JP2006329149A - Heat transportation device and its control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば外部熱源の廃熱から動力を回収するランキンサイクルに用いて好適な熱輸送装置およびその制御方法に関するものである。 The present invention relates to a heat transport device suitable for use in, for example, a Rankine cycle for recovering power from waste heat from an external heat source, and a control method thereof.
従来、例えば特許文献1に示されるように、ランキンサイクルにおいて凝縮器と液ポンプとの間に流体回路内の流体を冷却する冷凍機を備えたものが知られている。このランキンサイクルにおいては、冷凍機を稼働させた後に液ポンプを始動させるようにしている。 Conventionally, as shown in Patent Document 1, for example, a Rankine cycle equipped with a refrigerator that cools a fluid in a fluid circuit between a condenser and a liquid pump is known. In this Rankine cycle, the liquid pump is started after operating the refrigerator.
これにより、ランキンサイクルを起動させる際に、液ポンプの吸入側に過冷却度の高い液相の流体を確実に供給することができ、液ポンプの吸入側で吸入冷媒が気化(沸騰)してしまうことを確実に防止して、液ポンプの効率(容積効率)低下を防止すると共に、ランキンサイクルを効率よく運転するようにしている。
しかしながら、ランキンサイクルの通常運転中においても、例えば、凝縮器における凝縮能力の変動等によって、液ポンプ吸入側の流体の過冷却度が変化して、液ポンプの効率低下を招く場合がある。 However, even during the normal operation of the Rankine cycle, the degree of subcooling of the fluid on the suction side of the liquid pump may change due to, for example, fluctuations in the condensing capacity of the condenser, leading to a reduction in the efficiency of the liquid pump.
また、上記特許文献1に示されるランキンサイクルには、運転中における流体の状態を積極的に把握して、その状態に応じた処置運転を行う思想は含まれていない。 Further, the Rankine cycle disclosed in Patent Document 1 does not include a concept of actively grasping the state of fluid during operation and performing a treatment operation according to the state.
本発明の目的は、上記問題に鑑み、流体回路内の作動流体の状態を検出可能とすると共に、その検出結果に基づいて適切な運転制御を可能とする熱輸送装置およびその制御方法を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a heat transport device and a control method thereof capable of detecting the state of the working fluid in the fluid circuit and enabling appropriate operation control based on the detection result. There is.
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
請求項1に記載の発明では、回路(110)内の液相流体を吸入して圧送する液ポンプ(111)を有し、流体を媒体として熱を輸送する熱輸送装置において、液ポンプ(111)、あるいは回路(110)内の他の機器(116)の運転特性値、あるいは流体の作動特性値から液ポンプ(111)に流入する流体の過冷却度を把握する過冷却度把握手段(S200〜S280)と、過冷却度把握手段(S200〜S280)で得られた過冷却度が、予め定めた所定過冷却度より低い時に、過冷却度を高めるように液ポンプ(111)、あるいは他の機器(116)の運転状態を変更する運転状態変更手段(S400〜S450)とを備えることを特徴としている。 In the first aspect of the present invention, in the heat transport device that has the liquid pump (111) that sucks and pumps the liquid phase fluid in the circuit (110), and transports heat using the fluid as a medium, the liquid pump (111) ), Or a supercooling degree grasping means (S200) for grasping the supercooling degree of the fluid flowing into the liquid pump (111) from the operating characteristic value of the other device (116) in the circuit (110) or the operating characteristic value of the fluid. To S280) and the supercooling degree obtained by the supercooling degree grasping means (S200 to S280) when the supercooling degree is lower than a predetermined predetermined supercooling degree, the liquid pump (111), or others The operation state changing means (S400 to S450) for changing the operation state of the device (116) is provided.
これにより、回路(110)の起動時あるいは通常運転時に関わらず、流体の過冷却度の把握が成されて、過冷却度が所定過冷却度より低い時に高められるように運転制御されるので、液ポンプ(111)に液相流体が確実に供給されて、効率的な液ポンプ(111)の運転が可能となる。 As a result, regardless of when the circuit (110) is started or during normal operation, the degree of supercooling of the fluid is grasped, and operation control is performed so that the degree of supercooling is increased when the degree of supercooling is lower than the predetermined supercooling degree. The liquid phase fluid is reliably supplied to the liquid pump (111), and the efficient operation of the liquid pump (111) becomes possible.
請求項2に記載の発明では、回路(110)は、液ポンプ(111)から圧送される液相流体を外部高熱源の熱によって加熱して過熱蒸気とする蒸気発生器(112)と、蒸気発生器(112)から流出される過熱蒸気の膨張により動力を回収する膨張機(113)と、膨張機(113)から流出される過熱蒸気を凝縮液化させて、液相流体として液ポンプ(111)側に流出させる放熱器(116)とを有するランキンサイクル(110)であることを特徴としている。 In the invention according to claim 2, the circuit (110) includes a steam generator (112) that heats the liquid phase fluid pumped from the liquid pump (111) with heat from an external high heat source to form superheated steam, and a steam An expander (113) that recovers power by expansion of superheated steam that flows out from the generator (112), and superheated steam that flows out from the expander (113) is condensed and liquefied to form a liquid pump (111 The Rankine cycle (110) having a radiator (116) that flows out to the) side.
上記ランキンサイクル(110)においては、放熱器(116)における流体の凝縮不足や、液ポンプ(111)の吸引による気相流体の発生があり得ることから、本発明を用いて好適である。 The Rankine cycle (110) is suitable for use with the present invention because there may be insufficient condensation of the fluid in the radiator (116) and the generation of gas-phase fluid due to suction of the liquid pump (111).
請求項3に記載の発明では、過冷却度把握手段(S200〜S280)は、液ポンプ(111)の軸トルクから間接的に過冷却度を把握することを特徴としている。 The invention according to claim 3 is characterized in that the supercooling degree grasping means (S200 to S280) indirectly grasps the supercooling degree from the shaft torque of the liquid pump (111).
液ポンプ(111)においては、過冷却度の低下に伴い気相流体が増加することになり、液ポンプ(111)は圧縮性を必要とすることからその軸トルクが減少するといった過冷却度と軸トルクとの間に相関を有していることから、液ポンプ(111)の軸トルクを用いることで、容易に過冷却度を把握することができる。 In the liquid pump (111), the gas phase fluid increases with a decrease in the degree of supercooling, and since the liquid pump (111) requires compressibility, the degree of supercooling is reduced. Since there is a correlation with the shaft torque, the degree of supercooling can be easily grasped by using the shaft torque of the liquid pump (111).
請求項4に記載の発明では、過冷却度把握手段(S200〜S280)は、液ポンプ(111)吸入側の液相流体の圧力、温度、密度のうちいずれか2つから過冷却度を把握することを特徴としている。 In the invention according to claim 4, the supercooling degree grasping means (S200 to S280) grasps the supercooling degree from any two of the pressure, temperature and density of the liquid phase fluid on the suction side of the liquid pump (111). It is characterized by doing.
これにより、直接的に流体の過冷却度を把握でき、過冷却度把握の制度を向上できる。 Thereby, the supercooling degree of a fluid can be grasped | ascertained directly and the system of supercooling degree grasping | ascertainment can be improved.
請求項5に記載の発明では、過冷却度把握手段(S200〜S280)は、膨張機(113)の軸トルクから間接的に過冷却度を把握することを特徴としている。 The invention according to claim 5 is characterized in that the supercooling degree grasping means (S200 to S280) indirectly grasps the supercooling degree from the shaft torque of the expander (113).
膨張機(113)においては、液ポンプ(111)から圧送される流体流量に応じて膨張仕事が確保されることから、膨張機(113)の軸トルクは液ポンプ(111)の流体流量に相関する。また、流体流量は過冷却度に相関することから、膨張機(113)の軸トルクを用いることで、容易に過冷却度を把握することができる。 In the expander (113), the expansion work is ensured according to the flow rate of the fluid pumped from the liquid pump (111), so the shaft torque of the expander (113) is correlated with the fluid flow rate of the liquid pump (111). To do. Further, since the fluid flow rate correlates with the degree of supercooling, the degree of supercooling can be easily grasped by using the shaft torque of the expander (113).
請求項6に記載の発明では、膨張機(113)には、回収される動力によって駆動されて発電する発電機(114)が接続されており、膨張機(113)の軸トルクは、発電機(114)で発生される電流から把握されることを特徴としている。 In the invention of claim 6, the expander (113) is connected to a generator (114) that is driven by the recovered power and generates electric power, and the axial torque of the expander (113) It is characterized by being grasped from the current generated in (114).
膨張機(113)の軸トルクは発電機(114)の電流に相関することから、電流から膨張機(113)の軸トルクを把握することができ、通常、発電機(114)の制御に用いられる電流信号を流用して、過冷却度の把握が可能となる。 Since the shaft torque of the expander (113) correlates with the current of the generator (114), the shaft torque of the expander (113) can be grasped from the current and is normally used for controlling the generator (114). It is possible to grasp the degree of supercooling by using the current signal.
請求項7に記載の発明では、膨張機(113)には、回収される動力によって駆動されて発電する発電機(114)が接続されており、膨張機(113)の軸トルクは、発電機(114)で発生される電力と回転数とから把握されることを特徴としている。 According to the seventh aspect of the present invention, the expander (113) is connected to the generator (114) that is driven by the recovered power and generates power, and the shaft torque of the expander (113) It is characterized by being grasped from the electric power generated in (114) and the rotation speed.
膨張機(113)の軸トルクは発電機(114)の発電電力と回転数とによって関係付けられるため、電力と回転数とから膨張機(113)の軸トルクを把握することができ、通常、発電機(114)の制御に用いられる電力、回転数信号を流用して、過冷却度の把握が可能となる。 Since the axial torque of the expander (113) is related to the generated power of the generator (114) and the rotational speed, the axial torque of the expander (113) can be grasped from the electric power and the rotational speed. It is possible to grasp the degree of supercooling by diverting the electric power and the rotational speed signal used for controlling the generator (114).
請求項8に記載の発明では、過冷却度把握手段(S200〜S280)は、膨張機(113)の回転数から間接的に過冷却度を把握することを特徴としている。 The invention according to claim 8 is characterized in that the supercooling degree grasping means (S200 to S280) indirectly grasps the supercooling degree from the rotational speed of the expander (113).
膨張機(113)においては、液ポンプ(111)から圧送される流体流量に応じて膨張仕事が確保されることから、膨張機(113)の回転数は液ポンプ(111)の流体流量に相関する。また、流体流量は過冷却度に相関することから、膨張機(113)の回転数の検出によって、容易に過冷却度を把握することができる。 In the expander (113), expansion work is ensured according to the flow rate of fluid pumped from the liquid pump (111), and therefore the rotation speed of the expander (113) is correlated with the fluid flow rate of the liquid pump (111). To do. Further, since the fluid flow rate correlates with the degree of supercooling, the degree of supercooling can be easily grasped by detecting the rotational speed of the expander (113).
請求項9に記載の発明では、運転状態変更手段(S400〜S450)は、液ポンプ(111)の回転数を低下させ、その後に徐々にもとの回転数に戻すことを特徴としている。 The invention according to claim 9 is characterized in that the operating state changing means (S400 to S450) decreases the rotational speed of the liquid pump (111) and then gradually returns to the original rotational speed.
これにより、液ポンプ(111)の回転数低下によって液ポンプ(111)から圧送される流体流量が低下され、回路(110)内の機器(116)による圧損が低減され、液ポンプ(111)吸入側の流体圧力が上昇するので、過冷却度を高めることができる。そして、過冷却度が確保できた後は、液ポンプ(111)の回転数をもとに戻してやれば良い。 As a result, the flow rate of the fluid pumped from the liquid pump (111) is reduced due to the decrease in the rotation speed of the liquid pump (111), the pressure loss due to the device (116) in the circuit (110) is reduced, and the liquid pump (111) is sucked. Since the fluid pressure on the side increases, the degree of supercooling can be increased. Then, after the degree of supercooling can be secured, the rotational speed of the liquid pump (111) may be returned to the original level.
請求項10に記載の発明では、運転状態変更手段(S400〜S450)によって過冷却度が所定過冷却度以上に高められない場合に、液ポンプ(111)の運転を停止する停止手段(S500〜S520)を有することを特徴としている。 In the invention described in claim 10, when the supercooling degree cannot be increased to a predetermined supercooling degree or more by the operating state changing means (S400 to S450), the stopping means (S500 to S500) that stops the operation of the liquid pump (111). S520).
これにより、運転状態変更手段(S500〜S520)によって過冷却度が高められない場合は、漏れ等によって回路(110)内の流体の充填量が不足している事が考えられるため、液ポンプ(111)を停止させることで、液ポンプ(111)あるいは他の機器(112、113、116)が損傷するのを未然に防止することができる。 As a result, if the degree of supercooling cannot be increased by the operating state changing means (S500 to S520), it is considered that the fluid filling amount in the circuit (110) is insufficient due to leakage or the like. 111) is stopped, it is possible to prevent the liquid pump (111) or other devices (112, 113, 116) from being damaged.
請求項11に記載の発明では、放熱器(116)には、過熱蒸気冷却用の冷却風を供給する送風機が備えられており、運転状態変更手段は、送風機の回転数を可変させることを特徴としている。 In the invention described in claim 11, the radiator (116) is provided with a blower for supplying cooling air for cooling the superheated steam, and the operating state changing means varies the rotational speed of the blower. It is said.
これにより、放熱器(116)内の流体の飽和温度(Tc)と冷却風温度(Tb)との間の温度差が所定過冷却度より充分大きい時は、送風機の回転数を上げて、冷却風量を増加させることで、過冷却度を高めることができる。 As a result, when the temperature difference between the saturation temperature (Tc) of the fluid in the radiator (116) and the cooling air temperature (Tb) is sufficiently larger than the predetermined supercooling degree, the rotational speed of the blower is increased and cooling is performed. The degree of supercooling can be increased by increasing the air volume.
また、放熱器(116)内の流体の飽和温度(Tc)と冷却風温度(Tb)との間の温度差が所定過冷却度より小さい時は、送風機の回転数を下げる、あるいは送風機を停止して、冷却風量を低下させることで、放熱器(116)内の流体の圧力を上げることができ、これに伴って過冷却度を高めることができる。 Further, when the temperature difference between the saturation temperature (Tc) of the fluid in the radiator (116) and the cooling air temperature (Tb) is smaller than the predetermined supercooling degree, the rotational speed of the blower is reduced or the blower is stopped. And the pressure of the fluid in a radiator (116) can be raised by reducing the amount of cooling air, and a supercooling degree can be raised in connection with this.
請求項12〜請求項22に記載の発明は、熱輸送装置(100)における過冷却度の把握と、過冷却度に基づく運転状態変更のための制御方法に関するものであり、その技術的意義はそれぞれ上記請求項1〜請求項11に記載の熱輸送装置(100)と本質的に同じである。 Invention of Claim 12-Claim 22 is related with the control method for grasping | ascertaining the degree of supercooling in a heat transport apparatus (100), and the operation state change based on a degree of supercooling, The technical significance is Each is essentially the same as the heat transport device (100) according to claims 1-11.
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
第1実施形態は、本発明の熱輸送装置を、走行用内燃機関(水冷式エンジン)を備える車両に搭載されるランキンサイクル装置100に適用したものとしている。ランキンサイクル装置100は、ランキンサイクル110の作動が制御装置120およびインバータ121によって制御されるものである。以下、図1〜図3を用いてランキンサイクル装置100の基本構成について説明する。尚、図1はランキンサイクル装置100を示す模式図、図2は液ポンプ111、制御装置120、インバータ121を示す模式図、図3(a)はインバータ121の電流に対する液ポンプ111の軸トルクの関係を示す第1制御特性、図3(b)は過冷却度に対する液ポンプ111の軸トルクの関係を示す第2制御特性である。
(First embodiment)
In the first embodiment, the heat transport device of the present invention is applied to a Rankine
ランキンサイクル110は、図1に示すように、液ポンプ111、蒸気発生器112、膨張機113、放熱器116が環状に接続されたものである。液ポンプ111は、後述するモータ111aによって駆動され、ランキンサイクル110内の冷媒(本発明の流体に対応)を循環させるものである。
As illustrated in FIG. 1, the Rankine
蒸気発生器112は、液ポンプ111から圧送される冷媒を、外部高熱源としての水冷式エンジン(図示せず)の廃熱によって加熱して、過熱蒸気冷媒とする熱交換器である。具体的には、蒸気発生器112の内部には、冷媒が流通する冷媒流路と、エンジンの冷却水(温水)が流通する冷却水流路とが対向流路となるように近接して形成されており、冷却水と冷媒との間で熱交換が成されて、冷媒が加熱されるようになっている。尚、エンジン冷却水は、エンジンに接続されて駆動される水ポンプの作動によって冷却水流路を流通する。また、蒸気発生器112の冷却水流路の入口側と出口側にはそれぞれエンジン冷却水の温度を検出する水温センサ(図示せず)が設けられており、検出された温度信号が後述する制御装置120に入力されるようになっている。
The
膨張機113は、蒸気発生器112から流出される過熱蒸気冷媒の膨張によって駆動力を発生する(熱エネルギーを機械的エネルギーとして回収する)流体機械であり、この膨張機113には、膨張機113の駆動力によって駆動されて発電機能を果たす発電機114が接続されている。膨張機113と発電機114とによって、エネルギー回収機113Aが形成されている。発電機114で発電された電力はバッテリ115に蓄えられるようになっている。
The
放熱器116は、膨張機113から流出される過熱蒸気冷媒(気相または気液二相)を外部空気(外部低熱源)と熱交換させることにより、凝縮液化させる熱交換器である。
The
上記液ポンプ111は、図2に示すように、モータ111aによって駆動される電動式のポンプとしている。モータ111aには、このモータ111a(液ポンプ111)の作動を制御する制御手段としての制御装置(ECU)120およびインバータ121が接続されている。制御装置120は、ランキンサイクル110を効率良く作動させるための過冷却度把握手段、過冷却度判定手段、運転状態変更手段、停止手段を有している(詳細後述)。
As shown in FIG. 2, the
制御装置120からインバータ121へはモータ111aに対する回転数指示の信号が送られ、インバータ121はその信号に応じた電流をバッテリ115からモータ111aに供給する。そして、制御装置120には、バッテリ115とインバータ121との間の電流値信号、インバータ121からのモータ111aの実回転数信号、車両に設けられた車速センサ(図示せず)から得られる車速信号、および蒸気発生器112の冷却水流路に設けられた水温センサから得られる水温信号(入口水温、出口水温)が入力されるようになっており、上記電流値信号、実回転数信号、車速信号、水温信号は制御装置120によってモニタされるようになっている。
A signal for instructing the number of revolutions for the
また、制御装置120には、図3(a)に示す第1制御特性と、図3(b)に示す第2制御特性が予め記憶されている。第1制御特性はモータ111aに供給される電流値からモータ111aの軸トルク(=液ポンプ111の軸トルクであり、本発明の運転特性値に対応する)を算出するものである。第2制御特性は液ポンプ111の軸トルクと液ポンプ111に流入される冷媒の過冷却度とが関係付けられたものであり、冷媒の目標とすべき過冷却度、および実際の過冷却度がどのレベルにあるかを把握するために使用される。尚、第2制御特性は、液ポンプ111において過冷却度の低下に伴い気相冷媒が増加し、液ポンプ111にとっては圧縮性を必要とすることになるために、その軸トルクが減少するといった関係を示すものである。
Further, the
次に、上記構成に基づくランキンサイクル装置100の作動について、図4〜図7に示すフローチャートを用いて説明する。
Next, the operation of the
図4に示すように、まず、制御装置120はステップS100で車速信号を読込み(入力し)、ステップS110で車速に対応するエンジン回転数を算出する。ステップS120でエンジン回転数に対応して作動する水ポンプによるエンジン冷却水流量(蒸気発生器112を流通するエンジン冷却水流量)を算出する。
As shown in FIG. 4, first, the
そして、ステップS130でエンジン水温信号を読込み、ステップS140でエンジン冷却水から得られる廃熱量を算出する。これは、エンジン冷却水流量と蒸気発生器112の入口出口でのエンジン冷却水温度差との積に比例する値として算出する。ステップS150で上記廃熱量から液ポンプ111で送るべき冷媒流量を決定し、更にこの冷媒流量を得るための液ポンプ111の目標回転数を算出する。尚、ステップS130によるエンジン水温信号の読込みは、ステップS100の先となるようにしても良い。
In step S130, the engine water temperature signal is read, and in step S140, the amount of waste heat obtained from the engine cooling water is calculated. This is calculated as a value proportional to the product of the engine coolant flow rate and the engine coolant temperature difference at the inlet / outlet of the
そして、図5に示すように、ステップS200で上記液ポンプ目標回転数をインバータ121に出力する。すると、インバータ121からモータ111aに、液ポンプ目標回転数に対応する電力(電流)が供給され、モータ111aが駆動され(ステップS210)、この駆動力により液ポンプ111が作動される。液ポンプ111が作動されると、ランキンサイクル110内の冷媒は、液ポンプ111→蒸気発生器112→膨張機113→放熱器116→液ポンプ111の順に循環する。
And as shown in FIG. 5, the said liquid pump target rotation speed is output to the
液ポンプ111から圧送される冷媒は、蒸気発生器112で加熱されて過熱蒸気冷媒となって、膨張機113に流入し、加熱蒸気冷媒の膨張によって膨張機113が作動されて駆動力が発生される。膨張機113の駆動力によって発電機114が作動され、発電が行われ、発生された電力がバッテリ115に蓄えられる。膨張機113から流出する冷媒は放熱器116で凝縮液化されて、液ポンプ111側に流出する。
The refrigerant pumped from the
そして、ステップS220でインバータ121(モータ111a)に供給される電流値を読込み、ステップS230で第1制御特性(図3(a))からこの電流値に対応する軸トルク(液ポンプ111の実際の軸トルクに対応する)を算出する。
In step S220, the current value supplied to the inverter 121 (
一方、制御装置120には、エネルギー回収機113Aでの発電量を最大にするための膨張機113の目標回転数と、液ポンプ111の入口側(吸入側)圧力とが入力され(ステップS240、S250)、液ポンプ目標回転数(ステップS200)と合わせて、ステップS260で液ポンプ111の目標高圧側圧力を算出し、ステップS270で目標高圧側圧力と入口側圧力とから液ポンプ111の目標高低圧差を算出する。そして、ステップS280で目標高低圧差を得るための液ポンプ111の目標軸トルクを算出する。
On the other hand, the target rotational speed of the
尚、第2制御特性(図3(b))において、ステップS230で得られる液ポンプ111の実際の軸トルクに対応する過冷却度が実際の過冷却度に対応し、また、ステップS280で得られる目標軸トルクに対応する過冷却度が目標過冷却度に対応することになり、これら過冷却度は液ポンプ111の軸トルクをもって間接的に把握できる。上記図5におけるステップS200〜ステップS280は、本第1実施形態における過冷却度把握手段に対応する。また、ステップS220〜ステップS230の実行と、ステップS240〜ステップS280の実行とは、順番が逆となっても良い。
In the second control characteristic (FIG. 3B), the degree of supercooling corresponding to the actual shaft torque of the
次に、図6に示すように、ステップS300で液ポンプ111の実際の軸トルク(ステップS230での算出値)が目標軸トルク(ステップS280での算出値)よりも小さいか否かを判定して、否、即ち、実際の軸トルクが目標軸トルク以上となるように得られている場合は、液ポンプ111の入口側冷媒の過冷却度が充分に得られていると判定して、ステップS310で現在の制御状態(ランキンサイクル110の運転状態)を継続する。
Next, as shown in FIG. 6, it is determined in step S300 whether or not the actual shaft torque (calculated value in step S230) of the
しかしながら、ステップS300で実際の軸トルクが目標軸トルクよりも小さいと判定した場合は、液ポンプ111の入口側冷媒の過冷却度が充分に得られていないと判定して、過冷却度回復のために、図7に示すフローチャートのステップS400以降に進む。尚、上記ステップS300は、本第1実施形態において、液ポンプ111の軸トルクを用いて冷媒の過冷却度の良否を判定する過冷却度判定手段に対応する。
However, if it is determined in step S300 that the actual shaft torque is smaller than the target shaft torque, it is determined that the degree of supercooling of the refrigerant on the inlet side of the
図7に示すステップS400で、液ポンプ111(モータ111a)の回転数を所定回転数分(例えば50rpm)だけ一旦低下させる。本実施形態では、液ポンプ111の回転数を下げることによって液ポンプ111の入口側圧力がランキンサイクル110の圧力損失分上昇することを利用して、過冷却度を回復させるようにしている。つまり、液ポンプ111の回転数を低下させて冷媒圧送量を低下させることで、ランキンサイクル110内の機器(特に放熱器116)における冷媒圧送量に伴う圧損を低減して、液ポンプ111の高圧側圧力からの圧力低下分を低減して、液ポンプ111における入口側圧力を上昇させて、過冷却度を高める訳である。
In step S400 shown in FIG. 7, the number of rotations of the liquid pump 111 (
そして、ステップS410、ステップS420で液ポンプ111の回転数低下に伴う実際の軸トルク、目標軸トルクをそれぞれ算出する。ステップS430で、新たに得られた実際の軸トルクと目標軸トルク(ステップS410、ステップS420での算出結果)とを比較して、実際の軸トルクが目標トルクより大きい場合は、過冷却度が回復されたと判定して、ステップS440に進み、液ポンプ111の回転数を元の目標回転数(ステップS150での算出結果)まで上昇させていく。ここで、急に回転数を上げると、液ポンプ111の吸引による入口側の圧力低下が大きくなり、冷媒の気化(沸騰)が起こって過冷却度が低下してしまうおそれがあるので、例えば1%ずつといったように、回転数を徐々に上げていくようにする。そして、ステップS450で現在の制御状態(ランキンサイクル110の運転状態)を継続する。上記ステップS400〜ステップS450は、本第1実施形態における運転条件変更手段に対応する。
In step S410 and step S420, the actual shaft torque and the target shaft torque that accompany the decrease in the rotation speed of the
しかし、ステップS430で実際の軸トルクが目標軸トルク以下であると判定(過冷却度が回復しないと判定)すると、ステップS500で液ポンプ111の回転数と、予め定めた判定回転数(例えば1000rpm)とを比較する。液ポンプ111の回転数が判定回転数より高いと判定すると(YESの判定)、ステップS400に戻り、ステップS400〜ステップS430を繰返す。
However, if it is determined in step S430 that the actual shaft torque is equal to or less than the target shaft torque (determined that the degree of supercooling does not recover), the rotation speed of the
ステップS400ではステップS500からの繰返しのたびに、液ポンプ111の回転数を50rpmずつ低下させていく。この繰返し制御の実行にもかかわらず、過冷却度が回復されず(ステップS430でNOの判定)、ステップS500で液ポンプ111の回転数が判定回転数以下になると(NOの判定)、基本的にランキンサイクル110内の冷媒充填量が不足していると判定し(ステップS510)、ステップS520でランキンサイクル110の作動を停止させるために、液ポンプ111(モータ111a)を停止する。尚、ステップS500〜ステップS520は、本第1実施形態における停止手段に対応する。
In step S400, the number of rotations of the
以上のように、本第1実施形態においては、ランキンサイクル110の起動時あるいは通常運転時に関わらず、過冷却度把握手段(ステップS200〜ステップS280)によって冷媒の過冷却度の把握が成されて、過冷却度判定手段(ステップS300)による過冷却度の判定で過冷却度が目標過冷却度より小さい時に、運転状態変更手段(ステップS400〜ステップS450)によって過冷却度が目標過冷却度に高められるように運転制御されるので、液ポンプ111に液相冷媒が確実に供給されて、効率的な液ポンプ111、ひいてはランキンサイクル110の運転が可能となる。
As described above, in the first embodiment, the supercooling degree grasping means (steps S200 to S280) grasps the supercooling degree of the refrigerant regardless of whether the
尚、図8(a)に示すように、運転状態変更手段の実行(液ポンプ111の回転数低下および上昇)により、冷媒の過冷却度不足状態が回避され、液ポンプ111の高圧側圧力を短時間で昇圧でき、図8(b)に示す従来技術(運転状態変更手段なし)に対して、ランキンサイクル110の起動時間の短縮が可能となる。
As shown in FIG. 8 (a), the operation state changing means (lowering and increasing the rotational speed of the liquid pump 111) avoids a state of insufficient supercooling of the refrigerant, and increases the pressure on the high pressure side of the
また、液ポンプ111においては、過冷却度と軸トルクとの間に相関(第2制御特性)を有していることから、液ポンプ111の軸トルクを用いることで、容易に過冷却度を把握することができる。例えば、過冷却度把握のための冷媒の作動特性(圧力や温度等)を検出するセンサ等を不要として対応可能である。
In addition, since the
また、運転状態変更手段(ステップS400〜ステップS450)によって過冷却度が高められない場合は、基本的にランキンサイクル110内の冷媒充填量が不足していると判定して、停止手段(ステップS500〜ステップS520)によって、液ポンプ111を停止させるようにしているので、液ポンプ111あるいは他の機器(112、113、116)が損傷するのを未然に防止することができる。
If the degree of supercooling cannot be increased by the operating state changing means (steps S400 to S450), it is basically determined that the refrigerant charging amount in the
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態を図9、図10に示す。第2実施形態は、上記第1実施形態に対して、冷媒の過冷却度を冷媒の作動特性値としての液ポンプ111の入口側圧力と温度とから把握するようにしたものである。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention is shown in FIGS. In the second embodiment, the degree of supercooling of the refrigerant is grasped from the pressure and temperature on the inlet side of the
ここでは、図9に示すように、液ポンプ111の入口側に冷媒の圧力を検出する圧力センサ131と、冷媒の温度を検出する温度計132とを設け、圧力センサ131で得られた冷媒圧力信号、および温度計132で得られた冷媒温度信号が制御装置120に入力されるようにしている。
Here, as shown in FIG. 9, a
第2実施形態においては、図10に示すフローチャートに基づいて過冷却度の把握および運転状態の変更が成される。即ち、制御装置120は、図4で説明した液ポンプ111の目標回転数算出(ステップS150)の後に、この液ポンプ目標回転数をインバータ121に指示し(ステップS200)、モータ111a(液ポンプ111)を作動させる(ステップS210)。
In the second embodiment, the supercooling degree is grasped and the operation state is changed based on the flowchart shown in FIG. That is, after calculating the target rotational speed of the
そして、ステップS221、ステップS222で、液ポンプ111の入口側の冷媒温度および冷媒圧力をそれぞれ読込み(入力し)、ステップS223で液ポンプ111の入口側冷媒の飽和温度を算出する。飽和温度は、圧力およびエンタルピを変数とする場合の冷媒の相状態線図(モリエル線図)において、ステップS222で入力された冷媒圧力値での圧力一定線と冷媒の飽和液線との交点として算出される。また、ステップS231で飽和温度と冷媒温度との差として過冷却度を算出する。尚、本第2実施形態においては、図10におけるステップS200〜ステップS231が、過冷却度把握手段に対応する。
In step S221 and step S222, the refrigerant temperature and refrigerant pressure on the inlet side of the
次に、ステップS301で上記過冷却度が0よりも小さいか否かを判定し、否(NO)と判定した場合、即ち、過冷却度が0以上と判定した場合は、液ポンプ111の入口側冷媒の過冷却度が充分に得られていると判定して、ステップS310で現在の制御状態(ランキンサイクル110の運転状態)を継続する。
Next, in step S301, it is determined whether or not the degree of supercooling is smaller than 0. If it is determined as NO (NO), that is, if the degree of supercooling is determined to be 0 or more, the inlet of the
しかしながら、ステップS301で過冷却度が0より小さいと判定すると、過冷却度回復のために、ステップS400以降に進む。尚、上記ステップS301は、本第2実施形態での液ポンプ111の過冷却度の良否を判定する過冷却度判定手段に対応する。
However, if it is determined in step S301 that the degree of supercooling is smaller than 0, the process proceeds to step S400 and subsequent steps to recover the degree of supercooling. Note that step S301 corresponds to the degree of supercooling determination means for determining whether the degree of supercooling of the
ステップS400で、上記第1実施形態と同様に、液ポンプ111(モータ111a)の回転数を所定回転数分(例えば50rpm)だけ一旦低下させる。そして、ステップS411で液ポンプ111の回転数低下させた後の過冷却度をステップS231と同様に算出する。ステップS431で、新たに得られた実際の過冷却度と予め定めた目標過冷却度とを比較して、実際の過冷却度が目標過冷却度より大きく得られれば、過冷却度が回復されたと判定して、ステップS440に進み、液ポンプ111の回転数を元の目標回転数(ステップS150での算出結果)まで上記第1実施形態と同様に上昇させていく。そして、ステップS450で現在の制御状態(ランキンサイクル110の運転状態)を継続する。尚、上記ステップS400、S411、S431、S440、S450は、本第2実施形態における運転条件変更手段に対応する。
In step S400, similarly to the first embodiment, the rotational speed of the liquid pump 111 (
しかし、ステップS431で実際の過冷却度が目標過冷却度以下であると(過冷却度が回復しない)、ステップS400〜ステップS431を繰返す。尚、ステップS431とステップS400との間に、上記第1実施形態で説明した、停止手段(ステップS500〜ステップS520)を設けて、実行するようにしても良い。 However, if the actual supercooling degree is less than or equal to the target supercooling degree in step S431 (the supercooling degree does not recover), steps S400 to S431 are repeated. In addition, between the step S431 and step S400, you may make it perform by providing the stop means (step S500-step S520) demonstrated in the said 1st Embodiment.
これにより、冷媒圧力、冷媒温度から直接的に冷媒の過冷却度を把握でき、過冷却度把握の制度を向上できる。 Thereby, the supercooling degree of a refrigerant | coolant can be grasped | ascertained directly from a refrigerant | coolant pressure and a refrigerant temperature, and the system of supercooling degree grasping | ascertainment can be improved.
尚、図11、図12に示すように、冷媒の作動特性値として上記冷媒温度に代えて冷媒密度を用いても良く、液ポンプ111の入口側に、図11に示すように、温度計132(図9)に代えて密度計133を設けて対応することが可能である。
As shown in FIGS. 11 and 12, the refrigerant density may be used instead of the refrigerant temperature as the operation characteristic value of the refrigerant, and a
過冷却度を把握するにあたっては、図12に示すように、ステップS221を廃止して、ステップ224で密度計133から冷媒密度を読込み、ステップS225で冷媒圧力と冷媒密度とから冷媒温度を算出して、ステップS231で過冷却度を算出すれば良い。
In grasping the degree of supercooling, as shown in FIG. 12, step S221 is abolished, the refrigerant density is read from the
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態を図13〜図15に示す。第3実施形態は、上記第1実施形態に対して、冷媒の過冷却度をランキンサイクル110内の他の機器の運転特性値としての膨張機113の軸トルクから把握するようにし、膨張機113の軸トルクは発電機114の電流値から算出するようにしたものである。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention is shown in FIGS. In the third embodiment, the degree of supercooling of the refrigerant is grasped from the axial torque of the
図13に示すように、エネルギー回収機113Aの発電機114には発電機用インバータ122が設けられており、発電機114で発電された電力は発電機用インバータ122を介してバッテリ115に蓄えられる。ここで、発電機114から出力される電流信号が制御装置120に入力されるようにしている。
As shown in FIG. 13, the
制御装置120には、予め図14に示す第3制御特性が記憶されている。第3制御特性は、膨張機113の軸トルクと、発電機114で出力される電流値とを関係付けたものであり、制御装置120に入力される電流値から膨張機113の軸トルクが算出されるようになっている。
The
尚、膨張機113においては、液ポンプ111から圧送される冷媒流量に応じて膨張仕事が確保されることから、膨張機113の軸トルクは液ポンプ111の冷媒流量に相関する。また、冷媒流量は過冷却度に相関することから、膨張機113の軸トルクは、間接的に過冷却度を示すものとなる。
In the
以下、図15に示すフローチャートを用いて、膨張機113の軸トルクを用いた過冷却度把握の制御について説明する。
Hereinafter, the control for grasping the degree of supercooling using the shaft torque of the
図15に示すフローチャートは、第1実施形態の図5で説明したものに対して、ステップS220、ステップS230、ステップS270、ステップS280をそれぞれステップS226、ステップS232、ステップS271、ステップS281に変更したものである。 The flowchart shown in FIG. 15 is obtained by changing Step S220, Step S230, Step S270, and Step S280 to Step S226, Step S232, Step S271, and Step S281, respectively, with respect to that described in FIG. 5 of the first embodiment. It is.
即ち、ステップS210で液ポンプ111のモータ111aを駆動させて、ランキンサイクル110を作動させると、膨張機113が作動され、発電機114で発電が行われる。そして、制御装置120は、ステップS226で発電時の電流値を読込み(入力し)、ステップS232で第3制御特性(図14)からこの電流値に対応する軸トルク(膨張機113の実際の軸トルクに対応する)を算出する。
That is, when the
また、ステップS260で液ポンプ111の目標高圧側圧力を算出した後に、ステップS271で目標高圧側圧力と入口側圧力とから膨張機113の目標高低圧差を算出する。そして、ステップS281で目標高低圧差を得るための膨張機113の目標軸トルクを算出する。
Further, after calculating the target high-pressure side pressure of the
尚、ステップS232で得られる膨張機113の実際の軸トルクが実際の過冷却度に対応し、また、ステップS281で得られる目標軸トルクが目標過冷却度に対応することになる。上記図15におけるステップS200〜ステップS281は、本第3実施形態における過冷却度把握手段に対応する。また、ステップS226〜ステップS232の実行と、ステップS240〜ステップS281の実行とは、順番が逆となっても良い。
Note that the actual shaft torque of the
以下、ステップS281の後に、上記第1実施形態で説明した、図6、図7中の軸トルク、目標軸トルクを膨張機113の軸トルク値として取扱い、制御する。
Hereinafter, after step S281, the shaft torque and the target shaft torque in FIGS. 6 and 7 described in the first embodiment are handled and controlled as the shaft torque value of the
これにより、膨張機113の軸トルクを用いることで、第1実施形態と同様に容易に過冷却度を把握でき、効率的な液ポンプ111の作動が可能となる。尚、ここでは膨張機113の軸トルクを把握するために発電機114の発生電流値を検出して算出するようにしているので、通常、発電機114の制御に用いられる電流信号を流用して、過冷却度の把握が可能となる。
Thereby, by using the axial torque of the
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態を図16に示す。第4実施形態は、上記第3実施形態に対して、膨張機113の軸トルクを発電機114の出力(電力)と回転数とから算出するようにしたものである。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention is shown in FIG. In the fourth embodiment, the shaft torque of the
制御装置120には、発電機用インバータ122から発電機114の出力信号(電流信号と電圧信号との積)と回転数信号eとが入力されるようにしている。
An output signal (product of a current signal and a voltage signal) of the
ここで、制御装置120は、発電機用インバータ122から得られた出力Wと回転数Neとから以下の数式1を用いて膨張機113の軸トルクTrを算出するようにしている。
Here, the
(数1)
Tr=W/(Ne×ηi×ηmg)
但し、ηiは発電機用インバータ122の効率
ηmgは発電機114の効率であり、予め制御装置120に記憶されている。
(Equation 1)
Tr = W / (Ne × ηi × ηmg)
Where ηi is the efficiency of the
ηmg is the efficiency of the
制御装置120は、図16に示すフローチャートを用いて、膨張機113の軸トルクを用いた過冷却度把握の制御をおこなう。図16に示すフローチャートは、第3実施形態の図15で説明したものに対して、ステップS226をステップS227およびステップS228に変更したものである。
The
即ち、ステップS210で液ポンプ111のモータ111aを駆動させて、ランキンサイクル110を作動させると、膨張機113が作動され、発電機114で発電が行われる。そして、制御装置120は、ステップS227、ステップS228で膨張機113(発電機114)の回転数Ne、膨張機113(発電機114)の出力Wをそれぞれ読込み(入力し)、ステップS232で数式1を用いて膨張機113の軸トルク(膨張機113の実際の軸トルクに対応する)を算出する。以下のステップは、第3実施形態と同じである。
That is, when the
尚、ステップS232で得られる膨張機113の実際の軸トルクが実際の過冷却度に対応し、また、ステップS281で得られる目標軸トルクが目標過冷却度に対応することになる。上記図16におけるステップS200〜ステップS281は、本第4実施形態における過冷却度把握手段に対応する。また、ステップS227〜ステップS232の実行と、ステップS240〜ステップS281の実行とは、順番が逆となっても良い。
Note that the actual shaft torque of the
これにより、発電機114の出力W、回転数Neから算出される膨張機113の軸トルクを用いることで、第1実施形態と同様に容易に過冷却度を把握でき、効率的な液ポンプ111の作動が可能となる。尚、ここでは膨張機113の軸トルクを把握するために発電機114の出力Wと回転数Neを検出して算出するようにしているので、通常、発電機114の制御に用いられる出力信号および回転数信号を流用して、過冷却度の把握が可能となる。
Thereby, by using the shaft torque of the
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態を図17に示す。第5実施形態は、上記第3、第4実施形態に対して、冷媒の過冷却度をランキンサイクル110内の他の機器の運転特性値としての膨張機113の回転数から把握するようにしものである。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the present invention is shown in FIG. In the fifth embodiment, the degree of supercooling of the refrigerant is grasped from the rotational speed of the
ここでは、発電機114から出力される回転数信号が発電機用インバータ121から制御装置120に入力されるようにしている。尚、膨張機113においては、液ポンプ111から圧送される冷媒流量に応じて膨張仕事が確保されることから、膨張機113(発電機114)の回転数は液ポンプ111の冷媒流量に相関する。また、冷媒流量は過冷却度に相関することから、膨張機113の回転数は、間接的に過冷却度を示すものとなる。
Here, the rotational speed signal output from the
以下、図17に示すフローチャートを用いて、膨張機113の回転数を用いた過冷却度把握の制御について説明する。
Hereinafter, the control for grasping the degree of supercooling using the rotation speed of the
制御装置120は、液ポンプ111への回転数指示をし(ステップS200)、液ポンプ111のモータ111aを駆動させ、ランキンサイクル110を作動させる(ステップS210)。ランキンサイクル110が作動されると膨張機113が作動され、ステップS229で膨張機114の実際の回転数を読込む(入力する)。
The
また、ステップS241、ステップS250で、エネルギー回収機113Aでの発電量を最大にするための膨張機113の目標トルクと、液ポンプ111の入口側圧力とが入力され、ステップS260、ステップS271でそれぞれ膨張機113の目標高圧、目標高低圧差を算出し、この結果からステップS282で膨張機113の目標回転数を算出する。
Further, in step S241 and step S250, the target torque of the
尚、ステップS229で得られる膨張機113の実際の回転数が実際の過冷却度に対応し、また、ステップS282で得られる膨張機113の目標軸回転数が目標過冷却度に対応することになる。上記図17におけるステップS200〜ステップS282は、本第5実施形態における過冷却度把握手段に対応する。
Note that the actual rotational speed of the
次に、ステップS302で上記実際の回転数が目標回転数よりも小さいか否かを判定し、否と判定した場合、即ち、実際の回転数が目標回転数以上であると判定した場合は、液ポンプ111の入口側冷媒の過冷却度が充分に得られていると判定して、ステップS310で現在の制御状態(ランキンサイクル110の運転状態)を継続する。
Next, in step S302, it is determined whether or not the actual rotational speed is smaller than the target rotational speed. If it is determined that the actual rotational speed is greater than or equal to the target rotational speed, It is determined that the degree of supercooling of the refrigerant on the inlet side of the
しかしながら、ステップS302で実施の回転数が目標回転数より小さいと判定すると、過冷却度回復のために、ステップS400以降に進む。尚、上記ステップS302は、本第5実施形態における液ポンプ111の過冷却度の良否を判定する過冷却度判定手段に対応する。
However, if it is determined in step S302 that the actual rotational speed is smaller than the target rotational speed, the process proceeds to step S400 and subsequent steps in order to recover the degree of supercooling. Note that step S302 corresponds to a supercooling degree determination unit that determines whether the supercooling degree of the
ステップS400では、液ポンプ111(モータ111a)の回転数を所定回転数分(例えば50rpm)低下させることで、液ポンプ111における入口側圧力を上昇させる(第1実施形態と同じ)。そして、ステップS412、ステップS421で液ポンプ111の回転数低下に伴う膨張機113の実際の回転数、目標回転数をそれぞれ算出する。ステップS432で、新たに得られた実際の回転数と目標回転数(ステップS412、ステップS421での算出結果)とを比較して、実際の回転数が目標回転数より大きい場合は、過冷却度が回復されたと判定して、ステップS440に進み、液ポンプ111の回転数を元の目標回転数(ステップS150での算出結果)まで上昇させていく。この時、液ポンプ111の回転数を例えば1%ずつ徐々に上げていく。そして、ステップS450で現在の制御状態(ランキンサイクル110の運転状態)を継続する。上記ステップS400〜ステップS450は、本第5実施形態における運転条件変更手段に対応する。
In step S400, the inlet side pressure in the
しかし、ステップS432で実際の回転数が目標回転数以下であると判定(過冷却度が回復しないと判定)すると、ステップS400〜ステップS432を繰返す。尚、ステップS432とステップS400との間に、上記第1実施形態で説明した、停止手段(ステップS500〜ステップS520)を設けて、実行するようにしても良い。 However, if it is determined in step S432 that the actual rotational speed is equal to or lower than the target rotational speed (determined that the degree of supercooling does not recover), steps S400 to S432 are repeated. In addition, you may make it perform by providing the stop means (step S500-step S520) demonstrated in the said 1st Embodiment between step S432 and step S400.
これにより、膨張機113の回転数を用いることで、第1実施形態と同様に容易に過冷却度を把握でき、効率的な液ポンプ111の作動が可能となる。
Thereby, by using the rotation speed of the
(第6実施形態)
本発明の第6実施形態を図18に示す。第6実施形態は、上記第1〜第5実施形態に対して、冷媒の過冷却度が目標過冷却度以下の時に、運転状態変更手段として、放熱器116の放熱能力を可変させることにより、過冷却度を回復させるようにしたものである。尚、放熱器116の放熱能力の可変は、図示しない放熱器用送風機の回転数の可変にて対応する。
(Sixth embodiment)
A sixth embodiment of the present invention is shown in FIG. In the sixth embodiment, when the degree of supercooling of the refrigerant is equal to or lower than the target supercooling degree, the heat dissipating capacity of the
具体的には、目標過冷却度をΔTa、放熱器用送風機によって放熱器116に供給される外部空気(冷却風)の温度をTb、放熱器116内の冷媒の飽和温度をTcとした時に、
ΔTa<(Tc−Tb)であると、即ち、目標過冷却度ΔTaに対して、飽和温度Tcと外部空気温度Tbとの温度差が充分大きく得られる場合は、放熱器116による放熱能力が充分得られることから、放熱器用送風機の回転数を徐々に上げる制御を行う。放熱器用送風機の回転数を上げることによって、放熱器116での放熱量が増加するため、過冷却度を増加させることができる(図18中のX→Y)。
Specifically, when the target supercooling degree is ΔTa, the temperature of the external air (cooling air) supplied to the
When ΔTa <(Tc−Tb), that is, when the temperature difference between the saturation temperature Tc and the external air temperature Tb is sufficiently large with respect to the target supercooling degree ΔTa, the heat dissipation capability of the
また、ΔTa>(Tc−Tb)であると、即ち、目標過冷却度ΔTaに対して、飽和温度Tcと外部空気温度Tbとの温度差が小さい場合は、放熱器116による放熱能力が充分得られないことから、ΔTa=(Tc-Tb)となるまで、放熱器用送風機を停止させる制御を行う。放熱器用送風機を一時的に止めることによって、放熱器116における冷媒圧力(液ポンプ111の入口側圧力)を上げて過冷却度を取ることができる(図18中のX→Z)。
Further, if ΔTa> (Tc−Tb), that is, if the temperature difference between the saturation temperature Tc and the external air temperature Tb is small with respect to the target supercooling degree ΔTa, sufficient heat dissipation capability by the
(その他の実施形態)
上記第1〜第6実施形態では、熱輸送装置として、ランキンサイクル110を対象としたもので説明したが、これに限らず、ブラインシステムや、蓄熱空調システム等に適用しても良い。尚、ブラインシステムは、図19に示すように、液ポンプによって循環される2次側サイクルの冷媒(例えばCO2)を1次側サイクルの冷媒(NH3)で冷却するものである。また、蓄熱空調システムは、空調負荷の一部または全部を、空調時間以外の時間を利用して蓄熱槽に冷熱あるいは温熱として蓄えておき、空調時に必要に応じて蓄えた熱を液ポンプの作動により汲み上げて、負荷側に供給するものである。
(Other embodiments)
In the said 1st-6th embodiment, although demonstrated about what was made into the
100 ランキンサイクル装置(熱輸送装置)
110 ランキンサイクル(回路)
111 液ポンプ
112 蒸気発生器
113 膨張機
114 発電機
116 放熱器(他の機器)
120 制御装置
121 インバータ
100 Rankine cycle equipment (heat transport equipment)
110 Rankine cycle (circuit)
111 Liquid pump 112
120
Claims (22)
前記液ポンプ(111)、あるいは前記回路(110)内の他の機器(116)の運転特性値、あるいは前記流体の作動特性値から前記液ポンプ(111)に流入する前記流体の過冷却度を把握する過冷却度把握手段(S200〜S280)と、
前記過冷却度把握手段(S200〜S280)で得られた過冷却度が、予め定めた所定過冷却度より低い時に、前記過冷却度を高めるように前記液ポンプ(111)、あるいは前記他の機器(116)の運転状態を変更する運転状態変更手段(S400〜S450)とを備えることを特徴とする熱輸送装置。 In a heat transport device having a liquid pump (111) for sucking and pumping a liquid phase fluid in a circuit (110), and transporting heat using the fluid as a medium,
The degree of supercooling of the fluid flowing into the liquid pump (111) from the operating characteristic value of the liquid pump (111) or another device (116) in the circuit (110) or the operating characteristic value of the fluid is determined. Supercooling degree grasping means (S200 to S280) to grasp,
When the supercooling degree obtained by the supercooling degree grasping means (S200 to S280) is lower than a predetermined supercooling degree, the liquid pump (111) or the other An operation state changing means (S400 to S450) for changing the operation state of the device (116).
前記蒸気発生器(112)から流出される前記過熱蒸気の膨張により動力を回収する膨張機(113)と、
前記膨張機(113)から流出される前記過熱蒸気を凝縮液化させて、前記液相流体として前記液ポンプ(111)側に流出させる放熱器(116)とを有するランキンサイクル(110)であることを特徴とする請求項1に記載の熱輸送装置。 The circuit (110) includes a steam generator (112) that heats the liquid phase fluid pumped from the liquid pump (111) with heat from an external high heat source to form superheated steam;
An expander (113) for recovering power by expansion of the superheated steam flowing out from the steam generator (112);
It is a Rankine cycle (110) having a radiator (116) that condenses and liquefies the superheated steam flowing out from the expander (113) and flows out to the liquid pump (111) side as the liquid phase fluid. The heat transport device according to claim 1.
前記膨張機(113)の軸トルクは、前記発電機(114)で発生される電流から把握されることを特徴とする請求項5に記載の熱輸送装置。 The expander (113) is connected to a generator (114) that is driven by the recovered power to generate power,
The heat transport device according to claim 5, wherein the shaft torque of the expander (113) is grasped from a current generated by the generator (114).
前記膨張機(113)の軸トルクは、前記発電機(114)で発生される電力と回転数とから把握されることを特徴とする請求項5に記載の熱輸送装置。 The expander (113) is connected to a generator (114) that is driven by the recovered power to generate power,
The heat transport device according to claim 5, wherein the shaft torque of the expander (113) is grasped from electric power generated by the generator (114) and a rotational speed.
前記運転状態変更手段は、前記送風機の回転数を可変させることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1つに記載の熱輸送装置。 The radiator (116) includes a blower for supplying cooling air for cooling the superheated steam,
The heat transport device according to any one of claims 1 to 8, wherein the operating state changing unit varies a rotational speed of the blower.
前記液ポンプ(111)、あるいは前記回路(110)内の他の機器(116)の運転特性値、あるいは前記流体の作動特性値から前記液ポンプ(111)に流入する前記流体の過冷却度を把握し、
把握した前記過冷却度が、予め定めた所定過冷却度より低い時に、前記過冷却度を高めるように前記液ポンプ(111)、あるいは前記他の機器(116)の運転状態を変更することを特徴とする熱輸送装置の制御方法。 A control method of a heat transport device having a liquid pump (111) for sucking and pumping a liquid phase fluid in a circuit (110), and transporting heat using the fluid as a medium,
The degree of supercooling of the fluid flowing into the liquid pump (111) from the operating characteristic value of the liquid pump (111) or another device (116) in the circuit (110) or the operating characteristic value of the fluid is determined. Grasp,
Changing the operating state of the liquid pump (111) or the other device (116) to increase the supercooling degree when the grasped supercooling degree is lower than a predetermined supercooling degree. A control method for a heat transport device.
前記蒸気発生器(112)から流出される前記過熱蒸気の膨張により動力を回収する膨張機(113)と、
前記膨張機(113)から流出される前記過熱蒸気を凝縮液化させて、前記液相流体として前記液ポンプ(111)側に流出させる放熱器(116)とを有するランキンサイクル(110)であることを特徴とする請求項12に記載の熱輸送装置の制御方法。 The circuit (110) includes a steam generator (112) that heats the liquid phase fluid pumped from the liquid pump (111) with heat from an external high heat source to form superheated steam;
An expander (113) for recovering power by expansion of the superheated steam flowing out from the steam generator (112);
It is a Rankine cycle (110) having a radiator (116) that condenses and liquefies the superheated steam flowing out from the expander (113) and flows out to the liquid pump (111) side as the liquid phase fluid. The method for controlling a heat transport device according to claim 12.
前記発電機(114)で発生される電流から前記膨張機(113)の軸トルクを把握することを特徴とする請求項16に記載の熱輸送装置の制御方法。 The expander (113) is connected to a generator (114) that is driven by the recovered power to generate power,
The method of controlling a heat transport device according to claim 16, wherein the shaft torque of the expander (113) is grasped from a current generated by the generator (114).
前記発電機(114)で発生される電力と回転数とから前記膨張機(113)の軸トルクを把握することを特徴とする請求項16に記載の熱輸送装置の制御方法。 The expander (113) is connected to a generator (114) that is driven by the recovered power to generate power,
The method for controlling a heat transport device according to claim 16, wherein the shaft torque of the expander (113) is obtained from the electric power and the rotational speed generated by the generator (114).
前記送風機の回転数を可変させることで前記過冷却度を高めることを特徴とする請求項12〜請求項19のいずれか1つに記載の熱輸送装置の制御方法。 The radiator (116) includes a blower for supplying cooling air for cooling the superheated steam,
The method for controlling a heat transport device according to any one of claims 12 to 19, wherein the degree of supercooling is increased by changing a rotation speed of the blower.
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