(57)【要約】【課題】エンジンの廃熱により発生する蒸気からエネルギーを回収する廃熱回収装置において、発生する蒸気量の減少により動力回収のできなくなった状態から動力回収を再開する場合に効率良くエネルギーを回収することを課題とする。【解決手段】廃熱回収装置１は、エンジン１００の廃熱により発生した蒸気が導入されて稼働する衝動タービン７と、衝動タービン７の動力軸７３とロータ１２とを連結、開放する電磁クラッチ１０と、ロータ１２とクランクシャフト３２とを連結し、電磁クラッチ１０が動力軸７３とロータ１２とを連結すると衝動タービン７からクランクシャフト３２へ動力を伝達するプーリ１３、ベルト１４と、を備えている。廃熱回収装置１に備わるＥＣＵ１７は、衝動タービン７へ導入される蒸気量が第１の所定量Ａ１を下回ったとき、衝動タービン７への蒸気の導入を継続しつつ、電磁クラッチ１０により、動力軸７３とロータ２３との連結を開放させる。【選択図】図１
2011149373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランキンサイクルを構成しエンジンの廃熱を回収する廃熱回収装置において、
エンジンの廃熱により発生した蒸気が導入されて稼働する膨張機と、
前記膨張機の動力軸と連結して作動する動力入力部を有するエネルギー回収手段と、
前記動力軸と前記動力入力部とを連結、及び開放するクラッチと、
を備え、
前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーが第１の所定値を下回るときに、前記膨張機への蒸気の導入を継続しつつ、前記クラッチを開放することを特徴とする廃熱回収装置。
【請求項２】
請求項１記載の廃熱回収装置において、
前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーが前記第１の所定値を下回る場合、前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーに応じて、前記動力入力部の第１の慣性駆動期間を考慮し、前記第１の慣性駆動期間中、前記クラッチを連結した状態とすることを特徴とする廃熱回収装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の廃熱回収装置において、
前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーが前記第１の所定値よりも小さい第２の所定値以下となる場合に前記蒸気が前記膨張機をバイパスするバイパス手段を備えたことを特徴とする廃熱回収装置。
【請求項４】
請求項３記載の廃熱回収装置において、
前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーが前記第２の所定値以下となる場合、前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーに応じて、前記動力入力部の第２の慣性駆動期間を考慮し、前記第２の慣性駆動期間中、所定時間前記膨張機へ蒸気の導入を継続することを特徴とする廃熱回収装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載の廃熱回収装置において、
エンジンの廃熱を回収して発生した蒸気量に基づいて、前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーを推定することを特徴とする廃熱回収装置。
【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を利用してエンジンの廃熱を回収する廃熱回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（エンジン）の駆動に伴って発生する廃熱を、ランキンサイクルを利用して回収する廃熱回収装置が知られている。このような廃熱回収装置では、エンジンの廃熱により発生する蒸気をタービンへ導入してタービンを稼働し、機械的動力や電気エネルギーを回収する。このような廃熱回収装置を改良したものが、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１の廃熱回収システムは、衝動タービンに過熱蒸気を噴射する複数のノズルを備え、過熱蒸気の圧力に応じて複数のノズルにおける過熱蒸気の噴射の有無を切り替え得るように構成されている。特許文献１によると、この廃熱回収システムは、過熱蒸気の流量、圧力の変化する幅広い範囲のエンジン運転状態で高いエネルギー回収効率を得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１０３０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、このような廃熱回収装置において、エンジンの負荷や回転数が低下するような運転状態のとき、エンジンの廃熱により発生する蒸気の量が減少し、タービンにおける動力回収ができなくなることが考えられる。特許文献１では、このように蒸気量が減少し、動力回収ができなくなる場合を想定していない。ところで、このように蒸気の状態によりタービンにおける動力回収ができなくなる場合、蒸気をタービンへ導入せずにバイパスする構成が想定される。しかしながら、蒸気が導入されなくなることによりタービンが停止してしまい、再度、蒸気量が増加してタービンを稼働する際に、タービンへ蒸気を導入してから動力回収が可能となる回転数に到達するまでに時間を要する。このように、タービンを停止してしまうことにより、効率よくエネルギーを回収することが妨げられる。
【０００６】
そこで、本発明は、蒸気量の減少により動力回収のできなくなった状態からタービンにおける動力回収を再開する場合に効率良くエネルギーを回収することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決する本発明の廃熱回収装置は、ランキンサイクルを構成しエンジンの廃熱を回収する廃熱回収装置において、エンジンの廃熱により発生した蒸気が導入されて稼働する膨張機と、前記膨張機の動力軸と連結して作動する動力入力部を有するエネルギー回収手段と、前記動力軸と前記動力入力部とを連結、及び開放するクラッチと、を備え、前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーが第１の所定値を下回るときに、前記膨張機への蒸気の導入を継続しつつ、前記クラッチを開放することを特徴とする。
【０００８】
このような構成とすることにより、膨張機へ導入する蒸気量が減少し、動力の回収ができなくなる場合にも、膨張機を停止せずに駆動した状態で維持できる。これにより、蒸気量が増加し、動力回収を再開する際に、膨張機が動力を回収する状態となるまでの時間を短縮し、エネルギーを効率よく回収できる。なお、第１の所定量とは、膨張機において動力回収可能な蒸気の最少量である。
【０００９】
このような廃熱回収装置において、前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーが前記第１の所定値を下回る場合、前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーに応じて、前記動力入力部の第１の慣性駆動期間を考慮し、前記第１の慣性駆動期間中、前記クラッチを連結した状態とすることができる。
【００１０】
膨張機へ導入される蒸気のエネルギーが動力回収不可と判断される場合であっても、膨張機は慣性により駆動し続けるため、一定期間、動力回収が可能である。上記の構成とすることにより、可能な限り蒸気のエネルギーを回収するため、エネルギーの回収効率を向上することができる。
【００１１】
このような廃熱回収装置において、前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーが前記第１の所定値よりも小さい第２の所定値以下となる場合に前記蒸気が前記膨張機をバイパスするバイパス手段を備えた構成とすることができる。
【００１２】
蒸気のエネルギーが低下した場合、膨張機内で蒸気が凝縮するおそれがある。膨張機内で蒸気が凝縮した場合、凝縮した液体が膨張機の動作のフリクションとなり、タービン翼が損傷する可能性がある。上記構成としたことにより、蒸気のエネルギーが、蒸気が凝縮するおそれのある第２の所定値となる場合、膨張機への蒸気の導入を抑制する。これにより、膨張機内における蒸気の凝縮が防止されるので、膨張機のフリクションが減少すると同時にタービン翼の損傷を防止できる。
【００１３】
このような廃熱回収装置において、前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーが前記第２の所定値以下となる場合、前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーに応じて、前記動力入力部の第２の慣性駆動期間を考慮し、前記第２の慣性駆動期間中、所定時間前記膨張機へ蒸気の導入を継続することができる。
【００１４】
蒸気の凝縮が生じるほど膨張機へ導入される蒸気のエネルギーが低下した場合であっても、膨張機が慣性により駆動し続けることにより、即座に蒸気が凝縮を開始しない。この期間においても、膨張機を駆動し続けることにより、蒸気のエネルギーが回復した際に、早急に動力の回収へ移行し、エネルギーの回収効率を向上できる。
【００１５】
このような廃熱回収装置において、エンジンの廃熱を回収して発生した蒸気量に基づいて、前記膨張機へ導入される蒸気のエネルギーを推定することができる。
【００１６】
これにより、容易に計測することの困難な蒸気のエネルギーを推定することができる。また、蒸気量は、エンジンの負荷、エンジン回転数、機関温度等から推定することができる。また、膨張機へ導入される蒸気の圧力を測定する圧力測定手段を備え、この圧力測定手段の測定値に基づいてクラッチの連結、または開放を決定することができる。
【発明の効果】
【００１７】
このような構成とすることにより、膨張機へ導入される蒸気量が、動力の回収ができなくなるような所定量以下となる場合にも、膨張機へ蒸気を導入して膨張機を空転させることができる。これにより、蒸気量が増加し、動力回収を再開する際に、膨張機が動力回収可能な状態となるまでの時間を短縮し、廃熱のエネルギーを効率よく回収できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】廃熱回収装置の概略構成を示した説明図である。
【図２】タービンと電磁クラッチとの概略構成を示した説明図である。
【図３】実施例１の電磁クラッチ、三方弁の切替についての制御のフローである。
【図４】エンジン回転数、エンジン負荷に基づいて算出された蒸気量のマップの一例を示した説明図である。
【図５】実施例２の電磁クラッチ、三方弁の切替についての制御のフローである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施例の廃熱回収装置１の概略構成を示した説明図である。廃熱回収装置１は、エンジン１００に組み込まれている。
【００２１】
エンジン１００は、エンジン本体２を備えており、エンジン本体２はシリンダヘッド２１、シリンダブロック２２を有する。シリンダブロック２２内には、ピストン３が摺動可能に配置されている。ピストン３は、コンロッド３１によりクランクシャフト３２と連結している。また、シリンダヘッド２１、シリンダブロック２２の内部には、冷媒の通過するウォータジャケット４１、４２が形成されている。
【００２２】
廃熱回収装置１は、冷媒が流れる冷媒通路５、過熱器６、衝動タービン７、コンデンサ８、ウォータポンプ９を備えている。冷媒通路５は、シリンダヘッド２１に形成されたウォータジャケット４１と過熱器６とを接続する配管５１、過熱器６と衝動タービン７とを接続する配管５２、衝動タービン７とコンデンサ８とを接続する配管５３、コンデンサ８とウォータポンプ９とを接続する配管５４、ウォータポンプ９と、シリンダブロック２２に形成されたウォータジャケット４２とを接続する配管５５とにより、構成されている。すなわち、冷媒通路５はシリンダヘッド２１側のウォータジャケット４１とシリンダブロック２２側のウォータジャケット４２とを接続するループ状の循環通路を形成している。そして、この冷媒通路５上に、シリンダヘッド２１側から過熱器６、衝動タービン７、コンデンサ８、ウォータポンプ９が順に配置されて廃熱回収装置１が構成されている。
【００２３】
冷媒は、エンジン１００の運転により過熱されるシリンダヘッド２１、シリンダブロック２２から熱を回収してシリンダヘッド２１、シリンダブロック２２を冷却するとともに、蒸発して蒸気となる。シリンダヘッド２１に形成されたウォータジャケット４１の上部には、蒸発した蒸気が集まり、配管５１へ流れ出る。
【００２４】
エンジン本体２内で発生した蒸気は、配管５１内を通過し、過熱器６に流入する。過熱器６は、エンジン本体２の燃焼後に排出される排気ガスを取り込み、蒸気と排気ガスとの間で熱交換させる。これにより、蒸気は排気ガスの熱により過熱される。こうして排気ガスにより過熱されて高温になった蒸気は、配管５２を通過して、衝動タービン７へ導入される。
【００２５】
衝動タービン７は内部へ導入される高温の蒸気が膨張することにより蒸気のエネルギーを取り出し機械エネルギーへ変換する膨張機である。図２は衝動タービン７と電磁クラッチ１０との概略構成を示した説明図である。図２に示すように、衝動タービン７は、蒸気が導入される導入口７１、蒸気が導出される導出口７２、動力軸７３、動力軸７３に結合したタービンホイール７４とを備えている。電磁クラッチ１０は、コイル１１と、動力入力部に相当するロータ１２を備えている。電磁クラッチ１０において、コイル１１が通電されることにより、動力軸７３とロータ１２との間に封入された電磁粒子が結合し、動力軸７３とロータ１２とが係合される。また、ロータ１２は、プーリ１３と結合されている。プーリ１３は、図１に示すクランクシャフト３２に結合したクランクプーリ３３とベルト１４を介して連結されている。したがって、電磁クラッチ１０は、コイル１１が通電された場合、衝動タービン７の動力軸７３とクランクシャフト３２とを連結する。この場合、衝動タービン７の動力軸７３とクランクシャフト３２とが連動し、衝動タービン７からクランクシャフト３２へ動力が伝達される。衝動タービン７の動力軸７３とクランクシャフト３２とが連結した状態で、衝動タービン７に流入する蒸気が一定量を超えるとき、蒸気により回収された廃熱のエネルギーを、クランクシャフト３２の回転をアシストする補助動力として回収できる。一方、電磁クラッチ１０はコイル１１への通電を停止した場合、衝動タービン７への動力軸７３とクランクシャフト３２との連結を開放する。これにより、衝動タービン７の回転はクランクシャフト３２へ伝達されず、衝動タービン７は空転する。衝動タービン７内で膨張した後の蒸気は導出口７２から配管５３へ導出される。
【００２６】
衝動タービン７内から導出された蒸気は配管５３を通りコンデンサ８へ流入する。コンデンサ８は、大気を取り込み、流入した蒸気と熱交換させる。これにより、コンデンサ８へ流入した蒸気は冷却されて凝縮し、液相の冷媒へと変化する。コンデンサ８内において液相となった冷媒は、ウォータポンプ９により吸引、圧送されて配管５４、５５を通り、シリンダブロック２２に形成されたウォータジャケット４２へと供給される。このように、廃熱回収装置１は、冷媒を作動流体、エンジン本体２を蒸気発生源、衝動タービン７を膨張機として、廃熱のエネルギーを回収するエネルギー回収手段を備え、ランキンサイクルシステムを形成している。
【００２７】
また、配管５２には三方弁１５が組み込まれている。三方弁１５の開口部１５１、１５２は、配管５２の上流側、下流側のそれぞれに向かって設けられており、開口部１５３には、バイパス通路１６の一端が接続されている。バイパス通路１６の他端は衝動タービン７の下流側で配管５３に接続されている。三方弁１５は、開口部１５１と開口部１５２とを接続する、過熱器６からの蒸気を衝動タービン７へ送る通路と、開口部１５１と開口部１５３とを接続する、過熱器６からの蒸気をバイパス通路１６へ送る通路とを切り替える。
【００２８】
さらに、廃熱回収装置１はＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１７を備えている。上記のコイル１１への通電はＥＣＵ１７により制御される。すなわち、ＥＣＵ１７は電磁クラッチ１０による衝動タービン７の動力軸７３とクランクシャフト３２との連結、開放状態を制御する。また、三方弁１５とＥＣＵ１７とは電気的に接続され、ＥＣＵ１７により三方弁１５の通路の切替が制御される。
【００２９】
次に、ＥＣＵ１７による電磁クラッチ１０、三方弁１５の切替の制御について説明する。本制御において、ＥＣＵ１７は衝動タービン７へ導入される蒸気のエネルギーが第１の所定値以下となるときに、衝動タービン７への蒸気の導入を継続しつつ、電磁クラッチ１０を開放する。特に、ＥＣＵ１７は、エンジン本体２の廃熱を回収して発生した蒸気量に基づいて、衝動タービン７へ導入される蒸気のエネルギーを推定する。以下の説明において、蒸気量の所定量Ａ１は蒸気のエネルギーが第１の所定値である場合に相当し、蒸気量の所定量Ａ２は蒸気のエネルギーが第２の所定値である場合に相当する。
【００３０】
図３は電磁クラッチ１０、三方弁１５の切替についての制御を示したフローである。以下、図３のフローについて説明する。ＥＣＵ１７はステップＳ１１で三方弁１５の開口部１５１と開口部１５２とを接続する。また、ＥＣＵ１７はコイル１１へ通電し、電磁クラッチ１０を結合し、衝動タービン７の動力軸７３とクランクシャフト３２とを連結させる。この状態において、エンジン本体２から排出された蒸気から動力を回収する。ＥＣＵ１７はステップＳ１１の処理を終えるとステップＳ１２へ進む。
【００３１】
ＥＣＵ１７はステップＳ１２でマップから衝動タービン７へ導入される蒸気の量を取得する。マップはエンジン回転数、エンジン負荷が変化した際の過熱器６の下流における蒸気量を予め計測して作成されたものである。図４はこのようなマップの一例を示した説明図である。図４に示すように、マップの縦軸はトルク（エンジン負荷）、横軸はエンジン回転数を示している。マップ上の曲線は蒸気量の等しい点を結んだ線である。この蒸気量の等量線はグラフ上の原点から遠ざかるほど多くなる。ステップＳ１２では、ＥＣＵ１７はエンジン１００のトルクと回転数とをマップに照合し、衝動タービン７へ導入される蒸気量を取得する。ＥＣＵ１７はステップＳ１２を終えるとステップＳ１３へ進む。
【００３２】
ＥＣＵ１７はステップＳ１３において、ステップＳ１２で取得した蒸気量が所定量Ａ１を下回り、所定量Ａ２より多いか否かを判断する。衝動タービン７に流入する蒸気の量が動力回収可能な量から減少し続けると、衝動タービン７を稼働することができてもクランクシャフト３２の回転を補助するだけの動力が得られなくなる。所定量Ａ１は、クランクシャフト３２において動力の回収ができる最低限必要な蒸気の量である。すなわち、蒸気の量が所定量Ａ１を下回る場合、クランクシャフト３２では廃熱から回収したエネルギーによる補助動力が得られない。また、補助動力が得られないどころか、衝動タービン７の動力軸７３とクランクシャフト３２とが連結した状態であると、動力軸７３を回転させるためのフリクションがかかり、燃費を悪化させる。一方、所定量Ａ２は所定量Ａ１よりもさらに少ない量である。ウォータジャケット４１、４２内で交換される熱量が減少する場合、排気ガスの温度も低下するため、発生する蒸気量が減少するとともに蒸気の温度も低下する。蒸気量が減少し、蒸気の温度がさらに低下し続けると、凝縮が始まる。所定量Ａ２は、タービンが一定回転数以上を保つために必要な蒸気量である。ＥＣＵ１７は衝動タービン７へ流入する蒸気量が所定量Ａ１を下回り、所定量Ａ２より多いと判断した場合、ステップＳ１４へ進む。
【００３３】
ＥＣＵ１７はステップＳ１４で、電磁クラッチ１０のコイル１１への通電を停止する。これにより、衝動タービン７の動力軸７３とロータ１２との結合が開放され、動力軸７３のトルクがクランクシャフト３２へ伝達されなくなり、衝動タービン７が空転する。このとき、動力の回収は行われないが、蒸気は衝動タービン７へ導入されているため、衝動タービン７は稼働した状態で維持される。これにより、再度、エンジンのトルク、回転数が上昇し、衝動タービン７へ導入される蒸気量が所定量Ａ１以上になる場合、衝動タービン７の回転数が速やかに動力回収可能な回転数に到達する。このように動力回収までの時間が短縮されるため、廃熱のエネルギーの回収効率が向上する。また、蒸気量が所定量Ａ１を下回る場合に衝動タービン７の動力軸７３とクランクシャフト３２との結合を開放するため、クランクシャフト３２から動力軸７３へ伝達されるトルクが抑えられて燃費の悪化が抑制される。ＥＣＵ１７はステップＳ１４の処理を終えると、ステップＳ１５へ進む。
【００３４】
ＥＣＵ１７はステップＳ１５で、タービン回転数が所定値Ｎ１を下回るか否かを判断する。発生する蒸気量が減少すると蒸気の温度も低下し、蒸気量の減少が続くと蒸気の凝縮が始まる。所定値Ｎ１は蒸気の量が所定量Ａ２のときのタービン回転数である。タービン回転数が所定値Ｎ１を下回ると、衝動タービン７内で凝縮して発生した液体の冷媒がタービンホイール７４が回転する際の抵抗となり、動力回収時に回収効率を低下させる。ＥＣＵ１７はタービン回転数が所定値Ｎ１を下回ると判断した場合、ステップＳ１６へ進む。
【００３５】
ＥＣＵ１７はステップＳ１６で、三方弁１５の開口部１５１と開口部１５３とを接続し、配管５２を流れる蒸気をバイパス通路１６へ送る。また、ＥＣＵ１７はコイル１１への通電を停止し、衝動タービン７の動力軸７３とロータ１２との結合を開放する。これにより、動力軸７３とクランクシャフト３２との連結状態が開放される。この処理により、衝動タービン７内へ蒸気が導入されることが抑制され、衝動タービン７内で蒸気が凝縮することが防がれる。従って、衝動タービン７内に液相の冷媒が溜まることによるタービンホイール７４の回転の抵抗増加が防止され、廃熱のエネルギーの回収効率の低下を抑制する。
【００３６】
ＥＣＵ１７は、ステップＳ１６の処理を終えると、ステップＳ１２へ進み、再度、蒸気量の判断を行う処理を繰り返す。
【００３７】
また、ＥＣＵ１７はステップＳ１５でタービン回転数が所定値Ｎ１を下回らないと判断した場合にも、ステップＳ１２へ進み、再度、蒸気量の判断を行う処理を繰り返す。
【００３８】
ところで、ＥＣＵ１７はステップＳ１３で、衝動タービン７へ流入する蒸気量が所定量Ａ１以上、または、所定量Ａ２以下であると判断した場合、ステップＳ１７へ進む。
【００３９】
ＥＣＵ１７はステップＳ１７で、衝動タービン７へ流入する蒸気量が所定量Ａ２以下であるか否か判断する。ＥＣＵ１７は衝動タービン７へ流入する蒸気量が所定量Ａ２以下である場合、ステップＳ１６へ進む。一方、ＥＣＵ１７は衝動タービン７へ流入する蒸気量が所定量Ａ２以下でない場合、すなわち、所定量Ａ１以上である場合、ステップＳ１１へ進む。
【００４０】
ステップＳ１７の処理によると、衝動タービン７へ流入する蒸気量が所定量Ａ２以下である場合、衝動タービン７へ流入する蒸気が衝動タービン７内で凝縮することがあるため、ＥＣＵ１７は、三方弁１５により、蒸気が衝動タービン７をバイパスする流路へ変更する。また、補助動力も得られず、フリクションの増加となるため、ＥＣＵ１７は、電磁クラッチ１０を開放する。一方、衝動タービン７へ流入する蒸気量が所定量Ａ１以上である場合、衝動タービン７により補助動力が回収可能であるため、ＥＣＵ１７は、三方弁１５によりそのまま配管５２の流路を維持し、電磁クラッチ１０の結合状態を維持する。
【００４１】
以上より、衝動タービン７へ導入される蒸気量が、補助動力の回収ができない量である場合、廃熱回収装置１は、電磁クラッチ１０を開放して衝動タービン７を空転させる。これにより、衝動タービン７の動力軸７３の回転にかかるフリクションを低減し、燃費悪化を抑制する。さらに、衝動タービン７が継続して稼働しているため、蒸気量が動力回収できる量になった場合に、早期に衝動タービン７を回収可能な回転数に上昇することができ、廃熱のエネルギーの回収効率が向上する。
【００４２】
また、衝動タービン７へ導入される蒸気量が、蒸気が衝動タービン７内で凝縮するような量である場合は、衝動タービン７への蒸気の導入を停止し、衝動タービン７内に液体冷媒が溜まることを抑制する。これにより、衝動タービン７の動力軸７３の回転抵抗を減少させ、エネルギー回収効率の低下を抑制する。
【実施例２】
【００４３】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例はＥＣＵ１７による電磁クラッチ１０、及び三方弁１５についての制御が異なる点で実施例１と相違する。本実施例において、ＥＣＵ１７は、衝動タービン７へ導入される蒸気のエネルギーが第１の所定値を下回る場合、慣性駆動期間を考慮し、衝動タービン７へ導入される蒸気のエネルギーに応じて、所定時間、電磁クラッチ１０を連結した状態とする。また、ＥＣＵ１７は、衝動タービン７へ導入される蒸気のエネルギーが第２の所定値以下となる場合、慣性駆動期間を考慮し、衝動タービン７へ導入される蒸気のエネルギーに応じて、所定時間、衝動タービン７へ蒸気の導入を継続する。さらに、実施例１同様に、ＥＣＵ１７は、エンジン本体２の廃熱を回収して発生した蒸気量に基づいて、衝動タービン７へ導入される蒸気のエネルギーを推定する。なお、本実施例の廃熱回収装置は、実施例１の廃熱回収装置１と同様の構成をしている。従って、装置の構成について実施例１と同様の番号を用いて説明する。
【００４４】
図５は本実施例における電磁クラッチ１０、及び三方弁１５についての制御のフローである。本実施例の制御のフローは、実施例１のフローと略同様である。本実施例の制御は、ステップＳ１４に代えてステップＳ２１、ステップＳ１６に代えて、ステップＳ２２を行う点で実施例１の制御と異なる。なお、図５のフロー中、実施例１の図３のフローと同様の処理については、同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
ＥＣＵ１７は、ステップＳ２１で、Ｓ１秒経過後、電磁クラッチ１０のコイル１１への通電を停止する。衝動タービン７へ導入される蒸気量が、動力回収が不可となる所定量Ａ１を下回る場合であっても、蒸気量が所定量Ａ１を下回っても暫くの間は、衝動タービン７が慣性により回り続けるため、動力の回収が可能となる慣性駆動期間が存在する。このような慣性駆動期間Ｓ１秒は、ステップＳ１２で取得された蒸気量とこの状態の蒸気温度によって決定する。この蒸気温度は、配管内に設置した温度センサから取得することや、蒸気温度と相関関係のある他の温度情報に基づく、マップから算出することができる。
【００４６】
また、ＥＣＵ１７は、ステップＳ２２で、Ｓ２秒経過後、三方弁１５の開口部１５１と開口部１５３とを接続し、配管５２を流れる蒸気をバイパス通路１６へ送る。エンジン本体２において発生する蒸気量が、衝動タービン７内にて凝縮するおそれがある所定量Ａ２以下となる場合であっても、蒸気量が所定量Ａ２となっても暫くの間は、衝動タービン７が慣性により回り続けるため、タービンの回転数が所定値Ｎ１以上となる慣性駆動期間が存在する。このような期間の間に蒸気量が所定量Ａ２を上回る場合、衝動タービン７の空転が維持されているため、さらに蒸気量が増加し、動力回収可能な所定量Ａ１以上となった場合に、速やかに動力回収へと移行できる。このような慣性駆動期間Ｓ２は、ステップＳ１２で取得された蒸気量とこの状態の蒸気温度によって決定する。この蒸気温度は、ステップＳ２１同様の方法で取得することができる。
【００４７】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【００４８】
例えば、ステップＳ１２においてマップにより推定した蒸気量は、エンジンの機関温度に基づいて推定することもできる。また、配管５２内に圧力センサを備え、衝動タービン７へ導入される蒸気の圧力を測定し、圧力センサの測定値に基づいて蒸気量を算出し、電磁クラッチ１０を制御することもできる。
【符号の説明】
【００４９】
１  廃熱回収装置
２  エンジン本体
７  衝動タービン
１０  電磁クラッチ
１１  コイル
１２  ロータ
１３  プーリ
１５  三方弁
１６  バイパス通路
１７  ＥＣＵ
３２  クランクシャフト
７３  動力軸
１００  エンジン
【図１】
2011149373.tif 000003
【図２】
2011149373.tif 000004
【図３】
2011149373.tif 000005
【図４】
2011149373.tif 000006
【図５】
2011149373.tif 000007