(57)【要約】【課題】ランキンサイクルの熱効率の向上を図る車両用冷却装置を提供することを目的とする。【解決手段】車両用冷却装置１０１は、車両１の廃熱を利用して動力を得るランキンサイクル１００と、冷凍サイクル３００とを有する車両１に用いられる。さらに、車両用冷却装置１０１は、ランキンサイクル１００の一部を構成するランキン用コンデンサ１１と、冷凍サイクル３００の一部を構成するエアコン用コンデンサ１３とを備え、ランキン用コンデンサ１１及びエアコン用コンデンサ１３は、車両１の前面１ａからみて上下方向に並ぶように設けられる。【選択図】図１
2011084102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の廃熱を利用して動力を得るランキンサイクルと、冷凍サイクルとを有する車両に用いられる車両用冷却装置であって、
前記ランキンサイクルの一部を構成するランキンサイクル用凝縮器と、
前記冷凍サイクルの一部を構成する冷凍サイクル用凝縮器とを備え、
前記ランキンサイクル用凝縮器及び前記冷凍サイクル用凝縮器は、前記車両の前面からみて上下方向に並ぶように設けられる車両用冷却装置。
【請求項２】
前記車両を駆動する内燃機関を冷却するための内燃機関用冷却水を冷却する内燃機関用ラジエータをさらに備え、
前記内燃機関用ラジエータは、前記車両の前後方向に対して、前記ランキンサイクル用凝縮器の後方に配置される
請求項１に記載の車両用冷却装置。
【請求項３】
前記車両を駆動する電気モータに電力を変換して供給するインバータを冷却するためのインバータ用冷却水を冷却するインバータ用ラジエータをさらに備え、
前記インバータ用ラジエータ及び前記冷凍サイクル用凝縮器は前記車両の前後方向に並ぶように設けられる
請求項１または２に記載の車両用冷却装置。
【請求項４】
前記冷凍サイクル用凝縮器は、前記車両の前後方向に対して、前記インバータ用ラジエータの前方に配置される
請求項３に記載の車両用冷却装置。
【請求項５】
前記インバータ用ラジエータは、前記車両の前後方向に対して、前記冷凍サイクル用凝縮器の前方に配置される
請求項３に記載の車両用冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用冷却装置に係り、特にエアコンディショナに使用される冷凍サイクル用凝縮器及びランキンサイクル用凝縮器により構成される車両用冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素（ＣＯ２）排出量削減という社会的な要請により、自動車などの内燃機関を有する車両には燃費の向上が要求され、従来は単に排出していた車両から生成されるエネルギーを有効利用するための技術が開発されている。その中に、冷却水の熱や排気ガスの熱等の内燃機関から排出される熱を発電機等の動力に変換するランキンサイクルを利用した廃熱利用装置がある。そして、ランキンサイクルは、その作動流体である液相流体を等圧加熱して過熱蒸気を発生させるボイラ、過熱蒸気を断熱膨張させて動力を得る膨張機、膨張機において膨張した蒸気を等圧冷却して液化する凝縮器、及び液化した液相流体をボイラに送り出すポンプ等から構成される。
【０００３】
特許文献１には、車両に搭載され、冷凍サイクルとランキンサイクルとを有する廃熱利用装置を備える冷凍装置が記載されている。そして、この冷凍装置は、車両のエアコンディショナに使用される。そこで、ランキンサイクルは、ポンプ、加熱器（ボイラ）、膨張機、及びランキン用凝縮器（ランキンサイクル用凝縮器）から構成され、作動流体としてランキン用冷媒がランキンサイクルを循環する。一方、冷凍サイクルには、冷凍用冷媒が循環するようになっている。そして、冷凍サイクルは、冷凍用冷媒を圧縮して高温高圧状態にする圧縮機、圧縮機から吐出された冷凍用冷媒を冷却する冷凍用凝縮器（冷凍サイクル用凝縮器）、冷凍用凝縮器から排出された冷凍用冷媒を膨張させる膨張弁、及び、膨張弁で膨張された冷凍用冷媒と空気との間で熱交換させて冷凍用冷媒を気化させると共に空気を冷却する蒸発器から構成されている。そして、ランキン用冷媒を冷却するランキン用凝縮器及び冷凍用冷媒を冷却する冷凍用凝縮器は、車両用の冷却装置を構成している。
【０００４】
さらに、この冷凍装置では、冷凍サイクルの冷凍用凝縮器と、ランキンサイクルのランキン用凝縮器とは、車両に搭載される際、これらに導入されて熱交換を行う外気の流れの方向に対して、直列に配置されている。さらに、冷凍用凝縮器は、ランキン用凝縮器に対して、外気の流れにおいて上流側に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９７９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の冷凍装置では、冷凍サイクルが高負荷で稼動されている場合、冷凍用凝縮器の下流には高い熱量を含む外気が流出する。よって、この高い熱量を含む外気の流れを受けるランキン用凝縮器では、ランキン用冷媒を冷却してその圧力を十分に低下させることができないため、ランキンサイクルの熱効率が低いものとなるという問題がある。
【０００７】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、ランキンサイクルの熱効率の向上を図る車両用冷却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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、この発明に係る車両用冷却装置は、車両の廃熱を利用して動力を得るランキンサイクルと、冷凍サイクルとを有する車両に用いられる車両用冷却装置であって、ランキンサイクルの一部を構成するランキンサイクル用凝縮器と、冷凍サイクルの一部を構成する冷凍サイクル用凝縮器とを備え、ランキンサイクル用凝縮器及び冷凍サイクル用凝縮器は、車両の前面からみて上下方向に並ぶように設けられる。
これによって、冷凍サイクル用凝縮器での熱交換により加熱された空気が、ランキンサイクル用凝縮器に導入されることがないため、ランキンサイクル用凝縮器に導入される空気は、冷凍サイクル用凝縮器からの影響によって温度が上昇することがない。よって、ランキンサイクル用凝縮器では流通する冷媒の圧力が効果的に下げられるため、ランキンサイクルの熱効率を向上させることが可能になる。
【０００９】
さらに、通常、凝縮器では、中央部分に、多数の放熱用フィンが取り付けられた冷媒冷却用の冷却管が配置され、中央部分の左右両側に、タンク部が設けられている。そして、凝縮器は、冷却される冷媒が中央部分を横方向に流れる横流れの構造を有している。このような構造の凝縮器を２つ左右に並べると、それぞれにおける片側のタンク部、すなわち２つのタンク部が車両正面中央に位置することになる。タンク部には走行風を当てても冷却効果を持たないので、車両正面の外気導入用の開口部においてタンク部の面積分は、不必要なものになり、開口部の面積を不必要に増大させることになる。車両正面の開口部面積の増大は、外観の自由度を小さくし、また、凝縮器やラジエータを支持する骨格部材間の距離を離さざるをえなくなるため、衝突安全設計の自由度を狭くしてしまう。しかしながら、ランキンサイクル用凝縮器及び冷凍サイクル用凝縮器を車両の前面からみて上下方向に並ぶように設けることによって、車両正面の開口部面積の不必要な増大を防ぐことができるため、外観の自由度及び衝突安全設計の自由度を向上させることが可能になる。
【００１０】
車両用冷却装置は、車両を駆動する内燃機関を冷却するための内燃機関用冷却水を冷却する内燃機関用ラジエータをさらに備え、内燃機関用ラジエータは、車両の前後方向に対して、ランキンサイクル用凝縮器の後方に配置されてもよい。
車両用冷却装置は、車両を駆動する電気モータに電力を変換して供給するインバータを冷却するためのインバータ用冷却水を冷却するインバータ用ラジエータをさらに備え、インバータ用ラジエータ及び冷凍サイクル用凝縮器は車両の前後方向に並ぶように設けられてもよい。
冷凍サイクル用凝縮器は、車両の前後方向に対して、インバータ用ラジエータの前方に配置されてもよい。
インバータ用ラジエータは、車両の前後方向に対して、冷凍サイクル用凝縮器の前方に配置されてもよい。
【００１１】
なお、内燃機関用ラジエータは大型であるので、ランキンサイクル用凝縮器及び冷凍サイクル用凝縮器が車両の前面からみて上下方向に並ぶように設けられた構成において、ランキンサイクル用凝縮器に対して前後方向に並べることが搭載スペースの観点から有利となる。よって、内燃機関用ラジエータとインバータ用ラジエータとを上下方向に並べるのが搭載スペースの観点から有利となる。その中でもインバータ用ラジエータは、流入される冷却液自体が比較的低温であるため、放熱量の小さい冷凍サイクル用凝縮器の前後に配置するのが有利となる。従って、内燃機関用ラジエータはランキンサイクル用凝縮器の後方に設置される。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る車両用冷却装置は、エアコンディショナに使用される冷凍サイクル用凝縮器及びランキンサイクル用凝縮器により構成され、ランキンサイクルでの熱効率を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車両用冷却装置が車両に搭載された場合の構成を示す模式断面側面図である。
【図２】図１の車両用冷却装置及びその周辺の構成を示す模式図である。
【図３】図１の車両用冷却装置の作用を示す模式断面側面図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る車両用冷却装置が車両に搭載された場合の構成を示す模式断面側面図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る車両用冷却装置が車両に搭載された場合の構成を示す模式断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１及び２を用いて、この発明の実施の形態１に係る車両用冷却装置１０１及びその周辺の構成を説明する。なお、以下の実施形態において、内燃機関であるエンジン及び電気モータを併用して走行するハイブリッド自動車に車両用冷却装置を搭載した場合の例について説明する。
【００１５】
図２を参照すると、車両１（図１参照）は、車両１を駆動するためのエンジン１０及び電気モータ４３０を備え、さらに、図示しないバッテリの直流電力を交流電力に変換してこの交流電力を電気モータ４３０に供給するためのインバータ４２０を備えている。
さらに、エンジン１０は、内部を流通するエンジン用冷却水によって冷却されるようになっている。そして、エンジン用冷却水は、エンジン冷却回路２００を循環する。
エンジン冷却回路２００において、エンジン１０の上流には、エンジン用冷却水を圧送するためのエンジン用ポンプ２１０が設けられている。エンジン用ポンプ２１０は、エンジン１０に連通してエンジン用冷却水をエンジン１０に圧送し、圧送されたエンジン用冷却水によってエンジン１０が冷却される。
【００１６】
エンジン１０の下流には、熱交換器であるボイラ１２０が設けられている。ボイラ１２０は、エンジン１０に連通し、その内部には、エンジン１０を冷却した後のエンジン用冷却水が流通し、また、後述するランキンサイクル用冷媒も流通する。そして、ボイラ１２０では、エンジン用冷却水とランキンサイクル用冷媒とが熱交換を行う。
ボイラ１２０の下流には、熱交換器であるエンジン用ラジエータ１２が設けられている。エンジン用ラジエータ１２は、ボイラ１２０に連通し、その内部にはボイラ１２０で熱交換を行った後のエンジン用冷却水が流通する。エンジン用ラジエータ１２では、エンジン用冷却水と空気すなわち車両１に導入される外気２（図１参照）とが熱交換を行い、エンジン用冷却水が冷却される。
【００１７】
さらに、エンジン用ラジエータ１２の下流には、三方弁２２０が設けられている。三方弁２２０は、エンジン用ラジエータ１２に連通し、エンジン用ラジエータ１２で冷却された後のエンジン用冷却水が流通する。さらに、三方弁２２０は、バイパス路２２０ａ及びエンジン用ポンプ２１０に連通している。バイパス路２２０ａは、ボイラ１２０及びエンジン用ラジエータ１２の間の経路を三方弁２２０に連通し、ボイラ１２０から排出されたエンジン用冷却水にエンジン用ラジエータ１２をバイパスさせて流通させる。そして、三方弁２２０は、エンジン用冷却水の温度に応じて、エンジン用ラジエータ１２及びバイパス路２２０ａのそれぞれを流通するエンジン用冷却水量の割合を変更して、エンジン用冷却水をエンジン用ポンプ２１０に流通させ、エンジン用ポンプ２１０すなわちエンジン１０に流入するエンジン用冷却水の温度を調整する。
三方弁２２０を流通した後のエンジン用冷却水は、エンジン用ポンプ２１０によって吸入され、再び圧送されてエンジン冷却回路２００内を循環する。
【００１８】
次に、インバータ４２０及び電気モータ４３０は、稼働時に発熱するため、これらを流通するインバータ用冷却水によって冷却されるようになっている。そして、インバータ用冷却水は、インバータ冷却回路４００を循環する。
インバータ冷却回路４００において、インバータ４２０の上流には、インバータ用冷却水を圧送するためのインバータ用ポンプ４１０が設けられている。インバータ用ポンプ４１０は、インバータ用冷却水をインバータ４２０に圧送し、圧送されたインバータ用冷却水によってインバータ４２０が冷却される。
インバータ４２０の下流には、電気モータ４３０が設けられている。電気モータ４３０には、インバータ４２０を冷却した後のインバータ用冷却水が流通する。そして、電気モータ４３０は、このインバータ用冷却水によって冷却される。
【００１９】
電気モータ４３０の下流には、熱交換器であるインバータ用ラジエータ１４が設けられている。インバータ用ラジエータ１４の内部にはインバータ４２０及び電気モータ４３０を冷却した後のインバータ用冷却水が流通する。インバータ用ラジエータ１４では、インバータ用冷却水と空気すなわち車両１に導入される外気２（図１参照）とが熱交換を行い、インバータ用冷却水が冷却される。
さらに、インバータ用ラジエータ１４は、その下流のインバータ用ポンプ４１０に連通する。インバータ用ラジエータ１４で冷却された後のインバータ用冷却水は、インバータ用ポンプ４１０によって吸入され、再び圧送されてインバータ冷却回路４００内を循環する。
【００２０】
また、車両１（図１参照）は、エンジン１０の廃熱を動力に変換するためのランキンサイクル１００を備えている。エンジン１０の廃熱は、エンジン１０を冷却した後のエンジン用冷却水の有する熱や、エンジン１０から排出される排気ガスの有する熱等によって構成される。以下の説明では、ランキンサイクル１００は、エンジン１０の廃熱としてエンジン用冷却水の有する熱を利用するものとする。
ランキンサイクル１００は、ランキンサイクル用ポンプ（以下、ランキン用ポンプと称する）１１０、ボイラ１２０、膨張機１３０、及びランキンサイクル用コンデンサ（以下ランキン用コンデンサと称する）１１によって構成されている。ランキンサイクル１００には、ランキンサイクル用冷媒（以下、ランキン用冷媒と称する）が循環する。
【００２１】
まず、ランキン用ポンプ１１０は、ランキン用冷媒を圧送するものである。
そして、ランキン用ポンプ１１０の下流には、熱交換器であるボイラ１２０が設けられている。ボイラ１２０は、ランキン用ポンプ１１０に連通し、ボイラ１２０には、ランキン用ポンプ１１０によって圧送されたランキン用冷媒が流通する。よって、ボイラ１２０では、ランキン用冷媒とエンジン冷却回路２００のエンジン用冷却水とが熱交換を行う。このとき、ランキン用冷媒は、エンジン用冷却水との熱交換によって加熱されて高温高圧の過熱蒸気となる。
【００２２】
ボイラ１２０の下流には、ボイラ１２０に連通する膨張機１３０が設けられている。膨張機１３０には、ボイラ１２０で加熱された過熱蒸気の状態のランキン用冷媒が送られる。そして、膨張機１３０は、送られたランキン用冷媒を膨張・減圧させてこの膨張時のエネルギーによって図示しないタービン等の回転体を回転させ、回転駆動力として仕事を得る。さらに、膨張機１３０には発電機１４０が接続されており、膨張機１３０の発生させる回転駆動力によって発電機１４０が作動し、発電機１４０によって発電された電力が図示しないバッテリに充電される。そして、この充電された電力は、電気モータ４３０の駆動等に使用される。
【００２３】
また、膨張機１３０の下流には、ランキン用コンデンサ１１が設けられている。ランキン用コンデンサ１１は、膨張機１３０に連通し、その内部には膨張機１３０において膨張・減圧された後のランキン用冷媒が流通する。ランキン用コンデンサ１１では、ランキン用冷媒と空気すなわち車両１に導入される外気２（図１参照）とが熱交換を行い、ランキン用冷媒が冷却されて凝縮する。
さらに、ランキン用コンデンサ１１は、その下流のランキン用ポンプ１１０に連通する。ランキン用コンデンサ１１で冷却されて凝縮した、液体状態の低温のランキン用冷媒は、ランキン用ポンプ１１０によって吸入され、再び圧送されてランキンサイクル１００内を循環する。
【００２４】
また、車両１（図１参照）は、図示しない車室のエアコンディショナに使用される冷凍サイクル３００を備えている。
冷凍サイクル３００は、圧縮機３１０、エアコンディショナ用コンデンサ（以下、エアコン用コンデンサと称する）１３、膨張弁３２０、及びエバポレータ（蒸発器）３３０によって構成されている。冷凍サイクル３００には、冷凍サイクル用冷媒（以下、エアコン用冷媒と称する）が循環する。
圧縮機３１０は、吸入したエアコン用冷媒を圧縮し高温高圧の状態にして吐出するものであり、エンジン１０の動力によって駆動する。
【００２５】
圧縮機３１０の下流には、熱交換器であるエアコン用コンデンサ１３が設けられている。エアコン用コンデンサ１３は、圧縮機３１０に連通し、その内部には圧縮機３１０により高温高圧の状態にされて吐出された後のエアコン用冷媒が流通する。エアコン用コンデンサ１３では、エアコン用冷媒と空気すなわち車両１に導入される外気２（図１参照）とが熱交換を行い、エアコン用冷媒が冷却されて凝縮する。
エアコン用コンデンサ１３の下流には、エアコン用コンデンサ１３に連通する膨張弁３２０が設けられている。膨張弁３２０には、エアコン用コンデンサ１３での凝縮後のエアコン用冷媒が流通し、膨張弁３２０はこのエアコン用冷媒を膨張・減圧する。
【００２６】
膨張弁３２０の下流には、熱交換器であるエバポレータ３３０が設けられている。エバポレータ３３０は、膨張弁３２０に連通し、その内部には膨張弁３２０による減圧後のエアコン用冷媒が流通する。エバポレータ３３０では、エアコン用冷媒と周囲の空気とが熱交換を行い、エアコン用冷媒が気化されると共に、周囲の空気が冷却される。このエバポレータ３３０によって冷却された周囲の空気は、図示しない車室内に送られる。
さらに、エバポレータ３３０は、その下流の圧縮機３１０に連通する。エバポレータ３３０で気化されたエアコン用冷媒は、圧縮機３１０によって吸入され、再び圧縮・吐出されて冷凍サイクル３００内を循環する。
【００２７】
ここで、ランキン用コンデンサ１１、エンジン用ラジエータ１２、エアコン用コンデンサ１３、及びインバータ用ラジエータ１４はそれぞれ、ランキン用冷媒、エンジン用冷却水、エアコン用冷媒、及びインバータ用冷却水を冷却するための装置であり、車両用冷却装置１０１を構成している。そして、ランキン用コンデンサ１１、エンジン用ラジエータ１２、エアコン用コンデンサ１３、及びインバータ用ラジエータ１４はそれぞれ、ランキンサイクル用凝縮器、内燃機関用ラジエータ、冷凍サイクル用凝縮器、及びインバータ用ラジエータを構成している。
【００２８】
次に、図１には、車両用冷却装置１０１が車両１に搭載された場合の配置を示す、断面側面図が示されている。そして、図１上において、車両１の進行方向である左方向を前方、車両１の後退方向である右方向を後方、車両１の上方向を上方、車両１の下方向を下方とする。
車両１のフロント部分には、エンジン１０が搭載されており、車両用冷却装置１０１は、エンジン１０の前方に配置されている。
【００２９】
そして、車両用冷却装置１０１において、エンジン用ラジエータ１２及びインバータ用ラジエータ１４が、エンジン用ラジエータ１２を下側として、車両１の前後方向に対して上下方向に並列に配置されている。さらに、ランキン用コンデンサ１１及びエアコン用コンデンサ１３は、エンジン用ラジエータ１２及びインバータ用ラジエータ１４の前方に配置されている。ランキン用コンデンサ１１及びエアコン用コンデンサ１３は、ランキン用コンデンサ１１を下側として、車両１の前面１ａから後方に向かってみて上下方向に並ぶように、すなわち、車両１の前後方向に対して上下方向に並列に配置されている。よって、ランキン用コンデンサ１１及びエアコン用コンデンサ１３のそれぞれに対して、エンジン用ラジエータ１２及びインバータ用ラジエータ１４が、車両１の前後方向の後方に並ぶように、すなわち直列後方に配置されている。
【００３０】
次に、図１〜３を参照して、車両用冷却装置１０１の作用を説明する。
図１を参照すると、車両１には、その前方から外気２が導入され、外気２は、前方から後方に向かって、車両用冷却装置１０１を通過する。そして、外気２は、ランキン用コンデンサ１１及びエアコン用コンデンサ１３を通過した後、エンジン用ラジエータ１２及びインバータ用ラジエータ１４を通過する。
【００３１】
そこで、例えば、外気２の温度が２５℃であり、この外気２が車両１に導入される場合の車両用冷却装置１０１の作用について、以下に説明する。
図３を参照すると、車両１（図１参照）に導入された外気２は、まず、エアコン用コンデンサ１３及びランキン用コンデンサ１１のそれぞれに導入されてこれらを通過する。外気２は、通過する際、エアコン用コンデンサ１３の内部を流通するエアコン用冷媒及びランキン用コンデンサ１１の内部を流通するランキン用冷媒と熱交換を行う。
【００３２】
ここで、エアコン用コンデンサ１３に流入する直前のエアコン用冷媒は、図２に示すように、圧縮機３１０によって高温高圧の状態にされたものであり、その温度は、例えば、９０℃となっている。また、ランキン用コンデンサ１１に流入する直前のランキン用冷媒は、図２に示すように、ボイラ１２０で加熱された後、膨張機１３０で減圧されたものであり、その温度は、例えば、１００℃となっている。
そして、図３に戻り、エアコン用コンデンサ１３を流通するエアコン用冷媒は、外気２と熱交換を行うことにより、その温度を９０℃から５０℃に低下させ、また、外気２の温度を２５℃から３１℃に上昇させ、エアコン用コンデンサ１３より流出する。さらに、ランキン用コンデンサ１１を流通するランキン用冷媒は、外気２と熱交換を行うことにより、その温度を１００℃から３５℃に低下させ、また、外気２の温度を２５℃から３９℃に上昇させ、ランキン用コンデンサ１１から流出する。
【００３３】
また、上述に示すようなエアコン用冷媒及びランキン用冷媒のそれぞれにおける温度の降下量は、冷凍サイクル３００及びランキンサイクル１００（図２参照）の稼動にとって望ましいものとなっている。このとき、エアコン用コンデンサ１３において６ｋｗ（キロワット）の放熱量を要し、ランキン用コンデンサ１１において１５ｋｗの放熱量を要する。
【００３４】
さらに、エアコン用コンデンサ１３を通過した外気２は、そのほとんどがインバータ用ラジエータ１４に導入されてこれを通過する。また、ランキン用コンデンサ１１を通過した外気２は、エンジン用ラジエータ１２に導入されてこれを通過する。
そこで、インバータ用ラジエータ１４に流入するインバータ用冷却水は、図２に示すように、インバータ４２０及び電気モータ４３０を通過した後の温度が上昇したものであり、その温度は、例えば、６５℃となっている。また、エンジン用ラジエータ１２に流入する直前のエンジン用冷却水は、図２に示すように、エンジン１０を流通した後の温度が上昇したものであり、その温度は、例えば、１１０℃となっている。
【００３５】
そして、図３に戻り、インバータ用ラジエータ１４を流通するインバータ用冷却水は、外気２と熱交換を行うことにより、その温度を６５℃から６２℃に低下させ、また、外気２の温度を３１℃から３４℃に上昇させ、インバータ用ラジエータ１４から流出する。さらに、エンジン用ラジエータ１２を流通するエンジン用冷却水は、外気２と熱交換を行うことにより、その温度を１１０℃から８０℃に低下させ、また、外気２の温度を３９℃から８６℃に上昇させ、エンジン用ラジエータ１２から流出する。
【００３６】
また、上述に示すようなインバータ用冷却水及びエンジン用冷却水のそれぞれにおける温度の降下量は、インバータ冷却回路４００及びエンジン冷却回路２００（図２参照）の稼動にとって望ましいものとなっている。このとき、インバータ用ラジエータ１４において３ｋｗの放熱量を要し、エンジン用ラジエータ１２において５０ｋｗの放熱量を要する。
【００３７】
よって、ランキン用コンデンサ１１の前方に他の熱交換器を配置せずにランキン用コンデンサ１１を最前列に配置したことにより、ランキン用コンデンサ１１には、熱の供給を受けていない温度の低い外気２が導入される。このため、ランキン用コンデンサ１１においてランキン用冷媒は効果的に凝縮され、ランキン用コンデンサ１１から流出するランキン冷媒の圧力が効果的に下げられる。そして、ランキンサイクルの熱効率は、ランキン用ポンプ１１０（図２参照）に流入するランキン用冷媒の圧力が低くなる程向上するため、ランキンサイクル１００（図２参照）における熱効率は高いものとなっている。
【００３８】
また、熱交換器を外気２の流れの方向すなわち車両１（図１参照）の前後方向に並ぶように直列に配置する場合、後方側に配置される熱交換器の能力を確保するために、放熱量が同程度のものを前後に並べたほうがよい。具体的には、ランキン用コンデンサ１１を通過した後の外気２の温度は、エアコン用コンデンサ１３を通過した後の外気２の温度より比較的高い。よって、ランキン用コンデンサ１１の後方には、流入するインバータ用冷却水の入口温度が比較的低いインバータ用ラジエータ１４よりも、同様の入口温度が比較的高いエンジン用ラジエータ１２を並べた方がよい。
【００３９】
なお、エンジン用ラジエータ１２は、熱交換容量が大きく余裕があり、さらに、大型であり且つ外気２の流れの方向に対する放熱面積も大きいため、エンジン用ラジエータ１２の前方にランキン用コンデンサ１１を配置した場合でも、エンジン用ラジエータ１２の熱交換能力すなわちエンジン用冷却水の冷却能力の受ける影響は小さくなっている。
また、ランキン用コンデンサ１１及びエンジン用ラジエータ１２は大型であるため、これらを外気２の流れの方向、すなわち車両１（図１参照）の前後方向に並べて配置するほうが省スペース化を図る上で好ましい。そして、ランキン用コンデンサ１１及びエアコン用コンデンサ１３を車両１（図１参照）の前後方向に対して上下に並べた場合では、インバータ用ラジエータ１４は、車両１（図１参照）の前後方向に対して、エンジン用ラジエータ１２と上下に並べるのが省スペース化を図る上で好ましい。
【００４０】
また、インバータ用ラジエータ１４は、流入するインバータ用冷却水自体が比較的低温であるため、放熱量の小さいエアコン用コンデンサ１３の前後に配置するのが好ましい。さらに、エアコン用コンデンサ１３及びインバータ用ラジエータ１４において、エアコン用コンデンサ１３を通過した外気２の温度は、インバータ用ラジエータ１４の熱交換能力を妨げない程度まで低い。このため、インバータ用ラジエータ１４の前方にエアコン用コンデンサ１３を配置することが好ましい。そして、エアコン用コンデンサ１３を最前列に配置することにより、エアコン用コンデンサ１３には、熱の供給を受けていない温度の低い外気２が導入される。このため、エアコン用コンデンサ１３においてエアコン用冷媒は効果的に冷却されて凝縮するので、冷凍サイクル３００（図２参照）の効率は高いものとなっている。
【００４１】
しかしながら、車両１（図１参照）の運転状態によって冷凍サイクル３００（図２参照）に要求される能力が変動するため、エアコン用コンデンサ１３の放熱量も変動し、放熱量が上述に示す６ｋｗより上昇することがある。このため、インバータ用ラジエータ１４に導入される外気２の温度が上昇し、インバータ用ラジエータ１４の熱交換能力が低下することがある。
よって、エアコン用コンデンサ１３及びインバータ用ラジエータ１４の間における前後方向の配置は、冷凍サイクル３００の効率及びインバータ冷却回路４００（図２参照）の冷却能力のいずれを高く確保するかによって選択するのが好ましい。
【００４２】
このように、この発明に係る車両用冷却装置１０１は、車両１の廃熱を利用して動力を得るランキンサイクル１００と、冷凍サイクル３００とを有する車両１に用いられる車両用冷却装置１０１であって、ランキンサイクル１００の一部を構成するランキン用コンデンサ１１と、冷凍サイクル３００の一部を構成するエアコン用コンデンサ１３とを備え、ランキン用コンデンサ１１及びエアコン用コンデンサ１３は、車両１の前面１ａからみて上下方向に並ぶように設けられる。
これによって、ランキン用コンデンサ１１及びエアコン用コンデンサ１３が車両１の前面１ａからみて上下方向に並ぶように配置されるため、エアコン用コンデンサ１３での熱交換により加熱された外気２が、ランキン用コンデンサ１１に導入されることがない。このため、ランキン用コンデンサ１１に導入される外気２は、エアコン用コンデンサ１３からの影響によって温度が上昇することがない。よって、ランキン用コンデンサ１１ではランキン用冷媒の圧力が効果的に下げられるため、ランキンサイクル１００の熱効率を向上させることが可能になる。
【００４３】
さらに、通常、コンデンサ（凝縮器）は、中央部分に、多数の放熱用フィンが取り付けられた冷媒冷却用の冷却管が配置され、中央部分の左右両側に、冷媒の入口及び出口を含むタンク部がそれぞれ設けられた構造を有している。そして、コンデンサは、冷却される冷媒が中央部分を横方向に流れる横流れの構造を有している。このため、ランキン用コンデンサ１１及びエアコン用コンデンサ１３を左右並列に配置すると、それぞれにおける片側のタンク部、すなわち２つのタンク部が車両１の正面中央に位置する。しかしながら、タンク部は走行風を当てても冷却効果を持たないので、車両１の正面の外気導入用の開口部においてタンク部の面積分は、不必要なものになり、開口部の面積を不必要に増大させることになる。車両１の正面の開口部面積の増大は、外観の自由度を小さくし、さらに、コンデンサやラジエータを支持する骨格部材間の距離を離さざるをえなくなるため、衝突安全設計の自由度を狭くしてしまう。そこで、ランキン用コンデンサ１１及びエアコン用コンデンサ１３を車両１の前面１ａから後方に向かってみて上下方向に並ぶように配置することによって、車両１の正面の開口部におけるタンク部による不必要な面積の増大を防ぐことができるため、外観の自由度及び衝突安全設計の自由度を向上させることが可能になる。
【００４４】
また、車両用冷却装置１０１は、車両１を駆動するエンジン１０を冷却するためのエンジン用冷却水を冷却するエンジン用ラジエータ１２をさらに備え、エンジン用ラジエータ１２は、車両１の前後方向に対して、ランキン用コンデンサ１１の後方に配置される。これによって、ランキン用コンデンサ１１には、エンジン用ラジエータ１２での熱交換により温度が上昇する前の外気２が導入される。よって、ランキン用コンデンサ１１ではランキン用冷媒の圧力が効果的に下げられるため、ランキンサイクル１００の熱効率を向上させることが可能になる。また、エンジン用ラジエータ１２は熱交換容量が大きく余裕があり、そして大型である。このため、ランキン用コンデンサ１１をエンジン用ラジエータ１２の前方に配置した場合であっても、エンジン用ラジエータ１２の熱交換能力すなわち冷却能力が受ける影響は少なく、エンジン用ラジエータ１２の冷却能力を確保することが可能である。
【００４５】
また、車両用冷却装置１０１は、車両１を駆動する電気モータ４３０に電力を変換して供給するインバータ４２０を冷却するためのインバータ用冷却水を冷却するインバータ用ラジエータ１４をさらに備え、インバータ用ラジエータ１４及びエアコン用コンデンサ１３は車両１の前後方向に並ぶように設けられる。このとき、エアコン用コンデンサを通過した外気の温度はランキン用コンデンサを通過した外気より比較的低いので、インバータ用ラジエータの熱交換能力を妨げない。
また、エアコン用コンデンサ１３は、車両１の前後方向に対して、インバータ用ラジエータ１４の前方に配置されている。これによって、エアコン用コンデンサ１３には、インバータ用ラジエータ１４での熱交換により温度が上昇する前の外気２が導入される。よって、エアコン用コンデンサ１３は、高い熱交換能力すなわち冷却能力を確保することが可能になる。
【００４６】
また、ランキン用コンデンサ１１及びエアコン用コンデンサ１３を車両１の前面１ａからみて上下方向に並ぶように設ける場合、エンジン用ラジエータ１２は、大型であるため、搭載スペースの観点からランキン用コンデンサ１１及びエアコン用コンデンサ１３に対して前後方向に並べることが好ましい。このとき、エンジン用ラジエータ１２とインバータ用ラジエータ１４とを上下方向に並べるのが搭載スペースの観点から好ましい。さらに、インバータ用ラジエータ１４は、流入するインバータ用冷却水自体が比較的低温であるため、放熱量の小さいエアコン用コンデンサ１３の前後に配置するのが好ましい。よって、エンジン用ラジエータ１２は、ランキン用コンデンサ１１の後方に設置することが好ましい。
【００４７】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る車両用冷却装置１０２は、実施の形態１における、エアコン用コンデンサ１３及びランキン用コンデンサ１１、並びに、インバータ用ラジエータ１４及びエンジン用ラジエータ１２をそれぞれ上下方向に反対にして配置したものである。
なお、以下の実施の形態において、前出した図における参照符号と同一の符号は、同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４８】
図４を参照すると、実施の形態２に係る車両用冷却装置１０２において、エンジン用ラジエータ２２及びインバータ用ラジエータ２４が、インバータ用ラジエータ２４を下側として、車両１の前後方向に対して上下方向に並列に配置されている。さらに、エンジン用ラジエータ２２及びインバータ用ラジエータ２４の前方に、ランキン用コンデンサ２１及びエアコン用コンデンサ２３が、エアコン用コンデンサ２３を下側として、車両１の前後方向に対して上下方向に並列に配置されている。よって、インバータ用ラジエータ２４及びエンジン用ラジエータ２２のそれぞれは、外気２が車両１に導入される方向すなわち車両１の前後方向に対して、エアコン用コンデンサ２３及びランキン用コンデンサ２１のそれぞれの後方且つ直列に配置されている。
また、この発明の実施の形態２に係る車両用冷却装置１０２のその他の構成及び動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００４９】
このように、実施の形態２における車両用冷却装置１０２によれば、上記実施の形態１の車両用冷却装置１０１と同様な効果が得られる。
【００５０】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る車両用冷却装置１０３は、実施の形態１におけるエアコン用コンデンサ１３及びインバータ用ラジエータ１４を前後方向に反対にして配置したものである。
【００５１】
図５を参照すると、実施の形態３に係る車両用冷却装置１０３において、実施の形態１のランキン用コンデンサ１１及びエンジン用ラジエータ１２と同様にして、最前列にランキン用コンデンサ３１が配置され、その後方にエンジン用ラジエータ３２が配置されている。さらに、ランキン用コンデンサ３１の上方には、インバータ用ラジエータ３４が配置され、エンジン用ラジエータ３２の上方には、エアコン用コンデンサ３３が配置されている。
よって、エアコン用コンデンサ３３及びエンジン用ラジエータ３２のそれぞれは、外気２が車両１に導入される方向すなわち車両１の前後方向に対して、インバータ用ラジエータ３４及びランキン用コンデンサ３１のそれぞれの後方且つ直列に配置されている。このとき、ランキン用コンデンサ３１及びエアコン用コンデンサ３３は、外気２が車両１に導入される方向に対して、すなわち車両１の前面１ａから後方に向かってみて、上下方向に並ぶように配置されている。
また、この発明の実施の形態３に係る車両用冷却装置１０３のその他の構成及び動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００５２】
このように、実施の形態３における車両用冷却装置１０３によれば、上記実施の形態１の車両用冷却装置１０１と同様な効果が得られる。
また、車両用冷却装置１０３では、車両１の前後方向に対して、インバータ用ラジエータ３４を最前列に配置したため、インバータ用ラジエータ３４には、エアコン用コンデンサ３３での熱交換により温度が上昇する前の外気２が導入される。よって、インバータ用ラジエータ３４は、高い熱交換能力すなわち冷却能力を確保することができるため、インバータ冷却回路４００におけるインバータ４２０及び電気モータ４３０の冷却を強化することが可能になる。（図２及び５参照）
【符号の説明】
【００５３】
１  車両、１ａ  前面（車両の前面）、１０  エンジン（内燃機関）、１１，２１，３１  ランキン用コンデンサ（ランキンサイクル用凝縮器）、１２，２２，２３  エンジン用ラジエータ（内燃機関用ラジエータ）、１３，２３，３３  エアコン用コンデンサ（冷凍サイクル用凝縮器）、１４，２４，３４  インバータ用ラジエータ、１００  ランキンサイクル、２００  エンジン冷却回路、３００  冷凍サイクル、４００  インバータ冷却回路、４２０  インバータ、４３０  電気モータ、１０１，１０２，１０３  車両用冷却装置。
【図１】
2011084102.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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