DE102008025372A1 - Kühlvorrichtung mit Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung - Google Patents

Kühlvorrichtung mit Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung Download PDF

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Keiichi Kariya Uno
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Abstract

Eine Kühlvorrichtung mit einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung, die auf ein Fahrzeug montiert ist, umfasst einen Kältemittelkreislauf (200), um ein Kältemittel für die Kühlung durch ihn hindurch zirkulieren zu lassen, und einen Rankine-Kreislauf (300), um ein Kältemittel für den Rankine-Kreislauf durch ihn hindurch zirkulieren zu lassen. Der Rankine-Kreislaufkondensator (340) und der Kältemittelkreislaufkondensator (220) sind an vorgegebenen Positionen des Fahrzeugs in Bezug auf eine Strömungsrichtung von externer Luft zum Kühlen hintereinander angeordnet, und der Rankine-Kreislaufkondensator (340) ist in Bezug auf den Kältemittelkreislaufkondensator (220) auf einer stromaufwärtigen Seite der externen Luft angeordnet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung mit einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung zum Betreiben einer Expansionseinheit, die Abgaswärme von einem Fahrzeug, zum Beispiel einem Verbrennungsmotor, als eine Heizquelle verwendet.
  • Eine herkömmliche Kühlvorrichtung mit einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung ist zum Beispiel in JP-A-2006-46763 bekannt. Die Kühlvorrichtung umfasst einen Kältemittelkreislauf und einen Rankine-Kreislauf, der Abgaswärme beim Kühlen eines Verbrennungsmotors verwendet, welcher als ein Wärmegenerator dient. Ein Kompressor zum Komprimieren und Ausstoßen von Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf und eine Expansionseinheit, die geeignet ist, in dem Rankine-Kreislauf durch Expansion von Kältemittel, das von der Abgaswärme geheizt wird, zum Kühlen des Verbrennungsmotors betrieben zu werden, sind jeweils unabhängig angeordnet. Ein Kondensator (Strahler) in dem Rankine-Kreislauf wird ebenfalls verwendet und als ein Kondensator für den Kältemittelkreislauf aufgebaut.
  • Eine derartige Kühlvorrichtung erlaubt den unabhängigen Betrieb des Kältemittelkreislaufs oder des Rankine-Kreislaufs oder den gleichzeitigen Betrieb sowohl des Kältemittelkreislaufs als auch des Rankine-Kreislaufs entsprechend dem Bedarf für den Kühlbetrieb für einen Fahrzeugraum und der Möglichkeit der Rückgewinnung der Abgaswärme beim Kühlen.
  • Wenn in der vorstehend erwähnten Kühlvorrichtung jedoch der Kältemittelkreislauf und der Rankine-Kreislauf gleichzeitig angetrieben werden, kondensiert der Kondensator gleichzeitig das Kältemittel in beiden Kreisläufen (d. h. strahlt Wärme von beiden Kreisläufen ab), was zu einer Zunahme des Kältemitteldrucks an dem Kondensator führt. Folglich wird eine Druckdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass einer Expansionseinheit des Rankine- Kreislaufs kleiner, wodurch eine durch die Expansionseinheit erhaltene regenerative Leistung verringert wird.
  • Ferner kann der alleinige Betrieb nur des Rankine-Kreislaufs entsprechend einer Druckzunahme des Kältemittels an dem Kondensator eine Druckdifferenz zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer bewirken, obwohl der Kältemittelkreislauf angehalten ist, wodurch zugelassen wird, dass das Kältemittel in der Kältemittelkreislaufseite (Verdampferseite) gesammelt wird. Dies kann zu einer Abnahme der Menge des Kältemittels auf der Rankine-Kreislaufseite führen, so dass eine inhärente Fähigkeit des Rankine-Kreislaufs nicht ausreichend gezeigt werden kann. Da in dem Kältemittel enthaltenes Schmieröl ebenfalls in dem Kältemittelkreislauf gesammelt werden kann, kann außerdem eine Schmierungsknappheit der Expansionseinheit oder einer Kältemittelpumpe verursacht werden, was folglich zur Verringerung der Zuverlässigkeit der Expansionseinheit und der Kältemittelpumpe führt.
  • Die Erfindung wurde angesichts der vorangehenden Probleme gemacht, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Kühlvorrichtung mit einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die einen Kältemittelkreislauf und einen Rankine-Kreislauf umfasst und die für den Rankine-Kreislauf eine ausreichende Leistung zeigen kann, während dessen Zuverlässigkeit sichergestellt wird.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Kühlvorrichtung mit einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung, die auf ein Fahrzeug montiert ist: einen Kältemittelkreislauf, um ein Kältemittel für die Kühlung durch ihn hindurch zirkulieren zu lassen; und einen Rankine-Kreislauf, um ein Kältemittel für den Rankine-Kreislauf durch ihn hindurch zirkulieren zu lassen. Der Kältemittelkreislauf umfasst einen Kompressor, einen Kältemittelkreislaufkondensator, ein Expansionsventil und einen Verdampfer, die in einer Kreisform verbunden sind. Der Rankine-Kreislauf umfasst eine Pumpe, eine Heizung, die Abgaswärme von einer Wärmekraftmaschine des Fahrzeugs als eine Heizquelle verwendet, eine Expansionseinheit und einen Rankine-Kreislaufkondensator, die in einer Kreisform verbunden sind. In der Kühlvorrichtung sind der Kältemittelkreislaufkondensator und der Rankine- Kreislaufkondensator an in Bezug auf eine Strömungsrichtung der externen Luft zum Kühlen vorgegebenen Positionen des Fahrzeugs angeordnet, und der Kältemittelkreislaufkondensator ist auf einer stromaufwärtigen Seite der externen Luft in Bezug auf den Rankine-Kreislaufkondensator angeordnet.
  • Folglich lässt der Rankine-Kreislaufkondensator ungeachtet des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Betriebs des Kältemittelkreislaufs beständig zu, dass ein externes Fluid, dessen Temperatur gleich der Temperatur der Außenluft ist, in ihn einströmt. Folglich führt dies nicht zu einer Verringerung einer Druckdifferenz zwischen dem Kältemitteleinlass und Auslass der Expansionseinheit und einer Verringerung einer regenerativen Leistung, ohne den Kältemitteldruck in dem Rankine-Kreislauf zu erhöhen.
  • Beim alleinigen Betrieb des Rankine-Kreislaufs baut ferner jeder Kreislauf einen entsprechenden unabhängigen Kältemittelkreis auf, und folglich werden das Kältemittel und das Schmieröl nicht aus dem Rankine-Kreislauf in den Kältemittelkreislauf gesammelt. Folglich kann er die inhärente Kapazität des Rankine-Kreislaufs ausreichend zeigen und die Zuverlässigkeit der Expansionseinheit und der Pumpe sicherstellen.
  • Folglich kann die Kühlvorrichtung mit der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung ausreichend Leistung für den Rankine-Kreislauf zeigen, während dessen Zuverlässigkeit sichergestellt wird.
  • Zum Beispiel umfasst die Kühlvorrichtung mit einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung eine Steuereinrichtung zum Steuern der Betriebe des Kältemittelkreislaufs und des Rankine-Kreislaufs. Außerdem kann die Steuereinrichtung den Betrieb des Rankine-Kreislaufs unter einer Bedingung, in der ein Leistungszunahmebetrag aufgrund des Betriebs des Rankine-Kreislaufs zum Betreiben des Kältemittelkreislaufs höher als eine regenerative Leistung in dem Rankine-Kreislauf ist, ausschalten, wenn sowohl der Kältemittelkreislauf als auch der Rankine-Kreislauf gleichzeitig betrieben werden.
  • Folglich kann sie verhindern, dass die regenerative Leistungsmenge stärker gesenkt wird als der Leistungszunahmebetrag, wodurch ein unnötiger Betrieb des Rankine-Kreislaufs verhindert wird. Da außerdem externes Fluid, dessen Temperatur gleich der Temperatur von Außenluft ist, in den Kältemittelkreislaufkondensator strömt, kann sie eine Zunahme des Kältemitteldrucks in dem Kältemittelkreislaufkondensator, eine Zunahme der in dem Kompressor verbrauchten Leistung, die Verringerung seiner Zuverlässigkeit und/oder eine Verringerung des Leistungskoeffizienten des Kältemittelkreislaufs verhindern.
  • Alternativ kann die Steuereinrichtung die Anzahl der Umdrehungen der Expansionseinheit steuern, so dass eine regenerative Leistung des Rankine-Kreislaufs unter einer Bedingung, in der ein Leistungszunahmebetrag zum Betreiben des Kältemittelkreislaufs aufgrund des Betriebs des Rankine-Kreislaufs kleiner als die regenerative Leistung des Rankine-Kreislaufs ist, einen optimalen Wert hat, wenn sowohl der Kältemittelkreislauf als auch der Rankine-Kreislauf gleichzeitig betrieben werden.
  • Die Steuereinrichtung kann den Leistungszunahmebetrag und den optimalen Wert basierend auf einem vorher definierten Kennfeld berechnen. Folglich können der Druckzunahmebetrag des Kältemittelkreislaufs und der optimale Wert der regenerativen Leistung des Rankine-Kreislaufs leicht berechnet werden.
  • Alternativ kann die Steuereinrichtung den Leistungszunahmebetrag und den optimalen Wert basierend auf einer Wärmegleichgewichtsformel einer Hochdruckseite und einer Niederdruckseite jeweils in dem Kältemittelkreislauf und dem Rankine-Kreislauf berechnen. Auf diese Weise können der Druckzunahmebetrag des Kältemittelkreislaufs und der optimale Wert der regenerativen Leistung des Rankine-Kreislaufs genau berechnet werden.
  • Die Positionen eines Einlasses und eines Auslasses des Kältemittels in dem Rankine-Kreislaufkondensator können aus der Strömungsrichtung der externen Luft gesehen in dem gleichen Bereich festgelegt werden wie die eines Einlasses und eines Auslasses des Kältemittels in dem Kältemittelkreislaufkondensator.
  • Folglich können ein Zustrombereich und ein Abflussbereich des Kältemittels in dem Rankine-Kreislaufkondensator die gleiche Positionsbeziehung haben wie die eines Zustrombereichs und eines Abflussbereichs des Kältemittels in dem Kältemittelkreislaufkondensator. Der Zunahmebetrag der Temperatur der externen Luft, die den Rankine-Kreislaufkondensator durchlaufen hat, ist auf der Zustromseite des Kältemittels des Rankine-Kreislaufkondensators hoch und wird in Richtung seiner Abflussseite niedriger. Es ist offensichtlich, dass die Temperatur des Kältemittels in dem Kältemittelkreislaufkondensator von seiner Zustromseite in Richtung seiner Abflussseite durch Wärmeaustausch niedriger wird. Dies kann eine derartige Positionsbeziehung bereitstellen, dass die Temperaturverteilung der externen Luft, die in den Kältemittelkreislaufkondensator strömt, die gleiche Richtung hat, wie die des Kältemittels, das in den Kältemittelkreislaufkondensator strömt. Folglich kann eine Temperaturdifferenz zwischen der externen Luft und dem Kältemittel für die Kühlung in dem Kältemittelkreislaufkondensator vollständig gleichmäßig gemacht werden, und dadurch kann wirksam Wärme von dem Kältemittelkreislaufkondensator abgestrahlt werden.
  • Folglich kann die Kältemittelkreislaufvorrichtung ferner umfassen: einen Lufteinleitungsströmungswegabschnitt, um zu erlauben, dass die externe Luft von einer stromaufwärtigen Seite der externen Luft des Rankine-Kreislaufkondensators durch einen Raum zwischen dem Rankine-Kreislaufkondensator und dem Kältemittelkreislaufkondensator in den Kältemittelkreislaufkondensator eingeleitet wird; und einen Öffnungseinstellungsabschnitt zum Einstellen einer Fläche einer Öffnung in Richtung des Rankine-Kreislaufkondensators und einer Fläche einer Öffnung in Richtung des Lufteinleitungsströmungswegabschnitts, indem er unter der Steuerung der Steuereinrichtung bewegt wird. Folglich kann die Menge der externen Luft, die in jeden Kondensator strömt, entsprechend der notwendigen Menge an Wärme, die von jedem der Kondensatoren für den Kältemittelkreislauf und den Rankine-Kreislauf abgestrahlt wird, eingestellt werden, um die wirksame Wärmeabstrahlung an den jeweiligen Kondensatoren zu ermöglichen.
  • Außerdem kann eine Fläche einer vorderen Oberfläche des Rankine-Kreislaufkondensators kleiner als die einer vorderen Oberfläche des Kältemittelkreislaufkondensators gemacht werden, und der Kältemittelkreislaufkondensator hat einen Bereich auf einer stromaufwärtigen Seite der externen Luft, wo der Rankine-Kreislaufkondensator nicht überlagernd ist. Folglich kann die externe Luft, deren Temperatur gleich der Außenlufttemperatur ist, und die nicht dem Wärmeaustausch an dem Rankine-Kreislaufkondensator unterzogen wird, direkt in den Kältemittelkreislaufkondensator strömen, so dass die Strahlungskapazität des Strahlers für den Kältemittelkreislauf verbessert werden kann.
  • Ferner kann eine Größe des Rankine-Kreislaufkondensators in einer Strömungsrichtung der externen Luft größer festgelegt werden als die des Kältemittelkreislaufkondensators. Folglich ist es möglich, eine höhere Wärmestrahlungskapazität in dem Rankine-Kreislaufkondensator zu erhalten, indem eine Größe der externen Luft in der Strömungsrichtung erhöht wird, und ohne weiteres eine Fläche der vorderen Oberfläche des Rankine-Kreislaufkondensators zu verringern.
  • Ein Einlass und ein Auslass des Kältemittels in dem Rankine-Kreislaufkondensator können derart bereitgestellt werden, dass sie in einer Strömungsrichtung der externen Luft in Richtung einer stromaufwärtigen Seite geöffnet sind. Folglich ist es bei der Rohrleitungsstreckenplanung für Kältemittel in dem Kältemittelkreislaufkondensator nicht notwendig, Rohrleitungen zwischen dem Rankine-Kreislaufkondensator und dem Kältemittelkreislaufkondensator anzuordnen. Außerdem ermöglicht dies den leichten Anschluss der Rohrleitungen an dem Kältemittelkreislaufkondensator.
  • Außerdem können der Einlass und der Auslass des Kältemittels in dem Kältemittelkreislaufkondensator derart bereitgestellt sein, dass sie in eine Richtung senkrecht zu einer Strömungsrichtung der externen Luft geöffnet sind.
  • Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen leichter offensichtlich, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen genommen werden, wobei:
  • 1 ein schematisches Diagramm ist, das ein Gesamtsystem einer Kühlvorrichtung mit einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 2 eine Seitenansicht ist, die einen Montagezustand eines Kältemittelkreislaufkondensators, eines Rankine-Kreislaufkondensators und eines Strahlers auf einem Fahrzeug in der ersten Ausführungsform zeigt;
  • 3 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Einlass und einen Auslass für Kältemittel jeweils des Kältemittelkreislaufkondensators und des Rankine-Kreislaufkondensators in der ersten Ausführungsform zeigt;
  • 4 eine perspektivische Ansicht ist, die Anschlussrichtungen von Rohrleitungen mit den Einlässen und Auslässen für Kältemittel und für Kühlmittel jeweils in dem Kältemittelkreislaufkondensator, dem Rankine-Kreislaufkondensator und dem Strahler in der ersten Ausführungsform zeigt;
  • 5 ein Steuercharakteristikdiagramm ist, das eine Betriebsart eines elektrischen Ventilators in Bezug auf einen Kältemitteldruck in der ersten Ausführungsform zeigt;
  • 6 ein Flussdiagramm ist, das ein Steuerverfahren zum gleichzeitigen Betreiben des Kältemittelkreislaufs und des Rankine-Kreislaufs in der ersten Ausführungsform zeigt;
  • 7 ein Kennfeld zum Berechnen einer optimalen Drehzahl (Anzahl von Umdrehungen) einer Expansionseinheit gemäß der ersten Ausführungsform ist;
  • 8 eine Draufsicht ist, die einen Kanal und eine Führung in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
  • 9 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Kältemittelkreislaufkondensator und einen Rankine-Kreislaufkondensator in einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
  • 10 eine perspektivische Ansicht für die ergänzende Erklärung ist, die den Kältemittelkreislaufkondensator und den Rankine-Kreislaufkondensator in der dritten Ausführungsform zeigt.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Eine erste Ausführungsform der Erfindung ist in 1 bis 6 gezeigt. Zuerst wird die spezifische Struktur der ersten Ausführungsform nachstehend beschrieben. 1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Gesamtsystem einer Kühlvorrichtung 100A mit einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung (auf die hier nachstehend als „Kühlvorrichtung" Bezug genommen wird) zeigt. 2 ist eine Seitenansicht, die einen Montagezustand eines Rankine-Kreislaufkondensators 340 (auf den hier nachstehend als „RA-Kondensator" Bezug genommen wird), eines Kältemittelkreislaufkondensators 220 (auf den hier nachstehend als ein „AC-Kondensator" Bezug genommen wird) und eines Strahlers 21 auf einem Fahrzeug zeigt. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die Einlässe 340a und 220a und Auslässe 340b und 220b für Kältemittel des RA-Kondensators 340 und des AC-Kondensators 220 zeigt. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die Anschlussrichtungen von Rohrleitungen mit den Einlässen 340a, 220a und 21a und den Auslässen 340b, 220b und 21b für Kältemittel und Kühlmittel des RA-Kondensators 340, des AC-Kondensators 220 und des Strahlers 21 zeigt. 5 ist ein Steuercharakteristikdiagramm, das Betriebsarten eines elektrischen Ventilators 260 in Bezug auf Kältemitteldrücke zeigt. 6 ist ein Flussdiagramm 1, das ein Steuerverfahren zum gleichzeitigen Betreiben eines Kältemittelkreislaufs 200 und eines Rankine-Kreislaufs 300 zeigt. Außerdem ist 7 ein Kennfeld zum Berechnen einer optimalen Anzahl von Umdrehungen einer Expansionseinheit.
  • Wie in 1 gezeigt, wird die Kühlvorrichtung 100A der ersten Ausführungsform auf ein Fahrzeug angewendet, das einen Motor 10 als eine Antriebsquelle verwendet. Die Kühlvorrichtung 100A ist mit dem Kältemittelkreislauf 200 und dem Rankine-Kreislauf 300 versehen. Die Betriebe der jeweiligen Kreisläufe 200 und 300 werden durch eine Energiespeisungssteuerschaltung 50 gesteuert.
  • Der Motor 10 ist ein wassergekühlter Verbrennungsmotor (der in der Erfindung einer Wärmekraftmaschine entspricht) und ist mit einem Strahlerkreis 20 zum Kühlen des Motors 10 durch die Zirkulation von Motorkühlmittel und einem Heizungskreis 30 zum Heizen klimatisierter Luft (d. h. Luft, die klimatisiert werden soll) unter Verwendung des Kühlmittels (warmes Wasser) als einer Heizquelle versehen.
  • Der Strahlerkreis 20 ist mit dem Strahler 21 versehen, der das Kühlmittel kühlt, das durch eine Warmwasserpumpe 22 zirkuliert, indem ein Wärmeaustausch mit Außenluft durchgeführt wird. Die Warmwasserpumpe 22 kann entweder eine elektrische Pumpe oder eine mechanische Pumpe sein. Eine Heizung 320 in dem Rankine-Kreislauf 300, der später beschrieben werden soll, ist in einem Strömungsweg auf der Auslassseite des Motors (in einem Strömungsweg zwischen dem Motor 10 und dem Strahler 21) angeordnet, so dass das Kühlmittel durch die Heizung 320 strömt. Ein Strahlerumleitungsströmungsweg 23 zum Umgehen des Strahlers 21 und zum Zulassen, dass das Kühlmittel hindurch strömt, ist in dem Strahlerkreis 20 bereitgestellt. Ein Thermostat 24 stellt eine Menge an Kühlmittel, das durch den Strahler 21 strömt, und eine Menge an Kühlmittel, das durch den Strahlerumleitungsströmungsweg 23 strömt, ein.
  • Der Heizungskreis 30 ist mit einem Heizungskern 31 versehen und erlaubt, dass das Kühlmittel (Warmwasser) durch die vorstehend erwähnte Warmwasserpumpe 22 durch ihn zirkuliert. Der Heizungskern 31 ist in einem Klimaanlagengehäuse 410 einer Klimatisierungseinheit 400 angeordnet und heizt die von dem Gebläse 420 geblasene Luft durch den Wärmeaustausch mit warmem Wasser. Der Heizungskern 31 ist mit einer Luftmischklappe 430 versehen. Die Luftmischklappe 430 wird geöffnet oder geschlossen, um die Menge der klimatisierten Luft einzustellen, die durch den Heizungskern 31 strömt.
  • Der Kältemittelkreislauf 200 umfasst einen Kompressor 210, einen AC-Kondensator 220, einen Flüssigkeitssammler 230, ein Expansionsventil 240 und einen Verdampfer 250, die in einer Ringform verbunden sind, um einen geschlossenen Kreis zu bilden. Der Kompressor 210 ist eine Fluidvorrichtung zum Komprimieren von Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf 200 mit einer hohen Temperatur und einem hohen Druck (hier entspricht das Kältemittel in der Erfindung Kältemittel für die Kühlung, worauf hier nachstehend als ein „AC-Kältemittel" Bezug genommen wird). Der Kompressor 210 wird von einer Antriebskraft des Motors 10 angetrieben. Das heißt, eine Riemenscheibe 211, die als Antriebseinrichtung dient, ist an einer Antriebswelle des Kompressors 210 befestigt, so dass die Antriebskraft des Motors 10 über einen Riemen 11 an die Riemenscheibe 211 übertragen wird, um den Kompressor 210 anzutreiben. Die Riemenscheibe 211 ist mit einer nicht gezeigten elektromagnetischen Kupplung versehen, um intermittierend zwischen dem Kompressor 210 und der Riemenscheibe 211 zu verbinden. Die intermittierende Verbindung der elektromagnetischen Kupplung wird von der Energiespeisungssteuerschaltung 50, die später beschrieben werden soll, gesteuert. Das AC-Kältemittel zirkuliert durch den Betrieb des Kompressors 210 durch den Kältemittelkreislauf 200.
  • Der AC-Kondensator 220 ist mit der Ausstoßseite des Kompressors 210 verbunden. Der Kondensator 220 ist ein Wärmetauscher zum Kondensieren und Verflüssigen des AC-Kältemittels, das durch ihn hindurchströmt, durch den Wärmeaustausch mit Kühlluft (entspricht in der Erfindung externer Luft). Der Flüssigkeitssammler 230 ist ein Sammler zum Abscheiden des AC-Kältemittels, das von dem AC-Kondensator 220 kondensiert wird, in zwei Flüssig-Gasphasen und erlaubt, dass nur das abgeschiedene verflüssigte AC-Kältemittel in Richtung des Expansionsventils 240 ausströmt. Das Expansionsventil 240 dekomprimiert und expandiert das von dem Flüssigkeitssammler 230 verflüssigte AC-Kältemittel. Diese Ausführungsform verwendet ein thermisches Expansionsventil zum isentropen Dekomprimieren des AC-Kältemittels und zum Steuern eines Öffnungsgrads einer Drossel, so dass ein Überhitzungsgrad des von dem Verdampfer 250 in den Kompressor 210 gesaugten Kältemittels einen vorgegebenen Wert hat.
  • Der Verdampfer 250 ist wie der Heizungskern 31 in dem Klimaanlagengehäuse 410 der Klimatisierungseinheit 400 angeordnet. Der Verdampfer 250 ist ein Wärmetauscher zum Verdampfen des AC-Kältemittels, das von dem Expansionsventil 240 dekomprimiert und expandiert wird, und zum Kühlen der klimatisierten Luft von dem Gebläse 420 durch die latente Wärme der Verdampfung zu diesem Zeitpunkt. Die Kältemittelauslassseite des Verdampfers 250 ist mit der Ansaugseite des Kompressors 210 verbunden. Ein Mischungsverhältnis von Luft, die von dem Verdampfer 250 gekühlt wird, zu Luft, die von dem Heizungskern 31 geheizt wird, wird entsprechend dem Öffnungsgrad der Luftmischklappe 430 geändert, so dass die Temperatur der klimatisierten Luft auf eine gewisse Temperatur eingestellt wird, die von einem Fahrgast festgelegt wird.
  • Ein Drucksensor 201 befindet sich zwischen dem Kompressor 210 und dem AC-Kondensator 220, um einen Druck (hochdruckseitigen Druck PHa) des AC-Kältemittels zu erfassen. Das von dem Drucksensor 201 erfasste Drucksignal (PHa) wird an die Energiespeisungssteuerschaltung 50 ausgegeben.
  • Im Gegensatz dazu ist der Rankine-Kreislauf 300 geeignet, die von dem Motor 10 erzeugte Abgaswärmeenergie (Wärme von dem Kühlmittel) zurückzugewinnen und die Abgaswärmeenergie im Gebrauch in mechanische Energie (z. B. eine Antriebskraft der Expansionseinheit 330) und ferner in elektrische Energie (d. h. elektrische Leistung, die von einem elektrischen Generator 331 erzeugt wird) umzuwandeln. Der Rankine-Kreislauf 300 wird nachstehend beschrieben.
  • Der Rankine-Kreislauf 300 umfasst eine Pumpe 310, eine Heizung 320, eine Expansionseinheit 330, einen Kondensator 340 und einen Flüssigkeitssammler 350, die in einer Ringform verbunden sind, um einen geschlossenen Kreis zu bilden.
  • Die Pumpe 310 ist eine elektrische Pumpe, um das Kältemittel in dem Rankine-Kreislauf 300 hindurch zirkulieren zu lassen (was dem Kältemittel für den Rankine-Kreislauf in der Erfindung entspricht und worauf hier nachstehend als ein „RA-Kältemittel" Bezug genommen wird), wobei ein Elektromotor 311 als eine Antriebsquelle verwendet wird. Der Elektromotor 311 wird durch die Energiespeisungssteuerschaltung 50 betrieben, die später beschrieben werden soll. Das RA-Kältemittel ist das gleiche Kältemittel wie das vorstehend erwähnte AC-Kältemittel. Die Heizung 320 ist ein Wärmetauscher zum Heizen des RA-Kältemittels durch den Wärmeaustausch zwischen dem von der Pumpe 310 zugeführten RA-Kältemittel und dem Hochtemperaturkühlmittel, das durch den Strahlerkreis 20 zirkuliert.
  • Die Expansionseinheit 330 ist eine Fluidvorrichtung zum Erzeugen einer Rotationsantriebskraft durch die Expansion des überhitzten RA-Dampfkältemittels, das von der Heizung 320 geheizt wird. Der elektrische Generator 331 ist mit einer Antriebswelle der Expansionseinheit 330 verbunden. Der elektrische Generator 331 wird, wie später beschrieben wird, von der Antriebskraft der Expansionseinheit 330 betrieben, so dass die von dem elektrischen Generator 331 erzeugte elektrische Leistung über einen Stromrichter 51, der in der später zu beschreibenden Energiespeisungssteuerschaltung 50 enthalten ist, in eine Batterie 40 geladen wird. Das RA-Kältemittel, das aus der Expansionseinheit 330 strömt, mündet in den RA-Kondensator 340.
  • Der RA-Kondensator 340 ist mit der Ausstoßseite der Expansionseinheit 330 verbunden. Der Kondensator 340 ist ein Wärmetauscher zum Kondensieren und Verflüssigen des durch ihn strömenden RA-Kältemittels durch den Wärmeaustausch mit Kühlluft (entspricht in der Erfindung externer Luft). Der Flüssigkeitssammler 350 ist ein Sammler zum Abscheiden des von dem RA-Kondensator 340 verflüssigten RA-Kältemittels in zwei Flüssig-Gasphasen, und erlaubt, dass nur das abgeschiedene flüssige RA-Kältemittel in Richtung der Pumpe 310 ausströmt.
  • Ein Temperatursensor 101 befindet sich auf einer Zustromseite des RA-Kondensators 340, von dem die Kühlluft zu dem RA-Kondensator 340 strömt, um die Temperatur der Kühlluft (d. h. die Zustromlufttemperatur Ta) zu erfassen. Das von dem Temperatursensor 101 erfasste Temperatursignal (Ta) wird an die Energiespeisungssteuerschaltung 50 ausgegeben, die später beschrieben wird.
  • Wie in 2 gezeigt, sind der RA-Kondensator 340 in dem Rankine-Kreislauf 300, der AC-Kondensator 220 in dem Kältemittelkreislauf 200 und der Strahler 21 in dem Strahlerkreis 20 auf der Rückseite eines Fahrzeugkühlergrills, das heißt, auf der Vorderseite eines Motorraums, angeordnet. Beim Laufenlassen des Fahrzeugs strömt die Kühlluft (externe Luft) von dem Fahrzeugkühlergrill in den Motorraum. Der RA-Kondensator 340, der AC-Kondensator 220 und der Strahler 21 sind in Bezug auf die Strömungsrichtung der Kühlluft von der stromaufwärtigen Seite zu der stromabwärtigen Seite in dieser Reihenfolge hintereinander angeordnet und auf dem Fahrzeug montiert. Auf die stromaufwärtige Seite der Strömungsrichtung der Kühlluft wird als eine „Vorderseite" und auf die stromabwärtige Seite der Strömungsrichtung als eine „Rückseite" in Bezug auf die Vorder-/Rückrichtung des Fahrzeugs Bezug genommen.
  • Wie in 3 gezeigt, sind der Einlass 340a und der Auslass 340b für das RA-Kältemittel auf einer Endseite in der horizontalen Richtung des RA- Kondensators 220 (beim Montieren des Kondensators auf dem Fahrzeug auf der rechten Seite) bereitgestellt. Der Einlass 340a ist auf der oberen Seite (beim Montieren auf der oberen rechten Seite) und der Auslass 340b auf der unteren Seite (beim Montieren auf der unteren rechten Seite) angeordnet. Der Einlass 220a und Auslass 220b des AC-Kältemittels sind in Bezug auf den AC-Kondensator 220 in den gleichen jeweiligen Bereichen angeordnet wie die des Einlasses 340a und des Auslasses 340b des RA-Kondensators 340. Das heißt, die Positionen des Einlasses 340a des RA-Kondensators 340 und des Einlasses 220a des AC-Kondensators 220 sind beim Einbau der Kondensatoren auf dem Fahrzeug auf der oberen rechten Seite positioniert. Die Positionen des Auslasses 340b des RA-Kondensators 340 und des Auslasses 220b des AC-Kondensators 220 sind beim Montieren auf der unteren rechten Seite positioniert.
  • Ferner sind der Einlass 340a und der Auslass 340b des RA-Kondensators 340, wie in 4 gezeigt, zu der Vorderseite (der Kühlergrillseite) geöffnet, und die Kältemittelrohrleitung ist von der Vorderseite mit der Rückseite verbunden. Der Einlass 220a und der Auslass 220b des AC-Kondensators 220 sind in die Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung der Kühlluft (auf der rechten Seite in der Breitenrichtung des Fahrzeugs) geöffnet, und die Kältemittelrohrleitung ist von der rechten Seite mit der linken Seite in der Breitenrichtung verbunden. Der Einlass 21a und der Auslass 21b des Kühlmittels des Strahlers 21 sind in Richtung der Rückseite (in Richtung der Seite des Motors 10) geöffnet, und die Kühlmittelrohrleitung ist von der Rückseite mit der Vorderseite verbunden.
  • Ein elektrischer Ventilator 260, in dem ein axialer Gebläseventilator von einem elektrischen Motor, der als eine Antriebsquelle dient, rotierend angetrieben wird, ist auf der Rückseite des Strahlers 21 zwischen dem RA-Kondensator 340, dem AC-Kondensator 20 und dem Strahler 21 angeordnet, die hintereinander in dem Motorraum angeordnet sind (siehe 1). Der elektrische Ventilator 260 ist die sogenannte Ansauggebläseeinrichtung zum erzwungenen Zuführen der Kühlluft an den RA-Kondensator 340, den AC-Kondensator 220 und den Strahler 21 von der Vorderseite zu der Rückseite durch rotierendes Antreiben des Ventilators. Wenn die ausreichende Menge an Zustrom der Kühlluft von dem Fahrzeugkühlergrill nicht erwartet wird (z. B. im Leerlauf, beim Hochfahren eines Hangs mit niedrigen Drehzahlen oder ähnlichem) und auch wenn die Strahlungskapazitäten des RA-Kondensators 340, des AC-Kondensators 220 und des Strahlers 21 nicht hinreichend abgeleitet werden können, wird der elektrische Ventilator 260 derart betrieben, dass die Zufuhr der Kühlluft gefördert wird.
  • Insbesondere wird der Betrieb des elektrischen Ventilators 260, wie in 5 gezeigt, durch die Energiespeisungssteuerschaltung 50 gesteuert, die später beschrieben werden soll. Wenn der hochdruckseitige Druck PHa in dem Kältemittelkreislauf 200 unter Verwendung des Drucksensors 201 gleich oder kleiner als μ bestimmt wird (oder wenn eine Temperatur des Kühlmittels gleich oder kleiner als eine vorgegebene Temperatur ist), wird der elektrische Ventilator 260 in einer schwachen Betriebsart (Lo-Betriebsart) betrieben. Wenn ferner der hochdruckseitige Druck PHa in dem Kältemittelkreislauf 200 gleich oder höher als α + β ist (oder wenn eine Temperatur des Kühlmittels gleich oder höher als eine vorgegebene Temperatur + γ ist), wird der elektrische Ventilator 260 in einer starken Betriebsart (Hi-Betriebsart) betrieben.
  • Die Energiespeisungssteuerschaltung 50 ist die Steuereinrichtung zum Steuern der Betriebe verschiedener Vorrichtungen in dem vorstehend erwähnten Kältemittelkreislauf 200 und dem Rankine-Kreislauf 300 und umfasst den Stromrichter 51 und eine Steuerung 52.
  • Der Stromrichter 51 soll den Betrieb des elektrischen Generators 331 steuern, der mit der Expansionseinheit 330 verbunden ist. Wenn der elektrische Generator 331 durch die Antriebskraft des Expansionsventils 330 betätigt wird, lädt der Stromrichter 51 die erzeuge Leistung in die Batterie 40.
  • Die Steuerung 52 steuert den Betrieb des Stromrichters 51. Auch steuert die Steuerung 52 die elektromagnetische Kupplung, den elektrischen Ventilator 260, den elektrischen Motor 311 der Pumpe 310 und ähnliches, indem beim Betrieb des Kältemittelkreislaufs 200 und des Rankine-Kreislaufs 300 Erfassungssignale von den Drucksensoren 301 und 302 gewonnen werden.
  • Nun werden die Betriebe und Auswirkungen dieser Anordnung nachstehend beschrieben.
  • 1. Alleinbetrieb des Kältemittelkreislaufs
  • Wenn während des Aufwärmens oder ähnlichem direkt nach dem Start des Motors 10 eine Klimatisierungsanforderung gestellt wird, während keine Abgaswärme erhalten wird, stoppt die Energiespeisungssteuerschaltung 50 den Elektromotor 311 der Pumpe 310, während die Expansionseinheit 320 gestoppt wird) kuppelt die elektromagnetische Kupplung ein, treibt den Kompressor 210 durch die Antriebskraft des Motors 10 an und treibt allein den Kältemittelkreislauf 200 an. In diesem Fall arbeitet der Kältemittelkreislauf 200 in der gleichen Weise wie eine normale Klimaanlage für ein Fahrzeug.
  • 2. Alleinbetrieb des Rankine-Kreislaufs
  • Wenn von dem Motor 10 ohne eine Klimatisierungsanforderung die ausreichende Abgaswärme erzeugt wird, trennt die Energiespeisungssteuerschaltung 50 die elektromagnetische Kupplung (stoppt den Kompressor 210), betreibt den Elektromotor 311 (die Pumpe 310) und betreibt allein den Rankine-Kreislauf 300, um dadurch Elektrizität zu erzeugen.
  • In diesem Fall hat das flüssige RA-Kältemittel in dem Flüssigkeitssammler 350 einen Druck, der von der Pumpe 310 erhöht wird, um an die Heizung 320 zugeführt zu werden. Durch die Heizung 320 wird das flüssige RA-Kältemittel von einem Hochtemperatur-Motorkühlmittel geheizt, um überhitztes RA-Dampfkältemittel zu werden, das an die Expansionseinheit 330 zugeführt wird. Das überhitzte RA-Dampfkältemittel wird von der Expansionseinheit 330 isentrop expandiert und dekomprimiert, und ein Teil seiner Wärmeenergie und Druckenergie wird in eine Rotationsantriebskraft umgewandelt. Die von der Expansionseinheit 330 genommene Rotationsantriebskraft betreibt den elektrischen Generator 331, der dann die Elektrizität erzeugt. Die von dem elektrischen Generator 331 erzeugte Elektrizität wird über den Stromrichter 51 in die Batterie 40 geladen und dann für den Betrieb vielfältiger Zusatzgeräte verwendet. Das von der Expansionseinheit 330 dekomprimierte RA-Kältemittel wird von dem RA-Kondensator 340 kondensiert, von dem Flüssigkeitssammler 350 in flüssige und Gasphasen abgeschieden und erneut in die Pumpe 310 gesaugt.
  • 3. Gleichzeitiger Betrieb des Kältemittelkreislaufs und des Rankine-Kreislaufs
  • Wenn in diesem Fall bei einer gestellten Klimatisierungsanforderung ausreichend Abgaswärme erzeugt wird, treibt die Energiespeisungssteuerschaltung 50 gleichzeitig sowohl den Kältemittelkreislauf 200 als auch den Rankine-Kreislauf 300 an und betreibt diese, wodurch sowohl die Klimatisierung als auch die Elektrizitätserzeugung durchgeführt werden.
  • In diesem Fall ist die elektromagnetische Kupplung verbunden oder in Eingriff, um den Elektromotor 311 (die Pumpe 310) zu betreiben. Das AC-Kältemittel und das RA-Kältemittel zirkulieren jeweils durch den Kältemittelkreislauf 200 und den Rankine-Kreislauf 300. Der Betrieb jedes der Kreisläufe 200 und 300 ist der gleiche wie der bei ihrem alleinigen Betrieb.
  • Da der AC-Kondensator 220 auf der Rückseite des RA-Kondensators 240 angeordnet ist, strömt die Kühlluft mit der Außenlufttemperatur beim gleichzeitigen Betrieb des vorstehend beschriebenen Kältemittelkreislaufs und des Rankine-Kreislaufs in den RA-Kondensator 340, und die Kühlluft, die an dem RA-Kondensator 340 Wärme austauscht, wobei ihre Temperatur erhöht wird, strömt in den AC-Kondensator 220. Folglich verringert der AC-Kondensator 220 eine Wärmeabstrahlungskapazität im Vergleich zu einem Fall, in dem nur die Kühlluft mit der Außenlufttemperatur (der externen Luft, die dem Wärmeaustausch nicht unterzogen wird) in ihn einströmt. Dementsprechend wird der hochdruckseitige Druck PHa in dem Kältemittelkreislauf 220 erhöht. Wenn der hochdruckseitige Druck PHa erhöht wird, kann die Leistung des Kompressors 210 oder des elektrischen Ventilators 260 erhöht werden, was die Zuverlässigkeit des Kompressors 210 und des elektrischen Ventilators 260 (Elektromotor) verringert, was zu einer Abnahme des Leistungskoeffizienten des Kältemittelkreislaufs 200 führt. Wenn folglich eine Bilanz zwischen einem Leistungszunahmebetrag des Kältemittelkreislaufs 200 und einem Betrag der regenerativen Leistung in dem Rankine-Kreislauf 300 berücksichtigt wird, das heißt, um zuzulassen, dass die regenerative Leistung den Leistungszunahmebetrag übersteigt, führt die Energiespeisungssteuerschaltung 50 basierend auf einem in 6 gezeigten Flussdiagramm und einem in 7 gezeigten Kennfeld die Steuerung zur Verhinderung der Verschlechterung der Bilanz in dem Rankine-Kreislauf 300 durch.
  • Das heißt, wenn der Kältemittelkreislauf und der Rankine-Kreislauf in dem in 6 gezeigten Schritt S100 gleichzeitig betrieben werden, liest die Energiespeisungssteuerschaltung 50 in Schritt S110 verschiedene Arten von Daten. Die verschiedenen Arten von Daten umfassen einen Gesichtsdurchsatz Gw von Kühlmittel, der entsprechend der Anzahl der Umdrehungen der Warmwasserpumpe 22 berechnet wird, eine Kühlmitteltemperatur Tw, die mit der Motorsteuerung verbunden ist, und einen Gewichtsdurchsatz Ga der Kühlluft, der entsprechend einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Betriebszustand des elektrischen Ventilators 260 berechnet wird. Die Daten umfassen auch eine Zustromlufttemperatur Ta, die von dem Temperatursensor 101 erfasst wird, und einen hochdruckseitigen Druck PHa, der von dem Drucksensor 201 erfasst wird.
  • Dann wird in Schritt S120 unter Verwendung des in 7 gezeigten Kennfelds eine mögliche regenerative Leistung Lrp in dem Rankine-Kreislauf 300 berechnet. Das Kennfeld in 7 zeigt eine vorgegebene Beziehung einer regenerativen Leistung Le der Expansionseinheit 330 in Bezug auf die Anzahl von Umdrehungen Ne (Drehzahl) der Expansionseinheit 330 unter Verwendung jeweils des Gewichtsdurchsatzes Gw des Kühlmittels, der Kühlmitteltemperatur Tw, des Gewichtsdurchsatzes Ga der Kühlluft und der Zustromlufttemperatur (Außenlufttemperatur) Ta als Parameter. Die regenerative Leistung Le hat eine derartige Eigenschaft, dass sie mit zunehmender Anzahl der Umdrehungen Ne der Expansionseinheit steigt, so dass sie einen Maximalwert hat. Dann wird ein Kennfeld, das dem Kältemittelgewichtsdurchsatz Gw, der Kühlmitteltemperatur Tw, dem Kühlluftgewichtsdurchsatz Ga und der Zustromlufttemperatur Ta, die in Schritt S110 gelesen werden, entspricht, ausgewählt, so dass der Maximalwert der regenerativen Leistung Le unter dieser Bedingung als eine mögliche regenerative Leistung Lep berechnet wird.
  • In Schritt S130 wird die Anzahl der Umdrehungen Ne (Drehzahl) der Expansionseinheit 330, die der in Schritt S120 berechneten möglichen regenerativen Leistung Lep entspricht, in Schritt S130 berechnet, und die tatsächliche Drehzahl der Expansionseinheit 330 während des Betriebs wird eingestellt, so dass sie die berechnete Anzahl von Umdrehungen Ne wird.
  • Dann werden in Schritt S140 eine Leistung Lc1 des Kompressors 210 und eine Leistung Lf1 des elektrischen Ventilators 260 berechnet, die zum Betreiben des Kältemittelkreislaufs 200 beim Betrieb des Rankine-Kreislaufs 300 benötigt werden, und beide Leistungen Lc1 und Lf1 werden zusammen addiert, um eine Gesamtleistung L1 zu berechnen. In diesem Fall wird die Temperatur der Kühlluft, die durch den RA-Kondensator 340 in den AC-Kondensator 220 strömt (Durchgangslufttemperatur Ta), auf einen höheren Pegel erhöht als die Zustromlufttemperatur Ta, so dass der AC-Kondensator 220 unter Verwendung der Kühlluft mit der Durchgangslufttemperatur Tas Wärme austauscht.
  • Die Berechnung der Kompressorleitung Lc1 und der elektrischen Ventilatorleistung Lf1, wie vorstehend beschrieben, wird wie folgt durchgeführt. Das heißt, eine Druckdifferenz ΔP1 des Kompressors 210 wird aus dem in Schritt S110 gelesenen hochdruckseitigen Druck PHa, der Anzahl von Umdrehungen des Kompressors 210, die entsprechend der Anzahl der Umdrehungen des Motors berechnet wird, und dem Durchsatz des AC-Kältemittels berechnet. Dann wird die Kompressorleistung Lc1 basierend auf der auf diese Weise erhaltenen Druckdifferenz AP1 berechnet. Ferner wird die elektrische Ventilatorleistung Lf1 aus dem Betriebszustand (Hi oder Lo) des elektrischen Ventilators 260 berechnet, der entsprechend dem hochdruckseitigen Druck PHa bestimmt wird.
  • Wenn dann in Schritt 5150 angenommen wird, dass der Rankine-Kreislauf 300 ausgeschaltet ist (AUS), werden die Leistung Lc2 des Kompressors 210 und die Leistung Lf2 des elektrischen Ventilators 260, die zum Betreiben des Kältemittelkreislaufs 200 benötigt werden, berechnet, und beide Leistungen Lc2 und Lf2 werden zusammen addiert, um dadurch die Gesamtleistung L2 zu berechnen. Da der RA-Kondensator 340 in diesem Fall keine Wärme austauscht, ist die Temperatur der Kühlluft, die durch den RA-Kondensator 340 in den AC-Kondensator 220 strömt, die gleiche wie die Zustromlufttemperatur Ta, so dass der AC-Kondensator 220 unter Verwendung von Kühlluft mit der Zustromlufttemperatur Ta Wärme austauscht. Das heißt, die Wärmestrahlungskapazität des AC-Kondensators 220 wird erhöht, um den hochdruckseitigen Druck PHa im Vergleich zu einem Fall, in dem der Rankine-Kreislauf 300 betrieben wird, zu senken, wobei der hochdruckseitige Druck zu diesem Zeitpunkt als ein geschätzter hochdruckseitiger Druck PHa2 berechnet wird.
  • Die Berechnung der Kompressorleistung Lc2 und der elektrischen Ventilatorleistung Lf2, wie vorstehend erwähnt, wird wie folgt durchgeführt. Das heißt, eine Druckdifferenz ΔP2 des Kompressors 210 wird aus dem hochdruckseitigen Druck PHa2, der wie vorstehend beschrieben geschätzt wird, der Anzahl der Umdrehungen des Kompressors 210, die entsprechend der Anzahl der Umdrehungen des Motors berechnet wird, und dem Durchsatz des AC-Kältemittels berechnet. Dann wird die Kompressorleistung Lc2 basierend auf der auf diese Weise erhaltenen Druckdifferenz ΔP2 berechnet. Ferner wird die elektrische Ventilatorleistung Lf2 aus dem Betriebszustand (Hi oder Lo) des elektrischen Ventilators 260 berechnet, der entsprechend dem geschätzten hochdruckseitigen Druck PHa2 bestimmt wird.
  • Dann wird in Schritt S160 ein Leistungszunahmebetrag ΔL berechnet, indem eine Subtraktion zwischen der Gesamtleistung L1 und der Gesamtleistung L2 ausgeführt wird, die jeweils in den Schritten S140 und 150 berechnet werden.
  • In dem Schritt S170 wird bestimmt, ob ein durch Subtrahieren des Leistungszunahmebetrags ΔL von der möglichen regenerativen Leistung Lep erhaltener Wert positiv ist oder nicht. Wenn der durch die Subtraktion erhaltene Wert positiv wird, deckt die mögliche regenerative Leistung Lep den Betrieb des Kältemittelkreislaufs 200 ab, und es wird beim gleichzeitigen Betrieb des Kältemittelkreislaufs und des Rankine-Kreislaufs eine überschüssige regenerative Leistung erhalten.
  • Wenn der durch die Subtraktion erhaltene Wert in Schritt S170 als positiv bestimmt wird (wenn JA), wird der Betrieb des Rankine-Kreislaufs 300 in Schritt S180 fortgesetzt, wodurch eine effektive regenerative Leistung erhalten wird. Wenn in Schritt S170 NEIN, dann wird der Betrieb des Rankine-Kreislaufs 300 in Schritt S190 ausgeschaltet.
  • Wie vorstehend erwähnt, sind der Kältemittelkreislauf 200 und der Rankine-Kreislauf 300 in dieser Ausführungsform jeweils mit dem zweckbestimmten AC-Kondensator 220 und RA-Kondensator 340 versehen, und der RA-Kondensator 340 ist auf der Vorderseite des AC-Kondensators 220 (auf der stromaufwärtigen Seite des Kühlluftstroms) positioniert. Im Betrieb des Rankine-Kreislaufs 300 kann die Kühlluft, deren Temperatur gleich der Außenlufttemperatur ist, ungeachtet des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins des Betriebs des Kältemittelkreislaufs 200 beständig in den RA-Kondensator 340 strömen. Dies erhöht den Kältemitteldruck in dem RA-Kondensator 340 nicht und führt folglich nicht zu einer Verringerung der Druckdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass der Expansionseinheit 330 und der Verringerung der regenerativen Leistung.
  • Beim alleinigen Betrieb des Rankine-Kreislaufs 300 bilden die jeweiligen Kreisläufe 200 und 300 die unabhängigen Kältemittelkreisläufe, und folglich werden das Kältemittel und das Schmieröl nicht von dem Rankine-Kreislauf 300 in den Kältemittelkreislauf 200 gesammelt, so kann er die inhärente Kapazität des Rankine-Kreislaufs 300 hinreichend zeigen und die Zuverlässigkeit der Expansionseinheit 330 und der Pumpe 310 sicherstellen.
  • Im Allgemeinen kann dies die Kühlvorrichtung 100A bereitstellen, die die ausreichende Leistung des Rankine-Kreislaufs 300 zeigen kann, während dessen Zuverlässigkeit sichergestellt wird.
  • Bei dem gleichzeitigen Betrieb des Kältemittelkreislaufs und des Rankine-Kreislaufs wird die Anzahl der Umdrehungen Ne der Expansionseinheit derart eingestellt, dass die regenerative Leistung Le unter einer Bedingung, in der der Leistungszunahmebetrag des Kältemittelkreislaufs 200 kleiner als die regenerative Leistung Le des Rankine-Kreislaufs 300 ist, einen optimalen Wert (mögliche regenerative Leistung Lep) hat. Dies kann den Kältemittelkreislauf und den Rankine-Kreislauf gleichzeitig betreiben, wodurch sicher die optimale regenerative Leistung Le erhalten wird.
  • Beim gleichzeitigen Betrieb des Kältemittelkreislaufs und des Rankine-Kreislaufs wird der Rankine-Kreislauf 300 unter einer Bedingung, in der ein Leistungszunahmebetrag ΔL des Kältemittelkreislaufs 200 höher als die regenerative Leistung Le des Rankine-Kreislaufs 300 ist, ausgeschaltet. Dies kann verhindern, dass die regenerative Leistung Le unter den Leistungszunahmebetrag ΔL sinkt, wodurch ein Verschwendungsbetrieb des Rankine-Kreislaufs 300 beseitigt wird. Da die externe Luft, deren Temperatur die gleiche wie die der Außenluft ist, in den AC-Kondensator 220 strömt, kann dies eine Erhöhung des AC-Kältemitteldrucks, eine Leistungserhöhung des Kompressors 210, die Verringerung seiner Zuverlässigkeit und eine Verringerung des Leistungskoeffizienten des Kältemittelkreislaufs 200 verhindern.
  • Eine mögliche regenerative Leistung Lep wird unter Verwendung eines in 7 gezeigten Kennfelds als der optimale Wert der regenerativen Leistung Le der Expansionseinheit 330 berechnet. Dies kann ohne weiteres den Leistungszunahmebetrag ΔL des Kältemittelkreislaufs 200 und den optimalen Wert der regenerativen Leistung Le des Rankine-Kreislaufs 300 berechnen.
  • Die Positionen des Einlasses 340a und Auslasses 340b des RA-Kondensators 340 sind in der Strömungsrichtung der Kühlluft betrachtet in den gleichen jeweiligen Bereichen positioniert wie die des Einlasses 220a und des Auslasses 220b des AC-Kondensators 220. Folglich können der Zustrombereich und der Abflussbereich für das RA-Kältemittel in dem RA-Kondensator 340 die gleiche Positionsbeziehung wie die des Zustrombereichs und des Abflussbereichs für das AC-Kältemittel in dem AC-Kondensator 220 haben. Der Erhöhungsbetrag der Temperatur von Kühlluft, die den RA-Kondensator 340 durchläuft, ist auf der Einlassseite des RA-Kältemittels hoch und wird in Richtung der Abflussseite niedriger. Es ist offensichtlich, dass die Temperatur des AC-Kältemittels in dem AC-Kondensator 220 durch den Wärmeaustausch von der Zustromseite in Richtung der Abflussseite niedriger wird. Dies kann eine derartige Positionsbeziehung bereitstellen, dass die Temperaturverteilung von Kühlluft, die in den AC-Kondensator 220 strömt, die gleiche Richtung hat wie die des AC-Kältemittels in den AC-Kondensator 220. Folglich kann die Temperaturdifferenz zwischen der Kühlluft und dem AC-Kältemittel vollständig gleichmäßig gemacht werden, wodurch es möglich ist, wirksam Wärme von dem AC-Kondensator 220 abzustrahlen.
  • Der Einlass 340a und der Auslass 340b des RA-Kondensators 340 sind in Richtung der Vorderseite geöffnet. Folglich ist es bei der Streckenplanung von Rohrleitungen für das RA-Kältemittel zu dem RA-Kondensator 340 nicht notwendig, Rohrleitungen zwischen dem RA-Kondensator 340 und dem AC-Kondensator 220 anzuordnen. Dies verschlechtert eine Abmessungsgenauigkeit zwischen beiden Kondensatoren 220 und 340 nicht und kann die Verbindung der Rohrleitung mit dem RA-Kondensator 340 erleichtern.
  • Der Einlass 220a und der Auslass 220b des AC-Kondensators 220 sind in die Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung der Kühlluft geöffnet. Folglich ist es bei der Streckenplanung von Rohrleitungen für das AC-Kältemittel zu dem AC-Kondensator 220 nicht notwendig, Rohrleitungen zwischen dem RA-Kondensator 340 und dem AC-Kondensator 220 anzuordnen oder Rohrleitungen von der Vorderseite zu der Rückseite anzuordnen. Folglich kann dies die Verschlechterung einer Abmessungsgenauigkeit zwischen beiden Kondensatoren 220 und 340 oder eine Verringerung Fläche der vorderen Oberfläche des RA-Kondensators 340 verhindern. Ferner kann dies auch die Verbindung der Rohrleitung mit dem AC-Kondensator 220 erleichtern.
  • In einer Bilanzverschlechterungsverhinderungssteuerung, wie basierend auf 6 erklärt, werden in den Schritten S140 und S150 die Druckdifferenzen ΔP1 und ΔP2 aus dem hochdruckseitigen Druck PHa, der von dem Drucksensor 201 erhalten wird, der Anzahl der Umdrehungen des Kompressors 210, und dem AC-Kältemitteldurchsatz berechnet, und ferner werden die Kompressorleistungen Lc1 und Lc2 basierend auf den Druckdifferenzen ΔP1 und ΔP2 berechnet. Alternativ können derartige physikalische Größen früher in einem Kennfeld zusammengestellt werden, aus dem die Kompressorleistungen Lc1 und Lc2 bestimmt werden können.
  • In den Schritten S120 und S130 werden eine mögliche regenerative Leistung Lep und die dementsprechende Anzahl der Umdrehungen Ne der Expansionseinheit unter Verwendung des Kennfelds berechnet. Alternativ können diese Elemente aus einer Gleichgewichtsformel basierend auf einer Wärmebilanz zwischen der Seite der Heizung 320 und der Seite des RA-Kondensators 340 des Rankine-Kreislaufs 300 berechnet werden.
  • Außerdem können in den Schritten S140 und S150 die Kompressorleistungen Lc1 und Lc2 und die Gesamtleistungen L1 und L2 aus einer Gleichgewichtsformel basierend auf der Wärmebilanz zwischen der Seite des AC-Kondensators 220 und der Seite des Verdampfers 250 des Kältemittelkreislaufs 200 berechnet werden.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • 8 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. In der zweiten Ausführungsform sind relativ zu dem RA-Kondensator 340 und dem AC-Kondensator 220 der ersten Ausführungsformen Kanäle 103, die als ein Einleitungsströmungsweg dienen, und Führungen 104, die als ein Öffnungseinstellungsabschnitt dienen, bereitgestellt.
  • Die Kanäle 103, von denen jeder ein plattenartiges Element ist, das zum Einleiten von Luft geeignet ist, sind auf beiden Enden des AC-Kondensators 220 in der Fahrzeugbreitenrichtung bereitgestellt. Die Kanäle 103 sind derart ausgebildet, dass sie sich von beiden Enden des AC-Kondensators 220 zu der Vorderseite des RA-Kondensators 340 ausdehnen. Wie durch den gestrichelten Pfeil in 8 angezeigt, sind die Kanäle 103 derart ausgebildet, dass sie erlauben, dass Kühlluft zwischen dem RA-Kondensator 340 und dem AC-Kondensator 220 hindurch direkt auf beiden Enden in den AC-Kondensator 220 eingeleitet wird, ohne die Kühlluft von der Vorderseite des RA-Kondensators 340 durch den RA-Kondensator 340 strömen zu lassen.
  • Die Führungen 104, von denen jede als ein plattenartiges Element ausgebildet ist, sind auf beiden Enden des RA-Kondensators 340 in der Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet und geeignet, durch die Energiespeisungssteuerschaltung 50 drehbar um die jeweiligen Enden in der Fahrzeugbreitenrichtung betrieben zu werden. Wenn die Führung 104, wie durch den durchgezogenen Pfeil in 8 angezeigt, in Richtung der Außenseite in der Fahrzeugbreitenrichtung gedreht wird, wird eine Fläche einer Öffnung des RA-Kondensators 340 vergrößert, um eine Zustrommenge der Kühlluft in den RA-Kondensator 340 zu erhöhen. Wenn die Führung 104 im Gegensatz dazu, wie durch den gestrichelten Pfeil in 8 angezeigt, in Richtung des Inneren in der Fahrzeugbreitenrichtung gedreht wird, wird eine Fläche der Öffnung in dem durch den Kanal 103 gebildeten Strömungsweg, das heißt einem Strömungsweg, der in die Richtung zwischen dem RA-Kondensator 340 und dem AC-Kondensator 220 geht, vergrößert, um eine Menge des Zustroms der Kühlluft in den AC-Kondensator 220 zu erhöhen.
  • In der auf diese Weise erhaltenen zweiten Ausführungsform wird die Drehposition der Führung 104 von der Energiespeisungssteuerschaltung 50 entsprechend einer notwendigen Menge an Wärme, die jeweils von dem RA-Kondensator 340 und dem AC-Kondensator 220 abgestrahlt wird, gesteuert. Mit anderen Worten werden beim alleinigen Betrieb des Kältemittelkreislaufs 200 die Führungen 104 derart gesteuert, so dass sie entsprechend der notwendigen Menge an Wärme, die von dem AC-Kondensator 220 abgestrahlt wird, gedreht werden. Das Drehen der Führung 104 in Richtung des Inneren in der Fahrzeugbreitenrichtung erhöht eine Zustrommenge der Kühlluft in den AC-Kondensator 220, ohne einen Widerstand an dem RA-Kondensator 340 aufzunehmen, wodurch die Verbesserung der Wärmeabstrahlungscharakteristiken des AC-Kondensators 220 ermöglicht wird.
  • Beim alleinigen Betreiben des Rankine-Kreislaufs werden die Führungen 104 derart gesteuert, dass sie entsprechend der notwendigen Menge an Wärme, die von dem RA-Kondensator 340 abgestrahlt wird, gedreht werden. Das Drehen der Führung 104 in Richtung der Außenseite in der Fahrzeugbreitenrichtung erhöht eine Zustrommenge der Kühlluft in den RA-Kondensator 340, wodurch die Verbesserung der Wärmeabstrahlungsleistung des RA-Kondensators 340 ermöglicht wird. Zu diesem Zeitpunkt kann die Führung 104 verhindern, dass die Kühlluft, die den RA-Kondensator 340 durchlaufen hat, erneut in den RA-Kondensator 340 strömt.
  • Außerdem werden beim gleichzeitigen Betrieb des Kältemittelkreislaufs und des Rankine-Kreislaufs die Führungen 104 derart gesteuert, dass sie entsprechend der notwendigen Wärmemenge, die von beiden Kondensatoren 220 und 340 abgestrahlt wird, gedreht werden. In diesem Fall werden die Führungen 104 in Richtung der Außenseite in der Fahrzeugbreitenrichtung gedreht, wodurch erlaubt wird, dass die Kühlluft, deren Temperatur die gleiche wie die der Außenluft ist, in den AC-Kondensator 220 strömt, wodurch die Wärmestrahlungsleistung des AC-Kondensators 220 verbessert wird.
  • Auf diese Weise werden die Zustrommengen der Kühlluft in die Kondensatoren 220 und 340 entsprechend den notwendigen Mengen an Wärme, die von dem AC-Kondensator 220 und dem RA-Kondensator 340 abgestrahlt werden, eingestellt, wodurch die effektive Wärmeabstrahlung an jedem der Kondensatoren 220 und 340 ermöglicht wird. (Dritte Ausführungsform)
  • 9 und 10 zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung. In der dritten Ausführungsform ist eine Fläche einer vorderen Oberfläche des RA-Kondensators 340 kleiner festgelegt als die einer vorderen Oberfläche des AC-Kondensators 220, um eine Fläche (z. B. einen in 9 und 10 gezeigten Bereich A) zu bilden, bei der beide Kondensatoren 220 und 340 nicht miteinander überlappen.
  • Die Abmessung in der vertikalen Richtung des RA-Kondensators 340 ist kleiner als die des AC-Kondensators 220, um den Bereich zu bilden, in dem die beiden Kondensatoren 220 und 340 einander auf der Unterseite des AC-Kondensators 220 nicht überlagert sind.
  • Wenn die Abmessung in der vertikalen Richtung des RA-Kondensators 340 einfach verringert wird, kann die Wärmestrahlungskapazität des RA-Kondensators 340 klein werden. Folglich wird die Dickenabmessung D eines Wärmeaustauschabschnitts (d. h. einer Abmessung in der Strömungsrichtung der Kühlluft) des RA-Kondensators 340, wie in 10 gezeigt, größer festgelegt als die eines Wärmeaustauschabschnitts des AC-Kondensators 340, um die Wärmeabstrahlungskapazität des RA-Kondensators 340 sicherzustellen.
  • Folglich kann die Kühlluft, die keinem Wärmeaustausch an dem RA-Kondensator 340 unterzogen wird und deren Temperatur gleich der der Außenluft ist, direkt in den AC-Kondensator 220 strömen, wodurch die Wärmeabstrahlungskapazität des AC-Kondensators 220 verbessert wird.
  • Die Dickenabmessung D des Wärmeaustauschabschnitts des RA-Kondensators 340 wird durch eine Flächenverringerung der vorderen Oberfläche des RA-Kondensators 340 erhöht, um die Wärmeabstrahlungskapazität zu erhalten. Dies erleichtert die Verringerung der Fläche der vorderen Oberfläche des RA-Kondensators 340.
  • (Andere Ausführungsformen)
  • Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen vollständig beschrieben wurde, muss bemerkt werden, dass für Fachleute der Technik vielfältige Änderungen und Modifikationen offensichtlich werden.
  • Zum Beispiel sind die festgelegten Positionen und Öffnungsrichtungen der Einlässe 220a und 340a und der Auslässe 220b und 340b des AC-Kondensators 220 und des RA-Kondensators 340 nicht auf die Inhalte beschränkt, die in jeder der vorstehend erwähnten Ausführungsformen beschrieben sind, und können jede andere Position und Richtung sein.
  • Der Kompressor 210 in dem Kältemittelkreislauf 200 ist nicht auf einen motorbetriebenen Kompressor, der von dem Motor 10 angetrieben wird, beschränkt und kann auch ein elektrischer Kompressor, der von einem Elektromotor angetrieben wird, oder ein Hybridkompressor, der von einem Motor und einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor angetrieben wird, sein.
  • In dem Rankine-Kreislauf 300 wird die Pumpe 310 von dem Elektromotor 311 angetrieben, und der elektrische Generator 331 ist mit der Expansionseinheit 330 verbunden. Alternativ kann der Elektromotor 311 weggelassen werden, und der elektrische Generator 331 kann als ein Motorgenerator dienen, der beide Funktionen, die eines Elektromotors und eines elektrischen Generators hat. Die Pumpe 310 und die Expansionseinheit 330 können mit dem Motorgenerator verbunden sein.
  • In diesem Fall arbeitet der Motorgenerator beim Betreiben des Rankine-Kreislaufs 300 zuerst als ein Elektromotor, um die Pumpe 310 anzutreiben. Wenn ausreichend Abgaswärme von dem Motor 10 erhalten wird und die Antriebskraft an der Expansionseinheit 330 die Leistung der Pumpe 310 übersteigt, wirkt der Motor als ein elektrischer Generator zum Erzeugen von Elektrizität.
  • Dies kann eine Antriebsquelle eliminieren, die zum Antreiben der Pumpe 310 (in jeder der vorstehend erwähnten Ausführungsformen der Elektromotor 311) zweckbestimmt ist, wodurch die Struktur des Kreislaufs vereinfacht wird, während die Energie zum Betreiben der Pumpe 310 gesenkt wird.
  • Es versteht sich, dass derartige Änderungen und Modifikationen innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung liegen, wie er durch die beigefügten Patentansprüche definiert ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2006-46763 A [0002]

Claims (13)

  1. Kühlvorrichtung mit einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung, die auf ein Fahrzeug montiert ist, die umfasst: einen Kältemittelkreislauf (200), um ein Kältemittel für die Kühlung durch ihn hindurch zirkulieren zu lassen, wobei der Kältemittelkreislauf einen Kompressor (210), einen Kältemittelkreislaufkondensator (220), ein Expansionsventil (240) und einen Verdampfer (250) umfasst, die in einer Kreisform verbunden sind; und einen Rankine-Kreislauf (300), um ein Kältemittel für den Rankine-Kreislauf durch ihn hindurch zirkulieren zu lassen, wobei der Rankine-Kreislauf eine Pumpe (310), eine Heizung (320), die Abgaswärme von einer Wärmekraftmaschine (10) des Fahrzeugs als eine Heizquelle nutzt, eine Expansionseinheit (330) und einen Rankine-Kreislaufkondensator (340) umfasst, die in einer Kreisform verbunden sind, wobei der Kältemittelkreislaufkondensator (220) und der Rankine-Kreislaufkondensator (340) an vorgegebenen Positionen des Fahrzeugs in Bezug auf die Strömungsrichtung von externer Luft zum Kühlen hintereinander angeordnet sind, und wobei der Rankine-Kreislaufkondensator (340) in Bezug auf den Kältemittelkreislaufkondensator (220) auf einer stromaufwärtigen Seite der externen Luft angeordnet ist.
  2. Kühlvorrichtung mit einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner eine Steuereinrichtung (50) zum Steuern der Betriebe des Kältemittelkreislaufs (200) und des Rankine-Kreislaufs (300) umfasst, wobei die Steuereinrichtung (50) den Betrieb des Rankine-Kreislaufs (300) unter einer Bedingung, in der ein Leistungszunahmebetrag zum Betreiben des Kältemittelkreislaufs (200) aufgrund des Betriebs des Rankine-Kreislaufs (300) höher als eine regenerative Leistung in dem Rankine-Kreislauf (300) ist, ausschaltet, wenn sowohl der Kältemittelkreislauf (200) als auch der Rankine-Kreislauf (300) gleichzeitig betrieben werden.
  3. Kühlvorrichtung mit einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner eine Steuereinrichtung (50) zum Steuern der Betriebe des Kältemittelkreislaufs (200) und des Rankine-Kreislaufs (300) umfasst, wobei die Steuereinrichtung (50) die Anzahl der Umdrehungen der Expansionseinheit (330) steuert, so dass eine regenerative Leistung des Rankine-Kreislaufs (300) unter einer Bedingung, in der ein Leistungszunahmebetrag zum Betreiben des Kältemittelkreislaufs (200) aufgrund des Betriebs des Rankine-Kreislaufs (300) kleiner als die regenerative Leistung des Rankine-Kreislaufs (300) ist, einen optimalen Wert hat, wenn sowohl der Kältemittelkreislauf (200) als auch der Rankine-Kreislauf (300) gleichzeitig betrieben werden.
  4. Kühlvorrichtung mit einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Steuereinrichtung (50) den Leistungszunahmebetrag und den optimalen Wert basierend auf einem vorher definierten Kennfeld berechnet.
  5. Kühlvorrichtung mit einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Steuereinrichtung (50) den Leistungszunahmebetrag und den optimalen Wert basierend auf einer Wärmegleichgewichtsformel einer Hochdruckseite und einer Niederdruckseite jeweils des Kältemittelkreislaufs (200) und des Rankine-Kreislaufs (300) berechnet.
  6. Kühlvorrichtung mit einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Positionen eines Einlasses (340a) und eines Auslasses (340b) des Kältemittels in dem Rankine-Kreislaufkondensator (340) aus der Strömungsrichtung der externen Luft gesehen in dem gleichen Bereich festgelegt werden wie die eines Einlasses (220a) und eines Auslasses (220b) des Kältemittels in dem Kältemittelkreislaufkondensator (220).
  7. Kühlvorrichtung mit einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, die ferner umfasst: einen Lufteinleitungsströmungswegabschnitt (103), um zu erlauben, dass die externe Luft von einer stromaufwärtigen Seite der externen Luft des Rankine-Kreislaufkondensators (340) durch einen Raum zwischen dem Rankine-Kreislaufkondensator (340) und dem Kältemittelkreislaufkondensator (220) in den Kältemittelkreislaufkondensator (220) eingeleitet wird; und einen Öffnungseinstellungsabschnitt (104) zum Einstellen einer Fläche einer Öffnung in Richtung des Rankine-Kreislaufkondensators (340) und einer Fläche einer Öffnung in Richtung des Lufteinleitungsströmungswegabschnitts (103), indem er unter der Steuerung der Steuereinrichtung (50) bewegt wird.
  8. Kühlvorrichtung mit einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Fläche einer vorderen Oberfläche des Rankine-Kreislaufkondensators (340) kleiner als die einer vorderen Oberfläche des Kältemittelkreislaufkondensators (220) gemacht ist, und der Kältemittelkreislaufkondensator (220) einen Bereich auf einer stromaufwärtigen Seite der externen Luft hat, wo der Rankine-Kreislaufkondensator (340) nicht überlagernd ist.
  9. Kühlvorrichtung mit einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei eine Größe des Rankine-Kreislaufkondensators (340) in einer Strömungsrichtung der externen Luft größer festgelegt ist als die des Kältemittelkreislaufkondensators (220).
  10. Kühlvorrichtung mit einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Einlass (340a) und ein Auslass (340b) des Kältemittels in dem Rankine-Kreislaufkondensator (340) derart bereitgestellt sind, dass sie in einer Strömungsrichtung der externen Luft in Richtung einer stromaufwärtigen Seite geöffnet sind.
  11. Kühlvorrichtung mit einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Einlass (220a) und ein Auslass (220b) des Kältemittels in dem Kältemittelkreislaufkondensator (220) derart bereitgestellt sind, dass sie in eine Richtung senkrecht zu einer Strömungsrichtung der externen Luft geöffnet sind.
  12. Kühlvorrichtung mit einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Rankine-Kreislaufkondensator (340) und der Kältemittelkreislaufkondensator (220) in Bezug auf einen Strahler (21), der sich in einem Strahlerkreis (20) des Fahrzeugs befindet, auf einer stromaufwärtigen Seite der externen Luft angeordnet sind, und wobei der Rankine-Kreislaufkondensator (340), der Kältemittelkreislaufkondensator (220) und der Strahler (21) an vorgegebenen Positionen des Fahrzeugs in Bezug auf die Strömungsrichtung der externen Luft zum Kühlen nacheinander angeordnet sind.
  13. Kühlvorrichtung mit einer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei der Rankine-Kreislaufkondensator (340), der Kältemittelkreislaufkondensator (220) und der Strahler (21) auf einer Vorderseite in einem Motorraum, auf einer Rückseite eines Fahrzeugkühlergrills angeordnet sind.
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