朗肯循环.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103608548 A (43)申请公布日 2014.02.26 CN 103608548 A (21)申请号 201280030147.4 (22)申请日 2012.06.12 2011-146031 2011.06.30 JP F01K 13/02(2006.01) F01K 23/02(2006.01) F01K 23/10(2006.01) F02G 5/00(2006.01) (71)申请人 株式会社丰田自动织机 地址 日本爱知县 (72)发明人 榎岛史修 井口雅夫 森英文 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 舒艳君 李。

2、洋 (54) 发明名称 朗肯循环 (57) 摘要 本发明提供一种朗肯循环 （101） 。该朗肯循 环 （101）在冷媒的循环路径上依次设置有使冷 媒与废气进行热交换的废气锅炉 （113） 、 膨胀机 （114） 、 冷凝器 （115） 、 以及泵 （111） ， 具备检测从 废气锅炉 （113）流出的冷媒温度的温度传感器 （131） 、 检测流经废气锅炉 （113） 的冷媒压力的压 力传感器 （132） 、 对流向废气锅炉 113 的冷媒流量 进行调节的旁通流路 （3） 和流量调整阀 （130） 、 以 及控制流量调整阀 （130） 的 ECU （140） 。ECU （140） 进行控制， 使。

3、被吸入至膨胀机 （114） 的冷媒的温 度和压力以满足沿着将目标压力设定为使冷媒的 密度随冷媒的温度上升而增加的目标压力线 TPL 的关系的方式而变化。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2013.12.19 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2012/064991 2012.06.12 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/002017 JA 2013.01.03 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 9 页 附图 4 页 按照条约第 19 条修改的权利要求书 1 页 按照条约第 19 条修改的声明或说明 1 页 (19)中华人民共。

4、和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书9页 附图4页 按照条约第19条修改的权利要求书1页 按照条约第19条修改的声明或说明1页 (10)申请公布号 CN 103608548 A CN 103608548 A 1/1 页 2 1. 一种朗肯循环， 该朗肯循环在工作流体的循环路径上依次设置有 ： 使工作流体和热 介质进行热交换的热交换器、 通过使工作流体膨胀而产生驱动力的流体膨胀器、 使工作流 体凝缩的凝缩器、 以及将工作流体输送至所述热交换器的流体压送装置， 该朗肯循环与所 述热交换器中的热介质进行热交换后的工作流体的状态为过热蒸气， 其中， 具备 ： 温度检测器， 。

5、其检测从所述热交换器流出的工作流体的温度 ； 压力检测器， 其检测流经所述热交换器的工作流体的压力 ； 流量调整单元， 其调节流向所述热交换器的工作流体的流量 ； 以及 控制装置， 其控制所述流量调整单元， 所述控制装置将目标压力设定为从所述热交换器流出的工作流体的密度随着由所述 温度检测器检测出的温度的上升而增加， 并控制所述流量调整单元， 以使得所述压力检测 器的检测压力成为所述目标压力。 2. 根据权利要求 1 所述的朗肯循环， 其中， 所述控制装置随着由所述温度检测器检测出的温度的上升来控制所述流量调整单元， 使流向所述热交换器的工作流体的流量增加。 3. 根据权利要求 2 所述的朗肯。

6、循环， 其中， 对所述目标压力设定有上限压力， 控制所述流量调整单元， 以使得在由所述温度检测 器检测出的温度为规定温度以上的情况下， 所述压力检测器的检测压力成为所述上限压 力。 4. 根据权利要求 1 3 中任意一项所述的朗肯循环， 其中， 所述目标压力与从所述热交换器流出的所述工作流体的焓成比例。 5. 根据权利要求 1 4 中任意一项所述的朗肯循环， 其中， 所述流量调整单元为旁路和流量调整阀， 该旁路将从所述流体压送装置向所述热交换器的工作流体的流路与从所述流体膨胀 器向所述流体压送装置的工作流体的流路连通， 该流量调整阀能够调节所述旁路中的工作流体的流量。 6. 根据权利要求 5 。

7、所述的朗肯循环， 其中， 所述旁路在从所述流体膨胀器向所述流体压送装置的工作流体的流路中的所述凝缩 器和所述流体压送装置之间连接。 权 利 要 求 书 CN 103608548 A 2 1/9 页 3 朗肯循环 技术领域 0001 本发明涉及朗肯循环。 背景技术 0002 人们开发出一种利用将从车辆的内燃机排出的热量转换为发电机等的动力的朗 肯循环的技术。 0003 朗肯循环构成包括 ： 通过使包含从内燃机排出的热量的热介质和工作流体进行热 交换来对工作流体进行过热蒸汽化的热交换器、 通过使过热蒸汽状态的工作流体膨胀而得 到动力的膨胀机、 对膨胀的工作流体进行冷却并使其液化的冷凝器、 以及将液。

8、化的工作流 体压送至热交换器的泵等。而且， 膨胀机通过使工作流体膨胀而使涡轮等旋转体旋转， 由 此， 将工作流体膨胀时的能量转换为旋转驱动力， 并将该转换后的旋转驱动力作为动力传 递至发电机等。 0004 例如， 在专利文献 1 中记载有如下的朗肯循环， 即， 在冷媒泵将冷媒 （工作流体） 输 送至膨胀机的流路的中途， 依次配置了使冷媒与内燃机的冷却水进行热交换的第 1 热交换 器、 以及使冷媒与内燃机的废气 （热介质） 进行热交换的第 2 热交换器。在专利文献 1 的朗 肯循环中， 冷媒在第1热交换器中与冷却水进行热交换成为蒸汽之后， 在第2热交换器中与 温度更高的废气进行热交换成为过热蒸汽。

9、， 流入膨胀机。 0005 专利文献 1 ： 日本特开 2011-12625 号公报 0006 在专利文献 1 的朗肯循环中， 废气的温度根据内燃机的负荷， 在大约 200 800之间大幅变动而成为非常高的温度， 所以， 在第 2 热交换器中进行热交换的冷媒随着 废气的温度上升， 吸热量增加而成为高温， 该高温的冷媒被吸入至膨胀机。因此， 在专利文 献 1 的朗肯循环中， 需要对膨胀机、 冷媒的配管等进行耐热设计， 从而存在成本增加这样的 问题。 发明内容 0007 本发明正是为了解决这样的问题而完成的， 其目的在于提供一种在冷媒 （工作流 体） 与废气 （热介质） 的热交换中， 抑制冷媒的温。

10、度相对于废气的温度上升而上升的朗肯循 环。 0008 为了解决上述课题， 本发明的朗肯循环是在工作流体的循环路径中依次设置有 ： 使工作流体与热介质进行热交换的热交换器、 通过使工作流体膨胀而产生驱动力的流体膨 胀器、 使工作流体凝缩的凝缩器、 以及将工作流体输送至热交换器的流体压送装置， 并且与 热交换器中的热介质进行热交换后的工作流体的状态为过热蒸汽的朗肯循环， 在该朗肯循 环中， 具备 ： 温度检测器， 其检测从热交换器流出的工作流体的温度 ； 压力检测器， 其检测 流经热交换器的工作流体的压力 ； 流量调整单元， 其对流向热交换器的工作流体的流量进 行调节 ； 以及控制装置， 其控制流。

11、量调整单元， 其中， 控制装置将目标压力设定为从热交换 器流出的工作流体的密度随着由温度检测器检测出的温度的上升而增加， 并控制流量调整 说 明 书 CN 103608548 A 3 2/9 页 4 单元， 以使得压力检测器的检测压力成为目标压力。 0009 根据本发明的朗肯循环， 在工作流体与热介质的热交换中， 能够抑制工作流体的 温度相对于热交换量的增加而上升。 附图说明 0010 图 1 是表示本发明的实施方式所涉及的朗肯循环以及其周边的构成的示意图。 0011 图 2 是表示图 1 的朗肯循环中的冷媒的状态的 p-h 线图。 0012 图 3 是表示实施方式所涉及的朗肯循环的变形例的图。

12、。 0013 图 4 是表示实施方式所涉及的朗肯循环的另一变形例的图 具体实施方式 0014 以下， 根据附图， 对本发明的实施方式进行说明。 0015 实施方式 0016 首先， 对本发明的实施方式所涉及的朗肯循环 101 以及其周边的构成进行说明。 此外， 在以下实施方式中， 对在安装内燃机即发动机 10 的车辆中使用了朗肯循环情况下的 例子进行说明。 0017 参照图 1， 具备发动机 10 的未图示的车辆具备朗肯循环 101。 0018 朗肯循环 101 形成依次环状连接泵 111、 冷却水锅炉 112、 废气锅炉 113、 膨胀机 114、 冷凝器 115、 接收器 116 以及过冷。

13、却器 117 的循环路径， 该朗肯循环 101 能使作为工作 流体的冷媒 （本实施方式中是 R134a） 流动通过。 0019 泵 111 是通过运转来压送流体的部件， 在本实施方式中压送液体。泵 111 与膨胀 机 114 共有其驱动轴 119。并且， 驱动轴 119 经由电磁离合器 119a， 而与皮带轮 119b 连接。 皮带轮 119b 通过传动皮带 10c， 而与发动机皮带轮 10b 连结， 该发动机皮带轮 10b 与从发 动机 10 延伸的发动机驱动轴 10a 连结。电磁离合器 119a 能够连接或者切断驱动轴 119 和 皮带轮 119b， 并通过与车辆的控制装置亦即 ECU14。

14、0 电连接， 来控制该连接和断开动作。因 此， 泵 111 的转速依存于发动机 10 或者膨胀机 114 的转速。 0020 此处， 泵 111 构成流体压送装置。 0021 另外， 泵 111 的下游侧的吐出口经由流路部 1a 以及 1b， 而与冷却水锅炉 112 的冷 媒入口连通。在冷却水锅炉 112 的内部， 流经发动机 10 的冷却水回路 20 的发动机冷却用 的冷却水和冷媒流动通过， 彼此进行热交换， 由此能够加热冷媒。 0022 此外， 在冷却水回路 20 中， 在从发动机 10 延伸并与发动机 10 一体的水泵 21 连接 的循环流路亦即水循环流路 20a 的中途设置有散热器 2。

15、2， 在水循环流路 20a 的中途分支并 再次与水循环流路 20a 汇合的分支水流路 20b 的中途设置有冷却水锅炉 112。散热器 22 通 过使流经内部的冷却水和周围的空气进行热交换来对冷却水进行冷却。 0023 冷却水锅炉 112 的冷媒出口经由流路部 1c， 而与废气锅炉 113 的冷媒入口连通。 在废气锅炉 113 的内部， 从冷却水锅炉 112 流出的冷媒和发动机 10 的排气系统 30 的废气 流动通过， 彼此进行热交换， 由此， 能够加热冷媒。此外， 废气锅炉 113 被设置在介于排气系 统 30 中的连通发动机 10 与消声器 30b 的排气流路 30a 的中途。 0024 。

16、这里， 废气构成热介质， 废气锅炉 113 构成热交换器。 说 明 书 CN 103608548 A 4 3/9 页 5 0025 废气锅炉 113 的冷媒出口经由流路部 1d， 而与作为流体膨胀器的膨胀机 114 的入 口连通。膨胀机 114 是， 在其内部通过使在废气锅炉 113 中加热后的高温高压的冷媒膨胀 而使驱动轴 119 与涡轮等旋转体一起旋转， 由此利用旋转驱动力获得功的流体设备。另外， 在膨胀机114和泵111之间设置有具有发电功能的交流发电机118， 交流发电机118共有驱 动轴 119。由此， 膨胀机 114 产生的旋转驱动力能够经由旋转轴 119， 一体地驱动交流发电 机。

17、 118 以及泵 111， 另外， 由发动机 10 供给的泵 111 的驱动力能够经由驱动轴 119， 一体地 驱动交流发电机 118 以及膨胀机 114。 0026 此外， 流路部 1a、 1b、 1c、 以及 1d 构成冷媒的高压侧流路即第一流路 1。 0027 另外， 交流发电机 118 与变流器 120 电连接， 并且， 变流器 120 与电池 121 电连接。 而且， 若膨胀机 114 对驱动轴 119 进行驱动使其旋转， 则交流发电机 118 产生交流电流并输 送至变流器120， 变流器120将输送来的交流电流转换成直流电流并供给给电池121来进行 充电。 0028 另外， 膨胀机。

18、 114 的出口经由流路部 2a， 而与冷凝器 115 的入口连通。在冷凝器 115 的内部， 冷媒流动通过并与冷凝器 115 周围的空气进行热交换， 由此能够冷却凝缩冷 媒。 0029 此处， 冷凝器 115 构成凝缩器。 0030 冷凝器 115 的出口经由流路部 2b， 而与接收器 116 的入口连通， 并且， 接收器 116 的出口经由流路部 2c， 而与过冷却器 117 的入口连通。 0031 接收器 116 是内部包含液体的冷媒的气液分离器， 是除去冷媒所包含的冷媒的蒸 汽成分、 水分、 异物等的部件。 0032 在过冷却器 117 的内部， 从接收器 116 输送来的液体的冷媒流。

19、动通过并与过冷却 器 117 周围的空气进行热交换， 由此能够过冷却冷媒。 0033 另外， 过冷却器 117 的出口经由流路部 2d， 而与泵 111 的吸入口连通， 从过冷却器 117 流出的冷媒被吸入至泵 111 并再次被压送， 从而循环朗肯循环 101。 0034 此外， 流路部 2a、 2b、 2c 以及 2d 构成冷媒的低压侧流路即第二流路 2。 0035 另外， 朗肯循环 101 具有将第一流路 1 的流路部 1a 与第二流路 2 连通的旁通流路 3。此外， 在本实施方式中， 旁通流路 3 的一方的端部与第一流路 1 的流路部 1a 和流路部 1b 的连结部连接， 旁通流路 3 。

20、的另一方的端部与第二流路 2 的流路部 2b 连接。并且， 朗肯循 环101在旁通流路3的中途具有流量调整阀130， 该流量调整阀130能够打开或者关闭旁通 流路 3 且能够调节旁通流路 3 的流路截面积。此外， 流量调整阀 130 与 ECU140 电连接从而 控制其动作。 0036 这里， 旁通流路 3 以及流量调整阀 130 构成流量调整单元。 0037 另外， 朗肯循环101在第一流路1的流路部1d中的膨胀机114的入口附近， 具有: 检测流经流路部 1d 的冷媒的温度的温度传感器 131、 和检测流经流路部 1d 的冷媒的压力 的压力传感器 132。温度传感器 131 检测膨胀机 1。

21、14 的入口的冷媒的温度， 即从废气锅炉 113流出的冷媒的温度， 并向电连接的ECU140发送所检测出的冷媒的温度信息。 另外， 压力 传感器 132 检测膨胀机 114 的入口的冷媒的压力， 即流经废气锅炉 113 的冷媒的压力， 并向 电连接的 ECU140 发送所检测出的冷媒的压力信息。此外， 在第一流路 1 的流路部 1a 1d 中， 与流量调整阀 130 的打开以及关闭无关， 冷媒的压力在各流路部之间相等， 所以也可以 说 明 书 CN 103608548 A 5 4/9 页 6 将压力传感器 132 设置于流路部 1a 1c 的任意一方。 0038 这里， 温度传感器 131 构。

22、成温度检测器， 压力传感器 132 构成压力检测器。 0039 接下来， 对该发明的实施方式所涉及的朗肯循环 101 的动作进行说明。 0040 参照图 1， 在发动机 10 的运转中， 水泵 21 也运转来压送冷却水。从发动机 10 向外 部压送的冷却水在冷却水回路 20 中， 以流经冷却水锅炉 112 以及散热器 22 并再次返回发 动机 10 的方式进行循环。 0041 另外， 从运转中的发动机 10 向排气系统 30 排出废气。排出的废气流经废气锅炉 113 的内部后， 从消声器 30b 被排出至车辆的外部。 0042 另外， 当发动机 10 运转时， ECU140 使电磁离合器 11。

23、9a 连接。由此， 发动机 10 的 旋转驱动力经由发动机驱动轴10a、 发动机皮带轮10b、 传动皮带10c、 皮带轮119b以及电磁 离合器 119a， 而传递至驱动轴 119， 由此， 驱动轴 119 一体地驱动泵 111、 交流发电机 118 以 及膨胀机 114。 0043 驱动的泵 111 将液体状态的冷媒向冷却水锅炉 112 压送， 另外， 被驱动的膨胀机 114 通过使涡轮等旋转体旋转， 来对第一流路 1 的流路部 1d 的冷媒进行降压并输送至第二 流路 2 的流路部 2a。此外， 冷媒通过被泵 111 压送而受到隔热加压作用。 0044 被泵111压送的液体状态的冷媒通过流路。

24、部1a以及1b而流入到冷却水锅炉112， 通过与流经该冷却水锅炉 112 内部的冷却水进行热交换， 被等压加热而升温并流出。此外， 在打开了流量调整阀130的情况下， 流路部1a的冷媒的一部分通过旁通流路3， 与第二流路 2 的流路部 2b 汇合。 0045 从冷却水锅炉 112 流出的冷媒通过流路部 1c 而流入到废气锅炉 113， 通过与流经 该废气锅炉 113 内部的废气进行热交换来进行等压加热而升温， 成为高温高压的过热蒸气 后流出。 0046 并且， 从废气锅炉 113 流出的高温高压的过热蒸气状态的冷媒通过流路部 1d， 被 吸入至膨胀机 114。在膨胀机 114 中， 冷媒利用上。

25、游侧的流路部 1d 与下游侧的流路部 2a 之 间的冷媒的压力差来进行了隔热膨胀之后， 以高温低压的过热蒸气状态流出。 而且， 在膨胀 机 114 中， 冷媒的膨胀能量作为再生能量被转换为旋转能量， 并传递至驱动轴 119。 0047 此外， 传递至驱动轴 119 的再生能量不仅作为旋转驱动力而被供给交流发电机 118 以及泵 111， 也传递至发动机 10 来辅助其旋转驱动。另外， 交流发电机 118 通过施加的 旋转驱动力来运转并生成交流电流， 生成的交流电流由变流器 120 转换为直流电流之后， 向电池 121 充电。 0048 从膨胀机 114 流出的过热蒸气状态的冷媒通过流路部 2a。

26、 而流入到冷凝器 115， 通 过在冷凝器 115 中与周围的空气即外部空气进行热交换来进行等压冷却而凝缩， 成为液体 状态流出。 0049 并且， 从冷凝器115流出的液体状态的冷媒通过流路部2b而流入到接收器116， 并 在储存于接收器 116 的内部的液体冷媒中通过而流出至流路部 2c。冷媒在通过接收器 116 内时， 所含有的冷媒的蒸气成分、 水分以及异物等被除去。 0050 而且， 从接收器116流出的冷媒通过流路部2c而流入到过冷却器117， 通过在过冷 却器 117 中与外部空气进行热交换来进一步进行等压冷却， 成为过冷却液状态而流出至流 路部 2d。并且， 流路部 2d 的冷媒。

27、被吸入至泵 111 并再次进行压送， 循环朗肯循环 101。 说 明 书 CN 103608548 A 6 5/9 页 7 0051 这里， 在图 2 的冷媒的 p-h 线图中表示出在朗肯循环 101 的循环过程中的冷媒的 状态变化。p-h 线图具有将纵轴作为冷媒的压力 （单位为 MPa） ， 将横轴作为冷媒的焓 （单位 为 kJ kg） 的正交坐标系。并且， 在过冷却液区域 SL 中表示出冷媒成为过冷却液状态的 区域， 在湿蒸气区域WS中表示出冷媒成为湿蒸气状态的区域， 在过热蒸气区域SS中表示出 冷媒成为过热蒸气状态的区域。而且， 在过冷却液区域 SL 与湿蒸气区域 WS 的边界表示有 饱。

28、和液线 ， 在湿蒸气区域 WS 与过热蒸气区域 SS 的边界表示有干饱和蒸气线 。 0052 并且， 在图 2 中， 使在发动机 10（参照图 1） 负荷是中度且朗肯循环 101 运转中的 废气温度为平均的状态 （例如大约 500 600左右） 下的朗肯循环 101 进行循环的冷媒的 状态变化， 沿着呈以点 A、 B、 C 以及 D 为顶点的梯形形状的周期 S 而进行。 0053 同时参照图 1， 在周期 S 中， 从点 A 到点 B 的工序表示基于泵 111 压送的冷媒的隔 热加压工序。 在该工序中， 使冷媒的压力从压力Pa上升至压力Pb， 并且使冷媒的温度上升， 其状态在过冷却液区域 SL。

29、 内维持液体状态 （过冷却液状态） 。 0054 在从点 B 到点 C 的工序中， 从点 B 到点 E 的工序表示冷却水锅炉 112 中的等压加 热工序， 从点 E 到点 C 的工序表示废气锅炉 113 中的等压加热工序。在从点 B 到点 E 的工 序中， 通过冷媒与冷却水的热交换而将冷媒的压力维持在 Pb 的同时使其温度上升， 在从点 E 到点 C 的工序中， 通过冷媒与废气的热交换而将冷媒的压力维持在 Pb 的同时使其温度继 续上升， 成为温度 T0。此外， 温度 T0在本实施方式中为 120。此时， 冷媒的状态在从点 B 到点 E 的工序中， 在过冷却液区域 SL 内维持过冷却液状态， 。

30、在从点 E 到点 C 的工序中， 从过 冷却液区域 SL 内的过冷却液状态经过湿蒸气区域 WS， 变化为过热蒸气区域 SS 内的过热蒸 气状态。 0055 从点 C 到点 D 的工序表示由膨胀机 114 进行的隔热膨胀工序。在该工序中， 使冷 媒的压力从压力Pb下降至压力Pa， 并且使冷媒的温度降低， 其状态在过热蒸气区域SS内维 持过热蒸气状态。 0056 在从点 D 到点 A 的工序中， 从点 D 到点 F 的工序表示冷凝器 115 中的等压冷却工 序， 从点 F 到点 A 的工序表示过冷却器 117 中的等压冷却工序。在从点 D 到点 F 的工序中， 通过冷媒与外部空气的热交换而将冷媒的。

31、压力维持在Pa的同时使其温度下降， 在从点F到 点A的工序中， 通过冷媒与外部空气的热交换而将冷媒的压力维持在Pa的同时使其温度继 续下降。此时， 冷媒的状态在从点 D 到点 F 的工序中从过热蒸气区域 SS 内的过热蒸气状态 变化为饱和液， 在从点 F 到点 A 的工序中， 从饱和液变化为过冷却液区域 SL 内的过冷却液 状态。 0057 另外， 若发动机 10 的负荷变高而使废气的热量增大导致温度上升， 则在废气锅炉 113 中冷媒从废气吸收的热量增加， 与废气进行热交换之后的冷媒的焓增加。而且， 由于泵 111 以及膨胀机 114 的转速与发动机 10 连动而为固定， 所以废气锅炉 11。

32、3 中进行热交换之 后处于点 C 的冷媒的状态例如在通过点 C 的等密度线 （等比体积线） d0 上要向焓的增加方 向， 即温度的上升方向即点 C1 变化。在从点 C 向点 C1 的状态变化中， 温度上升较大。因 此， 在朗肯循环 101 中， 为了抑制废气锅炉 113 中进行热交换后的冷媒即被吸入至膨胀机 114 的冷媒的温度相对于废气的温度上升而上升， 并减少施加给膨胀机 114 的热量， 进行如 下那样的控制。 0058 此外， 图 2 的等密度线 d0、 d1、 d2、 d3、 d4 以及 d5 随着从 d0 向 d5， 其密度变大， 但 说 明 书 CN 103608548 A 7 。

33、6/9 页 8 是与此相反地比体积变小。另外， 图 2 的曲线 T0表示温度 T0的等温线。等温度线随着从等 温线 T0向等温线 T1、 T2、 T3、 T4、 T5、 T6、 T7， 其温度以每 10升高， 随着从等温线 T0向等温线 T-1、 T-2、 T-3、 T-4、 T-5， 其温度以每 10降低。 0059 此时， ECU140 进行控制， 以使得在废气锅炉 113 中进行热交换后的冷媒的温度以 及流经废气锅炉 113 的冷媒的压力， 即被吸入至膨胀机 114 的冷媒的温度以及压力以满足 沿目标压力线 TPL 的关系的方式而变化。即， ECU140 通过与被吸入至膨胀机 114 的。

34、冷媒的 温度对应地调节被吸入至膨胀机 114 的冷媒的压力来进行控制， 以使得冷媒的温度以及压 力满足沿目标压力线 TPL 的关系。当如上所述那样， 在废气锅炉 113 中冷媒从废气吸收的 热量增加， 使冷媒的状态要从点 C 向点 C1 变化时， 根据 ECU140 的控制， 冷媒状态从点 C 向 点 C1 变化。在点 C1 的冷媒与点 C1 的情况相比， 焓较小且冷媒温度较低， 但是为了将压 力控制地较高而使冷媒流量变大， 冷媒 （工作流体） 从废气 （热介质） 获得的热量与点 C1 的 情况几乎相等。 0060 此外， 目标压力线 TPL 是被设定为冷媒密度随着冷媒的温度上升而变大的直线。。

35、 目标压力与冷媒的焓成比例。即使在发动机 10 为低负荷且废气温度较低的状态 （靠近图 2 的目标压力线 TPL 上的左端） 下， 目标压力线 TPL 也被决定为位于过热蒸气区域 SS。另外， 若随着温度上升的冷媒密度增加量 （冷媒的流量增加） 较小， 则本发明的效果变小， 若过于 大， 则容易摆动而难以控制。 0061 如上述那样， 在温度以及压力满足沿着目标压力线 TPL 的关系的控制中， 与不存 在温度以及压力满足沿着等密度线d0的关系的控制 （过程） 的状态相比， 使冷媒压力随着冷 媒温度的上升而上升的比例增大， 因此， 为了使流经废气锅炉 113 的冷媒的密度随着冷媒 温度的上升而增。

36、大， 使冷媒流量增大。由此， 抑制了废气锅炉 113 中进行热交换后的冷媒的 温度相对于废气的热量的增加而上升。 0062 而且， ECU140 使用流路部 1d 中的膨胀机 114 的入口的温度传感器 131 检测出的 冷媒温度以及压力传感器 132 检测出的冷媒压力， 并调节流量调整阀 130 而控制旁通流路 3 的冷媒流量， 由此来进行控制， 以使得被吸入至膨胀机 114 的冷媒的温度以及压力与目标 压力线 TPL 一致。 0063 具体而言， ECU140 中预先存储有相对于温度传感器 131 检测出的温度的冷媒的目 标压力 （目标压力线 TPL） 。而且， ECU140 调节流量调整。

37、阀 130， 以使得压力传感器 132 检测 出的检测压力成为目标压力。即， ECU140 在压力传感器 132 的检测压力比目标压力低的情 况下， 通过减少流量调整阀 130 的开度而增加流路部 1d 的冷媒流量， 来使流路部 1d 的冷媒 压力 （被吸入至膨胀机 114 的冷媒压力） 上升。另外， ECU140 在压力传感器 132 的检测压力 比目标压力高的情况下， 通过增大流量调整阀 130 的开度而减少流路部 1d 的冷媒流量， 来 使流路部 1d 的冷媒压力 （被吸入至膨胀机 114 的冷媒压力） 降低。并且， ECU140 与随着时 间流逝从温度传感器 131 取得的温度实时对应。

38、地控制上述冷媒压力。 0064 此外， ECU140 也可以根据点 C 的冷媒的温度等来计算目标压力线 TPL。 0065 另外， 也可以在朗肯循环101中设定上限压力Pc， 来作为高压侧流路即第一流路1 的流路配管、 和第一流路 1 上的构成部件即膨胀机 114、 冷却水锅炉 112 以及废气锅炉 113 等的设计上限压力。在该情况下， 若冷媒温度上升至在目标压力线 TPL 中与上限压力 Pc 对 应的温度 T5 以上， 则如虚线 TPL 那样， 目标压力被固定为上限压力 Pc。 说 明 书 CN 103608548 A 8 7/9 页 9 0066 另外， 在废气的温度降低， 且被吸入至膨。

39、胀机114的冷媒的温度比在点C中的温度 T0降低的情况下， ECU140 也控制压力传感器 132 中的冷媒压力， 以使得与温度传感器 131 中的降低的冷媒温度对应地， 使冷媒的温度以及压力的关系沿着目标压力线 TPL 变化。在 温度以及压力满足沿着目标压力线 TPL 的关系的控制中， 与温度以及压力满足等密度线 d0 的关系并且冷媒温度降低的冷媒状态相比， ECU140 为了随着冷媒温度的降低而使流经废气 锅炉 113 的冷媒的密度降低， 使冷媒流量减少。因此， 抑制了废气锅炉 113 中进行热交换后 的冷媒的温度相对于废气的热量的降低而降低， 并且抑制了膨胀机 114 中的液体回流。 0。

40、067 如上述那样， 该发明的实施方式所涉及的朗肯循环 101 是在冷媒的循环路径依次 设置有使冷媒和废气进行热交换的废气锅炉 113、 通过使冷媒膨胀来产生驱动力的膨胀机 114、 使冷媒凝缩的冷凝器 115、 以及将冷媒输送至废气锅炉 113 的泵 111， 并且与废气锅炉 113中的废气进行热交换后的冷媒的状态为过热蒸气。 朗肯循环101具备 ： 温度传感器131， 其检测从废气锅炉 113 流出的冷媒的温度 ； 压力传感器 132， 其检测流经废气锅炉 113 的冷 媒的压力 ； 旁通流路 3 和流量调整阀 130， 它们调节流向废气锅炉 113 的冷媒的流量 ； 以及 ECU140，。

41、 其控制流量调整阀 130。ECU140 控制流量调整阀 130， 以使得在温度传感器 131 的 检测温度上升的情况下， 冷媒密度随着冷媒的温度上升而变大。 0068 此时， 在废气锅炉 113 中进行热交换后的过热蒸气状态的冷媒， 随着进行热交换 的废气的温度上升， 吸热 （焓） 变多， 伴随于此， 被吸入至膨胀机 114 的冷媒的压力以及温度 要沿着过热蒸气区域 SS 内的等密度线 d0 向增加的方向变动。ECU140 进行控制， 以使得被 吸入至膨胀机 114 的冷媒的温度和压力以满足沿着将目标压力设定为冷媒密度随着冷媒 的温度上升而变大的目标压力线 TPL 的关系的方式而变化。由此，。

42、 在废气的温度上升的情 况下， 为了使冷媒的密度上升， 以增加流经废气锅炉 113 的冷媒流量的方式进行控制， 所以 能够抑制冷媒温度的上升并且增大来自废气锅炉113中的废气的吸热量。 即， 朗肯循环101 在冷媒和废气的热交换中， 能够抑制冷媒的温度相对于废气的温度上升 （热交换量的增加） 而上升。 0069 另外， 在朗肯循环 101 中， ECU140 控制流量调整阀 130， 以使得在温度传感器 131 的检测温度降低的情况下， 冷媒密度随着冷媒的温度降低而降低。 此时， ECU140控制为被吸 入至膨胀机 114 的冷媒的温度和压力以满足沿着目标压力线 TPL 的关系的方式而变化。由。

43、 此， 抑制了废气锅炉 113 中进行热交换后的冷媒的温度相对于废气的热量的降低而降低， 并抑制了膨胀机 114 中的液体回流。 0070 另外， 在朗肯循环 101 中， ECU140 控制流经废气锅炉 113 的冷媒流量， 以使得在温 度传感器 131 的检测温度上升至与上限压力 Pc 对应的温度 T5 以上的情况下， 压力传感器 132 的检测压力维持上限压力 Pc， 从而降低冷媒密度。由此， 能够防止高压侧流路即第一流 路 1 的流路配管、 和第一流路 1 上的构成部件即膨胀机 114、 冷却水锅炉 112、 以及废气锅炉 113 等处于异常高压中。 0071 另外， 在朗肯循环 10。

44、1 中， 旁通流路 3 将从泵 111 向废气锅炉 113 的冷媒的流路部 1a 与从膨胀机 114 向泵 111 的冷媒的第二流路 2 连通。由此， 在废气锅炉 113 中加热的冷 媒全部流入到膨胀机114中， 所以在废气锅炉113中获取的冷媒的热能不会在中途被废弃， 而能够在膨胀机 114 中转换为膨胀能量来利用。因此， 朗肯循环 101 能够有效地利用在废 气锅炉 113 中获取的热能。 说 明 书 CN 103608548 A 9 8/9 页 10 0072 并且， 在朗肯循环 101 中， 旁通流路 3 在从膨胀机 114 向泵 111 的冷媒的第二流路 2 中的冷凝器 115 和泵。

45、 111 之间连接。由此， 流经旁通流路 3 的冷媒流入至冷凝器 115 的下 游， 所以不使冷凝器 115 中的压损增加， 而能够抑制膨胀机 114 和冷凝器 115 之间的流路部 2a 中的冷媒的压力的上升。由此， 能够确保膨胀机 114 的上游侧的流路部 1d 和下游侧的 流路部 2a 之间的冷媒的差压较高， 所以能够充分地确保在膨胀机 114 中获得的再生能量。 另外， 在冷凝器 115 和过冷却器 117 之间连接的旁通流路 3 能够防止在使过冷却器 117 和 泵 111 之间的流路部 2d 绕开流路部 1a 的情况下产生的泵气蚀 （冷媒起泡） 。另外， 在冷凝 器 115 和泵 。

46、111 之间连接的旁通流路 3 能够防止在使膨胀机 114 以及冷凝器 115 之间的流 路部 2a 绕开流路部 1a 的情况下引起的的流入冷凝器 115 的冷媒的温度降低， 能够抑制由 于流入冷媒的温度降低导致的冷凝器 115 中的放热量的降低。该冷凝器 115 中的放热量的 降低使第二流路2的压力上升， 并使膨胀机114的上游侧的流路部1d和下游侧的流路部2a 之间的冷媒的差压降低， 从而使膨胀机 114 中得到的再生能量降低。 0073 虽然在实施方式的朗肯循环 101 中， 目标压力线 TPL 为目标压力与冷媒的焓成比 例的直线， 但是并不局限于直线。 0074 另外， 在实施方式中，。

47、 通过使用流量调整阀 130 来调节旁通流路 3 的流路截面积， 从而调节了压力传感器 132 的检测压力 （流经废气锅炉 113 的冷媒的压力） ， 但是并不局限 于此。 0075 如图3所示的朗肯循环201那样， 泵111也可以不与发动机10、 交流发电机118以 及膨胀机 114 连结， 而通过电动机 222 来驱动。在该情况下， 通过控制电动机 222 的转速来 调节泵 111 的转速， 由此能够调节压力传感器 132 的检测压力。此时， 膨胀机 114 的驱动轴 114a 和通过发动机 10 驱动而旋转的皮带轮 119b 经由电磁离合器 119a 连结， 并且， 交流发 电机 118。

48、 共有驱动轴 114a。 0076 另外， 如图4所示的朗肯循环301那样， 也可以是， 泵111不与发动机10、 交流发电 机 118 以及膨胀机 114 连结而通过电动机 222 来驱动， 膨胀机 114 以及交流发电机 118 不 与发动机 10 连结而通过驱动轴 114a 相互连结。此时， 通过调节电动机 222 的转速， 来调节 泵 111 的转速， 或者， 控制交流发电机 118 的负荷来调节膨胀机 114 的转速， 由此能够调节 压力传感器 132 的检测压力。 0077 另外， 也可以使膨胀机 114 成为能够任意地变更其吸入容积的部件。通过变更吸 入容积， 膨胀机 114 输。

49、送的冷媒的流量 （体积流量） 被改变， 由此， 膨胀机 114 的上游侧流路 的冷媒压力被改变， 所以能够调节压力传感器 132 的检测压力。 0078 另外， 在实施方式的朗肯循环 101 中， 旁通流路 3 将第一流路 1 的流路部 1a 与第 二流路 2 的流路部 2b 连通， 但是并不局限于此。旁通流路 3 也可以相对于第二流路 2， 与流 路部 2a、 2c 以及 2d 的任意一个连接。 0079 另外， 在实施方式的朗肯循环 101 中， 旁通流路 3 也可以为多个。 0080 另外， 实施方式的朗肯循环 101 具备冷却水锅炉 112 和废气锅炉 113 这两个热交 换器， 但是并不局限于此， 也可以具备三个以上。朗肯循环 101 也可以具备空调的冷媒与朗 肯循环 101 的冷媒的热交换器， 还可以具备在混合动力汽车中使用的电动机的冷却水与朗 肯循环 101 的冷媒的热交换器。 0081 符号说明 说 。