压缩机)110根据冷却负载连续地运行。然而，在兰金/空气调节协作控制中，当制冷循环20A被运行时，压缩/膨胀单元(膨胀器)11的转数被设定为更高，并且当制冷循环20A停止时，兰金循环30A被运行。当制冷循环20A被运行时，兰金循环30A通常停止。
如上所述，根据本实施例，在即使当车辆在使用中时发动机10会停止的混合车辆中，当确定兰金循环30A是否应当被运行时，控制单元40不仅确定发动机10的发动机冷却水是否是用于加热制冷剂的充分温度，也确定发动机10是否处于运行中，以用于确认发动机冷却水的流量。当发动机10不处于运行中时，控制单元40确定发动机冷却水不处于流动状态，并且兰金循环30A不运行。因此，仅当来自发动机10的废热可回收时，兰金循环30A可确定地运行。结果，可以有效地执行废热回收，并且可以提高车辆的燃料消耗率。
另外，即使当空气调节被请求时，如果发动机冷却水的温度是用于加热制冷剂的充分温度，控制单元40可设定在发动机10运行时制冷循环20A可停止的时间，并且该时间用于运行兰金循环30A。结果，可以通过使用废热利用装置20有效地执行废热回收。
(第二实施例)
将参照图10说明本发明的第二实施例。在第一实施例中，控制单元40基于发动机10的转数的信号确定发动机冷却水的流量是否是充分量。然而，在第二实施例中，流量传感器(流量检测器)41被设置在热水回路10A中以用于直接地检测流量。来自流量传感器41的信号被输入控制单元40。在第二实施例中，与第一实施例相似，水泵12可以是由发动机10驱动的机械泵，或者可以是由电动机驱动的电泵。
图11是流程图，显示了根据第二实施例的利用控制单元40的废热利用装置20的控制操作。步骤S110到S130、S150、S170和S180与第一实施例中的那些相同。
在第一实施例中，在图3中的步骤S160，基于转数的信号确定发动机10是否处于运行中。然而，在第二实施例中，步骤S165被使用以替代图3中的步骤S160，并且如图11中所示，步骤165基于来自流量传感器41的信号确定发动机冷却水的流量是否是充分的量。
具体地，如图12中所示，当流量传感器41检测的发动机冷却水的流量从小于第二预定流量Qw2的流量增加到第二预定流量Qw2及以上时，确定流量足以加热制冷剂(确定值1)。另一方面，当流量减小到小于第一预定流量Qw1时，其中所述第一预定流量Qw1小于第二预定流量Qw2，确定流量不足以加热(确定值0)。以此方式，为流量的确定提供滞后。预定流量Qw1和第二预定流量Qw2的差可以设定为例如2L/min。
图13显示了在图11中步骤S145执行的兰金/空气调节协作控制中的控制过程。步骤S210、和S230到S260与第一实施例中的那些相同。在步骤S225，流量的确定与图11中的步骤S165相似地被执行。
如上所述，根据第二实施例，流量传感器41直接地检测用于确定流量的发动机冷却水的流量。因此，可更适当地确定流量是否足以用于加热，并且兰金循环30A可以运行达更长时间。
(第三实施例)
参照图14描述本发明的第三实施例。在第一和第二实施例中，由一个流体机械形成的整体压缩/膨胀单元110被用作膨胀器和压缩器。但是，如图14中所示，可以使用彼此独立的压缩机130和膨胀器131作为压缩/膨胀单元。压缩器130和膨胀器131相对于制冷剂流平行地定位，并且开关阀38a和38b设置在连接到压缩器130和膨胀器131的制冷剂通道。废热利用装置20可以与第一实施例或第二实施例相似地由控制单元40控制。然而，当兰金循环30A和制冷循环20A被转换时，开关阀38a和38b、以及液泵33和开关阀35被控制单元40控制。
(第四实施例)
将参照图15到图17说明本发明的第四实施例。在第四实施例中，电动水泵12a被设置作为用于使发动机冷却水在热水回路10A中循环的泵。
水泵12a由发电机驱动，并由发动机10的控制器(未显示)控制。因此，与机械水泵12不同，水泵12a可以独立于发动机10的运行而运行。在混合车辆中，发动机10会根据车辆的行驶状态停止。根据第一实施例，当发动机10停止时，机械水泵12停止。然而，即使当发动机10停止时，电动水泵12a可以运行以用于使发动机冷却水在热水回路10A中循环。
显示水泵12a的运行状态的运行信号从发动机10的控制器被输入控制单元40。当水泵12a处于运行中时，控制单元40确定热水回路10A中的发动机冷却水处于流动状态。当水泵12a不处于运行中时，控制单元40确定发动机冷却水不处于流动状态。
将参照图16和图17中的流程图说明根据第四实施例的废热利用装置20的运行(即，控制单元40的控制过程)。在图16和图17中的流程图中，步骤S166和S266被使用以分别地替代图3和图7中的步骤S160和S220。
当在步骤S110确定空气调节未被请求(NO)、并且在步骤S150确定发动机冷却水足以用于加热(YES)时，进行到步骤S166，并且确定水泵12a的运行状态。当水泵12a处于运行中(ON)时，发动机冷却水处于流动状态。因此，制冷剂可以在加热器34处被加热，并且兰金循环30A在步骤S170处运行。
当水泵12a不运行(OFF)时，发动机冷却水不处于流动状态。因此，制冷剂在加热器34处不被加热，兰金循环30A在步骤S180处不运行。
当在步骤S110确定空气调节被请求(YES)、并且在步骤S120确定发动机冷却水的温度足以加热时，它进行到S140，并且兰金/空气调节协作控制被执行。在图17的兰金/空气调节协作控制中，在步骤S210计算蒸发器出口处的第二目标温度TEO2之后，进行到步骤S266，并且与步骤S166相似，基于水泵12a的运行状态确定发动机冷却水的流动状态。然后，根据步骤S266处的确定选择步骤S240的兰金循环30A的运行和步骤S260的制冷循环20A的运行。
如上所述，在第四实施例中，电动水泵被用作水泵12a。因此，可以根据水泵12a的运行状态精确地确定发动机冷却水的流动状态。因此，可以获得第一实施例中的效果。
控制单元在水泵12a的转数是预定转数及以上时可确定发动机冷却水处于流动状态，并在转数低于预定数时确定发动机冷却水不处于流动状态。
(第五实施例)
将参照图18说明本发明的第五实施例。根据第五实施例的废热利用装置20的兰金循环30A与第四实施例的兰金循环相似，但第四实施例中所述的制冷循环20A(图15)未设置。因此，空气调节请求信号没有被输入控制单元40。
废热利用装置20主要包括兰金循环30A。膨胀器131被使用以替代压缩/膨胀单元110，并且不设置止回阀31a和32a、开关阀35，和控制阀36。以闭合回路顺次连接膨胀阀131、冷凝器21、气液分离器22、液泵33和加热器34以形成兰金循环30A。
通过使用图16中的流程图中的步骤S150、S166、S170、S180，控制单元40控制兰金循环30A的运行。根据发动机冷却水的温度和发动机冷却水的流动状态运行兰金循环30A。因此，废热可以被有效地回收。
(第六实施例)
将参照图19到图21说明本发明的第六实施例。在第六实施例中，制冷循环20B被添加到根据第五实施例的废热利用装置20。制冷循环20B具有用于自身的压缩机130，并使用与兰金循环共用的冷凝器21和气液分离器22。
通过使用设置在兰金循环30A中的分支通道25如下地形成制冷循环20B。即，分支通道25形成为从气液分离器22的液气出口侧分支，并连接到位于膨胀器131和冷凝器21之间的点D。在分支通道25中，顺序地设置解压器23，蒸发器24和压缩机130。因而，压缩机130、冷凝器21、气液分离器22、解压器23和蒸发器顺序地连接在封闭回路中，用于形成制冷循环20B。
由于制冷循环20B包括自用的压缩机130，因此制冷循环20B可以独立于兰金循环30A运行。即，在根据第六实施例的废热利用装置20中，可以执行兰多循环30A的单独运行，制冷循环20B的单独运行，和兰金循环30A和制冷循环20B的同时运行。
将参照图20说明根据第六实施例的控制单元40的废热利用装置20的控制操作。在图20中的流程图中，步骤S121被添加到第四实施例中所述的图16中的流程图中，并且步骤S131、S141、S171和S181被使用以分别地替代图16中的步骤S130、S140、S170和S180。
首先，在步骤S110确定是否存在来自乘客的空气调节请求。当确定不存在空气调节请求(NO)时，进行到步骤S150，并基于来自温度传感器14的信号确定发动机冷却水的温度是否足以在加热器34处加热制冷剂。
当确定发动机冷却水的温度足以加热(YES)时，进行到步骤S166，并基于水泵12a的运行确定发动机冷却水的流动状态。当在步骤S166确定发动机冷却水处于流动状态(YES)时，进行到步骤S171，并且执行兰金循环30A的单独运行(单独控制)(即，制冷循环20B不运行)。
当在步骤S150确定发动机冷却水的温度不足以加热(NO)时，或者当在步骤S166确定水泵12a不处于运行状态(OFF)和发动机冷却水不处于流动状态时，进行到步骤S181，并且兰金循环30A或制冷循环20B都不运行。
当在步骤S110确定存在来自乘客的空气调节请求(YES)时，进行到步骤S120，并确定发动机冷却水的温度是否足以在加热器34处加热制冷剂。
当在步骤S120发动机冷却水的温度不足以加热(NO)时，进行到步骤S131，执行空气调节单独运行(正常空气调节控制)，并且仅执行制冷循环20B(即，兰金循环30A不运行)。
然而，当在步骤S120确定发动机冷却水的温度足以加热(YES)时，进行到步骤S121，并基于水泵12a的运行状态确定发动机冷却水的流动状态。当确定发动机冷却水不处于流动状态(NO)时，进行到步骤S131，并且执行空气调节单独操作。另一方面，当确定发动机冷却水处于流动状态(YES)时，进行到步骤S141，执行兰金/空气调节同时运行(同时运行控制)，并且兰金循环30A和制冷循环20B被同时地运行。
图21显示了兰金/空气调节同时运行中的需要的冷却能力、膨胀器131的转数和冷凝器21的热量损失量之间的关系。
在兰金/空气调节同时运行中，控制单元40控制兰金循环30A的膨胀器131的转数，以便在冷凝器21处的热损失量不超过它的热损失能力。即，控制单元40根据流入冷凝器21的热交换部分的外部空气温度、外部空气的流率和冷凝器21的尺寸而如图21中虚线A所示地确定冷凝器21处的热损失能力。
当制冷20B运行时，在冷凝器21处需要对应于在蒸发器24处被制冷剂吸收的热量的热损失和在压缩机130处从压缩接收的热量，以提供空气调节所需要的冷却能力。如由图21中线B以下区域所示的制冷循环热损失量(第一热损失量)，控制单元40确定冷凝器21的热损失量。
当兰金循环30A运行时，在冷凝器21处需要用于冷却和冷凝从膨胀器131流动的制冷剂的热损失。如由图21中线B以上的上区域所示的兰金循环热损失量(第二热损失量)，控制单元40确定热损失量。兰金循环热损失量与流入冷凝器21的制冷剂的流量成比例、即与图21中所示的膨胀器131的转数成比例。
因此，当执行兰金/空气调节同时运行时，控制单元40控制膨胀器131的转数，以便制冷循环20B的热损失量和兰金循环30A的热损失量之和不多于冷凝器21的热损失能力。即，当制冷循环20B的需要的冷却能力是低的时，膨胀器131的转数增加，并且兰金循环30A的回收能量(发电能量)增加。另一方面，当制冷循环20B的需要的冷却能力是高的时，膨胀器131的转数减小，并且兰金循环30A的用于回收(发电能量)的驱动力减小。
如上所述，根据本发明的第六实施例，提供了制冷循环20B，所述制冷循环20B具有自用的压缩机130并使用与兰金循环30A共用的冷凝器21和气液分离器22。因此，可以选择性地执行兰金单独运行，空气调节单独运行和兰金/空气调节同时运行。根据发动机冷却水的温度和发动机冷却水的流动状态执行兰金循环30A。因此，废热可以被有效地回收。
当兰金/空气调节同时运行被执行时，控制单元40控制膨胀器131的转数，以便制冷循环20B的热损失量和兰金循环30A的热损失量之和不多于冷凝器21的热损失能力。因此，可以由制冷循环20B获得需要的冷却能力并由兰金循环30A有效地回收废热而不中断冷凝器21的热损失功能。
(第七实施例)
将参照图22说明本发明的第七实施例。根据第七实施例的废热利用装置20与第六实施例的相似，但机械水泵12被使用以替代电动水泵12a，并且转速传感器15被添加到发动机10。水泵12和转速传感器15与第一实施例中的那些相似。
根据第七实施例，基于来自旋转传感器15的信号执行发动机10的运行状态的确定，而不是第六实施例中所述的图20中步骤S121和S166的发动机冷却水的流动状态的确定。因此，可以获得第六实施例中所述的效果。
(第八实施例)
将利用图23说明本发明的第八实施例。在根据第八实施例的废热利用装置20中，不提供第七实施例中的制冷循环20B，然而，废热利用装置20的其它部分与上述第七实施例中的那些相似。可以使根据第八实施例的废热利用装置20与第五实施例(图18)的废热利用装置相似，但机械水泵12被使用以替代第五实施例中的电动水泵12a。
根据温度传感器14获得的发动机冷却水的温度、和转速传感器15获得的发动机10的运行状态(发动机冷却水的流动状态)，由控制单元40运行兰金循环30A。因此，可以有效地回收废热。
(其它实施例)
联系参照附图的本发明的优选实施例已充分地说明了本发明，请注意对于本领域普通技术人员，各种改变和修改将变得清楚。
例如，根据上述第一、第三、第七和第八实施例，发动机10的运行状态基于由转速传感器15检测的发动机10的转数而确定。然而，作为发动机10的转数的替代，可以使用例如发动机10的吸入压力和吸入节流阀的开口度。
根据上述第二实施例，流量传感器41位于发动机10和加热器34之间。然而，流量传感器41可以靠近加热器34的发动机冷却水出口侧，并以此可检测加热器34处的废流体的精确的流动状态，而没有流量传感器41的响应时间的延迟的影响。
在上述实施例中，发动机10的冷却水被用作热力发动机的废流体。然而，废气可以直接地用作废流体。
另外，在上述实施例中，兰金循环30A和废热利用装置20被用于混合车辆。然而，它们可用于发动机10根据车辆行驶状态运行和停止的空转停止车辆。此外，它们可以用于包括发动机10的常规车辆。
这种改变和修改应当理解为在权利要求限定的本发明的范围以内。

Claims (36)

1.一种废热利用装置(20)，包括：
兰金循环(30A)，操作流体在所述兰金循环中循环，所述兰金循环包括：
加热器(34)，所述加热器(34)使用具有来自热力发动机(10)的废热的废流体加热操作流体；
膨胀器(110，131)，所述膨胀器(110，131)膨胀加热的操作流体以回收机械能；和
冷凝器(21)，所述冷凝器(21)用于冷却和冷凝膨胀的操作流体；和
控制单元(40)，所述控制单元(40)控制兰金循环(30A)的运行，其中：
当废流体温度不小于预定温度(Tw1，Tw2)和当在热力发动机(10)中废流体处于流动状态时，所述控制单元(40)运行兰金循环(30A)。
2.根据权利要求1所述的废热利用装置(20)，其中：
所述控制单元(40)设定预定温度(Tw1，Tw2)，以通过利用第一预定温度(Tw1)和比第一预定温度(Tw1)高的第二预定温度(Tw2)而具有滞后。
3.根据权利要求1或2所述的废热利用装置(20)，其中：
所述控制单元(40)基于热力发动机(10)的运行状态确定废流体的流动状态。
4.根据权利要求3所述的废热利用装置(20)，进一步包括：
转数检测器(15)，所述转数检测器(15)用于检测热力发动机(10)的转数，其中：
所述控制单元(40)基于检测的转数确定热力发动机(10)的运行状态。
5.根据权利要求1或2所述的废热利用装置(20)，其中：
所述废流体是用于冷却热力发动机(10)的冷却水；和
所述兰金循环(30A)进一步包括机械泵(12)，所述机械泵(12)由热力发动机(10)驱动以将冷却水送到加热器(34)。
6.根据权利要求1或2所述的废热利用装置(20)，进一步包括：
流量检测器(41)，所述流量检测器(41)用于检测废流体的流量，其中：
当流量不少于预定流量(Qw1，Qw2)时，所述控制单元(40)确定废流体处于流动状态中。
7.根据权利要求6所述的废热利用装置(20)，其中：
所述控制单元(40)设定预定流量(Qw1，Qw2)，以通过利用第一预定流量(Qw1)和大于第一预定流量(Qw1)的第二流量(Qw2)而具有滞后。
8.根据权利要求7所述的废热利用装置(20)，其中：
所述第二预定流量(Qw2)被设定为比第一预定流量(Qw1)高大约2L/min。
9.根据权利要求6所述的废热利用装置(20)，其中：
所述流量检测器(41)被设置为相邻于加热器(34)的废流体出口侧。
10.根据权利要求1或2所述的废热利用装置(20)，进一步包括：
电动泵(12a)，所述电动泵(12a)用于使废流体循环到加热器(34)，其中：
所述控制单元(40)基于电动泵(12a)的运行状态确定废流体的流动状态。
11.根据权利要求1或2所述的废热利用装置(20)，进一步包括：
制冷循环(20A)，所述制冷循环(20A)具有压缩机(110，130)，所述压缩机(110，130)用于在制冷循环(20A)中压缩和排出制冷剂，压缩机(110，130)被设置以还用作膨胀器(110，131)，或者被布置为平行于膨胀器(110，131)，其中：
所述冷凝器(21)在制冷循环(20A)和兰金循环(30A)中共用；
当要求制冷循环(20A)的运行和废流体温度不小于预定温度(Tw1，Tw2)时，所述控制单元(40)控制压缩机(110，130)的运行；和
当压缩机(110，130)不运行时，所述控制单元(40)运行兰金循环(30A)。
12.根据权利要求11所述的废热利用装置(20)，其中：
当控制单元(40)运行压缩机(110，130)时，所述控制单元(40)增加压缩机(110，130)的排出量，以便制冷循环(20A)的冷却能力不少于需要的冷却能力。
13.根据权利要求12所述的废热利用装置(20)，其中：
所述控制单元(40)增加压缩机(110，130)的排出量，以便制冷循环(20A)的蒸发器(24)处的废流体温度或者与废流体温度相关的其它部分的温度变为第二目标温度(TEO2)，所述第二目标温度(TEO2)低于第一目标温度，满足需要的冷却能力。
14.根据权利要求13所述的废热利用装置(20)，其中：
所述控制单元设定第二目标温度(TEO2)为比第一目标温度(TEO1)低大约1到5度。
15.根据权利要求1或2所述的废热利用装置(20)，进一步包括：
制冷循环(20A)，所述制冷循环(20A)具有压缩机(130)，所述压缩机(130)用于在制冷循环(20A)中排出制冷剂，所述制冷循环(20A)使用与兰金循环(30A)共用的冷凝器(21)，并由控制单元(40)独立于兰金循环(30A)控制，其中：
所述控制单元(40)同时地运行制冷循环(20A)和兰金循环(30A)，当要求制冷循环(20A)运行时，废流体温度不少于预定温度(Tw1，Tw2)，并且废流体处于流动状态。
16.根据权利要求15所述的废热利用装置(20)，其中：
所述控制单元(40)控制膨胀器(131)的转数，以便冷凝从压缩机(130)排出的操作流体所需要的第一热损失量和用于冷凝从膨胀器(131)流出的操作流体所需要的第二热损失量之和不多于冷凝器(21)处的冷凝的热损失能力。
17.根据权利要求1或2所述的废热利用装置(20)，其中：
所述热力发动机(10)是用于车辆的内燃机(10)。
18.根据权利要求17所述的废热利用装置(20)，其中：
所述车辆是混合车辆或者空转停止车辆，其中内燃机(10)根据车辆的驱动状态运行和停止。
19.一种废热利用装置(20)的控制方法，所述废热利用装置(20)包括兰金循环(30A)，所述兰金循环(30A)利用加热器使用具有来自热力发动机(10)的废热的废流体加热在兰金循环(30A)中的操作流体，利用膨胀器(110，131)膨胀加热的操作流体以用于回收机械能，并且利用冷凝器(21)冷却和冷凝膨胀的操作流体，所述方法包括以下步骤：
确定废流体温度是否少于预定温度(Tw1，Tw2)；
确定废流体是否处于流动状态；和
当废流体温度不少于预定温度(Tw1，Tw2)和废流体处于流动状态时，运行兰金循环(30A)。
20.根据权利要求19所述的废热利用装置(20)的控制方法，进一步包括：
设定预定温度(Tw1，Tw2)，以通过使用第一预定温度(Tw1)和高于第一预定温度(Tw1)的第二预定温度(Tw2)具有滞后。
21.根据权利要求19或20所述的废热利用装置(20)的控制方法，其中：
所述废流体的流动状态的确定基于热力发动机(10)的运行状态被执行。
22.根据权利要求21所述的废热利用装置(20)的控制方法，其中：
所述热力发动机(10)的运行状态基于热力发动机(10)的转数被确定。
23.根据权利要求19或20所述的废热利用装置(20)的控制方法，其中：
所述废流体是用于冷却热力发动机(10)的冷却水，并且废流体被由热力发动机(10)驱动的机械泵(12)送到加热器(34)。
24.根据权利要求19或20所述的废热利用装置(20)的控制方法，其中：
当废流体的流量不少于预定流量(Qw1，Qw2)时，所述废流体被确定在流动状态中。
25.根据权利要求24所述的废热利用装置(20)的控制方法，进一步包括：
设定预定流量(Qw1，Qw2)，以通过使用第一预定流量(Qw1)和大于第一预定流量(Qw2)的第二流量(Qw2)具有滞后。
26.根据权利要求25所述的废热利用装置(20)的控制方法，其中：
所述第二预定流量(Qw2)被设定为比第一预定流量(Qw1)大约2L/min。
27.根据权利要求24所述的废热利用装置(20)的控制方法，进一步包括：
检测加热器(34)的废流体出口侧附近的废流体的流量。
28.根据权利要求19或20所述的废热利用装置(20)的控制方法，其中：
所述废流体的流动状态基于用于将废流体送到加热器(34)的电动泵(12a)的运行状态而确定。
29.根据权利要求19或20所述的废热利用装置(20)的控制方法，其中：
所述废热利用装置(20)进一步包括制冷循环(20A)，所述制冷循环(20A)具有用于压缩和排出制冷剂的压缩机(110，130)，所述压缩机(110，130)还用作膨胀器(110，131)，或者被布置为平行于膨胀器(110，131)，其中制冷循环(20A)与兰金循环(30A)共用冷凝器(21)，
所述方法进一步包括：
当要求制冷循环(20A)的运行和废流体温度不少于预定温度(Tw1，Tw2)时，控制压缩机(110，130)的运行；和
当压缩机(110，130)不运行时，运行兰金循环(30A)。
30.根据权利要求29所述的废热利用装置(20)的控制方法，进一步包括：
当压缩机(110，130)被运行时，增加压缩机(110，130)的排出量，以便制冷循环(20A)的冷却能力不少于需要的冷却能力。
31.根据权利要求30所述的废热利用装置(20)的控制方法，其中：
增加所述压缩机(110，130)的排出量，以便制冷循环(20A)的蒸发器(24)处的废流体温度或者与废流体温度相关的其它部分的温度变为第二目标温度(TEO2)，所述第二目标温度(TEO2)低于第一目标温度并满足需要的冷却能力。
32.根据权利要求31所述的废热装置(20)的控制方法，进一步包括：
将第二目标温度(TEO2)设定为比第一目标温度低大约1到5度。
33.根据权利要求19或20所述的废热利用装置(20)的控制方法，其中：
所述废热利用装置(20)包括制冷循环(20A)，所述制冷循环(20A)具有用于在制冷循环(20A)中压缩和排出制冷剂的压缩机(130)，所述制冷循环(20A)与兰金循环(30A)共同使用冷凝器(21)，并由控制单元(40)独立于兰金循环(30A)控制，
所述方法进一步包括：
同时地运行制冷循环(20A)和兰金循环(30A)，当要求制冷循环(20A)运行时，废流体温度不少于预定温度(Tw1，Tw2)，并且废流体处于流动状态。
34.根据权利要求33所述的废热利用装置(20)的控制方法，进一步包括：
控制膨胀器(131)的转数，以便冷凝从压缩机(130)排出的操作流体所需要的第一热损失量和冷凝从膨胀器(131)流出的操作流体所需要的第二热损失量之和不多于在冷凝器(21)处的冷凝的热损失能力。
35.根据权利要求19或20所述的废热利用装置(20)的控制方法，其中：
所述热力发动机(10)是用于车辆的内燃机(10)。
36.根据权利要求35所述的废热利用装置(20)的控制方法，其中：
所述车辆是混合车辆或者空转停止车辆，其中内燃机(10)根据车辆的行驶状态运行和停止。
CN2007100966642A 2006-04-19 2007-04-19 废热利用装置及其控制方法 Expired - Fee Related CN101059084B (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006115924 2006-04-19
JP2006-115924 2006-04-19
JP2006115924 2006-04-19
JP2007-029566 2007-02-08
JP2007029566A JP4823936B2 (ja) 2006-04-19 2007-02-08 廃熱利用装置およびその制御方法
JP2007029566 2007-02-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101059084A true CN101059084A (zh) 2007-10-24
CN101059084B CN101059084B (zh) 2010-05-26

Family

ID=38618151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007100966642A Expired - Fee Related CN101059084B (zh) 2006-04-19 2007-04-19 废热利用装置及其控制方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20070245737A1 (zh)
JP (1) JP4823936B2 (zh)
CN (1) CN101059084B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103069114A (zh) * 2010-08-09 2013-04-24 株式会社丰田自动织机 废热利用装置
CN103987926A (zh) * 2011-09-30 2014-08-13 三电有限公司 兰金循环
CN107364582A (zh) * 2017-07-28 2017-11-21 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种发动机余热制冷装置
CN107554799A (zh) * 2017-07-28 2018-01-09 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种发动机余热闭式空气制冷装置
CN108284725A (zh) * 2017-12-07 2018-07-17 浙江亚太机电股份有限公司 新能源汽车分布式驱动智能化热管理***
CN109844424A (zh) * 2016-10-24 2019-06-04 康明斯有限公司 车辆废热回收冷却优化
CN117906299A (zh) * 2024-03-18 2024-04-19 江苏盖德冷冻机有限公司 一种具有热回收功能的水冷螺杆盐水机组

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007062580A1 (de) * 2007-12-22 2009-06-25 Daimler Ag Verfahren zur Rückgewinnung einer Verlustwärme einer Verbrennungskraftmaschine
EP2249017B1 (en) * 2008-02-14 2013-03-27 Sanden Corporation Waste heat utilization device for internal combustion engine
US11569001B2 (en) 2008-04-29 2023-01-31 Holtec International Autonomous self-powered system for removing thermal energy from pools of liquid heated by radioactive materials
US8046998B2 (en) 2008-10-01 2011-11-01 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Waste heat auxiliary power unit
US20170080773A1 (en) * 2008-11-03 2017-03-23 Arkema France Vehicle Heating and/or Air Conditioning Method
DE102008057691B4 (de) * 2008-11-17 2011-03-10 Reinhard Kreis Verfahren und Vorrichtung zur Abwärmenutzung von Brennkraftmaschinen
US8839620B2 (en) 2009-01-13 2014-09-23 Avl Powertrain Engineering, Inc. Sliding vane rotary expander for waste heat recovery system
WO2010083151A2 (en) 2009-01-13 2010-07-22 Avl North America Inc. Ejector type egr mixer
WO2010083198A1 (en) 2009-01-13 2010-07-22 Avl North America Inc. Hybrid power plant with waste heat recovery system
JP5401114B2 (ja) * 2009-02-13 2014-01-29 日産自動車株式会社 廃熱回収装置搭載車両
US8330285B2 (en) * 2009-07-08 2012-12-11 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Method and system for a more efficient and dynamic waste heat recovery system
JP5347899B2 (ja) * 2009-10-19 2013-11-20 いすゞ自動車株式会社 車両用蒸気エンジン
JP5375514B2 (ja) * 2009-10-21 2013-12-25 いすゞ自動車株式会社 車両用蒸気エンジン
DE102010000854A1 (de) * 2010-01-13 2011-07-14 Robert Bosch GmbH, 70469 Vorrichtung zur Umsetzung einer Abwärme einer Brennkraftmaschine in mechanische Energie
US8628025B2 (en) * 2010-03-09 2014-01-14 GM Global Technology Operations LLC Vehicle waste heat recovery system and method of operation
JP5338731B2 (ja) * 2010-03-29 2013-11-13 株式会社豊田自動織機 廃熱回生システム
US8549838B2 (en) 2010-10-19 2013-10-08 Cummins Inc. System, method, and apparatus for enhancing aftertreatment regeneration in a hybrid power system
JP2012127534A (ja) * 2010-12-13 2012-07-05 Sharp Corp 温水および電力供給複合システム
US8833496B2 (en) 2010-12-20 2014-09-16 Cummins Inc. System, method, and apparatus for battery pack thermal management
US8742701B2 (en) 2010-12-20 2014-06-03 Cummins Inc. System, method, and apparatus for integrated hybrid power system thermal management
DE102010056272A1 (de) * 2010-12-24 2012-06-28 Robert Bosch Gmbh Abwärmenutzungsanlage
US9043060B2 (en) 2010-12-31 2015-05-26 Cummins Inc. Methods, systems, and apparatuses for driveline load management
US9096207B2 (en) 2010-12-31 2015-08-04 Cummins Inc. Hybrid vehicle powertrain cooling system
US8473177B2 (en) 2010-12-31 2013-06-25 Cummins, Inc. Apparatuses, methods, and systems for thermal management of hybrid vehicle SCR aftertreatment
US8790215B2 (en) 2011-01-13 2014-07-29 Cummins Inc. System, method, and apparatus for controlling power output distribution in a hybrid power train
US8714288B2 (en) 2011-02-17 2014-05-06 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Hybrid variant automobile drive
US20120060829A1 (en) * 2011-03-14 2012-03-15 General Electric Company Energy management system with solar water heater
WO2012145406A2 (en) * 2011-04-18 2012-10-26 Holtec International, Inc. Autonomous self-powered system for removing thermal energy from pools of liquid heated by radioactive materials, and methods of the same
JP5880863B2 (ja) * 2012-02-02 2016-03-09 株式会社デンソー 車両用熱管理システム
JP5896817B2 (ja) * 2012-04-11 2016-03-30 日野自動車株式会社 冷却発電システム
DE112013003913A5 (de) * 2012-08-06 2015-05-13 Magna Powertrain Bad Homburg GmbH Vorrichtung zum Betreiben eines Clausius-Rankine-Prozesses
JP5983187B2 (ja) * 2012-08-28 2016-08-31 株式会社デンソー 車両用熱管理システム
US9452659B2 (en) * 2012-12-31 2016-09-27 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for controlling a combined heating and cooling vapor compression system
EP3118425B1 (en) * 2015-07-16 2018-05-09 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Thermal energy recovery device and start-up method thereof
CN106766448B (zh) * 2016-12-06 2018-11-09 珠海格力电器股份有限公司 热回收回液的控制方法、装置及具有该装置的机组
CN109974323B (zh) * 2019-03-05 2020-05-15 中国科学院力学研究所 一种带喷流降温装置的冷热电联供循环方法及***

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3847905B2 (ja) * 1997-06-30 2006-11-22 カルソニックカンセイ株式会社 ヒートポンプ式自動車用空気調和装置
KR100528392B1 (ko) * 2003-01-27 2005-11-15 가부시키가이샤 덴소 냉동 사이클 및 랭킨 사이클을 갖는 증기-압축 냉동사이클 시스템
US7748226B2 (en) * 2003-03-25 2010-07-06 Denso Corporation Waste heat utilizing system
JP2005155336A (ja) * 2003-11-20 2005-06-16 Denso Corp ランキンサイクルおよび熱サイクル
JP4089619B2 (ja) * 2004-01-13 2008-05-28 株式会社デンソー ランキンサイクルシステム
JP4140543B2 (ja) * 2004-03-24 2008-08-27 株式会社デンソー 廃熱利用装置
US7181919B2 (en) * 2004-03-31 2007-02-27 Denso Corporation System utilizing waste heat of internal combustion engine
JP4682677B2 (ja) * 2004-05-31 2011-05-11 株式会社デンソー 熱サイクル装置
JP4495536B2 (ja) * 2004-07-23 2010-07-07 サンデン株式会社 ランキンサイクル発電装置
DE102005051428B4 (de) * 2004-10-29 2015-05-28 Denso Corporation Abwärmenutzungsvorrichtung
JP4543920B2 (ja) * 2004-12-22 2010-09-15 株式会社デンソー 熱機関の廃熱利用装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103069114A (zh) * 2010-08-09 2013-04-24 株式会社丰田自动织机 废热利用装置
CN103987926A (zh) * 2011-09-30 2014-08-13 三电有限公司 兰金循环
CN103987926B (zh) * 2011-09-30 2016-08-03 三电控股株式会社 兰金循环
CN109844424A (zh) * 2016-10-24 2019-06-04 康明斯有限公司 车辆废热回收冷却优化
CN109844424B (zh) * 2016-10-24 2022-02-11 康明斯有限公司 车辆废热回收冷却优化
CN107364582A (zh) * 2017-07-28 2017-11-21 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种发动机余热制冷装置
CN107554799A (zh) * 2017-07-28 2018-01-09 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种发动机余热闭式空气制冷装置
CN108284725A (zh) * 2017-12-07 2018-07-17 浙江亚太机电股份有限公司 新能源汽车分布式驱动智能化热管理***
CN117906299A (zh) * 2024-03-18 2024-04-19 江苏盖德冷冻机有限公司 一种具有热回收功能的水冷螺杆盐水机组
CN117906299B (zh) * 2024-03-18 2024-06-07 江苏盖德冷冻机有限公司 一种具有热回收功能的水冷螺杆盐水机组

Also Published As

Publication number Publication date
US20070245737A1 (en) 2007-10-25
JP4823936B2 (ja) 2011-11-24
JP2007309312A (ja) 2007-11-29
CN101059084B (zh) 2010-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101059084A (zh) 废热利用装置及其控制方法
CN101033707A (zh) 废热利用装置和所述废热利用装置的控制方法
CN100340826C (zh) 利用内燃机的废热的***
US9404410B2 (en) Controller for engine cooling system
US7536869B2 (en) Vapor compression refrigerating apparatus
CN102189923B (zh) 车辆废热回收***以及操作方法
US20130074497A1 (en) Waste heat recovery system
CN1224810C (zh) 空调装置的压力调整装置及具有压力调整装置的空调装置
JP2005240740A (ja) 車両用排熱回収システム
CN1532082A (zh) 废热利用***
JP2007322023A (ja) 廃熱利用装置を備える冷凍装置
CN1957211A (zh) 发动机热泵
CN1957213A (zh) 热泵
CN101033895A (zh) 制冷循环装置的控制方法
CN1660617A (zh) 车辆用空调***
JP2009192090A (ja) 冷凍サイクル装置
CN101078583A (zh) 可调节冷媒流量的空调器及其调节方法
JP2007205699A (ja) 廃熱利用装置を備える冷凍装置
CN201095301Y (zh) 新型车用空调
CN1755297A (zh) 带有喷射器的蒸汽压缩制冷剂循环***
CN1854643A (zh) 热电联产***
JP2007218456A (ja) 車両用廃熱利用装置およびその制御方法
JP4699972B2 (ja) 廃熱利用装置およびその制御方法
JP2004322933A (ja) 車両用冷凍サイクル装置
US20130019595A1 (en) Control apparatus and control method for stirling engine

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100526

Termination date: 20110419