(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱機関の排ガスから熱エネルギーを回収して動力を発生するとともに、発生した動力は前記熱機関が発生する動力とともに同軸で取り出される排熱回収手段と、
前記排熱回収機関が発生する動力を前記熱機関に伝達し、かつ、前記熱機関の回転数Ｎｅに対する前記排熱回収手段の回転数Ｎｓの回転数比Ｎｓ／Ｎｅを、前記熱機関及び前記排熱回収手段が搭載される車両に対する急加速の要求があるか否かに基づいて変更可能な回転数比変更手段と、
を含み、前記回転数比変更手段は、前記熱機関と前記排熱回収手段との間に設けられる変速手段であって、前記変速手段の変速比を変更することによって前記回転数比Ｎｓ／Ｎｅを変更することを特徴とする排熱回収装置。
【請求項２】
熱機関の排ガスから熱エネルギーを回収して動力を発生するとともに、発生した動力は前記熱機関が発生する動力とともに同軸で取り出される排熱回収手段と、
前記熱機関の回転数の上昇に対して前記排熱回収手段の回転数の追従が遅れる場合には、前記熱機関の回転数Ｎｅに対する前記排熱回収手段の回転数Ｎｓの回転数比Ｎｓ／Ｎｅを、前記熱機関の回転数の上昇に前記排熱回収手段の回転数が追従できる場合よりも小さくする回転数比変更手段と、
を含み、前記回転数比変更手段は、前記熱機関と前記排熱回収手段との間に設けられる変速手段であって、前記変速手段の変速比を変更することによって前記回転数比Ｎｓ／Ｎｅを変更することを特徴とする排熱回収装置。
【請求項３】
熱機関の排ガスから熱エネルギーを回収して動力を発生するとともに、発生した動力は前記熱機関が発生する動力とともに同軸で取り出される排熱回収手段と、
前記排熱回収機関が発生する動力を前記熱機関に伝達し、かつ、前記熱機関の回転数Ｎｅに対する前記排熱回収手段の回転数Ｎｓの回転数比Ｎｓ／Ｎｅを、前記熱機関及び前記排熱回収手段が搭載される車両に対する急加速の要求があるか否かに基づいて変更可能な回転数比変更手段と、
を含み、前記回転数比変更手段は、前記熱機関の回転数の上昇に対して前記排熱回収手段の回転数の追従が遅れる場合には、前記排熱回収手段が運転可能な最低の回転数となるように、前記回転数比Ｎｓ／Ｎｅを調整することを特徴とする排熱回収装置。
【請求項４】
熱機関の排ガスから熱エネルギーを回収して動力を発生するとともに、発生した動力は前記熱機関が発生する動力とともに同軸で取り出される排熱回収手段と、
前記熱機関の回転数の上昇に対して前記排熱回収手段の回転数の追従が遅れる場合には、前記熱機関の回転数Ｎｅに対する前記排熱回収手段の回転数Ｎｓの回転数比Ｎｓ／Ｎｅを、前記熱機関の回転数の上昇に前記排熱回収手段の回転数が追従できる場合よりも小さくする回転数比変更手段と、
を含み、前記回転数比変更手段は、前記熱機関の回転数の上昇に対して前記排熱回収手段の回転数の追従が遅れる場合には、前記排熱回収手段が運転可能な最低の回転数となるように、前記回転数比Ｎｓ／Ｎｅを調整することを特徴とする排熱回収装置。
【請求項５】
前記熱機関の急加速時が、前記排熱回収手段の回転数の追従が遅れるときであることを特徴とする請求項２又は４に記載の排熱回収装置。
【請求項６】
前記回転数比変更手段は、
前記熱機関と前記排熱回収手段との間に設けられるクラッチであり、前記熱機関の回転数の上昇に対して前記排熱回収手段の回転数の追従が遅れる場合には、前記クラッチを開放することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の排熱回収装置。
【請求項７】
さらに、前記排熱回収手段と前記熱機関との間には、前記排熱回収手段から前記熱機関へ動力を伝達するワンウェイクラッチが設けられることを特徴とする請求項６に記載の排熱回収装置。
【請求項８】
前記熱機関の回転数の上昇に対して前記排熱回収手段の回転数の追従が遅れる場合、
前記回転数比変更手段は、前記排熱回収手段の回転数が、前記熱機関の回転数の上昇に前記排熱回収手段の回転数が追従できる場合よりも低い回転数となるように、前記回転数比Ｎｓ／Ｎｅを設定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の排熱回収装置。
【請求項９】
前記熱機関の回転数の上昇に対して前記排熱回収手段の回転数の追従が遅れる場合、
前記回転数比変更手段は、前記排熱回収手段の回転数が、前記排熱回収手段が最大の動力を出力できる回転数となるように、前記回転数比Ｎｓ／Ｎｅを設定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の排熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱機関の排熱を回収する排熱回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱機関を用いることにより、乗用車やバス、トラック等の車両に搭載される内燃機関の排熱を回収する排熱回収装置がある。このような用途に用いられる排熱回収装置は、例えば、理論熱効率に優れるスターリングエンジンのような外燃機関が用いられる。特許文献１には、内燃機関とスターリングエンジンとの間にクラッチを設ける技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５１８４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、スターリングエンジンのような外燃機関では、排ガスその他の熱源からの入熱は、熱交換器を経て外燃機関の作動流体へ伝熱するため、入熱の変化に対する応答性が悪く、急な入熱の変化に対する出力の追従が遅い。また、排熱回収機関は、熱機関の排ガス等の不十分な熱源を利用するため、排熱回収機関の大きさに対して得られる出力が小さい。その結果、例えば急加速要求によって熱機関の回転数が急激に上昇するような場合、熱機関の回転数の上昇とともに排熱回収手段の回転数を上昇させると、排熱回収手段自体の回転数の上昇に必要な回収動力を得ることができない場合がある。そして、排熱回収手段の動力を熱機関の動力とともに同軸から取り出す構成では、熱機関によって排熱回収手段が駆動されることになり、熱機関の動力が排熱回収手段によって消費されてしまう。その結果、前記熱機関の出力低下を招き、要求された加速が実現できないおそれがある。
【０００５】
特許文献１には、排熱回収手段の動力を熱機関の動力とともに同軸から取り出す構成における前記問題点については言及されておらず、改善の余地がある。そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、排熱回収対象である熱機関の回転数の上昇に対して、排熱回収手段の回転数の追従が遅れる場合に、前記熱機関の出力低下を抑制して加速性能の低下を抑制できる排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】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明に係る排熱回収装置は、熱機関の排ガスから熱エネルギーを回収して動力を発生するとともに、発生した動力は前記熱機関が発生する動力とともに同軸で取り出される排熱回収手段と、前記排熱回収機関が発生する動力を前記熱機関に伝達し、かつ、前記熱機関の回転数Ｎｅに対する前記排熱回収手段の回転数Ｎｓの回転数比Ｎｓ／Ｎｅを、前記熱機関及び前記排熱回収手段が搭載される車両に対する急加速の要求があるか否かに基づいて変更可能な回転数比変更手段と、を含み、前記回転数比変更手段は、前記熱機関と前記排熱回収手段との間に設けられる変速手段であって、前記変速手段の変速比を変更することによって前記回転数比Ｎｓ／Ｎｅを変更することを特徴とする。
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明に係る排熱回収装置は、熱機関の排ガスから熱エネルギーを回収して動力を発生するとともに、発生した動力は前記熱機関が発生する動力とともに同軸で取り出される排熱回収手段と、前記熱機関の回転数の上昇に対して前記排熱回収手段の回転数の追従が遅れる場合には、前記熱機関の回転数Ｎｅに対する前記排熱回収手段の回転数Ｎｓの回転数比Ｎｓ／Ｎｅを、前記熱機関の回転数の上昇に前記排熱回収手段の回転数が追従できる場合よりも小さくする回転数比変更手段と、を含み、前記回転数比変更手段は、前記熱機関と前記排熱回収手段との間に設けられる変速手段であって、前記変速手段の変速比を変更することによって前記回転数比Ｎｓ／Ｎｅを変更することを特徴とする。
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明に係る排熱回収装置は、熱機関の排ガスから熱エネルギーを回収して動力を発生するとともに、発生した動力は前記熱機関が発生する動力とともに同軸で取り出される排熱回収手段と、前記排熱回収機関が発生する動力を前記熱機関に伝達し、かつ、前記熱機関の回転数Ｎｅに対する前記排熱回収手段の回転数Ｎｓの回転数比Ｎｓ／Ｎｅを、前記熱機関及び前記排熱回収手段が搭載される車両に対する急加速の要求があるか否かに基づいて変更可能な回転数比変更手段と、を含み、前記回転数比変更手段は、前記熱機関の回転数の上昇に対して前記排熱回収手段の回転数の追従が遅れる場合には、前記排熱回収手段が運転可能な最低の回転数となるように、前記回転数比Ｎｓ／Ｎｅを調整することを特徴とする。
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明に係る排熱回収装置は、熱機関の排ガスから熱エネルギーを回収して動力を発生するとともに、発生した動力は前記熱機関が発生する動力とともに同軸で取り出される排熱回収手段と、前記熱機関の回転数の上昇に対して前記排熱回収手段の回転数の追従が遅れる場合には、前記熱機関の回転数Ｎｅに対する前記排熱回収手段の回転数Ｎｓの回転数比Ｎｓ／Ｎｅを、前記熱機関の回転数の上昇に前記排熱回収手段の回転数が追従できる場合よりも小さくする回転数比変更手段と、を含み、前記回転数比変更手段は、前記熱機関の回転数の上昇に対して前記排熱回収手段の回転数の追従が遅れる場合には、前記排熱回収手段が運転可能な最低の回転数となるように、前記回転数比Ｎｓ／Ｎｅを調整することを特徴とする。
【００１０】
次の本発明に係る排熱回収装置は、前記熱機関の急加速時が、前記排熱回収手段の回転数の追従が遅れるときであることを特徴とする。
【００１１】
次の本発明に係る排熱回収装置は、前記回転数比変更手段は、前記熱機関と前記排熱回収手段との間に設けられるクラッチであり、前記熱機関の回転数の上昇に対して前記排熱回収手段の回転数の追従が遅れる場合には、前記クラッチを開放することを特徴とする。
【００１２】
次の本発明に係る排熱回収装置は、さらに、前記排熱回収手段と前記熱機関との間には、前記排熱回収手段から前記熱機関へ動力を伝達するワンウェイクラッチが設けられることを特徴とする。
【００１３】
前記熱機関の回転数の上昇に対して前記排熱回収手段の回転数の追従が遅れる場合、  前記回転数比変更手段は、前記排熱回収手段の回転数が、前記熱機関の回転数の上昇に前記排熱回収手段の回転数が追従できる場合よりも低い回転数となるように、前記回転数比Ｎｓ／Ｎｅを設定することを特徴とする。
【００１４】
前記熱機関の回転数の上昇に対して前記排熱回収手段の回転数の追従が遅れる場合、前記回転数比変更手段は、前記排熱回収手段の回転数が、前記排熱回収手段が最大の動力を出力できる回転数となるように、前記回転数比Ｎｓ／Ｎｅを設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
この発明は、排熱回収対象である熱機関の回転数の上昇に対して、排熱回収手段の回転数の追従が遅れる場合に、前記熱機関の出力低下を抑制して加速性能の低下を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。なお、以下の説明では、排熱回収手段としてスターリングエンジンを用い、熱機関である内燃機関の排ガスから熱エネルギーを回収する場合を例とする。なお、排熱回収手段としては、スターリングエンジンの他、ブレイトンサイクルを利用した排熱回収装置等を用いることができる。また、熱機関の種類は問わない。
【００１８】
（実施形態１）
実施形態１は、熱機関である内燃機関と、排熱回収手段であるスターリングエンジンとの間に、排熱回収機関が発生する動力を前記熱機関に伝達し、かつ、内燃機関の回転数に対するスターリングエンジンの回転数の比（回転数比）を変更する回転数比変更手段を設ける。そして、内燃機関の回転数の上昇に対してスターリングエンジンの回転数の追従が遅れる場合には、前記回転数比を、内燃機関の回転数の上昇にスターリングエンジンの回転数が追従できる場合よりも小さくする点に特徴がある。ここで、内燃機関の回転数の上昇にスターリングエンジンの回転数が追従できる場合とは、内燃機関の回転数の上昇にともなってスターリングエンジンの回転数が上昇する場合、スターリングエンジンが内燃機関の動力を消費しない状態をいう。また、内燃機関の回転数の上昇に対してスターリングエンジンの回転数の追従が遅れる場合とは、内燃機関の回転数の上昇にともなってスターリングエンジンの回転数が上昇する場合、スターリングエンジンが内燃機関によって駆動される結果内燃機関の負荷となって、内燃機関の動力を吸収する状態をいう。まず、この実施形態に係る排熱回収手段の構成を説明する。
【００１９】
図１は、この実施形態に係る排熱回収手段であるスターリングエンジンを示す断面図である。図２は、この実施形態に係る排熱回収手段であるスターリングエンジンが備える空気軸受の構成例を示す断面図である。図３は、ピストンの支持に用いる近似直線機構の例を示す説明図である。この実施形態に係る排熱回収手段であるスターリングエンジン１００は、いわゆるα型の直列２気筒スターリングエンジンである。そして、第１シリンダである高温側シリンダ１０１内に収められた第１ピストンである高温側ピストン１０３と、第２シリンダである低温側シリンダ１０２内に収められた第２ピストンである低温側ピストン１０４とが直列に配置されている。
【００２０】
高温側シリンダ１０１と低温側シリンダ１０２とは、基準体である基板１１１に、直接、又は間接的に支持、固定されている。この実施形態に係るスターリングエンジン１００においては、この基板１１１が、スターリングエンジン１００の各構成要素の位置基準となる。このように構成することで、前記各構成要素の相対的な位置精度を確保できる。また、後述するように、この実施形態に係るスターリングエンジン１００は、高温側シリンダ１０１と高温側ピストン１０３との間、及び低温側シリンダ１０２と低温側ピストン１０４との間に気体軸受ＧＢを介在させる。
【００２１】
基準体である基板１１１に、高温側シリンダ１０１と低温側シリンダ１０２とを直接又は間接的に取り付けることにより、ピストンとシリンダとのクリアランスを精度よく保持することができるので、気体軸受ＧＢの機能を十分に発揮させることができる。さらに、スターリングエンジン１００の組み立ても容易になる。
【００２２】
高温側シリンダ１０１と低温側シリンダ１０２との間には、略Ｕ字形状のヒータ（加熱器）１０５と再生器１０６とクーラー１０７とで構成される熱交換器１０８が配置される。このように、ヒータ１０５を略Ｕ字形状にすることによって、内燃機関の排ガス通路内のような比較的狭い空間にも、ヒータ１０５を容易に配置することができる。また、このスターリングエンジン１００のように、高温側シリンダ１０１と低温側シリンダ１０２とを直列に配置することにより、内燃機関の排ガス通路のような筒状の空間にもヒータ１０５を比較的容易に配置することができる。
【００２３】
ヒータ１０５の一方の端部は高温側シリンダ１０１側に配置され、他方の端部は再生器１０６側に配置される。再生器１０６は、一方の端部がヒータ１０５側に配置され他方の端部はクーラー１０７側に配置される。クーラー１０７の一方の端部は再生器１０６側に配置され、他方の端部は低温側シリンダ１０２側に配置される。
【００２４】
また、高温側シリンダ１０１、低温側シリンダ１０２及び熱交換器１０８内には作動流体（この実施形態では空気）が封入されており、ヒータ１０５から供給される熱及びクーラー１０７で排出する熱によってスターリングサイクルを構成し、スターリングエンジン１００を駆動する。ここで、例えば、ヒータ１０５、クーラー１０７は、熱伝導率が高く耐熱性に優れた材料のチューブを複数束ねた構成とすることができる。また、再生器１０６は、多孔質の蓄熱体で構成することができる。なお、ヒータ１０５、クーラー１０７及び再生器１０６の構成は、この例に限られるものではなく、排熱回収対象の熱条件やスターリングエンジン１００の仕様等によって、好適な構成を選択することができる。
【００２５】
高温側ピストン１０３と低温側ピストン１０４とは、高温側シリンダ１０１と低温側シリンダ１０２内に気体軸受ＧＢを介して支持されている。すなわち、ピストンリングを介さないで、ピストンをシリンダ内に支持する構造である。これによって、ピストンとシリンダとの摩擦を低減して、スターリングエンジン１００の熱効率を向上させることができる。また、ピストンとシリンダとの摩擦を低減することにより、例えば、内燃機関の排熱回収のような低熱源、低温度差の運転条件下においても、スターリングエンジン１００を運転して熱エネルギーを回収できる。
【００２６】
気体軸受ＧＢを構成するため、図２に示すように、高温側ピストン１０３と高温側シリンダ１０１とのクリアランスｔｃは、高温側ピストン１０３等の全周にわたって数十μｍとする。なお、低温側ピストン１０４及び低温側シリンダ１０２も同様の構成である。高温側シリンダ１０１と高温側ピストン１０３と低温側シリンダ１０２と低温側ピストン１０４とは、例えば、加工の容易な金属材料を用いて構成することができる。
【００２７】
高温側ピストン１０３、低温側ピストン１０４の往復運動は、コンロッド１０９によって出力軸であるクランク軸１１０に伝達され、ここで回転運動に変換される。なお、コンロッド１０９は、図３に示す近似直線機構（例えばグラスホッパ機構）１１３によって支持してもよい。このようにすれば、高温側ピストン１０３及び低温側ピストン１０４を略直線状に往復運動させることができる。このように、コンロッド１０９を近似直線機構１１３によって支持すれば、高温側ピストン１０３のサイドフォースＰ（ピストンの径方向に向かう力）がほとんど０になるので、負荷能力の小さい気体軸受ＧＢによって十分にピストンを支持することができる。
【００２８】
図１に示すように、スターリングエンジン１００を構成する高温側シリンダ１０１、高温側ピストン１０３、コンロッド１０９、クランク軸１１０等の各構成要素は、筺体１００Ｃに格納される。ここで、スターリングエンジン１００の筺体１００Ｃは、クランクケース１１４Ａと、シリンダブロック１１４Ｂとを含んで構成されている。筺体１００Ｃ内は、加圧手段１１５により加圧される。これは、高温側及び低温側シリンダ１０１、１０２、及び熱交換器１０８内の作動流体を加圧して、スターリングエンジン１００からより多くの出力を取り出すためである。
【００２９】
また、この実施形態に係るスターリングエンジン１００では、筺体１００Ｃにはシール軸受１１６が取り付けられており、クランク軸１１０がシール軸受１１６により支持される。クランク軸１１０の出力は、オルダムカップリングのようなフレキシブルカップリング１１８を介して筺体１００Ｃの外部へ取り出される。次に、この実施形態に係る排熱回収装置の構成を説明する。
【００３０】
図４は、この実施形態に係る排熱回収装置の構成を示す全体図である。この実施形態に係る排熱回収装置１０は、排熱回収手段と、熱機関の出力軸と排熱回収手段の出力軸との間に設けられる回転数比変更手段とを含んで構成される。この実施形態においては、排熱回収手段として、上述したスターリングエンジン１００を用い、また、熱機関としてはレシプロ式の内燃機関１を用いる。そして、回転数比変更手段としては、クラッチ６を用いる。
【００３１】
ここで、内燃機関１及び排熱回収装置１０は、例えば、乗用車やトラック等の車両に搭載されて、前記車両の動力源となる。そして、内燃機関１は、前記車両の走行中においては主たる動力源として常に動力を発生する。また、スターリングエンジン１００は、排ガスＥｘの温度がある程度の温度にならないと、必要最低限の動力を生み出すことができない。したがって、スターリングエンジン１００は、排ガスＥｘの温度が所定温度を超えたら内燃機関１の排ガスＥｘから回収した熱エネルギーによって動力を発生し、内燃機関１とともに前記車両を駆動する。このように、スターリングエンジン１００は、前記車両の従たる動力源となる。
【００３２】
スターリングエンジン１００が備えるヒータ１０５は、内燃機関１の排気通路２内に配置される。なお、排気通路２内には、スターリングエンジン１００の再生器（図１参照）１０６を配置してもよい。スターリングエンジン１００が備えるヒータ１０５は、排気通路２に設けられる中空のヒータケース３内に設けられる。
【００３３】
この実施形態において、スターリングエンジン１００を用いて回収した排ガスＥｘの熱エネルギーは、スターリングエンジン１００で運動エネルギーに変換される。スターリングエンジン１００の出力軸であるクランク軸１１０には、回転数比変更手段であるクラッチ６が取り付けられており、スターリングエンジン１００の動力はクラッチ６を介して排熱回収手段用変速機５に伝達される。内燃機関１の出力軸１ｓは、内燃機関用変速機４に入力される。そして、内燃機関用変速機４は、内燃機関１の動力と、排熱回収手段用変速機５から出力されるスターリングエンジン１００の動力とを合成して、出力軸９に出力する。ここで、内燃機関１の回転数（以下熱機関回転数）は、内燃機関１の出力軸１ｓの近傍に設けられる熱機関回転数センサ４１によって計測される。
【００３４】
回転数比変更手段であるクラッチ６は、熱機関回転数Ｎｅに対するスターリングエンジン１００の回転数（以下排熱回収手段回転数）Ｎｓの比（以下回転数比）Ｎｓ／Ｎｅを変更できる機能を備える。クラッチ６を係合すると、スターリングエンジン１００のクランク軸１１０と内燃機関１の出力軸１ｓとは、排熱回収手段用変速機５及び内燃機関用変速機４を介して直結される。したがって、熱機関回転数Ｎｅの上昇に排熱回収手段回転数Ｎｓの上昇が追従できるか否かを問わず、排熱回収手段用変速機５及び内燃機関用変速機４の変速比によって定まる一定の回転数比Ｎｓ／Ｎｅでスターリングエンジン１００のクランク軸１１０と内燃機関１の出力軸１ｓとが回転する。
【００３５】
一方、クラッチ６を開放すると、内燃機関１の出力軸１ｓはスターリングエンジン１００のクランク軸１１０と切り離されて回転する。熱機関回転数Ｎｅの上昇に排熱回収手段回転数Ｎｓの上昇が追従できない場合にクラッチ６を開放すると、回転数比Ｎｓ／Ｎｅはクラッチ６を係合している場合よりも小さくなる。このように、クラッチ６を開放することによって、回転数比Ｎｓ／Ｎｅを、クラッチ６を係合する場合よりも小さくすることができる。すなわち、クラッチ６は、回転数比Ｎｓ／Ｎｅを変更できる、回転数比変更手段として機能する。なお、回転数比Ｎｓ／Ｎｅは０（すなわちＮｓ＝０）の場合も含まれる。
【００３６】
上記クラッチ６は、内燃機関用変速機４と排熱回収手段用変速機５とを介して、内燃機関１の出力軸１ｓと、スターリングエンジン１００の出力軸であるクランク軸１１０との間に設けられる。そして、必要に応じて、内燃機関１の出力軸１ｓとスターリングエンジン１００のクランク軸１１０の機械的な接続を断続する。クラッチ６は、この実施形態に係る排熱回収装置の運転制御装置（以下運転制御装置）３０によって制御される。なお、後述するように、この実施形態において、運転制御装置３０は、機関ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０の内部に備えられる。
【００３７】
ここで、後述するように、排熱回収手段用変速機５は、入力軸５ｓに対する出力軸の変速比を変更できるように構成してもよい。スターリングエンジン１００は入熱に対する出力（回転数）の応答性が低いため、その回転数を急激に変化させることは難しい。しかし、前記変速比を変更できるようにして、熱機関回転数Ｎｅの広い範囲で、スターリングエンジン１００の動力と内燃機関１の動力とを合成できる。
【００３８】
図５は、この実施形態の排熱回収装置が備える回転数比変更手段の他の構成例を示す説明図である。この排熱回収装置１０ａが備える回転数比変更手段は、運転制御装置３０によって制御されるクラッチ６と、ワンウェイクラッチ７とを含んで構成される。クラッチ６と、ワンウェイクラッチ７とは、ともにスターリングエンジン１００のクランク軸１１０と、排熱回収手段用変速機５の入力軸５ｓとの間に設けられる。
【００３９】
ワンウェイクラッチ７は、スターリングエンジン１００のクランク軸１１０から排熱回収手段用変速機５の入力軸５ｓに動力を伝達する。このようなワンウェイクラッチ７を設けることによって、クラッチ６を開放したとき、かつ排熱回収手段用変速機５の入力軸５ｓからスターリングエンジン１００のクランク軸１１０へ動力が伝達される条件が成立したときに、両者の間における動力の伝達が切断される。これによって、クラッチ６の係合、開放制御の不正確さ、及び振動等の影響によって回転数比変更手段の動作が不安定となることを補うことができる。
【００４０】
なお、スターリングエンジン１００のクランク軸１１０から排熱回収手段用変速機５の入力軸５ｓに動力を伝達するワンウェイクラッチ７のみを回転数比変更手段として用いて、両者の間における動力の伝達を断続してもよい。このようにすれば、回転数比変更手段の構成を簡略化することができる。この場合、内燃機関１の動力によってスターリングエンジン１００を起動させることはできないので、スターリングエンジン１００の起動手段を備える必要がある。次に、この実施形態に係る排熱回収装置１０の制御に用いる運転制御装置３０を説明する。
【００４１】
図６は、この実施形態に係る排熱回収装置の運転制御に用いる運転制御装置の構成を示す説明図である。図６に示すように、この実施形態に係る運転制御装置３０は、機関ＥＣＵ５０に組み込まれて構成されている。機関ＥＣＵ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）５０ｐと、記憶部５０ｍと、入力及び出力ポート５５、５６と、入力及び出力インターフェイス５７、５８とから構成される。
【００４２】
なお、機関ＥＣＵ５０とは別個に、この実施形態に係る運転制御装置３０を用意し、これを機関ＥＣＵ５０に接続してもよい。そして、この実施形態に係る排熱回収装置の運転制御を実現するにあたっては、機関ＥＣＵ５０が備える、スターリングエンジン１００等に対する制御機能を、前記運転制御装置３０が利用できるように構成してもよい。
【００４３】
運転制御装置３０は、運転条件判定部３１と、回転数比制御部３２とを含んで構成される。これらが、この実施形態に係る運転制御を実行する部分となる。この実施形態において、運転制御装置３０は、機関ＥＣＵ５０を構成するＣＰＵ５０ｐの一部として構成される。また、ＣＰＵ５０ｐには、内燃機関制御部５３ｈが備えられており、これによって内燃機関１の運転を制御する。
【００４４】
ＣＰＵ５０ｐと、記憶部５０ｍとは、バス５４1〜５４3を介して、入力ポート５５及び出力ポート５６を介して接続される。これにより、運転制御装置３０を構成する運転条件判定部３１と回転数比制御部３２とは、相互に制御データをやり取りしたり、一方に命令を出したりできるように構成される。また、運転制御装置３０は、機関ＥＣＵ５０が有する内燃機関１やスターリングエンジン１００等の運転制御データを取得し、これを利用することができる。また、運転制御装置３０は、この実施形態に係る運転制御を機関ＥＣＵ５０が予め備えている運転制御ルーチンに割り込ませたりすることができる。
【００４５】
入力ポート５５には、入力インターフェイス５７が接続されている。入力インターフェイス５７には、アクセル開度センサ４０、熱機関回転数センサ４１、車速センサ４２その他の、排熱回収装置の運転制御に必要な情報を取得するセンサ類が接続されている。これらのセンサ類から出力される信号は、入力インターフェイス５７内のＡ／Ｄコンバータ５７ａやディジタル入力バッファー５７ｄにより、ＣＰＵ５０ｐが利用できる信号に変換されて入力ポート５５へ送られる。これにより、ＣＰＵ５０ｐは、内燃機関１の運転制御や、排熱回収装置の運転制御に必要な情報を取得することができる。
【００４６】
出力ポート５６には、出力インターフェイス５８が接続されている。出力インターフェイス５８には、運転制御に必要な制御対象（この実施形態ではクラッチ６）が接続されている。出力インターフェイス５８は、制御回路５８1、５８2等を備えており、ＣＰＵ５０ｐで演算され、生成された制御信号に基づき、前記制御対象を動作させる。このような構成により、前記センサ類からの出力信号に基づき、機関ＥＣＵ５０のＣＰＵ５０ｐは、スターリングエンジン１００や内燃機関１を制御することができる。
【００４７】
記憶部５０ｍには、この実施形態に係る運転制御の処理手順を含むコンピュータプログラムや制御マップ、あるいはこの実施形態に係る運転制御に用いる、制御データ制御マップ等が格納されている。ここで、記憶部５０ｍは、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。
【００４８】
上記コンピュータプログラムは、ＣＰＵ５０ｐへすでに記録されているコンピュータプログラムと組み合わせによって、この実施形態に係る運転制御の処理手順を実現できるものであってもよい。また、この運転制御装置３０は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、運転条件判定部３１及び回転数比制御部３２の機能を実現するものであってもよい。次に、この実施形態に係る運転制御を説明する。次の説明では、適宜図１〜図６を参照されたい。なお、この実施形態に係る運転制御は、上記運転制御装置３０によって実現できる。
【００４９】
図７は、この実施形態に係る排熱回収装置の運転制御の手順を示すフローチャートである。この実施形態に係る排熱回収装置の運転制御を実行するにあたって、運転制御装置３０が備える運転条件判定部３１は、内燃機関１及び排熱回収装置１０を搭載する車両に対する加速要求があるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。前記加速要求は、例えば、アクセル開度センサ４０から取得したアクセル４０ｐの開度や開速度等に基づいて判定される。前記車両に対する加速要求がない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、運転制御装置３０は、ＳＴＡＲＴに戻り内燃機関１の運転状態を監視する。
【００５０】
前記車両に対する加速要求がある場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、運転条件判定部３１は、その加速要求が急加速であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。この実施形態では、熱機関回転数Ｎｅの上昇に対してスターリングエンジン１００の排熱回収手段回転数Ｎｓの上昇が遅れるか否かを、急加速の要求があるか否かによって判定する。これによって、熱機関回転数Ｎｅの上昇に対してスターリングエンジン１００の排熱回収手段回転数Ｎｓの上昇が遅れるか否かを比較的容易に判定できる。
【００５１】
急加速の要求があるか否かは、例えば、排ガスＥｘの温度、スターリングエンジン１００のヒータ１０５の温度等からスターリングエンジン１００が発生する動力を予測する。そして、その動力で、スターリングエンジン１００自らの慣性（回転系の慣性）を加速したときの排熱回収装置予測加速度と、アクセル４０ｐの開度や開速度等から演算される内燃機関１に対する内燃機関要求加速度とを比較する。その結果、排熱回収装置予測加速度が内燃機関要求加速度よりも小さい場合には急加速の要求があり、熱機関回転数Ｎｅの上昇に対して、スターリングエンジン１００の排熱回収手段回転数Ｎｓの上昇が遅れると判定する。
【００５２】
加速要求が急加速でないと判定された場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、回転数比制御部３２はクラッチ６を係合する（ステップＳ１０４）。この場合には、前記車両に対して加速要求があったとしても、熱機関回転数Ｎｅの上昇に対して、スターリングエンジン１００の排熱回収手段回転数Ｎｓの上昇に遅れは発生しないか、遅れが発生しても許容範囲である。したがって、クラッチ６を係合して、スターリングエンジン１００が排ガスＥｘの熱エネルギーを回収して発生する動力を、内燃機関１が発生する動力とともに出力軸９から取り出す。
【００５３】
前記車両に対する加速要求が急加速であると判定された場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、回転数比制御部３２はクラッチを開放し（ステップＳ１０３）、スターリングエンジン１００と内燃機関１との機械的な接続を切断する。加速要求が急加速であると判定された場合は、熱機関回転数Ｎｅの上昇が急激であり、熱機関回転数Ｎｅの上昇に対してスターリングエンジン１００の排熱回収手段回転数Ｎｓの上昇に遅れが発生し、その遅れによって内燃機関１がスターリングエンジン１００を駆動する状態となる。すなわち、内燃機関１が発生する動力の一部によってスターリングエンジン１００が駆動され、内燃機関１の負荷となるので、要求された加速性能を得ることができない。また、要求された加速性能を得ようとすると、内燃機関１の燃料消費が悪化する。
【００５４】
したがって、クラッチ６を開放することによってスターリングエンジン１００と内燃機関１とを切り離し、内燃機関１が発生する動力がスターリングエンジン１００に消費されないようにする。これによって、要求された加速性能を得ることができるとともに、内燃機関１の燃料消費の悪化も抑制できる。なお、この実施形態に係る排熱回収装置の運転制御では、熱機関回転数Ｎｅの上昇に対して排熱回収手段回転数Ｎｓの上昇が遅れる場合にクラッチ６を開放すると、熱機関回転数Ｎｅの上昇に排熱回収手段回転数Ｎｓの上昇が追従できる場合と比較して、回転数比Ｎｓ／Ｎｅが小さくなる。
【００５５】
以上、実施形態１では、熱機関と排熱回収手段との間に、排熱回収機関が発生する動力を熱機関に伝達し、かつ、熱機関の回転数に対する排熱回収手段の回転数の比（回転数比）を変更する回転数比変更手段を設ける。そして、熱機関の回転数の上昇に対して排熱回収手段の回転数の追従が遅れる場合には、前記回転数比を、熱機関の回転数の上昇に前記排熱回収手段の回転数が追従できる場合よりも小さくする。
【００５６】
これによって、熱機関の回転数の上昇に対して排熱回収手段の回転数の追従が遅れる場合は、熱機関と排熱回収手段とを切り離すことによって、熱機関の発生する動力が排熱回収手段で消費されることを抑制する。その結果、加速性能の低下を最小限に抑えることができ、そのときの燃料消費の悪化も抑制できる。なお、この実施形態で開示した構成と同様の構成を備えるものは、この実施形態と同様の作用、効果を奏する。また、この実施形態で開示した構成は、以下の実施形態においても適宜適用することができる。
【００５７】
（実施形態２）
実施形態２は、実施形態１とほぼ同様の構成であるが、排熱回収手段であるスターリングエンジンの出力軸と、熱機関である内燃機関の出力軸との間に、内燃機関の回転数に対するスターリングエンジンの回転数比を変更可能な回転数比可変手段を設ける点が異なる。他の構成は実施形態１と同様である。まず、実施形態２に係る排熱回収装置の構成を説明する。
【００５８】
図８は、実施形態２に係る排熱回収装置の構成を示す全体図である。この実施形態に係る排熱回収装置１０ｂは、排熱回収手段と、熱機関の出力軸と排熱回収手段の出力軸との間に設けられる回転数比変更手段とを含んで構成される。この実施形態においては、排熱回収手段として、上述したスターリングエンジン１００を用い、また、熱機関としてはレシプロ式の内燃機関１を用いる。また、回転数比変更手段には、排熱回収手段用変速機５ｂを用いる。
【００５９】
排熱回収手段用変速機５ｂは、その変速比を変更することにより、回転数比Ｎｓ／Ｎｅを変更することができる。排熱回収手段用変速機５ｂには、例えば、ベルト式のＣＶＴ（Continuous Variable Transmission）やトロイダル式のＣＶＴ、あるいは有段の回転数比可変装置を用いることができる。排熱回収手段用変速機５ｂは、この実施形態に係る運転制御装置３０によって回転数比Ｎｓ／Ｎｅが変更される。
【００６０】
スターリングエンジン１００の出力軸であるクランク軸１１０は、カップリング８を介して排熱回収手段用変速機５ｂの入力軸５ｓと接続される。なお、上記実施形態と同様に、クランク軸１１０と入力軸５ｓとの間にクラッチを設けてもよい。スターリングエンジン１００の動力はクラッチ６を介して排熱回収手段用変速機５ｂに伝達される。内燃機関１の出力軸１ｓは、内燃機関用変速機４に入力される。そして、内燃機関用変速機４は、内燃機関１の動力と、排熱回収手段用変速機５ｂから出力されるスターリングエンジン１００の動力とを合成して、出力軸９に出力する。
【００６１】
ここで、熱機関回転数Ｎｅは、内燃機関１の出力軸１ｓの近傍に設けられる熱機関回転数センサ４１によって計測される。次に、この実施形態に係る排熱回収手段の運転制御を説明する。なお、この実施形態に係る排熱回収手段の運転制御は、実施形態１で説明した運転制御装置３０（図６参照）によって実行することができる。
【００６２】
図９は、実施形態２に係る排熱回収装置の運転制御の手順を示すフローチャートである。図１０は、内燃機関の回転数とスターリングエンジンの回転数との時間変化を示す説明図である。内燃機関１及び排熱回収装置１０ｂが搭載される車両に対する急加速の要求があった場合、熱機関回転数Ｎｅは、図１０の実線（１）に示すようにＮｅ0からＮｅ1に変化する。
【００６３】
排熱回収手段用変速機５ｂの変速比（回転数比）が固定されている場合、スターリングエンジン１００の排熱回収手段回転数Ｎｓは、図１０の二点鎖線（２）で示すように、熱機関回転数Ｎｅに対して一定の割合を保ちながら上昇する。排熱回収手段回転数Ｎｓの上昇が熱機関回転数Ｎｅの上昇に追従できる場合には、スターリングエンジン１００が内燃機関１の動力を消費することはない。
【００６４】
しかし、スターリングエンジン１００は入熱に対する出力（回転数）の応答性が低いため、例えば急加速の要求があったような場合（図１０のｔ＝ｔ1）に熱機関回転数Ｎｅが急上昇すると、排熱回収手段回転数Ｎｓの上昇が熱機関回転数Ｎｅの上昇に対して遅れることがある。この場合、スターリングエンジン１００は内燃機関１の動力を消費してしまい、内燃機関１は、要求される加速性能を発揮することができない。
【００６５】
そこで、この実施形態では、排熱回収手段回転数Ｎｓの上昇が熱機関回転数Ｎｅの上昇に対して遅れる場合は、スターリングエンジン１００の回転慣性が減少するようにする。より具体的には、回転数比Ｎｓ／Ｎｅを、排熱回収手段回転数Ｎｓの上昇が熱機関回転数Ｎｅの上昇に対して追従できる場合よりも小さくして、排熱回収手段回転数Ｎｓが、内燃機関回転数Ｎｅの上昇に排熱回収手段回転数Ｎｓの上昇が追従できる場合よりも低い回転数となるようにする。これによって、急加速の要求がある前後において、スターリングエンジン１００の排熱回収手段回転数ＮｓをＮｓ0前後に保つことができる（図１０の（３）で示す点線）。
【００６６】
その結果、図１０の二点鎖線（２）で示す排熱回収手段回転数Ｎｓの変化と比較して、スターリングエンジン１００の回転慣性が減少する。そして、排熱回収手段回転数Ｎｓの上昇が熱機関回転数Ｎｅの上昇に対して遅れる場合であっても、スターリングエンジン１００による内燃機関１の動力の消費を抑制できるので、加速性能の低下を最小限に抑えることができる。
【００６７】
また、図１０の一点鎖線（４）は、スターリングエンジン１００が運転可能な最低の回転数となる排熱回収手段回転数Ｎｓ＝Ｎｓ2で、スターリングエンジン１００を運転するように回転数比Ｎｓ／Ｎｅを制御した例を示している。このようにすると、内燃機関１がスターリングエンジン１００によって駆動されることになるので、スターリングエンジン１００が発生した動力を車両の加速に対して有効に利用することができる。その結果、加速性能を向上させることができる。
【００６８】
この実施形態に係る運転制御を実行するにあたって、運転制御装置３０が備える運転条件判定部３１は、アクセル開度センサ４０からアクセル開度Ａｃｃｐを取得する（ステップＳ２０１）。次に、運転条件判定部３１は、取得したアクセル開度Ａｃｃｐ、熱機関回転数Ｎｅ、内燃機関１が駆動する車両の車速Ｖを用いて、前記アクセル開度Ａｃｃｐのときの要求駆動力Ｆを算出する（ステップＳ２０２）。なお、熱機関回転数Ｎｅは熱機関回転数センサ４１から、車速Ｖは車速センサ４２から取得する。
【００６９】
運転条件判定部３１は、取得したアクセル開度Ａｃｃｐを時間で微分した微分値（アクセル開度微分値）ｄＡｃｃｐ／ｄｔ、及び要求駆動力Ｆを時間で微分した微分値（要求駆動力微分値）ｄＦ／ｄｔを求める。そして、運転条件判定部３１は、アクセル開度微分値ｄＡｃｃｐ／ｄｔとアクセル開度閾値Ａｃｃｐ＿ｓｕｄとを比較し、また要求駆動力微分値ｄＦ／ｄｔと要求駆動力閾値Ｆ＿ｓｕｄとを比較する（ステップＳ２０３）。
【００７０】
ｄＡｃｃｐ／ｄｔ≦Ａｃｃｐ＿ｓｕｄ、かつｄＦ／ｄｔ≦Ｆ＿ｓｕｄである場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、運転条件判定部３１は、内燃機関１及び排熱回収装置１０ｂが搭載される車両に対する急加速の要求はないと判定する。この判定を受けて、運転制御装置３０の回転数比制御部３２は、スターリングエンジン１００が最大の動力を出力して運転されるように回転数比Ｎｓ／Ｎｅを制御する（ステップＳ２０４）。これによって、スターリングエンジン１００の排熱回収効率を向上させることができる。
【００７１】
ｄＡｃｃｐ／ｄｔ＞Ａｃｃｐ＿ｓｕｄ、又はｄＦ／ｄｔ≦Ｆ＿ｓｕｄである場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、運転条件判定部３１は急加速の要求があると判定する。この判定を受けて、運転制御装置３０の回転数比制御部３２は、スターリングエンジン１００の回転慣性が減少するように、回転数比Ｎｓ／Ｎｅを制御する。この実施形態では、スターリングエンジン１００の運転可能な最低の回転数でスターリングエンジン１００が運転されるように、排熱回収手段用変速機５ｂの回転数比が制御される（ステップＳ２０５）。これによって、急加速の要求がある場合において、スターリングエンジン１００によって内燃機関１を駆動することができるので、加速性能を向上させることができる。
【００７２】
以上、この実施形態では、排熱回収手段の出力軸と、排熱回収対象である熱機関の出力軸との間に、熱機関の回転数に対する排熱回収手段の回転数比を変更可能な回転数比可変手段を設ける。そして、急加速の要求があり、かつ熱機関の回転数の上昇に対して排熱回収手段の回転数の追従が遅れる場合には、前記回転数比を、熱機関の回転数の上昇に前記排熱回収手段の回転数が追従できる場合よりも小さくする。また、急加速の要求がない場合には、排熱回収手段が最大の動力を出力して運転されるように前記回転数比が設定される。
【００７３】
これによって、熱機関の回転数の上昇に対して排熱回収手段の回転数の追従が遅れる場合は、熱機関の発生する動力が排熱回収手段で消費されることを最小限に抑制する。その結果、加速性能が低下することを最小限に抑えることができ、そのときの燃料消費の悪化も抑制できる。また、急加速の要求がない場合には、排熱回収手段が最大の動力を出力して運転されるので、排熱の回収効率が向上する。
【００７４】
（変形例）
実施形態２の変形例は、上記実施形態２とほぼ同様の構成であるが、急加速の要求がない時間が予め定めた所定の遅れ時間以上継続している場合に、排熱回収手段が最大の動力を出力して運転されるように回転数比を設定する点が異なる。他の構成は、上記実施形態２と同様である。
【００７５】
図１１は、実施形態２の変形例に係る排熱回収装置の運転制御の手順を示すフローチャートである。図１２、図１３は、要求駆動力の微分値の時間変化、及びその場合におけるスターリングエンジンの回転数の時間変化を併記した説明図である。実施形態２の変形例に係る運転制御を実行するにあたって、運転制御装置３０が備える運転条件判定部３１は、アクセル開度センサ４０からアクセル開度Ａｃｃｐを取得する（ステップＳ３０１）。そして、運転条件判定部３１は、取得したアクセル開度Ａｃｃｐ、熱機関回転数Ｎｅ、車速Ｖを用いてそのときの要求駆動力Ｆを算出する（ステップＳ３０２）。ここで、熱機関回転数Ｎｅは熱機関回転数センサ４１から、車速Ｖは車速センサ４２から取得する。
【００７６】
運転条件判定部３１は、取得したアクセル開度Ａｃｃｐの微分値（アクセル開度微分値）ｄＡｃｃｐ／ｄｔ、要求駆動力Ｆの微分値（要求駆動力微分値）ｄＦ／ｄｔを求める。そして、運転条件判定部３１は、アクセル開度微分値ｄＡｃｃｐ／ｄｔとアクセル開度閾値Ａｃｃｐ＿ｓｕｄと比較するとともに、要求駆動力微分値ｄＦ／ｄｔと要求駆動力閾値Ｆ＿ｓｕｄとを比較する（ステップＳ３０３）。
【００７７】
ｄＡｃｃｐ／ｄｔ≦Ａｃｃｐ＿ｓｕｄ、かつｄＦ／ｄｔ≦Ｆ＿ｓｕｄである場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、運転条件判定部３１は急加速の要求はないと判定され、スターリングエンジン１００が最大の動力を出力して運転されるように排熱回収手段用変速機５ｂの回転数比Ｎｓ／Ｎｅが制御される。その結果、図１２に示すように、スターリングエンジン１００は、排熱回収手段回転数Ｎｓ＝Ｎｓｐで運転される（ｔ＝ｔ1まで、ｔ＝ｔ2〜ｔ3、ｔ4〜ｔ5等）。
【００７８】
しかし、スターリングエンジン１００が最大の動力を出力して運転されるように排熱回収手段用変速機５ｂの回転数比を制御した直後に急加速の要求があった場合には、スターリングエンジン１００の回転慣性が減少するように回転数比Ｎｓ／Ｎｅが制御される。この場合、例えば、図１２に示すように、スターリングエンジン１００は、排熱回収手段回転数Ｎｓ＝Ｎｓｌで運転される（ｔ＝ｔ1〜ｔ2、ｔ3〜ｔ4等）。すると、ｄＦ／ｄｔの変化に応じて回転数比Ｎｓ／Ｎｅが頻繁に変化して、排熱回収手段回転数Ｎｓにハンチング（制御の応答結果が振動すること）が発生するおそれがある。
【００７９】
そこで、この実施形態に係る運転制御では、急加速の要求がない状態が所定時間継続した場合に、スターリングエンジン１００が最大の動力を出力して運転されるように回転数比Ｎｓ／Ｎｅが制御される。これによって、前記ハンチングを抑制することができる。ここで、急加速の要求がない状態が所定時間継続したか否かを判定するために、この変形例では、所定の遅れ時間ｔ＿ｄ（図１３参照）を用いる。なお、前記遅れ時間ｔ＿ｄは、実験や解析によって予め求められる。
【００８０】
ｄＡｃｃｐ／ｄｔ≦Ａｃｃｐ＿ｓｕｄ、かつｄＦ／ｄｔ≦Ｆ＿ｓｕｄである場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、運転条件判定部３１は、急加速要求無時間ｔ＿ｌが所定の遅れ時間ｔ＿ｄ以上継続しているか否かを判定する（ステップＳ３０５）。ここで、急加速要求無時間ｔ＿ｌは、急加速の要求がない状態が継続している時間であり、より具体的には、ｄＡｃｃｐ／ｄｔ≦Ａｃｃｐ＿ｓｕｄ、かつｄＦ／ｄｔ≦Ｆ＿ｓｕｄである状態が継続する時間である。
【００８１】
ｔ＿ｌ≧ｔ＿ｄである場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ、図１３のｔ＝ｔ6以降で示す部分）、運転制御装置３０の回転数比制御部３２は、スターリングエンジン１００が最大の動力を出力して運転されるように回転数比Ｎｓ／Ｎｅを制御する（ステップＳ３０６）。この場合、スターリングエンジン１００は、排熱回収手段回転数Ｎｓ＝Ｎｓｐで運転される。これによって、排熱回収手段回転数Ｎｓのハンチングを抑制できるとともに、スターリングエンジン１００の排熱回収効率を向上させることができる。
【００８２】
ｔ＿ｌ＜ｔ＿ｄである場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ、図１３のｔ＝ｔ3〜ｔ4）、運転条件判定部３１は所定の遅れ時間ｔ＿ｄ内に急加速の要求があった場合であると判定する。この場合、運転制御装置３０の回転数比制御部３２は、スターリングエンジン１００の回転慣性が減少する状態を継続するように、回転数比Ｎｓ／Ｎｅを制御する。具体的には、スターリングエンジン１００の運転可能な最低の回転数Ｎｓｌでスターリングエンジン１００の運転が継続されるように、回転数比Ｎｓ／Ｎｅが制御される（ステップＳ３０４）。これによって、排熱回収手段回転数Ｎｓのハンチングを抑制できるとともに、内燃機関１の発生する動力をスターリングエンジン１００が消費することを抑えることができる。
【００８３】
以上、この実施形態の変形例では、急加速の要求がない時間が予め定めた所定の遅れ時間以上継続している場合に、排熱回収手段が最大の動力を出力して運転されるように回転数比を設定する。これによって、急加速の要求がある場合とない場合との間で回転数比を切り替える際に、排熱回収手段用変速機の回転数比が頻繁に変化して、排熱回収手段回転数にハンチングが発生するおそれを最小限に抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
以上のように、本発明に係る排熱回収装置は、熱機関の排熱回収に有用であり、特に、排熱回収対象である熱機関の出力低下を抑制して加速性能の低下を抑制することに適している。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】この実施形態に係る排熱回収手段であるスターリングエンジンを示す断面図である。
【図２】この実施形態に係る排熱回収手段であるスターリングエンジンが備える空気軸受の構成例を示す断面図である。
【図３】ピストンの支持に用いる近似直線機構の例を示す説明図である。
【図４】この実施形態に係る排熱回収装置の構成を示す全体図である。
【図５】この実施形態の排熱回収装置が備える回転数比変更手段の他の構成例を示す説明図である。
【図６】この実施形態に係る排熱回収装置の運転制御に用いる運転制御装置の構成を示す説明図である。
【図７】この実施形態に係る排熱回収装置の運転制御の手順を示すフローチャートである。
【図８】実施形態２に係る排熱回収装置の構成を示す全体図である。
【図９】実施形態２に係る排熱回収装置の運転制御の手順を示すフローチャートである。
【図１０】内燃機関の回転数とスターリングエンジンの回転数との時間変化を示す説明図である。
【図１１】実施形態２の変形例に係る排熱回収装置の運転制御の手順を示すフローチャートである。
【図１２】要求駆動力の微分値の時間変化、及びその場合におけるスターリングエンジンの回転数の時間変化を併記した説明図である。
【図１３】要求駆動力の微分値の時間変化、及びその場合におけるスターリングエンジンの回転数の時間変化を併記した説明図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  内燃機関
１ｓ  出力軸
２  排気通路
４  内燃機関用変速機
５、５ｂ  排熱回収手段用変速機
５ｓ  入力軸
６  クラッチ
７  ワンウェイクラッチ
９  出力軸
１０、１０ａ、１０ｂ  排熱回収装置
３０  運転制御装置（排熱回収装置の運転制御装置）
３１  運転条件判定部
３２  回転数比制御部
４０  アクセル開度センサ
４１  熱機関回転数センサ
４２  車速センサ
５０  機関ＥＣＵ
１００  スターリングエンジン
１１０  クランク軸
【図１】
0004816143.tif 000002
【図２】
0004816143.tif 000003
【図３】
0004816143.tif 000004
【図４】
0004816143.tif 000005
【図５】
0004816143.tif 000006
【図６】
0004816143.tif 000007
【図７】
0004816143.tif 000008
【図８】
0004816143.tif 000009
【図９】
0004816143.tif 000010
【図１０】
0004816143.tif 000011
【図１１】
0004816143.tif 000012
【図１２】
0004816143.tif 000013
【図１３】
0004816143.tif 000014