(57)【要約】【課題】潤滑油がエンジン各部から得た熱エネルギーを有効利用でき、装置の小型化を図ることが可能な車両用廃熱回収システムを提供する。【解決手段】一つの伝熱隔壁６によって胴部９の内部を、冷却液２が作動媒体３と熱交換を行う主室７と潤滑油４が作動媒体３と熱交換を行う後室８に区分した蒸発器５を用いる。これにより、潤滑油４がエンジン各部から得た熱エネルギーを有効利用し、構成機器数の増加を抑えて装置の小型化を図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が伝熱隔壁によって複数の室に区分された胴部に、該胴部の一端、各室内部、伝熱隔壁、及び胴部の他端を貫通し且つ内部に作動媒体が流通し得る伝熱通路部材を設けた蒸発器と、
リザーブタンクに貯留されている作動媒体を前記蒸発器の伝熱通路部材の主室側端部に送給する作動媒体循環ポンプと、
前記蒸発器の伝熱通路部材の後室側端部から送出される過熱蒸気化した作動媒体の膨張によって回転し且つ発電機を駆動する蒸気タービンと、
該蒸気タービンを回転させた後の作動媒体を凝縮液化させて前記リザーブタンクへ返す凝縮器とを備え、
車両内を循環する冷却液が前記蒸発器の一つの室内部を流通し得るように構成し、
車両内を循環する油が前記蒸発器の他の室内部を流通し得るように構成したことを特徴とする車両用廃熱回収システム。
【請求項２】
蒸発器の胴部は、一つの伝熱隔壁によって一端側の主室と他端側の後室とに区分され、
伝熱通路部材は、胴部の一端、主室内部、伝熱隔壁、後室内部、及び胴部の他端を貫通し、
冷却液が前記蒸発器の主室内部を流通し得るように、冷却液循環経路のエンジン冷却液出口とラジエータとの間に蒸発器の主室を組み込み、
潤滑油が前記蒸発器の後室内部を流通し得るように、潤滑油循環経路のエンジン潤滑油出口とオイルクーラとの間に蒸発器の後室を組み込んだ請求項１に記載の車両用廃熱回収システム。
【請求項３】
蒸発器の胴部は、第１、第２の伝熱隔壁によって一端側の前室と第１、第２の伝熱隔壁間の主室と他端側の後室とに区分され、
伝熱通路部材は、胴部の一端、前室内部、第１の伝熱隔壁、主室内部、第２の伝熱隔壁、及び胴部の他端を貫通し、
トランスミッションオイルが前記蒸発器の前室内部を流通し得るように、トランスミッションオイル循環経路のトランスミッション外部に位置する個所に蒸発器の前室を組み込み、
冷却液が前記蒸発器の主室内部を流通し得るように、冷却液循環経路のエンジン冷却液出口とラジエータとの間に蒸発器の主室を組み込み、
潤滑油が前記蒸発器の後室内部を流通し得るように、潤滑油循環経路のエンジン潤滑油出口とオイルクーラとの間に蒸発器の後室を組み込んだ請求項１に記載の車両用廃熱回収システム。
【請求項４】
油の温度を計測する温度センサと、
該温度センサの検出値に基づいて作動媒体循環ポンプに指令信号を送るコントローラとを備え、
油の温度が予め定めておいた第１の温度に達した際に、作動媒体循環ポンプに定常回転数で運転を行う指令信号を出力し、この後、油の温度が前記第１の温度よりも低い第２の温度を下回った際に、作動媒体循環ポンプに定常運転時よりも低い回転数で運転を行う指令信号を出力し、更に、油の温度が前記第２の温度よりも低い第３の温度を下回った際に、作動媒体循環ポンプに運転をしない指令信号を出力し、この後、油の温度が前記第２の温度を上回った際に、作動媒体循環ポンプに定常回転数で運転を行う指令信号を出力し得るように前記コントローラを構成した、請求項１〜３のいずれかに記載の車両用廃熱回収システム。
【請求項５】
冷却液温度を計測する温度センサと、
該温度センサの検出値に基づいて作動媒体循環ポンプに指令信号を送るコントローラとを備え、
冷却液の温度が予め定めておいた第１の温度に達した際に、作動媒体循環ポンプに定常回転数で運転を行う指令信号を出力し、この後、冷却液の温度が前記第１の温度よりも低い第２の温度を下回った際に、作動媒体循環ポンプに定常運転時よりも低い回転数で運転を行う指令信号を出力し、更に、冷却液の温度が前記第２の温度よりも低い第３の温度を下回った際に、作動媒体循環ポンプに運転をしない指令信号を出力し、この後、冷却液の温度が前記第２の温度を上回った際に、作動媒体循環ポンプに定常回転数で運転を行う指令信号を出力し得るように前記コントローラを構成した、請求項１〜３のいずれかに記載の車両用廃熱回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用廃熱回収システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を搭載した車両の廃熱回収手段には、ランキンサイクルを利用して内燃機関の廃熱を運動エネルギーに変換し、更に、電気エネルギーに変換するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の内燃機関の廃熱利用装置では、エンジンの冷却液回路を循環する冷却液がエンジンの廃熱から回収した熱エネルギーを、冷却液回路とランキンサイクル回路との結合要素となる蒸発器によって、ランキンサイクル回路を循環する作動流体に授けるとともに、作動流体が授かった熱エネルギーを膨張機によって運動エネルギーに変換し、更に、膨張機の運動エネルギーを発電機によって電気エネルギーに変換している。
【０００４】
膨張機から送出される作動流体は、凝縮器において外気との熱交換により凝縮液化され、気液二層状態で受液器に貯留され、液化した作動流体がポンプにより前記蒸発器へ送給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１９６３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の内燃機関の廃熱利用装置をはじめとしたランキンサイクルによる廃熱回収手段では冷却液を熱源としているが、エンジンの潤滑油循環経路を循環する潤滑油がエンジン各部から得た熱エネルギーを有効利用することは行われていない。
【０００７】
そこで、今までの冷却液から熱エネルギーを回収する蒸発器に加えて、潤滑油から熱エネルギーを回収する蒸発器を設けることが考えられるものの、構成機器数が増加して装置が大型化するため、車両に適用しにくくなる、という問題が生じる。
【０００８】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、潤滑油がエンジン各部から得た熱エネルギーを有効利用でき、装置の小型化を図ることが可能な車両用廃熱回収システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の車両用廃熱回収システムは、
内部が伝熱隔壁によって複数の室に区分された胴部に、該胴部の一端、各室内部、伝熱隔壁、及び胴部の他端を貫通し且つ内部に作動媒体が流通し得る伝熱通路部材を設けた蒸発器と、
リザーブタンクに貯留されている作動媒体を前記蒸発器の伝熱通路部材の主室側端部に送給する作動媒体循環ポンプと、
前記蒸発器の伝熱通路部材の後室側端部から送出される過熱蒸気化した作動媒体の膨張によって回転し且つ発電機を駆動する蒸気タービンと、
該蒸気タービンを回転させた後の作動媒体を凝縮液化させて前記リザーブタンクへ返す凝縮器とを備え、
車両内を循環する冷却液が前記蒸発器の一つの室内部を流通し得るように構成し、
車両内を循環する油が前記蒸発器の他の室内部を流通し得るように構成したことを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の車両用廃熱回収システムは、請求項１に記載の車両用廃熱回収システムにおいて、
蒸発器の胴部は、一つの伝熱隔壁によって一端側の主室と他端側の後室とに区分され、
伝熱通路部材は、胴部の一端、主室内部、伝熱隔壁、後室内部、及び胴部の他端を貫通し、
冷却液が前記蒸発器の主室内部を流通し得るように、冷却液循環経路のエンジン冷却液出口とラジエータとの間に蒸発器の主室を組み込み、
潤滑油が前記蒸発器の後室内部を流通し得るように、潤滑油循環経路のエンジン潤滑油出口とオイルクーラとの間に蒸発器の後室を組み込んだものである。
【００１１】
請求項２に記載の車両用廃熱回収システムでは、一つの伝熱隔壁によって胴部の内部を、冷却液が作動媒体と熱交換を行う主室と、潤滑油が作動媒体と熱交換を行う後室に区分した蒸発器を用いているので、潤滑油がエンジン各部から得た熱エネルギーを有効利用することができ、しかも、構成機器数が増加しないため、装置の小型化を図ることが可能になる。
また、潤滑油の温度が充分に昇温されるまでの間、冷却液の熱エネルギーは潤滑油循環経路から蒸発器の後室内部に流入した潤滑油に伝熱隔壁を介して伝達され、この結果、潤滑油の温度が上昇するので、当該潤滑油の粘性に起因したエンジン各部の抵抗を減少させることができる。
【００１２】
請求項３に記載の車両用廃熱回収システムは、請求項１に記載の車両用廃熱回収システムにおいて、
蒸発器の胴部は、第１、第２の伝熱隔壁によって一端側の前室と第１、第２の伝熱隔壁間の主室と他端側の後室とに区分され、
伝熱通路部材は、胴部の一端、前室内部、第１の伝熱隔壁、主室内部、第２の伝熱隔壁、及び胴部の他端を貫通し、
トランスミッションオイルが前記蒸発器の前室内部を流通し得るように、トランスミッションオイル循環経路のトランスミッション外部に位置する個所に蒸発器の前室を組み込み、
冷却液が前記蒸発器の主室内部を流通し得るように、冷却液循環経路のエンジン冷却液出口とラジエータとの間に蒸発器の主室を組み込み、
潤滑油が前記蒸発器の後室内部を流通し得るように、潤滑油循環経路のエンジン潤滑油出口とオイルクーラとの間に蒸発器の後室を組み込んだものである。
【００１３】
請求項３に記載の車両用廃熱回収システムでは、第１、第２の伝熱隔壁によって胴部の内部を、トランスミッションオイルが作動媒体と熱交換を行う前室と、冷却液が作動媒体と熱交換を行う主室と、潤滑油が作動媒体と熱交換を行う後室に区分した蒸発器を用いているので、トランスミッションオイルがトランスミッション各部から得た熱エネルギー、及び潤滑油がエンジン各部から得た熱エネルギーを有効利用することができ、しかも、構成機器数が増加しないため、装置の小型化を図ることが可能になる。
潤滑油の温度が充分に昇温されるまでの間、冷却液の熱エネルギーは潤滑油循環経路から蒸発器の後室内部に流入した潤滑油に第２の伝熱隔壁を介して伝達され、この結果、潤滑油の温度が上昇するので、当該潤滑油の粘性に起因したエンジン各部の抵抗を減少させることができる。
更に、トランスミッションオイルの温度が充分に昇温されるまでの間、冷却液の熱エネルギーはトランスミッションオイル循環経路から蒸発器の前室内部に流入したトランスミッションオイルに第１の伝熱隔壁を介して伝達され、この結果、トランスミッションオイルの温度が上昇するので、当該トランスミッションオイルの粘性に起因したトランスミッション各部の抵抗を減少させることができる。
【００１４】
請求項４に記載の車両用廃熱回収システムは、請求項１〜３のいずれかに記載の車両用廃熱回収装置において、
油の温度を計測する温度センサと、
該温度センサの検出値に基づいて作動媒体循環ポンプに指令信号を送るコントローラとを備え、
油の温度が予め定めておいた第１の温度に達した際に、作動媒体循環ポンプに定常回転数で運転を行う指令信号を出力し、この後、油の温度が前記第１の温度よりも低い第２の温度を下回った際に、作動媒体循環ポンプに定常運転時よりも低い回転数で運転を行う指令信号を出力し、更に、油の温度が前記第２の温度よりも低い第３の温度を下回った際に、作動媒体循環ポンプに運転をしない指令信号を出力し、この後、油の温度が前記第２の温度を上回った際に、作動媒体循環ポンプに定常回転数で運転を行う指令信号を出力し得るように前記コントローラを構成したものである。
【００１５】
請求項４に記載した車両用廃熱回収システムでは、温度センサの検出値に基づき、潤滑油の温度が第１、第２の温度よりも低い第３の温度を下回った場合に、作動媒体循環ポンプを停止させるので、エンジンが過冷却状態にならない。
【００１６】
請求項５に記載の車両用廃熱回収システムは、請求項１〜３のいずれかに記載の車両用廃熱回収システムにおいて、
冷却液温度を計測する温度センサと、
該温度センサの検出値に基づいて作動媒体循環ポンプに指令信号を送るコントローラとを備え、
冷却液の温度が予め定めておいた第１の温度に達した際に、作動媒体循環ポンプに定常回転数で運転を行う指令信号を出力し、この後、冷却液の温度が前記第１の温度よりも低い第２の温度を下回った際に、作動媒体循環ポンプに定常運転時よりも低い回転数で運転を行う指令信号を出力し、更に、冷却液の温度が前記第２の温度よりも低い第３の温度を下回った際に、作動媒体循環ポンプに運転をしない指令信号を出力し、この後、冷却液の温度が前記第２の温度を上回った際に、作動媒体循環ポンプに定常回転数で運転を行う指令信号を出力し得るように前記コントローラを構成したものである。
【００１７】
請求項５に記載した車両用廃熱回収システムでは、温度センサの検出値に基づき、冷却液の温度が第１、第２の温度よりも低い第３の温度を下回った場合に、作動媒体循環ポンプを停止させるので、エンジンが過冷却状態にならない。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の車両用廃熱回収システムによれば、下記のような優れた作用効果を奏し得る。
【００１９】
（１）請求項１に記載の車両用廃熱回収システムでは、伝熱隔壁によって胴部の内部を、冷却液が作動媒体と熱交換を行う室と、油が作動媒体と熱交換を行う室に区分した蒸発器を用いているので、油がエンジン各部から得た熱エネルギーを有効利用することができ、しかも、構成機器数が増加しないため、装置の小型化を図ることが可能になる。
【００２０】
（２）また、油の温度が充分に昇温されるまでの間、冷却液の熱エネルギーは伝熱隔壁を介して潤滑油に伝達され、この結果、油の温度が上昇するので、当該油の粘性に起因したエンジン各部の抵抗を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の車両用廃熱回収システムの第１の例を示す概念図である。
【図２】本発明の車両用廃熱回収システムの第２の例を示す概念図である。
【図３】本発明の車両用廃熱回収システムの第３の例を示す概念図である。
【図４】本発明の車両用廃熱回収システムの第４の例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２３】
図１は本発明の車両用廃熱回収システムの第１の例を示すもので、本発明の特徴部分は、車両用エンジンに併設されるランキンサイクル経路１に、冷却液２がエンジンの廃熱から回収した熱エネルギーを作動媒体３に授け、次いで、潤滑油４がエンジン各部から得た熱エネルギーを前記作動媒体３に授ける、という熱交換を二段階にわたって行う蒸発器５を用いた点にある。
【００２４】
蒸発器５は、内部が一つの伝熱隔壁６によって一端側の主室７と他端側の後室８とに区分された胴部９に、該胴部９の一端、主室７内部、伝熱隔壁６、後室８内部、及び胴部９の他端を貫通し且つ内部に作動媒体３が流通し得る伝熱通路部材１０を設けている。
【００２５】
主室７は、冷却液循環経路のエンジン冷却液出口とラジエータとの間に組み込まれており、１１は、主室７内部に連通するように胴部９に接続した入側の冷却液流路、１２は、主室７内部に連通するように胴部９に接続した出側の冷却液流路である。よって、エンジンの定常運転状態においては、温度が１００℃程度の冷却液２が主室６内部に流入することになる。
【００２６】
後室８は、潤滑油循環経路のエンジン潤滑油出口とオイルクーラとの間に組み込まれており、１３は、後室８内部に連通するように胴部９に接続した入側の潤滑油流路、１４は、後室８内部に連通するように胴部９に接続した出側の潤滑油流路、１５は、潤滑油循環ポンプ出口での潤滑油４の温度を計測する温度センサである（潤滑油４の温度は、オイルパンで計測するようにしてもよい）。よって、エンジンの定常運転状態においては、温度が１１０℃程度の潤滑油４が後室８内部に流入することになる。
【００２７】
ランキンサイクル経路１は、上述した蒸発器５と、過熱蒸気化した作動媒体３の膨張により回転し且つ発電機１６を駆動する蒸気タービン１７と、当該蒸気タービン１７を回転させた後の作動媒体３を外気により冷却して液化させる凝縮器１８と、作動媒体３を貯留するリザーブタンク１９と、モータ２０によって駆動され且つリザーブタンク１９に貯留されている作動媒体３を吸引して吐出する作動媒体循環ポンプ２１とを備えている。
【００２８】
作動媒体循環ポンプ２１の吐出口は、作動媒体流路２２を介して蒸発器５の胴部９一端側の伝熱通路部材１０入口に接続され、当該蒸発器５の他端側の伝熱通路部材１０出口は、作動媒体流路２３を介して蒸気タービン１７の入口に接続され、当該蒸気タービン１７の出口は、作動媒体流路２４を介して凝縮器１８の入口に接続され、当該凝縮器１８の出口は、作動媒体流路２５を介してリザーブタンク１９の入口に接続されている。
【００２９】
作動媒体循環ポンプ２１の吸引口には、リザーブタンク１９に貯留されている液体状の作動媒体３を吸い込むための作動媒体流路２６が接続されている。モータ２０と作動媒体循環ポンプ２１とは、リザーブタンク１９の内部に収容されており、構成機器の外見的な体積の縮小を図っている。また、リザーブタンク１９内外の気密性が確保されていれば、
作動媒体循環ポンプ２１に対する作動媒体流路２２，２６の接続個所の気密性は特に重視しなくてもよい。
【００３０】
更に、図１に示す車両用廃熱回収システムには、前記温度センサ１５の検出値に基づきランキンサイクル経路１の作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０を発動停止させるコントローラ２７が付帯している。ここでは、コントローラ２７を独立した形で表しているが、実際には、車載のエンジン制御ユニットを利用したものである。
【００３１】
コントローラ２７は、エンジン始動後、温度センサ１５の検出値（潤滑油循環ポンプ出口における潤滑油４の温度）が予め定めておいた第１の温度（９５℃）に達した際に、作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０に定常回転数で運転を行う指令信号を出力する機能と、この後、エンジンの運転状態に起因して温度センサ１５の検出値が前記第１の温度よりも低い第２の温度（８５℃）を下回った際に、作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０に定常運転時よりも低い回転数で運転を行う指令信号を出力する機能と、更に、温度センサ１５の検出値が前記第２の温度よりも低い第３の温度（８０℃）を下回った際に、作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０に運転をしない指令信号を出力する機能と、この後、温度センサ１５の検出値が前記第２の温度（８５℃）を上回った際に、作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０に定常回転数で運転を行う指令信号を出力する機能とを具備している。
【００３２】
図１に示す車両用廃熱回収システムでは、長時間駐車していた車両のエンジンを始動した直後は、冷却液循環経路内の冷却液２の温度及び潤滑油循環経路内の潤滑油４の温度は、いずれも外気温度位で第１の温度（９５℃）には程遠いので、コントローラ２７は作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０に運転をしない指令信号を送信する。
【００３３】
通常、冷却液循環経路では、当該経路の組み込んであるサーモスタットの機能により、冷却液２の温度が、例えば８５℃を上回るまでの間は、冷却液２はラジエータを通過しないので、エンジンの廃熱は積極的に放出されず、いわゆる暖気運転が行われることになる。この結果、エンジンの廃熱から熱エネルギーを回収した冷却液２の温度が上昇する。
【００３４】
熱エネルギーを回収した冷却液２は、冷却液循環経路の冷却液流路１１から蒸発器５の主室７内部に流入し、潤滑油４の温度が充分に昇温されるまでの間、前記冷却液２の熱エネルギーは潤滑油循環経路の潤滑油流路１３から蒸発器５の後室８内部に流入した潤滑油４に伝熱隔壁６を介して伝達される。この結果、潤滑油４の温度が上昇し、当該潤滑油４の粘性に起因したエンジン各部の抵抗が減少することになる。
【００３５】
エンジンが全体的に温まり、冷却液２の温度が８５℃を上回ると、サーモスタットの機能により冷却液２がラジエータを通過する状態となって、エンジンは暖気運転から定常運転に移行する。このとき、潤滑油循環経路を循環する潤滑油４は、エンジン各部を冷却して熱エネルギーを得る。
【００３６】
エンジンが定常運転に移行した後、温度センサ１５の検出値（潤滑油循環ポンプ出口における潤滑油４の温度）が予め定めておいた第１の温度（９５℃）に達すると、作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０に対してコントローラ２７から定常回転数で運転を行う指令信号が出力され、作動媒体３が、作動媒体循環ポンプ２１、作動媒体流路２２、蒸発器５の伝熱通路部材１０、作動媒体流路２３、蒸気タービン１７、作動媒体流路２４、凝縮器１８、作動媒体流路２５、リザーブタンク１９の順で循環し始め、温度が１００℃程度の冷却液２が主室６内部に流入するとともに、温度が１１０℃程度の潤滑油４が後室８内部に流入するようになる。
【００３７】
蒸発器５では、主室７内部に流入した冷却液２の熱エネルギーが伝熱通路部材１０内部を流通する液体状の作動媒体３に伝達され、当該作動媒体３が蒸気化する。更に、後室８内部に流入した潤滑油４の熱エネルギーが、伝熱通路部材１０を流通する蒸気化した作動媒体３に伝達され、当該作動媒体３が過熱蒸気化する。
【００３８】
そして、蒸発器５の伝熱通路部材１０から送出される過熱蒸気化した作動媒体３の膨張によって回転する蒸気タービン１７が発電機１６を駆動し、当該蒸気タービン１７を回転させた後の作動媒体３は凝縮器１８で液化され、リザーブタンク１９へと戻る。よって、作動媒体３が授かった熱エネルギーが電気エネルギーに変換されることになる。
【００３９】
この後、エンジンの負荷が小さくなることに起因して、温度センサ１５の検出値が前記第１の温度よりも低い第２の温度（８５℃）を下回った場合には、作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０に対してコントローラ２７から定常運転時よりも低い回転数で運転を行う指令信号が出力され、ランキンサイクル経路１を循環する単位時間あたりの作動媒体３の量が少なくなる。よって、電気エネルギーに変換される熱エネルギーの量は減るが、エンジンが過冷却状態になることが抑制される。
【００４０】
更に、温度センサ１５の検出値が前記第２の温度よりも低い第３の温度（８０℃）を下回った場合には、作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０に対してコントローラ２７から運転をしない指令信号が出力され、ランキンサイクル経路１の作動媒体３の循環が停止する。よって、電気エネルギーに変換される熱エネルギーは無くなるが、エンジン過冷却状態にならない。
【００４１】
この後、エンジンの負荷が大きくなることに起因して、温度センサ１５の検出値が前記第２の温度（８５℃）を上回った場合には、作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０に対してコントローラ２７から定常回転数で運転を行う指令信号が出力され、ランキンサイクル経路１を循環する単位時間あたりの作動媒体３の量が多くなる。よって、電気エネルギーに変換される熱エネルギーの量が増える。
【００４２】
図１に示す車両廃熱回収システムでは、一つの伝熱隔壁６によって胴部９の内部を、冷却液２が作動媒体３と熱交換を行う主室７と、潤滑油４が作動媒体３と熱交換を行う後室８に区分した蒸発器５を用いているので、潤滑油４がエンジン各部から得た熱エネルギーを有効利用することができ、しかも、構成機器数が増加しないため、装置の小型化を図ることが可能になる。
【００４３】
また、潤滑油４の温度が充分に昇温されるまでの間、冷却液２の熱エネルギーは潤滑油循環経路の潤滑油流路１３から蒸発器５の後室８内部に流入した潤滑油４に伝熱隔壁６を介して伝達され、この結果、潤滑油４の温度が上昇するので、当該潤滑油４の粘性に起因したエンジン各部の抵抗を減少させることができる。
【００４４】
これに加えて、温度センサ１５の検出値、すなわち、潤滑油４の温度が第１、第２の温度よりも低い第３の温度を下回った場合に、作動媒体循環ポンプ２１を停止させるので、エンジンが過冷却状態にならない。
【００４５】
図２は本発明の車両用廃熱回収システムの第２の例を示すもので、本発明の特徴部分は、トランスミッション内部と外部の間でトランスミッションオイル２８を循環させるトランスミッションオイル循環経路を備え、車両用エンジンに併設されるランキンサイクル経路２９に、まず、トランスミッションオイル２８がトランスミッション内部で得た熱エネルギーを作動媒体３に授け、冷却液２がエンジンの廃熱から回収した熱エネルギーを前記作動媒体３に授け、次いで、潤滑油４がエンジン各部から得た熱エネルギーを前記作動媒体３に授ける、という熱交換を三段階にわたって行う蒸発器３０を用いた点にあり、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００４６】
蒸発器３０は、内部が第１の伝熱隔壁３１及び第２の伝熱隔壁３２によって一端側の前室３３と両伝熱隔壁３１，３２間の主室３４と他端側の後室３５とに区分された胴部３６に、該胴部３６の一端、前室３３内部、第１の伝熱隔壁３１、主室３４内部、第２の伝熱隔壁３２、後室３５内部、及び胴部３６の他端を貫通し且つ内部に作動媒体３が流通し得る伝熱通路部材１０を設けている。
【００４７】
前室３３は、トランスミッションオイル潤滑経路に組み込まれており、３７は、前室３３内部に連通するように胴部３６に接続した入側のトランスミッションオイル流路、３８は、主室７内部に連通するように胴部３６に接続した出側の冷却液流路である。よって、エンジンの定常運転状態においては、温度が８０℃〜９０℃程度のトランスミッションオイル２８冷却液２が前室３３内部に流入することになる。
【００４８】
主室３４は、冷却液循環経路のエンジン冷却液出口とラジエータとの間に組み込まれており、１１は、主室３４内部に連通するように胴部３６に接続した入側の冷却液流路、１２は、主室３４内部に連通するように胴部３６に接続した出側の冷却液流路である。よって、エンジンの定常運転状態においては、温度が１００℃程度の冷却液２が主室３４内部に流入することになる。
【００４９】
後室３５は、潤滑油循環経路のエンジン潤滑油出口とオイルクーラとの間に組み込まれており、１３は、後室３５内部に連通するように胴部３６に接続した入側の潤滑油流路、１４は、後室３５内部に連通するように胴部３６に接続した出側の潤滑油流路、１５は、潤滑油循環ポンプ出口での潤滑油４の温度を計測する温度センサである（潤滑油４の温度は、オイルパンで計測するようにしてもよい）。よって、エンジンの定常運転状態においては、温度が１１０℃程度の潤滑油４が後室３５内部に流入することになる。
【００５０】
ランキンサイクル経路１は、上述した蒸発器３０、発電機１６を駆動する蒸気タービン１７、凝縮器１８、リザーブタンク１９、及びモータ２０によって駆動される作動媒体循環ポンプ２１を備え、作動媒体循環ポンプ２１の吐出口は、作動媒体流路２２を介して蒸発器３０の胴部３６一端側の伝熱通路部材１０入口に接続され、当該蒸発器３０の他端側の伝熱通路部材１０出口は、作動媒体流路２３を介して蒸気タービン１７の入口に接続されている。また、図２に示す車両用廃熱回収システムにも、前記温度センサ１５の検出値に基づき作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０を発動停止させるコントローラ２７が付帯している。
【００５１】
図２に示す車両用廃熱回収システムでは、冷却液循環経路の組み込んであるサーモスタットの機能により、エンジン始動後の冷却液２の温度が、例えば８５℃を上回るまでの間は、冷却液２はラジエータを通過しないので、エンジンの廃熱は積極的に放出されず、いわゆる暖気運転が行われることになる。この結果、エンジンの廃熱から熱エネルギーを回収した冷却液２の温度が上昇する。
【００５２】
熱エネルギーを回収した冷却液２は、冷却液循環経路の冷却液流路１１から蒸発器３０の主室３４内部に流入し、潤滑油４の温度が充分に昇温されるまでの間、前記冷却液２の熱エネルギーは潤滑油循環経路の潤滑油流路１３から蒸発器３０の後室３５内部に流入した潤滑油４に第２の伝熱隔壁３２を介して伝達される。この結果、潤滑油４の温度が上昇し、当該潤滑油４の粘性に起因したエンジン各部の抵抗が減少することになる。
【００５３】
また、通常、トランスミッションオイル２８自体の温度は、車両がある程度走行しないと上昇しないが、この車両用発熱回収システムにおいては、前記冷却液２の熱エネルギーが、トランスミッションオイル経路のトランスミッションオイル流路３７から蒸発器３０の前室３３内部に流入したトランスミッションオイル２８に第１の伝熱隔壁３１を介して伝達される。この結果、トランスミッションオイル２８の温度が上昇し、当該トランスミッションオイル２８の粘性に起因したトランスミッション各部の抵抗が減少することになる。
【００５４】
エンジンが全体的に温まり、エンジンが定常運転に移行した後、温度センサ１５の検出値（潤滑油循環ポンプ出口における潤滑油４の温度）が予め定めておいた第１の温度（９５℃）に達すると、作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０に対してコントローラ２７から定常回転数で運転を行う指令信号が出力され、作動媒体３が、作動媒体循環ポンプ２１、作動媒体流路２２、蒸発器３０の伝熱通路部材１０、作動媒体流路２３、蒸気タービン１７、作動媒体流路２４、凝縮器１８、作動媒体流路２５、リザーブタンク１９の順で循環し始め、温度が８０℃〜９０℃程度のトランスミッションオイル２８が前室３３内部に流入し、温度が１００℃程度の冷却液２が主室３４内部に流入するとともに、温度が１１０℃程度の潤滑油４が後室３５内部に流入するようになる。
【００５５】
蒸発器３０では、前室３３内部に流入したトランスミッションオイル２８の熱エネルギー、並びに主室３４内部に流入した冷却液２の熱エネルギーが伝熱通路部材１０内部を流入した液体状の作動媒体３に伝達され、当該作動媒体３が蒸気化する。更に、後室３５内部に流入した潤滑油４の熱エネルギーが、伝熱通路部材１０を流通する蒸気化した作動媒体３に伝達され、当該作動媒体３が過熱蒸気化する。
【００５６】
そして、蒸発器３０の伝熱通路部材１０から送出される過熱蒸気化した作動媒体３の膨張によって回転する蒸気タービン１７が発電機１６を駆動し、当該蒸気タービン１７を回転させた後の作動媒体３は凝縮器１８で液化され、リザーブタンク１９へと戻る。よって、作動媒体３が授かった熱エネルギーが電気エネルギーに変換されることになる。
【００５７】
これ以降のコントローラ２７の作動は、図１に示すものと同様なので説明を省く。
【００５８】
図２に示す車両廃熱回収システムでは、第１、第２の伝熱隔壁３１，３２によって胴部３６の内部を、トランスミッションオイル２８が作動媒体３と熱交換を行う前室３３と、冷却液２が作動媒体３と熱交換を行う主室３４と、潤滑油４が作動媒体３と熱交換を行う後室３５に区分した蒸発器３０を用いているので、トランスミッションオイル２８がトランスミッション各部から得た熱エネルギー、及び潤滑油４がエンジン各部から得た熱エネルギーを有効利用することができ、しかも、構成機器数が増加しないため、装置の小型化を図ることが可能になる。
【００５９】
また、潤滑油４の温度が充分に昇温されるまでの間、冷却液２の熱エネルギーは潤滑油循環経路の潤滑油流路１３から蒸発器３０の後室３５内部に流入した潤滑油４に第２の伝熱隔壁３２を介して伝達され、この結果、潤滑油４の温度が上昇するので、当該潤滑油４の粘性に起因したエンジン各部の抵抗を減少させることができる。
【００６０】
更に、トランスミッションオイル２８の温度が充分に昇温されるまでの間、冷却液２の熱エネルギーはトランスミッションオイル循環経路のトランスミッションオイル流路３７から蒸発器３０の前室３３内部に流入したトランスミッションオイル２８に第１の伝熱隔壁３１を介して伝達され、この結果、トランスミッションオイル２８の温度が上昇するので、当該トランスミッションオイル２８の粘性に起因したトランスミッション各部の抵抗を減少させることができる。
【００６１】
これに加えて、温度センサ１５の検出値、すなわち、潤滑油４の温度が第１、第２の温度よりも低い第３の温度を下回った場合に、作動媒体循環ポンプ２１を停止させるので、エンジンが過冷却状態にならない。
【００６２】
図３は本発明の車両用廃熱回収システムの第３の例を示すもので、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００６３】
この車両用廃熱回収システムでは、図１における温度センサ１５及びコントローラ２７に替えて、エンジン冷却液出口での冷却液２の温度を計測する温度センサ３９と、該温度センサ１５の検出値に基づきランキンサイクル経路１の作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０を発動停止させるコントローラ４０とを用いている。ここでは、コントローラ４０を独立した形で表しているが、実際には、車載のエンジン制御ユニットを利用したものである。
【００６４】
コントローラ４０は、エンジン始動後、温度センサ３９の検出値（エンジン冷却液出口における冷却液２の温度）が予め定めておいた第１の温度（９５℃）に達した際に、作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０に定常回転数で運転を行う指令信号を出力する機能と、この後、エンジンの運転状態に起因して温度センサ３９の検出値が前記第１の温度よりも低い第２の温度（８５℃）を下回った際に、作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０に定常運転時よりも低い回転数で運転を行う指令信号を出力する機能と、更に、温度センサ３９の検出値が前記第２の温度よりも低い第３の温度（８０℃）を下回った際に、作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０に運転をしない指令信号を出力する機能と、この後、温度センサ３９の検出値が前記第２の温度（８５℃）を上回った際に、作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０に定常回転数で運転を行う指令信号を出力する機能とを具備している。
【００６５】
図３に示す車両用廃熱回収システムでは、長時間駐車していた車両のエンジンを始動した直後は、冷却液循環経路内の冷却液２の温度及び潤滑油循環経路内の潤滑油４の温度は、いずれも外気温度位で第１の温度（９５℃）には程遠いので、コントローラ４０は作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０に運転をしない指令信号を送信する。
【００６６】
エンジンが全体的に温まり、冷却液２の温度が８５℃を上回ると、サーモスタットの機能により冷却液２がラジエータを通過する状態となって、エンジンは暖気運転から定常運転に移行する。このとき、潤滑油循環経路を循環する潤滑油４は、エンジン各部を冷却して熱エネルギーを得る。
【００６７】
エンジンが定常運転に移行した後、温度センサ３９の検出値（エンジン冷却液出口における冷却液２の温度）が予め定めておいた第１の温度（９５℃）に達すると、作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０に対してコントローラ４０から定常回転数で運転を行う指令信号が出力され、作動媒体３が、作動媒体循環ポンプ２１、作動媒体流路２２、蒸発器５の伝熱通路部材１０、作動媒体流路２３、蒸気タービン１７、作動媒体流路２４、凝縮器１８、作動媒体流路２５、リザーブタンク１９の順で循環し始め、温度が１００℃程度の冷却液２が主室６内部に流入するとともに、温度が１１０℃程度の潤滑油４が後室８内部に流入するようになる。
【００６８】
蒸発器５では、主室７内部に流入した冷却液２の熱エネルギーが伝熱通路部材１０内部を流通する液体状の作動媒体３に伝達され、当該作動媒体３が蒸気化する。更に、後室８内部に流入した潤滑油４の熱エネルギーが、伝熱通路部材１０を流通する蒸気化した作動媒体３に伝達され、当該作動媒体３が過熱蒸気化する。
【００６９】
そして、蒸発器５の伝熱通路部材１０から送出される過熱蒸気化した作動媒体３の膨張によって回転する蒸気タービン１７が発電機１６を駆動し、当該蒸気タービン１７を回転させた後の作動媒体３は凝縮器１８で液化され、リザーブタンク１９へと戻る。よって、作動媒体３が授かった熱エネルギーが電気エネルギーに変換されることになる。
【００７０】
この後、エンジンの負荷が小さくなることに起因して、温度センサ３９の検出値が前記第１の温度よりも低い第２の温度（８５℃）を下回った場合には、作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０に対してコントローラ４０から定常運転時よりも低い回転数で運転を行う指令信号が出力され、ランキンサイクル経路１を循環する単位時間あたりの作動媒体３の量が少なくなる。よって、電気エネルギーに変換される熱エネルギーの量は減るが、エンジンが過冷却状態になることが抑制される。
【００７１】
更に、温度センサ３９の検出値が前記第２の温度よりも低い第３の温度（８０℃）を下回った場合には、作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０に対してコントローラ４０から運転をしない指令信号が出力され、ランキンサイクル経路１の作動媒体３の循環が停止する。よって、電気エネルギーに変換される熱エネルギーは無くなるが、エンジン過冷却状態にならない。
【００７２】
この後、エンジンの負荷が大きくなることに起因して、温度センサ３９の検出値が前記第２の温度（８５℃）を上回った場合には、作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０に対してコントローラ４０から定常回転数で運転を行う指令信号が出力され、ランキンサイクル経路１を循環する単位時間あたりの作動媒体３の量が多くなる。よって、電気エネルギーに変換される熱エネルギーの量が増える。
【００７３】
図３に示す車両廃熱回収システムでは、図１の車両用廃熱回収システムと同じ蒸発器５を用いているので、潤滑油４がエンジン各部から得た熱エネルギーを有効利用することができ、しかも、構成機器数が増加しないため、装置の小型化を図ることが可能になり、潤滑油４の粘性に起因したエンジン各部の抵抗を減少させることができる。
【００７４】
これに加えて、温度センサ３９の検出値、すなわち、冷却液２の温度が第１、第２の温度よりも低い第３の温度を下回った場合に、作動媒体循環ポンプ２１を停止させるので、エンジンが過冷却状態にならない。
【００７５】
図４は本発明の車両用廃熱回収システムの第４の例を示すもので、図２、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００７６】
この車両用廃熱回収システムでは、図２における温度センサ１５及びコントローラ２７に替えて、図３の車両用廃熱回収システムで説明したエンジン冷却液出口での冷却液２の温度を計測する温度センサ３９と、該温度センサ１５の検出値に基づきランキンサイクル経路１の作動媒体循環ポンプ２１を駆動するモータ２０を発動停止させるコントローラ４０とを用いている。
【００７７】
図４に示す車両廃熱回収システムでは、図２の車両用廃熱回収システムと同じ蒸発器３０を用いているので、トランスミッションオイル２８がトランスミッション各部から得た熱エネルギー、及び潤滑油４がエンジン各部から得た熱エネルギーを有効利用することができ、しかも、構成機器数が増加しないため、装置の小型化を図ることが可能になり、トランスミッションオイル２８の粘性に起因したトランスミッション各部の抵抗と、潤滑油４の粘性に起因したエンジン各部の抵抗の双方を減少させることができる。
【００７８】
これに加えて、温度センサ３９の検出値、すなわち、冷却液２の温度が第１、第２の温度よりも低い第３の温度を下回った場合に、作動媒体循環ポンプ２１を停止させるので、エンジンが過冷却状態にならない。
【符号の説明】
【００７９】
２  冷却液
３  作動媒体
４  潤滑油
５  蒸発器
６  伝熱隔壁
７  主室
８  後室
９  胴部
１０  伝熱通路部材
１１，１２  冷却液流路（冷却液循環経路）
１３，１４  潤滑油流路（潤滑油循環経路）
１５  温度センサ
１６  発電機
１７  蒸気タービン
１８  凝縮器
１９  リザーブタンク
２０  モータ
２１  作動媒体循環ポンプ
２２，２３，２４，２５，２６  作動媒体流路
２７  コントローラ
２８  トランスミッションオイル
３０  蒸発器
３１  第１の伝熱隔壁
３２  第２の伝熱隔壁
３３  前室
３４  主室
３５  後室
３６  胴部
３７，３８  トランスミッションオイル流路（トランスミッションオイル循環経路）
３９  温度センサ
４０  コントローラ
【図１】
2012002118.tif 000003
【図２】
2012002118.tif 000004
【図３】
2012002118.tif 000005
【図４】
2012002118.tif 000006