朗肯循環(huán)的制作方法
【專利摘要】朗肯循環(huán)包含：廢熱回收器，其使從發(fā)動機排出的冷卻水和從發(fā)動機排出的排氣進行熱交換；熱交換器，其具有蒸發(fā)器和過熱器，其中，蒸發(fā)器中流過從發(fā)動機排出的冷卻水而將發(fā)動機的廢熱回收至冷媒，過熱器中流過從廢熱回收器排出的冷卻水而將發(fā)動機的廢熱回收至冷媒；膨脹機，其使用熱交換器排出的冷媒而產(chǎn)生動力；冷凝器，其使膨脹機排出的冷媒凝結(jié)；以及冷媒泵，其由膨脹機驅(qū)動，將從冷凝器排出的冷媒供給至熱交換器，過熱器排出的冷卻水與蒸發(fā)器排出的冷卻水合流而返回至發(fā)動機。
【專利說明】朗肯循環(huán)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種朗肯循環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002]在日本專利廳2010年發(fā)行的JP2010 — 77964A的朗肯循環(huán)中，包含有:蒸發(fā)器，其利用發(fā)動機出口的冷卻水使冷媒蒸發(fā)；廢熱回收器，其利用排氣對發(fā)動機出口的冷卻水進行加熱；以及過熱器，其利用廢熱回收器出口的冷卻水使氣體冷媒過熱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]JP2010 - 77964A的朗肯循環(huán)，由于是過熱器出口的冷卻水返回至廢熱回收器的入口的結(jié)構(gòu)，因此，廢熱回收器的入口和廢熱回收器的出口的壓力差小。其結(jié)果，流向廢熱回收器的冷卻水流量少。
[0004]本發(fā)明就是著眼于上述當(dāng)前的問題點而提出的。本發(fā)明的目的在于提供一種能夠使足夠的冷卻水流量流向廢熱回收器的朗肯循環(huán)。
[0005]本發(fā)明的某個方式的朗肯循環(huán)包含:廢熱回收器，其使從發(fā)動機排出的冷卻水和從發(fā)動機排出的排氣進行熱交換；熱交換器，其具有蒸發(fā)器和過熱器，該蒸發(fā)器中流過從發(fā)動機排出的冷卻水而將發(fā)動機的廢熱回收至冷媒，該過熱器中流過從廢熱回收器排出的冷卻水而將發(fā)動機的廢熱回收至冷媒；膨脹機，其使用從熱交換器排出的冷媒而產(chǎn)生動力；冷凝器，其使膨脹機排出的冷媒凝結(jié)；以及冷媒泵，其由膨脹機驅(qū)動，將從冷凝器排出的冷媒供給至熱交換器。并且，過熱器排出的冷卻水與蒸發(fā)器排出的冷卻水合流而返回至發(fā)動機。
[0006]下面，對本發(fā)明的實施方式、本發(fā)明的優(yōu)點，以及附圖進行詳細說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是表示本發(fā)明的實施方式的朗肯循環(huán)的系統(tǒng)整體的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0008]圖2A是將泵及膨脹機一體化的膨脹機泵的概略剖視圖。
[0009]圖2B是冷媒泵的概略剖視圖。
[0010]圖2C是膨脹機的概略剖視圖。
[0011]圖3是表示冷媒類閥的功能的概略圖。
[0012]圖4是混合動力車輛的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖5是發(fā)動機的概略斜視圖。
[0014]圖6是從下方觀察發(fā)動機的概略圖。
[0015]圖7A是朗肯循環(huán)運轉(zhuǎn)區(qū)域的特性圖。
[0016]圖7B是朗肯循環(huán)運轉(zhuǎn)區(qū)域的特性圖。
[0017]圖8是表示在利用膨脹機扭矩輔助發(fā)動機輸出軸的旋轉(zhuǎn)的過程中，混合動力車輛進行加速時的情況的時序圖。[0018]圖9是表示從朗肯循環(huán)運轉(zhuǎn)停止開始的再起動的情況的時序圖。
[0019]圖10是表示與圖1不同的結(jié)構(gòu)的實施方式的朗肯循環(huán)的系統(tǒng)整體的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖11表示流過冷卻水的各個位置的冷卻水壓力的特性圖。
[0021]圖12是表示車輛的框架及發(fā)動機的概略俯視圖。
【具體實施方式】
[0022]圖1是表示本發(fā)明的實施方式的朗肯循環(huán)的系統(tǒng)整體的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖1的朗肯循環(huán)31及制冷循環(huán)51共用冷媒及冷凝器38。將朗肯循環(huán)31及制冷循環(huán)51組合而成的循環(huán)在下面表示為組合循環(huán)30。組合循環(huán)30是指在朗肯循環(huán)31和制冷循環(huán)51的冷媒循環(huán)的通路及設(shè)在其中途的泵、膨脹機、冷凝器等結(jié)構(gòu)要素的基礎(chǔ)上，還包含冷卻水和排氣的通路等的系統(tǒng)整體。
[0024]圖4是搭載組合循環(huán)30的混合動力車輛I的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0025]在混合動力車輛I中，發(fā)動機2、電動發(fā)電機81、自動變速器82串聯(lián)連結(jié)。自動變速器82的輸出經(jīng)由傳動軸83、差動齒輪84而傳遞至驅(qū)動輪85。在發(fā)動機2和電動發(fā)電機81之間設(shè)有第I驅(qū)動軸離合器86。另外，在自動變速器82中設(shè)有第2驅(qū)動軸離合器87。該第2驅(qū)動軸離合器87是自動變速器82的摩擦接合要素中的一個。
[0026]第I驅(qū)動軸離合器86及第2驅(qū)動軸離合器87利用與混合動力車輛的運轉(zhuǎn)條件相對應(yīng)的發(fā)動機控制器71的指令而控制接合/斷開(連接狀態(tài))?；旌蟿恿囕vI如圖7B所示，在處于發(fā)動機2的效率差的EV行駛區(qū)域中時，停止發(fā)動機2，斷開第I驅(qū)動軸離合器86而連接第2驅(qū)動軸離合器87，僅通過電動發(fā)電機81的驅(qū)動力行駛。
[0027]在發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升而進入朗肯循環(huán)運轉(zhuǎn)區(qū)域中后，使發(fā)動機2運轉(zhuǎn)并使朗肯循環(huán)31 (在后面進行敘述)運轉(zhuǎn)。
[0028]如圖1所示，發(fā)動機2的排氣通路3包含:排氣歧管4、排氣管5、旁通排氣管6。排氣管5與排氣歧管4的集合部連接。旁通排氣管6從排氣管5的中途暫時分支并再次合流。在繞過旁通排氣管6的區(qū)間的排氣管5上，具有廢熱回收器22。廢熱回收器22進行排氣和冷卻水的熱交換。由廢熱回收器22和旁通排氣管6 —體化而成的單元稱為廢熱回收單元23。如圖6所示，廢熱回收單元23配置在地板催化劑88和輔助消音器89之間。
[0029]下面，基于圖1，對發(fā)動機冷卻水通路進行說明。發(fā)動機冷卻水通路包含通過散熱器11的冷卻水通路13、和繞過散熱器11的旁通冷卻水通路14。旁通冷卻水通路14包含第I旁通冷卻水通路24和第2旁通冷卻水通路25。第I旁通冷卻水通路24從冷卻水通路13分支而與后述的熱交換器36直接連接。第2旁通冷卻水通路25從冷卻水通路13分支，經(jīng)由廢熱回收器22后與熱交換器36連接。
[0030]下面，基于圖1，對發(fā)動機冷卻水的流動進行說明。發(fā)動機2排出的冷卻水為80至90°C的程度。冷卻水分別流向冷卻水通路13和旁通冷卻水通路14。然后,2個流路在恒溫閥15中再次合流。恒溫閥15是對應(yīng)于冷卻水溫度而控制供給至散熱器11的冷卻水流量的三位閥。恒溫閥15是在形成2個入口端口(入口端口 15b、入口端口 15c)及I個出口端口 15d的殼體中內(nèi)置閥主體15a的構(gòu)造。入口端口 15b與冷卻水通路13連接。入口端口15c與旁通冷卻水通路14連接。恒溫閥15對應(yīng)于冷卻水溫度而使供給至散熱器11的冷卻水流量增減。上述恒溫閥15確定在冷卻水通路13及旁通冷卻水通路14中流動的冷卻水流量的分配。其結(jié)果，確保適當(dāng)?shù)睦鋮s水溫度。在恒溫閥15中合流的冷卻水經(jīng)由冷卻水泵16返回發(fā)動機2。冷卻水泵16由發(fā)動機2驅(qū)動。冷卻水泵16的轉(zhuǎn)速與發(fā)動機轉(zhuǎn)速同步。在冷卻水溫度高的情況下，恒溫閥15增大冷卻水通路13側(cè)的閥開度，相對地增加通過散熱器11的冷卻水量。另外，在冷卻水溫度低的情況下，恒溫閥15減小冷卻水通路13側(cè)的閥開度，相對地減少通過散熱器11的冷卻水量。在發(fā)動機2的暖機前等冷卻水溫度特別低的情況下，恒溫閥15完全關(guān)閉冷卻水通路13。其結(jié)果，冷卻水完全繞過散熱器11，冷卻水全部流向旁通冷卻水通路14。
[0031]此外，恒溫閥15構(gòu)成為旁通冷卻水通路14側(cè)不完全關(guān)閉。因此，即使流過散熱器11的冷卻水流量增多，流過旁通冷卻水通路14的冷卻水的流動也不會完全停止。
[0032]下面，對熱交換器36進行說明。熱交換器36進行朗肯循環(huán)31的冷媒和冷卻水的熱交換。該熱交換器36是將蒸發(fā)器和過熱器組合而成的。即，在熱交換器36中，冷卻水通路36a及冷卻水通路36b大致成為一列，且與朗肯循環(huán)31的冷媒通路36c相鄰地設(shè)置。由于形成上述結(jié)構(gòu)，因此，冷媒和冷卻水能夠進行熱交換。另外，冷卻水通路36a及冷卻水通路36b以及冷媒通路36c構(gòu)成為，使朗肯循環(huán)31的冷媒和冷卻水流動方向彼此成為逆向。
[0033]詳細地說，對朗肯循環(huán)31的冷媒來說位于上游側(cè)(圖1的左偵D的冷卻水通路36a安裝在第I旁通冷卻水通路24中。向由冷卻水通路36a及與冷卻水通路36a相鄰的冷媒通路部分構(gòu)成的熱交換器左側(cè)部分中導(dǎo)入從發(fā)動機2排出的冷卻水。該部分是對流過冷媒通路36c的冷媒進行加熱的加熱器。
[0034]向?qū)士涎h(huán)31的冷媒來說位于下游(圖1的右側(cè))側(cè)的冷卻水通路36b中，經(jīng)由第2旁通冷卻水通路25導(dǎo)入經(jīng)過廢熱回收器22后的冷卻水。向由冷卻水通路36b及與該冷卻水通路36b相鄰的冷媒通路部分構(gòu)成的熱交換器右側(cè)部分(對朗肯循環(huán)31的冷媒來說為下游側(cè))導(dǎo)入從發(fā)動機2排出并被排氣加熱后的冷卻水。該部分是使流過冷媒通路36c的冷媒過熱的過熱器。
[0035]廢熱回收器22的冷卻水通路22a與排氣管5相鄰地設(shè)置。從發(fā)動機2排出并導(dǎo)入至廢熱回收器22的冷卻水通路22a的冷卻水，利用高溫的排氣加熱至例如110至115度左右。此外，冷卻水通路22a構(gòu)成為，使排氣和冷卻水彼此逆向地流動。
[0036]在第2旁通冷卻水通路25中安裝有控制閥26。另外，在發(fā)動機2的出口設(shè)有冷卻水溫度傳感器74。如果冷卻水溫度傳感器74的檢測溫度大于規(guī)定值，則減少控制閥26的開度，以使得發(fā)動機水溫不會超過用于確保不發(fā)生例如發(fā)動機的效率惡化或爆震的容許溫度(例如100度)。如果發(fā)動機水溫接近容許溫度，則減少通過廢熱回收器22的冷卻水量，因此，可靠地防止發(fā)動機水溫超過容許溫度。
[0037]另一方面，因減少第2旁通冷卻水通路25的流量，利用廢熱回收器22而上升的冷卻水溫度過度升高而會導(dǎo)致冷卻水蒸發(fā)(沸騰)，因此熱交換器36的效率下降。另外，冷卻水通路內(nèi)的冷卻水的流動性變差，可能導(dǎo)致溫度過度上升。為了避免上述情況，在旁通排氣管6的分支部上設(shè)有恒溫閥7，其控制排氣回收器22的排氣通過量和旁通排氣管6的排氣通過量。恒溫閥7的閥開度基于廢熱回收器22排出的冷卻水溫度進行調(diào)節(jié)，以使得廢熱回收器22排出的冷卻水溫度不會超過規(guī)定的溫度(例如沸騰溫度120度)。
[0038]熱交換器36、恒溫閥7和廢熱回收器22作為廢熱回收單元23而一體化，配置在車寬方向大致中央的地板下的排氣管中途。恒溫閥7可以是使用雙金屬片等較簡單的感溫閥。另外，恒溫閥7也可以是利用被輸入了溫度傳感器的輸出的控制器進行控制的控制閥。由于利用恒溫閥7對從排氣向冷卻水的熱交換量的調(diào)節(jié)伴隨有較大的延遲，因此，很難通過單獨調(diào)節(jié)恒溫閥7而使得發(fā)動機水溫不超過容許溫度。然而，由于基于發(fā)動機水溫(出口溫度)而控制第2旁通冷卻水通路25的控制閥26，因此，迅速地減少熱回收量，能夠可靠地防止發(fā)動機水溫超過容許溫度。另外，如果處于發(fā)動機水溫至容許溫度為止具有富余的狀態(tài)，則直至廢熱回收器22排出的冷卻水溫度成為超過發(fā)動機水溫的容許溫度的高溫(例如110至115度)為止進行熱交換，從而能夠增加廢熱回收量。冷卻水通路36b排出的冷卻水經(jīng)由第2旁通冷卻水通路25而與第I旁通冷卻水通路24合流。
[0039]如果冷卻水的溫度足夠低，則減小冷卻水通路13側(cè)的閥開度，通過散熱器11的冷卻水量相對地減少。冷卻水的溫度足夠低，認為例如是朗肯循環(huán)31的冷媒的溫度低，與該冷媒進行了熱交換。如果冷卻水溫度變高，則增加冷卻水通路13側(cè)的閥開度，通過散熱器11的冷卻水量相對地增加。冷卻水溫度變高考慮是朗肯循環(huán)31沒有運轉(zhuǎn)的情況?；谏鲜龊銣亻y15的動作，發(fā)動機2的冷卻水溫度保持為適當(dāng)?shù)臏囟?，熱量向朗肯循環(huán)31適當(dāng)?shù)毓┙o(回收)。
[0040]下面，對組合循環(huán)30進行說明。組合循環(huán)30如上所述，是將朗肯循環(huán)31及制冷循環(huán)51組合而成的。下面，首先對作為基礎(chǔ)的朗肯循環(huán)31進行說明，然后再說明制冷循環(huán)51。
[0041]朗肯循環(huán)31是經(jīng)由發(fā)動機2的冷卻水將發(fā)動機2的廢熱回收至冷媒，并將回收的廢熱作為動力而進行再生的系統(tǒng)。朗肯循環(huán)31具有:冷媒泵32、作為過熱器的熱交換器36、膨脹機37以及冷凝器(CondenSer)38。上述各結(jié)構(gòu)要素通過冷媒(R134a等)所循環(huán)的冷媒通路41至44連接。
[0042]冷媒泵32的軸與膨脹機37的輸出軸同軸地連結(jié)配置(參照圖2A)。冷媒泵32軸及膨脹機37的輸出軸與發(fā)動機2的輸出軸平行配置。在設(shè)置于冷媒泵32的軸的前端處的泵帶輪33和曲軸帶輪2a之間架設(shè)傳動帶34 (參照圖1)。即，由于形成上述結(jié)構(gòu)，因此，膨脹機37產(chǎn)生的輸出(動力)驅(qū)動冷媒泵32，并且，驅(qū)動發(fā)動機2的輸出軸(曲軸)。此外，本實施方式的冷媒泵32如圖2B所示，為齒輪式的泵。膨脹機37如圖2C所示，為渦旋式的膨脹機。
[0043]另外，在泵帶輪33和冷媒泵32之間設(shè)有電磁式的離合器(下面將該離合器稱為“膨脹機離合器”)35。由于形成上述結(jié)構(gòu)，因此，冷媒泵32及膨脹機37能夠與發(fā)動機2連接/斷開(參照圖2A)。如果在膨脹機37產(chǎn)生的輸出超過冷媒泵32的驅(qū)動力及旋轉(zhuǎn)體所具有的摩擦力而具有剩余輸出的情況下(預(yù)測膨脹機扭矩為正的情況下)，連接膨脹機離合器35，則能夠利用膨脹機37的剩余動力對發(fā)動機輸出軸的旋轉(zhuǎn)進行輔助。如上所述，使用通過廢熱回收得到的能量輔助發(fā)動機輸出軸的旋轉(zhuǎn)，由此，能夠改善燃油消耗。另外，用于驅(qū)動使冷媒循環(huán)的冷媒泵32的能量也能夠由回收的廢熱提供。
[0044]經(jīng)由冷媒通路41將來自冷媒泵32的冷媒供給至熱交換器36。熱交換器36是在發(fā)動機2的冷卻水和冷媒之間進行熱交換，使冷媒汽化并過熱的熱交換器。
[0045]經(jīng)由冷媒通路42將來自熱交換器36的冷媒供給至膨脹機37。膨脹機37是通過使汽化并過熱的冷媒膨脹而將熱量變換為旋轉(zhuǎn)能量的蒸汽渦輪機。由膨脹機37回收的動力驅(qū)動冷媒泵32，并經(jīng)由傳動帶傳動機構(gòu)傳遞至發(fā)動機2，輔助發(fā)動機2的旋轉(zhuǎn)。[0046]經(jīng)由冷媒通路43將來自膨脹機37的冷媒供給至冷凝器38。冷凝器38是在外部空氣和冷媒之間進行熱交換，使冷媒冷卻并液化的熱交換器。冷凝器38與散熱器11并列配置，利用散熱器風(fēng)扇12進行冷卻。
[0047]通過冷凝器38液化后的冷媒經(jīng)由冷媒通路44返回冷媒泵32。返回至冷媒泵32的冷媒通過冷媒泵32再次輸送至熱交換器36，并在朗肯循環(huán)31的各結(jié)構(gòu)要素中進行循環(huán)。
[0048]下面，對制冷循環(huán)51進行說明。制冷循環(huán)51由于共用在朗肯循環(huán)31中循環(huán)的冷媒，因此，與朗肯循環(huán)31進行組合，制冷循環(huán)51的結(jié)構(gòu)本身簡單。制冷循環(huán)51具有:壓縮機(Compressor) 52、冷凝器 38、蒸發(fā)器(Evaporator) 55。
[0049]壓縮機52是將制冷循環(huán)51的冷媒壓縮成高溫高壓的流體機械。壓縮機52由發(fā)動機2進行驅(qū)動。如圖4所示,壓縮機帶輪53固定在壓縮機52的驅(qū)動軸上。在該壓縮機帶輪53和曲軸帶輪2a上架設(shè)有傳動帶34。發(fā)動機2的驅(qū)動力經(jīng)由該傳動帶34傳遞至壓縮機帶輪53，壓縮機52被驅(qū)動。另外，在壓縮機帶輪53和壓縮機52之間設(shè)有電磁式的離合器(下面將該離合器稱為“壓縮機離合器”。)54。由于形成為上述結(jié)構(gòu)，因此，壓縮機52和壓縮機帶輪53能夠接合/斷開。
[0050]返回圖1，來自壓縮機52的冷媒經(jīng)由冷媒通路56與冷媒通路43合流后，供給至冷凝器38。冷凝器38是通過與外部空氣進行熱交換而使冷媒冷凝并液化的熱交換器。來自冷凝器38的液狀的冷媒，經(jīng)由從冷媒通路44分支的冷媒通路57供給至蒸發(fā)器(Evaporator)55。蒸發(fā)器55與加熱芯相同地，配置在空調(diào)單元的殼體內(nèi)。蒸發(fā)器55是使來自冷凝器38的液態(tài)冷媒蒸發(fā)，利用此時的蒸發(fā)潛熱對來自送風(fēng)機的空調(diào)空氣進行冷卻的熱交換器。
[0051]利用蒸發(fā)器55蒸發(fā)后的冷媒經(jīng)由冷媒通路58返回壓縮機52。此外，利用蒸發(fā)器55冷卻后的空調(diào)空氣和利用加熱芯加熱后的空調(diào)空氣，對應(yīng)于空氣混合風(fēng)門的開度而變更混合比率，調(diào)整成乘員所設(shè)定的溫度。
[0052]組合循環(huán)30如上所述，由朗肯循環(huán)31和制冷循環(huán)51構(gòu)成。在組合循環(huán)30中，為了對在循環(huán)內(nèi)流動的冷媒進行控制，在中途適當(dāng)?shù)卦O(shè)置各種閥。例如，為了對在朗肯循環(huán)31中循環(huán)的冷媒進行控制，在將制冷循環(huán)分支點45和冷媒泵32連接的冷媒通路44中設(shè)置泵上游閥61，并且，在將熱交換器36和膨脹機37連接的冷媒通路42中設(shè)置膨脹機上游閥62。另外，在將冷媒泵32和熱交換器36連接的冷媒通路41中設(shè)有止回閥63，其用于防止冷媒從熱交換器36向冷媒泵32逆流。在將膨脹機37和制冷循環(huán)合流點46連接的冷媒通路43中也設(shè)有止回閥64，其用于防止冷媒從制冷循環(huán)合流點46向膨脹機37逆流。另外，設(shè)有膨脹機旁通通路65，其從膨脹機上游閥62上游繞過膨脹機37而在止回閥64上游處合流，在該膨脹機旁通通路65中設(shè)有旁通閥66。并且，在繞過旁通閥66的通路67中設(shè)有壓力調(diào)整閥68。在制冷循環(huán)51側(cè)，在將制冷循環(huán)分支點45和蒸發(fā)器55連接的冷媒通路57中設(shè)有空調(diào)膨脹閥69。
[0053]泵上游閥61、膨脹機上游閥62、旁通閥66、空調(diào)膨脹閥69均是電磁式的開閉閥。由壓力傳感器72檢測出的膨脹機上游壓力的信號、由壓力傳感器73檢測出的冷凝器38的出口的冷媒壓力Pd的信號、膨脹機37的轉(zhuǎn)速信號等，輸入至發(fā)動機控制器71。在發(fā)動機控制器71中，對應(yīng)于規(guī)定的運轉(zhuǎn)條件，基于上述各輸入信號，對制冷循環(huán)51的壓縮機52、散熱器風(fēng)扇12進行控制，并且，控制泵上游閥61、膨脹機上游閥62、旁通閥66、空調(diào)膨脹閥69的開閉。[0054]例如，基于由壓力傳感器72檢測出的膨脹機上游側(cè)壓力及膨脹機旋轉(zhuǎn)速度，預(yù)測膨脹機扭矩(再生動力)，在預(yù)測膨脹機扭矩為正時(能夠輔助發(fā)動機輸出軸的旋轉(zhuǎn)時)，將膨脹機離合器35接合，在預(yù)測膨脹機扭矩為零或負時，斷開膨脹機離合器35?；趥鞲衅鳈z測壓力和膨脹機轉(zhuǎn)速的預(yù)測，與基于排氣溫度的預(yù)測相比精度高。因此，能夠?qū)?yīng)于膨脹機扭矩的產(chǎn)生狀況，適當(dāng)?shù)剡M行膨脹機離合器35的接合.斷開(詳細內(nèi)容參照JP2010 -190185A)。
[0055]上述4個開閉閥(泵上游閥61、膨脹機上游閥62、旁通閥66、空調(diào)膨脹閥69 )及2個止回閥(止回閥63、止回閥64)是冷媒類閥。在圖3中重新示出上述冷媒類閥的功能。
[0056]泵上游閥61在與制冷循環(huán)51相比冷媒容易向朗肯循環(huán)31集中的規(guī)定條件下關(guān)閉，防止冷媒(包含潤滑成分)向朗肯循環(huán)31的集中。泵上游閥61如后述所示，與膨脹機37下游的止回閥64協(xié)同動作而使朗肯循環(huán)31的回路閉塞。膨脹機上游閥62在來自熱交換器36的冷媒壓力為相對較低的情況下，能夠?qū)⒗涿酵?2斷開，將來自熱交換器36的冷媒保持為高壓。由此，在不能得到足夠的膨脹機扭矩的情況下，也促進冷媒的加熱，能夠縮短例如直至朗肯循環(huán)31再起動為止的時間、即能夠?qū)嶋H地進行再生為止的時間。旁通閥66在朗肯循環(huán)31的起動時等、在朗肯循環(huán)31側(cè)存在的冷媒量不充分時等，使其開閥，從而在繞過膨脹機37而使冷媒泵32能夠進行動作，縮短朗肯循環(huán)31的起動時間。如果通過繞過膨脹機37后而使冷媒泵32動作，使冷凝器38的出口或者冷媒泵32的入口的冷媒溫度，成為與考慮了該部位的壓力而得到的沸點相比低大于或等于規(guī)定溫度差(過冷溫度SC)的狀態(tài)，則成為能夠向朗肯循環(huán)31中供給充分的液體冷媒的狀態(tài)。
[0057]熱交換器36上游的止回閥63與旁通閥66、壓力調(diào)整閥68、膨脹機上游閥62協(xié)同動作而將供給至膨脹機37的冷媒保持為高壓。在朗肯循環(huán)31的再生效率較低的條件下，停止朗肯循環(huán)的運轉(zhuǎn)，通過將熱交換器的前后區(qū)間閉塞，從而使停止中的冷媒壓力上升，能夠利用高壓冷媒使朗肯循環(huán)迅速地再起動。壓力調(diào)整閥68在供給至膨脹機37的冷媒的壓力過高的情況下打開，具有使壓力過高的冷媒外泄的安全閥的作用。
[0058]膨脹機37下游的止回閥64與上述的泵上游閥61協(xié)同動作而防止冷媒向朗肯循環(huán)31集中?；旌蟿恿囕vI的運轉(zhuǎn)剛開始后，如果發(fā)動機2未暖機，則朗肯循環(huán)31比制冷循環(huán)51溫度低，有時冷媒會向朗肯循環(huán)31側(cè)集中。向朗肯循環(huán)31側(cè)集中的概率不是很高。然而，例如對于在夏天車輛運轉(zhuǎn)剛開始后，想盡快使車內(nèi)冷卻的情況，此時優(yōu)先要求冷氣設(shè)備能力。在上述情況下，即使冷媒稍微集中也希望消除該情況，以確保制冷循環(huán)51的冷媒。因此，為了防止冷媒向朗肯循環(huán)31側(cè)集中而設(shè)置止回閥64。
[0059]壓縮機52并不是在驅(qū)動停止時冷媒能夠自由通過的構(gòu)造。壓縮機52與空調(diào)膨脹閥69協(xié)同動作而能夠防止冷媒向制冷循環(huán)51的集中。對其進行說明。在制冷循環(huán)51停止時，冷媒會從穩(wěn)定運轉(zhuǎn)中的溫度較高的朗肯循環(huán)31側(cè)向制冷循環(huán)51側(cè)移動，在朗肯循環(huán)31中進行循環(huán)的冷媒有時會不足。在制冷循環(huán)51中，冷卻設(shè)備剛停止后，蒸發(fā)器55的溫度變低，在容積較大且溫度較低的蒸發(fā)器55中易于積存冷媒。在此情況下，通過停止壓縮機52的驅(qū)動而切斷冷媒從冷凝器38向蒸發(fā)器55的流動，并且關(guān)閉空調(diào)膨脹閥69，從而防止冷媒向制冷循環(huán)51的集中。
[0060]下面，圖5是表示發(fā)動機2整體組件的發(fā)動機2的概略斜視圖。圖5的特征是熱交換器36配置在排氣歧管4的鉛直上方。通過將熱交換器36配置在排氣歧管4的鉛直上方的空間中，使朗肯循環(huán)31向發(fā)動機2上的搭載性提高。另外，在發(fā)動機2上設(shè)有張緊輪8。
[0061]下面，參照圖7A以及圖7B，對朗肯循環(huán)31的基本的運轉(zhuǎn)方法進行說明。
[0062]首先，圖7A以及圖7B是朗肯循環(huán)31的運轉(zhuǎn)區(qū)域圖。圖7A的橫軸為外部氣溫，縱軸為發(fā)動機水溫(冷卻水溫度)。圖7B的橫軸為發(fā)動機轉(zhuǎn)速，縱軸為發(fā)動機扭矩(發(fā)動機負載)。
[0063]在圖7A以及圖7B這兩者的條件被滿足的情況下，朗肯循環(huán)31進行運轉(zhuǎn)。在圖7A中，在優(yōu)先進行發(fā)動機2的暖機的低水溫側(cè)的區(qū)域、和壓縮機52的負載增大的高外部氣溫側(cè)的區(qū)域中，停止朗肯循環(huán)31。在排氣溫度低且回收效率較差的暖機時，通過不運轉(zhuǎn)朗肯循環(huán)31而使冷卻水溫度迅速地上升。在要求較高的致冷能力的高外部溫度時停止朗肯循環(huán)31，從而向制冷循環(huán)51提供足夠的冷媒和冷凝器38的冷卻能力。在圖7B中，由于是混合動力車輛1，因此，在EV行駛區(qū)域和膨脹機37的摩擦增大的高轉(zhuǎn)速側(cè)的區(qū)域中，停止朗肯循環(huán)31。由于膨脹機37難以成為在全部的旋轉(zhuǎn)速度下摩擦較小且具有高效率的構(gòu)造，因此，在圖7B的情況下，膨脹機37構(gòu)成(膨脹機37的各部分的規(guī)格等設(shè)定)為，在運轉(zhuǎn)頻度較高的發(fā)動機轉(zhuǎn)速區(qū)域中，摩擦變小且具有高效率。
[0064]圖8是示意地表示在利用膨脹機扭矩輔助發(fā)動機輸出軸的旋轉(zhuǎn)的過程中，混合動力車輛I進行加速時的情況的時序圖。此外，在圖8的右側(cè)，將此時膨脹機37的運轉(zhuǎn)狀態(tài)變遷的情況在膨脹機扭矩對應(yīng)圖上顯示。在膨脹機扭矩對應(yīng)圖的利用等高線隔開的范圍中，膨脹機轉(zhuǎn)速低且膨脹機上游壓力高的部分(左上)具有膨脹機扭矩變得最大的傾向。膨脹機轉(zhuǎn)速高且膨脹機上游壓力越低(越向右下進入)，越具有膨脹機扭矩變小的傾向。特別是關(guān)于斜線部的范圍，在驅(qū)動冷媒泵的前提下膨脹機扭矩變?yōu)樨撝?，是相對于發(fā)動機成為負載的區(qū)域。
[0065]直至駕駛者踏入加速器踏板的tl為止，持續(xù)勻速行駛，膨脹機37產(chǎn)生正的扭矩，利用膨脹機扭矩輔助發(fā)動機輸出軸的旋轉(zhuǎn)。
[0066]在tl及其以后，膨脹機37的轉(zhuǎn)速即冷媒泵32的轉(zhuǎn)速與發(fā)動機轉(zhuǎn)速成正比地上升，另一方面，排氣溫度或冷卻水溫度的上升相對于發(fā)動機轉(zhuǎn)速的上升存在延遲。因此，相對于通過冷媒泵32的轉(zhuǎn)速的上升而增大的冷媒量，可回收的熱量的比例下降。
[0067]因此，隨著膨脹機轉(zhuǎn)速上升，膨脹機上游的冷媒壓力下降，膨脹機扭矩下降。
[0068]如果由于該膨脹機扭矩的下降而無法得到足夠的膨脹機扭矩(例如在零附近的t2的定時)，則將膨脹機上游閥62從打開狀態(tài)切換為關(guān)閉狀態(tài)，以避免再生效率的惡化。即，避免隨著膨脹機扭矩的下降，膨脹機37反而被發(fā)動機2牽引的現(xiàn)象。
[0069]在將膨脹機上游閥62從打開狀態(tài)切換為關(guān)閉狀態(tài)后，在t3的定時，膨脹機離合器35從連接(接合)切換為切斷(斷開)。通過使該膨脹機離合器35的切斷時期與將膨脹機上游閥62從打開狀態(tài)切換為關(guān)閉狀態(tài)的時期相比具有少許延遲，從而使膨脹機上游的冷媒壓力充分下降。由此，防止在膨脹機離合器35斷開時，膨脹機37過度旋轉(zhuǎn)。另外，通過利用冷媒泵32將大量的冷媒供給至熱交換器36內(nèi)，即使在朗肯循環(huán)31停止中，也能夠有效地加熱冷媒，從而能夠順利地重新開始朗肯循環(huán)31。
[0070]在t3及其以后，通過發(fā)動機2的散熱量的上升，膨脹機上游壓力再次上升。在t4的定時，膨脹機上游閥62從關(guān)閉狀態(tài)切換為打開狀態(tài)，冷媒重新開始向膨脹機37供給。另夕卜，在t4，膨脹機離合器35再次連接。通過該膨脹機離合器35的再次連接，重新開始利用膨脹機扭矩輔助發(fā)動機輸出軸的旋轉(zhuǎn)。
[0071]圖9是在關(guān)閉膨脹機上游閥62并切斷膨脹機離合器35的狀態(tài)下，從朗肯循環(huán)的運轉(zhuǎn)停止開始，示意地示出以與圖8 (t4的控制)不同的方式進行朗肯循環(huán)31的再起動的情況的時序圖。
[0072]在til的定時，駕駛者踏入加速器踏板而增大加速器開度。在tll，朗肯循環(huán)31的運轉(zhuǎn)處于停止。因此，膨脹機扭矩維持為零。
[0073]伴隨從tll開始的發(fā)動機轉(zhuǎn)速的上升，發(fā)動機2的散熱量增大，通過該散熱量的增大，使得流入至熱交換器36的冷卻水溫度變高，熱交換器36內(nèi)的冷媒的溫度上升。由于膨脹機上游閥62關(guān)閉，因此，通過該熱交換器36使得冷媒溫度上升，由此，膨脹機上游閥62的上游的冷媒壓力即膨脹機上游壓力逐漸上升(tll至tl2)。
[0074]通過該運轉(zhuǎn)狀態(tài)的變化，從朗肯循環(huán)非運轉(zhuǎn)區(qū)域切換至朗肯循環(huán)運轉(zhuǎn)區(qū)域。在沒有膨脹機上游閥62而進入朗肯循環(huán)運轉(zhuǎn)區(qū)域時，立即將膨脹機離合器35從切斷狀態(tài)切換為連接狀態(tài)而將膨脹機37與發(fā)動機輸出軸連結(jié)的情況下，膨脹機37會成為發(fā)動機2的負載而導(dǎo)致產(chǎn)生扭矩沖擊。
[0075]另一方面，在圖9中，在向朗肯循環(huán)運轉(zhuǎn)區(qū)域切換時，不立即將膨脹機上游閥62從關(guān)閉狀態(tài)切換為打開狀態(tài)。即，在進入朗肯循環(huán)運轉(zhuǎn)區(qū)域后還繼續(xù)膨脹機上游閥62的關(guān)閉狀態(tài)。
[0076]不久，膨脹機上游壓力和膨脹機下游壓力的壓力差增大，在成為大于或等于規(guī)定壓力的tl2的定時，判斷出能夠運轉(zhuǎn)(驅(qū)動)膨脹機37，將膨脹機上游閥62從關(guān)閉狀態(tài)切換為打開狀態(tài)。通過該膨脹機上游閥62向打開狀態(tài)的切換，規(guī)定壓力的冷媒供給至膨脹機37，膨脹機轉(zhuǎn)速從零迅速地上升。
[0077]在通過該膨脹機轉(zhuǎn)速的上升，膨脹機轉(zhuǎn)速到達發(fā)動機轉(zhuǎn)速的tl3的定時，將膨脹機離合器35從切斷狀態(tài)向連接狀態(tài)切換。在膨脹機37增加至充分的轉(zhuǎn)速前連接膨脹機離合器35的情況下，膨脹機37成為發(fā)動機負載，還可能產(chǎn)生扭矩沖擊。與其相對，通過在與發(fā)動機輸出軸的轉(zhuǎn)速差消失的tl3，延遲地連接膨脹機離合器35，能夠防止膨脹機37成為發(fā)動機負載，以及伴隨接合膨脹機離合器35的扭矩沖擊。
[0078]圖10是表不一部分結(jié)構(gòu)與圖1不同的實施方式的朗肯循環(huán)的系統(tǒng)整體的概略結(jié)構(gòu)圖。此外，在與圖1相同的部分上標(biāo)注相同的標(biāo)號。
[0079]冷卻水通路13通過散熱器11。冷卻水通路13包含第I冷卻水通路13a和第2冷卻水通路13b。第I冷卻水通路13a使將發(fā)動機2冷卻而升溫后的冷卻水流向散熱器11。第2冷卻水通路13b使從散熱器11排出的冷卻水返回發(fā)動機2。
[0080]冷卻水通路14繞過散熱器11。冷卻水通路14包含第I旁通冷卻水通路24和第2旁通冷卻水通路25。第I旁通冷卻水通路24從第I冷卻水通路13a分支而與蒸發(fā)器91連接。第2旁通冷卻水通路25從第I冷卻水通路13a分支，在經(jīng)過廢熱回收器22后與過熱器92連接。第I旁通冷卻水通路24及第2旁通冷卻水通路25合流而成為旁通冷卻水通路14。該旁通冷卻水通路14與恒溫閥15連接。
[0081]恒溫閥15通過在例如由固體石蠟和彈性體(橡膠)充滿的容器的中央裝入活塞而構(gòu)成。活塞的一端固定在外部的凸緣上。閥主體位于容器的外側(cè)。在不動作時，閥主體被彈簧按壓而切斷流路(圖10的入口端口 15b)。在入口端口 15c的冷卻水溫度上升至規(guī)定值后，在入口端口 15c的冷卻水中露出的石蠟膨脹并引起體積變化。此時產(chǎn)生的壓力經(jīng)由彈性體而作用在活塞上。活塞由于固定在凸緣上，因此容器相對地下降，固定在容器上的閥主體打開而形成流路。即圖10的入口端口 15b打開。即，上述規(guī)定值是閥主體開放時的冷卻水溫度(開閥溫度)。在此，所謂恒溫閥15的“感溫部”，是指石蠟露出一側(cè)，即入口端口 15c的一側(cè)。
[0082]此外，圖1的熱交換器36是圖10的蒸發(fā)器91及過熱器92組合而成的。反之也可以說，在圖10中，蒸發(fā)器91和過熱器92分體地設(shè)置。下面，參照圖10進行說明，但對圖1的冷卻水通路的回路結(jié)構(gòu)而言，同樣的說明(作用效果)也成立。
[0083]在圖10中，在蒸發(fā)器91中相鄰地設(shè)有用于熱交換的冷卻水通路91a及冷媒通路91b。在過熱器92中相鄰地設(shè)有用于熱交換的冷卻水通路92a及冷媒通路92b。向過熱器92中導(dǎo)入比蒸發(fā)器91溫度高的冷卻水。在蒸發(fā)器91的冷卻水通路91a中流過從發(fā)動機2排出而流過第I旁通冷卻水通路24的冷卻水。在過熱器92的冷卻水通路92a中流過從廢熱回收器22排出而流過第2旁通冷卻水通路25的冷卻水。從蒸發(fā)器91的冷卻水通路91a排出的冷卻水與過熱器92的冷卻水通路92a排出的冷卻水合流后返回發(fā)動機2。
[0084]蒸發(fā)器91的冷媒通路91b與冷媒通路41連接，導(dǎo)入從冷媒泵32排出的液體冷媒。由于形成上述結(jié)構(gòu)，因此，在蒸發(fā)器91中，在液體冷媒和發(fā)動機2排出的冷卻水之間發(fā)生熱交換。其結(jié)果，液體冷媒蒸發(fā)而成為氣體冷媒。
[0085]該氣體冷媒經(jīng)由冷媒通路93導(dǎo)入至過熱器92的冷媒通路92b。由此，在氣體冷媒和由廢熱回收器22加熱的冷卻水之間進行熱交換，氣體冷媒的溫度、壓力上升。這樣，溫度、壓力上升后的氣體冷媒經(jīng)由冷媒通路42供給至膨脹機37。
[0086]此外，在蒸發(fā)器91及過熱器92中，以冷媒和冷卻水彼此逆向流動的方式構(gòu)成各通路(冷卻水通路9la、冷媒通路9lb、冷卻水通路92a、冷媒通路92b)。
[0087]發(fā)明人在蒸發(fā)器91及過熱器92按照上述方式配置的情況下，對蒸發(fā)器91及過熱器92能否進行高效地動作進行研究。該研究內(nèi)容在下面進行說明。
[0088]< I >關(guān)于蒸發(fā)器91及過熱器92的壓力損失
[0089]圖11的橫軸表示從冷卻水泵16的出口至恒溫閥15的入口為止的旁通冷卻水通路中的代表性的位置?？v軸表示該代表性的位置處的冷卻水壓力。圖10的發(fā)動機2的出口的冷卻水壓力為A，廢熱回收器22的出口的冷卻水壓力為B，恒溫閥15的入口(入口端口15c)的冷卻水壓力為C，在圖11中記載上述3個冷卻水壓力A至C。
[0090]根據(jù)圖11可以理解，在蒸發(fā)器91中，在發(fā)動機2的出口的冷卻水壓力A和恒溫閥15的入口的冷卻水壓力C之間，壓力差大。因該大的壓力差而冷卻水容易流動。另一方面，過熱器92由于與廢熱回收器22串聯(lián)連接，因此，廢熱回收器22的出口的冷卻水壓力B和恒溫閥15的入口的冷卻水壓力C之間的壓力差，比蒸發(fā)器91的壓力差小。因此，與蒸發(fā)器相比，冷卻水不易流動。因此，在蒸發(fā)器91和過熱器92的壓力損失(通水阻力)的設(shè)定中必須考慮上述情況。在本實施方式中，使與廢熱回收器22串聯(lián)連接的過熱器92的壓力損失(通水阻力)與蒸發(fā)器92相比減小。
[0091]< 2 >關(guān)于蒸發(fā)器91及過熱器92的熱傳遞方法的不同
[0092]蒸發(fā)器91是將冷卻水的熱量傳遞至液體冷媒而使其沸騰的沸騰傳熱，熱傳遞率高。過熱器92由于將冷卻水的熱量傳遞至氣體冷媒，因此，與傳遞至液體冷媒的情況相比熱傳遞率下降。因此，如果傳遞相同的熱量，則蒸發(fā)器91的尺寸比過熱器92的尺寸小。為了與向液體冷媒導(dǎo)熱(傳熱)相同地向氣體冷媒導(dǎo)熱，必須使過熱器92的熱傳遞面積比蒸發(fā)器91的熱傳遞面積大。在這里，所謂“熱傳遞面積”，是指在蒸發(fā)器91的內(nèi)部及過熱器92的內(nèi)部中，從冷卻水向冷媒傳遞熱量的部分的面積。
[0093]< 3 >關(guān)于蒸發(fā)器91及過熱器92的布置
[0094]圖12是表示車輛I的框架及發(fā)動機2的概略俯視圖。
[0095]如圖12所示，排熱回收單元23位于車輛I的地板下(縱梁102、103之間)。在過熱器92位于發(fā)動機室101中的情況下，兩者相距較遠。
[0096]為了利用第2旁通冷卻水通路25連接廢熱回收器22和過熱器92，考慮將過熱器92從發(fā)動機室101移出而靠近廢熱回收單元23。根據(jù)上述方法，第2旁通冷卻水通路25變短，但連接過熱器92和膨脹機37的冷媒通路42變長。如果冷媒通路42變長，則冷媒通路42的壓力損失變大。于是，膨脹機37入口的冷媒壓力變低而導(dǎo)致膨脹機37的熱回收效率(循環(huán)效率)下降。即，與液體的冷卻水的壓力下降相比，氣體的冷媒的壓力下降的結(jié)果，使得系統(tǒng)整體的損耗變大。
[0097]與其相對，如果將過熱器92置于發(fā)動機室101中，具體來說，如圖12所示，如果使過熱器92與排熱回收單元23相比更靠近蒸發(fā)器91，則冷媒通路42縮短。其結(jié)果，朗肯循環(huán)31的效率變高。
[0098]如上所述，如果按照上述< I >至< 3 >的研究結(jié)果，對蒸發(fā)器91及過熱器92進行配置，則蒸發(fā)器91及過熱器92的效率高。在本實施方式中，為了實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的進一步簡化，如圖1所示，可以使蒸發(fā)器91及過熱器92 —體化而形成熱交換器36。
[0099]下面，對本實施方式的作用效果進行說明。
[0100]根據(jù)本實施方式，從廢熱回收器22排出的冷卻水在導(dǎo)入至過熱器92中后，返回發(fā)動機2 (參照圖10)。S卩，不會如JP2010 - 77964A的朗肯循環(huán)所示，將過熱器92排出的冷卻水供給至蒸發(fā)器91。即，過熱器92排出的冷卻水不經(jīng)過蒸發(fā)器91而返回發(fā)動機2。由于形成上述結(jié)構(gòu)，因此，廢熱回收器22的入口和過熱器92的出口的壓力差與現(xiàn)有裝置相比變大。由此，即使沒有水泵或流量調(diào)整閥(分配控制單元)，也能夠向廢熱回收器22流入足夠的冷卻水，并能夠充分地回收來自排氣的熱量。
[0101]另外，在JP2010 - 77964A的朗肯循環(huán)中，使過熱器的出口的冷卻水與發(fā)動機的出口的冷卻水合流，并將該合流后的冷卻水導(dǎo)入至蒸發(fā)器。因此，蒸發(fā)器的流量較多。因此，可能導(dǎo)致蒸發(fā)器大型化，或犧牲蒸發(fā)器的熱交換性能。與其相對，根據(jù)本實施方式，使2個冷卻水通路(冷卻水通路91a及冷卻水通路92a)排出后的冷卻水合流而返回發(fā)動機2。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，避免蒸發(fā)器大型化，或犧牲蒸發(fā)器的熱交換性能。
[0102]另外，在JP2010 - 77964A的朗肯循環(huán)中，蒸發(fā)器或過熱器與散熱器串聯(lián)連接。與其相對，根據(jù)本實施方式，蒸發(fā)器91或過熱器92不與散熱器11串聯(lián)連接。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，與JP2010 - 77964A的朗肯循環(huán)相比，通過散熱器11的冷卻水的壓力損失(通水阻力)變小。由此，增加散熱器流量而能夠增大散熱器11的散熱量。其結(jié)果，能夠使散熱器11小型化。
[0103]另外，根據(jù)本實施方式，過熱器92排出的冷卻水及蒸發(fā)器91排出的冷卻水合流后，流入至恒溫閥15的感溫部(參照圖10)。由于形成上述結(jié)構(gòu)，因此，朗肯循環(huán)31中的受熱存在極限，在過熱器92的出口或蒸發(fā)器91的出口的冷卻水溫度變高時，恒溫閥15被打開。其結(jié)果，由散熱器11冷卻后的冷卻水供給至發(fā)動機2。由此，防止發(fā)動機2的過熱。
[0104]如果過熱器與廢熱回收器串聯(lián)連接，則過熱器側(cè)的冷卻水通路的壓力損失(廢熱回收器22的入口和過熱器92的出口之間的通路阻力)變大。與其相對，根據(jù)本實施方式的結(jié)構(gòu)，由于過熱器92的壓力損失比蒸發(fā)器91的壓力損失小，因此，冷卻水不會向蒸發(fā)器91集中而確保過熱器92的冷卻水流量。
[0105]蒸發(fā)器91是沸騰傳熱(冷媒側(cè))，熱傳遞率高，在傳遞相同熱量的情況下，蒸發(fā)器91的尺寸比過熱器92的尺寸小。另一方面，由于過熱器92是通過氣體進行的熱傳遞(冷媒側(cè))，因此，為了與蒸發(fā)器91相同地向過熱器92導(dǎo)熱，必須使過熱器92的熱傳遞面積比蒸發(fā)器91大。根據(jù)本實施方式，由于過熱器92的傳熱面積比蒸發(fā)器91大，因此，能夠與蒸發(fā)器91相同地向過熱器92導(dǎo)熱。
[0106]在本實施方式中，過熱器92與廢熱回收單元23 (廢熱回收器22)相比，以接近蒸發(fā)器91的方式進行配置(參照圖12)。即，根據(jù)本實施方式，與連接廢熱回收單元23 (廢熱回收器22)和過熱器92的第2旁通冷卻水通路25相比，連接過熱器92和膨脹機37的冷媒通路42短。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，與第2旁通冷卻水通路25比冷媒通路42短的情況相比，冷媒通路42的壓力損失變小。其結(jié)果，抑制朗肯循環(huán)31的效率惡化。
[0107]在本實施方式中，冷媒泵32排出的冷媒流向蒸發(fā)器91，蒸發(fā)器91排出的冷媒流向過熱器92 (參照圖10)。即，根據(jù)本實施方式，由于使低溫的冷卻水(80至90度左右)先進行熱交換，使高溫的冷卻水(110至115度左右)后進行熱交換，因此，能夠高效地向冷媒導(dǎo)熱。
[0108]以上，對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但上述實施方式只是示出了本發(fā)明的應(yīng)用例的一部分，本發(fā)明的技術(shù)范圍并不限定于上述實施方式的具體結(jié)構(gòu)。
[0109]例如，在實施方式中，在混合動力車輛的情況下進行了說明，但并不限定于此。也能夠應(yīng)用于僅搭載發(fā)動機2的車輛。發(fā)動機2可以是汽油發(fā)動機、柴油發(fā)動機的任一種。
[0110]另外，在實施方式中，將冷媒泵32排出的冷媒先導(dǎo)入至蒸發(fā)器91，然后導(dǎo)入至過熱器92，但也可以將冷媒泵32排出的冷媒先導(dǎo)入至過熱器92，然后導(dǎo)入至蒸發(fā)器91。
[0111]并且，使發(fā)動機排出的冷卻水與排氣進行熱交換的廢熱回收器，在上述例子中設(shè)在排氣管的中途。但是，并不限定于上述結(jié)構(gòu)。也可以設(shè)在EGR通路的中途，或與EGR散熱器共用。
[0112]此外，在實施方式中所謂的“冷卻水”，除了水之外，還包含防凍液或長壽防凍液在內(nèi)的概念。
[0113]本申請基于2011年9月30日向日本專利廳申請的特愿2011 — 216787而主張優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容通過參照引入本說明書中。
【權(quán)利要求】
1.一種朗肯循環(huán),其包含: 廢熱回收器，其使從發(fā)動機排出的冷卻水和從發(fā)動機排出的排氣進行熱交換； 熱交換器，其具有蒸發(fā)器和過熱器，該蒸發(fā)器中流過從發(fā)動機排出的冷卻水而將發(fā)動機的廢熱回收至冷媒，該過熱器中流過從廢熱回收器排出的冷卻水而將發(fā)動機的廢熱回收至冷媒； 膨脹機，其使用從熱交換器排出的冷媒而產(chǎn)生動力； 冷凝器，其使從膨脹機排出的冷媒凝結(jié)；以及 冷媒泵，其由膨脹機驅(qū)動，將從冷凝器排出的冷媒供給至熱交換器， 從過熱器排出的冷卻水與從蒸發(fā)器排出的冷卻水合流而返回至發(fā)動機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的朗肯循環(huán)，其包含: 第I冷卻水通路，其將對發(fā)動機進行冷卻而升溫的冷卻水供給至散熱器； 第2冷卻水通路，其使從散熱器排出的冷卻水返回至發(fā)動機； 旁通冷卻水通路，其具有從第I冷卻水通路分支而繞過散熱器的第I旁通冷卻水通路，和從第I冷卻水通路分支而繞過散熱器并與第I旁通冷卻水通路合流的第2旁通冷卻水通路，在第I旁通冷卻水通路及第2旁通冷卻水通路合流后，與第2冷卻水通路合流；以及恒溫閥，其設(shè)在旁通冷卻水通路向第2冷卻水通路合流的部分處，在旁通冷卻水通路側(cè)具有感溫部， 蒸發(fā)器設(shè)在第I旁通冷卻水通路中， 過熱器設(shè)在第2旁通冷卻水通路中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的朗肯循環(huán)，其中， 過熱器的壓力損失小于蒸發(fā)器的壓力損失。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的朗肯循環(huán)，其中， 過熱器的傳熱面積大于蒸發(fā)器的傳熱面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的朗肯循環(huán)，其中， 過熱器配置為，與廢熱回收器相比靠近蒸發(fā)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的朗肯循環(huán)，其中， 從冷媒泵排出的冷媒經(jīng)過蒸發(fā)器而流向過熱器。
【文檔編號】F01K23/10GK103748347SQ201280040437
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月30日
【發(fā)明者】永井宏幸, 齊藤智彥, 石川貴幸, 溝口真一朗 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社