專利名稱：燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用了燃?xì)廨啓C(jī)裝置的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，作為使用了燃?xì)廨啓C(jī)裝置的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，已知有利用通過燃?xì)廨啓C(jī)裝置進(jìn)行發(fā)電時(shí)的廢熱來生成溫水等的熱電聯(lián)供系統(tǒng)。近年來，還提出一種不進(jìn)行發(fā)電而使用燃?xì)廨啓C(jī)裝置來直接生成熱水及冷氣的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)。例如，在專利文獻(xiàn)1中公開了圖6 所示那樣的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)100。該燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)100具備通過軸相互連結(jié)的第一壓縮機(jī)101及第一膨脹渦輪102、 燃燒器103、再生換熱器104、熱水用換熱器123作為構(gòu)成燃?xì)廨啓C(jī)裝置的設(shè)備。第一壓縮機(jī)101對(duì)從大氣中取入的空氣進(jìn)行壓縮。從第一壓縮機(jī)101噴出的空氣在穿過了再生換熱器104后，向燃燒器104流入。在燃燒器104中，噴射燃料而進(jìn)行燃燒。在燃燒器104中產(chǎn)生的燃燒氣體在再生換熱器104中對(duì)向燃燒器104流入之前的空氣加熱之后，向第一膨脹渦輪102流入，并在此膨脹。第一膨脹渦輪102從膨脹的燃燒氣體取出動(dòng)力作為旋轉(zhuǎn)力矩， 對(duì)第一壓縮機(jī)101進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。從第一膨脹渦輪102噴出的燃燒氣體在熱水用換熱器123中被利用作為生成熱水的熱源，然后向大氣中排出。在燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)100中，由于燃?xì)廨啓C(jī)裝置不具有發(fā)電機(jī)，因此為了使燃?xì)廨啓C(jī)裝置起動(dòng)，而設(shè)有在起動(dòng)時(shí)向燃燒器104供給壓縮空氣的往復(fù)式壓縮機(jī)105。而且，在燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)100中采用了如下的結(jié)構(gòu)從燃?xì)廨啓C(jī)裝置抽出由第一壓縮機(jī)101壓縮后的空氣，使該抽出的空氣(所謂的抽氣)溫度下降來生成冷氣。具體而言， 設(shè)有利用冷水對(duì)從燃?xì)廨啓C(jī)裝置抽出的空氣進(jìn)行冷卻的第一換熱器121、對(duì)從第一換熱器 121流出的空氣進(jìn)行壓縮的第二壓縮機(jī)111、利用冷水對(duì)從第二壓縮機(jī)111噴出的空氣進(jìn)行冷卻的第二換熱器122、使從第二換熱器122流出的空氣膨脹的第二膨脹渦輪112。第二膨脹渦輪112通過軸與第二壓縮機(jī)111連結(jié)，從膨脹的空氣取出動(dòng)力作為旋轉(zhuǎn)力矩，對(duì)第二壓縮機(jī)111進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。而且，在第二換熱器122與第二膨脹渦輪112之間設(shè)有將水分從空氣分離的水分離器113。在第一換熱器121及第二換熱器122中對(duì)空氣進(jìn)行冷卻而被加熱的水向燃?xì)廨啓C(jī)裝置的熱水用換熱器123供給。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1日本專利第4324719號(hào)公報(bào)其中，由于在專利文獻(xiàn)1所公開的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)100中生成冷氣，因此考慮將燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)100搭載于機(jī)動(dòng)車等車輛，利用由燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)100生成的冷氣來進(jìn)行例如車輛的制冷。然而，專利文獻(xiàn)1所公開的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)100是以設(shè)置于富含冷水的環(huán)境為前提而開發(fā)的，在向車輛搭載時(shí)，另行需要保持冷水的設(shè)備，不適合向追求小型輕量性的車輛搭載。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于此種情況而提出，其目的在于提供一種適合于向車輛搭載的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)。 為了解決上述課題，本發(fā)明提供一種燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，其具備燃?xì)廨啓C(jī)裝置，其包括對(duì)工作流體進(jìn)行壓縮的第一壓縮機(jī)、將燃料噴射到從所述第一壓縮機(jī)噴出的工作流體中而使其燃燒的燃燒器、通過第一軸而與所述第一壓縮機(jī)連結(jié)且使所述燃燒器中產(chǎn)生的燃燒氣體膨脹的第一膨脹渦輪、以及積存向所述燃燒器供給的燃料的燃料罐；燃料循環(huán)路，其使積存于所述燃料罐的燃料循環(huán)；冷卻流體生成裝置，其包括通過在所述燃料循環(huán)路中流動(dòng)的燃料對(duì)從所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置抽出的由所述第一壓縮機(jī)升壓后的工作流體進(jìn)行冷卻的冷卻器、以及使從所述冷卻器流出的工作流體膨脹的第二膨脹渦輪。發(fā)明效果根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，通過利用燃料對(duì)工作流體進(jìn)行冷卻，由此能夠形成為不需要工作流體以外的輸入的系統(tǒng)。因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)適合于向車輛搭載的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖2是變形例的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖4是變形例的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖5是另一變形例的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖6是以往的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式。(第一實(shí)施方式)圖1表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)1A。該燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)IA搭載于車輛(未圖示)，具備燃?xì)廨啓C(jī)裝置2、冷卻流體生成裝置5、空調(diào)單元6、兼用作消音器的換熱器7。在本實(shí)施方式中，使用空氣作為燃?xì)廨啓C(jī)裝置2及冷卻流體生成裝置5的工作流體，將由冷卻流體生成裝置5生成的冷氣直接利用于空氣調(diào)節(jié)。燃?xì)廨啓C(jī)裝置2包括通過第一軸22相互連結(jié)的第一壓縮機(jī)21及第一膨脹渦輪 23、燃燒器沈、再生換熱器27。在本實(shí)施方式中，從提高燃?xì)廨啓C(jī)裝置2的熱效率的觀點(diǎn)出發(fā)，設(shè)置了再生換熱器27，但也可以不設(shè)置再生換熱器27。而且，燃?xì)廨啓C(jī)裝置2包括與第一軸22連結(jié)的發(fā)電機(jī)24、與發(fā)電機(jī)M連接的包括逆變器等的控制電路25、積存向燃燒器 26供給的燃料的燃料罐30。第一壓縮機(jī)21將從大氣中取入的空氣吸入并進(jìn)行壓縮。發(fā)電機(jī)M在起動(dòng)時(shí)被用作電動(dòng)機(jī)，通過使第一軸22旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動(dòng)第一壓縮機(jī)21。從第一壓縮機(jī)21噴出的高壓的空氣向再生換熱器27流入，在此被后述的燃燒氣體加熱而溫度再次上升，然后向燃燒器沈流入。
在燃燒器沈中，從燃料罐30經(jīng)由后述的燃料循環(huán)路31將燃料噴射到高壓的空氣中，而形成混合氣。噴射到燃燒器104內(nèi)的燃料由未圖示的火花電極點(diǎn)火而燃燒。由此，混合氣在大致維持壓力的狀態(tài)下成為高溫的燃燒氣體。由燃燒器沈產(chǎn)生的燃燒氣體向第一膨脹渦輪23流入，在此膨脹而使壓力減少至大氣壓左右。第一膨脹渦輪23從膨脹的燃燒氣體取出動(dòng)力作為旋轉(zhuǎn)力矩，對(duì)第一壓縮機(jī)21 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并將剩余動(dòng)力給予發(fā)電機(jī)M。由此，發(fā)電機(jī)M進(jìn)行發(fā)電。從第一膨脹渦輪23噴出的燃燒氣體向再生換熱器27流入。在再生換熱器27中，在燃燒氣體與向燃燒器沈流入之前的高壓的空氣之間進(jìn)行換熱，燃燒氣體的溫度下降。從再生換熱器27流出的燃燒氣體向換熱器7流入，在此被后述的調(diào)整空氣冷卻而溫度進(jìn)一步下降，然后向大氣中排出。使積存于燃料罐30的燃料循環(huán)且設(shè)有壓力輸送泵31a的燃料循環(huán)路31的兩端與燃料罐30連接。在本實(shí)施方式中，在燃料罐30中積存有液體燃料。但是，也可以在燃料罐30中積存氣體燃料。在使用液體燃料時(shí)，具有能夠減小燃料罐30的容積的優(yōu)點(diǎn)，在使用氣體燃料時(shí)，具有能夠使向燃燒器26噴射燃料的燃料噴射機(jī)構(gòu)等簡易的優(yōu)點(diǎn)。作為液體燃料，可以使用汽油或柴油(尤其是第二代生物柴油)等目前使用的從石油得來的現(xiàn)有燃料，但優(yōu)選甲醇、乙醇等醇燃料、或含有醇燃料的醇系混合燃料。作為氣體燃料，可以使用例如 CNG (Compressed Natural Gas)、丙燒(LPG Liquefied Petroleum Gas)、MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether)、氧等。上述的液體燃料以及氣體燃料的燃料種類物性如表1所示。(引用自 American PetroleumInstitute(API), Alcohols and Ethers, Publication No. 4261, 3rd ed. (Washington, DC, June 2001)，Table 2.及 Petroleum Product Surveys :Motor Gasoline, Summer 1986, Winter 1986/1987. National Institute for Petroleum and Energy Research.及 American Petroleum Institute(API), Alcohols and Ethers, Publication No. 4261,3rd ed. (Washington, DC, June 2001)，Table B_l.。而且,在引用時(shí)，將ft/lb單位系統(tǒng)換算成SI單位系統(tǒng)。)[表 1]
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，其具備燃?xì)廨啓C(jī)裝置，其包括對(duì)工作流體進(jìn)行壓縮的第一壓縮機(jī)、將燃料噴射到從所述第一壓縮機(jī)噴出的工作流體中而使其燃燒的燃燒器、通過第一軸而與所述第一壓縮機(jī)連結(jié)且使所述燃燒器中產(chǎn)生的燃燒氣體膨脹的第一膨脹渦輪、以及積存向所述燃燒器供給的燃料的燃料罐；燃料循環(huán)路，其使積存于所述燃料罐的燃料循環(huán)；冷卻流體生成裝置，其包括通過在所述燃料循環(huán)路中流動(dòng)的燃料對(duì)從所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置抽出的由所述第一壓縮機(jī)升壓后的工作流體進(jìn)行冷卻的冷卻器、以及使從所述冷卻器流出的工作流體膨脹的第二膨脹渦輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，其中，所述工作流體為空氣，所述燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)還具備溫度調(diào)整機(jī)構(gòu)，該溫度調(diào)整機(jī)構(gòu)對(duì)從所述第二膨脹渦輪噴出的空氣的溫度進(jìn)行調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，其中，所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置還包括再生換熱器，該再生換熱器在從所述第一膨脹渦輪噴出的燃燒氣體與向所述燃燒器流入之前的空氣之間進(jìn)行換熱，所述溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括使從大氣中取入的空氣與從所述第二膨脹渦輪噴出的空氣進(jìn)行混合的混合器；在從所述混合器流出的空氣與從所述再生換熱器流出的燃料氣體之間進(jìn)行換熱的換熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，其中，所述冷卻流體生成裝置還包括第二壓縮機(jī)，該第二壓縮機(jī)在由所述第一壓縮機(jī)升壓后的工作流體向所述冷卻器流入之前對(duì)該工作流體進(jìn)行壓縮。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，其中，所述第二膨脹渦輪通過第二軸與所述第二壓縮機(jī)連結(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，其中，在所述燃料罐積存液體燃料，在所述燃料循環(huán)路設(shè)置從所述冷卻器的上游側(cè)分支而到達(dá)所述燃燒器的分支路，所述冷卻流體生成裝置還包括氣化器，該氣化器利用從所述第二壓縮機(jī)噴出的工作流體使在所述分支路中流動(dòng)的燃料氣化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，其中，在所述分支路的比所述氣化器靠下游側(cè)的部位設(shè)有畜壓器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，其中，所述冷卻流體生成裝置還包括將水分與從所述第二膨脹渦輪噴出的工作流體分離的水分離器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8中任一項(xiàng)所述的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，其中，還具備對(duì)積存在所述燃料罐中的燃料或在所述燃料循環(huán)路中流動(dòng)的燃料進(jìn)行冷卻的燃料冷卻器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，其中，所述燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)搭載于車輛，所述燃料冷卻器利用所述車輛的行駛所產(chǎn)生的風(fēng)對(duì)燃料進(jìn)行冷卻。
11.根據(jù)權(quán)利要求1 10中任一項(xiàng)所述的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，其中， 所述燃?xì)廨啓C(jī)裝置還包括與所述第一軸連結(jié)的發(fā)電機(jī)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，其中， 所述燃料循環(huán)路途經(jīng)所述發(fā)電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)。燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)(1A)具備燃?xì)廨啓C(jī)裝置(2)和冷卻流體生成裝置(5)。燃?xì)廨啓C(jī)裝置(2)包括通過第一軸(22)相互連結(jié)的第一壓縮機(jī)(21)及第一膨脹渦輪(23)、燃燒器(26)、燃料罐(30)。積存在燃料罐(30)中的燃料穿過燃料循環(huán)路(31)進(jìn)行循環(huán)。從燃?xì)廨啓C(jī)裝置(2)抽出由第一壓縮機(jī)(21)升壓后的工作流體。冷卻流體生成裝置(5)包括通過在燃料循環(huán)路(31)中流動(dòng)的燃料對(duì)從燃?xì)廨啓C(jī)裝置(2)抽出的工作流體進(jìn)行冷卻的冷卻器(55)；使從冷卻器(55)流出的工作流體膨脹的第二膨脹渦輪(53)。
文檔編號(hào)F02C6/08GK102597459SQ20118000335
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者小森晃, 松元昂, 田口英俊, 田村朋一郎, 西脅文俊 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社