JP2009167994A - 内燃機関の廃熱利用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】廃熱利用装置のエネルギー回収効率を大幅に向上することができる内燃機関の廃熱利用装置を提供する。
【解決手段】冷却水を外気の通風により冷却させるラジエータ(12)を有する冷却水回路(4)と、冷媒を凝縮させる第１凝縮器(24)を有するランキンサイクル(6)と、冷媒を凝縮させる第２凝縮器(36)を有する冷凍サイクル(8)とを備えた内燃機関(2)の廃熱利用装置であって、第１及び第２凝縮器は水冷熱交換器であって、第１及び第２凝縮器を流通した水を外気の通風により冷却させる空冷熱交換器(46)を有する水回路(44)と、空冷熱交換器とラジエータとからなる熱交換ユニット(53)とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の廃熱利用装置に係り、例えば、車両に好適な内燃機関の廃熱利用装置に関する。

この種の内燃機関の廃熱利用装置は、例えば車両に搭載され、車両のエンジンを冷却する冷却水を介して廃熱を回収しており、この廃熱によって加熱された蒸発冷媒を膨張させて駆動力を発生する膨張機、この膨張機を流通した冷媒を外気により凝縮させるランキンサイクルコンデンサ（ＲＣコンデンサ）を有するランキンサイクル（ＲＣ）と、車室内の空気によって加熱された蒸発冷媒を外部動力によって圧縮する圧縮機、この圧縮機を流通した冷媒を外気により凝縮させるエアコンサイクルコンデンサ（ＡＣコンデンサ）を有する冷凍サイクルとしてのエアコンサイクル（ＡＣ）とを備えている。

そして、例えば特許文献１には、上記各サイクルの共用コンデンサを設け、このコンデンサをＲＣコンデンサまたはＡＣコンデンサとして使用する技術が開示されている。
特開昭６３−９６４４９号公報

ところで、このような各コンデンサは、概して車両のエンジンを冷却するべく車両の前面からの走行風を受けるラジエータの前側に重ねて設置されるため、ラジエータ手前における通風抵抗が増大、すなわち、通風量が低下し、ラジエータの熱交換性能を悪化させる。
また、上記従来技術では、共用コンデンサとすることによりラジエータ手前における通風抵抗を低減することができるものの、共用コンデンサをＡＣ及びＲＣ回路において同時に使用することができないため、エアコン運転時には廃熱利用装置を運転できず、廃熱利用装置のエネルギー回収効率の向上には依然として課題が残されている。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、廃熱利用装置のエネルギー回収効率を大幅に向上することができる内燃機関の廃熱利用装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するべく、請求項１記載の内燃機関の廃熱利用装置は、内燃機関の廃熱によって加熱された冷却水を外気の通風により冷却させるラジエータを有する冷却水回路と、冷却水によって加熱された冷媒を膨張させて駆動力を発生する膨張機、該膨張機を流通した冷媒を凝縮させる第１凝縮器を有するランキンサイクルと、熱源によって加熱された冷媒を圧縮する圧縮機、該圧縮機を流通した冷媒を凝縮させる第２凝縮器を有する冷凍サイクルとを備えた内燃機関の廃熱利用装置であって、第１及び第２凝縮器は水冷熱交換器であって、第１及び第２凝縮器を流通した水を外気の通風により冷却させる空冷熱交換器を有する水回路と、空冷熱交換器とラジエータとからなる熱交換ユニットとを備えることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明では、請求項１において、水回路は、第１及び第２凝縮器が空冷熱交換器に対してそれぞれ並列に接続されるとともに、ランキンサイクル及び冷凍サイクルにおいて要求される冷媒の凝縮能力に応じて、第１凝縮器と第２凝縮器とに水を配分して流通させる流量配分手段を有することを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、請求項１において、水回路は、第１及び第２凝縮器が空冷熱交換器に対して水の流れ方向からみて第２凝縮器、第１凝縮器の順に直列に接続されることを特徴としている。

更にまた、請求項４記載の発明では、請求項１乃至３の何れかにおいて、第１及び第２凝縮器は一体に形成されることを特徴としている。
また、請求項５記載の発明では、請求項１乃至４の何れかにおいて、熱交換ユニットは、外気の通風方向から順に、空冷熱交換器、ラジエータを重ねて構成されることを特徴としている。

更に、請求項６記載の発明では、請求項１乃至４の何れかにおいて、熱交換ユニットは、空冷熱交換器及びラジエータを外気の通風方向と略直交する方向に一体に接続して構成されることを特徴としている。
更にまた、請求項７記載の発明では、請求項６において、熱交換ユニットは、空冷熱交換器とラジエータとにおける外気の通風量がそれぞれ独立して制御される送風機を有することを特徴としている。

また、請求項８記載の発明では、請求項６または７において、熱交換ユニットは、空冷熱交換器とラジエータとにおける熱交換がそれぞれ独立して行われる熱交換部と、該各熱交換部のいずれか一方として使用される共用熱交換部とを備えることを特徴としている。
更に、請求項９記載の発明では、請求項８において、熱交換ユニットは、共用熱交換部を各熱交換部のいずれか一方として使用するべく水の流路を切り換える流路切換手段を備えることを特徴としている。

更にまた、請求項１０記載の発明では、請求項８または９において、熱交換ユニットは、共用熱交換部を複数備えることを特徴としている。

請求項１記載の本発明の内燃機関の廃熱利用装置によれば、第１及び第２凝縮器は水冷熱交換器であって、第１及び第２凝縮器を流通した水を外気の通風により冷却させる空冷熱交換器を有する水回路と、空冷熱交換器とラジエータとからなる熱交換ユニットとを備えることにより、１つの空冷熱交換器を介して第１及び第２凝縮器にてそれぞれランキンサイクル、冷凍サイクルの冷媒を同時に凝縮させることができるため、熱交換ユニットの通風抵抗を低減しつつ、廃熱利用装置のエネルギー回収効率を向上することができる。

また、請求項２記載の発明によれば、第１及び第２凝縮器が空冷熱交換器に対してそれぞれ並列に接続されるとともに、ランキンサイクル及び冷凍サイクルにおいて要求される冷媒の凝縮能力に応じて、第１凝縮器と第２凝縮器とに水を配分して流通させる流量配分手段を有する。これにより、第１及び第２凝縮器に必要に応じて必要な凝縮性能を付与することができるため、第１及び第２凝縮器における冷媒の凝縮性能、ひいては廃熱利用装置のエネルギー回収効率を更に向上することができる。

更に、請求項３記載の発明によれば、前記第１及び前記第２凝縮器が前記空冷熱交換器に対して水の流れ方向からみて第２凝縮器、第１凝縮器の順に直列に接続されることにより、水回路を循環する水が第２凝縮器、第１凝縮器の順に流入されて段階的に熱交換が行われるため、冷凍サイクルの効率を向上しつつ、廃熱利用装置のエネルギー回収効率を向上することができる。

更にまた、請求項４記載の発明によれば、第１及び第２凝縮器を一体に形成することにより、第１及び第２凝縮器の小型化、及び廃熱利用装置のスペース確保を実現しつつ、廃熱利用装置のエネルギー回収効率を向上することができる。
また、請求項５及び６記載の発明によれば、熱交換ユニットは、外気の通風方向から順に、前記空冷熱交換器、前記ラジエータを重ねて構成しても、空冷熱交換器及びラジエータを外気の通風方向と略直交する方向に一体に接続して構成しても、第１及び第２凝縮器をラジエータ手前に配置する場合に比して、熱交換ユニットの通風抵抗を低減しつつ、廃熱利用装置のエネルギー回収効率を向上することができる。

更に、請求項７記載の発明によれば、空冷熱交換器及びラジエータのそれぞれの熱負荷に適した送風量制御が可能となるため、送風機動力の浪費を防止しつつ、廃熱利用装置のエネルギー回収効率を向上することができる。
更にまた、請求項８記載の発明によれば、熱交換ユニットが空冷熱交換器とラジエータとにおける熱交換がそれぞれ独立して行われる熱交換部と、これら熱交換部の何れか一方として使用される共用熱交換部とを備えることにより、各熱交換部の熱負荷に応じて、ラジエータ及び空冷熱交換器の伝熱面積を増減させることができるため、ラジエータ及び空冷熱交換器における水の冷却性能、第１及び第２凝縮器における冷媒の凝縮性能、ひいては廃熱利用装置のエネルギー回収効率を更に向上することができる。

また、請求項９記載の発明によれば、熱交換ユニットが共用熱交換部を各熱交換部のいずれか一方として使用するべく水の流路を切り換える流路切換手段を備えることにより、各熱交換部の熱負荷に応じて、ラジエータ及び空冷熱交換器の伝熱面積を更に円滑に増減させることができるため、ラジエータ及び空冷熱交換器における水の冷却性能、第１及び第２凝縮器における冷媒の凝縮性能、ひいては廃熱利用装置のエネルギー回収効率を更に向上することができる。

更に、請求項１０記載の発明によれば、熱交換ユニットが共用熱交換部を複数備えることにより、ラジエータ及び空冷熱交換器の伝熱面積の増減幅を大きくすることができるため、ラジエータ及び空冷熱交換器における水の冷却性能、第１及び第２凝縮器における冷媒の凝縮性能、ひいては廃熱利用装置のエネルギー回収効率をより一層向上することができる。

図１は、本実施形態の内燃機関の廃熱利用装置の構成を概略的に示した模式図である。廃熱利用装置は車両に搭載され、車両のエンジン２を冷却する冷却水回路４と、エンジン２の廃熱を回収するランキンサイクル回路（ランキンサイクル）６（以下、ＲＣ回路という）と、車両の図示しない車室内の空調を行うエアコンサイクル回路（冷凍サイクル）８（以下、ＡＣ回路という）とを備えている。

冷却水回路４は、エンジン２から延設される冷却水の循環路５に、冷却水の流れ方向から順に蒸発器１０、ラジエータ１２、サーモスタット１４、水ポンプ１６が介挿されて閉回路を構成している。
蒸発器１０は、冷却水回路４の冷却水とＲＣ回路６の冷媒とを熱交換することにより、エンジン２で加熱された冷却水、すなわち温水を熱媒体としてエンジン２の廃熱をＲＣ回路６側に吸熱させて回収している。一方、蒸発器１０を通過して冷媒に吸熱された冷却水は、エンジン２を冷却することにより再び加熱された温水となる。

ラジエータ１２は、蒸発器１０と直列に配列され、蒸発器１０を通過して冷媒に吸熱された冷却水を外気との熱交換により更に冷却している。
サーモスタット１４は、冷却水温度に応じてラジエータ１２へ通水される冷却水量を制御する機械式の３方弁であって、２つ入口ポートと１つの出口ポートとを有している。２つの入口ポートには、ラジエータ１２から延設される流路５ａと、蒸発器１０とラジエータ１２との間の流路５ｂからラジエータ１２を迂回して接続されるバイパス路５ｃとがそれぞれ接続され、これにより、冷却水温度に応じてラジエータ１２へ通水される冷却水量が増減されてエンジン２の過熱や過冷却が防止される。

水ポンプ１６は、エンジン２に装着され、エンジン２の回転数に応じて駆動されて冷却水回路４に冷却水を好適に循環させる。
一方、ＲＣ回路６は、冷媒の循環路７に、冷媒の流れ方向から順に蒸発器１０、加熱器１８、膨張機２０、再生器２２、ランキンサイクルコンデンサ（第１凝縮器）２４（以下、ＲＣコンデンサという）、気液分離器２６、冷媒ポンプ２８が順に介挿されて閉回路を構成している。

加熱器１８は、エンジン４の排ガス管１９を流れる排ガスで冷媒を加熱する排ガス熱交換器であって、蒸発器１０で加熱された冷媒を更に加熱している。
膨張機２０は、蒸発器１０で加熱されて過熱蒸気の状態となった冷媒を膨張させ、回転駆動力を発生する流体機器であって、膨張機２０には、発生した回転駆動力を電力変換して廃熱利用装置の外部で利用可能とする発電機３０が機械的に連結されている。

再生器２２は、膨張機２０出口の冷媒で蒸発器１０入口の冷媒を加熱するＲＣ回路６の内部熱交換器であって、膨張機２０出口側の熱量を蒸発器１０入口側に積極的に供給することにより、ＲＣ回路６における回収エネルギーを増大させている。
ＲＣコンデンサ２４は、再生器２２を経由した冷媒を凝縮液化させる熱交換器である。
気液分離器２６は、ＲＣコンデンサ２４にて凝縮された冷媒を気液二層に分離するレシーバであり、ここで分離された液冷媒のみが冷媒ポンプ２８側に流出される。

冷媒ポンプ２８は、その駆動部に入力される信号に応じて駆動される電動ポンプであり、気液分離器２６から流出された液冷媒は冷媒ポンプ２８によって蒸発器１０側に圧送され、ＲＣ回路６を好適に循環させる。
一方、ＡＣ回路８は、冷媒の循環路９に、冷媒の流れ方向から順にエアコンサイクル蒸発器３２、圧縮機３４、エアコンサイクルコンデンサ（第２凝縮器）３６（以下、ＡＣコンデンサという）、気液分離器３８、膨張弁４０が介挿されて閉回路を構成している。

エアコンサイクル蒸発器３２は、車両の車室内の空気とＡＣ回路８の冷媒とを熱交換させる熱交換器であって、車室内の空気を熱源として冷媒を蒸発させることにより、ＡＣ回路８側に車室内の空気の熱を回収し、車室内を所望の空調温度に調整している。
圧縮機３４は、機械的に連結された動力源４２により駆動され、蒸発器３２で蒸発した冷媒を圧縮して過熱蒸気の状態としている。

ＡＣコンデンサ３６は、圧縮機３４から吐出される冷媒を凝縮液化する熱交換器であり、ＡＣコンデンサ３６で凝縮された液冷媒は気液分離器３８を経て膨張弁４０に送出され、膨張弁４０を経由して膨張された後に蒸発器３２に向けて送出される。
ここで、本実施形態では、ＲＣコンデンサ２４及びＡＣコンデンサ３６の熱交換方式を水冷式としており、廃熱利用装置は上記回路４，６，８以外に各コンデンサ２４，３６が介挿された水回路４４を更に備え、水回路４４には、各コンデンサ２４，３６において冷媒の凝縮液化に供した水を外気により冷却する空冷熱交換器４６が介挿されている。

水回路４４は、水の循環路４５に、空冷熱交換器４６に対して各コンデンサ２４，３６が並列に接続されて構成され、空冷熱交換器４６から各コンデンサ２４，３６への分岐箇所にリニアに駆動可能な３方弁（流量配分手段）４８が設けられ、また、空冷熱交換器４６の水入口に水ポンプ５０が装着されている。
また、各コンデンサ２４，３６は、流入する水の流れと冷媒の流れとが対向流をなしており、また、図示は省略するが、各コンデンサ２４，３６を一体に形成するのが好ましい。

図２には、廃熱利用装置が搭載された車両５２の前面５２ａ側のみの縦断面図が概略的に示されている。車両５２のボンネット５２ｂの下部にエンジン２が搭載され、エンジン２より前面５２ａ側には、前面５２ａ側から順に車両５２の前後方向に空冷熱交換器４６、ラジエータ１２が重ねて配置されて熱交換ユニット５３を構成し、熱交換ユニット５３には車両５２の走行に伴い走行風５４が通風され、水回路４４における水と、冷却水回路４における冷却水との熱交換が行われる。

また、図３に示される車両５２の前面５２ａ側を上方からみた透視図を参照すると、ラジエータ１２の背面側には空冷熱交換器４６及びラジエータ１２の共用のファン（送風機）５６ａ，５６ｂが配置され、ファン５６ａ，５６ｂは空冷熱交換器４６、ひいてはラジエータ１２に通風される走行風５４の通風量を制御している。

こうして構成される廃熱利用装置は、各回路６，８において要求される冷媒の凝縮能力に応じて、３方弁４８を駆動して各コンデンサ２４，３６に水を配分して流入させる流量配分制御を行っている。
具体的には、３方弁４８の駆動部は車両５２及び廃熱利用装置を制御する図示しない電子コントロールユニット（ＥＣＵ）に電気的に接続されており、ＥＣＵは、例えば冬季にＡＣ回路８を使用しない旨の選択がなされた場合、３方弁４８をＲＣコンデンサ２４側に切り換えることにより、ＲＣコンデンサ２４に水回路４４を循環する水を全量流入させる。

一方、夏季のＡＣコンデンサ３６の熱負荷増大に対応するために、ＥＣＵは、ＲＣ回路６におけるエンジン２からの廃熱回収を行わない旨の選択がなされた場合、３方弁４８をＡＣコンデンサ３６側に切り換えることにより、ＡＣコンデンサ３６に水回路４４を循環する水を全量流入させる。
更に、発電機３０での発電量が要求発電量を超えて過大となる場合には、ＥＣＵは、ＲＣコンデンサ２４に流入する水を減少させるべく、３方弁４８をＡＣコンデンサ３６側に開駆動させる。

こうして、ＥＣＵは、車両５２や廃熱利用装置の作動状況に応じて、各コンデンサ２４，３６に対する水の流量配分制御を行っている。
以上のように、本実施形態では、各コンデンサ２４，３６における冷媒の凝縮性能を向上することにより、廃熱利用装置のエネルギー回収効率を向上することができる。
具体的には、１つの空冷熱交換器４６を介して各コンデンサ２４，３６にてそれぞれの回路６，８の冷媒を同時に凝縮させることができるため、熱交換手ニット５３の通風抵抗を低減しつつ、各コンデンサ２４，３６における冷媒の凝縮性能を向上することができる。

また、ＥＣＵが各コンデンサ２４，３６に対する水の流量配分制御を行うことにより、各コンデンサ２４，３６に必要に応じて必要な凝縮性能を付与することができるため、各コンデンサ２４，３６における冷媒の凝縮性能を更に向上することができる。
更に、各コンデンサ２４，３６に流入する水の流れと冷媒の流れとが対向流をなすことにより、各コンデンサ２４，３６における熱交換効率を向上するため、各コンデンサ２４，３６における冷媒の凝縮性能をより一層向上することができる。

しかも、各コンデンサ２４，３６を同時に独立して使用しながらラジエータ１２の通風抵抗を低減することができるため、エンジン２の過熱を確実に防止することができる。
また、各コンデンサ２４，３６を一体に形成すれば、これらコンデンサ２４，３６の小型化が促進され、ひいては廃熱利用装置におけるスペース確保をも実現できる。
次に、第２実施形態について説明する。

当該第２実施形態は、上記第１実施形態の空冷熱交換器４６及びラジエータ１２を車両５２の幅方向に一体に接続した熱交換ユニット５７を構成するものであり、他は上記第１実施形態と同一の構成をなしている。
図４には本実施形態の車両５２の前面５２ａ側を上方からみた透視図が示されており、ラジエータ１２は空冷熱交換器４６に比して大きく形成され、空冷熱交換器４６及びラジエータ１２の背面にそれぞれ配置されるファン５６ａ，５６ｂはそれぞれ独立して回転数が制御されている。

また、図５はラジエータ１２及び空冷熱交換器４６のそれぞれの熱交換部１２ａ，４６ａを示した模式図であって、各熱交換部１２ａ，４６ａでは、それぞれ独立して水と外気との熱交換が行われる。
ここで、熱交換部１２ａは熱交換部４６ａに比して大きく形成されており、熱交換部１２ａと熱交換部４６ａとの間には、各熱交換部１２ａ，４６ａのいずれか一方として使用可能な共用熱交換部５８が形成されている。

共用熱交換部５８は、エンジン２から延びる循環路５を延長させることにより熱交換部１２ａに対して並列に接続されるとともに、ＲＣコンデンサ２４またはＡＣコンデンサ３６から延びる循環路４５を延長させることにより熱交換部４６ａに対して並列に接続されており、循環路５，４５のそれぞれの延長路６０，６２には、共用熱交換部５８の前後に開閉弁６４ａ，６４ｂ、開閉弁６６ａ，６６ｂがそれぞれ介挿されている。

ここで、各開閉弁（流路切換手段）６４ａ，６４ｂ，６６ａ，６６ｂはＥＣＵに電気的に接続されており、ＥＣＵは、各熱交換部１２ａ，４６ａの熱負荷に応じて、開閉弁６４ａ，６４ｂ、または開閉弁６６ａ，６６ｂを一括して開閉駆動して延長路６０，６２における水の流路を切り換えることにより、共用熱交換部５８を熱交換部１２ａ，４６ａの何れか一方として使用させる流路切換制御を行っている。

具体的には、図５の場合には、開閉弁６４ａ，６４ｂは一括して閉弁される一方、開閉弁６６ａ，６６ｂは一括して開弁されており、ラジエータ１２の熱負荷に余裕があるために共用熱交換部５８を空冷熱交換器４６の熱交換部４６ａとして使用し、図６に示されるように、空冷熱交換器４６の伝熱面積を大きくして冷却能力を高めている。
ここで、流路切換制御では、共用熱交換部５８をラジエータ１２の熱交換部１２ａとして使用した後に空冷熱交換器４６の熱交換部４６ａとして使用する場合には、例えば、エンジン２を冷却した後の冷却水が約９０℃程度であるのに対し、ＲＣコンデンサ２４またはＡＣコンデンサ３６にて凝縮された後の水は約４０℃程度であることから、開閉弁６４ａ，６４ｂを一括して閉弁し、所定の時間が経過して共用熱交換部５８に滞留している冷却水の水温が十分に低下した後に、開閉弁６６ａ，６６ｂを一括して開弁して水の流路を切り換えるのが好ましい。

更に、共用熱交換部５８を図５の場合より大きく確保したり、或いは複数の共用熱交換部５８を形成したりすることにより、図７に示されるように、ラジエータ１２及び空冷熱交換器４６、すなわち各熱交換部１２ａ，４６ａの大きさをこれらの熱負荷に応じて大幅に可変することも可能である。
このように、上記第１実施形態と同様、第２実施形態においても、各コンデンサ２４，３６における冷媒の凝縮性能を向上することにより、廃熱利用装置のエネルギー回収効率を向上することができる。

特に当該第２実施形態の場合には、ラジエータ１２及び空冷熱交換器４６における水の冷却性能、ひいては廃熱利用装置のエネルギー回収効率を向上することができる。
具体的には、ラジエータ１２と空冷熱交換器４６とのそれぞれの熱交換部１２ａ，４６ａの熱負荷に応じて、ラジエータ１２及び空冷熱交換器４６の伝熱面積を増減させることができるため、ラジエータ１２と空冷熱交換器４６とにおける水の冷却性能を向上することができる。

しかも、エンジン２の冷却に供した冷却水をその温度が低下してから空冷熱交換器４６の熱交換部４６ａにおける水の冷却に使用することができるため、ＡＣサイクル或いはＲＣサイクルの効率悪化を防止することができる。
更に、共用熱交換部５８を大きくしたり、或いは複数設けたりすることにより、ラジエータ１２及び空冷熱交換器４６の伝熱面積の増減幅を大きくすることができるため、ラジエータ１２及び空冷熱交換器４６における水の冷却性能をより一層向上することができて好ましい。

以上で本発明の第１、第２実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記各実施形態では、各コンデンサ２４，３６は空冷熱交換器４６に対して並列に接続されているが、これに限らず、図８に示されるように、各コンデンサ２４，３６を空冷熱交換器に対し、水の流れ方向からみてＡＣコンデンサ３６、ＲＣコンデンサ２４の順に直列に接続しても良い。この場合には、３方弁４８が不要になるとともに、水回路４４を循環する水がＡＣコンデンサ３６、ＲＣコンデンサ２４の順に流入されて段階的に熱交換が行われ、車両５２のユーザの快適性を優先しつつ、熱交換ユニット５３の通風抵抗を低減することができて好ましい。

また、上記各実施形態では、各コンデンサ２４，３６は車両５２におけるスペース確保の観点から、図９に示されるように循環路４５を分岐、合流させて２系統からなる水流路を形成した一体型のコンデンサ６８を形成することにより、一体に形成するのが好ましい。

本発明の第１実施形態に係る内燃機関の廃熱利用装置を概略的に示した模式図である。 図１の廃熱利用装置が搭載された車両の前面側のみを概略的に示した縦断面図である。 図２の車両の前面側のみを上方から概略的に示した透視図である。 本発明の第２実施形態に係る車両の前面側のみを上方から概略的に示した透視図である。 図４のラジエータ及び空冷熱交換器のそれぞれの熱交換部を示した模式図である。 図５の共用熱交換部を空冷熱交換器の熱交換部として使用した場合の車両の前面側のみを上方から概略的に示した透視図である。 図５の共用熱交換部を大きくするか、或いは複数形成し、空冷熱交換器の熱交換部として使用した場合の車両の前面側のみを上方から概略的に示した透視図である。 本発明の変形例に係る内燃機関の廃熱利用装置のうちの水回路のみを概略的に示した模式図である。 図８のＡＣコンデンサ及びＲＣコンデンサの一体型コンデンサを概略的に示した模式図である。

符号の説明

２ エンジン（内燃機関）
６ ランキンサイクル回路（ランキンサイクル）
８ エアコンサイクル回路（冷凍サイクル）
１２ ラジエータ
１２ａ，４６ａ 熱交換部
２０ 膨張機
２４ ランキンサイクルコンデンサ（第１凝縮器）
３４ 圧縮機
３６ エアコンサイクルコンデンサ（第２凝縮器）
４４ 水回路
４６ 空冷熱交換器
４８ ３方弁（流量配分手段）
５２ 車両
５２ａ 前面
５３，５７ 熱交換ユニット
５６ａ，５６ｂ ファン（送風機）
５８ 共用熱交換部
６４ａ，６４ｂ，６６ａ，６６ｂ 開閉弁（流路切換手段）

Claims (10)

1. 内燃機関の廃熱によって加熱された冷却水を外気の通風により冷却させるラジエータを有する冷却水回路と、
   前記冷却水によって加熱された冷媒を膨張させて駆動力を発生する膨張機、該膨張機を流通した冷媒を凝縮させる第１凝縮器を有するランキンサイクルと、
   熱源によって加熱された冷媒を圧縮する圧縮機、該圧縮機を流通した冷媒を凝縮させる第２凝縮器を有する冷凍サイクルとを備えた内燃機関の廃熱利用装置であって、
   前記第１及び前記第２凝縮器は水冷熱交換器であって、前記第１及び前記第２凝縮器を流通した水を外気の通風により冷却させる空冷熱交換器を有する水回路と、
   前記空冷熱交換器と前記ラジエータとからなる熱交換ユニットとを備えることを特徴とする内燃機関の廃熱利用装置。
2. 前記水回路は、前記第１及び前記第２凝縮器が空冷熱交換器に対してそれぞれ並列に接続されるとともに、前記ランキンサイクル及び前記冷凍サイクルにおいて要求される冷媒の凝縮能力に応じて、前記第１凝縮器と前記第２凝縮器とに水を配分して流通させる流量配分手段を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の廃熱利用装置。
3. 前記水回路は、前記第１及び前記第２凝縮器が前記空冷熱交換器に対して水の流れ方向からみて前記第２凝縮器、前記第１凝縮器の順に直列に接続されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の廃熱利用装置。
4. 前記第１及び前記第２凝縮器は一体に形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の内燃機関の廃熱利用装置。
5. 前記熱交換ユニットは、外気の通風方向から順に、前記空冷熱交換器、前記ラジエータを重ねて構成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の内燃機関の廃熱利用装置。
6. 前記熱交換ユニットは、前記空冷熱交換器及び前記ラジエータを外気の通風方向と略直交する方向に一体に接続して構成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の内燃機関の廃熱利用装置。
7. 前記熱交換ユニットは、前記空冷熱交換器と前記ラジエータとにおける外気の通風量がそれぞれ独立して制御される送風機を有することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の廃熱利用装置。
8. 前記熱交換ユニットは、前記空冷熱交換器と前記ラジエータとにおける熱交換がそれぞれ独立して行われる熱交換部と、該各熱交換部のいずれか一方として使用される共用熱交換部とを備えることを特徴とする請求項６または７に記載の内燃機関の廃熱利用装置。
9. 前記熱交換ユニットは、前記共用熱交換部を前記各熱交換部のいずれか一方として使用するべく水の流路を切り換える流路切換手段を備えることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の廃熱利用装置。
10. 前記熱交換ユニットは、前記共用熱交換部を複数備えることを特徴とする請求項８または９に記載の内燃機関の廃熱利用装置。

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