(57)【要約】【課題】冷却風の流れ方向に前後二列で並ぶ熱交換コアの何れにおいても十分な温度差を確保して冷却性能の向上を図り得るようにした凝縮器を提供する。【解決手段】冷却風１の流れ方向に熱交換コア２，３を前後二列で並べて連続的に作動媒体４を空冷する凝縮器１０に関し、前記各熱交換コア２，３の相互に共通の上部ヘッダタンク１１と個別の下部ヘッダタンク８，９とを備え、後列の下部へッダタンク９に導入した作動媒体４の蒸気が後列の熱交換コア３を上部ヘッダタンク１１まで上昇する間に冷却風１により空冷されて気液混合状態となり且つ前記上部ヘッダタンク１１から前列の熱交換コア２に折り返して下降する間に冷却風１により更に空冷されて前列の下部ヘッダタンク８から作動媒体４の凝縮液として回収されるように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却風の流れ方向に熱交換コアを前後二列で並べて連続的に作動媒体を空冷する凝縮器であって、前記各熱交換コアの相互に共通の上部ヘッダタンクと個別の下部ヘッダタンクとを備え、後列の下部へッダタンクに導入した作動媒体の蒸気が後列の熱交換コアを上部ヘッダタンクまで上昇する間に冷却風により空冷されて気液混合状態となり且つ前記上部ヘッダタンクから前列の熱交換コアに折り返して下降する間に冷却風により更に空冷されて前列の下部ヘッダタンクから作動媒体の凝縮液として回収されるように構成したことを特徴とする凝縮器。
【請求項２】
前列の熱交換コアにおける冷却風の入側面が下向きとなり且つ後列の熱交換コアにおける冷却風の出側面が上向きとなるよう鉛直方向に対し所要の傾斜角を成して斜めに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の凝縮器。
【請求項３】
大型トラックに採用されたランキンサイクル発電システムの作動媒体の蒸気を凝縮し得るよう前記大型トラックのリヤオーバーハングに装備されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の凝縮器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランキンサイクル発電システム等に用いることが可能な凝縮器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンとモータジェネレータを併用した燃費性能の高いハイブリッド自動車が普及してきており、既に乗用車については高い普及率が達成されている一方、大型トラック等についても徐々に普及率が高まり始めているところであるが、特に大型トラックのハイブリッド化にあたっては、更なる燃費性能の向上を図る目的でランキンサイクル発電システムを採用し、これにより排気ガスが持つ廃熱を回収して電気エネルギーに換えることが研究されている。
【０００３】
この種のランキンサイクル発電システムでは、排気ガスの廃熱を利用して作動媒体を蒸気化し、その蒸気化した作動媒体によりタービンを駆動して発電させるようにしており、該タービンを経た作動媒体を等圧冷却して凝縮させる必要があるため、大型トラックのリヤオーバーハングに凝縮器を装備し、該凝縮器により走行風を冷却風として作動媒体を空冷して凝縮させることが考えられている。
【０００４】
この際、リヤオーバーハングの限られた範囲にコンパクトに凝縮器を配置して効率の良い熱交換を行わせるため、図５及び図６に示す如く、冷却風１の流れ方向に熱交換コア２，３を前後二列で並べて連続的に作動媒体４を空冷するようにした凝縮器５の採用が検討されている。
【０００５】
ここで、各熱交換コア２，３は、上下に延びる多数の熱交換チューブにより構成されて該各熱交換チューブ間の空隙を冷却風１が通過し得るようにしたパネル状の通気構造を成しており、前記各熱交換チューブ間の空隙には、必要に応じて熱交換効率を高めるためのフィン等が装備されるようになっている。
【０００６】
尚、本発明に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１５５１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図５及び図６の従来提案のものでは、冷却風１の流れ方向に並ぶ各熱交換コア２，３の上部ヘッダタンク６，７に対し作動媒体４の蒸気を夫々導入し、夫々の熱交換コア２，３を下降させる間に冷却風１と熱交換させて凝縮を促し、その凝縮液を夫々の下部ヘッダタンク８，９に集めて抜き出すようにしているため、冷却風１の流れ方向の前列（上流側）に配置されている熱交換コア２で十分な温度差を以て冷却風１と作動媒体４とが熱交換されても、後列（下流側）の熱交換コア３では、前列の熱交換コア２で作動媒体４を冷却し終えて暖まった冷却風１が作動媒体４を冷却することになり、冷却風１と作動媒体４との温度差が小さくなって良好な冷却性能が得られなくなるという問題があった。
【０００９】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、冷却風の流れ方向に前後二列で並ぶ熱交換コアの何れにおいても十分な温度差を確保して冷却性能の向上を図り得るようにした凝縮器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】
【００１０】
本発明は、冷却風の流れ方向に熱交換コアを前後二列で並べて連続的に作動媒体を空冷する凝縮器であって、前記各熱交換コアの相互に共通の上部ヘッダタンクと個別の下部ヘッダタンクとを備え、後列の下部へッダタンクに導入した作動媒体の蒸気が後列の熱交換コアを上部ヘッダタンクまで上昇する間に冷却風により空冷されて気液混合状態となり且つ前記上部ヘッダタンクから前列の熱交換コアに折り返して下降する間に冷却風により更に空冷されて前列の下部ヘッダタンクから作動媒体の凝縮液として回収されるように構成したことを特徴とするものである。
【００１１】
而して、このようにすれば、後列の下部へッダタンクに導入されて後列の熱交換コアを上昇する温度の高い作動媒体の蒸気が、既に前列の熱交換コアで熱交換を終えて昇温した冷却風と熱交換されて空冷され、その流れの中にミスト状の凝縮液を随伴した気液混合状態となって上部ヘッダタンクに到り、該上部ヘッダタンクから前列の熱交換コアに折り返されて下降し、未だ熱交換に用いられていない温度の低い冷却風と熱交換されて更に空冷され、作動媒体の蒸気が全て凝縮液となって前列の下部ヘッダタンクに流下することになる。
【００１２】
即ち、冷却風の流れ方向に対し作動媒体が後列の熱交換コアから前列の熱交換コアへと遡るようにして相互の熱交換が成されるので、冷却風と作動媒体との熱交換の形式が対向流化されることになり、冷却風の流れ方向に前後二列で並ぶ熱交換コアの何れにおいても十分な温度差が確保されて冷却性能の向上が図られる。
【００１３】
しかも、作動媒体の凝縮が本格的に進んでミスト状態から液滴化していく前列の熱交換コアにあっては、作動媒体の流れが下方へ向かうダウンフローを成すようになっているので、前列の熱交換コアで液滴化した作動媒体が、圧力だけでなく重力の作用も受けて途中に滞留することなく円滑に前列の下部ヘッダタンクへと流下していくことになる。
【００１４】
また、本発明においては、前列の熱交換コアにおける冷却風の入側面が下向きとなり且つ後列の熱交換コアにおける冷却風の出側面が上向きとなるよう鉛直方向に対し所要の傾斜角を成して斜めに配置されていることが好ましい。
【００１５】
このようにすれば、高さ制限があるような狭隘な配置スペースに対し各熱交換コアを傾斜させてコンパクトに配置することが可能となる上、作動媒体が折り返す上部ヘッダタンクの流れの澱み部分に凝縮液が生じても、重力の作用により前列の熱交換コアへと円滑に流し落とされるので、上部ヘッダタンクに凝縮液が滞留したり後列の熱交換コアへ逆流したりすることが防止される。
【００１６】
更に、本発明においては、大型トラックに採用されたランキンサイクル発電システムの作動媒体の蒸気を凝縮し得るよう前記大型トラックのリヤオーバーハングに装備されていることが好ましく、このようにすれば、リヤオーバーハングの限られた範囲にコンパクトに凝縮器を配置して効率の良い熱交換を行わせることが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
上記した本発明の凝縮器によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００１８】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、冷却風と作動媒体との熱交換の形式を対向流化し、冷却風の流れ方向に前後二列で並ぶ熱交換コアの何れにおいても十分な温度差が確保できるようにして冷却性能を従来より大幅に向上することができ、しかも、液滴化した作動媒体を重力の作用により途中に滞留させることなく円滑に流下させることができる。
【００１９】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、高さ制限があるような狭隘な配置スペースに対し各熱交換コアを傾斜させてコンパクトに配置することができ、しかも、上部ヘッダタンクに凝縮液が滞留したり後列の熱交換コアへ逆流したりすることを未然に防止することもできる。
【００２０】
（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、リヤオーバーハングの限られた範囲にコンパクトに凝縮器を配置して効率の良い熱交換を行わせることができ、大型トラックへのランキンサイクル発電システムの効果的な適用を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す斜視図である。
【図２】図１の凝縮器の側面図である。
【図３】冷却風と作動媒体との熱交換の形式について説明するグラフである。
【図４】大型トラックのリヤオーバーハングに適用した例を示す概略図である。
【図５】従来例を示す斜視図である。
【図６】図５の凝縮器の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を示すもので、本形態例においては、先に図５及び図６で説明した従来例と同様に、冷却風１の流れ方向に熱交換コア２，３を前後二列で並べて連続的に作動媒体４を空冷するようにした凝縮器１０となっており、前記各熱交換コア２，３を上下に延びる多数の熱交換チューブによりパネル状に構成して該各熱交換チューブ間の空隙を冷却風１が通過し得るようにしてあるが、前記各熱交換コア２，３における熱交換チューブの下端が個別の下部ヘッダタンク８，９に夫々接続されているのに対し、前記各熱交換コア２，３における熱交換チューブの上端は共通の上部ヘッダタンク１１に接続されていて、後列の下部ヘッダタンク９を作動媒体４の入側とし且つ前列の下部ヘッダタンク８を作動媒体４の出側として前記上部ヘッダタンク１１を介し後列の熱交換コア３からの作動媒体４を前列の熱交換コア２に折り返し得るようにしてある。
【００２４】
ここで、本形態例における凝縮器１０は、図２に模式的に示す如く、後列の下部へッダタンク９に導入された作動媒体４の蒸気（気相）が、後列の熱交換コア３を上部ヘッダタンク１１まで上昇する間に冷却風１により空冷されて気液混合状態となり、前記上部ヘッダタンク１１から前列の熱交換コア２に折り返して下降する間に冷却風１により更に空冷されて作動媒体４の凝縮液（液相）として前列の下部ヘッダタンク８に回収されるように設計してある。
【００２５】
而して、このような凝縮器１０とすれば、後列の下部へッダタンク９に導入されて後列の熱交換コア３を上昇する温度の高い作動媒体４の蒸気が、既に前列の熱交換コア２で熱交換を終えて昇温した冷却風１と熱交換されて空冷され、その流れの中にミスト状の凝縮液を随伴した気液混合状態となって上部ヘッダタンク１１に到り、該上部ヘッダタンク１１から前列の熱交換コア２に折り返されて下降し、未だ熱交換に用いられていない温度の低い冷却風１と熱交換されて更に空冷され、作動媒体４の蒸気が全て凝縮液となって前列の下部ヘッダタンク８に流下することになる。
【００２６】
即ち、冷却風１の流れ方向に対し作動媒体４が後列の熱交換コア３から前列の熱交換コア２へと遡るようにして相互の熱交換が成されるので、図３に模式的に示す如く、冷却風１と作動媒体４との熱交換の形式が対向流化されることになり、冷却風１の流れ方向に前後二列で並ぶ熱交換コア２，３の何れにおいても十分な温度差が確保されて冷却性能の向上が図られる。
【００２７】
しかも、作動媒体４の凝縮が本格的に進んでミスト状態から液滴化していく前列の熱交換コア２にあっては、作動媒体４の流れが下方へ向かうダウンフローを成すようになっているので、前列の熱交換コア２で液滴化した作動媒体４が、圧力だけでなく重力の作用も受けて途中に滞留することなく円滑に前列の下部ヘッダタンク８へと流下していくことになる。
【００２８】
従って、上記形態例によれば、冷却風１と作動媒体４との熱交換の形式を対向流化し、冷却風１の流れ方向に前後二列で並ぶ熱交換コア２，３の何れにおいても十分な温度差が確保できるようにして冷却性能を従来より大幅に向上することができ、しかも、液滴化した作動媒体４を重力の作用により途中に滞留させることなく円滑に流下させることができる。
【００２９】
また、図４に示す如く、以上に述べた如き本形態例の凝縮器１０を、大型トラック１２に採用されたランキンサイクル発電システムの作動媒体４の蒸気を凝縮するために用いる場合には、デパーチャアングル（リヤオーバーハング１３内の車両最下部と後輪タイヤ後側接地面を結ぶ接線と地面との角度）や最低地上高等といった高さ制限を考慮しつつリヤオーバーハング１３の限られた範囲にコンパクトに凝縮器１０を配置する必要があり、各熱交換コア２，３を鉛直方向に対し所要の傾斜角を成して斜めに配置しなければならなくなる。
【００３０】
この際、前列の熱交換コア２における冷却風１（走行風）の入側面が下向きとなり且つ後列の熱交換コア３における冷却風１の出側面が上向きとなるよう鉛直方向に対し所要の傾斜角を成して斜めに配置すれば、各熱交換コア２，３を傾斜させてコンパクトに配置することができる上、作動媒体４が折り返す上部ヘッダタンク１１の流れの澱み部分に凝縮液が生じても、重力の作用により前列の熱交換コア２へと円滑に流し落とすことができ、上部ヘッダタンク１１に凝縮液が滞留したり後列の熱交換コア３へ逆流したりすることを未然に防止することができる。
【００３１】
尚、本発明の凝縮器は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３２】
１      冷却風
２      前列の熱交換コア
３      後列の熱交換コア
４      作動媒体
８      前列の下部ヘッダタンク
９      後列の下部ヘッダタンク
１０    凝縮器
１１    上部ヘッダタンク
１２    大型トラック
１３    リヤオーバーハング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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