(57)【要約】  廃熱回収システムが開示される。廃熱回収システムは、タービン膨張機を含むことができる。タービン膨張機は、シャフトに回転可能に接続されるタービンブレードを含むことができ、該シャフトは、ノズルリングと回転可能に嵌合され得る。ノズルリングは、ドラバルノズル（ｄｅ  Ｌａｖａｌ−ｎｏｚｚｌｅ）を含むことができる。廃熱回収システムは、さらに圧力センサを含むことができる。圧力センサは、ドラバルノズルの上流に流体的に配置され、かつ蒸発機の下流に流体的に配置され得る。圧力センサは、作動流体の圧力を測定し、作動流体圧力信号を送信するよう構成される。さらに、廃熱回収システムは、電子制御装置を含むことができる。電子制御装置は、作動流体圧力信号を受信し、作動流体圧力信号に応じて作動流体流量調整信号を送信するように構成され得る。【選択図】図１
2018535352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃熱回収システムであって、
ドラバルノズル（ｄｅ  Ｌａｖａｌ−ｎｏｚｚｌｅ）を含むノズルリングと回転可能に嵌合されるシャフトに回転可能に接続されているタービンブレードを含むタービン膨張機；
前記ドラバルノズルの流体的に（ｆｌｕｉｄｌｙ）上流に、かつ蒸発機の下流に流体的に配置され、作動流体の圧力を測定して作動流体圧力信号を送信するよう構成される、圧力センサ；及び
前記作動流体圧力信号を受信し、前記作動流体圧力信号に応じて作動流体流量調整信号を送信するよう構成される電子制御装置を含む、廃熱回収システム。
【請求項２】
前記ドラバルノズルの上流に流体的に、かつ前記蒸発機の下流に流体的に配置される温度センサをさらに含み、
前記温度センサは、前記作動流体の温度を測定し、作動流体温度信号を送信するように構成され、前記電子制御装置は、前記作動流体温度信号を受信し、前記作動流体圧力信号及び前記作動流体温度信号を利用して作動流体質量流量を計算し、前記作動流体圧力信号及び前記作動流体温度信号に応じて前記作動流体流量調整信号を送信するようにさらに構成される、
請求項１に記載の廃熱回収システム。
【請求項３】
流量制御装置をさらに含む廃熱回収システムであって、
前記流量制御装置は、前記作動流体流量調整信号を受信し、前記作動流体流量調整信号に応じて前記作動流体質量流量を変更するように構成される、請求項２に記載の廃熱回収システム。
【請求項４】
前記電子制御装置は、以下の式による作動流体圧力信号及び前記作動流体温度信号を利用して、前記作動流体質量流量を計算するように構成される、請求項３に記載の廃熱回収システム。
【数１】
2018535352.tif 000005
ここで
【数２】
2018535352.tif 000006
は、作動流体質量流量であり；Ｃは、無次元排出係数（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌｅｓｓ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）であり；Ａは、排出口断面積であり；ｋは、前記作動流体のＣｐ／Ｃｖであり、Ｃｐは、一定圧力で前記作動流体の比熱であり、Ｃｖは、一定容積で前記作動流体の比熱であり；ｐ０は、総圧力、ｐ０及び総温度Ｔ０における前記作動流体の密度であり；ｐ０は、前記ドラバルノズルの上流の作動流体の圧力であり；Ｔ０は、前記ドラバルノズルの上流の前記作動流体の温度である。
【請求項５】
前記作動流体を輸送するように構成される作動流体導管をさらに含み、前記圧力センサは、前記タービン膨張機と前記蒸発機の間の前記作動流体導管と作動可能に連動される、請求項２に記載の廃熱回収システム。
【請求項６】
前記温度センサは、前記タービン膨張機と前記蒸発機の間の前記作動流体導管と作動可能に連動される、請求項５に記載の廃熱回収システム。
【請求項７】
前記タービン膨張機は、ハウジングをさらに含み、前記ハウジングは、前記作動流体に対して前記ドラバルノズルの上流にプレナム（ｐｌｅｎｕｍ）を少なくとも部分的に限定し、前記圧力センサは前記プレナムと作動可能に連動される、請求項２に記載の廃熱回収システム。
【請求項８】
前記温度センサは、前記プレナムと作動可能に連動される、請求項７に記載の廃熱回収システム。
【請求項９】
前記蒸発機は、排気流と熱交換され、前記排気流の熱エネルギーを吸収し、前記熱エネルギーを前記作動流体に伝達するに構成される、請求項１に記載の廃熱回収システム。
【請求項１０】
エンジンシステムであって、
エンジン；
前記エンジンの下流にあり、かつ前記エンジンに流体的に接続され、前記エンジンから遠く排気流を輸送するように構成される排気導管；
前記排気流と熱交換される蒸発機；
ドラバルノズルを含むノズルリングを含むタービン膨張機；
前記蒸発機を前記タービン膨張機と流体的に接続させる作動流体導管；
前記作動流体導管と作動可能に連動され、前記蒸発機と前記ドラバルノズルの間に位置され、前記作動流体導管内の作動流体の圧力を測定して作動流体圧力信号を伝達するように構成される、圧力センサ；
前記作動流体圧力信号を受信し、前記作動流体圧力信号に応じて作動流体流量調整信号を伝達するように構成される電子制御装置を含む、
エンジンシステム。
【請求項１１】
前記作動流体導管と作動可能に連動される温度センサをさらに含み、前記温度センサは、前記蒸発機と前記ドラバルノズルの間に位置され、前記温度センサは、前記作動流体導管内の前記作動流体の温度を測定して作動流体温度信号を伝達するように構成され、前記電子制御装置は、前記作動流体温度信号を受信し、前記作動流体圧力信号及び前記作動流体温度信号を利用して作動流体質量流量を計算し、前記作動流体圧力信号及び前記作動流体温度信号に応じて前記作動流体流量調整信号を送信するようさらに構成される、請求項１０に記載のエンジンシステム。
【請求項１２】
前記タービン膨張機の下流に流体的に、かつ前記蒸発機の上流に流体的にある流量制御装置をさらに含み、前記作動流体導管は、前記タービン膨張機を前記流量制御装置と流体的に接続させ、前記作動流体導管は、前記流量制御装置を前記蒸発機と流体的に接続させ、前記流量制御装置は、前記作動流体流量調整信号を受信し、前記作動流体流量調整信号に応じて前記作動流体質量流量を変更するように構成される、請求項１１に記載のエンジンシステム。
【請求項１３】
廃熱回収システムを作動する方法であって：
作動流体の圧力を測定して作動流体圧力信号を送信するよう構成される圧力センサを、タービン膨張機のドラバルノズルの上流に流体的に、そして蒸発機の下流に流体的に配置する段階−前記タービン膨張機はタービンブレードを含み、前記タービンブレードは、シャフトに回転可能に接続され、前記シャフトは、ノズルリングと回転可能に嵌合され、前記ノズルリングは、ドラバルノズルを含む；
前記作動流体の温度を測定し、作動流体温度信号を送信するよう構成される温度センサを前記タービン膨張機の前記ドラバルノズルの上流に流体的に、そして前記蒸発機の下流に流体的に配置する段階−前記タービン膨張機は、前記タービンブレードを含み、前記タービンブレードは、前記シャフトに回転可能に接続され、前記シャフトは、前記ノズルリングと回転可能に嵌合され、前記ノズルリングは、前記のドラバルノズルを含む；
前記作動流体圧力信号及び前記作動流体温度信号を受信し、前記作動流体圧力信号及び前記作動流体温度信号を利用して作動流体質量流量を計算し、前記作動流体圧力信号及び前記作動流体温度信号に応じて作動流体流量調整信号を送信するよう電子制御装置を構成する段階；
前記作動流体流量調整信号を受信し、前記の作動流体流量調整信号に応じて前記作動流体質量流量を変更するように流量制御装置を構成する段階；
前記作動流体流量が調整される必要があるか否かを決定する段階；及び
前記作動流体質量流量が調整される必要がある場合、前記作動流体流量調整信号を前記流量制御装置に送信する段階を含む、
廃熱回収システムを作動する方法。
【請求項１４】
以下の式による作動流体圧力信号及び前記作動流体温度信号を利用して、前記作動流体質量流量を計算するように前記の電子制御装置を構成する段階をさらに含み、前記式は、
【数３】
2018535352.tif 000007
ここで
【数４】
2018535352.tif 000008
は、作動流体質量流量であり、Ｃは、無次元排出係数であり、Ａは、排出口断面積であり、ｋは、前記作動流体のＣｐ／Ｃｖであり、Ｃｐは、一定圧力で前記作動流体の比熱であり、Ｃｖは、一定容積で前記作動流体の比熱であり、ｐ０は、総圧力、ｐ０及び総温度Ｔ０における前記作動流体の密度であり、ｐ０は、前記ドラバルノズルの上流の作動流体の圧力であり、Ｔ０は、前記ドラバルノズルの上流の前記作動流体の温度である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記の圧力センサ及び前記温度センサを前記タービン膨張機と前記蒸発機の間の作動流体導管と作動可能に連動させる段階をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的にエンジンシステムに関し、より詳細にはエンジンシステムのための廃熱回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンシステムと関連する廃熱回収システムは、エンジンの排気流と熱交換される蒸発機を含むことができる。蒸発機は、排気流の熱エネルギーを吸収し、排気流の熱エネルギーを廃熱回収システムと連動される作動流体導管を通じて流れる作動流体（ｗｏｒｋｉｎｇ  ｆｌｕｉｄ）に伝達されるように構成され得る。廃熱回収システムは、作動流体がタービン膨張機を通過するときに作業物（ｗｏｒｋ）を生成するように構成され得る蒸発機の下流に流体的（ｆｌｕｉｄｌｙ）に配置されるタービン膨張機をさらに含むことができる。さらに、このシステムは、膨張機の下流に流体的に配置される凝縮機を含むことができ、凝縮機は、膨張機を出る気相作動流体を液相作動流体に凝縮することができる。最終的に、このようなシステムは、凝縮機の下流に流体的に配置されるが、蒸発機の上流に流体的に配置されるポンプを含むことができる。ポンプは、廃熱回収システムを通じて作動流体を推進させるのに使用することができる。
【０００３】
廃熱回収システムの効率的な制御の主要な態様は、作動流体質量流量を測定した上、調整することである。通常的に、廃熱回収システムの設計者は、作動流体質量流量を測定するか、タービン又は他の類型の容積流量計を使用して容積流量を測定した上で流体の熱的状態に基づいて質量流量を計算するため、コリオリ式流量計（Ｃｏｒｉｏｌｉｓ  ｆｌｏｗｍｅｔｅｒ）のような専用質量、又は容積流量測定機を設置することによって、このような問題を解決している。このようなオプションのそれぞれは遂行するには高費用である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、上述の１つ以上の問題及び／又は公知されている廃熱回収システムと関連される他の問題を克服することに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様によって、廃熱回収システムが開示される。廃熱回収システムは、タービン膨張機を含むことができる。タービン膨張機は、シャフトに回転可能に接続されるタービンブレードを含むことができ、該シャフトは、ノズルリングと回転可能に嵌合され得る。ノズルリングは、ドラバルノズル（ｄｅ  Ｌａｖａｌ−ｎｏｚｚｌｅ）を含むことができる。廃熱回収システムは、圧力センサをさらに含むことができる。圧力センサは、ドラバルノズルの上流に流体的に配置され、かつ蒸発機の下流に流体的に配置され得る。圧力センサは、作動流体の圧力を測定し、作動流体圧力信号を送信するよう構成され得る。さらに、廃熱回収システムは、電子制御装置を含むことができる。電子制御装置は、作動流体圧力信号を受信し、作動流体圧力信号に応じて作動流体流量調整信号を送信するように構成され得る。
【０００６】
本開示の別の態様によって、エンジンシステムが開示される。エンジンシステムは、エンジン及び排気導管を含むことができる。排気導管は、エンジンの下流にあり得、エンジンに流体的に接続され得、排気流をエンジンから遠く輸送するように構成され得る。エンジンシステムは、蒸発機をさらに含むことができる。蒸発機は、排気流及びタービン膨張機と熱交換することができる。タービン膨張機は、ドラバルノズルを含むノズルリングを含むことができる。さらに、エンジンシステムは、タービン膨張機と共に蒸発機に流体的に接続される作動流体導管を含むことができる。さらに、エンジンシステムは、圧力センサを含むことができる。圧力センサは、作動流体導管と作動可能に連動され得、蒸発機とドラバルノズルの間に位置することができる。さらに、圧力センサは、作動流体導管内の作動流体の圧力を測定し、作動流体圧力信号を伝達するように構成され得る。さらに、エンジンシステムは、電子制御装置を含むことができる。電子制御装置は、作動流体圧力信号を受信し、作動流体圧力信号に応じて作動流体流量調整信号を伝達するように構成され得る。
【０００７】
本開示の別の実施態様によって、廃熱回収システムを作動させる方法が開示される。該方法は、タービン膨張機のドラバルノズルの上流に流体的に、そして蒸発機の下流に流体的に圧力センサを配置する段階を含むことができる。圧力センサは、作動流体の圧力を測定し、作動流体圧力信号を送信するように構成され、タービン膨張機は、シャフトに回転可能に接続されるタービンブレードを含むことができ、シャフトはノズルリングと回転可能に嵌合され得る。ノズルリングは、ドラバルノズルを含むことができる。該方法は、タービン膨張機のドラバルノズルの上流に流体的に、そして蒸発機の下流に流体的に温度センサを配置する段階をさらに含むことができる。温度センサは、作動流体の温度を測定し、作動流体温度信号を送信するよう構成され得る一方、タービン膨張機は、シャフトに回転可能に接続されたタービンブレードを含むことができ、該シャフトは、ノズルリングと回転可能に嵌合され、ノズルリングは、ドラバルノズルを含むことができる。さらに、該該方法は、作動流体圧力信号及び作動流体温度信号を受信し、作動流体圧力信号及び作動流体温度信号を利用して作動流体質量流量を計算し、作動流体圧力信号及び作動流体温度信号に応じて作動流体流量調整信号を送信するように電子制御装置を構成する段階を含むことができる。さらに、該該方法は、作動流体流量調整信号を受信し、作動流体流量調整信号に応じて作動流体質量流量を変更するように流量制御装置を構成する段階を含むことができる。最後に、該方法は、作動流体流量が調整される必要があるか否かを決定し、作動流体質量流量が調整される必要がある場合、作動流体流量調整信号を流量制御装置に送信する段階を含むことができる。
【０００８】
本開示のこれら態様及び他の態様、並びに特徴は、添付されている図面と併せて読むとき、より容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の一態様による例示的なエンジンシステムのブロック図である。
【図２】本開示の一態様による例示的な廃熱回収システムの概略図である。
【図３】図２による例示的な廃熱回収システムと併用され得る例示的なタービン膨張機の切開した部分断面図である。
【図４】図２の廃熱回収システムと関連して使用され得る例示的な制御システムのブロック図である。
【図５】本開示の別の態様によって図４の制御システムを具備した図２及び図３の廃熱回収システムを作動する方法の例示的な諸段階を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の様々な態様を図面を参照して説明するが、ここで同一な参照番号は、他に明示しない限り、同一な要素を指す。図１を参照すると、本開示の一態様による例示的なエンジンシステム１０のブロック図が図示される。エンジンシステム１０は、例えば、往復ピストンエンジン又はガスタービンエンジンのような内燃機関であり得るエンジン１２を含むことができる。本発明の一態様によってエンジン１２は、ガスタービンエンジン、スパーク点火エンジン、又はディーゼルエンジンや当業界に公知されている他の圧縮点火エンジン１２のような圧縮点火エンジンである。
【００１１】
エンジン１２は、自動車、海洋船舶、電気発電機、ポンプ、公道用トラック、作業現場用トラックなどを含むが、これらに限定されない任意の機械に動力を提供するのに使用することができる。一実施態様では、エンジン１２は、公道用トラックに動力を提供するのに使用することができる。しかしながら、エンジンシステム１０は、運送、建設、林業、農業、物資取扱、船積などを含むが、これらに限定されない任意の産業と関連され得る。エンジンシステム１０は、エンジン１２の下流にある排気導管１４を含むことができ、エンジン１２に流体的に接続され得る。排気導管１４は、排気流１６をエンジン１２から遠く輸送するように構成され得る。エンジンシステム１０はまた、エンジン１２の下流に流体的に配置され、かつ排気流１６と流体連通されるターボチャージャーシステム１８を含むことができる。ターボチャージャーシステム１８は、エンジン１２の入口流れの圧力を増加させるため、排気流１６から作業物を抽出するように構成され得る。
【００１２】
エンジンシステム１０はまた、廃熱回収システム２０を含むことができる。廃熱回収システム２０は、エンジン１２及びターボチャージャーシステム１８の下流に流体的に配置され得る。従って、ターボチャージャーシステム１８は、排気導管１４に沿って廃熱回収システム２０の上流に配置され得る。廃熱回収システム２０は、排気流１６と熱交換することができる。廃熱回収システム２０はまた、作動流体圧力信号２４を受信し、作動流体圧力信号２４に応じて作動流体流量調整信号２６を送信するように構成され得る電子制御装置２２を含むことができる。電子制御装置２２は、エンジン１２に搭載されている専用プロセッサー、又はエンジン１２を使用する機械のような、任意の類型の電子プロセッサーであり得る。代替的に、電子制御装置２２は、廃熱回収システム２０と特異的に連動される独立型装置であり得る。
【００１３】
本開示の例示的な廃熱回収システム２０は、図２の概略図に示す。上述したように、廃熱回収システム２０は、排気流１６と熱交換することができる。より具体的には、図２に示すように、排気導管１４内部の排気流１６は、排気流１６が蒸発機３２を通過することによって、排気流１６から作動流体導管３０へ流動する作動流体２８に熱（Ｑ）を通過させることができる。次いで、作動流体２８は、廃熱回収システム２０を通じてタービン膨張機３４に移動し続けることができる。タービン膨張機３４は、蒸発機３２の下流に流体的に配置され、作動流体導管３０によって蒸発機３２と流体連通されることができる。タービン膨張機３４は、作動流体２８がタービン膨張機３４を通過することによって、作業物を生成するように構成され得る。
【００１４】
さらに、図２に示すように、廃熱回収システム２０は、タービン膨張機３４の下流に流体的に配置され、作動流体導管３０によってタービン膨張機３４と流体連通される凝縮機３６を含むことができる。凝縮機３６は、タービン膨張機３４を出る気相の作動流体２８を凝縮させ、凝縮機３６を出た後に液相の作動流体２８を生成するように構成され得る。さらに、廃熱回収システム２０は、凝縮機３６の下流に流体的に配置され、作動流体導管３０によって凝縮機３６と流体連通される流量制御装置３８を含むことができる。さらに、図２に示すように、流量制御装置３８は、蒸発機３２の上流に流体的に配置され、作動流体導管３０によって蒸発機３２と流体連通されることができる。流量制御装置３８は、１つ以上の速度で廃熱回収システム２０を通じて作動流体２８の流量を調整するように構成され得る。一実施態様では、流量制御装置３８は、例えば、ピストンポンプ、又はダイヤフラムポンプのようなポンプであり得る。別の実施態様では、流量制御装置３８は、バタフライバルブ、又はスロットルバルブのようなバルブであり得る。
【００１５】
次いで図３を参照すると、図２の廃熱回収システム２０と共に利用し得る例示的なタービン膨張機３４の切開した部分断面図が図示される。より具体的には、図３から分かるように、タービン膨張機３４は、シャフト４２に回転可能に接続されるタービンブレード４０を含むことができる。シャフト４２は、ノズルリング４４と回転可能に接続され得、ノズルリング４４は、特定類型のノズル、例えば、ドラバルノズル４６を含むことができる。ドラバルノズル４６は収束−発散型ノズルである。図３に示すように、ドラバルノズル４６は、収束セクション４８及び発散セクション５０を含むことができる。一実施態様では、このようなタービン膨張機３４がドラバルノズル４６を含むため、タービン膨張機３４は、部分−流入インパルスタービン膨張機３４であり得る。
【００１６】
上述したように、廃熱回収システム２０の効率的な制御の主要な態様は、作動流体質量流量５２を測定した上で調整することである。通常的に、廃熱回収システム２０の設計者は、コリオリ又はタービン型流量計のような、専用質量、或いは容積流量計を利用することによってこの問題を解決する。図３に図示されるタービン膨張機３４が、ドラバルノズル４６を使用するために、ドラバルノズル４６を通じる作動流体２８の流動は、最大に満たされるが、これが全ての作動条件ではない。従って、ドラバルノズル４６上流の作動流体２８の圧力及び、温度と作動流体質量流量５２の間に簡単な相関関係が存在する。より具体的には、一例として、作動流体質量流量５２は以下の式１によって計算することができる：
【００１７】
【数１】
2018535352.tif 000003
【００１８】
ここで
【００１９】
【数２】
2018535352.tif 000004
【００２０】
は、作動流体質量流量５２であり；Ｃは、公知されている無次元排出係数（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｌｅｓｓ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）であり；Ａは、公知されている排出口断面積であり；ｋは、作動流体２８のＣｐ／Ｃｖであり、Ｃｐは、一定圧力で作動流体２８の比熱であり、Ｃｖは、一定容積で作動流体２８の比熱であり；ｐ0は、総圧力、ｐ0及び総温度Ｔ０における作動流体２８の密度であり；ｐ0は、ドラバルノズル４６の上流の作動流体２８の圧力であり；Ｔ０は、ドラバルノズル４６の上流の作動流体２８の温度である。従って、本開示は、作動流体の熱的状態及びドラバルノズル４６のノズル特性から推測される流量に依存する外部の流量計を使用することによって生じる費用を排除する。
【００２１】
上述したように、作動流体質量流量５２を計算するため、ドラバルノズル４６上流の作動流体２８の圧力及び温度が公知されなければならない。より具体的には、図２に戻ると、蒸発機３２とタービン膨張機３４の間の作動流体導管３０のセクション内の作動流体２８の圧力及び温度が公知されなければならない。従って、本開示による廃熱回収システム２０は、圧力センサ５４をさらに含むことができる。このような圧力センサ５４は、ドラバルノズル４６の上流に流体的に、かつ蒸発機３２の下流に流体的に配置され得る。さらに、圧力センサ５４は、作動流体２８の圧力を測定して作動流体圧力信号２４を送信するよう構成され得る。さらに、図２に図示されるように、廃熱回収システム２０はまた、温度センサ５８を含むことができる。温度センサ５８は、ドラバルノズル４６の上流に流体的に、かつ蒸発機３２の下流に流体的に配置され得る。さらに、温度センサ５８は作動流体２８の温度を測定し、動流体温度信号６０を送信するように構成され得る。一実施態様では、圧力センサ５４及び／又は温度センサ５８は、タービン膨張機３４と蒸発機３２の間の作動流体導管３０と作動可能に連動されることができる。代替的に、図３に戻ると、タービン膨張機３４は、ドラバルノズル４６の上流にプレナム（ｐｌｅｎｕｍ）６４を少なくとも部分的に画定するハウジング６２を含むことができる。従って、これらの実施態様では、圧力センサ５４及び／又は温度センサ５８は、プレナム６４と作動可能に連動されることができる。
【００２２】
図１及び図２に戻ると、電子制御装置２２は、作動流体温度信号６０を受信し、上記の式１のように、作動流体圧力信号２４及び作動流体温度信号６０を利用して作動流体質量流量５２を計算するようにさらに構成され得る。さらに、電子制御装置２２は、例えば、上記の式１を使用するときに作動流体圧力信号２４及び作動流体温度信号６０に応じて作動流体流量調整信号２６を送信するようにさらに構成され得る。さらに、流量制御装置３８は、電子制御装置２２から作動流体流量調整信号２６を受信し、作動流体流量調整信号２６に応じて作動流体質量流量５２を変更するようにさらに構成され得る。
【００２３】
図４を参照すると、図２に開示されている廃熱回収システム２０と共に利用し得る例示的な制御システムが図示され、一般的に参照符号６６で参照される。制御システム６６は、上述の圧力センサ５４及び温度センサ５８を含むことができる。また、図４に示すように、圧力センサ５４及び温度センサ５８は、それぞれ電子制御装置２２に作動可能に接続され得る。さらに、圧力センサ５４は、作動流体圧力信号２４を電子制御装置２２に送信するように構成され得、温度センサ５８は、作動流体温度信号６０を電子制御装置２２に送信するように構成され得る。このような作動を円滑にさせるため、電子制御装置２２は廃熱回収システム２０の作動を制御するように具現され得る。より具体的には、電子制御装置２２は、作動流体圧力信号２４を受信し、作動流体温度信号６０を受信し、例えば、上述した式１を通じて作動流体質量流量５２を計算するような、廃熱回収システム２０と連関される様々な機能を制御及びモニタリングする特定のプログラムを実行するためのマイクロプロセッサー６８を含むことができる。さらに、マイクロプロセッサー６８は、１つ又は複数のプログラムを貯蔵するための読出し専用メモリ（ＲＯＭ）７２、及びメモリ７０に貯蔵されているプログラムを実行するときに使用する作業領域として機能するランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）７４のような、メモリ７０を含むことができる。例えば、式１は、メモリ７０に貯蔵され得る。マイクロプロセッサー６８が図示されているが、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）チップ、又は任意の他の集積回路素子のような、他の電子部品を利用することも可能であり、意図されている。
【００２４】
電子制御装置２２は、ポンプ、バルブ又は他の流量制御装置のような、流量制御装置３８に作動可能に接続され得る。さらに、電子制御装置２２は、流量制御装置３８が流量を増加させるように命令する作動流体流量調整信号２６を流量制御装置３８に送信することができる。これに応答し、流量制御装置３８がポンプの場合、ポンプはその速度を増加させることができ、それによって廃熱回収システム２０内の作動流体質量流量５２を増加させることができる。代替的に又は追加的に、流量制御装置３８がバルブの場合は、バルブは開放位置の方に作動し、廃熱回収システム２０内の作動流体質量流量５２を増加させることができる。代替的に、電子制御装置２２は、ポンプがその速度を減少させるように命令する作動流体流量調整信号２６を流量制御装置３８に送信することができる。これに応答し、ポンプがその速度を減少させることができ、それによって廃熱回収システム２０内の作動流体質量流量５２を減少させることができる。代替的に又は追加的に、流量制御装置３８がバルブの場合、バルブが閉鎖位置の方に作動し、廃熱回収システム２０内の作動流体質量流量５２を減少させることができる。代替的に、電子制御装置２２は、作動流体質量流量５２の調整が要求されないと決定することができる。この場合、電子制御装置２２は、作動流体流量調整信号２６をポンプ３８に送信しないことがある。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
作動時に、本開示の教示内容は、例えば自動車、公道用トラック、作業現場用トラック、海洋船舶、電気発電機、ポンプなどに動力を供給するエンジンシステム１０のための廃熱回収システム２０での使用を含むが、これらに限定されない、多くの産業上用途における利用可能性を発見することができる。エンジン１２は、例えば、ガスタービンエンジン、スパーク点火エンジン、又はディーゼルエンジン或いは当業界に公知されている他の圧縮点火エンジンのような圧縮点火エンジンであり得る。
【００２６】
図５を参照すると、本開示の廃熱回収システム２０及び制御システム６６を利用して廃熱回収システム２０を作動させるため、後続される段階のサンプルシークエンスを示す例示的な流れ図が図示される。この方法の段階７６は、作動流体質量流量５２が調整される必要があるか否かを決定する段階を含むことができる。例えば、上述したように、圧力センサ５４は、ドラバルノズル４６上流の作動流体２８の圧力を測定し、作動流体圧力信号２４を電子制御装置２２に送信することができる。また、温度センサ５８は、ドラバルノズル４６上流の作動流体２８の圧力を測定し、作動流体温度信号６０を電子制御装置２２に送信することができる。電子制御装置２２は、例えば、式１を通じて作動流体質量流量５２を計算することができ、計算された値をメモリ７０に貯蔵されている値と比較することができる。電子制御装置２２が、作動流体質量流量５２は調整を必要としないと決定すれば、段階７８で、現在の条件が維持され得、方法は段階７６に復帰することができる。
【００２７】
しかし、作動流体質量流量５２が調整される必要がある場合、段階８０で、電子制御装置２２は、作動流体質量流量５２が高すぎるか否かを決定することができる。作動流体質量流量５２が高すぎる場合、段階８２で、電子制御装置２２は、流量制御装置３８が速度を減少させるか、閉鎖位置の方に作動するように命令する作動流体流量調整信号２６を流量制御装置３８に送信することができ、これによって作動流体質量流量５２を減少させることができる。その後に、方法は段階７６に復帰することができる。
【００２８】
しかしながら、作動流体質量流量５２が低すぎる場合は、段階８４で、電子制御装置２２はポンプがその速度を増加させるか、バルブが開放位置の方に作動するように命令する作動流体流量調整信号２６を流量制御装置３８に送信することができ、これによって作動流体質量流量５２を増加させることができる。その後に、方法は段階７６に復帰することができる。
【００２９】
上記の説明は、単に代表的なものを意味するため、本開示の範囲を外れることなく、本明細書に説明されている実施態様に対する変形が行われ得る。従って、このような変形は、本開示の範囲内に属し、添付される特許請求の範囲内に属されることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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