(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃熱回収システムの膨張器により生成された回収動力を油圧エネルギーに変換する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプにより変換された油圧エネルギーを回転エネルギーに変換して車両のエンジン側へ伝達する油圧モーターと、
前記油圧ポンプと前記油圧モータを連結する油圧ラインと、
前記油圧ラインの途中に設けられたアキュムレーターと、
前記油圧ラインと前記アキュムレーターが連結された部分に設けられた方向制御弁と、
車両の情報を測定する複数のセンサーと、
前記複数のセンサーから前記測定された車両の情報の入力を受けて、前記方向制御弁及び圧力リリーフ弁を使用して流体の流れ方向を制御する制御部と、
を有し、
前記流体の流れ方向の制御は、前記油圧ポンプから前記流体を前記油圧モーターへ供給して前記回転エネルギーを生成する動力補助モードと、前記油圧ポンプから前記流体を前記アキュムレーターへ供給して貯蔵する油圧エネルギー貯蔵モードと、前記油圧ポンプから前記流体を前記油圧ライン上で単純循環させるアイドリングモードと、からなることを特徴とする廃熱回収システムの回収動力伝達装置。
【請求項２】
前記油圧モーターは、前記油圧ラインを介して前記油圧ポンプに連結され、
前記油圧ラインは、前記油圧ポンプの排出ポートと前記油圧モーターの入口ポートとを連結する油圧供給ラインと、前記油圧モーターの排出ポートと前記油圧ポンプの入口ポートとを連結する油圧回収ラインと、からなることを特徴とする請求項１に記載の廃熱回収システムの回収動力伝達装置。
【請求項３】
前記アキュムレーターは、前記油圧供給ラインに分岐ラインを媒介に連結されることを特徴とする請求項２に記載の廃熱回収システムの回収動力伝達装置。
【請求項４】
前記油圧供給ラインには、前記油圧ポンプから供給される流体を前記油圧モーター及び前記アキュムレーターのうち少なくとも何れか一方向に向かうように制御する流れ制御手段をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の廃熱回収システムの回収動力伝達装置。
【請求項５】
前記流れ制御手段は、前記方向制御弁を含むことを特徴とする請求項４に記載の廃熱回収システムの回収動力伝達装置。
【請求項６】
前記方向制御弁は、前記油圧ポンプの排出ポートに連結された入口ポートと、前記油圧モーターの入口ポートに連結された第１出口ポートと、
前記アキュムレーターに連結される第２出口ポートとを有することを特徴とする請求項５に記載の廃熱回収システムの回収動力伝達装置。
【請求項７】
前記方向制御弁は、前記第１出口ポート及び前記第２出口ポートをともに開放する第１ポジションと、前記第１出口ポートを閉鎖するとともに前記第２出口ポートを開放する第２ポジションと、前記第１出口ポートを開放するとともに前記第２出口ポートを閉鎖する第３ポジションとを有し、
前記方向制御弁は、一つ以上のアクチュエーターにより前記第１ポジション、第２ポジション、第３ポジションに切り換わるように構成されることを特徴とする請求項６に記載の廃熱回収システムの回収動力伝達装置。
【請求項８】
前記第１ポジションで前記入口ポート、前記第１出口ポート、前記第２出口ポートは互いに連通することを特徴とする請求項７に記載の廃熱回収システムの回収動力伝達装置。
【請求項９】
前記第２ポジションで前記入口ポートは、前記第２出口ポートと連通することを特徴とする請求項７に記載の廃熱回収システムの回収動力伝達装置。
【請求項１０】
前記第３ポジションで前記入口ポートは、前記第１出口ポートと連通することを特徴とする請求項７に記載の廃熱回収システムの回収動力伝達装置。
【請求項１１】
前記流れ制御手段は、前記アキュムレーターから前記油圧ポンプへ流体が逆流されることを防止するチェック弁をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の廃熱回収システムの回収動力伝達装置。
【請求項１２】
前記チェック弁は、前記方向制御弁と前記油圧ポンプの間に設けられることを特徴とする請求項１１に記載の廃熱回収システムの回収動力伝達装置。
【請求項１３】
前記油圧モーターを選択的に無負荷にさせる無負荷手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の廃熱回収システムの回収動力伝達装置。
【請求項１４】
前記無負荷手段は、前記油圧モーターに隣接するように設けられた前記圧力リリーフ弁（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｒｅｌｉｅｆ  ｖａｌｖｅ）であることを特徴とする請求項１３に記載の廃熱回収システムの回収動力伝達装置。
【請求項１５】
前記油圧モーターの入口ポート及び出口ポートの間にはバイパス経路が設けられ、前記バイパス経路に前記圧力リリーフ弁が設けられることを特徴とする請求項１４に記載の廃熱回収システムの回収動力伝達装置。
【請求項１６】
前記油圧供給ラインには圧力センサーが設けられることを特徴とする請求項２に記載の廃熱回収システムの回収動力伝達装置。
【請求項１７】
廃熱回収システムの膨張器に連結された油圧ポンプと、前記油圧ポンプに対し油圧ラインを介して連結された油圧モーターと、前記油圧ラインの途中に設けられたアキュムレーターと、前記油圧ラインと前記アキュムレーターが連結された部分に設けられた方向制御弁とを有した廃熱回収システムの回収動力伝達装置の回収動力伝達方法であって、
車両の情報を測定する測定段階と、
前記測定段階で測定された車両の情報を利用して前記油圧ラインを循環する流体の流れ方向を制御する流体の流れ方向制御段階と、を含み、
前記流体の流れ方向制御段階は、前記油圧ポンプから前記流体を前記油圧モーターへ供給して回転エネルギーを生成する動力補助モードと、前記油圧ポンプから前記流体を前記アキュムレーターへ供給して貯蔵する油圧エネルギー貯蔵モードと、前記油圧ポンプから前記流体を前記油圧ライン上で単純循環させるアイドリングモードと、を有することを特徴とする廃熱回収システムの回収動力伝達装置の回収動力伝達方法。
【請求項１８】
前記方向制御弁は、前記油圧ポンプの排出ポートに連結された入口ポートと、前記油圧モーターの入口ポートに連結された第１出口ポートと、前記アキュムレーターに連結される第２出口ポートとを有し、
前記動力補助モードは、前記測定段階で測定された車両の情報に基づいてエンジンに補助動力が要求されるものと判断されると、前記方向制御弁の前記第１出口ポート及び前記第２出口ポートを開放することにより前記流体を前記油圧モーター及び前記アキュムレーターへ供給することを特徴とする請求項１７に記載の廃熱回収システムの回収動力伝達装置の回収動力伝達方法。
【請求項１９】
前記方向制御弁は、前記油圧ポンプの排出ポートに連結された入口ポートと、前記油圧モーターの入口ポートに連結された第１出口ポートと、前記アキュムレーターに連結される第２出口ポートとを有し、
前記油圧エネルギー貯蔵モードは、前記測定段階で測定された車両の情報に基づいて油圧エネルギーの貯蔵が要求されるものと判断されると、前記方向制御弁の前記第１出口ポートを閉鎖するとともに前記方向制御弁の前記第２出口ポートを開放することにより、前記アキュムレーターに流体を充填することを特徴とする請求項１７に記載の廃熱回収システムの回収動力伝達装置の回収動力伝達方法。
【請求項２０】
前記方向制御弁は、前記油圧ポンプの排出ポートに連結された入口ポートと、前記油圧モーターの入口ポートに連結された第１出口ポートと、前記アキュムレーターに連結される第２出口ポートとを有し、
前記アイドリングモードは、前記測定段階で測定された車両の情報を介し、車両の停車状態が設定時間以上に持続されるとともに前記アキュムレーターの充填量が設定値以上であるものと判断されると、前記方向制御弁の前記第１出口ポートを開放するとともに前記方向制御弁の前記第２出口ポートを閉鎖し、前記油圧モーターを無負荷状態に制御することを特徴とする請求項１７に記載の廃熱回収システムの回収動力伝達装置の回収動力伝達方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃熱回収システムの回収動力伝達装置に関し、より詳細には、廃熱回収システムにより回収された動力をエンジンの出力軸へ損失なしに伝達することができる廃熱回収システムの回収動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は、車両、船舶、小型発電機等で広く用いられ、内燃機関の効率を高めようとする試みは絶えず行われてきた。内燃機関では多くの熱量が廃熱として排出されるのが一般的であり、このような廃熱を回収して内燃機関全体の効率を増加させる廃熱回収システムが開発されている。
【０００３】
このような廃熱回収システムは、エンジンより排出される廃熱からエネルギーを回収した後、その回収されたエネルギーを電気エネルギー又は機械エネルギーに変換して車両のエンジン又はその他電気アクセサリー（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｃｃｅｓｓｏｒｙ）等に活用するように構成される。
【０００４】
このような廃熱回収システムには、ランキンサイクル（Ｒａｎｋｉｎｅ  ｃｙｃｌｅ）が適用され、エンジンの廃熱を非常に効果的に回収するように構成される。ランキンサイクルは、作動媒体を循環させる循環経路を含み、ランキンサイクルの循環経路には、エンジンの廃熱（排気ガスの熱及び／又はＥＧＲガスの熱）により作動媒体を加熱及び蒸発させる蒸発器（ボイラー）と、蒸発器から供給された作動媒体を膨張させて回転動力を生成する膨張器（ｅｘｐａｎｄｅｒ）と、膨張器から排出された作動媒体を凝縮させる凝縮器と、循環経路上で作動媒体を循環させるポンプと、を有する。
【０００５】
一方、従来の廃熱回収システムは、ランキンサイクルの膨張器がギアー電動又はベルト電動等のような機械的電動器具を介してエンジンの出力軸に直接的に連結され、よって、膨張器の回収動力がエンジンに補助動力を供給するように構成される（例えば特許文献１を参照）。
このように、膨張器がエンジンの出力軸に直接連結される場合、エンジンの減速又は制動時に膨張器の回収動力が損失されるという欠点があった。
【０００６】
また、膨張器の回収動力を十分回収することができず、膨張器のＲＰＭ〈回転数〉をエンジンのＲＰＭ変化に応じて適宜制御することができない場合は、騷音及び振動が発生するという欠点があった。
特に、膨張器のＲＰＭがエンジンのＲＰＭより遅い場合は、膨張器の回収動力がエンジンの回転を補助せず、むしろエンジンが膨張器を回転させることでエンジンの燃費を低下させることがあるという致命的な問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３４４６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記のような従来の技術の多様な欠点を克服するためになされたものであって、廃熱回収システムにより回収された動力を、エンジンの出力軸に損失なしに伝達することができる廃熱回収システム用回収動力伝達装置を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記のような目的を達成するための本発明の一側面は、廃熱回収システムの回収動力伝達装置であって、廃熱回収システムの膨張器により生成された回収動力を油圧エネルギーに変換する油圧ポンプと、油圧ポンプにより変換された油圧エネルギーを回転エネルギーに変換して車両のエンジン側へ伝達する油圧モーターと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
前記油圧モーターは、油圧ラインを介して油圧ポンプに連結され、油圧ラインは、油圧ポンプの排出ポートと油圧モーターの入口ポートとを連結する油圧供給ラインと、油圧モーターの排出ポートと油圧ポンプの入口ポートとを連結する油圧回収ラインと、からなることを特徴とする。
前記油圧供給ラインに分岐ラインを媒介に連結されたアキュムレーター（ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ）をさらに含むことを特徴とする。
【００１１】
前記油圧供給ラインには、油圧ポンプから供給される流体を油圧モーター及びアキュムレーターのうち少なくとも何れか一方向に向かうように制御する流れ制御手段をさらに含むことを特徴とする。
前記流れ制御手段は、油圧供給ラインと分岐ラインの連結部分に設けられた方向制御弁（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｖａｌｖｅ）を含むことを特徴とする。
【００１２】
前記方向制御弁は、油圧ポンプの排出ポートに連結された入口ポートと、油圧モーターの入口ポートに連結された第１出口ポートと、アキュムレーターに連結される第２出口ポートと、を有することを特徴とする。
【００１３】
前記方向制御弁は、第１出口ポート及び第２出口ポートをともに開放する第１ポジションと、第１出口ポートを閉鎖するとともに第２出口ポートを開放する第２ポジションと、第１出口ポートを開放するとともに第２出口ポートを閉鎖する第２ポジションとを有し、方向制御弁は、一つ以上のアクチュエーターにより第１ポジション、第２ポジション、第３ポジションに切り換わるように構成されることを特徴とする。
【００１４】
前記第１ポジションで入口ポート、第１出口ポート、及び第２出口ポートは互いに連通することを特徴とする。
前記第２ポジションで入口ポートは、第２出口ポートと連通することを特徴とする。
前記第３ポジションで入口ポートは、第１出口ポートと連通することを特徴とする。
【００１５】
前記流れ制御手段は、アキュムレーターから油圧ポンプへ流体が逆流されることを防止するチェック弁をさらに含むことを特徴とする。
前記チェック弁は、方向制御弁と油圧ポンプの間に設けられることを特徴とする。
前記油圧モーターを選択的に無負荷にする無負荷手段をさらに含むことを特徴とする。
無負荷手段は、油圧モーターに隣接するように設けられた圧力リリーフ弁（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｒｅｌｉｅｆ  ｖａｌｖｅ）であることを特徴とする。
【００１６】
前記油圧モーターの入口ポート及び出口ポートの間にはバイパス経路が設けられ、バイパス経路に圧力リリーフ弁が設けられることを特徴とする。
前記油圧供給ラインには圧力センサーが設けられることを特徴とする。
【００１７】
本発明の他の側面は、廃熱回収システムの膨張器に連結された油圧ポンプと、油圧ポンプに対し油圧ラインを介して連結された油圧モーターと、油圧ラインの途中に設けられたアキュムレーターと、油圧ラインとアキュムレーターが連結された部分に設けられた方向制御弁と、を有した廃熱回収システムの回収動力伝達装置の駆動方法であって、車両の情報を測定する測定段階と、測定段階で測定された車両情報を利用して油圧ラインを循環する流体の流れ方向を制御する流体の流れ方向制御段階と、を含み、流体の流れ方向制御段階は、油圧ポンプから流体を油圧モーターへ供給して回転エネルギーを生成する動力補助モードと、油圧ポンプから流体をアキュムレーターへ供給して貯蔵する油圧エネルギー貯蔵モードと、油圧ポンプから流体を油圧ライン上で単純循環させるアイドリングモードと、を有することを特徴とする。
【００１８】
前記方向制御弁は、油圧ポンプの排出ポートに連結された入口ポートと、油圧モーターの入口ポートに連結された第１出口ポートと、アキュムレーターに連結される第２出口ポートと、を有し、補助動力モードは、測定段階で測定された車両情報に基づいてエンジンに補助動力が要求されるものと判断されると、方向制御弁の第１出口ポート及び第２出口ポートを開放することにより流体を油圧モーター及びアキュムレーターへ供給することを特徴とする。
【００１９】
前記方向制御弁は、油圧ポンプの排出ポートに連結された入口ポートと、油圧モーターの入口ポートに連結された第１出口ポートと、アキュムレーターに連結される第２出口ポートと、を有し、油圧エネルギー貯蔵モードは、測定段階で測定された車両情報に基づいて油圧エネルギーの貯蔵が要求されるものと判断されると、方向制御弁の第１出口ポートを閉鎖するとともに方向制御弁の第２出口ポートを開放することにより、アキュムレーターに流体を充填することを特徴とする。
【００２０】
前記方向制御弁は、油圧ポンプの排出ポートに連結された入口ポートと、油圧モーターの入口ポートに連結された第１出口ポートと、アキュムレーターに連結される第２出口ポートと、を有し、アイドリングモードは、測定段階で測定された車両情報を介し、車両の停車状態が設定時間以上に持続されるとともにアキュムレーターの充填量が設定値以上であるものと判断されると、  方向制御弁の第１出口ポートを開放  するとともに方向制御弁の第２出口ポートを  閉鎖し、油圧モーターを無負荷状態に制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、廃熱回収システムにより回収された動力を油圧エネルギーに変換した後にエンジンの出力軸に伝達することにより、その回収動力の伝達時に損失率を最小化することができ、特に回収動力を油圧エネルギーに変換した後に油圧エネルギーの貯蔵が非常に容易なので、回収動力の活用性を大幅に向上させることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る廃熱回収システムの回収動力伝達装置の構成を示した図である。
【図２】本発明による廃熱回収システムの回収動力伝達装置で補助動力モードの作動状態を示した図である。
【図３】本発明による廃熱回収システムの回収動力伝達装置で油圧エネルギー貯蔵モードの作動状態を示した図である。
【図４】本本発明による廃熱回収システムの回収動力伝達装置でアイドリングモードの作動状態を示した図である。
【図５】本発明による廃熱回収システムの回収動力伝達方法を示したフローチャートである。
【図６】本発明による廃熱回収システムの回収動力伝達方法で補助動力モードの作動過程を示したフローチャートである。
【図７】本発明による廃熱回収システムの回収動力伝達方法で油圧エネルギー貯蔵モードの作動過程を示したフローチャートである。
【図８】本発明による廃熱回収システムの回収動力伝達方法でアイドリングモードの作動過程を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。参考までに、本発明の説明に参照する図面に示された構成要素の大きさ、線の太さ等は理解の便宜上、多少誇張して表現されることもあり得る。また、本発明の説明に用いられる用語等は、本発明における機能を考慮して定義したものなので、使用者、運用者の意図、慣例等により異なり得る。よって、この用語に対する定義は、本明細書の全般にわたる内容を基に下すのが適当であろう。
【００２４】
図１に示す通り、廃熱回収システムは、エンジン１０から排出される廃熱を回収して回収動力を生成するランキンサイクル１００を含む。
ランキンサイクル１００は、作動媒体を循環させる循環経路上に設けられた蒸発器（ボイラー）１１０、膨張器（ｅｘｐａｎｄｅｒ）１２０、凝縮器１３０、及びポンプ１４０を含む。蒸発器１１０は、エンジンの廃熱（排気ガスの熱及び／又はＥＧＲガスの熱）により作動媒体を加熱及び蒸発させることで気化された作動媒体を生成し、膨張器１２０は、蒸発器１１０から供給された作動媒体を膨張させることで回収動力を生成し、凝縮器１３０は、膨張器１２０から排出された作動媒体を凝縮させて液状の作動媒体を生成し、ポンプ１４０は、作動媒体を凝縮器１３０から蒸発器１１０へ供給するように構成される。
【００２５】
本発明による廃熱回収システムの回収動力伝達装置は、ランキンサイクル１００の膨張器１２０の回収動力をエンジン１０及び／又はその他のボギー類へ伝達するとき、回収動力の伝達損失を最小化するとともに、回収動力の蓄積ないし制御を介しエンジン１０側に十分な補助動力を印加することができる油圧システムからなる。
【００２６】
図１に示す通り、本発明による廃熱回収システムの回収動力伝達装置は、ランキンサイクル１００の膨張器（ｅｘｐａｎｄｅｒ）１２０に連結された油圧ポンプ２１０と、油圧ポンプ２１０に対し油圧ライン２３０を介して連結された油圧モーター２２０とを含む。
油圧ポンプ２１０は、ギアーボックス１５０又はベルトドライブ（ｂｅｌｔ  ｄｒｉｖｅ）等を媒介に膨張器１２０に連結され、よって、膨張器１２０の回収動力が油圧ポンプ２１０へ伝達されると、油圧ポンプ２１０は膨張器１２０の回収動力である回転動力を油圧エネルギーに変換するように駆動する。
【００２７】
油圧モーター２２０は、油圧ライン２３０を介して油圧ポンプ２１０に連結され、よって、油圧ライン２３０を介して供給される流体を媒介に油圧ポンプ２１０の油圧エネルギーが油圧モーター２２０へ伝達されると、油圧モーター２２０は油圧ポンプ２１０の油圧エネルギーを回転エネルギーに変換し、このように変換された油圧モーター２２０の回転エネルギーはエンジン１０側へ伝達され得る。ここで、油圧モーター２２０の出力軸がエンジン１０のクランク軸にベルトドライブ等を介して直接連結されてもよく、これと異なり、油圧モーター２２０の出力軸がエンジン１０の動力引出装置（ＰＴＯ）又は変速器の動力引出装置（ＰＴ０）等に連結され、エンジン１０のクランク軸に間接的に連結されてもよい。
【００２８】
このように、本発明は、油圧ポンプ２１０及び油圧モーター２２０により、動力損失を最小化しながらエンジン１０側へ廃熱回収システムの回収動力を伝達することができるので、廃熱回収システムの回収動力を走行動力又は走行以外の動力により効果的に活用することができる。
【００２９】
油圧ライン２３０は、油圧ポンプ２１０の排出ポート２１１と油圧モーター２２０の入口ポート２２２とを連結する油圧供給ライン２３１と、油圧モーター２２０の排出ポート２２１と油圧ポンプ２１０の入口ポート２１２とを連結する油圧回収ライン２３２からなる。よって、油圧供給ライン２３１を介して油圧ポンプ２１０から排出される流体が油圧モーター２２０へ供給され、油圧回収ライン２３２を介して油圧モーター２２０から排出される流体が油圧ポンプ２１０に回収され得る。
【００３０】
油圧供給ライン２３１には、分岐ライン２５５を介してアキュムレーター（ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ）２５０が設けられ、アキュムレーター２５０は、油圧供給ライン２３１を介して移送される流体を充填することにより、エンジン１０側のＲＰＭが微細に変化するか、油圧ポンプ２１０の油圧エネルギー変化値に応じて発生する油圧システムの脈動を減衰するとともに、油圧システムの安定性を維持する機能を行うことができる。併せて、アキュムレーター２５０は、油圧供給ライン２３１の流体圧力が低下する場合（要するに、油圧モーター２２０がエンジン１０側へ十分な回転エネルギーを伝達することができない場合）、油圧ポンプ２１０から供給される流体を充填して油圧エネルギーを貯蔵する機能を行うように構成され得る。
【００３１】
一方、油圧供給ライン２３１には、油圧ポンプ２１０から供給される流体の流れ方向を制御する流れ制御手段２４０、２３８が設けられる。
特に、流れ制御手段２４０、２３８は、流体の流れ方向を油圧モーター２２０及びアキュムレーター２３０のうち少なくとも何れか一方向に向かうようにするか、油圧モーター２２０とアキュムレーター２５０との間で流体の流れがなされるように制御することができる。このような制御手段２４０、２３８により、エンジン１０側に補助動力を印加する補助動力モード、油圧エネルギーを貯蔵する油圧エネルギー貯蔵モード、流体を単純循環させるアイドリングモードのうち何れか一つのモードを選択的に具現することができる。
【００３２】
一実施形態によれば、流れ制御手段は、分岐ライン２５５と油圧供給ライン２３１が連結された部分に設けられた方向制御弁（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｖａｌｖｅ）２４０を含む。
方向制御弁２４０は、油圧ポンプ２１０の排出ポート２１１に接続される入口ポート２４５と、油圧モーター２２０の入口ポート２２２に接続される第１出口ポート２４６と、アキュムレーター２５０に接続される第２出口ポート２４７とを有する。
【００３３】
さらに、方向制御弁２４０は、油圧ポンプ２１０から供給される流体の流れを油圧モーター２２０及びアキュムレーター２３０のうち少なくとも何れか一方向に向かうようにするか、油圧モーター２２０とアキュムレーター２３０との間で流体を流通させることができる流路構造を有する。
【００３４】
これをより具体的に説明すると、方向制御弁２４０は、第１出口ポート２４６及び第２出口ポート２４７をともに開放する第１ポジション（図２を参照）２４１と、第１出口ポート２４６を閉鎖するとともに第２出口ポート２４７を開放する第２ポジション（図３を参照）２４２と、第１出口ポート２４６を開放するとともに第２出口ポート２４７を閉鎖する第３ポジション（図４を参照）２４３とを有する。
【００３５】
第１ポジション２４１では、図２に示す通り、第１出口ポート２４６及び第２出口ポート２４７がともに開放されるに伴い、入口ポート２４５、第１出口ポート２４６、第２出口ポート２４７が互いに連通し、よって、油圧ポンプ２１０から供給される流体がアキュムレーター２５０及び油圧モーター２２０側へ移送され得る。また、流体の一部がアキュムレーター２５０に供給され（矢印Ｃ方向を参照）充填されてもよく、アキュムレーター２５０に充填された流体が油圧モーター２２０側へ移送（矢印Ｄ方向を参照）されてもよい（動力補助モード）。
【００３６】
第２ポジション２４２では、図３に示す通り、第１出口ポート２４６を閉鎖するとともに第２出口ポート２４７を開放するに伴って入口ポート２４５が第２出口ポート２４７と連通し、よって、油圧ポンプ２１０から供給される流体がアキュムレーター２５０側に供給され（矢印Ｃ方向を参照）、アキュムレーター２５０は油圧エネルギーを貯蔵することができる（油圧エネルギー貯蔵モード）。
【００３７】
第３ポジション２４３では、図４に示す通り、第１出口ポート２４６を開放するとともに第２出口ポート２４７を閉鎖するに伴って入口ポート２４５が第１出口ポート２４６と連通し、よって、油圧ポンプ２１０から供給される流体が油圧モーター２２０に向けて移送された以後に油圧ポンプ２１０に回収され得る（アイドリングモード）。
さらに、方向制御弁２４０は、ソレノイド、スプリング等で組み合わせられた一つ以上のアクチュエーター２４８ａ、２４８ｂを有し、このようなアクチュエーター２４８ａ、２４８ｂにより第１ポジション２４１、第２ポジション２４２、第３ポジション２４３に切り換わることができる。
【００３８】
また、流れ制御手段は、方向制御弁２４０と油圧ポンプ２１０の排出ポート２１１との間に設けられたチェック弁２３８をさらに含み、チェック弁２３８は、アキュムレーター２５０から油圧ポンプ２１０に流体が逆流されることを防止するように構成される。このようなチェック弁２３８により、アキュムレーター２５０が油圧ポンプ２１０に逆流されることが防止されるに伴い、油圧ポンプ２１０に対する損傷可能性が防止されるとともに、流体の移送を非常に円滑に行うことができる。
【００３９】
このように、本発明は、流れ制御手段２４０、２３８を介して油圧ポンプ２１０から供給される流体の流れ方向を多様に制御することにより、膨張器１２０の回収動力を多様に可変して活用することができる。
特に、膨張器１２０の回収動力がエンジン１０側の動力の補助に十分でない場合は、アキュムレーター２５０を利用して油圧エネルギーを貯蔵した後にエンジン１０側に補助動力を印加することができるので、エンジン１０のＲＰＭ変化に対応して膨張器１２０のＲＰＭを一定比に維持することができる。
【００４０】
油圧供給ライン２３１の一側には圧力センサー２３５が設けられ、特に、圧力センサー２３５は、チェック弁２３８と油圧ポンプ２１０の出口ポート２１１との間に設けられる。このような圧力センサー２３５により、油圧ポンプ２１０と油圧モーター２２０との間の流体の圧力を精密に測定することができる。
【００４１】
また、油圧回収ライン２３２の途中には、流体を冷却させるクーラー２６１、流体内の異物を濾過するフィルター２６２、流体を貯蔵するリザーバ２７０などが設けられ得る。
一方、本発明は、前述した動力補助モード、アイドリングモード、油圧エネルギー貯蔵モード等で油圧モーター２２０を選択的に無負荷にする無負荷手段（ｕｎｌｏａｄｉｎｇ  ｍｅａｎｓ  ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｌｙ  ｕｎｌｏａｄ  ｔｈｅ  ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｍｏｔｏｒ）を含む。
【００４２】
一実施形態によれば、無負荷手段は、油圧モーター２２０に隣接するように設けられた圧力リリーフ弁（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｒｅｌｉｅｆ  ｖａｌｖｅ）２８０からなり得る。
圧力リリーフ弁２８０は、ソレノイド、スプリング等が組み合わせられたアクチュエーター２８５により、アンローディングポジション（ｕｎｌｏａｄｉｎｇ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）及びローディングポジション（ｌｏａｄｉｎｇ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）の間に移動するように構成される。ここで、アンローディングポジションでは圧力リリーフ弁２８０の流路が開放され、ローディングポジションでは圧力リリーフ弁２８０の流路が閉鎖される。
【００４３】
特に、油圧モーター２２０には入口ポート２２２及び出口ポート２２１を連結するバイパス経路２８３が設けられ、このようなバイパス経路２８３に圧力リリーフ弁２８０が設けられる。
このような圧力リリーフ弁２８０は、アクチュエーター２８５によりアンローディングポジション（ｕｎｌｏａｄｉｎｇ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）へ移動し、その流路を開放することで油圧ポンプ２１０から供給される流体をバイパス経路２８３へバイパスさせ、これにより油圧モーター２２０は無負荷状態になる。
【００４４】
それ以外にも、圧力リリーフ弁２８０は、油圧モーター２２０の入口ポート２２２に流入される流体の圧力が設定値より過大な場合、その流路を開放して油圧モーター２２０に対し流体をバイパスさせる安全弁の機能を兼ねることもできる。
制御部３００は、車両のＥＣＵ（電子制御装置）４００に接続され、車両のＥＣＵ  ４００から多様な車両の情報の入力を受けて方向制御弁２４０の作動及び圧力リリーフ弁２８０の作動を制御するように構成される。
【００４５】
車両のＥＣＵ  ４００には、車両の多様なセンサーが測定した車両の情報が格納されている。例えば、ブレーキセンサー４０１により検出された車両の制動有無、加速ペダルセンサー４０２により検出された車両の加速有無、クラッチセンサー（手動車両の場合）４０３又は変速検出センサー（オート車両の場合）により検出されたギアー変速操作有無、車速センサー４０４により測定された車速情報、ＲＰＭセンサー４０５により測定されたエンジン１０のＲＰＭ等が車両のＥＣＵ  ４００に格納されており、車両のＥＣＵ  ４００に格納された車両の情報が制御部３００へ伝達されると、制御部３００はその車両の情報に基づいて方向制御弁２４０の作動及び圧力リリーフ弁２８０の作動を制御する。
【００４６】
また、制御部３００は、膨張器１２０のセンサー１２５、圧力センサー２３５及びアキュムレーター２５０の圧力トランデューサー２５５に接続され、膨張器１２０の各種の情報（膨張器１２０の回転速度、入口温度、出口温度、流量等）、油圧供給ライン２３１の圧力状態、アキュムレーター２５０の充填状態等の入力を受け、方向制御弁２４０の作動及び圧力リリーフ弁２８０の作動を制御するように構成される。
【００４７】
以上のような構成を有する本発明による回収動力伝達装置２００の補助動力モード、油圧エネルギー貯蔵モード、アイドリングモードを、図２から図４を参照して詳細に説明する。
図２は、エンジン１０側に補助動力を供給することができる補助動力モードを示す図である。
例えば、車両が設定された車速で、設定された時間の間に走行する定速走行状態である場合、熱的平衡をなして膨張器１２０は十分な回収動力を生成する。
【００４８】
このような膨張器１２０の回収動力が油圧ポンプ２１０へ伝達されることにより、油圧ポンプ２１０はその回収動力を油圧エネルギーに変換する。このような状態で、アクチュエーター２４８Ａ、２４８Ｂにより方向制御弁２４０を第１ポジション２４１へ切り換えれば、第１出口ポート２４６及び第２出口ポート２４７がともに開放されるに伴って入口ポート２４５、第１出口ポート２４６、第２出口ポート２４７が互いに連通し、よって、油圧ポンプ２１０から供給される流体が油圧モーター２２０及びアキュムレーター２５０側に移送され得る。
【００４９】
一方、油圧モーター２２０の出力軸がエンジン１０側に連結されているので、油圧モーター２２０のＲＰＭとエンジン１０のＲＰＭとは互いに同一であり、油圧供給ライン２３１の圧力が設定圧力を満たす場合は、油圧ポンプ２１０のＲＰＭと油圧モーター２２０のＲＰＭとは一定比を維持することができるので、油圧ポンプ２１０から流体が油圧モーター２２０に供給されると、油圧モーター２２０は油圧エネルギーを回転エネルギーに変換した後にエンジン１０側に十分な補助動力を供給することができ、このようにエンジン１０側に補助動力が供給されるに伴ってエンジン１０の燃費が向上され得る。
【００５０】
さらに、油圧供給ライン２３１の圧力が設定圧力を超過する場合は、流体の一部がアキュムレーター２５０に供給され（矢印Ｃ方向を参照）充填されてもよい。また、エンジン１０のＲＰＭ減少等により油圧供給ライン２３１の圧力が設定圧力より低くなった場合は、アキュムレーター２５０に充填された流体が油圧モーター２２０側へ移送（矢印Ｄ方向を参照）され、油圧モーター２２０の出力を増加させることもできる。
【００５１】
図３は、油圧ポンプ２１０により生成される油圧エネルギーを貯蔵するための油圧エネルギー貯蔵モードを示す図である。
例えば、車両の制動、ギアーの中立状態、ギアーの変速状態、膨張器１２０の回収動力が低いか、膨張器１２０のＲＰＭがエンジン１０のＲＰＭより低い場合は、アクチュエーター２４８ａ、２４８Ｂにより方向制御弁２４０を第２ポジション２４２に切り換え、よって、出口ポート２４６を閉鎖するとともに第２出口ポート２４７を開放するに伴って入口ポート２４５が第２出口ポート２４７と連通し、よって、油圧ポンプ２１０から供給される流体がアキュムレーター２５０側に供給され（矢印Ｃ方向を参照）、アキュムレーター２５０は油圧エネルギーを貯蔵することができる。
【００５２】
このとき、無負荷手段である圧力リリーフ弁２８０の作動により、油圧モーター２２０を通過する流体の圧力が最低圧に維持されて油圧モーター２２０は無負荷状態となり、よって、油圧モーター２２０側に油圧エネルギーが印加されないので、エンジン１０と膨張器１２０の連結を遮断することができ、これを介しエンジン１０の動力が損失されることを防止することができる。
【００５３】
図４は、アキュムレーター２５０の充填量が設定値以上の場合、即ち、アキュムレーター２５０が収容することができる充填量を超過する場合、油圧ポンプ２１０から供給される流体を油圧供給ライン２３１と油圧回収ライン２３２上で単純循環させるアイドリングモードを示す図である。
【００５４】
例えば、車両の制動以後に停車状態が一定時間の間維持されてアキュムレーター２５０に流体が全て充填された場合は、油圧モーター２２０側に無理が加えられ得るので、アクチュエーター２４８ａ、２４８ｂにより方向制御弁２４０を第３ポジション２４３に切り換え、よって、第１出口ポート２４６を開放するとともに第２出口ポート２４７を閉鎖するに伴って入口ポート２４５が第１出口ポート２４６と連通し、よって、油圧ポンプ２１０から供給される流体が油圧モーター２２０に向けて移送された以後に油圧ポンプ２１０に回収される単純循環の流れがなされ得る。これを介し、油圧エネルギーの損失が最小化されるとともに油圧システムの安定性を確保することができる。
【００５５】
このとき、無負荷手段である圧力リリーフ弁２８０の作動により、油圧モーター２２０を通過する流体の圧力が最低圧に維持されて油圧モーター２２０は無負荷状態となり、よって、油圧モーター２２０側に油圧エネルギーが印加されないので、エンジン１０と膨張器１２０の連結を遮断することができ、これを介しエンジン１０の動力が損失されることを防止することができる。
【００５６】
さらに、膨張器１２０の回収動力が油圧ポンプ２１０へ全て伝達される必要がないため、余分の回収動力はギアーボックス１５０を介して発電機１６０のような他のボギー類側に伝達され得るので、回収動力の活用性を高めることができる。
【００５７】
図５は、本発明による回収動力伝達方法を示したフローチャートである。
図５に示す通り、車両の制動有無、車両の加速有無、ギアー変速状態、車速情報、膨張器１２０の各種の情報、油圧供給ライン２３１の圧力状態のような多様な車両の情報を測定し（Ｓ１）、その測定された車両の情報を利用して油圧ライン２３０を循環する流体の流れ方向に制御する（Ｓ２）。
【００５８】
方向制御弁２４０の作動により流体の流れ方向が制御されることにより、動力補助モード、油圧エネルギー貯蔵モード、アイドリングモードのうち何れか一つのモードが具現され得る。
【００５９】
図６は、エンジン１０側に補助動力を供給する補助動力モードを示したフローチャートである。
車両の制動有無、車両の加速有無、ギアー変速操作有無、車速情報、膨張器１２０の各種の情報、油圧供給ライン２３１の圧力状態のような多様な車両の情報を測定し（Ｓ１）、制御部３００はエンジン１０側に補助動力が要求される状態なのかを判断する。例えば、車速センサー４０４により車両が設定された車速を設定時間の間維持することを検出した状態で加速ペダルセンサー４０２の作動が感知されると、エンジン１０側に補助動力が要求されるものと判断され得る。
【００６０】
エンジン１０側に補助動力が要求されるものと判断されると、図２に示す通り、制御部３００は方向制御弁２４０を第１ポジション２４１に切り換え、方向制御弁２４０の第１出口ポート２４６及び第２出口ポート２４７を開放する（Ｓ２−１）。
よって、方向制御弁２４０の入口ポート２４５、第１出口ポート２４６、第２出口ポート２４７が互いに連通し、油圧ポンプ２１０から供給される流体は、アキュムレーター２５０及び油圧モーター２２０側に移送され得る。
【００６１】
一方、油圧モーター２２０の出力軸がエンジン１０側に連結されているので、油圧モーター２２０のＲＰＭとエンジン１０のＲＰＭとは互いに同一であり、圧力センサー２３５により検出された油圧供給ライン２３１の圧力が設定圧力を満たす場合は、油圧ポンプ２１０のＲＰＭと油圧モーター２２０のＲＰＭとは一定比を維持することができるので、油圧ポンプ２１０から流体が油圧モーター２２０に供給されると、油圧モーター２２０は油圧エネルギーを回転エネルギーに変換した後にエンジン１０側に十分な補助動力を供給することができ、このようにエンジン１０側に補助動力が供給されるに伴ってエンジン１０の燃費が向上され得る。
【００６２】
さらに、油圧供給ライン２３１の圧力が設定圧力を超過する場合は、流体の一部がアキュムレーター２５０に供給され（矢印Ｃ方向を参照）充填されてもよい。また、エンジン１０のＲＰＭ減少等により油圧供給ライン２３１の圧力が設定圧力より低くなった場合は、アキュムレーター２５０に充填された流体が油圧モーター２２０側に移送（矢印Ｄ方向を参照）され、油圧モーター２２０の出力を増加させることもできる。
【００６３】
図７は、油圧ポンプ２１０により生成された油圧エネルギーを貯蔵する油圧エネルギー貯蔵モードを示したフローチャートである。
車両の制動有無、車両の加速有無、ギアー変速状態、車速情報、膨張器１２０の各種の情報、油圧供給ライン２３１の圧力状態のような多様な車両の情報を測定し（Ｓ１）、制御部３００は油圧エネルギーの貯蔵が要求される状態なのかを判断する（Ｓ１−２）。例えば、ブレーキセンサー４０１の作動が感知されると車両の制動状態として判断され、油圧エネルギーの貯蔵が要求されるものと判断され得る。
【００６４】
それ以外にも、車速センサー４０４により感知された車速が設定値以下又は減速状態であるか、ＲＰＭセンサー４０５により感知されたエンジン１０のＲＰＭが減少するか、クラッチセンサー４０３又は変速検出センサーによりギアーの変速操作有無等が感知されるか、膨張器１２０のセンサー１２５により検出される膨張器１２０のＲＰＭ、温度情報、流量情報等が設定値以下であれば、油圧エネルギーの貯蔵が要求されるものと判断され得る。
【００６５】
アクチュエーター２４８ａ、２４８ｂにより方向制御弁２４０を第２ポジション２４２に切り換え、第１出口ポート２４６を閉鎖するとともに第２出口ポート２４７を開放する（Ｓ２−２）。
よって、入口ポート２４５が第２出口ポート２４７と連通するに伴い、油圧ポンプ２１０から供給される流体がアキュムレーター２５０側に供給され（矢印Ｃ方向を参照）、アキュムレーター２５０は油圧エネルギーを貯蔵することができる。
【００６６】
このとき、無負荷手段である圧力リリーフ弁２８０の作動により、油圧モーター２２０を通過する流体の圧力が最低圧に維持されて油圧モーター２２０は無負荷状態となり、よって、油圧モーター２２０側に油圧エネルギーが印加されないので、エンジン１０と膨張器１２０の連結を遮断することができ、これを介しエンジン１０の動力が損失されることを防止することができる。
【００６７】
図８は、油圧ポンプ２１０から供給される流体を油圧供給ライン２３１と油圧回収ライン２３２上で単純循環させるアイドリングモードを示す図である。
車両の制動有無、車両の加速有無、ギアー変速状態、車速情報、膨張器１２０の各種の情報、油圧供給ライン２３１の圧力状態、アキュムレーター２５０の充填状態のような多様な車両の情報を測定し（Ｓ１）、制御部３００は、車両の停車状態、即ち、車速センサー４０４により検出された車速が設定値以下であるか減速されることを感知した状態で、アキュムレーター２５０の充填量が設定値以上なのかを判断する（Ｓ１−３）。
【００６８】
車両の停車状態でアキュムレーター２５０の充填量が設定値以上であれば、アクチュエーター２４８ａ、２４８ｂにより方向制御弁２４０を第３ポジション２４３に切り換え、第１出口ポート２４６を開放するとともに第２出口ポート２４７を閉鎖する（Ｓ２−３）。
これに伴い入口ポート２４５が第１出口ポート２４６と連通し、よって、油圧ポンプ２１０から供給される流体が油圧モーター２２０に向けて移送された以後に油圧ポンプ２１０に回収される単純循環の流れがなされ得る。これを介し、油圧エネルギーの損失が最小化されるとともに油圧システムの安定性を確保することができる。
【００６９】
このとき、無負荷手段である圧力リリーフ弁２８０の作動により、油圧モーター２２０を通過する流体の圧力が最低圧に維持されて油圧モーター２２０は無負荷状態となり、よって、油圧モーター２２０側に油圧エネルギーが印加されないので、エンジン１０と膨張器１２０の連結を遮断することができ、これを介しエンジン１０の動力が損失されることを防止することができる。
【００７０】
さらに、膨張器１２０の回収動力が油圧ポンプ２１０へ全て伝達される必要がないため、余分の回収動力はギアーボックス１５０を介し発電機１６０のような他のボギー類側に伝達され得るので、回収動力の活用性を高めることができる。
以上、本発明の具体的な実施形態を説明したが、本発明は本明細書に開示された実施形態及び図面により限定されず、本発明の技術的思想を脱しない範囲以内で当業者により多様に変形され得る。
【符号の説明】
【００７１】
１００      ランキンサイクル
１２０      膨張器
２１０      油圧ポンプ
２２０      油圧モーター
２３０      油圧ライン
２４０      方向制御弁
２５０      アキュムレーター
【図１】
0006635771.tif 000002
【図２】
0006635771.tif 000003
【図３】
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【図４】
0006635771.tif 000005
【図５】
0006635771.tif 000006
【図６】
0006635771.tif 000007
【図７】
0006635771.tif 000008
【図８】
0006635771.tif 000009