JP2014141935A - 廃熱利用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲガスを効率良く冷却することができるとともに、ＥＧＲガスの圧損を低減することができ、さらには、作動流体の温度が高くなり過ぎてしまうことを防止すること。
【解決手段】第１熱交換器３１及び第２熱交換器３２をＥＧＲ通路６５で並列配置した。また、三方弁８０は、制御部Ｓにより第１熱交換器３１での冷媒によるＥＧＲガスの冷却性能が低下していないと推定されたときには、第１熱交換器３１へのＥＧＲガスの流れを許容して第２熱交換器３２へのＥＧＲガスの流れを遮断する。また、三方弁８０は、制御部Ｓにより第１熱交換器３１での冷媒によるＥＧＲガスの冷却性能が低下したと推定されたときには、第１熱交換器３１へのＥＧＲガスの流れを遮断して第２熱交換器３２へのＥＧＲガスの流れを許容する。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃熱利用装置に関する。

廃熱利用装置は、例えば、作動流体を圧送するポンプと、ポンプにより圧送された作動流体をエンジンから排気されてＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスと熱交換させる第１熱交換器と、第１熱交換器で熱交換された作動流体を膨張させて機械的エネルギーを出力する膨張機と、膨張機で膨張された作動流体を凝縮させる凝縮器とを有する。そして、ポンプ、第１熱交換器、膨張機、及び凝縮器が順次接続されて作動流体が循環する作動流体回路が形成されている。

ところで、高温のＥＧＲガスが吸入空気と混合されてエンジンに再び吸気されると、エンジン内の燃焼温度が上昇して、エンジンから排気される排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）が発生し易くなってしまう。よって、ＥＧＲガスは、第１熱交換器において作動流体と熱交換されることで十分に冷却されるのが望ましい。

ここで、例えば、ポンプや膨張機に異物が噛み込んでポンプや膨張機の駆動が停止して、作動流体が作動流体回路を循環しなくなってしまったり、作動流体を流れる配管が腐食して、配管から作動流体が漏れてしまったりした場合、第１熱交換器での作動流体によるＥＧＲガスの冷却性能が低下してしまう。

そこで、ＥＧＲ通路において、第１熱交換器よりもＥＧＲガスの流通方向の下流側に、ＥＧＲガスとエンジン冷却水との間で熱交換を行う第２熱交換器を設けて、ＥＧＲ通路において、第１熱交換器及び第２熱交換器を直列配置したものが、特許文献１に開示されている。これによれば、第１熱交換器での作動流体によるＥＧＲガスの冷却性能が低下していたとしても、第２熱交換器において、エンジン冷却水によってＥＧＲガスを冷却することができる。

特開２００７−２５５２７８号公報

しかしながら、特許文献１のように、ＥＧＲ通路において、第１熱交換器及び第２熱交換器が直列配置されていると、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスが第１熱交換器及び第２熱交換器を通過する際に、ＥＧＲガスの圧損が増大してしまう。ＥＧＲガスの圧損が増大すると、エンジンに再び吸気されるＥＧＲガスの量が減ってしまい、ＥＧＲガスによってエンジン内の燃焼温度を十分に下げることができず、窒素酸化物（ＮＯｘ）が発生し易くなってしまう。

また、第１熱交換器での作動流体によるＥＧＲガスの冷却性能が低下している場合に、ＥＧＲガスが第１熱交換器を通過すると、第１熱交換器において作動流体がＥＧＲガスと熱交換されて、作動流体の温度が高くなり過ぎてしまい、作動流体が熱分解してしまったり、作動流体に含まれる潤滑油が炭化してしまったりする虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ＥＧＲガスを効率良く冷却することができるとともに、ＥＧＲガスの圧損を低減することができ、さらには、作動流体の温度が高くなり過ぎてしまうことを防止することができる廃熱利用装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、作動流体を圧送するポンプと、前記ポンプにより圧送された前記作動流体を、エンジンから排気されてＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスと熱交換させる第１熱交換器と、前記第１熱交換器で熱交換された前記作動流体を膨張させて機械的エネルギーを出力する膨張機と、前記膨張機で膨張された前記作動流体を凝縮させる凝縮器とを有する廃熱利用装置であって、前記ＥＧＲ通路は、前記第１熱交換器が配置される第１分岐通路と、該第１分岐通路に並列接続されるとともに、エンジン冷却水を前記ＥＧＲガスと熱交換させる第２熱交換器が配置される第２分岐通路と、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器への前記ＥＧＲガスの流れを切り換える切換機構とを有し、該切換機構は、前記第１熱交換器での前記作動流体による前記ＥＧＲガスの冷却性能が低下したか否かを推定する推定手段と、前記推定手段により前記第１熱交換器での前記作動流体による前記ＥＧＲガスの冷却性能が低下していないと推定されたときには、前記第１熱交換器への前記ＥＧＲガスの流れを許容して前記第２熱交換器への前記ＥＧＲガスの流れを遮断し、前記推定手段により前記第１熱交換器での前記作動流体による前記ＥＧＲガスの冷却性能が低下したと推定されたときには、前記第１熱交換器への前記ＥＧＲガスの流れを遮断して前記第２熱交換器への前記ＥＧＲガスの流れを許容する切換手段とを有することを要旨とする。

この発明によれば、第１熱交換器での作動流体によるＥＧＲガスの冷却性能が低下していたとしても、切換手段により第２熱交換器へのＥＧＲガスの流れが許容されるため、第２熱交換器において、エンジン冷却水によってＥＧＲガスを効率良く冷却することができる。また、第１分岐通路に第１熱交換器が配置されるとともに、第２分岐通路に第２熱交換器が配置されている。すなわち、第１熱交換器及び第２熱交換器がＥＧＲ通路で並列配置されているため、第１熱交換器及び第２熱交換器がＥＧＲ通路で直列配置されている場合に比べると、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスの圧損を低減することができる。さらには、推定手段によって、第１熱交換器での作動流体によるＥＧＲガスの冷却性能が低下したと推定されたときに、切換手段により第１熱交換器へのＥＧＲガスの流れを遮断するため、第１熱交換器において作動流体がＥＧＲガスと熱交換されて、作動流体の温度が高くなり過ぎてしまうことを防止することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記切換手段は、前記ＥＧＲ通路において、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器よりも前記ＥＧＲガスの流通方向の下流側に設けられていることを要旨とする。

ＥＧＲ通路において、第１熱交換器及び第２熱交換器よりもＥＧＲガスの流通方向の下流側は、第１熱交換器での作動流体との熱交換、又は第２熱交換器でのエンジン冷却水との熱交換によってＥＧＲガスが冷却されている。このため、ＥＧＲ通路において、第１熱交換器及び第２熱交換器よりもＥＧＲガスの流通方向の上流側に切換手段を設ける場合に比べると、切換手段を容易に設けることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記推定手段は、前記ＥＧＲ通路において、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器よりも前記ＥＧＲガスの流通方向の下流側の前記ＥＧＲガスの温度を検出する温度検出部の検出情報に基づいて、前記第１熱交換器での前記作動流体による前記ＥＧＲガスの冷却性能が低下したか否かを推定することを要旨とする。

この発明によれば、例えば、温度検出部により検出されたＥＧＲガスの温度が所定の温度よりも高い場合に、推定手段は、温度検出部により検出された検出情報に基づいて、第１熱交換器での作動流体によるＥＧＲガスの冷却性能が低下したと推定することができる。ここで、「所定の温度」とは、第１熱交換器での作動流体によるＥＧＲガスの冷却性能が低下しておらず、ＥＧＲガスが第１熱交換器において作動流体によって十分冷却されていると推定できるＥＧＲガスの上限の温度のことを言う。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記切換手段は、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間に配設されるとともに、前記第１分岐通路又は前記第２分岐通路に前記ＥＧＲガスが流れるように、前記ＥＧＲ通路における前記ＥＧＲガスの流れを切り換える三方弁であることを要旨とする。

この発明によれば、例えば、第１分岐通路と第２分岐通路とにそれぞれ開閉弁を設ける場合に比べると、構成を簡素化することができる。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記切換手段は、前記第１分岐通路に配設される第１開閉弁と、前記第２分岐通路に配設される第２開閉弁とから構成されていることを要旨とする。

この発明によれば、第１分岐通路又は第２分岐通路にＥＧＲガスが流れるように、ＥＧＲ通路におけるＥＧＲガスの流れを切り換え易くすることができる。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記第２開閉弁は、前記第１開閉弁が閉弁した後、該第２開閉弁よりも前記ＥＧＲガスの流通方向の上流側の圧力が所定の圧力よりも上昇したときに開弁することを要旨とする。

この発明によれば、第２開閉弁の開閉制御を機械的に行うことができるため、第２開閉弁を電気的な制御で行う場合に比べて、電気的構成及びその制御を簡素化することができる。

この発明によれば、ＥＧＲガスを効率良く冷却することができるとともに、ＥＧＲガスの圧損を低減することができ、さらには、作動流体の温度が高くなり過ぎてしまうことを防止することができる。

第１の実施形態における廃熱利用装置を示す模式図。 第２の実施形態における廃熱利用装置を示す模式図。 別の実施形態における廃熱利用装置を示す模式図。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１にしたがって説明する。なお、廃熱利用装置は車両に搭載されている。

図１に示すように、廃熱利用装置１０は、ポンプ２０、第１熱交換器３１、膨張機４０、及び凝縮器５０が順次接続されて作動流体としての冷媒が循環する冷媒循環回路１１を備えている。そして、冷媒循環回路１１では、冷媒は、ポンプ２０により圧送されて第１熱交換器３１、膨張機４０、及び凝縮器５０の順に流れて冷媒循環回路１１を循環するようになっている。

ポンプ２０の出口と第１熱交換器３１の入口とは第１通路２１を介して接続されている。第１熱交換器３１の出口と膨張機４０の入口とは第２通路２２を介して接続されている。膨張機４０の出口と凝縮器５０の入口とは第３通路２３を介して接続されている。凝縮器５０の出口にはレシーバー５０ａが設けられている。レシーバー５０ａとポンプ２０の入口とは第４通路２４を介して接続されている。レシーバー５０ａは、凝縮器５０で凝縮された冷媒を気液二相に分離するとともに、分離された液体の冷媒のみをポンプ２０側へ流出させる。第１熱交換器３１は、ポンプ２０により圧送された冷媒を、エンジン６１から排気される排気ガスの一部であるＥＧＲガスと熱交換させる。

エンジン６１はディーゼルエンジンであるとともに、エンジン６１には吸気通路６２が接続されている。吸気通路６２には過給機６３のコンプレッサ６３ａが設けられている。また、エンジン６１には排気通路６４が接続されている。排気通路６４には過給機６３のタービン６３ｂが設けられている。過給機６３は、排気流によって作動される公知の可変ノズル式ターボチャージャである。可変ノズル式ターボチャージャは、排気流の作用によりタービン６３ｂに生じる回転トルクを駆動源としてコンプレッサ６３ａを駆動させ、吸入空気を圧送する。

排気通路６４には、エンジン６１から排気される排気ガスの一部であるＥＧＲガスを吸気通路６２に還流させるＥＧＲ通路６５が形成されている。ＥＧＲ通路６５の一端は、排気ガスの流通方向における過給機６３よりも上流側に接続されるとともに、ＥＧＲ通路６５の他端は吸気通路６２に接続されている。

エンジン６１には、エンジン６１を冷却するエンジン冷却水が循環する冷却水循環経路７０が設けられている。冷却水循環経路７０にはラジエータ７１及び第２熱交換器３２が設けられている。第２熱交換器３２は、冷却水循環経路７０を循環するエンジン冷却水をＥＧＲガスと熱交換させる。

ＥＧＲ通路６５は、第１熱交換器３１が配置される第１分岐通路６５１と、第２熱交換器３２が配置される第２分岐通路６５２とに分岐されている。よって、本実施形態では、第１熱交換器３１及び第２熱交換器３２がＥＧＲ通路６５で並列配置されている。

ＥＧＲ通路６５は、第１熱交換器３１及び第２熱交換器３２へのＥＧＲガスの流れを切り換える切換機構Ｋ１を有する。切換機構Ｋ１は、ＥＧＲ通路６５において、第１熱交換器３１及び第２熱交換器３２よりもＥＧＲガスの流通方向の下流側であって、第１熱交換器３１と第２熱交換器３２との間である第１分岐通路６５１と第２分岐通路６５２との合流点に配設される切換手段としての三方弁８０と、三方弁８０が信号接続される制御部Ｓとを有する。三方弁８０は制御部Ｓからの電気的な制御を受ける。三方弁８０は、第１熱交換器３１へのＥＧＲガスの流れを許容して第２熱交換器３２へのＥＧＲガスの流れを遮断する第１切換位置と、第１熱交換器３１へのＥＧＲガスの流れを遮断して第２熱交換器３２へのＥＧＲガスの流れを許容する第２切換位置とに切換可能になっている。

ＥＧＲ通路６５において、第１熱交換器３１及び第２熱交換器３２よりもＥＧＲガスの流通方向の下流側には、ＥＧＲガスの温度を検出する温度検出部としてのＥＧＲガス温度検出センサ９１が設けられている。ＥＧＲガス温度検出センサ９１は制御部Ｓに信号接続されている。そして、ＥＧＲガス温度検出センサ９１により検出された検出情報は制御部Ｓに送られる。

次に、第１の実施形態の作用について説明する。
ポンプ２０が駆動されると、ポンプ２０により冷媒が圧送されて冷媒循環回路１１を冷媒が循環する。また、エンジン６１が駆動されると、エンジン６１から排気される排気ガスの一部であるＥＧＲガスは、ＥＧＲ通路６５を流れる。

このとき、ＥＧＲガス温度検出センサ９１により検出されたＥＧＲガスの温度が所定の温度以下であった場合、制御部Ｓは、第１熱交換器３１へのＥＧＲガスの流れを許容して第２熱交換器３２へのＥＧＲガスの流れを遮断する第１切換位置となるように、三方弁８０を制御する。これにより、ＥＧＲ通路６５を流れるＥＧＲガスは、第１熱交換器３１を通過する際に、第１熱交換器３１を通過する冷媒と熱交換されて冷却される。そして、第１熱交換器３１を通過して冷却されたＥＧＲガスは、吸気通路６２へ還流されるとともに、吸入空気と混合されてエンジン６１に再び吸気される。ここで、「所定の温度」とは、第１熱交換器３１での冷媒によるＥＧＲガスの冷却性能が低下しておらず、ＥＧＲガスが第１熱交換器３１において冷媒によって十分冷却されていると推定できるＥＧＲガスの上限の温度のことを言う。なお、「所定の温度」は、常に一定値ではなく、エンジン６１の作動状態により適宜変更してもよい。

一方、第１熱交換器３１を流れる冷媒は、第１熱交換器３１を通過する際に、第１熱交換器３１を通過するＥＧＲガスと熱交換されて加熱される。そして、第１熱交換器３１を通過して加熱された冷媒は、第２通路２２を介して膨張機４０に吸入される。さらに、冷媒は膨張機４０で膨張し、冷媒の持つ圧力エネルギーが機械的エネルギーとして取り出されて、図示しない発電機による発電やエンジン６１のトルク補助等が行われる。膨張機４０において降温及び降圧した冷媒は、第３通路２３を介して凝縮器５０へ吸入される。凝縮器５０に吸入された冷媒は、凝縮器５０で凝縮されて液冷媒に相変化し、その液冷媒は、第４通路２４を介してポンプ２０に吸入される。

また、ＥＧＲガス温度検出センサ９１により検出されたＥＧＲガスの温度が所定の温度よりも高かったとする。この場合、制御部Ｓは、ＥＧＲガス温度検出センサ９１により検出された検出情報に基づいて、第１熱交換器３１での冷媒によるＥＧＲガスの冷却性能が低下したと推定する。例えば、ポンプ２０や膨張機４０に異物が噛み込んでポンプ２０や膨張機４０の駆動が停止して、冷媒が冷媒循環回路１１を循環しなくなってしまったり、冷媒を流れる配管が腐食して、配管から冷媒が漏れてしまったりして、第１熱交換器３１での冷媒によるＥＧＲガスの冷却性能が低下したと推定される。よって、制御部Ｓは、第１熱交換器３１での冷媒によるＥＧＲガスの冷却性能が低下したか否かを推定する推定手段として機能する。

そして、制御部Ｓは、第１熱交換器３１へのＥＧＲガスの流れを遮断して第２熱交換器３２へのＥＧＲガスの流れを許容する第２切換位置となるように、三方弁８０を制御する。これにより、第１熱交換器３１での冷媒によるＥＧＲガスの冷却性能が低下していたとしても、ＥＧＲ通路６５を流れるＥＧＲガスは、第２熱交換器３２を通過する際に、第２熱交換器３２を通過するエンジン冷却水と熱交換されて冷却される。そして、第２熱交換器３２を通過して冷却されたＥＧＲガスは、吸気通路６２へ還流されるとともに、吸入空気と混合されてエンジン６１に再び吸気される。

また、第１熱交換器３１及び第２熱交換器３２がＥＧＲ通路６５で並列配置されているため、第１熱交換器３１及び第２熱交換器３２がＥＧＲ通路６５で直列配置されている場合に比べると、ＥＧＲ通路６５を流れるＥＧＲガスの圧損が低減されている。

さらに、第１熱交換器３１での冷媒によるＥＧＲガスの冷却性能が低下したときに、第１熱交換器３１へのＥＧＲガスの流れが遮断されているため、第１熱交換器３１において冷媒がＥＧＲガスと熱交換されて、冷媒の温度が高くなり過ぎてしまうことが防止されている。その結果、冷媒の温度が高くなり過ぎてしまい、冷媒が熱分解してしまったり、冷媒に含まれる潤滑油が炭化してしまったりすることが防止されている。

第１の実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）ＥＧＲ通路６５は、第１熱交換器３１が配置される第１分岐通路６５１と、第１分岐通路６５１に並列接続されるとともに、エンジン冷却水をＥＧＲガスと熱交換させる第２熱交換器３２が配置される第２分岐通路６５２と、第１熱交換器３１及び第２熱交換器３２へのＥＧＲガスの流れを切り換える切換機構Ｋ１とを有する。切換機構Ｋ１は、ＥＧＲ通路６５において、第１熱交換器３１及び第２熱交換器３２よりもＥＧＲガスの流通方向の下流側であって、第１熱交換器３１と第２熱交換器３２との間である第１分岐通路６５１と第２分岐通路６５２との合流点に配設される三方弁８０と、三方弁８０が信号接続される制御部Ｓとを有する。三方弁８０は、制御部Ｓにより第１熱交換器３１での冷媒によるＥＧＲガスの冷却性能が低下していないと推定されたときには、第１熱交換器３１へのＥＧＲガスの流れを許容して第２熱交換器３２へのＥＧＲガスの流れを遮断する。また、三方弁８０は、制御部Ｓにより第１熱交換器３１での冷媒によるＥＧＲガスの冷却性能が低下したと推定されたときには、第１熱交換器３１へのＥＧＲガスの流れを遮断して第２熱交換器３２へのＥＧＲガスの流れを許容する。これによれば、第１熱交換器３１での冷媒によるＥＧＲガスの冷却性能が低下していたとしても、三方弁８０により第２熱交換器３２へのＥＧＲガスの流れが許容されるため、第２熱交換器３２において、エンジン冷却水によってＥＧＲガスを効率良く冷却することができる。また、第１熱交換器３１及び第２熱交換器３２がＥＧＲ通路６５で並列配置されているため、第１熱交換器３１及び第２熱交換器３２がＥＧＲ通路６５で直列配置されている場合に比べると、ＥＧＲ通路６５を流れるＥＧＲガスの圧損を低減することができる。さらには、制御部Ｓによって、第１熱交換器３１での冷媒によるＥＧＲガスの冷却性能が低下したと推定されたときに、三方弁８０により第１熱交換器３１へのＥＧＲガスの流れを遮断するため、第１熱交換器３１において冷媒がＥＧＲガスと熱交換されて、冷媒の温度が高くなり過ぎてしまうことを防止することができる。

（２）三方弁８０を、ＥＧＲ通路６５において、第１熱交換器３１及び第２熱交換器３２よりもＥＧＲガスの流通方向の下流側に設けた。ＥＧＲ通路６５において、第１熱交換器３１及び第２熱交換器３２よりもＥＧＲガスの流通方向の下流側は、第１熱交換器３１での冷媒との熱交換、又は第２熱交換器３２でのエンジン冷却水との熱交換によってＥＧＲガスが冷却されている。このため、ＥＧＲ通路６５において、第１熱交換器３１及び第２熱交換器３２よりもＥＧＲガスの流通方向の上流側に三方弁８０を設ける場合に比べると、三方弁８０を容易に設けることができる。さらには、三方弁８０がＥＧＲガスによって高温に晒されてしまうことを抑制することができ、三方弁８０を、耐熱性の高い材料で作る必要が無く、コスト削減に寄与することができる。

（３）ＥＧＲ通路６５において、第１熱交換器３１及び第２熱交換器３２よりもＥＧＲガスの流通方向の下流側に、ＥＧＲガスの温度を検出するＥＧＲガス温度検出センサ９１を設けた。これによれば、例えば、ＥＧＲガス温度検出センサ９１により検出されたＥＧＲガスの温度が所定の温度よりも高い場合に、制御部Ｓは、ＥＧＲガス温度検出センサ９１により検出された検出情報に基づいて、第１熱交換器３１での冷媒によるＥＧＲガスの冷却性能が低下したと推定することができる。

（４）ＥＧＲ通路６５において、第１熱交換器３１と第２熱交換器３２との間である第１分岐通路６５１と第２分岐通路６５２との合流点に三方弁８０を配設した。これによれば、例えば、第１分岐通路６５１と第２分岐通路６５２とにそれぞれ開閉弁を設ける場合に比べると、構成を簡素化することができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明を具体化した第２の実施形態を図２にしたがって説明する。なお、以下に説明する実施形態では、既に説明した第１の実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。

図２に示すように、ＥＧＲ通路６５は、第１熱交換器３１及び第２熱交換器３２へのＥＧＲガスの流れを切り換える切換機構Ｋ２を有する。切換機構Ｋ２は、第１分岐通路６５１における第１熱交換器３１よりもＥＧＲガスの流通方向の上流側に配設される第１開閉弁８１と、第２分岐通路６５２における第２熱交換器３２よりもＥＧＲガスの流通方向の上流側に配設される第２開閉弁８２と、第１開閉弁８１が信号接続される制御部Ｓとを有する。第１開閉弁８１は制御部Ｓからの電気的な制御を受ける。第１開閉弁８１は、第１熱交換器３１へのＥＧＲガスの流れを許容する第１切換位置（開弁状態）と、第１熱交換器３１へのＥＧＲガスの流れを遮断する第２切換位置（閉弁状態）とに切換可能になっている。第２開閉弁８２は、第１開閉弁８１が閉弁した後、第２開閉弁８２よりもＥＧＲガスの流通方向の上流側の圧力が所定の圧力よりも上昇したときに開弁するリリーフ弁である。

次に、第２の実施形態の作用について説明する。
ＥＧＲガス温度検出センサ９１により検出されたＥＧＲガスの温度が所定の温度以下であった場合、制御部Ｓは、第１熱交換器３１へのＥＧＲガスの流れを許容する第１切換位置となるように、第１開閉弁８１を制御する。このとき、ＥＧＲ通路６５における第２開閉弁８２よりもＥＧＲガスの流通方向の上流側の圧力は所定の圧力以下となっており、第２開閉弁８２は閉じられている。これにより、ＥＧＲ通路６５を流れるＥＧＲガスは、第１熱交換器３１を通過する際に、第１熱交換器３１を通過する冷媒と熱交換されて冷却される。そして、第１熱交換器３１を通過して冷却されたＥＧＲガスは、吸気通路６２へ還流されるとともに、吸入空気と混合されてエンジン６１に再び吸気される。

また、ＥＧＲガス温度検出センサ９１により検出されたＥＧＲガスの温度が所定の温度よりも高かったとする。この場合、制御部Ｓは、ＥＧＲガス温度検出センサ９１により検出された検出情報に基づいて、第１熱交換器３１での冷媒によるＥＧＲガスの冷却性能が低下したと推定する。

そして、制御部Ｓは、第１熱交換器３１へのＥＧＲガスの流れを許容する第１切換位置から、第１熱交換器３１へのＥＧＲガスの流れを遮断する第２切換位置となるように、第１開閉弁８１を制御する。すると、ＥＧＲ通路６５における第２開閉弁８２よりもＥＧＲガスの流通方向の上流側の圧力が所定の圧力よりも上昇し、第２開閉弁８２が開弁する。よって、本実施形態では、第１開閉弁８１及び第２開閉弁８２によって切換手段が構成されている。これにより、第１熱交換器３１での冷媒によるＥＧＲガスの冷却性能が低下していたとしても、ＥＧＲ通路６５を流れるＥＧＲガスは、第２熱交換器３２を通過する際に、第２熱交換器３２を通過するエンジン冷却水と熱交換されて冷却される。そして、第２熱交換器３２を通過して冷却されたＥＧＲガスは、吸気通路６２へ還流されるとともに、吸入空気と混合されてエンジン６１に再び吸気される。

さらに、第１熱交換器３１での冷媒によるＥＧＲガスの冷却性能が低下しているときに、第１熱交換器３１へのＥＧＲガスの流れが遮断されているため、第１熱交換器３１において冷媒がＥＧＲガスと熱交換されて、冷媒の温度が高くなり過ぎてしまうことが防止されている。その結果、冷媒の温度が高くなり過ぎてしまい、冷媒が熱分解してしまったり、冷媒に含まれる潤滑油が炭化してしまったりすることが防止されている。

したがって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）と同様の効果に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
（５）第１分岐通路６５１に第１開閉弁８１を配設するとともに、第２分岐通路６５２に第２開閉弁８２を配設した。これによれば、第１分岐通路６５１又は第２分岐通路６５２にＥＧＲガスが流れるように、ＥＧＲ通路６５におけるＥＧＲガスの流れを切り換え易くすることができる。

（６）第２開閉弁８２は、第１開閉弁８１が閉弁した後、第２開閉弁８２よりもＥＧＲガスの流通方向の上流側の圧力が所定の圧力よりも上昇したときに開弁する。これによれば、第２開閉弁８２の開閉制御を機械的に行うことができるため、第２開閉弁８２を電気的な制御で行う場合に比べて、電気的構成及びその制御を簡素化することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図３に示すように、ＥＧＲ通路６５において、第１熱交換器３１及び第２熱交換器３２よりもＥＧＲガスの流通方向の上流側であって、第１熱交換器３１と第２熱交換器３２との間である第１分岐通路６５１と第２分岐通路６５２との分岐点に三方弁８０を配設してもよい。

○ 第２の実施形態において、第２開閉弁８２が、制御部Ｓからの電気的な制御を受けるとともに、第２熱交換器３２へのＥＧＲガスの流れを許容する第１切換位置と、第２熱交換器３２へのＥＧＲガスの流れを遮断する第２切換位置とに切換可能であってもよい。

○ 第２の実施形態において、第１分岐通路６５１における第１熱交換器３１よりもＥＧＲガスの流通方向の下流側に、第１開閉弁８１が配設されていてもよい。また、第２分岐通路６５２における第２熱交換器３２よりもＥＧＲガスの流通方向の下流側に、第２開閉弁８２が配設されていてもよい。

○ 上記各実施形態において、冷媒循環回路１１上に冷媒の流量を検出する冷媒流量検出部を配設してもよい。そして、制御部Ｓは、冷媒流量検出部により検出される検出情報に基づいて、第１熱交換器３１での冷媒によるＥＧＲガスの冷却性能が低下したか否かを推定してもよい。例えば、冷媒流量検出部により検出される冷媒の流量が、所定の流量よりも少なかった場合を考える。この場合、制御部Ｓは、例えば、ポンプ２０や膨張機４０に異物が噛み込んでポンプ２０や膨張機４０の駆動が停止して、冷媒が冷媒循環回路１１を循環しなくなってしまったり、冷媒を流れる配管が腐食して、配管から冷媒が漏れてしまったりして、第１熱交換器３１での冷媒によるＥＧＲガスの冷却性能が低下したと推定することができる。ここで、「所定の流量」とは、ＥＧＲガスが第１熱交換器３１において冷媒によって十分冷却されるために最低限必要とされる冷媒の流量のことを言う。なお、「所定の流量」は、常に一定値ではなく、廃熱利用装置１０の作動状態により適宜変更してもよい。

○ 上記各実施形態において、制御部Ｓは、レシーバー５０ａに貯留される液体の冷媒の貯留量に基づいて、第１熱交換器３１での冷媒によるＥＧＲガスの冷却性能が低下したか否かを推定してもよい。例えば、レシーバー５０ａに貯留される液体の冷媒の貯留量が、所定の貯留量よりも少なかった場合を考える。この場合、制御部Ｓは、例えば、冷媒を流れる配管が腐食して、配管から冷媒が漏れて、第１熱交換器３１での冷媒によるＥＧＲガスの冷却性能が低下したと推定することができる。ここで、「所定の貯留量」とは、ＥＧＲガスが第１熱交換器３１において冷媒によって十分冷却されるために最低限必要とされるレシーバー５０ａでの液体の冷媒の貯留量のことを言う。なお、「所定の貯留量」は、常に一定値ではなく、廃熱利用装置１０の作動状態により適宜変更してもよい。

○ 上記各実施形態において、作動流体は、例えば、水であってもよい。
○ 上記各実施形態において、エンジン６１はガソリンエンジンであってもよい。

１０…廃熱利用装置、２０…ポンプ、３１…第１熱交換器、３２…第２熱交換器、４０…膨張機、５０…凝縮器、６１…エンジン、６５…ＥＧＲ通路、８０…切換部としての三方弁、８１…切換手段を構成する第１開閉弁、８２…切換手段を構成する第２開閉弁、９１…温度検出部としてのＥＧＲガス温度検出センサ、６５１…第１分岐通路、６５２…第２分岐通路、Ｋ１，Ｋ２…切換機構、Ｓ…推定手段として機能する制御部。

Claims (6)

1. 作動流体を圧送するポンプと、
   前記ポンプにより圧送された前記作動流体を、エンジンから排気されてＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガスと熱交換させる第１熱交換器と、
   前記第１熱交換器で熱交換された前記作動流体を膨張させて機械的エネルギーを出力する膨張機と、
   前記膨張機で膨張された前記作動流体を凝縮させる凝縮器とを有する廃熱利用装置であって、
   前記ＥＧＲ通路は、
   前記第１熱交換器が配置される第１分岐通路と、
   該第１分岐通路に並列接続されるとともに、エンジン冷却水を前記ＥＧＲガスと熱交換させる第２熱交換器が配置される第２分岐通路と、
   前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器への前記ＥＧＲガスの流れを切り換える切換機構とを有し、
   該切換機構は、
   前記第１熱交換器での前記作動流体による前記ＥＧＲガスの冷却性能が低下したか否かを推定する推定手段と、
   前記推定手段により前記第１熱交換器での前記作動流体による前記ＥＧＲガスの冷却性能が低下していないと推定されたときには、前記第１熱交換器への前記ＥＧＲガスの流れを許容して前記第２熱交換器への前記ＥＧＲガスの流れを遮断し、前記推定手段により前記第１熱交換器での前記作動流体による前記ＥＧＲガスの冷却性能が低下したと推定されたときには、前記第１熱交換器への前記ＥＧＲガスの流れを遮断して前記第２熱交換器への前記ＥＧＲガスの流れを許容する切換手段とを有することを特徴とする廃熱利用装置。
2. 前記切換手段は、前記ＥＧＲ通路において、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器よりも前記ＥＧＲガスの流通方向の下流側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の廃熱利用装置。
3. 前記推定手段は、前記ＥＧＲ通路において、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器よりも前記ＥＧＲガスの流通方向の下流側の前記ＥＧＲガスの温度を検出する温度検出部の検出情報に基づいて、前記第１熱交換器での前記作動流体による前記ＥＧＲガスの冷却性能が低下したか否かを推定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の廃熱利用装置。
4. 前記切換手段は、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間に配設されるとともに、前記第１分岐通路又は前記第２分岐通路に前記ＥＧＲガスが流れるように、前記ＥＧＲ通路における前記ＥＧＲガスの流れを切り換える三方弁であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の廃熱利用装置。
5. 前記切換手段は、前記第１分岐通路に配設される第１開閉弁と、前記第２分岐通路に配設される第２開閉弁とから構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の廃熱利用装置。
6. 前記第２開閉弁は、前記第１開閉弁が閉弁した後、該第２開閉弁よりも前記ＥＧＲガスの流通方向の上流側の圧力が所定の圧力よりも上昇したときに開弁することを特徴とする請求項５に記載の廃熱利用装置。