JP2013044239A - Exhaust heat recovery system for vehicle - Google Patents
Exhaust heat recovery system for vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013044239A JP2013044239A JP2011180525A JP2011180525A JP2013044239A JP 2013044239 A JP2013044239 A JP 2013044239A JP 2011180525 A JP2011180525 A JP 2011180525A JP 2011180525 A JP2011180525 A JP 2011180525A JP 2013044239 A JP2013044239 A JP 2013044239A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- working fluid
- exhaust heat
- vehicle
- capacitor
- flow path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
この発明は、車両用排熱回収装置に係り、特に、ランキンサイクルを利用した車両用排熱回収装置に関する。 The present invention relates to a vehicle exhaust heat recovery apparatus, and more particularly to a vehicle exhaust heat recovery apparatus using a Rankine cycle.
二酸化炭素(CO2)排出量削減という社会的な要請により、自動車などのエンジンを有する車両には燃費の向上が要求され、従来は単に排出していた車両から生成されるエネルギーを有効利用するための技術が開発されている。その中に、冷却水の熱や排気ガスの熱等のエンジンから排出される熱を発電機等の動力に変換するランキンサイクルを利用した排熱回収装置がある。そして、ランキンサイクルは、その作動流体である液相流体を等圧加熱して過熱蒸気を発生させるボイラと、過熱蒸気を断熱膨張させて動力を得る膨張機と、膨張機において膨張した蒸気を等圧冷却して液化するコンデンサと、液化した液相流体をボイラに送り出すポンプとから構成される。 Due to the social demand to reduce carbon dioxide (CO 2 ) emissions, vehicles with engines such as automobiles are required to improve fuel efficiency, and in order to effectively use energy generated from vehicles that were simply emitted in the past. Technology has been developed. Among them, there is an exhaust heat recovery device using a Rankine cycle that converts heat discharged from an engine such as heat of cooling water and heat of exhaust gas into power of a generator or the like. The Rankine cycle consists of a boiler that generates a superheated steam by heating a liquid fluid that is a working fluid at an equal pressure, an expander that obtains power by adiabatically expanding the superheated steam, and a steam that is expanded in the expander. The condenser is configured to be liquefied by pressure cooling and a pump for sending the liquefied liquid phase fluid to the boiler.
特許文献1には、このような従来の排熱回収装置として、ランキンサイクルと、エアコン用の冷凍サイクルとを備えるものが記載されている。この排熱回収装置では、ランキンサイクル及び冷凍サイクルの両方に、空冷式のコンデンサが設けられているが、送風方向に対してランキンサイクルのコンデンサが冷凍サイクルのコンデンサの前方に隣接して配置されている。
特許文献1に記載された排熱回収装置のように、送風方向に対してランキンサイクルのコンデンサが冷凍サイクルのコンデンサの前方に隣接して配置されている場合、あるいは両コンデンサが一体化されている場合には、ランキンサイクルが稼働していると、冷凍サイクルのコンデンサの放熱の妨げとなり、特にエアコンの冷房負荷が大きい場合には冷凍サイクルの冷房能力が不足してしまうといった問題点があった。
As in the exhaust heat recovery device described in
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、送風方向に対してランキンサイクルのコンデンサが冷凍サイクルのコンデンサの前方に隣接して配置されている場合、あるいは両コンデンサが一体化されている場合に、エアコンの冷房負荷が大きくなったときでも冷房能力の不足を防ぐことのできる車両用排熱回収装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem. When the Rankine cycle capacitor is disposed adjacent to the front of the refrigeration cycle capacitor in the air blowing direction, or both capacitors are integrated. It is an object of the present invention to provide a vehicle exhaust heat recovery device that can prevent a lack of cooling capacity even when the cooling load of an air conditioner increases.
この発明に係る車両用排熱回収装置は、車両のエンジンの排熱媒体によって第1作動流体を加熱する熱交換器と、熱交換器で加熱された第1作動流体を膨張させて機械的エネルギーを得る膨張機と、膨張機から吐出された第1作動流体を冷却媒体によって放熱部材を介して冷却する第1コンデンサと、第1コンデンサで冷却された第1作動流体を熱交換器に送るポンプとを有するランキンサイクルと、第2作動流体を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された第2作動流体を冷却媒体によって放熱部材を介して冷却する第2コンデンサと、第2コンデンサで冷却された第2作動流体を減圧する減圧装置と、減圧装置で減圧された第2作動流体を加熱する蒸発器とを有する、車両のエアコン用の冷凍サイクルと、エアコンの冷房負荷を検出する冷房負荷検出手段とを備える車両用排熱回収装置であって、第1コンデンサ及び第2コンデンサは、それぞれの放熱部材を共有するか、又は、冷却媒体の流れに対して第1コンデンサが第2コンデンサの前方に配置され、車両用排熱回収装置は、冷房負荷検出手段による検出値が、予め設定された閾値以上となったら、排熱媒体からランキンサイクルへの熱移動量を減少させる熱移動量制御手段をさらに備える。排熱媒体からランキンサイクルへの熱移動量を減少させることにより、冷却媒体による第1コンデンサでの冷却度合いが減少し、冷却媒体は主に第2コンデンサで第2作動流体を冷却できるようになる。 A vehicle exhaust heat recovery apparatus according to the present invention includes a heat exchanger that heats a first working fluid by an exhaust heat medium of a vehicle engine, and mechanical energy by expanding the first working fluid heated by the heat exchanger. A first condenser that cools the first working fluid discharged from the expander through a heat radiating member with a cooling medium, and a pump that sends the first working fluid cooled by the first condenser to the heat exchanger And a compressor that compresses the second working fluid, a second condenser that cools the second working fluid compressed by the compressor with a cooling medium through the heat dissipation member, and a second condenser that is cooled by the second condenser. A refrigeration cycle for a vehicle air conditioner having a decompression device for decompressing the second working fluid and an evaporator for heating the second working fluid decompressed by the decompression device, and a cooling for detecting a cooling load of the air conditioner. An exhaust heat recovery apparatus for a vehicle including a load detection unit, wherein the first capacitor and the second capacitor share the respective heat dissipating members, or the first capacitor is the second capacitor with respect to the flow of the cooling medium. Is disposed in front of the vehicle, and the vehicle exhaust heat recovery device reduces the amount of heat transfer from the exhaust heat medium to the Rankine cycle when the detection value by the cooling load detection means exceeds a preset threshold value. Control means is further provided. By reducing the amount of heat transfer from the exhaust heat medium to the Rankine cycle, the cooling degree of the first condenser by the cooling medium is reduced, and the cooling medium can cool the second working fluid mainly by the second condenser. .
熱移動量制御手段は、排熱媒体が熱交換器に流入するための排熱媒体本流路と、排熱媒体が熱交換器をバイパスするための排熱媒体バイパス流路と、排熱媒体本流路及び排熱媒体バイパス流路における排熱媒体の流れを制御する排熱媒体流制御手段とを備えてもよい。排熱媒体流制御手段は、排熱媒体が排熱媒体本流路及び排熱媒体バイパス流路のいずれか一方を流れるように切り替える排熱媒体流切替装置であってもよい。
熱移動量制御手段は、第1作動流体が熱交換器に流入するための第1作動流体本流路と、第1作動流体が熱交換器をバイパスするための第1作動流体バイパス流路と、第1作動流体本流路及び第1作動流体バイパス流路における第1作動流体の流れを制御する第1作動流体流制御手段とを備えてもよい。第1作動流体流制御手段は、第1作動流体が第1作動流体本流路及び第1作動流体バイパス流路のいずれか一方を流れるように切り替える第1作動流体流切替装置であってもよい。
熱移動量制御手段は、第1作動流体が前記ランキンサイクルを循環する流量を制御する第1作動流体循環流量制御装置であってもよい。
冷房負荷検出手段は、蒸発器から流出した第2作動流体の温度を検出する温度センサであってもよい。
第1コンデンサ及び第2コンデンサは、それぞれの放熱部材を共有し、エンジンの出力要求値を検出する出力要求値検出手段と、出力要求値検出手段による検出値が、予め設定された閾値以上となったら、第2作動流体が冷凍サイクルを循環する流量を制御する第2作動流体循環流量制御装置とを備えてもよい。出力要求値は、車両に設けられたアクセルの開度であり、出力要求値検出手段は、開度を検出するアクセル開度センサであってもよい。
The heat transfer amount control means includes a waste heat medium main passage for allowing the exhaust heat medium to flow into the heat exchanger, a waste heat medium bypass passage for allowing the waste heat medium to bypass the heat exchanger, and a waste heat medium main flow. An exhaust heat medium flow control means for controlling the flow of the exhaust heat medium in the passage and the exhaust heat medium bypass flow path may be provided. The exhaust heat medium flow control means may be an exhaust heat medium flow switching device that switches so that the exhaust heat medium flows through either the exhaust heat medium main flow path or the exhaust heat medium bypass flow path.
The heat transfer amount control means includes a first working fluid main channel for allowing the first working fluid to flow into the heat exchanger, a first working fluid bypass channel for allowing the first working fluid to bypass the heat exchanger, You may provide the 1st working fluid flow control means which controls the flow of the 1st working fluid in the 1st working fluid main channel and the 1st working fluid bypass channel. The first working fluid flow control means may be a first working fluid flow switching device that switches so that the first working fluid flows through one of the first working fluid main flow path and the first working fluid bypass flow path.
The heat transfer amount control means may be a first working fluid circulation flow rate control device that controls a flow rate of the first working fluid circulating through the Rankine cycle.
The cooling load detection means may be a temperature sensor that detects the temperature of the second working fluid that has flowed out of the evaporator.
The first capacitor and the second capacitor share the respective heat dissipating members, and the output request value detection means for detecting the engine output request value and the detection value by the output request value detection means are equal to or greater than a preset threshold value. Then, a second working fluid circulation flow rate control device that controls a flow rate of the second working fluid circulating in the refrigeration cycle may be provided. The requested output value may be an accelerator opening provided in the vehicle, and the requested output value detecting means may be an accelerator opening sensor that detects the opening.
この発明によれば、ランキンサイクル及びエアコン用の冷凍サイクルを備え、ランキンサイクルの第1コンデンサ及び冷凍サイクルの第2コンデンサは、それぞれの放熱部材を共有するか、又は、冷却媒体の流れに対して第1コンデンサが第2コンデンサの前方に配置された車両用排熱回収装置において、エアコンの冷房負荷が大きくなったときに、排熱媒体からランキンサイクルへの熱移動量を減少させることにより、冷却媒体による第1コンデンサでの冷却度合いが減少し、冷却媒体は主に第2コンデンサで第2作動流体を冷却できるようになるので、エアコンの冷房能力の要求が大きくなったときでも冷房能力の不足を防ぐことができる。 According to this invention, the Rankine cycle and the refrigeration cycle for the air conditioner are provided, and the first condenser of the Rankine cycle and the second condenser of the refrigeration cycle share the respective heat dissipating members or with respect to the flow of the cooling medium. In the vehicle exhaust heat recovery device in which the first capacitor is disposed in front of the second capacitor, when the cooling load of the air conditioner increases, the amount of heat transfer from the exhaust heat medium to the Rankine cycle is reduced, thereby cooling the vehicle. Since the cooling degree of the first condenser by the medium decreases and the cooling medium can cool the second working fluid mainly by the second condenser, the cooling capacity is insufficient even when the demand for the cooling capacity of the air conditioner increases. Can be prevented.
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
この実施の形態1に係る車両用排熱回収装置は、図1に示されるように、ランキンサイクル1と、車両のエアコン用の冷凍サイクル10とを備えている。
ランキンサイクル1は、ポンプ2と、熱交換器であるボイラ3と、膨張機4と、空冷式の第1コンデンサ5と、これらを順次環状に接続し第1作動流体である冷媒が循環する冷媒循環流路6とを備えている。冷凍サイクル10は、圧縮機11と、空冷式の第2コンデンサ12と、減圧装置である膨張弁13と、蒸発器14と、これらを順次環状に接続し第2作動流体である冷媒が循環する冷媒循環流路16とを備えている。ここで、ランキンサイクル1及び冷凍サイクル10を循環する冷媒はそれぞれ任意の冷媒であり、互いに同一の冷媒であっても異なる冷媒であってもよい。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, the vehicle exhaust heat recovery apparatus according to
Rankine
車両のエンジン20は、冷却水が循環する冷却水循環流路21を有している。冷却水循環流路21は、ランキンサイクル1を循環する冷媒と熱交換させるために冷却水をボイラ3に流入させる本流路22と、冷却水をボイラ3に流入させないでバイパスさせるためのバイパス流路23と、冷却水を本流路22及びバイパス流路23のいずれか一方に切り替えるための三方弁24とを備えている。ここで、冷却水は、エンジン20の排熱をランキンサイクル1に移動(入熱)させるための排熱媒体を構成し、三方弁24は、排熱媒体流切替装置を構成し、本流路22とバイパス流路23と三方弁24とは、ランキンサイクル1への熱(排熱)移動量を制御するための熱移動量制御手段を構成する。
The
冷凍サイクル10において、蒸発器14と圧縮機11との間には、蒸発器14から流出した冷媒の温度を検出するための温度センサ31が設けられている。第2コンデンサ12の冷却能力に変化がない条件でエアコンの冷房負荷が大きくなると蒸発器14から流出した冷媒の温度は高くなることから、この温度は、冷房負荷要求値を構成し、温度センサ31は、冷房負荷要求値検出手段を構成する。
In the
エンジン20が搭載された車両のアクセル32には、アクセル32のアクセル開度を検出するアクセル開度センサ33が設けられている。アクセル32を踏むほど、すなわちアクセル開度が大きくなるほど車両の出力要求が高まることから、アクセル開度は、エンジン20の出力要求値を構成し、アクセル開度センサ33は、出力要求値検出手段を構成する。
An accelerator opening sensor 33 that detects the accelerator opening of the
温度センサ31及びアクセル開度センサ33はそれぞれ、車両の制御装置であるECU30に電気的に接続されており、それぞれの検出値はECU30に伝送されるようになっている。ECU30には、蒸発器14から流出した冷媒の温度についての閾値と、アクセル32のアクセル開度についての閾値とを予め記憶する記憶部30aが内蔵されている。
Each of the
ECU30は、圧縮機11及び三方弁24とも電気的に接続されており、圧縮機11を駆動及び停止できると共に三方弁24を切り替えることができるようになっている。圧縮機11を停止すると、冷凍サイクル10を循環する冷媒の流量が0となることから、ECU30は、第2作動流体循環流量制御装置を構成する。
The
図2に示されるように、第1コンデンサ5及び第2コンデンサ12は、板状の複数の一体型冷媒管40と、隣り合う一体型冷媒管40,40間に設けられた放熱フィン50とから構成されている。一体型冷媒管40の内部には、ランキンサイクル1(図1参照)を循環する冷媒が流通する複数の冷媒管41と、冷凍サイクル10(図1参照)を循環する冷媒が流通する複数の冷媒管42とが形成されている。放熱フィン50は、金属製の単板を、冷媒管41,42の長手方向(図2の紙面に垂直な方向)に向かって波型に折り曲げて形成されており、図3に示されるように、波型の形状の山部分50a及び谷部分50bが、隣り合う一体型冷媒管40,40のそれぞれに接するように設けられている。放熱フィン50と隣り合う一体型冷媒管40,40とは、冷媒管41,42(図2参照)の長手方向に対して垂直な方向(図2の矢印Aの方向)に向かって延びる複数の空洞51が形成されており、この空洞51内を空気が流通する際に、冷媒管41,42のそれぞれを流通する冷媒の熱が一体型冷媒管40及び放熱フィン50を介して空気へ放熱されることにより、冷媒が冷却される。ここで、冷媒の熱が一体型冷媒管40及び放熱フィン50を介して空気へ放熱されることから、これらは放熱部材を構成し、第1コンデンサ5及び第2コンデンサ12は、放熱部材を共有していることになる。また、空洞51内を流通する空気は、冷媒管41,42のそれぞれを流通する冷媒を冷却するための冷却媒体を構成する。
As shown in FIG. 2, the
次に、この実施の形態1に係る車両用排熱回収装置の動作を図1に基づいて説明する。
まず、エンジン20の稼働中において、温度センサ31による検出値及びアクセル開度センサ33の検出値がそれぞれ、記憶部30aに予め記憶された閾値よりも小さい場合の動作を説明する。この場合、冷却水循環流路21を循環する冷却水は、三方弁24によって本流路22を流通するようになっている。
Next, the operation of the vehicle exhaust heat recovery apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
First, the operation when the detected value by the
ランキンサイクル1において、ポンプ2から吐出された冷媒は、ボイラ3に流入する。ボイラ3に流入した冷媒は、本流路22を流通する冷却水と熱交換することにより、加熱されてガスとなる。これにより、エンジン20の排熱がランキンサイクル1に入熱される。ボイラ3から流出した冷媒ガスは、膨張機4に吸引されて膨張機4を駆動する。膨張機4によって膨張された冷媒は、第1コンデンサ5で冷却凝縮され、再びポンプ2に吸引されることで、ランキンサイクル1を循環する。膨張機4で発生した動力によって、図示しない発電機が駆動されて発電が行われる。
In the
車両のエアコンが使用されている場合、圧縮機11によって圧縮された冷媒ガスは、第2コンデンサ12で冷却凝縮される。第2コンデンサ12から流出した液体の冷媒は、膨張弁13によって減圧された後、蒸発器14において、車内へ向かう空気と熱交換されることによって加熱されて冷媒ガスとなり、再び圧縮機11に吸引されることで、冷凍サイクル10を循環する。熱交換された空気は冷気として車内に供給される。
When the vehicle air conditioner is used, the refrigerant gas compressed by the compressor 11 is cooled and condensed by the second condenser 12. The liquid refrigerant flowing out of the second condenser 12 is decompressed by the expansion valve 13 and then heated in the
車両の走行中、エアコンの冷房負荷が上昇すると、温度センサ31の検出値が上昇する。この場合、第2コンデンサ12における冷却能力を上昇させる必要があるが、第1コンデンサ5及び第2コンデンサ12はそれぞれ放熱部材を共有しているので、冷凍サイクル10を循環する冷媒だけでなくランキンサイクル1を循環する冷媒も同程度に冷却される。このため、ランキンサイクル1が稼働していると、第2コンデンサ12における冷却が不十分となる。
When the cooling load of the air conditioner increases while the vehicle is traveling, the detection value of the
そこで、温度センサ31の検出値が、記憶部30aに予め記憶された閾値以上となったら、ECU30は、三方弁24を切り替えて、冷却水循環流路21を循環する冷却水がバイパス流路23を流通するようにする。これにより、冷却水がボイラ3に流入しなくなるので、ランキンサイクル1を循環する冷媒がボイラ3において冷却水により加熱されなくなる。すなわち、エンジン20の排熱のランキンサイクル1への入熱が抑えられる。
Therefore, when the detected value of the
すると、第1コンデンサ5に流入する冷媒の温度が低くなるので、第1コンデンサでの冷却度合いが減少し、冷却媒体である空気は主に、第2コンデンサ12において、冷凍サイクル10を循環する冷媒を冷却するようになる。これにより、蒸発器14に流入する冷媒のエンタルピーが小さくなるので、エアコンの冷房能力が上昇する。その後、温度センサ31の検出値が閾値よりも低くなったら、ECU30は三方弁24を切り替えて、ランキンサイクル1を再起動する。尚、記憶部30aに予め記憶された閾値を、上限閾値及び下限閾値の2つとし、上限閾値は、上記の閾値と同じ役割を果たし、下限閾値を、ランキンサイクル1を再起動する基準としてもよい。
Then, since the temperature of the refrigerant flowing into the
一方、車両の走行中、エンジン20の出力が上昇すると、エンジンの排熱量も大きくなるので、ランキンサイクル1が回生する出力も大きくなる。しかし、ランキンサイクル1の大きさは不変であるので、凝縮圧が上昇し、ランキンサイクル1の熱効率が低下してしまう。そこで、アクセル開度センサ33による検出値が、記憶部30aに予め記憶された閾値以上となったら、ECU30は圧縮機11を停止する。すると、車両のエアコンが停止し、第2コンデンサ12での冷却度合いが減少するので、冷却媒体である空気は主に、第1コンデンサ5において、ランキンサイクル1を循環する冷媒を冷却するようになる。これにより、ランキンサイクル1の熱効率の低下が抑えられる。その後、アクセル開度センサ33による検出値が閾値を下回ったら、ECU30は再び圧縮機11を起動させる。
On the other hand, when the output of the
このように、温度センサ31の検出値が、記憶部30aに予め記憶された閾値以上となったら、ECU30は三方弁24を切り替えて、冷却水循環流路21を循環する冷却水がバイパス流路23を流通するようにすることによってランキンサイクル1への排熱の移動を抑えることにより、空気による第1コンデンサ5での冷却度合いが減少し、空気は主に第2コンデンサ12で、冷凍サイクル10を循環する冷媒を冷却できるようになるので、エアコンの冷房能力の要求が大きくなったときでも冷房能力の低下を防ぐことができる。
Thus, when the detected value of the
実施の形態1では、排熱媒体流切替装置は、冷却水を本流路22及びバイパス流路23のいずれか一方に切り替えるための三方弁24であったが、この形態に限定するものではない。例えば、バイパス流路23に流量調整弁を設け、本流路22及びバイパス流路23のそれぞれを流通する冷却水の流量を調整するようにしてもよい。この場合、熱移動量制御手段は、本流路22と、バイパス流路23と、この流量調整弁とから構成される。
In the first embodiment, the exhaust heat medium flow switching device is the three-
実施の形態1では、アクセル開度センサ33による検出値が閾値以上となったら、ECU30は圧縮機11を停止していたが、この形態に限定するものではない。例えば、圧縮機11を斜板式圧縮機のような可変容量式の圧縮機とし、ECU30が圧縮機11の容量を変更するようにしてもよい。この場合、冷凍サイクル10を循環する冷媒の流量が0になるのではなく、任意の流量に調整することが可能である。
In the first embodiment, the
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2に係る車両用排熱回収装置について説明する。尚、以下の実施の形態において、図1〜3の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この発明の実施の形態2に係る車両用排熱回収装置は、実施の形態1に対して、第1コンデンサ5及び第2コンデンサ12を別体としたものである。
Next, a vehicle exhaust heat recovery device according to
The vehicle exhaust heat recovery apparatus according to the second embodiment of the present invention is different from the first embodiment in that the
図4に示されるように、空冷式のコンデンサである第1コンデンサ5及び第2コンデンサ12はそれぞれ別体である。図5に示されるように、第1コンデンサ5及び第2コンデンサ12はそれぞれ、複数の冷媒管41のみが形成された複数の一体型冷媒管40’及び複数の冷媒管42のみが形成された複数の一体型冷媒管40”を備えており、隣り合う一体型冷媒管40’,40’間と、隣り合う一体型冷媒管40”,40”間とにはそれぞれ、図2及び3に示されたものと同様の放熱フィン50が設けられている。すなわち、実施の形態2において、第1コンデンサ5及び第2コンデンサ12は、放熱部材を共有していない。冷却媒体である空気の流れに対して、第1コンデンサ5は、第2コンデンサ12の前方に配置されている。
As shown in FIG. 4, the
図4に示されるように、その他の構成については、アクセル開度センサ33が設けられていない点と、アクセル開度センサ33による検出値に基づいて圧縮機11を起動及び停止するようになっていない点とを除いて、実施の形態1と同様である。
As shown in FIG. 4, for other configurations, the compressor 11 is started and stopped based on the point that the accelerator opening sensor 33 is not provided and the detected value by the accelerator opening sensor 33. It is the same as that of
実施の形態2において、空気の流れに対して第1コンデンサ5が第2コンデンサ12の前方に配置されているので、空気は、第1コンデンサ5において、ランキンサイクル1を循環する冷媒を冷却した後、第2コンデンサ12において、冷凍サイクル10を循環する冷媒を冷却する。このため、ランキンサイクル1が稼働していると、第2コンデンサ12における冷媒の冷却能力は、第1コンデンサ5における冷媒の冷却能力よりも小さくなる。
In the second embodiment, since the
実施の形態1と同様の動作により、車両の走行中にエアコンの冷房負荷が上昇すると、温度センサ31の検出値が上昇する。この場合、第2コンデンサ12における冷却能力を上昇させる必要があるが、第1コンデンサ5よりも第2コンデンサ12のほうが冷媒の冷却能力が小さいので、ランキンサイクル1が稼働していると、第2コンデンサ12における冷却が不十分となる。そこで、実施の形態1と同様に、温度センサ31の検出値が閾値以上となったら、ECU30は三方弁24を切り替えて、エンジン20の排熱のランキンサイクル1への入熱を抑えることにより、冷却媒体である空気は主に、第2コンデンサ12において、冷凍サイクル10を循環する冷媒を冷却するようになる。これにより、蒸発器14に流入する冷媒の温度が低くなり、エアコンの冷房能力が上昇するので、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
If the cooling load of the air conditioner increases while the vehicle is traveling, the detected value of the
実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3に係る車両用排熱回収装置について説明する。
この発明の実施の形態3に係る車両用排熱回収装置は、実施の形態1に対して、冷却水循環流路21を循環する冷却水からランキンサイクルへ1の熱移動量を制御するための熱移動量制御手段の形態を変更したものである。
Next, a vehicle exhaust heat recovery device according to
The vehicle exhaust heat recovery device according to
図6に示されるように、ランキンサイクル1において、冷媒循環流路6は、冷媒をボイラ3に流入させる本流路62と、冷媒をボイラ3に流入させないでバイパスさせるためのバイパス流路63と、冷媒を本流路62及びバイパス流路63のいずれか一方に切り替えるための三方弁64とを備えている。ECU30は、三方弁64と電気的に接続されており、三方弁64を切り替えることができるようになっている。ここで、三方弁64は、第1作動流体流切替装置を構成し、本流路62とバイパス流路63と三方弁64とは、ランキンサイクル1への熱(排熱)移動量を制御するための熱移動量制御手段を構成する。
その他の構成は、冷却水循環流路21を循環する冷却水がボイラ3をバイパスするための構成がない点を除いて、実施の形態1と同じである。
As shown in FIG. 6, in the
Other configurations are the same as those in the first embodiment except that there is no configuration for the cooling water circulating in the cooling
実施の形態1と同様の動作により、車両の走行中にエアコンの冷房負荷が上昇すると、温度センサ31の検出値が上昇する。この検出値が、記憶部30aに予め記憶された閾値以上となったら、ECU30は、三方弁64を切り替えて、冷媒がバイパス流路63を流通するようにする。これにより、冷媒がボイラ3に流入しなくなるので、ランキンサイクル1を循環する冷媒がボイラ3において冷却水により加熱されなくなる。すなわち、エンジン20の排熱のランキンサイクル1への入熱が抑えられる。その結果、実施の形態1と同様に、冷却媒体である空気は主に、第2コンデンサ12において、冷凍サイクル10を循環する冷媒を冷却するようになり、蒸発器14に流入する冷媒の温度が低くなるので、エアコンの冷房能力が上昇する。従って、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。尚、車両の走行中にエンジン20の出力が上昇した場合の動作は、実施の形態1と同じである。
If the cooling load of the air conditioner increases while the vehicle is traveling, the detected value of the
実施の形態3では、第1作動流体流切替装置は、冷媒を本流路62及びバイパス流路63のいずれか一方に切り替えるための三方弁64あったが、この形態に限定するものではない。例えば、バイパス流路63に流量調整弁を設け、本流路62及びバイパス流路63のそれぞれを流通する冷媒の流量を調整するようにしてもよい。この場合、熱移動量制御手段は、本流路62と、バイパス流路63と、この流量調整弁とから構成される。
In the third embodiment, the first working fluid flow switching device is the three-way valve 64 for switching the refrigerant to one of the
実施の形態4.
次に、この発明の実施の形態4に係る車両用排熱回収装置について説明する。
この発明の実施の形態4に係る車両用排熱回収装置は、実施の形態1に対して、冷却水循環流路21を循環する冷却水からランキンサイクルへ1の熱移動量を制御するための熱移動量制御手段の形態を変更したものである。
Next, a vehicle exhaust heat recovery device according to
The vehicle exhaust heat recovery apparatus according to
図7に示されるように、ECU30は、ポンプ2と電気的に接続されており、ポンプ2の回転数を制御可能になっている。ポンプ2の回転数を変えると、ランキンサイクル1を循環する冷媒の流量が変化するので、ECU30は、第1作動流体循環流量制御装置を構成する。その他の構成は、冷却水循環流路21を循環する冷却水がボイラ3をバイパスするための構成がない点を除いて、実施の形態1と同じである。
As shown in FIG. 7, the
実施の形態1と同様の動作により、車両の走行中にエアコンの冷房負荷が上昇すると、温度センサ31の検出値が上昇する。この検出値が、記憶部30aに予め記憶された閾値以上となったら、ECU30は、ポンプ2の回転数を低下させて、ランキンサイクル1を循環する冷媒の流量を低下させる。これにより、ボイラ3における冷媒と冷却水との熱交換効率が低下するので、エンジン20の排熱のランキンサイクル1への入熱量が小さくなる。その結果、冷却媒体である空気は、第1コンデンサ5での冷却度合いが減少し、第2コンデンサ12での冷却度合いが大きくなる。すると、蒸発器14に流入する冷媒の温度が低くなるので、エアコンの冷房能力が上昇する。従って、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。尚、車両の走行中にエンジン20の出力が上昇した場合の動作は、実施の形態1と同じである。
If the cooling load of the air conditioner increases while the vehicle is traveling, the detected value of the
実施の形態4では、ECU30はポンプ2の回転数を制御可能であるが、この形態に限定するものではない。ECU30は、ポンプ2を停止するか駆動するかのオンオフ制御により、冷却水循環流路21を循環する冷却水からランキンサイクルへ1の熱移動量を制御してもよい。
In the fourth embodiment, the
実施の形態1〜4では、エンジン20(図1等参照)の排熱をランキンサイクル1に移動させるための排熱媒体として冷却水を利用したが、この形態に限定するものではない。エンジン20から排出される排気ガスを排熱媒体として利用することもできる。この場合、排気ガスが流通する排気管の一部がボイラ3(図1等参照)を通る構成となる。
In the first to fourth embodiments, the cooling water is used as the exhaust heat medium for moving the exhaust heat of the engine 20 (see FIG. 1 and the like) to the
1 ランキンサイクル、2 ポンプ、3 ボイラ(熱交換器)、4 膨張機、5 第1コンデンサ、10 冷凍サイクル、11 圧縮機、12 第2コンデンサ、13 膨張弁(減圧装置)、14 蒸発器、20 エンジン、22 本流路(排熱媒体本流路)、23 バイパス流路(排熱媒体バイパス流路)、24 三方弁(排熱媒体流切替装置)、30 ECU(第1作動流体循環流量制御装置,第2作動流体循環流量制御装置)、31 温度センサ(冷房負荷検出手段)、33 アクセル開度センサ(出力要求値検出手段)、40 一体型冷媒管(放熱部材)、50 放熱フィン(放熱部材)、62 本流路(第1作動流体本流路)、63 バイパス流路(第1作動流体バイパス流路)、64 三方弁(第1作動流体流切替装置)。 1 Rankine cycle, 2 pump, 3 boiler (heat exchanger), 4 expander, 5 first condenser, 10 refrigeration cycle, 11 compressor, 12 second condenser, 13 expansion valve (decompression device), 14 evaporator, 20 Engine, 22 main flow paths (exhaust heat medium main flow path), 23 bypass flow path (exhaust heat medium bypass flow path), 24 three-way valve (exhaust heat medium flow switching device), 30 ECU (first working fluid circulation flow control device, (Second working fluid circulation flow control device), 31 temperature sensor (cooling load detection means), 33 accelerator opening sensor (output required value detection means), 40 integrated refrigerant pipe (heat radiation member), 50 heat radiation fin (heat radiation member) 62 main flow path (first working fluid main flow path), 63 bypass flow path (first working fluid bypass flow path), 64 three-way valve (first working fluid flow switching device).
Claims (9)
第2作動流体を圧縮する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された第2作動流体を前記冷却媒体によって放熱部材を介して冷却する第2コンデンサと、該第2コンデンサで冷却された第2作動流体を減圧する減圧装置と、該減圧装置で減圧された第2作動流体を加熱する蒸発器とを有する、前記車両のエアコン用の冷凍サイクルと、
前記エアコンの冷房負荷を検出する冷房負荷検出手段と
を備える車両用排熱回収装置であって、
前記第1コンデンサ及び前記第2コンデンサは、それぞれの放熱部材を共有するか、又は、前記冷却媒体の流れに対して前記第1コンデンサが前記第2コンデンサの前方に配置され、
前記車両用排熱回収装置は、該冷房負荷検出手段による検出値が、予め設定された閾値以上となったら、前記排熱媒体から前記ランキンサイクルへの熱移動量を減少させる熱移動量制御手段をさらに備える車両用排熱回収装置。 A heat exchanger that heats a first working fluid by a waste heat medium of a vehicle engine, an expander that expands the first working fluid heated by the heat exchanger to obtain mechanical energy, and a discharge from the expander A Rankine cycle having a first condenser that cools the first working fluid cooled by a cooling medium through a heat dissipation member, and a pump that sends the first working fluid cooled by the first condenser to the heat exchanger;
A compressor that compresses the second working fluid, a second capacitor that cools the second working fluid compressed by the compressor through the heat dissipation member by the cooling medium, and a second operation that is cooled by the second capacitor A refrigeration cycle for an air conditioner of the vehicle, comprising: a decompression device that decompresses the fluid; and an evaporator that heats the second working fluid decompressed by the decompression device;
A vehicle exhaust heat recovery device comprising cooling load detection means for detecting a cooling load of the air conditioner,
The first capacitor and the second capacitor share the respective heat dissipating members, or the first capacitor is disposed in front of the second capacitor with respect to the flow of the cooling medium,
The vehicle exhaust heat recovery device has a heat transfer amount control means for reducing a heat transfer amount from the exhaust heat medium to the Rankine cycle when a detection value by the cooling load detection means is equal to or greater than a preset threshold value. An exhaust heat recovery device for a vehicle further comprising:
前記排熱媒体が前記熱交換器に流入するための排熱媒体本流路と、
前記排熱媒体が前記熱交換器をバイパスするための排熱媒体バイパス流路と、
前記排熱媒体本流路及び前記排熱媒体バイパス流路における前記排熱媒体の流れを制御する排熱媒体流制御手段と
を備える、請求項1に記載の車両用排熱回収装置。 The heat transfer amount control means includes
An exhaust heat medium main flow path for allowing the exhaust heat medium to flow into the heat exchanger;
An exhaust heat medium bypass flow path for the exhaust heat medium to bypass the heat exchanger;
The vehicle exhaust heat recovery device according to claim 1, further comprising: an exhaust heat medium flow control unit configured to control a flow of the exhaust heat medium in the exhaust heat medium main flow path and the exhaust heat medium bypass flow path.
前記第1作動流体が前記熱交換器に流入するための第1作動流体本流路と、
前記第1作動流体が前記熱交換器をバイパスするための第1作動流体バイパス流路と、
前記第1作動流体本流路及び前記第1作動流体バイパス流路における前記第1作動流体の流れを制御する第1作動流体流制御手段と
を備える、請求項1に記載の車両用排熱回収装置。 The heat transfer amount control means includes
A first working fluid main flow path for the first working fluid to flow into the heat exchanger;
A first working fluid bypass passage for the first working fluid to bypass the heat exchanger;
2. The vehicle exhaust heat recovery device according to claim 1, further comprising: a first working fluid flow control unit configured to control a flow of the first working fluid in the first working fluid main flow path and the first working fluid bypass flow path. .
前記エンジンの出力要求値を検出する出力要求値検出手段と、
該出力要求値検出手段による検出値が、予め設定された閾値以上となったら、前記第2作動流体が前記冷凍サイクルを循環する流量を制御する第2作動流体循環流量制御装置と
を備える、請求項1〜7のいずれか一項に記載の車両用排熱回収装置。 The first capacitor and the second capacitor share a heat dissipation member,
Output request value detection means for detecting the output request value of the engine;
And a second working fluid circulation flow rate control device for controlling a flow rate at which the second working fluid circulates in the refrigeration cycle when a detected value by the output request value detecting means is equal to or greater than a preset threshold value. Item 8. The vehicle exhaust heat recovery device according to any one of Items 1 to 7.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011180525A JP2013044239A (en) | 2011-08-22 | 2011-08-22 | Exhaust heat recovery system for vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011180525A JP2013044239A (en) | 2011-08-22 | 2011-08-22 | Exhaust heat recovery system for vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013044239A true JP2013044239A (en) | 2013-03-04 |
Family
ID=48008343
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011180525A Withdrawn JP2013044239A (en) | 2011-08-22 | 2011-08-22 | Exhaust heat recovery system for vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013044239A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101508162B1 (en) | 2013-09-09 | 2015-04-07 | 한국해양과학기술원 | Organic Rankine Cycle System Using Waste Heat Recovery for Ship |
FR3030702A1 (en) * | 2014-12-17 | 2016-06-24 | Valeo Systemes Thermiques | THERMAL MANAGEMENT CIRCUIT OF A MOTOR VEHICLE AND ASSOCIATED STEERING METHOD |
CN109203917A (en) * | 2018-09-12 | 2019-01-15 | 浙江吉利控股集团有限公司 | The riding automobile-used heat circulating system of one kind and passenger car |
-
2011
- 2011-08-22 JP JP2011180525A patent/JP2013044239A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101508162B1 (en) | 2013-09-09 | 2015-04-07 | 한국해양과학기술원 | Organic Rankine Cycle System Using Waste Heat Recovery for Ship |
FR3030702A1 (en) * | 2014-12-17 | 2016-06-24 | Valeo Systemes Thermiques | THERMAL MANAGEMENT CIRCUIT OF A MOTOR VEHICLE AND ASSOCIATED STEERING METHOD |
CN109203917A (en) * | 2018-09-12 | 2019-01-15 | 浙江吉利控股集团有限公司 | The riding automobile-used heat circulating system of one kind and passenger car |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6973446B2 (en) | In-vehicle temperature control device | |
JP4311115B2 (en) | Air conditioner | |
JP6852642B2 (en) | Heat pump cycle | |
JP2010260449A (en) | Air conditioner for vehicle | |
JP5621721B2 (en) | Rankine cycle | |
JP2011084102A (en) | Cooling device for vehicle | |
JP2005240740A (en) | Exhaust heat recovering system for vehicle | |
JP2012184697A (en) | Exhaust heat recovery device for vehicle | |
JP5896817B2 (en) | Cooling power generation system | |
JP2010188949A (en) | Vehicle having waste heat recovery system mounted thereon | |
JP2021054279A (en) | Cooling system | |
JP2015218939A (en) | Refrigeration cycle device | |
US20190383232A1 (en) | Gas engine driven heat pump system with generator | |
JP2008127017A (en) | Combination of cooling circuit and rankine circuit for air-conditioning vehicle interior | |
JP2009204204A (en) | Waste heat regeneration system | |
JP6361395B2 (en) | Air conditioning system for vehicles | |
JP6398507B2 (en) | Vehicle cooling system | |
JP2013044239A (en) | Exhaust heat recovery system for vehicle | |
WO2021014943A1 (en) | Refrigeration cycle device | |
JP2002115504A (en) | Rankine cycle device | |
WO2013002018A1 (en) | Rankine cycle | |
JP2005325746A (en) | Exhaust heat recovery system for vehicle | |
JP2018013260A (en) | Cooling device, vehicle, and gas heat pump air conditioner | |
JP2012011932A (en) | Liquid circulating system for vehicle | |
JP5571978B2 (en) | Heat pump system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20141104 |