JP5130083B2 - Waste heat utilization device for internal combustion engine - Google Patents
Waste heat utilization device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP5130083B2 JP5130083B2 JP2008053293A JP2008053293A JP5130083B2 JP 5130083 B2 JP5130083 B2 JP 5130083B2 JP 2008053293 A JP2008053293 A JP 2008053293A JP 2008053293 A JP2008053293 A JP 2008053293A JP 5130083 B2 JP5130083 B2 JP 5130083B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- radiator
- waste heat
- internal combustion
- combustion engine
- gap
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Description
本発明は、内燃機関の廃熱利用装置に係り、例えば、車両に組み込まれて好適な内燃機関の廃熱利用装置に関する。 The present invention relates to a waste heat utilization apparatus for an internal combustion engine, for example, a waste heat utilization apparatus for an internal combustion engine that is suitable for being incorporated in a vehicle.
この種の内燃機関の廃熱利用装置は、例えば車両に搭載され、車両のエンジンを冷却する冷却水を介してエンジンの廃熱によるエネルギーを回収しており、この廃熱によって加熱された蒸発冷媒を膨張させて駆動力を発生する膨張機、この膨張機を流通した冷媒を外気により凝縮させるランキンサイクルコンデンサ(RCコンデンサ)を有するランキンサイクル回路(RC回路)を備えており、風上から順に、RCコンデンサ、車両のエンジンの冷却水を冷却するべく車両の前面からの風を受けるラジエータが配置される。 This type of internal combustion engine waste heat utilization device is mounted on a vehicle, for example, recovers energy from the waste heat of the engine via cooling water that cools the engine of the vehicle, and the evaporative refrigerant heated by this waste heat. Is provided with a Rankine cycle circuit (RC circuit) having a Rankine cycle capacitor (RC capacitor) that condenses the refrigerant that has passed through the expander with outside air, in order from the windward, An RC condenser and a radiator for receiving wind from the front of the vehicle are arranged to cool the coolant of the vehicle engine.
同様に、エアコンサイクルを有する場合も、風上からエアコンサイクルコンデンサ(ACコンデンサ)、ラジエータを配置するが、ACコンデンサをラジエータの前側に重ねて設置し、風の一部をACコンデンサを迂回させてラジエータに直接に通風させる技術が開示されている(例えば、特許文献1)。
しかしながら、上記従来技術では、風の一部をコンデンサを迂回させて流すものの、ラジエータを迂回させる点については格別な配慮がなされておらず、外気と熱交換熱を行う交換ユニット全体の通風抵抗の低減については依然として課題が残されている。
また、上記従来技術では、エンジンの廃熱をラジエータとコンデンサとの両方で放熱することによるラジエータ、ひいては熱交換ユニットの小型化の可能性についても格別な配慮がなされていない。
However, in the above prior art, although a part of the wind is allowed to flow around the condenser, no special consideration is given to the point where the radiator is bypassed, and the ventilation resistance of the entire exchange unit that performs heat exchange heat with the outside air is not considered. There are still challenges to reduce.
Further, in the above-described prior art, no special consideration is given to the possibility of downsizing the radiator, and thus the heat exchange unit, by dissipating the waste heat of the engine by both the radiator and the condenser.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、熱交換ユニット全体における外気の通風抵抗を低減し、その小型化を図りながらエネルギー回収効率を大幅に向上することができる内燃機関の廃熱利用装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and is a waste of an internal combustion engine that can reduce the ventilation resistance of the outside air in the entire heat exchange unit and can greatly improve the energy recovery efficiency while reducing the size. An object is to provide a heat utilization device.
上記の目的を達成するべく、請求項1記載の内燃機関の廃熱利用装置は、内燃機関の廃熱によって加熱された冷却水を外気により冷却させるラジエータを有する冷却水回路と、冷却水によって加熱された冷媒を膨張させて駆動力を発生する膨張機、膨張機を流通した冷媒を外気の通風により凝縮させるコンデンサを有するランキンサイクルとを備えた内燃機関の廃熱利用装置であって、外気の通風方向から順に、コンデンサ、ラジエータを互いに所定の隙間を存して重ねた熱交換ユニットを備え、熱交換ユニットは、コンデンサに通風された後の外気をラジエータを迂回させて流すバイパス手段を有し、バイパス手段は、コンデンサの側面から外気の通風方向に沿ってラジエータの側面にかけて延設される側板とラジエータの側面との間に形成される所定幅の第2の隙間をラジエータ必要通風量に応じて閉塞または開放、または段階的に開閉するべく開閉作動されるフラッパーからなり、ラジエータ必要通風量は、内燃機関の廃熱量に基づいてラジエータに要求されるラジエータ要求排熱量に応じ段階的に設定され、ランキンサイクルコンデンサで排熱されるランキンサイクルコンデンサ排熱量は、内燃機関の廃熱量からラジエータ要求排熱量を減じた熱量に段階的に設定されることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a waste heat utilization apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 is a cooling water circuit having a radiator for cooling the cooling water heated by the waste heat of the internal combustion engine by outside air, and heated by the cooling water. A waste heat utilization device for an internal combustion engine comprising: an expander that expands the generated refrigerant to generate a driving force; and a Rankine cycle that includes a condenser that condenses the refrigerant that has passed through the expander by ventilation of the outside air. from the direction of airflow in order, a capacitor, comprising a heat exchange unit which mutually overlap to exist a predetermined gap a radiator, heat exchanger units, have a bypass means to flow outside air after being ventilated to the capacitor to bypass the radiator The bypass means is formed between the side plate extending from the side surface of the condenser to the side surface of the radiator along the ventilation direction of the outside air and the side surface of the radiator. The second gap having a predetermined width is closed or opened in accordance with the required air flow rate of the radiator, or a flapper that is opened and closed to open and close in stages. The required air flow rate of the radiator is based on the amount of waste heat of the internal combustion engine. Set in stages according to the radiator required exhaust heat required for the radiator, and the Rankine cycle condenser exhaust heat exhausted by the Rankine cycle condenser is set in stages by subtracting the radiator required exhaust heat from the waste heat quantity of the internal combustion engine. It is characterized by being.
更に、請求項2記載の発明では、請求項1において、フラッパーは、ラジエータ必要通風量が所定の上限値以上となるときには第2の隙間を閉塞するべく閉作動される一方、ラジエータ必要通風量が所定の下限値以下となるときには第2の隙間を開放するべく開作動されることを特徴としている。
更にまた、請求項3記載の発明では、請求項2において、フラッパーは、ラジエータの対向する側面に形成された第2の隙間をそれぞれ独立して閉塞または開放するべく複数設けられ、ラジエータ必要通風量が所定の上限値未満であって、所定の下限値を超える中間値となるときには、少なくとも、フラッパーの1つが閉作動される一方、フラッパーの残りの1つが開作動されることを特徴としている。
Further, in the invention of
Furthermore, in the invention described in claim 3 , in
また、請求項4記載の発明では、請求項3において、ラジエータは、外気を複数の受面で受容可能な複数のブロックに分割して形成され、各ブロックは所定幅を有する第3の隙間を存して離間しており、バイパス手段は、ラジエータ必要通風量に応じて、第3の隙間を閉塞または開放するべく開閉作動される第2のフラッパーを更に含み、第2のフラッパーは、ラジエータ必要通風量が所定の第2上限値以上となるときには第3の隙間を閉塞するべく閉作動される一方、ラジエータ必要通風量が所定の第2下限値以下となるときには第3の隙間を開放するべく開作動されることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect , the radiator is formed by dividing the outside air into a plurality of blocks that can be received by the plurality of receiving surfaces, and each block has a third gap having a predetermined width. The bypass means further includes a second flapper that is opened and closed to close or open the third gap according to the amount of ventilation required by the radiator, and the second flapper requires a radiator. When the air flow rate is equal to or greater than the predetermined second upper limit value, the third gap is closed. On the other hand, when the radiator required air flow rate is equal to or smaller than the predetermined second lower limit value, the third gap is opened. It is characterized by being opened.
更に、請求項5記載の発明では、請求項3において、フラッパーは、異なる第2の隙間をそれぞれ閉塞可能な異なる長さに形成されることを特徴としている。
更にまた、請求項6記載の発明では、請求項3乃至5の何れかにおいて、第2の隙間、及びそれに対応するフラッパーは、ラジエータの左右上下の全側面に設けられることを特徴としている。
Further, the invention according to
Furthermore, the invention described in claim 6 is characterized in that, in any one of claims 3 to 5 , the second gap and the corresponding flapper are provided on all of the left, right, top and bottom sides of the radiator.
請求項1記載の本発明の内燃機関の廃熱利用装置によれば、バイパス手段により、ラジエータ必要通風量、換言すると、例えばラジエータに要求される冷却能力が比較的小さいときには、コンデンサに通風された後の外気をラジエータを迂回させて流すことができ、熱交換ユニットにおける外気の通風抵抗を低減し、コンデンサの通風量を増大させることができるため、コンデンサの熱交換性能、ひいては廃熱利用装置のエネルギー回収効率を向上することができる。 According to the waste heat utilization apparatus for an internal combustion engine of the first aspect of the present invention, the bypass means allows the air flow to the condenser when the required air flow rate of the radiator, in other words, for example, when the cooling capacity required for the radiator is relatively small. It is possible to flow the outside air after bypassing the radiator, reduce the resistance of the outside air in the heat exchange unit, and increase the amount of ventilation of the condenser. Energy recovery efficiency can be improved.
具体的な構成は、バイパス手段がコンデンサの側面から外気の通風方向に沿ってラジエータの側面にかけて延設される側板とラジエータの側面との間に形成される所定幅の第2の隙間をラジエータ必要通風量に応じて閉塞または開放、または段階的に開閉作動されるフラッパーからなり、ラジエータ必要通風量は、内燃機関の廃熱量に基づいてラジエータに要求されるラジエータ要求排熱量に応じ段階的に設定され、ランキンサイクルコンデンサで排熱されるランキンサイクルコンデンサ排熱量は、内燃機関の廃熱量からラジエータ要求排熱量を減じた熱量に段階的に設定される。
また、具体的な制御は、請求項2記載の発明によれば、フラッパーをラジエータ必要通風量が所定の上限値以上となるときには第2の隙間を閉塞するべく閉作動する一方、ラジエータ必要通風量が所定の下限値以下となるときには第2の隙間を開放するべく開作動することにより行われる。従って、所定幅の第2の隙間を調整することによりラジエータを小型化することができ、また、熱交換ユニットにおける外気の通風抵抗を低減し、コンデンサの通風量を効果的に増大させることができるため、ラジエータの小型化を図りつつ、コンデンサの熱交換性能、ひいては廃熱利用装置のエネルギー回収効率を向上することができる。
The specific configuration is a radiator a second gap of a predetermined width which bypass means is formed between the side plate and the radiator side of which is extended toward the radiator side along the ventilating direction of the outside air from the side surface of the capacitor closed or open depending on the required air quantity, or Ri Do from stepwise flapper being opened and closed, the radiator required ventilation amount is stepwise according to the radiator required waste heat required for the radiator on the basis of the waste heat of the internal combustion engine The Rankine cycle condenser exhaust heat quantity exhausted by the Rankine cycle condenser is set stepwise to the heat quantity obtained by subtracting the radiator required exhaust heat quantity from the waste heat quantity of the internal combustion engine.
According to the second aspect of the invention, the flapper is closed to close the second gap when the required air flow rate of the radiator exceeds a predetermined upper limit value, while the required air flow rate of the radiator. Is performed by opening the second gap to open the second gap. Therefore, the radiator can be reduced in size by adjusting the second gap having a predetermined width, the ventilation resistance of the outside air in the heat exchange unit can be reduced, and the ventilation rate of the condenser can be effectively increased. Therefore, it is possible to improve the heat exchanging performance of the condenser and, in turn, the energy recovery efficiency of the waste heat utilization device while reducing the size of the radiator.
更に、請求項3記載の発明によれば、フラッパーは、ラジエータ必要通風量が所定の上限値未満であって、所定の下限値を超える中間値となるときには、少なくとも、フラッパーの1つが閉作動される一方、フラッパーの残りの1つが開作動される。これにより、ラジエータを迂回する通風量であるバイパス通風量を少なくとも3段階以上に分けて細かく制御することができ、ラジエータ必要通風量に応じて、熱交換ユニットにおける外気の通風抵抗を更に効果的に低減し、コンデンサの通風量を更に効果的に増大させることができるため、コンデンサの熱交換性能、ひいては廃熱利用装置のエネルギー回収効率を更に向上することができる。 Furthermore, according to the invention described in claim 3 , when the required air flow rate of the radiator is less than the predetermined upper limit value and becomes an intermediate value exceeding the predetermined lower limit value, at least one of the flappers is closed. While the remaining one of the flappers is opened. This makes it possible to finely control the bypass air flow, which is the air flow that bypasses the radiator, by dividing it into at least three stages, and more effectively reducing the resistance of the outside air in the heat exchange unit according to the required air flow of the radiator. It is possible to reduce and increase the ventilation rate of the condenser more effectively, so that it is possible to further improve the heat exchange performance of the condenser and consequently the energy recovery efficiency of the waste heat utilization device.
更にまた、請求項4記載の発明によれば、ラジエータの分割されたブロック間の第3の隙間を閉塞または開放する第2のフラッパーは、ラジエータ必要通風量が所定の第2上限値以上となるときには第3の隙間を閉塞するべく閉作動される一方、ラジエータ必要通風量が所定の第2下限値以下となるときには第3の隙間を開放するべく開作動される。これにより、ラジエータのバイパス通風量を少なくとも4段階以上に分けて細かく制御することができ、ラジエータ必要通風量に応じて、コンデンサにおける外気の通風抵抗をより一層効果的に低減し、コンデンサの通風量をより一層効果的に増大させることができるため、コンデンサの熱交換性能、ひいては廃熱利用装置のエネルギー回収効率をより一層向上することができる。 Furthermore, according to the invention described in claim 4 , the second flapper that closes or opens the third gap between the divided blocks of the radiator has a required air flow rate of the radiator equal to or greater than a predetermined second upper limit value. Sometimes it is closed to close the third gap, while when the required air flow rate of the radiator is below a predetermined second lower limit value, it is opened to open the third gap. As a result, the bypass air flow rate of the radiator can be finely controlled by dividing it into at least four stages, and the air flow resistance of the condenser is further effectively reduced according to the required air flow rate of the radiator, and the air flow rate of the capacitor Therefore, it is possible to further increase the heat exchange performance of the condenser, and thus the energy recovery efficiency of the waste heat utilization device.
また、請求項5記載の発明によれば、フラッパーは、異なる第2の隙間をそれぞれ閉塞可能な異なる長さに形成されることにより、ラジエータ必要通風量が所定の中間値となるときには、複数のフラッパーのうちの何れを開作動するかによりラジエータのバイパス通風量を変更することができる。従って、簡単な構成でバイパス通風量を少なくとも4段階以上に分けて細かく制御することができ、ラジエータ必要通風量に応じて、コンデンサにおける外気の通風抵抗をより簡易にして効果的に低減し、コンデンサの通風量をより簡易にして効果的に増大させることができるため、コンデンサの熱交換性能、ひいては廃熱利用装置のエネルギー回収効率を簡易にして向上することができる。
According to the invention described in
更に、請求項6記載の発明によれば、第2の隙間、及びそれに対応するフラッパーがラジエータの左右上下の全側面に設けられることにより、バイパス通風量の最大値を効果的に増大させることができ、バイパス通風量を幅広く制御することができるため、コンデンサの熱交換性能、ひいては廃熱利用装置のエネルギー回収効率をより一層向上することができる。 Further, according to the invention described in claim 6 , the maximum value of the bypass air flow rate can be effectively increased by providing the second gap and the corresponding flapper on all the left and right and upper and lower side surfaces of the radiator. In addition, since the bypass air flow rate can be widely controlled, the heat exchange performance of the condenser, and thus the energy recovery efficiency of the waste heat utilization device can be further improved.
図1は第1実施形態の内燃機関の廃熱利用装置の概略を模式的に示しており、この廃熱利用装置は例えば車両に搭載され、車両のエンジン2を冷却する冷却水回路4と、エンジン2の廃熱を回収するランキンサイクル回路(ランキンサイクル)6(以下、RC回路という)とを備えている。
冷却水回路4は、エンジン2から延設される冷却水の循環路5に、冷却水の流れ方向から順に蒸発器10、ラジエータ12、サーモスタット14、水ポンプ16が介挿されて閉回路を構成している。
FIG. 1 schematically shows an outline of a waste heat utilization device for an internal combustion engine according to the first embodiment. This waste heat utilization device is mounted on a vehicle, for example, and a cooling water circuit 4 for cooling the
The cooling water circuit 4 forms a closed circuit by inserting an
蒸発器10は、冷却水回路4を循環する冷却水とRC回路6を循環する冷媒とを熱交換させることにより、エンジン2で加熱された冷却水、すなわち温水を熱媒体としてエンジン2の廃熱をRC回路6側に吸熱させて回収している。一方、蒸発器10を通過して冷媒に吸熱された冷却水は、エンジン2を冷却することにより再び加熱された温水となる。
ラジエータ12は、蒸発器10と直列に配列され、蒸発器10を通過して冷媒に吸熱された冷却水を外気との熱交換により更に冷却し、ひいてはエンジン2を所望の温度に冷却している。
The
The
サーモスタット14は、冷却水温度に応じてラジエータ12へ通水される冷却水量を制御する機械式の3方弁であって、2つ入口ポートと1つの出口ポートとを有している。2つの入口ポートには、ラジエータ12から延設される流路5aと、蒸発器10とラジエータ12との間の流路5bからラジエータ12を迂回して接続されるバイパス路5cとがそれぞれ接続され、これにより、冷却水温度に応じてラジエータ12へ通水される冷却水量が増減されて冷却水温度が適正に維持される。
The
水ポンプ16は、エンジン2に装着され、エンジン2の回転数に応じて駆動されて冷却水回路4に冷却水を好適に循環させる。
一方、RC回路6は、冷媒の循環路7に、冷媒の流れ方向から順に蒸発器10、膨張機20、再生器22、ランキンサイクルコンデンサ(コンデンサ)24(以下、RCコンデンサという)、気液分離器26、冷媒ポンプ28が順に介挿されて閉回路を構成している。
The
On the other hand, the RC circuit 6 is connected to the
膨張機20は、蒸発器10で加熱されて過熱蒸気の状態となった冷媒を膨張させ、回転駆動力を発生する流体機器であって、膨張機20には、発生した回転駆動力を電力変換して廃熱利用装置の外部で利用可能とする発電機30が機械的に連結されている。
再生器22は、膨張機20出口の冷媒で蒸発器10入口の冷媒を加熱するRC回路6の内部熱交換器であって、膨張機20出口側の熱量を膨張機20入口側に積極的に供給することにより、RC回路6における回収エネルギーを増大させている。
The
The
RCコンデンサ24は、再生器22を経由した冷媒を凝縮液化させる熱交換器である。
気液分離器26は、RCコンデンサ24にて凝縮された冷媒を気液二層に分離するレシーバであり、ここで分離された液冷媒のみが冷媒ポンプ28側に流出される。
冷媒ポンプ28は、その駆動部に入力される信号に応じて駆動される電動ポンプであり、気液分離器26から流出された液冷媒は冷媒ポンプ28によって蒸発器10側に圧送され、RC回路6を好適に循環させる。
The
The gas-
The refrigerant pump 28 is an electric pump that is driven in accordance with a signal input to the drive unit, and the liquid refrigerant that has flowed out of the gas-
図2には、廃熱利用装置が搭載された車両32の前面32a側のみの縦断面図が概略的に示されている。車両32のボンネット32bの下部にエンジン2が搭載され、エンジン2より前面32a側には、前面32a側から順に車両32の前後方向にRCコンデンサ24、ラジエータ12が所定の隙間を存して重ねて配置されている。これらRCコンデンサ24及びラジエータ12からなる熱交換ユニット34には車両32の走行に伴い、またラジエータ12の背面側に備えられたファン38によって風36が通風される。
FIG. 2 schematically shows a longitudinal sectional view of only the
熱交換ユニット34は、ファン38によって熱交換ユニット34に通風される風36の通風量を制御しており、これにより、RC回路6を循環する冷媒、及び冷却水回路4を循環する冷却水と外気との熱交換が好適に行われる。
図3は、熱交換ユニット34を上方からみた拡大図を示しており、RCコンデンサ24の左右の側面24aから風36の通風方向に沿ってラジエータ12の左右の側面12a、ひいてはファン38にかけて側板40,42が延設されている。
The
FIG. 3 shows an enlarged view of the
ラジエータ12は、その左右の側面12aと側板40,42との間にそれぞれ略同一の所定幅W1,W2を有する隙間(第2の隙間)G1,G2を存して配置され、側板40,42には、それぞれ隙間G1,G2を開放または閉塞、または段階的に開閉するフラッパー(バイパス手段)44,46が設けられている。
フラッパー44,46は、それぞれ固定端44a,46aによって側板40,42に支持され、固定端44a,46aにはそれぞれ図示しないモータが内蔵されている。これらモータは車両32の図示しない電子コントロールユニット(ECU)に電気的に接続されており、ECUの指令によってフラッパー44,46のそれぞれの可動片44b,46bが回動される。
The
The
具体的には、車両32の加速時や登坂時など、エンジン2の発熱量が大きい、または外気温度が高い等の条件でラジエータ12の必要とする通風量Fが所定の上限値FH以上に大きくなるときには、図3に示されるように、ECUは可動片44b,46bをそれぞれラジエータ12の風36の受面12bと略平行となる向きに回動させることにより、フラッパー44,46を閉作動させて隙間G1,G2を閉塞させ、RCコンデンサ24を通風された後の風36をすべてラジエータ12に通風させてからファン38を介して熱交換ユニット34の後方に流す。即ち、このときのラジエータ12を迂回する風38の風量であるバイパス通風量Fbはほぼ最小になる。
Specifically, the ventilation amount F required by the
一方、図4に示されるように、車両32のアイドリング時など、エンジン2の発熱量が小さい、または外気温度が低い等の条件でラジエータ12の必要とする通風量Fが所定の下限値FL以下に小さくなるときには、ECUは可動片44b,46bをそれぞれ側板40,42に沿わせて受面12bと直交する向き、換言すると風36と略平行となる向きに回動させることにより、フラッパー44,46を開作動させて隙間G1,G2を開放させ、RCコンデンサ24を通風された後の風36をラジエータ12を迂回させてファン38を介して熱交換ユニット34の後方に流す。即ち、このときのバイパス通風量Fbは最大になる。
On the other hand, as shown in FIG. 4, when the
更に、図5に示されるように、ラジエータ必要通風量Fが上限値FH未満であって下限値FLを超える所定の中間値FMになるときには、フラッパー44を開作動させて隙間G1を開放させる一方、フラッパー46を閉作動させて隙間G2を閉塞させる。即ち、このときのバイパス通風量Fbは全フラッパー44,46の開作動時の風量の約半分程度になる。なお、ラジエータ必要通風量Fは冷却水回路4を循環する冷却水の温度やラジエータ12への冷却水の流量などによりECUにて推定される。
Furthermore, as shown in FIG. 5, when the radiator required ventilation amount F becomes a predetermined intermediate value F M below the lower limit F L A less than the upper limit value F H, the gap G 1 by opening operation of the
以上のように、本実施形態では、ラジエータ必要通風量F、換言するとラジエータ12に要求される冷却能力が比較的小さいときには、RCコンデンサ24に通風された後の風36をラジエータ12を迂回させて流すことができ、熱交換ユニット34における外気の通風抵抗を低減し、RCコンデンサ24の通風量を増大させることができるため、RCコンデンサ24の熱交換性能、ひいては廃熱利用装置のエネルギー回収効率を向上することができる。
As described above, in the present embodiment, when the required air flow rate F of the radiator, in other words, when the cooling capacity required for the
具体的には、フラッパー44,46は、ラジエータ必要通風量FがF≧FHの条件を満たすときには隙間G1,G2を閉塞するべく閉作動される一方、F≦FLの条件を満たすときには隙間G1,G2を開放するべく開作動され、更に、ラジエータ必要通風量FがFL<F<FHの条件を満たす中間値FMとなるときにはフラッパー44,46の何れか一方が閉作動され、他方が開作動される。これにより、隙間G1,G2を調整することによりラジエータを小型化することができ、また、バイパス通風量Fbを大流量、中流量、小流量の3段階に分けて細かく制御することができ、ラジエータ必要通風量Fに応じて、熱交換ユニット34における外気の通風抵抗を効果的に低減し、RCコンデンサ24の通風量を増大させることができるため、ラジエータ12の小型化を図りつつ、RCコンデンサ24の熱交換性能、ひいては廃熱利用装置のエネルギー回収効率を向上することができる。
Specifically, the
本発明は上述した第1実施形態に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、図6に示される第2実形態の廃熱利用装置の場合、風36を2つの受面48a,50aで受容可能な異なるブロック48、50に分割したラジエータ52を配置して熱交換ユニット54を構成している。ブロック48、50は所定幅W3を有する隙間(第3の隙間)G3を存して離間しており、フラッパー44,46の他、隙間G3を開放または閉塞するフラッパー(第2のフラッパー、バイパス手段)56が設けられている。
The present invention is not limited to the first embodiment described above, and various modifications are possible.
For example, in the case of the waste heat utilization apparatus of the second embodiment shown in FIG. 6, a heat exchange unit is provided by arranging a
このフラッパー56は、その固定端56aによってブロック50の側面に支持され、他のフラッパー44,46と同様に、固定端56aには車両32のECUに電気的に接続されたモータが内蔵されており、ECUの指令によってフラッパー56の可動片56bが回動される。
具体的には、図6に示されるように、ラジエータ必要通風量Fが上述した中間値FMの範囲にあって、所定の第2下限値F2L以下となるときには、フラッパー44を開作動させて隙間G1を開放させる一方、フラッパー46を閉作動させて隙間G2を閉塞させ、更にフラッパー56を開作動させて隙間G3を開放させる。即ち、このときのバイパス通風量Fbは全フラッパー44,46の開作動時の風量の約半分程度より若干大きく、例えば3分の2程度の風量にすることができる。
The
Specifically, as shown in FIG. 6, in a range of intermediate values F M of the radiator required ventilation amount F is described above, when equal to or less than a predetermined second lower limit value F 2L causes the opening operation of the
一方、図示はしないが、ラジエータ必要通風量Fが中間値FMの範囲にあって、所定の第2上限値F2H以上となるときには、図6の状態において、フラッパー56のみを閉作動させて隙間G3を閉塞させることにより、バイパス通風量Fbを全フラッパー44,46の開作動時の風量の3分の1程度に抑えることもできる。
第2実施形態の場合には、第1実施形態におけるラジエータ12のバイパス通風量Fbの制御がフラッパー44,46の開作動、フラッパー44,46の閉作動、フラッパー44,46の何れかのみの開作動の3段階で行われるに対し、フラッパー56を開閉作動することによって4段階のバイパス通風量制御が可能となる。従って、ラジエータ必要通風量Fに応じて、ラジエータ52のバイパス通風量Fbをよりきめ細かく制御することができるため、エンジン2の運転状態や外気温度に応じて、熱交換ユニット34の通風抵抗をより一層効果的に減少し、RCコンデンサ24の通風量をより一層効果的に増大させることができ、RCコンデンサ24の熱交換性能、ひいては廃熱利用装置のエネルギー回収効率をより一層向上することができる。
Meanwhile, although not shown, there radiator required ventilation amount F is in the range of intermediate values F M, when a predetermined second upper limit F 2H or more, in the state of FIG. 6,
In the case of the second embodiment, the control of the bypass air flow rate Fb of the
一方、図7に示される第3実施形態の廃熱利用装置の場合には、隙間G1,G2がそれぞれ異なる所定幅W1,W2(W1>W2)となるようにラジエータ12を配置して熱交換ユニット58を構成しており、フラッパー44,46の可動片44b,46bもそれぞれ隙間G1,G2を閉塞可能な異なる長さに形成されている。
第3実施形態の場合には、熱交換ユニット58にてフラッパー44,46の何れを開作動させるかによって4段階の異なるバイパス通風量Fbを得ることができる。従って、熱交換ユニット58におけるラジエータ12の左右の配置をずらしてフラッパー44,46の各可動片44a,46bの長さを変更するだけの簡易な改造で、第1実施形態の場合に比して、ラジエータ12のバイパス通風量Fbをよりきめ細かく制御することができ、RCコンデンサ24の熱交換性能、ひいては廃熱利用装置のエネルギー回収効率を簡易にして向上することができる。
On the other hand, in the case of the waste heat utilization apparatus of the third embodiment shown in FIG. 7, the
In the case of the third embodiment, four stages of different bypass ventilation amounts Fb can be obtained depending on which of the
また、各フラッパー44,46を複数段階的に開閉するようにして、それぞれの隙間G1,G2を調整することにより、バイパス通風量Fbを更にきめ細かく制御することができる。
更に、上記第各実施形態では、隙間G1,G2を閉塞、または開放するフラッパー44,46は、それぞれ固定端44a,46aによって側板40,42に支持されているが、図8に示される熱交換ユニット60のように、ラジエータ12の左右側面12aに固定端44a,46aを支持させるようにしても良く、この場合には、受面12bの面積を増減させることによって風36のラジエータ12へのバイパス通風量Fbを細かく制御することができる。
Further, by adjusting the gaps G 1 and G 2 so as to open and close the
Further, in the first embodiment, the
また、上記各実施形態及び変形例では、フラッパー44,46はラジエータ12,52の左右側面12aのみに設けているが、これに限らず、ラジエータ12の図示しない上下側面にもフラッパーを設けてラジエータ12の左右上下を閉塞、開放可能な4枚のフラッパーからなるフラッパー構造としても良い。この場合には、バイパス通風量Fbの最大値を効果的に増大させることができ、バイパス通風量Fbを幅広く制御することができるため、RCコンデンサ24の熱交換性能、ひいては廃熱利用装置のエネルギー回収効率をより一層向上することができる。
Further, in each of the above-described embodiments and modifications, the
2 エンジン(内燃機関)
4 冷却水回路
6 ランキンサイクル回路(ランキンサイクル)
12 ラジエータ
12a 側面
12b 受面
20 膨張機
24 ランキンサイクルコンデンサ(コンデンサ)
24a 側面
34,54,58,60 熱交換ユニット
40,42 側板
44,46 フラッパー(バイパス手段)
48,50 ブロック
56 フラッパー(第2フラッパー、バイパス手段)
2 Engine (Internal combustion engine)
4 Cooling water circuit 6 Rankine cycle circuit (Rankine cycle)
12
48, 50
Claims (6)
前記熱交換ユニットは、前記ランキンサイクルコンデンサに通風された後の外気を前記ラジエータを迂回させて流すバイパス手段を有し、
前記バイパス手段は、前記ランキンサイクルコンデンサの側面から外気の通風方向に沿って前記ラジエータの側面にかけて延設される側板と前記ラジエータの側面との間に形成される所定幅の第2の隙間を前記ラジエータの必要通風量に応じて閉塞または開放、または段階的に開閉するべく開閉作動されるフラッパーからなり、
前記ラジエータ必要通風量は、前記内燃機関の廃熱量に基づいて前記ラジエータに要求されるラジエータ要求排熱量に応じ段階的に設定され、前記ランキンサイクルコンデンサで排熱されるランキンサイクルコンデンサ排熱量は、前記内燃機関の廃熱量から前記ラジエータ要求排熱量を減じた熱量に段階的に設定されることを特徴とする内燃機関の廃熱利用装置。 A cooling water circuit having a radiator that cools cooling water heated by waste heat of the internal combustion engine by outside air, an expander that expands the refrigerant heated by the cooling water to generate driving force, and the expansion machine circulated A waste heat utilization apparatus for an internal combustion engine, comprising a Rankine cycle condenser having a Rankine cycle condenser for condensing a refrigerant by ventilation of outside air, wherein the Rankine cycle condenser and the radiator are arranged with a predetermined gap from each other in order from the ventilation direction of the outside air. A heat exchange unit
The heat exchange unit has bypass means for flowing outside air that has been ventilated to the Rankine cycle condenser, bypassing the radiator,
The bypass means includes a second gap having a predetermined width formed between a side plate extending from a side surface of the Rankine cycle condenser to a side surface of the radiator along a ventilation direction of outside air and a side surface of the radiator. It consists of a flapper that is closed or opened according to the required ventilation volume of the radiator, or opened and closed to open and close in stages,
The required air flow rate of the radiator is set in a stepwise manner according to the radiator required exhaust heat amount required for the radiator based on the waste heat amount of the internal combustion engine, and the Rankine cycle capacitor exhaust heat amount exhausted by the Rankine cycle capacitor is A waste heat utilization apparatus for an internal combustion engine, wherein the waste heat utilization apparatus for the internal combustion engine is set in a stepwise manner by subtracting the radiator required exhaust heat amount from the waste heat amount of the internal combustion engine.
前記バイパス手段は、前記ラジエータ必要通風量に応じて、前記第3の隙間を閉塞または開放するべく開閉作動される第2のフラッパーを更に含み、
前記第2のフラッパーは、前記ラジエータ必要通風量が所定の第2上限値以上となるときには第3の隙間を閉塞するべく閉作動される一方、前記ラジエータ必要通風量が所定の第2下限値以下となるときには前記第3の隙間を開放するべく開作動されることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の廃熱利用装置。 The radiator is formed by dividing outside air into a plurality of blocks that can be received by a plurality of receiving surfaces, and each block is spaced apart by a third gap having a predetermined width,
The bypass means further includes a second flapper that is opened and closed to close or open the third gap in accordance with the amount of ventilation required by the radiator,
The second flapper is closed to close the third gap when the required air flow rate of the radiator is equal to or greater than a predetermined second upper limit value, while the required air flow rate of the radiator is equal to or less than the predetermined second lower limit value. 4. The waste heat utilization apparatus for an internal combustion engine according to claim 3 , wherein the opening operation is performed to open the third gap.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008053293A JP5130083B2 (en) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | Waste heat utilization device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008053293A JP5130083B2 (en) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | Waste heat utilization device for internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009209768A JP2009209768A (en) | 2009-09-17 |
JP5130083B2 true JP5130083B2 (en) | 2013-01-30 |
Family
ID=41183169
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008053293A Expired - Fee Related JP5130083B2 (en) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | Waste heat utilization device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5130083B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011085025A (en) * | 2009-10-13 | 2011-04-28 | Toyota Industries Corp | Waste heat regeneration system |
JP5976644B2 (en) * | 2010-07-14 | 2016-08-24 | マック トラックス インコーポレイテッド | Waste heat recovery system with partial recuperation |
JP5896817B2 (en) * | 2012-04-11 | 2016-03-30 | 日野自動車株式会社 | Cooling power generation system |
JP6344020B2 (en) * | 2014-04-04 | 2018-06-20 | 日産自動車株式会社 | vehicle |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0417124U (en) * | 1990-05-31 | 1992-02-13 | ||
JPH04314914A (en) * | 1991-04-12 | 1992-11-06 | Nippondenso Co Ltd | Cooling device for water-cooled internal combustion engine of vehicle |
JP4277399B2 (en) * | 1999-12-16 | 2009-06-10 | 株式会社デンソー | Engine cooling system for vehicles |
JP2008008224A (en) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Denso Corp | Waste heat utilization device |
-
2008
- 2008-03-04 JP JP2008053293A patent/JP5130083B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009209768A (en) | 2009-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2009093549A1 (en) | Waste heat utilizing device for internal combustion engine | |
JP2009167995A (en) | Waste heat using device of internal combustion engine | |
JP6916600B2 (en) | Vehicle battery cooling system | |
JP5281587B2 (en) | Waste heat utilization device for internal combustion engine | |
WO2013084466A1 (en) | Heat exchange system | |
KR102533382B1 (en) | Thermal management system | |
JP5053922B2 (en) | Waste heat utilization device for internal combustion engine | |
JP2011102577A (en) | Waste heat regeneration system | |
JP4089428B2 (en) | Air-cooled heat exchanger | |
KR102288882B1 (en) | Chiller for integrated thermal management and integrated thermal management module including the same | |
JP2010115993A (en) | Vehicular air-conditioner | |
JP7159877B2 (en) | battery cooling system | |
JP5130083B2 (en) | Waste heat utilization device for internal combustion engine | |
JP2009097481A (en) | Waste heat utilization device for internal combustion engine | |
JP4055739B2 (en) | Air conditioner for vehicles | |
JPWO2016103578A1 (en) | Air conditioner for vehicles | |
JP2009133266A (en) | Waste heat utilization device for internal combustion engine | |
JP5096956B2 (en) | Air conditioning system for vehicles | |
JP4140543B2 (en) | Waste heat utilization equipment | |
JP5681572B2 (en) | Air conditioner for vehicles | |
JP2018192968A (en) | Air-conditioning system for vehicle | |
JP2009121390A (en) | Rankine cycle system | |
JP4698256B2 (en) | Air conditioner | |
KR102290361B1 (en) | Integrated thermal management circuit for vehicle | |
JP2010038108A (en) | Device for using waste heat of internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110302 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120203 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120222 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120411 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121010 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121105 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151109 Year of fee payment: 3 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |