(57)【要約】【課題】熱制御装置において、暖機に要する時間を短縮可能にする。【解決手段】熱制御装置１は、車両のエンジン１１で生じる排気ガスと熱交換させることで液体の冷媒を加熱し、液体の冷媒を気体に変化させて気化冷媒を生成する熱交換器１５と、気化冷媒を流し、かつ気化冷媒のエネルギーに基づいて動力又は電力を発生する駆動力発生部１６と、エンジン１１に流す流体と駆動力発生部１６から流出した気化冷媒とを熱交換して気化冷媒を冷却することにより液体の冷媒を生成するコンデンサ１７と、気化冷媒と熱交換して加熱された後の流体の放熱を抑制する断熱部材１８と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のエンジンで生じる排気ガスと熱交換させることで液体の冷媒を加熱し、前記液体の冷媒を気体に変化させて気化冷媒を生成する熱交換器と、
前記気化冷媒を流し、かつ前記気化冷媒のエネルギーに基づいて動力又は電力を発生する駆動力発生部と、
前記エンジンに流す流体と前記駆動力発生部から流出した前記気化冷媒とを熱交換して前記気化冷媒を冷却することにより前記液体の冷媒を生成するコンデンサと、
前記気化冷媒と熱交換して加熱された後の前記流体の放熱を抑制する断熱部材と、
を有することを特徴とする熱制御装置。
【請求項２】
前記駆動力発生部は、
前記気化冷媒が流れることで回転する回転部と、
前記回転部の回転によって発電する発電機と、
を有することを特徴とする、
請求項１に記載の熱制御装置。
【請求項３】
前記断熱部材は、
前記コンデンサの周囲を真空状態で覆う外ケースを有することを特徴とする、
請求項１又は２に記載の熱制御装置。
【請求項４】
前記流体を冷却するラジエータをさらに有し、
前記コンデンサは、前記ラジエータから流出し、かつ前記エンジンに流入する前の流体と前記気化冷媒とを熱交換させることを特徴とする、
請求項１から３のいずれか一項に記載の熱制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両に設けられている熱制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、熱制御装置が設けられている。特許文献１には、ランキンサイクルエンジンヒートポンプシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−２００９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、車両にはランキンサイクルを用いた排熱回収及び発電システムが設けられている場合がある。ランキンサイクルにおけるコンデンサでは、ランキンサイクルの作動流体としての冷媒が、例えば流体と熱交換することで冷却されるが、当該流体は当該冷媒と熱交換することで加熱される。加熱された流体の熱が有効に利用されない場合、この熱は無駄になってしまうという問題が生じていた。また、従来、例えば長時間停止した状態の車両を始動する場合、始動した直後には、暖機することが行われている。車両を暖機する場合、車両の暖機に時間を要してしまうという問題が生じていた。
【０００５】
そこで、本開示はこれらの点に鑑みてなされたものであり、暖機に要する時間を短縮可能な熱制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１の態様においては、車両のエンジンで生じる排気ガスと熱交換させることで液体の冷媒を加熱し、前記液体の冷媒を気体に変化させて気化冷媒を生成する熱交換器と、前記気化冷媒を流し、かつ前記気化冷媒のエネルギーに基づいて動力又は電力を発生する駆動力発生部と、前記エンジンに流す流体と前記駆動力発生部から流出した前記気化冷媒とを熱交換して前記気化冷媒を冷却することにより前記液体の冷媒を生成するコンデンサと、前記気化冷媒と熱交換して加熱された後の前記流体の放熱を抑制する断熱部材と、を有することを特徴とする熱制御装置を提供する。
【０００７】
また、前記駆動力発生部は、前記気化冷媒が流れることで回転する回転部と、前記回転部の回転によって発電する発電機と、を有していてもよい。また、前記断熱部材は、前記コンデンサの周囲を真空状態で覆う外ケースを有していてもよい。
【０００８】
また、前記流体を冷却するラジエータをさらに有し、前記コンデンサは、前記ラジエータから流出し、かつ前記エンジンに流入する前の流体と前記気化冷媒とを熱交換させてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、暖機に要する時間を短縮することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る熱制御装置の構成を示す。
【図２】コンデンサ及び断熱部材の構成の一例を示す。
【図３】コンデンサ及び断熱部材の構成の別の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜本実施形態＞
図１は、本実施形態に係る熱制御装置１の構成を示す図である。図２は、コンデンサ１７及び断熱部材１８の構成の一例を示す図である。図３は、コンデンサ１７及び断熱部材１８の構成の別の一例を示す図である。
【００１２】
車両は、熱制御装置１を有する。熱制御装置１は、車両の排気ガスの熱を回収して発電すると共に回収した熱を暖機に利用することで暖機に要する時間を短縮させる機能を有する。
【００１３】
熱制御装置１は、エンジン１１、排気管１２、第１搬送路１３、第２搬送路１４、熱交換器１５、駆動力発生部１６、コンデンサ１７、及び断熱部材１８を有する。エンジン１１は、車両を駆動するための動力を発生する。エンジン１１は、例えばガソリンエンジン又はディーゼルエンジンである。エンジン１１は、燃料（例えば、ガソリン又は軽油）及び空気を供給して燃焼させることで動力を発生すると共に高温の排気ガスを生じる。
【００１４】
排気管１２は、エンジン１１で生じる排気ガスを通す。排気管１２の一端は、例えばエンジン１１に接続されており、排気管１２の他端は、排気管１２を流れた排気ガスを大気に放出するように開放された状態である。
【００１５】
第１搬送路１３は、流体を流す管である。流体は、エンジン１１に流すことでエンジン１１を冷却する冷却水である。エンジン１１は、例えば車両の走行中、エンジン１１の内側に設けられている冷却水通路に冷却水を流すことで冷却される。エンジン１１を流れることで加熱された冷却水は、車両に設けられているラジエータを流れることで、ラジエータで冷却される。ラジエータは、冷却水と空気（例えば走行風又はファンによって流れる空気）とを熱交換することで、冷却水を冷却する。
【００１６】
そして、ラジエータで冷却された冷却水は、エンジン１１に流入する。すなわち、冷却水は、エンジン１１とラジエータとの間に設けられているエンジン冷却水通路を循環することで、エンジン１１を冷却する。
【００１７】
第１搬送路１３は、当該エンジン冷却水通路から分岐して設けられている通路である。第１搬送路１３の一端は、例えばエンジン１１の冷却水通路又はエンジン冷却水通路におけるエンジン１１の冷却水出口付近に接続されており、第１搬送路１３の他端は、エンジン１１の冷却水通路又はエンジン冷却水通路におけるエンジン１１の冷却水入口付近に接続されている。この場合、エンジン１１から流出した冷却水は、コンデンサ１７を流れてエンジン１１に流入する。
【００１８】
また、第１搬送路１３の一端は、エンジン冷却水通路におけるラジエータの冷却水出口付近に接続されており、第１搬送路１３の他端は、エンジン冷却水通路におけるエンジン１１の冷却水入口付近に接続されていてもよい。この場合、エンジン１１から流出した冷却水は、ラジエータ→コンデンサ１７→エンジン１１の順に循環する。
【００１９】
第２搬送路１４、熱交換器１５、駆動力発生部１６、及びコンデンサ１７は、ランキンサイクルを構成する。第２搬送路１４は、冷媒を流す管である。冷媒は、ランキンサイクルの作動流体としての媒体である。冷媒は、第２搬送路１４を流れることで、加熱されることで液体から気体に変化し、冷却されることで気体から液体に変化する。
【００２０】
熱交換器１５は、車両のエンジン１１で生じる排気ガスと熱交換させることで液体の冷媒を加熱し、液体の冷媒を気体に変化させて気化冷媒を生成する。熱交換器１５は、例えば、排気管１２に設けられている。熱交換器１５は、排気ガス流路及び冷媒流路を有する。排気ガス流路は、排気ガスが流れる流路である。冷媒流路は、冷媒が流れる流路である。冷媒流路を流れる冷媒は、排気ガス流路を流れる排気ガスに加熱されることで、液体から気体に変化する。すなわち、液体の冷媒は、熱交換器１５で加熱されることで蒸発して、気体の冷媒（以下、気化冷媒という）に変化する。一方、排気ガスは、熱交換器１５で冷媒に熱を与えることで冷却される。そして、排気ガスは、大気に放出される。
【００２１】
駆動力発生部１６は、気化冷媒を流し、かつ気化冷媒のエネルギーに基づいて動力又は電力を発生する。駆動力発生部１６は、例えば回転部及び発電機を有する。回転部は、例えば気化冷媒が流れることで回転する。具体的には、回転部は、例えばタービン（蒸気タービン）である。すなわち、回転部は、静翼（ノズル）、動翼、及び回転軸を有する。熱交換器１５で生成された気化冷媒は、ノズルから噴出することで高速流となり、動翼に衝突することで、動翼を回転させて回転軸を回転させる。
【００２２】
発電機は、回転部の回転によって発電する。発電機の回転軸は、回転部の回転軸と接続されている。回転部の回転軸が回転することで、発電機の回転軸が回転し、発電機は発電する。駆動力発生部１６から流出した冷媒は、駆動力発生部１６に流入する前の冷媒に対して、圧力と温度が低下する。
【００２３】
コンデンサ１７は、エンジン１１に流す流体と駆動力発生部１６から流出した気化冷媒とを熱交換して気化冷媒を冷却することにより液体の冷媒を生成する。流体は、前述したように、エンジン１１を冷却する冷却水である。また、コンデンサ１７は、ラジエータから流出し、かつエンジン１１に流入する前の流体と気化冷媒とを熱交換させるようにしてもよい。
【００２４】
コンデンサ１７は、例えば熱交換器である。コンデンサ１７は、流体流路１７１及び冷媒流路１７２を有する。流体流路１７１は、流体が流れる流路である。冷媒流路１７２は、冷媒が流れる流路である。流体流路１７１は、冷媒流路１７２と隣接している。冷媒は、コンデンサ１７で流体に冷却されることで、気体から液体に変化する。一方、流体は、コンデンサ１７で冷媒から熱を奪うことで加熱される。
【００２５】
断熱部材１８は、コンデンサ１７で気化冷媒と熱交換することで加熱された後の流体の放熱を抑制する。断熱部材１８は、コンデンサ１７に設けられている。コンデンサ１７に断熱部材１８が設けられていることで、コンデンサ１７を流れる流体は保温される。断熱部材１８は、例えばグラスウールである。また、断熱部材１８は、コンデンサ１７の周囲を真空状態で覆う外ケースを有する構造であってもよい。
【００２６】
図２に示すように、断熱部材１８は、例えば流体流路１７１の外側面の一部に設けられていてもよい。コンデンサ１７において、流体流路１７１は、冷媒流路１７２と隣接している。断熱部材１８は、例えば流体流路１７１の外側面における冷媒流路１７２側の面とは反対側の面に設けられている。
【００２７】
流体流路１７１を流れる流体は、冷媒流路１７２を流れる冷媒から熱を奪うことで加熱される。流体流路１７１を流れる加熱された流体は、流体流路１７１の一部が断熱部材１８で覆われていることで、流体流路１７１が断熱部材１８で覆われていない場合に比べて、温度が低下しづらくなる。すなわち、流体は、コンデンサ１７で保温される。
【００２８】
また、図３に示すように、断熱部材１８は、例えば流体流路１７１の長手方向における下流側の端部から所定の範囲において、流体流路１７１の外側面に、流体流路１７１の外側面を覆うようにして設けられていてもよい。
【００２９】
流体流路１７１を流れる流体は、冷媒流路１７２を流れる冷媒から熱を奪うことで加熱される。流体流路１７１を流れる加熱された流体は、流体流路１７１の長手方向における所定の範囲において、流体流路１７１の外側面が断熱部材１８で覆われていることで、流体流路１７１が断熱部材１８で覆われていない場合に比べて、温度が低下しづらくなる。すなわち、流体は、コンデンサ１７で保温される。
【００３０】
エンジン１１が始動すると、冷媒は熱交換器１５→駆動力発生部１６→コンデンサ１７の順に第２搬送路１４を循環することで、エンジン１１で生じる排気ガスの熱を回収して駆動力発生部１６で動力又は電力を生じる。また、エンジン１１が始動すると、流体は、エンジン１１→コンデンサ１７の順に第１搬送路１３を循環する。そして、エンジン１１が停止すると、コンデンサ１７の流体流路１７１には流体が貯留され、コンデンサ１７の冷媒流路１７２には冷媒が貯留される。このとき、コンデンサ１７の流体流路１７１の内側には、冷媒流路１７２に貯留されている冷媒から熱を奪うことで加熱されて、温度が上昇した流体が貯留される。
【００３１】
前述したように、コンデンサ１７に断熱部材１８が設けられていることで、コンデンサ１７は、流体を保温することが可能であるので、コンデンサ１７は、温度が上昇した流体を保温することが可能である。すなわち、熱制御装置１は、コンデンサ１７を、蓄熱部として機能させることが可能になる。
【００３２】
この状態で、車両が例えば長時間停止した後に、エンジン１１を始動する場合、コンデンサ１７に貯留されている加熱された流体は、エンジン１１に流入する。このように、熱制御装置１は、コンデンサ１７に断熱部材１８が設けられていることで、コンデンサ１７に断熱部材１８が設けられていない場合に比べて、エンジン１１の始動時に、コンデンサ１７に貯留されている保温されることで温度が上昇した冷却水を流入することが可能になる。この結果、熱制御装置１は、エンジン１１の暖機に要する時間を短縮することが可能になる。
【００３３】
［本実施形態に係る熱制御装置１による効果］
本実施形態に係る熱制御装置１は、車両のエンジン１１で生じる排気ガスと熱交換させることで液体の冷媒を加熱し、液体の冷媒を気体に変化させて気化冷媒を生成する熱交換器１５と、気化冷媒を流し、かつ気化冷媒のエネルギーに基づいて動力又は電力を発生する駆動力発生部１６と、エンジン１１に流す流体と駆動力発生部１６から流出した気化冷媒とを熱交換して気化冷媒を冷却することにより液体の冷媒を生成するコンデンサ１７と、気化冷媒と熱交換して加熱された後の流体の放熱を抑制する断熱部材１８と、を有する。
【００３４】
熱制御装置１は、このように気化冷媒と熱交換して加熱された後の流体の放熱を抑制する断熱部材１８を有することで、コンデンサ１７の内側に貯留している流体を保温することが可能になる。この結果、熱制御装置１は、エンジン１１の始動時に、コンデンサ１７に貯留されている保温された流体をエンジン１１に流入させることができるので、暖機に要する時間を短縮することが可能になる。
【００３５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・熱制御装置
１１・・・エンジン
１２・・・排気管
１３・・・第１搬送路
１４・・・第２搬送路
１５・・・熱交換器
１６・・・駆動力発生部
１７・・・コンデンサ
１７１・・・流体流路
１７２・・・冷媒流路
１８・・・断熱部材
【図１】
2020033917.tif 000003
【図２】
2020033917.tif 000004
【図３】
2020033917.tif 000005