(57)【要約】【課題】この発明は、廃熱回収装置に関し、廃熱回収が停止された後に、重力の作用によるコンデンサからの作動流体の排出を促進できるようにする。【解決手段】廃熱回収装置１０の蒸発器１４は、蒸発器１４、過熱器１６、タービン１８、コンデンサ２０およびポンプ２２のうちで鉛直方向の最も低い位置に設けられている。循環回路１２は、コンデンサ２０の下部に設けられた凝縮水出口２０ｃとポンプ２２の入口２２ａとを接続する流体管３０を含む。流体管３０は、鉛直方向において凝縮水出口２０ｃよりも下方に位置し、かつ、流体管３０における少なくとも凝縮水出口２０ｃの付近の部位において凝縮水出口２０ｃから遠ざかるにつれ鉛直方向の位置がより低くなるように構成されている。【選択図】図１
2019044716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の廃熱を回収する廃熱回収装置であって、
前記内燃機関の廃熱を利用して液相の作動流体を蒸発させて気相の前記作動流体に変化させる蒸発器と、
前記蒸発器を通過した気相の前記作動流体を膨張させて熱エネルギを回収する膨張機と、
前記膨張機を通過した気相の前記作動流体を凝縮させて液相の前記作動流体に戻すコンデンサと、
前記蒸発器、前記膨張機および前記コンデンサをこの順で接続し、前記作動流体が循環する循環回路と、
前記コンデンサと前記蒸発器との間の部位において前記循環回路に配置され、前記循環回路内で前記作動流体を循環させるポンプと、
を備え、
前記蒸発器は、前記蒸発器、前記膨張機、前記コンデンサおよび前記ポンプのうちで鉛直方向の最も低い位置に設けられており、
前記循環回路は、前記コンデンサの下部に設けられた凝縮水出口と前記ポンプの入口とを接続する流体管を含み、
前記流体管は、鉛直方向において前記凝縮水出口よりも下方に位置し、かつ、前記流体管における少なくとも前記凝縮水出口の付近の部位において前記凝縮水出口から遠ざかるにつれ鉛直方向の位置がより低くなるように構成されている
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】
この発明は、内燃機関の廃熱を回収する廃熱回収装置に係り、特に、車載用内燃機関の廃熱回収に適した廃熱回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジンの廃熱を回収する廃熱回収装置が開示されている。この廃熱回収装置は、作動流体が循環する循環回路上に、蒸発器、膨張機、コンデンサおよびポンプをこの順で備えている。また、コンデンサとポンプとの間の流路には、気液分離器が配置されている。そして、気液分離器は、鉛直方向において蒸発器よりも上方に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０６５５８７号公報
【特許文献２】特開２０１４−０８８８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の廃熱回収装置では、蒸発器は、廃熱回収装置の各機器の中で鉛直方向の最も低い位置に設けられている。このように蒸発器が最も低く配置された構成によれば、廃熱回収が停止された後（より詳細には、廃熱回収のための循環回路内での作動流体の循環が停止された後）に、作動流体を重力の作用によって自然に蒸発器に集め易くするための基本構成が得られる。
【０００５】
しかしながら、上記廃熱回収装置では、コンデンサと蒸発器との間に配置された気液分離器は、コンデンサよりも高い位置にある。このため、廃熱回収の停止後に、コンデンサ内の作動流体を重力の作用によって自然に蒸発器に向けて排出させることが難しい。このため、廃熱回収の停止後にコンデンサ内に作動流体が溜まり、当該作動流体の凍結などに起因する不具合が生じることが懸念される。
【０００６】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、廃熱回収が停止された後に、重力の作用によるコンデンサからの作動流体の排出を促進できるようにした廃熱回収装置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】
【０００７】
本発明に係る廃熱回収装置は、内燃機関の廃熱を回収する廃熱回収装置である。
前記廃熱回収装置は、
前記内燃機関の廃熱を利用して液相の作動流体を蒸発させて気相の前記作動流体に変化させる蒸発器と、
前記蒸発器を通過した気相の前記作動流体を膨張させて熱エネルギを回収する膨張機と、
前記膨張機を通過した気相の前記作動流体を凝縮させて液相の前記作動流体に戻すコンデンサと、
前記蒸発器、前記膨張機および前記コンデンサをこの順で接続し、前記作動流体が循環する循環回路と、
前記コンデンサと前記蒸発器との間の部位において前記循環回路に配置され、前記循環回路内で前記作動流体を循環させるポンプと、
を備える。
前記蒸発器は、前記蒸発器、前記膨張機、前記コンデンサおよび前記ポンプのうちで鉛直方向の最も低い位置に設けられている。
前記循環回路は、前記コンデンサの下部に設けられた凝縮水出口と前記ポンプの入口とを接続する流体管を含む。
前記流体管は、鉛直方向において前記凝縮水出口よりも下方に位置し、かつ、前記流体管における少なくとも前記凝縮水出口の付近の部位において前記凝縮水出口から遠ざかるにつれ鉛直方向の位置がより低くなるように構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、コンデンサの下部に設けられた凝縮水出口とポンプの入口とを接続する流体管は、鉛直方向において凝縮水出口よりも下方に位置し、かつ、流体管における少なくとも凝縮水出口の付近の部位において凝縮水出口から遠ざかるにつれ鉛直方向の位置がより低くなるように構成されている。これにより、廃熱回収が停止された後に、重力の作用によるコンデンサからの作動流体の排出を促進できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るシステムの構成を模式的に示す図である。
【図２】図１に示す蒸発器の具体的な構造の一例を説明するための図である。
【図３】エンジン停止時にＥＣＵが実行するポンプ制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。
【図４】極低外気温度下での廃熱回収運転中にＥＣＵが実行するポンプ制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【００１１】
１．廃熱回収装置の全体構成
図１は、本発明の実施の形態に係るシステムの構成を模式的に示す図である。本実施形態の廃熱回収装置１０は、車両に搭載されて車両の動力装置である内燃機関の廃熱を回収する。
【００１２】
図１に示す廃熱回収装置１０は、ランキンサイクルシステムとして構成されている。本実施形態では、このランキンサイクルシステムの作動流体は、常温では液体であり、内燃機関の熱により沸騰或いは蒸発して気相に変化するものであればよい。本実施形態では、この作動流体の一例として、水が用いられている。
【００１３】
廃熱回収装置１０は、作動流体が循環する循環回路１２を備えている。循環回路１２は、蒸発器１４、過熱器１６、タービン１８、コンデンサ（凝縮器）２０およびポンプ２２をこの順で接続している。循環回路１２は、蒸発器１４と過熱器１６とを接続する流体管２４と、過熱器１６とタービン１８とを接続する流体管２６と、タービン１８とコンデンサ２０（の蒸気入口２０ａ）とを接続する流体管２８と、コンデンサ２０（の凝縮水出口２０ｃ）とポンプ２２の入口２２ａとを接続する流体管３０と、ポンプ２２と蒸発器１４（の蒸発器入口１４ａ）とを接続する流体管３２とを含む。
【００１４】
蒸発器１４は、内燃機関の廃熱（一例として、図示省略する排気通路を流れる排気ガスの熱）を利用して、ポンプ２２により供給される水（液相）を沸騰或いは蒸発させて水蒸気（気相）に変化させるように構成されている。より詳細には、図１に示す一例では、蒸発器１４は、排気浄化触媒（図示省略）よりも下流を流れる排気ガスと熱交換可能に構成されている。
【００１５】
図１に示す一例では、蒸発器１４に加えて過熱器１６が設けられている。過熱器１６は、上記排気浄化触媒よりも上流の排気ガス（すなわち、蒸発器１４に流入する排気ガスよりも高温の排気ガス）と熱交換可能な部位に設けられている。そのような部位の一例としては、排気マニホールドを挙げることができる。過熱器１６によれば、蒸発器１４から送出される水蒸気が、より高温の排気ガスとの熱交換によって過熱蒸気（過熱水蒸気）になる。
【００１６】
タービン１８は、過熱器１６から送られた水蒸気を膨張させて熱エネルギを回収する膨張機として機能する。コンデンサ２０は、タービン１８を通過して膨張した水蒸気を冷却して凝縮させる。これにより、当該水蒸気は水（液相）に戻される。ポンプ２２は、一例として、ダイアフラム型、ピストン型およびベーン型などの容積型のポンプである。
【００１７】
コンデンサ２０の上部には、流体管２８が接続される蒸気入口２０ａが設けられている。蒸気入口２０ａから流入した水蒸気は、コンデンサ２０内で凝縮しながら下方に流れる。コンデンサ２０の下部には、凝縮した水を貯留する凝縮水貯留部２０ｂが設けられている。凝縮水貯留部２０ｂ内の水は、コンデンサ２０の下部に設けられた凝縮水出口２０ｃに接続された流体管３０によって外部に排出される。
【００１８】
コンデンサ２０の頂部には、作動流体の補給のためのフィラーキャップ３４が備えられている。また、凝縮水貯留部２０ｂには、タービン１８内での水の溜まりを抑制するために、流体管２８から分岐したタービンドレーン配管３６の他端が接続されている。
【００１９】
さらに、凝縮水貯留部２０ｂの付近には、空気配管３８の一端が接続されている。空気配管３８は、その途中において分岐している。分岐後の一方はバキューム装置（一例として、吸気負圧が生じる吸気管）４０に接続され、その他方は大気に開放されている。また、この分岐位置には、制御弁（一例として、三方弁）４２が設置されている。制御弁４２は、コンデンサ２０の下部がバキューム装置４０と連通する流路形態と、コンデンサ２０の下部が大気と連通する流路形態とを切り替える。
【００２０】
廃熱回収装置１０は、暖機配管４４と制御弁４６とを備えている。暖機配管４４の一端は、当該一端が蒸発器１４内に存在する水（液相）に浸かるようにするために、蒸発器１４内の下部に位置するように設けられている。暖機配管４４の他端は、凝縮水貯留部２０ｂとポンプ２２とを接続する流体管３０に接続されている。制御弁４６は、一例として三方弁であり、この接続位置に設けられている。制御弁４６は、水がコンデンサ２０からポンプ２２に向かう流路形態と、蒸発器１４内に貯留された水がポンプ２２に向かう流路形態とを切り替える。
【００２１】
廃熱回収装置１０は、さらに、ポンプ２２および制御弁４２、４６を制御する制御装置として、電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０を備えている。ＥＣＵ５０は、少なくとも入出力インターフェースとメモリとプロセッサとを備えている。入出力インターフェースは、廃熱回収装置１０の制御に関する各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、ポンプ２２および制御弁４２、４６に対して操作信号を出力する。メモリには、各種の制御プログラムおよびマップ等が記憶されている。プロセッサは、制御プログラムをメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいてポンプ２２および制御弁４２、４６に対する操作信号を生成する。
【００２２】
２．廃熱回収の停止中に作動流体（水）を蒸発器に集め易くするための構成
本実施形態のように、作動流体として水が使用された場合には、低外気温度時の作動流体の凍結に起因する各機器や配管の損傷、ならびに、異物（菌類や藻類）の混入およびその成長による流路の詰まりといった不具合が課題となる。
【００２３】
上記の課題の解決のために、廃熱回収装置１０では、図１に示すように、蒸発器１４は、蒸発器１４、タービン（膨張機）１８、コンデンサ２０およびポンプ２２のうちで鉛直方向の最も低い位置に設けられている。より詳細には、蒸発器１４に加えて過熱器１６を備える廃熱回収装置１０では、過熱器１６を含めて、蒸発器１４は、鉛直方向の最も低い位置に設けられている。さらに付け加えると、ポンプ２２は、図１に示すように、蒸発器１４内の水位よりも高くなるように設置されている。
【００２４】
上記の配置によれば、廃熱回収が停止された後（より詳細には、廃熱回収のための循環回路１２内での作動流体の循環が停止された後）に、作動流体（液相の水）を重力の作用によって自然に蒸発器１４に集め易くするための基本構成が得られる。そして、蒸発器１４に集められた水は、その後に廃熱回収が行われて過熱器１６に送出される際に排気ガスによって加熱されることになる。このため、排気ガスの熱を利用して、蒸発器１４に貯留された作動流体の凍結を抑制または解除したり、作動流体の加熱殺菌（煮沸消毒）により菌類や藻類の発生および増加を抑制したりすることができる。また、蒸発器１４は、排気浄化触媒よりも下流側の排気通路に配置されている。このため、作動流体の凍結が実際に生じた状態においてエンジン始動後に排気ガスの熱を利用して凍結を解除する際に、排気ガスの熱が蒸発器１４に奪われることによって排気浄化触媒の暖機が妨げられることを回避できる。
【００２５】
本実施形態では、上記の基本構成が備えられたうえで、流体管３０が次のように構成されている。すなわち、凝縮水出口２０ｃとポンプ２２の入口２２ａとを接続する管である流体管３０は、全体的に、鉛直方向において凝縮水出口２０ｃよりも下方に位置するように設けられている。流体管３０は、さらに、凝縮水出口２０ｃの付近の部位だけでなく全体的に、凝縮水出口２０ｃから遠ざかるにつれ鉛直方向の位置がより低くなるように傾斜している。
【００２６】
このような流体管３０の構成によれば、廃熱回収の停止時（ポンプ２２の停止中）に、重力の作用によって凝縮水貯留部２０ｂからの水の排出を促進することができる。これにより、低外気温度時に凍結によるコンデンサ２０の損傷を防止することができる。そして、流体管３０は、凝縮水出口２０ｃの付近の部位だけでなく全体的に、凝縮水出口２０ｃから遠ざかるにつれ鉛直方向の位置がより低くなるように傾斜している。このため、凝縮水貯留部２０ｂからの水の排出促進に加え、重力の作用による流体管３０（の全体）からの水の排出を促進できるようになる。
【００２７】
また、上記の課題に鑑みて、次のような構成が追加的に備えられることが望ましい。まず、循環回路１２内の壁面（流体管３０等の壁面および蒸発器１４等の各機器の壁面といった水が触れる部位）には、異物を付着しにくくするための処理が施されている。このような処理の具体例としては、例えば、抗菌コートまたは平滑仕上げを挙げることができる。これにより、配管内に混入した菌類の滞留を減少させることができる。
【００２８】
また、過熱器１６は、蒸発器１４とは逆に、廃熱回収装置１０の構成要素の中で最も高い位置に設けられている。これにより、過熱器１６内の蒸気が凝縮して水になった場合に、水が過熱器１６に滞留せずに蒸発器１４またはタービン１８に流れ込むようにすることができる。特に、過熱器１６は、水がタービン１８側よりも蒸発器１４側に向けて流れ易くなるように搭載されるのが望ましい。
【００２９】
そして、蒸発器１４からタービン１８までの配管である流体管２４、２６は、その途中の部位に、高低差によって凹部が含まれないように設置されている。これにより、凝縮水が流体管２４、２６の特定の部位に集中して溜まることを無くせる。このように集中的な水の滞留を防ぐことで、蒸気の凝縮により生じる程度の少量の水によって配管全体が凍結することはない。また、特定の部位（凹部）での凝縮水の滞留の抑制により、藻類が発生する可能性も減少できる。なお、このように高低差によって凹部が含まれないようにするのが良いのは、タービン１８とコンデンサ２０との間の部位についても同様である。
【００３０】
また、タービン１８は、過熱器１６と同様に高い位置に搭載されることが望ましい。より詳細には、タービン１８の内部での凝縮水の溜まりに起因するタービンフリクションの増加による損失、タービン翼の水撃による損傷、および水の凍結による回転不能を防ぐために、タービン１８は、図１に示す例のように、少なくともコンデンサ２０の凝縮水貯留部２０ｂよりも高く配置されるのが良い。これにより、タービンドレーン配管３６を利用してタービン１８内の水を凝縮水貯留部２０ｂに排出し易くすることができる。
【００３１】
３．蒸発器の具体的な構造の一例
図２は、図１に示す蒸発器１４の具体的な構造の一例を説明するための図である。蒸発器１４として、例えば、図２に示すような多管式の熱交換器を用いることができる。蒸発器１４は、ポンプ２２からの水が流れる流体管３２に接続される蒸発器入口１４ａと、過熱器１６に送出する蒸気が流れる流体管２４に接続される蒸発器出口１４ｂとを備えている。
【００３２】
また、蒸発器１４は、排気ガスが流れる複数の伝熱管１４ｃを備えている。これらの伝熱管１４ｃは、排気通路と平行に配置されている。このような蒸発器１４によれば、ポンプ２２から蒸発器１４内に供給された水（液相）がこれらの伝熱管１４ｃの周りを流れる際に、水と排気ガスとを熱交換させることができる。
【００３３】
さらに付け加えると、図２に示す蒸発器１４では、複数の伝熱管１４ｃおよびこれらを収容する胴体部１４ｄが、一例として円形断面を有している。これにより、内部の水が凍結して膨張した際に生じる圧力に耐えるうえで好ましい断面形状が得られる。また、胴体部１４ｄが円筒形状を有しているため、蒸発器１４の内部において水が均等に冷却されて凍結するために適した胴体部１４ｄを得ることができる。
【００３４】
４．廃熱回収装置に関する制御
次に、図１に示す構成を有する廃熱回収装置１０に適した制御について説明する。
【００３５】
４−１．エンジン停止時のポンプ制御
上記２．において説明したように、廃熱回収装置１０は、廃熱回収の停止中に作動流体（水）を重力の作用によって自然に蒸発器１４に集め易くするための構成を備えている。その一方で、廃熱回収装置１０は、コンデンサ２０と蒸発器１４との間にポンプ２２を備えている。このため、廃熱回収の停止中にポンプ２２を作動させることで、コンデンサ２０の凝縮水貯留部２０ｂから蒸発器１４までの流路内（さらには、タービン１８からコンデンサ２０までの流路内）に存在する水をより確実に蒸発器１４に戻すことができる。これにより、コンデンサ２０や流体管３０、３２における凍結や藻類等の発生に起因する不具合をより確実に抑制することができる。
【００３６】
ここで、エンジン停止時（特に、イグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）のＯＦＦに伴うエンジン停止時など）には、その後のエンジン停止期間が長いと、廃熱回収装置１０の熱源（排気ガスの熱）が長期間得られない状態となる。そのような状態となった場合であっても、コンデンサ２０や流体管３０、３２における凍結等の不具合をより確実に抑制するために、ＥＣＵ５０は、次の図３に示すルーチンの処理を実行する。
【００３７】
図３は、エンジン停止時にＥＣＵ５０が実行するポンプ制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、エンジン停止の一例として、車両のＩＧスイッチがＯＦＦとされた際に起動される。
【００３８】
図３に示すルーチンでは、まず、ＥＣＵ５０は、ポンプ２２を作動させる（ステップＳ１００）。次いで、ＥＣＵ５０は、ポンプ２２の吐出量が配管水量よりも多いか否かを判定する（ステップＳ１０２）。この判定は、例えば、以下に説明する２通りの手法で行うことができる。
【００３９】
１つ目の判定手法は、ポンプ２２の吐出量の算出値と配管水量とを実際に比較するものである。ポンプ２２は容積型であるため、その吐出量は、１回転当たりの吐出量とポンプ回転数とポンプ運転時間との積として算出することができる。１回転当たりの吐出量（ｃｃ／１回転）は、ポンプ２２の仕様に基づく既知の値である。ポンプ回転数（回転数／分）は、例えば、ポンプ２２を駆動する電動モータ（図示省略）の回転数をレゾルバ（図示省略）によって検出することにより取得できる。ポンプ運転時間はＥＣＵ５０のタイマ機能により算出できる。
【００４０】
また、上記の配管水量は、既知の循環回路１２内に充填された水の量のことである。配管水量は、蒸発器１４が循環回路１２内のほぼすべての水を収容した状態で凍結が生じた際の水の膨張分を考慮し、蒸発器１４の容積の９割程度以下とされている。すなわち、図１に示すように、蒸発器１４の内部には、凍結時の膨張を考慮した空間が確保されている。これにより、凍結に起因する蒸発器１４の損傷を防ぐことができる。
【００４１】
２つ目の判定手法は、上記電動モータの負荷を利用するものである。より具体的には、ポンプ２２の作動によってポンプ吸い込み側（すなわち、タービン１８からコンデンサ２０の間）の流路から水が無くなると、ポンプ２２の送水負荷が減少し、その結果、ポンプ２２の駆動電流が減少する。そこで、図示省略する電流センサによりポンプ２２の作動中の電流の変化を計測し、例えば、ポンプ２２の作動後の電流値の低下幅が所定値を超えた時に、ステップＳ１０２の判定が成立すると判定することができる。
【００４２】
ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０２の判定が不成立である間は、ステップＳ１００に戻り、ポンプ２２の作動を継続する。一方、ステップＳ１０２の判定が成立した場合、つまり、配管内に残存し得る量の水を汲み出せるだけのポンプ２２の作動が行われたと判断できる場合には、ＥＣＵ５０は、ポンプ２２の作動を停止させる（ステップＳ１０４）。
【００４３】
以上説明した図３に示すルーチンによれば、エンジン停止時にポンプ２２を適切な時間に渡って作動させることにより、コンデンサ２０の凝縮水貯留部２０ｂから蒸発器１４までの流路内（さらには、タービン１８からコンデンサ２０までの流路内）に存在する水をより確実に蒸発器１４に戻すことができる。これにより、廃熱回収装置１０の熱源が長期間無くなる状態が実際に生じたとしても、コンデンサ２０や流体管３０、３２における凍結や藻類等の発生に起因する不具合をより確実に抑制することができる。
【００４４】
４−２．コンデンサ凍結条件成立時のポンプ制御
極低外気温度下での廃熱回収運転（ランキンサイクル運転）中には、極低温度の外気に晒されるコンデンサ２０での水の凍結が心配される。このような凍結に起因する不具合の発生をより確実に防止するために、ＥＣＵ５０は、次の図４に示すルーチンの処理を実行する。
【００４５】
図４は、極低外気温度下での廃熱回収運転中にＥＣＵ５０が実行するポンプ制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、ランキンサイクル運転の実行中に繰り返し実行される。また、図４に示すルーチン中のステップＳ１００〜Ｓ１０４の処理については、実施の形態１において既述した通りである。
【００４６】
図４に示すルーチンでは、まず、ＥＣＵ５０は、コンデンサ凍結条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ２００）。ランキンサイクル運転中には、コンデンサ２０に温かい蒸気が流入しているが、蒸気の流入量は、エンジン運転状態に応じた排気ガスの熱量の変化に伴って変化し、その結果、コンデンサ２０での放熱量が変化する。また、放熱量は、車速や気象条件に起因する走行風の変化などの影響も受ける。このため、極低外気温度下では、コンデンサ２０のコア内側の表面が凍結する恐れがある。ここでいうコンデンサ凍結条件とは、上記のように極低外気温度下で凍結が生じる条件のことである。
【００４７】
本ステップＳ２００では、コンデンサ凍結条件の成立の有無は、一例として、次のように判定される。すなわち、ＥＣＵ５０は、コンデンサ２０に対して車両前方側の位置に設けられた外気温度センサ（図示省略）を利用してコンデンサ２０の周辺の外気温度（走行風がある場合であれば、コンデンサ２０に流入する外気の温度に相当）を検出する。そして、ＥＣＵ５０は、検出した外気温度が所定値以下である場合に、コンデンサ凍結条件が成立すると判定する。なお、コンデンサ凍結条件は、外気温度に代え、コンデンサ２０内の凝縮水温度が所定値以下となる場合に成立すると判定されてもよい。
【００４８】
ステップＳ２００においてコンデンサ凍結条件が不成立であると判定した場合には、ＥＣＵ５０は、本ルーチンの今回の処理サイクルを速やかに終了させる。一方、コンデンサ凍結条件が成立すると判定した場合には、ＥＣＵ５０は、ランキンサイクル運転（廃熱回収運転）を停止する（ステップＳ２０２）。具体的には、ステップＳ２０２に続くステップＳ１００〜Ｓ１０４の処理によるポンプ２２の作動を除いて、ポンプ２２の作動が禁止されることになる。また、ランキンサイクル運転のために図１では図示省略される各種制御弁を備えている場合には、ランキンサイクル停止時の所定の制御位置となるように当該制御弁が制御される。ランキンサイクル運転が停止されると、コンデンサ２０への蒸気の流入が停止されるので、コンデンサ２０での蒸気の凝縮が停止される。
【００４９】
以上説明した図４に示すルーチンによれば、コンデンサ凍結条件が成立した場合には、ステップＳ１００〜Ｓ１０４の処理によって、ポンプ２２を適切な時間に渡って作動させることにより、コンデンサ２０の凝縮水貯留部２０ｂに存在する水をより確実に蒸発器１４に戻すことができる。これにより、極低外気温度下であっても、コンデンサ２０での水の凍結に起因する不具合をより確実に抑制することができる。
【００５０】
４−３．エンジン始動時の廃熱回収装置の制御
次に、エンジン停止中に蒸発器１４内に水（作動流体）が貯留されている状態からのエンジン始動時に行われる廃熱回収装置１０の制御について説明する。
【００５１】
前提として、バキューム装置（吸気負圧が生じる吸気管）４０に接続された空気配管３８に設けられた制御弁４２は、基本的には、コンデンサ２０がバキューム装置４０と連通する流路形態が得られるように制御されている。このため、内燃機関が始動されると、吸気負圧によって循環回路１２内の圧力は真空となる。なお、空気配管３８は吸気管をコンデンサ２０の下部と連通させているので、除湿された空気を循環回路１２から抜くことができ、水が循環回路１２からの抜けることを防止できる。つまり、真空引きに伴って循環回路１２から作動流体が流出することを防止できる。
【００５２】
この制御では、内燃機関が始動されると、作動流体を温めるための暖機動作が実行される。具体的には、蒸発器１４内に貯留された水が暖機配管４４、流体管３２および蒸発器１４の順で循環するように制御弁４６を制御しつつ、ポンプ２２が駆動される。これにより、作動流体（水）の温めを促進させることができる。
【００５３】
また、本制御では、エンジン始動時の作動流体（水）の温度が所定値（例えば、８０℃）よりも高い場合には、上記の暖機動作の実行後にランキンサイクル運転（廃熱回収運転）が開始される。
【００５４】
一方、エンジン始動時の作動流体の温度が上記所定値よりも低い場合には、作動流体の温めに時間がかかる。このため、この場合には、暖機動作の実行中に循環回路１２内の圧力を高めるために、大気が空気配管３８から循環回路１２内に導入されるように制御弁４２が制御される。暖機動作が終了すると、制御弁４２は、大気の導入が停止され、かつ、真空引きが行われるようにするために、コンデンサ２０の下部がバキューム装置４０と連通するように制御される。その後、真空引きが終了した後に、ランキンサイクル運転（廃熱回収運転）が開始される。
【００５５】
５．変形例
ところで、上述した実施の形態においては、凝縮水出口２０ｃとポンプ２２の入口２２ａとを接続する流体管３０は、凝縮水出口２０ｃの付近の部位だけでなく全体的に、凝縮水出口２０ｃから遠ざかるにつれ鉛直方向の位置がより低くなるように傾斜している。しかしながら、当該流体管３０は、流体管３０の全体ではなく、凝縮水出口２０ｃの付近の部位においてのみ、凝縮水出口２０ｃから遠ざかるにつれ鉛直方向の位置がより低くなるように構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０  廃熱回収装置
１２  循環回路
１４  蒸発器
１４ａ  蒸発器入口
１４ｂ  蒸発器出口
１４ｃ  伝熱管
１４ｄ  胴体部
１６  過熱器
１８  タービン
２０  コンデンサ
２０ｂ  コンデンサの凝縮水貯留部
２０ｃ  コンデンサの凝縮水出口
２２  ポンプ
２２ａ  ポンプの入口
２４、２６、２８、３０、３２  流体管
３６  タービンドレーン配管
３８  空気配管
４０  バキューム装置
４２、４６  制御弁
４４  暖機配管
５０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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