(57)【要約】【課題】車両に搭載のランキンサイクル用凝縮器の凝縮効率を向上する。【解決手段】車両１０のフロントバンパ３１の後側には凝縮器１７及びサブクーラ１９が配設されている。サブクーラ１９は、凝縮器１７の直上に配設されている。凝縮器１７及びサブクーラ１９は、ラジエータ１３よりも前方に配置されている。フロントバンパ３１の下側及びフロントバンパ３１の上側にはフロントグリル３２，３３が配設されている。サブクーラ１９の中心１９１は凝縮器１７の中心１７１よりもフロントバンパ３１の上下方向の中心３１１に対して近い位置に配置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、作動流体を冷却する凝縮器とサブクーラとが上下方向に並設されていると共に、フロントバンパの上下方向の少なくともいずれか一方に設けられるフロントグリルからの冷却風により前記凝縮器及び前記サブクーラで前記作動流体が冷却されるランキンサイクル装置において、
前記サブクーラが前記凝縮器よりも前記フロントバンパに対して近い位置に配置されているランキンサイクル装置。
【請求項２】
前記サブクーラは、前後方向に見て全てが前記フロントバンパと重なり合うように配置されている請求項１に記載のランキンサイクル装置。
【請求項３】
前記凝縮器は、前後方向に見て一部が前記フロントバンパと重なり合うように配置されている請求項２に記載のランキンサイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載され、作動流体を冷却する凝縮器とサブクーラとが上下方向に並設されていると共に、フロントバンパの上下方向の少なくともいずれか一方に設けられるフロントグリルからの冷却風により前記凝縮器及び前記サブクーラで作動流体が冷却されるランキンサイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両エンジンの廃熱を利用するランキンサイクル装置は、例えば特許文献１，２に開示されている。ランキンサイクル装置は、ポンプ、ボイラ、膨張機、発電機及び凝縮器を備えている。凝縮器を通過した液作動流体は、ポンプによってボイラへ送られる。
【０００３】
特許文献２に開示のランキンサイクル装置では、過冷却用のサブクーラが設けられている。凝縮器及びサブクーラは、車両の走行による空冷作用を受けるために前端部に設けられ、一般的にはサブクーラは、凝縮器の直下に配置される。車両の前端部に設けられた凝縮器及びサブクーラを流通する作動流体は、前進走行する車両の前から流入する風によって冷却されて液化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５２８２７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１９６３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、車両の前端部にフロントバンパがあり、このフンロントバンパの存在が前進走行する車両の前からの風の流入を妨げる。つまり、風量がフンロントバンパの存在によって低減されるが、サブクーラの直上にある凝縮器は、フンロントバンパの直後に位置することになる。そのため、サブクーラよりも高い冷却能力を必要とする凝縮器内の作動流体における放熱効果が低く、凝縮器における凝縮効率が低下する。
【０００６】
本発明は、車両搭載のランキンサイクル用凝縮器の凝縮効率を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、車両に搭載され、作動流体を冷却する凝縮器とサブクーラとが上下方向に並設されていると共に、フロントバンパの上下方向の少なくともいずれか一方に設けられるフロントグリルからの冷却風により前記凝縮器及び前記サブクーラで作動流体が冷却されるランキンサイクル装置を対象とし、請求項１の発明では、前記サブクーラが前記凝縮器よりも前記フロントバンパに対して近い位置に配置されている。
【０００８】
凝縮器がサブクーラよりもフロントバンパに対して遠い位置、すなわちフロントグリルからの冷却風に近い位置となり、凝縮器を冷却するための風量の増加に寄与し、車両搭載のランキンサイクル用凝縮器の凝縮効率が向上する。
【０００９】
好適な例では、前記サブクーラは、前後方向に見て全てが前記フロントバンパと重なり合うように配置されている。
このような構成は、凝縮器の受風面積を増す上で好適である。受風面積が増えると、凝縮器の冷却能力が増大する。
【００１０】
好適な例では、前記凝縮器は、前後方向に見て一部が前記フロントバンパと重なり合うように配置されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、車両搭載のランキンサイクル用凝縮器の凝縮効率を向上することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態のランキンサイクル装置の模式図。
【図２】第１の実施形態の部分拡大背面図。
【図３】第１の実施形態の模式図。
【図４】第２の実施形態の模式図。
【図５】第３の実施形態の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。なお、以下において方向を表すのに用いられる前及び後は、車両の前後方向のことである。
図１に示すように、車両１０〔図３参照〕のエンジン１１には冷却水循環経路１２が接続されており、冷却水循環経路１２にはラジエータ１３が配設されている。ラジエータ１３は、その長さ方向が車幅方向に延びるように車両１０に搭載されており、ラジエータ１３の後方にはファン１４が配設されている。エンジン１１を冷却した冷却水は、主に車両１０の前進走行時にはその前進走行に伴う車速風（冷却風）によってラジエータ１３で冷却され、車両１０の停止時にはファン１４の作動による冷却風によってラジエータ１３で冷却される。
【００１４】
車両１０にはランキンサイクル装置１５が搭載されている。ランキンサイクル装置１５は、膨張機１６、ランキンサイクル用の凝縮器１７、ランキンサイクル用のレシーバ１８、ランキンサイクル用のサブクーラ１９、ポンプ２０及び熱交換器２１を環状に接続して構成されている。
【００１５】
ポンプ２０の吐出側には熱交換器２１の流入側が第１流路２２を介して接続されており、熱交換器２１は、エンジン１１に接続された排気通路３４に設けられている。ポンプ２０から吐出されたランキンサイクル用作動流体（以下においては単に作動流体と記す）は、熱交換器２１においてエンジン１１からの排気との熱交換により加熱される。
【００１６】
熱交換器２１の流出側には膨張機１６の流入側が第２流路２３を介して接続されており、熱交換器２１で加熱された作動流体が膨張機１６で膨張する。膨張機１６の流出側には凝縮器１７の流入側が第３流路２４を介して接続されている。
【００１７】
膨張機１６で膨張した作動流体は、車両１０の前進走行時には主にその前進走行に伴う車速風によって凝縮器１７で冷却され、車両１０停止時にはファン１４の作動による冷却風によって凝縮器１７で冷却される。作動流体は、凝縮器１７での冷却により凝縮されて液化される。
【００１８】
凝縮器１７の流出側にはレシーバ１８の流入側が第４流路２５を介して接続されており、レシーバ１８の流出側にはサブクーラ１９の流入側が第５流路２６を介して接続されている。凝縮器１７で冷却して液化された作動流体は、レシーバ１８を経由してサブクーラ１９に流入する。
【００１９】
レシーバ１８では、ランキンサイクル装置１５での機械的エネルギーの出力状態に応じて作動流体をポンプ２０に供給できるように一時的に貯えられる。又、レシーバ１８には凝縮器１７で液化されなかった作動流体が気体として流入する場合がある。このため、レシーバ１８では、液体状の作動流体を底側（下側）に貯え、気体状の作動流体を天井側（上側）に貯えることで、作動流体を気液分離するようになっている。第５流路２６は、液体状の作動流体を流出させるためにレシーバ１８の底側に接続されている。第５流路２６は、サブクーラ１９の吸入側に接続されている。サブクーラ１９の流出側は、第６流路２７を介してポンプ２０の流入側に接続されている。
【００２０】
サブクーラ１９は、凝縮器１７で液化された作動流体をさらに冷却（過冷却）してキャビテーションの発生を防止するものである。キャビテーションが発生すると、ポンプ２０による作動流体の供給効率が低下する。
【００２１】
膨張機１６及びポンプ２０は、廃熱回収機器２８のハウジング内に設けられており、該ハウジング内にはモータ・ジェネレータ２９が設けられている。モータ・ジェネレータ２９にはバッテリ３０が電気的に接続されており、モータ・ジェネレータ２９で生じた電力は、バッテリ３０に蓄電される。
【００２２】
バッテリ３０の電気がモータ・ジェネレータ２９に供給されると、モータ・ジェネレータ２９が電動機として駆動されてポンプ２０が駆動される。ポンプ２０から吐出された作動流体は、熱交換器２１にてエンジン１１からの排気との熱交換により加熱される。加熱後の作動流体は、膨張機１６で膨張し、この膨張により膨張機１６が機械的エネルギー（駆動力）を出力する。この駆動力によってモータ・ジェネレータ２９及びポンプ２０が駆動される。このとき、エンジン１１からの廃熱量に応じてモータ・ジェネレータ２９の回転数が制御され、ポンプ２０の駆動分を差し引いた膨張機１６の発生駆動力が電力に変換されてバッテリ３０に蓄電される。
【００２３】
膨張を終えて圧力が低下した作動流体は、凝縮器１７で冷却されて液化され、液化された作動流体がレシーバ１８に一時的に貯留される。レシーバ１８に貯留された作動流体は、膨張機１６の出力に応じてサブクーラ１９を経由してポンプ２０に吸入される。以後、作動流体は、膨張機１６、凝縮器１７、レシーバ１８、サブクーラ１９、ポンプ２０及び熱交換器２１を流れて、ランキンサイクル装置１５の回路を循環する。
【００２４】
図２及び図３に示すように、車両１０のフロントバンパ３１の後側には凝縮器１７及びサブクーラ１９が配設されている。サブクーラ１９は、凝縮器１７の直上に配設されている。
【００２５】
図３に示すように、凝縮器１７及びサブクーラ１９は、ラジエータ１３よりも前方に配置されている。フロントバンパ３１の下側及びフロントバンパ３１の上側にはフロントグリル３２，３３が配設されている。車両１０の前進走行時の車速風及びファン１４の作動による冷却風は、フロントグリル３２，３３を通ってラジエータ１３に向かう。
【００２６】
サブクーラ１９は凝縮器１７よりもフロントバンパ３１に対して近い位置に配置されている。つまり、サブクーラ１９の中心１９１は凝縮器１７の中心１７１よりもフロントバンパ３１の上下方向の中心３１１に対して近い。本実施形態では、中心１９１は、中心３１１よりも下側にある。
【００２７】
サブクーラ１９は、前後方向に見て全てがフロントバンパ３１と重なり合うように配置されており、凝縮器１７は、前後方向に見て一部（上部）がフロントバンパ３１と重なり合うように配置されている。
【００２８】
次に、第１の実施形態の作用を説明する。
フロントグリル３２，３３を通過した冷却風の一部は、サブクーラ１９へ向かい、サブクーラ１９を通過する冷却風がサブクーラ１９内の作動流体を更に冷却（過冷却）する。又、フロントグリル３２を通過した冷却風の一部は、凝縮器１７内の作動流体を冷却して液化する。
【００２９】
凝縮器１７において作動流体を冷却して液化するのに必要な冷却能力は、サブクーラ１９において作動流体を過冷却するのに必要な冷却能力よりも大きい。つまり、凝縮器１７における冷却のための風量は、サブクーラ１９における冷却のための風量よりも多く必要となる。そのため、フロントグリル３２を通過した冷却風をサブクーラ１９よりも凝縮器１７へ優先的に多く送ることが必要となる。
【００３０】
サブクーラ１９が凝縮器１７よりもフロントバンパ３１に対して近い位置となる配置では、フロントグリル３２を通過した冷却風がサブクーラ１９よりも凝縮器１７へ優先的に多く送られる。
【００３１】
第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）サブクーラ１９が凝縮器１７よりもフロントバンパ３１に対して近い位置となる配置では、サブクーラ１９が凝縮器１７よりもフロントバンパ３１に対して遠い位置となる配置に比べて、凝縮器１７を冷却するための冷却風の風量が多くなる。そのため、車両１０に搭載のランキンサイクル用の凝縮器１７の凝縮効率が従来に比べて向上する。
【００３２】
（２）サブクーラ１９が高い位置にあるほど凝縮器１７の最上位位置を高くすることができる。この場合、凝縮器１７の最下位位置の高さが同じであるとすると、凝縮器１７の最上位位置が高くなるほど凝縮器１７の上下長さが増し、凝縮器１７における受風面積が増える。前後方向に見てサブクーラ１９の全てがフロントバンパ３１と重なり合うように配置した構成は、凝縮器１７における受風面積を増やすのに寄与する。
【００３３】
（３）前後方向に見て凝縮器１７の一部（上部）がフロントバンパ３１と重なり合う構成は、凝縮器１７における受風面積を増やすのに寄与する。
本発明では以下のような実施形態も可能である。
【００３４】
○図４に示す第２の実施形態のように、サブクーラ１９の直上に凝縮器１７を配設してもよい。サブクーラ１９は凝縮器１７よりもフロントバンパ３１の上下方向の中心３１１に対して近い位置となる。サブクーラ１９は、前後方向に見て全てがフロントバンパ３１と重なり合うように配置されており、凝縮器１７は、前後方向に見て一部（下部）がフロントバンパ３１と重なり合うように配置されている。
【００３５】
第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
○図５に示す第３の実施形態のように、一対の凝縮器１７Ａ，１７Ｂの間にサブクーラ１９を配設してもよい。凝縮器１７Ａと凝縮器１７Ｂとは、直列又は並列の関係にある。凝縮器１７Ａの中心１７１Ａ及び凝縮器１７Ｂの中心１７１Ｂは、フロントバンパ３１の中心３１１に対してサブクーラ１９の中心１９１よりも遠い位置にある。
【００３６】
凝縮器１７Ａと凝縮器１７Ｂとが直列関係にある場合には、サブクーラ１９の流入側がレシーバ１８〔図１参照〕を介して凝縮器１７Ｂの流出側に接続されており、サブクーラ１９の流出側が流路を介してポンプ２０〔図１参照〕に接続されている。
【００３７】
凝縮器１７Ａと凝縮器１７Ｂとが並列関係にある場合には、凝縮器１７Ａの流出側と凝縮器１７Ｂの流出側とが流路を介してレシーバ１８〔図１参照〕に接続されている。
第３の実施形態は、凝縮器１７Ａ，１７Ｂ全体の受風面積を増す上で特に好適である。
【００３８】
○サブクーラ１９の一部（下部又は上部）がフロントバンパ３１から上下方向にはみ出していてもよい。
○第１の実施形態において、サブクーラ１９の中心１９１がフロントバンパ３１の中心３１１よりも上側にあってもよい。
【００３９】
○第２の実施形態において、サブクーラ１９の中心１９１がフロントバンパ３１の中心３１１よりも下側にあってもよい。
○フロントグリルがフロントバンパ３１の下側にのみ、又はフロントバンパ３１の上側にのみ設けられて車両に本発明を適用してもよい。
【００４０】
前記した実施形態から把握できる技術思想について以下に記載する。
（イ）前記サブクーラの上下方向の中心が前記凝縮器の上下方向の中心よりも前記フロントバンパの上下方向の中心に対して近い位置となる請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のランキンサイクル装置。
【００４１】
（ロ）前記サブクーラは、前記凝縮器よりも上にある請求項１乃至請求項３、前記（イ）項のいずれか１項に記載のランキンサイクル装置。
（ハ）前記サブクーラは、前記凝縮器よりも下にある請求項１乃至請求項３、前記（イ）項のいずれか１項に記載のランキンサイクル装置。
【符号の説明】
【００４２】
１０…車両。１５…ランキンサイクル装置。１７，１７Ａ，１７Ｂ…凝縮器。１９…サブクーラ。３１…フロントバンパ。３２，３３…フロントグリル。
【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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