JP2021008870A - Heat cycle system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱サイクルシステムに関する。より詳しくは、内燃機関の冷却回路と、ランキンサイクル回路と、を備える熱サイクルシステムに関する。 The present invention relates to a thermal cycle system. More specifically, the present invention relates to a thermal cycle system including a cooling circuit of an internal combustion engine and a Rankine cycle circuit.
近年、ランキンサイクルを利用して、車両の内燃機関の廃熱から機械エネルギや電気エネルギを取り出す廃熱回収システムの開発が進められている。このような廃熱回生システムにおいて、廃熱からエネルギを取り出すランキンサイクルは、作動媒体を圧送するポンプと、作動媒体と内燃機関の冷却水と熱交換可能な熱交換器と、熱交換器によって加熱された作動媒体を膨張させることにより機械エネルギや電気エネルギを発生する膨張機と、膨張機によって膨張された作動媒体を凝縮させるコンデンサと、を備えるランキンサイクル回路によって実現される(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, the development of a waste heat recovery system that extracts mechanical energy and electrical energy from the waste heat of an internal combustion engine of a vehicle by using the Rankine cycle has been promoted. In such a waste heat regeneration system, the Rankine cycle that extracts energy from waste heat is heated by a pump that pumps the working medium, a heat exchanger that can exchange heat between the working medium and the cooling water of the internal combustion engine, and a heat exchanger. It is realized by a Rankine cycle circuit including an expander that generates mechanical energy and electrical energy by expanding the working medium, and a capacitor that condenses the working medium expanded by the expander (for example, Patent Document 1). reference).
ところで駆動力発生源として内燃機関の他、電動機を備える所謂ハイブリッド車両には、電動機に電力を供給するバッテリを好ましい温度に維持するバッテリ温調システムが搭載される。しかしながらこのようなバッテリ温調システムを、上述のように内燃機関の冷却水と熱交換可能なランキンサイクル回路と別に構築しようとすると、バッテリを加温するヒータやバッテリを冷却する冷却回路等が必要になり、車両全体の部品点数、重量、及びコスト等が増加するおそれがある。 By the way, in addition to an internal combustion engine as a driving force generation source, a so-called hybrid vehicle equipped with an electric motor is equipped with a battery temperature control system that maintains a battery that supplies electric power to the electric motor at a preferable temperature. However, if such a battery temperature control system is to be constructed separately from the Rankine cycle circuit that can exchange heat with the cooling water of the internal combustion engine as described above, a heater for heating the battery, a cooling circuit for cooling the battery, and the like are required. As a result, the number of parts, weight, cost, etc. of the entire vehicle may increase.
本発明は、内燃機関の冷却水と熱交換可能なランキンサイクル回路によってバッテリの温度を調整できる熱サイクルシステムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a thermal cycle system in which the temperature of a battery can be adjusted by a Rankine cycle circuit that can exchange heat with cooling water of an internal combustion engine.
(1)本発明に係る熱サイクルシステム(例えば、後述の熱サイクルシステム1)は、内燃機関(例えば、後述のエンジン2)及びその排気と熱交換を行う冷却水が循環する冷却回路(例えば、後述の冷却回路3)と、絶縁性の有機媒体が循環するランキンサイクル回路(例えば、後述のランキンサイクル回路5)と、を備え、前記ランキンサイクル回路の循環流路(例えば、後述の主循環流路50)には、第1の流れ方向(例えば、後述の第1の流れ方向F1)に沿って順に、前記第1の流れ方向に沿って流れる有機媒体を減圧する膨張機(例えば、後述の圧縮膨張機51)と、有機媒体と外気との間で熱交換を行う第1熱交換器(例えば、後述の凝縮器52)と、前記第1の流れ方向に沿って流れる有機媒体を圧縮する第1ポンプ(例えば、後述の第1ポンプ53)と、が設けられ、前記循環流路のうち前記第1ポンプと前記膨張機との間には、その内部を有機媒体が通流する容器(例えば、後述のバッテリ容器55)と、有機媒体と前記冷却回路の冷却水との間で熱交換を行う第2熱交換器(例えば、後述の蒸発器56)と、が設けられ、前記容器内には有機媒体に浸漬するように蓄電装置(例えば、後述のバッテリ81)が設けられていることを特徴とする。
(1) The thermal cycle system according to the present invention (for example, the
(2)この場合、前記循環流路には、前記第1の流れ方向に沿って順に、前記容器と、前記第2熱交換器と、が設けられ、前記ランキンサイクル回路は、前記循環流路のうち前記第1熱交換器及び前記第1ポンプの間と前記容器及び前記第2熱交換器の間とを接続するバイパス流路(例えば、後述のバイパス流路60)を備え、前記バイパス流路には、前記第1の流れ方向に沿って流れる有機媒体を圧縮する第2ポンプ(例えば、後述の第2ポンプ61)が設けられていることが好ましい。
(2) In this case, the container and the second heat exchanger are provided in the circulation flow path in order along the first flow direction, and the Rankine cycle circuit is the circulation flow path. Of the above, a bypass flow path (for example, a
(3)本発明に係る熱サイクルシステム(例えば、後述の熱サイクルシステム1)は、内燃機関及びその排気と熱交換を行う冷却水が循環する冷却回路(例えば、後述の冷却回路3)と、絶縁性の有機媒体が循環するランキンサイクル回路(例えば、後述のランキンサイクル回路5)と、を備え、前記ランキンサイクル回路の循環流路(例えば、後述の主循環流路50)には、第2の流れ方向(例えば、後述の第2の流れ方向F2)に沿って順に、前記第2の流れ方向に沿って流れる有機媒体を減圧する膨張弁(例えば、後述の電子膨張弁54)と、有機媒体と外気との間で熱交換を行う第1熱交換器(例えば、後述の凝縮器52)と、前記第2の流れ方向に沿って流れる有機媒体を圧縮する圧縮機(例えば、後述の圧縮膨張機51)と、が設けられ、前記循環流路のうち前記圧縮機と前記膨張弁との間には、有機媒体と前記冷却回路の冷却水との間で熱交換を行う第2熱交換器(例えば、後述の蒸発器56)と、その内部を有機媒体が通流する容器(例えば、後述のバッテリ容器55)と、が設けられ、前記容器内には有機媒体に浸漬するように蓄電装置(例えば、後述のバッテリ81)が設けられていることを特徴とする。
(3) The heat cycle system according to the present invention (for example, the
(4)この場合、前記圧縮機は、前記第2の流れ方向に沿って流れる有機媒体を圧縮し、前記第2の流れ方向とは逆の第1の流れ方向に沿って流れる有機媒体を減圧する圧縮膨張機(例えば、後述の圧縮膨張機51)であり、前記循環流路には、前記膨張弁と前記第1の流れ方向に沿って流れる有機媒体を圧縮する第1ポンプ(例えば、後述の第1ポンプ53)とが並列に設けられていることが好ましい。 (4) In this case, the compressor compresses the organic medium flowing along the second flow direction and decompresses the organic medium flowing along the first flow direction opposite to the second flow direction. A first pump (for example, described later) that compresses the expansion valve and the organic medium flowing along the first flow direction in the circulation flow path. It is preferable that the first pump 53) of the above is provided in parallel.
(5)この場合、前記循環流路には、前記第1の流れ方向に沿って順に、前記容器と、前記第2熱交換器と、が設けられ、前記ランキンサイクル回路は、前記循環流路のうち前記第1熱交換器及び前記膨張弁の間と前記容器及び前記第2熱交換器の間とを接続するバイパス流路(例えば、後述のバイパス流路60)を備え、前記バイパス流路には、前記第1の流れ方向に沿って流れる有機媒体を圧縮する第2ポンプ(例えば、後述の第2ポンプ61)が設けられていることが好ましい。
(5) In this case, the container and the second heat exchanger are provided in the circulation flow path in order along the first flow direction, and the Rankine cycle circuit is the circulation flow path. Of these, a bypass flow path (for example, a
(6)この場合、前記膨張機に接続されたモータジェネレータ(例えば、後述のモータジェネレータ57)をさらに備えることが好ましい。
(6) In this case, it is preferable to further include a motor generator (for example, a
(7)この場合、前記圧縮膨張機に接続されたモータジェネレータ(例えば、後述のモータジェネレータ57)をさらに備えることが好ましい。
(7) In this case, it is preferable to further include a motor generator (for example, a
(1)本発明の熱サイクルシステムは、内燃機関及びその排気と熱交換を行う冷却水が循環する冷却回路と、絶縁性の有機媒体が循環するランキンサイクル回路と、を備える。ランキンサイクル回路の循環流路には、第1の流れ方向に沿って順に、膨張機と、第1熱交換器と、第1ポンプと、が設けられる。またこの循環流路のうち、第1ポンプと膨張機との間には、有機媒体と冷却水との間で熱交換を行う第2熱交換器と、その内部を有機媒体が通流する容器と、が設けられ、この容器の内部には有機媒体に浸漬するように蓄電装置が設けられている。この熱サイクルシステムでは、有機媒体を第1の流れ方向に沿って循環させることにより、第2熱交換器において内燃機関の冷却水との熱交換によって得られた熱エネルギの一部と、容器において蓄電装置との熱交換によって得られた熱エネルギの一部とを、外気に放出させ、内燃機関や蓄電装置を冷却できる。特に本発明では、蓄電装置を絶縁性の有機媒体に浸漬するように容器内に設けることにより、蓄電装置と有機媒体との間で直接的に熱交換させることができるので、蓄電装置をむらなく効果的に冷却することができる。以上により本発明の熱サイクルシステムによれば、内燃機関の冷却水と熱交換可能なランキンサイクル回路によって蓄電装置を効果的に冷却することができる。 (1) The thermal cycle system of the present invention includes a cooling circuit in which cooling water that exchanges heat with the internal combustion engine and its exhaust is circulated, and a Rankine cycle circuit in which an insulating organic medium circulates. An expander, a first heat exchanger, and a first pump are provided in order along the first flow direction in the circulation flow path of the Rankine cycle circuit. Further, in this circulation flow path, between the first pump and the expander, there is a second heat exchanger that exchanges heat between the organic medium and the cooling water, and a container through which the organic medium flows. And, and a power storage device is provided inside the container so as to be immersed in an organic medium. In this heat cycle system, the organic medium is circulated along the first flow direction, so that a part of the heat energy obtained by heat exchange with the cooling water of the internal combustion engine in the second heat exchanger and a part of the heat energy in the container A part of the heat energy obtained by heat exchange with the power storage device can be released to the outside air to cool the internal combustion engine and the power storage device. In particular, in the present invention, by providing the power storage device in the container so as to be immersed in the insulating organic medium, heat exchange can be directly performed between the power storage device and the organic medium, so that the power storage device can be evenly distributed. It can be cooled effectively. As described above, according to the thermal cycle system of the present invention, the power storage device can be effectively cooled by the Rankine cycle circuit that can exchange heat with the cooling water of the internal combustion engine.
(2)本発明では、第1の流れ方向に沿って順に、蓄電装置を収容する容器と第2熱交換器とを循環流路に設ける。よって本発明によれば、上述のようにより温度帯が低い蓄電装置を内燃機関の冷却水よりも先に冷却できるので、蓄電装置と内燃機関との両方を効果的に冷却できる。また本発明では、循環流路のうち第1熱交換器及び第1ポンプの間と容器及び第2熱交換器の間とをバイパス流路によって接続し、このバイパス流路に第1の流れ方向に沿って流れる有機媒体を圧縮する第2ポンプを設ける。よって本発明によれば、第2ポンプの回転数を調整することによって、容器を経由して第2熱交換器に流入する有機媒体の量と、容器を迂回して第2熱交換器に流入する有機媒体の量とを調整できるので、蓄電装置の温度と内燃機関の温度とを精度良く調整できる。 (2) In the present invention, a container accommodating the power storage device and a second heat exchanger are provided in the circulation flow path in order along the first flow direction. Therefore, according to the present invention, since the power storage device having a lower temperature zone can be cooled before the cooling water of the internal combustion engine as described above, both the power storage device and the internal combustion engine can be effectively cooled. Further, in the present invention, the circulation flow path between the first heat exchanger and the first pump and the container and the second heat exchanger are connected by a bypass flow path, and the first flow direction is connected to the bypass flow path. A second pump is provided to compress the organic medium flowing along. Therefore, according to the present invention, by adjusting the rotation speed of the second pump, the amount of the organic medium that flows into the second heat exchanger via the container and the amount of the organic medium that bypasses the container and flows into the second heat exchanger. Since the amount of the organic medium to be generated can be adjusted, the temperature of the power storage device and the temperature of the internal combustion engine can be adjusted with high accuracy.
(3)本発明の熱サイクルシステムは、内燃機関及びその排気と熱交換を行う冷却水が循環する冷却回路と、絶縁性の有機媒体が循環するランキンサイクル回路と、を備える。ランキンサイクル回路の循環流路には、第2の流れ方向に沿って順に、膨張弁と、第1熱交換器と、圧縮機と、が設けられる。またこの循環流路のうち、圧縮機と膨張弁との間には、有機媒体と冷却水との間で熱交換を行う第2熱交換器と、その内部を有機媒体が通流する容器と、が設けられ、この容器の内部には有機媒体に浸漬するように蓄電装置が設けられている。この熱サイクルシステムでは、有機媒体を第2の流れ方向に沿って循環させることにより、第1熱交換器において外気との熱交換によって得られた熱エネルギの一部を蓄電装置に与え、蓄電装置を加温できる。特に本発明では、蓄電装置を絶縁性の有機媒体に浸漬するように容器内に設けることにより、蓄電装置と有機媒体との間で直接的に熱交換させることができるので、蓄電装置をむらなく効果的に加温することができる。以上により本発明の熱サイクルシステムによれば、内燃機関の冷却水と熱交換可能なランキンサイクル回路によって蓄電装置を効果的に加温することができる。 (3) The thermal cycle system of the present invention includes a cooling circuit in which cooling water that exchanges heat with the internal combustion engine and its exhaust is circulated, and a Rankine cycle circuit in which an insulating organic medium circulates. The circulation flow path of the Rankine cycle circuit is provided with an expansion valve, a first heat exchanger, and a compressor in order along the second flow direction. Further, in this circulation flow path, between the compressor and the expansion valve, there is a second heat exchanger that exchanges heat between the organic medium and the cooling water, and a container through which the organic medium flows. , And a power storage device is provided inside the container so as to be immersed in an organic medium. In this heat cycle system, by circulating the organic medium along the second flow direction, a part of the heat energy obtained by heat exchange with the outside air in the first heat exchanger is given to the power storage device, and the power storage device Can be heated. In particular, in the present invention, by providing the power storage device in the container so as to be immersed in the insulating organic medium, heat exchange can be directly performed between the power storage device and the organic medium, so that the power storage device is evenly distributed. It can be heated effectively. As described above, according to the thermal cycle system of the present invention, the power storage device can be effectively heated by the Rankine cycle circuit that can exchange heat with the cooling water of the internal combustion engine.
(4)本発明では、第2の流れ方向に沿って有機媒体を圧縮しかつ第1の流れ方向に沿って有機媒体を減圧する圧縮膨張機を循環流路に設ける。また循環流路には、第2の流れ方向に沿って有機媒体を減圧する膨張弁と第1の流れ方向に沿って有機媒体を圧縮する第1ポンプとを並列に設ける。この熱サイクルシステムでは、圧縮膨張機を圧縮機として機能させ、第2の流れ方向に沿って有機媒体を循環させることにより、上述のように第1熱交換器において外気との熱交換によって得られた熱エネルギの一部を蓄電装置に与え、蓄電装置を加温できる。またこの熱サイクルシステムでは、圧縮膨張機を膨張機として機能させ、第1の流れ方向に沿って有機媒体を循環させることにより、第2熱交換器において冷却水との熱交換によって得られた熱エネルギの一部と、容器において蓄電装置との熱交換によって得られた熱エネルギの一部とを、外気に放出させ、内燃機関や蓄電装置を冷却できる。以上により本発明の熱サイクルシステムによれば、ランキンサイクル回路によって内燃機関の温調と蓄電装置の温調との両方を効果的に行うことができる。 (4) In the present invention, the circulation flow path is provided with a compression / expansion machine that compresses the organic medium along the second flow direction and depressurizes the organic medium along the first flow direction. Further, in the circulation flow path, an expansion valve for reducing the pressure of the organic medium along the second flow direction and a first pump for compressing the organic medium along the first flow direction are provided in parallel. In this heat cycle system, the compressor is made to function as a compressor, and the organic medium is circulated along the second flow direction. As described above, it is obtained by heat exchange with the outside air in the first heat exchanger. A part of the heat energy can be given to the power storage device to heat the power storage device. Further, in this heat cycle system, the compression expander functions as an expander, and the organic medium is circulated along the first flow direction, so that the heat obtained by heat exchange with the cooling water in the second heat exchanger is obtained. A part of the energy and a part of the heat energy obtained by heat exchange with the power storage device in the container can be released to the outside air to cool the internal combustion engine and the power storage device. As described above, according to the thermal cycle system of the present invention, both the temperature control of the internal combustion engine and the temperature control of the power storage device can be effectively performed by the Rankine cycle circuit.
(5)本発明では、第2の流れ方向に沿って順に、蓄電装置を収容する容器と第2熱交換器とを循環流路に設ける。よって本発明によれば、有機媒体を第1の流れ方向に沿って循環させることにより、容器内の蓄電装置、内燃機関の冷却水、の順で冷却することができる。蓄電装置と内燃機関とを搭載する車両では、多くの場合、蓄電装置よりも内燃機関の温度帯が高い。よって本発明では、より温度帯が低い蓄電装置を内燃機関の冷却水よりも先に冷却できるので、蓄電装置と内燃機関との両方を効果的に冷却できる。また本発明では、循環流路のうち第1熱交換器及び膨張弁の間と容器及び第2熱交換器の間とをバイパス流路によって接続し、このバイパス流路に第1の流れ方向に沿って流れる有機媒体を圧縮する第2ポンプを設ける。よって本発明によれば、第2ポンプの回転数を調整することによって、容器を経由して第2熱交換器に流入する有機媒体の量と、容器を迂回して第2熱交換器に流入する有機媒体の量とを調整できるので、蓄電装置の温度と内燃機関の温度とを精度良く調整できる。 (5) In the present invention, a container accommodating the power storage device and a second heat exchanger are provided in the circulation flow path in order along the second flow direction. Therefore, according to the present invention, by circulating the organic medium along the first flow direction, the power storage device in the container and the cooling water of the internal combustion engine can be cooled in this order. In a vehicle equipped with a power storage device and an internal combustion engine, the temperature range of the internal combustion engine is often higher than that of the power storage device. Therefore, in the present invention, since the power storage device having a lower temperature zone can be cooled before the cooling water of the internal combustion engine, both the power storage device and the internal combustion engine can be effectively cooled. Further, in the present invention, the circulation flow path between the first heat exchanger and the expansion valve and the container and the second heat exchanger are connected by a bypass flow path, and the bypass flow path is connected to the bypass flow path in the first flow direction. A second pump is provided to compress the organic medium flowing along. Therefore, according to the present invention, by adjusting the rotation speed of the second pump, the amount of the organic medium that flows into the second heat exchanger via the container and the amount of the organic medium that bypasses the container and flows into the second heat exchanger. Since the amount of the organic medium to be generated can be adjusted, the temperature of the power storage device and the temperature of the internal combustion engine can be adjusted with high accuracy.
(6)本発明の熱サイクルシステムは、膨張機に接続されたモータジェネレータをさらに備える。これにより、容器内において有機媒体と蓄電装置との間で効果的な熱交換が行われるように、容器内の有機媒体の圧力を制御することができる。また有機媒体を第1の流れ方向に沿って循環させ、蓄電装置や内燃機関の冷却水を冷却させる場合には、モータジェネレータをジェネレータとして機能させることにより、蓄電装置の廃熱の一部や内燃機関の廃熱の一部を電気エネルギとして回収することができる。 (6) The thermal cycle system of the present invention further includes a motor generator connected to an inflator. Thereby, the pressure of the organic medium in the container can be controlled so that effective heat exchange is performed between the organic medium and the power storage device in the container. Further, when the organic medium is circulated along the first flow direction to cool the cooling water of the power storage device or the internal combustion engine, the motor generator functions as a generator to partially dissipate the waste heat of the power storage device or the internal combustion engine. Part of the waste heat of the engine can be recovered as electrical energy.
(7)本発明の熱サイクルシステムは、圧縮膨張機に接続されたモータジェネレータをさらに備える。これにより、上述のように、容器内の有機媒体の圧力を制御したり、蓄電装置の廃熱の一部や内燃機関の廃熱の一部を電気エネルギとして回収したりすることができる。 (7) The thermal cycle system of the present invention further includes a motor generator connected to a compression expander. As a result, as described above, the pressure of the organic medium in the container can be controlled, and a part of the waste heat of the power storage device and a part of the waste heat of the internal combustion engine can be recovered as electric energy.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態に係る熱サイクルシステム1の構成を示す図である。熱サイクルシステム1は、内燃機関2(以下、「エンジン2」という)を備える車両に搭載され、始動時におけるエンジン2を暖機したり、暖機後のエンジン2で生じる廃熱を回収し電気エネルギに変換したりする。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
熱サイクルシステム1は、エンジン2をその経路の一部に含み冷却水が循環する冷却回路3と、絶縁性の有機媒体が循環するランキンサイクル回路5と、これら冷却回路3及びランキンサイクル回路5を操作する制御装置7と、放電及び充電が可能なバッテリ81と、を備える。
The
冷却回路3は、エンジン2及びその排気と熱交換を行う冷却水が循環する冷却水の循環流路33と、この循環流路33に設けられた複数の装置によって構成される。より具体的には、冷却回路3は、ランキンサイクル回路5に設けられる後述の蒸発器56を流路に含む循環流路33と、この循環流路33の一部である第1冷却水流路31と、循環流路33の一部である第2冷却水流路32と、循環流路33において冷却水を圧送する第1ウォータポンプ35及び第2ウォータポンプ36と、循環流路33を流れる冷却水によってキャビンを加温するヒータコア37と、循環流路33のうち第2冷却水流路32、第2ウォータポンプ36、及びヒータコア37を迂回するバイパス流路34と、を備える。
The cooling circuit 3 is composed of a cooling water
第1冷却水流路31は、エンジン2のシリンダブロックに形成された冷却水の流路であり、冷却水とエンジン2との間の熱交換を促進する。第2冷却水流路32は、冷却水と排気との間の熱交換を促進する冷却水の流路である。この第2冷却水流路32は、排気管のうち排気浄化触媒21よりも下流側に形成される。蒸発器56は、環状の循環流路33において、第1ウォータポンプ35及び第2ウォータポンプ36で冷却水を循環させた場合に第2冷却水流路32及びヒータコア37より下流側でありかつ第1冷却水流路31より上流側であるような位置に設けられる。
The first cooling
第1ウォータポンプ35は、循環流路33のうち蒸発器56と第1冷却水流路31との間に設けられる。第1ウォータポンプ35は、制御装置7からの制御信号に応じて作動し、循環流路33内において蒸発器56側から第1冷却水流路31側へ冷却水を圧送する。
The
バイパス流路34は、循環流路33のうち、第1冷却水流路31と第2冷却水流路32との間の分岐部38と、蒸発器56とを接続する。このため第1冷却水流路31から流出する冷却水の一部は、このバイパス流路34を介して蒸発器56又は第1ウォータポンプ35へ還流される。
The
第2ウォータポンプ36は、循環流路33のうち分岐部38と第2冷却水流路32との間に設けられる。第2ウォータポンプ36は、制御装置7からの制御信号に応じて作動し、循環流路33内において第1冷却水流路31側から第2冷却水流路32側へ冷却水を圧送する。
The
ランキンサイクル回路5は、冷却水より低沸点かつ低比熱でありさらに絶縁性の有機媒体が循環する環状の主循環流路50と、この主循環流路50に設けられた圧縮膨張機51、凝縮器52、第1ポンプ53、電子膨張弁54、バッテリ容器55、及び蒸発器56と、主循環流路50に設けられた複数の装置の一部を迂回するバイパス流路60と、このバイパス流路60に設けられた第2ポンプ61と、を備える。
The Rankine cycle circuit 5 includes an annular main
圧縮膨張機51は、主循環流路50のうち蒸発器56と凝縮器52との間に設けられる。圧縮膨張機51は、主循環流路50を蒸発器56側から凝縮器52側へ流れる有機媒体を減圧し(以下、この流れ方向を「第1の流れ方向F1」ともいう)、主循環流路50を凝縮器52側から蒸発器56側へ流れる有機媒体を圧縮する(以下、この流れ方向を「第2の流れ方向F2」ともいう)。圧縮膨張機51は、主循環流路50を有機媒体が第1の流れ方向F1に沿って流れる正転時には、蒸発器56を経た有機媒体を減圧して凝縮器52へ供給する。また圧縮膨張機51は、主循環流路50を有機媒体が第2の流れ方向F2に沿って流れる逆転時には、凝縮器52を経た有機媒体を圧縮して蒸発器56へ供給する。
The
また圧縮膨張機51の駆動軸51aには、モータジェネレータ57が接続されている。このモータジェネレータ57は、制御装置7からの制御信号に応じて、バッテリ81との間で電気エネルギの授受が可能となっている。このためモータジェネレータ57は、バッテリ81から供給される電力を用いて圧縮膨張機51を正転又は逆転させたり、圧縮膨張機51において有機媒体を減圧させる過程で回収した機械エネルギで発電し、この発電電力でバッテリ81を充電したりすることが可能となっている。
A
凝縮器52は、主循環流路50において第1の流れ方向F1に沿って圧縮膨張機51の下流側に設けられる。凝縮器52は、有機媒体が通流する有機媒体流路と、この有機媒体流路に外気を供給するファンと、を備え、有機媒体と外気との間で熱交換を行う。
The
蒸発器56は、主循環流路50において第1の流れ方向F1に沿って圧縮膨張機51の上流側に設けられる。蒸発器56は、有機媒体が通流する有機媒体流路と、冷却回路3の冷却水が通流する冷却水流路とを備え、有機媒体と冷却水との間で熱交換を行う。
The
バッテリ容器55は、主循環流路50において第1の流れ方向F1に沿って蒸発器56の上流側に設けられる。バッテリ容器55の内部には、有機媒体が通流する。またバッテリ容器55の内部には、有機媒体に浸漬するようにバッテリ81が設けられている。このためバッテリ81は、バッテリ容器55内を通流する有機媒体との間で熱交換が可能となっている。
The
主循環流路50のうち凝縮器52とバッテリ容器55との間の部分は、第1分岐路50aと第2分岐路50bとに枝分かれしている。また第1分岐路50aには第1ポンプ53が設けられ、第2分岐路50bには電子膨張弁54が設けられている。すなわちこれら第1ポンプ53及び電子膨張弁54は、主循環流路50において並列に設けられている。
The portion of the main
第1ポンプ53は、第1分岐路50aにおいて第1の流れ方向F1に沿って凝縮器52の下流側かつバッテリ容器55の上流側に設けられている。第1ポンプ53は、制御装置7からの制御信号に応じて作動し、第1分岐路50aにおいて第1の流れ方向F1に沿って流れる有機媒体を圧縮する。第1ポンプ53の回転数は、制御装置7によって調整される。
The
電子膨張弁54は、第2分岐路50bにおいて第2の流れ方向F2に沿ってバッテリ容器55の下流側かつ凝縮器52の上流側に設けられている。電子膨張弁54は、絞り弁であり、第2分岐路50bにおいて第2の流れ方向F2に沿って流れる有機媒体を減圧する。電子膨張弁54の開度は、制御装置7からの制御信号に応じて調整される。
The
以上より、第1の流れ方向F1に沿った順では、主循環流路50には、圧縮膨張機51と、凝縮器52と、第1ポンプ53と、バッテリ容器55と、蒸発器56と、が設けられている。また第2の流れ方向F2に沿った順では、主循環流路50には、圧縮膨張機51と、蒸発器56と、バッテリ容器55と、電子膨張弁54と、凝縮器52と、が設けられている。
From the above, in the order along the first flow direction F1, the main
バイパス流路60は、主循環流路50のうち凝縮器52及び分岐路50a,50bの間と、バッテリ容器55及び蒸発器56の間とを接続する。すなわちバイパス流路60は、主循環流路50において第1ポンプ53、電子膨張弁54、及びバッテリ容器55を迂回する流路を形成する。
The
第2ポンプ61は、制御装置7からの制御信号に応じて作動し、主循環流路50において第1の流れ方向F1に沿って流れる有機媒体を圧縮する。第2ポンプ61の回転数は、制御装置7によって調整される。すなわちこの第2ポンプ61をオンにすることにより、凝縮器52から第1の流れ方向F1に沿って流出する有機媒体の一部を第1ポンプ53、電子膨張弁54、及びバッテリ容器55から迂回して蒸発器56へ還流させる。
The
以上のような熱サイクルシステム1によれば、制御装置7によってランキンサイクル回路5の第1ポンプ53、電子膨張弁54、モータジェネレータ57、及び第2ポンプ61等を操作することにより、複数の制御モードでランキンサイクル回路5を作動させることができる。
According to the
図2は、制御装置7によって実現される複数の制御モードの内容をまとめた表である。
図2に示すように、制御モードは、主にバッテリ81を加温するバッテリ加温モードと、主にバッテリ81を冷却するバッテリ冷却モードと、エンジン2の廃熱を回収しながらエンジン2及びその冷却水を冷却する第1エンジン冷却モードと、エンジン2の廃熱を回収しながらバッテリ81とエンジン2及びその冷却水を冷却する第1ハイブリッド冷却モードと、第1エンジン冷却モードよりも速やかにエンジン2を冷却する第2エンジン冷却モードと、第1ハイブリッド冷却モードよりも速やかにバッテリ81とエンジン2及びその冷却水とを冷却する第2ハイブリッド冷却モードと、の6つに分けられる。なお上記6つの制御モードのうち、バッテリ冷却モード、第1エンジン冷却モード、及び第1ハイブリッド冷却モードは、バッテリ81やエンジン2の廃熱を回収できる廃熱回収モードであるともいえる。
FIG. 2 is a table summarizing the contents of a plurality of control modes realized by the control device 7.
As shown in FIG. 2, the control modes are a battery heating mode that mainly heats the
図2に示すように、制御装置7は、エンジン2の状態を、エンジン2の冷却水温度に応じて3つの状態に分ける。より具体的には、エンジン2の状態は、冷却水温度が所定の廃熱回収可能温度よりも低くランキンサイクル回路5でエンジン2の廃熱を回収できない廃熱回収不可状態と、冷却水温度が上記廃熱回収可能温度以上でありランキンサイクル回路5でエンジン2の廃熱を回収できる廃熱回収可能状態と、冷却水温度が上記廃熱回収可能温度より高く設定されたエンジン保護温度以上でありエンジン2及びその冷却水を速やかに冷却する必要があるエンジン保護要求状態と、に分けられる。なお以下では、エンジン2の状態を、エンジン2と相関のある部分の温度であるエンジン2の冷却水の温度によって廃熱回収不可状態と、廃熱回収可能状態と、エンジン保護要求状態とに分類する場合について説明するが、本発明はこれに限らない。より具体的には、エンジン2の冷却水温度の代わりにエンジン2の温度によってエンジン2の状態を分類してもよい。
As shown in FIG. 2, the control device 7 divides the state of the
また図2に示すように、制御装置7は、バッテリ81の状態を、その温度であるバッテリ温度に応じて2つの状態に分ける。より具体的には、バッテリ81の状態は、バッテリ温度がその最適温度より低くバッテリ81を加温する必要があるバッテリ加温要求状態と、バッテリ温度が上記最適温度以上でありバッテリ81を冷却する必要があるバッテリ冷却要求状態と、に分けられる。
Further, as shown in FIG. 2, the control device 7 divides the state of the
図2に示すように、制御装置7は、エンジン2の状態が廃熱回収不可状態でありかつバッテリ81の状態がバッテリ加温要求状態である場合には、バッテリ加温モードの下でランキンサイクル回路5を操作し、エンジン2の状態が廃熱回収不可状態でありかつバッテリ81の状態がバッテリ冷却要求状態である場合には、バッテリ冷却モードの下でランキンサイクル回路5を操作する。また制御装置7は、エンジン2の状態が廃熱回収可能状態でありかつバッテリ81の状態がバッテリ加温要求状態である場合には、第1エンジン冷却モードの下でランキンサイクル回路5を操作し、エンジン2の状態が廃熱回収可能状態でありかつバッテリ81の状態がバッテリ冷却要求状態である場合には、第1ハイブリッド冷却モードの下でランキンサイクル回路5を操作する。また制御装置7は、エンジン2の状態がエンジン保護要求状態でありかつバッテリ81の状態がバッテリ加温要求状態である場合には、第2エンジン冷却モードの下でランキンサイクル回路5を操作し、エンジン2の状態がエンジン保護要求状態でありかつバッテリ81の状態がバッテリ冷却要求状態である場合には、第2ハイブリッド冷却モードの下でランキンサイクル回路5を操作する。以下、各制御モードの詳細について説明する。
As shown in FIG. 2, when the state of the
<バッテリ加温モード>
図3Aは、バッテリ加温モードの実行時にランキンサイクル回路5において実現される有機媒体の流れを示す図である。制御装置7は、バッテリ加温モードでは、図3Aにおいて太矢印で示すように、有機媒体が第2の流れ方向F2に沿って、圧縮膨張機51、蒸発器56、バッテリ容器55、電子膨張弁54、及び凝縮器52の順で循環するようにランキンサイクル回路5を操作する。より具体的には、制御装置7は、バッテリ加温モードでは、第1ポンプ53及び第2ポンプ61をオフにするとともに、バッテリ81からモータジェネレータ57に電力を供給することによってモータジェネレータ57で圧縮膨張機51を逆転させ、さらに電子膨張弁54を開く。バッテリ加温モードでは、制御装置7によって上述のようにランキンサイクル回路5を操作することによって、図4Aに示すような熱サイクルが実現される。
<Battery heating mode>
FIG. 3A is a diagram showing the flow of the organic medium realized in the Rankine cycle circuit 5 when the battery heating mode is executed. In the battery heating mode, the control device 7 has a
図4Aは、バッテリ加温モードの実行時にランキンサイクル回路5において実現される熱サイクルを示すモリエル線図である。図4Aには、有機媒体の飽和蒸気線を細破線で示し、有機媒体の飽和液線を細一点鎖線で示す。すなわち、有機媒体は、飽和蒸気線より右側では過熱蒸気の状態となり、飽和液線より左側では過冷却液の状態となり、飽和蒸気線と飽和液線との間では沸騰した状態となる。図4Aに示すように、バッテリ加温モードの実行時には、有機媒体は、圧縮膨張機51によって圧縮され、過熱蒸気の状態で蒸発器56及びバッテリ容器55に供給される。圧縮膨張機51によって圧縮された有機媒体は、蒸発器56及びバッテリ容器55を流れる過程で冷却水及びバッテリ81との熱交換によって冷却され、過冷却液の状態で電子膨張弁54に供給される。電子膨張弁54に供給された有機媒体は、電子膨張弁54によって減圧され、過冷却液の状態又は混相状態で凝縮器52に供給される。電子膨張弁54から供給された有機媒体は、凝縮器52を流れる過程で外気との熱交換によって加熱され、過熱蒸気の状態で圧縮膨張機51に供給される。このため、バッテリ加温モードの実行時には、外気の熱エネルギの一部がバッテリ81に供給されるため、これによりバッテリ81の温度が上昇する。
FIG. 4A is a Moriel diagram showing the thermal cycle realized in the Rankine cycle circuit 5 when the battery heating mode is executed. In FIG. 4A, the saturated vapor line of the organic medium is shown by a fine broken line, and the saturated liquid line of the organic medium is shown by a fine dashed line. That is, the organic medium is in a superheated steam state on the right side of the saturated steam line, in a supercooled state on the left side of the saturated liquid line, and in a boiling state between the saturated steam line and the saturated liquid line. As shown in FIG. 4A, when the battery heating mode is executed, the organic medium is compressed by the
<バッテリ冷却モード>
図3Bは、バッテリ冷却モードの実行時にランキンサイクル回路5において実現される有機媒体の流れを示す図である。制御装置7は、バッテリ冷却モードでは、図3Bにおいて太矢印で示すように、有機媒体が第1の流れ方向F1に沿って、第1ポンプ53、バッテリ容器55、蒸発器56、圧縮膨張機51、及び凝縮器52の順で有機媒体が循環するようにランキンサイクル回路5を操作する。より具体的には、制御装置7は、バッテリ加温モードでは、第2ポンプ61をオフにし、電子膨張弁54を閉じるとともに、第1ポンプ53をオンにし、圧縮膨張機51を正転させる。バッテリ冷却モードでは、制御装置7によって上述のようにランキンサイクル回路5を操作することによって、図4Aに示すような熱サイクルが実現される。
<Battery cooling mode>
FIG. 3B is a diagram showing the flow of the organic medium realized in the Rankine cycle circuit 5 when the battery cooling mode is executed. In the battery cooling mode, the control device 7 has a
図4Bは、バッテリ冷却モードの実行時にランキンサイクル回路5において実現される熱サイクルを示すモリエル線図である。図4Bに示すように、バッテリ冷却モードの実行時には、有機媒体は、第1ポンプ53によって圧縮され、過冷却液の状態でバッテリ容器55及び蒸発器56に供給される。第1ポンプ53によって圧縮された有機媒体は、バッテリ容器55及び蒸発器56を流れる過程でバッテリ81及び冷却水との熱交換によって加温され、過熱蒸気の状態で圧縮膨張機51に供給される。蒸発器56から過熱蒸気の状態で流出した有機媒体は、圧縮膨張機51において減圧され、過熱蒸気の状態で凝縮器52に供給される。圧縮膨張機51から供給された有機媒体は、凝縮器52を流れる過程で外気との熱交換によって冷却され、過冷却液の状態で第1ポンプ53に供給される。このため、バッテリ冷却モードの実行時には、バッテリ81の熱エネルギの一部が外気に放出されるため、これによりバッテリ81の温度が低下する。ここで制御装置7は、バッテリ冷却モードでは、バッテリ容器55内において有機媒体が沸騰した状態で維持されるように、換言すればバッテリ81がバッテリ容器55内において有機媒体の潜熱によって冷却されるように、第1ポンプ53及びモータジェネレータ57を操作する。
FIG. 4B is a Moriel diagram showing the thermal cycle realized in the Rankine cycle circuit 5 when the battery cooling mode is executed. As shown in FIG. 4B, when the battery cooling mode is executed, the organic medium is compressed by the
ここでバッテリ容器55内における有機媒体の沸点は、バッテリ容器55内における有機媒体の量及び圧力によって変化する。そこで制御装置7は、バッテリ冷却モードでは、バッテリ容器55内における有機媒体の沸点がバッテリ81の最適温度の近傍に定められた目標温度で維持されるように、第1ポンプ53及びモータジェネレータ57を用いてバッテリ容器55内における有機媒体の量及び圧力を制御する。より具体的には、制御装置7は、バッテリ容器55内における有機媒体の沸点が上記目標温度で維持されるように、バッテリ容器55内における有機媒体の目標量及び目標圧を算出するとともに、バッテリ容器55内における有機媒体の量が上記目標量になるように第1ポンプ53の回転数を調整し、さらにバッテリ容器55内における有機媒体の圧力が上記目標圧になるようにモータジェネレータ57をジェネレータ、無負荷状態、又はモータとして作動させる。
Here, the boiling point of the organic medium in the
<第1エンジン冷却モード>
図3Cは、第1及び第2エンジン冷却モードの実行時にランキンサイクル回路5において実現される有機媒体の流れを示す図である。制御装置7は、第1エンジン冷却モードでは、図3Cにおいて太矢印で示すように、有機媒体が第1の流れ方向F1に沿って、第2ポンプ61、蒸発器56、圧縮膨張機51、及び凝縮器52の順で有機媒体が循環するようにランキンサイクル回路5を操作する。より具体的には、制御装置7は、第1エンジン冷却モードでは、第1ポンプ53をオフにし、電子膨張弁54を閉じるとともに、第2ポンプ61をオンにし、圧縮膨張機51を正転させる。第1エンジン冷却モードでは、制御装置7によって上述のようにランキンサイクル回路5を操作することによって、図4Cに示すような熱サイクルが実現される。
<1st engine cooling mode>
FIG. 3C is a diagram showing the flow of the organic medium realized in the Rankine cycle circuit 5 when the first and second engine cooling modes are executed. In the first engine cooling mode, the control device 7 has a
図4Cは、第1及び第2エンジン冷却モードの実行時にランキンサイクル回路5において実現される熱サイクルを示すモリエル線図である。図4Cに示すように、第1エンジン冷却モードの実行時には、有機媒体は、第2ポンプ61によって圧縮され、過冷却液の状態で蒸発器56に供給される。第2ポンプ61によって圧縮された有機媒体は、蒸発器56を流れる過程で冷却水との熱交換によって加温され、過熱蒸気の状態で圧縮膨張機51に供給される。蒸発器56から過熱蒸気の状態で流出した有機媒体は、圧縮膨張機51において減圧され、過熱蒸気の状態で凝縮器52に供給される。圧縮膨張機51から供給された有機媒体は、凝縮器52を流れる過程で外気との熱交換によって冷却され、過冷却液の状態で第2ポンプ61に供給される。ここで制御装置7は、第1エンジン冷却モードでは、圧縮膨張機51において有機媒体を減圧させる過程で駆動軸51aにおいて生じる機械エネルギを利用することによってモータジェネレータ57によって発電させ、これによって得られる電力でバッテリ81を充電する。このため第1エンジン冷却モードの実行時には、冷却水の熱エネルギの一部が外気に放出されるとともにモータジェネレータ57によって電気エネルギとして回収されるため、これにより冷却水及びエンジン2の温度が低下する。ここで制御装置7は、第1エンジン冷却モードでは、蒸発器56内において有機媒体が沸騰した状態で維持されるように、換言すれば冷却水が蒸発器56において有機媒体の潜熱によって冷却されるように、第2ポンプ61及びモータジェネレータ57を操作する。
FIG. 4C is a Moriel diagram showing the thermal cycle realized in the Rankine cycle circuit 5 when the first and second engine cooling modes are executed. As shown in FIG. 4C, when the first engine cooling mode is executed, the organic medium is compressed by the
ここで蒸発器56における有機媒体の沸点は、蒸発器56内における有機媒体の量及び圧力によって変化する。そこで制御装置7は、第1エンジン冷却モードでは、蒸発器56における有機媒体の沸点が冷却水の目標温度で維持されるように、第2ポンプ61及びモータジェネレータ57を用いて蒸発器56における有機媒体の量及び圧力を制御する。より具体的には、制御装置7は、蒸発器56における有機媒体の沸点が上記目標温度で維持されるように、蒸発器56における有機媒体の目標量及び目標圧を算出するとともに、蒸発器56における有機媒体の量が上記目標量になるように第2ポンプ61の回転数を調整し、さらに蒸発器56における有機媒体の圧力が上記目標圧になるようにモータジェネレータ57における発電量を調整する。
Here, the boiling point of the organic medium in the evaporator 56 changes depending on the amount and pressure of the organic medium in the
以上のように第1エンジン冷却モードでは、制御装置7は、モータジェネレータ57をジェネレータとして作動させることから、蒸発器56内における圧力は、上述のバッテリ加温モード及びバッテリ冷却モードよりも高くなる(図2参照)。
As described above, in the first engine cooling mode, the control device 7 operates the
<第1ハイブリッド冷却モード>
図3Dは、第1及び第2ハイブリッド冷却モードの実行時にランキンサイクル回路5において実現される有機媒体の流れを示す図である。制御装置7は、第1ハイブリッド冷却モードでは、図3Dにおいて太矢印で示すように、有機媒体が第1の流れ方向F1に沿って、第1ポンプ53、バッテリ容器55、蒸発器56、圧縮膨張機51、及び凝縮器52の順で構成される第1循環流路と、第2ポンプ61、蒸発器56、圧縮膨張機51、及び凝縮器52の順で構成される第2循環流路と、の2つの循環流路に沿って有機媒体が循環するように、ランキンサイクル回路5を操作する。より具体的には、制御装置7は、第1ハイブリッド冷却モードでは、電子膨張弁54を閉じるとともに、第1ポンプ53及び第2ポンプ61をオンにし、圧縮膨張機51を正転させる。第1ハイブリッド冷却モードでは、制御装置7によって上述のようにランキンサイクル回路5を操作することによって、図4Dに示すような熱サイクルが実現される。
<1st hybrid cooling mode>
FIG. 3D is a diagram showing the flow of the organic medium realized in the Rankine cycle circuit 5 when the first and second hybrid cooling modes are executed. In the first hybrid cooling mode, the control device 7 has a
図4Dは、第1及び第2ハイブリッド冷却モードの実行時にランキンサイクル回路5において実現される熱サイクルを示すモリエル線図である。図4Dに示すように、第1ハイブリッド冷却モードの実行時には、有機媒体は、第1ポンプ53によって圧縮され、過冷却液の状態でバッテリ容器55に供給される。第1ポンプ53によって圧縮された有機媒体は、バッテリ容器55を流れる過程でバッテリ81との熱交換によって加温され、過熱蒸気又は沸騰した状態で蒸発器56に供給される。バッテリ容器55から過熱蒸気又は沸騰した状態で流出した有機媒体は、蒸発器56を流れる過程で冷却水との熱交換によってさらに加温され、過熱蒸気の状態で圧縮膨張機51に供給される。蒸発器56から過熱蒸気の状態で流出した有機媒体は、圧縮膨張機51において減圧され、過熱蒸気の状態で凝縮器52に供給される。圧縮膨張機51から供給された有機媒体は、凝縮器52を流れる過程で外気との熱交換によって冷却され、過冷却液の状態で第1ポンプ53に供給される。また上述のように第1ハイブリッド冷却モードでは、第1ポンプ53に加えて第2ポンプ61をオンにする。このため、凝縮器52から過冷却液の状態で流出する有機媒体の一部は、第2ポンプ61によって圧縮され、第1ポンプ53及びバッテリ容器55を迂回し、過冷却液の状態で蒸発器56に供給される。
FIG. 4D is a Moriel diagram showing the thermal cycle realized in the Rankine cycle circuit 5 during execution of the first and second hybrid cooling modes. As shown in FIG. 4D, when the first hybrid cooling mode is executed, the organic medium is compressed by the
ここで制御装置7は、第1ハイブリッド冷却モードでは、圧縮膨張機51において有機媒体を減圧させる過程で駆動軸51aにおいて生じる機械エネルギを利用することによってモータジェネレータ57によって発電させ、これによって得られる電力でバッテリ81を充電する。このため第1ハイブリッド冷却モードの実行時には、バッテリ81の熱エネルギの一部及び冷却水の熱エネルギの一部が、外気に放出されるとともにモータジェネレータ57によって電気エネルギとして回収されるため、これによりバッテリ81及び冷却水及びエンジン2の温度が低下する。
Here, in the first hybrid cooling mode, the control device 7 is generated by the
ここで制御装置7は、第1ハイブリッド冷却モードでは、バッテリ容器55からは沸点よりもやや低い温度で有機媒体が流出し、かつ蒸発器56内において有機媒体が沸騰した状態で維持されるように、換言すれば、バッテリ81がバッテリ容器55内において有機媒体の顕熱によって冷却され、かつ冷却水が蒸発器56内において有機媒体の潜熱によって冷却されるように、第1ポンプ53、第2ポンプ61、及びモータジェネレータ57を操作する。
Here, in the first hybrid cooling mode, the control device 7 causes the organic medium to flow out from the
上述のように蒸発器56における有機媒体の沸点は、蒸発器56内における有機媒体の量及び圧力によって変化する。そこで制御装置7は、第1ハイブリッド冷却モードでは、バッテリ容器55から流出する有機媒体の温度が沸点よりもやや低い温度で流出し、かつ蒸発器56における有機媒体の沸点が冷却水の目標温度で維持されるように、第1ポンプ53、第2ポンプ61、及びモータジェネレータ57を用いて蒸発器56における有機媒体の量及び圧力を制御する。より具体的には、制御装置7は、バッテリ容器55からは有機媒体が沸点よりもやや低い温度で流出しかつ蒸発器56における有機媒体の沸点が上記目標温度で維持されるように、バッテリ容器55における有機媒体の目標量並びに蒸発器56における有機媒体の目標量及び目標圧を算出するとともに、バッテリ容器55における有機媒体の量が上記目標量になるように第1ポンプ53の回転数を調整し、蒸発器56における有機媒体の量が上記目標量になるように第2ポンプ61の回転数を調整し、さらに蒸発器56における有機媒体の圧力が上記目標圧になるようにモータジェネレータ57における発電量を調整する。
As described above, the boiling point of the organic medium in the evaporator 56 changes depending on the amount and pressure of the organic medium in the
以上のように第1ハイブリッド冷却モードでは、制御装置7は、モータジェネレータ57をジェネレータとして作動させることから、蒸発器56内における圧力は、上述のバッテリ加温モード及びバッテリ冷却モードよりも高くなる(図2参照)。
As described above, in the first hybrid cooling mode, the control device 7 operates the
<第2エンジン冷却モード>
制御装置7は、第2エンジン冷却モードでは、上述の第1エンジン冷却モードと同様に、図3Cにおいて太矢印で示すように、有機媒体が第1の流れ方向F1に沿って、第2ポンプ61、蒸発器56、圧縮膨張機51、及び凝縮器52の順で有機媒体が循環するようにランキンサイクル回路5を操作する。これにより、第2バッテリ冷却モードでは、図4Cに示すように、第1バッテリ冷却モードと定性的に同様の熱サイクルが実現される。
<Second engine cooling mode>
In the second engine cooling mode, the control device 7 has the organic medium flowing along the first flow direction F1 along the first flow direction F1 as shown by the thick arrow in FIG. 3C, similarly to the first engine cooling mode described above. The Rankine cycle circuit 5 is operated so that the organic medium circulates in the order of the
図2を参照して説明したように、制御装置7は、バッテリ81がバッテリ加温要求状態であり、冷却水温度が廃熱回収可能温度以上でありかつエンジン保護温度より低い場合には第1エンジン冷却モードを実行し、バッテリ81がバッテリ加温要求状態であり、冷却水温度がエンジン保護温度以上でありエンジン2及びその冷却水を速やかに冷却する必要がある場合には第2エンジン冷却モードを実行する。そこで制御装置7は、第2エンジン冷却モードでは、冷却水を速やかに冷却できるように、モータジェネレータ57を無負荷状態とするか、又はバッテリ81の電力をモータジェネレータ57に供給することによってモータジェネレータ57で圧縮膨張機51を駆動する。これにより、第2エンジン冷却モードでは、蒸発器56内における圧力は、上述の第1エンジン冷却モード及び第1ハイブリッド冷却モードよりも低くなる(図2参照)。
As described with reference to FIG. 2, the control device 7 is the first when the
<第2ハイブリッド冷却モード>
制御装置7は、第2ハイブリッド冷却モードでは、上述の第1ハイブリッド冷却モードと同様に、図3Dにおいて太矢印で示すように、有機媒体が第1の流れ方向F1に沿って、第1ポンプ53、バッテリ容器55、蒸発器56、圧縮膨張機51、及び凝縮器52の順で構成される第1循環流路と、第2ポンプ61、蒸発器56、圧縮膨張機51、及び凝縮器52の順で構成される第2循環流路と、の2つの循環流路に沿って有機媒体が循環するように、ランキンサイクル回路5を操作する。これにより、第2ハイブリッド冷却モードでは、図4Dに示すように、第1ハイブリッド冷却モードと定性的に同様の熱サイクルが実現される。
<Second hybrid cooling mode>
In the second hybrid cooling mode, the control device 7 has the organic medium along the first flow direction F1 along the first flow direction F1 as shown by the thick arrow in FIG. 3D, similarly to the first hybrid cooling mode described above. , The first circulation flow path composed of the
図2を参照して説明したように、制御装置7は、バッテリ81がバッテリ冷却要求状態であり、冷却水温度が廃熱回収可能温度以上でありかつエンジン保護温度より低い場合には第1ハイブリッド冷却モードを実行し、バッテリ81がバッテリ冷却要求状態であり、冷却水温度がエンジン保護温度以上でありエンジン2及びその冷却水を速やかに冷却する必要がある場合には第2ハイブリッド冷却モードを実行する。そこで制御装置7は、第2ハイブリッド冷却モードでは、冷却水を速やかに冷却できるように、モータジェネレータ57を無負荷状態とするか、又はバッテリ81の電力をモータジェネレータ57に供給することによってモータジェネレータ57で圧縮膨張機51を駆動する。これにより、第2ハイブリッド冷却モードでは、蒸発器56内における圧力は、上述の第1エンジン冷却モード及び第1ハイブリッド冷却モードよりも低くなる(図2参照)。
As described with reference to FIG. 2, the control device 7 is the first hybrid when the
本実施形態の熱サイクルシステム1によれば、以下の効果を奏する。
(1)熱サイクルシステム1は、エンジン2及びその排気と熱交換を行う冷却水が循環する冷却回路3と、絶縁性の有機媒体が循環するランキンサイクル回路5と、を備える。ランキンサイクル回路5の主循環流路50には、第1の流れ方向F1に沿って順に、圧縮膨張機51と、凝縮器52と、第1ポンプ53と、が設けられる。またこの主循環流路50のうち、第1ポンプ53と圧縮膨張機51との間には、有機媒体と冷却水との間で熱交換を行う蒸発器56と、その内部を有機媒体が通流するバッテリ容器55と、が設けられ、このバッテリ容器55の内部には有機媒体に浸漬するようにバッテリ81が設けられている。この熱サイクルシステム1では、有機媒体を第1の流れ方向F1に沿って循環させることにより、蒸発器56においてエンジン2の冷却水との熱交換によって得られた熱エネルギの一部と、バッテリ容器55においてバッテリ81との熱交換によって得られた熱エネルギの一部とを、外気に放出させ、エンジン2やバッテリ81を冷却できる。特に熱サイクルシステム1では、バッテリ81を絶縁性の有機媒体に浸漬するようにバッテリ容器55内に設けることにより、バッテリ81と有機媒体との間で直接的に熱交換させることができるので、バッテリ81をむらなく効果的に冷却することができる。以上により熱サイクルシステム1によれば、エンジン2の冷却水と熱交換可能なランキンサイクル回路5によってバッテリ81を効果的に冷却することができる。
According to the
(1) The
(2)熱サイクルシステム1では、第1の流れ方向F1に沿って順に、バッテリ81を収容するバッテリ容器55と蒸発器56とを主循環流路50に設ける。よって熱サイクルシステム1によれば、より温度帯が低いバッテリ81をエンジン2の冷却水よりも先に冷却できるので、バッテリ81とエンジン2との両方を効果的に冷却できる。また熱サイクルシステム1では、主循環流路50のうち凝縮器52及び第1ポンプ53の間とバッテリ容器55及び蒸発器56の間とをバイパス流路60によって接続し、このバイパス流路60に第1の流れ方向F1に沿って流れる有機媒体を圧縮する第2ポンプ61を設ける。よって熱サイクルシステム1によれば、第2ポンプ61の回転数を調整することによって、バッテリ容器55を経由して蒸発器56に流入する有機媒体の量と、バッテリ容器55を迂回して蒸発器56に流入する有機媒体の量とを調整できるので、バッテリ81の温度とエンジン2の温度とを精度良く調整できる。
(2) In the
(3)熱サイクルシステム1は、エンジン2及びその排気と熱交換を行う冷却水が循環する冷却回路3と、絶縁性の有機媒体が循環するランキンサイクル回路5と、を備える。ランキンサイクル回路5の主循環流路50には、第2の流れ方向F2に沿って順に、電子膨張弁54、凝縮器52と、圧縮膨張機51と、が設けられる。またこの主循環流路50のうち、圧縮膨張機51と電子膨張弁54との間には、有機媒体と冷却水との間で熱交換を行う蒸発器56と、その内部を有機媒体が通流するバッテリ容器55と、が設けられ、このバッテリ容器55の内部には有機媒体に浸漬するようにバッテリ81が設けられている。この熱サイクルシステム1では、有機媒体を第2の流れ方向F2に沿って循環させることにより、凝縮器52において外気との熱交換によって得られた熱エネルギの一部をバッテリ81に与え、このバッテリ81を加温できる。特に熱サイクルシステム1では、バッテリ81を絶縁性の有機媒体に浸漬するようにバッテリ容器55内に設けることにより、バッテリ81と有機媒体との間で直接的に熱交換させることができるので、バッテリ81をむらなく効果的に加温することができる。以上により熱サイクルシステム1によれば、エンジン2の冷却水と熱交換可能なランキンサイクル回路5によってバッテリ81を効果的に加温することができる。
(3) The
(4)熱サイクルシステム1では、第2の流れ方向F2に沿って有機媒体を圧縮しかつ第1の流れ方向F1に沿って有機媒体を減圧する圧縮膨張機51を主循環流路50に設ける。また主循環流路には、第2の流れ方向F2に沿って有機媒体を減圧する電子膨張弁54と第1の流れ方向F1に沿って有機媒体を圧縮する第1ポンプ53とを並列に設ける。この熱サイクルシステム1では、圧縮膨張機51を圧縮機として機能させ、第2の流れ方向F2に沿って有機媒体を循環させることにより、上述のように凝縮器52において外気との熱交換によって得られた熱エネルギの一部をバッテリ81に与え、このバッテリ81を加温できる。またこの熱サイクルシステム1では、圧縮膨張機51を膨張機として機能させ、第1の流れ方向F1に沿って有機媒体を循環させることにより、蒸発器56において冷却水との熱交換によって得られた熱エネルギの一部と、バッテリ容器55においてバッテリ81との熱交換によって得られた熱エネルギの一部とを、外気に放出させ、エンジン2やバッテリ81を冷却できる。以上により熱サイクルシステム1によれば、ランキンサイクル回路5によってエンジン2の温調とバッテリ81の温調との両方を効果的に行うことができる。
(4) In the
(5)熱サイクルシステム1では、第2の流れ方向F2に沿って順に、バッテリ81を収容するバッテリ容器55と蒸発器56とを主循環流路50に設ける。よって熱サイクルシステム1によれば、有機媒体を第1の流れ方向F1に沿って循環させることにより、バッテリ容器55内のバッテリ81、エンジン2の冷却水、の順で冷却することができる。バッテリ81とエンジン2とを搭載する車両では、多くの場合、バッテリ81よりもエンジン2の温度帯が高い。よって熱サイクルシステム1では、より温度帯が低いバッテリ81をエンジン2の冷却水よりも先に冷却できるので、バッテリ81とエンジン2との両方を効果的に冷却できる。また熱サイクルシステム1では、主循環流路50のうち凝縮器52及び電子膨張弁54の間とバッテリ容器55及び蒸発器56の間とをバイパス流路60によって接続し、このバイパス流路60に第1の流れ方向F1に沿って流れる有機媒体を圧縮する第2ポンプ61を設ける。よって熱サイクルシステム1によれば、第2ポンプ61の回転数を調整することによって、バッテリ容器55を経由して蒸発器56に流入する有機媒体の量と、バッテリ容器55を迂回して蒸発器56に流入する有機媒体の量とを調整できるので、バッテリ81の温度とエンジン2の温度とを精度良く調整できる。
(5) In the
(6)熱サイクルシステム1は、圧縮膨張機51に接続されたモータジェネレータ57をさらに備える。これにより、バッテリ容器55内において有機媒体とバッテリ81との間で効果的な熱交換が行われるように、バッテリ容器55内の有機媒体の圧力を制御することができる。また有機媒体を第1の流れ方向F1に沿って循環させ、バッテリ81やエンジン2の冷却水を冷却させる場合には、モータジェネレータ57をジェネレータとして機能させることにより、バッテリ81の廃熱の一部やエンジン2の廃熱の一部を電気エネルギとして回収することができる。
(6) The
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this. Within the scope of the gist of the present invention, the detailed configuration may be changed as appropriate.
1…熱サイクルシステム
2…エンジン(内燃機関)
3…冷却回路
5…ランキンサイクル回路
50…主循環流路
51…圧縮膨張機(膨張機、圧縮機)
52…凝縮器(第1熱交換器)
53…第1ポンプ
54…電子膨張弁(膨張弁)
55…バッテリ容器(容器)
56…蒸発器(第2熱交換器)
57…モータジェネレータ
60…バイパス流路
61…第2ポンプ
7…制御装置
81…バッテリ(蓄電装置)
1 ...
3 ... Cooling circuit 5 ...
52 ... Condenser (1st heat exchanger)
53 ... 1st pump 54 ... Electronic expansion valve (expansion valve)
55 ... Battery container (container)
56 ... Evaporator (second heat exchanger)
57 ...
本発明は、熱サイクルシステムに関する。より詳しくは、ランキンサイクル回路を備える熱サイクルシステムに関する。 The present invention relates to a thermal cycle system. More particularly, to a heat cycle system including a run-Kin cycle circuit.
本発明は、ランキンサイクル回路によってバッテリの温度を調整できる熱サイクルシステムを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a thermal cycling system that can adjust the temperature of the battery by run-Kin cycle circuit.
(1)本発明に係る熱サイクルシステム(例えば、後述の熱サイクルシステム1)は、絶縁性の有機媒体が循環するランキンサイクル回路(例えば、後述のランキンサイクル回路5)を備え、前記ランキンサイクル回路の循環流路(例えば、後述の主循環流路50)には、第1の流れ方向(例えば、後述の第1の流れ方向F1)に沿って順に、前記第1の流れ方向に沿って流れる有機媒体を減圧する膨張機(例えば、後述の圧縮膨張機51)と、有機媒体と外気との間で熱交換を行う第1熱交換器(例えば、後述の凝縮器52)と、前記第1の流れ方向に沿って流れる有機媒体を圧縮する第1ポンプ(例えば、後述の第1ポンプ53)と、が設けられ、前記循環流路のうち前記第1ポンプと前記膨張機との間には、その内部を有機媒体が通流する容器(例えば、後述のバッテリ容器55)が設けられ、前記容器内には有機媒体に浸漬するように蓄電装置(例えば、後述のバッテリ81)が設けられていることを特徴とする。
(1) heat cycle system according to the present invention (e.g.,
(2)この場合、内燃機関(例えば、後述のエンジン2)及びその排気と熱交換を行う冷却水が循環する冷却回路(例えば、後述の冷却回路3)をさらに備え、前記循環流路には、前記第1の流れ方向に沿って順に、前記容器と、有機媒体と前記冷却回路の冷却水との間で熱交換を行う第2熱交換器(例えば、後述の蒸発器56)と、が設けられ、前記ランキンサイクル回路は、前記循環流路のうち前記第1熱交換器及び前記第1ポンプの間と前記容器及び前記第2熱交換器の間とを接続するバイパス流路(例えば、後述のバイパス流路60)を備え、前記バイパス流路には、前記第1の流れ方向に沿って流れる有機媒体を圧縮する第2ポンプ(例えば、後述の第2ポンプ61)が設けられていることが好ましい。
(2) In this case, the internal combustion engine (for example, the
(3)本発明に係る熱サイクルシステム(例えば、後述の熱サイクルシステム1)は、絶縁性の有機媒体が循環するランキンサイクル回路(例えば、後述のランキンサイクル回路5)を備え、前記ランキンサイクル回路の循環流路(例えば、後述の主循環流路50)には、第2の流れ方向(例えば、後述の第2の流れ方向F2)に沿って順に、前記第2の流れ方向に沿って流れる有機媒体を減圧する膨張弁(例えば、後述の電子膨張弁54)と、有機媒体と外気との間で熱交換を行う第1熱交換器(例えば、後述の凝縮器52)と、前記第2の流れ方向に沿って流れる有機媒体を圧縮する圧縮機(例えば、後述の圧縮膨張機51)と、が設けられ、前記循環流路のうち前記圧縮機と前記膨張弁との間には、その内部を有機媒体が通流する容器(例えば、後述のバッテリ容器55)が設けられ、前記容器内には有機媒体に浸漬するように蓄電装置(例えば、後述のバッテリ81)が設けられていることを特徴とする。
(3) heat cycle system according to the present invention (e.g., below the thermodynamic cycle system 1) includes a Rankine cycle circuit insulation of the organic medium is circulated (e.g., Rankine cycle circuit 5 to be described later), the Rankine cycle In the circulation flow path of the circuit (for example, the main
(5)この場合、内燃機関及びその排気と熱交換を行う冷却水が循環する冷却回路(例えば、後述の冷却回路3)をさらに備え、前記循環流路には、前記第1の流れ方向に沿って順に、前記容器と、有機媒体と前記冷却回路の冷却水との間で熱交換を行う第2熱交換器(例えば、後述の蒸発器56)と、が設けられ、前記ランキンサイクル回路は、前記循環流路のうち前記第1熱交換器及び前記膨張弁の間と前記容器及び前記第2熱交換器の間とを接続するバイパス流路(例えば、後述のバイパス流路60)を備え、前記バイパス流路には、前記第1の流れ方向に沿って流れる有機媒体を圧縮する第2ポンプ(例えば、後述の第2ポンプ61)が設けられていることが好ましい。
(5) In this case, a cooling circuit (for example, a cooling circuit 3 described later) for circulating the cooling water that exchanges heat with the internal combustion engine and its exhaust is further provided, and the circulation flow path is provided in the first flow direction. Along the way, the container and a second heat exchanger (for example, an
(1)本発明の熱サイクルシステムは、絶縁性の有機媒体が循環するランキンサイクル回路を備える。ランキンサイクル回路の循環流路には、第1の流れ方向に沿って順に、膨張機と、第1熱交換器と、第1ポンプと、が設けられる。またこの循環流路のうち、第1ポンプと膨張機との間には、その内部を有機媒体が通流する容器が設けられ、この容器の内部には有機媒体に浸漬するように蓄電装置が設けられている。この熱サイクルシステムでは、有機媒体を第1の流れ方向に沿って循環させることにより、容器において蓄電装置との熱交換によって得られた熱エネルギの一部を外気に放出させ、蓄電装置を冷却できる。特に本発明では、蓄電装置を絶縁性の有機媒体に浸漬するように容器内に設けることにより、蓄電装置と有機媒体との間で直接的に熱交換させることができるので、蓄電装置をむらなく効果的に冷却することができる。以上により本発明の熱サイクルシステムによれば、ランキンサイクル回路によって蓄電装置を効果的に冷却することができる。 (1) heat cycle system of the present invention comprises a Rankine cycle times path insulation of the organic medium is circulated. An expander, a first heat exchanger, and a first pump are provided in order along the first flow direction in the circulation flow path of the Rankine cycle circuit. Also among the circulation flow path, between the first pump and the expander, an organic medium inside of that is the container is provided for flowing, the power storage to immersed in an organic medium in the interior of the container A device is provided. In this heat cycle system, by circulating along the organic medium in the first flow direction, to release the part of the thermal energy obtained by the heat exchange with the power storage device in container outside air, a charge reservoir Can be cooled. In particular, in the present invention, by providing the power storage device in the container so as to be immersed in the insulating organic medium, heat exchange can be directly performed between the power storage device and the organic medium, so that the power storage device can be evenly distributed. It can be cooled effectively. According to the heat cycle system of the present invention the above, it is possible to effectively cool the power storage device by run-Kin cycle circuit.
(2)本発明の熱サイクルシステムは、内燃機関及びその排気と熱交換を行う冷却水が循環する冷却回路を備える。また本発明では、循環流路のうち、第1ポンプと膨張機との間に、有機媒体と冷却水との間で熱交換を行う第2熱交換器と、蓄電装置を収容する容器と、を設ける。よってこの熱サイクルシステムでは、有機媒体を第1の流れ方向に沿って循環させることにより、第2熱交換器において内燃機関の冷却水との熱交換によって得られた熱エネルギの一部と、容器において蓄電装置との熱交換によって得られた熱エネルギの一部とを、外気に放出させ、内燃機関や蓄電装置を冷却できる。また本発明では、第1の流れ方向に沿って順に、蓄電装置を収容する容器と第2熱交換器とを循環流路に設ける。よって本発明によれば、上述のようにより温度帯が低い蓄電装置を内燃機関の冷却水よりも先に冷却できるので、蓄電装置と内燃機関との両方を効果的に冷却できる。また本発明では、循環流路のうち第1熱交換器及び第1ポンプの間と容器及び第2熱交換器の間とをバイパス流路によって接続し、このバイパス流路に第1の流れ方向に沿って流れる有機媒体を圧縮する第2ポンプを設ける。よって本発明によれば、第2ポンプの回転数を調整することによって、容器を経由して第2熱交換器に流入する有機媒体の量と、容器を迂回して第2熱交換器に流入する有機媒体の量とを調整できるので、蓄電装置の温度と内燃機関の温度とを精度良く調整できる。 (2) The heat cycle system of the present invention includes an internal combustion engine and a cooling circuit in which cooling water that exchanges heat with the exhaust gas circulates. Further, in the present invention, in the circulation flow path, a second heat exchanger for heat exchange between the organic medium and the cooling water between the first pump and the expander, a container for accommodating the power storage device, and a container. Is provided. Therefore, in this heat cycle system, by circulating the organic medium along the first flow direction, a part of the heat energy obtained by heat exchange with the cooling water of the internal combustion engine in the second heat exchanger and a container. In, a part of the heat energy obtained by heat exchange with the power storage device can be released to the outside air to cool the internal combustion engine and the power storage device. Further, in the present invention, a container accommodating the power storage device and a second heat exchanger are provided in the circulation flow path in order along the first flow direction. Therefore, according to the present invention, since the power storage device having a lower temperature zone can be cooled before the cooling water of the internal combustion engine as described above, both the power storage device and the internal combustion engine can be effectively cooled. Further, in the present invention, the circulation flow path between the first heat exchanger and the first pump and the container and the second heat exchanger are connected by a bypass flow path, and the first flow direction is connected to the bypass flow path. A second pump is provided to compress the organic medium flowing along. Therefore, according to the present invention, by adjusting the rotation speed of the second pump, the amount of the organic medium that flows into the second heat exchanger via the container and the amount of the organic medium that bypasses the container and flows into the second heat exchanger. Since the amount of the organic medium to be generated can be adjusted, the temperature of the power storage device and the temperature of the internal combustion engine can be adjusted with high accuracy.
(3)本発明の熱サイクルシステムは、絶縁性の有機媒体が循環するランキンサイクル回路を備える。ランキンサイクル回路の循環流路には、第2の流れ方向に沿って順に、膨張弁と、第1熱交換器と、圧縮機と、が設けられる。またこの循環流路のうち、圧縮機と膨張弁との間には、その内部を有機媒体が通流する容器が設けられ、この容器の内部には有機媒体に浸漬するように蓄電装置が設けられている。この熱サイクルシステムでは、有機媒体を第2の流れ方向に沿って循環させることにより、第1熱交換器において外気との熱交換によって得られた熱エネルギの一部を蓄電装置に与え、蓄電装置を加温できる。特に本発明では、蓄電装置を絶縁性の有機媒体に浸漬するように容器内に設けることにより、蓄電装置と有機媒体との間で直接的に熱交換させることができるので、蓄電装置をむらなく効果的に加温することができる。以上により本発明の熱サイクルシステムによれば、ランキンサイクル回路によって蓄電装置を効果的に加温することができる。 (3) heat cycle system of the present invention comprises a Rankine cycle times path insulation of the organic medium is circulated. The circulation flow path of the Rankine cycle circuit is provided with an expansion valve, a first heat exchanger, and a compressor in order along the second flow direction. Also within this circulation passage, between the compressor and the expansion valve, an organic medium inside of that is the container is provided for flowing, the power storage device as the interior of the container is immersed in an organic medium Is provided. In this heat cycle system, by circulating the organic medium along the second flow direction, a part of the heat energy obtained by heat exchange with the outside air in the first heat exchanger is given to the power storage device, and the power storage device Can be heated. In particular, in the present invention, by providing the power storage device in the container so as to be immersed in the insulating organic medium, heat exchange can be directly performed between the power storage device and the organic medium, so that the power storage device is evenly distributed. It can be heated effectively. According to the heat cycle system of the present invention the above, it is possible to effectively heat the power storage device by run-Kin cycle circuit.
(4)本発明では、第2の流れ方向に沿って有機媒体を圧縮しかつ第1の流れ方向に沿って有機媒体を減圧する圧縮膨張機を循環流路に設ける。また循環流路には、第2の流れ方向に沿って有機媒体を減圧する膨張弁と第1の流れ方向に沿って有機媒体を圧縮する第1ポンプとを並列に設ける。この熱サイクルシステムでは、圧縮膨張機を圧縮機として機能させ、第2の流れ方向に沿って有機媒体を循環させることにより、上述のように第1熱交換器において外気との熱交換によって得られた熱エネルギの一部を蓄電装置に与え、蓄電装置を加温できる。またこの熱サイクルシステムでは、圧縮膨張機を膨張機として機能させ、第1の流れ方向に沿って有機媒体を循環させることにより、容器において蓄電装置との熱交換によって得られた熱エネルギの一部を外気に放出させ、蓄電装置を冷却できる。以上により本発明の熱サイクルシステムによれば、ランキンサイクル回路によって蓄電装置の温調を効果的に行うことができる。 (4) In the present invention, the circulation flow path is provided with a compression / expansion machine that compresses the organic medium along the second flow direction and depressurizes the organic medium along the first flow direction. Further, in the circulation flow path, an expansion valve for reducing the pressure of the organic medium along the second flow direction and a first pump for compressing the organic medium along the first flow direction are provided in parallel. In this heat cycle system, the compressor is made to function as a compressor, and the organic medium is circulated along the second flow direction. As described above, it is obtained by heat exchange with the outside air in the first heat exchanger. A part of the heat energy can be given to the power storage device to heat the power storage device. In this heat cycle system, a compressor expander to function as an expander, by circulating the organic medium along a first flow direction, the thermal energy obtained by the heat exchange with the power storage device in the container one part is released to the outside air can cool the charge reservoir. According to the heat cycle system of the present invention the above, it is possible to effectively adjust the temperature of the charge reservoir by the Rankine cycle circuit.
(5)本発明の熱サイクルシステムは、内燃機関及びその排気と熱交換を行う冷却水が循環する冷却回路を備える。また本発明では、循環流路のうち、第1ポンプと膨張機との間に、有機媒体と冷却水との間で熱交換を行う第2熱交換器と、蓄電装置を収容する容器と、を設ける。よってこの熱サイクルシステムでは、圧縮膨張機を膨張機として機能させ、第1の流れ方向に沿って有機媒体を循環させることにより、第2熱交換器において冷却水との熱交換によって得られた熱エネルギの一部と、容器において蓄電装置との熱交換によって得られた熱エネルギの一部とを、外気に放出させ、内燃機関や蓄電装置を冷却できる。また本発明では、第2の流れ方向に沿って順に、蓄電装置を収容する容器と第2熱交換器とを循環流路に設ける。よって本発明によれば、有機媒体を第1の流れ方向に沿って循環させることにより、容器内の蓄電装置、内燃機関の冷却水、の順で冷却することができる。蓄電装置と内燃機関とを搭載する車両では、多くの場合、蓄電装置よりも内燃機関の温度帯が高い。よって本発明では、より温度帯が低い蓄電装置を内燃機関の冷却水よりも先に冷却できるので、蓄電装置と内燃機関との両方を効果的に冷却できる。また本発明では、循環流路のうち第1熱交換器及び膨張弁の間と容器及び第2熱交換器の間とをバイパス流路によって接続し、このバイパス流路に第1の流れ方向に沿って流れる有機媒体を圧縮する第2ポンプを設ける。よって本発明によれば、第2ポンプの回転数を調整することによって、容器を経由して第2熱交換器に流入する有機媒体の量と、容器を迂回して第2熱交換器に流入する有機媒体の量とを調整できるので、蓄電装置の温度と内燃機関の温度とを精度良く調整できる。 (5) The thermal cycle system of the present invention includes an internal combustion engine and a cooling circuit for circulating cooling water that exchanges heat with its exhaust gas. Further, in the present invention, in the circulation flow path, a second heat exchanger for heat exchange between the organic medium and the cooling water between the first pump and the expander, a container for accommodating the power storage device, and a container. Is provided. Therefore, in this heat cycle system, the compression expander functions as an expander, and the organic medium is circulated along the first flow direction, so that the heat obtained by heat exchange with the cooling water in the second heat exchanger is obtained. A part of the energy and a part of the heat energy obtained by heat exchange with the power storage device in the container can be released to the outside air to cool the internal combustion engine and the power storage device. Further, in the present invention, a container accommodating the power storage device and a second heat exchanger are provided in the circulation flow path in order along the second flow direction. Therefore, according to the present invention, by circulating the organic medium along the first flow direction, the power storage device in the container and the cooling water of the internal combustion engine can be cooled in this order. In a vehicle equipped with a power storage device and an internal combustion engine, the temperature range of the internal combustion engine is often higher than that of the power storage device. Therefore, in the present invention, since the power storage device having a lower temperature zone can be cooled before the cooling water of the internal combustion engine, both the power storage device and the internal combustion engine can be effectively cooled. Further, in the present invention, the circulation flow path between the first heat exchanger and the expansion valve and the container and the second heat exchanger are connected by a bypass flow path, and the bypass flow path is connected to the bypass flow path in the first flow direction. A second pump is provided to compress the organic medium flowing along. Therefore, according to the present invention, by adjusting the rotation speed of the second pump, the amount of the organic medium that flows into the second heat exchanger via the container and the amount of the organic medium that bypasses the container and flows into the second heat exchanger. Since the amount of the organic medium to be generated can be adjusted, the temperature of the power storage device and the temperature of the internal combustion engine can be adjusted with high accuracy.
Claims (7)
前記ランキンサイクル回路の循環流路には、第1の流れ方向に沿って順に、前記第1の流れ方向に沿って流れる有機媒体を減圧する膨張機と、有機媒体と外気との間で熱交換を行う第1熱交換器と、前記第1の流れ方向に沿って流れる有機媒体を圧縮する第1ポンプと、が設けられ、
前記循環流路のうち前記第1ポンプと前記膨張機との間には、その内部を有機媒体が通流する容器と、有機媒体と前記冷却回路の冷却水との間で熱交換を行う第2熱交換器と、が設けられ、
前記容器内には有機媒体に浸漬するように蓄電装置が設けられていることを特徴とする熱サイクルシステム。 A thermal cycle system including a cooling circuit in which cooling water that exchanges heat with an internal combustion engine and its exhaust circulates, and a Rankine cycle circuit in which an insulating organic medium circulates.
In the circulation flow path of the Rankine cycle circuit, heat exchange between the organic medium and the outside air is performed by an expander that depressurizes the organic medium flowing along the first flow direction in order along the first flow direction. A first heat exchanger for performing the above and a first pump for compressing the organic medium flowing along the first flow direction are provided.
In the circulation flow path, between the first pump and the expander, heat exchange is performed between the container through which the organic medium flows and the organic medium and the cooling water of the cooling circuit. 2 heat exchangers and
A thermodynamic cycle system characterized in that a power storage device is provided in the container so as to be immersed in an organic medium.
前記ランキンサイクル回路は、前記循環流路のうち前記第1熱交換器及び前記第1ポンプの間と前記容器及び前記第2熱交換器の間とを接続するバイパス流路を備え、
前記バイパス流路には、前記第1の流れ方向に沿って流れる有機媒体を圧縮する第2ポンプが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の熱サイクルシステム。 The container and the second heat exchanger are provided in the circulation flow path in order along the first flow direction.
The Rankine cycle circuit includes a bypass flow path that connects between the first heat exchanger and the first pump and between the container and the second heat exchanger in the circulation flow path.
The thermal cycle system according to claim 1, wherein the bypass flow path is provided with a second pump for compressing an organic medium flowing along the first flow direction.
前記ランキンサイクル回路の循環流路には、第2の流れ方向に沿って順に、前記第2の流れ方向に沿って流れる有機媒体を減圧する膨張弁と、有機媒体と外気との間で熱交換を行う第1熱交換器と、前記第2の流れ方向に沿って流れる有機媒体を圧縮する圧縮機と、が設けられ、
前記循環流路のうち前記圧縮機と前記膨張弁との間には、有機媒体と前記冷却回路の冷却水との間で熱交換を行う第2熱交換器と、その内部を有機媒体が通流する容器と、が設けられ、
前記容器内には有機媒体に浸漬するように蓄電装置が設けられていることを特徴とする熱サイクルシステム。 A thermal cycle system including a cooling circuit in which cooling water that exchanges heat with an internal combustion engine and its exhaust circulates, and a Rankine cycle circuit in which an insulating organic medium circulates.
In the circulation flow path of the Rankine cycle circuit, an expansion valve for reducing the pressure of the organic medium flowing along the second flow direction in order along the second flow direction, and heat exchange between the organic medium and the outside air. A first heat exchanger for performing the above and a compressor for compressing the organic medium flowing along the second flow direction are provided.
A second heat exchanger that exchanges heat between the organic medium and the cooling water of the cooling circuit, and the organic medium pass through the inside of the circulation flow path between the compressor and the expansion valve. A container for flowing water is provided,
A thermodynamic cycle system characterized in that a power storage device is provided in the container so as to be immersed in an organic medium.
前記循環流路には、前記膨張弁と前記第1の流れ方向に沿って流れる有機媒体を圧縮する第1ポンプとが並列に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の熱サイクルシステム。 The compressor is a compression / expansion machine that compresses an organic medium flowing along the second flow direction and depressurizes the organic medium flowing along the first flow direction opposite to the second flow direction. ,
The thermal cycle according to claim 3, wherein the expansion valve and a first pump for compressing an organic medium flowing along the first flow direction are provided in parallel in the circulation flow path. system.
前記ランキンサイクル回路は、前記循環流路のうち前記第1熱交換器及び前記膨張弁の間と前記容器及び前記第2熱交換器の間とを接続するバイパス流路を備え、
前記バイパス流路には、前記第1の流れ方向に沿って流れる有機媒体を圧縮する第2ポンプが設けられていることを特徴とする請求項4に記載の熱サイクルシステム。 The container and the second heat exchanger are provided in the circulation flow path in order along the first flow direction.
The Rankine cycle circuit includes a bypass flow path that connects between the first heat exchanger and the expansion valve and between the container and the second heat exchanger in the circulation flow path.
The thermal cycle system according to claim 4, wherein the bypass flow path is provided with a second pump for compressing an organic medium flowing along the first flow direction.
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