(57)【要約】【課題】作動媒体が入熱媒体を介してエンジンの廃熱で加熱される廃熱回収装置の大型化を抑える。【解決手段】廃熱回収装置２５は、入熱媒体が流れる第１循環回路３１と、入熱媒体を圧送して第１循環回路３１に入熱媒体を循環させる第１圧送機３２と、排気ガスとの熱交換により入熱媒体を昇温させる第１熱交換器３５および第２熱交換器３７と、作動媒体が流れる第２循環回路４１と、作動媒体を圧送して第２循環回路４１に作動媒体を循環させる第２圧送機４２と、昇温した入熱媒体と第２圧送機４２が圧送した作動媒体との熱交換により作動媒体を蒸発させる蒸発器４４と、蒸発した作動媒体の通過により作動する膨張機４６と、膨張機４６を通過した作動媒体を凝縮する凝縮器４８とを備え、第１圧送機３２の駆動軸および第２圧送機４２の駆動軸の双方が共通するモーターの出力軸に従動する従動軸に設定されている。【選択図】図１
2019090397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入熱媒体が流れる第１循環回路と、
前記入熱媒体を圧送して前記第１循環回路に前記入熱媒体を循環させる第１圧送機と、
前記第１圧送機が圧送した入熱媒体を排気ガスとの熱交換により昇温させる昇温器と、
作動媒体が流れる第２循環回路と、
前記作動媒体を圧送して前記第２循環回路に前記作動媒体を循環させる第２圧送機と、
前記昇温器で昇温した入熱媒体と前記第２圧送機が圧送した作動媒体との熱交換により前記作動媒体を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器で蒸発した作動媒体の通過により作動する膨張機と、
前記膨張機を通過した作動媒体を凝縮する凝縮器とを備え、
前記第１圧送機の駆動軸および第２圧送機の駆動軸の双方が共通するモーターの出力軸に従動する従動軸に設定されている
廃熱回収装置。
【請求項２】
入熱媒体が流れる第１循環回路と、
前記入熱媒体を圧送して前記第１循環回路に前記入熱媒体を循環させる第１圧送機と、
前記第１圧送機が圧送した入熱媒体を排気ガスとの熱交換により昇温させる昇温器と、
作動媒体が流れる第２循環回路と、
前記作動媒体を圧送して前記第２循環回路に前記作動媒体を循環させる第２圧送機と、
前記昇温器で昇温した入熱媒体と前記第２圧送機が圧送した作動媒体との熱交換により前記作動媒体を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器で蒸発した作動媒体の通過により作動する膨張機と、
前記膨張機を通過した作動媒体を凝縮する凝縮器とを備え、
前記第１圧送機の駆動軸が前記膨張機の出力軸に従動する従動軸に設定されている
廃熱回収装置。
【請求項３】
前記昇温器として、エンジンの吸気側へ還流される排気ガスであるＥＧＲガスと熱交換する第１熱交換器と前記エンジンの排気通路を流れる排気ガスと熱交換する第２熱交換器とを有する
請求項１または２に記載の廃熱回収装置。
【請求項４】
前記第１熱交換器は、前記第１圧送機に対する前記第２熱交換器の上流側に位置する
請求項３に記載の廃熱回収装置。
【請求項５】
前記昇温器がエンジンの排気通路を流れる排気ガスと熱交換する熱交換器を含み、
前記排気通路に接続されて前記入熱媒体と前記排気通路を流れる排気ガスとの熱交換を回避するバイパス路と、
前記バイパス路を開閉可能なバイパス弁と、
前記バイパス弁の開閉を制御する制御部とを備える
請求項１〜４のいずれか一項に記載の廃熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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】
例えば特許文献１のように、エンジンの排気ガスが有する熱、すなわちエンジンの廃熱を回収する廃熱回収装置が知られている。こうした廃熱回収装置は、作動媒体が循環する循環回路に圧送機、蒸発器、膨張機、および、凝縮器を備えている。圧送機は、液相状態の作動媒体を循環回路に圧送し、蒸発器は、液相状態の作動媒体をエンジンの廃熱で蒸発させることにより気相状態へ相転移させる。膨張機は、気相状態の作動媒体を膨張させることにより作動媒体の熱エネルギーを力学的エネルギーに変換し、凝縮器は、膨張機を通過した気相状態の作動媒体を凝縮して液相状態へ相転移させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１２６０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、作動媒体を過熱してしまうと作動媒体に熱分解が生じてしまう。廃熱回収装置においては、こうした作動媒体の熱分解を抑制するために、作動媒体よりも分解温度の高い入熱媒体を介してエンジンの廃熱で作動媒体を加熱する方法がある。しかしながら、こうした入熱媒体を介して作動媒体を加熱する方式の廃熱回収装置においては、作動媒体の他に入熱媒体を循環させる循環回路が必要であるため装置が大型化してしまう。
【０００５】
本発明の目的は、作動媒体が入熱媒体を介してエンジンの廃熱で加熱される廃熱回収装置の大型化を抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する廃熱回収装置は、入熱媒体が流れる第１循環回路と、前記入熱媒体を圧送して前記第１循環回路に前記入熱媒体を循環させる第１圧送機と、前記第１圧送機が圧送した入熱媒体を排気ガスとの熱交換により昇温させる昇温器と、作動媒体が流れる第２循環回路と、前記作動媒体を圧送して前記第２循環回路に前記作動媒体を循環させる第２圧送機と、前記昇温器で昇温した入熱媒体と前記第２圧送機が圧送した作動媒体との熱交換により前記作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した作動媒体の通過により作動する膨張機と、前記膨張機を通過した作動媒体を凝縮する凝縮器とを備え、前記第１圧送機の駆動軸および第２圧送機の駆動軸の双方が共通するモーターの出力軸に従動する従動軸に設定されている。
【０００７】
上記構成によれば、１つのモーターで入熱媒体と作動媒体とを圧送することが可能であり、入熱媒体を圧送するためのモーターと作動媒体を圧送するためのモーターとを各別に設置する必要がなくなることで装置の大型化を抑えることができる。また、作動媒体の圧送量が増減したときに入熱媒体の圧送量を即座に増減させることができる。
【０００８】
上記課題を解決する廃熱回収装置は、入熱媒体が流れる第１循環回路と、前記入熱媒体を圧送して前記第１循環回路に前記入熱媒体を循環させる第１圧送機と、前記第１圧送機が圧送した入熱媒体を排気ガスとの熱交換により昇温させる昇温器と、作動媒体が流れる第２循環回路と、前記作動媒体を圧送して前記第２循環回路に前記作動媒体を循環させる第２圧送機と、前記昇温器で昇温した入熱媒体と前記第２圧送機が圧送した作動媒体との熱交換により前記作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した作動媒体の通過により作動する膨張機と、前記膨張機を通過した作動媒体を凝縮する凝縮器とを備え、前記第１圧送機の駆動軸が前記膨張機の出力軸に従動する従動軸に設定されている。
【０００９】
上記構成によれば、作動媒体が作動させる膨張機により第１圧送機が駆動される。すなわち、第１圧送機の動力源に膨張機が設定されている。たとえばモーターのような入熱媒体を圧送するための動力源を追加で設置する必要がなくなることで装置の大型化を抑えることができる。また、作動媒体の圧送量が増減したときに入熱媒体の圧送量を即座に増減させることができる。
【００１０】
上記構成の廃熱回収装置は、前記昇温器として、エンジンの吸気側へ還流される排気ガスであるＥＧＲガスと熱交換する第１熱交換器と前記エンジンの排気通路を流れる排気ガスと熱交換する第２熱交換器とを有することが好ましい。
上記構成によれば、ＥＧＲガスおよび排出ガスの双方から廃熱を回収することができる。これにより、エンジンの廃熱の回収量を多くすることができる。
【００１１】
上記構成の廃熱回収装置において、前記第１熱交換器は、前記第１圧送機に対する前記第２熱交換器の上流側に位置することが好ましい。
上記構成によれば、第１熱交換器における入熱媒体とＥＧＲガスとの温度差を大きくすることができる。その結果、入熱媒体の加熱とＥＧＲガスの冷却とを効率よく行うことができる。
【００１２】
上記構成の廃熱回収装置は、前記昇温器がエンジンの排気通路を流れる排気ガスと熱交換する熱交換器を含み、前記排気通路に接続されて前記入熱媒体と前記排気通路を流れる排気ガスとの熱交換を回避するバイパス路と、前記バイパス路を開閉可能なバイパス弁と、前記バイパス弁の開閉を制御する制御部とを備えることが好ましい。
【００１３】
上記構成によれば、制御部によってバイパス弁の開閉が制御されることにより、廃熱回収装置に対する入熱量を調整することができる。その結果、たとえば、作動媒体の過熱を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態における廃熱回収装置の一例の概略構成を示す図。
【図２】第２実施形態における廃熱回収装置の一例の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態）
図１を参照して、廃熱回収装置の第１実施形態について説明する。
図１に示すように、廃熱回収装置２５は、ランキンサイクルを利用してエンジン１０の廃熱を回収する廃熱回収装置である。
【００１６】
エンジン１０は、排気通路１１に配設されたタービン１２と吸気通路１４に配設されたコンプレッサー１５とを有するターボチャージャー１６を備えている。エンジン１０は、エンジン１０の吸気側へ還流される排気ガスが通る通路として、エキゾーストマニホールド１７とインテークマニホールド１８とを接続するＥＧＲ通路１９を備えている。ＥＧＲ通路１９には、ＥＧＲ通路１９における流路断面積を変更可能なＥＧＲ弁２１が配設されている。ＥＧＲ弁２１が開状態にあるとき、エキゾーストマニホールド１７内の排気ガスの一部がＥＧＲ通路１９を通じてインテークマニホールド１８へと還流される。
【００１７】
廃熱回収装置２５は、排気ガスの熱エネルギーを力学的なエネルギーに変換することによりエンジン１０の廃熱を回収する。廃熱回収装置２５は、エンジン１０の廃熱で入熱媒体を昇温させ、その昇温させた入熱媒体で作動媒体を加熱・蒸発させる。そして、その蒸発した作動媒体で膨張機を駆動することにより、排気ガスの熱エネルギーを力学的なエネルギーに変換する。入熱媒体は、作動媒体よりも沸点が高く、かつ、高温に対する耐性の高い流体が好ましく、たとえば、オイルである。作動媒体は、入熱媒体よりも沸点が低い流体であり、たとえば、水やエタノール、水とエタノールの混合液、あるいは、代替フロンガスなどが使用可能である。
【００１８】
廃熱回収装置２５は、入熱媒体が循環する第１循環系３０と作動媒体が循環する第２循環系４０を備えている。
第１循環系３０は、入熱媒体が流れる第１循環回路３１と液相状態にある入熱媒体を圧送することにより第１循環回路３１に入熱媒体を循環させる第１圧送機３２とを備えている。また、廃熱回収装置２５は、入熱媒体を昇温させる昇温器として、第１圧送機３２に対する上流側から第１熱交換器３５と第２熱交換器３７とを備えている。
【００１９】
第１熱交換器３５は、第１循環回路３１の一部が低温側流路３５ａに設定され、ＥＧＲ通路の一部が高温側流路３５ｂに設定されている。第１熱交換器３５は、入熱媒体の流れ方向とＥＧＲガスの流れ方向とが相反する方向に設定された対向流式の熱交換器である。第１熱交換器３５は、入熱媒体とＥＧＲガスとの間で熱交換を行うことで液相状態にある入熱媒体を昇温させるとともにＥＧＲガスを冷却する。
【００２０】
第２熱交換器３７は、第１循環回路３１の一部であって第１圧送機３２に対する第１熱交換器３５の低温側流路３５ａよりも下流側の部分が低温側流路３７ａに設定され、排気通路１１の一部が高温側流路３７ｂに設定されている。第２熱交換器３７は、入熱媒体の流れ方向と排気ガスの流れ方向とが相反する方向に設定された対向流式の熱交換器である。第２熱交換器３７は、入熱媒体と排気ガスとの間で熱交換を行うことで液相状態の入熱媒体をさらに昇温させる。
【００２１】
第１循環回路３１においては、第１圧送機３２によって圧送された入熱媒体は、第１熱交換器３５におけるＥＧＲガスとの熱交換により昇温し、第２熱交換器３７における排気ガスとの熱交換によりさらに昇温する。そして入熱媒体は、後述する蒸発器４４での作動媒体との熱交換により降温したのち、第１圧送機３２によって再び圧送される。
【００２２】
第２循環系４０は、作動媒体が流れる第２循環回路４１と作動媒体を圧送して第２循環回路４１を循環させる第２圧送機４２とを備えている。また、廃熱回収装置２５は、第２圧送機４２に対する上流側から蒸発器４４、膨張機４６、凝縮器４８を備えている。
【００２３】
蒸発器４４は、第２循環回路４１の一部が低温側流路４４ａに設定され、第１循環回路３１の一部が高温側流路４４ｂに設定された対向流式の熱交換器である。蒸発器４４は、入熱媒体と作動媒体との熱交換により液相状態にある作動媒体を蒸発させて気相状態へと相転移させる。膨張機４６は、気相状態の作動媒体を膨張させることにより作動媒体の熱エネルギーを膨張機４６の出力軸４６ａを回転させる力学的エネルギーへと変換する。こうした膨張機４６の出力軸４６ａの回転により、たとえば発電装置の駆動やエンジン１０の出力のアシストが可能となる。凝縮器４８は、たとえば空冷式の熱交換器であり、走行風や図示しないファンによる送出風が流れる流路が低温側流路４８ａに設定され、第２循環回路４１の一部が高温側流路４８ｂに設定されている。凝縮器４８は、膨張機４６を通過した気相状態の作動媒体を放熱・凝縮することにより作動媒体を十分な液相状態に相転移させる。
【００２４】
第２循環回路４１において、第２圧送機４２によって圧送された作動媒体は、蒸発器４４における入熱媒体との熱交換により液相状態から気相状態へと相転移したのち、膨張機４６における膨張により膨張機４６の出力軸４６ａを回転させる。そして作動媒体は、凝縮器４８において凝縮されて気相状態から液相状態へと相転移したのち、第２圧送機４２によって再び圧送される。
【００２５】
廃熱回収装置２５は、第１圧送機３２および第２圧送機４２の動力源としてモーター４９を備えている。このモーター４９は、電動モーターであってもよいし、油圧モーターであってもよい。また、モーター４９には、モーター４９の出力軸の回転数であるモーター回転数Ｎｍを検出するモーター回転数センサー５０が取り付けられている。モーター４９の出力軸は、第２圧送機４２の駆動軸４２ａに設定されているとともに、たとえば第１圧送機３２の駆動軸３２ａと第２圧送機４２の駆動軸４２ａとが同軸に設定されることにより第１圧送機３２の駆動軸３２ａに対して機械的に連結されている。すなわち、第１圧送機３２および第２圧送機４２は、共通する動力源であるモーター４９から動力が供給され、第１圧送機３２による入熱媒体の圧送量、および、第２圧送機４２による作動媒体の圧送量は、モーター回転数Ｎｍに比例して多くなるように構成されている。
【００２６】
廃熱回収装置２５は、排気通路１１のうちで第２熱交換器３７の高温側流路３７ｂに設定された部分をバイパスするバイパス通路５１と、このバイパス通路５１を開閉するバイパス弁５２とを備えている。廃熱回収装置２５は、バイパス弁５２が閉状態にあるときに排気通路１１を流れる全ての排気ガスが第２熱交換器３７の高温側流路３７ｂに流入し、バイパス弁５２が開状態にあるときに排気通路１１を流れる排気ガスの一部が第２熱交換器３７の高温側流路３７ｂに流入するように構成されている。すなわち、廃熱回収装置２５は、バイパス弁５２の開閉によって第２熱交換器３７に対する排気ガスの入熱量が調整可能に構成されている。
【００２７】
廃熱回収装置２５は、上述したモーター４９の駆動およびバイパス弁５２の開閉を制御する制御部６０を備えている。制御部６０は、プロセッサ、メモリー、入力インターフェース、および、出力インターフェース等がバスを介して互いに接続された１以上のマイクロコンピューターを中心に構成される。制御部６０は、たとえばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの車載ネットワーク２２を介してエンジン１０の運転状態に関する各種情報の一部を廃熱回収装置２５に対する入熱量に関する情報である入熱量情報として取得する。そして制御部６０は、その取得した入熱量情報に基づいてモーター４９の駆動およびバイパス弁５２の開閉を制御するように構成されている。
【００２８】
制御部６０は、入熱量情報として、エンジン１０の回転数であるエンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサー２３が車載ネットワーク２２に出力したエンジン回転数Ｎｅを入力インターフェースを介して取得する。また、制御部６０は、入熱量情報として、エンジン１０を統括制御するエンジンＥＣＵ２４が車載ネットワーク２２に出力した燃料噴射量Ｇｆを入力インターフェースを介して取得する。また、制御部６０は、モーター回転数センサー５０が出力したモーター回転数Ｎｍを入力インターフェースを介して取得する。なお、廃熱回収装置２５への入熱量は、エンジン回転数Ｎｅが同じであれば燃料噴射量Ｇｆが多いほど大きくなり、燃料噴射量Ｇｆが同じであればエンジン回転数Ｎｅが高いほど大きくなる傾向を有する。
【００２９】
制御部６０は、各種機能部として、モーター４９の駆動を制御するモーター制御部６１と、バイパス弁５２の開閉を制御するバイパス弁制御部６２とを備えている。
モーター制御部６１は、エンジン回転数Ｎｅおよび燃料噴射量Ｇｆに基づく廃熱回収装置２５への入熱量が大きいほどモーター４９の回転数を高くし、第１圧送機３２による入熱媒体の圧送量、および、第２圧送機４２による作動媒体の圧送量を増加させる。たとえば、モーター制御部６１は、エンジン回転数Ｎｅおよび燃料噴射量Ｇｆに応じたモーター４９の目標回転数が規定された回転数マップをメモリーの所定領域に保持している。モーター制御部６１は、エンジン回転数Ｎｅおよび燃料噴射量Ｇｆに応じた目標回転数Ｎｍｔを目標マップから読み出して、その読み出した目標回転数Ｎｍｔとモーター回転数Ｎｍとの偏差に基づくフィードバック制御によりモーター回転数Ｎｍを目標回転数Ｎｍｔに制御する。モーター４９の目標回転数Ｎｍｔは、エンジン１０の運転状態およびバイパス弁５２の開閉の制御に応じた廃熱回収装置２５への入熱量、すなわちＥＧＲ通路１９におけるＥＧＲガスの流通量や排気通路１１における排気ガスの流通量について予め行った実験やシミュレーションの結果に基づいて設定される。
【００３０】
バイパス弁制御部６２は、エンジン回転数Ｎｅおよび燃料噴射量Ｇｆに基づく廃熱回収装置２５への入熱量が過大になると判断したときにバイパス弁５２を開状態に制御する。バイパス弁制御部６２は、たとえばエンジン回転数Ｎｅおよび燃料噴射量Ｇｆに応じたバイパス弁５２の開閉が規定された開閉マップをメモリーの所定領域に保持している。
【００３１】
開閉マップには、バイパス弁５２が閉状態にあると仮定した場合にエンジン回転数Ｎｅおよび燃料噴射量Ｇｆに基づく第１熱交換器３５への入熱量および第２熱交換器３７への入熱量の合計値が所定の閾値以下である領域にバイパス弁５２の開状態が規定されている。また、開閉マップには、バイパス弁５２が閉状態にあると仮定した場合にエンジン回転数Ｎｅおよび燃料噴射量Ｇｆに基づく第１熱交換器３５への入熱量および第２熱交換器３７への入熱量の合計値が所定の閾値を超える領域にバイパス弁５２の開状態が規定されている。この閾値は、第２循環系４０に配設された凝縮器４８の放熱性能を超える熱量が作動媒体に付与されると判断される値であり、廃熱回収装置２５について予め行った実験やシミュレーションの結果に基づいて設定される値である。バイパス弁制御部６２は、エンジン回転数Ｎｅおよび燃料噴射量Ｇｆに応じたバイパス弁５２の開閉状態を開閉マップから読み出して、その読み出した開閉状態にバイパス弁５２を制御する。
【００３２】
上述した廃熱回収装置２５によれば、第１循環系３０において、第１圧送機３２が圧送する入熱媒体は、第１熱交換器３５におけるＥＧＲガスとの熱交換と第２熱交換器３７における排気ガスとの熱交換とにより段階的に昇温したうえで蒸発器４４に流入する。一方、第２循環系４０において、第２圧送機４２が圧送する作動媒体は、蒸発器４４における入熱媒体との熱交換により液相状態から気相状態へ相転移して膨張機４６を駆動し、その後、凝縮器４８に気相状態から液相状態へと相転移して第２圧送機４２によって再び圧送される。こうした第１圧送機３２による入熱媒体の圧送量、および、第２圧送機４２による作動媒体の圧送量は、エンジン１０の運転状態に基づく廃熱回収装置２５への入熱量に応じて制御部６０によって制御される。
【００３３】
第１実施形態によれば、以下に列挙する作用効果が得られる。
（１−１）廃熱回収装置２５では、作動媒体を圧送する第２圧送機４２の駆動軸４２ａがモーター４９の出力軸に設定され、入熱媒体を圧送する第１圧送機３２の駆動軸３２ａが該駆動軸４２ａに機械的に連結されている。すなわち、第１圧送機３２の駆動軸３２ａと第２圧送機４２の駆動軸４２ａとがモーター４９の出力軸に対する従動軸として設定されており、これら第１圧送機３２と第２圧送機４２とが共通する動力源から動力が供給される構成となっている。そのため、第１圧送機３２を駆動する動力源と第２圧送機４２を駆動する動力源とが格別に設けられる構成に比べて装置の大型化を抑えることができる。
【００３４】
（１−２）第１圧送機３２の駆動軸３２ａと第２圧送機４２の駆動軸４２ａとがモーター４９の出力軸に従動する従動軸に設定されている。そのため、モーター４９のモーター回転数Ｎｍを制御するだけで作動媒体の圧送量に比例するように入熱媒体の圧送量を制御することができ、作動媒体の圧送量の増減に対して入熱媒体の圧送量の増減を即座に対応させることができる。その結果、簡易な構成のもとで入熱媒体の圧送量と作動媒体の圧送量との流量比を適値に保持することができる。また、こうした効果を得るうえで制御部６０の構成を簡易なものにすることができる。
【００３５】
（１−３）廃熱回収装置２５は、入熱媒体を昇温させる昇温器として、ＥＧＲガスと熱交換を行う第１熱交換器３５と、排気ガスと熱交換を行う第２熱交換器３７とを備えている。こうした構成によれば、排気通路１１を流れる排気ガスだけでなく、ＥＧＲ通路１９を流れるＥＧＲガスからも廃熱を回収することができる。その結果、ＥＧＲガスを冷却しつつエンジン１０からの入熱量、すなわち廃熱の回収量を多くすることができる。
【００３６】
（１−４）ＥＧＲガスと熱交換を行う第１熱交換器３５は、第１圧送機３２に対して第２熱交換器３７の上流側に配設されている。これにより、第１熱交換器３５における高温側流体と低温側流体との間の温度差を第２熱交換器３７よりも大きくすることができる。これにより、入熱媒体を昇温させつつＥＧＲガスの冷却の双方を効率よく行うことができる。その結果、第１熱交換器３５をＥＧＲクーラーとして機能させることができる。
【００３７】
（１−５）第２循環回路４１における凝縮器４８における作動媒体の放熱性能を超える熱量が作動媒体に付与されるとなれば、作動媒体を十分に凝縮させることができなくなってしまう。こうした場合、作動媒体が十分に凝縮されることなく第２圧送機４２によって圧送されるため、作動媒体の圧送量にばらつきが生じやすくなり作動媒体の過熱が生じてしまうおそれがある。この点、上述した廃熱回収装置２５は、第２熱交換器３７における高温側流路３７ｂをバイパスするバイパス通路５１と、バイパス通路５１を開閉するバイパス弁５２と、エンジン１０からの入熱量に応じてバイパス弁５２の開閉を制御する制御部６０とを備えている。こうした構成によれば、バイパス弁５２を開状態へ制御することにより廃熱回収装置２５への入熱量が抑えられ、凝縮器４８の放熱性能を超える熱量が作動媒体に付与されることが抑えられる。その結果、廃熱回収装置２５を正常な状態で駆動しつつ、エンジン１０の廃熱を効率よく回収することができる。
【００３８】
（１−６）第１圧送機３２の駆動軸３２ａと第２圧送機４２の駆動軸４２ａとが同軸に設定されている。こうした構成によれば、たとえば駆動軸３２ａと駆動軸４２ａとが減速機などのギヤ機構やタイミングベルトなどを介してモーター４９の出力軸に連結される構成に比べて装置の大型化をさらに抑えることができる。
【００３９】
（１−７）制御部６０は、モーター回転数Ｎｍに基づくフィードバック制御によりモーター４９を制御する。そのため、作動媒体の圧送量および入熱媒体の圧送量を高い精度で制御することができる。こうした効果は、第１圧送機３２の駆動軸３２ａおよび第２圧送機４２の駆動軸４２ａがモーター４９の従動軸に設定されることで顕著なものとなる。
【００４０】
なお、上記第１実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・第１実施形態においては、第１圧送機３２の駆動軸３２ａおよび第２圧送機４２の駆動軸４２ａが動力源であるモーター４９の出力軸に従動する従動軸に設定されていればよい。そのため、第１圧送機３２の駆動軸３２ａおよび第２圧送機４２の駆動軸４２ａは、モーター回転数Ｎｍと同じ回転数となるようにこれら３つの軸が同軸上に配設されてもよいし、互いに回転数が異なるように減速機などを介して連結されていてもよい。
【００４１】
・第１実施形態において、モーター４９の出力軸が第１圧送機３２の駆動軸３２ａに設定され、第２圧送機４２の駆動軸４２ａが第１圧送機３２の駆動軸３２ａに従動する従動軸に設定されてもよい。
【００４２】
（第２実施形態）
図２を参照して廃熱回収装置の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態の廃熱回収装置は、第１実施形態における廃熱回収装置と主要な構成が同じである。そのため、第２実施形態においては、第１実施形態と異なる部分について詳細に説明し、第１実施形態と同様の部分については同様の符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。
【００４３】
図２に示すように、廃熱回収装置２５は、第１循環回路３１における第２熱交換器３７の低温側流路３７ａと蒸発器４４における高温側流路４４ｂとの間に第１圧送機３２が配設されている。この第１圧送機３２は、膨張機４６の出力軸４６ａに対して第１圧送機３２の駆動軸３２ａが機械的に連結されている。すなわち、第１圧送機３２は、膨張機４６の出力軸４６ａに従動する従動軸に駆動軸３２ａが設定されており、膨張機４６の出力軸４６ａの回転数に比例して入熱媒体の圧送量が調整される。膨張機４６の出力軸４６ａと第１圧送機３２の駆動軸３２ａとは、互いに回転数が同じとなるように同軸上に配設されてもよいし、互いに回転数が異なるように減速機などを介して連結されていてもよい。
【００４４】
上記第２実施形態の廃熱回収装置２５によれば、以下に列挙する作用効果が得られる。
（２−１）第１圧送機３２の駆動軸３２ａは、膨張機４６の出力軸４６ａに機械的に連結されることにより膨張機４６を動力源として作動する。すなわち、第１圧送機３２の駆動軸３２ａが膨張機４６の出力軸４６ａに従動する従動軸に設定されている。こうした構成によれば、第１圧送機３２を駆動する動力源と第２圧送機４２を駆動する動力源とが格別に設けられる構成に比べて装置の大型化を抑えることができる。
【００４５】
（２−２）第１圧送機３２が膨張機４６によって駆動されることで、膨張機４６における作動媒体の仕事量が増加する。そのため、凝縮器４８の放熱性能が同じであれば、第１圧送機３２が膨張機４６を動力源としない廃熱回収装置に比べて作動媒体に付与可能な熱量を増やすことができ、結果として廃熱回収装置２５が回収可能なエンジン１０の廃熱量を増やすことができる。
【００４６】
（２−３）第１圧送機３２は、第１循環回路３１における第２熱交換器３７の低温側流路３７ａと蒸発器４４における高温側流路４４ｂとの間に配設されている。すなわち、第１圧送機３２は、第１熱交換器３５および第２熱交換器３７で昇温された入熱媒体を圧送する。これにより、入熱媒体の粘度に起因した圧送効率の低下を抑えることができる。そのため、第１圧送機３２の駆動軸３２ａが膨張機４６の出力軸４６ａの従動軸に設定されることにともなう膨張機４６の効率低下を抑えることができる。
【００４７】
なお、上記第１および第２実施形態は、以下のように適宜変更して実施できる。
・排気通路１１においては、排気ガスを浄化する触媒が第２熱交換器３７の下流に配設される場合もある。こうした触媒は、その温度が活性温度まで昇温されることにより排気ガスの効率的な浄化が可能となる。そのため、制御部６０は、たとえばエンジン１０を冷却する冷却水の温度を検出する温度センサーが車載ネットワーク２２に出力した冷却水温度を取得し、その取得した冷却水温度がエンジン１０の暖機運転を示すにバイパス弁５２を閉状態に制御するように構成されてもよい。こうした構成によれば、たとえばエンジン１０の冷間始動時などにおいてエンジン１０の廃熱の回収よりもエンジン１０の暖機を優先して行うことができる。
【００４８】
・凝縮器４８は、空冷式に限らず、低温側流路４８ａにたとえばエンジン１０を冷却する冷却水が流通する水冷式であってもよい。こうした構成によれば、凝縮器４８の放熱性能を高めることができる。また、第１熱交換器３５、第２熱交換器３７、および、蒸発器４４は、対向流式の熱交換器に限らず、たとえば並行流式の熱交換器であってもよい。こうした構成であっても、第１熱交換器３５は液相状態にある入熱媒体を昇温させるとともにＥＧＲガスを冷却し、第２熱交換器３７は液相状態の入熱媒体をさらに昇温させることができる。また、蒸発器４４は、作動媒体を蒸発させることができる。
【００４９】
・第２熱交換器３７は、第１圧送機３２に対する第１熱交換器３５の低温側流路３５ａと並列に低温側流路３７ａに設定されていてもよい。こうした構成であっても、第２熱交換器３７は排気通路１１を流れる排気ガスによって液相状態の入熱媒体を昇温できる。
【符号の説明】
【００５０】
１０…エンジン、１１…排気通路、１２…タービン、１４…吸気通路、１５…コンプレッサー、１６…ターボチャージャー、１７…エキゾーストマニホールド、１８…インテークマニホールド、１９…ＥＧＲ通路、２１…ＥＧＲ弁、２２…車載ネットワーク、２３…エンジン回転数センサー、２４…エンジンＥＣＵ、２５…廃熱回収装置、３０…第１循環系、３１…第１循環回路、３２…第１圧送機、３２ａ…駆動軸、３５…第１熱交換器、３５ａ…低温側流路、３５ｂ…高温側流路、３７…第２熱交換器、３７ａ…低温側流路、３７ｂ…高温側流路、４０…第２循環系、４１…第２循環回路、４２…第２圧送機、４２ａ…駆動軸、４４…蒸発器、４４ａ…低温側流路、４４ｂ…高温側流路、４６…膨張機、４６ａ…出力軸、４８…凝縮器、４８ａ…低温側流路、４８ｂ…高温側流路、４９…モーター、５０…モーター回転数センサー、５１…バイパス通路、５２…バイパス弁、６０…制御部、６１…モーター制御部、６２…バイパス弁制御部。
【図１】
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【図２】
2019090397.tif 000004