(57)【要約】【課題】装置が大型化することなく、内燃機関の排熱の熱エネルギーを効率的に回収することのできるランキンサイクルシステムを提供する。【解決手段】エンジン１に設けられた蒸発部１ａにおいて冷媒回路１０を流通する冷媒を蒸発させるようにしたので、エンジン１の排熱を冷媒の蒸発潜熱として回収することができ、従来のエンジンの排熱を冷却水回路によって回収し、冷却水回路を流通する冷却水から熱エネルギーを回収する場合と比較して装置の小型化を図るとともに、エンジン１の排熱の熱エネルギーを効率的に回収することが可能となる。また、エンジン１の排熱を冷媒の蒸発潜熱として回収することができるので、従来のエンジンの排熱を回収する冷却水の流量よりも少ない流量の冷媒によって冷媒回路１０を構成することができ、エンジンの小型化を図ることができる。【選択図】図１
2007211610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に設けられ、熱媒体を内燃機関の排熱によって蒸発させる蒸発部と、
蒸発部において蒸発した熱媒体の膨張によって回転動力を発生させる膨張機と、
膨張機から流出する熱媒体を凝縮させる凝縮器と、
凝縮器から流出する熱媒体を内燃機関側に圧送する圧送手段とを備えた
ことを特徴とするランキンサイクルシステム。
【請求項２】
前記凝縮器を、熱媒体と熱交換した空気を大気に排出する熱排出用凝縮器と、熱媒体と熱交換した空気を加熱手段として利用する加熱用凝縮器とから構成し、
膨張機から流出した熱媒体を熱排出用凝縮器に流入させる第１の熱媒体流路と、
膨張機から流出した熱媒体を加熱用凝縮器に流入させる第２の熱媒体流路と、
膨張機から流出した熱媒体が流通する流路を、第１の熱媒体流路または第２の熱媒体流路に切換可能な流路切換手段とを備えた
ことを特徴とする請求項１記載のランキンサイクルシステム。
【請求項３】
前記熱媒体として、炭化水素系冷媒を用いた
ことを特徴とする請求項１または２記載のランキンサイクルシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の内燃機関から排出される熱を回収することにより、内燃機関を冷却するとともに、回収した熱によって回転動力を発生させるためのランキンサイクルシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のランキンサイクルシステムとしては、内燃機関に設けられ、内燃機関の排熱を回収する冷却水を流通させる熱交換部と、ラジエータ及び冷却水循環ポンプを有し、熱交換部に接続された冷却水回路と、熱交換部から流出する冷却水と熱媒体とを熱交換する蒸発器と、蒸発器において蒸発した熱媒体の膨張によって回転動力を発生させる膨張機と、膨張機から流出する熱媒体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出する熱媒体を蒸発器側に圧送する圧送手段とを備え、内燃機関の排熱を冷却水回路を流通する冷却水によって回収し、冷却水回路を流通する冷却水から回収した熱エネルギーを膨張機において回転動力に変換することによって、内燃機関のエネルギー効率の向上を図るようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３１３８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のランキンサイクルシステムでは、冷却水回路を循環する冷却水の温度が約１００℃以下（冷却水の沸騰温度以下）であるため、蒸発器において熱媒体が回収する熱量を増加させるためには、熱交換能力の大きい蒸発器を使用しなければならず、装置が大型化するという問題点があった。
【０００４】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、装置が大型化することなく、内燃機関の排熱の熱エネルギーを効率的に回収することのできるランキンサイクルシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は前記目的を達成するために、内燃機関に設けられ、熱媒体を内燃機関の排熱によって蒸発させる蒸発部と、蒸発部において蒸発した熱媒体の膨張によって回転動力を発生させる膨張機と、膨張機から流出する熱媒体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出する熱媒体を内燃機関側に圧送する圧送手段とを備えている。
【０００６】
これにより、内燃機関に設けられた蒸発部において熱媒体が蒸発することから、内燃機関の排熱が熱媒体の蒸発潜熱として回収される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、内燃機関の排熱を熱媒体の蒸発潜熱として回収することができるので、従来の内燃機関の排熱を冷却水回路によって回収し、冷却水回路を流通する冷却水から熱エネルギーを回収する場合と比較して装置の小型化を図るとともに、内燃機関の排熱の熱エネルギーを効率的に回収することが可能となる。また、内燃機関の排熱を熱媒体の蒸発潜熱として回収することができるので、従来の内燃機関の排熱を回収する冷却水の流量よりも少ない熱媒体の流量によって内燃機関を冷却することができ、エンジンの小型化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は本発明の一実施形態を示すもので、ランキンサイクルシステムの概略構成図である。
【０００９】
このランキンサイクルシステムは、自動車の内燃機関としてのエンジン１を冷却すると同時に、エンジン１の排熱の熱エネルギーを運動エネルギーに変換して発電機や空調用の圧縮機を運転するものである。
【００１０】
このランキンサイクルシステムは、エンジン１に設けられ、熱媒体としての冷媒をエンジン１の排熱によって蒸発させる蒸発部１ａと、蒸発部１ａにおいて蒸発した冷媒を膨張させることにより回転動力を発生させるための膨張機２と、膨張機２から流出する冷媒と車外の空気とを熱交換させる熱排出用凝縮器３と、膨張機２から流出する冷媒と車内に流入する空気とを熱交換させる加熱用凝縮器としての暖房用凝縮器４と、熱排出用凝縮器３及び暖房用凝縮器４から流出する冷媒を気体の冷媒と液体の冷媒とに分離するための気液分離器５と、気液分離器５から流出する液体の冷媒をエンジン１側に圧送する圧送手段としての冷媒ポンプ６とを備え、これらを冷媒流通用の配管によって接続することにより冷媒回路１０が構成されるようになっている。即ち、冷媒ポンプ６の冷媒吐出側には、蒸発部１ａの冷媒流入側が接続され、蒸発部１ａの冷媒流出側には、膨張機２の冷媒流入側が接続されている。膨張機２の冷媒流出側には、熱排出用凝縮器３及び暖房用凝縮器４の冷媒流入側が並列に接続され、熱排出用凝縮器３及び暖房用凝縮器４の冷媒流出側には気液分離器５の冷媒流入側が接続されている。また、膨張機２の冷媒流出側と熱排出用凝縮器３及び暖房用凝縮器４の冷媒流入側との間（第１の熱媒体流路及び第２の熱媒体流路）には、熱排出用凝縮器３側と暖房用凝縮器４側にそれぞれの流路を開閉するための流路切換手段としての弁３ａ，４ａが設けられている。気液分離器５の冷媒流出側には、冷媒ポンプ６の冷媒吸入側が接続されている。また、冷媒回路１０を流通する冷媒としては、地球温暖化への影響が少ない、プロパン、イソブタン等の炭化水素系冷媒が用いられる。
【００１１】
以上のように構成されたランキンサイクルシステムにおいて、冷媒ポンプ６から吐出される冷媒は、蒸発部１ａを流通することによりエンジン１の排熱を吸収して蒸発し、膨張機２に流入して膨張することにより回転動力を発生させる。膨張機２から流出した冷媒は、熱排出用凝縮器３または暖房用凝縮器４を流通することにより冷却されて凝縮し、気液分離器５に流入する。気液分離器５に流入した冷媒は、気体の冷媒と液体の冷媒に分離され、液体の冷媒のみが冷媒ポンプ６に吸入される。
【００１２】
冷媒回路１０は、弁３ａ，４ａの操作によって熱排出用凝縮器３側及び暖房用凝縮器４側の一方に流路を切換えられるようになっており、冷媒を凝縮する際の排熱を車外に排出する場合には、弁３ａを開放して弁４ａを閉鎖し、冷媒を凝縮する際の排熱を車内の暖房に用いる場合には、弁４ａを開放して弁３ａを閉鎖する。
【００１３】
このように、本実施形態のランキンサイクルシステムによれば、エンジン１に設けられた蒸発部１ａにおいて冷媒回路１０を流通する冷媒を蒸発させるようにしたので、エンジン１の排熱を冷媒の蒸発潜熱として回収することができ、従来のエンジンの排熱を冷却水回路によって回収し、冷却水回路を流通する冷却水から熱エネルギーを回収する場合と比較して装置の小型化を図るとともに、エンジン１の排熱の熱エネルギーを効率的に回収することが可能となる。また、エンジン１の排熱を冷媒の蒸発潜熱として回収することができるので、従来のエンジンの排熱を回収する冷却水の流量よりも少ない流量の冷媒によって冷媒回路１０を構成することができ、エンジンの小型化を図ることができる。
【００１４】
また、冷媒回路１０の流路を、膨張機２から流出する冷媒と車外の空気とを熱交換させる熱排出用凝縮器３側と、膨張機２から流出する冷媒と車内に流入する空気とを熱交換させる暖房用凝縮器４側とに切換可能としたので、冷媒を凝縮する際に生じる排熱の熱エネルギーを車内の暖房として利用することができ、エンジン１のエネルギー効率を更に向上させることが可能となる。
【００１５】
尚、前記実施形態では、冷媒回路１０の流路の切換えを、熱排出用凝縮器３及び暖房用凝縮器４のそれぞれの冷媒流入側に設けられた弁３ａ，４ａによって行うようにしたものを示したが、図２に示すように、冷媒回路１０の流路を、三方弁７によって熱排出用凝縮器と暖房用凝縮器とに切換えるようにしてもよい。
【００１６】
また、前記実施形態では、冷媒回路１０の流路を、熱排出用凝縮器３側及び暖房用凝縮器４側の一方に設定するようにしたものを示したが、熱排出用凝縮器３及び暖房用凝縮器４のそれぞれに冷媒を流通させるようにし、熱排出用凝縮器３及び暖房用凝縮器４のそれぞれを流通する冷媒の流量を調整することにより、暖房能力を調整するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態を示すランキンサイクルシステムの概略構成図
【図２】その他の例を示すランキンサイクルシステムの概略構成図
【符号の説明】
【００１８】
１…エンジン、１ａ…蒸発部、２…膨張機、３…熱排出用凝縮器、３ａ…弁、４…暖房用凝縮器、４ａ…弁、６…冷媒ポンプ、１０…冷媒回路。
【図１】
2007211610.tif 000003
【図２】
2007211610.tif 000004