專利名稱：具有朗肯循環(huán)系統(tǒng)和制冷循環(huán)系統(tǒng)的車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛制冷機，更具體地，涉及一種包括用于車輛空調(diào)的制冷循環(huán) 系統(tǒng)冷凝器以及朗肯循環(huán)系統(tǒng)冷凝器的車輛制冷機。
背景技術(shù)：
關(guān)于裝配有內(nèi)燃發(fā)動機的車輛，存在改善其燃料經(jīng)濟性同時降低二氧化碳(CO2) 排放的社會需求，并且已經(jīng)發(fā)展了意在不浪費地有效利用由車輛產(chǎn)生的能量的技術(shù)。這種 技術(shù)包括利用朗肯循環(huán)(rankine cycle)系統(tǒng)的廢熱利用系統(tǒng)，所述朗肯循環(huán)系統(tǒng)將從內(nèi) 燃發(fā)動機排出的諸如冷卻水熱和廢氣熱之類的廢熱轉(zhuǎn)化成動力，例如用于電動機的動力。 朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括蒸發(fā)器，其通過作為工作流體的液態(tài)流體的等壓加熱來產(chǎn)生過熱蒸汽； 膨脹裝置，其用于過熱蒸汽的絕熱膨脹，從而產(chǎn)生動力；冷凝器，其用于通過等壓冷卻使膨 脹裝置中膨脹的蒸汽液化；以及泵，其用于抽吸液化流體并將液化流體供給到蒸發(fā)器。日本專利申請公開2008-297961公開了一種車輛制冷機，其包括具有朗肯循環(huán)系 統(tǒng)的廢熱利用系統(tǒng)以及制冷循環(huán)系統(tǒng)。車輛制冷機用于車輛空調(diào)。朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括泵、 加熱器(蒸發(fā)器)、膨脹裝置和朗肯冷凝器(朗肯循環(huán)系統(tǒng)冷凝器)以及作為工作流體、在 朗肯循環(huán)系統(tǒng)中流通的朗肯制冷劑。同時，用于制冷循環(huán)系統(tǒng)的制冷劑經(jīng)由制冷循環(huán)系統(tǒng) 流通。制冷循環(huán)系統(tǒng)包括壓縮機，其用于將制冷劑壓縮成高溫高壓制冷劑；空氣調(diào)節(jié)冷凝 器，其用于冷卻從壓縮機排出的制冷劑；膨脹閥，其用于允許從空氣調(diào)節(jié)冷凝器排出的制冷 劑膨脹；以及蒸發(fā)器，其用于通過因膨脹閥而膨脹的制冷劑與空氣之間進行的熱交換而蒸 發(fā)制冷劑并且冷卻空氣。用于冷卻朗肯制冷劑的朗肯冷凝器和用于冷卻制冷劑的空氣調(diào)節(jié) 冷凝器協(xié)同作用，形成車輛制冷機的一部分。當(dāng)將車輛制冷機安裝到車輛上時，空氣調(diào)節(jié)冷凝器和朗肯冷凝器相對于流入它們 中以進行熱交換的外部空氣的流動方向連續(xù)布置。空氣調(diào)節(jié)冷凝器相對于外部空氣流動方 向布置在朗肯冷凝器的上游。然而，當(dāng)以上文獻中公開的車輛制冷機的制冷循環(huán)系統(tǒng)處于高負荷狀態(tài)時，具有 高熱量的空氣從空氣調(diào)節(jié)冷凝器中流出。暴露于這種具有高熱量的空氣的朗肯冷凝器不足 以冷卻朗肯制冷劑以降低朗肯制冷劑的壓力，從而導(dǎo)致朗肯循環(huán)系統(tǒng)的熱效率劣化。本發(fā)明旨在提供一種改善朗肯循環(huán)系統(tǒng)熱效率的車輛制冷機來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
—種具有朗肯循環(huán)系統(tǒng)和用于空氣調(diào)節(jié)的制冷循環(huán)系統(tǒng)的車輛，包括朗肯冷凝 器，朗肯冷凝器形成將車輛的廢熱轉(zhuǎn)化成動力的朗肯循環(huán)系統(tǒng)的一部分；以及空氣調(diào)節(jié)冷 凝器，空氣調(diào)節(jié)冷凝器形成制冷循環(huán)系統(tǒng)的一部分。朗肯冷凝器和空氣調(diào)節(jié)冷凝器在車輛 中布置成當(dāng)從車輛前方觀察時一個位于另一個上方。從結(jié)合附圖、以示例方式示出本發(fā)明原理的以下描述中，本發(fā)明的其它方面和優(yōu) 點將變得更加明顯。


所附權(quán)利要求中具體闡述了本發(fā)明的被認為新穎的特征。通過參考對當(dāng)前優(yōu)選實 施方式的以下描述以及附圖，能夠最好地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點，在附圖中圖1是根據(jù)第一實施方式的、安裝在車輛上的車輛制冷機的示意性剖視構(gòu)造圖；圖2是圖1的車輛制冷機及其相關(guān)部件的示意性構(gòu)造圖；圖3是示出圖1的車輛制冷機的操作的示意性剖視構(gòu)造圖；圖4是根據(jù)第二實施方式的、安裝在車輛上的車輛制冷機的示意性剖視構(gòu)造圖； 以及圖5是根據(jù)第三實施方式的、安裝在車輛上的車輛制冷機的示意性剖視構(gòu)造圖。
具體實施例方式以下將參照圖1和圖2描述根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的車輛制冷機及其相關(guān)部 件，其中車輛制冷機由標號101指示。車輛制冷機101安裝在由發(fā)動機和電動機作為車輛 動力源來驅(qū)動的混合動力車輛1上。參見圖2，該車輛1(參見圖1)包括內(nèi)燃發(fā)動機10和電動機430，它們作為動力 源以驅(qū)動車輛1 ；以及換流器420，其作為動力驅(qū)動以將電池(未示出)的直流電轉(zhuǎn)換成供 給到電動機430的交流電。發(fā)動機10由經(jīng)過發(fā)動機10和發(fā)動機冷卻回路200流通的發(fā)動機冷卻水冷卻。從發(fā)動機冷卻水的流通方向上看，發(fā)動機泵210設(shè)置在發(fā)動機冷卻回路200中發(fā) 動機10的上游，用于將發(fā)動機冷卻水泵出。發(fā)動機泵210連接于發(fā)動機10并將發(fā)動機冷 卻水泵出到發(fā)動機10以冷卻發(fā)動機10。作為熱交換器的蒸發(fā)器120設(shè)置在發(fā)動機冷卻回路200中發(fā)動機10的下游，并 且連接于發(fā)動機10。蒸發(fā)器120布置成使得發(fā)動機冷卻水在冷卻發(fā)動機10后流過蒸發(fā)器 120。以下將詳細描述的朗肯循環(huán)系統(tǒng)制冷劑也流通經(jīng)過蒸發(fā)器120，從而在發(fā)動機冷卻水 與朗肯循環(huán)系統(tǒng)制冷劑之間進行熱交換。作為熱交換器的發(fā)動機散熱器12設(shè)置在發(fā)動機冷卻回路200中蒸發(fā)器120的下 游。發(fā)動機散熱器12連接于蒸發(fā)器120，使得發(fā)動機冷卻水在與蒸發(fā)器120進行熱交換后 流過發(fā)動機散熱器12。在發(fā)動機散熱器12中，在發(fā)動機冷卻水與引入車輛1中的外部空氣 2(參見圖1)之間進行熱交換，從而冷卻發(fā)動機冷卻水。三通閥220設(shè)置在發(fā)動機冷卻回路200中發(fā)動機散熱器12的下游。三通閥220連 接于發(fā)動機散熱器12，使得發(fā)動機冷卻水在發(fā)動機散熱器12中被冷卻后流過三通閥220。 三通閥220還連接于旁通回路220A和發(fā)動機泵210。繞過發(fā)動機散熱器12的旁通回路 220A將三通閥220連接于發(fā)動機散熱器12與蒸發(fā)器120之間的通道。從蒸發(fā)器120流出 的發(fā)動機冷卻水流過旁通回路220A，從而繞過發(fā)動機散熱器12。三通閥220根據(jù)發(fā)動機冷 卻水的溫度改變流過發(fā)動機散熱器12與旁通回路220A的發(fā)動機冷卻水的流量之比，從而 調(diào)節(jié)流過發(fā)動機泵210并流到發(fā)動機10中的發(fā)動機冷卻水的溫度。流過三通閥220的發(fā)動機冷卻水被發(fā)動機泵210抽吸并被泵出，以經(jīng)過發(fā)動機冷 卻回路200流通。
在操作中被加熱的換流器420和電動機430由經(jīng)過換流器冷卻回路400流通的換 流器冷卻水冷卻。換流器冷卻水對應(yīng)于電力裝置冷卻水。從換流器冷卻水循環(huán)方向上看，換流器泵410設(shè)置在換流器冷卻回路400中換流 器420的上游，用于將換流器冷卻水泵出。換流器泵410將換流器冷卻水泵出并將換流器 冷卻水供給到換流器420以冷卻換流器420。電動機430設(shè)置在發(fā)換流器冷卻回路400中換流器420的下游。換流器冷卻水在 冷卻換流器420后流到電動機430，從而冷卻電動機430。作為熱交換器的換流器散熱器14設(shè)置在電動機430的下游。換流器散熱器14對 應(yīng)于電力裝置散熱器。換流器冷卻水在冷卻換流器420和電動機430后流過換流器散熱器 14。在換流器散熱器14中，在換流器冷卻水與引入車輛1中的外部空氣2(參見圖2、之間 進行熱交換，從而冷卻換流器冷卻水。換流器散熱器14與位于換流器散熱器14下游的換熱器泵410相連接。換流器冷 卻水在換熱器散熱器14中被冷卻后，由換流器泵410再次泵出并經(jīng)過換流器冷卻回路400 流通。車輛1(參見圖1)包括用于將發(fā)動機10的廢熱轉(zhuǎn)換成動力的朗肯循環(huán)系統(tǒng) 100(圖2、。發(fā)動機10的廢熱包括冷卻發(fā)動機10后的發(fā)動機冷卻水的熱量以及從發(fā)動機 10排出的廢氣的熱量。在以下的描述中，朗肯循環(huán)系統(tǒng)100被用于利用發(fā)動機冷卻水的熱 量作為發(fā)動機10的廢熱。朗肯循環(huán)系統(tǒng)100包括用于朗肯循環(huán)的泵110(以下稱為朗肯泵)、前述蒸發(fā)器 120、膨脹裝置130以及用于朗肯循環(huán)的冷凝器11 (以下稱為朗肯冷凝器)。用于朗肯循環(huán) 系統(tǒng)100的制冷劑(以下稱為朗肯制冷劑)在朗肯循環(huán)系統(tǒng)100中流通。朗肯泵110將朗肯制冷劑泵出。從朗肯制冷劑的流動方向上看，作為熱交換器的 蒸發(fā)器120設(shè)置在朗肯循環(huán)系統(tǒng)100中朗肯泵110的下游。蒸發(fā)器120連接于朗肯泵110， 并且被朗肯泵110泵出的朗肯制冷劑流過蒸發(fā)器120。因此，在蒸發(fā)器120中，在朗肯制冷 劑與流過發(fā)動機冷卻回路200的發(fā)動機冷卻水之間進行熱交換。此時，朗肯制冷劑由朗肯 制冷劑與發(fā)動機冷卻水之間的熱交換進行加熱，并被轉(zhuǎn)化成高溫高壓的過熱蒸汽。膨脹裝置130設(shè)置在蒸發(fā)器120下游并連接于蒸發(fā)器120。處于過熱蒸汽狀態(tài)的 朗肯制冷劑流到膨脹裝置130中。膨脹裝置130允許朗肯制冷劑膨脹并降低朗肯制冷劑的 壓力。由朗肯制冷劑的這種膨脹產(chǎn)生的動能致使諸如渦輪的旋轉(zhuǎn)體(未示出)旋轉(zhuǎn)，從而 產(chǎn)生動力，作為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力。膨脹裝置130還連接于發(fā)電機140，該發(fā)電機140由膨脹裝置 130的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力操作，用于產(chǎn)生電力。因此，由發(fā)電機140產(chǎn)生的電力被充入電池(未示 出)，并且將用于驅(qū)動電動機430等。朗肯冷凝器11設(shè)置在膨脹裝置130的下游并連接于膨脹裝置130。在膨脹裝置 130中膨脹且壓力降低的朗肯制冷劑流過朗肯冷凝器11。在朗肯冷凝器11中，在朗肯制冷 劑與引入車輛1中的外部空氣2(參見圖1)之間進行熱交換，并且朗肯制冷劑因此受到冷 卻并凝結(jié)成低溫液態(tài)制冷劑。朗肯冷凝器11還與位于朗肯冷凝器11下游的朗肯泵110相 連接。低溫液態(tài)的朗肯制冷劑由朗肯泵110泵送以再次經(jīng)由朗肯循環(huán)系統(tǒng)100流通。車輛1 (參見圖1)具有用于對車廂(未示出)進行空氣調(diào)節(jié)的制冷循環(huán)系統(tǒng)300。制冷循環(huán)系統(tǒng)300包括壓縮機310、用于進行空氣調(diào)節(jié)的冷凝器13 (以下稱為空氣調(diào)節(jié)冷凝器)、膨脹閥320以及蒸發(fā)器330。壓縮機310由發(fā)動機10的驅(qū)動力驅(qū)動，以將制冷劑壓縮成高溫高壓制冷劑。在制冷循環(huán)系統(tǒng)300中，作為熱交換器的空氣調(diào)節(jié)冷凝器13相對于制冷劑的流動 方向設(shè)置壓縮機310的下游?？諝庹{(diào)節(jié)冷凝器13連接于壓縮機310，并且由壓縮機310壓 縮成高溫高壓制冷劑的制冷劑流過空氣調(diào)節(jié)冷凝器13。在空氣調(diào)節(jié)冷凝器13中，在制冷劑 與引入到車輛1中的外部空氣2(參見圖2、之間進行熱交換，使得制冷劑在空氣調(diào)節(jié)冷凝 器13中受到冷卻并凝結(jié)。膨脹閥320設(shè)置在空氣調(diào)節(jié)冷凝器13的下游并連接于空氣調(diào)節(jié)冷凝器13。在空 氣調(diào)節(jié)冷凝器13中冷凝的制冷劑流過膨脹閥320，在膨脹閥320處制冷劑膨脹并且制冷劑 的壓力降低。作為熱交換器的蒸發(fā)器330設(shè)置在膨脹閥320的下游并連接于膨脹閥320。通過 膨脹閥320而膨脹并且降低壓力的制冷劑流過蒸發(fā)器330。在蒸發(fā)器330中，在制冷劑與外 部空氣之間進行熱交換，從而使制冷劑蒸發(fā)以冷卻周圍空氣。由蒸發(fā)器330以這種方式冷 卻的空氣被引入車廂(未示出)。蒸發(fā)器330還與位于蒸發(fā)器330下游的壓縮機310相連接。通過蒸發(fā)器330而蒸 發(fā)的制冷劑被壓縮機310抽吸、壓縮并排出，以經(jīng)由制冷循環(huán)系統(tǒng)300流通。朗肯冷凝器11、發(fā)動機散熱器12、空氣調(diào)節(jié)冷凝器13和換流器散熱器14分別設(shè) 置用于冷卻朗肯制冷劑、發(fā)動機冷卻水、制冷劑和換流器冷卻水，并且協(xié)同作用以形成車輛 制冷機101。朗肯冷凝器11、發(fā)動機散熱器12、空氣調(diào)節(jié)冷凝器13和換流器散熱器14分別形 成用于朗肯循環(huán)系統(tǒng)的冷凝器、用于車輛內(nèi)燃發(fā)動機的散熱器、用于制冷循環(huán)系統(tǒng)的冷凝 器以及用于換流器的散熱器。參見圖1，其示出了安裝在車輛1上的車輛制冷機101的示意性剖視構(gòu)造圖，標志 前、后、上和下分別對應(yīng)于車輛1的向前(向左)、向后(向右)、向上和向下方向。在圖1 中，發(fā)動機10安裝于車輛1的前部，且車輛制冷機101位于發(fā)動機10前方。在車輛制冷機101中，發(fā)動機散熱器12和換流器散熱器14布置成一個位于另一 個上方。具體地，換流器散熱器14布置在發(fā)動機散熱器12上方。車輛制冷機101的朗肯 冷凝器11和空氣調(diào)節(jié)冷凝器13分別布置在發(fā)動機散熱器12和換流器散熱器14的前方。 朗肯冷凝器11和空氣調(diào)節(jié)冷凝器13也布置成一個位于另一個上方。具體地，空氣調(diào)節(jié)冷 凝器13位于朗肯冷凝器11上方。因此，發(fā)動機散熱器12和換流器散熱器14分別布置在 朗肯冷凝器11和空氣調(diào)節(jié)冷凝器13之后或后方。以下將參照圖1至圖3描述車輛制冷機101的操作。參見圖1，外部空氣2被引入 車輛ι中并向后流動經(jīng)過車輛制冷機101。具體地，外部空氣2分別流過朗肯冷凝器11和 空氣調(diào)節(jié)冷凝器13，然后流過發(fā)動機散熱器12和換流器散熱器14。以下將描述當(dāng)溫度為25°C的外部空氣2被引入車輛1中時車輛制冷機101的操 作。參見圖3，被引入車輛1的外部空氣2(參見圖1)首先分別流過空氣調(diào)節(jié)冷凝器13和 朗肯冷凝器11。當(dāng)流過空氣調(diào)節(jié)冷凝器13和朗肯冷凝器11時，在外部空氣2與流過空氣 調(diào)節(jié)冷凝器13的制冷劑以及流過朗肯冷凝器11的朗肯制冷劑之間分別進行熱交換。參見圖2，臨流入空氣調(diào)節(jié)冷凝器13之前的制冷劑被壓縮機310壓縮成高壓高溫，如90°C。臨流入朗肯冷凝器11之前的朗肯制冷劑被蒸發(fā)器120加熱、然后朗肯制冷劑的壓 力由膨脹裝置130降低，使朗肯制冷劑的溫度為例如100°C。參見圖3，通過與外部空氣2進行熱交換，流過空氣調(diào)節(jié)冷凝器13的制冷劑的溫度 從90°C下降到50°C，而外部空氣2的溫度相應(yīng)地從25°C升高到31°C。另一方面，由于朗肯 制冷劑與外部空氣2之間的熱交換，流過朗肯冷凝器11的朗肯制冷劑的溫度從100°C下降 到35°C，而外部空氣2的溫度從25°C升高到39°C。制冷劑和朗肯制冷劑的上述溫降對于制冷循環(huán)系統(tǒng)300和朗肯循環(huán)系統(tǒng)100 (參 見圖2、是適宜的。在這種情況下，來自空氣調(diào)節(jié)冷凝器13和朗肯冷凝器11的散熱量分別 為 6kw 禾口 15kw。經(jīng)過空氣調(diào)節(jié)冷凝器13的外部空氣2大部分還經(jīng)過換流器散熱器14。經(jīng)過朗肯 冷凝器11的外部空氣2還經(jīng)過發(fā)動機散熱器12。在流過換流器420和電動機430(如圖2 所示)后，流入換流器散熱器14的換流器冷卻水溫度升高到例如65°C。在流過發(fā)動機10 后，流入發(fā)動機散熱器12的冷卻水溫度升高到例如110°C。參見圖3，由于換流器冷卻水與外部空氣2之間的熱交換，流過換流器散熱器14的 換流器冷卻水的溫度從65°C下降到62°C，并且外部空氣2的溫度從31°C升高到34°C。另 一方面，由于發(fā)動機冷卻水與外部空氣2之間的熱交換，流過發(fā)動機散熱器12的發(fā)動機冷 卻水的溫度從110°C下降到80°C，而外部空氣2的溫度從39°C升高到86°C。換流器冷卻水和發(fā)動機冷卻水的溫度下降量對于換流器冷卻回路400和發(fā)動機 冷卻回路200(參見圖幻的操作是適宜的。在這種情況下，換流器散熱器14和發(fā)動機散熱 器12的散熱量分別為3kw和50kw。通過將朗肯冷凝器11設(shè)置在車輛1的最前方位置，而在朗肯冷凝器11的前方不 布置任何其它的換熱器，從而將未接收任何熱的低溫外部空氣2引入朗肯冷凝器11。因此， 朗肯制冷劑在朗肯冷凝器11中有效地冷凝，并且因此，有效地降低從朗肯冷凝器11流出的 朗肯制冷劑的壓力。流入朗肯泵110(參見圖幻的朗肯制冷劑的壓力越低，朗肯循環(huán)系統(tǒng) 的熱效率越高。這樣，極大地改善了朗肯循環(huán)系統(tǒng)100(參見圖幻的熱效率。當(dāng)熱交換器在車輛1中相對于外部空氣2的流動方向——即沿車輛1的縱向方 向——布置成一個位于另一個前方時，應(yīng)當(dāng)將散熱量彼此相當(dāng)?shù)臒峤粨Q器相鄰布置，以確 保位于后方的熱交換器的性能。具體地，經(jīng)過朗肯冷凝器11后的外部空氣2的溫度遠高于 經(jīng)過空氣調(diào)節(jié)冷凝器13的外部空氣2的溫度。因此，朗肯冷凝器11之后優(yōu)選為相對高溫 的發(fā)動機冷卻水流入的發(fā)動機散熱器12，而非相對低溫的換流器冷卻水流入的換流器散熱 器14。由于發(fā)動機散熱器12在外部空氣2的流動方向上具有高的熱交換性能以及大表 面面積，所以盡管朗肯冷凝器11布置在發(fā)動機散熱器12前方，但發(fā)動機冷卻水的冷卻性 能——即發(fā)動機散熱器12的熱交換性能——基本不受影響。此外，朗肯冷凝器11和發(fā)動機散熱器12的尺寸都很大，所以，它們應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地布 置成相對于外部空氣2的流動方向——即沿車輛1的縱向方向(參見圖1)——一個位于另 一個后方，以便節(jié)省空間。當(dāng)朗肯冷凝器11和空氣調(diào)節(jié)冷凝器13布置成一個位于另一個 上方時，發(fā)動機散熱器12和換流器散熱器14應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地布置成一個位于另一個上方，如圖 3所示。
另一方面，相對低溫的換流器冷卻水流入的換流器散熱器14應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地布置在 散熱較少的空氣調(diào)節(jié)冷凝器13的前方或后方。此外，經(jīng)過空氣調(diào)節(jié)冷凝器13后的外部空 氣2的溫度足夠低，從而不會削弱換流器散熱器14的熱交換性能。因此，空氣調(diào)節(jié)冷凝器 13應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地布置在換流器散熱器14的前方。通過將空氣調(diào)節(jié)冷凝器13布置在車輛1 的最前方位置，從而將未接收任何熱的低溫外部空氣2引入空氣調(diào)節(jié)冷凝器13中。因此， 制冷劑在空氣調(diào)節(jié)冷凝器13中有效地冷卻并凝結(jié)，并且因此，相應(yīng)地提高了制冷循環(huán)系統(tǒng) 300(參見圖2、的效率。然而，制冷循環(huán)系統(tǒng)300(參見圖幻的所需性能根據(jù)車輛1(參見圖1)的行駛狀 態(tài)而變化，并且因此，來自空氣調(diào)節(jié)冷凝器13的散熱量可能變大，大于前述6kw。因此，引入 換流器散熱器14的外部空氣2的溫度可能升高，從而引起換流器散熱器14的熱交換性能 下降。因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)制冷循環(huán)系統(tǒng)300的效率與換流器冷卻回路400(參見圖2、的冷 卻性能中哪一個設(shè)定得更高，來確定空氣調(diào)節(jié)冷凝器13和換流器散熱器14在車輛1的縱 向方向上的布置。根據(jù)本發(fā)明前述實施方式的車輛制冷機101包括朗肯循環(huán)系統(tǒng)100，其將車輛1 的廢熱轉(zhuǎn)化成動力，并且朗肯冷凝器11形成朗肯循環(huán)系統(tǒng)100的一部分；以及制冷循環(huán)系 統(tǒng)300，空氣調(diào)節(jié)冷凝器13形成制冷循環(huán)系統(tǒng)300的一部分，其中，朗肯冷凝器11和空氣調(diào) 節(jié)冷凝器13布置成當(dāng)從車輛1的前部IA觀察時一個位于另一個上方。在朗肯冷凝器11和空氣調(diào)節(jié)冷凝器13的這種布置中，通過在空氣調(diào)節(jié)冷凝器13 中進行的熱交換而被加熱的外部空氣2不會被引入朗肯冷凝器11中。因此，引入空氣調(diào)節(jié) 冷凝器13的外部空氣2的溫度不會因朗肯冷凝器11的熱而升高。朗肯制冷劑的壓力在朗 肯冷凝器11中被有效地降低，并且因此，能夠提高朗肯循環(huán)系統(tǒng)100的效率。一般而言，冷凝器包括位于冷凝器中央的冷卻管，冷卻管具有用于冷卻制冷劑的 大量冷卻翅片；以及容器，其設(shè)置在冷凝器的相對側(cè)面，并具有入口和出口。冷凝器具有以 下結(jié)構(gòu)，其中制冷劑在冷凝器中心沿橫向方向流動。當(dāng)朗肯冷凝器11和空氣調(diào)節(jié)冷凝器13 從車輛1前方觀察時呈并排布置時，各個冷凝器的容器之一處于當(dāng)從車輛1前方觀察時靠 近車輛中心的位置。然而，即使外部空氣撞擊容器，容器本身也并沒有冷卻功能。車輛1具 有設(shè)置在其前方的開口以用于引入空氣。因此，開口中對應(yīng)于容器的面積對于冷卻是無用 的，這意味著在朗肯冷凝器11和空氣調(diào)節(jié)冷凝器13的以上布置中，不必要地擴大了前部開 口。從車輛1前方觀察時開口的面積的增大降低了車輛1的外觀設(shè)計的靈活性。此外，將 必須以增大的間隔設(shè)置支撐冷凝器和散熱器的框架構(gòu)件，并且因此，還降低了抵抗撞擊的 安全性設(shè)計的靈活性。通過將朗肯冷凝器U和空氣調(diào)節(jié)冷凝器13布置成當(dāng)從車輛1的前 部IA觀察時其中一個處于另一個上方，即，通過將除容器外的朗肯冷凝器11和空氣調(diào)節(jié)冷 凝器13布置成與開口呈面對關(guān)系，能夠防止車輛1前部的開口中對應(yīng)于容器的面積的不必 要的增加，并且因此，能夠提高外觀設(shè)計以及安全性設(shè)計的靈活性。車輛制冷機101還包括發(fā)動機散熱器12以用于冷卻對驅(qū)動車輛1用的發(fā)動機10 進行冷卻的發(fā)動機冷卻水，并且發(fā)動機散熱器12在車輛1的縱向方向上布置在朗肯冷凝器 11的后方。因此，在外部空氣2的溫度因發(fā)動機散熱器12中進行的熱交換而上升之前，外 部空氣2被引入朗肯冷凝器11中。由于朗肯制冷劑的壓力能夠被有效地降低，所以能夠提高朗肯循環(huán)系統(tǒng)的熱效率。發(fā)動機散熱器12具有大的熱交換容量并且為大尺寸裝置。因 此，即使朗肯冷凝器11在車輛1的縱向方向上布置在發(fā)動機散熱器12前方，發(fā)動機散熱器 12的熱交換性能——即冷卻性能——也基本不受影響，而且能夠得到充分保證。車輛制冷機101還包括換流器散熱器14以用于冷卻對換流器420進行冷卻的換 流器冷卻水，其中該換流器420轉(zhuǎn)換電力并將電力供給至電動機430以驅(qū)動車輛1。換流器 散熱器14和空氣調(diào)節(jié)冷凝器13在車輛1的縱向方向上布置成一個位于另一個前方。在這 種情況下，經(jīng)過空氣調(diào)節(jié)冷凝器13的外部空氣2的溫度相對低于經(jīng)過朗肯冷凝器11的外 部空氣2的溫度，并且因此，換流器散熱器14的熱交換性能基本不受影響?？諝庹{(diào)節(jié)冷凝器13在車輛1的縱向方向上布置在換流器散熱器14的前方。因此， 待要在換流器散熱器14中進行熱交換所以溫度相對較低的外部空氣2被引入空氣調(diào)節(jié)冷 凝器13。因此，能夠確保空氣調(diào)節(jié)冷凝器13的高熱交換性能及高冷卻性能。當(dāng)朗肯冷凝器11和空氣調(diào)節(jié)冷凝器13布置成一個位于另一個上方時，就安裝空 間而言，大尺寸的發(fā)動機散熱器12應(yīng)當(dāng)布置在朗肯冷凝器11和空氣調(diào)節(jié)冷凝器13前方或 后方。在這種情況下，就安裝空間而言，發(fā)動機散熱器12和換流器散熱器14應(yīng)當(dāng)布置成一 個位于另一個上方。接收相對低溫的換流器冷卻水的換流器散熱器14應(yīng)當(dāng)布置在散熱較 少的空氣調(diào)節(jié)冷凝器13的前方或后方。因此，發(fā)動機散熱器12應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地布置在朗肯冷 凝器11的后方。根據(jù)第二實施方式的車輛制冷機102通過改變根據(jù)第一實施方式的車輛制冷機 101的部件位置部署而獲得。具體地，空氣調(diào)節(jié)冷凝器13與朗肯冷凝器11的位置部署顛 倒，且換流器散熱器14和發(fā)動機散熱器12的位置部署顛倒。以下描述將對第一和第二實施方式中相同的元件或部件使用的附圖標記，并且將 省略這些元件或部件的描述。參見圖4，示出了根據(jù)第二實施方式的車輛制冷機102的部件的位置部署。發(fā)動 機散熱器22和換流器散熱器M布置成一個位于另一個上方。具體地，發(fā)動機散熱器22布 置在換流器散熱器M上方。朗肯冷凝器21和空氣調(diào)節(jié)冷凝器23也布置成一個位于另一 個上方，并且在車輛1的縱向方向上分別布置在發(fā)動機散熱器22和換流器散熱器M前方。 空氣調(diào)節(jié)冷凝器23布置在朗肯冷凝器21前方。根據(jù)第二實施方式的車輛制冷機102的其它結(jié)構(gòu)和操作與根據(jù)第一實施方式的 車輛制冷機101相同，將省略對這些結(jié)構(gòu)和操作的描述。根據(jù)第二實施方式的車輛制冷機102提供了與根據(jù)第一實施方式的車輛制冷機 101相同的有益效果。圖5所示的根據(jù)第三實施方式的車輛制冷機103通過使根據(jù)第一實施方式的車輛 制冷機101的空氣調(diào)節(jié)冷凝器13與換流器散熱器M的位置部署顛倒而獲得。參見圖5，根據(jù)第三實施方式的車輛制冷機103中的朗肯冷凝器31和發(fā)動機散熱 器32的位置部署與根據(jù)第一實施方式的朗肯冷凝器11和發(fā)動機散熱器12相同。朗肯冷 凝器31布置在最前方位置且發(fā)動機散熱器32布置在朗肯冷凝器31后方。換流器散熱器 34布置在朗肯冷凝器31上方且空氣調(diào)節(jié)冷凝器33布置在發(fā)動機散熱器32上方。相對于引入車輛1的外部空氣2的流動方向，即在車輛1的縱向方向上，空氣調(diào)節(jié) 冷凝器33和發(fā)動機散熱器32分別布置在換流器散熱器34和朗肯冷凝器31后方。在這種情況下，朗肯冷凝器31和空氣調(diào)節(jié)冷凝器33在車輛1的豎直方向上——即，當(dāng)從車輛1的 前部IA觀察時——布置成一個位于另一個上方。根據(jù)第三實施方式的車輛制冷機103的其它結(jié)構(gòu)和操作與根據(jù)第一實施方式的 車輛制冷機101相同，將省略對這些結(jié)構(gòu)和操作的描述。根據(jù)第三實施方式的車輛制冷機103提供了與根據(jù)第一實施方式的車輛制冷機 101相同的有益效果。在第三實施方式的車輛制冷機103中，換流器散熱器34布置在車輛1中的最前方 位置。由于在外部空氣2通過空氣調(diào)節(jié)冷凝器33中的熱交換而交換熱之前，換流器散熱器 ；34接收外部空氣2，所以能夠確保換流器散熱器34中的高熱交換性能，即高冷卻性能，并 且因此，能夠進一步冷卻換流器冷卻回路400(參見圖2和圖幻中的換流器420和電動機 430。
權(quán)利要求
1.一種具有朗肯循環(huán)系統(tǒng)和用于空氣調(diào)節(jié)的制冷循環(huán)系統(tǒng)的車輛，包括朗肯冷凝器，所述朗肯冷凝器形成將車輛的廢熱轉(zhuǎn)化成動力的所述朗肯循環(huán)系統(tǒng)的一 部分；以及空氣調(diào)節(jié)冷凝器，所述空氣調(diào)節(jié)冷凝器形成所述制冷循環(huán)系統(tǒng)的一部分，其特征在于，所述朗肯冷凝器和所述空氣調(diào)節(jié)冷凝器在所述車輛中布置成當(dāng)從所述車 輛前方觀察時一個位于另一個上方。
2.如權(quán)利要求1所述的具有朗肯循環(huán)系統(tǒng)和用于空氣調(diào)節(jié)的制冷循環(huán)系統(tǒng)的車輛，還 包括用于冷卻發(fā)動機冷卻水的發(fā)動機散熱器，其特征在于，所述發(fā)動機散熱器布置成在所述車輛的縱向方向上位于所述朗肯冷凝器 的后方。
3.如權(quán)利要求1所述的具有朗肯循環(huán)系統(tǒng)和用于空氣調(diào)節(jié)的制冷循環(huán)系統(tǒng)的車輛，還 包括用于冷卻電力裝置冷卻水的電力裝置散熱器，其特征在于，所述電力裝置散熱器和所述空氣調(diào)節(jié)冷凝器布置成在所述車輛的縱向方 向上一個位于另一個前方。
4.如權(quán)利要求3所述的具有朗肯循環(huán)系統(tǒng)和用于空氣調(diào)節(jié)的制冷循環(huán)系統(tǒng)的車輛，其 特征在于，所述空氣調(diào)節(jié)冷凝器布置成在所述車輛的縱向方向上位于所述電力裝置散熱器 的前方。
5.如權(quán)利要求3所述的具有朗肯循環(huán)系統(tǒng)和用于空氣調(diào)節(jié)的制冷循環(huán)系統(tǒng)的車輛，其 特征在于，所述電力裝置散熱器布置成在所述車輛的縱向方向上位于所述空氣調(diào)節(jié)冷凝器 的前方。
6.如權(quán)利要求3所述的具有朗肯循環(huán)系統(tǒng)和用于空氣調(diào)節(jié)的制冷循環(huán)系統(tǒng)的車輛， 其特征在于，所述電力裝置散熱器布置成當(dāng)從所述車輛前方觀察時處于所述朗肯冷凝器上方。
7.如權(quán)利要求1所述的具有朗肯循環(huán)系統(tǒng)和用于空氣調(diào)節(jié)的制冷循環(huán)系統(tǒng)的車輛，其 特征在于，所述朗肯冷凝器和所述空氣調(diào)節(jié)冷凝器包括分別設(shè)置在所述朗肯冷凝器和所述 空氣調(diào)節(jié)冷凝器的相對側(cè)面的容器。
8.如權(quán)利要求1所述的具有朗肯循環(huán)系統(tǒng)和用于空氣調(diào)節(jié)的制冷循環(huán)系統(tǒng)的車輛，還 包括開口，所述開口設(shè)置在所述車輛前部，用于引入外部空氣，其特征在于，所述朗肯冷凝器和所述空氣調(diào)節(jié)冷凝器面對所述開口。
9.如權(quán)利要求7所述的具有朗肯循環(huán)系統(tǒng)和用于空氣調(diào)節(jié)的制冷循環(huán)系統(tǒng)的車輛，其 特征在于，除所述容器外的所述朗肯冷凝器和所述空氣調(diào)節(jié)冷凝器面對所述開口。
全文摘要
一種具有朗肯循環(huán)系統(tǒng)和用于空氣調(diào)節(jié)的制冷循環(huán)系統(tǒng)的車輛，包括朗肯冷凝器，朗肯冷凝器形成將車輛的廢熱轉(zhuǎn)化成動力的朗肯循環(huán)系統(tǒng)的一部分；以及空氣調(diào)節(jié)冷凝器，空氣調(diào)節(jié)冷凝器形成制冷循環(huán)系統(tǒng)的一部分。朗肯冷凝器和空氣調(diào)節(jié)冷凝器在車輛中布置成當(dāng)從車輛前方觀察時一個位于另一個上方。
文檔編號B60H1/18GK102039794SQ201010506610
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者井口雅夫, 川口真廣, 森英文, 榎島史修 申請人:株式會社豐田自動織機