JP4757662B2

JP4757662B2 - Waste heat utilization equipment

Info

Publication number: JP4757662B2
Application number: JP2006059934A
Authority: JP
Inventors: 淳稲葉; 弘知麻; 政男徳永
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2006-03-06
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2026-03-06
Also published as: JP2007239505A

Description

本発明は、発熱機器の廃熱を利用して動力を回収する廃熱利用装置に関するものであり、例えば内燃機関を搭載する車両用に用いて好適である。 The present invention relates to a waste heat utilization device that recovers power using waste heat of a heat generating device, and is suitable for use in, for example, a vehicle equipped with an internal combustion engine.

従来の廃熱利用装置として、例えば特許文献１に示されるように、車両用蒸気圧縮式冷凍機にランキンサイクルが備えられたものが知られている。即ち、ランキンサイクルは、液ポンプ、加熱器、膨張機、放熱器が環状に接続されたものであり、膨張機には発電機が接続されている。そして、エンジンの冷却水（廃熱）によって加熱器で加熱された高圧の過熱蒸気冷媒が膨張機に流入され、この冷媒が膨張することで膨張機が駆動されて、発電機で発電するようにしている。更に、発電機によって得られた電力は蓄電器（バッテリ）に蓄えられるようにしている。
特開２００４−２３２４９２号公報 As a conventional waste heat utilization apparatus, for example, as shown in Patent Document 1, a vehicular vapor compression refrigerator is provided with a Rankine cycle. That is, in the Rankine cycle, a liquid pump, a heater, an expander, and a radiator are connected in a ring shape, and a generator is connected to the expander. Then, the high-pressure superheated steam refrigerant heated by the heater with engine cooling water (waste heat) flows into the expander, and the refrigerant expands to drive the expander so that the generator generates power. ing. Furthermore, the electric power obtained by the generator is stored in a battery (battery).
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-232492

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術においては、エンジン等の熱機関の廃熱を利用して、発電機を有するランキンサイクルを用いて電気エネルギーとして回収する内容に留まっており、蓄電器に対する蓄電（充電）が余剰となって、蓄電器が過充電状態になってしまう場合の対処方法については、何ら触れられていない。 However, in the technique described in Patent Document 1, the waste heat of a heat engine such as an engine is used to recover the electric energy using a Rankine cycle having a generator. There is no mention of how to deal with the case where the (charge) becomes redundant and the battery is overcharged.

即ち、車両の各種補機によって消費される電力よりも発電量が多くなり、蓄電器の過充電状態が続くと蓄電器が破損するという問題に繋がる。このように充電が余剰となる場合には、単純にランキンサイクル自体を停止させれば良いと考えられるが、蓄電器での充電状態に応じて、ランキンサイクルを起動・停止させると、そのたびに起動・停止によるロスを伴い、本来発電を必要とする場合のランキンサイクルの作動効率が低下してしまう。 That is, the amount of power generation is greater than the power consumed by the various auxiliary machines of the vehicle, and this leads to the problem that the battery is damaged when the battery is overcharged. In this way, if the charge becomes surplus, it is considered that the Rankine cycle itself should be simply stopped, but if the Rankine cycle is started / stopped according to the state of charge in the battery, it will start each time・ The operating efficiency of the Rankine cycle is reduced when power generation is originally required, accompanied by loss due to stoppage.

本発明の目的は、上記問題に鑑み、蓄電器に対する蓄電の余剰が生ずる時に蓄電器への不具合を防止すると共に、蓄電必要時にランキンサイクルの作動効率を低下させることなく蓄電対応を可能とする廃熱利用装置を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to use waste heat to prevent a problem with a storage device when excess storage occurs in the storage device and to enable storage without reducing the operating efficiency of the Rankine cycle when storage is necessary. To provide an apparatus.

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

請求項１に記載の発明では、発熱機器（１０）の廃熱により加熱された冷媒の膨張によって、膨張機（３２０）で駆動力を発生するランキンサイクル（３００）と、膨張機（３２０）に接続されると共に、膨張機（３２０）の駆動力によって駆動されて発電する発電機（３２１）と、発電機（３２１）で得られた電気エネルギーを蓄電する蓄電器（４０）とを備える廃熱利用装置において、ランキンサイクル（３００）の作動に伴う発電機（３２１）の駆動によって、蓄電器（４０）に対する蓄電余剰が生じた時に、ランキンサイクル（３００）の作動、および発電機（３２１）の作動を継続させながら、発電機（３２１）から蓄電器（４０）への蓄電を回避する回避手段（６０１、６０２、６０３）を設けたことを特徴としている。 In the first aspect of the present invention, the Rankine cycle (300) that generates a driving force in the expander (320) by the expansion of the refrigerant heated by the waste heat of the heat generating device (10), and the expander (320) Waste heat utilization comprising: a generator (321) that is connected and that is driven by the driving force of the expander (320) to generate power; and a capacitor (40) that stores electrical energy obtained by the generator (321). In the apparatus, when the power storage surplus with respect to the battery (40) is generated by the drive of the generator (321) accompanying the operation of the Rankine cycle (300), the operation of the Rankine cycle (300) and the operation of the generator (321) are performed. It is characterized by providing avoidance means (601, 602, 603) for avoiding power storage from the generator (321) to the battery (40) while continuing.

これにより、蓄電余剰が生じた時の蓄電器（４０）への蓄電が回避されるので、蓄電器（４０）に生じ得る不具合を防止できる。そして、ランキンサイクル（３００）が作動状態のままで上記の蓄電回避を行うので、蓄電器（４０）への蓄電が必要になった場合に、ランキンサイクル（３００）の起動・停止ロスを伴うことなく蓄電を再開できる。 Thereby, since the electrical storage to the electrical storage device (40) when an electrical storage surplus arises, the malfunction which may arise in an electrical storage device (40) can be prevented. And since the above-mentioned power storage avoidance is performed while the Rankine cycle (300) is in an operating state, when the power storage to the battery (40) becomes necessary, there is no start / stop loss of the Rankine cycle (300). Storage can be resumed.

請求項２に記載の発明では、蓄電器（４０）に蓄電された電気エネルギーの電圧を検出する電圧検出手段（４１）を有し、回避手段（６０１、６０２、６０３）は、電圧検出手段（４１）によって検出された電圧値が予め定めた所定電圧値を超える場合に、蓄電余剰と判定することを特徴としている。 According to the second aspect of the present invention, the voltage detection means (41) for detecting the voltage of the electric energy stored in the capacitor (40) is provided, and the avoidance means (601, 602, 603) is the voltage detection means (41 When the voltage value detected by (1) exceeds a predetermined voltage value determined in advance, it is determined that the power storage is surplus.

これにより、蓄電器（４０）における蓄電余剰状態を確実に判定することができるので、回避手段を作動させるタイミングを明確にすることができる。 Thereby, since the electrical storage surplus state in a battery (40) can be determined reliably, the timing which operates an avoidance means can be clarified.

請求項１に記載の発明において、回避手段（６０１、６０２、６０３）は、請求項３に記載の発明のように、電気エネルギーをこの電気エネルギーとは異なるエネルギーにして蓄える蓄エネルギー手段（６０１）とすることができる。 In the invention described in claim 1, the avoiding means (601, 602, 603) is an energy storage means (601) for storing electric energy as energy different from the electric energy as in the invention described in claim 3. It can be.

これにより、蓄電余剰が生じた時の蓄電器（４０）への蓄電が回避されて、電気エネルギーが異なるエネルギーとして蓄えられるので、蓄電器（４０）に生じ得る不具合を防止すると共に、ランキンサイクル（３００）で得られた電気エネルギーを別の形にして有効に活用することができる。そして、ランキンサイクル（３００）が作動状態のままで上記の蓄電回避を行うので、蓄電器（４０）への蓄電が必要になった場合に、ランキンサイクル（３００）の起動・停止ロスを伴うことなく蓄電を再開できる。 As a result, power storage in the battery (40) when surplus storage occurs is avoided, and electrical energy is stored as different energy, thus preventing problems that may occur in the battery (40) and Rankine cycle (300). It is possible to effectively use the electric energy obtained in step 1 in another form. And since the above-mentioned power storage avoidance is performed while the Rankine cycle (300) is in an operating state, when the power storage to the battery (40) becomes necessary, there is no start / stop loss of the Rankine cycle (300). Storage can be resumed.

そして、請求項４に記載の発明のように、蓄エネルギー手段（６０１）としては、電気エネルギーとは異なるエネルギーとして、冷熱エネルギーを蓄えるものとすることができる。 And like invention of Claim 4, as an energy storage means (601), cold energy can be stored as energy different from electrical energy.

請求項５に記載の発明では、蓄エネルギー手段（６０１）は、複数のペルチェ素子（２６２ａ、２６２ｂ）から成るペルチェモジュール（２６２）によって、電気エネルギーから冷熱エネルギーを生成して、蓄えることを特徴としている。 The invention according to claim 5 is characterized in that the energy storage means (601) generates and stores cold energy from electric energy by the Peltier module (262) comprising a plurality of Peltier elements (262a, 262b). Yes.

これにより、電気エネルギーを容易に冷熱エネルギーにして蓄えるこことができる。 Thereby, electrical energy can be easily stored as cold energy.

請求項６に記載の発明では、蓄えられた冷熱エネルギーは、空調装置（４００）に使用されることを特徴としている。 The invention according to claim 6 is characterized in that the stored cold energy is used in the air conditioner (400).

これにより、空調装置（４００）における空調空気冷却用に必要とされるエネルギーを低減することができる。 Thereby, the energy required for air-conditioning air cooling in an air conditioner (400) can be reduced.

請求項７に記載の発明では、空調装置（４００）は、冷凍サイクル（２００）を備えており、冷熱エネルギーは、冷凍サイクル（２００）内の冷媒冷却に使用されることを特徴としている。 The invention according to claim 7 is characterized in that the air conditioner (400) includes the refrigeration cycle (200), and the cold energy is used for cooling the refrigerant in the refrigeration cycle (200).

これにより、冷凍サイクル（２００）の圧縮機（２１０）の駆動用エネルギーを低減することができる。 Thereby, the driving energy of the compressor (210) of the refrigeration cycle (200) can be reduced.

請求項８に記載の発明では、冷却される冷媒は、冷凍サイクル（２００）の凝縮器（２２０）から流出される冷媒であることを特徴としている。 The invention according to claim 8 is characterized in that the refrigerant to be cooled is a refrigerant flowing out of the condenser (220) of the refrigeration cycle (200).

これにより、冷凍サイクル（２００）の蒸発器（２５０）に流入する冷媒の温度を低下させることができるので、蒸発器（２５０）における空調空気の冷却能力を増加させることができる。 Thereby, since the temperature of the refrigerant | coolant which flows in into the evaporator (250) of a refrigerating cycle (200) can be reduced, the cooling capacity of the conditioned air in an evaporator (250) can be increased.

請求項１に記載の発明において、回避手段（６０１、６０２、６０３）は、請求項９に記載の発明のように、電気エネルギーを熱エネルギーにして放熱する放熱手段（６０２）とすることができる。 In the invention described in claim 1, the avoiding means (601, 602, 603) can be a heat radiating means (602) that radiates heat by using electrical energy as in the invention described in claim 9. .

これにより、蓄電余剰が生じた時の蓄電器（４０）への蓄電を容易に回避することができ、蓄電器（４０）に生じ得る不具合を防止することができる。そして、ランキンサイクル（３００）が作動状態のままで上記の蓄電回避を行うので、蓄電器（４０）への蓄電が必要になった場合に、ランキンサイクル（３００）の起動・停止ロスを伴うことなく蓄電を再開できる。 Thereby, the electrical storage to the electrical storage device (40) when an electrical storage surplus arises can be avoided easily, and the malfunction which may arise in an electrical storage device (40) can be prevented. And since the above-mentioned power storage avoidance is performed while the Rankine cycle (300) is in an operating state, when the power storage to the battery (40) becomes necessary, there is no start / stop loss of the Rankine cycle (300). Storage can be resumed.

請求項１０に記載の発明では、放熱手段（６０２）は、電気エネルギーを電気抵抗部（５１ａ）に供給することで熱エネルギーを生成し、空気中に放熱することを特徴としている。 The invention according to claim 10 is characterized in that the heat dissipating means (602) generates heat energy by supplying electric energy to the electric resistance portion (51a) and dissipates it into the air.

これにより、電気エネルギーを容易に熱エネルギーとすることができ、空気中に放熱することで、蓄電器（４０）への蓄電を回避できる。 Thereby, electrical energy can be easily made into thermal energy, and the heat storage in the air can be avoided by storing heat in the air.

請求項１１に記載の発明では、空気は、送風機（５１ｂ）によって供給される送風空気であることを特徴としている。 The invention according to claim 11 is characterized in that the air is blown air supplied by a blower (51b).

これにより、効果的に空気中に放熱することができる。 Thereby, heat can be effectively radiated into the air.

請求項１２に記載の発明では、送風機（５１ｂ）は、電動機（５１ｃ）によって作動され、電動機（５１ｃ）は、電気エネルギーによって作動されることを特徴としている。 The invention according to claim 12 is characterized in that the blower (51b) is operated by an electric motor (51c), and the electric motor (51c) is operated by electric energy.

これにより、電動機（５１ｃ）においても電気エネルギーを消費することができるので、蓄電器（４０）への蓄電回避効果を高めることができる。 Thereby, since electric energy can be consumed also in an electric motor (51c), the electrical storage avoidance effect to an electrical storage device (40) can be heightened.

請求項１３に記載の発明では、放熱手段（６０２）は、電気エネルギーを電気抵抗部（５１ａ）に供給することで熱エネルギーを生成し、発熱機器（１０）冷却用の冷却媒体に放熱することを特徴としている。 In the invention according to claim 13, the heat radiating means (602) generates heat energy by supplying electric energy to the electric resistance portion (51 a), and dissipates heat to the cooling medium for cooling the heating device (10). It is characterized by.

これにより、効果的に冷却媒体に放熱することができる。 Thereby, heat can be effectively radiated to the cooling medium.

請求項１に記載の発明において、回避手段（６０１、６０２、６０３）は、請求項１４に記載の発明のように、電気負荷（５０ａ、５０ｂ）を有する車両に搭載されるものにおいて、電気エネルギーを電気負荷（５０ａ、５０ｂ）の作動用に供給する供給手段（６０３）とすることができる。 In the invention described in claim 1, the avoiding means (601, 602, 603) is an electric energy which is mounted on a vehicle having an electric load (50a, 50b) as in the invention described in claim 14. Can be used as a supply means (603) for supplying the electric load (50a, 50b) for operation.

これにより、新たな機器を増設することなく、蓄電余剰となった電気エネルギーを電気エネルギーのまま消費することができるので、蓄電器（４０）に生じ得る不具合を防止することができる。そして、ランキンサイクル（３００）が作動状態のままで上記の蓄電回避を行うので、蓄電器（４０）への蓄電が必要になった場合に、ランキンサイクル（３００）の起動・停止ロスを伴うことなく蓄電を再開できる。 Thereby, since the electrical energy which became the electrical storage surplus can be consumed with an electrical energy, without adding a new apparatus, the malfunction which may arise in an electrical storage device (40) can be prevented. And since the above-mentioned power storage avoidance is performed while the Rankine cycle (300) is in an operating state, when the power storage to the battery (40) becomes necessary, there is no start / stop loss of the Rankine cycle (300). Storage can be resumed.

電気負荷（５０ａ、５０ｂ）としては、請求項１５、請求項１６に記載の発明のように、発熱機器（１０）用のラジエータ（２１）を冷却する電動式送風機（５０ａ）や、リヤウインド曇り防止用のリヤデフォッガー（５０ｂ）とすることができる。 As the electric load (50a, 50b), the electric blower (50a) for cooling the radiator (21) for the heat generating device (10) or the rear window cloudiness as in the inventions of claims 15 and 16 It can be set as the rear defogger (50b) for prevention.

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

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１、図２に示し、まず、具体的な構成について説明する。本発明の廃熱利用装置１００は、エンジン１０を走行用駆動源とする一般乗用車（車両）に適用されるものとしており、冷凍サイクル２００と、この冷凍サイクル２００内の一部の機器（後述する凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１）を共用すると共に電動発電機３２１を備えるランキンサイクル３００と、冷凍サイクル２００およびランキンサイクル３００の作動を制御する制御装置５００（５００ａ〜５００ｄ）とを有している。 (First embodiment)
A first embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1 and 2, and a specific configuration will be described first. The waste heat utilization apparatus 100 of the present invention is applied to a general passenger car (vehicle) using the engine 10 as a driving source for traveling. The refrigeration cycle 200 and some devices (described later) in the refrigeration cycle 200 are used. A Rankine cycle 300 that shares the condenser 220, the gas-liquid separator 230, and the supercooler 231) and includes the motor generator 321, and a control device 500 (500a to 500d) that controls the operation of the refrigeration cycle 200 and Rankine cycle 300. And have.

図１に示すように、エンジン１０は水冷式の内燃機関（本発明における発熱機器に対応）であり、エンジン冷却水（以下、冷却水）の循環によってエンジン１０が冷却されるラジエータ回路２０、および冷却水（温水）を熱源として空調空気を加熱するヒータ回路３０を有している。尚、エンジン１０には、ベルト１２を介して伝達されるエンジン１０の駆動力によって駆動されて発電するオルタネータ１１が設けられている。オルタネータ１１によって発電された電力はバッテリ（本発明における蓄電器に対応）４０に充電されると共に、バッテリ４０に充電された電力は、車両電気負荷（ヘッドランプ、ワイパー、オーディオ、後述するラジエータ２１用の電動ファン、リヤデフォッガー等）５０に供給されるようになっている。 As shown in FIG. 1, the engine 10 is a water-cooled internal combustion engine (corresponding to the heat generating device in the present invention), a radiator circuit 20 that cools the engine 10 by circulation of engine cooling water (hereinafter referred to as cooling water), and It has a heater circuit 30 that heats conditioned air using cooling water (hot water) as a heat source. The engine 10 is provided with an alternator 11 that is driven by the driving force of the engine 10 transmitted through the belt 12 to generate electric power. The electric power generated by the alternator 11 is charged in a battery (corresponding to the electric storage device in the present invention) 40, and the electric power charged in the battery 40 is used for a vehicle electric load (headlamp, wiper, audio, radiator 21 described later). Electric fan, rear defogger, etc.) 50.

ラジエータ回路２０にはラジエータ２１が設けられており、ラジエータ２１は、温水ポンプ２２によって循環される冷却水を外気との熱交換により冷却する。ここでは温水ポンプ２２は、エンジン１０によって駆動される機械式ポンプとしており、エンジン１０の回転数（以下、エンジン回転数）に対して所定の回転数比で作動されるようになっている。尚、温水ポンプ２２は、上記機械式ポンプに代えて、電動機によって駆動される電動式ポンプとしても良い。 The radiator circuit 20 is provided with a radiator 21, and the radiator 21 cools the cooling water circulated by the hot water pump 22 by heat exchange with the outside air. Here, the hot water pump 22 is a mechanical pump driven by the engine 10 and is operated at a predetermined rotation speed ratio with respect to the rotation speed of the engine 10 (hereinafter referred to as engine rotation speed). The hot water pump 22 may be an electric pump driven by an electric motor instead of the mechanical pump.

また、エンジン１０の出口側の流路（エンジン１０とラジエータ２１の間の流路）には、水温センサ２５と、後述するランキンサイクル３００の加熱器３１０が配設されている。水温センサ２５は、エンジン１０の出口側における冷却水温度を検出する水温検出手段であり、この水温センサ２５によって検出される温度信号は、後述する制御装置５００（システム制御ＥＣＵ５００ａ）に出力されるようになっている。また、加熱器３１０内にはエンジン１０から流出する冷却水が流通するようになっている。 In addition, a water temperature sensor 25 and a heater 310 of a Rankine cycle 300 to be described later are disposed in a flow path on the outlet side of the engine 10 (flow path between the engine 10 and the radiator 21). The water temperature sensor 25 is a water temperature detecting means for detecting the cooling water temperature on the outlet side of the engine 10, and a temperature signal detected by the water temperature sensor 25 is output to a control device 500 (system control ECU 500a) described later. It has become. Further, cooling water flowing out from the engine 10 circulates in the heater 310.

尚、ラジエータ回路２０中にはラジエータ２１を迂回して冷却水が流通するラジエータバイパス流路２３が設けられており、サーモスタット２４によってラジエータ２１を流通する冷却水流量とラジエータバイパス流路２３を流通する冷却水流量とが調節されるようになっている。 The radiator circuit 20 is provided with a radiator bypass passage 23 through which the coolant flows around the radiator 21, and the coolant flow through the radiator 21 and the radiator bypass passage 23 are circulated by the thermostat 24. The cooling water flow rate is adjusted.

ヒータ回路３０にはヒータコア３１が設けられており、上記の温水ポンプ２２によって冷却水（温水）が循環されるようにようになっている。ヒータコア３１は、空調ユニット（本発明における空調装置に対応）４００の空調ケース４１０内に配設されており、送風機４２０によって送風される空調空気を温水との熱交換により加熱する。尚、ヒータコア３１にはエアミックスドア４３０が設けられており、このエアミックスドア４３０の開閉により、ヒータコア３１を通過する空調空気量が調整される。 A heater core 31 is provided in the heater circuit 30, and cooling water (hot water) is circulated by the hot water pump 22. The heater core 31 is disposed in an air conditioning case 410 of an air conditioning unit (corresponding to the air conditioner in the present invention) 400, and heats the conditioned air blown by the blower 420 by heat exchange with hot water. The heater core 31 is provided with an air mix door 430, and the amount of conditioned air passing through the heater core 31 is adjusted by opening and closing the air mix door 430.

冷凍サイクル２００は、圧縮機２１０、凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１、膨張弁２４０、蒸発器２５０を有し、これらが順次環状に接続されて閉回路を形成している。 The refrigeration cycle 200 includes a compressor 210, a condenser 220, a gas-liquid separator 230, a supercooler 231, an expansion valve 240, and an evaporator 250, which are sequentially connected in a ring to form a closed circuit. .

圧縮機２１０は、冷凍サイクル２００内の冷媒を高温高圧に圧縮する流体機器であり、エンジン１０の駆動力によって駆動されるようになっている。即ち、圧縮機２１０の駆動軸には駆動手段としてのプーリ２１１が固定されており、エンジン１０の駆動力がベルト１２を介してプーリ２１１に伝達され、圧縮機２１０は駆動される。尚、圧縮機２１０とプーリ２１１との間には、両者２１０、２１１の間を断続する電磁クラッチ２１２が設けられており、この電磁クラッチ２１２の断続により、圧縮機２１０の作動はＯＮ−ＯＦＦされる。電磁クラッチ２１２の断続は、後述する制御装置５００（エアコン制御ＥＣＵ５００ｃ）によって制御されるようになっている。 The compressor 210 is a fluid device that compresses the refrigerant in the refrigeration cycle 200 to a high temperature and a high pressure, and is driven by the driving force of the engine 10. That is, a pulley 211 as a driving means is fixed to the drive shaft of the compressor 210, and the driving force of the engine 10 is transmitted to the pulley 211 via the belt 12 to drive the compressor 210. Note that an electromagnetic clutch 212 is provided between the compressor 210 and the pulley 211 so as to connect and disconnect between the two 210 and 211, and the operation of the compressor 210 is turned on and off by the connection of the electromagnetic clutch 212. The The on / off state of the electromagnetic clutch 212 is controlled by a control device 500 (air conditioner control ECU 500c) described later.

凝縮器２２０は、外気との熱交換によって冷媒を凝縮液化する熱交換器であり、例えば車両エンジンルーム内の前方に配設されている。凝縮器２２０の熱交換部には車両走行時の車速風が外気として流入するようになっている。尚、冷却ファン２２１は、凝縮器２２０に強制的に冷却風を送るものである。気液分離器２３０は、凝縮器２２０で凝縮された冷媒を気液二層に分離するレシーバである。過冷却器２３１は、気液分離器２３１から流出される液冷媒を更に冷却する熱交換器である。凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１は、いわゆる気液分離器を有するサブクールコンデンサの形態となっている。尚、凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１は、一体的に形成される気液分離器一体型サブクールコンデンサとしても良い。 The condenser 220 is a heat exchanger that condenses and liquefies the refrigerant by exchanging heat with the outside air, and is disposed, for example, in front of the vehicle engine room. The vehicle speed wind at the time of traveling of the vehicle flows into the heat exchange part of the condenser 220 as outside air. The cooling fan 221 forcibly sends cooling air to the condenser 220. The gas-liquid separator 230 is a receiver that separates the refrigerant condensed in the condenser 220 into gas-liquid two layers. The subcooler 231 is a heat exchanger that further cools the liquid refrigerant flowing out of the gas-liquid separator 231. The condenser 220, the gas-liquid separator 230, and the supercooler 231 are in the form of a subcool condenser having a so-called gas-liquid separator. The condenser 220, the gas-liquid separator 230, and the supercooler 231 may be a gas-liquid separator integrated subcool condenser that is integrally formed.

膨張弁２４０は、過冷却器２３１から流出される液冷媒を減圧膨脹させる減圧手段であり、本実施形態では、冷媒を等エンタルピ的に減圧すると共に、圧縮機２１０に吸入される冷媒の過熱度が所定値となるように絞り開度を制御する温度式膨脹弁を採用している。 The expansion valve 240 is a decompression unit that decompresses and expands the liquid refrigerant flowing out from the supercooler 231. In this embodiment, the expansion valve 240 decompresses the refrigerant in an enthalpy manner, and also superheats the refrigerant sucked into the compressor 210. A temperature type expansion valve that controls the opening degree of the throttle so that becomes a predetermined value is employed.

蒸発器２５０は、ヒータコア３１と同様に空調ユニット４００の空調ケース４１０内に配設されている。蒸発器２５０は、膨張弁２４０によって減圧膨張された冷媒を蒸発させて、その時の蒸発潜熱によって送風機４２０からの空調空気を冷却する熱交換器である。そして、蒸発器２５０の冷媒出口側は、圧縮機２１０の吸入側に接続されている。尚、蒸発器２５０によって冷却された空調空気とヒータコア３１によって加熱された空調空気は、エアミックスドア４３０の開度に応じて混合比率が可変され、乗員の設定する室内設定温度に調節される。 The evaporator 250 is disposed in the air conditioning case 410 of the air conditioning unit 400 in the same manner as the heater core 31. The evaporator 250 is a heat exchanger that evaporates the refrigerant decompressed and expanded by the expansion valve 240 and cools the conditioned air from the blower 420 by the latent heat of evaporation at that time. The refrigerant outlet side of the evaporator 250 is connected to the suction side of the compressor 210. The air-conditioning air cooled by the evaporator 250 and the air-conditioning air heated by the heater core 31 have a mixing ratio varied according to the opening of the air mix door 430 and are adjusted to the indoor set temperature set by the occupant.

ランキンサイクル３００は、エンジン１０で発生した廃熱エネルギー（冷却水の熱エネルギー）を回収すると共に、この廃熱エネルギーを電気エネルギーに変換して利用するものである。以下、ランキンサイクル３００について説明する。 The Rankine cycle 300 collects waste heat energy (cooling water heat energy) generated in the engine 10 and converts the waste heat energy into electric energy for use. Hereinafter, the Rankine cycle 300 will be described.

ランキンサイクル３００は、ポンプ３３０、加熱器３１０、膨張機３２０、凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１を有し、これらが順次接続されて閉回路を形成している。尚、凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１は上記冷凍サイクル２００のものが共用されるようにしており、ランキンサイクル３００内を流通する作動流体は、冷凍サイクル２００の冷媒と同一のものとなっている。 The Rankine cycle 300 includes a pump 330, a heater 310, an expander 320, a condenser 220, a gas-liquid separator 230, and a supercooler 231, which are sequentially connected to form a closed circuit. Note that the condenser 220, the gas-liquid separator 230, and the supercooler 231 are commonly used in the refrigeration cycle 200, and the working fluid flowing through the Rankine cycle 300 is the same as the refrigerant in the refrigeration cycle 200. Has become.

本ランキンサイクル３００においては、膨張機３２０に電動機と発電機の両機能を備える電動発電機（本発明における発電機に対応）３２１が接続されると共に、ポンプ３３０が膨張機３２０に接続されるようになっている。具体的には、膨張機３２０に電動発電機３２１の一端側が接続され、更に、電動発電機３２１の他端側がポンプ３３０と接続され、膨張機３２０、電動発電機３２１、ポンプ３３０が一体的に形成されている。 In the Rankine cycle 300, a motor generator (corresponding to a generator in the present invention) 321 having both functions of an electric motor and a generator is connected to the expander 320, and a pump 330 is connected to the expander 320. It has become. Specifically, one end side of the motor generator 321 is connected to the expander 320, and the other end side of the motor generator 321 is connected to the pump 330, so that the expander 320, the motor generator 321 and the pump 330 are integrated. Is formed.

電動発電機３２１は、後述する制御装置５００（インバータ５００ｄ）によって作動制御されるようになっている。即ち、電動発電機３２１は、後述するインバータ５００ｄから電力供給されると、電動機として膨張機３２０、およびポンプ３３０を駆動（起動）させる。また、電動発電機３２１は、膨張機３２０から駆動力を受けると発電機として作動する。この時、電動発電機３２１はインバータ５００ｄによって回転数制御され、これに伴って発電量が調整される。そして、発電された電力は、インバータ５００ｄによってバッテリ４０に充電されるようになっている。 The operation of the motor generator 321 is controlled by a control device 500 (inverter 500d) described later. That is, the motor generator 321 drives (activates) the expander 320 and the pump 330 as motors when electric power is supplied from an inverter 500d described later. The motor generator 321 operates as a generator when receiving a driving force from the expander 320. At this time, the rotational speed of the motor generator 321 is controlled by the inverter 500d, and the power generation amount is adjusted accordingly. The generated power is charged into the battery 40 by the inverter 500d.

ポンプ３３０は、ランキンサイクル３００内の冷媒を循環させる流体機器であり、膨張機３２０の駆動力によって作動される。加熱器３１０は、ポンプ３３０から送られる冷媒とラジエータ回路２０を流通する高温の冷却水との間で熱交換することにより冷媒を加熱する熱交換器である。膨張機３２０は、加熱器３１０で加熱された高温高圧の過熱蒸気冷媒の膨張によって回転駆動力を発生させる流体機器である。そして、膨張機３２０の冷媒吐出側は、凝縮器２２０に合流するように接続され、また、過冷却器２３１の冷媒流出側で冷凍サイクル２００から分岐して、ポンプ３３０に接続されている。 The pump 330 is a fluid device that circulates the refrigerant in the Rankine cycle 300 and is operated by the driving force of the expander 320. The heater 310 is a heat exchanger that heats the refrigerant by exchanging heat between the refrigerant sent from the pump 330 and the high-temperature cooling water flowing through the radiator circuit 20. The expander 320 is a fluid device that generates a rotational driving force by the expansion of the high-temperature and high-pressure superheated steam refrigerant heated by the heater 310. The refrigerant discharge side of the expander 320 is connected so as to merge with the condenser 220, and is branched from the refrigeration cycle 200 on the refrigerant outflow side of the subcooler 231 and connected to the pump 330.

ポンプ３３０と加熱器３１０との間には、ランキンサイクル３００の高圧側となる冷媒圧力（以下、ランキン高圧側圧力）を検出する圧力検出手段としての冷媒圧力センサ３４１が設けられている。この冷媒圧力センサ３４１によって検出される圧力信号は、後述する制御装置５００（システム制御ＥＣＵ５００ａ）に出力されるようになっている。 Between the pump 330 and the heater 310, a refrigerant pressure sensor 341 is provided as pressure detection means for detecting a refrigerant pressure on the high pressure side of the Rankine cycle 300 (hereinafter, Rankine high pressure side pressure). The pressure signal detected by the refrigerant pressure sensor 341 is output to a control device 500 (system control ECU 500a) described later.

また、過冷却器２３１と膨張弁２４０との間、更に具体的には過冷却器２３１と後述する蓄冷器２６０との間には、冷凍サイクル２００の高圧側（ランキンサイクル３００の低圧側）となる冷媒圧力（以下、冷凍高圧側圧力）を検出する圧力検出手段としての冷媒圧力センサ３４２が設けられている。この冷媒圧力センサ３４２によって検出される圧力信号は、後述する制御装置５００（システム制御ＥＣＵ５００ａ）に出力されるようになっている。 Further, between the supercooler 231 and the expansion valve 240, more specifically, between the supercooler 231 and the regenerator 260 described later, the high pressure side of the refrigeration cycle 200 (low pressure side of the Rankine cycle 300) and A refrigerant pressure sensor 342 is provided as pressure detection means for detecting the refrigerant pressure (hereinafter referred to as the refrigeration high pressure). The pressure signal detected by the refrigerant pressure sensor 342 is output to a control device 500 (system control ECU 500a) described later.

そして、本実施形態では、バッテリ４０への蓄電回避のための回避手段としての蓄エネルギー手段６０１を冷凍サイクル２００に設けるようにしている。蓄エネルギー手段６０１は、電圧センサ４１、蓄冷器２６０、スイッチ２６３を有しており、後述する制御装置５００（システム制御ＥＣＵ５００ａ）によって制御されるようにしている。 In the present embodiment, the refrigeration cycle 200 is provided with energy storage means 601 as avoidance means for avoiding power storage in the battery 40. The energy storage means 601 includes a voltage sensor 41, a regenerator 260, and a switch 263, and is controlled by a control device 500 (system control ECU 500a) described later.

電圧センサ４１は、バッテリ４０の電圧を検出することで充電量（蓄電量）を把握する電圧検出手段であり、バッテリ４０に設けられている。この電圧センサ４１によって検出される電圧値は後述する制御装置５００（システム制御ＥＣＵ５００ａ）に出力されるようになっている。 The voltage sensor 41 is voltage detection means for grasping the amount of charge (charge amount) by detecting the voltage of the battery 40, and is provided in the battery 40. The voltage value detected by the voltage sensor 41 is output to a control device 500 (system control ECU 500a) described later.

蓄冷器２６０は、電気エネルギーを冷熱エネルギーとして蓄えるものであり、蓄冷タンク２６１とペルチェモジュール２６２とを有して、冷凍サイクル２００の過冷却器２３１と膨張弁２４０との間に配設されている。 The regenerator 260 stores electric energy as cold energy, has a regenerator tank 261 and a Peltier module 262, and is disposed between the supercooler 231 and the expansion valve 240 of the refrigeration cycle 200. .

図２に示すように、蓄冷タンク２６１は、内部に蓄冷材（例えばパラフィンや氷等）が充填された密閉容器体であり、この蓄冷タンク２６１内を冷凍サイクル２００の冷媒配管２０１が、上記蓄冷材との接触面積を拡大するように例えば蛇行しながら貫通するようになっている。 As shown in FIG. 2, the cold storage tank 261 is a sealed container body filled with a cold storage material (for example, paraffin or ice), and the refrigerant pipe 201 of the refrigeration cycle 200 is disposed in the cold storage tank 261 with the cold storage. For example, it penetrates while meandering so as to increase the contact area with the material.

ペルチェモジュール２６２は、複数のペルチェ素子としてのＰ型熱電素子２６２ａとＮ型熱電素子２６２ｂとが電極部材２６２ｃによって交互に直列となるように接続された熱電素子組立て体である。ペルチェモジュール２６２は、バッテリ４０と電気的に接続されて、バッテリ４０からの電力（電流）が供給されると、電流の流れ方向に応じて一方側面で発熱し、他方側面で吸熱するようになっており、吸熱する側の面が蓄冷タンク２６１の外表面に接触するように配設されている。 The Peltier module 262 is a thermoelectric element assembly in which P-type thermoelectric elements 262a and N-type thermoelectric elements 262b serving as a plurality of Peltier elements are connected in series by electrode members 262c. The Peltier module 262 is electrically connected to the battery 40. When power (current) is supplied from the battery 40, the Peltier module 262 generates heat on one side and absorbs heat on the other side according to the direction of current flow. The surface that absorbs heat is disposed so as to be in contact with the outer surface of the cold storage tank 261.

スイッチ２６３は、バッテリ４０とペルチェモジュール２６２との間で両者４０、２６２間の電気的接続を断続する断続手段として設けられており、後述する制御装置５００（システム制御ＥＣＵ５００ａ）によって、その断続が制御されるようになっている。 The switch 263 is provided as an intermittent means for interrupting the electrical connection between the battery 40 and the Peltier module 262, and the control is performed by a control device 500 (system control ECU 500a) described later. It has come to be.

制御装置５００は、上記冷凍サイクル２００およびランキンサイクル３００の各種機器の作動を制御する制御手段であり、システム制御ＥＣＵ５００ａ、車両制御ＥＣＵ５００ｂ、エアコン制御ＥＣＵ５００ｃ、インバータ５００ｄを有している。 The control device 500 is a control means for controlling the operation of various devices of the refrigeration cycle 200 and Rankine cycle 300, and includes a system control ECU 500a, a vehicle control ECU 500b, an air conditioner control ECU 500c, and an inverter 500d.

システム制御ＥＣＵ５００ａには、車両制御ＥＣＵ５００ｂとエアコン制御ＥＣＵ５００ｃとインバータ５００ｄとが接続されて、相互に制御信号が授受されるようになっている。 A vehicle control ECU 500b, an air conditioner control ECU 500c, and an inverter 500d are connected to the system control ECU 500a, and control signals are exchanged between them.

システム制御ＥＣＵ５００ａは、冷凍サイクル２００およびランキンサイクル３００の総合的な制御を行うと共に、後述するようにランキンサイクル３００の作動時にバッテリ４０に対する充電が余剰となる時に、蓄冷器２６０の作動（スイッチ２６３のＯＮ−ＯＦＦ）を制御する。 The system control ECU 500a performs overall control of the refrigeration cycle 200 and the Rankine cycle 300, and, as will be described later, when the charge to the battery 40 becomes excessive when the Rankine cycle 300 is operated, ON-OFF).

車両制御ＥＣＵ５００ｂは、主にエンジン１０の制御を行うものであり、水温センサ２５からの冷却水温度、エンジン回転数、スロットルバルブ開度等から算出されるエンジン負荷（エンジントルク）等から、燃料（ガソリン）の燃焼効率が最適になるように、燃料噴射量（燃料供給量）を制御する。尚、車両制御ＥＣＵ５００ｂは、エンジン回転数、および図示しない変速機の変速比等から車両の速度、即ち車速を算出する。 The vehicle control ECU 500b mainly controls the engine 10, and determines the fuel (engine torque) calculated from the coolant temperature from the water temperature sensor 25, the engine speed, the throttle valve opening, etc. The fuel injection amount (fuel supply amount) is controlled so that the combustion efficiency of gasoline is optimized. The vehicle control ECU 500b calculates the speed of the vehicle, that is, the vehicle speed, from the engine speed, the transmission gear ratio (not shown), and the like.

エアコン制御ＥＣＵ５００ｃは、乗員のエアコン要求、室内設定温度、実際の室内温度、蒸発器２５０で冷却された空気温度、環境条件（外気温度、日射量等）、冷媒圧力センサ３４２からの冷凍高圧側圧力等に応じて、冷凍サイクル２００の基本作動を制御する。 The air conditioner control ECU 500c receives the air conditioner demand of the occupant, the indoor set temperature, the actual indoor temperature, the air temperature cooled by the evaporator 250, the environmental conditions (outside air temperature, solar radiation amount, etc.), the freezing high pressure side pressure from the refrigerant pressure sensor 342. The basic operation of the refrigeration cycle 200 is controlled according to the above.

また、インバータ５００ｄは、水温センサ２５からの冷却水温度、冷媒圧力センサ３４１からのランキン高圧側圧力等に応じて、電動発電機３２１を作動させ、また、その回転数を調整することで、ランキンサイクル３００の作動を制御する。 Further, the inverter 500d operates the motor generator 321 according to the coolant temperature from the water temperature sensor 25, the Rankine high-pressure side pressure from the refrigerant pressure sensor 341, and the like, and adjusts the rotation speed thereof, thereby Control the operation of cycle 300.

次に、上記構成に基づく廃熱利用装置１００の作動について説明する。本廃熱利用装置１００においては、以下の冷凍サイクル単独運転、ランキンサイクル単独運転、冷凍サイクル・ランキンサイクル併用運転に加えて蓄冷運転を可能とする。 Next, the operation of the waste heat utilization apparatus 100 based on the above configuration will be described. In the waste heat utilization apparatus 100, a cold storage operation is enabled in addition to the following refrigeration cycle single operation, Rankine cycle single operation, and refrigeration cycle / Rankine cycle combined operation.

１．冷凍サイクル単独運転
制御装置５００は、エンジン１０始動直後の暖機中等で廃熱が充分に得られない場合、即ち、水温センサ２５によって得られる冷却水温度が所定冷却水温度に満たない場合で、乗員からのエアコン要求があると判定した時は、電動発電機３２１を停止（膨張機３２０、ポンプ３３０を停止）させて、冷凍サイクル２００を単独運転させる。 1. The refrigeration cycle single operation control device 500 is a case where sufficient waste heat cannot be obtained during warming up immediately after the engine 10 is started, that is, when the cooling water temperature obtained by the water temperature sensor 25 is less than a predetermined cooling water temperature. When it is determined that there is an air conditioner request from the passenger, the motor generator 321 is stopped (the expander 320 and the pump 330 are stopped), and the refrigeration cycle 200 is operated alone.

制御装置５００（エアコン制御ＥＣＵ５００ｃ）は、冷凍サイクル２００の運転において、実際の室内温度、外気温度、日射量等の条件から、実際の室内温度が設定室内温度となるように必要吹出し温度を演算して、蒸発器２５０における冷却空気温度が所定温度（例えば４℃）となるように圧縮機２１０の作動を制御しつつ（電磁クラッチ２１２の断続によるＯＮ−ＯＦＦ制御）、エアミックスドア４３０の開度を制御する。蒸発器２５０で冷却された空調空気と、ヒータコア３１によって加熱された空調空気は、エアミックスドア４３０によって所定比に混合されて乗員の設定する設定室内温度に調節される。また、冷凍高圧側圧力および車速に応じて、凝縮器２２０での凝縮能力調整のために冷却ファン２２１の作動回転数を制御する。 The control device 500 (air conditioner control ECU 500c) calculates the necessary blowout temperature so that the actual room temperature becomes the set room temperature from the conditions such as the actual room temperature, the outside air temperature, and the amount of solar radiation during the operation of the refrigeration cycle 200. Thus, the opening degree of the air mix door 430 is controlled while controlling the operation of the compressor 210 so that the cooling air temperature in the evaporator 250 becomes a predetermined temperature (for example, 4 ° C.). To control. The conditioned air cooled by the evaporator 250 and the conditioned air heated by the heater core 31 are mixed at a predetermined ratio by the air mix door 430 and adjusted to a set room temperature set by the occupant. Further, the operating rotational speed of the cooling fan 221 is controlled in order to adjust the condensation capacity in the condenser 220 according to the refrigeration high pressure side pressure and the vehicle speed.

２．ランキンサイクル単独運転
制御装置５００は、エアコン要求が無く、水温センサ２５によって得られる冷却水温度が所定冷却水温度以上となってエンジン１０の廃熱が充分得られると判定した時は、電磁クラッチ２１２を切断（圧縮機２１０は停止）し、電動発電機３２１（膨張機３２０、ポンプ３３０）を作動させて、ランキンサイクル３００を運転させる。そして、膨張機３２０の回転駆動力に伴う電動発電機３２１の発電作用により発電を行う。 2. When the Rankine cycle independent operation control device 500 determines that there is no air conditioner request and the cooling water temperature obtained by the water temperature sensor 25 is equal to or higher than the predetermined cooling water temperature and sufficient waste heat of the engine 10 is obtained, the electromagnetic clutch 212 is provided. (The compressor 210 is stopped), the motor generator 321 (the expander 320, the pump 330) is operated, and the Rankine cycle 300 is operated. Then, power is generated by the power generation action of the motor generator 321 accompanying the rotational driving force of the expander 320.

更に詳述すると、ポンプ３３０によって過冷却器２３１からの液冷媒が昇圧されて加熱器３１０に送られ、加熱器３１０において液冷媒は高温のエンジン冷却水によって加熱され、過熱蒸気冷媒となって膨張機３２０に送られる。膨張機３２０において過熱蒸気冷媒は等エントロピー的に膨張減圧され、その熱エネルギーと圧力エネルギーの一部が回転駆動力に変換され、膨張機３２０で取り出された回転駆動力によって電動発電機機３２１が作動される。そして、膨張機３２０での回転駆動力がポンプ３３０用の駆動力を超えると、電動発電機３２１は、電力を発生させる発電機として作動し、得られた電力はインバータ５００ｄによってバッテリ４０に充電される。充電された電力は、車両電気負荷５０の作動に使用される。よってオルタネータ１１の負荷が軽減される。尚、膨張機３２０で減圧された冷媒は凝縮器２２０で凝縮され、気液分離器２３０で気液分離され、過冷却器２３１で過冷却されて、再びポンプ３３０へ吸引される。 More specifically, the liquid refrigerant from the supercooler 231 is boosted by the pump 330 and sent to the heater 310, where the liquid refrigerant is heated by the high-temperature engine cooling water and expands as superheated steam refrigerant. Sent to the machine 320. In the expander 320, the superheated vapor refrigerant is expanded and reduced in an isentropic manner, and part of the heat energy and pressure energy is converted into a rotational driving force, and the motor generator 321 is driven by the rotational driving force extracted by the expander 320. Actuated. When the rotational driving force in the expander 320 exceeds the driving force for the pump 330, the motor generator 321 operates as a generator that generates electric power, and the obtained electric power is charged in the battery 40 by the inverter 500d. The The charged electric power is used for the operation of the vehicle electric load 50. Therefore, the load on the alternator 11 is reduced. Note that the refrigerant decompressed by the expander 320 is condensed by the condenser 220, separated into gas and liquid by the gas / liquid separator 230, supercooled by the subcooler 231, and sucked into the pump 330 again.

３．冷凍サイクル・ランキンサイクル併用運転
制御装置５００は、乗員からのエアコン要求があり、且つ廃熱が充分に得られると判定した時は、冷凍サイクル２００とランキンサイクル３００とを併用運転させ、空調と発電との両方を行う。 3. Refrigeration cycle / Rankine cycle combined operation When the control device 500 determines that there is an air conditioner request from a passenger and sufficient waste heat is obtained, the control device 500 operates the refrigeration cycle 200 and the Rankine cycle 300 together for air conditioning and power generation. And do both.

この場合は、電磁クラッチ２１２を接続し、電動発電機３２１（膨張機３２０、ポンプ３３０）を作動させる。すると、膨張機３２０、および圧縮機２１０から吐出される冷媒は、合流して凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１を流通し、その後に膨張弁２４０側とポンプ３３０側とに分岐して、２つのサイクル２００、３００を循環する。冷凍サイクル２００およびランキンサイクル３００の作動内容は上記の冷凍サイクル単独運転およびランキンサイクル単独運転と同一である。 In this case, the electromagnetic clutch 212 is connected and the motor generator 321 (expander 320, pump 330) is operated. Then, the refrigerant discharged from the expander 320 and the compressor 210 merges and flows through the condenser 220, the gas-liquid separator 230, and the supercooler 231, and then flows to the expansion valve 240 side and the pump 330 side. Branch and cycle through the two cycles 200, 300. The operation contents of the refrigeration cycle 200 and the Rankine cycle 300 are the same as the above-described refrigeration cycle single operation and Rankine cycle single operation.

４．蓄冷運転
制御装置５００は、ランキンサイクル３００の運転に伴って得られる発電量が車両電気負荷５０で消費される電力量よりも上回って、電圧センサ４１によって得られる電圧値が予め定めた所定電圧値（許容充電量に基づく電圧値）を超えると、ランキンサイクル３００を運転状態としたままで、スイッチ２６３をＯＮにして、電動発電機３２１から蓄冷器２６０のペルチェモジュール２６２に通電する。すると、一方側で発熱、他方側で吸熱するペルチェモジュール２６２の吸熱側の作用によって、蓄冷タンク２６１内の蓄冷材は冷却される。即ち、電動発電機３２１からの電気エネルギーは、蓄冷器２６０内に冷熱エネルギーに変換されて蓄えられることになる。 4). The cold storage operation control device 500 has a predetermined voltage value in which the voltage value obtained by the voltage sensor 41 is determined in advance because the amount of power generated by the operation of the Rankine cycle 300 exceeds the amount of power consumed by the vehicle electrical load 50. When (voltage value based on the allowable charge amount) is exceeded, the switch 263 is turned on while the Rankine cycle 300 is in the operating state, and the Peltier module 262 of the regenerator 260 is energized from the motor generator 321. Then, the cool storage material in the cool storage tank 261 is cooled by the action of the heat absorption side of the Peltier module 262 that generates heat on one side and absorbs heat on the other side. That is, the electric energy from the motor generator 321 is converted into cold energy and stored in the regenerator 260.

ここで、冷凍サイクル２００が停止状態（圧縮機２１０が停止状態）であれば、冷媒配管２０１内の冷媒は停止状態となって、蓄冷材には最大で液相から完全凝固するまでの冷熱（凝固潜熱）が蓄えられる。また、冷凍サイクル２００が運転状態（圧縮機２１０が運転状態）となると、過冷却器２３１（凝縮器２２０）から流出して蓄冷タンク２６１の冷媒配管２０１内を流通する冷媒が蓄冷材によって冷却されることになる。 Here, if the refrigeration cycle 200 is in a stopped state (the compressor 210 is in a stopped state), the refrigerant in the refrigerant pipe 201 is in a stopped state, and the cold storage material is fully cooled from the liquid phase until it is completely solidified ( Latent heat of solidification) is stored. In addition, when the refrigeration cycle 200 is in an operating state (the compressor 210 is in an operating state), the refrigerant that flows out of the supercooler 231 (condenser 220) and circulates in the refrigerant pipe 201 of the cold storage tank 261 is cooled by the cold storage material. Will be.

一方、制御装置５００は、ペルチェモジュール２６２への通電の間に、電圧センサ４１によって得られる電圧値が予め定めた所定電圧値を下回ると、スイッチ２６３をＯＦＦにして、ペルチェモジュール２６２への通電を遮断することで、ランキンサイクル３００によって得られる発電電力をバッテリ４０に充電する。 On the other hand, when the voltage value obtained by the voltage sensor 41 falls below a predetermined voltage value during energization of the Peltier module 262, the control device 500 turns off the switch 263 and energizes the Peltier module 262. The battery 40 is charged with the generated power obtained by the Rankine cycle 300 by cutting off.

以上のように、本実施形態では、冷凍サイクル２００にランキンサイクル３００を設けることで、冷凍サイクル単独運転、ランキンサイクル単独運転、冷凍サイクル・ランキンサイクル併用運転を可能としている。 As described above, in this embodiment, the Rankine cycle 300 is provided in the refrigeration cycle 200, thereby enabling the refrigeration cycle single operation, the Rankine cycle single operation, and the refrigeration cycle / Rankine cycle combined operation.

そして、蓄冷器２６０のペルチェモジュール２６２によって蓄冷タンク２６１内の蓄冷材を冷却（蓄冷）する蓄エネルギー手段６０１を設けて、バッテリ４０の充電状態に応じてペルチェモジュール２６２を作動させるようにしているので、充電余剰が生じた時の電力をペルチェモジュール２６２側に廻して、バッテリ４０への充電を回避することができ、バッテリ４０に生じ得る不具合（過充電状態による破損等）を防止できる。ペルチェモジュール２６２で使用された電力によって蓄冷材は蓄冷されて、この蓄冷材によって冷凍サイクル２００作動時の冷媒が冷却されることになり、蒸発器２５０での空調空気の冷却能力を向上させることができ、その分、圧縮機２１０での必要動力を低減することができる。 And since the Peltier module 262 of the regenerator 260 is provided with the energy storage means 601 for cooling (cooling) the regenerator material in the regenerator tank 261, the Peltier module 262 is operated according to the state of charge of the battery 40. The power when surplus charging occurs can be passed to the Peltier module 262 side to avoid charging the battery 40, and problems that may occur in the battery 40 (breakage due to an overcharged state) can be prevented. The cold storage material is stored cold by the electric power used in the Peltier module 262, and the refrigerant at the time of operating the refrigeration cycle 200 is cooled by the cold storage material, so that the cooling capacity of the conditioned air in the evaporator 250 can be improved. The required power in the compressor 210 can be reduced accordingly.

上記蓄冷材への蓄冷運転は、ランキンサイクル３００が作動状態のままで行うようにしているので、車両電気負荷５０の電力消費によってバッテリ４０への充電が必要になった場合に、蓄冷運転を停止することで（スイッチ２６３をＯＦＦにすることで）、ランキンサイクル３００の起動・停止ロスを伴うことなく充電を再開することができる。 Since the cold storage operation to the cold storage material is performed while the Rankine cycle 300 is in an operating state, the cold storage operation is stopped when the battery 40 needs to be charged due to the power consumption of the vehicle electrical load 50. By doing so (by turning off the switch 263), the charging can be restarted without any start / stop loss of the Rankine cycle 300.

ここでは、蓄エネルギー手段６０１としてペルチェモジュール２６２を使用するようにしているので、電気エネルギーを容易に冷熱エネルギーに変換することができる。 Here, since the Peltier module 262 is used as the energy storage means 601, electric energy can be easily converted into cold energy.

また、電圧検出手段としての電圧センサ４１を設けて、バッテリ４０の充電状態を把握するようにしているので、バッテリ４０における充電余剰状態を確実に判定することができ、蓄エネルギー手段６０１を作動させるタイミングを明確にすることができる。 Moreover, since the voltage sensor 41 as a voltage detection means is provided and the charge state of the battery 40 is grasped | ascertained, the charge surplus state in the battery 40 can be determined reliably and the energy storage means 601 is operated. The timing can be clarified.

尚、上記においては、蓄冷器２６０は冷凍サイクル２００内の冷媒を冷却するものとしたが、これに限らず、例えば蓄冷材が充填される蓄冷タンク２６１を複数のチューブが互いに連通する容器として、このチューブ間に放熱用フィンを介在させて、空調ケース４１０内に配設しても良い。これにより、空調空気を直接冷却でき、上記と同様の効果を得ることができる。 In the above description, the regenerator 260 cools the refrigerant in the refrigeration cycle 200. However, the present invention is not limited thereto. For example, the regenerator tank 261 filled with the regenerator material is used as a container in which a plurality of tubes communicate with each other. You may arrange | position in the air-conditioning case 410 by interposing the fin for thermal radiation between these tubes. Thereby, the conditioned air can be directly cooled, and the same effect as described above can be obtained.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図３〜図５に示す。第２実施形態は上記第１実施形態に対して、ランキンサイクル３００の駆動系を変更すると共に、回避手段として蓄エネルギー手段６０１を放熱手段６０２に変更したものである。 (Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention is shown in FIGS. The second embodiment is different from the first embodiment in that the drive system of the Rankine cycle 300 is changed and the energy storage means 601 is changed to a heat dissipation means 602 as an avoidance means.

即ち、図３に示すように、電動発電機３２１に代えて発電機能のみを有する発電機３２２を膨張機３２０に接続し、ポンプには専用の電動機３３１を接続して、発電機３２２はインバータ５００ｅによって制御され、電動機３３１はシステム制御ＥＣＵ５００ａによって制御されるようにしている。よって、ランキンサイクル３００は、電動機３３１によってポンプ３３０が駆動されることで作動されるようにしている。 That is, as shown in FIG. 3, a generator 322 having only a power generation function instead of the motor generator 321 is connected to the expander 320, a dedicated motor 331 is connected to the pump, and the generator 322 is connected to the inverter 500e. The electric motor 331 is controlled by the system control ECU 500a. Therefore, the Rankine cycle 300 is operated when the pump 330 is driven by the electric motor 331.

インバータ５００ｅは、図４に示すように、通常、内部に設けられる複数のスイッチング素子を廃止して、発電機３２２から発電される成り行きの電力（交流電力）をダイオードによって直流電力に整流してバッテリ４０に充電する機能のみを持たせたものとしている。そして、放熱手段６０２としては、電圧センサ４１からの電圧値に応じて緊急電気負荷５１がシステム制御ＥＣＵ５００ａによって作動制御されるものとしている。 As shown in FIG. 4, the inverter 500e normally eliminates a plurality of switching elements provided therein, and rectifies the expected power (AC power) generated from the generator 322 into DC power by a diode. 40 is assumed to have only a function of charging. As the heat radiation means 602, the emergency electric load 51 is controlled by the system control ECU 500a in accordance with the voltage value from the voltage sensor 41.

緊急電気負荷５１は、図５に示すように、ケーシング５１ｄに複数の電気抵抗（本発明における電気抵抗部に対応）５１ａと電動ファン（本発明における送風機に対応）５１ｂとを設けたものとしている。ケーシング５１ｄは、矩形状の箱体であり、１つの面に複数のスリットが形成されて、この面と対向する側が開口されている。複数の電気抵抗５１ａは、バッテリ４０に対して並列に接続されると共に、ケーシング５１ｄ内でスリットの形成された面に沿うように配設されている。電気抵抗５１ａの一方側にはバッテリ４０との電気的接続を断続する断続手段としてのスイッチ５１ｅが設けられている。スイッチ５１ｅの断続は、システム制御装置５００ａによって制御される。電動ファン５１ｂは、モータ（電動機）５１ｃによって駆動されるようにしており、このモータ５１ｃは、各電気抵抗５１ａと並列となるように接続されている。 As shown in FIG. 5, the emergency electric load 51 is provided with a plurality of electric resistances (corresponding to the electric resistance part in the present invention) 51a and an electric fan (corresponding to the blower in the present invention) 51b in the casing 51d. . The casing 51d is a rectangular box, and a plurality of slits are formed on one surface, and the side facing this surface is opened. The plurality of electric resistors 51a are connected in parallel to the battery 40 and are disposed along the surface in which the slit is formed in the casing 51d. On one side of the electrical resistance 51a, a switch 51e is provided as an intermittent means for interrupting electrical connection with the battery 40. Switching of the switch 51e is controlled by the system controller 500a. The electric fan 51b is driven by a motor (electric motor) 51c, and the motor 51c is connected in parallel with each electric resistor 51a.

第２実施形態においては、第１実施形態の蓄冷運転に代えて、放熱運転を行う。即ち、制御装置５００（システム制御ＥＣＵ５００ａ）は、ランキンサイクル３００の運転に伴って得られる発電量が車両電気負荷５０で消費される電力量よりも上回って、電圧センサ４１によって得られる電圧値が予め定めた所定電圧値を超えると、ランキンサイクル３００を運転状態としたままで、スイッチ５１ｅをＯＮにして、発電機３２２から緊急電気負荷５１の電気抵抗５１ａおよび電動ファン５１ｂに通電する。すると、電気抵抗５１ａで発熱して、その熱が電動ファン５１ｂによって供給される送風空気（冷却風）に放熱される。即ち、発電機３２２からの電気エネルギーが熱エネルギーに変換されて空気中に放熱されることになる。 In the second embodiment, a heat radiation operation is performed instead of the cold storage operation of the first embodiment. That is, the control device 500 (system control ECU 500a) determines that the voltage value obtained by the voltage sensor 41 in advance is greater than the amount of power generated by the operation of the Rankine cycle 300 exceeds the amount of power consumed by the vehicle electrical load 50. When the predetermined voltage value is exceeded, the switch 51e is turned on while the Rankine cycle 300 is in an operating state, and the electric resistance 51a and the electric fan 51b of the emergency electric load 51 are energized from the generator 322. Then, the electric resistance 51a generates heat, and the heat is radiated to the blown air (cooling air) supplied by the electric fan 51b. That is, the electrical energy from the generator 322 is converted into thermal energy and radiated into the air.

一方、制御装置５００は、緊急電気負荷５１への通電の間に、電圧センサ４１によって得られる電圧値が予め定めた所定電圧値を下回ると、スイッチ５１ｅをＯＦＦにして、緊急電気負荷５１への通電を遮断することで、ランキンサイクル３００によって得られる発電電力をバッテリ４０に充電する。 On the other hand, when the voltage value obtained by the voltage sensor 41 falls below a predetermined voltage value during energization of the emergency electrical load 51, the control device 500 turns off the switch 51e and supplies the emergency electrical load 51 to the emergency electrical load 51. By cutting off the energization, the battery 40 is charged with the generated power obtained by the Rankine cycle 300.

これにより、充電余剰が生じた時のバッテリ４０への充電を容易に回避することができ、バッテリ４０に生じ得る不具合を防止することができる。そして、ランキンサイクル３００が作動状態のままで上記の充電回避を行うので、バッテリ４０への充電が必要になった場合に、ランキンサイクル３００の起動・停止ロスを伴うことなく充電を再開できる。 Thereby, it is possible to easily avoid charging the battery 40 when surplus charging occurs, and it is possible to prevent problems that may occur in the battery 40. Since the above-described charging avoidance is performed while the Rankine cycle 300 is in an operating state, when the battery 40 needs to be charged, the charging can be resumed without a start / stop loss of the Rankine cycle 300.

ここでは、電気抵抗５１ａを用いることで、容易に電気エネルギーを熱エネルギーに変換することができる。 Here, electrical energy can be easily converted into heat energy by using the electrical resistance 51a.

また、熱エネルギーを空気中に放熱させるために電動ファン５１ｂを用いているので、効果的な放熱を可能とすると共に、電気エネルギーを電動ファン５１ｂでも消費することで、バッテリ４０への充電回避効果を高めることができる。 In addition, since the electric fan 51b is used to dissipate heat energy in the air, it is possible to effectively dissipate the electric energy and the electric fan 51b also consumes electric energy, thereby avoiding the effect of charging the battery 40. Can be increased.

また、インバータ５００ｅは、通常組込まれる複数のスイッチング素子を廃止して発電機３２２からの電力を整流するのみのものとして、バッテリ４０の充電余剰が生じた時に放熱手段６０２にその電力を廻すようにしているので、安価なインバータとして対応することができる。 Further, the inverter 500e only eliminates a plurality of switching elements incorporated in the inverter 500e and only rectifies the power from the generator 322, and when the surplus charging of the battery 40 occurs, the inverter 500e passes the power to the heat dissipating means 602. Therefore, it can be handled as an inexpensive inverter.

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図６〜図７に示す。第３実施形態は上記第２実施形態に対して、図６に示すように、緊急電気負荷５１を緊急電気負荷５２として、この緊急電気負荷５２をラジエータ回路２０の途中に配設した放熱手段６０２としている。 (Third embodiment)
A third embodiment of the present invention is shown in FIGS. In the third embodiment, as shown in FIG. 6, the emergency electrical load 51 is an emergency electrical load 52 and the heat dissipation means 602 is disposed in the middle of the radiator circuit 20 as shown in FIG. 6. It is said.

即ち、緊急電気負荷５２は、図７に示すように、例えば筒状のケーシング５２ａ内に複数の電気抵抗５１ａを設けたものとしている。複数の電気抵抗５１ａは、バッテリ４０に対して並列に接続されると共に、ケーシング５２ａ内で筒状の長手方向に沿うように配設されている。電気抵抗５１ａの一方側にはバッテリ４０との電気的接続を断続する断続手段としてのスイッチ５１ｅが設けられている。スイッチ５１ｅの断続は、システム制御装置５００ａによって制御される。ケーシング５２ａの筒状の長手方向の両端部には冷却水用の入口部および出口部が開口されており、ラジエータ回路２０内の冷却水（本発明における冷却媒体に対応）がケーシング５２ａ内を流通するようにしている。 That is, as shown in FIG. 7, the emergency electrical load 52 is provided with, for example, a plurality of electrical resistors 51a in a cylindrical casing 52a. The plurality of electric resistors 51a are connected in parallel to the battery 40 and are arranged along the longitudinal direction of the cylinder in the casing 52a. On one side of the electrical resistance 51a, a switch 51e is provided as an intermittent means for interrupting electrical connection with the battery 40. Switching of the switch 51e is controlled by the system controller 500a. An inlet portion and an outlet portion for cooling water are opened at both ends of the cylindrical longitudinal direction of the casing 52a, and the cooling water (corresponding to the cooling medium in the present invention) in the radiator circuit 20 circulates in the casing 52a. Like to do.

第３実施形態の放熱運転においては、上記第２実施形態と同様に、制御装置５００（システム制御ＥＣＵ５００ａ）は、ランキンサイクル３００の運転に伴って得られる発電量が車両電気負荷５０で消費される電力量よりも上回って、電圧センサ４１によって得られる電圧値が予め定めた所定電圧値を超えると、ランキンサイクル３００を運転状態としたままで、スイッチ５１ｅをＯＮにして、発電機３２２から緊急電気負荷５２の電気抵抗５１ａに通電する。すると、電気抵抗５１ａで発熱して、その熱がラジエータ回路２０内の冷却水に放熱される。即ち、発電機３２２からの電気エネルギーが熱エネルギーに変換されて冷却水に放熱されることになる。 In the heat dissipation operation of the third embodiment, as in the second embodiment, the control device 500 (system control ECU 500a) consumes the power generation amount obtained by the operation of the Rankine cycle 300 by the vehicle electrical load 50. When the voltage value obtained by the voltage sensor 41 exceeds a predetermined voltage value exceeding the amount of electric power, the switch 51e is turned on while the Rankine cycle 300 is kept in operation, and the emergency electric power is supplied from the generator 322. The electric resistance 51a of the load 52 is energized. Then, heat is generated by the electric resistance 51 a and the heat is radiated to the cooling water in the radiator circuit 20. That is, the electrical energy from the generator 322 is converted into thermal energy and radiated to the cooling water.

一方、制御装置５００は、緊急電気負荷５２への通電の間に、電圧センサ４１によって得られる電圧値が予め定めた所定電圧値を下回ると、スイッチ５１ｅをＯＦＦにして、緊急電気負荷５２への通電を遮断することで、ランキンサイクル３００によって得られる発電電力をバッテリ４０に充電する。 On the other hand, when the voltage value obtained by the voltage sensor 41 falls below a predetermined voltage value during energization of the emergency electrical load 52, the control device 500 turns off the switch 51e and supplies the emergency electrical load 52 to the emergency electrical load 52. By cutting off the energization, the battery 40 is charged with the generated power obtained by the Rankine cycle 300.

これにより、上記第２実施形態と同様に、充電余剰が生じた時のバッテリ４０への充電を容易に回避することができ、バッテリ４０に生じ得る不具合を防止することができる。そして、ランキンサイクル３００が作動状態のままで上記の充電回避を行うので、バッテリ４０への充電が必要になった場合に、ランキンサイクル３００の起動・停止ロスを伴うことなく充電を再開できる。 Thereby, similarly to the second embodiment, charging to the battery 40 when surplus charging occurs can be easily avoided, and problems that may occur in the battery 40 can be prevented. Since the above-described charging avoidance is performed while the Rankine cycle 300 is in an operating state, when the battery 40 needs to be charged, the charging can be resumed without a start / stop loss of the Rankine cycle 300.

ここでは、発電機３２２からの電気エネルギーを電気抵抗５１ａによって熱エネルギーに変換して、この熱エネルギーを冷却水に放熱させるようにしているので、効果的な放熱が可能となる。 Here, since the electrical energy from the generator 322 is converted into thermal energy by the electrical resistance 51a and this thermal energy is dissipated to the cooling water, effective heat dissipation is possible.

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図８に示す。第４実施形態は上記第２、第３実施形態に対して、通常車両に搭載される車両電気負荷５０を流用すると共に、回避手段として放熱手段６０２を供給手段６０３に変更したものである。 (Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention is shown in FIG. In the fourth embodiment, a vehicle electric load 50 mounted on a normal vehicle is diverted to the second and third embodiments, and the heat dissipating means 602 is changed to a supplying means 603 as an avoiding means.

即ち、図８に示すように、車両電気負荷５０としては、例えばラジエータ２１用の電動ファン（本発明における電動式送風機に対応）５０ａや、リヤウインド曇り防止用のリヤデフォッガー５０ｂを対象として、バッテリ４０との間にそれぞれスイッチ５０ｃ、５０ｄを設けて、供給手段６０３を形成している。スイッチ５０ｃ、５０ｄの断続は、システム制御装置５００ａによって制御されるようにしている。 That is, as shown in FIG. 8, as the vehicle electric load 50, for example, an electric fan 50a for the radiator 21 (corresponding to the electric blower in the present invention) or a rear defogger 50b for preventing rear window fogging is used as a battery. 40 are provided with switches 50c and 50d, respectively, to form a supply means 603. The switching of the switches 50c and 50d is controlled by the system control device 500a.

第４実施形態においては、上記第２、第３実施形態の放熱運転に代えて、電動ファン５０ａ、リヤデフォッガー５０ｂに対して電流を供給する供給運転を行う。つまり、上記第２、第３実施形態と同様に、制御装置５００（システム制御ＥＣＵ５００ａ）は、ランキンサイクル３００の運転に伴って得られる発電量が車両電気負荷５０で消費される電力量よりも上回って、電圧センサ４１によって得られる電圧値が予め定めた所定電圧値を超えると、ランキンサイクル３００を運転状態としたままで、スイッチ５０ｃ、５０ｄをＯＮにして、電動ファン５０ａ、リヤデフォッガー５０ｂを強制的に作動させる。すると、バッテリ４０に対する充電余剰分の電力はこの電動ファン５０ａ、リヤデフォッガー５０ｂで消費される。 In the fourth embodiment, in place of the heat dissipation operation of the second and third embodiments, a supply operation for supplying current to the electric fan 50a and the rear defogger 50b is performed. That is, as in the second and third embodiments, the control device 500 (system control ECU 500a) causes the power generation amount obtained by the operation of the Rankine cycle 300 to exceed the power amount consumed by the vehicle electrical load 50. When the voltage value obtained by the voltage sensor 41 exceeds a predetermined voltage value set in advance, the switches 50c and 50d are turned on with the Rankine cycle 300 in the operating state to force the electric fan 50a and the rear defogger 50b. Operate automatically. Then, the surplus power for the battery 40 is consumed by the electric fan 50a and the rear defogger 50b.

一方、制御装置５００は、電動ファン５０ａ、リヤデフォッガー５０ｂへの通電の間に、電圧センサ４１によって得られる電圧値が予め定めた所定電圧値を下回ると、スイッチ５０ｃ、５０ｄをＯＦＦにして、電動ファン５０ａ、リヤデフォッガー５０ｂへの通電を遮断することで、ランキンサイクル３００によって得られる発電電力をバッテリ４０に充電する。 On the other hand, when the voltage value obtained by the voltage sensor 41 falls below a predetermined voltage value during energization of the electric fan 50a and the rear defogger 50b, the control device 500 turns off the switches 50c and 50d to electrically By interrupting the energization of the fan 50a and the rear defogger 50b, the battery 40 is charged with the generated power obtained by the Rankine cycle 300.

これにより、新たな機器を増設することなく、充電余剰となった電気エネルギーを電気エネルギーのまま消費することができるので、バッテリ４０に生じ得る不具合を防止することができる。そして、ランキンサイクル３００が作動状態のままで上記の充電回避を行うので、バッテリ４０への蓄電が必要になった場合に、ランキンサイクル３００の起動・停止ロスを伴うことなく蓄電を再開できる。 Thereby, since it is possible to consume the remaining electric energy as it is without adding new equipment, it is possible to prevent problems that may occur in the battery 40. Since the above-described charging avoidance is performed while the Rankine cycle 300 is in an operating state, when the battery 40 needs to be charged, the charging can be resumed without a start / stop loss of the Rankine cycle 300.

尚、供給手段６０３を構成する車両電気負荷としては、電動ファン５０ａ、リヤデフォッガー５０ｂ以外のものを対象としても良い。 The vehicle electric load constituting the supply means 603 may be a target other than the electric fan 50a and the rear defogger 50b.

（その他の実施形態）
上記各実施形態では、冷凍サイクル２００の凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１を共用するランキンサイクル３００として説明したが、それぞれが独立して形成されるサイクルとしても良い。 (Other embodiments)
In each of the above-described embodiments, the Rankine cycle 300 sharing the condenser 220, the gas-liquid separator 230, and the supercooler 231 of the refrigeration cycle 200 has been described, but the cycle may be formed independently.

また、過冷却器２３１は、必要に応じて、廃止しても良い。 Moreover, you may abolish the supercooler 231 as needed.

また、発熱機器として、車両用のエンジン（内燃機関）１０としたが、これに限らず、例えば、外燃機関、燃料電池車両の燃料電池スタック、各種モータ、インバータ等のように作動時に発熱を伴い、温度制御のためにその熱の一部を捨てるもの（廃熱が発生するもの）であれば、広く適用することができる。その場合、加熱器３１０に対する加熱源は、各種廃熱機器の冷却用の流体となる。 Further, although the vehicle engine (internal combustion engine) 10 is used as the heat generating device, the heat generating device is not limited to this. For example, an external combustion engine, a fuel cell stack of a fuel cell vehicle, various motors, an inverter, and the like generate heat during operation. Along with this, any part of the heat for temperature control (those that generate waste heat) can be widely applied. In that case, the heating source for the heater 310 is a fluid for cooling various waste heat equipment.

第１実施形態における廃熱利用装置全体を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole waste heat utilization apparatus in 1st Embodiment. 図１における蓄冷器の詳細を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the detail of the regenerator in FIG. 第２実施形態における廃熱利用装置全体を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole waste heat utilization apparatus in 2nd Embodiment. 図３におけるインバータを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the inverter in FIG. 図３における緊急電気負荷を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the emergency electric load in FIG. 第３実施形態における廃熱利用装置全体を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole waste heat utilization apparatus in 3rd Embodiment. 図６における緊急電気負荷を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the emergency electric load in FIG. 第４実施形態における供給手段を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the supply means in 4th Embodiment.

Explanation of symbols

１０エンジン（発熱機器、内燃機関）
２１ラジエータ
４０バッテリ（蓄電器）
４１電圧センサ（電圧検出手段）
５０ａ電動ファン（電気負荷、電動式送風機）
５０ｂリヤデフォッガー（電気負荷）
５１ａ電気抵抗（電気抵抗部）
５１ｂ電動ファン（送風機）
５１ｃモータ（電動機）
１００廃熱利用装置
２００冷凍サイクル
２２０凝縮器
２６２ペルチェモジュール
２６２ａＰ型熱電素子（複数のペルチェ素子）
２６２ｂＮ型熱電素子（複数のペルチェ素子）
３００ランキンサイクル
３２０膨張機
３２０電動発電機（発電機）
４００空調ユニット（空調装置）
６０１蓄エネルギー手段（回避手段）
６０２放熱手段（回避手段）
６０３供給手段（回避手段） 10 Engine (heat generating equipment, internal combustion engine)
21 Radiator 40 Battery (Accumulator)
41 Voltage sensor (voltage detection means)
50a Electric fan (electric load, electric blower)
50b Rear defogger (electric load)
51a Electric resistance (electric resistance part)
51b Electric fan (blower)
51c Motor (electric motor)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Waste heat utilization apparatus 200 Refrigeration cycle 220 Condenser 262 Peltier module 262a P-type thermoelectric element (multiple Peltier elements)
262b N-type thermoelectric element (multiple Peltier elements)
300 Rankine cycle 320 Expander 320 Motor generator (generator)
400 Air conditioning unit (air conditioner)
601 Energy storage means (avoidance means)
602 Heat dissipation means (avoidance means)
603 Supply means (avoidance means)

Claims

A Rankine cycle (300) that generates a driving force in the expander (320) by expansion of the refrigerant heated by the waste heat of the heat generating device (10);
A generator (321) connected to the expander (320) and driven by the driving force of the expander (320) to generate electricity;
In a waste heat utilization apparatus comprising a battery (40) for storing electrical energy obtained by the generator (321),
When the power generator (321) is driven by the operation of the Rankine cycle (300), when the power storage surplus with respect to the battery (40) occurs, the operation of the Rankine cycle (300) and the generator (321) A waste heat utilization apparatus, characterized in that avoiding means (601, 602, 603) for avoiding power storage from the generator (321) to the battery (40) while continuing operation is provided.

Voltage detection means (41) for detecting the voltage of the electrical energy stored in the battery (40);
The avoidance means (601, 602, 603) determines that the power storage surplus occurs when a voltage value detected by the voltage detection means (41) exceeds a predetermined voltage value. The waste heat utilization apparatus according to 1.

The waste according to claim 1 or 2, wherein the avoidance means (601, 602, 603) is energy storage means (601) for storing the electrical energy as energy different from the electrical energy. Heat utilization device.

The waste heat utilization apparatus according to claim 3, wherein the energy storage means (601) stores cold energy as energy different from the electric energy.

The said energy storage means (601) produces | generates and stores the said cold energy from the said electrical energy by the Peltier module (262) which consists of a some Peltier element (262a, 262b), It is characterized by the above-mentioned. Waste heat utilization equipment.

The waste heat utilization apparatus according to claim 5, wherein the stored cold energy is used in an air conditioner (400).

The air conditioner (400) includes a refrigeration cycle (200),
The waste heat utilization apparatus according to claim 6, wherein the cold energy is used for cooling the refrigerant in the refrigeration cycle (200).

The waste heat utilization apparatus according to claim 7, wherein the refrigerant to be cooled is a refrigerant flowing out from a condenser (220) of the refrigeration cycle (200).

The waste heat utilization apparatus according to claim 1 or 2, wherein the avoiding means (601, 602, 603) is a heat radiating means (602) for radiating heat by using the electrical energy as heat energy.

The waste heat utilization apparatus according to claim 9, wherein the heat dissipation means (602) generates the thermal energy by supplying the electric energy to the electric resistance portion (51a) and dissipates the heat in the air. .

The waste heat utilization apparatus according to claim 10, wherein the air is blown air supplied by a blower (51b).

The blower (51b) is operated by an electric motor (51c),
The waste heat utilization apparatus according to claim 11, wherein the electric motor (51c) is operated by the electric energy.

The heat radiating means (602) generates the thermal energy by supplying the electric energy to an electric resistance part (51a), and dissipates heat to a cooling medium for cooling the heating device (10). Item 10. A waste heat utilization apparatus according to Item 9.

Mounted on a vehicle having an electrical load (50a, 50b),
The avoidance means (601, 602, 603) is a supply means (603) for supplying the electric energy for the operation of the electric load (50a, 50b). The waste heat utilization device described.

The waste heat utilization apparatus according to claim 14, wherein the electric load (50a, 50b) is an electric blower (50a) for cooling a radiator (21) for the heat generating device (10).

The waste heat utilization apparatus according to claim 14, wherein the electric load (50a, 50b) is a rear defogger (50b) for preventing rear window fogging.