[发明专利]热能回收系统

说明书

本发明提供的热能回收系统包括蒸发器、过热器、膨胀机、动力回收机、凝结器、泵和控制部。控制部具备：发动机负荷计算部；最大转速决定部，根据表示发动机负荷与泵的最大转速之间的关系的关系式以及发动机负荷来决定最大转速，该最大转速是夹点温度成为目标夹点温度时的泵的转速；以及转速调整部，调整泵的转速，以使流入膨胀机的工作介质的过热度成为基准值以上，并且使泵的转速处于由最大转速决定部决定的最大转速以下的范围内。由此，既能抑制膨胀机的故障，又能通过膨胀机稳定地回收动力。

技术领域

本发明涉及热能回收系统。

背景技术

以往，已知一种用于回收向发动机提供的增压空气的余热的热能回收系统。例如，日本专利公开公报特开2011-74897号(以下称为“专利文献1”)公开一种热能回收系统(流体机械驱动系统)，其包括蒸发器(第2热交换器)、过热器(第3热交换器)、使从过热器流出的工作介质膨胀的膨胀机、连接于膨胀机的流体机械、使从膨胀机流出的工作介质凝结的凝结器、以及将从凝结器流出的工作介质向蒸发器送出的循环泵。蒸发器使从空气压缩机喷出后向发动机提供之前的增压空气与工作介质进行热交换，从而使工作介质蒸发。过热器使从废气锅炉流出的蒸气与从蒸发器流出的工作介质进行热交换，从而加热工作介质。

通常，这类系统对工作介质的循环量(循环泵的转速)进行控制，以使流入膨胀机的工作介质的过热度处于规定的范围内，从而防止因液态的工作介质流入膨胀机而膨胀机发生故障，并由膨胀机回收尽可能多的动力。

然而，在专利文献1记载的热能回收系统中，对蒸发器的加热介质(增压空气)的供应量和对过热器的加热介质(蒸气)的供应量会相互独立地变化，在以使流入膨胀机的工作介质的过热度处于规定范围内的方式控制泵的转速的情况下，利用膨胀机的动力回收状态有时会变得不稳定。

例如，当对过热器的加热介质的供应量(向过热器投入的热量)增大时，从过热器流出的工作介质的过热度变大，因此为了增加工作介质的循环量而提高泵的转速。在此情况下，有时会发生蒸发器的夹点温度(从增压空气的温度减去工作介质的饱和温度的值)△T变得过小的情况(参照图5)。此时，在蒸发器中工作介质的蒸发状态变得不稳定，结果导致膨胀机的驱动状态、即动力的回收状态变得不稳定。具体而言，虽然泵的频率恒定，但膨胀机的吸入压力变大变小，结果造成流体机械的输出发生变化。另一方面，当对蒸发器的增压空气的供应量(向蒸发器投入的热量)减少时，夹点温度ΔT也变小，与上述同样地，利用膨胀机的动力回收状态变得不稳定。其中，图5是表示蒸发器中的热交换量与加热介质(增压空气、蒸气)的温度及工作介质的温度之间的关系的例子的图。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热能回收系统，既能抑制膨胀机的故障，又能通过膨胀机稳定地回收动力。

为了解决上述问题，可以考虑在确保蒸发器的夹点温度为目标夹点温度以上的范围内，根据流入膨胀机的工作介质的过热度来控制泵的转速。此时，为了计算所述夹点温度，需要使用向蒸发器流入的增压空气的流量以及从蒸发器流出的增压空气的温度等。然而，难以检测向蒸发器流入的增压空气的流量。为了应对这种情况，例如可以考虑将节流部件插入热交换器(蒸发器)的上游或下游的流路而测量其前后的差压(压力差)，也可以考虑不追加节流部件而测量热交换器的前后差压。但是，因为空间的限制而难以插入节流部件，而且，热交换器的前后差压会变化，且需要测量“不到数十Pa”的微差压，因此，实际上难以测量该前后差压。也就是，难以测量增压空气的流量。此外，经过蒸发器的增压空气的温度受到蒸发器的热容的影响，因此从蒸发器流出的增压空气的温度变化比增压空气的流量变化晚一点。因此，难以正确计算根据增压空气的流量或温度等变化的夹点温度。