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朗肯循环系统

阅读：334发布：2020-05-13

IPRDB可以提供朗肯循环系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种朗肯循环系统，其有效地提高热交换器中的冷媒的温度。该朗肯循环系统（30）具有；冷媒泵（32），其搭载在车辆中，使冷媒循环；热交换器（36），其在冷却发动机的冷却水和冷媒之间进行热交换；膨胀机（37），其通过使冷媒膨胀而将向冷媒中回收的废热变换为动力；以及冷凝器（38），其使通过膨胀机（37）膨胀后的冷媒凝结，热交换器（36）与发动机的排气通路（3）相邻设置。，下面是朗肯循环系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种朗肯循环系统，其具有：

冷媒泵，其搭载在车辆中，使冷媒循环；

热交换器，其在对发动机进行冷却的冷却水与所述冷媒之间进行热交换；

膨胀机，其通过使所述冷媒膨胀，从而将向所述冷媒中回收的废热变换为动力；

冷凝器，其使通过所述膨胀机而膨胀后的所述冷媒凝结；以及散热器，其使所述冷却水的温度降低，

其特征在于，

所述热交换器与所述发动机的排气通路相邻设置，发动机冷却水回路具有穿过散热器(11)的冷却水通路(13)和绕过散热器(11)的旁路冷却水通路(14)，并且具有阀(15)，其在冷却水温度较高的情况下，相对地增加流过冷却水通路(13)的冷却水的流量，并且在冷却水温度较低的情况下，相对地减少通过散热器的流量，在旁路冷却水通路(14)中具有所述热交换器(36)。

2.根据权利要求1所述的朗肯循环系统，其特征在于，具有：所述冷却水通路使所述冷却水在所述散热器中循环；

所述旁路冷却水通路绕过所述散热器而使所述冷却水在所述热交换器中循环；以及所述阀对流过所述冷却水通路的所述冷却水的流量、和流过所述旁路冷却水通路的所述冷却水的流量进行控制，所述阀随着所述冷却水的温度上升，而增加流过所述旁路冷却水通路的所述冷却水的流量。

3.根据权利要求1或2所述的朗肯循环系统，其特征在于，所述热交换器与所述发动机的排气歧管通路相邻设置。

4.根据权利要求3所述的朗肯循环系统，其特征在于，具有冷媒通路，将所述热交换器和所述膨胀机连接，配置在所述排气歧管附近。

5.根据权利要求1或2所述的朗肯循环系统，其特征在于，其与空调的制冷循环共用所述冷媒。

说明书全文

朗肯循环系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种朗肯循环系统。

背景技术

[0002] 当前，在专利文献1公开了一种技术，即，在车辆用的朗肯循环中，通过蒸发器使水蒸发，将高温高压蒸汽向膨胀机供给，由膨胀机产生输出。

[0003] 专利文献1：日本特开2001-182504号公报

发明内容

[0004] 但是，在上述发明中，没有考虑到具有热交换器的朗肯循环，该热交换器使内燃机的冷却水和朗肯循环的冷媒之间进行热交换。

[0005] 在使用在冷却水和冷媒之间进行热交换的热交换器的朗肯循环中，存在下述问题，即，由于内燃机的热经由冷却水而向冷媒中传递，所以根据运转条件，热交换效率变差。

[0006] 本发明为了解决上述问题而提出，其目的是改善热交换器的热交换效率，该热交换器在内燃机的冷却水和朗肯循环的冷媒之间进行热交换。

[0007] 本发明的某实施方式所涉及的朗肯循环系统具有：冷媒泵，其搭载在车辆中，使冷媒循环；热交换器，其在对发动机进行冷却的冷却水与所述冷媒之间进行热交换；膨胀机，其通过使所述冷媒膨胀，从而将向所述冷媒中回收的废热变换为动力；以及冷凝器，其使通过所述膨胀机而膨胀后的所述冷媒凝结，其特征在于，所述热交换器与所述发动机的排气通路相邻设置，发动机冷却水回路具有穿过散热器(11)的冷却水通路(13)和绕过散热器(11)的旁路冷却水通路(14)，并且具有阀(15)，其在冷却水温度较高的情况下，相对地增加流过冷却水通路(13)的冷却水的流量，并且在冷却水温度较低的情况下，相对地减少通过散热器的流量，在旁路冷却水通路(14)中具有所述热交换器(36)。

[0008] 发明的效果

[0009] 根据该实施方式，由于与温度升高的排气通路相邻设置热交换器，因此利用来自排气通路的热而加热热交换器，可以改善热交换器效率。

附图说明

[0010] 图1是本发明的实施方式的组合循环的概略结构图。

[0011] 图2A是泵及膨胀机一体化后的膨胀机泵的概略剖视图。

[0012] 图2B是冷媒泵的概略剖视图。

[0013] 图2C是膨胀机的概略剖视图。

[0014] 图3是表示制冷系统阀的功能的概略图。

[0015] 图4是混合动力车辆的概略结构图。

[0016] 图5是发动机的概略斜视图。

[0017] 图6是从下方观察混合动力车辆的概略图。

[0018] 图7A是朗肯循环运转区域的特性图。

[0019] 图7B是朗肯循环运转区域的特性图。

具体实施方式

[0020] 下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

[0021] 图1表示作为本发明的前提的朗肯循环31的系统整体的概略结构图。图1中的朗肯循环31成为与制冷系统51共用冷媒及冷凝器38的结构，将朗肯循环31和制冷循环51组合后的朗肯循环系统在这以后称为组合循环30。图4是搭载有组合循环30的混合动力车辆1的概略结构图。此外，组合循环30是指在朗肯循环31和制冷循环51的冷媒进行循环的回路(通路)以及在其中途设置的泵、膨胀机、冷凝器等的构成要素的基础上，包含冷却水和排气的回路(通路)等在内的系统整体。

[0022] 在混合动力车辆1中，发动机2、电动发电机81及自动变速器82串联连接，自动变速器82的输出经由传动轴83、差动齿轮84传递至驱动轮85。发动机2和电动发电机81之间设置第1驱动轴离合器86。另外，自动变速器82的摩擦接合要素的其中一个作为第2驱动轴离合器87而构成。第1驱动轴离合器86和第2驱动轴离合器87与发动机控制器71连接，对应于混合动力车辆的运转条件而控制其接合/断开(连接状态)。在混合动力车辆1中，如图7B所示，当车速处于发动机2的效率较差的EV行驶区域时，停止发动机2而断开第1驱动轴离合器86，连接第2驱动轴离合器87，仅通过由电动发电机81产生的驱动力使混合动力车辆1行驶。另一方面，当车速离开EV行驶区域而转换到朗肯循环运转区域时，使发动机2运转并使朗肯循环31(后述)运转。发动机2具有排气通路3，排气通路3由排气歧管4、和与排气歧管4的集合部连接的排气管5构成。排气管5在中途分支为旁路排气管6，在绕过旁路排气管6的区间的排气管5上，具有用于在排气和冷却水之间进行热交换的废热回收器22。如图6所示，作为废热回收单元23而将废热回收器22和旁路排气管6一体化，并在地板催化剂88和其下游的辅助消音器89之间配置。

[0023] 首先，根据图1，对发动机冷却水回路进行说明。在发动机2中流出的80～90℃程度的冷却水，分别流过穿过散热器11的冷却水通路13、和绕过散热器11的旁路冷却水通路14。在这之后，2个流路经过决定两个通路13、14中流过的冷却水流量的分配的恒温阀15而再次合流，并且经由冷却水泵16返回到发动机2中。冷却水泵16由发动机2驱动，其旋转速度与发动机旋转速度同步。恒温阀15在冷却水温度较高的情况下，扩大冷却水通路13侧的阀的开度，而相对地增加通过散热器11的冷却水量，在冷却水温度较低的情况下，减小冷却水通路
13侧的阀的开度，而相对地减少通过散热器11的冷却水量。在发动机2的暖机前等特别是冷却水温度较低的情况下，完全地绕过散热器11，使冷却水的全部流过旁路冷却水通路14侧。
另一方面，恒温阀15构成为，在旁路冷却水通路14侧的阀的开度并未全闭，而流过散热器11的冷却水流量增加时，使流过旁路冷却水通路14的冷却水的流量，与冷却水全部流过旁路冷却水通路14侧的情况相比降低，但并不完全地停止流动。绕过散热器11的旁路冷却水通路14，由从冷却水通路13分支而与后述的热交换器36直接连接的第1旁路冷却水通路24、从冷却水通路13分支而经由废热回收器22与热交换器36连接的第2旁路冷却水通路25构成。

[0024] 在旁路冷却水通路14中，具有与朗肯循环31的冷媒进行热交换的热交换器36。该热交换器36是将加热器和过热器组合而成。即，在热交换器36中2条冷却水通路36a、36b大致一列地设置，另外，朗肯循环31的冷媒所流过的冷媒通路36c与冷却水通路36a、36b相邻设置，以使冷媒与冷却水可以进行热交换。并且各通路36a、36b、36c构成为，在俯瞰热交换器36的整体而观察时，朗肯循环31的冷媒与冷却水彼此流动的方向为相反方向。

[0025] 详细地说，对于朗肯循环31的冷媒来说位于上游(图1的左侧)侧的一个冷却水通路36a，安装在第1旁路冷却水通路24中。由该冷却水通路36a以及与该冷却水通路36a相邻的冷媒通路部分构成的热交换器左侧部分，是用于通过将从发动机2排出的冷却水直接导入至冷却水通路36a中，从而对流过冷媒通路36c的朗肯循环31的冷媒进行加热的加热器。

[0026] 在对于朗肯循环31的冷媒来说位于下游(图1的右侧)侧的另一个冷却水通路36b中，经由第2旁路冷却水通路25导入经过废热回收器22后的冷却水。由冷却水通路36b以及与该冷却水通路36b相邻的冷媒通路部分构成的热交换器右侧部分(对朗肯循环31的冷媒来说是下游侧)，是通过将利用排气对发动机2的出口的冷却水进一步加热后而得到的冷却水导入至冷却水通路36b中，从而使流过冷媒通路36c的冷媒过热的过热器。

[0027] 废热回收器22的冷却水通路22a与排气管5相邻而设置。通过向废热回收器22的冷却水通路22a中导入发动机2的出口的冷却水，从而可以利用高温的排气将冷却水加热至例如110～115℃程度。在俯瞰废热回收器22的整体而观察时，以排气与冷却水彼此流动的方向相反的方式构成冷却水通路22a。

[0028] 在设置废热回收器22的第2旁路冷却水通路25中安装控制阀26。如果发动机2的出口的冷却水温度传感器74的检测温度大于或等于规定值，则减小该控制阀26的开度，以使得表示处于发动机内部的冷却水温度的发动机水温，不超过用于防止例如发动机的效率恶化或发生爆震的容许温度(例如100℃)。如果发动机水温接近容许温度，则减少通过废热回收器22的冷却水量，因此，可以可靠地防止发动机水温超过容许温度。

[0029] 另一方面，通过减少第2旁路冷却水通路25的流量，利用废热回收器22而上升的冷却水温度会上升过度而使冷却水蒸发(沸腾)，存在冷却水通路内的冷却水的流动变差从而温度过量地上升的可能性。为了避免上述情况发生，在旁路排气管6的分支部中，设置绕过废热回收器22的旁路排气管6、和对废热回收器22的排气通过量和旁路排气管6的排气通过量进行控制的恒温阀7。即，恒温阀7基于废热回收器22排出的冷却水温度，调节恒温阀的阀的开度，以使得废热回收器22排出的冷却水温度不会超过规定的温度(例如沸腾温度120℃)。

[0030] 热交换器36、恒温阀7和废热回收器22，作为废热回收单元23而一体化，并在车辆宽度方向大致中央的地板下，在排气管的中途配置。恒温阀7可以是使用双金属等的比较简易的感温阀，也可以是由输入温度传感器的输出的控制器进行控制的控制阀。由于由恒温阀7控制的排气向冷却水的热交换量的调节，存在比较大的延迟，因此，在单独使用恒温阀7进行调节的情况下，很难使发动机水温不超过容许温度。但是，由于基于发动机水温(出口温度)而控制第2旁路冷却水通路25的控制阀26，因此，迅速地降低热回收量，可以可靠地防止发动机水温超过容许温度。另外，如果发动机水温是距离容许温度还有富裕的状态，则可以在废热回收器22排出的冷却水温度达到超过发动机水温的容许温度程度的高温(例如110～115℃)为止进行热交换，可以增加废热回收量。冷却水通路36b排出的冷却水经由第2旁路冷却水通路25与第1旁路冷却水通路24合流。

[0031] 如果从旁路冷却水通路14流向恒温阀15的冷却水的温度，例如通过在热交换器36中与朗肯循环31的冷媒进行热交换而充分地降低，则减小恒温阀15的冷却水通路13侧的阀的开度，而相对地减少通过散热器11的冷却水量。相反地，如果从旁路冷却水通路14流向恒温阀15的冷却水的温度，由于朗肯循环31未运转等而导致很高，则扩大恒温阀15的冷却水通路13侧的阀开度，而相对地增加通过散热器11的冷却水量。基于上述的恒温阀15的动作，构成为可以适当地保持发动机水温(发动机2内的冷却水温度)，并使热量向朗肯循环31中适当地供给。

[0032] 下面，对朗肯循环31进行叙述。在这里，朗肯循环31并不是单纯的朗肯循环，而是作为与制冷循环51组合后的组合循环30的一部分而构成。以下，首先说明作为基础的朗肯循环31，然后说明制冷循环51。

[0033] 朗肯循环31是经由发动机2的冷却水而将发动机的废热向冷媒中回收，将回收的废热作为动力而再生的系统。朗肯循环31具有冷媒泵32、作为过热器的热交换器36、膨胀机37以及冷凝器(凝结器)38，各结构要素通过冷媒(R134a等)进行循环的冷媒通路41～44连接。

[0034] 冷媒泵32的轴与膨胀机37的输出轴同轴地连结配置，利用膨胀机37产生的输出(动力)驱动冷媒泵32，并且将产生的动力向发动机2的输出轴(曲柄轴)供给(参照图2A)。即，冷媒泵32的轴以及膨胀机37的输出轴，与发动机2的输出轴平行地配置，在冷媒泵32的轴的前端设置的泵带轮33与曲柄带轮2a之间架设传动带(参照图1)，此外，作为本实施方式冷媒泵32采用齿轮式的泵，作为膨胀机37采用涡旋式的膨胀机(参照图2B、图2C)。

[0035] 另外，在泵带轮33与冷媒泵32之间设置电磁式的离合器(该离合器在以下称作“膨胀机离合器”)35(第1离合器)，使冷媒泵32以及膨胀机37可以与发动机2接合/断开(参照图2A)。由此，在膨胀机37产生的输出超过冷媒泵32的驱动力以及旋转体所具有的摩擦的情况下(预测膨胀机扭矩为正的情况下)，通过连接膨胀机离合器35，可以利用膨胀机37产生的输出辅助发动机输出轴的旋转。这样，通过使用由废热回收而得到的能量辅助发动机输出轴的旋转，可以改善燃油消耗。另外，用于驱动使冷媒循环的冷媒泵32的能量，也可以通过回收的废热提供。此外，膨胀机离合器35可以设置在从发动机2到冷媒泵32及膨胀机37的动力传递路径的中途的任意处。

[0036] 来自冷媒泵32的冷媒经由冷媒通路41向热交换器36供给。热交换器36是在发动机2的冷却水与冷媒之间进行热交换，使冷媒汽化并过热的热交换器。

[0037] 来自热交换器36的冷媒经由冷媒通路42向膨胀机37供给。膨胀机37是通过使汽化并过热的冷媒膨胀，从而将热量变换成旋转能量的蒸汽涡轮机。如图5所示，膨胀机37搭载在发动机2上。连接热交换器36和膨胀机37的冷媒通路42，配置在排气歧管4的附近。通过膨胀机37回收的动力驱动冷媒泵32，并经由带传动机构传递至发动机2，辅助发动机2的转动。

[0038] 来自膨胀机37的冷媒经由冷媒通路43向冷凝器38中供给。冷凝器38是在外部气体与冷媒之间进行热交换，使冷媒冷却并液化的热交换器。由此，将冷凝器38与散热器11并列地配置，利用散热器风扇12进行冷却。

[0039] 通过冷凝器38液化后的冷媒，经由冷媒通路44返回到冷媒泵32。返回到冷媒泵32的冷媒通过冷媒泵32再次向热交换器中输送，在朗肯循环31的各结构要素中循环。

[0040] 下面，对制冷循环51进行叙述。由于制冷循环51共用在朗肯循环31中进行循环的冷媒，因此与朗肯循环31合并，制冷循环51的结构本身很简单。即，制冷循环51具有：压缩机52、冷凝器38、蒸发器55。

[0041] 压缩机52是将制冷循环51的冷媒压缩成高温高压的流体机械，利用发动机2驱动。即，如图4所示，在压缩机52的驱动轴上固定压缩机带轮53，在该压缩机带轮53与曲柄带轮
2a之间架设传动带34。发动机2的驱动力经由该传动带34向压缩机带轮53传递，从而驱动压缩机52。另外，在压缩机带轮53与压缩机52之间设置电磁式的离合器(该离合器在以下称作“压缩机离合器”)54(第2离合器)，其可以将压缩机52以及压缩机带轮53接合/断开。

[0042] 回到图1，来自压缩机52的冷媒经由冷媒通路56与冷媒通路43合流后，向冷凝器38供给。冷凝器38是通过与外部气体进行热交换而使冷媒凝结并液化的热交换器。来自冷凝器38的液态的冷媒经由从冷媒通路44分支出的冷媒通路57，向蒸发器55供给。蒸发器55与未图示的加热芯相同地配置在空调单元的壳体内。蒸发器55是使来自冷凝器38的液态冷媒蒸发，利用此时的蒸发潜热对来自送风机的空调空气进行冷却的热交换器。

[0043] 通过蒸发器55蒸发后的冷媒经由冷媒通路58返回到压缩机52中。此外，通过蒸发器55冷却后的空调空气与通过加热芯加热后的空调空气，对应于空气混合风门的开度而变更混合比率，从而调节为乘员所设定的温度。

[0044] 在由朗肯循环31与制冷循环51构成的组合循环30中，为了控制在循环内流动的冷媒，在回路中途适当地设置各种阀。例如，为了控制在朗肯循环31中进行循环的冷媒，在将制冷循环分支点45与冷媒泵32连接的冷媒通路44中具有泵上游阀61，在将热交换器36与膨胀机37连接的冷媒通路42中具有膨胀机上游阀62。另外，在将冷媒泵32与热交换器36连接的冷媒通路41中，具有用于防止冷媒从热交换器36向冷媒泵32回流的止回阀63。在将膨胀机37与制冷循环合流点46连接的冷媒通路43中，也具有用于防止冷媒从制冷循环合流点46向膨胀机37回流的止回阀64。另外，设置从膨胀机上游阀62绕过膨胀机37而与止回阀64上游合流的膨胀机旁路通路65，在该膨胀机旁路通路65中设置旁通阀66。并且，在绕过旁通阀66的通路67中设置压力调整阀68。对于制冷循环51侧，也在将制冷循环分支点45与蒸发器
55连接的冷媒通路57中设置空调回路阀69。

[0045] 上述4个阀61、62、66、69均是电磁式的开闭阀。将通过压力传感器72检测出的膨胀机上游压力的信号、通过压力传感器73检测出的冷凝器38出口的冷媒压力Pd的信号、膨胀机37的旋转速度信号等向发动机控制器71输入。在发动机控制器71中，对应于规定的运转条件，基于上述各输入信号，进行制冷循环51的压缩机52和散热器风扇12的控制，并且控制上述4个电磁式开闭阀61、62、66、69的开闭。

[0046] 例如，基于通过压力传感器72检测出的膨胀机上游侧压力以及膨胀机旋转速度，预测膨胀机扭矩(再生动力)，在该预测膨胀机扭矩为正时(可以辅助发动机输出轴的转动时)将膨胀机离合器35接合，在预测膨胀机扭矩为零或负时断开膨胀机离合器35。通过基于传感器检测压力和膨胀机旋转速度，与根据排气温度预测膨胀机扭矩(再生动力)的情况相比，可以较高精度地预测膨胀机扭矩，可以对应于膨胀机扭矩的产生状况而适当地进行膨胀机离合器35的接合·断开(详细内容参照日本特开2010-190185号公报)。

[0047] 上述4个开闭阀61、62、66、69以及2个止回阀63、64是冷媒系统阀。将这些冷媒系统阀的功能重新在图3中示出。

[0048] 在图3中，泵上游阀61设置在冷媒泵32的入口，泵上游阀61的作用是，在朗肯循环31的停止中等、与制冷循环51的回路相比冷媒容易向朗肯循环31的回路集中的规定条件下使其关闭，从而防止冷媒(包含润滑成分)向朗肯循环31集中，如后述所示，与膨胀机37下游的止回阀64协同动作而将朗肯循环31的回路闭塞。膨胀机上游阀62，在来自热交换器36的冷媒压力为相对较低的情况下，将冷媒通路42断开并进行保持，直至来自热交换器36的冷媒成为高压为止。由此，在不能得到足够的膨胀机扭矩的情况下，也促进冷媒的加热，可以缩短例如至朗肯循环31再起动(能够实际地进行再生)为止的时间。旁通阀66的作用是，在朗肯循环31的起动时等、朗肯循环31侧未存在足够的冷媒量等时使其开阀，从而绕过膨胀机37而使冷媒泵32可以进行动作，以缩短朗肯循环31的起动时间。如果通过绕过膨胀机37而使冷媒泵32动作，使冷凝器38的出口或者冷媒泵32的入口的冷媒温度成为与对应于该部位的压力的沸点相比低大于或等于规定温度的差(过冷度SC)的状态，则可以调整成为向朗肯循环31中供给足够的液体冷媒的状态。

[0049] 热交换器36上游的止回阀63是与旁通阀66、压力调整阀68、膨胀机上游阀62协同动作而将向膨胀机37中供给的冷媒保持高压的设备。在朗肯循环31的再生效率较低的条件下，停止朗肯循环31的运转，通过在热交换器36的前后区间将回路闭塞，预先使停止中的冷媒压力上升，可以利用高压冷媒而使朗肯循环31迅速地再起动。压力调整阀68在向膨胀机37中供给的冷媒的压力过高的情况下打开，具有使压力过高的冷媒外泄的安全阀的作用。

[0050] 膨胀机37下游的止回阀64是与上述的泵上游阀61协同动作，用于防止冷媒向朗肯循环31集中的设备。混合动力车辆1的运转刚开始后，如果发动机2未暖机，则朗肯循环31比制冷循环51温度低，有时冷媒会向朗肯循环31侧集中。虽然向朗肯循环31侧集中的概率不是很高，但例如对于在夏天车辆运转刚开始后，想尽快使车内冷却的情况，此时对冷气设备能力要求最高，因此存在下述要求：即使冷媒稍微集中也要消除，以确保制冷循环51的冷媒。因此，为了防止冷媒向朗肯循环31侧集中而设置止回阀64。

[0051] 压缩机52并不是在驱动停止时冷媒可以自由通过的构造，而是与空调回路阀69协同动作而可以防止冷媒向制冷循环51的集中。对其进行说明。在制冷循环51的运转停止时，冷媒会从稳定运转中的温度比较高的朗肯循环31侧向制冷循环51侧移动，存在使得在朗肯循环31中进行循环的冷媒不足的情况。在制冷循环51中，冷却设备刚停止后，蒸发器55的温度变低，在容积比较大且温度正在变低的蒸发器55中易于积存冷媒。在此情况下，通过停止压缩机52的驱动而切断冷媒从冷凝器38向蒸发器55的流动，并且关闭空调回路阀69，从而防止冷媒向制冷循环51的集中。

[0052] 下面，图5是表示发动机2整体组件的发动机2的概略斜视图。图5的特征是热交换器36与发动机2的排气通路3相邻设置。具体地说，热交换器36在排气歧管4的垂直上方，与排气歧管4相邻而配置。通过使热交换器36与排气歧管4相邻而配置在排气歧管4的垂直上方的空间中，使朗肯循环31在发动机2中的搭载性提高。另外，通过使热交换器36与排气歧管4相邻而配置在排气歧管4的垂直上方的空间中，利用流过排气歧管4的排气气流的热量，可以加热热交换器36。另外，在发动机2上设置张紧轮8。

[0053] 流过排气歧管4的排气气体的温度在发动机2成为高负载或高旋转速度时变高。因此，随着发动机2成为高负载或高旋转速度，从排气歧管4向热交换器36传递的热量变多。

[0054] 下面，参照图7A及图7B，说明朗肯循环31的基本的运转方法。

[0055] 首先，图7A以及图7B是朗肯循环31的运转区域图。在图7A中示出横轴为外部气温，纵轴为发动机水温(冷却水温度)时的朗肯循环31的运转区域，图7B中示出横轴为发动机旋转速度，纵轴为发动机扭矩(发动机负载)时的朗肯循环31的运转区域。

[0056] 在图7A以及图7B的任何一个中均满足规定的条件时，朗肯循环31进行运转，在满足上述两个条件的情况下，朗肯循环31进行运转。在图7A中，在优先进行发动机2的暖机的低水温侧的区域、和压缩机52的负载增大的高外部气温侧的区域中，停止朗肯循环31的运转。在排气温度低且回收效率较差的暖机时，不如通过不运转朗肯循环31而使冷却水温度迅速地上升。在要求较高的致冷能力的高外部温度时停止朗肯循环31，从而向制冷循环51提供足够的冷媒和冷凝器38的冷却能力。在图7B中，由于是混合动力车辆，因此，在EV行驶区域和膨胀机37的摩擦增大的高转速侧的区域中停止朗肯循环31的运转。由于膨胀机37难以成为在全部的旋转速度下摩擦较小且具有高效率的构造，因此，在图7B的情况下，膨胀机37构成(膨胀机37的各部分的规格等设定)为，在运转频率较高的发动机旋转速度区域中，使摩擦变小且具有高效率。

[0057] 下面对本实施方式的效果进行说明。

[0058] 通过使热交换器36与排气通路3相邻设置，利用排气通路3内的排气气体的热量加热热交换器36，可以通过热交换器36高效地加热冷媒。特别是通过使热交换器36与流过有温度较高的排气气体的排气歧管4相邻设置，可以通过热交换器36高效地加热冷媒。另外，可以有效地利用发动机2附近的空余空间，可以提高布局效率。

[0059] 由于在发动机2成为高负载或高旋转速度时冷却水温度变高，因此，通过恒温阀15而流向冷却水通路13从而在散热器11中循环的冷却水的流量相对地增多，从而适当地保持发动机2内的冷却水温度。在此情况下，流过热交换器36的冷却水的流量相对地减少，冷却水向热交换器36传递的热量减少。在冷却水的温度升高且流过热交换器36的冷却水的流量相对地减少的情况下，在本实施方式中通过使热交换器36与排气通路3、特别是排气歧管4相邻设置，可以抑制热交换器36的温度降低。在发动机2成为高负载或高旋转速度的情况下，由于排气气体的温度升高，因此，可以通过排气气体的热而抑制热交换器36的温度下降。

[0060] 另外，如果发动机2的负载及旋转速度比较小，且冷却水温度较低，则流过热交换器36的冷却水的流量相对地增多。因此，在热交换器36中从冷却水向冷媒传递的热量变多，但由于排气气体的温度比较低，因此，从排气通路3(排气歧管4)向热交换器36传递的热量变少，可以防止热交换器36的温度过量地上升。

[0061] 如上所述，在本实施方式中，可以一边将发动机2的冷却水保持为适当的温度，一边将热交换器36保持为适当的温度。

[0062] 如果在停止发动机、朗肯循环后热交换器的温度急速地降低，则会导致冷媒在热交换器中滞留。在与制冷循环51共用冷媒的情况下，如果冷媒在热交换器36中滞留，则会发生下次起动时制冷循环51中冷媒不足的情况，存在不能使制冷循环51迅速地运转的可能性。在本实施方式中，由于使热交换器36与排气通路3(排气歧管4)相邻设置，因此，即使在停止发动机2、朗肯循环31的运转后，在一段时间内通过排气通路3(排气歧管4)的热可以抑制热交换器36的温度降低。因此，可以抑制在停止发动机2、朗肯循环31后，冷媒在热交换器36中滞留。因此，可以抑制在下次起动时，制冷循环51中冷媒不足，从而可以使制冷循环51迅速地运转。

[0063] 通过使连接有热交换器36和膨胀机37的冷媒通路42与排气歧管4相邻配置，可以缩短冷媒通路42的长度，从而可以削减成本。另外，可以降低冷媒通路42中的压力损失，从而可以提高朗肯循环31的效率。

[0064] 本发明并不限定于上述的实施方式，只要是在其技术思想的范围内，当然可以包含各种变更、改良。

[0065] 在本实施方式中，通过恒温阀15控制热交换器中的冷却水的循环，但也可以通过发动机控制器71控制阀等而进行。在此情况下，基于冷却水的水温而控制阀等。

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朗肯循环系统-专利编号CN102812211B	2020-05-12	952
朗肯循环系统-专利编号CN103032990A	2020-05-12	540
朗肯循环-专利编号CN103608548A	2020-05-11	984
朗肯循环系统-专利编号CN102418622A	2020-05-13	1001
朗肯循环系统-专利编号CN102812211A	2020-05-13	227
朗肯循环系统-专利编号CN103032990B	2020-05-13	334
朗肯循环系统-专利编号CN103797218A	2020-05-11	262
朗肯循环膨胀机-专利编号CN102758650A	2020-05-12	901
朗肯循环-专利编号CN103748347B	2020-05-11	444
朗肯循环-专利编号CN103748347A	2020-05-11	1047

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