(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を循環する冷媒により冷却される内燃機関と、
気液分離器と、
前記内燃機関から前記気液分離器に冷媒を供給し再び前記気液分離器から前記内燃機関に液相の冷媒を供給する第１ポンプと、
前記気液分離器から供給される液相の冷媒に前記内燃機関の廃熱を与えて前記気液分離器に供給する蒸気発生器と、
前記気液分離器から供給される気相の冷媒に前記内燃機関の廃熱を与える過熱器と、
前記過熱器から供給される冷媒によって駆動される膨張機と、
前記膨張機から供給される冷媒が凝縮される凝縮器と、
前記凝縮器から前記気液分離器に冷媒を供給する第２ポンプと、
前記内燃機関から前記気液分離器への冷媒の流量を制御する第１制御弁と、
前記内燃機関内の冷媒の温度が低い場合、前記内燃機関内の冷媒の温度が高い場合に比べて、前記第１制御弁を閉じ側に制御する制御部と、
前記気液分離器と前記過熱器との間に設けられた第２制御弁と、を備え、
前記制御部は、前記内燃機関内の冷媒の温度が第１所定値以下の場合に前記第１制御弁を閉じ側に制御し、前記内燃機関内の冷媒の温度が前記第１所定値を超えている場合に前記第１制御弁を開き側に制御し、前記内燃機関内の冷媒の温度が前記第１所定値以下でありかつ前記蒸気発生器内の冷媒の温度が第２所定値以下の場合に前記第２制御弁を閉じ、前記蒸気発生器内の冷媒の温度が前記第２所定値を超えている場合又は前記内燃機関内の冷媒の温度が前記第１所定値を超えている場合に前記第２制御弁を開く、ランキンサイクルシステム。
【請求項２】
内部を循環する冷媒により冷却される内燃機関と、
気液分離器と、
前記内燃機関から前記気液分離器に冷媒を供給し再び前記気液分離器から前記内燃機関に液相の冷媒を供給する第１ポンプと、
前記気液分離器から供給される液相の冷媒に前記内燃機関の廃熱を与えて前記気液分離器に供給する蒸気発生器と、
前記気液分離器から供給される気相の冷媒に前記内燃機関の廃熱を与える過熱器と、
前記過熱器から供給される冷媒によって駆動される膨張機と、
前記膨張機から供給される冷媒が凝縮される凝縮器と、
前記凝縮器から前記気液分離器に冷媒を供給する第２ポンプと、
前記気液分離器から液相の冷媒が流通可能な第１経路と、
前記内燃機関から液相の冷媒が流通可能な第２経路と、
前記内燃機関へ液相の冷媒を供給可能な第３経路と、
前記第１、第２、及び第３経路の合流箇所に設けられ、前記第２経路から供給される液相の冷媒の温度が所定値よりも低い場合に前記第１経路を遮断し前記第２及び第３経路を連通し、前記第２経路から供給される液相の冷媒の温度が前記所定値よりも高い場合に前記第２経路を遮断し前記第１及び第３経路を連通するサーモスタットと、
前記気液分離器と前記過熱器との間に設けられた制御弁と、
前記蒸気発生器の冷媒の温度が第１所定値以下の場合に前記制御弁を閉じ、前記蒸気発生器内の冷媒の温度が前記第１所定値を超えており前記内燃機関内の冷媒の温度が前記所定値を超えている場合に前記制御弁を開く制御部と、を備えたランキンサイクルシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランキンサイクルシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２には、内燃機関を冷却する冷媒を利用したランキンサイクルシステムが開示されている。例えばこのようなランキンサイクルシステムは、内部を循環する冷媒により冷却される内燃機関と、気液分離器と、前記内燃機関から前記気液分離器に冷媒を供給し再び前記気液分離器から前記内燃機関に液相の冷媒を供給する第１ポンプと、前記気液分離器から供給される液相の冷媒に前記内燃機関の廃熱を与えて前記気液分離器に供給する蒸気発生器と、前記気液分離器から供給される気相の冷媒に前記内燃機関の廃熱を与える過熱器と、前記過熱器から供給される冷媒によって駆動される膨張機と、前記膨張機から供給される冷媒が凝縮される凝縮器と、前記凝縮器から前記気液分離器に冷媒を供給する第２ポンプと、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２２３１１６号公報
【特許文献２】特開２００８−１６９７６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、内燃機関から比較的低温の液相の冷媒が気液分離器に供給され、蒸気発生器から気相の冷媒が気液分離器に供給された場合、気液分離器内で液相の冷媒と気相の冷媒とが接触して、気相の冷媒が凝縮して消滅する恐れがある。この場合、気液分離器から過熱器及び膨張機への気相の冷媒の供給量が低下する恐れがある。これにより、内燃機関の廃熱の回収効率が低下する恐れがある。
【０００５】
本発明は、内燃機関の廃熱の回収効率の低下が抑制されたランキンサイクルシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、内部を循環する冷媒により冷却される内燃機関と、気液分離器と、前記内燃機関から前記気液分離器に冷媒を供給し再び前記気液分離器から前記内燃機関に液相の冷媒を供給する第１ポンプと、前記気液分離器から供給される液相の冷媒に前記内燃機関の廃熱を与えて前記気液分離器に供給する蒸気発生器と、前記気液分離器から供給される気相の冷媒に前記内燃機関の廃熱を与える過熱器と、前記過熱器から供給される冷媒によって駆動される膨張機と、前記膨張機から供給される冷媒が凝縮される凝縮器と、前記凝縮器から前記気液分離器に冷媒を供給する第２ポンプと、前記内燃機関から前記気液分離器への冷媒の流量を制御する第１制御弁と、前記内燃機関内の冷媒の温度が低い場合、前記内燃機関内の冷媒の温度が高い場合に比べて、前記第１制御弁を閉じ側に制御する制御部と、前記気液分離器と前記過熱器との間に設けられた第２制御弁と、を備え、前記制御部は、前記内燃機関内の冷媒の温度が第１所定値以下の場合に前記第１制御弁を閉じ側に制御し、前記内燃機関内の冷媒の温度が前記第１所定値を超えている場合に前記第１制御弁を開き側に制御し、前記内燃機関内の冷媒の温度が前記第１所定値以下でありかつ前記蒸気発生器内の冷媒の温度が第２所定値以下の場合に前記第２制御弁を閉じ、前記蒸気発生器内の冷媒の温度が前記第２所定値を超えている場合又は前記内燃機関内の冷媒の温度が前記第１所定値を超えている場合に前記第２制御弁を開く、ランキンサイクルシステムによって達成できる。
【０００７】
内燃機関内の冷媒の温度が低い場合、内燃機関内の冷媒の温度が高い場合に比べて、第１制御弁を閉じ側に制御することにより、比較的低温の冷媒が内燃機関から気液分離器に供給されることを抑制でき、蒸気発生器から気液分離器に供給される気相の冷媒の凝縮を抑制できる。これにより、気液分離器から過熱器及び膨張機への気相の冷媒の供給量の低下を抑制でき、内燃機関の廃熱の回収効率の低下を抑制できる。
【０００８】
前記制御部は、前記内燃機関内の冷媒の温度が第１所定値以下の場合に前記第１制御弁を閉じ側に制御し、前記内燃機関内の冷媒の温度が前記第１所定値を超えている場合に前記第１制御弁を開き側に制御する。
【００１１】
また上記目的は、内部を循環する冷媒により冷却される内燃機関と、気液分離器と、前記内燃機関から前記気液分離器に冷媒を供給し再び前記気液分離器から前記内燃機関に液相の冷媒を供給する第１ポンプと、前記気液分離器から供給される液相の冷媒に前記内燃機関の廃熱を与えて前記気液分離器に供給する蒸気発生器と、前記気液分離器から供給される気相の冷媒に前記内燃機関の廃熱を与える過熱器と、前記過熱器から供給される冷媒によって駆動される膨張機と、前記膨張機から供給される冷媒が凝縮される凝縮器と、前記凝縮器から前記気液分離器に冷媒を供給する第２ポンプと、前記気液分離器から液相の冷媒が流通可能な第１経路と、前記内燃機関から液相の冷媒が流通可能な第２経路と、前記内燃機関へ液相の冷媒を供給可能な第３経路と、前記第１、第２、及び第３経路の合流箇所に設けられ、前記第２経路から供給される液相の冷媒の温度が所定値よりも低い場合に前記第１経路を遮断し前記第２及び第３経路を連通し、前記第２経路から供給される液相の冷媒の温度が前記所定値よりも高い場合に前記第２経路を遮断し前記第１及び第３経路を連通するサーモスタットと、前記気液分離器と前記過熱器との間に設けられた制御弁と、前記蒸気発生器の冷媒の温度が第１所定値以下の場合に前記制御弁を閉じ、前記蒸気発生器内の冷媒の温度が前記第１所定値を超えており前記内燃機関内の冷媒の温度が前記所定値を超えている場合に前記制御弁を開く制御部と、を備えたランキンサイクルシステムによって達成できる。
【００１２】
サーモスタットが第２経路から供給される液相の冷媒の温度が所定値よりも低い場合に第１経路を遮断し第２及び第３経路を連通することにより、比較的低温の冷媒が内燃機関から気液分離器に供給されることを抑制でき、蒸気発生器から気液分離器に供給される気相の冷媒の凝縮を抑制できる。これにより、気液分離器から過熱器及び膨張機への気相の冷媒の供給量の低下を抑制でき、内燃機関の廃熱の回収効率の低下を抑制できる。
【発明の効果】
【００１３】
廃熱の回収効率の低下が抑制されたランキンサイクルシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は実施例に係るランキンサイクルシステムの模式図である。
【図２】図２はエンジンの始動後でのＥＣＵが実行する制御の一例を示したフローチャートである。
【図３】図３は変形例に係るランキンサイクルシステムの模式図である。
【図４】図４は変形例に係るランキンサイクルシステムの模式図である。
【図５】図５はエンジンの始動後でのＥＣＵが実行する制御の一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施例に係るランキンサイクルシステム（以下、システムと称する）１について説明する。図１は、システム１の模式図である。システム１は車両に搭載されている。システム１は、エンジン１１を冷却するための冷媒を利用している。エンジン１１内にはウォータジャケット１３（Ｗ／Ｊ）が設けられ、ポンプ１２は冷媒をウォータジャケット１３に圧送する。ポンプ１２は、エンジン１１のクランクシャフトの動力によって駆動される機械式であってもよいし、モータによって駆動される電動式のウォータポンプであってもよい。本実施例においてはポンプ１２の一例として、機械式のウォータポンプを用いる。この場合、ポンプ１２は、エンジン１１の始動開始とともに冷媒の圧送を開始する。ポンプ１２は、第１ポンプの一例である。
【００１６】
ポンプ１２から圧送された液相の冷媒はウォータジャケット１３を流通して、エンジン１１から排出される。冷媒はウォータジャケット１３を流通する際に、エンジン１１の熱によって沸騰し得る。冷媒はこの沸騰の際に、潜熱としてエンジン１１の熱をさらに吸収する。このようにしてエンジン１１が冷却される。本実施例においては、エチレングリコールと水とを含む冷媒を用いるが、これに限定されない。
【００１７】
システム１は、気液分離器３０（ＧＬＳ）、蒸気発生器５０（ＥＳＧ）、過熱器６０（ＳＨ）、タービン７０（ＴＢ）、凝縮器８０（ＣＮＤ）、キャッチタンク９０（ＣＴ）、ポンプ１００（Ｐｂ）、冷媒が通過する各種通路、ＥＣＵ１２０を備える。
【００１８】
通路１１０ａは、エンジン１１の排出口と気液分離器３０の供給口とを連通する。通路１１０ｂは、気液分離器３０の排出口と過熱器６０の供給口とを連通する。通路１１０ｃは、過熱器６０の排出口とタービン７０の供給口とを連通する。通路１１０ｄは、タービン７０の排出口と凝縮器８０の供給口とを連通する。通路１１０ｅは、凝縮器８０の排出口とキャッチタンク９０の供給口とを連通する。通路１１０ｆは、キャッチタンク９０の排出口と気液分離器３０の供給口とを連通する。通路１１０ｈは、気液分離器３０の排出口と蒸気発生器５０の供給口とを連通する。通路１１０ｉは、蒸気発生器５０の排出口と気液分離器３０の供給口とを連通する。通路１１０ｊは、気液分離器３０の排出口とポンプ１２の供給口とを連通する。
【００１９】
通路１１０ｂは、気液分離器３０内の液相の冷媒の液面よりも上方側に接続され、気液分離器３０内の気相の冷媒を過熱器６０へ供給可能である。通路１１０ｈ、１１０ｊは、気液分離器３０内の液相の冷媒の液面よりも下方側に接続されて、気液分離器３０内の液相の冷媒をそれぞれエンジン１１、蒸気発生器５０へ供給可能である。通路１１０ｉは、気液分離器３０の液相の冷媒の液面よりも上方側に接続され、蒸気発生器５０で生成された気相の冷媒を気液分離器３０に供給可能である。
【００２０】
液面センサ１３０は、気液分離器３０内の液相の冷媒の液面を検出する。温度センサ１３１は、蒸気発生器５０に設けられ蒸気発生器５０内の液相の冷媒の温度を検出する。温度センサ１３２は、エンジン１１に設けられウォータジャケット１３内の液相の冷媒の温度を検出する。これらセンサは、検出結果をＥＣＵ１２０に出力する。尚、温度センサ１３２は、通路１１０ａに連通したウォータジャケット１３の排出口付近に設けられてよいし、通路１１０ａに設けられていてもよい。
【００２１】
制御弁１４０ａ（Ｖａ）、１４０ｂ（Ｖｂ）は、ＥＣＵ１２０からの指令によりそれぞれ通路１１０ａ、１１０ｂを開閉する。通路１１０ａは、エンジン１１のウォータジャケット１３と気液分離器３０とを連通しており、制御弁１４０ａはエンジン１１から気液分離器３０に供給される冷媒の流量を制御する第１制御弁の一例である。通路１１０ｂは、気液分離器３０と過熱器６０とを連通しており、制御弁１４０ｂは、気液分離器３０から過熱器６０に供給される気相の冷媒の流量を制御する第２制御弁の一例である。
【００２２】
図１に示すように、エンジン１１のウォータジャケット１３から排出された冷媒は、通路１１０ａを通過して気液分離器３０に供給される。ウォータジャケット１３から排出される冷媒には、冷媒温度によるが液相の冷媒と気相の冷媒とを含む。例えば、エンジン１１の温度が低く冷媒温度が低い場合には、液相の冷媒が気液分離器３０に供給される。エンジン１１の温度が高い場合には、液相の冷媒と気相の冷媒とが気液分離器３０に供給される。気液分離器３０は、供給された冷媒を気相と液相とに分離する。
【００２３】
気液分離器３０内の気相の冷媒は、制御弁１４０ｂが開の場合、通路１１０ｂを通過して過熱器６０に供給される。過熱器６０は、エンジン１１の廃熱によって冷媒を過熱して過熱蒸気にする。本実施例では、このエンジン１１の廃熱の一例として、エンジン１１の排気通路の排気の熱を用いている。過熱器６０は、エンジン１１の排気通路のうち、蒸気発生器５０よりも上流側に設けられている。
【００２４】
過熱器６０によって過熱された冷媒は、過熱蒸気となって通路１１０ｃを介してタービン７０に供給される。タービン７０は、供給された過熱蒸気を受けて回転する。タービン７０には、不図示の発電機が接続されている。タービン７０が回転により発電機が発電する。このようにして、本実施例に係るシステム１では、エンジン１１の廃熱を発電機の電力として回収する。尚、過熱蒸気である冷媒は、タービン７０を回転させることで膨張する。したがって、タービン７０は、システム１の膨張機として機能する。
【００２５】
タービン７０から排出された気相の冷媒は、通路１１０ｄを通過して凝縮器８０に供給される。凝縮器８０は、気相の冷媒を凝縮して液相の冷媒にする、いわゆるコンデンサである。凝縮器８０から排出された液相の冷媒は、通路１１０ｅを介してキャッチタンク９０に供給される。キャッチタンク９０は、凝縮器８０から排出された冷媒を一時的に貯留する。ポンプ１００はＥＣＵ１２０からの指示を受けて駆動される。通路１１０ｆに配置されたポンプ１００が駆動されると、キャッチタンク９０の冷媒は通路１１０ｆを介して気液分離器３０に供給される。なお、ポンプ１００は、例えば電動式の容積型ウォータポンプであるがこれに限定されない。ポンプ１００は、第２ポンプの一例である。
【００２６】
気液分離器３０内の液相の冷媒は、通路１１０ｈを介して蒸気発生器５０に供給される。蒸気発生器５０は、液相の冷媒をエンジン１１の廃熱によって加熱して蒸気にして排出する。本実施例では、このエンジン１１の廃熱の一例として、エンジン１１の排気通路の排気の熱を用いている。
【００２７】
蒸気発生器５０から排出された冷媒は、通路１１０ｉを通過して、気液分離器３０に供給される。気液分離器３０に貯留された液相の冷媒は、通路１１０ｊを介してポンプ１２に供給され、エンジン１１のウォータジャケット１３に供給される。
【００２８】
気液分離器３０は、蒸気発生器５０よりも、重力方向で高い位置に配置されている。そのため、気液分離器３０に貯留された液相の冷媒は、重力を主に利用して、通路１１０ｈを通過して、蒸気発生器５０に供給される。
【００２９】
ＥＣＵ１２０は、制御弁１４０ａ、１４０ｂを制御して通路１１０ａ、１１０ｂを開閉する。詳しくは後述するが、ＥＣＵ１２０は、エンジン１１内の冷媒の温度に応じて制御弁１４０ａの開度を制御する。ＥＣＵ１２０は、蒸気発生器５０内の冷媒の温度に応じて制御弁１４０ｂの開度を制御する。ＥＣＵ１２０はポンプ１００も制御する。また、ＥＣＵ１２０は、エンジン１１の燃料噴射量、燃料噴射時期等を制御して、エンジン１１の運転状態も制御する。ＥＣＵ１２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）を有する。
【００３０】
ＥＣＵ１２０が実行する制御について、フローチャートを用いて説明する。図２は、エンジン１１の始動後でのＥＣＵ１２０が実行する制御の一例を示したフローチャートである。尚、図２のスタート時点において、制御弁１４０ａ、１４０ｂは開になっているものとし、気液分離器３０には所定量の液相の冷媒が貯留されているものとする。
【００３１】
ＥＣＵ１２０は、温度センサ１３２の検出結果に基づいて取得したウォータジャケット１３内の冷媒温度が、所定値以下か否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１の所定値は、気液分離器３０及び過熱器６０を介してタービン７０に供給された場合に、タービン７０を駆動可能な冷媒温度である。例えば、所定値は８０℃である。この所定値は予めＥＣＵ１２０のＲＯＭが記憶されている。この所定値は、第１所定値の一例である。尚、ステップＳ１でＹｅｓの場合とは、エンジン１１の暖機が未完了の場合、すなわち、暖機運転中の場合に相当する。ステップＳ１でＮｏの場合とは、エンジン１１の暖機完了後の場合に相当する。
【００３２】
ステップＳ１でＹｅｓの場合、ＥＣＵ１２０は制御弁１４０ａを閉にする（ステップＳ２）。これにより、低温の冷媒が気液分離器３０に供給されることが停止される。
【００３３】
次に、ＥＣＵ１２０は、温度センサ１３１の検出結果に基づいて取得した蒸気発生器５０内の冷媒温度が所定値より低いか否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３の所定値は、気液分離器３０及び過熱器６０を介してタービン７０に供給された場合に、タービン７０を駆動可能な冷媒温度である。例えば、所定値は８０℃である。この所定値は、予めＥＣＵ１２０のＲＯＭに記憶されている。この所定値は、第２所定値の一例である。尚、ステップＳ３でＹｅｓの場合とは、システム１の暖機が未完了の場合に相当する。ステップＳ３でＮｏの場合とは、システム１の暖機完了後の場合に相当する。
【００３４】
ステップＳ３でＹｅｓの場合、ＥＣＵ１２０は制御弁１４０ｂを閉にする（ステップＳ４）。これにより、過熱器６０への冷媒供給が停止される。この場合、タービン７０は駆動しない。また、制御弁１４０ａ、１４０ｂの双方が閉にされることで、冷媒は気液分離器３０と蒸気発生器５０との間を循環する。ステップＳ４は、ステップＳ３でＮｏと判定されるまで、すなわち、蒸気発生器５０内の冷媒温度が所定値を超えるまで実行される。
【００３５】
ステップＳ３でＮｏの場合、ＥＣＵ１２０は制御弁１４０ｂを開にする（ステップＳ５）。これにより、気液分離器３０内の気相の冷媒が過熱器６０へ供給され、過熱器６０により過熱蒸気が生成され、過熱蒸気がタービン７０へ供給される。これによりタービン７０は駆動される。また、制御弁１４０ｂが開くことにより気液分離器３０の内圧は低下する。それにより、気液分離器３０に通路１１０ｉを介して連通した蒸気発生器５０の内圧も低下する。その結果、蒸気発生器５０内で冷媒の沸騰が容易となる。
【００３６】
ステップＳ１でＮｏの場合、ＥＣＵ１２０は制御弁１４０ａを開にし（ステップＳ６）、制御弁１４０ｂも開にする（ステップＳ５）。これにより、エンジン１１から排出された冷媒が気液分離器３０に供給され、気液分離器３０から排出された冷媒の過熱器６０への供給が行われる。それにより、過熱器６０により過熱蒸気が生成され、過熱蒸気がタービン７０へ供給され、タービン７０は駆動する。
【００３７】
以上のように、ステップＳ１、Ｓ３でウォータジャケット１３及び蒸気発生器５０内の冷媒温度が所定値以下と判定された場合、制御弁１４０ａ、１４０ｂは閉にされる。ステップＳ１、Ｓ３で冷媒温度が所定値以下と判定される場合とは、例えばエンジン１１の冷間始動の直後である。この場合、気液分離器３０内の冷媒は気液分離器３０、蒸気発生器５０間を循環し、蒸気発生器５０から排出される冷媒温度が所定値を超えるまで、過熱器６０、タービン７０に気相の冷媒が供給されることが禁止される。
【００３８】
ステップＳ１でウォータジャケット１３内の冷媒温度が所定値以下と判定された場合、ステップＳ３で蒸気発生器５０内の冷媒温度が所定値を超えたと判定された場合であっても、制御弁１４０ａは閉にされ制御弁１４０ｂは開にされる。これにより、ウォータジャケット１３内の冷媒温度が低温であっても蒸気発生器５０内の冷媒が所定値を超えている場合には、蒸気発生器５０で生成される気相の液相を気液分離器３０及び過熱器６０を介してタービン７０に供給できタービン７０を駆動できる。このように、エンジン１１がまだ冷間状態であっても蒸気発生器５０内の冷媒温度が比較的高温である場合には、蒸気発生器５０で生成された液相の冷媒を早期にタービン７０に供給してシステム１を稼動させることができる。
【００３９】
ステップＳ１でウォータジャケット１３内の冷媒温度が所定値を超えたと判定された場合、制御弁１４０ａ、１４０ｂは開にされ、冷媒はウォータジャケット１３から気液分離器３０に供給され、気液分離器３０内の気相の冷媒が過熱器６０、タービン７０に供給される。またこの場合、蒸気発生器５０内の冷媒温度が所定値以下の場合であっても、制御弁１４０ｂは開かれる。ウォータジャケット１３内の冷媒温度が所定値を超えた場合とは、エンジン１１が暖気状態となった場合を意味し、エンジン１１が暖気状態となった場合には、蒸気発生器５０内の冷媒の温度にかかわらず気液分離器３０内の気相の冷媒がタービン７０に供給される。これにより、エンジン１１が暖気状態となってからできる限り早期にタービン７０を駆動させることができる。
【００４０】
本実施例では、ウォータジャケット１３の低温の冷媒が気液分離器３０に供給されることが禁止される。これにより、蒸気発生器５０から気液分離器３０に供給された気相の冷媒が凝縮することを抑制し、この気相の冷媒を利用して早期にタービン７０を駆動させることができる。このため、冷媒温度が低い冷間始動時であっても、早期にシステム１を稼動させることができ、エンジン１１の廃熱の回収効率の低下を抑制し、燃費向上の低下を抑制できる。
【００４１】
尚、冷間始動時においては、エンジン１１の熱容量は比較的大きいため、エンジン１１が高温になるのに時間を要し、ウォータジャケット１３内の冷媒温度が所定値を超えるのに要する時間も比較的長い。一方、蒸気発生器５０は、エンジン１１の冷間始動後であっても早期に高温になる排気の熱を熱源とし、かつ蒸気発生器５０は熱容量も比較的小さい。このため、蒸気発生器５０が高温になるのに時間を要さず、蒸気発生器５０内の冷媒温度が所定値を超えるのに要する時間も比較的短い。従って、ウォータジャケット１３内の冷媒温度が所定値を超える前に、蒸気発生器５０内の冷媒温度が先に所定値を超える場合がある。本実施例では、このような早期に高熱となる蒸気発生器５０から排出される気相の冷媒を利用して、システム１を早期に稼動させることができる。
【００４２】
尚、制御弁１４０ａの開度は、ウォータジャケット１３内の冷媒温度に応じて制御してもよい。例えば、ＥＣＵ１２０は、ウォータジャケット１３内の冷媒温度が高いほど制御弁１４０ａの開度が大きくなるように開き側に制御し、ウォータジャケット１３内の冷媒温度が低いほど制御弁１４０ａの開度が小さくなるように閉じ側に制御してもよい。この場合も、ウォータジャケット１３内の冷媒温度が低い場合に気液分離器３０へ供給される液相の冷媒の流量を抑制でき、蒸気発生器５０で生成された気相の冷媒が気液分離器３０内で凝縮することを抑制できる。
【００４３】
また、上記例では、制御弁１４０ａ、１４０ｂのそれぞれの開閉の条件となる第１及び第２所定値は同じ値であるが、異なっていてもよい。
【００４４】
次に、変形例であるランキンサイクルシステム１ａについて説明する。尚、システム１ａについて、同一、類似の構成については同一、類似の符号を付することにより、重複する説明を省略する。図３、４はシステム１ａの全体構成を示す模式図である。
【００４５】
システム１ａは、サーモスタット２０を備え、制御弁１４０ａは備えていない。通路１１０ｋは、気液分離器３０の排出口とサーモスタット２０の第１供給口とを連通し、気液分離器３０から液相の冷媒が流通可能である。通路１１０ｌは、エンジン１１の排出口とサーモスタット２０の第２供給口と連通し、エンジン１１から液相の冷媒が流通可能である。通路１１０ｍは、サーモスタット２０の排出口とポンプ１２の供給口とを連通し、エンジン１１へ液相の冷媒を供給可能である。サーモスタット２０は、通路１１０ｋ、１１０ｌ、１１０ｍの合流箇所に設けられている。
【００４６】
サーモスタット２０は、弁体２２を備えている。サーモスタット２０内を流れる冷媒温度が所定値以下の場合には、弁体２２は通路１１０ｌ、１１０ｍを連通させ通路１１０ｋを遮断する。サーモスタット２０内を流れる冷媒温度が所定値を超えると、弁体２２は通路１１０ｌを遮断し、通路１１０ｋ、１１０ｍを連通させる。従って、通路１１０ｋが遮断されている場合、気液分離器３０からエンジン１１への冷媒の供給は禁止される。通路１１０ｋと通路１１０ｍとが連通している場合には、気液分離器３０からエンジン１１へ冷媒が供給される。図３は、通路１１０ｌ、１１０ｍが連通し通路１１０ｋが遮断された状態を示している。図４は、通路１１０ｋ、１１０ｍが連通し通路１１０ｌが遮断された状態を示している。
【００４７】
ＥＣＵ１２０ａによるシステム１ａの制御について、フローチャートを用いて説明する。図５は、エンジン１１の始動後でのＥＣＵ１２０ａが実行する制御の一例を示したフローチャートである。ＥＣＵ１２０ａは、温度センサ１３１の検出結果に基づいて取得した、蒸気発生器５０内の冷媒温度が所定値以下か否かを判定する（ステップＳ１ａ）。所定値は、例えば８０℃である。
【００４８】
ステップＳ１ａでＹｅｓと判定された場合、ＥＣＵ１２０ａは制御弁１４０ｂを閉にする（ステップＳ２ａ）。ステップＳ２ａで制御弁１４０ｂが閉にされることで、過熱器６０への冷媒供給が停止される。ステップＳ１ａでＮｏと判定された場合、ＥＣＵ１２０は制御弁１４０ｂを開にする（ステップＳ３ａ）。これにより、気液分離器３０から排出された冷媒の過熱器６０への供給が行われる。
【００４９】
ＥＣＵ１２０ａは、温度センサ１３２の検出結果に基づいて取得した、ウォータジャケット１３から排出された冷媒温度が所定値以下か否かを判定する（ステップＳ４ａ）。ステップＳ４ａでＹｅｓの場合、ウォータジャケット１３からサーモスタット２０内に供給される冷媒は低温なため、サーモスタット２０の弁体２２は図３に示したように通路１１０ｌ、１１０ｍを連通し通路１１０ｋを遮断する。このように、ウォータジャケット１３内の冷媒温度が所定値以下の場合には、ウォータジャケット１３を通過する冷媒は通路１１０ｌ、１１０ｍを介してウォータジャケット１３内を循環する。ここで、ウォータジャケット１３に接続された通路１１０ａは、エンジン１１よりも鉛直上方に延びているのに対して、通路１１０ｌはエンジン１１の下方に延びている。このため、通路１１０ｌ、１１０ｍが連通している状態では、冷媒は、ウォータジャケット１３から通路１１０ａに流れる前に通路１１０ｌに流れる。
【００５０】
ステップＳ４ａでＮｏの場合、サーモスタット２０内にはウォータジャケット１３から比較的高温の冷媒が供給されて弁体２２は高温となり、弁体２２は図４に示したように通路１１０ｌを遮断し通路１１０ｋ、１１０ｍを連通する。これにより、通路１１０ｌ、１１０ｍを介して冷媒の循環が禁止され、冷媒はウォータジャケット１３から気液分離器３０へと供給される。また、ステップＳ４ａでＮｏの場合、ＥＣＵ１２０ａは制御弁１４０ｂを開にする（ステップＳ５ａ）。これにより、気液分離器３０から排出された冷媒の過熱器６０への供給が行われる。
【００５１】
以上のように、ウォータジャケット１３内の冷媒温度が比較的低い場合には、冷媒は通路１１０ｌ、サーモスタット２０、通路１１０ｍを介してエンジン１１を循環する。これにより、蒸気発生器５０から気相の冷媒が気液分離器３０に供給される場合に、ウォータジャケット１３からの低温の液相の冷媒が気液分離器３０に供給されることを抑制できる。従って、蒸気発生器５０で生成された気相の冷媒が、気液分離器３０内でウォータジャケット１３からの低温の冷媒により凝縮することを抑制でき、エンジン１１の廃熱の回収効率の低下を抑制できる。
【００５２】
ウォータジャケット１３内の冷媒温度が比較的高くなると、通路１１０ｌが遮断されて、通路１１０ｌ、１１０ｍを介しての冷媒の循環が抑制され、気液分離器３０からウォータジャケット１３に冷媒が供給される。このように通路１１０ｌが遮断されることにより、所定値を超えた温度の冷媒がウォータジャケット１３から気液分離器３０に供給される。
【００５３】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１  ランキンサイクルシステム
１１  内燃機関
１３  ウォータジャケット
２０  サーモスタット
３０  気液分離器
５０  蒸気発生器
６０  過熱器
７０  タービン
８０  凝縮器
１１０ｋ、１１０ｌ、１１０ｍ  通路
１２０  ＥＣＵ
【図１】
0005929981.tif 000002
【図２】
0005929981.tif 000003
【図３】
0005929981.tif 000004
【図４】
0005929981.tif 000005
【図５】
0005929981.tif 000006