内燃机的废热利用装置制造方法及图纸

一种内燃机（２）的废热利用装置，其包括：冷却水回路（４），该冷却水回路（４）具有利用外部气体的通风使冷却水冷却的散热器（１２）；朗肯循环（６），该朗肯循环（６）具有使制冷剂冷凝的第一冷凝器（２４）；以及制冷循环（８），该制冷循环（８）具有使制冷剂冷凝的第二冷凝器（３６），其特征在于，第一冷凝器（２４）和第二冷凝器（３６）是水冷热交换器，内燃机（２）的废热利用装置包括水回路（４４），该水回路（４４）具有利用外部气体的通风使流过第一冷凝器（２４）和第二冷凝器（３６）的水冷却的空气冷热交换器（４６）；以及热交换单元（５３），该热交换单元（５３）由空气冷热交换器（４６）和散热器（１２）构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种内燃机的废热利用装置，详细而言，涉及在车辆内装设的理想的 内燃机的废热利用装置。
技术介绍
这种内燃机的废热利用装置例如装设在车辆内，包括朗肯循环(RC回路)，该朗 肯循环通过对车辆的发动机冷却的冷却水来对废热进行回收；以及空调循环(AC回路)，该 空调循环进行车室内的空气调节。RC回路具有膨胀器，该膨胀器使被所回收的废热加热的蒸发制冷剂膨胀来产生 驱动力；以及朗肯循环冷凝器(RC冷凝器)，该朗肯循环冷凝器通过外部气体使流过上述膨 胀器的制冷剂冷凝。另一方面，AC回路具有压缩机，该压缩机通过外部动力对被车室内的空气加热 的蒸发制冷剂进行压缩；以及空调循环冷凝器(AC冷凝器)，该空调循环冷凝器利用外部气 体使流过上述压缩机的制冷剂冷凝。此外，公开了如下技术设置一个RC冷凝器和AC冷凝器的共用冷凝器，将该共用 冷凝器选择使用以作为RC冷凝器或AC冷凝器(例如，参照日本专利特开昭63-96449号公 报)。然而，由于这种冷凝器一般重叠设置在受到来自车辆前方的行驶风来对发动机冷 却的散热器前侧，因此散热器前方的通风阻力增大从而使朝散热器的通风量减少，存在使 散热器的热交换性能变差的问题。在上述现有技术中，虽然能通过将RC冷凝器和AC冷凝器这两个冷凝器作为一个 共用冷凝器来减小散热器前方的通风阻力，但是无法在AC回路和RC回路中同时使用共用 冷凝器，在空调运转时无法使废热利用装置运转，因此在提高废热利用装置的能量回收效 率上仍然存在着技术问题。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题专利技术而成，其目的在于提供一种能大幅提高废热利用 装置的能量回收效率的内燃机的废热利用装置。为实现上述目的，本专利技术的内燃机的废热利用装置包括冷却水回路，该冷却水回 路具有利用外部气体的通风使被内燃机的废热加热的冷却水冷却的散热器；朗肯循环，该 朗肯循环具有膨胀器和第一冷凝器，其中，上述膨胀器使被冷却水加热的制冷剂膨胀来产 生驱动力，上述第一冷凝器使流过上述膨胀器的制冷剂冷凝；以及制冷循环，该制冷循环具 有压缩机和第二冷凝器，其中，上述压缩机对被热源加热的制冷剂进行压缩，上述第二冷凝 器使流过上述压缩机的制冷剂冷凝，其特征在于，第一冷凝器和第二冷凝器是水冷热交换 器，内燃机的废热利用装置还包括水回路，该水回路具有利用外部气体的通风使流过第一 冷凝器和第二冷凝器的水冷却的空气冷热交换器；以及热交换单元，该热交换单元由空气冷热交换器和散热器构成。根据上述内燃机的废热利用装置，由于通过一个空气冷热交换器就能用第一冷凝 器和第二冷凝器使朗肯循环、制冷循环各自的制冷剂同时冷凝，因此不仅能减小热交换单 元的通风阻力，还能提高废热利用装置的能量回收效率。较为理想的是，在上述内燃机的废热利用装置中，水回路中第一冷凝器和第二冷 凝器分别与空气冷热交换器并联连接，并且该水回路具有流量分配元件，上述流量分配元 件根据在朗肯循环和制冷循环中所要求的制冷剂的冷凝能力对流入第一冷凝器和第二冷 凝器的水进行分配。根据这种结构，由于能根据需要对第一冷凝器和第二冷凝器赋予所需的冷凝能 力，因此能进一步提高第一冷凝器和第二冷凝器中的制冷剂的冷凝性能，进而能进一步提 高废热利用装置的能量回收效率。较为理想的是，在上述内燃机的废热利用装置中，水回路中，第一冷凝器和第二冷 凝器与空气冷热交换器从水的流动方向观察按第二冷凝器、第一冷凝器的顺序串联连接。根据这种结构，由于在水回路中循环的水按第二冷凝器、第一冷凝器的顺序流入 来阶段性地进行热交换，因此不仅能提高制冷循环的效率，还能提高废热利用装置的能量 回收效率。较为理想的是，在上述内燃机的废热利用装置中，第一冷凝器和第二冷凝器是一 体形成的。根据这种结构，不仅能实现第一冷凝器、第二冷凝器的小型化以及废热利用装置 的空间保证，还能提高废热利用装置的能量回收效率。较为理想的是，在上述内燃机的废热利用装置中，热交换单元通过在外部气体的 通风方向依次重叠空气冷热交换器、散热器而成。此外，热交换单元通过将空气冷热交换器 和散热器在与外部气体的通风方向大致垂直的方向一体连接而成。根据这些结构，与将第一冷凝器和第二冷凝器配置在散热器前方的结构相比，不 仅能减小热交换单元的通风阻力，还能提高废热利用装置的能量回收效率。较为理想的是，在上述内燃机的废热利用装置中，热交换单元具有对空气冷热交 换器和散热器中的外部气体的通风量分别独立地进行控制的送风机。根据这种结构，由于能实现与空气冷热交换器和散热器各自的热负荷相应的送风 量控制，因此不仅能防止送风机动力的浪费，还能提高废热利用装置的能量回收效率。较为理想的是，在上述内燃机的废热利用装置中，热交换单元包括空气冷热交换 器和散热器中的分别独立地进行热交换的热交换部；以及共用热交换部，该共用热交换部 用作上述各热交换部中的任意一方。根据这种结构，由于能根据各热交换部的热负荷使散热器和空气冷热交换器的传 热面积增减，因此能进一步提高散热器和空气冷热交换器中的水的冷却性能、第一冷凝器 和第二冷凝器中的制冷剂的冷凝性能，进而能进一步提高废热利用装置的能量回收效率。较为理想的是，在上述内燃机的废热利用装置中，热交换单元包括流路切换元件， 该流路切换元件为了将共用热交换器用作各热交换部的任意一方而对水的流路进行切换。根据这种结构，由于能根据各热交换部的热负荷使散热器和空气冷热交换器的传 热面积进一步流畅地增减，因此能进一步提高散热器和空气冷热交换器中的水的冷却性能、第一冷凝器和第二冷凝器中的制冷剂的冷凝性能，进而能进一步提高废热利用装置的 能量回收效率。较为理想的是，在上述内燃机的废热利用装置中，热交换单元包括多个共用热交 换部。根据这种结构，由于能增大散热器和空气冷热交换器的传热面积增减幅度，因此 能更进一步提高散热器和空气冷热交换器中的水的冷却性能、第一冷凝器和第二冷凝器中 的制冷剂的冷凝性能，进而能更进一步提高废热利用装置的能量回收效率。附图说明图1是简略地表示本专利技术第一实施方式的内燃机的废热利用装置的示意图。图2是只简略地表示装设有图1的废热利用装置的车辆的前侧的纵剖图。图3是从上方只简略地表示图2的车辆的前侧的透视图。图4是从上方只简略地表示本专利技术第二实施方式的车辆的前侧的透视图。图5是表示图4的散热器和空气冷热交换器各自的热交换部的示意图。图6是从上方只简略地表示将图5的共用热交换部用作空气冷热交换器的热交换 部时的车辆的前侧的透视图。图7是从上方只简略地表示增大图5的共用热交换部、或形成多个图5的共用热 交换部来用作空气冷热交换器的热交换部时的车辆的前侧的透视图。图8是只简略地表示本专利技术变形例的内燃机的废热利用装置中的水回路的示意 图。图9是简略地表示图8的AC冷凝器和RC冷凝器的一体型冷凝器的示意图。 具体实施例方式以下，利用附图首先从第一实施方式开始对本专利技术一实施方式进行说明。图1是简略地表示本实施方式的内燃机的废热利用装置的结构的示意图。废热利 用装置装设在车辆内，包括冷却水回路4，该冷却水回路4对车辆的发动机2冷却；朗肯循 环回路(朗肯循环)6 (以下称为RC回路)，该RC回路6对发动机2的废热进行回收；以及 空调循环回路(制冷循环)8 (以下称为AC回路)，该AC回本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃机的废热利用装置，包括：冷却水回路，该冷却水回路具有利用外部气体的通风使被内燃机的废热加热的冷却水冷却的散热器；朗肯循环，该朗肯循环具有膨胀器和第一冷凝器，所述膨胀器使被所述冷却水加热的制冷剂膨胀来产生驱动力，所述第一冷凝器使流过所述膨胀器的制冷剂冷凝；以及制冷循环，该制冷循环具有压缩机和第二冷凝器，所述压缩机对被热源加热的制冷剂进行压缩，所述第二冷凝器使流过所述压缩机的制冷剂冷凝，所述内燃机的废热利用装置的特征在于，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器是水冷热交换器，所述内燃机的废热利用装置还包括：水回路，该水回路具有利用外部气体的通风使流过所述第一冷凝器和所述第二冷凝器的水冷却的空气冷热交换器；以及热交换单元，该热交换单元由所述空气冷热交换器和所述散热器构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-1-21 2008-010363一种内燃机的废热利用装置，包括冷却水回路，该冷却水回路具有利用外部气体的通风使被内燃机的废热加热的冷却水冷却的散热器；朗肯循环，该朗肯循环具有膨胀器和第一冷凝器，所述膨胀器使被所述冷却水加热的制冷剂膨胀来产生驱动力，所述第一冷凝器使流过所述膨胀器的制冷剂冷凝；以及制冷循环，该制冷循环具有压缩机和第二冷凝器，所述压缩机对被热源加热的制冷剂进行压缩，所述第二冷凝器使流过所述压缩机的制冷剂冷凝，所述内燃机的废热利用装置的特征在于，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器是水冷热交换器，所述内燃机的废热利用装置还包括水回路，该水回路具有利用外部气体的通风使流过所述第一冷凝器和所述第二冷凝器的水冷却的空气冷热交换器；以及热交换单元，该热交换单元由所述空气冷热交换器和所述散热器构成。2.如权利要求1所述的内燃机的废热利用装置，其特征在于，在所述水回路中，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器分别与空气冷热交换器并联连 接，并且所述水回路具有流量分配元件，所述流量分配元件根据在所述朗肯循环和所述制 冷循环中所要求的制冷剂的冷凝能力对流入所述第一冷凝器和所述第二冷凝器的水进行 分配。3.如权利要求1所述的内燃机的废热利用装置，其特征在于，在所述水回路中，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器对于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：粕谷润一郎，荻原智，德田正章，齐藤智彦，
申请(专利权)人：三电有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]