[发明专利]朗肯循环系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有朗肯循环回路的朗肯循环系统。

背景技术

已开发了如下的朗肯循环系统：其将从内燃机排出的热转换成用于电动发电机的电力。朗肯循环回路具有：锅炉(加热器)，以恒压对液体形式的工作流体加热，以产生过热蒸汽；膨胀装置(流体膨胀装置)，以绝热方式使过热蒸汽膨胀，以产生电力；冷凝器(冷却装置)，以恒压使膨胀的蒸汽冷却，以将蒸汽冷凝成液体；以及泵，将处于液体状态下的工作流体输送到锅炉。膨胀装置使得工作流体膨胀，从而使用于将工作流体的膨胀能量转换成转动电力的装置(诸如，涡轮机)的转子转动，并且转动电力被传输作为用于电力发电机的电力。

然而，当工作流体未能在锅炉内吸收足够的热时，在湿蒸汽状态(气液混合物状态)下的工作流体流入膨胀装置中，或者工作流体的液体部分流回到膨胀装置中。在膨胀装置中，工作流体的液体部分冲掉润滑油，通过与润滑油混合而减小润滑油的黏度，或者通过附着于涡轮机而腐蚀涡轮机。

日本专利申请公布第8-68501号公开了一种汽水分离器(moisture separator)，其产生湿蒸汽的漩涡以利用离心力从湿蒸汽中分离水分。汽水分离器具有湿蒸汽流过的圆柱形管道以及布置在管道中且由多个定子叶片形成的喷嘴。汽水分离器还具有在管道中布置在如在制冷剂的流动方向上看到的喷嘴下游的位置处的涡轮机、以及布置在涡轮机的下游位置处并可与涡轮机一起转动的压缩机。流过管道的湿蒸汽经受喷嘴产生的旋流。涡轮机加强旋流，从而利用离心力从湿蒸汽中分离液体部分。然后，压缩机压缩分离出的液体，从而增加液体的干燥度和过热度。

然而，上述公布中具有管道以及都布置在管道中的喷嘴、涡轮机和压缩机的汽水分离器的结构复杂，因此，制造成本高。

本发明旨在提供一种具有简化结构的朗肯循环系统，以防止工作流体的液体部分流回到朗肯循环系统中的流体膨胀装置。

发明内容

根据本发明，一种安装在车辆上的朗肯循环系统包括朗肯循环回路、压力检测器、温度检测器和控制器。工作流体流通经过的朗肯循环回路包括流体膨胀装置、流体传输装置、第一通道、第二通道、加热器、冷却装置、旁路通道(bypass passage)和节流阀。流体膨胀装置使工作流体膨胀以产生功。流体传输装置将工作流体传输到流体膨胀装置。第一通道将流体传输装置连接到流体膨胀装置。第二通道将流体膨胀装置连接到流体传输装置。加热器设置在第一通道内以对工作流体进行加热。冷却装置设置在第二通道内以冷却工作流体。旁路通道将第一通道连接到第二通道。节流阀设置在旁路通道内以打开和关闭旁路通道。压力检测器设置在第一通道内以检测工作流体的压力。温度检测器设置在加热器与流体膨胀装置之间的第一通道内，以检测工作流体的温度。控制器连接到节流阀以控制节流阀的操作，并且连接到压力检测器和温度检测器以从压力检测器和温度检测器接收压力和温度的信号。控制器基于根据压力和温度的信号计算出的、工作流体的过热度，控制节流阀的操作。

根据结合附图得到的、通过示例说明本发明的原理的以下描述，本发明的其他方面和优点将变得明显。

附图说明

通过参考目前优选的实施例的以下描述以及附图，本发明及其目的和优点将更好理解，在附图中：

图1是示出根据本发明的第一优选实施例的朗肯循环系统的示意图；

图2是其数据存储在图1的朗肯循环系统的ECU中的制冷剂的p-h图；

图3是示出根据本发明的第二优选实施例的朗肯循环系统的示意图；以及

图4是示出图3的朗肯循环系统的节流阀的放大示意图。

具体实施方式

以下将参照图1和图2描述根据本发明的第一优选实施例的朗肯循环系统。以下描述将论述朗肯循环系统用于具有内燃机的车辆的示例。参照图1，附图标记10表示装配有具有朗肯循环回路100的朗肯循环系统101的发动机。

朗肯循环系统100具有泵111、冷却水锅炉112、废气锅炉113、膨胀装置114和冷凝器115。制冷剂作为工作流体流过朗肯循环回路100。泵111用作本发明的流体传输装置，冷却水锅炉112和废气锅炉113用作加热器，膨胀装置114用作流体膨胀装置，以及冷凝器115用作冷却装置。

泵111被操作以抽吸并传输流体，即，在本发明的第一优选实施例中为液体制冷剂。泵111在其出口(未示出)处通过通道1A连接到用作换热器的冷却水锅炉112，并且泵111传输的制冷剂流过冷却水锅炉112。