(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両エンジン(101)用の廃熱回収システム(100)であって、
流体供給源(104)と、
前記流体供給源(104)からの流体に、前記車両エンジン(101)からの廃熱を伝達して、流体を過熱蒸気に加熱するように構成された１以上の蒸発器(120、121)と、
凝縮器(134)と、
１以上の蒸発器(120、121)の出口及び前記凝縮器(134)の入口に流体連通した膨張器(129)をバイパスするバイパス回路(130)であって、前記膨張器(129)は前記車両エンジン(101)の適切な要素に結合されて、車両エンジン(101)に動力を加えるバイパス回路(130)と、
前記流体供給源(104)及びバイパス回路(130)と流体連通し、前記バイパス回路(130)内の過熱蒸気を冷却するために、前記流体供給源(104)からの流体を前記バイパス回路(130)内に注入するように構成された注入ポート(465)とを備え、
前記廃熱回収システム(100)は、廃熱回収システム(100)内の１以上のパラメータに基づいて、前記バイパス回路(130)内に流体を注入するように構成され、
前記パラメータは車両エンジン(101)のパワー出力である、廃熱回収システム(100)。
【請求項２】
前記パラメータは、廃熱回収システム(100)内の温度である、請求項１に記載の廃熱回収システム。
【請求項３】
システムは、前記バイパス回路を通る流れを制御するように構成された蒸気制御モジュールを備え、前記パラメータは該蒸気制御モジュール(103)のパラメータである、請求項１に記載の廃熱回収システム。
【請求項４】
エンジン用の廃熱回収システム(100)であって、
流体供給源(104)と、
前記流体供給源(104)と流体連通し、前記エンジン(101)からの廃熱を受け取る(120、121)と、
バイパスバルブ(128)であって、
１以上の蒸発器(120、121)の出口と流体連通した入口ポート(127)と、
膨張器(129)と流体連通した第１の出口ポート(158)と、
凝縮器(134)と流体連通した第２の出口ポート(157)とを含んだバイパスバルブ(128)を備え、
前記第２の出口ポート(157)は、前記流体供給源(104)と流体連通した注入ポート(465)を含み、
前記注入ポートは、廃熱回収システム(100)内の１以上のパラメータに基づいて、前記流体供給源(104)から注入ポート(465)への冷却流体を受け入れる、廃熱回収システム(100)。
【請求項５】
更に、
互いに並列に位置する２以上の蒸発器(120、121)と、
前記流体供給源(104)と流体連通する入口ポート(115)と、２以上の蒸発器(120、121)の第１の蒸発器(120)と流体連通する第１の出口ポート(116)と、２以上の蒸発器(120、121)の第２の蒸発器(121)と流体連通する第２の出口ポート(117)とを含み、流体供給源(104)と２以上の蒸発器(120、121)の１以上の蒸発器との間の流体連通経路を選択的に付与するバルブモジュール(114)とを備える、請求項４に記載の廃熱回収システム(100)。
【請求項６】
前記バルブモジュール(114)は、前記流体供給源(104)と第１の蒸発器(120)との間に選択的に流体連通経路を付与する第１の液体制御バルブ(118)と、前記流体供給源(104)と第２の蒸発器(121)との間に選択的に流体連通経路を付与する第２の液体制御バルブ(119)とを備える、請求項５に記載の廃熱回収システム(100)。
【請求項７】
前記第１及び第２の液体制御バルブ(118、119)は、比例ニードルバルブを備える、請求項６に記載の廃熱回収システム(100)。
【請求項８】
更に、前記バルブモジュール(114)のハウジング(214)内に位置して、前記比例ニードルバルブのバルブ部材(245)と実質的に流体が漏れないシールを形成する１以上のブッシング(346)を備える、請求項７に記載の廃熱回収システム(100)。
【請求項９】
更に、第２の出口ポート(157)内に位置するベンチュリ管(132)を備える、請求項４に記載の廃熱回収システム(100)。
【請求項１０】
廃熱回収システムを用いて、車両エンジンから廃熱を回収する方法であって、
１以上の蒸発器を用いて前記車両エンジンから廃熱と共に過熱蒸気を生成する工程と、
１以上の蒸発器と、膨張器又は該膨張器をバイパスするバイパス回路の何れかとの間に流体が連通する流路を選択的に付与し、注入ポートを含む蒸気制御モジュールを用いる工程と、
前記廃熱回収システム又は車両エンジン内の１以上のパラメータに基づいて、流体供給源から注入ポートを介した流体を用いて、バイパス回路内の過熱蒸気を冷却する工程を備え、
前記パラメータは車両エンジンのパワー出力である、方法。
【請求項１１】
前記パラメータは、前記廃熱回収システム内の温度である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記パラメータは、バイパス回路を介して流れを制御するように構成された蒸気制御モジュールのパラメータである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記パラメータは、前記廃熱回収システム内の圧力である、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下で説明する実施形態は、廃熱回収システムに関し、より詳細には乗物の廃熱回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃（IC）エンジンは、世界中で、主に自動車において使用されている。ICエンジンは、知られている石油製品の最大の消費物の1つとなる。ICエンジンによって消費される大量の石油製品およびICエンジンから排出されるガスにより、数多くの規制官庁が、車両の最小限の平均燃費を要求すると共に、車両から排出される有害物質の量を抑える法規を執行している、または法規を執行する過程にある。
【０００３】
車両排気物を低減しようとする初期の試みは、排気ガス処理に重点を置いていた。例えば、初期の試みは、排気ガス中の窒素酸化物（NOx）の選択的触媒還元（SCR）をもたらすために、排気ガスが触媒を通過する前にこのガス流内に試薬を導入していた。追加的に、多くの車両は、現在では、排気ガスの少なくとも一部を再循環させる排気ガス再循環（EGR）システムを含んでいる。EGRは、車両の有害な排出物を低減するが、これはまた、車両の燃費を低減させることも多い。
【０００４】
SCRおよびEGRの使用は、排気流における排出物問題を低減する上で効果的であるが、車両の燃費および燃料消費を改善する上ではほとんど役に立たない。執行される法規が厳しくなるほど、多くの製造者は、その焦点をICエンジンの燃費を向上させることに向けてきた。ICエンジンの燃料燃焼によって生み出されるエネルギーの約30〜40パーセントしか機械的動力に転換していないことが、一般に知られている。残りのエネルギーの多くは、熱の形で失われている。したがって、自動車産業における焦点の１つの特定の領域は、ランキン（Rankine）サイクルを用いて、ICエンジンによって生成された熱の一部を回収するものである。
【０００５】
これらの従来技術の試みは車両の効率性を改良しているが、これらは、作用流体および作用流体の温度の適切な制御を欠いている。例えば、米国特許第4,031,705号明細書は、ICエンジンの排気およびICエンジンの冷却回路、すなわちICエンジンのラジエータからの熱を用いて作用流体を加熱する熱回収システムを開示している。従って、‘705特許は多数の熱源を用いるが、熱が引き出される箇所を適切に制御する方法はない。これは問題である、何故なら熱源への作動流体の不十分な流れは熱回収システムの全体的な効率を低減させ、及び/又は湿った蒸気が膨張器に供給される結果となるからである。
【０００６】
‘705特許に関する更なる問題は、バイパス回路が、蒸気を凝縮器内に直接向けることである。これは、通常、低い温度および／または圧力蒸気では問題ではないが、温度および／または圧力が増大するにつれて、過熱された蒸気を受け入れることによって引き起こされる凝縮器への衝撃が、凝縮器の平均寿命を短縮する可能性がある。
【０００７】
以下に記載された実施形態はこれら及び他の問題を克服し、当該技術分野における進歩が達成される。以下に記載された実施形態は２以上の蒸発器間の作動流体の流れを選択的に制御するバルブモジュールを含むエンジン用の廃熱回収システムを開示している。更に、以下に記載された実施形態は、凝縮器に達する前に過熱した作動流体を冷却して、凝縮器が被る熱ショックを幾分か緩和し減じるバイパスシステムを含む。
【発明の概要】
【０００８】
発明の要約
一実施形態に従って、エンジン用の廃熱回収システムが提供される。廃熱回収システムは、流体供給源及び互いに並列に位置してエンジンから排熱を受け取る２以上の蒸発器を備える。実施形態に従って、廃熱回収システムは更に、流体供給源と流体連通可能な入口ポートと、２以上の蒸発器の第１の蒸発器と流体連通可能な第１の出口ポートと、２以上の蒸発器の第２の蒸発器と流体連通可能で、流体供給源と２以上の蒸発器の１以上の蒸発器との間で流体連通経路を選択的に付与する第２の出口ポートを含むバルブモジュールを備える。
実施形態に従って、膨張器は２以上の蒸発器の出口と流体連通し、凝縮器は膨張器の出口と流体供給源の入口と流体連通している。
【０００９】
他の実施形態に従って、エンジン用の廃熱回収システムが提供される。廃熱回収システムは、流体供給源及び該流体供給源と流体連通可能で、エンジンから廃熱を受け取る１以上の蒸発器を備える。実施形態に従って、廃熱回収システムはまた、バイパスバルブを含む。該バイパスバルブは１以上の蒸発器の出口と流体連通可能な入口ポートを含む。バイパスバルブは更に、膨張器と流体連通可能な第１の出口ポートと、凝縮器と流体連通可能な第２の出口ポートを含み、第２の出口ポートは流体供給源と流体連通可能な注入ポートを含む。
【００１０】
実施形態に従って、エンジン用の廃熱回収システムが提供される。廃熱回収システムはエンジンから廃熱を流体供給源からの流体に移すように構成された１以上の蒸発器を備え、エンジンは流体と共に廃熱を生成する。
実施形態に従って、エンジン用の廃熱回収システムが提供される。廃熱回収システムはエンジンから廃熱を流体供給源からの流体に移して、該流体を過熱蒸気に加熱するように構成された１以上の蒸発器を備えている。廃熱回収システムは、１以上の蒸発器の出口と流体連通可能なバイパス回路と、凝縮器上の入口を含む。廃熱回収システムは更に、流体供給源と流体連通可能な注入ポートとバイパス回路を含み、流体供給源からの流体は廃熱回収システム又はエンジン内のパラメータに基づいてバイパス回路内の過熱された蒸気を冷却する。
【００１１】
実施形態に従って、エンジンから廃熱を回収する方法が提供される。方法は、エンジンから廃熱を受け取る並列に位置する２以上の蒸発器に流体供給源から流体を選択的に供給する工程を含む。実施形態に従って、方法は更に流体のエネルギーの少なくとも一部を機械的なエネルギーに変換する膨張器に２以上の蒸発器の１以上の蒸発器から流体を出力する工程を備える。実施形態に従って、方法は更に、流体供給源と流体連通可能な凝縮器に膨張器から流体を出力する工程を備える。
【００１２】
実施形態に従って、エンジンから廃熱を回収する方法が提供される。方法は流体供給源からの流体からエンジンを用いて廃熱を生成し、エンジンからの該廃熱を１以上の蒸発器を用いて流体供給源からの流体に移す工程を備える。
廃熱回収システムを用いてエンジンから廃熱を回収する方法は、１以上の蒸発器を用いてエンジンから廃熱と共に過熱蒸気を生成し、廃熱回収システム又はエンジン内のパラメータに基づいて流体供給源からの流体を用いて過熱蒸気を冷却する工程を備えている。
【００１３】
態様
一態様によれば、エンジン用の廃熱回収システムは、
流体供給源と、
互いに並列に位置してエンジンから廃熱を受け取る２以上の蒸発器と、
流体供給源と流体連通する入口ポートと、２以上の蒸発器の第１の蒸発器と流体連通する第１の出口ポートと、２以上の蒸発器の第２の蒸発器と流体連通する第２の出口ポートとを含み、流体供給源と２以上の蒸発器の１以上の蒸発器との間の流体連通経路を選択的に付与するバルブモジュールと、
２以上の蒸発器の出口と流体連通した膨張器と、
膨張器の出口と流体供給源の入口と流体連通した凝縮器とを備える。
【００１４】
バルブモジュールは、流体供給源と第１の蒸発器との間に選択的に流体連通経路を付与する第１の液体制御バルブと、流体供給源と第２の蒸発器との間に選択的に流体連通経路を付与する第２の液体制御バルブとを備えるのが好ましい。
第１及び第２の液体制御バルブは、比例バルブを備えるのが好ましい。
第１及び第２の液体制御バルブは、比例ニードルバルブを備えるのが好ましい。
【００１５】
廃熱回収システムは更に、バルブモジュールのハウジング内に位置して、比例ニードルバルブのバルブ部材と実質的に流体が漏れないシールを形成する１以上のブッシングを備えるのが好ましい。
バルブ部材は、最大径を有して最小径に向かって下向きに傾くテーパ付きニードルを備えるのが好ましい。
廃熱回収システムは更に、バルブ部材とハウジングの間に実質的に流体が漏れないシールを形成するエラストマーシール部材を備え、ハウジングはバルブ部材と１以上のブッシングとの間の実質的に流体が漏れないシールの外側であるのが好ましい。
【００１６】
廃熱回収システムは更に、バルブモジュールに並列な圧力制御バルブを備えるのが好ましい。
廃熱回収システムは更に、２以上の蒸発器と膨張器の間に位置して、２以上の蒸発器と膨張器との間、又は２以上の蒸発器とバイパス回路との間に流体連通経路を選択的に付与する蒸気制御モジュールを備えるのが好ましい。
蒸気制御モジュールは、２以上の蒸発器と流体連通した入口ポートと、バイパス回路と流体連通し入口ポートと選択的に流体連通する第２の流体ポートと、膨張器と流体連通し入口ポートと選択的に流体連通する第３の流体ポートとを備えるバイパスバルブを備えるのが好ましい。
【００１７】
バイパスバルブは、バイパスバルブを第１の位置から第２の位置に駆動するパイロットバルブアクチュエータを備えるのが好ましい。
パイロットバルブアクチュエータは、パイロット供給バルブを介して流体供給源と選択的に流体連通するのが好ましい。
廃熱回収システムは更に、第２の流体ポートに流体連通し過熱低減制御バルブを介して流体供給源と選択的に流体連通する注入ポートを備えるのが好ましい。
廃熱回収システムは更に、第２の流体ポート内に位置するベンチュリ管を備えるのが好ましい。
【００１８】
他の態様に従って、エンジン用の廃熱回収システムは、
流体供給源と、
該流体供給源と流体連通してエンジンから廃熱を受け取る１以上の蒸発器と、
バイパスバルブを備え、該バイパスバルブは、
１以上の蒸発器の出口と流体連通した入口ポートと、
膨張器と流体連通した第１の出口ポートと、
凝縮器と流体連通し、流体供給源と流体連通した注入ポートを含む第２の出口ポートを含む。
【００１９】
廃熱回収システムは更に、
互いに並列に位置する２以上の蒸発器と、
流体供給源と流体連通する入口ポートと、２以上の蒸発器の第１の蒸発器と流体連通する第１の出口ポートと、２以上の蒸発器の第２の蒸発器と流体連通する第２の出口ポートとを含み、流体供給源と２以上の蒸発器の１以上の蒸発器との間の流体連通経路を選択的に付与するバルブモジュールとを備えるのが好ましい。
バルブモジュールは、流体供給源と第１の蒸発器との間に選択的に流体連通経路を付与する第１の液体制御バルブと、流体供給源と第２の蒸発器との間に選択的に流体連通経路を付与する第２の液体制御バルブとを備えるのが好ましい。
【００２０】
第１及び第２の液体制御バルブは、比例バルブを備えるのが好ましい。
第１及び第２の液体制御バルブは、比例ニードルバルブを備えるのが好ましい。
廃熱回収システムは更に、バルブモジュールのハウジング内に位置して、比例ニードルバルブのバルブ部材と実質的に流体が漏れないシールを形成する１以上のブッシングを備えるのが好ましい。
廃熱回収システムは更に、バルブ部材とハウジングの間に実質的に流体が漏れないシールを形成するエラストマーシール部材を備え、ハウジングはバルブ部材と１以上のブッシングとの間の実質的に流体が漏れないシールの外側であるのが好ましい。
【００２１】
廃熱回収システムは更に、バルブモジュールに並列な圧力制御バルブを備えるのが好ましい。
バイパスバルブは、バイパスバルブを第１の位置から第２の位置に駆動するパイロットバルブアクチュエータを備えるのが好ましい。
パイロットバルブアクチュエータは、パイロット供給バルブを介して流体供給源と選択的に流体連通するのが好ましい。
廃熱回収システムは更に、第２の流体ポート内に位置するベンチュリ管を備えるのが好ましい。
【００２２】
態様に従って、エンジン用の廃熱回収システムは、
エンジンから廃熱を流体供給源からの流体に移すように構成された１以上の蒸発器を備え、エンジンは流体と共に廃熱を生成する。
エンジンは、流体供給源と流体連通しているのが好ましい。
流体供給源は、エンジン用の燃料タンクを備えているのが好ましい。
流体はエンジン用の燃料を含むのが好ましい。
【００２３】
態様に従って、エンジン用の廃熱回収システムは、
エンジンからの廃熱を流体供給源からの流体に移して流体を過熱蒸気に加熱する１以上の蒸発器と、
１以上の蒸発器の出口と凝縮器の入口と流体連通したバイパス回路と、
流体供給源とバイパス回路に流体連通した注入ポートを備え、
流体供給源からの流体は廃熱回収システム又はエンジン内のパラメータに基づいてバイパス回路内の過熱された蒸気を冷却する。
パラメータは、廃熱回収システム内の温度であるのが好ましい。
パラメータは、廃熱回収システム内の圧力であるのが好ましい。
パラメータは、エンジンのパワー出力であるのが好ましい。
パラメータは、蒸気制御モジュールのパラメータであるのが好ましい。
【００２４】
他の態様に従って、エンジンから廃熱を回収する方法は、
エンジンから廃熱を受け取る並列に位置する２以上の蒸発器に流体供給源から流体を選択的に供給する工程と、
流体のエネルギーの少なくとも一部を機械的なエネルギーに変換する膨張器に２以上の蒸発器の１以上の蒸発器から流体を出力する工程と、
流体供給源と流体連通する凝縮器に膨張器から流体を出力する工程を備える。
【００２５】
２以上の蒸発器に流体供給源から流体を選択的に供給する工程は、
流体供給源と２以上の蒸発器の第１の蒸発器との間の流体連通経路を第１の液体制御バルブにて比例的に制御する工程と、
流体供給源と２以上の蒸発器の第２の蒸発器との間の流体連通経路を第２の液体制御バルブにて比例的に制御する工程とを備えるのが好ましい。
比例的な制御は、１以上のブッシングを用いて、実質的に流体が漏れないシールを形成するニードル形のバルブ部材を用いるのが好ましい。
方法は更に、圧力制御バルブを駆動して２以上の蒸発器に付与される流体圧を制御する工程を備えるのが好ましい。
２以上の蒸発器から膨張器に流体を出力する工程は、
２以上の蒸発器に流体連通した流体入口ポートと、膨張器に流体連通した第１の出力ポートと、凝縮器に流体連通した第２の出力ポートを含むバイパスバルブを用いる工程を備えるのが好ましい。
【００２６】
方法は更に、バイパスバルブを第１の位置に駆動して流体入口ポートと第２の出力ポート間の流体連通経路を開く工程を備えるのが好ましい。
方法は更に、流体供給源から第２の出口ポートに流体を注入する工程を備えるのが好ましい。
方法は更に、バイパスバルブを第２の位置に駆動して、流体供給源とバイパスバルブのパイロットバルブアクチュエータ間の流体連通経路を開くことにより、流体入口ポートと第１の出口ポート間の流体連通経路を開く工程を備えるのが好ましい。
【００２７】
他の態様に従って、エンジンから廃熱を回収する方法は、
エンジンを用いて、流体供給源からの流体から廃熱を生成する工程と、
１以上の蒸発器を用いて、エンジンからの廃熱を流体供給源からの流体に移す工程を備える。
流体はエンジン用の燃料であるのが好ましい。
そのような構成により、熱生成及び熱移送の両方の目的について、１つの流体の利便性を提案する。また、作動流体が機能停止し易い箇所での作動流体の処理の便利な機構も提案する。
【００２８】
他の態様に従って、廃熱回収システムを用いてエンジンから廃熱を回収する方法は、
エンジンからの廃熱を用いて１以上の蒸発器にて過熱蒸気を生成する工程と、
廃熱回収システム又はエンジン内のパラメータに基づいて、流体供給源からの流体にて過熱された蒸気を冷却する工程を備える。
パラメータは、廃熱回収システム内の温度であるのが好ましい。
パラメータは、エンジンのパワー出力であるのが好ましい。
パラメータは、蒸気制御モジュールのパラメータであるのが好ましい。
前記の態様の各々において、エンジンは内燃エンジンである。
内燃エンジンは、レシプロピストンエンジンであるのが好ましい。
内燃エンジンは、乗物に取り付けられ、又は乗物を駆動するように構成されているのが好ましい。
内燃エンジンは、ハイウエイサイクルに従って、作動するように構成されているのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】一実施形態に従った、エンジン用の廃熱回収システムの概略図である。
【図２】一実施形態に従った、バルブモジュールの断面図である。
【図３】一実施形態に従った、液体制御バルブの一部の断面図である。
【図４】一実施形態に従った、上記制御モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１乃至４および以下の説明は、廃熱回収システムの実施形態の最適な形態をどのようにして作り出し、使用するかについてを当業者に教示するための特有の例を示している。本発明の原理を教示するために、一部の従来の態様が、簡易化されまたは省略されている。当業者は、本発明の説明の範囲に入るこれらの例から変形形態を理解するであろう。当業者は、以下で説明する特徴がさまざまな方法で組み合わせられて廃熱回収システムの複数の変形形態を形成することができることを理解するであろう。その結果、以下で説明する実施形態は、以下で説明する特有の例に限定されず、特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定される。
【００３１】
図１は、一実施形態によるエンジン101のための廃熱回収システム100の概略図を示す。廃熱回収システム100は、例えば、動力車（図示せず）を駆動するためにその車両に搭載されているエンジン101のために実装されてもよい。それゆえ、エンジン101は、ICエンジン、特に往復ピストンエンジンを含んでもよい。車両はオンロードトラックであってもよく、その動作は、標準的な「ハイウェイサイクル」または世界統一テストサイクル（WHTC）において設定されている。そのようなトラックエンジンは、特に、ディーゼルガスまたは天然ガスによって動力供給され得る。
一実施形態によれば、廃熱回収システム100は、液体制御モジュール102と、蒸気制御モジュール103とを含むことができる。一実施形態によれば、廃熱回収システム100は、流体供給源104を含む。流体供給源104は、水などの流体、Freon（登録商標）、または、エタノールなどを作動流体として含んでもよい。使用される特定の流体は、用途ごとに変化してもよい。例えば、流体はエンジン101によって使用される燃料であってもよい。
【００３２】
高圧流体ポンプ105が、流体供給源104の出口と流体連通している。高圧流体ポンプ105は、エンジン101によって、例えば、往復ピストンエンジンの場合はエンジンクランクシャフトから駆動されてもよく、または、例えば、別個の電気モータによって駆動されてもよい。いくつかの実施形態において、高圧流体ポンプ105は、流体の圧力を、一般に大気圧である空気溜め圧力から約40bar（580psi）の閾値圧力まで上昇させ得る。しかしながら、他の閾値圧力が無論可能であり、特定の例の圧力は、本発明の実施形態の範囲を決して限定するべきではない。
高圧流体ポンプ105の出口には、付随的な温度センサ106及び圧力センサ107が位置している。温度センサ106及び圧力センサ107は流体ライン108を介して高圧流体ポンプ105と流体連通している、
【００３３】
実施形態に従って、流体ライン108は図１に示され且つ図１に左から右に記載された、ラインマニホールド109を介して複数の他の流体ラインと流体連通することができる。実施形態に従って、廃熱回収システム100は、流体ライン111を介してラインマニホールド109と流体連通した圧力制御バルブ110を含む。流体ライン111は、流体ライン108から枝分かれする。圧力制御バルブ110は液体制御モジュール102内で流体圧を制御して、高圧流体ポンプ105が液体制御モジュール102内で流体を過剰に加圧しないことを確実にする。多くの実施形態にて、高圧流体ポンプ105はシステム100の他の箇所に搬送するのに望ましいよりも高い圧力に流体を加圧することができる。従って、圧力制御バルブ110は閾値圧力を超えないように、液体制御モジュール102内で流体圧を調整することが出来る。圧力制御バルブ110は更に流体ライン112を介して流体供給源104に流体連通する。実施形態に従って、圧力制御バルブ110は所定の設定ポイント圧力に基づいて制御され、又はメインシステムコントローラ(図示せず)によって動的に制御される。
【００３４】
メインシステムコントローラおよび廃熱回収システム100の制御可能な構成要素への電気的リードは、図面の複雑さを低減するために図１には示されていない。しかしながら、廃熱回収システム100を制御するのに使用され得る適切な電子装置を、当業者は容易に理解するだろう。例えば、メインシステムコントローラは、車両の主電子装置の一部分を含んでもよい。当業者は、電子装置が例えば、システムの温度および圧力測定値に基づいて、下記に記載する様々なバルブを制御することができることを容易に理解する。電子装置が以下の種々のバルブの動作を適切に制御する限り、用いられる特定の電子装置は以下の特許請求の範囲の目的には重要ではなく、本記載の実施形態の範囲をいかなる方法でも限定しない。
【００３５】
実施形態に従って、廃熱回収システム100は更にシステムドレインバルブ113を含む。示された実施形態にて、システムドレインバルブ113はノーマルオープンであるソレノイド駆動バルブであるが、しかし、他のタイプのバルブが確かに用いられる。非駆動時に、システムドレインバルブ113は流体を流体供給源104に戻す。これは乗物が停止し、流体が廃熱回収システム100を流れることが望まれないとき、又は例えば緊急時に生じる。
【００３６】
図１の右側について、廃熱回収システム100は更にバルブモジュール114を備える。実施形態に従って、バルブモジュール114は圧力制御バルブ110と並列である。従って、当業者は高圧流体ポンプ105は所望の閾値圧力よりも高い変化圧を液体制御モジュール102に搬送するが、圧力制御バルブ110はバルブモジュール114が比較的一定の入力圧を受けることを確実にすることを容易に理解するだろう。バルブモジュール114は１以上の流体入口115及び２以上の流体出口116、117を含む。示された実施形態において、１つだけの流体入口115が示されている。しかし、他の実施形態において、流体ライン108はバルブモジュール114に達する前に枝分かれし、このようにバルブモジュール114は１以上の流体入口を含み得る。実施形態に従って、バルブモジュール114は２以上の液体制御バルブ118、119を含み得る。一実施形態において、２つ以上の液体制御バルブ118、119は比例バルブの形式である、実施形態に従って、液体制御バルブ118、119は比例ニードルバルブである(図２及び図３参照)。しかし、当業者は他のタイプのバルブが用いられることを容易に理解するだろう。比例ニードルバルブは以下により詳細に記載される。実施形態に従って、バルブモジュール114は流体供給源104と２以上の蒸発器120、121の１以上の蒸発器の間に流体連通経路を付与する。
【００３７】
一実施形態によれば、２以上の蒸発器120、121は、エンジン101によって生成される廃熱を受け取り得る。例えば、一実施形態において、第１の蒸発器120は、エンジンのEGRからの熱を使用し、一方で第２の蒸発器121は、エンジンの排気装置からの熱を使用する。図示されていない第３の蒸発器は、吸気回路などの第３の熱源から熱を受け取ってもよい。一実施形態によれば、２以上の蒸発器120、121は異なる温度にあってもよい。それゆえ、バルブモジュール114は、蒸気制御モジュール103の入口における測定温度に基づいてバルブ118、119の作動を制御することができる。蒸気制御モジュール103の入口において測定される温度に加えて、圧力センサ122、123が、バルブモジュール114の出口116、117に設けられてもよい。しかしながら、圧力センサ122、123は任意選択であり、省略されてもよいことは理解されるべきである。
２以上の蒸発器120、121の温度上昇のために、バルブモジュール114を出る液体は過熱蒸気になる可能性がある。例えば、一実施形態において、バルブモジュール114は、蒸気制御モジュール103に入る過熱蒸気が約400℃（752°F）かつ40bar（580psi）であるように、２以上のバルブ118、119を制御することができる。しかしながら、これらのバルブは特定の用途に基づいて変化してもよく、本実施形態の範囲を決して限定するべきではないことを当業者は容易に理解することができる。
【００３８】
示された実施形態に従って、２つの蒸発器120、121は、蒸気制御モジュール103の入口ポート127の前で結合する流体ライン125、126を介して蒸気制御モジュール103に流体連通している。蒸気制御モジュール103に断面図が図４により詳細に示され、以下に記載される。
図１に示す概略に関し、蒸気制御モジュール103はバイパスバルブ128を備える。示された実施形態において、バイパスバルブ128はバネ付勢された流体駆動される３/２ウエイバルブを含む。しかし、他のバルブ構成も以下の特許請求の範囲に含まれることを容易に理解するだろう。
【００３９】
示された実施形態にて、バイパスバルブ128は２以上の蒸発器120、121と膨張器129又はバイパス回路130の何れかとの間に流体連通経路を付与する。実施形態に従って、バイパスバルブ128は入口ポート127、第１の出口ポート157、及び第２の出口ポート158を含み得る。実施形態に従って、バイパスバルブ128は第１の位置に向かって付勢され、該第１の位置にて２以上の蒸発器120、121とバイパス回路130の間に流体連通経路が付与される。従って、初期位置にて膨張器129はバイパスされ、エンジン101からの廃熱は回収されず、むしろ凝縮器134に直に流れる。実施形態に従って、第１の位置にて、２以上の蒸発器120、121からの流体はニードルバルブ131及びベンチュリ管132を通って流れる。幾つかの実施形態にて、ベンチュリ管132は液体制御モジュール102から過熱低減制御バルブ133を介して付随的な流体供給を受ける。バルブ133は流体ライン108と流体連通し、ひいては流体供給源104に流体連通する。理解されるように、流体ライン108内の流体は閾値圧力にまで加圧されるが、まだ蒸発器120、121によって加熱されない。
従って、流体供給源104からの流体の注入は、蒸気制御モジュール103を介して過熱蒸気の流れを冷却して、流体を過熱低減することが出来る。理解されるように、バイパス回路130は流体ライン135を介して凝縮器134と流体連通する。従って、過熱蒸気を流体供給源104からの流体とともに注入することによって、ひいては流体を過熱低減することによって、実質的な冷却流体が凝縮器134に供給され、凝縮器134への熱ショックを低減する。流体は流体ライン136内に位置する低圧ポンプ135を介して、凝縮器134から流体供給源104に戻される。
【００４０】
一実施形態によれば、パイロット供給バルブ137および排気バルブ138を作動させることによって、バイパスバルブ128を、パイロットバルブアクチュエータ139を介して第１の位置から第２の位置へと作動させることができる。パイロット供給バルブ137は、流体供給源104から流体ライン140を介してパイロットバルブアクチュエータ139へと流体を供給することができる。それゆえ、パイロット供給バルブ137は、流体供給源104とパイロットバルブアクチュエータ139との間の流体連通経路を選択的に提供することができる。パイロットバルブアクチュエータ139に供給される流体は、バイパスバルブ128を第２の位置に作動させることができる。一実施形態によれば、第２の位置において、バイパスバルブ128は、2つ以上の蒸発器120、121と膨張器129との間の流体連通経路を選択的に提供することができる。
過熱蒸気は膨張器129へと流れ、ここで、過熱蒸気は当該技術分野で既知であるように膨張しながら、エンタルピーが低減する。それゆえ、膨張器129は過熱蒸気のエネルギーの少なくともいくらかを、機械的仕事に変換することができる。膨張器129は、タービン、ピストン、回転翼型蒸気エンジンなどの蒸気エンジンなどのような、様々な既知のデバイスを含むことができる。利用される膨張器129の特定のタイプは、本明細書の目的にとって重要ではなく、添付の特許請求の範囲を決して限定するべきではない。本出願の目的にとって、膨張器129の重要な態様は、膨張器129が、過熱蒸気のエネルギーを有用な機械的エネルギーに変換することができることである。膨張器129が蒸気エンジンを含むいくつかの実施形態において、例えば、膨張器129は、当該技術分野において既知であるようにエンジン101に動力を加えるために、クランクシャフトまたはエンジン101の他の適切な構成要素に結合することができる。従って、膨張器129が有用なパワーを生成しないときは、エンジン101はエンジンの効率を低下させる膨張器129にパワーを伝えない。
【００４１】
一実施形態によれば、流体は、膨張器129を出て流体ライン135を介して凝縮器134に進むことができ、ここで流体は冷却されて、流体供給源104に送達し戻すことができる。
廃熱回収システム100の全体的な基本記載に関して、正確な流体制御と高温と圧力動作を許す廃熱回収システム100の特定の特徴に注意されたい。
【００４２】
図２は、一実施形態によるバルブモジュール114の断面図を示す。一実施形態によれば、バルブモジュール114は、ハウジング214を備え、ハウジング214は、図示のように複数の部分に分離することができる。図示されている実施形態によれば、バルブモジュール114は、２つの液体制御バルブ118、119を備える。一実施形態によれば、第１の液体制御バルブ118はノーマルオープンバルブを含み、一方で第２の液体制御バルブ119はノーマルクローズバルブを含む。
一実施形態によれば、第１の液体制御バルブ118は付勢部材244を備え、付勢部材244は、バルブ部材245を弁座246から外方に付勢する。図示されている実施形態において、バルブ部材245はまた、ニードルをも備える。バルブ部材245を弁座246に向かって作動するために、リニアステッピングモータ247または何らかの他のアクチュエータを設けることができる。
一実施形態によれば、第２の液体制御バルブ119は付勢部材240を備え、付勢部材240は、バルブ部材241を弁座242から外方に付勢する。図示されている実施形態において、バルブ部材241はまた、移動可能なニードルをも備える。ニードルは先細りになっており、これによって、流体の比例制御が可能である。バルブ部材241を弁座242から外方に作動するために、リニアステッピングモータ243または何らかの他のアクチュエータを設けることができる。
【００４３】
他のタイプのアクチュエータが無論可能であるが、リニアステッピングモータは一般に既知であり、相対的に正確な位置制御を可能にすることができ、これによって、比例流体制御が可能になり得る。それゆえ、リニアステッピングモータは、本出願に特に適している。
液体制御バルブ118、119はノーマルオープンおよびノーマルクローズバルブを含むものとして記載されているが、逆も起こり得ることが理解されるべきである。代替的に、バルブ118、119の両方が同じ方向に向かって付勢されてもよく、即ち、両方がノーマルクローズまたは両方がノーマルオープンであってもよい。それゆえ、図示されている特定の構成は、本発明の実施形態の範囲を決して限定するべきではない。
図２に示すように、バルブ部材241は、入口115と出口117との間の流体連通経路を選択的に提供することができる。同様に、バルブ部材245は、入口115と出口116との間の流体連通経路を選択的に提供することができる。
【００４４】
図３は、一実施形態による図２のバルブ118の一部分の拡大図を示す。説明はバルブ118に関係するが、付勢部材240、244の位置以外、バルブは実質的に同様に動作することが理解されるべきである。それゆえ、図３に関連して説明する特徴は、バルブ119に容易に適用することができる。上記のように、廃熱回収システム100は、相対的に高い圧力（40bar、580psi）および上昇した温度において動作することができる。それゆえ、バルブ118、119は、時期尚早に故障することなくそのような高圧を許容する特定の特徴を含む。
一実施形態によれば、弁座246は、バルブモジュールハウジング214と流体が漏れないシールを形成する１以上のブッシング346を備えることができる。図示されている実施形態において、ワンピースのブッシング346が設けられているが、代替的な実施形態において、ブッシング346は複数の構成要素に分離することができることが理解されるべきである。ブッシング346は、１以上のシール部材360、361、362を介してハウジング214と流体が漏れないシールを形成することができる。一実施形態によれば、ブッシング346は、下側孔347および上側孔348を備えることができる。バルブ部材245は、下側孔347および上側孔348の中をスライドすることができ、実質的に流体が漏れないシールを形成することができる。バルブ部材245と孔347、348との間のシールは、これらの構成要素間の極度に厳密な公差に起因する。特定の寸法は変化してもよいが、一実施形態において、孔347、348の内径とバルブ部材245の外径との間の差は5〜10マイクロメートル（0.0002〜0.0004インチ）である。例えば、一実施形態において、バルブ部材245は、2.0000mmの最大径Ｄ1を含み、一方、孔347、348は、2.0005mmの内径を含む。
【００４５】
図示されている実施形態によれば、バルブ部材245は閉位置にあり、最大径Ｄ1を有するバルブ部材245の一部分は、下側孔347に対してシールされる。結果として、厳密なシール公差のために、実質的に流体が漏れないシールが形成され、流体のほとんどが入口115から出口116に向かって流れることが防止される。しかしながら、バルブ部材245が（図示されている向きに従って）持ち上げられると、下側孔347に近接するバルブ部材245の直径は最小径Ｄ2まで低減する。下側孔347に近接する直径が減少すると、バルブ部材245と下側孔347との間に空間が生じて、流体が入口115から出口116に向かって流れることが可能になる。理解され得るように、バルブ部材245全体が下側孔347の上にくるとき、最大の流れが達成され得る。一方、バルブ部材245の少なくとも一部分が下側孔347の一部分の中にあるままである間は、比例流量制御が達成され得る。
【００４６】
実質的に流体が漏れないシールをもたらすために孔347、348とバルブ部材245との間の厳密な公差が設計されるが、より高い圧力において、いくらかの流体が実質的な流体が漏れないシールを通り越して漏れる可能性があり、したがって、バルブモジュール114は流体戻しポート350を含む。流体戻しポート350は、ブッシング346と付勢部材244との間に位置付けられる。流体戻しポート350は、例えば、流体供給源104と流体連通してもよい。バルブ部材245の最大径Ｄ1は上側孔348との実質的な流体が漏れないシールを維持するが、バルブ部材／上側孔接合部分を通り越して流体が流れる場合、流体は単純に、流体戻しポート350を介して大幅に低減した圧力で方向転換されて流体供給源104に戻ることになる。シール部材351も、流体が流体戻しポート350を通り越して付勢部材244に向かって流れることを防止することができる。一実施形態によれば、シール部材351は、バルブ部材245に係合する縁を有する例えばエラストマーシール部材を含んでもよい。しかしながら、他のタイプのシール部材が使用されてもよい。
バルブモジュール114について上述した特徴は、高圧液体の精細な比例制御を可能にする。バルブモジュール114に加えて、廃熱回収システム100は、過熱蒸気の流れを適切に制御することが出来る必要がある。
【００４７】
図４は、実施形態に従った蒸気制御モジュール103の断面図を示す。実施形態に従って、蒸気制御モジュール103はバイパスバルブ128を収容するハウジング403を備える。示されるように、バイパスバルブ128はバルブ部材461を第１の位置に付勢する付勢部材460を含み得る。図４に示す第１の位置にて、バルブ部材461は入口ポート127と第１の出口ポート157の間の流体連通経路を開き、入口ポート127と第２の出口ポート158の間の流体連通経路を閉じることが出来る。実施形態に従って、入口ポート127と出口ポート157との間にはニードルバルブ131がある。流速と圧力を蒸気制御モジュール103を介して制御すべく、ニードルバルブ131が配備される。
実施形態に従って、ニードルバルブ131は調整器431を駆動することにより調整される。示されるように、バイパスバルブ128が第１の位置にあるとき、流体は入口ポート127からニードルバルブ131を介してバイパス流体チャンバ462に流れる。実施形態に従って、バルブ部材461は、バイパス流体チャンバ462内に位置して弁座464を封止するように構成されたバルブシール463を含む。しかし、バイパスバルブ128が第１の位置に駆動されると、バルブシール463は弁座464から離れるように動く。
【００４８】
実施形態に従って、バイパス流体チャンバ462の下流では、過熱流体がベンチュリ管132内に流れる。ベンチュリ管132は更に、過熱流体が第２の出口ポート157を出て凝縮器134に流れる前に、過熱流体の圧力を低減し、過熱流体の速度を増加させる。幾つかの実施形態において、過熱流体は例えば音速を増加させる。上記の如く、幾つかの実施形態において、蒸気制御モジュール103は過熱低減制御バルブ133を介して流体供給源104から冷却流体を受け取る注入ポート465を含む。バルブ133が駆動されると、冷却液体はバイパス回路130のベンチュリ管132にて、蒸気制御モジュール103内に流れる。当業者が理解できるように、過熱流体の速度を音速にまで増加させることにより、冷却液体はより良く分散され、従って冷却効率が増加する。従って、流体が出口ポート157を出る前に、過熱流体は冷却される。この特徴は凝縮器134が被る熱ショックを低減するのに役立つ。
【００４９】
これに加えて又はこれに代えて、流れ制御バルブ142が過熱低減制御バルブ133から注入ポート465への流体流れを調整する。流れ制御バルブ142は廃熱回収システム100及び/又はエンジン101内のパラメータに基づいて流れを制御する。例えば、温度ゲージ144がバイパス回路130内の流体の温度を提供する。流れ制御バルブ142はバイパス回路130内の流体のパラメータに基づいて、注入ポートの流体流れを制御する。流れ制御バルブ142はまた、エンジン101の出力に基づいて流れを制御する。例えば、作業者がガスペダルを解放したことにより乗り物が減速しエンジン101のパワー出力が落ちると、流れ制御バルブ142はバイパス回路130への流れを増加させる。蒸気制御モジュール103が過熱流体の流れを膨張器129からバイパス回路130へ転換すると、冷却流体はバイパス回路130に入って過熱流体を冷却する。
【００５０】
実施形態に従って、バイパスバルブ128はまた、第２の位置に駆動される。第２の位置にて、流体は膨張器129に向かって入口ポート127から第２の出口ポート158に流れる。バイパスバルブ128を第２の位置に駆動するために、パイロット供給バルブ137が初期位置である第１の位置から第２の位置に駆動される。殆ど同時に又はパイロット供給バルブ137の駆動前に、排出バルブ138が第２の位置に駆動されて、排出バルブ138を閉じる。理解されるように、他の実施形態では、パイロット供給バルブ137と排出バルブ138は１つの３/２ウエイバルブ又は他の１つのバルブ構成に置換され得る。排出バルブ138が閉じ、パイロット供給バルブ137が駆動された状態で、パイロットバルブアクチュエータ139に流体圧が供給される。図４に見られるように、パイロットバルブアクチュエータ139に供給される加圧流体はピストン部材439上に作用する。ピストン部材439上に作用する圧力が閾値圧力に達すると、バイアス部材460及びバルブ部材461上に作用する流体圧は、バルブ部材461を第２の位置(示された向きに従って下向き)に動かすように打ち勝つ。バルブ部材461が下向きに動くと、バルブシール463は弁座464を封止し、第２のバルブシール466は第２の弁座467から離れる。
【００５１】
実施形態に従って、バルブ部材461が第２の位置にある状態で、流体は入口ポート127から第２の出口ポート158及び膨張器129に向かって流れる。しかし、バルブシール463が弁座464を封止した状態では、流体は凝縮器134に向かって直に流れることを実質的に阻止される。少量の流体がバルブシール463を通って漏れても、バルブシール463は理想的には完全に流体が漏れないシールを形成するが、流体は単に凝縮器134に流れ、このようにして圧力はバイパス流体チャンバ462内にて増加しない。
【００５２】
理解されるように、蒸気制御モジュール103は蒸発器120、121から流れる過熱蒸気の極度の圧力及び温度に耐えることができなければならない。従って、そのような極度の条件を受け入れるべく、多くの特徴が蒸気制御モジュール103に含まれている。実施形態に従って、バイパスバルブ128によって実行される封止は金属対金属の封止によって達成される。
従って、弁座464、467とともに弁座463、466は金属から成る。当業者は適切な金属を容易に理解できる。更に、弁座463、466及び弁座464、467のポペット性により、第２の位置にあるときに、小さな圧力低下をバイパスバルブ128を介して被る。
【００５３】
更に、パイロットバルブアクチュエータ139は、エラストマーシール468及びピストン部材439に使用されるガイドリング469への熱電動を制限するように構成されている。例えば、実施形態に従って、パイロットバルブアクチュエータ139は、複数の熱フィン470を含む。当該技術分野で一般的に知られているように、熱フィンは要素の表面積を増加させることによって熱を放散するのを手助けする。従って、熱フィン470はハウジング403とパイロットバルブアクチュエータ139の間の接触によって被る幾分かの熱を除去する。熱フィン470に加えて、実施形態に従って、パイロットバルブアクチュエータ139はブラケット471を用いてハウジング403に結合される。ブラケット471はギャップ472を生成して、パイロットバルブアクチュエータ139に表面積を更に増加させる。これにより、パイロットバルブアクチュエータ139とハウジング403の間の接触表面積は最小になる。これらの特徴は蒸気制御モジュール103の残り部分からパイロットバルブアクチュエータ139を熱的に分離するのに役立つ。
流体制御モジュール102と蒸気制御モジュール103の理解と共に、廃熱回収システム100の動作に注目されたい。
【００５４】
実施形態に従って、廃熱回収システム100は図１のブロック101にて記載されるICエンジンのようなICエンジンを含む乗物によって用いられ得る。廃熱回収システム100はモータ乗物の電子制御によって制御され、その分離した電子部品を含まない。しかし、他の実施形態では、別の廃熱回収システムの電子部品が用いられ得る。
実施形態に従って、初期位置では、システムドレインバルブ113が開いて、流体制御モジュール102から液体が排出されることが出来る。上記の如く、エンジンがオフになり、膨張器129がエネルギを要せず、又はユーザが所望するあらゆるときに、これは好ましい。システムドレインバルブ113が開くと、加圧流体はバルブモジュール114から実質的に転換される。しかし、システムドレインバルブ113が駆動されて閉じると、流体は流体制御モジュール102から排出されることを実質的に阻止される。高圧流体ポンプ105は流体供給源104からの流体を流体制御モジュール102に送り込む。
実施形態に従って、第１及び第２の液体制御バルブ118、119の一方が開き、その間、他方は閉じている。従って、流体は２以上の蒸発器120、121の１以上に供給される。図面に示された実施形態に従って、第１の液体制御バルブ118が開いて、流体を第１の蒸発器120に供給し、一方、第２の液体制御バルブ119が閉じて、流体は第２の蒸発器121に供給されない。
【００５５】
示された実施形態において、初期位置ではパイロット供給バルブ137はまた第１の位置に付勢されて、流体供給源104とパイロットバルブアクチュエータ139間の流体連通を阻止し、一方、排出バルブ138は第１の位置に初期設定されて、パイロットバルブアクチュエータ139に作用するあらゆる流体を排出する。パイロット供給バルブ137と排出バルブ138が第１の位置に付勢された状態で、バイパスバルブ128はバイパス回路130を介して、２以上の蒸発器120、121と凝縮器134との間に流体連通経路を付与する。実施形態に従って、過熱低減制御バルブ133は、第１の位置に付勢され、該第１の位置にて流体供給源104からの流体は注入ポート465に供給されない。しかし、一旦閾値温度が温度センサ124及び/又は144によって測定されると、過熱低減制御バルブ133が駆動されて、冷却流体が凝縮器134に達する前に、冷却流体は注入ポート465に供給されて流体を過熱させない。蒸発器120、121からの流体が閾値温度未満の温度であると、冷却流体は必要でないことは理解されるべきである。これは例えば、エンジン101が最初にスタートし、作動温度にまで暖まっていないときに生じる。
【００５６】
実施形態に従って、例えばパワーが膨張器129から必要とされないとき、又は流体の温度が閾値温度に達しないときは、バイパスバルブ128は初期のバイパスモードのままである。乗物が停止しているときは膨張器129からパワーは必要とされない。従って、幾つかの実施形態において、ブレーキ信号は自動的にパイロット供給バルブ137及び排出バルブ138を非駆動にして、付勢部材460がバイパスバルブ128を初期のバイパスモードに駆動することを許す。
【００５７】
実施形態に従って、膨張器129から一旦更なるパワーが要求され又は所望されると、パイロット供給バルブ137及び排出バルブ138は第１の位置から第２の位置に駆動される。第２の位置にて、流体供給源104からの流体はパイロットバルブアクチュエータ139に供給されて、バイパスバルブ128を第２の位置に駆動して、２以上の蒸発器120、121と膨張器129との間に流体連通経路を付与する。流体供給源104をパイロット駆動流体として用いることにより、パイロットバルブアクチュエータ139に適用されるパイロット流体は別の流体供給源(図示せず)から生じる一方、漏れの問題は最小になることは理解されるべきである。更に、他の実施形態において、ソレノイド、圧電アクチュエータ、ステッピングモータ等の他の公知の方法を用いて、バイパスバルブ128が駆動されることは理解されるべきである。幾つかの実施形態において、バイパスバルブ128は比例式に制御される。従って、バイパスバルブ128はパイロット駆動バルブに限定されるべきではない。
【００５８】
実施形態に従って、バイパスバルブ128が第２の位置に駆動された状態で、２以上の蒸発器120、121の１以上から来る流体は、流体のエネルギーが機械的エネルギーに変換される膨張器129に搬送される。従って、膨張器129はエンジン101からの廃熱の幾分かを有用なエネルギーに変換して戻すことが出来る。示されるように、流体は膨張器129を出て、凝縮器134に流れ、最終的には流体供給源104に戻る。バイパスバルブ128が第２の位置に駆動されて過熱蒸気を膨張器129に膨張器129に供給するとき、注入ポート465には冷却流体は不要であり、故に過熱低減制御バルブ133は初期位置まで駆動されないことは当業者は容易に理解するだろう。
【００５９】
理解されるように、膨張器129にてパワーが要求されるとき、液体制御バルブ118、119が比例的に制御されて、２以上の蒸発器120、121を出て、蒸気制御モジュール103内に流れる所望の圧力及び温度に達する。液体制御バルブ118、119は例えば、２以上の蒸発器120、121の作動温度に基づいて制御される。
上記の実施形態は、比例式に２以上の蒸発器120、121からの熱を引き出す効率的な廃熱回収システム100を付与する。実施形態に従って、蒸発器120、121からの流体流れは、流体を蒸発器120、121に搬送する同じ流体供給源からの液体を用いて制御される。従って、別のパイロット圧力源は不要である。更に、流体供給源104からの流体は、バイパスモード時に、蒸気制御モジュール103を出る流体を過熱低減するのに用いられる。本実施形態の廃熱回収システム100の他の利点は、バイパスバルブ128と同様に液体制御バルブ118、119は、壊れることなく高圧と高温に耐えることが出来る金属対金属を用いることである。
【００６０】
上記の実施形態の詳細な説明は、本説明の範囲内に入るように本発明者によって企図されるすべての実施形態の包括的な説明ではない。実際、当業者は、上記で説明した実施形態の特定の要素が、さまざまに組み合わせられてまたは削除されてさらなる実施形態を作り出し、そのようなさらなる実施形態は、本説明の範囲および教示内に入ることを認識するであろう。また、上記で説明した実施形態は、全体的にまたは部分的に組み合わせられて、本説明の範囲および教示に入る追加の実施形態を作り出してよいことも当業者に明らかになるであろう。
したがって、特有の実施形態が、本明細書において例示目的で説明されているが、さまざまな等価の改変形態が本説明の範囲内で可能であり、これは、当業者が認識するであろう。本明細書において提供される教示は、上記で説明し、添付の図に示す実施形態だけではなく、他の廃熱回収システムに適用可能である。したがって、上記で説明した本実施形態の範囲は、以下の特許請求の範囲から決定されなければならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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