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JPH07116988B2 - エンジンの排熱回収装置 - Google Patents

エンジンの排熱回収装置

Info

Publication number
JPH07116988B2
JPH07116988B2 JP63256227A JP25622788A JPH07116988B2 JP H07116988 B2 JPH07116988 B2 JP H07116988B2 JP 63256227 A JP63256227 A JP 63256227A JP 25622788 A JP25622788 A JP 25622788A JP H07116988 B2 JPH07116988 B2 JP H07116988B2
Authority
JP
Japan
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heat
temperature
engine
state
path
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP63256227A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH02102353A (ja
Inventor
宏友 松井
継徳 畑
勇 久保元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kubota Corp filed Critical Kubota Corp
Priority to JP63256227A priority Critical patent/JPH07116988B2/ja
Publication of JPH02102353A publication Critical patent/JPH02102353A/ja
Publication of JPH07116988B2 publication Critical patent/JPH07116988B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14Combined heat and power generation [CHP]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は、エンジンの排熱をエンジン冷却水を介してウ
ォータジャケット及び排気熱吸収用熱交換器で吸収する
とともに、その吸収熱をエンジン排熱回収用熱交換器で
回収するようにしたエンジンの排熱回収装置に関し、排
熱回収の負荷が部分負荷又は無負荷の場合でもエンジン
のオーバーヒートを防止できる技術である。
《従来の技術》 この種のエンジンの排熱回収装置には、従来では、米国
特許No.4,226,214に記載されたものがある。
これは、第14図に示すように、エンジン1で発電機Gを
駆動して電力を供給するとともに、エンジン1の排熱を
給湯器等の外部熱負荷100に回収するようにしたもの
で、次のように構成されている。
即ち、エンジン1のウォータジャケット2に、排気熱吸
収用熱交換器3の排熱吸収路4・温水路5・エンジン排
熱回収用熱交換器6の熱回収用授熱路7・及び冷水路8
を順に直列循環状に連通連結することにより、冷水路8
・ウォータジャケット2・排気熱吸収路4及び温水路5
でエンジン冷却水路101を構成する。そして、エンジン
1の排熱をエンジン冷却水路101のエンジン冷却水を介
してウォータジャケット2及び排気熱吸収用熱交換器3
で吸収するとともに、その吸収熱をエンジン排熱回収用
熱交換器6の受熱路38を介して外部熱負荷100に放熱す
るのである。
《発明が解決しようとする課題》 上記の従来技術では、外部熱負荷100の排熱回収負荷が
部分負荷になったり無負荷になったりした場合に、排熱
回収用熱交換器6の受熱路38からの放熱量が減少又は無
くなるため、エンジン冷却水路101内のエンジン冷却水
の温度が上昇して、エンジン1がオーバーヒートすると
いう問題がある。
本発明は、排熱回収負荷が部分負荷又は無負荷の場合で
もエンジンのオーバーヒートを防止すること、および、
エンジン排熱の回収熱量が少ない場合に切換弁がチャタ
リングを起こすのを防止すること、を目的とする。
《課題を解決するための手段》 本発明は、上記目的を達成するために、排熱回収装置を
次のように構成したことを特徴としている。
(1)請求項1では、例えば第1図・第2図および第7
図に示すように、次のように構成した。
エンジン1のウォータジャケット2に、排気熱吸収用熱
交換器3の排熱吸収路4・温水路5・エンジン排熱回収
用熱交換器6の熱回収用授熱路7・及び冷水路8を順に
直列循環状に連通連結して構成したエンジンの排熱回収
装置において、 エンジン排熱回収用熱交換器6の熱回収用授熱路7にラ
ジエータ9の放熱路10を並列状に接続し、 冷水路8・ウォータジャケット2・排気熱吸収路4・及
び温水路5から成るエンジン冷却水路11に対して、熱回
収用授熱路7と放熱路10とを、切換弁12で切換え接続可
能に構成し、 エンジン冷却水路11に温度センサ13を設け、温度センサ
13に弁切換用制御装置14を介して切換弁12を切換制御可
能に連携し、 温度センサ13は、エンジン冷却水路11を通過するエンジ
ン冷却水の水温を検出するものであって、 そのエンジン冷却水温の検出温度T1が、放熱開始用設定
温度T1H以上になった場合には、弁切換用制御装置14が
切換弁12を熱回収用状態から放熱用状態へ切換えて、熱
回収用授熱路7を閉止させるとともに、放熱路10を開通
させ、 そのエンジン冷却水温の検出温度T1が、放熱開始用設定
温度T1Hよりも低い放熱終了用設定温度T1L以下になった
場合には、切換弁12を放熱用状態から熱回収用状態へ切
換えて、放熱路10を閉止させるとともに、熱回収用授熱
路7を開通させるように構成し、 温度センサ(13)が、放熱開始用設定温度(T1H)を検
出することに基づき、弁切換用制御装置(14)が切換弁
(12)を熱回収用状態から放熱用状態へ切換え操作した
ときには、その放熱用状態を弁切換用制御装置(14)で
設定時間だけ保持するように構成し、 この放熱用状態を保持する設定時間が経過し終えるまで
は、温度センサ(13)の検出温度が放熱終了用設定温度
(T1L)以下になっても、弁切換用制御装置(14)が切
換弁(12)を上記放熱用状態に保持するように構成した ことを特徴とする。
(2) 請求項2では、例えば第1図・第2図および第
8図に示すように、次のように構成したことを特徴とす
る。
すなわち、エンジン(1)のウォータジャケット(2)
に、排気熱吸収用熱交換器(3)の排熱吸収路(4)・
温水路(5)・エンジン排熱回収用熱交換器(6)の熱
回収用授熱路(7)・及び冷水路(8)を順に直列循環
状に連通連結して構成したエンジンの排熱回収装置にお
いて、 エンジン排熱回収用熱交換器(6)の熱回収用授熱路
(7)にラジエータ(9)の放熱路(10)を並列状に接
続し、 冷水路(8)・ウォータジャケット(2)・排熱吸収路
(4)・及び温水路(5)から成るエンジン冷却水路
(11)に対して、熱回収用授熱路(7)と放熱路(10)
とを、切換弁(12)で切換え接続可能に構成し、 エンジン冷却水路(11)に温度センサ(13)を設け、温
度センサ(13)に弁切換用制御装置(14)を介して切換
弁(12)を切換制御可能に連携し、 温度センサ(13)は、エンジン冷却水路(11)を通過す
るエンジン冷却水の水温を検出するものであって、 そのエンジン冷却水温の検出温度(T1)が、放熱開始用
設定温度(T1H)以上になった場合には、弁切換用制御
装置(14)が切換弁(12)を熱回収用状態から放熱用状
態へ切換えて、熱回収用授熱路(7)を閉止させるとと
もに、放熱路(10)を開通させ、 そのエンジン冷却水温の検出温度(T1)が、放熱開始用
設定温度(T1H)よりも低い放熱終了用設定温度(T1L
以下になった場合には、切換弁(12)を放熱用状態から
熱回収用状態へ切換えて、放熱路(10)を閉止させると
ともに、熱回収用授熱路(7)を開通させるように構成
し、 温度センサ(13)が、放熱開始用設定温度(T1H)を検
出することに基づき、弁切換用制御装置(14)が切換弁
(12)を熱回収用状態から放熱用状態へ切換え操作した
ときには、弁切換用制御装置(14)が、エンジン冷却水
の温度高警報器(17)を作動させるとともに、切換弁
(12)を放熱用状態に保持するように構成し、 この放熱用状態を保持している間は、温度センサ(13)
の検出温度が放熱終了用設定温度(T1L)以下になって
も、弁切換用制御装置(14)が切換弁(12)を上記放熱
用状態に保持するように構成し、 上記の放熱保持状態の解除操作具(18)を弁切換用制御
装置(14)に付設し、この解除操作具(18)のオン操作
に基づき、上記弁切換用制御装置(14)が切換弁(12)
を放熱用状態を保持するのを解除するように構成した ことを特徴とする。
《作用》 (1).請求項1の発明は、次のように作用する。
(イ).エンジン排熱回収熱量が少ない場合のエンジン
のオーバーヒートを防止する(第1図・第2図参照) エンジン冷却水の水温が、放熱終了用設定温度T1Lから
放熱開始用設定温度T1Hに上昇するまでの間では、切換
弁12が回収用状態に切換えられ、エンジン冷却水が冷水
路8・ウォータジャケット2・排熱吸収路4・エンジン
排熱回収用熱交換器6の熱回収用授熱路7の経路で循環
する。これにより、エンジン1の排熱をエンジン排熱回
収用熱交換器6から排熱回収路45の回収液へ放熱して、
エンジン冷却水を冷却し、エンジン1のオーバーヒート
を防止する。
この排熱回収状態において、排熱回収負荷が部分負荷又
は無負荷になり、エンジン排熱回収用熱交換器6の受熱
路38からの放熱量が減少して、エンジン冷却水の水温が
放熱開始用設定温度T1H以上の温度に上昇すると、切換
弁12が放熱用状態に切換えられ、エンジン冷却水が冷水
路8・ウォータジャケット2・排熱吸収路4・ラジエー
タ9の放熱路10の経路で循環する。これにより、エンジ
ン1の排熱をラジエータ9の放熱路10から放熱して、エ
ンジン冷却水を冷却し、エンジン1のオーバーヒートを
防止する。
(ロ).エンジン排熱の回収熱量が少ない場合に切換弁
がチャタリングを起こすことを、防止する(第1図・第
7図参照) 切換弁12が熱回収用状態から放熱用状態へ切換え操作さ
れたときには、その放熱用状態が設定時間だけ保持され
るので、給湯器等の外部熱負荷100からエンジン排熱回
収用熱交換器6の受熱路38へ供給される排熱回収液の液
量が減少又は断水した場合に、放熱用状態と熱回収用状
態との切換えにハンチングが起きるのを防止できる。
即ち、切換弁12を温度センサ13で熱回収用状態と放熱用
状態とに切換え操作するだけでは、排熱回収水の水量が
減少又は断水した場合に、エンジン排熱回収用熱交換器
6からの放熱量が減少するか又は無くなるため、エンジ
ン冷却水の水温が急激に上昇して放熱開始用設定温度T
1H以上の温度になり、切換弁12を熱回収用状態から放熱
用状態に切換える。そして、この放熱用状態では、エン
ジン冷却水がラジエータ9で冷却されて放熱終了用設定
温度T1L以下の温度にまで急速に下降するので、切換弁1
2が短時間のうちに放熱用状態から熱回収用状態へ切換
えられる。すると、排熱回収液の減少又は断水に伴うエ
ンジン排熱回収用熱交換器6の放熱不足で、切換弁12が
短時間のうちに再び熱回収用状態から放熱用状態へ切換
えられ、これが繰り返されて切換弁12のハンチングが起
きるのである。
本発明によれば、切換弁12が熱回収状態から放熱用状態
に切り換えられたときに、この放熱用状態が設定時間だ
け保持されるので、この設定時間を経過するまでは、エ
ンジン冷却水が速やかに冷却されて放熱終了用設定温度
T1L以下にまで低下しても、熱回収用状態へすぐに切り
換わることが無くなり、放熱用状態が始まってから熱回
収用状態へ切り換わるまでの最短の時間を、その設定時
間として充分に長く確保できる。
そのうえ、放熱用状態から設定時間を待って熱回収用状
態に切り換わった時点では、上記エンジン冷却水が放熱
終了用設定温度T1Lよりも低い温度にまで余分に冷却さ
れており、この余分に冷却された低い温度の分だけ、熱
回収用状態が始まってから放熱用状態へ切り換わるに至
るまでの時間を長くすることができる。
これにより、上記切換弁12は、放熱用状態と熱回収用状
態との間での切り換え頻度が少なくなり、その切り換え
のハンチングが防止されるので、その弁座や弁面の摩耗
が大幅に低減され、寿命が長くなる。
(2).請求項2の発明は、次のように作用する。
(ハ).エンジン排熱の回収熱量が少ない場合に切換弁
がチャタリングを起こすことを、防止する(第1図・第
8図参照) 切換弁12が熱回収用状態から放熱用状態へ切換え操作さ
れたときには、エンジン冷却水の温度高警報器17が作動
するとともに、その切換弁12の放熱用状態が保持され
る。上記の温度高警報器17の作動で、操作員が解除操作
具18を介して放熱保持状態を人為的に解除することによ
り、放熱保持状態から熱回収用状態への切換えが許容さ
れるのである。
このため、放熱保持状態から熱回収用状態へ切換わるま
でにかかる時間は、温度高警報器17が作動してから解除
操作具18を操作するまでの比較的長い時間を確保でき、
上記作用(ロ)と同様に、給湯器等の外部熱負荷100か
らエンジン排熱回収用熱交換器6へ供給される排熱回収
液の液量が減少又は断水した場合の切換弁12のハンチン
グを防止できる。
《発明の効果》 本発明は、上記のように構成され作用することから次の
効果を奏する。
(1)請求項1の発明は次の効果を奏する。
(イ).エンジン排熱回収熱量が少ない場合のエンジン
のオーバーヒートを防止する(第1図・第2図参照) 放熱用状態において、排熱回収負荷が部分負荷又は無負
荷になると、エンジン排熱回収用熱交換器の放熱量が減
少するか又は無くなり、エンジン冷却水の水温が放熱開
始用設定温度以上の温度に上昇する。すると、温度セン
サ及び弁切換用制御装置を介して切換弁が放熱用状態に
切換えられ、エンジンの排熱をエンジン冷却水を介して
ラジエータの放熱路から放熱する。これにより、エンジ
ン冷却水が十分に冷却されるので、エンジンのオーバー
ヒートを防止できる。
(ロ).エンジン排熱の回収熱量が少ない場合に切換弁
がチャタリングを起こすことを、防止する(第1図・第
7図参照) 切換弁12が熱回収状態から放熱用状態に切り換えられた
ときに、この放熱用状態が設定時間だけ保持されるの
で、この設定時間を経過するまでは、エンジン冷却水が
速やかに冷却されて放熱終了用設定温度T1L以下にまで
低下しても、熱回収用状態へすぐに切り換わることが無
くなり、放熱用状態が始まってから熱回収用状態へ切り
換わるまでの最短の時間を、その設定時間として充分に
長く確保できる。
そのうえ、放熱用状態から設定時間を待って熱回収用状
態に切り換わった時点では、上記エンジン冷却水が放熱
終了用設定温度T1Lよりも低い温度にまで余分に冷却さ
れており、この余分に冷却された低い温度の分だけ、熱
回収用状態が始まってから放熱用状態へ切り換わるに至
るまでの時間を長くすることができる。
これにより、上記切換弁12は、放熱用状態と熱回収用状
態との間での切り換え頻度が少なくなり、その切り換え
のハンチングが防止されるので、その弁座や弁面の摩耗
が大幅に低減され、寿命が長くなる。
(2).請求項2の発明は、次の効果を奏する。
(ハ).エンジン排熱の回収熱量が少ない場合に切換弁
がチャタリングを起こすことを、防止する(第1図・第
8図参照) 切換弁が熱回収用状態から放熱用状態へ切換え操作され
たときには、温度高警報器が作動するとともに、その切
換弁の放熱用状態が保持される。この放熱保持状態から
熱回収用状態へ切換わるまでにかかる時間は、温度高警
報器が作動してから解除操作具を操作するまでの比較的
長い時間を確保できる。
そのうえ、放熱用状態から解除操作具を操作するのを待
って熱回収用状態に切り換わった時点では、上記エンジ
ン冷却水が放熱終了用設定温度T1Lよりも低い温度にま
で余分に冷却されており、この余分に冷却された低い温
度の分だけ、熱回収用状態が始まってから放熱用状態へ
切り換わるに至るまでの時間を長くすることができる。
これにより、給湯器等の外部熱負荷からエンジン排熱回
収用熱交換器の放熱路へ供給される排熱回収水の水量が
減少又は断水した場合でも、上記切換弁12は、放熱用状
態と熱回収用状態との間での切り換え頻度が少なくな
り、その切り換えのハンチングが防止されるので、その
弁座や弁面の摩耗が大幅に低減され、寿命が長くなる。
《実施例》 以下、本発明の実施例を図面で説明する。
(第1実施例) 第1図は、エンジンの排熱回収装置の全体系統図を示
し、ガスエンジン1(以下、単にエンジンと呼ぶ)で発
電機Gを駆動して電力を供給するとともに、エンジン1
の排熱を回収して給湯器からなる外部熱負荷100で回収
するように構成したものである。
まず、エンジン1の冷却水回路を説明する。
エンジン1のウォータジャケット2に、排気熱吸収用熱
交換器3の排熱吸収路4・温水路5・エンジン排熱回収
用熱交換器6の熱回収用授熱路7・及び冷水路8が順に
直列循環状に連通連結されるとともに、冷水路8にエン
ジン冷却水循環ポンプ20が介装される。このエンジン冷
却水循環ポンプ20は、電動式に構成されており、バッテ
リ27の電力で駆動される。また、エンジン排熱回収用熱
交換器6の熱回収用授熱路7にラジエータ9の放熱路10
が並列状に接続される。ラジエータ9には電動式のラジ
エータファン28で冷却風が送風される。なお、排気熱吸
収用熱交換器3の排熱吸収路4の下流側にはサーモスタ
ット弁27が設けられており、エンジン1の冷機始動時
に、エンジン冷却水が、エンジン排熱回収用熱交換器6
及びラジエータ9をバイパスして、定常温度にまで急速
に昇温するようになっている。
上記の冷水路8・ウォータジャケット2・排気熱吸収路
4・及び温水路5でエンジン冷却水路11が構成されてい
る。このエンジン冷却水路11に対して、熱回収用授熱路
7と放熱路10とが切換弁12で切換え接続可能に構成され
る。この切換弁12は、熱回収用弁である回収用電磁弁31
と放熱用弁である放熱用電磁弁32との二つの電磁弁から
なる。
一方、エンジン1の排気ガスは、排気熱吸収用熱交換器
3の排気ガス流路34を経てマフラ35から外部へ排出され
る。
次に、排熱回収液の回路について説明する。これは、外
部熱負荷100に貯溜した排熱回収液を回収ポンプ37から
エンジン排熱回収用熱交換器6の受熱路38を経て外部熱
負荷100に戻すようになっている。この受熱路38と回収
液入口路41及び回収液出口路42で排熱回収路45が構成さ
れている。
次に、電気制御の回路について説明する。
符号40は制御電源入力用の制御盤である。
エンジン冷却水路11の途中部でサーモスタット弁29の下
流側に温度センサ13が設けられる。この温度センサ13
は、エンジン冷却水の水温を検出して、弁切換用制御装
置14を介して切換弁12を切換制御するようになってい
る。
即ち、温度センサ13のエンジン冷却水温の検出温度T
1が、放熱開始用設定温度T1H以上になった場合には、弁
切換用制御装置14が回収用電磁弁31を閉じるとともに放
熱用電磁弁32を開いて、切換弁12を熱回収用状態から放
熱用状態へ切換える。これにより、エンジン排熱回収用
熱交換器6の熱回収用授熱路7が閉止されるとともに、
ラジエータ9の放熱路10を開通される。
一方、温度センサ13のエンジン冷却水温の検出温度T
1が、放熱開始用設定温度T1Hよりも低い放熱終了用設定
温度T1L以下になった場合には、放熱用電磁弁32を閉じ
るとともに回収用電磁弁31を開いて、切換弁12を放熱用
状態から熱回収用状態へ切換える。これにより、ラジエ
ータ9の放熱路10が閉止されるとともに、エンジン排熱
回収用熱交換器6の熱回収用授熱路7が開通される。
また、エンジン冷却水循環ポンプ20の吐出口にエンジン
緊急停止用圧力センサ21が設けられる。この圧力センサ
21は、エンジン冷却水の異常圧力高を検出して、エンジ
ン停止用制御装置22を介してエンジン停止装置23でエン
ジン1を停止するようになっている。
さらに、エンジン冷却水路11の途中部でサーモスタット
弁29と温度センサ13との間にエンジン緊急停止用温度セ
ンサ25が設けられる。この温度センサ25は、エンジン冷
却水の異常温度高を検出して、エンジン停止用制御装置
22を介してエンジン停止装置23でエンジン1を停止する
ようになっている。
上記構成の電気制御は、第2図に示す制御プログラムを
実行するようになっている。
制御プログラムがスタートすると、まず、エンジン1が
運転状態にあるか否かが判定される(S1)。エンジン1
が運転状態にある場合には、回収ポンプ37が運転状態に
あるか否かが判定される(S2)。回収ポンプ37が運転状
態にある場合には、エンジン冷却水の検出温度T1が放熱
終了用設定温度T1L(ここでは82℃)以下であるか否か
が判定される(S3)。設定温度(82℃)以下の場合に
は、回収状態に切換えられる。
即ち、タイマーが計時を開始し(S4)、放熱用電磁弁32
が開くとともに(S5)、回収用電磁弁31が開く(S6)。
次いで、タイマーの設定時間が経過したか否かが判定さ
れ(S7)、設定時間が経過しておれば放熱用電磁弁32が
閉じられ(S8)、回収用電磁弁31だけが開かれた状態に
保たれる。一方、S7の段階でタイマーの設定時間が経過
していなければ、放熱用電磁弁32は開いた状態に保たれ
る(S9)。
次いで、エンジン冷却水循環ポンプ20の吐出圧力が圧力
高警報用設定圧力P1よりも低いか否かが判定される(S1
0)。圧力が低い場合は、エンジン1が運転か否かが判
定され(S11)、運転の場合には回収ポンプ37が運転状
態か否かが判定される(S12)。この回収ポンプ37が運
転状態の場合には、エンジン冷却水の検出温度T1が放熱
開始用設定温度T1H(ここでは90℃)以下であるか否か
が判定される(S13)。設定温度T1H(90℃)以下の場合
には、エンジン冷却水の検出温度T3が放熱異常警報用設
定温度T3H(ここでは100℃)以下であるか否かが判定さ
れる(S14)。設定温度T3H(100℃)以下の場合には、S
6の段階に戻されて回収状態に保たれる。
次に、前記S2の段階において回収ポンプ37が運転状態で
ない場合、S3の段階においてエンジン冷却水の検出温度
T1が設定温度T1L(82℃)よりも高い場合、S12の段階に
おいて回収ポンプ37が運転状態でない場合、S13の段階
においてエンジン冷却水の検出温度T1が放熱開始用設定
温度T1H(90℃)よりも高い場合には、放熱状態に切換
えられる。
即ち、前記の回収状態の場合と同様に、タイマーが計時
を開始し(S15)、回収用電磁弁31が開くとともに(S1
6)、放熱用電磁弁32が開く(S17)。次いで、タイマー
の設定時間が経過したか否かが判定され(S18)、設定
時間が経過しておれば回収用電磁弁31が閉じられ(S1
9)、放熱用電磁弁32だけが開かれた状態に保たれる。
一方、S18の段階でタイマーの設定時間が経過していな
ければ、回収用電磁弁31は開いた状態に保たれる(S2
0)。
次いで、エンジン冷却水循環ポンプ20の吐出圧力が圧力
高警報用設定圧力P1よりも低いか否かが判定される(S2
1)。圧力が低い場合は、エンジン冷却水の検出温度T3
が放熱異常警報用設定温度T3H(100℃)以下であるか否
かが判定される(S22)。設定温度T3H(100℃)以下の
場合には、エンジン1が運転か否かが判定され(S2
3)、運転の場合には回収ポンプ37が運転状態か否かが
判定される(S24)。この回収ポンプ37が運転状態の場
合には、エンジン冷却水の検出温度T1が放熱終了用設定
温度T1L(ここでは82℃)以下であるか否かが判定され
る(S25)。設定温度T1L(82℃)以下の場合には、前記
S4の段階に戻されて回収状態に切換わる。
次に、前記S24の段階において回収ポンプ37が運転状態
でない場合、S25の段階においてエンジン冷却水の検出
温度T1が設定温度T1L(82℃)よりも高い場合には、S17
の段階に戻されて放熱状態に保たれる。
なお、前記S11又はS23の段階において、エンジン1が運
転状態にない場合には、制御プログラムのスタートへ戻
される。また、S10又はS21の段階において、吐出圧力P1
が設定圧力P1H以上の場合には、補機異常警報を出して
(S26)、エンジン1を停止させる(S27)。さらに、前
記S14又はS22の段階において、エンジン冷却水の検出温
度T3が設定温度T3H(100℃)よりも高い場合には、放熱
異常警報を出して(S28・S30)、エンジン1を停止させ
る(S29・S31)。
上記のように排熱回収装置を制御することにより、次の
長所が得られる。
排熱回収装置は、回収ポンプ37が運転状態でないときに
は放熱状態に切換えられてその状態に保持されるので、
エンジン冷却水がラジエータ9で冷却されて温度低下し
ても回収状態へ切換わることがなくなる。これにより、
回収ポンプ37が停止したときに、放熱状態と回収状態と
に切換えが頻繁になされて両電磁弁31・32がハンチング
で傷むのを防止できる。
また、回収用電磁弁31及び放熱用電磁弁32を回収状態と
放熱状態とに切換え操作するときに、両電磁弁31・32が
設定時間だけ同時に開くように構成したので、切換え時
のウォータハンマを防止して、エンジン冷却水の圧力が
異常に上昇することを防止できる。これにより、エンジ
ン冷却水がラジエータ9のラジエータキャップから噴き
出してエンジン1がオーバーヒートするのを防止でき
る。
さらに、エンジン冷却水の圧力が電磁弁31・32の目詰ま
り等の原因で異常圧力にまで上昇したとき、又はラジエ
ータ9の汚れ等の原因でエンジン冷却水の温度が異常温
度にまで上昇したときには、異常警報を出してエンジン
1を緊急停止させるので、エンジン1がオーバーヒート
で破損することを防止できる。
第3図は、両電磁弁31・32からなる切換弁12を回収用状
態と放熱用状態とに切換え操作することにより、エンジ
ン冷却水の温度が放熱開始用設定温度T1H(90℃)と放
熱終了用設定温度T1L(82℃)との間に保たれることを
示している。
また、第4図は変形例を示している。これは、第1図に
示すように、エンジン冷却水路11に前記温度センサ13を
設けることに代えて、回収液出口路42に温度センサ43を
設け、この温度センサ43で弁切換用制御装置14を介して
切換弁12を切換制御したものである。そして、両電磁弁
31・32からなる切換弁12を回収状態と放熱状態とに切換
え操作することにより、第4図に示すように、排熱回収
液の温度を放熱開始用設定温度T2H(80℃)と放熱終了
用設定温度T2H(72℃)との間に保つようにしたもので
ある。なお、この場合の制御プログラムは、第2図にお
いて、S3の段階・S13の段階・S25の段階を、それぞれ、
T1からT2へ変更すればよい。
(第2実施例) 第5図と第6図は第2実施例を示している。
これは、第1図に示すように、エンジン冷却水路11に温
度センサ13を設けるとともに、回収液出口路42に温度セ
ンサ43を設け、二つの温度センサ13・43で弁切換用制御
装置14を介して切換弁12を切換制御したものである。
上記構成は、第5図に示す制御プログラムを実行するよ
うになっている。
制御プログラムがスタートすると、エンジン冷却水の検
出温度T1が放熱開始用設定温度T1H(ここでは90℃)よ
りも低いか否かが判定される(S1)。設定温度T1H(90
℃)よりも低い場合には、回収液の検出温度T2が放熱開
始用設定温度T2H(ここでは80℃)よりも低いか否かが
判定される(S2)。設定温度T2H(80℃)よりも低い場
合には、回収状態に切換えられ、回収用電磁弁31が開く
とともに(S3)、放熱用電磁弁32が閉じて(S4)、S1の
段階にもどされる。
また、前記S1の段階においてエンジン冷却水の検出温度
T1が設定温度T1H(90℃)以上の場合、S2の段階におい
て回収液の検出温度T2が放熱開始用設定温度T2H(80
℃)以上の場合には、放熱状態に切換えられる。即ち、
回収用電磁弁31が閉じるとともに(S5)、放熱用電磁弁
32が開く(S6)。次いで、エンジン冷却水の検出温度T1
が放熱終了用設定温度T1L(ここでは82℃)以下か否か
が判定される(S7)。設定温度T1L(82℃)以下の場合
には、回収液の検出温度T2が放熱終了用設定温度T
2L(ここでは72℃)以下か否かが判定される(S8)。設
定温度T2L(72℃)以下の場合には、S1の段階にもどさ
れる。
上記S7の段階においてエンジン冷却水の検出温度T1が放
熱終了用設定温度T1L(82℃)よりも高い場合、回収液
の検出温度T2が放熱終了用設定温度T2L(72℃)よりも
高い場合には、S5及びS6の段階に戻されて放熱状態に保
たれる。
このように構成して、両電磁弁31・32からなる切換弁12
を回収状態と放熱状態とに切換え操作することにより、
第6図に示すように、エンジン冷却水の温度が放熱開始
用設定温度T1H(90℃)と放熱終了用設定温度T1L(82
℃)との間に保たれるとともに、回収液の温度が放熱開
始用設定温度T2H(80℃)と放熱終了用設定温度T2L(72
℃)との間に保たれる。
従って、エンジン冷却水を一定範囲に保ってエンジン1
のオーバーヒートを防止できるとともに、外部熱負荷10
0の負荷変動に拘わらず、回収液を一定範囲の所望温度
で取り出せる。
(第3実施例) 第7図は、第3実施例を示す制御プログラムで、第2実
施例の制御プログラム(第5図参照)の一部に次の変更
を加えたものであり、同一の段階には同じ符号を付けて
示してある。即ち、S1の段階でエンジン冷却水の検出温
度T1が放熱開始用設定温度T1H以上の場合には、タイマ
ーの計時を開始して(S10)、回収用電磁弁31を閉じる
とともに(S5)、放熱用電磁弁32を開いて(S6)、放熱
状態へ切換える。次いでタイマーの設定時間が経過して
いるか否かを判断する(S11)。設定時間が経過してい
ればS7の段階へ移行し、設定時間が経過していなければ
S5及びS6へ戻して放熱状態を保つようにしたものであ
る。
これを第1図で説明すると、エンジン冷却水路11に設け
た温度センサ13が放熱開始用設定温度T1Hを検出する
と、弁切換用制御装置14が切換弁12を熱回収用状態から
放熱用状態へ切換え操作して、その放熱用状態を弁切換
用制御装置14で設定時間だけ保持するのである。
このように、排熱回収装置は、放熱状態に切換えられた
ときに設定時間だけその放熱状態に保持されるので、エ
ンジン冷却水がラジエータ9で急速に冷却されても、そ
の放熱状態から回収状態へ短時間で切換わることがなく
なる。従って、回収液の液量不足又は断水で、放熱状態
と回収状態とに頻繁に切換えがなされて両電磁弁31・32
がハンチングで傷むのを防止できる。
(第4実施例) 第8図は、第4実施例を示す制御プログラムで、第2実
施例の制御プログラム第5図参照)の一部に次の変更を
加えたものであり、同一の段階には同じ符号を付けて示
してある。即ち、S1の段階でエンジン冷却水の検出温度
T1が放熱開始用設定温度T1H以上の場合には、回収異常
警報を出して(S20)、回収用電磁弁31を閉じるととも
に(S5)、放熱用電磁弁32を開いて(S6)、放熱状態に
切換える。次いで警報を解除するか否かを判断する(S2
1)。警報を解除した場合にはS7の段階へ移行し、警報
を解除しない場合にはS5及びS6へ戻して放熱状態を保つ
ようにしたものである。
これを第1図で説明すると、温度センサ13が、放熱開始
用設定温度T1Hを検出することに基づき、弁切換用制御
装置14が切換弁12を熱回収用状態から放熱用状態へ切換
え操作したときには、弁切換用制御装置14が、エンジン
冷却水の温度高警報器17を作動させるとともに、切換弁
12を放熱用状態に保持する。そして、解除操作具18を人
為的に解除操作することにより、放熱保持状態を解除す
るようにしたものである。これにより、警報が出てから
解除操作するまでの間が放熱状態に保たれるので、前記
第4実施例のものと同様に、回収液の液量不足又は断水
によるハンチングを防止できる。
(第5実施例) 第9図から第13図は、第5実施例を示している。これ
は、第2実施例の制御プログラム(第5図参照)の一部
に次の変更を加えて、上記第4実施例(第8図参照)の
異常警報を異常原因ごとに個別に出せるようにしたもの
であり、同一の段階には同じ符号を付けて示してある。
即ち、S5及びS6の段階に続いて、回収液の検出温度T2
温度差ΔTが上限温度差ΔTH以下か否かが判断される
(S30)。この温度差ΔTが上限温度差ΔTH以下の場合
には、温度差ΔTが下限温度差ΔTLよりも大きいか否か
が判断される(S31)。そして、温度差ΔTが下限温度
差ΔTLよりも大きい場合には、エンジン排熱回収用熱交
換器6の異常警報を出し(S32)、放熱状態を保つ(S33
・S34)。上記S30の段階において温度差ΔTが上限温度
差ΔTHよりも大きい場合には回収液の液量不足の警報を
出し(S35)、S31の段階において温度差ΔTが下限温度
差ΔTL以下の場合には回収液の断水警報を出して(S3
6)、放熱状態を保つ(S35・S36)。次いで、警報を解
除するか否かが判断され(S37)、警報の解除操作をし
た場合にはS7へ移行し、警報の解除操作をしない場合に
はS33・S34の段階へ戻されて放熱状態が保持される。
上記の警報の作動について第10図から第12図で詳しく説
明する。各図は、エンジン冷却水及び回収液の温度変化
を示している。
第10図は、回収状態で運転中に回収液の液量が異常低下
して、回収液出口側の温度が上昇し、回収状態から放熱
状態へ切換られる場合を示している。この場合、その切
換時の回収液出口側温度が測定されるとともに、切換え
からΔt(数分間程度)経過後の回収液出口側温度が測
定され、これらの差で温度差ΔTが算出される。回収液
の送液量が減少すると、回収液の出入口温度差が大きく
なり、回収液の出口側温度が急激に上昇するので、温度
差ΔTが上限温度差ΔTHよりも大きくなる。これに基づ
いて、回収液の液量不足警報を出すのである。
第11図は、回収状態で運転中に回収液が断水して、エン
ジン冷却水の温度が上昇し、回収状態から放熱状態へ切
換られる場合を示している。回収液が断水すると、回収
液出口側の温度低下は自然放熱で低下するだけの微小量
であるので、温度差ΔTが下限温度差ΔTL以下になる。
これに基づいて、回収液断水警報を出すのである。
第12図は、排熱回収用熱交換器6が伝熱面の汚れ等で放
熱不足となって、回収状態から放熱状態へ切換えられる
場合を示している。この場合、回収液の出入口温度差が
正常な運転状態と大差なく、温度差ΔTが、上限温度差
ΔTH以下であるとともに下限温度差ΔTLよりも大きくな
るため、これに基づいて、排熱回収用熱交換器6の異常
警報を出すのである。
第13図は、上記の警報作動の変形例を示している。これ
は、エンジン負荷の変化に対応させて、上限温度差ΔTH
・下限温度差ΔTL・正常領域の下限温度差ΔTNを変化さ
せるように構成したものである。これにより、エンジン
負荷の変動による排熱回収能力の変動に対して、適切な
警報を出すことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図から第13図は本発明の実施例を示している。 第1図は、各実施例に共通の全体系統図を示してある。 第2図から第4図は第1実施例を示し、 第2図は制御プログラム図、 第3図はエンジン冷却水の温度変化を示す図、 第4図は、変形例を示し、回収液の温度変化を示す図で
ある。 第5図と第6図は、第2実施例を示し、 第5図は制御プログラム図、 第6図はエンジン冷却水及び回収液の温度変化を示す図
である。 第7図は、第3実施例を示す制御プログラム図である。 第8図は、第4実施例を示す制御プログラム図である。 第9図から第13図は第5実施例を示し、 第9図は制御プログラム図、 第10図から第12図は、それぞれ、エンジン冷却水及び回
収液の温度変化を示す図で、 第13図は、エンジン負荷と警報設定用の温度差との関係
を示す図である。 第14図は、従来例を示す全体系統図である。 1……エンジン、2……ウォータジャケット、 3……排気熱吸収用熱交換器、4……排熱吸収路、 5……温水路、6……エンジン排熱回収用熱交換器、 7……熱回収用授熱路、8……冷水路、 9……ラジエータ、10……放熱路、 11……エンジン冷却水路、12……切換弁、 13……温度センサ、14……弁切換用制御装置、 17……エンジン冷却水の温度高警報器、 18……解除操作具、 20……エンジン冷却水循環ポンプ、 21……エンジン緊急停止用圧力センサ、 22……エンジン停止用制御装置、 23……エンジン停止装置、 25……エンジン緊急停止用温度センサ、 T1……エンジン冷却水温の検出温度、 T1H……放熱開始用設定温度、 T1L……放熱終了用設定温度。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジン(1)のウォータジャケット
    (2)に、排気熱吸収用熱交換器(3)の排熱吸収路
    (4)・温水路(5)・エンジン排熱回収用熱交換器
    (6)の熱回収用授熱路(7)・及び冷水路(8)を順
    に直列循環状に連通連結して構成したエンジンの排熱回
    収装置において、 エンジン排熱回収用熱交換器(6)の熱回収用授熱路
    (7)にラジエータ(9)の放熱路(10)を並列状に接
    続し、 冷水路(8)・ウォータジャケット(2)・排熱吸収路
    (4)・及び温水路(5)から成るエンジン冷却水路
    (11)に対して、熱回収用授熱路(7)と放熱路(10)
    とを、切換弁(12)で切換え接続可能に構成し、 エンジン冷却水路(11)に温度センサ(13)を設け、温
    度センサ(13)に弁切換用制御装置(14)を介して切換
    弁(12)を切換制御可能に連携し、 温度センサ(13)は、エンジン冷却水路(11)を通過す
    るエンジン冷却水の水温を検出するものであって、 そのエンジン冷却水温の検出温度(T1)が、放熱開始用
    設定温度(T1H)以上になった場合には、弁切換用制御
    装置(14)が切換弁(12)を熱回収用状態から放熱用状
    態へ切換えて、熱回収用授熱路(7)を閉止させるとと
    もに、放熱路(10)を開通させ、 そのエンジン冷却水温の検出温度(T1)が、放熱開始用
    設定温度(T1H)よりも低い放熱終了用設定温度(T1L
    以下になった場合には、切換弁(12)を放熱用状態から
    熱回収用状態へ切換えて、放熱路(10)を閉止させると
    ともに、熱回収用授熱路(7)を開通させるように構成
    し、 温度センサ(13)が、放熱開始用設定温度(T1H)を検
    出することに基づき、弁切換用制御装置(14)が切換弁
    (12)を熱回収用状態から放熱用状態へ切換え操作した
    ときには、その放熱用状態を弁切換用制御装置(14)で
    設定時間だけ保持するように構成し、 この放熱用状態を保持する設定時間が経過し終えるまで
    は、温度センサ(13)の検出温度が放熱終了用設定温度
    (T1L)以下になっても、弁切換用制御装置(14)が切
    換弁(12)を上記放熱用状態に保持するように構成した ことを特徴とするエンジンの排熱回収装置。
  2. 【請求項2】エンジン(1)のウォータジャケット
    (2)に、排気熱吸収用熱交換器(3)の排熱吸収路
    (4)・温水路(5)・エンジン排熱回収用熱交換器
    (6)の熱回収用授熱路(7)・及び冷水路(8)を順
    に直列循環状に連通連結して構成したエンジンの排熱回
    収装置において、 エンジン排熱回収用熱交換器(6)の熱回収用授熱路
    (7)にラジエータ(9)の放熱路(10)を並列状に接
    続し、 冷水路(8)・ウォータジャケット(2)・排熱吸収路
    (4)・及び温水路(5)から成るエンジン冷却水路
    (11)に対して、熱回収用授熱路(7)と放熱路(10)
    とを、切換弁(12)で切換え接続可能に構成し、 エンジン冷却水路(11)に温度センサ(13)を設け、温
    度センサ(13)に弁切換用制御装置(14)を介して切換
    弁(12)を切換制御可能に連携し、 温度センサ(13)は、エンジン冷却水路(11)を通過す
    るエンジン冷却水の水温を検出するものであって、 そのエンジン冷却水温の検出温度(T1)が、放熱開始用
    設定温度(T1H)以上になった場合には、弁切換用制御
    装置(14)が切換弁(12)を熱回収用状態から放熱用状
    態へ切換えて、熱回収用授熱路(7)を閉止させるとと
    もに、放熱路(10)を開通させ、 そのエンジン冷却水温の検出温度(T1)が、放熱開始用
    設定温度(T1H)よりも低い放熱終了用設定温度(T1L
    以下になった場合には、切換弁(12)を放熱用状態から
    熱回収用状態へ切換えて、放熱路(10)を閉止させると
    ともに、熱回収用授熱路(7)を開通させるように構成
    し、 温度センサ(13)が、放熱開始用設定温度(T1H)を検
    出することに基づき、弁切換用制御装置(14)が切換弁
    (12)を熱回収用状態から放熱用状態へ切換え操作した
    ときには、弁切換用制御装置(14)が、エンジン冷却水
    の温度高警報器(17)を作動させるとともに、切換弁
    (12)を放熱用状態に保持するように構成し、 この放熱用状態を保持している間は、温度センサ(13)
    の検出温度が放熱終了用設定温度(T1L)以下になって
    も、弁切換用制御装置(14)が切換弁(12)を上記放熱
    用状態に保持するように構成し、 上記の放熱保持状態の解除操作具(18)を弁切換用制御
    装置(14)に付設し、この解除操作具(18)のオン操作
    に基づき、上記弁切換用制御装置(14)が切換弁(12)
    を放熱用状態を保持するのを解除するように構成した ことを特徴とするエンジンの排熱回収装置。
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