JP2021008870A - Heat cycle system - Google Patents

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恵三 岩間
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Abstract

To provide a heat cycle system which enables adjustment of a temperature of a battery in a rankine cycle circuit enabling heat exchange with a coolant of an engine.SOLUTION: A heat cycle system 1 includes: a cooling circuit 3 in which a coolant of an engine 2 circulates; and a rankine cycle circuit 5 in which an insulative organic medium circulates. In a main circulation passage 50 of the rankine cycle circuit 5, a compression expander 51 which decompresses the organic medium, a condenser 52 which conducts heat exchange between the organic medium and outside air, a first pump 53 which compresses the organic medium are provided in this order along a first flow direction F1. In an area between the first pump 53 and the compression expander 51 in the main circulation passage 50, a battery container 55 in which the organic medium flows and an evaporator 56 which conducts heat exchange between the organic medium and the coolant of the cooling circuit 3 are provided. A battery 81 is provided in the battery container 55 so as to be immersed in the organic medium.SELECTED DRAWING: Figure 1

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).

特開2006−118754号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-118754

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 thermal cycle system 1 described later) is a cooling circuit (for example, a cooling circuit in which cooling water that exchanges heat with the internal combustion engine (for example, the engine 2 described later) and its exhaust is circulated. A cooling circuit 3) described later and a Rankine cycle circuit (for example, the Rankine cycle circuit 5 described later) in which an insulating organic medium circulates are provided, and a circulation flow path of the Rankine cycle circuit (for example, a main circulation flow described later) is provided. In the path 50), an expander (for example, described later) for reducing the pressure of the organic medium flowing along the first flow direction in order along the first flow direction (for example, the first flow direction F1 described later). The compression expander 51), the first heat exchanger that exchanges heat between the organic medium and the outside air (for example, the condenser 52 described later), and the organic medium that flows along the first flow direction are compressed. A container (for example, a first pump 53 described later) and a container through which an organic medium flows between the first pump and the expander in the circulation flow path (for example, a first pump 53 described later) are provided. For example, a battery container 55) described later and a second heat exchanger (for example, an evaporator 56 described later) that exchanges heat between the organic medium and the cooling water of the cooling circuit are provided in the container. Is provided with a power storage device (for example, a battery 81 described later) so as to be immersed in an organic medium.

(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 bypass flow path 60 described later) that connects between the first heat exchanger and the first pump and between the container and the second heat exchanger is provided, and the bypass flow is provided. It is preferable that the path is provided with a second pump (for example, a second pump 61 described later) that compresses the organic medium flowing along the first flow direction.

(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 heat cycle system 1 described later) includes a cooling circuit (for example, a cooling circuit 3 described later) in which cooling water that exchanges heat with the internal combustion engine and its exhaust is circulated. A Rankine cycle circuit (for example, Rankine cycle circuit 5 described later) through which an insulating organic medium circulates is provided, and a second circulation flow path (for example, main circulation flow path 50 described later) of the Rankine cycle circuit is provided. An expansion valve (for example, an electronic expansion valve 54 described later) for reducing the pressure of the organic medium flowing along the second flow direction in order along the flow direction (for example, the second flow direction F2 described later) and an organic A first heat exchanger that exchanges heat between the medium and the outside air (for example, a condenser 52 described later) and a compressor that compresses an organic medium flowing along the second flow direction (for example, compression described later). A second heat exchange is provided with an expander 51), and heat exchange is performed between the organic medium and the cooling water of the cooling circuit between the compressor and the expansion valve in the circulation flow path. A container (for example, an evaporator 56 described later) and a container through which an organic medium flows (for example, a battery container 55 described later) are provided, and the container is charged with electricity so as to be immersed in the organic medium. It is characterized in that an apparatus (for example, a battery 81 described later) is provided.

(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 bypass flow path 60 described later) that connects between the first heat exchanger and the expansion valve and between the container and the second heat exchanger is provided, and the bypass flow path is provided. Is preferably provided with a second pump (for example, a second pump 61 described later) that compresses the organic medium flowing along the first flow direction.

(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 motor generator 57 described later) connected to the expander.

(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 motor generator 57 described later) connected to the compression expander.

(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.

本発明の一実施形態に係る熱サイクルシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the thermal cycle system which concerns on one Embodiment of this invention. 制御装置によって実現される複数の制御モードの内容を説明するための表である。It is a table for demonstrating the contents of a plurality of control modes realized by a control device. バッテリ加温モードで実現される有機媒体の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the organic medium realized in the battery heating mode. バッテリ冷却モードで実現される有機媒体の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the organic medium realized in the battery cooling mode. 第1及び第2エンジン冷却モードで実現される有機媒体の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the organic medium realized in the 1st and 2nd engine cooling modes. 第1及び第2ハイブリッド冷却モードで実現される有機媒体の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the organic medium realized in the 1st and 2nd hybrid cooling modes. バッテリ加温モードの実行時にランキンサイクル回路において実現される熱サイクルのモリエル線図である。It is a Moriel diagram of the thermal cycle realized in the Rankine cycle circuit when the battery heating mode is executed. バッテリ冷却モードの実行時にランキンサイクル回路において実現される熱サイクルのモリエル線図である。It is a Moriel diagram of the thermal cycle realized in the Rankine cycle circuit when the battery cooling mode is executed. 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において実現される熱サイクルのモリエル線図である。FIG. 5 is a Moriel diagram of the thermal cycle realized in the Rankine cycle circuit when the first and second engine cooling modes are executed. 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において実現される熱サイクルのモリエル線図である。FIG. 5 is a Moriel diagram of the thermal cycle realized in the Rankine cycle circuit when the first and second hybrid cooling modes are executed.

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 thermal cycle system 1 according to the present embodiment. The thermal cycle system 1 is mounted on a vehicle equipped with an internal combustion engine 2 (hereinafter referred to as "engine 2") to warm up the engine 2 at the time of starting and to recover waste heat generated in the engine 2 after warming up to generate electricity. Convert to energy.

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 thermal cycle system 1 includes a cooling circuit 3 in which the engine 2 is included in a part of the path and circulation of cooling water, a Rankine cycle circuit 5 in which an insulating organic medium circulates, and these cooling circuits 3 and the Rankine cycle circuit 5. A control device 7 to be operated and a battery 81 capable of discharging and charging are provided.

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 circulation flow path 33 through which cooling water that exchanges heat with the engine 2 and its exhaust gas circulates, and a plurality of devices provided in the circulation flow path 33. More specifically, the cooling circuit 3 includes a circulation flow path 33 including an evaporator 56, which will be described later, provided in the Rankin cycle circuit 5, and a first cooling water flow path 31 which is a part of the circulation flow path 33. The second cooling water flow path 32, which is a part of the circulation flow path 33, the first water pump 35 and the second water pump 36 for pumping the cooling water in the circulation flow path 33, and the cooling water flowing through the circulation flow path 33. A heater core 37 that heats the cabin and a bypass flow path 34 that bypasses the second cooling water flow path 32, the second water pump 36, and the heater core 37 among the circulation flow paths 33 are provided.

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 water flow path 31 is a flow path for cooling water formed in the cylinder block of the engine 2 and promotes heat exchange between the cooling water and the engine 2. The second cooling water flow path 32 is a flow path for cooling water that promotes heat exchange between the cooling water and the exhaust gas. The second cooling water flow path 32 is formed in the exhaust pipe on the downstream side of the exhaust purification catalyst 21. The evaporator 56 is on the downstream side of the second cooling water flow path 32 and the heater core 37 and is the first in the annular circulation flow path 33 when the cooling water is circulated by the first water pump 35 and the second water pump 36. It is provided at a position such that it is on the upstream side of the cooling water flow path 31.

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 first water pump 35 is provided between the evaporator 56 and the first cooling water flow path 31 in the circulation flow path 33. The first water pump 35 operates in response to a control signal from the control device 7, and pumps cooling water from the evaporator 56 side to the first cooling water flow path 31 side in the circulation flow path 33.

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 bypass flow path 34 connects the branch portion 38 between the first cooling water flow path 31 and the second cooling water flow path 32 and the evaporator 56 of the circulation flow path 33. Therefore, a part of the cooling water flowing out from the first cooling water flow path 31 is returned to the evaporator 56 or the first water pump 35 via the bypass flow path 34.

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 second water pump 36 is provided between the branch portion 38 and the second cooling water flow path 32 in the circulation flow path 33. The second water pump 36 operates in response to a control signal from the control device 7, and pumps cooling water from the first cooling water flow path 31 side to the second cooling water flow path 32 side in the circulation flow path 33.

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 circulation flow path 50 in which an insulating organic medium having a boiling point and a lower specific heat than that of cooling water circulates, a compression expander 51 provided in the main circulation flow path 50, and condensation. A device 52, a first pump 53, an electronic expansion valve 54, a battery container 55, an evaporator 56, a bypass flow path 60 that bypasses a part of a plurality of devices provided in the main circulation flow path 50, and this bypass flow. A second pump 61 provided on the road 60 is provided.

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 compression expander 51 is provided between the evaporator 56 and the condenser 52 in the main circulation flow path 50. The compression expander 51 decompresses the organic medium flowing through the main circulation flow path 50 from the evaporator 56 side to the condenser 52 side (hereinafter, this flow direction is also referred to as “first flow direction F1”), and the main circulation flow. The organic medium flowing through the path 50 from the condenser 52 side to the evaporator 56 side is compressed (hereinafter, this flow direction is also referred to as "second flow direction F2"). The compression expander 51 decompresses the organic medium that has passed through the evaporator 56 and supplies it to the condenser 52 when the organic medium flows in the main circulation flow path 50 along the first flow direction F1 in the normal rotation. Further, the compression expander 51 compresses the organic medium that has passed through the condenser 52 and supplies the organic medium to the evaporator 56 at the time of reversal in which the organic medium flows through the main circulation flow path 50 along the second flow direction F2.

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 motor generator 57 is connected to the drive shaft 51a of the compression expander 51. The motor generator 57 can transfer electrical energy to and from the battery 81 in response to a control signal from the control device 7. Therefore, the motor generator 57 uses the electric power supplied from the battery 81 to rotate the compression / expander 51 forward or reverse, or generates electricity with the mechanical energy recovered in the process of depressurizing the organic medium in the compression / expansion machine 51. It is possible to charge the battery 81 with the generated power.

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 condenser 52 is provided on the downstream side of the compression expander 51 along the first flow direction F1 in the main circulation flow path 50. The condenser 52 includes an organic medium flow path through which the organic medium passes and a fan that supplies outside air to the organic medium flow path, and exchanges heat between the organic medium and the outside air.

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 evaporator 56 is provided on the upstream side of the compression expander 51 along the first flow direction F1 in the main circulation flow path 50. The evaporator 56 includes an organic medium flow path through which the organic medium flows and a cooling water flow path through which the cooling water of the cooling circuit 3 passes, and exchanges heat between the organic medium and the cooling water.

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 battery container 55 is provided on the upstream side of the evaporator 56 along the first flow direction F1 in the main circulation flow path 50. An organic medium passes through the inside of the battery container 55. Further, inside the battery container 55, a battery 81 is provided so as to be immersed in an organic medium. Therefore, the battery 81 can exchange heat with the organic medium flowing through the battery container 55.

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 circulation flow path 50 between the condenser 52 and the battery container 55 is branched into a first branch passage 50a and a second branch passage 50b. A first pump 53 is provided in the first branch passage 50a, and an electronic expansion valve 54 is provided in the second branch passage 50b. That is, the first pump 53 and the electronic expansion valve 54 are provided in parallel in the main circulation flow path 50.

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 first pump 53 is provided on the downstream side of the condenser 52 and on the upstream side of the battery container 55 along the first flow direction F1 in the first branch path 50a. The first pump 53 operates in response to a control signal from the control device 7 to compress the organic medium flowing along the first flow direction F1 in the first branch path 50a. The rotation speed of the first pump 53 is adjusted by the control device 7.

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 electronic expansion valve 54 is provided on the downstream side of the battery container 55 and on the upstream side of the condenser 52 along the second flow direction F2 in the second branch passage 50b. The electronic expansion valve 54 is a throttle valve and depressurizes the organic medium flowing along the second flow direction F2 in the second branch passage 50b. The opening degree of the electronic expansion valve 54 is adjusted according to the control signal from the control device 7.

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 circulation flow path 50 includes a compression expander 51, a condenser 52, a first pump 53, a battery container 55, and an evaporator 56. Is provided. Further, in the order along the second flow direction F2, the main circulation flow path 50 is provided with a compression expander 51, an evaporator 56, a battery container 55, an electronic expansion valve 54, and a condenser 52. Has been done.

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 bypass flow path 60 connects between the condenser 52 and the branch paths 50a and 50b of the main circulation flow path 50 and between the battery container 55 and the evaporator 56. That is, the bypass flow path 60 forms a flow path that bypasses the first pump 53, the electronic expansion valve 54, and the battery container 55 in the main circulation flow path 50.

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 second pump 61 operates in response to a control signal from the control device 7 to compress the organic medium flowing along the first flow direction F1 in the main circulation flow path 50. The rotation speed of the second pump 61 is adjusted by the control device 7. That is, by turning on the second pump 61, a part of the organic medium flowing out from the condenser 52 along the first flow direction F1 is bypassed from the first pump 53, the electronic expansion valve 54, and the battery container 55. Then, it is refluxed to the evaporator 56.

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 thermal cycle system 1 as described above, a plurality of controls are performed by operating the first pump 53, the electronic expansion valve 54, the motor generator 57, the second pump 61, and the like of the Rankine cycle circuit 5 by the control device 7. The Rankine cycle circuit 5 can be operated in the mode.

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 battery 81, a battery cooling mode that mainly cools the battery 81, and the engine 2 and the engine 2 while recovering the waste heat of the engine 2. The first engine cooling mode that cools the cooling water, the first hybrid cooling mode that cools the battery 81, the engine 2 and its cooling water while recovering the waste heat of the engine 2, and the engine faster than the first engine cooling mode. It is divided into six modes: a second engine cooling mode for cooling 2 and a second hybrid cooling mode for cooling the battery 81, the engine 2 and its cooling water more quickly than the first hybrid cooling mode. Of the above six control modes, the battery cooling mode, the first engine cooling mode, and the first hybrid cooling mode can be said to be waste heat recovery modes capable of recovering the waste heat of the battery 81 and the engine 2.

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 engine 2 into three states according to the cooling water temperature of the engine 2. More specifically, the state of the engine 2 is that the cooling water temperature is lower than the predetermined waste heat recoverable temperature and the waste heat of the engine 2 cannot be recovered by the Rankin cycle circuit 5, and the cooling water temperature is different. The waste heat recoverable temperature is equal to or higher than the waste heat recoverable temperature, and the waste heat recoverable state of the engine 2 can be recovered by the Rankin cycle circuit 5, and the cooling water temperature is higher than the waste heat recoverable temperature set to be higher than the engine protection temperature. It is divided into an engine protection request state in which the engine 2 and its cooling water need to be cooled promptly. In the following, the state of the engine 2 is classified into a state in which waste heat cannot be recovered, a state in which waste heat can be recovered, and a state in which engine protection is required, depending on the temperature of the cooling water of the engine 2, which is the temperature of the portion correlated with the engine 2. However, the present invention is not limited to this. More specifically, the state of the engine 2 may be classified according to the temperature of the engine 2 instead of the cooling water temperature of the engine 2.

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 battery 81 into two states according to the battery temperature, which is the temperature thereof. More specifically, the states of the battery 81 include a battery heating request state in which the battery temperature is lower than the optimum temperature and the battery 81 needs to be heated, and a battery temperature is equal to or higher than the optimum temperature to cool the battery 81. It is divided into the required battery cooling requirements and the required battery cooling conditions.

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 engine 2 is the state where the waste heat cannot be recovered and the state of the battery 81 is the battery heating request state, the control device 7 is a Rankine cycle under the battery heating mode. When the circuit 5 is operated and the state of the engine 2 is the state where waste heat recovery is not possible and the state of the battery 81 is the battery cooling request state, the Rankine cycle circuit 5 is operated under the battery cooling mode. Further, the control device 7 operates the Rankine cycle circuit 5 under the first engine cooling mode when the state of the engine 2 is the state in which waste heat can be recovered and the state of the battery 81 is the state requiring battery heating. When the state of the engine 2 is the state in which waste heat can be recovered and the state of the battery 81 is the state requiring battery cooling, the Rankine cycle circuit 5 is operated under the first hybrid cooling mode. Further, when the state of the engine 2 is the engine protection request state and the state of the battery 81 is the battery heating request state, the control device 7 operates the Rankin cycle circuit 5 under the second engine cooling mode. When the state of the engine 2 is the engine protection required state and the state of the battery 81 is the battery cooling required state, the Rankin cycle circuit 5 is operated under the second hybrid cooling mode. The details of each control mode will be described below.

<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 compression expander 51, an evaporator 56, a battery container 55, and an electronic expansion valve along the second flow direction F2, as shown by a thick arrow in FIG. 3A. The Rankine cycle circuit 5 is operated so as to circulate in the order of 54 and the condenser 52. More specifically, in the battery heating mode, the control device 7 turns off the first pump 53 and the second pump 61, and compresses the motor generator 57 by supplying electric power from the battery 81 to the motor generator 57. The expander 51 is reversed, and the electronic expansion valve 54 is further opened. In the battery heating mode, the control device 7 operates the Rankine cycle circuit 5 as described above to realize the thermal cycle as shown in FIG. 4A.

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 compression expander 51 and supplied to the evaporator 56 and the battery container 55 in the state of superheated steam. The organic medium compressed by the compression expander 51 is cooled by heat exchange between the cooling water and the battery 81 in the process of flowing through the evaporator 56 and the battery container 55, and is supplied to the electronic expansion valve 54 in the state of a supercooled liquid. .. The organic medium supplied to the electronic expansion valve 54 is depressurized by the electronic expansion valve 54 and supplied to the condenser 52 in the state of a supercooled liquid or a mixed phase state. The organic medium supplied from the electronic expansion valve 54 is heated by heat exchange with the outside air in the process of flowing through the condenser 52, and is supplied to the compression expander 51 in the state of superheated steam. Therefore, when the battery heating mode is executed, a part of the thermal energy of the outside air is supplied to the battery 81, which raises the temperature of the battery 81.

<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 first pump 53, a battery container 55, an evaporator 56, and a compression expander 51 along the first flow direction F1 in which the organic medium is shown by a thick arrow in FIG. 3B. , And the condenser 52, and the Rankine cycle circuit 5 is operated so that the organic medium circulates in this order. More specifically, in the battery heating mode, the control device 7 turns off the second pump 61, closes the electronic expansion valve 54, turns on the first pump 53, and rotates the compression expander 51 in the forward direction. In the battery cooling mode, the control device 7 operates the Rankine cycle circuit 5 as described above to realize the thermal cycle as shown in FIG. 4A.

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 first pump 53 and supplied to the battery container 55 and the evaporator 56 in the state of a supercooled liquid. The organic medium compressed by the first pump 53 is heated by heat exchange between the battery 81 and the cooling water in the process of flowing through the battery container 55 and the evaporator 56, and is supplied to the compression expander 51 in the state of superheated steam. .. The organic medium flowing out of the evaporator 56 in the state of superheated steam is depressurized in the compression expander 51 and supplied to the condenser 52 in the state of superheated steam. The organic medium supplied from the compression expander 51 is cooled by heat exchange with the outside air in the process of flowing through the condenser 52, and is supplied to the first pump 53 in the state of a supercooled liquid. Therefore, when the battery cooling mode is executed, a part of the thermal energy of the battery 81 is released to the outside air, which lowers the temperature of the battery 81. Here, in the battery cooling mode, the control device 7 is such that the organic medium is maintained in a boiling state in the battery container 55, in other words, the battery 81 is cooled by the latent heat of the organic medium in the battery container 55. The first pump 53 and the motor generator 57 are operated.

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 battery container 55 changes depending on the amount and pressure of the organic medium in the battery container 55. Therefore, in the battery cooling mode, the control device 7 sets the first pump 53 and the motor generator 57 so that the boiling point of the organic medium in the battery container 55 is maintained at a target temperature determined in the vicinity of the optimum temperature of the battery 81. It is used to control the amount and pressure of the organic medium in the battery vessel 55. More specifically, the control device 7 calculates the target amount and the target pressure of the organic medium in the battery container 55 so that the boiling point of the organic medium in the battery container 55 is maintained at the target temperature, and the battery. The rotation speed of the first pump 53 is adjusted so that the amount of the organic medium in the container 55 becomes the above target amount, and the motor generator 57 is generated so that the pressure of the organic medium in the battery container 55 becomes the above target pressure. , No load, or operate as a motor.

<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 second pump 61, an evaporator 56, a compression expander 51, and an organic medium along the first flow direction F1, as shown by a thick arrow in FIG. 3C. The Rankine cycle circuit 5 is operated so that the organic medium circulates in the order of the condenser 52. More specifically, in the first engine cooling mode, the control device 7 turns off the first pump 53, closes the electronic expansion valve 54, turns on the second pump 61, and rotates the compression expander 51 in the normal direction. .. In the first engine cooling mode, the thermal cycle as shown in FIG. 4C is realized by operating the Rankine cycle circuit 5 as described above by the control device 7.

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 second pump 61 and supplied to the evaporator 56 in the state of a supercooled liquid. The organic medium compressed by the second pump 61 is heated by heat exchange with cooling water in the process of flowing through the evaporator 56, and is supplied to the compression expander 51 in the state of superheated steam. The organic medium flowing out of the evaporator 56 in the state of superheated steam is depressurized in the compression expander 51 and supplied to the condenser 52 in the state of superheated steam. The organic medium supplied from the compression expander 51 is cooled by heat exchange with the outside air in the process of flowing through the condenser 52, and is supplied to the second pump 61 in the state of a supercooled liquid. Here, in the first engine cooling mode, the control device 7 is generated by the motor generator 57 by utilizing the mechanical energy generated in the drive shaft 51a in the process of depressurizing the organic medium in the compression expander 51, and the electric power obtained by this is generated. Charges the battery 81 with. Therefore, when the first engine cooling mode is executed, a part of the thermal energy of the cooling water is released to the outside air and recovered as electric energy by the motor generator 57, which lowers the temperature of the cooling water and the engine 2. .. Here, in the first engine cooling mode, the control device 7 cools the cooling water in the evaporator 56 by the latent heat of the organic medium so that the organic medium is maintained in a boiling state in the evaporator 56. In this way, the second pump 61 and the motor generator 57 are operated.

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 evaporator 56. Therefore, in the first engine cooling mode, the control device 7 uses the second pump 61 and the motor generator 57 to maintain the boiling point of the organic medium in the evaporator 56 at the target temperature of the cooling water, so that the organic medium in the evaporator 56 is organic. Control the amount and pressure of the medium. More specifically, the control device 7 calculates the target amount and the target pressure of the organic medium in the evaporator 56 so that the boiling point of the organic medium in the evaporator 56 is maintained at the target temperature, and the evaporator 56 The rotation speed of the second pump 61 is adjusted so that the amount of the organic medium in the above target amount is obtained, and the amount of power generated by the motor generator 57 is adjusted so that the pressure of the organic medium in the evaporator 56 becomes the above target pressure. ..

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 motor generator 57 as a generator, so that the pressure in the evaporator 56 is higher than that in the battery heating mode and the battery cooling mode described above. (See FIG. 2).

<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 first pump 53, a battery container 55, an evaporator 56, and a compression expansion along the first flow direction F1 as shown by a thick arrow in FIG. 3D. A first circulation flow path composed of the machine 51 and a condenser 52 in this order, and a second circulation flow path composed of a second pump 61, an evaporator 56, a compression expander 51, and a condenser 52 in this order. The Rankine cycle circuit 5 is operated so that the organic medium circulates along the two circulation channels of. More specifically, in the first hybrid cooling mode, the control device 7 closes the electronic expansion valve 54, turns on the first pump 53 and the second pump 61, and rotates the compression expander 51 in the normal direction. In the first hybrid cooling mode, the thermal cycle as shown in FIG. 4D is realized by operating the Rankine cycle circuit 5 as described above by the control device 7.

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 first pump 53 and supplied to the battery container 55 in the state of a supercooled liquid. The organic medium compressed by the first pump 53 is heated by heat exchange with the battery 81 in the process of flowing through the battery container 55, and is supplied to the evaporator 56 in a superheated steam or a boiling state. The superheated steam or the organic medium flowing out from the battery container 55 in a boiling state is further heated by heat exchange with cooling water in the process of flowing through the evaporator 56, and is supplied to the compression expander 51 in the state of superheated steam. The organic medium flowing out of the evaporator 56 in the state of superheated steam is depressurized in the compression expander 51 and supplied to the condenser 52 in the state of superheated steam. The organic medium supplied from the compression expander 51 is cooled by heat exchange with the outside air in the process of flowing through the condenser 52, and is supplied to the first pump 53 in the state of a supercooled liquid. Further, as described above, in the first hybrid cooling mode, the second pump 61 is turned on in addition to the first pump 53. Therefore, a part of the organic medium flowing out from the condenser 52 in the state of supercooled liquid is compressed by the second pump 61, bypasses the first pump 53 and the battery container 55, and evaporates in the state of supercooled liquid. It is supplied to 56.

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 motor generator 57 by utilizing the mechanical energy generated in the drive shaft 51a in the process of depressurizing the organic medium in the compression expander 51, and the electric power obtained by this is generated. Charges the battery 81 with. Therefore, when the first hybrid cooling mode is executed, a part of the thermal energy of the battery 81 and a part of the thermal energy of the cooling water are released to the outside air and recovered as electric energy by the motor generator 57. The temperature of the battery 81, the cooling water, and the engine 2 drops.

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 battery container 55 at a temperature slightly lower than the boiling point, and the organic medium is maintained in a boiling state in the evaporator 56. In other words, the first pump 53 and the second pump so that the battery 81 is cooled by the sensible heat of the organic medium in the battery container 55 and the cooling water is cooled by the latent heat of the organic medium in the evaporator 56. The 61 and the motor generator 57 are operated.

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 evaporator 56. Therefore, in the first hybrid cooling mode, the control device 7 causes the temperature of the organic medium flowing out of the battery container 55 to flow out at a temperature slightly lower than the boiling point, and the boiling point of the organic medium in the evaporator 56 is the target temperature of the cooling water. A first pump 53, a second pump 61, and a motor generator 57 are used to control the amount and pressure of the organic medium in the evaporator 56 so that it is maintained. More specifically, the control device 7 uses the battery container so that the organic medium flows out from the battery container 55 at a temperature slightly lower than the boiling point and the boiling point of the organic medium in the evaporator 56 is maintained at the target temperature. The target amount of the organic medium in the 55 and the target amount and the target pressure of the organic medium in the evaporator 56 are calculated, and the rotation speed of the first pump 53 is adjusted so that the amount of the organic medium in the battery container 55 becomes the above target amount. Then, the rotation speed of the second pump 61 is adjusted so that the amount of the organic medium in the evaporator 56 becomes the above target amount, and the motor generator 57 further adjusts the pressure of the organic medium in the evaporator 56 to the above target pressure. Adjust the amount of power generation.

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 motor generator 57 as a generator, so that the pressure in the evaporator 56 is higher than that in the battery heating mode and the battery cooling mode described above. (See FIG. 2).

<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 evaporator 56, the compression expander 51, and the condenser 52. As a result, in the second battery cooling mode, as shown in FIG. 4C, a heat cycle qualitatively similar to that in the first battery cooling mode is realized.

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 battery 81 is in the battery heating request state, the cooling water temperature is equal to or higher than the waste heat recovery temperature, and the temperature is lower than the engine protection temperature. When the engine cooling mode is executed, the battery 81 is in the battery heating request state, the cooling water temperature is equal to or higher than the engine protection temperature, and the engine 2 and its cooling water need to be cooled promptly, the second engine cooling mode is executed. To execute. Therefore, in the second engine cooling mode, the control device 7 puts the motor generator 57 in a no-load state or supplies the electric power of the battery 81 to the motor generator 57 so that the cooling water can be cooled quickly. The compression expander 51 is driven by 57. As a result, in the second engine cooling mode, the pressure in the evaporator 56 becomes lower than that in the first engine cooling mode and the first hybrid cooling mode described above (see FIG. 2).

<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 battery container 55, the evaporator 56, the compression expander 51, and the condenser 52 in this order, and the second pump 61, the evaporator 56, the compression expander 51, and the condenser 52. The Rankine cycle circuit 5 is operated so that the organic medium circulates along the second circulation flow path formed in order and the two circulation flow paths. As a result, in the second hybrid cooling mode, as shown in FIG. 4D, a heat cycle qualitatively similar to that in the first hybrid cooling mode is realized.

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 battery 81 is in the battery cooling required state and the cooling water temperature is equal to or higher than the waste heat recovery temperature and lower than the engine protection temperature. The cooling mode is executed, and when the battery 81 is in the battery cooling required state, the cooling water temperature is equal to or higher than the engine protection temperature, and the engine 2 and its cooling water need to be cooled promptly, the second hybrid cooling mode is executed. To do. Therefore, in the second hybrid cooling mode, the control device 7 puts the motor generator 57 in a no-load state or supplies the electric power of the battery 81 to the motor generator 57 so that the cooling water can be cooled quickly. The compression expander 51 is driven by 57. As a result, in the second hybrid cooling mode, the pressure in the evaporator 56 becomes lower than that in the first engine cooling mode and the first hybrid cooling mode described above (see FIG. 2).

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 thermal cycle system 1 of the present embodiment, the following effects are obtained.
(1) The thermal cycle system 1 includes a cooling circuit 3 in which cooling water that exchanges heat with the engine 2 and its exhaust is circulated, and a Rankine cycle circuit 5 in which an insulating organic medium circulates. The main circulation flow path 50 of the Rankine cycle circuit 5 is provided with a compression expander 51, a condenser 52, and a first pump 53 in order along the first flow direction F1. Further, in the main circulation flow path 50, the evaporator 56 that exchanges heat between the organic medium and the cooling water and the organic medium pass through the inside between the first pump 53 and the compression expander 51. A flow battery container 55 is provided, and a battery 81 is provided inside the battery container 55 so as to be immersed in an organic medium. In this heat cycle system 1, a part of the heat energy obtained by heat exchange with the cooling water of the engine 2 in the evaporator 56 by circulating the organic medium along the first flow direction F1 and the battery container In 55, a part of the heat energy obtained by heat exchange with the battery 81 can be released to the outside air to cool the engine 2 and the battery 81. In particular, in the thermal cycle system 1, by providing the battery 81 in the battery container 55 so as to be immersed in the insulating organic medium, heat can be directly exchanged between the battery 81 and the organic medium. The 81 can be cooled evenly and effectively. As described above, according to the thermal cycle system 1, the battery 81 can be effectively cooled by the Rankine cycle circuit 5 that can exchange heat with the cooling water of the engine 2.

(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 thermal cycle system 1, the battery container 55 accommodating the battery 81 and the evaporator 56 are provided in the main circulation flow path 50 in order along the first flow direction F1. Therefore, according to the thermal cycle system 1, the battery 81 having a lower temperature zone can be cooled before the cooling water of the engine 2, so that both the battery 81 and the engine 2 can be effectively cooled. Further, in the thermal cycle system 1, among the main circulation flow paths 50, between the condenser 52 and the first pump 53 and between the battery container 55 and the evaporator 56 are connected by a bypass flow path 60, and the bypass flow path 60 is connected. A second pump 61 for compressing the organic medium flowing along the first flow direction F1 is provided. Therefore, according to the thermal cycle system 1, the amount of the organic medium flowing into the evaporator 56 via the battery vessel 55 and the evaporator bypassing the battery vessel 55 by adjusting the rotation speed of the second pump 61. Since the amount of the organic medium flowing into the 56 can be adjusted, the temperature of the battery 81 and the temperature of the engine 2 can be adjusted with high accuracy.

(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 thermal cycle system 1 includes a cooling circuit 3 in which cooling water that exchanges heat with the engine 2 and its exhaust is circulated, and a Rankine cycle circuit 5 in which an insulating organic medium circulates. The main circulation flow path 50 of the Rankine cycle circuit 5 is provided with an electronic expansion valve 54, a condenser 52, and a compression expander 51 in this order along the second flow direction F2. Further, in the main circulation flow path 50, the evaporator 56 that exchanges heat between the organic medium and the cooling water and the organic medium pass through the inside between the compression expander 51 and the electronic expansion valve 54. A flowing battery container 55 is provided, and a battery 81 is provided inside the battery container 55 so as to be immersed in an organic medium. In this heat cycle system 1, a part of the heat energy obtained by heat exchange with the outside air in the condenser 52 is given to the battery 81 by circulating the organic medium along the second flow direction F2, and the battery 81 can be heated. In particular, in the thermal cycle system 1, by providing the battery 81 in the battery container 55 so as to be immersed in the insulating organic medium, heat can be directly exchanged between the battery 81 and the organic medium. The 81 can be heated evenly and effectively. As described above, according to the thermal cycle system 1, the battery 81 can be effectively heated by the Rankine cycle circuit 5 that can exchange heat with the cooling water of the engine 2.

(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 thermal cycle system 1, a compression expander 51 for compressing the organic medium along the second flow direction F2 and depressurizing the organic medium along the first flow direction F1 is provided in the main circulation flow path 50. .. Further, in the main circulation flow path, an electron expansion valve 54 for reducing the pressure of the organic medium along the second flow direction F2 and a first pump 53 for compressing the organic medium along the first flow direction F1 are provided in parallel. .. In this heat cycle system 1, the compression expander 51 functions as a compressor, and the organic medium is circulated along the second flow direction F2. As described above, the heat exchange with the outside air in the condenser 52 is obtained. A part of the heat energy generated can be given to the battery 81 to heat the battery 81. Further, in this heat cycle system 1, the compression expander 51 functions as an expander, and the organic medium is circulated along the first flow direction F1 to obtain the heat exchange with the cooling water in the evaporator 56. A part of the heat energy and a part of the heat energy obtained by heat exchange with the battery 81 in the battery container 55 can be released to the outside air to cool the engine 2 and the battery 81. As described above, according to the thermal cycle system 1, the Rankine cycle circuit 5 can effectively control both the temperature of the engine 2 and the temperature of the battery 81.

(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 thermal cycle system 1, the battery container 55 accommodating the battery 81 and the evaporator 56 are provided in the main circulation flow path 50 in order along the second flow direction F2. Therefore, according to the thermal cycle system 1, by circulating the organic medium along the first flow direction F1, the battery 81 in the battery container 55 and the cooling water of the engine 2 can be cooled in this order. In a vehicle equipped with the battery 81 and the engine 2, the temperature range of the engine 2 is often higher than that of the battery 81. Therefore, in the thermal cycle system 1, the battery 81 having a lower temperature zone can be cooled before the cooling water of the engine 2, so that both the battery 81 and the engine 2 can be effectively cooled. Further, in the thermal cycle system 1, among the main circulation flow paths 50, between the condenser 52 and the electronic expansion valve 54 and between the battery container 55 and the evaporator 56 are connected by a bypass flow path 60, and the bypass flow path 60 is connected. A second pump 61 for compressing the organic medium flowing along the first flow direction F1 is provided. Therefore, according to the thermal cycle system 1, the amount of the organic medium flowing into the evaporator 56 via the battery vessel 55 and the evaporator bypassing the battery vessel 55 by adjusting the rotation speed of the second pump 61. Since the amount of the organic medium flowing into the 56 can be adjusted, the temperature of the battery 81 and the temperature of the engine 2 can be adjusted with high accuracy.

(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 thermal cycle system 1 further includes a motor generator 57 connected to the compression expander 51. Thereby, the pressure of the organic medium in the battery container 55 can be controlled so that effective heat exchange is performed between the organic medium and the battery 81 in the battery container 55. Further, when the organic medium is circulated along the first flow direction F1 to cool the cooling water of the battery 81 and the engine 2, the motor generator 57 functions as a generator to partially dissipate the waste heat of the battery 81. And a part of the waste heat of the engine 2 can be recovered as electric energy.

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 ... Thermal cycle system 2 ... Engine (internal combustion engine)
3 ... Cooling circuit 5 ... Rankine cycle circuit 50 ... Main circulation flow path 51 ... Compression expander (expander, compressor)
52 ... Condenser (1st heat exchanger)
53 ... 1st pump 54 ... Electronic expansion valve (expansion valve)
55 ... Battery container (container)
56 ... Evaporator (second heat exchanger)
57 ... Motor generator 60 ... Bypass flow path 61 ... Second pump 7 ... Control device 81 ... Battery (power storage device)

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., thermodynamic cycle system 1 described later) includes a Rankine cycle circuit insulation of the organic medium is circulated (e.g., below the Rankine cycle circuit 5), wherein the Rankine Cycle In the circulation flow path of the circuit (for example, the main circulation flow path 50 described later), in order along the first flow direction (for example, the first flow direction F1 described later), along the first flow direction. An expander that depressurizes the flowing organic medium (for example, a compression expander 51 described later), a first heat exchanger that exchanges heat between the organic medium and the outside air (for example, a condenser 52 described later), and the first A first pump (for example, a first pump 53 described later) for compressing an organic medium flowing along the flow direction of 1 is provided, and is provided between the first pump and the expander in the circulation flow path. Is provided with a container through which an organic medium flows (for example, a battery container 55 described later ), and a power storage device (for example, a battery 81 described later ) is provided in the container so as to be immersed in the organic medium. It is characterized by being.

(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 engine 2 described later) and a cooling circuit (for example, the cooling circuit 3 described later) for circulating the cooling water that exchanges heat with the exhaust thereof are further provided, and the circulation flow path is provided. , The second heat exchanger (for example, the evaporator 56 described later) that exchanges heat between the container and the cooling water of the organic medium and the cooling circuit in order along the first flow direction. The Rankine cycle circuit is provided, and the Rankine cycle circuit is a bypass flow path (for example,) 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 bypass flow path 60) described later is provided, and the bypass flow path is provided with a second pump (for example, the second pump 61 described later) for compressing the organic medium flowing along the first flow direction. Is preferable.

(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 circulation flow path 50 described later), in order along the second flow direction (for example, the second flow direction F2 described later), along the second flow direction. An expansion valve for reducing the pressure of the flowing organic medium (for example, an electronic expansion valve 54 described later), a first heat exchanger for heat exchange between the organic medium and the outside air (for example, a condenser 52 described later), and the first a compressor for compressing the organic medium flowing along the second direction (e.g., the compression-expansion machine 51 will be described later) and, is provided between the compressor of the circulation flow path and the expansion valve, interior container organic medium flowing in its (e.g., a battery container 55 will be described later) is provided, the electric storage device as is in the container is immersed in an organic medium (e.g., below the battery 81) is provided It is characterized by being.

(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 evaporator 56 described later) that exchanges heat between the organic medium and the cooling water of the cooling circuit are provided, and the Rankine cycle circuit is provided. The circulation flow path includes a bypass flow path (for example, a bypass flow path 60 described later) that connects between the first heat exchanger and the expansion valve and between the container and the second heat exchanger. It is preferable that the bypass flow path is provided with a second pump (for example, a second pump 61 described later) that compresses the organic medium flowing along the first flow direction.

(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)

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、を備える熱サイクルシステムであって、
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.
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、を備える熱サイクルシステムであって、
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.
前記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とを特徴とする請求項1又は2に記載の熱サイクルシステム。 The thermal cycle system according to claim 1 or 2, further comprising a motor generator connected to the expander. 前記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とを特徴とする請求項4又は5に記載の熱サイクルシステム。 The thermal cycle system according to claim 4 or 5, further comprising a motor generator connected to the compression expander.
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