(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出される排ガスの熱によって発生させた蒸気によって蒸気タービンを回転させる蒸気サイクル装置と、
該蒸気タービンの回転力によって発電する第１発電装置と、
該第１発電装置によって発電された電力を蓄える第１蓄電装置と、
該第１の蓄電装置の電力により駆動されるモータと、
前記第１蓄電装置の電力により駆動されるモータによってコンプレッサを駆動し、圧縮空気を生成する電動過給装置と、を備え、
前記第１蓄電装置は前記電動過給装置を駆動するための電力のみを蓄電するように構成し、
前記蒸気サイクル装置の排気系上流側にターボチャージャを配設し、該ターボチャージャ又は、前記電動過給装置から吐出された圧縮空気をいずれか一方から、いずれか他方のコンプレッサの吸気側に連結して２段過給として構成し、
さらに、前記蒸気サイクル装置と前記ターボチャージャとの間に介装された排ガス浄化処理装置と、前記ターボチャージャの排気系上流側に配置され、該ターボチャージャへの排ガス導入量を調整するウェストゲートバルブと、を備え、
前記ターボチャージャに導入された排ガスは前記排ガス浄化処理装置を経由して前記蒸気サイクル装置に導入され、前記ウェストゲートバルブから排気ターボチャージャをバイパスした排ガスはバイパス管を介して前記蒸気サイクル装置に導入されるようにしたことを特徴とする内燃機関の廃熱を利用した電動過給装置。
【請求項２】
前記蒸気タービンと前記第１発電装置との回転軸の結合は非接触継手にて連結されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の廃熱を利用した電動過給装置。
【請求項３】
前記電動過給機を除く前記エンジンを駆動源とする装置を作動させるための装置作動用の第２蓄電装置を備え、前記第２蓄電装置がその蓄電装置によって運転するのに必要な必要充電量に余裕があり、且つ前記第１蓄電装置の充電容量が必要充電量に対し不足している場合には、前記第２蓄電装置から前記第１蓄電装置に電力を融通するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の廃熱を利用した電動過給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（以後「エンジン」と称する）の廃熱を利用して発電された電気エネルギーを用いて電動コンプレッサを駆動する電動過給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの高出力、省燃費及び、排ガス浄化対策として、エンジンの排ガスを利用してコンプレッサを駆動し、吸入空気を過給するターボチャージャが多用されている。
しかし、排ガスでタービンを駆動し、該タービンの回転軸に直結して設けられたコンプレッサを駆動するターボチャージャでは、エンジンの排ガスが十分量排出されてコンプレッサが十分な過給をするまでに時間がかかるという、いわゆるターボラグの問題がある。
その対応として、コンプレッサを電動機によって駆動する電動機付ターボチャージャが使用されている。
【０００３】
その一例として、特開２００８−１７５１２６号公報（特許文献１）が開示されている。
特許文献１によると、ターボチャージャの回転軸に軸結合された電動モータと、該ターボチャージャを駆動した排ガスの一部、又は全部を導入してエネルギー回収し、電力に変換して蓄え、蓄えた電力で電動モータを駆動する技術が開示されている。
ターボチャージャの回転軸に電動モータが軸結合されているのでタービンの回転慣性力及び、回転負荷によってモータ駆動によるタービンの回転レスポンスが不十分である。
また、タービンを駆動した排ガスで、再度タービンを駆動させることは効率が悪い。
【０００４】
また、特開２０１０−１９０１４５号公報（特許文献２）には、電動機でコンプレッサを回転駆動させて空気を圧縮し、圧縮空気を内燃機関に供給する電動コンプレッサと、内燃機関からの排ガスで駆動されるタービンで発電機を駆動して発電するタービン発電機とタービン発電機で発生させた電気を蓄電し電動コンプレッサに電気を供給する蓄電手段と、内燃機関とタービンとの間の排気流路に排気ガス浄化装置を配設した技術が開示されている。
この場合、電動コンプレッサに大きな電力を使用すると蓄電手段の電源電圧が低下し、該蓄電手段と電源を同じくしている他の装置、機器類の動作に悪影響を与える。
また、電力の充放電が激しくなると、蓄電手段（バッテリィの場合）電池の劣化を早める。
さらに、電動コンプレッサに大きな電力を使用し、蓄電手段の充電量が少なくなると、過給能力が低下し、エンジンのレスポンスが遅くなり、ドライバーに不安感を与える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７５１２６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９０１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の開示技術は、ターボチャージャの回転軸に電動モータが軸結合されているのでタービンの回転慣性力及び、回転負荷によってモータ駆動によるタービンの回転レスポンスが不十分になる。また、タービンを駆動した排ガスで、再度タービンを駆動させることは効率が悪い。
さらに、特許文献２においては、蓄電装置と電源を同じくしている他の装置、機器類の動作に悪影響を与えると共に、蓄電手段の消費により過給能力が低下し、エンジンのレスポンスが遅くなり、ドライバーに不安感を与える等の不具合を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、エンジンの廃熱を効率よく電力に変換し、専用蓄電装置に蓄電し電動エアコンプレッサからの給気圧を自在に出力できるようにして燃費、ドライバビリティおよび、排ガス浄化の向上を目的とする。
【０００８】
本発明はかかる課題を解決するため、エンジンから排出される排ガスの熱によって発生させた蒸気によって蒸気タービンを回転させる蒸気サイクル装置と、
該蒸気タービンの回転力によって発電する第１発電装置と、
該第１発電装置によって発電された電力を蓄える第１蓄電装置と、
該第１の蓄電装置の電力により駆動されるモータと、
前記第１蓄電装置の電力により駆動されるモータによってコンプレッサを駆動し、圧縮空気を生成する電動過給装置と、を備え、
前記第１蓄電装置は前記電動過給装置を駆動するための電力のみを蓄電するように構成し、
前記蒸気サイクル装置の排気系上流側にターボチャージャを配設し、該ターボチャージャ又は、前記電動過給装置から吐出された圧縮空気をいずれか一方から、いずれか他方のコンプレッサの吸気側に連結して２段過給として構成し、
さらに、前記蒸気サイクル装置と前記ターボチャージャとの間に介装された排ガス浄化処理装置と、前記ターボチャージャの排気系上流側に配置され、該ターボチャージャへの排ガス導入量を調整するウェストゲートバルブと、を備え、
前記ターボチャージャに導入された排ガスは前記排ガス浄化処理装置を経由して前記蒸気サイクル装置に導入され、前記ウェストゲートバルブから排気ターボチャージャをバイパスした排ガスはバイパス管を介して前記蒸気サイクル装置に導入されるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
かかる発明によれば、エンジン廃熱によって発電、蓄電した電力を使用するので、エンジンを動力源として使用している既存装置を作動させる既存電装品に供給する分の電力を使用しないので、圧縮空気の生成が既存装置の運転状態に応じて対応できる。
また、電動過給機なので、タービンが無くエンジン排圧上昇が抑制され、自然吸気エンジン並みの燃費が実現できる。
電動過給機なので、周囲温度が比較的低いので、モータインバータに高い耐熱性が要求されないので、コスト低減が可能となる。
【００１０】
また、本発明において好ましくは、前記蒸気サイクル装置の排気系上流側に配置され、排ガスによって駆動される排気タービンと、該排気タービンに連結した第２発電装置と、を備え、前記第１蓄電装置に前記第２発電装置によって発電された電力を蓄えるようにするとよい。
【００１１】
このような構成により、蒸気サイクル装置の排気系上流側に排ガスタービン発電装置を設けた構造としたので、タービンを駆動した後の排ガス温度は十分に高温なので、排ガスタービン発電装置で発電し、蒸気サイクル装置により発電することによって、排ガスの動エネルギーと、熱エネルギーとを利用することで、エネルギー回収効率を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明において好ましくは、前記第１発電装置は、蒸気によって駆動される前記蒸気タービンに加えて排ガスで駆動される排気タービンとを同軸上に直列に配置するとよい。
【００１３】
排気タービンと蒸気タービンとの回転軸を直列に連結する構造としたので、発電機の駆動力が増加するのに伴い、発電機の発電量を大きくして、発電機の設置個数を減少させることにより、コンバータ及び、発電機の個数を減少でき、コスト低減が図れると共に、搭載上の設計レイアウトに余裕ができ、品質を安定させることができる。
【００１４】
また、本発明において好ましくは、前記蒸気タービンと前記排気タービン又は、前記蒸気タービンと前記第１発電装置との回転軸の結合は、非接触継手にて連結されるとよい。
従って、排気タービンと蒸気タービン又は、前記蒸気タービンと前記第１発電装置との回転軸の結合は非接触継手にて連結する構造としたので、蒸気サイクル装置の蒸気が漏れ出さないように、蒸気サイクル装置を密閉することができ、メンテナンスの容易化が図れると共に、媒体である蒸気の減少を防止できる。
【００１５】
また、本発明は、前記蒸気サイクル装置の排気系上流側にターボチャージャを配設し、該ターボチャージャ又は、前記電動過給装置から吐出された圧縮空気をいずれか一方から、いずれか他方のコンプレッサの吸気側に連結して２段過給にすることを特徴としている。
【００１６】
このような構成により、ターボチャージャと、電動過給装置を給気系において直列に配設したので、過給圧が高くできると共に、高い過給圧になるにも係わらずエンジン排圧上昇を抑制でき、エンジン出力および、燃費向上が図れる。
【００１７】
また、本発明は、前記蒸気サイクル装置と前記ターボチャージャとの間に介装された排ガス浄化処理装置と、前記ターボチャージャの排気系上流側に配置され、該ターボチャージャへの排ガス導入量を調整するウェストゲートバルブと、を備え、
前記ターボチャージャに導入された排ガスは前記排ガス浄化処理装置を経由して前記蒸気サイクル装置に導入され、前記ウェストゲートバルブから排気ターボチャージャをバイパスした排ガスはバイパス管を介して前記蒸気サイクル装置に導入されるようにすることを特徴としている。
【００１８】
このような構成により、排ガス浄化処理装置を蒸気サイクル装置の排気系上流側に配置することにより、排ガス処理装置に収納されている触媒を温める効果を維持すると共に、ウェストゲートをバイパスした排ガスを排ガス浄化処理装置と蒸気サイクル装置とを連結する排気管に連通させることにより、タービンの駆動抵抗上昇を防止する。
【００１９】
また、本発明において好ましくは、前記電動過給機を除く前記エンジンを駆動源とする装置を作動させるための装置作動用の第２蓄電装置を備え、前記第２蓄電装置がその蓄電装置によって運転するのに必要な必要充電量に余裕があり、且つ前記第１蓄電装置の充電容量が必要充電量に対し不足している場合には、前記第２蓄電装置から前記第１蓄電装置に電力を融通するようにするとよい。
【００２０】
【００２１】
このような構成により、前記第２蓄電装置がその蓄電装置によって運転するのに必要な必要充電量に余裕があり、且つ前記第１蓄電装置の充電容量が必要充電量に対し不足している場合には、お互いに電力を融通して、機能の性能を確保すると共に、充電量が十分でない場合には、過給効果が減少するが、ゼロになることが無いので、装置が停止することが無く最低必要量の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
エンジン廃熱によって発電、蓄電した電力を使用するので、車両の既存電装品に供給する分の電力を使用しないで、圧縮空気の生成が車両の運転状態に応じて対応できる。
電動過給機なので、周囲温度が比較的低いので、モータインバータに高い耐熱性が要求されないので、コスト低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る基本形態による構成概略説明図を示す。
【図２】本発明に係る第１参考形態による構成概略説明図を示す。
【図３】本発明に係る第２参考形態による構成概略説明図を示す。
【図４】本発明に係る実施形態による構成概略説明図を示す。
【図５】本発明に係る実施形態によるさらなる構成概略説明図を示す。
【図６】本発明に係るパワーマネジメントシステムの概念図を示す。
【図７】本発明に係るパワーマネジメントシステムの制御フロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。
但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２５】
（基本形態）
本発明にかかるエンジン廃熱を利用した電動過給装置に関する全体概略構成図を示し、１はエンジンである。
該エンジン１から排出される排ガスは排気管１ａを介して、排ガスの熱を回転エネルギーに変換する蒸気サイクル装置２に導入される。該蒸気サイクル装置２の回転エネルギーは、非接触継手であるマグネットカップリング７を介して第１発電機５を駆動して交流発電を行う。第１発電機５に併設された第１コンバータ６（第１発電機５と第１コンバータ６とで第１発電装置３を構成）によって交流を直流に変換して、第１蓄電装置であるバッテリィ８に蓄電される。
９は電動過給装置で、該電動過給装置９は、バッテリィ８に蓄電されている電力によりモータ１４に連結した第１コンプレッサ１１を駆動して吸気を圧縮空気にして、エンジン１に導入する構成になっている。
【００２６】
蒸気サイクル装置２は排ガスの熱によって媒体Ｒを液体から蒸気に変化させる蒸発器２４と、蒸発器２４で気体化された蒸気を膨張させて回転エネルギーに変換する蒸気タービンである膨張器２５と、該膨張器２５から排出された蒸気は、節炭器２３内に導入される。節炭器２３内では、後述する復水器２１で蒸気から液体に変化される媒体Ｒを排ガスの熱で予備過熱する。
節炭器２３を通過した媒体Ｒは復水器２１で冷却され、蒸気から液体に変化される。
復水器２１で液化された媒体Ｒは、給水ポンプ２２によって節炭器２３に送水され、既述の通り排ガスによって予備加熱される。予備加熱された媒体Ｒは再び蒸発器２４に導入され液体から蒸気に変化される。
尚、本実施形態の場合は、媒体Ｒとして代替フロンガスを使用したが、同等作用をするものであれば、他の媒体でも同様効果を得られる。
また、本実施形態では、節炭器２３を使用したが、排ガス温度が高く、蒸発器２４における排ガスの熱によって液体から蒸気に十分に行われる場合には省略することも可能である。
さらに、排ガス温度が低く、蒸発器２４における排ガスの熱による液体から蒸気への変化が十分に行われない場合には、別の過熱装置を付加してもよい。
【００２７】
第１発電装置３は第１交流発電機である第１発電機５と、該第１発電機５で発電された交流を直流に変換する第１コンバータ６とで構成されている。
そして、第１発電機５は膨張器２５と同軸上に配置され非接触継手であるマグネットカップリング７によって、膨張器２５の回転を第１発電機５に伝達する構造になっている。
マグネットカップリング７は、膨張器２５から媒体Ｒ（この場合は蒸気状態）が洩れないように密閉する必要があるため、非接触性の回転伝達装置として用いられている。
【００２８】
電動過給装置９は、専用バッテリィ８からの電力を直流から交流に変換するインバータ１２と、該インバータ１２によって直流に変換された電力によって回転駆動するモータ１４と、該モータ１４と同軸に連結され吸気を圧縮して、圧縮空気としてエンジン１に給気管１１ａを介して吐出する第１コンプレッサ１１とで構成されている。
また、専用バッテリィ８としたのは、エンジン１を動力源として使用している機器（装置）を作動（運転）するために設けられている他の蓄電装置（バッテリィ）と共用すると
モータ１４で電力を使いすぎた場合に、該機器（装置）の運転に影響を与える可能性があるためである。
【００２９】
また、本基本形態においては、図６に示すような、エンジン１を動力源として使用している既存装置である機器（装置）を作動（運転）するために設けられている第２蓄電装置である他のバッテリィ８１との間で、互いに蓄電量に余裕のある場合には、互いに融通しあうパワーマネジメントシステム８０を備えている。
該パワーマネジメントシステム８０は、夫々のバッテリィ８及び、８１の充電状態（ＳＯＣ（ＳＯＣ：State Of Charge）を監視しながら、専用バッテリィ８と、他のバッテリィ８１と、両バッテリィ間の融通を制御する制御ＥＣＵ８３と、該制御ＥＣＵ８３の電力融通指令に基づいて両バッテリィ８，８１間の電力（電流）の融通を実施する双方向コンバータ８５とを備えている。
即ち、パワーマネジメントシステム８０は、専用バッテリィ８によって第１コンプレッサ１１で必要圧縮空気を得るためにモータ１４を駆動する電力量、所謂必要充電量以上の場合で、且つ他のバッテリィ８１が上述の既存装置の機器（装置）を作動（運転）するために必要な充電量が不足している場合に、専用バッテリィ８から他のバッテリィ８１に電力を融通するものである。
一方、専用バッテリィ８が必要充電量より不足している場合で、他のバッテリィ８１が機器（装置）を作動（運転）するため必要充電量以上の場合に他のバッテリィ８１から専用バッテリィ８に電力を融通するものである。
【００３０】
図７にパワーマネジメントシステム８０に基づいて制御フローを説明する。
ステップＳ１でスタートし、ステップＳ２において制御ＥＣＵ８３は専用バッテリィ８のＳＯＣをチェックする。ステップＳ３において、制御ＥＣＵ８３はその結果を運転席に表示する。
ステップＳ４において、制御ＥＣＵ８３は他のバッテリィ８１のＳＯＣをチェックする。
ステップＳ５において、制御ＥＣＵ８３はその結果を運転席に表示する。
ステップＳ６において、制御ＥＣＵ８３は、ステップＳ２で検知した専用バッテリィ８の充電量が第１コンプレッサ１１で必要圧縮空気を得るためにモータ１４を駆動する電力量、所謂必要充電量以上か否かを判断する。必要充電量以上の場合には、Ｙｅｓを選択してステップＳ７に進む。ステップＳ７において、制御ＥＣＵ８３は、ステップＳ４で検知した他のバッテリィ８１が機器（装置）を作動（運転）するために必要充電量以上になっているか否かを判断する。必要充電量以上の場合にはステップＳ８に進みリターンする。
この場合、専用バッテリィ８及び、他のバッテリィ８１共に必要充電量を有しているので相互間の電力融通は行われない。
【００３１】
ステップＳ６にてＮｏ、即ち専用バッテリィ８が必要充電量以下の場合、ステップＳ９に進む。ステップＳ９において、制御ＥＣＵ８３は、ステップＳ４で検知した他のバッテリィ８１が機器（装置）を作動（運転）するための充電量が必要充電量以上か否かを判断する。必要充電量以上の場合は、ステップＳ１０に進み、制御ＥＣＵ８３は、双方向コンバータ８５に他のバッテリィ８１から専用バッテリィ８への電力融通指令を発信し、該双方向コンバータ８５はそれを実施する。ステップＳ１０で実施すると、専用バッテリィ８及び、他のバッテリィ８１のＳＯＣに変化が生ずるので、ステップＳ２に戻り、専用バッテリィ８が必要充電量になっているか、またステップＳ４にて、他のバッテリィ８１が必要充電量以下になっていないかを監視する。ステップＳ９にてＮｏを選択、即ち、他のバッテリィ８１から専用バッテリィ８への融通が否の場合（必要充電量はあるが、余裕がない場合も含む）ステップＳ８に進み、融通は行われない。
【００３２】
ステップＳ７にてＮｏ、即ち他のバッテリィ８１が必要充電量以下の場合、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１において、制御ＥＣＵ８３は、ステップＳ２で検知した専用バッテリィ８がモータ１４を駆動するための充電量が必要充電量以上か否かを判断する。必要充電量以上の場合は、ステップＳ１２に進み、制御ＥＣＵ８３は、双方向コンバータ８５に専用バッテリィ８から他のバッテリィ８１への電力融通指令を発信し、該双方向コンバータ８５はそれを実施する。ステップＳ１２で実施すると、専用バッテリィ８及び、他のバッテリィ８１のＳＯＣに変化が生ずるので、ステップＳ２に戻り、専用バッテリィ８が必要充電量以下になっていないかを監視すると共に、他のバッテリィ８１が必要充電量になっているか常に監視するようになっている。ステップＳ１１にてＮｏを選択、即ち、他のバッテリィ８１から専用バッテリィ８への融通が否の場合（必要充電量はあるが、余裕がない場合も含む）ステップＳ８に進み、融通は行われない。
【００３３】
このような構造にすることにより、エンジン廃熱によって発電、蓄電した電力を使用するので、エンジンを動力源として使用している装置を運転するための既存電装品に供給する分の電力を使用しないで、圧縮空気の生成が車両の運転状態に応じて対応できる。
また、電動過給機なので、タービンが無くエンジン排圧上昇が抑制され、自然吸気エンジン並みの燃費が実現できる。
電動過給機なので、周囲温度が比較的低いので、モータインバータに高い耐熱性が要求されないので、コスト低減が可能となる。
さらに、パワーマネジメントシステム８０を備えているので、装置作動用の専用蓄電装置と、別の蓄電装置の充電量をチェックして、不足した場合には、お互いに電力を融通して、機能の性能を確保すると共に、充電量が十分でない場合には、過給効果が減少するが、ゼロになることが無いので、装置が停止することが無く最低必要量の効果を得ることができる。
【００３４】
（第１参考形態）
本第１参考形態は基本形態に対し、蒸気サイクル装置２とエンジン１との間に排ガスタービン発電装置１５が介装されたものである。従って、同じものは同一の符号を付して説
明は省略する。
エンジン１から排出される排ガスは排気管１ａを介して第２発電装置である排ガスタービン発電装置１５に導入される。排ガスタービン発電装置１５の排ガスタービン１６を駆動した排ガスは、蒸気サイクル装置２に導入される。蒸気サイクル装置２は液体の媒体を排ガスの熱によって発生させた蒸気によって蒸気タービンである膨張器２５を回転駆動し、第１発電機５を駆動して発電する。発電した電流は第１コンバータ６によって交流から直流に変換され、専用蓄電装置であるバッテリィ８に充電される。
尚、膨張器２５と、第１発電機５とはマグネットカップリング７によって同軸的に連結されている。
バッテリィ８の電流は電動過給装置９を作動させて、吸気を圧縮空気に加圧して給気管１１ａを介してエンジン１の燃焼室（図示省略）に導入される。  
【００３５】
排ガスタービン発電装置１５は、排ガスタービン１６と、排ガスタービン１６に同軸に連結された第２発電機５１と、該第２発電機５１で発電された電流を交流から直流に変換する第２コンバータ６１とを備えている。
第２発電機５１で発電された電流は、専用バッテリィ８に充電される。
このような構造にすることによって、排ガスタービン発電装置１５にて排ガスタービン１６を駆動して発電し、排ガスタービン１６を駆動した排ガスは高温を維持しているので、蒸気サイクル装置２において、排ガスの熱を利用して排ガスの熱によって発生させた蒸気で蒸気タービンである膨張器２５を回転駆動させる。
従って、排ガスタービン発電装置１５と蒸気サイクル装置２との２段階でエネルギー回収を行うためエネルギー回収効率が高く、発電量が増加できる。
【００３６】
（第２参考形態）
本第２参考形態は基本形態に対し、蒸気サイクル装置２の膨張器２５の回転軸と、第１参考形態の排ガスタービン発電装置１５の回転軸をマグネットカップリング７で同軸に連結した構造である。
エンジン１から排出される排ガスは排気管１ａを介して排ガスタービン発電装置１５に導入される。排ガスタービン発電装置１５の排ガスタービン１６を駆動した排ガスは、蒸気サイクル装置２に導入される。蒸気サイクル装置２は液体の媒体を蒸気に変化させて、蒸気によって膨張器２５を回転駆動させる。
排ガスタービン発電装置１５は、エンジン１からの排ガスによって回転駆動する排ガスタービン１６と、排ガスタービン１６の回転の他端側に配設された第３発電機５３と、該第３発電機５３が発電した電流を交流から直流に変換する第３コンバータ６３とを備えている。
そして、膨張器２５の回転軸と、排ガスタービン１６の回転軸を同一軸線状に配設し、マグネットカップリング７にて連結したもので、膨張器２５と排ガスタービン１６とは直列に配置された状態にある。
さらに、第３発電機５３で発電した電力は蓄電装置である専用バッテリィ８に充電される。バッテリィ８の電流は電動過給装置９を作動させて、吸気を圧縮空気に加圧して給気管１１ａを介してエンジン１の燃焼室（図示省略）に導入される。
【００３７】
このような構造にすることにより、膨張器２５と排ガスタービン１６とを直列に配置したので、回転トルクも大きくなり、第３発電機５３の容量が大きくでき発電効率を向上させることができる。
更に、第３発電機５３及び、第３コンバータ６３共に個数を減少させることができ、コスト低減が図れると共に、搭載上の設計レイアウトに余裕ができ、品質を安定させることができる。
【００３８】
（実施形態）
図４、５に示す本実施形態は基本形態に対し、蒸気サイクル装置２とエンジン１との間にターボチャージャ４を介装して２段過給したものである。従って、同じものは同一の符号を付して説明は省略する。
エンジン１から排出される排ガスは排気管１ａを介してターボチャージャ４に導入され排ガスタービン１６を駆動する。
排ガスタービン１６を駆動した排ガスは、蒸気サイクル装置２に導入される。蒸気サイクル装置２は液体の媒体を蒸気に変化させて、蒸気によって膨張器２５を回転駆動し、第１発電機５を駆動して発電する。発電した電流は第１コンバータ６によって交流から直流に変換され、専用蓄電装置であるバッテリィ８に充電される。
尚、膨張器２５と、第１発電機５とはマグネットカップリング７によって同軸的に連結されている。
バッテリィ８の電流は電動過給装置９を作動させて、吸気を圧縮空気に加圧して給気管１１ａを介してエンジン１の燃焼室（図示省略）に導入される。
【００３９】
ターボチャージャ４は、排ガスによって回転駆動される排ガスタービン１６と、排ガスタービン１６の回転軸に取付けられ、吸気を加圧する第２コンプレッサ１７と、該第２コンプレッサ１７によって生起された圧縮空気を電動過給装置９の第１コンプレッサ１１の上流側に連結する加圧配管１７ａとを備えている。
従って、本実施形態においては、ターボチャージャ４において一段目の圧縮空気を生起して、その圧縮空気を電動過給装置９の第１コンプレッサ１１の上流側である吸気側に導入している。
そして、電動過給装置９の第１コンプレッサ１１によって更に、加圧する構成になっている。ターボチャージャ４において一段目の圧縮空気を生起して、その圧縮空気を電動過給装置９の第１コンプレッサ１１の上流側である吸気側に導入するいわゆる２段過給を実施している。
一方、ターボチャージャ４を駆動した排ガスは、蒸気サイクル装置２にて熱エネルギーを回転エネルギーに変換することにより第１発電機５を駆動し、第１コンプレッサ１１を駆動するモータ１４の電源になるバッテリィ８に充電するようになっている。
【００４０】
このような構造にすることにより、ターボチャージャと、電動過給装置を給気系において直列に配設したので、過給圧が高くできると共に、高い過給圧になるにも係わらずエンジン排圧上昇を抑制でき、エンジン出力および、燃費向上が図れる。
【００４１】
さらに、本実施形態は図５のように、基本形態に対し、蒸気サイクル装置２とエンジン１との間にターボチャージャ４を介装して２段過給し、該ターボチャージャ４に対するウェストゲートバルブ３０と、ターボチャージャ４の下流側に排ガス処理装置３５を配置したものである。
従って、同じものは同一の符号を付して説明は省略する。
エンジン１から排出される排ガスは排気管１ａを介して、ターボチャージャ４の排気系上流側に位置し、該ターボチャージャ４の過給圧をコントロールするウェストゲートバルブ３０に導入される。
該ウェストゲートバルブ３０に導入された排ガスは、ターボチャージャ４の過給圧により排ガスタービン１６側に流れる排ガスと、流量を調整された排ガスはバイパス管３０ａを介して蒸気サイクル装置２に導入される。
排ガスタービン１６から吐出された排ガスは、排ガス処理装置３５内を通過して蒸気サイクル装置２に導入される。
【００４２】
蒸気サイクル装置２は媒体である液体を蒸気に変化させて、蒸気によって膨張器２５を回転駆動し、第１発電機５を駆動して発電する。発電した電流は第１コンバータ６によって交流から直流に変換され、専用蓄電装置であるバッテリィ８に充電される。
尚、膨張器２５と、第１発電機５とはマグネットカップリング７によって同軸的に連結されている。
バッテリィ８の電流は電動過給装置９を作動させて、吸気を圧縮空気に加圧して給気管１１ａを介してエンジン１の燃焼室（図示省略）に導入される。
ターボチャージャ４は、排ガスによって回転駆動される排ガスタービン１６と、排ガスタービン１６の回転軸に取付けられ、吸気を加圧する第２コンプレッサ１７と、該第２コンプレッサ１７によって生起された圧縮空気を電動過給装置９の第１コンプレッサ１１の上流側に連結する加圧配管１７ａとを備えている。
従って、本実施形態においては、ターボチャージャ４において一段目の圧縮空気を生起して、その圧縮空気を電動過給装置９の第１コンプレッサ１１の上流側である吸気側に導入するいわゆる２段過給を実施している。
【００４３】
また、排ガスタービン１６から吐出された排ガスは高温を維持しているので、該排ガスを排ガス処理装置３５内に導入し、該排ガス処理装置３５内に配設されている触媒（酸化触媒、ＳＣＲ触媒等）を過熱して、反応促進を図るように構成されている。
排ガス処理装置３５から導出した排ガスは、バイパス管３０ａを流れてきた排ガスと合流して蒸気サイクル装置２に導入される。
【００４４】
排ガス浄化処理装置を蒸気サイクル装置の排気系上流側に配置することにより、排ガス処理装置に収納されている触媒を温める効果を維持すると共に、ウェストゲートをバイパスした排ガスを排ガス浄化処理装置と蒸気サイクル装置とを連結する排気管に連通させることにより、蒸気サイクル装置に導入される排ガス温度の高熱を維持する効果を有すると共に、蒸気サイクル装置における熱エネルギー回収を行い、排ガスエネルギーの回収効率向上が図れる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
内燃機関（以後「エンジン」と称する）の廃熱を回収して、電動コンプレッサを駆動する過給機駆動装置として提供できる。
【符号の説明】
【００４６】
１          エンジン
２          蒸気サイクル装置
３          第１発電装置
４          ターボチャージャ
５          第１発電機（第１発電装置）
６          第１コンバータ（第１発電装置）
７          マグネットカップリング（非接触継手）
８          専用バッテリィ（第１蓄電装置）
９          電動過給装置
１１        第１コンプレッサ
１２        インバータ
１４        モータ
１５        排ガスタービン発電装置（第２発電装置）
１６        排ガスタービン
１７        第２コンプレッサ
２１        復水器
２２        給水ポンプ
２３        接炭器
２４        蒸発器
２５        膨張器（蒸気タービン）
３０        ウェストゲートバルブ
３５        排ガス処理装置
５１        第２発電機
５３        第３発電機
６１        第２コンバータ
６３        第３コンバータ
８０        パワーマネジメントシステム
８１        他のバッテリィ（第２蓄電装置）
８５        双方向コンバータ
Ｒ          媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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