(57)【要約】【課題】ランキンサイクルの熱効率を向上した車両用排熱回収装置を提供する。【解決手段】ランキンサイクル１０の凝縮器１４は、トラック３０の屋根３１上の屋根上室３４内に配置されている。トラック３０が走行中は、空気が隙間３５を介して屋根上室３４内に流れ込み、凝縮器１４に当たることにより、凝縮器１４は冷却される。凝縮器１４を冷却した空気は、エアガイド部材３７に沿って流れ、隙間３６を介して屋根上室３４の外へ流出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体を圧送するポンプと、
該ポンプによって圧送された作動流体を車両のエンジンの排熱によって加熱する熱交換器と、
該熱交換器によって加熱されて気化した作動流体を膨張させて機械的エネルギーを回収する膨張機と、
該膨張機によって膨張された作動流体を凝縮させる凝縮器と
からなるランキンサイクルを備え、
前記凝縮器が前記車両の屋根上に配置されている車両用排熱回収装置。
【請求項２】
前記凝縮器と前記膨張機とを接続する配管の少なくとも一部と、
前記凝縮器と前記ポンプとを接続する配管の少なくとも一部と
にはそれぞれ、可撓性部材が設けられている、請求項１に記載の車両用排熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用排熱回収装置に係り、特に、ランキンサイクルを利用した車両用排熱回収装置に関する。
【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排熱利用装置がある。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と、過熱蒸気を断熱膨張させて動力を得る膨張機と、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と、液化した液相流体をボイラに送り出すポンプとから構成される。
【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排熱回収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、ポンプと、加熱器（ボイラ）と、膨張機と、ランキン用凝縮器（ランキンサイクル用凝縮器）とから構成され、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と、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）と、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と、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と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】
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、冷凍用凝縮器を、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すると、冷凍用凝縮器によってランキン用凝縮器への通気抵抗が増えて風速が減少し、ランキンサイクルの低圧側圧力が高くなり、熱効率が低下してしまうといった問題点があった。これを解決するために、冷凍用凝縮器とランキン用凝縮器とを並列に配置すると、それぞれの前面の面積が小さくなってしまい、それぞれの冷却性能が低下してしまうといった問題点があった。
【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、ランキンサイクルの熱効率を向上した車両用排熱回収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】
この発明に係る車両用排熱回収装置は、作動流体を圧送するポンプと、ポンプによって圧送された作動流体を車両のエンジンの排熱によって加熱する熱交換器と、熱交換器によって加熱されて気化した作動流体を膨張させて機械的エネルギーを回収する膨張機と、膨張機によって膨張された作動流体を凝縮させる凝縮器とからなるランキンサイクルを備え、凝縮器が車両の屋根上に配置されている。凝縮器は、車両の屋根上に配置されていることにより、エンジンルーム内の他の機器に邪魔されずに通気されるようになる。
凝縮器と膨張機とを接続する配管の少なくとも一部と、凝縮器とポンプとを接続する配管の少なくとも一部とにはそれぞれ、可撓性部材が設けられていてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、ランキンサイクルの凝縮器が車両の屋根上に配置されていることにより、他の機器に邪魔されずに通気されるようになり、凝縮圧力が大きく低下するようになるので、ランキンサイクルの熱効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態に係る車両用排熱回収装置の構成図である。
【図２】この実施の形態に係る車両用排熱回収装置を備えた車両の前方部分の側方一部断面図である。
【図３】この実施の形態に係る車両用排熱回収装置を備えた車両の、メンテナンス時における前方部分の側方一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この実施の形態に係る車両用排熱回収装置は、図１に示されるように、冷凍サイクル１及びランキンサイクル１０を備えている。
【００１２】
冷凍サイクル１には、コンプレッサ２と、凝縮器３と、減圧装置である膨張弁４と、蒸発器５とが設けられている。コンプレッサ２は、伝達ベルト６を介して、内燃機関であるエンジン７の動力によって駆動されるようになっている。
【００１３】
ランキンサイクル１０には、ポンプ１１と、ボイラ１２と、膨張機１３と、凝縮器１４とが設けられている。ボイラ１２は、車両における排熱、例えばエンジン７を冷却した冷却水１７に含まれる熱を、ランキンサイクル１０を循環する冷媒に吸収させる熱交換器である。膨張機１３には、膨張機１３の出力軸と連結された入力軸を有する発電機１５が連結されている。発電機１５は、伝達ベルト１６を介して、エンジン７の動力によっても駆動できるようになっている。
【００１４】
ランキンサイクル１０において、凝縮器１４と膨張機１３とを接続する配管２１の一部は、可撓性部材であるフレキシブルホース２３が設けられている。また、凝縮器１４とポンプ１１とを接続する配管２２の一部は、可撓性部材であるフレキシブルホース２４が設けられている。
【００１５】
図２に示されるように、トラック３０の屋根３１には、屋根３１の上方を覆うようにカウル３２が設けられており、屋根３１と、カウル３２と、トラック３０の荷室３３とによって屋根上室３４が画定されている。トラック３０の正面において、屋根３１とカウル３２の一端３２ａとの間には隙間３５が形成されており、カウル３２の他端３２ｂと荷室３３との間には隙間３６が形成されている。屋根上室３４内において屋根３１上には、凝縮器１４が配置されている。凝縮器１４の後方には、後方に向かって上方に反りあがった板形状を有するエアガイド部材３７が設けられている。エアガイド部材３７の上方の端部３７ａは、隙間３６付近に位置している。
【００１６】
次に、この実施の形態に係る車両用排熱回収装置の動作について説明する。
図１に示されるように、エンジン７が稼動すると、エンジン７の動力が、伝達ベルト６によってコンプレッサ２に伝わり、コンプレッサ２を駆動する。コンプレッサ２が駆動されると、冷媒がコンプレッサ２によって圧縮されて高温高圧の状態で吐出される。コンプレッサ２から吐出された冷媒は、凝縮器３によって冷却される。その後、冷媒は、膨張弁４によって膨張され、蒸発器５において加熱される。再びコンプレッサ２に吸引されることで、冷凍サイクル１を循環する。蒸発器５において、冷媒は、車内へ向かう空気と熱交換されることによって加熱される。熱交換された空気は冷気として車内に供給される。
【００１７】
一方、ランキンサイクル１０において、ポンプ１１から吐出された液体の冷媒（作動流体）は、ボイラ１２によってエンジンの冷却水１７と熱交換されてガスとなる。ガスとなった冷媒は、膨張機１３に吸引されて膨張機１３を駆動する。膨張機１３によって膨張された冷媒は、凝縮器１４で冷却凝縮され、再びポンプ１１に吸引されることで、ランキンサイクル１０を循環する。膨張機１３で発生した動力によって、発電機１５が駆動されて発電が行われる。また、伝達ベルト１６を介するエンジン７の動力も用いて発電機１５を駆動することもできる。
【００１８】
図２に示されるように、ランキンサイクル１０の凝縮器１４は、トラック３０の屋根３１上の屋根上室３４内に配置されている。トラック３０が走行中は、空気が隙間３５を介して屋根上室３４内に流れ込み、凝縮器１４に当たることにより、凝縮器１４は冷却される。凝縮器１４を冷却した空気は、エアガイド部材３７に沿って流れ、隙間３６を介して屋根上室３４の外へ流出する。屋根上室３４内において、凝縮器１４の前方に他の機器を配置しないことにより、屋根上室３４内に流れ込んだ空気が直接凝縮器１４に当たるようになるので、効率よく凝縮器１４が冷却される。
一方、冷凍サイクル１の凝縮器３は、エンジンルーム内においてその前方に他の機器を配置しないようにして、エンジンルームに流れ込んだ空気が直接凝縮器３に当たるようにすることにより、冷凍サイクル１の凝縮器３も効率よく冷却することができる。
【００１９】
ランキンサイクル１０のうちの凝縮器１４のみをトラック３０の屋根３１上に配置すると、凝縮器１４と膨張機１３とを接続する配管２１及び凝縮器１４とポンプ１１とを接続する配管２２は、エンジンルームから屋根３１上まで延びるようになる。一般的に、トラック３０は、メンテナンス時には、運転席が図３に示されるように前方に傾くので、配管２１及び２２が硬い金属のみの材質からなるものであると、メンテナンス時に配管２１及び２２を取り外す必要がある。しかし、この実施の形態において、配管２１及び２２の一部分にはそれぞれ、フレキシブルホース２３及び２４が設けられているので、トラック３０の運転席が前方に傾くときには、フレキシブルホース２３及び２４が変形することにより、配管２１及び２２を取り外す作業が不要となる。
【００２０】
このように、ランキンサイクル１０の凝縮器１４がトラック３０の屋根３１上に配置されていることにより、他の機器に邪魔されずに通気されるようになり、凝縮圧力が大きく低下するようになるので、ランキンサイクル１０の熱効率を向上することができる。
【００２１】
この実施の形態では、ランキンサイクル１０の凝縮器１４をトラック３０の屋根３１上に配置したが、冷凍サイクル１の凝縮器３をトラック３０の屋根３１上に配置し、凝縮器１４をエンジンルームに配置しても、同様の効果を得ることができる。ただし、冷凍サイクル１の凝縮器３は、トラック３０が走行していなくても常に機能させる必要があるため、凝縮器３に送風するためのファンが設けられている。凝縮器３を屋根３１上に配置すると、このファンも屋根３１上に配置することになる。そうすると、このファンを稼働するための電気配線を屋根３１上まで延ばさなければならず、複雑な電気配線となってしまう。また、屋根上室３４内でこのファンが稼働すると、強度の弱い運転室の天板が振動し騒音が発生するという欠点もある。この点、ランキンサイクル１０の凝縮器１４は、トラック３０が走行しない時には機能させる必要がなく、送風するためのファンが必要ないので、ランキンサイクル１０の凝縮器１４を屋根３１上に配置することのほうが好ましい。
【００２２】
この実施の形態では、フレキシブルホース２３及び２４はそれぞれ、配管２１及び２２の一部に設けられていたが、この形態に限定するものではない。配管２１及び２２全体をそれぞれ、可撓性の材料から作成し、配管２１及び２２全体が可撓性を有するようにしてもよい。この場合、配管２１及び２２がそれぞれ可撓性部材を兼ねることとなる。
【符号の説明】
【００２３】
７  エンジン、１０  ランキンサイクル、１１  ポンプ、１２  ボイラ（熱交換器）、１３  膨張機、１４  凝縮器、２１，２２  配管、２３，２４  フレキシブルホース（可撓性部材）、３０  トラック（車両）、３１  （トラックの）屋根。
【図１】
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【図２】
2012184697.tif 000004
【図３】
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