本發(fā)明涉及車輛用朗肯循環(huán)系統(tǒng)，特別是涉及朗肯循環(huán)系統(tǒng)向車輛的搭載構(gòu)造。

背景技術(shù)：

專利文獻(xiàn)1中公開了與搭載于車輛的朗肯循環(huán)系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)。在該朗肯循環(huán)系統(tǒng)中，利用發(fā)動機(jī)的廢熱使液相流體沸騰而變化為氣相流體，并通過使氣相流體膨脹而獲取功，使膨脹后的氣相流體冷凝而恢復(fù)為液相流體。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2015-94271號公報

專利文獻(xiàn)2：日本特開2002-316530號公報

專利文獻(xiàn)3：日本特開2011-189824號公報

朗肯循環(huán)系統(tǒng)具有各種結(jié)構(gòu)要素由配管等連接的構(gòu)造。特別是在作為朗肯循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要素之一的氣液分離器上分別設(shè)置有配管，該配管用于使制冷劑在與包括內(nèi)燃機(jī)在內(nèi)的多個結(jié)構(gòu)要素之間移動。因此，例如若將氣液分離器固定于車輛側(cè)，則內(nèi)燃機(jī)的振動會被經(jīng)由將內(nèi)燃機(jī)和氣液分離器連結(jié)的配管而傳遞至車輛。在上述技術(shù)中，并未對將朗肯循環(huán)系統(tǒng)搭載于車輛等移動體的構(gòu)造進(jìn)行考察，在抑制車輛的振動這一點上尚存改進(jìn)的余地。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

本發(fā)明是鑒于如上課題而完成的，其目的在于提供能夠抑制內(nèi)燃機(jī)的振動被從氣液分離器直接傳遞至車輛的車輛用朗肯循環(huán)系統(tǒng)。

用于解決課題的手段

為了達(dá)成上述目的，第1發(fā)明的車輛用朗肯循環(huán)系統(tǒng)具備：

沸騰器，所述沸騰器向在內(nèi)燃機(jī)中循環(huán)的制冷劑提供廢熱從而使所述制冷劑蒸氣化；

氣液分離器，所述氣液分離器使從所述沸騰器送出的氣液二相的制冷劑分離為氣相流體和液相流體；

過熱器，所述過熱器使從所述氣液分離器送出的氣相流體通過與所述內(nèi)燃機(jī)的排氣的熱交換而過熱；

膨脹機(jī)，所述膨脹機(jī)使通過了所述過熱器的氣相流體膨脹而對熱能進(jìn)行回收；以及

冷凝器，所述冷凝器使通過了所述膨脹機(jī)的氣相流體冷凝而恢復(fù)為液相流體，

所述車輛用朗肯循環(huán)系統(tǒng)的特征在于，

所述氣液分離器經(jīng)由制冷劑管而與所述內(nèi)燃機(jī)連接，

所述內(nèi)燃機(jī)固定于車輛的發(fā)動機(jī)支架，

所述氣液分離器經(jīng)由托架而固定于所述內(nèi)燃機(jī)。

第2發(fā)明的特征在于，在第1發(fā)明中，

所述氣液分離器經(jīng)由制冷劑管而與所述過熱器連接，

所述過熱器固定于所述內(nèi)燃機(jī)。

第3發(fā)明的特征在于，在第2發(fā)明中，

所述過熱器經(jīng)由制冷劑管而與所述膨脹機(jī)連接，

所述膨脹機(jī)固定于所述內(nèi)燃機(jī)。

第4發(fā)明的特征在于，在第2或第3發(fā)明中，所述過熱器與固定于所述內(nèi)燃機(jī)的排氣歧管一體地構(gòu)成。

發(fā)明效果

根據(jù)第1發(fā)明，內(nèi)燃機(jī)固定于發(fā)動機(jī)支架，氣液分離器經(jīng)由托架而固定于內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)的振動經(jīng)由制冷劑管而向氣液分離器傳遞。因此，根據(jù)本發(fā)明，由于氣液分離器固定于內(nèi)燃機(jī)，因此能夠防止內(nèi)燃機(jī)的振動從氣液分離器直接傳遞至車輛。

根據(jù)第2發(fā)明，借助制冷劑管而與氣液分離器連接的過熱器固定于內(nèi)燃機(jī)。因此，根據(jù)第2發(fā)明，能夠防止經(jīng)由制冷劑管而傳遞至過熱器的振動直接傳遞至車輛。

根據(jù)第3發(fā)明，借助制冷劑管而與過熱器連接的膨脹機(jī)固定于內(nèi)燃機(jī)。因此，根據(jù)第3發(fā)明，能夠防止經(jīng)由制冷劑管而傳遞至膨脹機(jī)的振動直接傳遞至車輛。

根據(jù)第4發(fā)明，過熱器與固定于內(nèi)燃機(jī)的排氣歧管一體地構(gòu)成。因此，根據(jù)第4發(fā)明，能夠防止內(nèi)燃機(jī)的振動從過熱器直接傳遞至車輛。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的朗肯循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。

圖2(A)、(B)是用于對氣液分離器的固定構(gòu)造進(jìn)行說明的示意圖。

圖3是用于對氣液分離器固定于發(fā)動機(jī)的朗肯循環(huán)系統(tǒng)的車輛搭載構(gòu)造進(jìn)行說明的圖。

圖4是用于對氣液分離器固定于車輛的朗肯循環(huán)系統(tǒng)的車輛搭載構(gòu)造進(jìn)行說明的圖。

附圖標(biāo)記的說明

2a、2b 托架

10 發(fā)動機(jī)

12 制冷劑流路

13 排氣熱回收器

11、14、15、18、28、32、36、39、42、46、50、54 制冷劑管

16 氣液分離器

22 排氣通路

26 排氣歧管

30 過熱器

34 渦輪(膨脹機(jī))

40 冷凝裝置(冷凝器)

100 朗肯循環(huán)系統(tǒng)

101 氣缸蓋

102 氣缸體

103 變速器

104 氣缸

具體實施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。其中，對各圖中通用的要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記并省略重復(fù)的說明。此外，當(dāng)在以下所示的實施方式中提及各要素的個數(shù)、數(shù)量、量、范圍等的數(shù)目時，除特別明示的情況、在原理上明確地確定為該數(shù)目的情況以外，本發(fā)明并不限定于該提及的數(shù)目。另外，除了特別明示的情況、明確地在原理上確定于此的情況以外，以下所示的實施方式中說明的構(gòu)造在本發(fā)明中并非為必需。

實施方式1.

1.朗肯循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

圖1是表示實施方式1的朗肯循環(huán)系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)的圖。實施方式1的朗肯循環(huán)系統(tǒng)100構(gòu)成為搭載于包括內(nèi)燃機(jī)(發(fā)動機(jī))10的車輛的車輛用朗肯循環(huán)系統(tǒng)。對于發(fā)動機(jī)10的種類、構(gòu)造并無限定。但是，在發(fā)動機(jī)10的氣缸體以及氣缸蓋上形成有制冷劑流路12，該制冷劑流路12供在發(fā)動機(jī)10中循環(huán)的制冷劑流動。制冷劑流路12包括將氣缸的周圍包圍的水套。發(fā)動機(jī)10通過與在制冷劑流路12中流動的制冷劑的熱交換而被冷卻。在本實施方式中，將水用作制冷劑。

利用發(fā)動機(jī)10的廢熱使在制冷劑流路12內(nèi)流通的制冷劑沸騰而使其一部分蒸氣化，由此對發(fā)動機(jī)10進(jìn)行冷卻。即，制冷劑流路12作為利用發(fā)動機(jī)10的熱而使在內(nèi)部流動的液相的制冷劑沸騰的沸騰器來發(fā)揮功能。此外，制冷劑流路12只要是能夠供制冷劑在發(fā)動機(jī)10的內(nèi)部流通的通路即可，對其結(jié)構(gòu)并無特別限定。另外，在制冷劑流路12中流通的制冷劑只要在常溫下為液相流體且借助發(fā)動機(jī)10的熱而沸騰、從而變化為氣相流體即可，并不限定于水。

發(fā)動機(jī)10的制冷劑流路12經(jīng)由制冷劑管14而與氣液分離器16連接。在制冷劑借助發(fā)動機(jī)10的熱而沸騰時，液相流體與氣相流體一起從制冷劑流路12排出。氣液分離器16使流入至氣液分離器16內(nèi)的氣液二相的制冷劑分離為液相流體和氣相流體。氣液分離器16經(jīng)由制冷劑管18而與第1水泵20連接。由氣液分離器16分離出的液相流體經(jīng)由制冷劑管18而流入至第1水泵20，并被第1水泵20輸送至制冷劑流路12。

另外，朗肯循環(huán)系統(tǒng)100具備排氣熱回收器13。制冷劑流路12還經(jīng)由制冷劑管11而與排氣熱回收器13連接。液相流體被從制冷劑流路12導(dǎo)入至排氣熱回收器13。被導(dǎo)入的液相流體因與在排氣通路22中流動的廢氣的熱交換而過熱沸騰，并且其一部分形成為蒸氣。形成為蒸氣的氣相流體被經(jīng)由制冷劑管15而向氣液分離器16導(dǎo)入。

氣液分離器16經(jīng)由制冷劑管28而與過熱器30連接。過熱器30在發(fā)動機(jī)10的排氣通路22中設(shè)置于排氣熱回收器13的上游。更詳細(xì)而言，過熱器30設(shè)置為將排氣歧管26的周圍覆蓋，并與排氣歧管26一體化。由過熱器30的內(nèi)壁面和排氣歧管26的外壁面包圍的空間成為供從氣液分離器16輸送來的氣相流體流動的流路。由于氣相流體和液相流體在氣液分離器16中共存，因而氣相流體形成為飽和蒸氣。進(jìn)入過熱器30的氣相流體吸收從排氣歧管26的壁面?zhèn)鬟f來的排氣熱而形成為過熱蒸氣。

過熱器30經(jīng)由制冷劑管32而與作為膨脹機(jī)的渦輪34連接。在渦輪34中，使從過熱器30輸送來的氣相流體(過熱蒸氣)膨脹而對熱能進(jìn)行回收。在制冷劑管32與渦輪34的連接部設(shè)置有未圖示的超音速噴嘴。從超音速噴嘴向渦輪34噴射氣相流體而使渦輪34旋轉(zhuǎn)。渦輪34的旋轉(zhuǎn)被經(jīng)由未圖示的減速器而傳遞至發(fā)動機(jī)10的輸出軸。即，利用渦輪34回收的熱能用于發(fā)動機(jī)10的輔助。但是，還能夠構(gòu)成為利用渦輪34對發(fā)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，并將產(chǎn)生的電蓄積于蓄電池。

在渦輪34中膨脹的氣相流體被經(jīng)由制冷劑管36而輸送至冷凝裝置(冷凝器)40。此外，在制冷劑管36的中途因氣相流體的冷凝而產(chǎn)生的液相流體被暫時貯存于在制冷劑管36的中途設(shè)置的冷凝水容器38。冷凝水容器38經(jīng)由制冷劑管39而與后述的收集槽(catch tank)44連接。被輸送至冷凝裝置40的氣相流體被冷凝裝置40冷卻而冷凝并恢復(fù)為液相流體。因氣相流體的冷凝而產(chǎn)生的液相流體從冷凝裝置40被經(jīng)由制冷劑管42而輸送至收集槽44，并暫時貯存于收集槽44。收集槽44經(jīng)由制冷劑管46而與第1水泵20連接。在制冷劑管46設(shè)置有第2水泵48。第2水泵48是用于將貯存于收集槽44的液相流體輸送至第1水泵20的泵。在第2水泵48與氣液分離器16之間設(shè)置有防止液相流體從氣液分離器16側(cè)向收集槽44側(cè)倒流的未圖示的止回閥。此外，制冷劑管46可以是將收集槽44與制冷劑管18的中途之間連接的結(jié)構(gòu)。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過對第2水泵48進(jìn)行驅(qū)動而將貯存于收集槽44的液相流體輸送至氣液分離器16以及發(fā)動機(jī)10。收集槽44的下端經(jīng)由制冷劑管50而與制冷劑容器52的下端連接。另外，在制冷劑容器52的上端連接有端部與冷凝裝置40的上端連接的制冷劑管54。

并且，朗肯循環(huán)系統(tǒng)100具備作為控制裝置的ECU(Electronic Control Unit：電子控制單元)70。ECU70至少具備輸入輸出接口、存儲器以及運(yùn)算處理裝置(CPU)。輸入輸出接口設(shè)置為用于從安裝于朗肯循環(huán)系統(tǒng)100或者安裝于供朗肯循環(huán)系統(tǒng)100搭載的發(fā)動機(jī)10的各種傳感器取入傳感器信號，并且針對朗肯循環(huán)系統(tǒng)100所具備的各種致動器而輸出操作信號。在存儲器中存儲有各種控制程序以及映射表等。CPU從存儲器讀出并執(zhí)行控制程序等，且基于取入的傳感器信號而生成各種致動器的操作信號。

2.朗肯循環(huán)系統(tǒng)的車輛搭載構(gòu)造

朗肯循環(huán)系統(tǒng)100搭載于用于收納發(fā)動機(jī)10的車輛的發(fā)動機(jī)艙內(nèi)。發(fā)動機(jī)10固定于發(fā)動機(jī)艙內(nèi)的發(fā)動機(jī)支架。發(fā)動機(jī)支架用于吸收發(fā)動機(jī)10的振動，由此，能夠抑制被從發(fā)動機(jī)10傳遞至車輛側(cè)的振動。

此處，由于發(fā)動機(jī)艙內(nèi)的搭載空間有限，因此，對朗肯循環(huán)系統(tǒng)100的各結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行配置時有可能產(chǎn)生各種制約。另一方面，作為朗肯循環(huán)系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)要素之一的氣液分離器16為了進(jìn)行穩(wěn)定的蒸氣的供給而需要較大的容積。因此，若僅根據(jù)搭載空間的觀點而決定氣液分離器16的配置，則形成為從發(fā)動機(jī)10離開的場所，其結(jié)果是，還能想到將氣液分離器16固定于車身側(cè)的方式。

然而，如上所述，氣液分離器16經(jīng)由制冷劑管14而與發(fā)動機(jī)10的制冷劑流路12連接。因此，在氣液分離器16直接固定于構(gòu)成車輛骨架的部件的情況下，發(fā)動機(jī)10的振動會被經(jīng)由制冷劑管14而傳遞至車輛。特別是如制冷劑管14那樣不僅供液相流體流通而且還供氣相流體(蒸氣)流通的配管，為了確保耐熱性以及耐壓性而通常使用金屬制且大徑的結(jié)構(gòu)。若使用這種配管，則從發(fā)動機(jī)10向氣液分離器16傳遞的振動變得較大，其結(jié)果是，傳遞至車輛的振動也較大。

因此，為了抑制被從發(fā)動機(jī)10不經(jīng)由發(fā)動機(jī)支架而傳遞至車輛的振動，本申請的發(fā)明人對氣液分離器16的車輛搭載構(gòu)造進(jìn)行了潛心研究。其結(jié)果是，本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了以下所說明的氣液分離器16的車輛搭載構(gòu)造。

2-1.氣液分離器的固定構(gòu)造

圖2是用于對氣液分離器的固定構(gòu)造進(jìn)行說明的示意圖。其中，圖中的(A)圖表示該朗肯循環(huán)系統(tǒng)的俯視觀察車輛時的圖，圖中的(B)圖表示搭載于車輛的朗肯循環(huán)系統(tǒng)的主視觀察車輛時的圖。另外，圖2中省略對朗肯循環(huán)系統(tǒng)100的主要結(jié)構(gòu)要素以外的結(jié)構(gòu)的圖示。如圖2所示，朗肯循環(huán)系統(tǒng)100搭載在車輛的發(fā)動機(jī)艙1內(nèi)。發(fā)動機(jī)10搭載于設(shè)置在發(fā)動機(jī)艙1內(nèi)的發(fā)動機(jī)支架(未圖示)。

圖2(A)中的S1表示包括氣缸104的中心軸L1在內(nèi)、且與沿氣缸體102的長度方向串聯(lián)設(shè)置的多個氣缸104的列方向平行的面。另外，圖2(B)中的S2表示氣缸蓋101的相對于氣缸體102的對接面。此外，在以下說明中，“排氣側(cè)”相對于面S1是指設(shè)置有排氣通路22的發(fā)動機(jī)10的排氣側(cè)，“進(jìn)氣側(cè)”相對于面S1是指發(fā)動機(jī)10的進(jìn)氣側(cè)。

在圖2所示的固定構(gòu)造中，變速器103固定于氣缸體102的側(cè)表面。氣液分離器16配置于變速器103的上方的排氣側(cè)(即，發(fā)動機(jī)10的排氣通路22一側(cè))的空間，并經(jīng)由托架2a、2b而固定于發(fā)動機(jī)10。更詳細(xì)而言，托架2a的一端固定于氣液分離器16的上部，另一端固定于發(fā)動機(jī)10的氣缸蓋101的上表面。另外，托架2b的一端固定于氣液分離器16的下部，另一端固定于發(fā)動機(jī)10的氣缸體102的側(cè)表面。此外，托架2a、2b通過對金屬制的板材進(jìn)行加工而形成，并形成為能夠確保為了對氣液分離器16進(jìn)行固定所需的強(qiáng)度的形狀。另外，對于托架2a、2b與發(fā)動機(jī)10之間的固定、以及托架2a、2b與氣液分離器16之間的固定而分別使用多個螺栓。

根據(jù)上述的氣液分離器16的固定構(gòu)造，氣液分離器16固定于發(fā)動機(jī)10。由此，能夠防止被經(jīng)由制冷劑管14而傳遞至氣液分離器16的振動直接傳遞至車輛，因此車輛的振動受到抑制。另外，氣液分離器16的上部及下部借助托架2a、2b而固定，因此，能夠有效地抑制氣液分離器16的晃動。

此外，托架2a、2b只要固定于發(fā)動機(jī)10即可，對于其固定方法、托架的個數(shù)或形狀并無特別限定。另外，托架2a、2b的材質(zhì)并不局限于金屬，但從對較重的氣液分離器16進(jìn)行固定的觀點出發(fā)而優(yōu)選強(qiáng)度高的材質(zhì)。

2-2.過熱器的固定構(gòu)造

如上所述，在實施方式1的朗肯循環(huán)系統(tǒng)100中，由于氣液分離器16固定于發(fā)動機(jī)10，因此能夠抑制向車輛傳遞的振動。此處，如圖2所示，在氣液分離器16還連接有制冷劑管14以外的制冷劑管。例如，制冷劑管28將氣液分離器16與過熱器30之間連接。因此，被傳遞至氣液分離器16的振動還經(jīng)由制冷劑管28而向過熱器30傳遞。因而還能夠利用過熱器30的固定構(gòu)造來進(jìn)一步抑制車輛的振動。

關(guān)于這一點，在實施方式1的朗肯循環(huán)系統(tǒng)100中，過熱器30與排氣歧管26一體化。由于排氣歧管26固定于發(fā)動機(jī)10，因而被經(jīng)由制冷劑管28而傳遞至過熱器30的氣液分離器16的振動不會被直接傳遞至車輛。因此，根據(jù)上述過熱器30的固定構(gòu)造，能夠進(jìn)一步抑制車輛的振動。

此外，過熱器30只要固定于發(fā)動機(jī)10即可，對其形狀或構(gòu)造并無限定。即，過熱器30并不局限于與排氣歧管26一體化的構(gòu)造，也可以例如與催化劑等能夠吸收排氣熱的其它部位一體地形成，另外，還可以在能夠吸收排氣熱的位置處固定于發(fā)動機(jī)10。

2-3.渦輪的固定構(gòu)造

如上所述，在實施方式1的朗肯循環(huán)系統(tǒng)100中，由于氣液分離器16以及過熱器30固定于發(fā)動機(jī)10，因而能夠抑制向車輛傳遞的振動。此處，如圖2所示，過熱器30經(jīng)由制冷劑管32而與渦輪34連接。因此，被從氣液分離器16傳遞至過熱器30的振動還經(jīng)由制冷劑管32而傳遞至渦輪34。因此，還能夠利用渦輪34的固定構(gòu)造而進(jìn)一步抑制車輛的振動。

關(guān)于這一點，在實施方式1的朗肯循環(huán)系統(tǒng)100中，渦輪34固定于發(fā)動機(jī)10。根據(jù)這種構(gòu)造，被從過熱器30經(jīng)由制冷劑管32而傳遞至渦輪34的振動不會被直接傳遞至車輛。因此，根據(jù)上述渦輪34的固定構(gòu)造，能夠進(jìn)一步抑制車輛的振動。此外，渦輪34只要固定于發(fā)動機(jī)10即可，對其固定構(gòu)造并無限定。

3.朗肯循環(huán)系統(tǒng)100的車輛搭載構(gòu)造的例子

接下來，加入比較例而對實施方式1的朗肯循環(huán)系統(tǒng)100的車輛搭載構(gòu)造進(jìn)行說明。圖3是用于對氣液分離器固定于發(fā)動機(jī)的朗肯循環(huán)系統(tǒng)的車輛搭載構(gòu)造進(jìn)行說明的圖。另外，圖4是用于對氣液分離器固定于車輛的朗肯循環(huán)系統(tǒng)的車輛搭載構(gòu)造進(jìn)行說明的圖。圖3相當(dāng)于本發(fā)明的實施方式1的朗肯循環(huán)系統(tǒng)100的車輛搭載構(gòu)造，圖4相當(dāng)于本發(fā)明的實施方式1的朗肯循環(huán)系統(tǒng)100的比較例。此外，在圖3及圖4中，示意性地示出對車輛進(jìn)行側(cè)視觀察時的朗肯循環(huán)系統(tǒng)的各結(jié)構(gòu)要素的配置。另外，在圖3及圖4中，省略了朗肯循環(huán)系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)要素以外的結(jié)構(gòu)的圖示。

3-1.對比較例的考察

在圖4所示的比較例中，過熱器30以及渦輪34固定于發(fā)動機(jī)10，氣液分離器16固定于車輛。根據(jù)這種構(gòu)造，被經(jīng)由制冷劑管14、28、18而向氣液分離器16傳遞的發(fā)動機(jī)10的振動會被不經(jīng)由發(fā)動機(jī)支架而向車輛傳遞。其結(jié)果是，車輛的振動會變得較大。

3-2.對實施方式1的車輛搭載構(gòu)造的考察

與此相對，在圖3所示的車輛搭載構(gòu)造中，氣液分離器16固定于發(fā)動機(jī)10。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，不存在振動被從氣液分離器16直接向車身傳遞的路徑。因此，根據(jù)實施例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)，能夠同比較例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)相比減少發(fā)動機(jī)10與車輛之間的振動傳遞路徑，因此，能夠有效地抑制車輛的振動。