CN106661997A - 沸腾冷却装置 - Google Patents

Abstract

一种沸腾冷却装置，具备：制冷剂通路，其形成于内燃机的内部，供通过沸腾来冷却所述内燃机的制冷剂流通；膨胀器，其由在所述内燃机中沸腾了的制冷剂来驱动；冷凝器，其配置于所述膨胀器的下游侧，对通过所述膨胀器后的所述制冷剂进行冷却；以及热交换部，其通过与所述制冷剂进行热交换来对冷却对象进行冷却，在所述制冷剂循环的路径中，形成包括所述膨胀器及所述冷凝器的低压区域和所述低压区域以外的高压区域，在所述热交换部，连接有与液相的制冷剂流通的部位连接的通路，并且连接有与所述低压区域连接的通路。

Description

沸腾冷却装置

技术领域

本发明涉及沸腾冷却装置。

背景技术

作为内燃机的冷却装置，已知有一种利用在形成于内燃机的内部的制冷剂通路(例如水套)中流动的制冷剂的沸腾汽化热来进行冷却的沸腾冷却装置。作为将这样的沸腾冷却装置与兰金循环组合而提出的技术方案，已知有例如专利文献1。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-223116号公报

发明内容

发明要解决的问题

为了高效地利用兰金循环所具备的透平机等膨胀器，膨胀器的上游侧的压力优选是高的，希望其为大气压以上。即，为了提高利用通过内燃机的沸腾冷却而得到的蒸气的兰金循环的效率，也要提高内燃机侧的压力。作为内燃机的工作流体即制冷剂，例如可选定水、LLC(long life coolant：长效冷却剂)、醇类等沸点与水接近的流体。在选定水作为制冷剂的情况下，一个大气压下的制冷剂的沸腾温度为100℃，在两个大气压下，制冷剂的沸腾温度为120℃。在内燃机中，有时对润滑油、传动系的油等利用制冷剂来进行各种冷却。例如，在内燃机中循环的润滑油的温度一般比制冷剂还高10～30℃左右。因此，在以润滑油为冷却对象而通过与制冷剂的热交换来进行冷却的情况下，无法使润滑油的温度下降到高温的制冷剂的温度以下，有可能存在润滑油的劣化和/或内燃机的滑动部的发热胶着。

于是，本说明书公开的沸腾冷却装置以合适地对通过与冷却内燃机的制冷剂进行热交换而被冷却的冷却对象进行冷却为课题。

用于解决问题的技术方案

为了解决该课题，本说明书所公开的沸腾冷却装置具备：制冷剂通路，其形成于内燃机的内部，供通过沸腾来冷却所述内燃机的制冷剂流通；膨胀器，其由在所述内燃机中沸腾了的制冷剂来驱动；冷凝器，其配置于所述膨胀器的下游侧，对通过所述膨胀器后的所述制冷剂进行冷却；以及热交换部，其通过与所述制冷剂进行热交换来对冷却对象进行冷却，在所述制冷剂循环的路径中，形成包括所述膨胀器及所述冷凝器的低压区域和所述低压区域以外的高压区域，在所述热交换部，连接有与液相的制冷剂流通的部位连接的通路，并且连接有与所述低压区域连接的通路。通过将热交换部与低压区域连接而成为在热交换部中容易发生沸腾冷却的状态。由此，使热交换部成为沸腾冷却状态，即使在活用兰金循环的状态下也能够合适地对冷却对象进行冷却。

也可以是，沸腾冷却装置在与所述热交换部连接并且与液相的制冷剂流通的部位连接的通路具备调整在该通路流通的液相的制冷剂的量的调量阀。通过具备调量阀，来调整热交换部内的制冷剂量，从而容易实现热交换部中的沸腾冷却。

也可以是，沸腾冷却装置具备从与所述低压区域连接的通路分支、且与形成于所述内燃机的内部的制冷剂通路连通的通路，在该通路的从与所述低压区域连接的通路分支的分支点，具备对使所述低压区域侧开通的状态和使形成于所述内燃机的内部的制冷剂通路侧开通的状态进行切换的控制阀。由此，能够对利用了制冷剂的沸腾的汽化潜热的沸腾冷却状态和通过液相的制冷剂来吸取热而进行冷却的液体冷却状态进行切换。

也可以是，沸腾冷却装置在所述内燃机预热时，将所述控制阀切换成使形成于所述内燃机的内部的制冷剂通路侧开通的状态。在内燃机预热时成为液体冷却状态，能够在内燃机预热时利用与冷却对象相比温度容易上升的制冷剂来实现冷却对象的早期预热。

也可以是，沸腾冷却装置在所述内燃机为高转速状态或高负荷状态时，将所述控制阀切换成使形成于所述内燃机的内部的制冷剂通路侧开通的状态。由此，在内燃机为高转速状态或高负荷状态时，停止兰金循环的工作，进行内燃机以及热交换部中的液体冷却。在使兰金循环停止了的状态下，制冷剂的压力下降，沸点也下降，所以制冷剂的温度也下降，能够合适地对冷却对象进行冷却。

也可以是，沸腾冷却装置具备从连接形成于所述内燃机的内部的制冷剂通路和所述膨胀器的路径分支、且绕过所述膨胀器而与所述冷凝器连接的旁通通路，在该旁通通路的从连接所述制冷剂通路和所述膨胀器的路径分支的分支点，具备对使所述膨胀器侧开通的状态和使所述旁通通路开通的状态进行切换的控制阀。在选择了沸腾冷却状态时能够避免蒸气向旁通通路流入，并且在选择了液体冷却状态时，能够将液相的制冷剂送往冷凝器，来冷却制冷剂。

发明的效果

根据本说明书公开的沸腾冷却装置，能够合适地对通过与冷却内燃机的制冷剂进行热交换而被冷却的冷却对象进行冷却。

附图说明

图1是示出实施方式的沸腾冷却装置的概略构成的说明图。

图2是示出实施方式的沸腾冷却装置的控制的一例的流程图。

图3是示出沸腾冷却状态的沸腾冷却装置的概略构成的说明图。

图4是示出液体冷却状态的沸腾冷却装置的概略构成的说明图。

图5是决定调量阀的开度的映射的一例。

图6是在从沸腾冷却向液体冷却切换时所参照的映射的一例。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。不过，有时在附图中，各部的尺寸、比率等未图示成与实际完全地一致。另外，有时附图也省略细微部分而绘出。

(实施方式)

首先，参照图1，对组装于内燃机10的实施方式的沸腾冷却装置100进行说明。图1是示出实施方式的沸腾冷却装置100的概略构成的说明图。内燃机10具备进气系统和排气系统，在排气系统中，包括排气歧管10a。内燃机10具备油盘10b。在油盘10b设置有油温传感器10b1。油温传感器10b1检测贮存于油盘10b的内部的油的温度。沸腾冷却装置100具备制冷剂通路12，该制冷剂通路12形成于内燃机10的内部，供通过沸腾来冷却内燃机10的制冷剂流通。制冷剂通路12例如是形成于内燃机10的汽缸周围的水套，但只要能够利用制冷剂通路12内的制冷剂来冷却内燃机10即可，也可以是其他的形态。通过在制冷剂通路12内流通的制冷剂吸收内燃机10的热而沸腾，从而内燃机10被冷却。在制冷剂通路12内流动的制冷剂只要是水、LLC(long life coolant：长效冷却剂)、醇类等吸收内燃机10的热而沸腾的液体即可，不特别限定。在本实施方式中，使用了混合水和乙二醇而得到的制冷剂。沸腾冷却装置100能够实现：通过使在制冷剂通路12流通的制冷剂沸腾来冷却内燃机10的沸腾冷却状态和通过由液相的制冷剂带走热来冷却内燃机10的液体冷却状态这两种冷却样态。在沸腾冷却装置100成为了沸腾冷却状态时，形成通过利用所产生的蒸气来进行废热回收的兰金循环。此外，沸腾冷却装置100通过使制冷剂流通的区域的压力下降来使制冷剂变得容易沸腾，从而变得容易向沸腾冷却状态转变，与此相反，通过使制冷剂流通的区域的压力升高来使制冷剂变得不容易沸腾，从而变得容易向液体冷却状态转变。

制冷剂通路12在内燃机10所具备的汽缸盖设置有出口12a，在该出口12a连接有第1通路13。在第1通路13设置有第1温度传感器13a。第1温度传感器13a计测在第1通路13内流通的制冷剂的温度。第1通路13的另一端连接于气液分离器14。在第1通路13内流通的制冷剂主要是在制冷剂通路12蒸气化了的气相制冷剂，但有时也会混有液相制冷剂。

气液分离器14具备蒸气出口14a。在蒸气出口14a连接有第4通路15。在第4通路15流入通过气液分离器14后的蒸气。在第4通路15的另一端，配置有作为膨胀器的一例的透平机18。在第4通路15的气液分离器14与透平机18之间，设置有过热器16。过热器16被供给通过后面所说明的排气热蒸气发生器20后的排气，从而对通过气液分离器14后的蒸气进一步赋予热。透平机18由从过热器16流入的过热蒸气来驱动。在透平机18连接有例如利用透平机18的驱动力来进行发电的发电机。由此，能够回收内燃机10的废热。透平机18的驱动力也可以用作内燃机10的驱动力的辅助。这样，本实施方式的沸腾冷却装置100也作为兰金循环发挥功能。此外，对于排气的流通路径，也可以对过热器16和排气热蒸气发生器20进行调换。即，对于排气的流通路径，也可以将过热器16配置于排气热蒸气发生器20的上游侧，将通过过热器16后的排气向排气热蒸气发生器20导入。

从第1通路13分支出第2通路131。第2通路131的另一端连接于后面所说明的第13通路33。另外，第1通路13在其与第2通路131分支的分支点的下游侧处与第3通路132分支。第3通路132的另一端132a连接于后面所说明的冷凝器(以下，有时表示为CDN)24的入口24a。第3通路132作为绕过后面所说明的透平机18的旁通通路而发挥功能。即，第3通路132成为从连接形成于内燃机10的内部的制冷剂通路12和透平机18的路径13及路径15分支、且绕过透平机18而连接于冷凝器24的旁通通路。在第1通路13与第3通路132分支的分支点设置有第1三通阀13b。第1三通阀13b相当于对使透平机18侧开通的状态和使旁通通路即第3通路132开通的状态进行切换的控制阀。因此，第1三通阀13b对是使从制冷剂通路12的出口12a排出的制冷剂就那样通过第1通路13而向气液分离器14导入制冷剂，还是通过第3通路132而绕过透平机18向冷凝器24导入进行选择。第1三通阀13b是电磁阀且电连接于相当于控制部的ECU28。

这样，配置于内燃机10与透平机18之间的气液分离器14将从内燃机10排出的制冷剂分离成液相制冷剂和气相制冷剂。气液分离器14在下侧贮存分离出的液相制冷剂。在气液分离器14的蒸气出口14a与过热器16之间，设置有第1开闭阀15a。第1开闭阀15a是电磁阀且电连接于相当于控制部的ECU28。在使第1开闭阀15a为闭阀状态时，蒸气从气液分离器14的排出停止。在气液分离器14的下端设置有第1液相制冷剂出口14b和第2液相制冷剂出口14c。在第1液相制冷剂出口14b连接有第5通路19。在气液分离器14的下端，贮存有分离出的液相的制冷剂，所以在第5通路19总是流通有液相的制冷剂。在第5通路19设置有第1水泵(WP)19a。第1水泵19a向形成于内燃机10内的制冷剂通路12供给液相制冷剂。在第2液相制冷剂出口14c连接有第6通路21。在该第6通路21，也与第5通路19同样地总是流通有液相的制冷剂。第6通路21的另一端连接于排气热蒸气发生器20，向排气热蒸气发生器20供给液相制冷剂。对于排气热蒸气发生器20，在后面进行详细描述。

气液分离器14具备计测内部的液面高度、即所贮存的液相制冷剂的高度的液面传感器14d。液面传感器14d电连接于ECU28。在气液分离器14设置有排出液相的制冷剂的排出口14e。如后面所说明的那样，排出口14e连接有制冷剂放出通路26。排出口14e的直径及其设置部位与使用液面传感器14d来控制的液面高度对应地设置。即，排出口14e的各种规格设定成能够实现使用液面传感器14d来控制的液面高度，换言之，上限液面及下限液面。若排出口14e设定于与所期望的液面相比非常高的位置，则无法合适地排出气液分离器14内的液相制冷剂，结果，变得不得不将气液分离器14的容积设定得大。与此相反，若排出口14e设定于与所期望的液面相比非常低的位置，则会变得过度地排出液相制冷剂，使向内燃机10供给的液相制冷剂不足，而有可能导致内燃机10的冷却不足。排出口14e的各种规格至少考虑这些条件来决定。此外，气液分离器14还设定于液相的制冷剂因重力而向第1水泵19a和/或排气热蒸气发生器20供给的位置。

如上所述，本实施方式的沸腾冷却装置100具备排气热蒸气发生器20。排气热蒸气发生器20设置于与内燃机10所具备的排气歧管10a连接的排气管18的周围。排气热蒸气发生器20经由通过排气管18而排出的排气来利用内燃机10的废热，使蒸气产生。由此，可有效利用内燃机10的废热。排气热蒸气发生器20对于为了冷却内燃机10而言不是必需的，但通过具备排气热蒸气发生器20，能够提高装置整体的废热回收的效率。

排气热蒸气发生器20具备出口20a。在该出口20a连接有第7通路22。在第7通路22设置有第2温度传感器22a。第2温度传感器22a计测在第7通路22内流通的制冷剂的温度。第7通路22的另一端连接于气液分离器14。在第2蒸气通路22内流通的制冷剂主要是在排气热蒸气发生器20蒸气化了的气相制冷剂，但有时会混有液相制冷剂。这样，气液分离器14不仅将在内燃机10沸腾了的制冷剂分离成液相制冷剂和气相制冷剂，也将从排气热蒸气发生器20排出的制冷剂分离成液相制冷剂和气相制冷剂。

沸腾冷却装置100在透平机18的下游侧具备冷凝器24，该冷凝器24对通过透平机18后的气相制冷剂进行冷却而使其成为液相制冷剂。即，冷凝器24配置于透平机18的下游，对通过透平机18后的制冷剂进行冷却。另外，冷凝器24也对通过旁通通路即第3通路132后的制冷剂进行冷却。在沸腾冷却装置100成为了液体冷却状态时，对液相的制冷剂进行冷却。在冷凝器24连接有设置于透平机18的下游侧的第8通路23的另一端。冷凝器24是热交换器，与制冷剂进行热交换，冷却制冷剂，由此使气相制冷剂恢复成液相制冷剂。另外，在沸腾冷却装置100成为了液体冷却状态时，冷凝器24与通常的搭载于车辆的散热器同样地冷却液相制冷剂。在第8通路23设置有单通阀23a，以使蒸气不从冷凝器24侧向透平机18侧逆流。

沸腾冷却装置100具备贮藏器25，该贮藏器25贮存由冷凝器24冷却后的液相制冷剂、即从气相制冷剂恢复成液相制冷剂的制冷剂。贮藏器25在上侧具备制冷剂入口25a，在下侧具备制冷剂出口25b。在制冷剂入口25a连接有将气液分离器14内的液相制冷剂向贮藏器25放出的第9通路26。即，第9通路26连接于气液分离器14所具备的排出口14e。在该第9通路26设置有第2开闭阀26a。第2开闭阀26a是电磁阀且电连接于ECU28。在制冷剂出口25b连接有将贮藏器25内的液相制冷剂向气液分离器14供给的第10通路27。该第10通路27设置有第2水泵(WP)27a。第2水泵27a是电动式的，电连接于ECU28，基于液面传感器14d的计测值而由ECU28驱动控制。对第2水泵27a采用了容积型泵。

这样的沸腾冷却装置100可以在制冷剂循环的路径中，划分成包括透平机18及冷凝器24的低压区域和低压区域以外的高压区域。具体而言，从制冷剂通路12到透平机18的入口为止的通路，即第1通路13及第4通路15流通有高压的蒸气，通过透平机18从而蒸气的压力渐渐地下降。因此，从透平机18起包括冷凝器24的区域包含于压力低的低压区域。此外，在冷凝器24和贮藏器25的下游侧，通过第2水泵27a，制冷剂被朝向气液分离器14、进而朝向内燃机10压送，所以其包含于高压区域。

沸腾冷却装置100具备作为热交换部的一例的油冷却器(以下，有时表示为EOC)30。油冷却器30通过与制冷剂进行热交换来冷却作为冷却对象的润滑油。在油冷却器30连接有滤油器31。油冷却器30具备第1口部30a和第2口部30b。在油冷却器30的内部，在连结第1口部30a和第2口部30b的通路流通有制冷剂。在第1口部30a连接有第12通路32。第12通路32从第5通路19分支。更具体而言，在气液分离器14与第1水泵19a之间分离。要求第1口部30a从总是流通液相的制冷剂的部位连接。另外，考虑到沸腾冷却装置100成为液体冷却状态且在油冷却器30内流通的制冷剂也通过第1水泵19a而循环，希望从第5通路19的水泵19a的上游侧分支。在第12通路32设置有调量阀32a。调量阀32a调整在第12通路32流动的液相的制冷剂的量。即，调量阀32a调整经由第1口部30a向油冷却器30内导入的液相制冷剂的量。调量阀32a是电磁阀且电连接于相当于控制部的ECU28。

在第2口部30b连接有第13通路33。第13通路33的另一端连接于冷凝器24的入口24a。具体而言，第13通路33的另一端与第3通路132合流，由此，成为连接于冷凝器24的入口24a的状态。由此，第13通路33成为连接于低压区域的状态。此外，第1口部30a和第2口部30b有时根据制冷剂的流通方向而成为制冷剂的入口或出口。具体而言，在沸腾冷却装置100成为了沸腾冷却状态时，第1口部30a成为入口，第2口部30b成为出口。另一方面，在沸腾冷却装置100成为了液体冷却状态时，第2口部30b成为入口，第1口部30a成为出口。

在第13通路33连接有从第1通路13分支了的第2通路131。即，第2通路131成为从第13通路33分支且与形成于内燃机10的内部的制冷剂通路12连通的通路。在第2通路131向第13通路33连接的连接点，换言之，第2通路131从第13通路33分支的分支点，设置有第2三通阀33a。第2三通阀33a相当于对使低压区域侧开通的状态和使形成于内燃机10的内部的制冷剂通路12侧开通的状态进行切换的控制阀。因此，第2三通阀33a对是使第2口部33b与制冷剂通路12的出口12a连接，还是连接于冷凝器24的入口24a进行选择。第2三通阀33a是电磁阀且电连接于相当于控制部的ECU28。

油冷却器30具备油导入口30c和油排出口30d。油导入口30c与油盘10b连接，将油盘10b内的油向油冷却器30内导入。油排出口30d与向在内燃机10中需要供给油的各部供给油的油通路连接。能够通过这样的油冷却器30来冷却油。

此外，在本实施方式中，将冷却润滑油的油冷却器30作为热交换部，但也可以例如将以ATF(Automatic Transmission Fluid：自动变速器油)和/或变速装置油(英文：Transmission Oil)为冷却对象的冷却器作为热交换部。

沸腾冷却装置100具备作为控制部的ECU28。如上所述，ECU28连接于各种传感器、各种开闭阀等，控制各部的动作。ECU28的控制通过CPU(Central Processing Unit：中央处理器)等硬件和存储于ROM(Read Only Memory：只读存储器)等的软件的协同工作来执行。ECU28具备计时部28a。计时部28a在后面所说明的控制的一例中，计测时间。

接着，参照图2，对在沸腾冷却装置100中实施的控制的一例进行说明。图2是示出实施方式的沸腾冷却装置100的控制的一例的流程图。如以下所述，对在沸腾冷却装置100中实施的控制的概略进行说明。首先，在内燃机10预热时，将第2三通阀33a切换成使形成于内燃机10的内部的制冷剂通路12侧开通的状态。另外，在内燃机10为高转速状态或高负荷状态时，将第2三通阀33a切换成使形成于内燃机10的内部的制冷剂通路12侧开通的状态。并且，在除此以外的情况下，使第2三通阀33a成为使低压区域侧开通的状态。以下，对于控制的一例，详细地进行说明。

首先，在使内燃机10所具备的点火器为接通、内燃机10起动时，开始一系列的控制。首先，在步骤S1中，判断是否内燃机的转速NE比高转速判定阈值NE1高，且制冷剂的温度Tw比预热判定温度Tw1高。在步骤S1中，判断是进行在步骤S2以下所进行的主要是冷机起动的控制，还是进行在步骤S11以下所进行的主要是内燃机再起动时的控制。在此，内燃机再起动时假定了使运转着的内燃机10暂且停止，且再次使其起动了的那样的状况。更具体而言，将使内燃机10到达预热完成状态而停止，之后在被冷却之前再次起动了的那样的情况假定为内燃机再起动时。另外，即使在预热完成后的内燃机10不暂且停止的情况下，在满足了步骤S1中所判断的预定的条件的情况下，也进行步骤S11以下的处理。本实施方式的沸腾冷却装置100对沸腾冷却状态和液体冷却状态进行切换，但高转速判定阈值NE1是用于选择液体冷却状态的阈值。另外，预热判定温度Tw1成为判断内燃机10是否预热完成了的阈值。制冷剂的温度Tw通过第1温度传感器13a来取得。

在步骤S1中判断为否时，即，内燃机10的转速NE、制冷剂的温度Tw中的至少任一方没有满足预定的条件时，进入步骤S2。在步骤S2中，判断是否制冷剂的温度Tw为预热判定温度Tw1以下。在步骤S2中判断为否时，即，判断为内燃机10的预热完成了时，进入步骤S3。在步骤S2中判断为否时，认为内燃机10的预热已完成，使沸腾冷却装置100成为沸腾冷却状态。沸腾冷却装置100在成为沸腾冷却状态时，不仅内燃机10通过沸腾冷却而被冷却，油冷却器30也通过沸腾冷却而被冷却。如图3所示，在步骤S3中，使第1开闭阀15a开阀。此时，第1三通阀13b成为如在图3中以涂黑的方式所示那样关闭了旁通通路即第3通路132，且开通了通往气液分离器14的第1通路13的状态。由此，成为了将在内燃机10逐渐产生的蒸气送往气液分离器14的状态。在内燃机10的预热完成了的状态下使第1开闭阀15a开阀时，贮存于气液分离器14内的、与液相的制冷剂分离了的气相的制冷剂被送往过热器16。另外，在第1开闭阀15a开阀时，气液分离器14的上游侧的压力会下降，成为更容易产生蒸气的状态，持续地产生的蒸气被送往过热器16。在继步骤S3之后进行的步骤S4中，如图3所示使调量阀32a成为全闭状态。由此，液相制冷剂向油冷却器(EOC)30的流入停止。并且，对调量阀32a采取闭阀措施，并且使第2三通阀33a的状态成为油冷却器30与冷凝器24流通的状态。即，成为油冷却器30连接于低压区域的状态。由此，油冷却器30内的压力下降，油冷却器30内成为低压沸腾状态而进行沸腾冷却。此时，使调量阀32a为全闭状态，油冷却器30内的制冷剂的量成为了容易减少的状态，所以油冷却器30通过沸腾冷却而温度有效地下降。此外，此时，第2三通阀33a成为如在图3中以涂黑的方式所示那样关闭了第3通路132的状态。因此，在内燃机10产生的蒸气不与第13通路33合流，通过第1通路13被送往气液分离器14。步骤S3的处理和步骤S4的处理也可以同时进行，还可以调换顺序。在进行了步骤S3及步骤S4的处理后，进入步骤S6。

另一方面，在步骤S2中判断为是时，即，在判断为内燃机10的预热没有完成时，进入步骤S5。在步骤S2中判断为是时，认为内燃机10的预热没有完成，使沸腾冷却装置100成为液体冷却状态。在此，为了方便，称为液体冷却状态，但内燃机10为预热状态时强烈意味着使液相的制冷剂在内燃机10内循环。在这样地内燃机10为预热状态时，不仅使液相的制冷剂通过形成于内燃机10内的制冷剂通路12，也使液相的制冷剂通过油冷却器30内，进行由显热实现的润滑油的冷却。在内燃机10处于预热状态时，通过成为液体冷却状态，进行与作为冷却对象的润滑油相比温度容易上升的制冷剂与润滑油的热交换。由此，能够辅助润滑油的升温，从而能够谋求早期的预热完成。在步骤S5中，如图4所示使调量阀32a成为全开状态。由此，液相制冷剂持续向油冷却器(EOC)30流入。并且，对调量阀32a采取开阀措施，并且使第2三通阀33a的状态成为油冷却器30与水套(WJ)即制冷剂通路12流通的状态。这样，在内燃机10预热时，将相当于控制阀的第2三通阀33a切换成使形成于内燃机10的内部的制冷剂通路12侧开通的状态。由此，形成包括油冷却器30、制冷剂通路12的液相制冷剂的循环路径。即，如图4所示，在包括油冷却器和制冷剂通路12的循环路径，形成在图4中为逆时针旋转的液相制冷剂的流动。液相制冷剂通过第1水泵19a而循环。此时，如在图4中以涂黑的方式所示那样，第1三通阀13b成为关闭了第1通路13的状态，使绕过气液分离器14、透平机18的第3通路132开通。由此，液相的制冷剂向冷凝器24流入。此时，冷凝器24作为散热器发挥功能，成为对液相制冷剂进行冷却的状态。在结束了步骤S5的处理后，再反复进行从步骤S2起的处理。

在结束了步骤S4的处理后，进入步骤S6。在步骤S6中，判断润滑油的温度To是否为上限温度Tohigh以下。润滑油的温度To通过油温传感器10b1来取得。上限温度Tohigh内置于ECU28内的存储器。上限温度Tohigh作为保证润滑油的性能的油温而被规定。在步骤S6中判断为是时，进入步骤S7。另一方面，在步骤S6判断为否时，进入步骤S10。即，在润滑油的温度To超过了上限温度Tohigh时进入步骤S10。在步骤S10中，使调量阀32a成为全开。由此，将液相制冷剂向油冷却器30导入，促进润滑油的冷却。在步骤S10中使调量阀32a成为全开后，维持调量阀32a的全开状态，直到在步骤S6中判断为是为止。

在步骤S7中，判断润滑油的温度To是否为制冷剂的温度Tw以上，且为比制冷剂的温度Tw稍高的温度即Tw+α以下。该条件为了使润滑油不从制冷剂吸取所需以上的热而设定。具体而言，例如在润滑油的温度To比制冷剂的温度Tw低的情况下，制冷剂所具有的热会在油冷却器30中被润滑油吸取。在油冷却器30中被吸取的热会在冷凝器24中舍弃。即，制冷剂的热会在冷凝器24中被舍弃。结果，通过制冷剂蒸发而生成的蒸气量减少，透平机输出下降。于是，为了使制冷剂的热量不被润滑油吸取而进行步骤S7中的判断。

在步骤S7中判断为否时，进入步骤S8。另一方面，在步骤S7中判断为是时，认为润滑油还未达到合适的温度，反复进行从步骤S6起的处理。

在步骤S8中，基于制冷剂的温度Tw+α与润滑油的温度To的差，来调节调量阀32a的开度。具体而言，参照图5所示的映射来调整调量阀32a的开度。Tw+α与To的差越大，则调量阀32a的开度越大。此外，步骤S8中的处理在步骤S7中判断为是时进行，所以Tw+α与To的差必须为0以上。通过进行参照了该映射的反馈控制，润滑油的温度To处于合适的范围。此外，在步骤S7的判断中，在T0<Tw时也判定为否，执行步骤S8。在T0<Tw时，在图5所示的映射中，横轴的值表现为-(负数)，但随着横轴的值变小，调量阀开度变小。在调量阀开度变小时，可抑制制冷剂与润滑油的热交换，从而改善制冷剂的热被润滑油吸取的状况。

在步骤S8中进行了调量阀32a的开度调整后，进入步骤S9。在步骤S9中，判断内燃机10是否停止了。该处理成为结束一系列的控制的条件，在步骤S9中判断为否时，反复进行从步骤S1起的处理，另一方面，在步骤S9中判断为是时，结束一系列的处理(结束)。

另一方面，在步骤S1中判断为是时，进入步骤S11。即，在内燃机10的转速NE、制冷剂的温度Tw双方满足了预定的条件时，进入步骤S11。在步骤S11中，判断内燃机的转速NE比高转速判定阈值NE1高、且制冷剂的温度Tw比预热判定温度Tw1高的状态是否持续了t1秒。在此，对t1秒的计测由计时部28a进行。计时部28a在转速NE超过高转速判定阈值NE1、且温度Tw超过预热判定温度Tw1时开始计时。时间t1的长短可以适当地决定。这样将经过t1秒作为条件是为了进行稳定的控制。这是因为，虽然步骤S11的判断成为沸腾冷却与液体冷却的切换条件的判断，但例如若内燃机的转速NE稍稍超过高转速判定阈值NE1就变更冷却样态，则控制的切换频度会增加，而没有实现稳定的控制。

在步骤S11中判断为否时，进入步骤S2，进行步骤S2以后的处理。关于步骤S2以后的处理，已经进行了说明，所以省略。另一方面，在步骤S11中判断为是时，进入步骤S12。步骤S12的处理与步骤S5的处理共通。即，在步骤S12中，切换成液体冷却状态。这样，在内燃机10为高转速状态时，将相当于控制阀的第2三通阀33a切换成使形成于内燃机10的内部的制冷剂通路12侧开通的状态。此外，在本实施方式中，在内燃机10维持高转速判定阈值NE1以上的高转速状态时切换成液体冷却，但也可以在内燃机10为高负荷状态时切换成液体冷却。在该情况下，参照图6所示的映射，在超过液体冷却转变阈值而进入高负荷区域且该状态持续了预定期间时切换成液体冷却。由此，使兰金循环的工作停止，进行内燃机10以及热交换部即油冷却器(EOC)30中的液体冷却。在使兰金循环停止了的状态下，制冷剂的压力下降，沸点也下降，所以制冷剂的温度也下降，能够合适地对作为冷却对象的润滑油进行冷却。

在结束了步骤S12的处理后，进入步骤S13。在步骤S13中，判断内燃机10的转速NE为低转速判定阈值NE2以下的状态是否持续了t2秒。在此，具有NE1>NE2的关系。对t2秒的计测由计时部28a进行。计时部28a在低于低转速判定阈值NE2时开始计时。时间t2的长短可以适当地决定。这样将经过t2秒作为条件与在对高转速判定阈值NE1进行判断时将经过t1秒作为条件同样，是为了进行稳定的控制。此外，在根据内燃机10的负荷状态来切换冷却样态的情况下，参照图6所示的映射，在从高负荷区域超过沸腾冷却转变阈值而进入低负荷区域且该状态持续了预定期间时，切换成沸腾冷却。

在步骤S13中，在判断为否时，反复进行从步骤S12起的处理。在步骤S13中判断为是时，进入步骤S14。在步骤S14中，返回沸腾冷却状态。步骤S14中的具体的处理与步骤S4共通，所以省略其详细的说明。

在步骤S14的处理后，进行步骤S6以后的处理。关于步骤S6以后的处理，已经进行了说明，所以省略其详细的说明。

如以上所说明，在本实施方式的沸腾冷却装置100中，能够合适地对通过与冷却内燃机10的制冷剂进行热交换而被冷却的作为冷却对象的润滑油进行冷却。此外，本实施方式的沸腾冷却装置100能够通过沸腾冷却来冷却润滑油，所以如果需要的话，也可以将其控制成比在内燃机10内循环的制冷剂低温。在通过与制冷剂的热交换来冷却润滑油的情况下，不能使润滑油的温度比制冷剂的温度低，所以利用沸腾冷却来使润滑油成为比制冷剂低温是本实施方式的沸腾冷却装置100的优点。

此外，也可以为废除第2三通阀33a、构成为处于总是将油冷却器30和冷凝器24连接了的状态。在该情况下，在内燃机10预热时也使调量阀32a成为全闭。若这样构成，则变成在预热时放弃由制冷剂实现的润滑油的升温作用，但能够使沸腾冷却装置100的构成简单。

上述实施方式只不过是用于实施本发明的例子，本发明不限定于此，对这些实施例进行各种变形属于本发明的范围内，而且根据上述记载明显可知，在本发明的范围内能够实现其他各种各样的实施例。

附图标记说明

10：内燃机；

12：制冷剂通路(水套)；

13：第1通路；

14：气液分离器；

14a：蒸气出口；

14b：第1液相制冷剂出口；

14c：第2液相制冷剂出口；

14d：液面传感器；

14e：排出口；

15：第2蒸气通路；

15a：第1开闭阀；

16：过热器；

18：透平机(膨胀器)；

20：排气热蒸气发生器；

24：冷凝器；

27a：第2水泵；

28：ECU；

28a：计时部；

32a：调量阀；

33：第13通路；

33a：第2三通阀。

Claims (6)

1.一种沸腾冷却装置，具备：

制冷剂通路，其形成于内燃机的内部，供通过沸腾来冷却所述内燃机的制冷剂流通；

膨胀器，其由在所述内燃机中沸腾了的制冷剂来驱动；

冷凝器，其配置于所述膨胀器的下游侧，对通过所述膨胀器后的所述制冷剂进行冷却；以及

热交换部，其通过与所述制冷剂进行热交换来冷却冷却对象，

在所述制冷剂循环的路径中，形成包括所述膨胀器及所述冷凝器的低压区域和所述低压区域以外的高压区域，

在所述热交换部，连接有与液相的制冷剂流通的部位连接的通路，并且连接有与所述低压区域连接的通路。

2.根据权利要求1所述的沸腾冷却装置，

在与所述热交换部连接并且与液相的制冷剂流通的部位连接的通路具备调整在该通路流通的液相的制冷剂的量的调量阀。

3.根据权利要求1所述的沸腾冷却装置，

具备从与所述低压区域连接的通路分支、且与形成于所述内燃机的内部的制冷剂通路连通的通路，在该通路的从与所述低压区域连接的通路分支的分支点，具备对使所述低压区域侧开通的状态和使形成于所述内燃机的内部的制冷剂通路侧开通的状态进行切换的控制阀。

4.根据权利要求3所述的沸腾冷却装置，

在所述内燃机预热时，将所述控制阀切换成使形成于所述内燃机的内部的制冷剂通路侧开通的状态。

5.根据权利要求3所述的沸腾冷却装置，

在所述内燃机为高转速状态或高负荷状态时，将所述控制阀切换成使形成于所述内燃机的内部的制冷剂通路侧开通的状态。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的的沸腾冷却装置，

具备从连接形成于所述内燃机的内部的制冷剂通路和所述膨胀器的路径分支、且绕过所述膨胀器而与所述冷凝器连接的旁通通路，在该旁通通路的从连接所述制冷剂通路和所述膨胀器的路径分支的分支点，具备对使所述膨胀器侧开通的状态和使所述旁通通路开通的状态进行切换的控制阀。