本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的冷卻裝置。

背景技術(shù)：

作為以往的內(nèi)燃機(jī)的冷卻裝置，例如在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)有一種冷卻裝置，該冷卻裝置具備：沸騰冷卻系統(tǒng)，其通過(guò)制冷劑在內(nèi)燃機(jī)中沸騰來(lái)冷卻內(nèi)燃機(jī)；和蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其被供給從內(nèi)燃機(jī)排出的制冷劑。另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)1所涉及的蘭金循環(huán)系統(tǒng)具備：過(guò)熱器，其使從內(nèi)燃機(jī)排出的制冷劑過(guò)熱；透平機(jī)，其被供給從過(guò)熱器排出的制冷劑(過(guò)熱蒸汽)；以及冷凝器(在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中稱(chēng)為凝汽器(復(fù)水器))，其使從透平機(jī)排出的制冷劑冷凝。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2010-223116號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問(wèn)題

雖然在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中沒(méi)有明確地公開(kāi)，但在蘭金循環(huán)系統(tǒng)中從過(guò)熱器排出的過(guò)熱蒸汽具體而言被向透平機(jī)的葉片供給。在該情況下，由于高溫的過(guò)熱蒸汽的熱向葉片傳遞，葉片有可能變得高溫。在透平機(jī)的葉片變得高溫的情況下，由于該葉片的熱的傳遞，透平機(jī)的軸部也有可能變得高溫。在透平機(jī)的軸部變得高溫的情況下，例如可旋轉(zhuǎn)地支承(樞軸地支承、軸支承)透平機(jī)的軸部的軸承有可能由于熱而損傷。因此，需要冷卻透平機(jī)的軸部的技術(shù)。然而，例如在通過(guò)制冷劑泵向透平機(jī)的軸部供給制冷劑來(lái)冷卻透平機(jī)的軸部的情況下，冷卻裝置的成本會(huì)上升。

本發(fā)明的目的在于提供一種既能夠抑制成本的上升又能夠冷卻透平機(jī)的軸部的內(nèi)燃機(jī)的冷卻裝置。

用于解決問(wèn)題的技術(shù)方案

本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機(jī)的冷卻裝置具備：沸騰冷卻系統(tǒng)，其通過(guò)制冷劑在內(nèi)燃機(jī)中沸騰來(lái)冷卻所述內(nèi)燃機(jī)；和蘭金循環(huán)系統(tǒng)，其具有使從所述內(nèi)燃機(jī)排出的制冷劑過(guò)熱的過(guò)熱器、被供給從所述過(guò)熱器排出的制冷劑的透平機(jī)、以及使從所述透平機(jī)排出的制冷劑冷凝的冷凝器，其特征在于，所述蘭金循環(huán)系統(tǒng)具備將從所述冷凝器排出的液相的制冷劑向所述透平機(jī)的軸部供給的供給通路，作為所述冷凝器的被供給制冷劑的部位的制冷劑供給部，配置于在重力方向上比所述透平機(jī)的所述軸部高的位置。

根據(jù)本發(fā)明所涉及的內(nèi)燃機(jī)的冷卻裝置，能夠利用重力使在冷凝器變成了液相的制冷劑經(jīng)過(guò)供給通路向透平機(jī)的軸部供給。由此，能夠冷卻透平機(jī)的軸部。另外，因?yàn)椴恍枰ㄟ^(guò)制冷劑泵將從冷凝器排出的液相的制冷劑向透平機(jī)的軸部供給，所以能夠抑制成本的上升。

在上述構(gòu)成中，所述透平機(jī)的所述軸部可以由封入有潤(rùn)滑脂的軸承可旋轉(zhuǎn)地支承。根據(jù)該構(gòu)成，能夠通過(guò)所封入的潤(rùn)滑脂來(lái)潤(rùn)滑軸承。由此，能夠抑制軸承的卡住(焼き付き，咬死)。另外，與通過(guò)向透平機(jī)的軸承供給內(nèi)燃機(jī)的潤(rùn)滑油來(lái)抑制軸承的卡住的情況相比，能夠抑制成本的上升。在上述構(gòu)成中可以具備將在所述透平機(jī)的所述軸部從液相變成了氣相的制冷劑向所述制冷劑供給部供給的通路。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種既能夠抑制成本的上升又能夠冷卻透平機(jī)的軸部的內(nèi)燃機(jī)的冷卻裝置。

附圖說(shuō)明

圖1是示出內(nèi)燃機(jī)的冷卻裝置的整體構(gòu)成的示意圖。

圖2是將冷卻裝置的透平機(jī)附近放大后的示意圖。

圖3是示出在內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)后的冷卻裝置的透平機(jī)的軸部的冷卻時(shí)的工作的一例的流程圖。

圖4是示出在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)停止后的冷卻裝置的透平機(jī)的軸部的冷卻時(shí)的工作的一例的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。

實(shí)施例

對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的內(nèi)燃機(jī)11的冷卻裝置1進(jìn)行說(shuō)明。圖1是示出冷卻裝置1的整體構(gòu)成的示意圖。冷卻裝置1搭載于車(chē)輛。冷卻裝置1具備沸騰冷卻系統(tǒng)10和蘭金循環(huán)系統(tǒng)20。沸騰冷卻系統(tǒng)10是通過(guò)制冷劑在內(nèi)燃機(jī)11中沸騰來(lái)冷卻內(nèi)燃機(jī)11的系統(tǒng)。本實(shí)施例所涉及的沸騰冷卻系統(tǒng)10具備：泵12、形成于內(nèi)燃機(jī)11的汽缸體13的內(nèi)部的水套15a以及形成于內(nèi)燃機(jī)11的汽缸蓋14的內(nèi)部的水套15b。泵12將制冷劑朝向內(nèi)燃機(jī)11壓送。不特別地限定泵12的具體構(gòu)成，可以使用由內(nèi)燃機(jī)11的曲軸的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的機(jī)械式水泵，或者是由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)式水泵等各種水泵。在本實(shí)施例中，作為泵12的一例，使用機(jī)械式水泵。

從泵12壓送的液相的制冷劑依次流經(jīng)內(nèi)燃機(jī)11的水套15a以及水套15b，從內(nèi)燃機(jī)11排出。制冷劑在流經(jīng)水套15a以及水套15b時(shí)，接受內(nèi)燃機(jī)11的熱而沸騰。制冷劑在該沸騰時(shí)，將內(nèi)燃機(jī)11的熱吸收為潛熱。這樣，沸騰冷卻系統(tǒng)10有效地冷卻了內(nèi)燃機(jī)11。

此外，不特別地限定制冷劑的具體種類(lèi)，在本實(shí)施例中，作為制冷劑的一例，使用包含乙二醇和水的制冷劑。具體而言，在本實(shí)施例中，使用LLC(long life coolant，長(zhǎng)效冷卻劑)來(lái)作為制冷劑。通過(guò)使制冷劑除水以外還包含乙二醇，與制冷劑僅包含水的情況相比，能夠使制冷劑的凝固點(diǎn)降低，抑制制冷劑的凍結(jié)。

蘭金循環(huán)系統(tǒng)20具備：氣液分離器30、蒸汽發(fā)生器40、過(guò)熱器50、透平機(jī)60、冷凝器80、收集罐(catch tank)90、泵100以及供制冷劑經(jīng)過(guò)的各種通路(通路110a～通路110k)。

如圖1所示，通路110a將內(nèi)燃機(jī)11的制冷劑排出部與氣液分離器30的制冷劑供給部連通。通路110b將氣液分離器30的制冷劑排出部與蒸汽發(fā)生器40的制冷劑供給部連通。通路110c將蒸汽發(fā)生器40的制冷劑排出部與氣液分離器30的制冷劑供給部連通。通路110d將氣液分離器30的制冷劑排出部與過(guò)熱器50的制冷劑供給部連通。圖2是將冷卻裝置1的透平機(jī)60的附近放大后的示意圖。參照?qǐng)D2，通路110e將過(guò)熱器50的制冷劑排出部與透平機(jī)60的制冷劑供給部68a連通。通路110f將透平機(jī)60的制冷劑排出部69a與冷凝器80的入口罐81連通。參照?qǐng)D1，通路110g將冷凝器80的出口罐83a與收集罐90的制冷劑供給部連通。通路110h將收集罐90的制冷劑排出部與氣液分離器30的制冷劑供給部連通。此外，泵100配置于通路110h。通路110i將氣液分離器30的制冷劑排出部與泵12的制冷劑供給部連通。參照?qǐng)D2，通路110j將冷凝器80的出口罐83b與透平機(jī)60的制冷劑供給部68b連通。通路110k將透平機(jī)60的制冷劑排出部69b與冷凝器80的入口罐81連通。

參照?qǐng)D1，從內(nèi)燃機(jī)11的水套15b排出的制冷劑(氣相)經(jīng)過(guò)通路110a向氣液分離器30供給。氣液分離器30是將所供給的制冷劑分離成氣相的制冷劑與液相的制冷劑的裝置。儲(chǔ)存于氣液分離器30的液相的制冷劑的一部分經(jīng)過(guò)通路110b向蒸汽發(fā)生器40供給。

蒸汽發(fā)生器40是利用內(nèi)燃機(jī)11的廢熱來(lái)加熱所供給的制冷劑并使其變成蒸汽的裝置。在本實(shí)施例中，作為該內(nèi)燃機(jī)11的廢熱的一例，使用了內(nèi)燃機(jī)11的排氣通路的排氣的熱。具體而言，蒸汽發(fā)生器40配置于內(nèi)燃機(jī)11的排氣通路中在排氣流動(dòng)方向上比過(guò)熱器50靠下游側(cè)的部分。蒸汽發(fā)生器40利用經(jīng)過(guò)該排氣通路的排氣的熱來(lái)加熱所供給的制冷劑并使其變成蒸汽。從蒸汽發(fā)生器40排出的制冷劑(蒸汽)經(jīng)過(guò)通路110c向氣液分離器30供給。

存在于氣液分離器30內(nèi)的氣相的制冷劑經(jīng)過(guò)通路110d向過(guò)熱器50供給。過(guò)熱器50是利用內(nèi)燃機(jī)11的廢熱使制冷劑過(guò)熱而變成過(guò)熱蒸汽的裝置。在本實(shí)施例中，作為該內(nèi)燃機(jī)11的廢熱的一例，使用了內(nèi)燃機(jī)11的排氣通路的排氣的熱。具體而言，過(guò)熱器50配置于內(nèi)燃機(jī)11的排氣通路中比蒸汽發(fā)生器40靠上游側(cè)的部分，利用經(jīng)過(guò)該排氣通路的排氣的熱使制冷劑過(guò)熱而變成過(guò)熱蒸汽。從過(guò)熱器50排出的制冷劑(過(guò)熱蒸汽)經(jīng)過(guò)通路110e向透平機(jī)60供給。此外，在后面對(duì)透平機(jī)60的詳細(xì)情況進(jìn)行描述。從透平機(jī)60排出的制冷劑(氣相)經(jīng)過(guò)通路110f向冷凝器80的入口罐81供給。

冷凝器80是使所供給的氣相的制冷劑冷凝而變成液相的制冷劑的裝置。本實(shí)施例所涉及的冷凝器80是所謂的冷凝設(shè)備(condenser)。冷凝器80具備：入口罐81、冷凝部82a、冷凝部82b、出口罐83a以及出口罐83b。入口罐81是冷凝部82a以及冷凝部82b所共用的制冷劑入口罐。出口罐83a是供冷凝部82a使用的制冷劑出口罐。出口罐83b是供冷凝部82b使用的制冷劑出口罐。冷凝部82a以及冷凝部82b是使從入口罐81流入的氣相的制冷劑冷凝而變成液相的制冷劑的部位。本實(shí)施例所涉及的冷凝部82a以及冷凝部82b分別具有多個(gè)具備多個(gè)翅片的細(xì)管。從入口罐81流入冷凝部82a以及冷凝部82b的各細(xì)管的氣相的制冷劑在經(jīng)過(guò)細(xì)管時(shí)與外部氣體之間進(jìn)行熱交換。由此，制冷劑冷凝而變成液相的制冷劑。在冷凝部82a中冷凝后的液相的制冷劑流入出口罐83a，在冷凝部82b中冷凝后的液相的制冷劑流入出口罐83b。此外，出口罐83a與出口罐83b不連通。因此，抑制了出口罐83b的制冷劑向出口罐83a流入，也抑制了出口罐83a的制冷劑向出口罐83b流入。

在本實(shí)施例中，冷凝部82b配置于比冷凝部82a更靠近入口罐81的連接著通路110f以及通路110k的部分的部分。因此，經(jīng)過(guò)通路110f以及通路110k供給到入口罐81的制冷劑優(yōu)先流入冷凝部82b。

出口罐83a的液相的制冷劑經(jīng)過(guò)通路110g向收集罐90供給。收集罐90是暫時(shí)儲(chǔ)存從冷凝器80的出口罐83a排出的制冷劑的罐。在泵100運(yùn)行的情況下，收集罐90的制冷劑在通路110h被壓送而向氣液分離器30供給。即，泵100具有作為將在冷凝器80中冷凝后的制冷劑(具體而言，在本實(shí)施例中為儲(chǔ)存于收集罐90的制冷劑)向氣液分離器30壓送的制冷劑泵的功能。不特別限定泵100的具體的種類(lèi)，在本實(shí)施例中，作為一例，使用電動(dòng)式的容積型水泵，具體而言是電動(dòng)式的容積型葉輪泵。此外，泵100接受來(lái)自控制裝置(未圖示)的指示而工作。儲(chǔ)存于氣液分離器30的液相的制冷劑的一部分經(jīng)過(guò)通路110i向泵12供給，被向內(nèi)燃機(jī)11的水套15a壓送。

接下來(lái)對(duì)透平機(jī)60的詳細(xì)情況進(jìn)行說(shuō)明。參照?qǐng)D2，透平機(jī)60具備：殼體61、軸部62、連接于軸部62的一方的端部(在圖2中為左側(cè)的端部)的葉片63、連接于軸部62的另一方的端部(在圖2中為右側(cè)的端部)的輸出部64、軸承65a和軸承65b、密封部66a以及密封部66b。此外，圖2所圖示的軸線(xiàn)70是表示軸部62的旋轉(zhuǎn)中心的線(xiàn)。殼體61是容納葉片63、軸部62、軸承65a、65b以及密封部66a、66b的殼。

在殼體61設(shè)有上述的制冷劑供給部68a、制冷劑排出部69a、制冷劑供給部68b以及制冷劑排出部69b。在本實(shí)施例中制冷劑供給部68a為超音速?lài)娮臁Ｓ纱?，通過(guò)使經(jīng)過(guò)通路110e供給到制冷劑供給部68a的過(guò)熱蒸汽經(jīng)過(guò)超音速?lài)娮?，有效地使其速度上升而向葉片63供給。另外，制冷劑供給部68a的位置調(diào)整為從制冷劑供給部68a供給的過(guò)熱蒸汽沖擊葉片63的外周部。

葉片63接受來(lái)自從制冷劑供給部68a供給的過(guò)熱蒸汽的力而旋轉(zhuǎn)。通過(guò)葉片63旋轉(zhuǎn)，連接于葉片63的軸部62也繞軸線(xiàn)70旋轉(zhuǎn)。通過(guò)軸部62的旋轉(zhuǎn)，連接于軸部62的輸出部64也旋轉(zhuǎn)。輸出部64是取出透平機(jī)60的輸出的部位。在本實(shí)施例中，作為輸出部64的一例，使用帶輪。在該帶輪經(jīng)由帶而連接有發(fā)電機(jī)。通過(guò)帶輪的旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)發(fā)電。這樣，本實(shí)施例所涉及的蘭金循環(huán)系統(tǒng)20將內(nèi)燃機(jī)11的廢熱(排氣的熱)回收為電力。此外，輸出部64的具體的構(gòu)成只要是能夠取出透平機(jī)60的輸出的構(gòu)成即可，不限定于帶輪，例如也可以是齒輪、鏈輪等。

向透平機(jī)60的葉片63供給后的制冷劑從制冷劑排出部69a排出，經(jīng)過(guò)通路110f而向冷凝器80的入口罐81供給。此外，作為過(guò)熱蒸汽的制冷劑供給到透平機(jī)60的葉片63從而膨脹。即，本實(shí)施例所涉及的透平機(jī)60相當(dāng)于蘭金循環(huán)系統(tǒng)20的具有作為膨脹機(jī)的功能的構(gòu)件。

軸承65a以及軸承65b是可旋轉(zhuǎn)地支承軸部62的構(gòu)件。軸承65b配置于在沿軸線(xiàn)70的方向(以下，稱(chēng)為軸線(xiàn)方向)上比軸承65a更靠近葉片63的一側(cè)。軸承65a以及軸承65b的具體的構(gòu)成是能夠可旋轉(zhuǎn)地支承軸部62的構(gòu)成即可，不特別進(jìn)行限定，在本實(shí)施例中，使用封入有潤(rùn)滑脂的球軸承(即，封入有潤(rùn)滑脂的滾珠軸承)。該軸承65a、65b具備：作為滾動(dòng)體的滾珠(ball)、保持滾珠的保持部、潤(rùn)滑脂以及用于將潤(rùn)滑脂封入軸承65a、65b的內(nèi)部的密封機(jī)構(gòu)。將潤(rùn)滑脂封入軸承65a、65b的內(nèi)部以對(duì)滾珠進(jìn)行潤(rùn)滑。由此，抑制了軸承65a、65b的卡住。

在本實(shí)施例中，在由密封部66a、密封部66b以及軸部62包圍的區(qū)域設(shè)有作為被供給液相的制冷劑的空間的冷卻部67。從冷凝器80的出口罐83b排出的液相的制冷劑經(jīng)過(guò)通路110j而從制冷劑供給部68b流入冷卻部67。即，本實(shí)施例所涉及的通路110j具有作為將從冷凝器80的冷凝部82b排出的液相的制冷劑向透平機(jī)60的軸部62(具體而言為繞軸部62設(shè)置的冷卻部67)供給的供給通路的功能。此外，本實(shí)施例所涉及的冷卻部67配置于在軸線(xiàn)方向上比軸承65a以及軸承65b更靠近葉片63的一側(cè)。密封部66a以及密封部66b將該冷卻部67的制冷劑密封。另外，密封部66a以及密封部66b也抑制進(jìn)入了殼體61的容納有軸承65a、65b的部分的空氣進(jìn)入殼體61的容納有葉片63的部分。

在此，在本實(shí)施例中，作為冷凝部82b的被供給制冷劑的部位的制冷劑供給部84配置于在重力方向上比軸部62高的位置。更具體而言，本實(shí)施例所涉及的制冷劑供給部84配置于在重力方向上比軸部62的軸線(xiàn)70高的位置。此外，在本實(shí)施例中，制冷劑供給部84是設(shè)置于冷凝部82b的最上部的孔。入口罐81的制冷劑經(jīng)過(guò)該制冷劑供給部84向冷凝部82b供給。通過(guò)這樣地將制冷劑供給部84配置于比軸部62高的位置，在冷凝器80的冷凝部82b中變成了液相的制冷劑的液面達(dá)到了在重力方向上比軸部62高的位置的情況下，能夠利用重力使制冷劑經(jīng)過(guò)通路110j而向透平機(jī)60的軸部62供給。因此，在本實(shí)施例中，不在通路110j配置制冷劑泵。

此外，制冷劑供給部84與透平機(jī)60的軸部62之間的垂直距離(沿重力方向的上下方向的距離)越長(zhǎng)，則越容易利用重力將冷凝部82b內(nèi)的制冷劑向軸部62供給。另一方面，在為了使制冷劑供給部84與軸部62之間的垂直距離變長(zhǎng)而使制冷劑供給部84距地面的高度變高的情況下，車(chē)輛的高度(車(chē)輛的容納有散熱器的部分的高度)會(huì)變高。另外，在使透平機(jī)60的軸部62距地面的高度過(guò)低的情況下，在車(chē)輛的行駛期間透平機(jī)60有可能與地面接觸。因此，關(guān)于將制冷劑供給部84與透平機(jī)60的軸部62之間的垂直距離設(shè)定為何種程度的值，考慮車(chē)輛的高度的限制、是否需要某定程度地確保透平機(jī)60與地面的距離等來(lái)設(shè)定適當(dāng)?shù)闹导纯伞?/p>

流入透平機(jī)60的冷卻部67的制冷劑冷卻軸部62。具體而言，流入冷卻部67的制冷劑在冷卻部67中低壓沸騰。由此，制冷劑不僅通過(guò)顯熱來(lái)冷卻軸部62，也利用氣化潛熱來(lái)冷卻軸部62。

冷卻軸部62后的制冷劑從制冷劑排出部69b排出，經(jīng)過(guò)通路110k向冷凝器80的入口罐81供給。此外，本實(shí)施例所涉及的制冷劑排出部69b配置于在重力方向上比制冷劑供給部68b高的位置。具體而言，本實(shí)施例所涉及的制冷劑排出部69b設(shè)置于與冷卻部67的最高處(最上部)對(duì)應(yīng)的殼體61的部分。另外，本實(shí)施例所涉及的制冷劑供給部68b設(shè)置于與冷卻部67的最低處(最下部)對(duì)應(yīng)的殼體61的部分。通過(guò)這樣制冷劑排出部69b配置于在重力方向上比制冷劑供給部68b高的位置，能夠使在冷卻部67中沸騰而變成了蒸汽的制冷劑容易從制冷劑排出部69b排出。

若使用流程圖來(lái)總括性地對(duì)以上所說(shuō)明的冷卻裝置1的透平機(jī)60的軸部62的冷卻時(shí)的工作進(jìn)行說(shuō)明，則如下所示。圖3是示出在內(nèi)燃機(jī)11啟動(dòng)后的冷卻裝置1的軸部62的冷卻時(shí)的工作的一例的流程圖。圖4是示出在內(nèi)燃機(jī)11的運(yùn)轉(zhuǎn)停止后的冷卻裝置1的軸部62的冷卻時(shí)的工作的一例的流程圖。如圖3所示，在內(nèi)燃機(jī)11啟動(dòng)了的情況下(步驟S1)，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)11內(nèi)的制冷劑溫度(具體而言，水套15a或水套15b的制冷劑溫度)為預(yù)定值以上時(shí)，或者是蒸汽發(fā)生器40內(nèi)的制冷劑溫度為預(yù)定值以上時(shí)(當(dāng)步驟S2中為是時(shí))，透平機(jī)60接受從過(guò)熱器50排出的過(guò)熱蒸汽而運(yùn)行(步驟S3)。此外，步驟S2的預(yù)定值是，在該預(yù)定值以上的溫度的制冷劑從內(nèi)燃機(jī)11或蒸汽發(fā)生器40向氣液分離器30供給之后經(jīng)由過(guò)熱器50供給到透平機(jī)60的葉片63的情況下，透平機(jī)60能夠運(yùn)行(旋轉(zhuǎn))的制冷劑溫度。步驟S2的預(yù)定值的一例是80℃。另一方面，在步驟S2中為否的情況下，透平機(jī)60不運(yùn)行(步驟S4)。此外，在步驟S2中為否的情況相當(dāng)于蘭金循環(huán)系統(tǒng)20處于暖機(jī)期間的情況，在步驟S2中為是的情況相當(dāng)于蘭金循環(huán)系統(tǒng)20的暖機(jī)結(jié)束后的情況。

在步驟S3中透平機(jī)60運(yùn)行了的情況下，發(fā)電機(jī)發(fā)電。在透平機(jī)60運(yùn)行了的情況下，從透平機(jī)60排出的制冷劑向冷凝器80的供給也開(kāi)始進(jìn)行。并且，在冷凝器80的冷凝部82b變成了液相的制冷劑利用重力向透平機(jī)60的軸部62供給。由此，透平機(jī)60的軸部62被冷卻(步驟S5)。冷卻透平機(jī)60的軸部62后的制冷劑經(jīng)過(guò)通路110k向冷凝器80供給，與從通路110f向冷凝器80供給的制冷劑在入口罐81內(nèi)混合。并且，入口罐81的制冷劑的一部分從制冷劑供給部84流入冷凝部82b，接下來(lái)，流入出口罐83b，之后，經(jīng)過(guò)通路110j而再次向透平機(jī)60的軸部62供給。以上所說(shuō)明的圖3的處理在內(nèi)燃機(jī)11運(yùn)行的期間被反復(fù)執(zhí)行。

另外，如圖4所示，冷卻裝置1在內(nèi)燃機(jī)11的運(yùn)轉(zhuǎn)停止了的情況下(步驟S10)也執(zhí)行對(duì)透平機(jī)60的軸部62的冷卻(步驟S11)。具體而言，在內(nèi)燃機(jī)11的運(yùn)轉(zhuǎn)停止后，冷凝部82b的制冷劑利用重力向軸部62供給。結(jié)果，在內(nèi)燃機(jī)11的運(yùn)轉(zhuǎn)停止后，也能夠冷卻軸部62。并且，在軸部62高溫的期間，因冷卻軸部62而變成了氣相的制冷劑經(jīng)過(guò)通路110k再次向冷凝部82b供給。因此，在該內(nèi)燃機(jī)11的運(yùn)轉(zhuǎn)停止后的軸部62的冷卻在軸部62高溫的期間持續(xù)進(jìn)行。

如上所述，根據(jù)本實(shí)施例所涉及的冷卻裝置1，冷卻裝置1的蘭金循環(huán)系統(tǒng)20具備將從冷凝器80的冷凝部82b排出的液相的制冷劑向透平機(jī)60的軸部62供給的通路110j(供給通路)，冷凝器80的冷凝部82b的制冷劑供給部84配置于在重力方向上比透平機(jī)60的軸部62高的位置，所以，能夠使在冷凝器80的冷凝部82b變成了液相的制冷劑利用重力而經(jīng)過(guò)通路110j向透平機(jī)60的軸部62供給。由此，不需要通過(guò)制冷劑泵將從冷凝器80的冷凝部82b排出的液相的制冷劑向透平機(jī)60的軸部62供給，所以，能夠抑制成本的上升。這樣，根據(jù)冷卻裝置1，既能夠抑制成本的上升又能夠冷卻透平機(jī)60的軸部62。結(jié)果，既能夠抑制成本的上升，又能夠抑制透平機(jī)60的軸承65a、65b由于熱而損傷這一情況。

具體而言，冷卻裝置1如在圖2中所說(shuō)明的那樣地使用封入有潤(rùn)滑脂的軸承65a、65b來(lái)作為透平機(jī)60的軸部62的軸承。在此，在假設(shè)因沒(méi)有通過(guò)制冷劑來(lái)冷卻軸部62而軸承65a、65b變得高溫的情況下，軸承65a、65b的尤其是密封機(jī)構(gòu)(用于封入潤(rùn)滑脂的密封機(jī)構(gòu))因熱而損傷的可能性高。在該情況下，潤(rùn)滑脂有可能從軸承65a、65b泄漏。與此相對(duì)，根據(jù)冷卻裝置1，如上所述，既能夠抑制成本的上升又能夠冷卻軸部62，所以，既能夠抑制成本的上升又能夠抑制潤(rùn)滑脂從軸承65a、65b泄漏。另外，根據(jù)冷卻裝置1，如在圖4中所說(shuō)明的那樣，在內(nèi)燃機(jī)11的運(yùn)轉(zhuǎn)停止后也進(jìn)行軸部62的冷卻，所以，在內(nèi)燃機(jī)11的運(yùn)轉(zhuǎn)停止后也能夠抑制潤(rùn)滑脂的泄漏。

此外，即使在假設(shè)冷卻裝置1使用封入有潤(rùn)滑脂的軸承以外的軸承來(lái)作為軸部62的軸承的情況下，當(dāng)軸部62沒(méi)有被冷卻時(shí)，也有可能產(chǎn)生密封軸承用的潤(rùn)滑油的密封機(jī)構(gòu)因熱而變形這樣的損傷。因此，即使本實(shí)施例所涉及的冷卻裝置1應(yīng)用于具備封入有潤(rùn)滑脂的軸承以外的軸承來(lái)作為軸部62的軸承的裝置，也能夠發(fā)揮抑制成本的上升并且抑制透平機(jī)60的軸承的由熱引起的損傷這一效果。另外，根據(jù)冷卻裝置1，能夠抑制成本的上升并且冷卻透平機(jī)60的軸部62，所以，也能夠抑制成本的上升并且抑制密封部66a、66b因熱而損傷這一情況。

此外，若只為了向透平機(jī)60的軸部62供給液相的制冷劑，則例如也考慮了將內(nèi)燃機(jī)11的水套15a、15b的液相的制冷劑向透平機(jī)60的軸部62供給的構(gòu)成。然而，水套15a、15b的制冷劑中混入有異物的可能性高。因此，在將水套15a、15b的制冷劑向透平機(jī)60的軸部62供給的情況下，由于混入制冷劑的異物，例如密封部66a、66b有可能損傷。與此相對(duì)，如本實(shí)施例這樣，從冷凝部82b排出的液相的制冷劑是氣相的制冷劑冷凝后的制冷劑，所以含有異物的可能性極低。因此，根據(jù)本實(shí)施例所涉及的冷卻裝置1，也能夠抑制由制冷劑所包含的異物引起的密封部66a、66b的損傷。

另外，在如上所述地要將水套15a、15b的制冷劑向透平機(jī)60的軸部62供給的情況下，也考慮了在通過(guò)過(guò)濾器除去制冷劑所包含的異物后向軸部62供給。然而，在該情況下，與設(shè)置過(guò)濾器相應(yīng)地，成本有可能大幅上升。與此相對(duì)，根據(jù)本實(shí)施例所涉及的冷卻裝置1，從不需要這樣的過(guò)濾器這一點(diǎn)來(lái)看，也能夠有效地抑制成本的上升。

此外，如在圖2中所說(shuō)明的那樣，本實(shí)施例所涉及的冷卻部67配置于在軸線(xiàn)方向上比軸承65a、65b靠近葉片63的一側(cè)，但冷卻部67的配置處是能夠冷卻軸部62的部位即可，不限定于此處。若舉出其他的例子為：例如冷卻部67也可以配置于在軸線(xiàn)方向上比軸承65a、65b遠(yuǎn)離葉片63的一側(cè)，或者是也可以配置于軸承65a與軸承65b之間的部分。但是，通過(guò)如本實(shí)施例這樣地將冷卻部67配置于在軸線(xiàn)方向上比軸承65a、65b靠近葉片63的一側(cè)，能夠在葉片63的熱經(jīng)由軸部62向軸承65a、65b傳遞之前通過(guò)冷卻部67的制冷劑奪取該熱。由此，能夠有效地抑制軸承65a、65b變得高溫。

另外，與以下所說(shuō)明的比較例所涉及的冷卻裝置相比，冷卻裝置1也能夠取得以下的效果。首先，作為第1比較例，設(shè)想一種冷卻裝置，其中，代替如本實(shí)施例這樣地通過(guò)內(nèi)燃機(jī)11的制冷劑冷卻透平機(jī)60的軸部62，而具備僅用于透平機(jī)60的軸部62的冷卻的油冷裝置。該第1比較例所涉及的油冷裝置具備：向冷卻部67供給油的油泵、冷卻油的油冷卻器以及從油中除去異物的油過(guò)濾器(具有微小的網(wǎng)孔的油過(guò)濾器)。在該第1比較例所涉及的冷卻裝置的情況下，雖然認(rèn)為能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻透平機(jī)60的軸部62這一點(diǎn)的本身，但由于具備油冷裝置，冷卻裝置整體的構(gòu)成復(fù)雜化，并且，成本也大幅上升。與此相對(duì)，根據(jù)本實(shí)施例所涉及的冷卻裝置1，能夠不具備油冷裝置便冷卻透平機(jī)60的軸部62，所以，與第1比較例所涉及的冷卻裝置相比，能夠抑制冷卻裝置1的構(gòu)成的復(fù)雜化并且也能夠抑制成本的上升。

另外，作為第2比較例，設(shè)想一種冷卻裝置，其中，通過(guò)使圖1所示的通路110h的比泵100靠下游側(cè)的一部分分支并連接于透平機(jī)60的制冷劑供給部68b，利用泵100將從收集罐90排出的制冷劑向透平機(jī)60的軸部62供給。在該第2比較例所涉及的冷卻裝置的情況下，因?yàn)橥?10h的內(nèi)壓高(這是由內(nèi)燃機(jī)11的水套15b側(cè)的高壓施加于通路110h而引起的)，所以經(jīng)由通路110h而向透平機(jī)60的軸部62供給的制冷劑的壓力也有可能變成高壓。在該情況下，供給到軸部62的制冷劑有可能變得難以低壓沸騰。在供給到軸部62的制冷劑無(wú)法低壓沸騰的情況下，制冷劑僅通過(guò)顯熱來(lái)冷卻軸部62，所以難以有效地冷卻軸部62。另外，在第2比較例的情況下，即使假設(shè)供給到軸部62的制冷劑能夠沸騰，該制冷劑也比本實(shí)施例所涉及的冷卻裝置1的情況高壓，所以，該制冷劑的沸騰溫度比本實(shí)施例的情況高。從這一點(diǎn)來(lái)看，在第2比較例的情況下也難以有效地冷卻軸部62。與此相對(duì)，根據(jù)本實(shí)施例所涉及的冷卻裝置1，供給到軸部62的制冷劑能夠容易低壓沸騰，所以，能夠不僅利用制冷劑的顯熱，還利用氣化潛熱來(lái)有效地冷卻軸部62。因此，本實(shí)施例所涉及的冷卻裝置1的軸部62的冷卻性能比第2比較例高。

另外，根據(jù)本實(shí)施例所涉及的冷卻裝置1，如上所述，透平機(jī)60的軸部62由封入有潤(rùn)滑脂的軸承65a、65b可旋轉(zhuǎn)地支承，所以，能夠抑制軸承65a、65b的卡住，并且，進(jìn)而與以下所說(shuō)明的第3比較例相比也能夠取得以下的效果。

具體而言，作為第3比較例所涉及的冷卻裝置，設(shè)想一種冷卻裝置，其中，使用內(nèi)燃機(jī)11的潤(rùn)滑油來(lái)作為透平機(jī)60的軸部62的軸承用的潤(rùn)滑油。更具體而言，該第3比較例所涉及的冷卻裝置具有通過(guò)油泵將內(nèi)燃機(jī)11的潤(rùn)滑油向透平機(jī)60的軸部62的軸承供給的構(gòu)成。根據(jù)該第3比較例，也能夠通過(guò)向透平機(jī)60的軸承供給的潤(rùn)滑油來(lái)抑制該軸承的卡住。然而，由于內(nèi)燃機(jī)11的潤(rùn)滑油的溫度是高溫，所以在第3比較例的情況下，為了充分發(fā)揮軸承的性能，需要在通過(guò)油冷卻器將潤(rùn)滑油冷卻后將其向軸承供給。在該情況下，冷卻裝置的成本有可能大幅上升。與此相對(duì)，根據(jù)本實(shí)施例所涉及的冷卻裝置1，能夠不具備油冷卻器便可旋轉(zhuǎn)地支承透平機(jī)60的軸部62，所以，與第3比較例相比，能夠抑制冷卻裝置1的成本的上升。另外，在第3比較例所涉及的冷卻裝置的情況下，內(nèi)燃機(jī)11的潤(rùn)滑油所包含的微小的異物也有可能經(jīng)過(guò)油過(guò)濾器而流入軸承。在該情況下，軸承有可能因異物而損傷。與此相對(duì)，根據(jù)冷卻裝置1，異物不會(huì)混入軸承65a、65b，所以，也抑制了由異物引起的軸承65a、65b的損傷。

另外，根據(jù)本實(shí)施例所涉及的冷卻裝置1，如上所述，在圖1中冷凝部82b配置于比冷凝部82a更靠近入口罐81的連接有通路110f以及通路110k的部分的部分，所以，能夠使經(jīng)過(guò)通路110f以及通路110k而供給到入口罐81的制冷劑優(yōu)先流入冷凝部82b。由此，能夠抑制流入冷凝部82b的制冷劑的量不足這一情況。結(jié)果，能夠抑制從冷凝部82b向透平機(jī)60的軸部62供給的制冷劑的量不足這一情況。

以上對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本發(fā)明不限定于上述的特定實(shí)施方式，在權(quán)利要求書(shū)所記載的本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種變形、變更。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1：內(nèi)燃機(jī)的冷卻裝置

10：沸騰冷卻系統(tǒng)

11：內(nèi)燃機(jī)

20：蘭金循環(huán)系統(tǒng)

50：過(guò)熱器

60：透平機(jī)

62：軸部

65a、65b：軸承

80：冷凝器

84：制冷劑供給部

110a～110k：通路