JP5896817B2 - Cooling power generation system - Google Patents

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Description

本発明は、冷凍サイクルを用いた冷却システムと、ランキンサイクルを用いた発電システムと、を具備する冷却発電システムに関する。   The present invention relates to a cooling power generation system including a cooling system using a refrigeration cycle and a power generation system using a Rankine cycle.

車両等において廃熱回収技術は燃費向上を図るひとつの有効な手段であり、従来、エンジンの冷却水から廃熱回収するランキンサイクルを用いた発電システムが知られている。一方、車両等には、発電システムと同様なシステム構成を有する冷却システムが搭載されているものの、これらそれぞれは別系統のシステムとして作動されている。この点、例えば特許文献１には、空調用冷凍サイクル回路を備えた内燃機関用の排熱利用装置が開示されている。   Waste heat recovery technology for vehicles and the like is an effective means for improving fuel efficiency, and conventionally, a power generation system using a Rankine cycle that recovers waste heat from engine coolant is known. On the other hand, although a cooling system having a system configuration similar to that of the power generation system is mounted on the vehicle or the like, each of these is operated as a separate system. In this regard, for example, Patent Document 1 discloses an exhaust heat utilization device for an internal combustion engine including an air-conditioning refrigeration cycle circuit.

特開昭６３−９６４４９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-96449

しかしながら、上述したような従来技術においては、未だ部品点数が多いという実情があり、また、システム全体としてサイズが比較的大きくなってしまうことから、搭載性の向上が望まれている。   However, in the conventional technology as described above, there are still a large number of parts, and since the size of the entire system becomes relatively large, improvement in mountability is desired.

そこで、本発明は、部品点数の低減及びコンパクト化を図り、搭載性の向上を実現できる冷却発電システムを提供することを課題とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a cooling power generation system capable of reducing the number of components and reducing the size, and realizing improvement in mountability.

上記課題を解決するために、本発明に係る冷却発電システムは、冷凍サイクルを用いた冷却システムと、ランキンサイクルを用いた発電システムと、を具備する冷却発電システムであって、熱媒体を循環するように流通させる循環流路を備え、循環流路は、互いに並列に構成された第１及び第２流路と、第１及び第２流路の合流部から分岐部へ接続された第３流路と、を含んでおり、第１流路上に設けられ、エンジンの冷却水を用いて熱媒体を蒸発させるランキンサイクル用蒸発器と、第１流路上においてランキンサイクル用蒸発器の下流側に設けられたタービン発電機と、第１流路上に設けられ、タービン発電機の下流側の熱媒体からランキンサイクル用蒸発器の上流側の熱媒体へ熱移動させる熱交換器と、第２流路上に設けられた冷凍サイクル用蒸発器と、第２流路上において冷凍サイクル用蒸発器の上流側に設けられた膨張弁と、第３流路上に設けられたコンプレッサと、第３流路上においてコンプレッサの下流側に設けられた凝縮器と、分岐部に設けられ、第１及び第２流路それぞれへの熱媒体の流通を制御する制御部と、を有することを特徴とする。   In order to solve the above problems, a cooling power generation system according to the present invention is a cooling power generation system including a cooling system using a refrigeration cycle and a power generation system using a Rankine cycle, and circulates a heat medium. The circulation channel includes a first flow channel and a second flow channel configured in parallel with each other, and a third flow connected to the branch portion from the junction of the first and second flow channels. And a Rankine cycle evaporator that is provided on the first flow path and evaporates the heat medium using engine cooling water, and is provided on the first flow path on the downstream side of the Rankine cycle evaporator. A heat exchanger that is provided on the first flow path, and that heat-transfers from the heat medium on the downstream side of the turbine generator to the heat medium on the upstream side of the Rankine cycle evaporator, and on the second flow path Freezer provided A steam evaporator, an expansion valve provided on the upstream side of the refrigeration cycle evaporator on the second flow path, a compressor provided on the third flow path, and a downstream side of the compressor on the third flow path. And a control unit that is provided in the branch part and controls the flow of the heat medium to each of the first and second flow paths.

本発明の冷却発電システムでは、熱媒体のサーキットが共通化されるように冷却システムと発電システムとを好適に組み合わせ、且つ、これらの作動を制御部によって制御することが可能となる。また特に、コンプレッサを熱媒体を圧送する手段として利用し、別途のポンプ等を不要にできると共に、当該コンプレッサによる熱媒体の圧縮により、その下流側の凝縮器のサイズを小さくすることが可能となる。従って、本発明によれば、部品点数の低減及びコンパクト化を図り、搭載性の向上を実現可能となる。   In the cooling power generation system of the present invention, it is possible to suitably combine the cooling system and the power generation system so that the circuit of the heat medium is shared, and to control these operations by the control unit. In particular, the compressor is used as a means for pumping the heat medium, so that a separate pump or the like can be omitted, and the size of the condenser on the downstream side can be reduced by compressing the heat medium by the compressor. . Therefore, according to the present invention, the number of parts can be reduced and the size can be reduced, and the mountability can be improved.

また、冷却システムは、カークーラシステムであることが好ましい。この場合、例えば低沸点媒体を熱媒体として用いたシステム構成を、好適に実現することができる。   The cooling system is preferably a car cooler system. In this case, for example, a system configuration using a low boiling point medium as a heat medium can be suitably realized.

また、制御部は、ランキンサイクル用蒸発器に流入される冷却水の温度に基づいて、第１流路への熱媒体の流通を制御することが好ましい。この場合、エンジンの冷却水の温度に応じた発電制御が可能となる。   Moreover, it is preferable that a control part controls the distribution | circulation of the heat medium to a 1st flow path based on the temperature of the cooling water which flows in into the Rankine cycle evaporator. In this case, power generation control according to the engine coolant temperature is possible.

本発明によれば、部品点数の低減及びコンパクト化を図り、搭載性の向上を実現することが可能となる。   According to the present invention, the number of parts can be reduced and the size can be reduced, and the mountability can be improved.

本発明の一実施形態に係る冷却発電システムを示す構成図である。It is a lineblock diagram showing the cooling power generation system concerning one embodiment of the present invention.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

図１は、本発明の一実施形態に係る冷却発電システムを示す構成図である。図１に示すように、本実施形態の冷却発電システム１００は、冷凍サイクルを用いた室内空調システムであるカークーラシステム２と、ランキンサイクルを用いたエンジン冷却水廃熱ランキンサイクルシステムである発電システム３と、が互いに組み合わされて構成されている。ここでの冷却発電システム１００は、例えばトラック等の車両に搭載されている。   FIG. 1 is a configuration diagram showing a cooling power generation system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the cooling power generation system 100 of this embodiment includes a car cooler system 2 that is an indoor air conditioning system that uses a refrigeration cycle, and a power generation system that is an engine coolant waste heat Rankine cycle system that uses a Rankine cycle. 3 are combined with each other. The cooling power generation system 100 here is mounted on a vehicle such as a truck.

冷却発電システム１００は、熱媒体Ｍを循環するように流通させる循環流路１０を備えている。循環流路１０は、互いに並列に構成されたランキンサイクル用流路（第１流路）１１及びカークーラ用流路（第２流路）１２と、これら流路１１，１２の合流部Ｇから分岐部Ｄへ接続された接続流路（第３流路）１３と、を含んでいる。熱媒体Ｍとしては、種々のものを用いることができ、ここでは、低沸点媒体であるＲ１３４ａが用いられている。   The cooling power generation system 100 includes a circulation channel 10 that circulates the heat medium M so as to circulate. The circulation flow path 10 branches from a Rankine cycle flow path (first flow path) 11 and a car cooler flow path (second flow path) 12 configured in parallel with each other, and a junction G of the flow paths 11 and 12. And a connection channel (third channel) 13 connected to the part D. As the heat medium M, various materials can be used. Here, R134a which is a low boiling point medium is used.

この冷却発電システム１００は、ランキンサイクル用蒸発器２１、タービン発電機２２、熱交換器２３、カークーラ用蒸発器（冷凍サイクル用蒸発器）２４、膨張弁２５、コンプレッサ２６、凝縮器２７、リザーブタンク２７ａ、制御バルブ２８、及びコントローラ２９を有している。   The cooling power generation system 100 includes a Rankine cycle evaporator 21, a turbine generator 22, a heat exchanger 23, a car cooler evaporator (refrigeration cycle evaporator) 24, an expansion valve 25, a compressor 26, a condenser 27, and a reserve tank. 27a, a control valve 28, and a controller 29.

ランキンサイクル用蒸発器２１は、ランキンサイクル用流路１１上に設けられ、車両に搭載されたエンジンの冷却水Ｗの熱を用いて熱媒体Ｍを蒸発（気化）させる。ここでのランキンサイクル用蒸発器２１では、エンジンを冷却後の高温状態の冷却水Ｗが導入され、当該冷却水Ｗにより熱媒体Ｍが加熱・昇温される。また、ランキンサイクル用蒸発器２１に流入される冷却水Ｗの流路には、当該冷却水Ｗの温度を検出する温度センサ５が設けられている。   The Rankine cycle evaporator 21 is provided on the Rankine cycle flow path 11 and evaporates (vaporizes) the heat medium M using the heat of the cooling water W of the engine mounted on the vehicle. In the Rankine cycle evaporator 21 here, high-temperature cooling water W after cooling the engine is introduced, and the heat medium M is heated and heated by the cooling water W. A temperature sensor 5 that detects the temperature of the cooling water W is provided in the flow path of the cooling water W that flows into the Rankine cycle evaporator 21.

タービン発電機２２は、ランキンサイクル用流路１１上においてランキンサイクル用蒸発器２１の下流側に設けられている。タービン発電機２２は、ランキンサイクル用蒸発器２１で蒸発させた熱媒体Ｍを利用して発電を行う。このタービン発電機２２は、膨張器としてのタービン２２ａと、タービン２２ａに連結され当該タービン２２ａの回転により発電を行う発電機２２ｂと、を含んで構成されている。   The turbine generator 22 is provided on the Rankine cycle flow path 11 on the downstream side of the Rankine cycle evaporator 21. The turbine generator 22 generates power using the heat medium M evaporated by the Rankine cycle evaporator 21. The turbine generator 22 includes a turbine 22a as an expander, and a generator 22b that is connected to the turbine 22a and generates power by the rotation of the turbine 22a.

熱交換器２３は、ランキンサイクル用流路１１上に設けられており、具体的には、ランキンサイクル用流路１１においてタービン発電機２２の下流側とランキンサイクル用蒸発器２１の上流側とが流入するように配設されている。この熱交換器２３は、タービン発電機２２の下流側の熱媒体Ｍからランキンサイクル用蒸発器２１の上流側の熱媒体Ｍへ熱移動させる。   The heat exchanger 23 is provided on the Rankine cycle flow path 11. Specifically, in the Rankine cycle flow path 11, a downstream side of the turbine generator 22 and an upstream side of the Rankine cycle evaporator 21 are provided. It is arranged to flow in. The heat exchanger 23 performs heat transfer from the heat medium M on the downstream side of the turbine generator 22 to the heat medium M on the upstream side of the Rankine cycle evaporator 21.

カークーラ用蒸発器２４は、カークーラ用流路１２上に設けられている。このカークーラ用蒸発器２４は、例えば熱媒体Ｍの蒸発時の蒸発潜熱によって送風機（不図示）からの外気（空調空気）を冷却し、これにより、冷風を出力する。膨張弁２５は、カークーラ用流路１２上においてカークーラ用蒸発器２４の上流側に設けられている。この膨張弁２５は、カークーラ用蒸発器２４に供給される熱媒体Ｍを減圧膨脹させる。   The car cooler evaporator 24 is provided on the car cooler flow path 12. The car cooler evaporator 24 cools outside air (air-conditioned air) from a blower (not shown) by, for example, latent heat of vaporization when the heat medium M evaporates, and thereby outputs cool air. The expansion valve 25 is provided on the upstream side of the car cooler evaporator 24 on the car cooler flow path 12. The expansion valve 25 decompresses and expands the heat medium M supplied to the car cooler evaporator 24.

コンプレッサ２６は、接続流路１３上に設けられ、ここでは、接続流路１３において合流部Ｇ側に設けられている。このコンプレッサ２６は、熱媒体Ｍを圧縮すると共に、当該熱媒体Ｍを下流側へと送出する。コンプレッサ２６の駆動力としては、タービン発電機２２のタービン２２ａと連結して当該タービン２２ａの動力を利用することもできるし、エンジンにベルト等で連結して当該エンジンの動力を利用することもできるし、インバータモータ等と接続して当該インバータモータ等の動力を利用することもできるし、これらを適宜組み合わせたものを利用することもできる。   The compressor 26 is provided on the connection flow path 13. Here, the compressor 26 is provided on the junction flow path G side in the connection flow path 13. The compressor 26 compresses the heat medium M and sends the heat medium M downstream. As a driving force of the compressor 26, the power of the turbine 22a can be used by being connected to the turbine 22a of the turbine generator 22, or the power of the engine can be used by being connected to the engine with a belt or the like. And it can also connect with an inverter motor etc. and the motive power of the said inverter motor etc. can also be utilized, and what combined these suitably can also be utilized.

凝縮器２７は、接続流路１３上においてコンプレッサ２６の下流側に設けられている。この凝縮器２７は、コンプレッサ２６から供給された熱媒体Ｍを、エアーを用いて放熱して凝縮する。リザーブタンク２７ａは、接続流路１３上において凝縮器２７の下流側に設けられ、凝縮器２７で凝縮された熱媒体Ｍを一時貯留する。なお、このリザーブタンク２７ａについては、凝縮器２７と一体的に設けてもよいし、凝縮器２７の仕様により必要がない場合には、設けなくともよい。   The condenser 27 is provided on the downstream side of the compressor 26 on the connection flow path 13. The condenser 27 radiates and condenses the heat medium M supplied from the compressor 26 using air. The reserve tank 27 a is provided on the downstream side of the condenser 27 on the connection flow path 13, and temporarily stores the heat medium M condensed by the condenser 27. The reserve tank 27a may be provided integrally with the condenser 27, or may not be provided if it is not necessary depending on the specifications of the condenser 27.

制御バルブ２８は、分岐部Ｄに設けられ、流路１１，１２それぞれへの熱媒体Ｍの流通を制御する。この制御バルブ２８は、コントローラ２９に接続されており、当該コントローラ２９によって各流路１１，１２に対する弁ポート１１ａ，１２ａが制御され、各流路１１，１２への熱媒体Ｍの流通が調整される。制御バルブ２８としては、三方電磁弁を用いることができる。   The control valve 28 is provided in the branch portion D and controls the flow of the heat medium M to the flow paths 11 and 12. The control valve 28 is connected to a controller 29, and the controller 29 controls the valve ports 11 a and 12 a for the flow paths 11 and 12 to adjust the flow of the heat medium M to the flow paths 11 and 12. The As the control valve 28, a three-way electromagnetic valve can be used.

コントローラ２９は、制御バルブ２８を制御して冷却発電システム１００の動作を制御する。具体的には、コントローラ２９は、後述するように、温度センサ５により検出された冷却水Ｗの温度に基づいて制御バルブ２８を制御し、ランキンサイクル用流路１１に対する弁ポート１１ａの開閉（流通の許容／遮断）を制御する。また、コントローラ２９は、車両の搭乗者等による空調スイッチの操作に基づいて制御バルブ２８を制御し、カークーラ用流路１２に対する弁ポート１２ａの開閉を制御する。   The controller 29 controls the operation of the cooling power generation system 100 by controlling the control valve 28. Specifically, as will be described later, the controller 29 controls the control valve 28 based on the temperature of the cooling water W detected by the temperature sensor 5, and opens / closes (circulates) the valve port 11 a with respect to the Rankine cycle flow path 11. Control). The controller 29 controls the control valve 28 based on the operation of the air conditioning switch by a vehicle occupant or the like, and controls the opening / closing of the valve port 12a with respect to the car cooler flow path 12.

次に、冷却発電システム１００における動作の一例を詳細に説明する。   Next, an example of the operation in the cooling power generation system 100 will be described in detail.

まず、初期状態では、例えば、空調スイッチはＯＦＦとされ、温度センサ５により検出される冷却水Ｗの温度は未だ閾値（例えば、沸点）よりも低いものとされており、このときには、制御バルブ２８の弁ポート１１ａ，１２ｂが共に閉とされた状態となっている。   First, in the initial state, for example, the air conditioning switch is turned off, and the temperature of the cooling water W detected by the temperature sensor 5 is still lower than a threshold value (for example, boiling point). The valve ports 11a and 12b are both closed.

この状態において、例えば搭乗者等により空調スイッチがＯＮとされると、カークーラシステム２が作動状態とされる。すなわち、コントローラ２９により制御バルブ２８の弁ポート１２ａが開となり、熱媒体Ｍがカークーラ用流路１２に流通される。カークーラ用流路１２を流れる熱媒体Ｍは、膨張弁２５で減圧膨脹されて霧化され、カークーラ用蒸発器２４で気化される。その結果、カークーラ用蒸発器２４により外気が熱交換されて冷気が出力される。その後、熱媒体Ｍは、合流部Ｇを介して接続流路１３へ流通される。   In this state, for example, when the air conditioning switch is turned on by a passenger or the like, the car cooler system 2 is activated. That is, the controller 29 opens the valve port 12 a of the control valve 28, and the heat medium M is circulated through the car cooler flow path 12. The heat medium M flowing through the car cooler flow path 12 is decompressed and expanded by the expansion valve 25 and atomized, and is vaporized by the car cooler evaporator 24. As a result, the outside air is heat-exchanged by the car cooler evaporator 24 and cold air is output. Thereafter, the heat medium M is circulated to the connection channel 13 via the junction G.

そして、接続流路１３を流れる熱媒体Ｍは、コンプレッサ２６で圧縮されて高圧化され、その沸点が上昇されて下流側へ送出された後、凝縮器２７で凝縮されて常温下で液化され、リザーブタンク２７ａで完全に液化されて制御バルブ２８へ循環されることとなる。   Then, the heat medium M flowing through the connection flow path 13 is compressed by the compressor 26 to be increased in pressure, its boiling point is raised and sent to the downstream side, and then condensed by the condenser 27 and liquefied at room temperature, It is completely liquefied in the reserve tank 27a and circulated to the control valve 28.

他方、温度センサ５により検出された冷却水Ｗの温度が閾値以上となったとき、発電システム３が作動状態とされる。すなわち、コントローラ２９により制御バルブ２８の弁ポート１１ａが開となり、熱媒体Ｍがランキンサイクル用流路１１に流通される。   On the other hand, when the temperature of the cooling water W detected by the temperature sensor 5 becomes equal to or higher than the threshold value, the power generation system 3 is activated. That is, the controller 29 opens the valve port 11 a of the control valve 28, and the heat medium M is circulated through the Rankine cycle flow path 11.

ランキンサイクル用流路１１を流れる熱媒体Ｍは、熱交換器２３にてタービン２２ａ後の熱媒体Ｍと熱交換されて（熱媒体Ｍから熱エネルギーが回収されて）昇温された後、ランキンサイクル用蒸発器２１にて冷却水Ｗと熱交換され、さらに昇温される。その結果、高温となった熱媒体Ｍによりタービン２２ａが回転され、発電機２２ｂにより発電される。その後、熱媒体Ｍは、熱交換器２３で熱媒体Ｍと熱交換されて冷却され、合流部Ｇを介して接続流路１３へ流通される。   The heat medium M flowing through the Rankine cycle flow path 11 is heat-exchanged with the heat medium M after the turbine 22a in the heat exchanger 23 (heat energy is recovered from the heat medium M), and then the temperature is raised. Heat is exchanged with the cooling water W in the cycle evaporator 21 and the temperature is further increased. As a result, the turbine 22a is rotated by the high-temperature heat medium M, and power is generated by the generator 22b. Thereafter, the heat medium M is cooled by heat exchange with the heat medium M in the heat exchanger 23, and is circulated to the connection flow path 13 via the junction G.

そして、接続流路１３を流れる熱媒体Ｍは、コンプレッサ２６で圧縮されて高圧化され、その沸点が上昇されて下流側へ送出された後、凝縮器２７で凝縮されて常温下で液化され、リザーブタンク２７ａで完全に液化されて制御バルブ２８へ循環されることとなる。   Then, the heat medium M flowing through the connection flow path 13 is compressed by the compressor 26 to be increased in pressure, its boiling point is raised and sent to the downstream side, and then condensed by the condenser 27 and liquefied at room temperature, It is completely liquefied in the reserve tank 27a and circulated to the control valve 28.

なお、空調スイッチがＯＦＦとされると、上記カークーラシステム２が非作動状態とされ、コントローラ２９により制御バルブ２８の弁ポート１２ａが閉となる。また、温度センサ５による冷却水Ｗの温度が閾値未満となると、コントローラ２９により制御バルブ２８の弁ポート１１ａが閉となる。   When the air conditioning switch is turned off, the car cooler system 2 is deactivated, and the controller 29 closes the valve port 12a of the control valve 28. Further, when the temperature of the cooling water W by the temperature sensor 5 becomes less than the threshold value, the controller 29 closes the valve port 11a of the control valve 28.

ちなみに、上記カークーラシステム２の作動と上記発電システム３の作動とのそれぞれについては、同時に又は別途に実施させることができる。この場合、コンプレッサ２６の動作は、熱媒体Ｍの流量に応じて制御してもよい。つまり、例えば、カークーラシステム２及び発電システム３を同時作動させるとき、カークーラシステム２のみ（又は発電システム３のみ）を作動させるときに比べ、コンプレッサ２６の回転数を高めて大流量の熱媒体Ｍを圧縮・送出してもよい。   Incidentally, the operation of the car cooler system 2 and the operation of the power generation system 3 can be performed simultaneously or separately. In this case, the operation of the compressor 26 may be controlled according to the flow rate of the heat medium M. That is, for example, when the car cooler system 2 and the power generation system 3 are operated simultaneously, the rotation speed of the compressor 26 is increased and the heat medium having a large flow rate compared to when only the car cooler system 2 (or only the power generation system 3) is operated. M may be compressed and transmitted.

以上、本実施形態の冷却発電システム１００では、熱媒体Ｍのサーキットが共通化されるようにカークーラシステム２と発電システム３とを組み合わせ、冷却機能及び発電機能を併せ持つシステムを好適に構築できる。加えて、これらの作動を制御バルブ２８によって適宜に制御することが可能となる。   As described above, in the cooling power generation system 100 of the present embodiment, the car cooler system 2 and the power generation system 3 can be combined so that the circuit of the heat medium M is shared, and a system having both a cooling function and a power generation function can be suitably constructed. In addition, these operations can be appropriately controlled by the control valve 28.

また特に、コンプレッサ２６を熱媒体Ｍを圧送する手段として利用し、別途のポンプ等を不要にできると共に、当該コンプレッサ２６による熱媒体Ｍの圧縮により、その下流側の凝縮器２７における熱媒体Ｍの沸点を下げ、凝縮器２７のサイズを小さくすることが可能となる。凝縮器２７は、その構成上サイズが大きいものであることから、凝縮器２７のサイズを小さくできる当該作用効果は極めて有効である。従って、本実施形態によれば、部品点数を低減し、全体としコンパクト化を図ることができ、その結果、搭載性の向上を実現することが可能となる。   In particular, the compressor 26 is used as a means for pumping the heat medium M, so that a separate pump or the like can be dispensed with, and the heat medium M is compressed by the compressor 26 so that the heat medium M in the condenser 27 on the downstream side thereof is compressed. The boiling point can be lowered, and the size of the condenser 27 can be reduced. Since the condenser 27 has a large size in terms of its configuration, the effect of reducing the size of the condenser 27 is extremely effective. Therefore, according to the present embodiment, the number of parts can be reduced and the overall size can be reduced, and as a result, improvement in mountability can be realized.

さらに、本実施形態においては、凝縮器２７をカークーラシステム２及び発電システム３で共用することが可能となる。さらにまた、熱交換器２３により、ランキンサイクル用蒸発器２１に供給される熱媒体Ｍをタービン２２ａ後の熱媒体Ｍで昇温させることができる。これにより、タービン２２ａを回転させる高温の熱媒体Ｍを効果的に生成することができ、システム効率の低下を抑制することができる。   Furthermore, in this embodiment, the condenser 27 can be shared by the car cooler system 2 and the power generation system 3. Furthermore, the heat exchanger 23 can raise the temperature of the heat medium M supplied to the Rankine cycle evaporator 21 with the heat medium M after the turbine 22a. Thereby, the high-temperature heat medium M that rotates the turbine 22a can be generated effectively, and a decrease in system efficiency can be suppressed.

また、本実施形態では、上述したように、冷却システムとしてカークーラシステム２を用いることで、低沸点媒体を熱媒体Ｍとしたシステム構成が好適に実現されている。なお、本実施形態が適用可能な冷却システムは、カークーラシステム２に限定されず、冷凍車や冷蔵車等の冷凍機能又は冷蔵機能を有する冷凍システムでもよい。   In the present embodiment, as described above, the system configuration in which the low-boiling-point medium is the heat medium M is suitably realized by using the car cooler system 2 as the cooling system. In addition, the cooling system to which this embodiment is applicable is not limited to the car cooler system 2, and may be a refrigeration system having a refrigeration function or a refrigeration function such as a freezer car or a refrigerator car.

また、本実施形態では、上述したように、ランキンサイクル用蒸発器２１に流入される冷却水Ｗの温度に基づいて、ランキンサイクル用流路１１への熱媒体Ｍの流通を制御している。具体的には、冷却水Ｗの温度が閾値以上の場合に制御バルブ２８の弁ポート１２ａを開とする一方、冷却水Ｗの温度が閾値未満の場合に制御バルブ２８の弁ポート１２ａを閉としている。これにより、冷却水Ｗの温度に応じた発電制御が可能となる。   In the present embodiment, as described above, the flow of the heat medium M to the Rankine cycle flow path 11 is controlled based on the temperature of the cooling water W flowing into the Rankine cycle evaporator 21. Specifically, the valve port 12a of the control valve 28 is opened when the temperature of the cooling water W is equal to or higher than the threshold value, while the valve port 12a of the control valve 28 is closed when the temperature of the cooling water W is less than the threshold value. Yes. Thereby, power generation control according to the temperature of the cooling water W becomes possible.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments. The present invention can be modified without departing from the scope described in the claims or applied to other embodiments. May be.

例えば、上記実施形態では、制御バルブ２８として三方弁を用いたが、その他のバルブを用いてもよいし、ランキンサイクル用バルブとカークーラ用バルブとの２つのバルブを用いてもよい。また、上記エンジンとしては、車両の駆動用エンジンを対象にしてもよいし、それとは別の専用エンジンを対象にしてもよい。   For example, in the above embodiment, a three-way valve is used as the control valve 28, but other valves may be used, or two valves, a Rankine cycle valve and a car cooler valve, may be used. In addition, the engine may be a vehicle driving engine or a dedicated engine different from the engine.

また、熱媒体Ｍの流量がさらに必要な場合等においては、例えばリザーブタンク２７ａと制御バルブ２８との間に、熱媒体Ｍを圧送する小型ポンプをさらに設けてもよい。この場合、小型ポンプは、コンプレッサ２６と問題なく協働させるために、当該コンプレッサ２６に応じた設定／仕様とされる。   In addition, when the flow rate of the heat medium M is further required, a small pump that pumps the heat medium M may be further provided between the reserve tank 27a and the control valve 28, for example. In this case, the small pump is set / specificated according to the compressor 26 in order to cooperate with the compressor 26 without any problem.

上記において、制御バルブ２８及びコントローラ２９は、制御部を構成する。また、カークーラ用蒸発機２４、コンプレッサ２６、凝縮器２７、リザーブタンク２７ａ及び膨張弁２５は、カークーラシステム２を構成する。また、ランキンサイクル用蒸発器２１、タービン発電機２２、熱交換器２３、コンプレッサ２６、凝縮器２７及びリザーブタンク２７ａは、発電システム３を構成する。   In the above, the control valve 28 and the controller 29 constitute a control unit. The car cooler evaporator 24, the compressor 26, the condenser 27, the reserve tank 27a, and the expansion valve 25 constitute the car cooler system 2. The Rankine cycle evaporator 21, the turbine generator 22, the heat exchanger 23, the compressor 26, the condenser 27, and the reserve tank 27 a constitute the power generation system 3.

２…冷却システム、３…発電システム、１０…循環流路、１１…ランキンサイクル用流路（第１流路）、１２…カークーラ用流路（第２流路）、１３…接続流路（第３流路）、２１…ランキンサイクル用蒸発器、２２…タービン発電機、２３…熱交換器、２４…冷凍サイクル用蒸発器、２５…膨張弁、２６…コンプレッサ、２７…凝縮器、２８…制御バルブ（制御部）、２９…コントローラ（制御部）、１００…冷却発電システム、Ｄ…分岐部、Ｍ…熱媒体、Ｇ…合流部、Ｗ…冷却水。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Cooling system, 3 ... Power generation system, 10 ... Circulation flow path, 11 ... Rankine cycle flow path (first flow path), 12 ... Car cooler flow path (second flow path), 13 ... Connection flow path (first (3 flow paths), 21 ... Rankine cycle evaporator, 22 ... turbine generator, 23 ... heat exchanger, 24 ... refrigeration cycle evaporator, 25 ... expansion valve, 26 ... compressor, 27 ... condenser, 28 ... control Valve (control part), 29 ... Controller (control part), 100 ... Cooling power generation system, D ... Branching part, M ... Heat medium, G ... Merging part, W ... Cooling water.

Claims (3)

冷凍サイクルを用いた冷却システムと、ランキンサイクルを用いた発電システムと、を具備する冷却発電システムであって、
熱媒体を循環するように流通させる循環流路を備え、
前記循環流路は、互いに並列に構成された第１及び第２流路と、前記第１及び第２流路の合流部から分岐部へ接続された第３流路と、を含んでおり、
前記第１流路上に設けられ、エンジンの冷却水を用いて前記熱媒体を蒸発させるランキンサイクル用蒸発器と、
前記第１流路上において前記ランキンサイクル用蒸発器の下流側に設けられたタービン発電機と、
前記第１流路上に設けられ、前記タービン発電機の下流側の前記熱媒体から前記ランキンサイクル用蒸発器の上流側の前記熱媒体へ熱移動させる熱交換器と、
前記第２流路上に設けられた冷凍サイクル用蒸発器と、
前記第２流路上において前記冷凍サイクル用蒸発器の上流側に設けられた膨張弁と、
前記第３流路上に設けられたコンプレッサと、
前記第３流路上において前記コンプレッサの下流側に設けられた凝縮器と、
前記分岐部に設けられ、前記第１及び第２流路それぞれへの前記熱媒体の流通を制御する制御部と、を有することを特徴とする冷却発電システム。 A cooling power generation system comprising a cooling system using a refrigeration cycle and a power generation system using a Rankine cycle,
Provided with a circulation flow path for circulating the heat medium,
The circulation flow path includes a first flow path and a second flow path configured in parallel with each other, and a third flow path connected to a branching portion from the merge portion of the first and second flow paths,
A Rankine cycle evaporator provided on the first flow path and evaporating the heat medium using engine cooling water;
A turbine generator provided on the downstream side of the Rankine cycle evaporator on the first flow path;
A heat exchanger provided on the first flow path and configured to transfer heat from the heat medium downstream of the turbine generator to the heat medium upstream of the Rankine cycle evaporator;
An evaporator for a refrigeration cycle provided on the second flow path;
An expansion valve provided on the upstream side of the refrigeration cycle evaporator on the second flow path;
A compressor provided on the third flow path;
A condenser provided on the downstream side of the compressor on the third flow path;
A cooling power generation system, comprising: a control unit that is provided in the branching unit and controls flow of the heat medium to each of the first and second flow paths. 前記冷却システムは、カークーラシステムであることを特徴とする請求項１記載の冷却発電システム。   The cooling power generation system according to claim 1, wherein the cooling system is a car cooler system. 前記制御部は、前記ランキンサイクル用蒸発器に流入される前記冷却水の温度に基づいて、前記第１流路への前記熱媒体の流通を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の冷却発電システム。   The said control part controls the distribution | circulation of the said thermal medium to the said 1st flow path based on the temperature of the said cooling water which flows in into the said evaporator for Rankine cycle. Cooling power generation system.
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