JP2006017108A - Heat cycle device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat cycle device provided with refrigeration cycle and Rankine cycle capable of reduction of start error at a time of Rankine cycle operation and drop of cycle efficiency. <P>SOLUTION: Exhaust heat collection operation mode (Rankine cycle) is started and is operated foe a predetermined time T1 (S430-S450). When difference P2-P1 between upstream pressure P1 and downstream pressure P2 of a liquid pump is greater than predetermined pressure P, exhaust heat collection operation mode is continued. When the same is the predetermined pressure P or less, exhaust heat collection operation mode is restarted (S430-S450) after starting air conditioning operation mode is started (S480-S500). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、冷媒に与えられた熱エネルギから動力を得るランキンサイクルに関する。   The present invention relates to a Rankine cycle that obtains power from thermal energy applied to a refrigerant.

従来、熱サイクル装置として、冷凍サイクル装置と称されるものと、ランキンサイクル装置と称されるものとが知られている。冷凍サイクル装置は、動力によって冷媒を圧縮し、熱を搬送することによって、高温あるいは低温を提供する装置である。ランキンサイクル装置は、冷媒に与えられた熱エネルギから動力を得る装置である。ランキンサイクル装置としては、例えば、特許文献1、特許文献2に開示のものが知られている。このようなランキンサイクル装置は、例えば、廃熱を回収して発電用の動力を得る装置として、あるいは自動車の内燃機関の廃熱を回収して自動車の動力を得る装置として利用することができる。
特許第3356449号公報 実開昭63−92021号公報
Conventionally, what is called a refrigeration cycle apparatus and what is called a Rankine cycle apparatus are known as thermal cycle apparatuses. The refrigeration cycle apparatus is an apparatus that provides high or low temperature by compressing a refrigerant by power and conveying heat. A Rankine cycle device is a device that obtains power from thermal energy applied to a refrigerant. As Rankine cycle devices, for example, those disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 are known. Such a Rankine cycle device can be used, for example, as a device that recovers waste heat and obtains power for power generation, or as a device that recovers waste heat of an internal combustion engine of a vehicle and obtains power of the vehicle.
Japanese Patent No. 3356449 Japanese Utility Model Publication No. 63-92021

本発明者らは、特願2003−390893号の特許出願において、車両に搭載されるエンジンの廃熱から熱エネルギを回収するランキンサイクルを備える車両用空調装置(冷凍サイクル)を提案している(以下、先願例と称す)。   In the patent application of Japanese Patent Application No. 2003-390893, the present inventors have proposed a vehicle air conditioner (refrigeration cycle) including a Rankine cycle for recovering thermal energy from waste heat of an engine mounted on a vehicle ( Hereinafter referred to as a prior application example).

図1を使用して先願例を説明すると、先願例には、冷媒を可逆回転機械10→放熱器11→気液分離器12→減圧器13→蒸発器14の順に流す空調運転モード(冷凍サイクル運転)を提供する冷凍サイクル装置としての構成部品が備えられている。   The prior application example will be described with reference to FIG. 1. The prior application example includes an air conditioning operation mode in which the refrigerant flows in the order of the reversible rotating machine 10 → the radiator 11 → the gas-liquid separator 12 → the decompressor 13 → the evaporator 14. A component as a refrigeration cycle apparatus providing refrigeration cycle operation) is provided.

さらに、空調運転モードを提供するための冷凍サイクルを構成する配管と蒸気発生器30とを接続する液相配管31と、液相配管31に配置され、液相冷媒を蒸気発生器30に送る液体ポンプ32とを備え、冷媒を液体ポンプ32→蒸気発生器30→可逆回転機械10→放熱器11の順に流す廃熱回収運転モード(ランキンサイクル運転)を提供するランキンサイクル装置としての構成部品とが備えられている。   Furthermore, the liquid phase piping 31 which connects the piping which comprises the refrigerating cycle for providing an air-conditioning operation mode, and the steam generator 30, and the liquid which arrange | positions in the liquid phase piping 31 and sends a liquid phase refrigerant | coolant to the steam generator 30 And a component as a Rankine cycle device that provides a waste heat recovery operation mode (Rankine cycle operation) that includes a pump 32 and flows the refrigerant in the order of the liquid pump 32 → the steam generator 30 → the reversible rotary machine 10 → the radiator 11. Is provided.

これにより、空調運転モード時には車室内空間の空調ができ、廃熱回収運転モード時にはエンジン20の廃熱を可逆回転機械10で動力として回収することができる。   Thus, the vehicle interior space can be air-conditioned during the air-conditioning operation mode, and the waste heat of the engine 20 can be recovered as power by the reversible rotary machine 10 during the waste heat recovery operation mode.

しかし、先願例の熱サイクル装置では、車両用空調装置(冷凍サイクル)の運転状況等により気液分離器12内に溜まっている液相冷媒が少ない場合や、液体ポンプ32内部の温度上昇によって液体ポンプ32内部の液相冷媒が気化している場合には、液体ポンプ32内部に気相冷媒の気泡が入り込み液体ポンプ32が作動しても液相冷媒を蒸気発生器30へ送れない場合がある。これにより、廃熱回収運転モード(ランキンサイクル)が正常に起動しなくなってしまうおそれがあった。   However, in the heat cycle device of the prior application example, when the liquid refrigerant stored in the gas-liquid separator 12 is small due to the operating state of the vehicle air conditioner (refrigeration cycle) or the temperature inside the liquid pump 32 increases. When the liquid phase refrigerant in the liquid pump 32 is vaporized, the gas phase refrigerant bubbles may enter the liquid pump 32 and the liquid phase refrigerant may not be sent to the vapor generator 30 even if the liquid pump 32 is activated. is there. As a result, the waste heat recovery operation mode (Rankine cycle) may not start normally.

また、液体ポンプ32が液相冷媒を蒸気発生器30へ送ることができる場合であっても、液体ポンプ32内に気相冷媒の気泡が混入すると、液体ポンプ32の作動効率(ポンプの消費動力に対する冷媒が輸送量)が低下する。つまり、蒸気発生器30へ送られる液相冷媒の量が少なくなりランキンサイクルの効率が低下するおそれがあった。   Even if the liquid pump 32 can send the liquid-phase refrigerant to the vapor generator 30, if the gas-phase refrigerant bubbles are mixed in the liquid pump 32, the operation efficiency of the liquid pump 32 (power consumption of the pump) The transport amount of the refrigerant with respect to the refrigerant decreases. That is, there is a possibility that the amount of the liquid phase refrigerant sent to the steam generator 30 is reduced and the efficiency of the Rankine cycle is lowered.

本発明のひとつの目的は、ランキンサイクル装置の起動不良のおそれを低減することである。   One object of the present invention is to reduce the risk of poor start-up of the Rankine cycle device.

本発明の他の目的は、ランキンサイクル装置の効率低下のおそれを低減することがである。   Another object of the present invention is to reduce the risk of a decrease in efficiency of the Rankine cycle apparatus.

本発明のさらに他の目的は、ランキンサイクル装置としての運転にも、冷凍サイクル装置としての運転にも供用可能な熱サイクル装置において、冷凍サイクル装置としての機能を利用して、ランキンサイクル装置の安定的な運転を可能とすることにある。   Still another object of the present invention is to stabilize the Rankine cycle apparatus by utilizing the function as the refrigeration cycle apparatus in a thermal cycle apparatus that can be used for both the operation as the Rankine cycle apparatus and the operation as the refrigeration cycle apparatus. Is to enable efficient driving.

本発明は上記目的を達成するために以下に述べる技術的手段を採用する。   In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.

請求項1に記載の発明では、冷媒の流体エネルギと機械的な回転エネルギとを相互に変換する回転型流体機械(10、10b、10c)と、前記回転型流体機械(10、10b、10c)から供給される冷媒を凝縮させる凝縮器(11)と、前記凝縮器(11)から供給される冷媒を送る液体ポンプ(32、300)、および当該液体ポンプによって送られた冷媒を発熱体(20)の熱によって加熱する蒸気発生器(30)を含むランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)と、前記凝縮器(11)から供給される冷媒を蒸発させる蒸発器(14)を含む冷凍サイクル系統(10、11、13、14)と、前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転に際して、前記冷凍サイクル系統(10、11、13、14)の冷媒を前記回転型流体機械(10、10b、10c)によって圧縮し前記凝縮器(11)により冷媒を凝縮させる冷媒凝縮運転を行う制御装置(40)とを備えることを特徴とする熱サイクル装置を採用する。   According to the first aspect of the present invention, the rotary fluid machine (10, 10b, 10c) that mutually converts the fluid energy and mechanical rotational energy of the refrigerant, and the rotary fluid machine (10, 10b, 10c). The condenser (11) for condensing the refrigerant supplied from the liquid, the liquid pump (32, 300) for sending the refrigerant supplied from the condenser (11), and the refrigerant sent by the liquid pump as the heating element (20). ) A Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300) including a steam generator (30) that is heated by the heat of) and an evaporator (14) that evaporates the refrigerant supplied from the condenser (11). In the operation of the refrigeration cycle system (10, 11, 13, 14) including the Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300), the refrigeration cycle system (10, 11, And a control device (40) for performing a refrigerant condensation operation in which the refrigerant of (3, 14) is compressed by the rotary fluid machine (10, 10b, 10c) and condensed by the condenser (11). Adopt a heat cycle device.

この発明によると、ランキンサイクル系統の運転に際して、冷凍サイクル系統の冷媒を回転型流体機械によって圧縮し凝縮器によって冷媒を凝縮させているため、ランキンサイクル系統へ液相の冷媒を供給することができる。この結果、ランキンサイクル系統の起動不良、あるいは運転中の効率低下を抑制することができる。   According to the present invention, when the Rankine cycle system is operated, the refrigerant in the refrigeration cycle system is compressed by the rotary fluid machine and condensed by the condenser, so that the liquid phase refrigerant can be supplied to the Rankine cycle system. . As a result, it is possible to suppress a start-up failure of the Rankine cycle system or a decrease in efficiency during operation.

請求項2に記載の発明では、前記制御装置(40)は、前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転を開始させた後に、前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転が正常か異常かを判定する判定手段と、正常と判定した場合には、前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転を継続させ、異常と判定した場合には、前記冷媒凝縮運転を行う制御手段とを備えることを特徴とする請求項1に記載の熱サイクル装置を採用する。   In the invention according to claim 2, the control device (40) starts the operation of the Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300), and then the Rankine cycle system (10, 11, 30). , 32, 300) determining means for determining whether the operation is normal or abnormal, and if it is determined normal, the operation of the Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300) is continued, When it determines, it has a control means which performs the refrigerant condensation operation, The heat cycle device according to claim 1 is adopted.

この発明によると、ランキンサイクル系統の異常を判定すると、冷媒凝縮運転が実行されるため、ランキンサイクル系統に液相の冷媒を供給でき、液相の冷媒が不足することに起因する異常状態を抑えることができる。   According to the present invention, when the abnormality of the Rankine cycle system is determined, the refrigerant condensing operation is executed. Therefore, the liquid phase refrigerant can be supplied to the Rankine cycle system, and the abnormal state caused by the shortage of the liquid phase refrigerant is suppressed. be able to.

この発明のひとつの実施形態においては、冷媒凝縮運転は、ランキンサイクル系統の運転を一時停止して実行されることができる。他の実施形態においては、冷媒凝縮運転は、ランキンサイクル系統の運転を継続しながら、並行して実行されることができる。   In one embodiment of the present invention, the refrigerant condensing operation can be executed by temporarily stopping the operation of the Rankine cycle system. In other embodiments, the refrigerant condensing operation can be performed in parallel while continuing operation of the Rankine cycle system.

請求項3に記載の発明では、さらに、前記液体ポンプ(32、300)の冷媒流れ上流側部位に配置され、冷媒の圧力を測定する上流冷媒圧力センサ(42)と、前記液体ポンプ(32、300)の冷媒流れ下流側部位に配置され、冷媒の圧力を測定する下流冷媒圧力センサ(43)とを備え、前記判定手段は、前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転時において、前記下流冷媒圧力センサ(43)の検出圧力値(P2)と前記上流冷媒圧力センサ(42)の検出圧力値(P1)との差値(P2−P1)が所定圧力値(P)よりも大きい場合には、前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転が正常と判定し、前記下流冷媒圧力センサ(43)の検出圧力値(P2)と前記上流冷媒圧力センサ(42)の検出圧力値(P1)との差値(P2−P1)が前記所定圧力値(P)以下の場合には、前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転が異常と判定することを特徴とする請求項2に記載の熱サイクル装置を採用する。   In the invention according to claim 3, further, an upstream refrigerant pressure sensor (42) that is disposed at a refrigerant flow upstream side portion of the liquid pump (32, 300) and measures the pressure of the refrigerant, and the liquid pump (32, 300). 300) and a downstream refrigerant pressure sensor (43) for measuring the pressure of the refrigerant. The determination means includes the Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300). During operation, the difference value (P2−P1) between the detected pressure value (P2) of the downstream refrigerant pressure sensor (43) and the detected pressure value (P1) of the upstream refrigerant pressure sensor (42) is a predetermined pressure value (P ), The operation of the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) is determined to be normal, and the detected pressure value (P2) of the downstream refrigerant pressure sensor (43) and the upstream refrigerant pressure are determined. SE When the difference value (P2−P1) from the detected pressure value (P1) of the spring (42) is equal to or less than the predetermined pressure value (P), the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) is operated. The heat cycle apparatus according to claim 2 is employed.

この発明によると、液相の冷媒が不足することに起因するランキンサイクル系統の異常を的確に判定することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately determine an abnormality of the Rankine cycle system resulting from a shortage of liquid phase refrigerant.

請求項4に記載の発明では、前記判定手段は、前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)運転時において、前記液体ポンプ(32、300)の仕事量が所定仕事量より大きい場合には、前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転が正常と判定し、前記液体ポンプ(32、300)の仕事量が所定仕事量以下の場合には、前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転が異常と判定することを特徴とする請求項2に記載の熱サイクル装置を採用する。   In the invention according to claim 4, the determination means is configured such that the work of the liquid pump (32, 300) is larger than a predetermined work during the Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300) operation. In this case, it is determined that the operation of the Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300) is normal, and when the work of the liquid pump (32, 300) is equal to or less than a predetermined work, the Rankine The heat cycle device according to claim 2, wherein the operation of the cycle system (10, 11, 30, 32, 300) is determined to be abnormal.

この発明によると、液相の冷媒が不足することに起因するランキンサイクル系統の異常を的確に判定することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately determine an abnormality of the Rankine cycle system resulting from a shortage of liquid phase refrigerant.

請求項5に記載の発明では、前記液体ポンプは、電動液体ポンプ(32)であり、前記仕事量は、前記電動液体ポンプ(32)が消費する電力量で示されることを特徴とする請求項4に記載の熱サイクル装置を採用する。   The invention according to claim 5 is characterized in that the liquid pump is an electric liquid pump (32), and the work amount is indicated by an amount of electric power consumed by the electric liquid pump (32). 4 is adopted.

この発明によると、ランキンサイクル系統の異常を簡単な構成で判定することができる。   According to the present invention, an abnormality of the Rankine cycle system can be determined with a simple configuration.

請求項6に記載の発明では、さらに、前記冷凍サイクル系統(10、11、13、14)により温度調節された空気を送風する送風手段(14a)を備え、前記制御装置(40)は、前記送風手段(14a)を作動させない状態の下で、前記冷媒凝縮運転を行う特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の熱サイクル装置を採用する。   In the invention described in claim 6, the air conditioner further includes air blowing means (14 a) for blowing air whose temperature is adjusted by the refrigeration cycle system (10, 11, 13, 14), and the control device (40) The heat cycle apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the refrigerant condensing operation is performed in a state where the air blowing means (14a) is not operated.

この発明によると、冷媒凝縮運転が、冷凍サイクル系統の冷房装置あるいは冷凍装置としての運転によって提供され、液相の冷媒を増加させる操作を提供する手段によって、送風手段を作動させない状態が提供される。この結果、液相の冷媒を確実に供給できる。   According to the present invention, the refrigerant condensing operation is provided by the operation as a cooling device or a refrigeration device of the refrigeration cycle system, and the state in which the blowing unit is not operated is provided by the means for providing the operation of increasing the liquid phase refrigerant. . As a result, liquid phase refrigerant can be reliably supplied.

請求項7に記載の発明では、さらに、前記液体ポンプ(32、300)内部の冷媒の温度と相関を有する物理量を測定するセンサ(46、47)を備え、前記制御装置(40)は、前記冷媒凝縮運転を開始してから、前記センサ(46、47)の測定した物理量が前記冷媒ポンプ(32)内部の冷媒が過冷却状態となっていることを示す値になるまでの時間を、前記冷媒凝縮運転を継続する継続時間とすることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の熱サイクル装置を採用する。   The invention according to claim 7 further includes a sensor (46, 47) that measures a physical quantity having a correlation with the temperature of the refrigerant inside the liquid pump (32, 300), and the control device (40) includes the controller (40). The time from when the refrigerant condensing operation is started until the physical quantity measured by the sensors (46, 47) reaches a value indicating that the refrigerant inside the refrigerant pump (32) is in a supercooled state, The heat cycle device according to any one of claims 1 to 6, wherein a duration time for continuing the refrigerant condensation operation is employed.

この発明によると、過剰な冷媒凝縮運転を抑えることができる。   According to the present invention, excessive refrigerant condensation operation can be suppressed.

請求項8に記載の発明では、前記凝縮器(11)は、外気と冷媒を熱交換することで冷媒を凝縮させる熱交換器であって、さらに、前記外気の温度を測定する外気温センサ(45)と、前記液体ポンプ(32、300)内部の冷媒の温度と相関を有する物理量を測定するセンサ(46、47)とを備え、前記制御装置(40)は、前記外気温センサ(45)によって測定された外気温に基づいて前記冷媒ポンプ(32)内部の冷媒が過冷却状態となる目標温度を決定し、さらに、前記冷媒凝縮運転を開始してから、前記センサ(46、47)の測定した物理量が前記目標温度を示す値になるまでの時間を、前記冷媒凝縮運転を継続する継続時間とすることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の熱サイクル装置を採用する。   In the invention according to claim 8, the condenser (11) is a heat exchanger that condenses the refrigerant by exchanging heat between the outside air and the refrigerant, and further includes an outside air temperature sensor that measures the temperature of the outside air ( 45) and sensors (46, 47) for measuring physical quantities having a correlation with the temperature of the refrigerant inside the liquid pump (32, 300), and the control device (40) includes the outside air temperature sensor (45). The target temperature at which the refrigerant inside the refrigerant pump (32) is in a supercooled state is determined based on the outside air temperature measured by the above, and after the refrigerant condensation operation is started, the sensors (46, 47) The heat cycle apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein a time until the measured physical quantity reaches a value indicating the target temperature is set as a continuation time for continuing the refrigerant condensation operation. adopt.

この発明によると、過剰な冷媒凝縮運転を抑えることができる。   According to the present invention, excessive refrigerant condensation operation can be suppressed.

請求項9に記載の発明では、前記センサは、前記冷媒ポンプのハウジングの温度を測定する温度センサ(46)であることを特徴とする請求項7または8に記載の熱サイクル装置を採用する。   In a ninth aspect of the invention, the thermal cycle device according to the seventh or eighth aspect is employed, wherein the sensor is a temperature sensor (46) for measuring a temperature of the housing of the refrigerant pump.

この発明によると、簡単な構成を提供できる。   According to the present invention, a simple configuration can be provided.

請求項10に記載の発明では、前記センサは、前記蒸発器(14)において冷媒と熱交換をした直後の空気の温度を測定する温度センサ(47)であることを特徴とする請求項7または8に記載の熱サイクル装置を採用する。   The invention according to claim 10 is characterized in that the sensor is a temperature sensor (47) for measuring the temperature of air immediately after heat exchange with the refrigerant in the evaporator (14). 8 is adopted.

この発明によると、簡単な構成を提供できる。   According to the present invention, a simple configuration can be provided.

請求項11に記載の発明では、前記凝縮器(11)は、外気と冷媒を熱交換することで冷媒を凝縮させる熱交換器であって、さらに、前記外気の温度を測定する外気温センサ(45)を備え、前記制御装置(40)は、前記冷媒凝縮運転を継続する継続時間(T21)を前記外気温センサ(45)によって測定された温度に応じて決定する継続時間設定手段を備えることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の熱サイクル装置を採用する。   In the invention according to claim 11, the condenser (11) is a heat exchanger that condenses the refrigerant by exchanging heat between the outside air and the refrigerant, and further includes an outside air temperature sensor that measures the temperature of the outside air ( 45), and the control device (40) includes duration setting means for determining a duration (T21) for continuing the refrigerant condensing operation according to the temperature measured by the outside air temperature sensor (45). The heat cycle apparatus according to any one of claims 1 to 6 is employed.

この発明によると、過剰な冷媒凝縮運転を抑えることができる。   According to the present invention, excessive refrigerant condensation operation can be suppressed.

請求項12に記載の発明では、前記回転型流体機械は、冷媒を膨張させて動力を取り出す膨張機、又は動力を受けて冷媒を圧縮する圧縮機として可逆的に運転可能な可逆回転機械(10)であることを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれかに記載の熱サイクル装置を採用する。   In the invention according to claim 12, the rotary fluid machine is a reversible rotary machine (10) that can be reversibly operated as an expander that expands the refrigerant to extract power, or a compressor that compresses the refrigerant by receiving power. The heat cycle apparatus according to any one of claims 1 to 11 is employed.

この発明によると、可逆的に膨張機または圧縮機として機能しうる回転型流体機械を用いることで、ランキンサイクル系統の運転に際して、回転型流体機械を圧縮機として機能させることで冷媒凝縮運転を実行することができる。   According to the present invention, by using a rotary fluid machine that can reversibly function as an expander or compressor, the refrigerant condensation operation is performed by causing the rotary fluid machine to function as a compressor when operating the Rankine cycle system. can do.

請求項13に記載の発明では、前記制御装置(40)は、前記回転型流体機械を前記膨張機として作動させて前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転を開始させる前に、前記回転型流体機械を前記圧縮機として作動させて前記冷媒凝縮運転を行うことを特徴とする請求項12に記載の熱サイクル装置を採用する。   In the invention according to claim 13, the control device (40) operates the rotary fluid machine as the expander to start operation of the Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300). The heat cycle apparatus according to claim 12, wherein the refrigerant condensation operation is performed by operating the rotary fluid machine as the compressor before.

この発明によると、回転型流体機械を可逆的に機能させてランキンサイクル系統の運転に先立つ冷媒凝縮運転を実現することができる。   According to the present invention, the refrigerant fluid operation can be realized prior to the operation of the Rankine cycle system by reversibly functioning the rotary fluid machine.

請求項14に記載の発明では、前記可逆回転機械(10)は、前記液体ポンプ(32、300)と一体構造として構成されており、前記液体ポンプ(32、300)は、前記冷凍サイクル系統(10、11、13、14)の運転時に、前記可逆回転機械(10)に吸入される気相冷媒により冷却されるように配置されていることを特徴とする請求項12または13に記載の熱サイクル装置を採用する。   In the invention according to claim 14, the reversible rotating machine (10) is configured as an integral structure with the liquid pump (32, 300), and the liquid pump (32, 300) is configured with the refrigeration cycle system ( The heat according to claim 12 or 13, characterized in that it is arranged to be cooled by a gaseous refrigerant sucked into the reversible rotary machine (10) during operation of 10, 11, 13, 14). Cycle equipment is adopted.

この発明によると、液体ポンプの温度を冷凍サイクル系統の運転によって低下させることができる。   According to this invention, the temperature of the liquid pump can be lowered by operating the refrigeration cycle system.

請求項15に記載の発明では、前記回転型流体機械は、冷媒を膨張させて動力を取り出す膨張機(10)と、動力を受けて冷媒を圧縮する圧縮機(10b)とを備えることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1つに記載の熱サイクル装置を採用する。   The invention according to claim 15 is characterized in that the rotary fluid machine includes an expander (10) for extracting power by expanding a refrigerant and a compressor (10b) for compressing the refrigerant by receiving power. The heat cycle apparatus according to any one of claims 1 to 11 is employed.

この発明によると、膨張機と圧縮機とを備えることで、ランキンサイクル系統の運転に際して、圧縮機を機能させることで冷媒凝縮運転を実行することができる。   According to this invention, by providing the expander and the compressor, the refrigerant condensing operation can be executed by causing the compressor to function during the operation of the Rankine cycle system.

請求項16に記載の発明では、前記制御装置(40)は、前記膨張機(10c)を作動させて前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転を開始させる前に、前記圧縮機(10b)を作動させて前記冷媒凝縮運転を行うことを特徴とする請求項15に記載の熱サイクル装置を採用する。   In invention of Claim 16, before the said control apparatus (40) operates the said expander (10c) and starts the driving | operation of the said Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300), The heat cycle device according to claim 15, wherein the refrigerant condensing operation is performed by operating the compressor (10b).

この発明によると、ランキンサイクル系統の運転に先立つ冷媒凝縮運転を実現することができる。   According to this invention, the refrigerant condensing operation prior to the operation of the Rankine cycle system can be realized.

請求項17に記載の発明では、前記制御装置(40)は、前記膨張機(10c)を作動させて前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転を開始させる際に、同時に、前記圧縮機(10b)を作動させて前記冷媒凝縮運転を行うことを特徴とする請求項15に記載の熱サイクル装置を採用する。   In invention of Claim 17, when the said control apparatus (40) operates the said expander (10c) and starts the driving | operation of the said Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300), At the same time, the compressor (10b) is operated to perform the refrigerant condensing operation, and the heat cycle device according to claim 15 is adopted.

この発明によると、ランキンサイクル系統の運転の開始に際して、冷媒凝縮運転を実現することができる。冷媒凝縮運転は、ランキンサイクル系統の運転と平行して実行されることができる。   According to the present invention, the refrigerant condensing operation can be realized at the start of the operation of the Rankine cycle system. The refrigerant condensing operation can be executed in parallel with the operation of the Rankine cycle system.

請求項18に記載の発明では、冷媒を送る液体ポンプ(32、300)、および当該液体ポンプによって送られた冷媒を発熱体(20)の熱によって加熱する蒸気発生器(30)を含むランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)と、冷媒を蒸発させる蒸発器(14)を含む冷凍サイクル系統(10、11、13、14)と、前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転に際して、前記冷凍サイクル系統(10、11、13、14)を運転することによって前記液体ポンプを冷却する冷却運転を行う制御装置(40)とを備えることを特徴とする熱サイクル装置を採用する。   In the invention according to claim 18, a Rankine cycle including a liquid pump (32, 300) for sending a refrigerant and a steam generator (30) for heating the refrigerant sent by the liquid pump by heat of a heating element (20). A refrigeration cycle system (10, 11, 13, 14) including a system (10, 11, 30, 32, 300), an evaporator (14) for evaporating the refrigerant, and the Rankine cycle system (10, 11, 30, And a control device (40) for performing a cooling operation for cooling the liquid pump by operating the refrigeration cycle system (10, 11, 13, 14). Cycle equipment is adopted.

この発明によると、ランキンサイクル系統の運転に際して、液体ポンプ(32、300)を冷却することができ、気相冷媒に起因する不具合の発生を抑えることができる。   According to this invention, when the Rankine cycle system is operated, the liquid pump (32, 300) can be cooled, and the occurrence of problems due to the gas-phase refrigerant can be suppressed.

請求項19に記載の発明では、前記冷凍サイクル系統は圧縮機(10、10b)を備え、前記液体ポンプ(32、300)は、前記圧縮機(10、10b)に吸入される気相冷媒により冷却されるように配置されていることを特徴とする請求項18に記載の熱サイクル装置を採用する。   In the invention described in claim 19, the refrigeration cycle system includes a compressor (10, 10b), and the liquid pump (32, 300) is generated by a gas-phase refrigerant sucked into the compressor (10, 10b). The heat cycle apparatus according to claim 18, wherein the heat cycle apparatus is arranged to be cooled.

この発明によると、回転機械を集積して配置することができ、しかもその構成の下で液体ポンプを冷却する構成を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a configuration in which rotating machines can be arranged in an integrated manner and the liquid pump is cooled under the configuration.

請求項20に記載の発明では、前記制御装置(40)は、前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転を開始させる前に、および/または前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転中に、前記冷却運転を行うことを特徴とする請求項18または19に記載の熱サイクル装置を採用する。   In the invention according to claim 20, the control device (40) is configured to start the operation of the Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300) and / or the Rankine cycle system (10, The heat cycle apparatus according to claim 18 or 19, wherein the cooling operation is performed during the operation of 11, 30, 32, 300).

この発明によると、液体ポンプを冷却することができ、気相冷媒に起因する不具合の発生を抑えることができる。ランキンサイクル系統の運転を開始させる前に冷却運転を実行することで、液体ポンプにおける気相冷媒を低減することができ、ランキンサイクル系統の起動不良を抑えることができる。また、ランキンサイクル系統の運転開始直後の起動初期期間に冷却運転を実行することでも、ランキンサイクル系統の起動不良を抑えることができる。また、ランキンサイクル系統の運転中に冷却運転を実行することで、ランキンサイクル系統の効率低下を抑えることができる。   According to this invention, the liquid pump can be cooled, and the occurrence of problems due to the gas-phase refrigerant can be suppressed. By performing the cooling operation before starting the operation of the Rankine cycle system, it is possible to reduce the gas-phase refrigerant in the liquid pump and suppress the start-up failure of the Rankine cycle system. Further, the start-up failure of the Rankine cycle system can also be suppressed by performing the cooling operation in the initial start-up period immediately after the start of operation of the Rankine cycle system. Further, by performing the cooling operation during the operation of the Rankine cycle system, it is possible to suppress a decrease in the efficiency of the Rankine cycle system.

請求項21に記載の発明では、熱サイクル装置において、低圧の冷媒を蒸発させて低温側から熱を吸熱するとともに、蒸発した気相冷媒を圧縮して温度を上昇させて低温側から吸熱した熱を高温側に放熱させて、気相冷媒を凝縮させて液相冷媒にする冷凍サイクル(10、11、13、14)と、発熱体(20)の廃熱にて冷凍サイクル(10、11、13、14)の液相冷媒を加熱して気相冷媒を発生させる蒸気発生器(30)と、冷凍サイクル(10、11、13、14)から液相冷媒を取り出す液相冷媒取出部(12、52)と蒸気発生器(30)とを接続する液相配管(31)と、液相配管(31)に配置され、液相冷媒を蒸気発生器(30)に送る液体ポンプ(32、300)と、気相冷媒を膨張させて動力を取り出す膨張機(10)と、膨張機(10)にて膨張を終えた気相冷媒を凝縮させる凝縮器(11)とを有するランキンサイクル(10、11、30、32、300)と、冷凍サイクル(10、11、13、14)およびランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転状態を制御する制御手段(40)と、制御手段(40)からの信号により、ランキンサイクル(10、11、30、32、300)を運転する場合と、冷凍サイクル(10、11、13、14)を運転する場合とを切り換える切換手段(35a、36)とを備え、制御手段(40)は、ランキンサイクル(10、11、30、32、300)を運転する時には、冷凍サイクル(10、11、13、14)を運転して気相冷媒を凝縮させて液相冷媒にする冷媒凝縮運転を行い、冷媒凝縮運転の後に、前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)を運転するようになっていることを特徴とする。   In the invention according to claim 21, in the heat cycle device, the low-pressure refrigerant is evaporated to absorb heat from the low temperature side, and the evaporated gas phase refrigerant is compressed to increase the temperature to absorb heat from the low temperature side. Refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) that condenses the gas-phase refrigerant to a liquid phase refrigerant by radiating heat to the high temperature side, and the refrigeration cycle (10, 11, 13 and 14) a vapor generator (30) for generating a gas-phase refrigerant by heating the liquid-phase refrigerant, and a liquid-phase refrigerant take-out section (12) for taking out the liquid-phase refrigerant from the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14). , 52) and a liquid phase pipe (31) connecting the steam generator (30) and a liquid pump (32, 300) arranged in the liquid phase pipe (31) and sending a liquid phase refrigerant to the steam generator (30). ) And an expander (1 ) And a condenser (11) for condensing the gas-phase refrigerant that has been expanded in the expander (10), a Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300), and a refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) and the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300), and the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) and switching means (35a, 36) for switching between the operation of the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14), and the control means (40) includes a Rankine cycle (10 , 11, 30, 32, 300), the refrigerant condensation operation is performed by operating the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) to condense the vapor-phase refrigerant into a liquid-phase refrigerant. After contraction operation, characterized in that is adapted to operate the Rankine cycle (10,11,30,32,300).

これによれば、ランキンサイクル(10、11、30、32、300)を運転する前に冷凍サイクル(10、11、13、14)を運転することで、気相冷媒を凝縮させて液相冷媒にすることができる。この結果、液体ポンプ(32、300)は液相冷媒取出部(12、52)から確実に液相冷媒を吸入して蒸気発生器30へ送ることができるので、ランキンサイクル(10、11、30、32、300)の起動不良が抑制される。   According to this, by operating the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) before operating the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300), the vapor-phase refrigerant is condensed and the liquid-phase refrigerant is condensed. Can be. As a result, the liquid pump (32, 300) can reliably suck the liquid refrigerant from the liquid refrigerant extraction part (12, 52) and send it to the steam generator 30, so the Rankine cycle (10, 11, 30) 32, 300) is suppressed.

また、気相冷媒の気泡の混入による液体ポンプ(32、300)の作動効率の低下も抑制できるので、ランキンサイクルの効率低下を軽減できる。   Moreover, since the fall of the operating efficiency of a liquid pump (32, 300) by mixing of the bubble of a gaseous-phase refrigerant | coolant can also be suppressed, the efficiency fall of Rankine cycle can be reduced.

請求項22に記載の発明では、熱サイクル装置において、低圧の冷媒を蒸発させて低温側から熱を吸熱するとともに、蒸発した気相冷媒を圧縮して温度を上昇させて低温側から吸熱した熱を高温側に放熱させて、気相冷媒を凝縮させて液相冷媒にする冷凍サイクル(10、11、13、14)と、発熱体(20)の廃熱にて冷凍サイクル(10、11、13、14)の液相冷媒を加熱して気相冷媒を発生させる蒸気発生器(30)と、冷凍サイクル(10、11、13、14)から液相冷媒を取り出す液相冷媒取出部(12、52)と蒸気発生器(30)とを接続する液相配管(31)と、液相配管(31)に配置され、液相冷媒を蒸気発生器(30)に送る液体ポンプ(32、300)と、気相冷媒を膨張させて動力を取り出す膨張機(10)と、膨張機(10)にて膨張を終えた気相冷媒を凝縮させる凝縮器(11)とを有するランキンサイクル(10、11、30、32、300)と、冷凍サイクル(10、11、13、14)およびランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転状態を制御する制御手段(40)と、制御手段(40)からの信号により、ランキンサイクル(10、11、30、32、300)を運転する場合と、冷凍サイクル(10、11、13、14)を運転する場合とを切り換える切換手段(35a、36)とを備え、制御手段(40)は、ランキンサイクル(10、11、30、32、300)を運転した後にランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転が正常か異常かを判定し、正常と判定した場合には、ランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転を継続し、異常と判定した場合には、ランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転を停止し、冷凍サイクル(10、11、13、14)を運転して液相冷媒を回収する冷媒凝縮運転を行い、冷媒凝縮運転の後に、再度ランキンサイクル(10、11、30、32、300)を運転するようになっていることを特徴とする。   In the invention according to claim 22, in the heat cycle device, the low-pressure refrigerant is evaporated to absorb heat from the low temperature side, and the evaporated gas phase refrigerant is compressed to increase the temperature to absorb heat from the low temperature side. Refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) that condenses the gas-phase refrigerant to a liquid phase refrigerant by radiating heat to the high temperature side, and the refrigeration cycle (10, 11, 13 and 14) a vapor generator (30) for generating a gas-phase refrigerant by heating the liquid-phase refrigerant, and a liquid-phase refrigerant take-out section (12) for taking out the liquid-phase refrigerant from the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14). , 52) and a liquid phase pipe (31) connecting the steam generator (30) and a liquid pump (32, 300) arranged in the liquid phase pipe (31) and sending a liquid phase refrigerant to the steam generator (30). ) And an expander (1 ) And a condenser (11) for condensing the gas-phase refrigerant that has been expanded in the expander (10), a Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300), and a refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) and the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300), and the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) and switching means (35a, 36) for switching between the operation of the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14), and the control means (40) includes a Rankine cycle (10 11, 30, 32, 300) after the operation, it is determined whether the operation of the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) is normal or abnormal. If the operation of the cycle (10, 11, 30, 32, 300) is continued and determined to be abnormal, the operation of the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) is stopped, and the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) is operated to perform a refrigerant condensation operation for recovering the liquid phase refrigerant, and after the refrigerant condensation operation, the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) is operated again. It is characterized by that.

これによれば、ランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転が異常の場合にのみ、冷凍サイクル(10、11、13、14)を運転させて、請求項1と同様の効果を発揮させることができるので、ランキンサイクル(10、11、30、32、300)を運転する前に冷凍サイクルを不必要に運転することを防止することができる。   According to this, only when the operation of the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) is abnormal, the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) is operated, and the same effect as in claim 1 is achieved. Therefore, it is possible to prevent unnecessary operation of the refrigeration cycle before operating the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300).

請求項23に記載の発明では、請求項22に記載の熱サイクル装置において、液体ポンプ(32、300)の冷媒流れ上流側部位に配置され、冷媒の圧力を制御手段(40)へ出力する上流冷媒圧力センサ(42)と、液体ポンプ(32、300)の冷媒流れ下流側部位に配置され、冷媒の圧力を制御手段(40)へ出力する下流冷媒圧力センサ(43)とを備え、制御手段(40)は、ランキンサイクル(10、11、30、32、300)運転時において、下流冷媒圧力センサ(43)の検出圧力値(P2)から上流冷媒圧力センサ(42)の検出圧力値(P1)を引いた値(P2−P1)が所定圧力値(P)よりも大きい場合には、ランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転が正常とし、下流冷媒圧力センサ(43)の検出圧力値(P2)から上流冷媒圧力センサ(42)の検出圧力値(P1)を引いた値(P2−P1)が所定圧力値(P)以下の場合には、ランキンサイクル(011、30、32)の運転が異常と判定するようになっていることを特徴とする。   According to a twenty-third aspect of the present invention, in the thermal cycle device according to the twenty-second aspect, the upstream of the liquid pump (32, 300) disposed upstream of the refrigerant flow and outputting the refrigerant pressure to the control means (40). A refrigerant pressure sensor (42), and a downstream refrigerant pressure sensor (43) that is disposed at a downstream side of the refrigerant flow of the liquid pump (32, 300) and outputs the refrigerant pressure to the control means (40). (40) indicates the detected pressure value (P1) of the upstream refrigerant pressure sensor (42) from the detected pressure value (P2) of the downstream refrigerant pressure sensor (43) during the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) operation. ) Is larger than the predetermined pressure value (P), the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) is operated normally, and the downstream refrigerant pressure sensor (43 When the value (P2-P1) obtained by subtracting the detected pressure value (P1) of the upstream refrigerant pressure sensor (42) from the detected pressure value (P2) of the engine is equal to or less than the predetermined pressure value (P), the Rankine cycle (011, 30 , 32) is determined to be abnormal.

ところで、液体ポンプ(32、300)が正常に作動している時は、上流冷媒圧力センサ(42)の検出圧力値(P1)が下流冷媒圧力センサ(43)の検出圧力値(P2)よりも小さくなる。これにより、具体的に差分値(P2−P1)が所定圧力値(P)以下の場合には、ランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転が異常と判定できる。   By the way, when the liquid pump (32, 300) is operating normally, the detected pressure value (P1) of the upstream refrigerant pressure sensor (42) is higher than the detected pressure value (P2) of the downstream refrigerant pressure sensor (43). Get smaller. Thereby, when the differential value (P2-P1) is specifically equal to or less than the predetermined pressure value (P), it is possible to determine that the operation of the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) is abnormal.

請求項24に記載の発明のように、請求項22に記載の熱サイクル装置において、制御手段(40)は、前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)運転時において、前記液体ポンプ(32、300)の仕事量が所定仕事量より大きい場合には、ランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転が正常とし、液体ポンプ(32、300)の仕事量が所定仕事量以下の場合には、ランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転が異常と判定してもよい。   According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the thermal cycle device according to the twenty-second aspect, the control means (40) is configured so that the liquid pump is operated during the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) operation. When the work amount of (32, 300) is larger than the predetermined work amount, the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) is operated normally, and the work amount of the liquid pump (32, 300) is the predetermined work amount. If the amount is less than or equal to the amount, the operation of the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) may be determined to be abnormal.

請求項25に記載の発明のように、請求項24に記載の熱サイクル装置において、液体ポンプは、電気により作動する電動液体ポンプ(32)とし、仕事量を電動液体ポンプ(32)が消費する電力量とすれば、具体的に仕事量を算出できる。   As in the invention described in claim 25, in the heat cycle apparatus according to claim 24, the liquid pump is an electric liquid pump (32) operated by electricity, and the electric liquid pump (32) consumes work. If the amount of electric power is used, the amount of work can be calculated specifically.

請求項26に記載の発明では、請求項21ないし25のいずれか1つに記載の熱サイクル装置において、膨張機は、冷凍サイクル(10、11、13、14)において気相冷媒を圧縮する圧縮機の機能を有する可逆回転機械(10)であり、可逆回転機械(10)は、液体ポンプ(32、300)と一体構造として構成されており、液体ポンプ(32、300)は、冷凍サイクル(10、11、13、14)の運転時に、可逆回転機械(10)に吸入される気相冷媒により冷却されるようになっていることを特徴とする。   According to a twenty-sixth aspect of the present invention, in the thermal cycle device according to any one of the twenty-first to twenty-fifth aspects, the expander compresses the gas-phase refrigerant in the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14). The reversible rotating machine (10) has the function of a machine, and the reversible rotating machine (10) is configured as an integral structure with the liquid pump (32, 300). The liquid pump (32, 300) 10, 11, 13, 14), and is cooled by a gas-phase refrigerant sucked into the reversible rotating machine (10).

これによれば、可逆回転機械(10)が圧縮機として機能する際に吸入される低温の気相冷媒により液体ポンプ(32、300)が冷却され、液体ポンプ(32、300)内部の液相冷媒が過冷却化され、液体ポンプ(32、300)内部の冷媒の気化を防止できるので、液相冷媒を確実に蒸気発生器30へ送ることができる。   According to this, the liquid pump (32, 300) is cooled by the low-temperature gas-phase refrigerant sucked when the reversible rotating machine (10) functions as a compressor, and the liquid phase inside the liquid pump (32, 300). Since the refrigerant is supercooled and the vaporization of the refrigerant inside the liquid pump (32, 300) can be prevented, the liquid phase refrigerant can be reliably sent to the steam generator 30.

また、液体ポンプ(32、300)と膨張機(10)を一体構造としているので、液体ポンプ(32、300)および膨張機(10)を構成する部品の共通化により、流体機械の小型化を図ることもできる。   Moreover, since the liquid pump (32, 300) and the expander (10) are integrated, the fluid machine can be downsized by sharing the components constituting the liquid pump (32, 300) and the expander (10). You can also plan.

請求項27に記載の発明では、請求項21ないし26のいずれか1つに記載の熱サイクル装置において、冷凍サイクル(10、11、13、14)により空調された空気を送風する送風手段(14a)と、冷凍サイクルの運転を要求する運転要求手段(41)とを備え、制御手段(40)は、冷媒凝縮運転を行う場合に、運転要求手段(41)によって冷凍サイクル(10、11、13、14)の運転が要求されていないときは、送風手段(14a)を作動させないで冷媒凝縮運転を行うようになっていることを特徴とする。   According to a twenty-seventh aspect of the present invention, in the heat cycle apparatus according to any one of the twenty-first to twenty-sixth aspects, the air blowing means (14a) for blowing the air conditioned by the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14). ) And operation requesting means (41) for requesting operation of the refrigeration cycle, and the control means (40), when performing the refrigerant condensation operation, is operated by the operation requesting means (41) by the refrigeration cycle (10, 11, 13). , 14) when the operation is not required, the refrigerant condensing operation is performed without operating the air blowing means (14a).

これによれば、熱サイクル装置の操作者が冷凍サイクル(10、11、13、14)の運転を要求していないにもかかわらず、冷凍サイクル(10、11、13、14)が運転されてしまう冷媒凝縮運転において、温度および湿度の調整された空気が送風されないので、操作者に違和感を与えることなく冷媒凝縮運転をすることができる。なお、本発明における空調は、少なくとも温度調整または湿度調整を含む意味である。   According to this, the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) is operated even though the operator of the heat cycle device does not request the operation of the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14). In the refrigerant condensing operation, since the air whose temperature and humidity are adjusted is not blown, the refrigerant condensing operation can be performed without giving an uncomfortable feeling to the operator. The air conditioning in the present invention means at least temperature adjustment or humidity adjustment.

請求項28に記載の発明では、請求項21ないし27のいずれか1つに記載の熱サイクル装置において、凝縮器(11)は、外気と冷媒を熱交換することで気相冷媒を凝縮する熱交換器であって、外気の温度を測定する外気温センサ(45)を備え、制御手段(40)は、冷媒凝縮運転を継続する継続時間(T21)を決定するようになっており、継続時間(T21)は、外気温によって決定される時間であることを特徴とする。   According to a twenty-eighth aspect of the present invention, in the heat cycle device according to any one of the twenty-first to twenty-seventh aspects, the condenser (11) heats the vapor phase refrigerant by exchanging heat between the outside air and the refrigerant. The exchanger is provided with an outside air temperature sensor (45) for measuring the temperature of the outside air, and the control means (40) is configured to determine a duration (T21) for continuing the refrigerant condensing operation. (T21) is a time determined by the outside air temperature.

ところで、冷凍サイクルでは、気相冷媒が凝縮して液相冷媒になる凝縮温度と冷媒圧力は外気温によって決定される。すなわち、外気温が高い場合は冷媒圧力を高くして凝縮温度も高くする。一方、凝縮温度が高くなるほど液相冷媒は高い温度で過冷却化状態になる。   By the way, in the refrigeration cycle, the condensation temperature and the refrigerant pressure that the vapor phase refrigerant condenses to become a liquid phase refrigerant are determined by the outside air temperature. That is, when the outside air temperature is high, the refrigerant pressure is increased and the condensation temperature is also increased. On the other hand, the higher the condensation temperature, the higher the temperature of the liquid refrigerant becomes supercooled.

そこで、制御手段(40)に、外気温と冷凍サイクルの継続運転により液相冷媒が過冷却化するまで時間との関係に基づいて継続時間(T21)を決定させる。その結果、液相冷媒を確実に過冷却化できるので、液体ポンプ(32、300)が確実に液相冷媒を蒸気発生器30へ送ることができる。   Therefore, the control means (40) is allowed to determine the duration (T21) based on the relationship between the outside air temperature and the time until the liquid refrigerant is supercooled by the continuous operation of the refrigeration cycle. As a result, since the liquid phase refrigerant can be reliably subcooled, the liquid pump (32, 300) can reliably send the liquid phase refrigerant to the vapor generator 30.

請求項29に記載の発明では、請求項21ないし27のいずれか1つに記載の熱サイクル装置において、液体ポンプ(32、300)内部の冷媒の温度と相関を有する物理量を測定するセンサ(46、47)を備え、制御手段(40)は、冷媒凝縮運転を継続する継続時間を決定するようになっており、継続時間は、冷媒凝縮運転を開始してからセンサ(46、47)の測定した物理値が冷媒ポンプ(32)内部の冷媒の温度が過冷却状態となっていることを示す値になるまでの時間であることを特徴とする。   According to a twenty-ninth aspect of the present invention, in the heat cycle device according to any one of the twenty-first to twenty-seventh aspects, the sensor (46) measures a physical quantity having a correlation with the temperature of the refrigerant inside the liquid pump (32, 300). 47), and the control means (40) determines the duration for which the refrigerant condensing operation is continued, and the duration is measured by the sensors (46, 47) after the refrigerant condensing operation is started. The measured physical value is a time until the temperature of the refrigerant inside the refrigerant pump (32) becomes a value indicating that the refrigerant is in a supercooled state.

これによれば、冷媒ポンプ(32)内部の冷媒が確実に液相になっているので、液体ポンプ(32、300)は確実に液相冷媒を蒸気発生器30に送ることができる。   According to this, since the refrigerant inside the refrigerant pump (32) is surely in the liquid phase, the liquid pump (32, 300) can reliably send the liquid phase refrigerant to the vapor generator 30.

例えば、熱サイクル装置使用環境における最低外気温によって決定される最低の冷媒凝縮温度よりも冷媒ポンプ(32)内部の冷媒温度が低くなるまで冷媒凝縮運転を継続することで、上記の効果を発揮できる。   For example, the above-described effect can be exhibited by continuing the refrigerant condensation operation until the refrigerant temperature inside the refrigerant pump (32) becomes lower than the lowest refrigerant condensation temperature determined by the lowest outside air temperature in the environment where the heat cycle device is used. .

請求項30に記載の発明では、請求項21ないし27のいずれか1つに記載の熱サイクル装置において、凝縮器(11)は、外気と冷媒を熱交換することで前記気相冷媒を凝縮する熱交換器であって、外気の温度を測定する外気温センサ(45)と、液体ポンプ(32、300)内部の冷媒の温度と相関を有する物理量を測定するセンサ(46、47)とを備え、制御手段(40)は、外気温によって冷媒ポンプ(32、300)内部の冷媒の温度が過冷却状態となる温度を決定し、さらに、冷媒凝縮運転を継続する継続時間を決定するようになっており、継続時間は、冷媒凝縮運転を開始してからセンサ(46、47)の測定した物理値が前記冷媒ポンプ(32)内部の冷媒の温度が過冷却状態となっていることを示す値になるまでの時間であることを特徴とする。   According to a thirty-third aspect of the present invention, in the heat cycle apparatus according to any one of the twenty-first to twenty-seventh aspects, the condenser (11) condenses the gas-phase refrigerant by exchanging heat between the outside air and the refrigerant. An outside air temperature sensor (45) that measures the temperature of the outside air, and a sensor (46, 47) that measures a physical quantity correlated with the temperature of the refrigerant inside the liquid pump (32, 300). The control means (40) determines the temperature at which the refrigerant temperature in the refrigerant pump (32, 300) becomes supercooled according to the outside air temperature, and further determines the duration for continuing the refrigerant condensation operation. The duration is a value indicating that the physical value measured by the sensors (46, 47) after starting the refrigerant condensing operation indicates that the temperature of the refrigerant inside the refrigerant pump (32) is in an overcooled state. Time to become Characterized in that there.

これによれば、請求項29と同様の効果を有するだけでなく、外気温によって液体ポンプ(32、300)内部の冷媒が過冷却状態となる温度を決定しているので、冷媒凝縮運転の継続時間を短縮させることができる。   According to this, in addition to having the same effect as that of the twenty-ninth aspect, the temperature at which the refrigerant inside the liquid pump (32, 300) is in a supercooled state is determined by the outside air temperature. Time can be shortened.

請求項31に記載の発明のように、請求項29または30に記載の熱サイクル装置において、物理量を測定するセンサは、冷媒ポンプのハウジングの温度を測定する温度センサ(46)としてもよい。   As in the invention described in claim 31, in the heat cycle device according to claim 29 or 30, the sensor for measuring the physical quantity may be a temperature sensor (46) for measuring the temperature of the housing of the refrigerant pump.

請求項32に記載の発明のように、請求項29または30に記載の熱サイクル装置において、冷凍サイクル(10、11、13、14)は、低圧冷媒を空気と熱交換させて低圧冷媒を蒸発させる蒸発器(14)を備え、物理量を測定するセンサは、蒸発器(14)通過直後の空気の温度を測定する温度センサ(47)としてもよい。   As in the invention described in claim 32, in the heat cycle device according to claim 29 or 30, the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) evaporates the low-pressure refrigerant by exchanging heat between the low-pressure refrigerant and air. The sensor that includes the evaporator (14) that measures the physical quantity may be a temperature sensor (47) that measures the temperature of the air immediately after passing through the evaporator (14).

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

この発明のひとつの実施形態においては、ランキンサイクル系統の運転に際して、冷凍サイクル系統が運転される。ひとつの特徴においては、冷凍サイクル系統の運転は、冷媒を回転型流体機械によって圧縮し凝縮器によって冷媒を凝縮させる冷媒凝縮運転を実行する。この冷媒凝縮運転は、ランキンサイクル系統へ液相の冷媒を確実に供給することを可能とする。冷媒凝縮運転は、ランキンサイクル系統の起動前、起動直後の起動初期期間、あるいはランキンサイクル系統の運転期間中に実行されることができる。冷媒凝縮運転は、ランキンサイクル系統の起動を指示する信号と関連付けられて開始されることができる。   In one embodiment of the present invention, the refrigeration cycle system is operated when the Rankine cycle system is operated. In one feature, the operation of the refrigeration cycle system performs a refrigerant condensing operation in which the refrigerant is compressed by a rotary fluid machine and condensed by a condenser. This refrigerant condensing operation makes it possible to reliably supply liquid phase refrigerant to the Rankine cycle system. The refrigerant condensing operation can be performed before starting the Rankine cycle system, during an initial startup period immediately after startup, or during an operation period of the Rankine cycle system. The refrigerant condensing operation can be started in association with a signal instructing activation of the Rankine cycle system.

ランキンサイクル系統の運転開始の前に、冷媒凝縮運転を実行させると、ランキンサイクル系統の起動時に、液相の冷媒を確実に供給できる。冷媒凝縮運転は、ランキンサイクル系統の起動前に、通常の空調運転として実行されることもできる。この場合、通常の空調運転として冷凍サイクル系統を運転している状態から、ランキンサイクル系統の運転が開始される。   If the refrigerant condensing operation is executed before the operation of the Rankine cycle system is started, liquid phase refrigerant can be reliably supplied when the Rankine cycle system is started. The refrigerant condensing operation can also be executed as a normal air conditioning operation before starting the Rankine cycle system. In this case, the operation of the Rankine cycle system is started from the state where the refrigeration cycle system is operated as a normal air conditioning operation.

ランキンサイクル系統の起動と同時に、あるいはランキンサイクル系統の起動の後わずかな遅れ時間の後に、冷媒凝縮運転を実行させると、起動時あるいはその直後の起動初期期間において、液相の冷媒を確実に供給できる。   When the refrigerant condensing operation is executed simultaneously with the start of the Rankine cycle system or after a slight delay after the start of the Rankine cycle system, the liquid phase refrigerant is reliably supplied at the start or immediately after the start. it can.

ランキンサイクル系統の運転期間中に、冷媒凝縮運転を実行させると、ランキンサイクル系統の運転期間中に、液相の冷媒を確実に供給できる。冷媒凝縮運転は、ランキンサイクル系統への液相冷媒の供給の要否を判定することで開始することができる。例えば、ランキンサイクル系統を試運転して液相冷媒の要否をランキンサイクル系統の挙動から判定し、液相冷媒の供給が必要であると判定された場合に冷媒凝縮運転を開始させる構成をとることができる。また、経験的なデータの蓄積に基づいて液相の冷媒が不足する環境条件などの条件を設定しておき、この条件が満たされた場合に冷媒凝縮運転を開始させる構成をとることができる。   When the refrigerant condensing operation is executed during the operation period of the Rankine cycle system, the liquid phase refrigerant can be reliably supplied during the operation period of the Rankine cycle system. The refrigerant condensing operation can be started by determining whether or not it is necessary to supply the liquid phase refrigerant to the Rankine cycle system. For example, the Rankine cycle system is trial run, the necessity of the liquid phase refrigerant is determined from the behavior of the Rankine cycle system, and the refrigerant condensation operation is started when it is determined that the supply of the liquid phase refrigerant is necessary. Can do. Further, it is possible to set a condition such as an environmental condition in which the liquid phase refrigerant is insufficient based on the accumulation of empirical data, and start the refrigerant condensation operation when this condition is satisfied.

冷媒凝縮運転は、一定時間あるいは可変時間の運転の後に停止させることができる。例えば、固定の一定時間の運転の後に冷媒凝縮運転を停止させる構成をとることができる。   The refrigerant condensing operation can be stopped after a certain time or variable time operation. For example, the refrigerant condensing operation can be stopped after the fixed fixed time operation.

また、液相冷媒を供給できる状態に到達したこと、あるいはランキンサイクル系統に液相冷媒が安定して供給されている状態にあることを検出して冷媒凝縮運転を停止させる構成をとることができる。   Further, the refrigerant condensing operation can be stopped by detecting that the liquid phase refrigerant can be supplied or that the liquid phase refrigerant is stably supplied to the Rankine cycle system. .

冷媒凝縮運転は、冷凍サイクル系統の冷房装置あるいは冷凍装置としての運転によって提供されることができ、液相の冷媒を増加させる操作を提供する手段を伴うことができる。例えば、冷凍サイクル系統の蒸発器への送風手段を作動させない状態か、送風量を抑制した状態を提供する手段を設けることができる。   The refrigerant condensing operation can be provided by an operation as a cooling device or a refrigeration device of the refrigeration cycle system, and can be accompanied by means for providing an operation for increasing the liquid phase refrigerant. For example, it is possible to provide a means for providing a state in which the air blowing means to the evaporator of the refrigeration cycle system is not operated or the air blowing amount is suppressed.

回転型流体機械は、膨張機としての機能と、圧縮機としての機能とを提供する装置により提供されうる。   The rotary fluid machine can be provided by a device that provides a function as an expander and a function as a compressor.

回転型流体機械は、流体エネルギと回転による機械エネルギとを相互に変換するものであって、回転力を受けて流体を低圧から高圧へ圧縮し、流体の高圧から低圧への移動により回転を生じる。回転型流体機械は、容積型あるいは非容積型の機械によって提供されることができる。例えば、可逆的に膨張機または圧縮機として機能しうる可逆型の回転型流体機械を用いることができる。この場合、ランキンサイクル系統の運転と、冷凍サイクル系統の運転とは選択的に実行される。この構成の下では、ランキンサイクル系統の運転に先立って、冷凍サイクル系統によって冷媒凝縮運転を実行させることが可能となる。   A rotary fluid machine mutually converts fluid energy and mechanical energy by rotation, compresses the fluid from a low pressure to a high pressure by receiving a rotational force, and generates a rotation by moving the fluid from a high pressure to a low pressure. . The rotary fluid machine can be provided by a positive displacement type or a non positive displacement type machine. For example, a reversible rotary fluid machine that can reversibly function as an expander or a compressor can be used. In this case, the operation of the Rankine cycle system and the operation of the refrigeration cycle system are selectively performed. Under this configuration, the refrigerant condensing operation can be executed by the refrigeration cycle system prior to the operation of the Rankine cycle system.

また、回転型流体機械は、膨張機と圧縮機との両方を備えることができる。この場合、膨張機と圧縮機との選択的な運転に加えて、膨張機と圧縮機との同時運転をすることができる。   The rotary fluid machine can include both an expander and a compressor. In this case, in addition to the selective operation of the expander and the compressor, the expander and the compressor can be operated simultaneously.

他の特徴においては、冷凍サイクル系統の運転は、液体ポンプを冷却する冷却運転を実行する。液体ポンプを冷却することで、気相冷媒に起因する不具合の発生を抑えることができる。冷却運転は、ランキンサイクル系統の運転開始前、および/または運転中に実行することができる。ランキンサイクル系統の運転を開始させる前に冷却運転を実行することで、液体ポンプにおける気相冷媒を低減することができ、ランキンサイクル系統の起動不良を抑えることができる。   In other features, the operation of the refrigeration cycle system performs a cooling operation to cool the liquid pump. By cooling the liquid pump, it is possible to suppress the occurrence of problems due to the gas-phase refrigerant. The cooling operation can be performed before and / or during the operation of the Rankine cycle system. By performing the cooling operation before starting the operation of the Rankine cycle system, it is possible to reduce the gas-phase refrigerant in the liquid pump and suppress the start-up failure of the Rankine cycle system.

また、ランキンサイクル系統の運転開始直後の起動初期期間に冷却運転を実行することでも、ランキンサイクル系統の起動不良を抑えることができる。また、ランキンサイクル系統の運転中に冷却運転を実行することで、ランキンサイクル系統の効率低下を抑えることができる。   In addition, the start-up failure of the Rankine cycle system can also be suppressed by performing the cooling operation in the initial startup period immediately after the start of the operation of the Rankine cycle system. Moreover, the efficiency fall of a Rankine cycle system can be suppressed by performing a cooling operation during the operation of the Rankine cycle system.

ランキンサイクル系統を構成する液体ポンプは、冷凍サイクル系統を構成する圧縮機の吸入経路の近傍に配置されることができる。
(第1実施形態)
本実施形態は、本発明に係る熱サイクル装置を、ランキンサイクルを備える車両用蒸気圧縮式冷凍機(冷凍サイクル)に適用したものであって、図1は本実施形態の全体構成図である。本実施形態のランキンサイクルを備える蒸気圧縮式冷凍機は、走行用動力を発生させる熱機関であるエンジン20で発生した廃熱からエネルギを回収するとともに、蒸気圧縮式冷凍機で発生した冷熱および温熱を車室内空間の空調に利用するものである。
The liquid pump constituting the Rankine cycle system can be disposed in the vicinity of the suction path of the compressor constituting the refrigeration cycle system.
(First embodiment)
In the present embodiment, the thermal cycle device according to the present invention is applied to a vehicular vapor compression refrigerator (refrigeration cycle) having a Rankine cycle, and FIG. 1 is an overall configuration diagram of the present embodiment. The vapor compression refrigerator having the Rankine cycle of the present embodiment recovers energy from waste heat generated in the engine 20 that is a heat engine that generates driving power, and also generates cold and hot heat generated in the vapor compression refrigerator. Is used for air conditioning of the passenger compartment space.

図1に示す可逆回転機械10は、冷媒を吸入圧縮する圧縮機としての機能と、過熱蒸気を等エントロピ的に膨張させて動力を取り出す膨張機としての機能とを兼ね備える流体機械である。可逆回転機械10は、冷媒を膨張させて動力を取り出す膨張機、又は動力を受けて冷媒を圧縮する圧縮機として可逆的に運転可能な回転型の流体機械である。可逆回転機械10は、膨張機一体型圧縮機とも呼ばれうる。   A reversible rotating machine 10 shown in FIG. 1 is a fluid machine that has both a function as a compressor that sucks and compresses a refrigerant and a function as an expander that expands superheated steam isentropically to extract power. The reversible rotary machine 10 is a rotary fluid machine that can be reversibly operated as an expander that expands a refrigerant to extract power or a compressor that compresses a refrigerant by receiving power. The reversible rotary machine 10 can also be referred to as an expander-integrated compressor.

モータジェネレータ10aは、可逆回転機械10を圧縮機として稼働させる場合には、可逆回転機械10に動力(回転力)を与える動力源として稼働する。一方、可逆回転機械10を膨張機として稼働させる場合には、膨張機、つまり可逆回転機械10にて回収された動力にて電力を発せさせる発電機として稼働する回転電機である。なお、可逆回転機械10の構造については、後述する。   When the reversible rotary machine 10 is operated as a compressor, the motor generator 10a operates as a power source that gives power (rotational force) to the reversible rotary machine 10. On the other hand, when the reversible rotary machine 10 is operated as an expander, it is a rotating electrical machine that operates as an expander, that is, a generator that generates electric power with the power recovered by the reversible rotary machine 10. The structure of the reversible rotating machine 10 will be described later.

放熱器11は、可逆回転機械10が圧縮機として稼働するときの吐出側に接続されており、外気に冷媒を放熱させる、つまり外気で冷媒を冷却する放冷器である。放熱器11から流出した冷媒は、気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器12(レシーバ)に流入する。   The radiator 11 is connected to the discharge side when the reversible rotary machine 10 operates as a compressor, and is a cooler that radiates the refrigerant to the outside air, that is, cools the refrigerant with the outside air. The refrigerant that has flowed out of the radiator 11 flows into the gas-liquid separator 12 (receiver) that separates the gas-phase refrigerant and the liquid-phase refrigerant.

減圧器13は、気液分離器12で分離された液相冷媒を減圧膨張させるもので、本実施形態では、冷媒を等エンタルピ的に減圧するとともに、可逆回転機械10が圧縮機として稼働するとき可逆回転機械10に吸入される冷媒の過熱度が所定値となるように絞り開度を制御する温度式膨張弁を採用している。   The decompressor 13 decompresses and expands the liquid phase refrigerant separated by the gas-liquid separator 12. In this embodiment, the decompressor 13 decompresses the refrigerant in an enthalpy manner and operates the reversible rotary machine 10 as a compressor. A temperature-type expansion valve is used that controls the throttle opening so that the degree of superheat of the refrigerant sucked into the reversible rotating machine 10 becomes a predetermined value.

蒸発器14は、減圧器13にて減圧された冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱器である。蒸発器14から流出した冷媒は再び可逆回転機械10に流入する。このように、圧縮機(可逆回転機械10)、放熱器11、気液分離器12、減圧器13および蒸発器14等にて低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機(冷凍サイクル)が構成される。なお、蒸発器14には冷媒を蒸発させて吸熱されることで空調された空気を車室内送風するための送風機14aが備えられており、送風機14aは、電子制御装置40によって制御されている。   The evaporator 14 is a heat absorber that evaporates the refrigerant depressurized by the pressure reducer 13 and exhibits an endothermic effect. The refrigerant that has flowed out of the evaporator 14 flows into the reversible rotary machine 10 again. In this way, a vapor compression refrigerator (refrigeration) that moves the heat on the low temperature side to the high temperature side in the compressor (reversible rotating machine 10), the radiator 11, the gas-liquid separator 12, the decompressor 13, the evaporator 14, and the like. Cycle). The evaporator 14 is provided with a blower 14a for blowing air conditioned by evaporating the refrigerant and absorbing heat, and the blower 14a is controlled by the electronic control unit 40.

ところで、本実施形態では発熱体であるエンジン20を冷却するための冷却水が巡回するエンジン冷却回路が備えられている。エンジン冷却回路に配置される水ポンプ22は、エンジン冷却水を循環させるものであり、ラジエータ23はエンジン冷却水と外気とを熱交換してエンジン冷却水を冷却する熱交換器である。バイパス回路24は、ラジエータ23を迂回させて冷却水を流す迂回路であり、サーモスタット25はバイパス回路24に流す冷却水量とラジエータ23に流す冷却水量とを調節する流量調整弁である。   By the way, in this embodiment, the engine cooling circuit in which the cooling water for cooling the engine 20 which is a heat generating body circulates is provided. The water pump 22 arranged in the engine cooling circuit circulates the engine cooling water, and the radiator 23 is a heat exchanger that cools the engine cooling water by exchanging heat between the engine cooling water and the outside air. The bypass circuit 24 is a bypass circuit that bypasses the radiator 23 and flows cooling water, and the thermostat 25 is a flow rate adjustment valve that adjusts the amount of cooling water that flows to the bypass circuit 24 and the amount of cooling water that flows to the radiator 23.

因みに、水ポンプ22はエンジン20から動力を得て稼働する機械式のポンプであるが、電動モータにて駆動される電動ポンプを用いてもよいことは言うまでもない。   Incidentally, although the water pump 22 is a mechanical pump that operates by obtaining power from the engine 20, it goes without saying that an electric pump driven by an electric motor may be used.

また、エンジン冷却回路におけるエンジン20の冷媒流れ下流側部位、かつ冷凍サイクルにおける可逆回転機械10と放熱器11とを繋ぐ冷媒回路には、蒸気発生器30が配置されている。この蒸気発生器30は、冷媒回路を流れる冷媒とエンジン20の廃熱を回収したエンジン冷却水とを熱交換することにより冷媒を加熱するものである。   In addition, a steam generator 30 is disposed in the refrigerant flow downstream portion of the engine 20 in the engine cooling circuit and in the refrigerant circuit that connects the reversible rotating machine 10 and the radiator 11 in the refrigeration cycle. The steam generator 30 heats the refrigerant by exchanging heat between the refrigerant flowing through the refrigerant circuit and the engine coolant that has recovered the waste heat of the engine 20.

また、エンジン冷却回路において、三方弁21はエンジン20から流出したエンジン冷却水を蒸気発生器30に循環させる場合と循環させない場合とを切り替えるものである。なお、本実施形態では三方弁21の作動は、電子制御装置40により制御されている。   Further, in the engine cooling circuit, the three-way valve 21 switches between the case where the engine cooling water flowing out from the engine 20 is circulated to the steam generator 30 and the case where it is not circulated. In the present embodiment, the operation of the three-way valve 21 is controlled by the electronic control device 40.

ところで、液相配管である第1バイパス回路31は、気液分離器12で分離された液相冷媒を蒸気発生器30のうち放熱器11側の冷媒出入口側に導く冷媒通路である。この第1バイパス回路31には、液相冷媒を循環させるための液ポンプ32および気液分離器12側から蒸気発生器30側にのみ冷媒が流れることを許容する逆止弁33aが設けられている。なお、本実施形態では、液ポンプ32は電動式のポンプであり、液ポンプ32の作動は電子制御装置40により制御されている。   By the way, the 1st bypass circuit 31 which is liquid phase piping is a refrigerant path which guide | induces the liquid phase refrigerant | coolant isolate | separated by the gas-liquid separator 12 to the refrigerant | coolant inlet / outlet side by the side of the radiator 11 among the steam generators 30. FIG. The first bypass circuit 31 is provided with a liquid pump 32 for circulating the liquid-phase refrigerant and a check valve 33a that allows the refrigerant to flow only from the gas-liquid separator 12 side to the steam generator 30 side. Yes. In the present embodiment, the liquid pump 32 is an electric pump, and the operation of the liquid pump 32 is controlled by the electronic control unit 40.

また、第2バイパス回路34は、可逆回転機械10が膨張機と稼働するときの冷媒出口側と放熱器11の冷媒入口側とを繋ぐ冷媒通路であり、この第2バイパス回路34には、可逆回転機械10が膨張機と稼働するときの冷媒出口側から放熱器11の冷媒入口側にのみ冷媒が流れることを許容する逆止弁33bが設けられている。   The second bypass circuit 34 is a refrigerant passage that connects the refrigerant outlet side when the reversible rotary machine 10 operates with the expander and the refrigerant inlet side of the radiator 11. A check valve 33b is provided that allows the refrigerant to flow only from the refrigerant outlet side to the refrigerant inlet side of the radiator 11 when the rotary machine 10 operates with the expander.

なお、逆止弁33cは蒸発器14の冷媒出口側から圧縮機10の吸入側にのみ冷媒が流れることを許容するものである。また、蒸気発生器30と放熱器11との間に配置される開閉弁35aは、電子制御装置40によりその開閉が制御されるものである。さらに、制御弁36は、可逆回転機械10が圧縮機として作動する時には吐出弁、すなわち、可逆回転機械10側から蒸気発生器30側にのみ冷媒が流れることを許容する逆止弁として機能し、膨張機として作動する時には開状態となるバルブであり、この制御弁36の作動も電子制御装置40により制御されている。このように、冷媒が可逆回転機械10、凝縮器11、気液分離器12、液ポンプ32等を流れるランキンサイクルが構成される。   The check valve 33 c allows the refrigerant to flow only from the refrigerant outlet side of the evaporator 14 to the suction side of the compressor 10. The opening / closing valve 35 a disposed between the steam generator 30 and the radiator 11 is controlled by the electronic control device 40. Furthermore, the control valve 36 functions as a discharge valve when the reversible rotary machine 10 operates as a compressor, that is, as a check valve that allows the refrigerant to flow only from the reversible rotary machine 10 side to the steam generator 30 side, The valve is opened when operating as an expander. The operation of the control valve 36 is also controlled by the electronic control unit 40. In this way, a Rankine cycle is configured in which the refrigerant flows through the reversible rotating machine 10, the condenser 11, the gas-liquid separator 12, the liquid pump 32, and the like.

また、電子制御装置40には、エンジン20からの吸熱後のエンジン冷却水の温度を検出する水温センサ44の検出温度TW、空調用電子制御装置41から発せられる空調装置運転信号(A/C運転要求信号)、液ポンプ32の上流側の圧力を検出する上流冷媒圧力センサ42の検出圧力P1、および液ポンプ32の下流側の圧力を検出する下流冷媒圧力センサ43の検出圧力P2入力される入力部が設けられている。   The electronic control unit 40 also includes a detection temperature TW of a water temperature sensor 44 that detects the temperature of engine cooling water after absorbing heat from the engine 20, an air conditioner operation signal (A / C operation) issued from the air conditioning electronic control unit 41. Request signal), the detected pressure P1 of the upstream refrigerant pressure sensor 42 for detecting the pressure on the upstream side of the liquid pump 32, and the detected pressure P2 of the downstream refrigerant pressure sensor 43 for detecting the pressure on the downstream side of the liquid pump 32. Is provided.

電子制御装置40は、水温センサ44の検出温度、つまり廃熱温度TwおよびA/C運転要求信号の有無等に基づいて予め記憶されたプログラムに従って制御弁36、液ポンプ32および三方弁21等の作動を制御する。   The electronic control unit 40 controls the control valve 36, the liquid pump 32, the three-way valve 21 and the like according to a program stored in advance based on the temperature detected by the water temperature sensor 44, that is, the waste heat temperature Tw and the presence / absence of an A / C operation request signal. Control operation.

次に、可逆回転機械10の概略構造およびその作動を述べる。   Next, a schematic structure of the reversible rotating machine 10 and its operation will be described.

図2(a)は可逆回転機械10が圧縮機として作動する場合を示し、図2(b)は可逆回転機械10が膨張機として作動する場合を示すものであり、本実施形態では、周知のベーン型の流体機械にて可逆回転機械10を構成している。   FIG. 2A shows a case where the reversible rotating machine 10 operates as a compressor, and FIG. 2B shows a case where the reversible rotating machine 10 operates as an expander. The reversible rotating machine 10 is constituted by a vane type fluid machine.

そして、可逆回転機械10を圧縮機として作動する際には、モータジェネレータ10aにてロータ10bを回転させて冷媒を吸入圧縮するとともに、制御弁36にて吐出された高圧冷媒がロータ10b側に逆流することが阻止される。   When the reversible rotary machine 10 is operated as a compressor, the motor generator 10a rotates the rotor 10b to suck and compress the refrigerant, and the high-pressure refrigerant discharged from the control valve 36 flows back to the rotor 10b side. To be prevented.

また、可逆回転機械10を膨張機として稼働させる際には、制御弁36を開いて蒸気発生器30にて生成された過熱蒸気を可逆回転機械10内に導入してロータ10bを回転させて熱エネルギを機械的エネルギに変換する。   Further, when the reversible rotating machine 10 is operated as an expander, the control valve 36 is opened and superheated steam generated by the steam generator 30 is introduced into the reversible rotating machine 10 to rotate the rotor 10b to generate heat. Convert energy into mechanical energy.

次に、本実施形態に係るランキンサイクルを備える蒸気圧縮式冷凍機(空調装置)の作動について述べる。本実施形態のランキンサイクルを有する蒸気圧縮式冷凍機は、以下の運転モードをA/C運転要求信号の有無および廃熱温度Twに基づいて制御手段40が切り換え制御するものであり、まず、空調運転モードおよび廃熱回収運転モードについて説明する。   Next, the operation of the vapor compression refrigerator (air conditioner) including the Rankine cycle according to the present embodiment will be described. In the vapor compression refrigerator having the Rankine cycle of this embodiment, the control means 40 switches and controls the following operation modes based on the presence / absence of an A / C operation request signal and the waste heat temperature Tw. The operation mode and the waste heat recovery operation mode will be described.

1.空調運転モード この運転モードは、蒸発器14にて冷凍能力を発揮させながら放熱器11にて冷媒を放冷する運転モードである。なお、本実施形態では、蒸気圧縮式冷凍機で発生する冷熱、つまり吸熱作用を利用した冷房運転および除湿運転にのみ蒸気圧縮式冷凍機を運転させており、放熱器11で発生する温熱を利用した暖房運転は行っていないが、暖房運転時であっても蒸気圧縮式冷凍機の作動は冷房運転および除湿運転時と同じである。   1. Air-conditioning operation mode This operation mode is an operation mode in which the refrigerant is allowed to cool by the radiator 11 while the refrigeration ability is exhibited by the evaporator 14. In this embodiment, the vapor compression refrigerator is operated only for the cooling generated by the vapor compression refrigerator, that is, for the cooling operation and the dehumidification operation using the endothermic effect, and the heat generated by the radiator 11 is used. Although the heating operation is not performed, the operation of the vapor compression refrigerator is the same as that during the cooling operation and the dehumidifying operation even during the heating operation.

具体的には、液ポンプ32を停止させた状態で、開閉弁35aを開弁し、制御弁36を吐出弁として機能させた状態でモータジェネレータ10aに通電してロータ10bを回転させるとともに、三方弁21を図1の破線で示すように作動させて蒸気発生器30を迂回させて冷却水を循環させるものである。   Specifically, with the liquid pump 32 stopped, the on-off valve 35a is opened, and the motor generator 10a is energized with the control valve 36 functioning as a discharge valve to rotate the rotor 10b. The valve 21 is operated as shown by the broken line in FIG. 1 to bypass the steam generator 30 and circulate the cooling water.

これにより、冷媒は、可逆回転機械(圧縮機)10→蒸気発生器30→放熱器11→気液分離器12→減圧器13→蒸発器14→可逆回転機械(圧縮機)10の順に循環する。なお、蒸気発生器30にはエンジン冷却水が循環しないので、蒸気発生器30にて冷媒は加熱されず、蒸気発生器30は単なる冷媒通路として機能する。   Accordingly, the refrigerant circulates in the order of the reversible rotating machine (compressor) 10 → the steam generator 30 → the radiator 11 → the gas-liquid separator 12 → the decompressor 13 → the evaporator 14 → the reversible rotating machine (compressor) 10. . In addition, since engine cooling water does not circulate through the steam generator 30, the refrigerant is not heated by the steam generator 30, and the steam generator 30 functions as a simple refrigerant passage.

したがって、減圧器13にて減圧された低圧冷媒は、送風機14aによって室内に吹き出す空気から吸熱して蒸発し、この蒸発した気相冷媒は可逆回転機械10にて圧縮されて高温となって放熱器11にて室外空気にて冷却されて凝縮する。   Therefore, the low-pressure refrigerant decompressed by the decompressor 13 absorbs heat from the air blown into the room by the blower 14a and evaporates, and the evaporated gas-phase refrigerant is compressed by the reversible rotating machine 10 and becomes a high temperature. 11 is cooled by outdoor air and condensed.

なお、本実施形態では、冷媒として代替フロン(HFC−134a)を利用しているが、高圧側にて冷媒が凝縮する冷媒であれば、HFC−134aに限定されるものではない。   In the present embodiment, alternative chlorofluorocarbon (HFC-134a) is used as the refrigerant. However, the refrigerant is not limited to HFC-134a as long as the refrigerant condenses on the high pressure side.

2.廃熱回収運転モード この運転モードは、空調装置、つまり可逆回転機械10を停止させてエンジン20の廃熱を利用可能なエネルギとして回収するモードである。   2. Waste heat recovery operation mode This operation mode is a mode in which the air conditioner, that is, the reversible rotary machine 10 is stopped and the waste heat of the engine 20 is recovered as usable energy.

具体的には、開閉弁35aを閉弁し、制御弁36を開放状態にして液ポンプ32を稼働させるとともに、三方弁21を図1の実線で示すように作動させてエンジン20から流出したエンジン冷却水を蒸気発生器30に循環させるものである。   Specifically, the on-off valve 35a is closed, the control valve 36 is opened, the liquid pump 32 is operated, and the three-way valve 21 is operated as shown by the solid line in FIG. The cooling water is circulated to the steam generator 30.

これにより、冷媒は、気液分離器12→第1バイパス回路31→蒸気発生器30→可逆回転機械(膨張機)10→第2バイパス回路34→放熱器11→気液分離器12の順に循環する。   Thereby, the refrigerant circulates in the order of the gas-liquid separator 12 → the first bypass circuit 31 → the steam generator 30 → the reversible rotating machine (expander) 10 → the second bypass circuit 34 → the radiator 11 → the gas-liquid separator 12. To do.

したがって、可逆回転機械10には、蒸気発生器30にて加熱された過熱蒸気が流入し、可逆回転機械10に流入した蒸気冷媒は、可逆回転機械10内で等エントロピ的に膨張しながらそのエンタルピを低下させていく。このため、可逆回転機械10は、低下したエンタルピに相当する機械的エネルギをモータジェネレータ10aに与え、モータジェネレータ10aにより発電された電力は、バッテリやキャパシタ等の蓄電器に蓄えられる。   Therefore, the superheated steam heated by the steam generator 30 flows into the reversible rotating machine 10, and the vapor refrigerant that flows into the reversible rotating machine 10 expands in the reversible rotating machine 10 in an isentropic manner while enthalpy. Will decrease. For this reason, the reversible rotating machine 10 gives mechanical energy corresponding to the reduced enthalpy to the motor generator 10a, and the electric power generated by the motor generator 10a is stored in a battery or a capacitor such as a capacitor.

また、可逆回転機械10から流出した冷媒は、放熱器11にて冷却されて凝縮し、気液分離器12に蓄えられ、気液分離器12内の液相冷媒は、液ポンプ32にて蒸気発生器30側に送られる。   The refrigerant flowing out of the reversible rotating machine 10 is cooled and condensed by the radiator 11 and stored in the gas-liquid separator 12. The liquid-phase refrigerant in the gas-liquid separator 12 is vaporized by the liquid pump 32. It is sent to the generator 30 side.

以上に述べたように、廃熱回収運転モードでは、ラジエータ23にて熱として大気中に捨てられていた熱エネルギを電力等の容易に利用することができるエネルギに変換するので、車両の燃費、つまりエンジン20の燃料消費量を低減することができ得る。   As described above, in the waste heat recovery operation mode, the heat energy discarded in the atmosphere as heat by the radiator 23 is converted into energy that can be easily used, such as electric power. That is, the fuel consumption of the engine 20 can be reduced.

また、廃熱回収運転モードでは、エンジン20の廃熱により発電するので、オルタネータ等の発電機をエンジン20にて駆動する必要性が低減し、エンジン20の燃料消費量をさらに低減することができる。   Further, in the waste heat recovery operation mode, power is generated by the waste heat of the engine 20, so that the necessity of driving a generator such as an alternator with the engine 20 is reduced, and the fuel consumption of the engine 20 can be further reduced. .

次に、電子制御装置40における制御について述べると、本実施形態では、A/C運転要求信号が空調用電子制御装置41から電子制御装置40に向けて発せられた場合には、可逆回転機械10を圧縮機として稼働させるとともに、蒸気発生器30へのエンジン冷却水の供給を停止して空調運転モードを優先する。   Next, the control in the electronic control unit 40 will be described. In this embodiment, when the A / C operation request signal is issued from the air conditioning electronic control unit 41 to the electronic control unit 40, the reversible rotating machine 10 is used. Is operated as a compressor, and supply of engine cooling water to the steam generator 30 is stopped to prioritize the air conditioning operation mode.

逆に、A/C運転要求信号が空調用電子制御装置41から電子制御装置40に向けて発せられていない場合であって、廃熱温度Twが所定温度以上のときには、蒸気発生器30にエンジン冷却水を供給するとともに、可逆回転機械10を膨張機として稼働させて廃熱回収運転モードを行う。   On the contrary, when the A / C operation request signal is not issued from the air-conditioning electronic control device 41 to the electronic control device 40 and the waste heat temperature Tw is equal to or higher than a predetermined temperature, the engine is sent to the steam generator 30. While supplying the cooling water, the reversible rotating machine 10 is operated as an expander to perform the waste heat recovery operation mode.

また、A/C運転要求信号が空調用電子制御装置41から電子制御装置40に向けて発せられていない場合であって、廃熱温度Twが所定温度以下のときには、蒸気発生器30へのエンジン冷却水の供給を停止した状態で可逆回転機械10、つまりモータジェネレータ10aへの通電を停止する。   Further, when the A / C operation request signal is not issued from the air-conditioning electronic control device 41 to the electronic control device 40 and the waste heat temperature Tw is equal to or lower than the predetermined temperature, the engine to the steam generator 30 is In the state where the supply of the cooling water is stopped, the energization to the reversible rotary machine 10, that is, the motor generator 10a is stopped.

因みに、図3は上記した制御作動を示すフローチャートの一例であり、以下、このフローチャートの概略を説明する。車両の始動信号が投入されると同時に図3に示される制御プログラムが起動され、先ず、A/C運転要求信号が空調用電子制御装置41から電子制御装置40に向けて発せられたか否かが判定される(S1)。   Incidentally, FIG. 3 is an example of a flowchart showing the above-described control operation, and the outline of this flowchart will be described below. The control program shown in FIG. 3 is started at the same time when the vehicle start signal is input. First, it is determined whether or not an A / C operation request signal is issued from the air conditioning electronic control device 41 to the electronic control device 40. It is determined (S1).

そして、A/C運転要求信号が空調用電子制御装置41から電子制御装置40に向けて発せられた場合には、ランキンサイクルを運転せず、空調運転モードを稼働する(S2)。   When the A / C operation request signal is issued from the air conditioning electronic control device 41 to the electronic control device 40, the Rankine cycle is not operated and the air conditioning operation mode is activated (S2).

また、A/C運転要求信号が空調用電子制御装置41から電子制御装置40に向けて発せられていない場合には、廃熱温度Twに基づいてランキンサイクルを運転するか否か、つまり廃熱回収運転モードを行うか否かを判定し(S3)、廃熱温度Twが所定温度以上のときには判定結果を1として、ランキンサイクルを運転し(S4)、廃熱温度Twが所定温度未満のときには判定結果を0として、ランキンサイクルを運転しない。   When the A / C operation request signal is not issued from the air conditioning electronic control device 41 to the electronic control device 40, whether or not the Rankine cycle is operated based on the waste heat temperature Tw, that is, waste heat. It is determined whether or not the recovery operation mode is performed (S3). When the waste heat temperature Tw is equal to or higher than a predetermined temperature, the determination result is set to 1. When the Rankine cycle is operated (S4), the waste heat temperature Tw is lower than the predetermined temperature. The judgment result is set to 0 and the Rankine cycle is not operated.

なお、本実施形態では廃熱温度Twに基づいてランキンサイクルを稼働させるか否かの判定においては、廃熱温度Twが下降過程にある場合は、所定温度Tw1以上のときに判定結果を1としてランキンサイクルを運転し、所定温度Tw1未満のときは判定結果を0としてランキンサイクルを運転しない。また、廃熱温度Twが上昇過程にある場合は、所定温度Tw1よりも所定温度高い所定温度Tw2以上のときに判定結果を1としてランキンサイクルを運転し、所定温度Tw2未満のときは判定結果を0として、ランキンサイクルを運転しないといった一定のヒステリシス制御判定を行っている。   In the present embodiment, in determining whether or not to operate the Rankine cycle based on the waste heat temperature Tw, when the waste heat temperature Tw is in the descending process, the determination result is set to 1 when the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature Tw1. The Rankine cycle is operated. When the temperature is lower than the predetermined temperature Tw1, the determination result is set to 0 and the Rankine cycle is not operated. In addition, when the waste heat temperature Tw is in the process of rising, the Rankine cycle is operated with a determination result of 1 when the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature Tw2 higher than the predetermined temperature Tw1, and when the temperature is lower than the predetermined temperature Tw2, the determination result is A constant hysteresis control determination is made such that the Rankine cycle is not operated as 0.

次に、電子制御装置40がランキンサイクルを運転させる場合(S4)の制御を、図4を使用してより詳細に説明する。まず、カウンタ値がリセットされる(S410)。このカウンタ値は後に出てくる冷媒凝縮運転(S470〜S500)を何回行なったかを記憶しておくものである。   Next, the control when the electronic control unit 40 operates the Rankine cycle (S4) will be described in more detail with reference to FIG. First, the counter value is reset (S410). This counter value stores how many times the refrigerant condensation operation (S470 to S500) that comes out later is performed.

次に、タイマをリセットする(S420)。このタイマは、廃熱回収運転モードおよび空調運転モードが起動してから何秒経過したかを記憶しておくものである。その後、電子制御装置40は、液ポンプ32を起動して廃熱回収運転モードを起動する(S430)。その後、S440およびS450で所定時間T1(s)(本実施形態では20秒間)が経過するまで、廃熱回収運転モードが稼働される。   Next, the timer is reset (S420). This timer stores how many seconds have elapsed since the start of the waste heat recovery operation mode and the air conditioning operation mode. Thereafter, the electronic control unit 40 activates the liquid pump 32 to activate the waste heat recovery operation mode (S430). Thereafter, the waste heat recovery operation mode is operated until a predetermined time T1 (s) (20 seconds in the present embodiment) elapses in S440 and S450.

その後、電子制御装置40は、上流冷媒圧力センサ42の検出圧力P1と下流冷媒圧力センサ43の検出圧力P2の差圧P2−P1が設定圧力P(本実施形態では、0.3MPa)より大きいか否かを判定する(S460)。差圧P2−P1が設定圧力P(本実施形態では、0.3MPa)より大きい場合、つまり液ポンプ32が液相冷媒に圧力を与えている場合には、処理は図3中のS5へ流れる。   Thereafter, the electronic control unit 40 determines whether the differential pressure P2-P1 between the detection pressure P1 of the upstream refrigerant pressure sensor 42 and the detection pressure P2 of the downstream refrigerant pressure sensor 43 is greater than the set pressure P (0.3 MPa in this embodiment). It is determined whether or not (S460). When the differential pressure P2-P1 is greater than the set pressure P (0.3 MPa in this embodiment), that is, when the liquid pump 32 is applying pressure to the liquid phase refrigerant, the process flows to S5 in FIG. .

差圧P2−P1が設定圧力P(本実施形態では、0.3MPa)より小さい場合には、液ポンプ32が液相冷媒に圧力を加えられない状態、より詳しく述べると液相冷媒中に気相冷媒が混入して液ポンプ32が冷媒に圧力を与えることができない状態と判定し、冷媒凝縮運転(S470〜S500)を行う。   When the differential pressure P2-P1 is smaller than the set pressure P (0.3 MPa in the present embodiment), the liquid pump 32 cannot apply pressure to the liquid phase refrigerant. It is determined that the phase refrigerant is mixed and the liquid pump 32 cannot apply pressure to the refrigerant, and the refrigerant condensing operation (S470 to S500) is performed.

冷媒凝縮運転(S470〜S500)では、廃熱回収運転モード停止(S470)後に空調運転モードが起動する(S480)。その後、S490およびS500で所定時間T2(s)(本実施形態では10秒間)が経過するまで、空調運転モードを稼働する。そして、冷媒凝縮運転(S470〜S500)後、カウンタ値をカウンタ値+1にする。   In the refrigerant condensing operation (S470 to S500), the air conditioning operation mode is activated (S480) after the waste heat recovery operation mode is stopped (S470). Thereafter, the air-conditioning operation mode is operated until a predetermined time T2 (s) (10 seconds in the present embodiment) elapses in S490 and S500. Then, after the refrigerant condensing operation (S470 to S500), the counter value is set to the counter value +1.

S520では、カウンタ値が規定数C(本実施形態では3回)より大きいか否かを判定し、規定数C以下であればS420に処理が戻る。規定値Cより大きい場合は、ランキンサイクルに異常が発生していると判定し、システムを停止する。   In S520, it is determined whether or not the counter value is greater than the specified number C (three times in the present embodiment). If the counter value is equal to or less than the specified number C, the process returns to S420. If it is larger than the specified value C, it is determined that an abnormality has occurred in the Rankine cycle, and the system is stopped.

なお、冷媒凝縮運転(S470〜S500)においては、A/C運転要求信号が発せられていないので、送風機14aを作動させない。これにより、空調された空気が車室内に送風されることがないので、乗員に違和感を与えることなく冷媒凝縮運転を行うことができる。   In the refrigerant condensation operation (S470 to S500), since the A / C operation request signal is not issued, the blower 14a is not operated. Thereby, since the air-conditioned air is not blown into the vehicle interior, the refrigerant condensing operation can be performed without giving the passenger a sense of incongruity.

次に、第1実施形態による作用効果を列挙すると、(1)液相配管31内および液ポンプ32内に気相冷媒の気泡が混入することを防止できるため、液ポンプ32の冷媒不送りや冷媒の作動効率の低下を低減できる。   Next, the actions and effects of the first embodiment are listed. (1) Since it is possible to prevent bubbles of the gas-phase refrigerant from being mixed into the liquid-phase piping 31 and the liquid pump 32, A decrease in the operating efficiency of the refrigerant can be reduced.

本実施形態では、ランキンサイクルが異常と判定された場合には、空調運転モード(冷凍サイクル)を稼働して、気相冷媒を凝縮させて液相冷媒とし、さらに、冷凍サイクル中の冷媒通路が複雑に入り組んでいる部分、例えば蒸発器14内に溜まっている冷媒を気液分離器12内に溜めることができる。その後、廃熱回収運転モード(ランキンサイクル)を稼働すれば、従来例のように液相配管31内に気泡が混入することを低減できる。   In this embodiment, when it is determined that the Rankine cycle is abnormal, the air-conditioning operation mode (refrigeration cycle) is operated to condense the gas-phase refrigerant into the liquid-phase refrigerant, and further, the refrigerant passage in the refrigeration cycle A complicated portion, for example, a refrigerant stored in the evaporator 14 can be stored in the gas-liquid separator 12. Thereafter, if the waste heat recovery operation mode (Rankine cycle) is operated, it is possible to reduce the mixing of bubbles into the liquid phase pipe 31 as in the conventional example.

したがって、液ポンプ32は液相冷媒を確実に蒸気発生器30へ送ることができるので、廃熱回収運転モード(ランキンサイクル)を正常に起動および稼働することができる。   Therefore, since the liquid pump 32 can reliably send the liquid phase refrigerant to the steam generator 30, the waste heat recovery operation mode (Rankine cycle) can be normally started and operated.

また、液相配管31および液ポンプ32への気相冷媒の気泡の混入による液ポンプ32の作動効率の低下も抑制できるので、ランキンサイクルの効率の低下を軽減できる。   Moreover, since the fall of the operation efficiency of the liquid pump 32 by mixing of the bubble of the gaseous-phase refrigerant | coolant to the liquid phase piping 31 and the liquid pump 32 can also be suppressed, the fall of the Rankine cycle efficiency can be reduced.

(2)制御手段40が廃熱回収運転モード(ランキンサイクル)が正常か異常かを判定し、正常の場合には廃熱回収運転モードを継続実行し、異常の場合には空調運転モードを実行する。したがって、不必要に空調運転モードを実行することを防止できる。   (2) The control means 40 determines whether the waste heat recovery operation mode (Rankine cycle) is normal or abnormal. If it is normal, the waste heat recovery operation mode is continued, and if it is abnormal, the air conditioning operation mode is executed. To do. Therefore, it is possible to prevent the air conditioning operation mode from being executed unnecessarily.

(3)液ポンプ32の上流側圧力値P1と下流側圧力値P2の差分値P2−P1と所定圧力値Pとを比較するため、具体的に廃熱回収運転モードが正常か異常かを判定できる。   (3) In order to compare the difference value P2-P1 between the upstream pressure value P1 and the downstream pressure value P2 of the liquid pump 32 and the predetermined pressure value P, specifically determine whether the waste heat recovery operation mode is normal or abnormal. it can.

ところで、液ポンプ32が正常に作動している時は、上流冷媒圧力センサ42の検出圧力値P1が下流冷媒圧力センサ43の検出圧力値P2よりも小さくなる。これにより、具体的に差分値P2−P1が所定圧力値P以下の場合には、廃熱回収運転モードの稼働が異常と判定できる。   By the way, when the liquid pump 32 is operating normally, the detected pressure value P1 of the upstream refrigerant pressure sensor 42 becomes smaller than the detected pressure value P2 of the downstream refrigerant pressure sensor 43. Thereby, when the difference value P2-P1 is specifically equal to or less than the predetermined pressure value P, it is possible to determine that the operation in the waste heat recovery operation mode is abnormal.

(4)廃熱回収運転モードにより、ラジエータ23にて熱として大気中に捨てられていた熱エネルギを電力等の容易に利用することができるエネルギに変換するので、車両の燃費、つまりエンジン20の燃料消費量を低減することができる。より詳しく説明すると、エンジン20の廃熱により発電を行うため、オルタネータ等の発電機をエンジン20にて駆動する必要性が低減し、エンジン20の燃料消費量を低減することができる。   (4) The waste heat recovery operation mode converts the heat energy discarded in the atmosphere as heat by the radiator 23 into energy that can be easily used, such as electric power. Fuel consumption can be reduced. More specifically, since power is generated by waste heat of the engine 20, the necessity of driving a generator such as an alternator with the engine 20 is reduced, and the fuel consumption of the engine 20 can be reduced.

(第2実施形態)
本実施形態は、第1実施形態の上流冷媒圧力センサ42および下流冷媒圧力センサ43を無くし、液ポンプ32の消費電流を電子制御装置40で測定している以外は、第1実施形態と同構成である(図5参照)。また、図3で示す制御も第1実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
The present embodiment has the same configuration as the first embodiment except that the upstream refrigerant pressure sensor 42 and the downstream refrigerant pressure sensor 43 of the first embodiment are eliminated and the current consumption of the liquid pump 32 is measured by the electronic control device 40. (See FIG. 5). Also, the control shown in FIG. 3 is the same as in the first embodiment.

但し、図6に示す図3中のS4の詳細については、本実施形態ではランキンサイクルの稼働が正常か否かの判定を液ポンプ32の消費電力量で判定している(S465)点が相違する。つまり、液ポンプ32が正常に作動して液冷媒を蒸気発生器30へ送ることができる場合には、液ポンプ32の消費電力量が所定の値よりも多くなるので、液ポンプ32がある所定消費電力量W(本実施形態では50W)より多い電力を消費している場合を正常として判定している。なお、本実施形態では電流センサを用いて液ポンプ32の消費電力量を測定している。   However, with respect to the details of S4 in FIG. 3 shown in FIG. 6, in this embodiment, whether or not the Rankine cycle operation is normal is determined by the power consumption of the liquid pump 32 (S465). To do. That is, when the liquid pump 32 operates normally and the liquid refrigerant can be sent to the steam generator 30, the power consumption of the liquid pump 32 is greater than a predetermined value, so that the liquid pump 32 has a predetermined value. A case in which more power than the power consumption amount W (50 W in the present embodiment) is consumed is determined as normal. In the present embodiment, the power consumption of the liquid pump 32 is measured using a current sensor.

一方、所定消費電力量W以下の場合は、処理がS470へ進む。以下の作動については第1実施形態と同様である。   On the other hand, if the power consumption is less than or equal to the predetermined power consumption W, the process proceeds to S470. The following operations are the same as in the first embodiment.

これによると、第1実施形態では必須の構成要素である上流冷媒圧力センサ42および下流冷媒圧力センサ43無しで廃熱回転運転モード(ランキンサイクル)が正常か異常かを判定できるため、熱サイクル装置全体としてのコストを低減することができる。   According to this, since it is possible to determine whether the waste heat rotation operation mode (Rankine cycle) is normal or abnormal without the upstream refrigerant pressure sensor 42 and the downstream refrigerant pressure sensor 43 which are essential components in the first embodiment, the thermal cycle device The overall cost can be reduced.

なお、本実施形態においても第1実施形態で述べた作用効果(1)〜(4)を発揮することができる。   In the present embodiment, the effects (1) to (4) described in the first embodiment can be exhibited.

(第3実施形態)
本実施形態は、第1実施形態と同構成であるが、S4中の制御(図4参照)の一部が図7に示すように異なる。より詳細に説明すると、電子制御装置40はS480で空調運転モードを起動した後、カウンタ値が0か否かを判定する(S485)。カウンタ値が0の場合には、S495、S505へ進み空調運転モードをT3(s)が経過するまで稼働する。このT3(s)は、T2(s)よりも短い所定時間であり、本実施形態では2秒である。一方、カウンタ値が0以外の場合には、空調運転モードをT2(s)(前述のように10秒)が経過するまで稼働し(S490、S500)、その後、処理をS510へと進める。以下の作動については第1実施形態と同様である。
(Third embodiment)
This embodiment has the same configuration as the first embodiment, but a part of the control in S4 (see FIG. 4) is different as shown in FIG. More specifically, after starting the air conditioning operation mode in S480, the electronic control unit 40 determines whether the counter value is 0 (S485). When the counter value is 0, the process proceeds to S495 and S505, and the air conditioning operation mode is operated until T3 (s) has elapsed. This T3 (s) is a predetermined time shorter than T2 (s), and is 2 seconds in this embodiment. On the other hand, when the counter value is other than 0, the air-conditioning operation mode is operated until T2 (s) (10 seconds as described above) has elapsed (S490, S500), and then the process proceeds to S510. The following operations are the same as in the first embodiment.

ところで、気液分離器12の液冷媒が飽和液の場合には、気液分離器12内に液相冷媒が溜まっているにもかかわらず、液ポンプ32内の圧力が低い部分でキャビテーションが起こってしまう。このような場合には、空調運転モードを短時間起動して気液分離器12内の圧力を上昇させて液相冷媒を過冷却液とすればキャビテーションを低減させることができる。   By the way, when the liquid refrigerant of the gas-liquid separator 12 is a saturated liquid, cavitation occurs at a portion where the pressure in the liquid pump 32 is low, although the liquid-phase refrigerant is accumulated in the gas-liquid separator 12. End up. In such a case, cavitation can be reduced by starting the air-conditioning operation mode for a short time to increase the pressure in the gas-liquid separator 12 and using the liquid refrigerant as the supercooled liquid.

本実施形態では、カウンタ値が0、つまり廃熱回収運転モードが異常と判定した後(図4中のS460)、1回目の空調運転モードを2回目以降よりも短くしている。これにより、無駄に空調運転モードを稼働することなく、速やかに廃熱回収運転モードを正常稼働させることができる。   In the present embodiment, the counter value is 0, that is, after the waste heat recovery operation mode is determined to be abnormal (S460 in FIG. 4), the first air conditioning operation mode is made shorter than the second and subsequent times. Thereby, the waste heat recovery operation mode can be normally operated promptly without wastefully operating the air conditioning operation mode.

なお、本実施形態においても第1実施形態で述べた作用効果(1)〜(4)を発揮することができる。   In the present embodiment, the effects (1) to (4) described in the first embodiment can be exhibited.

(第4実施形態)
第1実施形態、第2実施形態および第3実施形態では、冷媒凝縮運転を行う時間T2(s)を予め定められた時間(10秒)に設定していたが、本実施形態ではT2を空調運転モードの運転状況に応じて変更する点が相違する。
(Fourth embodiment)
In the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, the time T2 (s) for performing the refrigerant condensation operation is set to a predetermined time (10 seconds), but in this embodiment, T2 is air-conditioned. The difference is that the operation mode is changed according to the operation status.

図8は本実施形態における蒸気圧縮式冷凍機の全体構成図であり、図1に対して凝縮器11の空気流れ方向上流側に外気温センサ45が設けられている点のみが異なる。外気温センサ45の出力値Tamは電子制御装置40に入力され、電子制御装置40では外気温センサ45の出力値Tamに基づいて、冷媒凝縮運転を継続する継続時間T21(s)を決定する。   FIG. 8 is an overall configuration diagram of the vapor compression refrigerator in the present embodiment, which differs from FIG. 1 only in that an outside air temperature sensor 45 is provided on the upstream side of the condenser 11 in the air flow direction. The output value Tam of the outside air temperature sensor 45 is input to the electronic control device 40, and the electronic control device 40 determines the duration T21 (s) for continuing the refrigerant condensing operation based on the output value Tam of the outside air temperature sensor 45.

本実施形態では、Tamの値が大きくなるにしたがって、T21が長くなるように決定している。外気温が高い場合には、凝縮温度も高くなるため、液相冷媒を過冷却状態にできる温度も高くなる。しかしながら、サイクルを構成する他の部品の熱容量により冷媒を冷却するための時間が長時間となる。そこで、あらかじめ測定された外気温と液相冷媒を過冷却状態にできる時間との関係を電子制御装置40に記憶して、Tamの値によりT21を決定している。   In this embodiment, it is determined that T21 becomes longer as the value of Tam becomes larger. When the outside air temperature is high, the condensing temperature is also high, so that the temperature at which the liquid refrigerant can be brought into a supercooled state is also high. However, it takes a long time to cool the refrigerant due to the heat capacities of other components constituting the cycle. Therefore, the relationship between the external temperature measured in advance and the time during which the liquid-phase refrigerant can be brought into the supercooled state is stored in the electronic control unit 40, and T21 is determined by the value of Tam.

また、本実施形態における電子制御装置40の制御フローは図9に示すように第1実施形態(図4)に対して、ステップS415にてTamの読み込みとT21の決定を行い、ステップS490およびステップS501では、継続時間T21(s)が経過するまで、空調運転モードの稼働する点が異なる。   Further, in the control flow of the electronic control unit 40 in the present embodiment, as shown in FIG. 9, Tam is read and T21 is determined in step S415 with respect to the first embodiment (FIG. 4). S501 is different in that the air-conditioning operation mode operates until the continuation time T21 (s) elapses.

これにより、液相冷媒を過冷却状態にするのに必要な空調運転モードの稼働時間を確保できるので、不必要な冷媒凝縮運転における空調運転モードの稼働時間を短縮することができる。さらに、第1実施形態で述べた作用効果(1)〜(4)を発揮することができる。   Thereby, since the operation time of the air-conditioning operation mode required for making a liquid phase refrigerant into a supercooled state can be ensured, the operation time of the air-conditioning operation mode in an unnecessary refrigerant condensing operation can be shortened. Furthermore, the operational effects (1) to (4) described in the first embodiment can be exhibited.

(第5実施形態)
第1実施形態ないし第4実施形態では、可逆回転機械10と液ポンプ32が別体に構成された実施形態を説明したが、本実施形態では図10の全体構成図に示すように、可逆回転機械10は、膨張圧縮部100、発電電動部200、液ポンプ部300および弁機構部107等が一体構造に構成されたものである。したがって、液ポンプ32および制御弁36は独立に設けられていない。
(Fifth embodiment)
In the first to fourth embodiments, the embodiment in which the reversible rotary machine 10 and the liquid pump 32 are configured separately has been described. However, in this embodiment, as shown in the overall configuration diagram of FIG. The machine 10 is configured such that the expansion / compression unit 100, the generator motor unit 200, the liquid pump unit 300, the valve mechanism unit 107, and the like are integrated. Therefore, the liquid pump 32 and the control valve 36 are not provided independently.

さらに、可逆回転機械10には、液ポンプ部300のポンプハウジングの温度を測定する液ポンプ部ハウジング温度センサ46が取り付けられ、液ポンプ部ハウジング温度センサ46の出力値Twpが電子制御装置40に入力されている点が相違する。その他の構成は第4実施形態と同様である。   Further, the reversible rotary machine 10 is provided with a liquid pump housing temperature sensor 46 for measuring the temperature of the pump housing of the liquid pump 300, and the output value Twp of the liquid pump housing temperature sensor 46 is input to the electronic control unit 40. Is different. Other configurations are the same as those of the fourth embodiment.

次に、図11の断面図により、本実施形態における可逆回転機械10について説明する。可逆回転機械10は、気相冷媒を圧縮又は膨脹させる圧縮膨張部100、回転エネルギーが入力されることにより電気エネルギーを出力し、電力が入力されることにより回転エネルギーを出力する発電電動部200、廃熱回収運転モードを稼働する際に液相冷媒を圧縮膨張部100の側に圧送する液ポンプ部300などで構成されている。   Next, the reversible rotary machine 10 according to the present embodiment will be described with reference to the cross-sectional view of FIG. The reversible rotating machine 10 includes a compression / expansion unit 100 that compresses or expands a gas-phase refrigerant, a generator motor 200 that outputs electric energy when rotational energy is input, and outputs rotational energy when electric power is input, When operating the waste heat recovery operation mode, it is configured by a liquid pump unit 300 that pumps liquid refrigerant to the compression / expansion unit 100 side.

圧縮膨張部100は、周知のスクロール型圧縮機構と同一構造を有するもので、具体的には、ミドルハウジング101を介して発電電動部200のステータハウジング230に対して固定された固定スクロール(シェル)102、ミドルハウジング101と固定スクロール102との間の空間で旋回変位する可動部材をなす可動スクロール103、および作動室V1と高圧室104とを連通させる連通路105、106を開閉する弁機構部107等からなるものである。   The compression / expansion unit 100 has the same structure as a known scroll-type compression mechanism, and specifically, a fixed scroll (shell) fixed to the stator housing 230 of the generator motor unit 200 via the middle housing 101. 102, a movable scroll 103 that forms a movable member that pivots and displaces in the space between the middle housing 101 and the fixed scroll 102, and a valve mechanism 107 that opens and closes the communication passages 105 and 106 that connect the working chamber V1 and the high-pressure chamber 104. Etc.

ここで、固定スクロール102は、板状の基板部102aおよび基板部102aから可動スクロール103側に突出した渦巻状の歯部102bを有して構成され、一方、可動スクロール103は、歯部102bに接触して噛み合う渦巻状の歯部103b、および歯部103bが形成された基板部103aを有して構成されており、両歯部102b、103bが接触した状態で可動スクロール103が旋回することにより、両スクロール102、103により構成された作動室V1の体積が拡大縮小する。   Here, the fixed scroll 102 is configured to have a plate-like substrate portion 102a and a spiral tooth portion 102b protruding from the substrate portion 102a toward the movable scroll 103, while the movable scroll 103 is formed on the tooth portion 102b. It is configured to have a spiral tooth portion 103b that contacts and meshes, and a base plate portion 103a on which the tooth portion 103b is formed, and the movable scroll 103 is swung while the both tooth portions 102b and 103b are in contact with each other. The volume of the working chamber V1 constituted by the scrolls 102 and 103 is enlarged or reduced.

シャフト108は、軸受108bによりミドルハウジング101に、および軸受108cによりステータハウジング230に回転可能に支持されており、その長手方向の一方の端部は回転中心軸に対して偏心した偏心部108aを有するクランクシャフトである。リップシール108dは、シャフト108とステータハウジング230との隙間から冷媒がステータハウジング230外に漏れ出すことを防止する軸封装置である。また、偏心部108aには、ベアリング103cを介して可動スクロール103が回転可能に連結されている。   The shaft 108 is rotatably supported on the middle housing 101 by the bearing 108b and on the stator housing 230 by the bearing 108c, and one end portion in the longitudinal direction thereof has an eccentric portion 108a that is eccentric with respect to the rotation center axis. It is a crankshaft. The lip seal 108 d is a shaft seal device that prevents the refrigerant from leaking out of the stator housing 230 from the gap between the shaft 108 and the stator housing 230. In addition, the movable scroll 103 is rotatably connected to the eccentric portion 108a via a bearing 103c.

自転防止機構109は、シャフト108が1回転する間に可動スクロール103が偏心部108a周りに1回転するようにするものである。このためシャフト108が回転すると、可動スクロール103は自転せずにシャフト108の回転中心軸周りを公転旋回し、かつ、作動室V1は、可動スクロール103の外径側から中心側に変位するほど、その体積が縮小するように変化する。なお、本実施形態では、自転防止機構109としてピン−リング(ピン−ホール)式を採用している。   The rotation prevention mechanism 109 makes the movable scroll 103 rotate once around the eccentric portion 108a while the shaft 108 rotates once. Therefore, when the shaft 108 rotates, the movable scroll 103 does not rotate and revolves around the rotation center axis of the shaft 108, and the working chamber V1 is displaced from the outer diameter side of the movable scroll 103 to the center side. Its volume changes so as to shrink. In the present embodiment, a pin-ring (pin-hole) type is adopted as the rotation prevention mechanism 109.

連通路105は、ポンプモード時に最小体積となる作動室V1と高圧室104とを連通させて、圧縮された冷媒を吐出する吐出ポートであり、連通路106は廃熱回収運転モード時に最小体積となる作動室V1と高圧室104とを連通させて、高圧室104に導入された高温、高圧の過熱蒸気(すなわち、気相冷媒)を作動室V1に導く流入ポートである。   The communication path 105 is a discharge port that discharges the compressed refrigerant by communicating the working chamber V1 and the high pressure chamber 104 that have a minimum volume in the pump mode, and the communication path 106 has a minimum volume in the waste heat recovery operation mode. This is an inflow port that connects the working chamber V1 and the high-pressure chamber 104, and guides the high-temperature and high-pressure superheated steam (that is, the gas-phase refrigerant) introduced into the high-pressure chamber 104 to the working chamber V1.

また、高圧室104は弁機構ハウジング107iと稼働スクロール102の基板部102aの歯部102bの構成される面の反対側の面との隙間に構成される空間であり、連通路105(以下、吐出ポート105と呼ぶ。)から吐出された冷媒の脈動を平滑化する機能を有するものであり、この高圧室104には、加熱器30および放熱器11側に接続される高圧ポート110が設けられている。   The high-pressure chamber 104 is a space formed by a gap between the valve mechanism housing 107i and the surface opposite to the surface formed by the tooth portion 102b of the base plate portion 102a of the operating scroll 102. This port has a function of smoothing the pulsation of the refrigerant discharged from the port 105. The high pressure chamber 104 is provided with a high pressure port 110 connected to the heater 30 and the radiator 11 side. Yes.

なお、蒸発器14および第2バイパス回路34側に接続される低圧ポート111は、ステータハウジング230に設けられて、発電電動部200内の内部空間230aおよびミドルハウジング101内を経由し作動室V1の最外径部と連通している。   The low pressure port 111 connected to the evaporator 14 and the second bypass circuit 34 side is provided in the stator housing 230 and passes through the internal space 230a in the generator motor section 200 and the middle housing 101 to the working chamber V1. It communicates with the outermost diameter part.

次に弁機構部107の詳細を説明すると、高圧室104内において、稼働スクロール102の基板部102aの歯部102bの構成される面の反対側の面には吐出弁107aおよび弁止板107bがボルト107cにて固定されている。吐出弁107aは、吐出ポート105から吐出された冷媒が高圧室104から作動室V1に逆流することを防止するリード弁状の逆止弁であり、ストッパ107bは吐出弁107aの最大開度を規制する弁止板である。   Next, the details of the valve mechanism 107 will be described. In the high-pressure chamber 104, a discharge valve 107a and a valve stop plate 107b are provided on the surface of the working scroll 102 opposite to the surface on which the teeth 102b of the base plate 102a are formed. It is fixed with bolts 107c. The discharge valve 107a is a reed valve-like check valve that prevents the refrigerant discharged from the discharge port 105 from flowing back from the high-pressure chamber 104 to the working chamber V1, and the stopper 107b regulates the maximum opening of the discharge valve 107a. It is a valve stop plate.

スプール107dは、連通路106(以下、流入ポート106と呼ぶ。)を開閉する弁体であり、電磁弁107eは低圧ポート111側と背圧室107fとの連通状態を制御することにより背圧室107f内の圧力を制御する制御弁である。バネ107gは流入ポート106を閉じる向きの弾性力をスプール107dに作用させる弾性手段であり、絞り107hは所定の通路抵抗を有して背圧室107fと高圧室104とを連通させる抵抗手段である。なお、スプール107d、電磁弁107eおよびバネ107gは弁機構ハウジング107iに配置されており、背圧室107fおよび絞り107hは弁機構ハウジング107iに一体に構成されている。   The spool 107d is a valve body that opens and closes the communication passage 106 (hereinafter referred to as the inflow port 106), and the electromagnetic valve 107e controls the communication state between the low pressure port 111 side and the back pressure chamber 107f, thereby controlling the back pressure chamber. It is a control valve which controls the pressure in 107f. The spring 107g is an elastic means for applying an elastic force in a direction to close the inflow port 106 to the spool 107d, and the throttle 107h is a resistance means having a predetermined passage resistance to communicate the back pressure chamber 107f and the high pressure chamber 104. . The spool 107d, the electromagnetic valve 107e, and the spring 107g are disposed in the valve mechanism housing 107i, and the back pressure chamber 107f and the throttle 107h are configured integrally with the valve mechanism housing 107i.

そして、電磁弁107eを開くと、背圧室107fの圧力が高圧室104より低下してスプール107dがバネ107gを押し縮めながら紙面右側に変位するので、流入ポート106が開く。なお、絞り107hでの圧力損失は非常に大きいので、高圧室104から背圧室107fに流れ込む冷媒量は無視できるほど小さい。   When the electromagnetic valve 107e is opened, the pressure in the back pressure chamber 107f is lower than that in the high pressure chamber 104, and the spool 107d is displaced to the right side of the sheet while pressing and contracting the spring 107g, so that the inflow port 106 is opened. Since the pressure loss at the throttle 107h is very large, the amount of refrigerant flowing from the high pressure chamber 104 into the back pressure chamber 107f is negligibly small.

逆に、電磁弁107eを閉じると、背圧室107fの圧力と高圧室104との圧力が等しくなるので、スプール107dはバネ107gの力により紙面下側に変位するので、流入ポート106が閉じる。つまり、スプール107d、電磁弁107e、背圧室107f、バネ107gおよび絞り107h等により流入ポート106を開閉するパイロット式の電気開閉弁が構成される。なお、電磁弁107eの制御は電子制御装置40にて行われる。   Conversely, when the electromagnetic valve 107e is closed, the pressure in the back pressure chamber 107f and the pressure in the high pressure chamber 104 become equal, and the spool 107d is displaced downward by the force of the spring 107g, so the inflow port 106 is closed. That is, a pilot type electric on-off valve that opens and closes the inflow port 106 is configured by the spool 107d, the electromagnetic valve 107e, the back pressure chamber 107f, the spring 107g, the throttle 107h, and the like. The electromagnetic valve 107e is controlled by the electronic control unit 40.

発電電動部200は、ステータ210およびステータ210の内周側で回転するロータ220とを備えるブラシレスDCモータである。ステータ210は、磁性材料、例えば鋼などにより形成された鉄芯に巻き線が巻かれたステータコイルであり、ステータハウジング230の内周部に固定されている。   The generator motor unit 200 is a brushless DC motor including a stator 210 and a rotor 220 that rotates on the inner peripheral side of the stator 210. The stator 210 is a stator coil in which a winding is wound around an iron core formed of a magnetic material, such as steel, and is fixed to the inner peripheral portion of the stator housing 230.

ロータ220は、永久磁石が埋設されたマグネットロータであり、内周側には図示しないキー溝があり、キーにてシャフト108と一体に固定されている。   The rotor 220 is a magnet rotor in which a permanent magnet is embedded, and has a key groove (not shown) on the inner peripheral side, and is fixed integrally with the shaft 108 by a key.

液ポンプ部300は、周知のスクロール型圧縮機構と同一構造を有するもので、具体的には、ポンプハウジング301を介して発電電動部200のステータハウジング230に固定された固定スクロール(シェル)302、ポンプハウジング301と固定スクロール302との間の空間で旋回変位する可動部材をなす可動スクロール303、および作動室V2等からなるものである。   The liquid pump unit 300 has the same structure as a well-known scroll-type compression mechanism. Specifically, the liquid pump unit 300 is a fixed scroll (shell) 302 fixed to the stator housing 230 of the generator motor unit 200 via the pump housing 301. The movable scroll 303 is a movable member that is pivotally displaced in the space between the pump housing 301 and the fixed scroll 302, the working chamber V2, and the like.

ここで、固定スクロール302は、板状の基板部302aおよび基板部302aから可動スクロール303側に突出した渦巻状の歯部302bを有して構成され、一方、可動スクロール303は、歯部302bに接触して噛み合う渦巻状の歯部303b、および歯部303bが形成された基板部303aを有して構成されており、両歯部302b、303bが接触した状態で可動スクロール303が旋回することにより、両スクロール302、303により構成された作動室V2が後述する冷媒吸入ポート309側から冷媒吐出ポート308側へ
移動する。なお、液ポンプ部300のスクロール型圧縮機構の圧縮率は1になっており、作動室V2に液相冷媒が吸入されても、液相冷媒は圧縮されないので、液圧縮による冷ポンプ部300の動作不良は生じない。
Here, the fixed scroll 302 is configured to have a plate-like substrate portion 302a and a spiral tooth portion 302b protruding from the substrate portion 302a to the movable scroll 303 side, while the movable scroll 303 is formed on the tooth portion 302b. It is configured to have a spiral tooth portion 303b that contacts and meshes, and a base plate portion 303a on which the tooth portion 303b is formed. The working chamber V2 constituted by the scrolls 302 and 303 moves from the refrigerant suction port 309 side described later to the refrigerant discharge port 308 side. The compression ratio of the scroll type compression mechanism of the liquid pump unit 300 is 1, and even if the liquid phase refrigerant is sucked into the working chamber V2, the liquid phase refrigerant is not compressed. There is no malfunction.

ポンプシャフト304は、軸受304bによりポンプハウジング301に回転可能に支持されており、その長手方向の一方の端部は回転中心軸に対して偏心した偏心部304aを有するクランクシャフトである。また、ポンプシャフト304は、圧縮膨張部100および発電電動部200の構成部材にもなっているシャフト108の偏心部108aと反対側の端部にワンウェイクラッチ305を介して結合されている。   The pump shaft 304 is rotatably supported by the pump housing 301 by a bearing 304b, and one end portion in the longitudinal direction is a crankshaft having an eccentric portion 304a that is eccentric with respect to the rotation center axis. The pump shaft 304 is coupled to an end portion of the shaft 108 that is also a constituent member of the compression / expansion portion 100 and the generator-motor portion 200 on the opposite side to the eccentric portion 108a via a one-way clutch 305.

ワンウェイクラッチ305は、廃熱回収運転モードにおいてのみ、シャフト108の回転駆動力をポンプシャフト304に伝える機能を有する動力伝達手段である。また、可動スクロール303はベアリング303cを介して偏心部304aに回転可能に連結されている。   The one-way clutch 305 is power transmission means having a function of transmitting the rotational driving force of the shaft 108 to the pump shaft 304 only in the waste heat recovery operation mode. The movable scroll 303 is rotatably connected to the eccentric portion 304a via a bearing 303c.

自転防止機構306、307は、ポンプシャフト304が1回転する間に可動スクロール303が偏心部304a周りに1回転するようにするものである。このためポンプシャフト304が回転すると、可動スクロール303は自転せずにポンプシャフト304の回転中心軸周りを公転旋回し、かつ、作動室V2は、可動スクロール103の外径側から中心側に変位していく。なお、本実施形態では、自転防止機構306、307としてピン−リング(ピン−ホール)式を採用している。   The anti-rotation mechanisms 306 and 307 make the movable scroll 303 rotate once around the eccentric portion 304a while the pump shaft 304 rotates once. Therefore, when the pump shaft 304 rotates, the movable scroll 303 does not rotate and revolves around the rotation center axis of the pump shaft 304, and the working chamber V2 is displaced from the outer diameter side of the movable scroll 103 to the center side. To go. In this embodiment, a pin-ring (pin-hole) type is adopted as the rotation prevention mechanisms 306 and 307.

冷媒吐出ポート308は、液相冷媒を吐出するポートであり、作動室V2が液ポンプ部200の中心側に移動したときに作動室V2と連通する位置に配置されている。また、冷媒吸入ポート309は、液相冷媒を吸入するポートであり、作動室V2が液ポンプ部200の外径側に移動したときに作動室V2と連通する位置に配置されている。   The refrigerant discharge port 308 is a port for discharging a liquid phase refrigerant, and is disposed at a position where the working chamber V2 communicates with the working chamber V2 when the working chamber V2 moves to the center side of the liquid pump unit 200. The refrigerant suction port 309 is a port for sucking the liquid phase refrigerant, and is disposed at a position where the working chamber V2 communicates with the working chamber V2 when the working chamber V2 moves to the outer diameter side of the liquid pump unit 200.

なお、ポンプハウジング301には液ポンプ部ハウジング温度センサ46が取り付けられており、液ポンプ部ハウジング温度センサ46の出力値Twpは電子制御装置40に入力される。   The pump housing 301 is provided with a liquid pump unit housing temperature sensor 46, and the output value Twp of the liquid pump unit housing temperature sensor 46 is input to the electronic control unit 40.

次に、本実施形態におけるランキンサイクルを備える蒸気圧縮式冷凍機の作動について述べる。   Next, the operation of the vapor compression refrigerator having the Rankine cycle in this embodiment will be described.

空調運転モードでは、電子制御装置40によって、可逆回転機械10の発電電動部200に電源が供給され、電磁弁107eは閉弁状態にされ、三方弁21は図10の破線で示すように切り替えられる。   In the air conditioning operation mode, power is supplied to the generator motor 200 of the reversible rotary machine 10 by the electronic control unit 40, the electromagnetic valve 107e is closed, and the three-way valve 21 is switched as indicated by the broken line in FIG. .

発電電動部200に電源が供給されると、ロータ220とシャフト108が一体となって回転する。この回転によって、可逆回転機械10は低圧ポート111から気相冷媒を吸入して、作動室V1で気相冷媒を圧縮して、高圧ポート110より吐出する。   When power is supplied to the generator motor 200, the rotor 220 and the shaft 108 rotate together. By this rotation, the reversible rotary machine 10 sucks the gas phase refrigerant from the low pressure port 111, compresses the gas phase refrigerant in the working chamber V <b> 1, and discharges it from the high pressure port 110.

また、電磁弁107eを閉弁しているので、弁機構部107は可逆回転機械10側から蒸気発生器30側にのみ冷媒が流れることを許容する逆止弁として機能する。また、ワンウェイクラッチ305は空調運転モードではシャフト108の回転駆動力をポンプシャフト304に伝えないので、液ポンプ部300は作動しない。   Further, since the solenoid valve 107e is closed, the valve mechanism 107 functions as a check valve that allows the refrigerant to flow only from the reversible rotary machine 10 side to the steam generator 30 side. Further, since the one-way clutch 305 does not transmit the rotational driving force of the shaft 108 to the pump shaft 304 in the air conditioning operation mode, the liquid pump unit 300 does not operate.

よって、空調運転モードでは、第1実施形態と同様の冷凍サイクルを構成することができる。さらに、圧縮膨張部100の低圧ポート111から吸入される低圧の気相冷媒は蒸発器14で蒸発して低温になっているため、内部空間230aを通過する際にステータハウジング230の液ポンプ部300との接触面230bを介して、液ポンプ部300を冷却する。これによって、液ポンプ部300内部の液相冷媒が過冷却化されるので、空調運転モードの後に廃熱回収運転モードを稼働する場合に、液ポンプ部300は確実に液相冷媒を蒸気発生器30に送ることができるようになる。   Therefore, in the air conditioning operation mode, the same refrigeration cycle as in the first embodiment can be configured. Furthermore, since the low-pressure gas-phase refrigerant sucked from the low-pressure port 111 of the compression / expansion unit 100 is evaporated by the evaporator 14 and has a low temperature, the liquid pump unit 300 of the stator housing 230 is passed when passing through the internal space 230a. The liquid pump unit 300 is cooled via the contact surface 230b. As a result, the liquid phase refrigerant in the liquid pump unit 300 is supercooled. Therefore, when the waste heat recovery operation mode is operated after the air conditioning operation mode, the liquid pump unit 300 reliably transfers the liquid phase refrigerant to the steam generator. 30 can be sent.

次に、廃熱回収運転モードでは、電子制御装置40によって、電磁弁107eが開弁され、三方弁21が図10の実線で示すように切り替えられる。ここで、電子制御装置40は液ポンプ部300を駆動しないが、冷媒が圧縮膨張部100で膨張する際にシャフト108を回転させるため、その回転駆動力がワンウェイクラッチ305を介してポンプシャフト304に伝えられので、液ポンプ部300が作動する。   Next, in the waste heat recovery operation mode, the electromagnetic valve 107e is opened by the electronic control unit 40, and the three-way valve 21 is switched as shown by the solid line in FIG. Here, the electronic control unit 40 does not drive the liquid pump unit 300, but rotates the shaft 108 when the refrigerant expands in the compression / expansion unit 100, so that the rotational driving force is applied to the pump shaft 304 via the one-way clutch 305. As a result, the liquid pump unit 300 operates.

よって、廃熱回収運転モードでは、第1実施形態と同様のランキンサイクルを構成することができる。   Therefore, in the waste heat recovery operation mode, a Rankine cycle similar to that of the first embodiment can be configured.

ところで、廃熱回収運転モードでは、圧縮膨張部100の低圧ポート111から流出する低圧の気相冷媒は蒸気発生器30で過熱され高温になっている。この高温の気相冷媒も内部空間230aを通過するため、接触面230bを介して液ポンプ部300を加熱し、液ポンプ部300内の液相冷媒を加熱気化させてしまうことが懸念される。   By the way, in the waste heat recovery operation mode, the low-pressure gas-phase refrigerant flowing out from the low-pressure port 111 of the compression / expansion unit 100 is overheated by the steam generator 30 and has a high temperature. Since this high-temperature gas-phase refrigerant also passes through the internal space 230a, there is a concern that the liquid pump unit 300 is heated via the contact surface 230b and the liquid phase refrigerant in the liquid pump unit 300 is heated and vaporized.

しかしながら、廃熱回収運転モードでは、液ポンプ部300が稼働しており、液相冷媒は空調運転モードのように液ポンプ部300内部に留まらず、液ポンプ部300内部を通過していく。よって、液相冷媒は気化する前に蒸気発生器30へ送られていくので、液ポンプ部300内部の冷媒が気化する懸念は生じない。   However, in the waste heat recovery operation mode, the liquid pump unit 300 is operating, and the liquid phase refrigerant does not stay in the liquid pump unit 300 as in the air conditioning operation mode, but passes through the liquid pump unit 300. Therefore, since the liquid phase refrigerant is sent to the steam generator 30 before being vaporized, there is no concern that the refrigerant inside the liquid pump unit 300 vaporizes.

次に、電子制御装置40における制御について述べると、本実施形態では第1実施形態と同様に、空調運転モードおよび廃熱回収モードを制御するが、ランキンサイクルを運転させる場合(S4)の制御が異なっている。   Next, the control in the electronic control unit 40 will be described. In the present embodiment, the air conditioning operation mode and the waste heat recovery mode are controlled as in the first embodiment, but the control in the case of operating the Rankine cycle (S4) is performed. Is different.

具体的には、図12に示すようにステップS416において、外気温Tam、液ポンプ部ハウジング温度Twpを読込み、冷媒凝縮運転を行うための空調運転モードの稼働については、ステップS502に示すように外気温Tam+α≧β×液ポンプ部ハウジング温度Twpとなるまで継続させている。   Specifically, as shown in FIG. 12, in step S416, the outside air temperature Tam and the liquid pump unit housing temperature Twp are read, and the operation in the air conditioning operation mode for performing the refrigerant condensing operation is performed as shown in step S502. The temperature is continued until Tam + α ≧ β × liquid pump unit housing temperature Twp.

ここで、外気温Tamにより冷媒凝縮温度を把握することができ、液ポンプ部ハウジング温度Twpは液ポンプ部300内部の冷媒温度と相関関係を有しているので、液ポンプ部300内部の冷媒温度を把握することができる。さらに、液ポンプ部300内部の冷媒の温度が冷媒凝縮温度よりも低くなれば、液ポンプ部300内部の冷媒は過冷却状態の液相冷媒になっていることが判断できる。   Here, the refrigerant condensing temperature can be grasped from the outside air temperature Tam, and the liquid pump part housing temperature Twp has a correlation with the refrigerant temperature inside the liquid pump part 300. Therefore, the refrigerant temperature inside the liquid pump part 300 Can be grasped. Furthermore, if the temperature of the refrigerant inside the liquid pump unit 300 becomes lower than the refrigerant condensation temperature, it can be determined that the refrigerant inside the liquid pump unit 300 is a supercooled liquid phase refrigerant.

そこで、本実施形態では、冷媒凝縮温度を外気温Tam+α(本実施形態ではα=15℃)として、β×液ポンプ部ハウジング温度Twpが外気温Tam+α以下になるまで冷媒凝縮運転を行うこととしている。βは制御用の乗数である。よって、冷媒凝縮運転後に廃熱回収モードを稼働させると、液ポンプ部内部の冷媒は過冷却状態になっているので、液ポンプ部300は確実に液相冷媒を蒸気発生器30に送ることができる。   Therefore, in the present embodiment, the refrigerant condensing operation is performed until the refrigerant condensing temperature is the outside air temperature Tam + α (α = 15 ° C. in the present embodiment) and the β × liquid pump housing temperature Twp is equal to or lower than the outside air temperature Tam + α. . β is a multiplier for control. Therefore, when the waste heat recovery mode is operated after the refrigerant condensing operation, since the refrigerant inside the liquid pump unit is in a supercooled state, the liquid pump unit 300 can reliably send the liquid phase refrigerant to the steam generator 30. it can.

もちろん、外気温Tamを測定していない場合でも、熱サイクル装置を使用する環境の最低外気温から最低の冷媒凝縮温度(例えば、10℃)を予め決定し、β×液ポンプ部ハウジング温度Twpが最低の冷媒凝縮温度以下になるまで冷媒凝縮運転を行うこととしてもよい。これによれば、外気温センサ45を不要にできるため、熱サイクル装置全体としてのコストを低減することができる。   Of course, even when the outside air temperature Tam is not measured, the lowest refrigerant condensing temperature (for example, 10 ° C.) is determined in advance from the lowest outside air temperature in the environment in which the heat cycle device is used, and β × liquid pump housing temperature Twp is The refrigerant condensing operation may be performed until the refrigerant condensing temperature is lower than the minimum. According to this, since the outside air temperature sensor 45 can be made unnecessary, the cost of the entire heat cycle device can be reduced.

なお、本実施形態においても第1実施形態で述べた作用効果(1)〜(4)を発揮することができる。   In the present embodiment, the effects (1) to (4) described in the first embodiment can be exhibited.

(第6実施形態)
第5実施形態では、液ポンプ部300のポンプハウジングの温度を測定する液ポンプ部ハウジング温度センサ46を設けた実施形態について説明したが、本実施形態では、図13に示すように、液ポンプ部ハウジング温度センサ46に代えて蒸発器14により熱交換された空気の温度を測定する蒸発器吹出温度センサ47を設けている。その他の構成は第5実施形態と同じである。
(Sixth embodiment)
In the fifth embodiment, the liquid pump unit housing temperature sensor 46 for measuring the temperature of the pump housing of the liquid pump unit 300 has been described. However, in the present embodiment, as shown in FIG. In place of the housing temperature sensor 46, an evaporator outlet temperature sensor 47 for measuring the temperature of the air heat-exchanged by the evaporator 14 is provided. Other configurations are the same as those of the fifth embodiment.

蒸発器吹出温度センサ47の出力する蒸発器吹出温度Teは空調運転モードにおける低圧の気相冷媒の温度であり、可逆回転機械10に吸入される低圧の気相冷媒の温度である。すなわち、液ポンプ部300を冷却する気相冷媒の温度と同じであるから、液ポンプ部300内部の温度と相関関係を有する。よって、図14のステップS417およびS503のように液ポンプ部ハウジング温度Twpに代えて、蒸発器吹出温度Teを用いることで、第5実施形態と同様の効果を得ることができる。   The evaporator outlet temperature Te output from the evaporator outlet temperature sensor 47 is the temperature of the low-pressure gas-phase refrigerant in the air-conditioning operation mode, and is the temperature of the low-pressure gas-phase refrigerant sucked into the reversible rotary machine 10. That is, since it is the same as the temperature of the gas-phase refrigerant that cools the liquid pump unit 300, it has a correlation with the temperature inside the liquid pump unit 300. Therefore, the same effect as that of the fifth embodiment can be obtained by using the evaporator outlet temperature Te instead of the liquid pump housing temperature Twp as in steps S417 and S503 of FIG.

(第7実施形態)
第1実施形態から第6実施形態までの実施形態では、冷凍サイクルでは圧縮機として機能し、ランキンサイクルでは膨張機として機能する可逆回転機械10を用いているが、本実施形態では、図15に示すように、可逆回転機械10を用いず、冷凍サイクル専用の圧縮機10bおよび、ランキンサイクル専用の膨張機10cによってランキンサイクルを備える蒸気圧縮式冷凍機を構成している。
(Seventh embodiment)
In the embodiments from the first embodiment to the sixth embodiment, the reversible rotating machine 10 that functions as a compressor in the refrigeration cycle and functions as an expander in the Rankine cycle is used. In the present embodiment, FIG. As shown, a vapor compression refrigerator having a Rankine cycle is constituted by the compressor 10b dedicated to the refrigeration cycle and the expander 10c dedicated to the Rankine cycle without using the reversible rotating machine 10.

圧縮機10bは冷媒を吸入して圧縮させて吐出する機能を有し、電子制御装置40によって制御される電磁クラッチ48によりエンジン側プーリ49、ベルト50、圧縮機側プーリ51を介してエンジン20より駆動力を受けて作動する。   The compressor 10b has a function of sucking in refrigerant, compressing it, and discharging it. The electromagnetic clutch 48 controlled by the electronic control unit 40 causes the engine 20 to pass through the engine side pulley 49, the belt 50, and the compressor side pulley 51. Operates under driving force.

また、膨張機10cは第5実施形態と可逆回転機械10と同じ構造で、膨張部100、発電部200および液ポンプ部300が一体に構成されている。但し、膨張機10cは圧縮機として機能することがないので、シャフト108とポンプシャフト30はワンウェイクラッチなどを介さずに一体に結合されている。   The expander 10c has the same structure as that of the fifth embodiment and the reversible rotary machine 10, and the expansion unit 100, the power generation unit 200, and the liquid pump unit 300 are integrally configured. However, since the expander 10c does not function as a compressor, the shaft 108 and the pump shaft 30 are integrally coupled without a one-way clutch or the like.

電子制御装置40によって、圧縮機に駆動力が伝達されると冷媒は、圧縮機10b→放熱器11→気液分離器12→減圧器13→蒸発器14→圧縮機10bの順で循環するので、これにより、第1実施形態と同様の冷凍サイクルを構成することができる。   When driving force is transmitted to the compressor by the electronic control unit 40, the refrigerant circulates in the order of the compressor 10b → the radiator 11 → the gas-liquid separator 12 → the decompressor 13 → the evaporator 14 → the compressor 10b. Thus, the same refrigeration cycle as in the first embodiment can be configured.

また、電子制御装置40が三方弁21をエンジン冷却水が蒸気発生器30を通るように切り替えると、蒸気発生器30で過熱された冷媒は膨張部100にて膨張し、発電部200および液ポンプ部300を作動させる。発電部200で発電された電力は電子制御装置40を介してバッテリに蓄電される。また、液ポンプ部300はさらに、液相冷媒を蒸気発生器30に送る。   When the electronic control unit 40 switches the three-way valve 21 so that the engine coolant passes through the steam generator 30, the refrigerant superheated by the steam generator 30 expands in the expansion unit 100, and the power generation unit 200 and the liquid pump The part 300 is operated. The electric power generated by the power generation unit 200 is stored in the battery via the electronic control device 40. Further, the liquid pump unit 300 further sends the liquid phase refrigerant to the vapor generator 30.

膨張部100より流出した気相冷媒は膨張機10c→放熱器11→気液分離器12→液ポンプ部300→蒸気発生器30→膨張機10cの順で循環するので、これにより、第1実施形態と同様のランキンサイクルを構成することができる。   The gas-phase refrigerant flowing out from the expansion unit 100 circulates in the order of the expander 10c → the radiator 11 → the gas-liquid separator 12 → the liquid pump unit 300 → the steam generator 30 → the expander 10c. A Rankine cycle similar to the embodiment can be configured.

ここで、圧縮機10bの高圧冷媒吐出口と膨張機10cの低圧冷媒流出口が配管合流部で合流するが、圧縮機10bは吐出弁を備えているので、膨張機10cから流出した低圧冷媒が圧縮機10bの高圧冷媒出口から圧縮機10b内部に逆流することはない。さらに、圧縮機10bから吐出された高圧冷媒は、逆止弁33bにより膨張機10cの低圧冷媒流出口から膨張機10c内部に逆流することもない。   Here, the high-pressure refrigerant discharge port of the compressor 10b and the low-pressure refrigerant outlet of the expander 10c merge at the pipe junction, but since the compressor 10b includes a discharge valve, the low-pressure refrigerant flowing out of the expander 10c There is no reverse flow from the high-pressure refrigerant outlet of the compressor 10b into the compressor 10b. Furthermore, the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 10b does not flow back from the low-pressure refrigerant outlet of the expander 10c into the expander 10c by the check valve 33b.

また、上流冷媒圧力センサ42、下流冷媒圧力センサ43および水温センサ44は第1実施形態と同様の物理量を測定し、測定値は電子制御装置40に入力されている。   Further, the upstream refrigerant pressure sensor 42, the downstream refrigerant pressure sensor 43, and the water temperature sensor 44 measure the same physical quantity as in the first embodiment, and the measured value is input to the electronic control unit 40.

よって、本実施形態では、第1実施形態と同様の制御を行うことができる。さらにこの実施形態では、冷凍サイクルとランキンサイクルを同時に運転することもできる。すなわち、ランキンサイクルによる廃熱回収運転モードを稼働させる前に、冷凍サイクルによる冷媒凝縮運転を行うことで、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、ランキンサイクルと同時に冷凍サイクルを運転させれば、冷凍サイクルによって気液分離器12に十分な量の液相冷媒を貯めることができ、液ポンプ部300に気相冷媒の気泡が入り込むことがなくなるので、液相冷媒を確実に蒸気発生器30へ送ることができる。   Therefore, in the present embodiment, control similar to that in the first embodiment can be performed. Further, in this embodiment, the refrigeration cycle and the Rankine cycle can be operated simultaneously. That is, the same effect as that of the first embodiment can be obtained by performing the refrigerant condensation operation by the refrigeration cycle before operating the waste heat recovery operation mode by the Rankine cycle. Furthermore, if the refrigeration cycle is operated simultaneously with the Rankine cycle, a sufficient amount of liquid phase refrigerant can be stored in the gas-liquid separator 12 by the refrigeration cycle, and gas phase refrigerant bubbles may enter the liquid pump unit 300. Therefore, the liquid-phase refrigerant can be reliably sent to the steam generator 30.

この実施形態の電子制御装置40は、ランキンサイクルの運転前に、冷凍サイクルを運転する。この冷凍サイクルの運転は、冷媒凝縮運転を提供する。ランキンサイクルを運転する前の冷凍サイクルの運転は、液相の冷媒を所定量溜めるために必要な時間とすることができる。   The electronic control unit 40 of this embodiment operates the refrigeration cycle before the Rankine cycle. This refrigeration cycle operation provides refrigerant condensation operation. The operation of the refrigeration cycle before the Rankine cycle is operated can be set to a time necessary for accumulating a predetermined amount of liquid-phase refrigerant.

この実施形態の電子制御装置40は、冷凍サイクルが通常の空調運転をしている状態で、ランキンサイクルの運転が指令された場合、冷凍サイクルの通常の空調運転を冷媒凝縮運転として、ランキンサイクルの運転を開始する。   In the electronic control device 40 of this embodiment, when the operation of the Rankine cycle is commanded in a state where the refrigeration cycle is in the normal air conditioning operation, the normal air conditioning operation of the refrigeration cycle is set as the refrigerant condensation operation, and the Rankine cycle Start driving.

この実施形態の電子制御装置40は、ランキンサイクルが運転を開始した後も、冷凍サイクルとしての運転を継続する。ランキンサイクルの停止が指令される場合、例えば、熱源としてのエンジン冷却水温が過剰に低下した場合には、冷凍サイクルとしての運転を継続したままランキンサイクルの運転を停止する。電子制御装置40は、エンジン冷却水温が再び上昇すると、ランキンサイクルの運転を再開する。この再開時にも、再開前に冷凍サイクルが運転を継続しているので、冷媒凝縮運転が提供されている。   The electronic control unit 40 of this embodiment continues the operation as the refrigeration cycle even after the Rankine cycle starts operation. When the stop of the Rankine cycle is instructed, for example, when the engine coolant temperature as the heat source is excessively lowered, the operation of the Rankine cycle is stopped while the operation as the refrigeration cycle is continued. When the engine coolant temperature rises again, the electronic control unit 40 resumes the Rankine cycle operation. Also at the time of resumption, the refrigerant condensing operation is provided because the refrigeration cycle continues to operate before resumption.

このような作動により、ランキンサイクルの起動不良が抑制される。また、ランキンサイクルの運転中には、安定した高効率の運転を実現できる。   By such an operation, the start-up failure of the Rankine cycle is suppressed. In addition, stable and highly efficient operation can be realized during Rankine cycle operation.

(他の実施形態)
本発明を適用できるランキンサイクルを備える蒸気圧縮式冷凍機は、上述の実施形態で述べた構成に限られるものではなく、図16のようにランキンサイクルにおいて、蒸発器14を冷媒の凝縮器として使用し、蒸発器14下流の気液分離器52の液相冷媒を液ポンプ32で蒸気発生器30に送る構成のものであってもよい。また、図17のようにランキンサイクルにおける凝縮器53を、冷凍サイクルに配置される放熱器11および蒸発器14とは別に配置してもよい。
(Other embodiments)
The vapor compression refrigerator having the Rankine cycle to which the present invention can be applied is not limited to the configuration described in the above embodiment, and the evaporator 14 is used as a refrigerant condenser in the Rankine cycle as shown in FIG. Alternatively, the liquid-phase refrigerant in the gas-liquid separator 52 downstream of the evaporator 14 may be sent to the vapor generator 30 by the liquid pump 32. Moreover, you may arrange | position the condenser 53 in a Rankine cycle separately from the heat radiator 11 and the evaporator 14 which are arrange | positioned at a refrigerating cycle like FIG.

また、第3実施形態ないし第7実施形態の制御では、第1実施形態の冷媒圧力センサ42、43を用いた制御を適用した例を示したが、第2実施形態の液ポンプ消費電力量による制御を適用しても同様の効果を発揮できるのは当然である。また、第4実施形態ないし第7実施形態に第3実施形態の制御を適用してもよい。   In the control of the third embodiment to the seventh embodiment, an example in which the control using the refrigerant pressure sensors 42 and 43 of the first embodiment is applied has been described. However, according to the liquid pump power consumption amount of the second embodiment. It is natural that the same effect can be exhibited even if the control is applied. Further, the control of the third embodiment may be applied to the fourth embodiment to the seventh embodiment.

また、第5実施形態または第6実施形態で用いた、液ポンプ32および液ポンプ部300内部の冷媒温度と相関を有する物理量として、蒸発器14の伝熱フィン温度や圧縮機の低圧ポート111の圧力を用いてもよい。   Further, as physical quantities having a correlation with the refrigerant temperatures inside the liquid pump 32 and the liquid pump unit 300 used in the fifth embodiment or the sixth embodiment, the heat transfer fin temperature of the evaporator 14 and the low pressure port 111 of the compressor Pressure may be used.

また、上述の実施形態では回収したエネルギを蓄電器にて蓄えたが、フライホィールによる運動エネルギ又はバネにより弾性エネルギ等の機械的エネルギとして蓄えてもよい。   In the above-described embodiment, the collected energy is stored in the capacitor. However, the energy may be stored as mechanical energy such as elastic energy by kinetic energy by a flywheel or a spring.

また、上述の実施形態では、可逆回転機械10、圧縮機および膨張機としてベーン型およびスクロール型の流体機械を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。   In the above-described embodiment, the vane type and scroll type fluid machines are used as the reversible rotary machine 10, the compressor, and the expander. However, the present invention is not limited to this.

また、上述の実施形態では、廃熱回収運転モードを制御するに当たり、一定のヒステリシスを設けたが、本発明はこれに限定されるものではない。   In the above-described embodiment, a certain hysteresis is provided in controlling the waste heat recovery operation mode, but the present invention is not limited to this.

また、本発明の適用は、車両に限定されるものではない。   The application of the present invention is not limited to vehicles.

また、発熱体は内燃機関に限定されるものではなく、燃料電池(FC)等種々変更可能である。   Further, the heating element is not limited to the internal combustion engine, and various modifications such as a fuel cell (FC) can be made.

また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。   Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment as long as it matches the gist of the invention described in the claims.

第1実施形態の全体構成図であり、先願例の説明図でもある。It is a whole block diagram of 1st Embodiment, and is also explanatory drawing of the example of a prior application. 第1実施形態の可逆回転機械の説明図である。It is explanatory drawing of the reversible rotary machine of 1st Embodiment. 第1実施形態の電子制御装置の制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows control of the electronic control apparatus of 1st Embodiment. 第1実施形態の電子制御装置の制御の要部を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the principal part of control of the electronic control apparatus of 1st Embodiment. 第2実施形態の全体構成図である。It is a whole block diagram of 2nd Embodiment. 第2実施形態の電子制御装置の制御の要部を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the principal part of control of the electronic control apparatus of 2nd Embodiment. 第3実施形態の電子制御装置の制御の要部を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the principal part of control of the electronic control apparatus of 3rd Embodiment. 第4実施形態の全体構成図である。It is a whole block diagram of 4th Embodiment. 第4実施形態の電子制御装置の制御の要部を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the principal part of control of the electronic control apparatus of 4th Embodiment. 第5実施形態の全体構成図である。It is a whole block diagram of 5th Embodiment. 第5実施形態の可逆回転機械の断面図である。It is sectional drawing of the reversible rotary machine of 5th Embodiment. 第5実施形態の電子制御装置の制御の要部を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the principal part of control of the electronic control apparatus of 5th Embodiment. 第6実施形態の全体構成図である。It is a whole block diagram of 6th Embodiment. 第6実施形態の電子制御装置の制御の要部を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the principal part of control of the electronic control apparatus of 6th Embodiment. 第7実施形態の全体構成図である。It is a whole block diagram of 7th Embodiment. 第1実施形態の蒸気圧縮式冷凍機の変形例を示す全体構成図である。It is a whole block diagram which shows the modification of the vapor compression refrigerator of 1st Embodiment. 第1実施形態の蒸気圧縮式冷凍機の別の変形例を示す全体構成図である。It is a whole block diagram which shows another modification of the vapor compression refrigerator of 1st Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10…可逆回転機械(冷凍サイクル、ランキンサイクル、膨張機)、
11…放熱器(冷凍サイクル、ランキンサイクル、凝縮器)、
13…減圧器(冷凍サイクル)、14…蒸発器(冷凍サイクル)、
20…エンジン(発熱体)、30…蒸気発生器(ランキンサイクル)、
31…第1バイパス回路(液相配管)、
32…電動液体ポンプ(液体ポンプ、ランキンサイクル)、
35a…開閉弁(切換手段)、36…制御弁(切換手段)、
40…電子制御装置(制御手段)、42…上流冷媒圧力センサ、
43…下流冷媒圧力センサ、45…外気温センサ、
46…液ポンプ部ハウジング温度センサ、47…蒸発器吹出温度センサ、
100…圧縮膨張部、200…発電電動部、300…液ポンプ部(ランキンサイクル)。
10: Reversible rotating machine (refrigeration cycle, Rankine cycle, expander),
11 ... radiator (refrigeration cycle, Rankine cycle, condenser),
13 ... decompressor (refrigeration cycle), 14 ... evaporator (refrigeration cycle),
20 ... Engine (heating element), 30 ... Steam generator (Rankine cycle),
31 ... 1st bypass circuit (liquid phase piping),
32 ... Electric liquid pump (liquid pump, Rankine cycle),
35a ... open / close valve (switching means), 36 ... control valve (switching means),
40 ... Electronic control unit (control means), 42 ... Upstream refrigerant pressure sensor,
43 ... Downstream refrigerant pressure sensor, 45 ... Outside air temperature sensor,
46 ... Liquid pump housing temperature sensor, 47 ... Evaporator outlet temperature sensor,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Compression expansion part, 200 ... Electric power generation motor part, 300 ... Liquid pump part (Rankine cycle).

Claims (32)

冷媒の流体エネルギと機械的な回転エネルギとを相互に変換する回転型流体機械(10、10b、10c)と、
前記回転型流体機械(10、10b、10c)から供給される冷媒を凝縮させる凝縮器(11)と、
前記凝縮器(11)から供給される冷媒を送る液体ポンプ(32、300)、および当該液体ポンプによって送られた冷媒を発熱体(20)の熱によって加熱する蒸気発生器(30)を含むランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)と、
前記凝縮器(11)から供給される冷媒を蒸発させる蒸発器(14)を含む冷凍サイクル系統(10、11、13、14)と、
前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転に際して、前記冷凍サイクル系統(10、11、13、14)の冷媒を前記回転型流体機械(10、10b、10c)によって圧縮し前記凝縮器(11)により冷媒を凝縮させる冷媒凝縮運転を行う制御装置(40)とを備えることを特徴とする熱サイクル装置。
A rotary fluid machine (10, 10b, 10c) that mutually converts the fluid energy of the refrigerant and the mechanical rotational energy;
A condenser (11) for condensing refrigerant supplied from the rotary fluid machine (10, 10b, 10c);
Rankine including a liquid pump (32, 300) for sending refrigerant supplied from the condenser (11), and a steam generator (30) for heating the refrigerant sent by the liquid pump by heat of the heating element (20) Cycle system (10, 11, 30, 32, 300);
A refrigeration cycle system (10, 11, 13, 14) including an evaporator (14) for evaporating the refrigerant supplied from the condenser (11);
During the operation of the Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300), the refrigerant of the refrigeration cycle system (10, 11, 13, 14) is compressed by the rotary fluid machine (10, 10b, 10c). A heat cycle device comprising: a control device (40) for performing a refrigerant condensation operation for condensing the refrigerant by the condenser (11).
前記制御装置(40)は、前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転を開始させた後に、前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転が正常か異常かを判定する判定手段と、
正常と判定した場合には、前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転を継続させ、異常と判定した場合には、前記冷媒凝縮運転を行う制御手段とを備えることを特徴とする請求項1に記載の熱サイクル装置。
After the control device (40) starts the operation of the Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300), the operation of the Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300) is normal. Determining means for determining whether or not
A control means for continuing the operation of the Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300) if determined to be normal, and performing the refrigerant condensation operation if determined to be abnormal. The heat cycle apparatus according to claim 1, wherein
さらに、前記液体ポンプ(32、300)の冷媒流れ上流側部位に配置され、冷媒の圧力を測定する上流冷媒圧力センサ(42)と、
前記液体ポンプ(32、300)の冷媒流れ下流側部位に配置され、冷媒の圧力を測定する下流冷媒圧力センサ(43)とを備え、
前記判定手段は、前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転時において、前記下流冷媒圧力センサ(43)の検出圧力値(P2)と前記上流冷媒圧力センサ(42)の検出圧力値(P1)との差値(P2−P1)が所定圧力値(P)よりも大きい場合には、前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転が正常と判定し、
前記下流冷媒圧力センサ(43)の検出圧力値(P2)と前記上流冷媒圧力センサ(42)の検出圧力値(P1)との差値(P2−P1)が前記所定圧力値(P)以下の場合には、前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転が異常と判定することを特徴とする請求項2に記載の熱サイクル装置。
Furthermore, an upstream refrigerant pressure sensor (42) that is disposed in the refrigerant flow upstream side portion of the liquid pump (32, 300) and measures the pressure of the refrigerant;
A downstream refrigerant pressure sensor (43) that is disposed in a downstream portion of the refrigerant flow of the liquid pump (32, 300) and measures the pressure of the refrigerant;
The determination means is configured to detect the detected pressure value (P2) of the downstream refrigerant pressure sensor (43) and the upstream refrigerant pressure sensor (42) during operation of the Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300). When the difference value (P2−P1) from the detected pressure value (P1) is larger than the predetermined pressure value (P), it is determined that the operation of the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) is normal. ,
The difference value (P2−P1) between the detected pressure value (P2) of the downstream refrigerant pressure sensor (43) and the detected pressure value (P1) of the upstream refrigerant pressure sensor (42) is equal to or less than the predetermined pressure value (P). In the case, it is determined that the operation of the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) is abnormal.
前記判定手段は、前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)運転時において、前記液体ポンプ(32、300)の仕事量が所定仕事量より大きい場合には、前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転が正常と判定し、
前記液体ポンプ(32、300)の仕事量が所定仕事量以下の場合には、前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転が異常と判定することを特徴とする請求項2に記載の熱サイクル装置。
When the work of the liquid pump (32, 300) is larger than a predetermined work during the Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300) operation, 10, 11, 30, 32, 300) is determined to be normal,
The operation of the Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300) is determined to be abnormal when the work of the liquid pump (32, 300) is less than or equal to a predetermined work. 2. The thermal cycle apparatus according to 2.
前記液体ポンプは、電動液体ポンプ(32)であり、
前記仕事量は、前記電動液体ポンプ(32)が消費する電力量で示されることを特徴とする請求項4に記載の熱サイクル装置。
The liquid pump is an electric liquid pump (32),
The heat cycle apparatus according to claim 4, wherein the work amount is indicated by an amount of electric power consumed by the electric liquid pump (32).
さらに、前記冷凍サイクル系統(10、11、13、14)により温度調節された空気を送風する送風手段(14a)を備え、
前記制御装置(40)は、前記送風手段(14a)を作動させない状態の下で、前記冷媒凝縮運転を行う特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の熱サイクル装置。
Furthermore, it has a blowing means (14a) for blowing the temperature-controlled air by the refrigeration cycle system (10, 11, 13, 14),
The heat cycle device according to any one of claims 1 to 5, wherein the control device (40) performs the refrigerant condensing operation in a state where the air blowing means (14a) is not operated.
さらに、前記液体ポンプ(32、300)内部の冷媒の温度と相関を有する物理量を測定するセンサ(46、47)を備え、
前記制御装置(40)は、前記冷媒凝縮運転を開始してから、前記センサ(46、47)の測定した物理量が前記冷媒ポンプ(32)内部の冷媒が過冷却状態となっていることを示す値になるまでの時間を、前記冷媒凝縮運転を継続する継続時間とすることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の熱サイクル装置。
In addition, sensors (46, 47) for measuring physical quantities having a correlation with the temperature of the refrigerant inside the liquid pump (32, 300) are provided,
The controller (40) indicates that the physical quantity measured by the sensors (46, 47) after starting the refrigerant condensation operation indicates that the refrigerant inside the refrigerant pump (32) is in a supercooled state. The heat cycle device according to any one of claims 1 to 6, wherein a time until the value is reached is a duration time during which the refrigerant condensation operation is continued.
前記凝縮器(11)は、外気と冷媒を熱交換することで冷媒を凝縮させる熱交換器であって、
さらに、前記外気の温度を測定する外気温センサ(45)と、
前記液体ポンプ(32、300)内部の冷媒の温度と相関を有する物理量を測定するセンサ(46、47)とを備え、
前記制御装置(40)は、前記外気温センサ(45)によって測定された外気温に基づいて前記冷媒ポンプ(32)内部の冷媒が過冷却状態となる目標温度を決定し、さらに、
前記冷媒凝縮運転を開始してから、前記センサ(46、47)の測定した物理量が前記目標温度を示す値になるまでの時間を、前記冷媒凝縮運転を継続する継続時間とすることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の熱サイクル装置。
The condenser (11) is a heat exchanger that condenses the refrigerant by exchanging heat between the outside air and the refrigerant,
Furthermore, an outside air temperature sensor (45) for measuring the temperature of the outside air,
A sensor (46, 47) for measuring a physical quantity having a correlation with the temperature of the refrigerant inside the liquid pump (32, 300),
The control device (40) determines a target temperature at which the refrigerant inside the refrigerant pump (32) is in a supercooled state based on the outside air temperature measured by the outside air temperature sensor (45), and
The time from the start of the refrigerant condensation operation to the time when the physical quantity measured by the sensors (46, 47) reaches a value indicating the target temperature is defined as the duration for which the refrigerant condensation operation is continued. The thermal cycle device according to any one of claims 1 to 6.
前記センサは、前記冷媒ポンプのハウジングの温度を測定する温度センサ(46)であることを特徴とする請求項7または8に記載の熱サイクル装置。 The thermal cycle device according to claim 7 or 8, wherein the sensor is a temperature sensor (46) for measuring a temperature of a housing of the refrigerant pump. 前記センサは、前記蒸発器(14)において冷媒と熱交換をした直後の空気の温度を測定する温度センサ(47)であることを特徴とする請求項7または8に記載の熱サイクル装置。 The thermal cycle device according to claim 7 or 8, wherein the sensor is a temperature sensor (47) that measures the temperature of air immediately after heat exchange with a refrigerant in the evaporator (14). 前記凝縮器(11)は、外気と冷媒を熱交換することで冷媒を凝縮させる熱交換器であって、
さらに、前記外気の温度を測定する外気温センサ(45)を備え、
前記制御装置(40)は、前記冷媒凝縮運転を継続する継続時間(T21)を前記外気温センサ(45)によって測定された温度に応じて決定する継続時間設定手段を備えることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の熱サイクル装置。
The condenser (11) is a heat exchanger that condenses the refrigerant by exchanging heat between the outside air and the refrigerant,
Furthermore, an outside air temperature sensor (45) for measuring the temperature of the outside air is provided,
The said control apparatus (40) is provided with the continuation time setting means which determines the continuation time (T21) which continues the said refrigerant | coolant condensing operation according to the temperature measured by the said external temperature sensor (45). Item 7. The thermal cycle device according to any one of Items 1 to 6.
前記回転型流体機械は、冷媒を膨張させて動力を取り出す膨張機、又は動力を受けて冷媒を圧縮する圧縮機として可逆的に運転可能な可逆回転機械(10)であることを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれかに記載の熱サイクル装置。 The rotary fluid machine is a reversible rotary machine (10) that can be reversibly operated as an expander that expands a refrigerant to extract power or a compressor that compresses a refrigerant by receiving power. The heat cycle apparatus according to any one of claims 1 to 11. 前記制御装置(40)は、前記回転型流体機械を前記膨張機として作動させて前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転を開始させる前に、前記回転型流体機械を前記圧縮機として作動させて前記冷媒凝縮運転を行うことを特徴とする請求項12に記載の熱サイクル装置。 The control device (40) operates the rotary fluid machine as the expander before starting the operation of the Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300). The heat cycle apparatus according to claim 12, wherein the refrigerant condensing operation is performed by operating as the compressor. 前記可逆回転機械(10)は、前記液体ポンプ(32、300)と一体構造として構成されており、
前記液体ポンプ(32、300)は、前記冷凍サイクル系統(10、11、13、14)の運転時に、前記可逆回転機械(10)に吸入される気相冷媒により冷却されるように配置されていることを特徴とする請求項12または13に記載の熱サイクル装置。
The reversible rotating machine (10) is configured as an integral structure with the liquid pump (32, 300),
The liquid pump (32, 300) is arranged to be cooled by a gas phase refrigerant sucked into the reversible rotating machine (10) when the refrigeration cycle system (10, 11, 13, 14) is operated. The thermal cycle apparatus according to claim 12 or 13, wherein
前記回転型流体機械は、冷媒を膨張させて動力を取り出す膨張機(10c)と、動力を受けて冷媒を圧縮する圧縮機(10b)とを備えることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1つに記載の熱サイクル装置。 12. The rotary fluid machine includes: an expander (10c) that expands a refrigerant to take out power; and a compressor (10b) that receives the power to compress the refrigerant. The thermal cycle apparatus as described in any one. 前記制御装置(40)は、前記膨張機(10c)を作動させて前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転を開始させる前に、前記圧縮機(10b)を作動させて前記冷媒凝縮運転を行うことを特徴とする請求項15に記載の熱サイクル装置。 The controller (40) operates the compressor (10b) before operating the expander (10c) to start operation of the Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300). The heat cycle apparatus according to claim 15, wherein the refrigerant condensing operation is performed. 前記制御装置(40)は、前記膨張機(10c)を作動させて前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転を開始させる際に、同時に、前記圧縮機(10b)を作動させて前記冷媒凝縮運転を行うことを特徴とする請求項15に記載の熱サイクル装置。 The control device (40) operates the expander (10c) to start the operation of the Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300). At the same time, the control device (40) The heat cycle apparatus according to claim 15, wherein the refrigerant condensing operation is performed by operating. 冷媒を送る液体ポンプ(32、300)、および当該液体ポンプによって送られた冷媒を発熱体(20)の熱によって加熱する蒸気発生器(30)を含むランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)と、
冷媒を蒸発させる蒸発器(14)を含む冷凍サイクル系統(10、11、13、14)と、
前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転に際して、前記冷凍サイクル系統(10、11、13、14)を運転することによって前記液体ポンプ(32、300)を冷却する冷却運転を行う制御装置(40)とを備えることを特徴とする熱サイクル装置。
Rankine cycle system (10, 11, 30, 32) including a liquid pump (32, 300) for sending refrigerant and a steam generator (30) for heating the refrigerant sent by the liquid pump by heat of the heating element (20) 300)
A refrigeration cycle system (10, 11, 13, 14) including an evaporator (14) for evaporating the refrigerant;
During the operation of the Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300), a cooling operation for cooling the liquid pump (32, 300) by operating the refrigeration cycle system (10, 11, 13, 14). And a control device (40) for performing the heat cycle.
前記冷凍サイクル系統は圧縮機(10、10b)を備え、前記液体ポンプ(32、300)は、前記圧縮機(10、10b)に吸入される気相冷媒により冷却されるように配置されていることを特徴とする請求項18に記載の熱サイクル装置。 The refrigeration cycle system includes a compressor (10, 10b), and the liquid pump (32, 300) is arranged to be cooled by a gas phase refrigerant sucked into the compressor (10, 10b). The thermal cycle apparatus according to claim 18, wherein 前記制御装置(40)は、前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転を開始させる前に、および/または前記ランキンサイクル系統(10、11、30、32、300)の運転中に、前記冷却運転を行うことを特徴とする請求項18または19に記載の熱サイクル装置。 The control device (40) is configured to start operation of the Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300) and / or of the Rankine cycle system (10, 11, 30, 32, 300). The heat cycle apparatus according to claim 18 or 19, wherein the cooling operation is performed during operation. 低圧の冷媒を蒸発させて低温側から熱を吸熱するとともに、蒸発した気相冷媒を圧縮して温度を上昇させて低温側から吸熱した熱を高温側に放熱させて、前記気相冷媒を凝縮させて液相冷媒にする冷凍サイクル(10、11、13、14)と、
発熱体(20)の廃熱にて前記冷凍サイクル(10、11、13、14)の前記液相冷媒を加熱して気相冷媒を発生させる蒸気発生器(30)と、前記冷凍サイクル(10、11、13、14)から前記液相冷媒を取り出す液相冷媒取出部(12、52)と前記蒸気発生器(30)とを接続する液相配管(31)と、前記液相配管(31)に配置され、前記液相冷媒を前記蒸気発生器(30)に送る液体ポンプ(32、300)と、前記気相冷媒を膨張させて動力を取り出す膨張機(10)と、前記膨張機(10)にて膨張を終えた前記気相冷媒を凝縮させる凝縮器(11)とを有するランキンサイクル(10、11、30、32、300)と、
前記冷凍サイクル(10、11、13、14)および前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転状態を制御する制御手段(40)と、
前記制御手段(40)からの信号により、前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)を運転する場合と、前記冷凍サイクル(10、11、13、14)を運転する場合とを切り換える切換手段(35a、36)とを備え、
前記制御手段(40)は、前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)を運転する時には、前記冷凍サイクル(10、11、13、14)を運転して前記気相冷媒を凝縮させて液相冷媒にする冷媒凝縮運転を行い、前記冷媒凝縮運転の後に、前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)を運転するようになっていることを特徴とする熱サイクル装置。
The low-pressure refrigerant is evaporated to absorb heat from the low-temperature side, and the vapor-phase refrigerant evaporated is compressed to increase the temperature, and the heat absorbed from the low-temperature side is dissipated to the high-temperature side to condense the gas-phase refrigerant. Refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) to be a liquid phase refrigerant,
A steam generator (30) for heating the liquid phase refrigerant of the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) with waste heat of the heating element (20) to generate a gas phase refrigerant, and the refrigeration cycle (10 , 11, 13, 14) a liquid phase pipe (31) for connecting the liquid phase refrigerant take-out section (12, 52) for taking out the liquid phase refrigerant from the vapor generator (30), and the liquid phase pipe (31 ), A liquid pump (32, 300) for sending the liquid phase refrigerant to the vapor generator (30), an expander (10) for expanding the gas phase refrigerant to extract power, and the expander ( Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) having a condenser (11) for condensing the gas-phase refrigerant that has been expanded in 10),
Control means (40) for controlling operating states of the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) and the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300);
Switching between operating the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) and operating the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) according to a signal from the control means (40). Switching means (35a, 36),
When the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) is operated, the control means (40) operates the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) to condense the gas-phase refrigerant. A thermal cycle apparatus characterized in that a refrigerant condensing operation for converting to a liquid phase refrigerant is performed, and the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) is operated after the refrigerant condensing operation.
低圧の冷媒を蒸発させて低温側から熱を吸熱するとともに、蒸発した気相冷媒を圧縮して温度を上昇させて低温側から吸熱した熱を高温側に放熱させて、前記気相冷媒を凝縮させて液相冷媒にする冷凍サイクル(10、11、13、14)と、
発熱体(20)の廃熱にて前記冷凍サイクル(10、11、13、14)の前記液相冷媒を加熱して気相冷媒を発生させる蒸気発生器(30)と、前記冷凍サイクル(10、11、13、14)から前記液相冷媒を取り出す液相冷媒取出部(12、52)と前記蒸気発生器(30)とを接続する液相配管(31)と、前記液相配管(31)に配置され、前記液相冷媒を前記蒸気発生器(30)に送る液体ポンプ(32、300)と、前記気相冷媒を膨張させて動力を取り出す膨張機(10)と、前記膨張機(10)にて膨張を終えた前記気相冷媒を凝縮させる凝縮器(11)とを有するランキンサイクル(10、11、30、32、300)と、
前記冷凍サイクル(10、11、13、14)および前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転状態を制御する制御手段(40)と、
前記制御手段(40)からの信号により、前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)を運転する場合と、前記冷凍サイクル(10、11、13、14)を運転する場合とを切り換える切換手段(35a、36)とを備え、
前記制御手段(40)は、前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)を運転した後に前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転が正常か異常かを判定し、
正常と判定した場合には、前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転を継続し、
異常と判定した場合には、前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転を停止し、前記冷凍サイクル(10、11、13、14)を運転して液相冷媒を回収する冷媒凝縮運転を行い、前記冷媒凝縮運転の後に、再度前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)を運転するようになっていることを特徴とする熱サイクル装置。
The low-pressure refrigerant is evaporated to absorb heat from the low-temperature side, and the vapor-phase refrigerant evaporated is compressed to increase the temperature, and the heat absorbed from the low-temperature side is dissipated to the high-temperature side to condense the gas-phase refrigerant. Refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) to be a liquid phase refrigerant,
A steam generator (30) for heating the liquid phase refrigerant of the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) with waste heat of the heating element (20) to generate a gas phase refrigerant, and the refrigeration cycle (10 , 11, 13, 14) a liquid phase pipe (31) for connecting the liquid phase refrigerant take-out section (12, 52) for taking out the liquid phase refrigerant from the vapor generator (30), and the liquid phase pipe (31 ), A liquid pump (32, 300) for sending the liquid phase refrigerant to the vapor generator (30), an expander (10) for expanding the gas phase refrigerant to extract power, and the expander ( Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) having a condenser (11) for condensing the gas-phase refrigerant that has been expanded in 10),
Control means (40) for controlling operating states of the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) and the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300);
Switching between operating the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) and operating the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) according to a signal from the control means (40). Switching means (35a, 36),
The control means (40) determines whether the operation of the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) is normal or abnormal after the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) is operated. ,
If determined to be normal, the operation of the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) is continued,
When it is determined as abnormal, the operation of the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) is stopped, and the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) is operated to recover the liquid phase refrigerant. A heat cycle apparatus, wherein a refrigerant condensation operation is performed, and the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) is operated again after the refrigerant condensation operation.
前記液体ポンプ(32、300)の冷媒流れ上流側部位に配置され、冷媒の圧力を前記制御手段(40)へ出力する上流冷媒圧力センサ(42)と、
前記液体ポンプ(32、300)の冷媒流れ下流側部位に配置され、冷媒の圧力を前記制御手段(40)へ出力する下流冷媒圧力センサ(43)とを備え、
前記制御手段(40)は、前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)運転時において、前記下流冷媒圧力センサ(43)の検出圧力値(P2)から前記上流冷媒圧力センサ(42)の検出圧力値(P1)を引いた値(P2−P1)が所定圧力値(P)よりも大きい場合には、前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転が正常とし、
前記下流冷媒圧力センサ(43)の検出圧力値(P2)から前記上流冷媒圧力センサ(42)の検出圧力値(P1)を引いた値(P2−P1)が前記所定圧力値(P)以下の場合には、前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転が異常と判定するようになっていることを特徴とする請求項22に記載の熱サイクル装置。
An upstream refrigerant pressure sensor (42) which is disposed in a refrigerant flow upstream portion of the liquid pump (32, 300) and outputs the pressure of the refrigerant to the control means (40);
A downstream refrigerant pressure sensor (43) disposed at a downstream side of the refrigerant flow of the liquid pump (32, 300) and outputting a refrigerant pressure to the control means (40);
The control means (40) is configured to detect the upstream refrigerant pressure sensor (42) from the detected pressure value (P2) of the downstream refrigerant pressure sensor (43) during the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) operation. When the value (P2-P1) obtained by subtracting the detected pressure value (P1) is greater than the predetermined pressure value (P), the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) is operated normally.
A value (P2-P1) obtained by subtracting the detected pressure value (P1) of the upstream refrigerant pressure sensor (42) from the detected pressure value (P2) of the downstream refrigerant pressure sensor (43) is equal to or less than the predetermined pressure value (P). In the case, the operation of the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) is determined to be abnormal.
前記制御手段(40)は、前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)運転時において、前記液体ポンプ(32、300)の仕事量が所定仕事量より大きい場合には、前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転が正常とし、
前記液体ポンプ(32、300)の仕事量が所定仕事量以下の場合には、前記ランキンサイクル(10、11、30、32、300)の運転が異常と判定するようになっていることを特徴とする請求項22に記載の熱サイクル装置。
When the work of the liquid pump (32, 300) is larger than a predetermined work during operation of the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300), the control means (40) (10, 11, 30, 32, 300) is normal,
When the work of the liquid pump (32, 300) is less than or equal to a predetermined work, the operation of the Rankine cycle (10, 11, 30, 32, 300) is determined to be abnormal. The heat cycle apparatus according to claim 22.
前記液体ポンプは、電気により作動する電動液体ポンプ(32)であり、
前記仕事量は、前記電動液体ポンプ(32)が消費する電力量であることを特徴とする請求項24に記載の熱サイクル装置。
The liquid pump is an electric liquid pump (32) operated by electricity,
The thermal cycle apparatus according to claim 24, wherein the work amount is an amount of electric power consumed by the electric liquid pump (32).
前記膨張機は、前記冷凍サイクル(10、11、13、14)において前記気相冷媒を圧縮する圧縮機の機能を有する可逆回転機械(10)であり、
前記可逆回転機械(10)は、前記液体ポンプ(32、300)と一体構造として構成されており、
前記液体ポンプ(32、300)は、前記冷凍サイクル(10、11、13、14)の運転時に、前記可逆回転機械(10)に吸入される気相冷媒により冷却されるようになっていることを特徴とする請求項21ないし25のいずれか1つに記載の熱サイクル装置。
The expander is a reversible rotating machine (10) having a compressor function of compressing the gas-phase refrigerant in the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14),
The reversible rotating machine (10) is configured as an integral structure with the liquid pump (32, 300),
The liquid pump (32, 300) is cooled by a gas phase refrigerant sucked into the reversible rotating machine (10) when the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) is operated. The thermal cycle device according to any one of claims 21 to 25, wherein:
前記冷凍サイクル(10、11、13、14)により空調された空気を送風する送風手段(14a)と、
前記冷凍サイクルの運転を要求する運転要求手段(41)とを備え、
前記制御手段(40)は、前記冷媒凝縮運転を行う場合に、前記運転要求手段(41)によって前記冷凍サイクル(10、11、13、14)の運転が要求されていないときは、前記送風手段(14a)を作動させないで前記冷媒凝縮運転を行うようになっていることを特徴とする請求項21ないし26のいずれか1つに記載の熱サイクル装置。
A blowing means (14a) for blowing air conditioned by the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14);
Operation request means (41) for requesting operation of the refrigeration cycle,
When the refrigerant condensing operation is performed, the control means (40), when the operation requesting means (41) does not require the operation of the refrigeration cycle (10, 11, 13, 14), the air blowing means. The heat cycle apparatus according to any one of claims 21 to 26, wherein the refrigerant condensing operation is performed without operating (14a).
前記凝縮器(11)は、外気と冷媒を熱交換することで前記気相冷媒を凝縮する熱交換器であって、
前記外気の温度を測定する外気温センサ(45)を備え、
前記制御手段(40)は、前記冷媒凝縮運転を継続する継続時間(T21)を決定するようになっており、
前記継続時間(T21)は、前記外気温によって決定される時間であることを特徴とする請求項21ないし27のいずれか1つに記載の熱サイクル装置。
The condenser (11) is a heat exchanger that condenses the gas-phase refrigerant by exchanging heat between the outside air and the refrigerant,
An outside air temperature sensor (45) for measuring the temperature of the outside air;
The control means (40) is adapted to determine a duration (T21) for continuing the refrigerant condensation operation,
The thermal cycle device according to any one of claims 21 to 27, wherein the duration (T21) is a time determined by the outside air temperature.
前記液体ポンプ(32、300)内部の冷媒の温度と相関を有する物理量を測定するセンサ(46、47)を備え、
前記制御手段(40)は、前記冷媒凝縮運転を継続する継続時間を決定するようになっており、
前記継続時間は、前記冷媒凝縮運転を開始してから前記センサ(46、47)の測定した物理値が前記冷媒ポンプ(32)内部の前記冷媒の温度が過冷却状態となっていることを示す値になるまでの時間であることを特徴とする請求項21ないし27のいずれか1つに記載の熱サイクル装置。
A sensor (46, 47) for measuring a physical quantity having a correlation with the temperature of the refrigerant inside the liquid pump (32, 300);
The control means (40) is adapted to determine a duration for which the refrigerant condensation operation is continued,
The duration indicates that the physical value measured by the sensors (46, 47) after the refrigerant condensing operation is started indicates that the temperature of the refrigerant inside the refrigerant pump (32) is in an overcooled state. The heat cycle apparatus according to any one of claims 21 to 27, wherein the time is a time until the value is reached.
前記凝縮器(11)は、外気と冷媒を熱交換することで前記気相冷媒を凝縮する熱交換器であって、
前記外気の温度を測定する外気温センサ(45)と、
前記液体ポンプ(32、300)内部の冷媒の温度と相関を有する物理量を測定するセンサ(46、47)とを備え、
前記制御手段(40)は、前記外気温によって前記冷媒ポンプ(32、300)内部の冷媒の温度が過冷却状態となる温度を決定し、さらに、前記冷媒凝縮運転を継続する継続時間を決定するようになっており、
前記継続時間は、前記冷媒凝縮運転を開始してから前記センサ(46、47)の測定した物理値が前記冷媒ポンプ(32)内部の冷媒の温度が過冷却状態となっていることを示す値になるまでの時間であることを特徴とする請求項21ないし27のいずれか1つに記載の熱サイクル装置。
The condenser (11) is a heat exchanger that condenses the gas-phase refrigerant by exchanging heat between the outside air and the refrigerant,
An outside air temperature sensor (45) for measuring the temperature of the outside air;
A sensor (46, 47) for measuring a physical quantity having a correlation with the temperature of the refrigerant inside the liquid pump (32, 300),
The control means (40) determines a temperature at which the temperature of the refrigerant inside the refrigerant pump (32, 300) becomes a supercooled state according to the outside air temperature, and further determines a duration for continuing the refrigerant condensation operation. And
The duration is a value indicating that the physical value measured by the sensors (46, 47) after starting the refrigerant condensation operation indicates that the refrigerant temperature in the refrigerant pump (32) is in an overcooled state. The heat cycle apparatus according to any one of claims 21 to 27, wherein the heat cycle apparatus is time until
前記物理量を測定するセンサは、前記冷媒ポンプのハウジングの温度を測定する温度センサ(46)であることを特徴とする請求項29または30に記載の熱サイクル装置。 The thermal cycle device according to claim 29 or 30, wherein the sensor for measuring the physical quantity is a temperature sensor (46) for measuring a temperature of a housing of the refrigerant pump. 前記冷凍サイクル(10、11、13、14)は、低圧冷媒を空気と熱交換させて前記低圧冷媒を蒸発させる蒸発器(14)を備え、
前記物理量を測定するセンサは、前記蒸発器(14)通過直後の空気の温度を測定する温度センサ(47)であることを特徴とする請求項29または30に記載の熱サイクル装置。

The refrigeration cycle (10, 11, 13, 14) includes an evaporator (14) for exchanging heat of the low-pressure refrigerant with air to evaporate the low-pressure refrigerant,
The thermal cycle device according to claim 29 or 30, wherein the sensor for measuring the physical quantity is a temperature sensor (47) for measuring the temperature of air immediately after passing through the evaporator (14).

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