(57)【要約】【課題】システム全体の設計自由度の低下を招くことなく、回収した廃熱を有効に利用できる廃熱回収装置を提供する。【解決手段】エンジン２の廃熱を回収するために、エンジン２の排気ガスおよび冷却水によって作動媒体３０を加熱および冷却し、作動媒体３０の液体部分を変位させることで機械的エネルギーを出力する蒸気エンジン３を採用する。さらに、蒸気エンジン３から出力される一定周期で変動する機械的エネルギーを回転駆動力発生機構４にて一定回転数Ｎｓの回転駆動力に変換してエンジン２の駆動をアシストする。これによれば、回転駆動力の回転数Ｎｓが一定なので、エンジン２の回転数Ｎｅとマッチングさせるために、複雑な変速機を採用する必要がない。従って、システム全体の設計自由度の低下を招くことなく回収した廃熱を有効に利用できる。【選択図】図１
2008223648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱機関（２）の廃熱を回収する廃熱回収装置であって、
液体状態の作動媒体（３０）が流動可能に封入された管状容器（３１）、前記熱機関（２）の廃熱を熱源として前記作動媒体（３０）を加熱して蒸気にする加熱部（３２）、前記蒸気を冷却して凝縮させる冷却部（３３）、前記管状容器（３１）内における作動媒体（３０）のうち液体部分の変位を機械的エネルギーに変換して出力する出力部（３４）を有する蒸気エンジン（３）と、
前記機械的エネルギーによって回転駆動力を発生させる回転駆動力発生機構（４）とを備え、
前記回転駆動力が、回転負荷（７、７０）に伝達されることを特徴とする廃熱回収装置。
【請求項２】
前記回転駆動力の回転数（Ｎｓ）を調整する回転数調整手段（９、１０）と、
前記回転数調整手段（９、１０）の作動を制御する回転数制御手段（８）とを備え、
前記回転数制御手段（８）は、前記蒸気エンジンの効率（ηｓ）が最大値に近づくように、前記回転数調整手段（９、１０）の作動を制御することを特徴とする請求項１に記載の廃熱回収装置。
【請求項３】
前記回転数調整手段は、前記回転駆動力の回転数（Ｎｓ）を変速させる変速機（９）によって構成され、
前記回転数制御手段（８）が前記変速機（９）の変速比を制御することによって、前記回転駆動力の回転数（Ｎｓ）が調整されることを特徴とする請求項２に記載の廃熱回収装置。
【請求項４】
前記回転数調整手段は、前記回転駆動力発生機構（４）の出力軸（４ｅ）に連結されるとともに、外部から電力を供給されることで回転する電動機（１０）によって構成され、
前記回転数制御手段（８）が前記電動機（１０）の回転数（Ｎｍ）を制御することによって、前記回転駆動力の回転数（Ｎｓ）が調整されることを特徴とする請求項２に記載の廃熱回収装置。
【請求項５】
前記回転駆動力が、前記熱機関（２）の出力軸（２ａ）に伝達されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の廃熱回収装置。
【請求項６】
前記回転駆動力発生器（４）の出力軸（４ｅ）の回転を停止させる回転停止手段（５ａ）を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つ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、熱機関の廃熱を回収する廃熱回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に、内燃機関の廃熱を回収して内燃機関の駆動動力を低減させる廃熱回収装置が開示されている。
【０００３】
この特許文献１の廃熱回収装置は、内燃機関の廃熱で水を加熱して高圧蒸気を発生させる蒸発器、高圧蒸気を膨張させる膨張機、膨張機が排出した低圧蒸気を液化させる凝縮器、凝縮器で液化された水を再び蒸発器へ供給する水ポンプ等によって構成されるランキンサイクルを備え、回収された廃熱を膨張機にて回転駆動力に変換して出力する。
【０００４】
さらに、膨張機の出力軸と内燃機関の出力軸とを遊星歯車機構およびベルト式無断変速機を介して連結し、膨張機が出力した回転駆動力の回転数と内燃機関の出力軸の回転数とをマッチングさせるようにベルト式無段変速機の変速比を制御することで、回収した廃熱を内燃機関の駆動動力低減用に利用している。
【特許文献１】特開２００１−２２７６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１の廃熱回収装置では、膨張機から一定トルクで回転数が変化する回転駆動力が出力されるので、内燃機関の回転数および膨張機の回転数を適切にマッチングできる変速機を採用しなければならない。つまり、入力側の回転数が変動しても出力側の回転数を適切に変化させることができる変速機（例えば、ベルト式無段変速機等）を採用しなければならないので、システム全体の設計自由度が低くなる。
【０００６】
すなわち、例えば、ベルト式無段変速機では、油圧機構等によって駆動側プーリおよび従動側プーリの溝幅を変更することで変速比を変更して出力側の回転数を制御しているので、ベルト式無段変速機を採用する廃熱回収装置では、システム全体の大型化および複雑化を招いてしまう。その結果、システム全体の設計自由度が低くなってしまう点が問題となる。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、システム全体の設計自由度の低下を招くことなく、回収した廃熱を有効に利用できる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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明では、熱機関（２）の廃熱を回収する廃熱回収装置であって、液体状態の作動媒体（３０）が流動可能に封入された管状容器（３１）、熱機関（２）の廃熱を熱源として作動媒体（３０）を加熱して蒸気にする加熱部（３２）、蒸気を冷却して凝縮させる冷却部（３３）、管状容器（３１）内における作動媒体（３０）のうち液体部分の変位を機械的エネルギーに変換して出力する出力部（３４）を有する蒸気エンジン（３）と、機械的エネルギーによって回転駆動力を発生させる回転駆動力発生機構（４）とを備え、回転駆動力が、回転負荷（７、７０）に伝達される廃熱回収装置を特徴とする。
【０００９】
これによれば、蒸気エンジン（３）を採用することによって、回転駆動力発生機構（４）から出力される回転駆動力の回転数（Ｎｓ）を一定とすることができる。従って、回転駆動力発生機構（４）から出力される回転駆動力の回転数（Ｎｓ）と回転負荷（７、７０）に要求される回転数とをマッチングさせるために、複雑な変速機を採用する必要がない。
【００１０】
その結果、廃熱回収装置全体としてのシステムの大型化および複雑化を招くことがないので、システム全体の設計自由度の低下を招くことなく、回収した廃熱を有効に利用することができる。
【００１１】
さらに、蒸気エンジン（３）では、作動媒体（３０）のうち液体部分が蒸気の膨脹圧力を直接的に受ける、いわゆる液体ピストンとして機能するので、蒸気圧を受ける部品の腐食および摩耗の問題が生じない。従って、廃熱回収装置全体としての耐久性向上効果、製品寿命向上効果を得ることもできる。
【００１２】
また、上記特徴の廃熱回収装置において、回転駆動力の回転数（Ｎｓ）を調整する回転数調整手段（９、１０）と、回転数調整手段（９、１０）の作動を制御する回転数制御手段（８）とを備え、回転数制御手段（８）は、蒸気エンジンの効率（ηｓ）が最大値に近づくように、回転数調整手段（９、１０）の作動を制御するようになっていてもよい。
【００１３】
これによれば、蒸気エンジン（３）を高い効率で作動させることができるので、より一層、有効に回収した廃熱を利用できる。
【００１４】
さらに、具体的には、回転数調整手段は、回転駆動力の回転数（Ｎｓ）を変速させる変速機（９）によって構成され、回転数制御手段（８）が変速機（９）の変速比を制御することによって、回転駆動力の回転数（Ｎｓ）が調整されるようにすればよい。
【００１５】
あるいは、回転数調整手段は、回転数調整手段は、回転駆動力発生機構（４）の出力軸（４ｅ）に連結されるとともに、外部から電力を供給されることで回転する電動機（１０）によって構成され、回転数制御手段（８）が電動機（１０）の回転数（Ｎｍ）を制御することによって、回転駆動力の回転数（Ｎｓ）が調整されるようにすればよい。
【００１６】
また、上述の特徴の廃熱回収装置において、回転駆動力が、熱機関（２）の出力軸（２ａ）に伝達されるようになっていてもよい。これによれば、熱機関（２）の駆動動力を低減できる。
【００１７】
また、上述の特徴の廃熱回収装置において、回転駆動力発生器（４）の出力軸（４ｅ）の回転を停止させる回転停止手段（５ａ）を備えていてもよい。これによれば、不必要な回転駆動力の発生を停止させることができる。
【００１８】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１実施形態）
図１により、本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明の廃熱回収装置を適用したエンジン駆動式発電機１の全体構成図である。従って、内燃機関は発電機駆動用のエンジン２であり、回転負荷はエンジン２により回転駆動されて発電する発電機７である。また、廃熱回収装置から出力された回転駆動力は、エンジン２の出力軸２ａに伝達され、発電機７の補助駆動力として利用される。
【００２０】
本実施形態の廃熱回収装置は、図１に示すように、熱エネルギーを機械的エネルギーに変換して出力する蒸気エンジン３、蒸気エンジンから出力された機械的エネルギーによって回転駆動力を発生させる回転駆動力発生機構４等によって構成される。
【００２１】
まず、蒸気エンジン３は、液体状態の作動媒体３０が流動可能に封入された管状容器３１、エンジン２の廃熱を熱源として作動媒体３０を加熱して蒸気にする加熱部３２、蒸気となった作動媒体３０を冷却して凝縮させる冷却部３３、管状容器３１内における作動媒体３０のうち液体部分の変位を機械的エネルギーとして出力する出力部３４等を有している。
【００２２】
管状容器３１は、作動媒体３０である水を封入するパイプ状の圧力容器である。この管状容器３１は、鉛直方向に延びる第１直線部３１ａおよび第１直線部３１ａの下端部から水平方向に延びる第２直線部３１ｂを有し、全体として略Ｌ字状に形成されている。また、第１直線部３１ａには、上側から順にガス室３５、加熱部３２、冷却部３３が配置されている。
【００２３】
ガス室３５は、第１直線部３１ａ内の上端部に設けられ、作動媒体３０である水と反応しない窒素やヘリウム等の不活性ガスが封入されている。なお、このガス室３５内に充填された気体の圧縮反力が、管状容器３１内の作動媒体に周期的な加振力（弾性力）を作用させる。
【００２４】
加熱部３２は、ガス室３５の下側であって第１直線部３１ａの外周側を覆うように配置されている。さらに、加熱部３２の内部にはエンジン２の排気ガスが通過する図示しない排気ガス通路が形成されており、加熱部３２では排気ガス通路を通過する排ガスと作動媒体３０とを熱交換させて、作動媒体３０を加熱する。
【００２５】
冷却部３３は、加熱部３２の下側（第１直線部３１ａ略中央部）で第１直線部３１ａの外周側を覆うように配置されている。さらに、冷却部３３の内部にはエンジン２の冷却水が通過する図示しない冷却水通路が形成されており、冷却部３３ではこの冷却水通路を通過する冷却水と作動媒体３０とを熱交換させて、作動媒体３０を冷却する。
【００２６】
エンジン２の冷却水は、周知の如く、冷却水を圧送する水ポンプおよび冷却水の熱量を大気に放熱させる放熱器（ラジエータ）等を有して構成される冷却水循環回路（図示せず）を流通している。
【００２７】
従って、本実施形態では、冷却水がエンジン２にて廃熱を吸熱しさらに冷却部３３にて作動媒体３０の熱量を吸熱し、放熱器にて吸熱した熱量を大気に放熱する。もちろん、エンジン２冷却用の冷却水循環回路とは別に、冷却部３３のみに冷却水を流通させる専用の冷却水循環回路を設けてもよい。
【００２８】
また、管状容器３１は、加熱部３２および冷却部３３が配置される部位を除き、断熱性に優れる材料とすることが望ましい。そこで、本実施形態では、管状容器３１をステンレス製とし、加熱部３２および冷却部３３に対応する部分をステンレスより熱伝導率に優れた銅またはアルミニウム製としている。なお、当該部位に加熱器３２および冷却部３３を一体に形成してもよい。
【００２９】
管状容器３１のうち第２直線部３１ｂの端部には出力部３４が設けられている。出力部３４は、第２直線部３１ｂよりも細い径のチューブ５を介して、回転駆動力発生機構４に接続されている。
【００３０】
回転駆動力発生機構４は、チューブ５を介して作動媒体３０のうち液体部分が流入するシリンダ４ａ、シリンダ４ａ内に摺動可能に配置されたピストン４ｂ、ピストン４ｂに連結されたクランク機構４ｃ、クランク機構４ｃに連結された円板状のホイール４ｄ等を有して構成される。
【００３１】
さらに、ピストン４ｂは、シリンダ４ａ内に流入した作動媒体３０の圧力を受けてシリンダ４ａの軸方向に往復変位可能に配置されており、ピストン４ｂが往復運動すると、この往復運動がクランク機構４ｃを介してホイール４ｄの回転運動に変換される。そして、ホイール４ｄの回転運動が、ホイール４ｄの出力軸４ｅから回転駆動力として出力される。
【００３２】
従って、本実施形態では、作動媒体３０のうち液体部分の変位が機械的エネルギーとして出力部３４から出力されて、この機械的エネルギーが回転駆動力発生機構４によって回転駆動力として出力される。換言すると、回転駆動力発生機構４は、特許文献１の膨張機に相当する機能を発揮する。
【００３３】
回転駆動力発生機構４の出力軸４ｅは、動力伝達装置６を介して、エンジン２の出力軸２ａに連結される。動力伝達装置６は、クラッチ機構および遊星歯車機構（図示せず）によって構成されており、回転駆動力発生機構４の出力軸４ｅの回転駆動力をエンジン２の出力軸２ａに伝達する。
【００３４】
次に、上記構成の本実施形態の作動について説明する。まず、エンジン２を始動させると、エンジン２の出力軸２ａが略一定の回転数Ｎｅで回転する。この回転数は、発電機７を高効率で作動させることができるように予め定めた回転数である。また、同時に、冷却水循環回路の冷却水も循環する。
【００３５】
これにより、エンジン２の出力軸２ａの回転駆動力が発電機７に伝達され、発電機７が発電を開始する。発電機７により発電された電力は、各種電気機器に供給される他、蓄電池等に蓄えられる。さらに、エンジン２の排気ガスが蒸気エンジン３の加熱部３２を通過するとともに、エンジン２の冷却水が蒸気エンジン３の冷却部３３を通過する。これにより、蒸気エンジン３も作動する。
【００３６】
ここで、蒸気エンジン３の作動について説明する。まず、蒸気エンジン３の管状容器３１内の作動媒体３０が、加熱部３２にて排気ガスと熱交換して加熱されて蒸気となる。そして、この作動媒体の蒸気の膨脹圧力により第１直線部３１ａにおける作動媒体３０の液面を押し下げる。
【００３７】
これにより、作動媒体３０のうち液体部分は、第１直線部３１ａ側から第２直線部３１ｂ側へ流動変位する。そして、作動媒体３０は、出力部３４からチューブ５を介して回転駆動力発生機構４のシリンダ４ａ内へ流入し、ピストン４ｂを押圧する。
【００３８】
さらに、加熱部３２により発生した作動媒体３０の蒸気が膨脹して冷却部３３に至ると、蒸気は冷却部３３にて冷却水と熱交換して冷却されて凝縮液化する。そのため、第１直線部３１ａにおける作動媒体３０の液面を押し下げる膨張圧力が消滅し、第１直線部３１ａにおける作動媒体３０の液面が上昇する。
【００３９】
これにより、作動媒体３０のうち液体部分が、第２直線部３１ｂ側から第１直線部３１ａ側へ流動変位するので、シリンダ４ａ内の作動媒体３０が、チューブ５を介して出力部３４へ戻る。さらに、ピストン４ｂに対する作動媒体３０の押圧力は消滅し、逆にピストン４ｂには、ホイール４ｄのイナーシャ（慣性力）によって、押圧力と逆方向の力を受ける。
【００４０】
その結果、管状容器３１内の作動媒体３０は、第１直線部３１ａにおける作動媒体３０の液面が上下するように自励振動変位しながら、ピストン４ｂを一定周期でシリンダ４ａの軸方向に往復運動させる。
【００４１】
さらに、ピストン４ｂの往復運動は、クランク機構４ｃを介して、ホイール４ｄの回転運動に変換されて、ホイール４ｄの中心の出力軸４ｅから一定回転数Ｎｓの回転駆動力となって出力される。つまり、ホイール４ｄの中心の出力軸４ｅからは、トルクが変化しながらも一定回転数Ｎｓで回転する回転駆動力を出力させることができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、加熱部３２および冷却部３３における作動媒体の伝熱特性、および、ガス室３５のよって形成される気体バネのバネ定数等により決定される固有振動数、すなわち、蒸気エンジン３の自励振動数をエンジン２の出力軸２ａの回転数Ｎｅに適合させている。
【００４３】
そして、回転駆動力発生機構４から出力された回転駆動力は、動力伝達装置６は、エンジン２の出力軸２ａに伝達されて、エンジン２の駆動をアシストする。
【００４４】
本実施形態では上記の如く、蒸気エンジン３を採用することによって、回転駆動力発生機構４から出力される回転駆動力の回転数Ｎｓが一定となるので、複雑な変速機を採用することなく、回転駆動力発生機構４から出力される回転駆動力の回転数Ｎｓとエンジン２の出力軸２ａの回転数Ｎｅと容易にマッチングさせることができる。
【００４５】
従って、廃熱回収装置全体としてのシステムの大型化および複雑化を招くことがないので、システム全体の設計自由度の低下を招くことなく、回収した廃熱を有効に利用することができる。
【００４６】
さらに、蒸気エンジン３では、作動媒体３０のうち液体部分が蒸気の膨脹圧力を直接的に受ける、いわゆる液体ピストンとして機能するので、蒸気圧を受ける部品の腐食および摩耗の問題が生じない。従って、廃熱回収装置全体としての耐久性向上効果、製品寿命向上効果を得ることもできる。
【００４７】
（第２実施形態）
本実施形態では、本発明の廃熱回収装置を車両走行用エンジンの廃熱回収システム１１に適用した例を説明する。図２は、本実施形態の車両走行用エンジンの廃熱回収システム１１の全体構成図である。なお、図２では、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。これは以下の実施形態においても同様である。
【００４８】
従って、本実施形態では、内燃機関は車両走行用のエンジン２であり、回転負荷は駆動輪に動力を伝達するトランスミッション７０である。また、第１実施形態と同様に、廃熱回収装置から出力された回転駆動力は、エンジン２の出力軸２ａに伝達され、トランスミッション７０の補助駆動力として利用される。
【００４９】
さらに、本実施形態の廃熱回収装置は、制御装置８から出力される制御信号によって変速比を調整可能に構成された変速機９を備えている。この変速機９としては、簡素な構成の電気式の多段式歯車機構を採用できる。この電気式の多段式歯車機構は、複数の径の異なる歯車の組み合わせを電動アクチュエータ９ａにて切替えることによって、変速比を変化させることができる。
【００５０】
次に、本実施形態の電気制御部の概要について説明する。図２に示す制御装置８はマイクロコンピュータおよびその周辺回路等により構成され、その出力側には、変速機９の電動アクチュエータ９ａが接続される。また、制御装置８の入力側には、エンジン２の回転数Ｎｅを検出する回転数センサ８ａ、回転駆動力発生機構４の回転数Ｎｓを検出する回転数センサ８ｂの検出信号等が入力される。その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００５１】
次に、上記構成の本実施形態の作動について説明する。まず、第１実施形態と同様に、エンジン２を作動させると、エンジン２の排気ガスが蒸気エンジン３の加熱部３２へ流入し、エンジン冷却水が蒸気エンジンの冷却部３３へ流入する。従って、エンジン２の出力軸２ａから回転駆動力がトランスミッション７０へ伝達されるとともに、回転駆動力発生機構４の出力軸４ｅから回転駆動力が出力される。
【００５２】
ところで、車両用のエンジン２の出力軸２ａは、エンジン出力の変化に伴って回転数Ｎｅが変化する。このため、第１実施形態の如く、回転駆動力発生機構４の出力軸４ｅから一定回転数Ｎｓの回転駆動力を出力したとしても、回転駆動力発生機構４の回転数Ｎｓとエンジン２の回転数Ｎｅとを適切にマッチングさせなければ、エンジン２の駆動を適切にアシストできない。
【００５３】
その理由は、エンジン２の回転数Ｎｅと回転駆動力発生機構４の回転数Ｎｓが一致しない場合、回転駆動力発生機構４の回転数Ｎｓが、強制的にエンジン２の回転数Ｎｅに同期してしまうからである。
【００５４】
このように回転駆動力発生機構４の回転数Ｎｅが強制的に変更されてしまうと、図３に示すように蒸気エンジン３のエネルギー変換効率ηｓ（以下、単に蒸気エンジン３の効率ηｓという。）が低下してしまいエンジン２の駆動をアシストできなくなる。
【００５５】
なお、図３は、回転駆動力発生機構４の回転数Ｎｓと、蒸気エンジン３の効率ηｓとの関係を示すグラフである。さらに、図３から明らかなように、蒸気エンジン３の効率ηｓは所定の回転駆動力発生機構４の回転数においてピーク（最大値）を示す。この蒸気エンジン３の効率ηｓがピークとなる回転数は、蒸気エンジン３の自励振動数に相当する値である。
【００５６】
従って、回転駆動力発生機構４の回転数Ｎｓが蒸気エンジン３の効率ηｓがピークに近づくように、すなわち、回転数Ｎｓが図３に示す効率が高い範囲になるように制御することが望ましい。
【００５７】
そこで、本実施形態では、蒸気エンジン３の効率ηｓがピークに近づくように、制御装置８が変速機９の電動アクチュエータ９ａへ制御信号を出力し、変速機９の変速比を変更することによって、回転駆動力発生機構４の回転数Ｎｓを調整している。従って、本実施形態の変速機９は、回転駆動力発生機構４の回転数Ｎｓを調整する回転数調整手段を構成し、制御装置８は回転数調整手段の作動を制御する回転数制御手段を構成する。
【００５８】
より具体的には、制御装置８が回転数センサ８ａ、８ｂの検出値に基づいて、蒸気エンジン３の効率ηｓがピークに近づく目標変速比を算出する。この目標変速比は、予め制御装置に記憶された蒸気エンジン３の自励振動数および回転センサ８ａの検出値（エンジン２の回転数）の比から算出すればよい。
【００５９】
そして、制御装置８が変速機９の電動アクチュエータ９ａの作動を制御して、目標変速比になるように変速機９の変速比を変更する。これにより、蒸気エンジン３の効率ηｓがピークに近づくように、回転駆動力発生機構４の回転数Ｎｓが調整される。
【００６０】
本実施形態では上記の如く作動するので、複雑な変速機９を採用することなく、回転駆動力発生機構４から出力される回転駆動力の回転数Ｎｓとエンジン２の出力軸２ａの回転数Ｎｅと容易にマッチングさせることができる。その結果、車両に搭載した場合であっても、廃熱回収システム全体としての設計自由度の低下を招くことなく、回収した廃熱を有効に利用することができる。
【００６１】
さらに、蒸気エンジン３の効率ηｓをピークに近づけることができるので、回収した廃熱を、より一層、有効に利用することができる。
【００６２】
（第３実施形態）
本実施形態では、本発明の廃熱回収装置をハイブリッド車両用の車両走行用エンジンの廃熱回収システム２１に適用した例を説明する。図４は、本実施形態の車両走行用エンジンの廃熱回収システム２１の全体構成図である。本実施形態では、図４に示すように、エンジン２の出力軸２ａ、回転駆動力発生機構４の出力軸４ｅおよびモータジェネレータ１０の回転軸１０ａが、作動歯車装置１２を介して連結されている。
【００６３】
モータジェネレータ１０は、直流電動機と同一の構造であり、制御装置８から電力が供給されると回転軸１０ａが回転するとともに、外部からの駆動力によって回転軸１０ａが回転駆動されると発電して制御装置８へ電力を出力する発電機能付きの電動機である。なお、モータジェネレータ１０から出力された電力は制御装置８を介して、各種電気機器に供給される他、バッテリ１３に蓄電される。
【００６４】
また、モータジェネレータ１０の回転軸１０ａの回転数Ｎｍは、回転数センサ８ｃにより検出され、回転数センサ８ｃの検出信号は、制御装置８へ入力される。
【００６５】
作動歯車装置１２は、第１回転軸の回転を、同一の中心を有する他の２つの回転軸（以下、第２、第３回転軸という。）へ異なる回転数で伝達することができる歯車機構である。逆に、第２、第３回転軸の異なる回転数の回転を、第１回転軸に伝達することもできる。さらに、第２、第３回転軸の回転数の算術平均と第１回転軸の回転数が等しくなる。
【００６６】
本実施形態では、第１回転軸をエンジン２の出力軸２ａに連結し、さらに、第２、第３回転軸をそれぞれ、回転駆動力発生機構４の出力軸４ｅおよびモータジェネレータ１０の回転軸１０ａに連結している。
【００６７】
さらに、本実施形態では、蒸気エンジン３と回転駆動力発生機構４とを接続するチューブ５を開閉する開閉弁５ａが設けられている。この開閉弁５ａは、制御装置８の制御電圧によって開閉する電磁弁である。その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００６８】
次に、上記構成の本実施形態の作動について説明する。なお、本実施形態のハイブリット車両では、エンジン２の回転駆動力をモータジェネレータ１０および蒸気エンジン３の回転駆動力によってアシストするアシスト運転モード、および、エンジン２の回転駆動力によってモータジェネレータ１０に発電させる発電運転モードが存在する。
【００６９】
まず、アシスト運転モードについて説明する。アシスト運転モードでは、制御装置８が開閉弁５ａを開弁させ、モータジェネレータ１０へ電力を供給する。従って、回転駆動力発生機構４の出力軸４ｅから回転駆動力が出力されるとともに、モータジェネレータ１０の回転軸１０ａからも回転駆動力が出力される。
【００７０】
そして、回転駆動力発生機構４側の回転駆動力およびモータジェネレータ１０側の回転駆動力は作動歯車機構１２を介して、エンジン２の出力軸２ａへ伝達される。前述の如く、作動歯車機構１２では、回転駆動力発生機構４の回転数Ｎｅおよびモータジェネレータ１０の回転数Ｎｍの算術平均となる回転数をエンジン２の出力軸２ａへ伝達する。
【００７１】
そこで、本実施形態では、制御装置８が、回転数センサ８ａ、８ｂ、８ｃの検出値に基づいて、回転駆動力発生機構４の回転数Ｎｓが蒸気エンジン３の効率ηｓがピークに近づくようにモータジェネレータ１０の回転数Ｎｍを制御する。従って、本実施形態のモータジェネレータ１０は、回転駆動力発生機構４の回転数Ｎｓを調整する回転数調整手段としての機能を担う。
【００７２】
より具体的には、制御装置８が、回転数センサ８ｃの検出値（モータジェネレータ１０の回転数Ｎｍ）と予め制御装置に記憶された蒸気エンジン３の効率がピークとなる回転駆動力発生機構４の回転数との算術平均が、回転センサ８ａ（エンジン２の回転数Ｎｅ）に近づくように、モータジェネレータ１０の回転数を制御する。
【００７３】
これにより、蒸気エンジン３の効率ηｓがピークに近づくように回転駆動力発生機構４の回転数Ｎｓが調整される。
【００７４】
一方、発電運転モードでは、制御装置８が開閉弁５ａを閉弁させる。従って、回転駆動力発生機構４から回転駆動力は出力されない。さらに、シリンダ４ａ内の作動媒体３０が蒸気エンジン３の出力部３４側へ流出することができないので、回転駆動力発生機構４の出力軸４ｅは固定された状態となる。つまり、開閉弁５ａは回転停止手段として機能する。
【００７５】
前述の如く、作動歯車機構１２では、エンジン２の回転数Ｎｅは回転駆動力発生機構４の回転数Ｎｓおよびモータジェネレータ１０の回転数Ｎｍの算術平均と等しくなるので、エンジン２の回転駆動力は作動歯車機構１２を介して、モータジェネレータ１０のみに伝達されることになる。これにより、エンジン２の回転駆動力を効率よくモータジェネレータ１０に伝達して発電させることができる。
【００７６】
本実施形態では上記の如く作動するので、アシスト運転モードでは、複雑な変速機９を採用することなく、蒸気エンジン３の効率ηｓがピークに近づくように、回転駆動力発生機構４の回転数Ｎｓを調整することができる。その結果、車両に搭載した場合であっても、廃熱回収システム全体としての設計自由度の低下を招くことなく、回収した廃熱を有効に利用することができる。
【００７７】
一方、発電運転モードでは、エンジン２の回転駆動力を効率よくモータジェネレータ１０に伝達できるので、エンジン２の回転駆動力を有効に利用できる。
【００７８】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。
【００７９】
（１）上述の実施形態では、クランク機構４ｃ、ホイール４ｄ等によって回転駆動力発生機構４を構成しているが、回転駆動力発生機構はこれに限定されない。すなわち、蒸気エンジン３の出力部３４から出力される機械的エネルギーを回転駆動力として出力させることができるものであればよい。例えば、ピストンの往復運動をカム機構によって回転運動に変換するものであってもよい。
【００８０】
（２）上述の第２実施形態では、変速機９として電気式の多段式歯車機構を採用しているが、その他の機構を採用してもよい。例えば、複数の径の異なるスプロケットのうち、チェーンが架けられるスプロケットを電気的なアクチュエータで選択して変速比を変化させる電気式の多段式チェーン機構を採用してもよい。
【００８１】
また、システム全体の設計自由度の許容範囲において、ベルト式無断変速機、トロイダル無段変速機、リングコーン型無段変速機などを採用することもできる。
【００８２】
（３）上述の第３実施形態では、開閉弁５ａによって回転駆動力発生機構４の出力軸４ｅの回転を停止させる回転停止手段を構成しているが、回転停止手段はこれに限定されない。例えば、ホイール４ｄの回転を強制的に停止させるブレーキ装置等を採用してもよい。
【００８３】
（４）上述の第３実施形態のアシスト運転モードでは、エンジン２の回転駆動力をモータジェネレータ１０および蒸気エンジン３の回転駆動力によってアシストとしているが、蒸気エンジン３の回転駆動力のみによってアシストしてもよい。この場合は、モータジェネレータ１０を発電機として作用させ、その駆動トルクによって、蒸気エンジン３の効率ηｓがピークに近づくように回転駆動力発生機構４の回転数Ｎｓを調整すればよい。
【００８４】
（５）上述の実施形態では、１つの蒸気エンジン３から出力された機械的エネルギーを回転駆動力発生機構４から回転駆動力として出力させているが、複数の蒸気エンジン３から出力された機械的エネルギーを回転駆動力発生機構４から回転駆動力として出力させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】第１実施形態のエンジン駆動式発電機の全体構成図である。
【図２】第２実施形態の廃熱回収システムの全体構成図である。
【図３】回転数Ｎｓと蒸気エンジンの効率ηｓとの関係を示すグラフである。
【図４】第３実施形態の廃熱回収システムの全体構成図である。
【符号の説明】
【００８６】
２…エンジン、２ａ…エンジンの出力軸、３…蒸気エンジン、
４…回転駆動力発生機構、４ｅ…回転駆動力発生機構の出力軸、５ａ…開閉弁、
７…発電機、８…制御装置、９…変速機、１０…モータジェネレータ、
３０…作動媒体、３１…管状容器、３２…加熱部、３３…冷却部、３４…出力部、
７０…トランスミッション。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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