JP2014238175A - エンジンの廃熱利用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの廃熱のみでエジェクタを駆動し得る廃熱利用装置を提供する。
【解決手段】エンジン（２）の廃熱を冷媒に回収する熱交換器（３６）、この熱交換器出口の冷媒を用いて動力を発生させる膨張機（３７）、この膨張機（３７）を出た冷媒を凝縮させる凝縮器（３８）、膨張機（３７）により回生された動力によって駆動されると共に、この凝縮器（３８）からの冷媒を熱交換器（３６）に供給する冷媒ポンプ（３２）を含むランキンサイクル（３１）を備えるエンジン（２）の廃熱利用装置において、凝縮器（３８）を共有し、この凝縮器（３８）からの冷媒を導いて蒸発させるエバポレータ（５５）を含む冷凍サイクル（５１）と、熱交換器（３６）出口の冷媒を駆動ガスとして用い、このエバポレータ（５５）出口の冷媒を引き込んで凝縮器（３８）に戻すエジェクタ（９２）とを設けた。
【選択図】図１０

Description

この発明はエンジンの廃熱利用装置、特にランキンサイクルと冷凍サイクルを統合したものに関する。

冷却水と冷媒との熱交換器に蓄熱材と、凝縮器出口の液冷媒をこの熱交換器に供給するためのポンプとを備え、蓄熱材の蓄熱が十分であるときにはポンプを駆動して冷媒を熱交換器に供給し蓄熱材による過熱でエジェクタを駆動して冷凍サイクルを運転する。一方、蓄熱材の蓄熱が不十分であるときにはポンプを停止しコンプレッサをエンジンで駆動して冷凍サイクルを運転するものがある（特許文献１参照）。

特開２００４−３２２９３３号公報

ところで、上記特許文献１の技術では、エジェクタ駆動用の高圧冷媒を得るためポンプを駆動する必要があり、ポンプの駆動が燃費を悪化させる。

そこで本発明は、エンジンの廃熱のみでエジェクタを駆動し得る廃熱利用装置を提供することを目的とする。

本発明は、エンジンの廃熱を冷媒に回収する熱交換器、この熱交換器出口の冷媒を用いて動力を発生させる膨張機、この膨張機を出た冷媒を凝縮させる凝縮器、前記膨張機により回生された動力によって駆動されると共に、この凝縮器からの冷媒を前記熱交換器に供給する冷媒ポンプを含むランキンサイクルを備えるエンジンの廃熱利用装置を対象としている。そして、本発明のエンジンの廃熱利用装置では、前記凝縮器を共有し、この凝縮器からの冷媒を導いて蒸発させるエバポレータを含む冷凍サイクルと、前記熱交換器出口の冷媒を駆動ガスとして用い、このエバポレータ出口の冷媒を引き込んで前記凝縮器に戻すエジェクタとを設けている。

本発明によれば、膨張機により回生された動力を使って冷媒ポンプを回すことでランキンサイクルを運転し、このランキンサイクルの冷媒通路を循環する冷媒の一部でエジェクタを駆動して冷凍サイクルを運転するので、エンジンの廃熱の熱エネルギのみで冷凍サイクルを運転することができる。これによって、従来技術のようにエジェクタ駆動用の高圧冷媒を得るため外部からエネルギを与えてポンプを駆動する必要はなく、ポンプ駆動に伴う燃費悪化を回避できる。

本発明の前提となるランキンサイクルのシステム全体を表した概略構成図である。 ポンプ及び膨張機を一体化した膨張機ポンプの概略断面図である。 冷媒ポンプの概略断面図である。 膨張機の概略断面図である。 冷媒系バルブの機能を示す概略図である。 ハイブリッド車両の概略構成図である。 エンジンの概略斜視図である。 排気管の配置を車両の下方から見た概略図である。 ランキンサイクル運転域の特性図である。 ランキンサイクル運転域の特性図である。 膨張機トルクによりエンジン出力軸の回転をアシストしている途中でハイブリッド車両１の加速が行われたときの様子を示したタイミングチャートである。 ランキンサイクルの運転停止からの再起動の様子を示したタイミングチャートである。 エジェクタを追加した本発明の第１実施形態の統合サイクルの概略構成図である。 エジェクタの概略断面図である。 ランキンサイクル単独運転を示す概略図である。 トルクアシスト付きエジェクタエアコンの運転を示す概略図である。 トルクアシストなしエジェクタエアコンの運転を示す概略図である。 コンプレッサエアコンの運転を示す概略図である。 第１実施形態の統合サイクルの制御を説明するためのフローチャートである。 第１実施形態の統合サイクルの制御を説明するためのフローチャートである。 ラジエータファン目標回転速度の特性図である。 目標エジェクタ供給流量の特性図である。 目標エジェクタ側開度の特性図である。 目標ポンプ回転速度の特性図である。 目標コンプレッサ駆動量の特性図である。 第２実施形態の統合サイクルの制御を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態の統合サイクルの制御を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態の基本膨張機側開度の特性図である。 ハイブリッド車両の概略構成図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の前提となるランキンサイクルのシステム全体を表した概略構成図を示している。図１のランキンサイクル３１は、冷凍サイクル５１と冷媒および凝縮器３８を共有する構成になっており、ランキンサイクル３１と冷凍サイクル５１を統合したサイクルのことを、これ以降統合サイクル３０と表現する。図４は統合サイクル３０が搭載されるハイブリッド車両１の概略構成図である。尚、統合サイクル３０は、ランキンサイクル３１と冷凍サイクル５１の冷媒が循環する回路（通路）及びその途中に設けられたポンプ、膨張機、凝縮器等の構成要素に加え、冷却水や排気の回路（通路）等を含めたシステム全体を指すものとする。

ハイブリッド車両１では、エンジン２、モータジェネレータ８１、自動変速機８２が直列に連結され、自動変速機８２の出力はプロペラシャフト８３、ディファレンシャルギヤ８４を介して駆動輪８５に伝達される。エンジン２とモータジェネレータ８１の間には第１駆動軸クラッチ８６を設けている。また、自動変速機８２の摩擦締結要素の一つが第２駆動軸クラッチ８７として構成されている。第１駆動軸クラッチ８６と第２駆動軸クラッチ８７は、エンジンコントローラ７１に接続されており、ハイブリッド車両の運転条件に応じてその断接（接続状態）が制御される。ハイブリッド車両１では、図７Ｂに示すように、車速がエンジン２の効率が悪いＥＶ走行領域にあるときには、エンジン２を停止し第１駆動軸クラッチ８６を遮断し第２駆動軸クラッチ８７を接続してモータジェネレータ８１による駆動力のみでハイブリッド車両１の走行を行わせる。一方、車速がＥＶ走行領域を外れてランキンサイクル運転域に移行したときには、エンジン２を運転してランキンサイクル３１（後述する）を運転する。エンジン２は排気通路３を備え、排気通路３は、排気マニホールド４と、排気マニホールド４の集合部に接続される排気管５とから構成される。排気管５は途中でバイパス排気管６と分岐しており、バイパス排気管６にバイパスされる区間の排気管５には、排気と冷却水との間で熱交換を行なうための廃熱回収器２２を備える。廃熱回収器２２とバイパス排気管６は、図６に示すように、これらを一体化した廃熱回収ユニット２３として、床下触媒８８とその下流のサブマフラー８９との間に配置される。

図１に基づき、まず、エンジン冷却水回路について説明する。エンジン２を出た８０〜９０℃程度の冷却水は、ラジエータ１１を通る冷却水通路１３と、ラジエータ１１をバイパスするバイパス冷却水通路１４とに別れて流れる。その後、２つの流れは、両通路１３、１４を流れる冷却水流量の配分を決めるサーモスタットバルブ１５で再び合流し、さらに冷却水ポンプ１６を経てエンジン２に戻る。冷却水ポンプ１６はエンジン２によって駆動され、その回転速度はエンジン回転速度と同調している。サーモスタットバルブ１５は、冷却水温度が高い場合に冷却水通路１３側のバルブ開度を大きくしてラジエータ１１を通過する冷却水量を相対的に増やし、冷却水温度が低い場合に冷却水通路１３側のバルブ開度を小さくしてラジエータ１１を通過する冷却水量を相対的に減らす。エンジン２の暖機前など特に冷却水温度が低い場合には、完全にラジエータ１１をバイパスさせて冷却水の全量がバイパス冷却水通路１４側を流れる。一方、バイパス冷却水通路１４側のバルブ開度は全閉になることはなく、ラジエータ１１を流れる冷却水流量が多くなったときに、バイパス冷却水通路１４を流れる冷却水の流量は、冷却水の全量がバイパス冷却水通路１４側を流れる場合と比べて低下するが、流れが完全に停止することがないようにサーモスタットバルブ１５が構成されている。ラジエータ１１をバイパスするバイパス冷却水通路１４は、冷却水通路１３から分岐して後述の熱交換器３６に直接接続する第１バイパス冷却水通路２４と、冷却水通路１３から分岐して廃熱回収器２２を経た後に熱交換器３６に接続する第２バイパス冷却水通路２５とからなる。

バイパス冷却水通路１４には、ランキンサイクル３１の冷媒と熱交換を行なう熱交換器３６を備える。この熱交換器３６は加熱器と過熱器とを統合したものである。すなわち、熱交換器３６には２つの冷却水通路３６ａ、３６ｂがほぼ一列に、また、冷媒と冷却水が熱交換可能なようにランキンサイクル３１の冷媒が流れる冷媒通路３６ｃは冷却水通路３６ａ、３６ｂと隣接して設けられている。さらに熱交換器３６の全体を俯瞰して見たときにランキンサイクル３１の冷媒と冷却水が互いに流れ方向が逆向きとなるように各通路３６ａ、３６ｂ、３６ｃが構成されている。

詳細には、ランキンサイクル３１の冷媒にとって上流（図１の左）側に位置する一方の冷却水通路３６ａは、第１バイパス冷却水通路２４に介装されている。この冷却水通路３６ａ及びこの冷却水通路３６ａに隣接する冷媒通路部分からなる熱交換器左側部分は、エンジン２から出た冷却水を冷却水通路３６ａに直接導入することで、冷媒通路３６ｃを流れるランキンサイクル３１の冷媒を加熱するための加熱器である。

ランキンサイクル３１の冷媒にとって下流（図１の右）側に位置する他方の冷却水通路３６ｂには、第２バイパス冷却水通路２５を介して廃熱回収器２２を経た冷却水が導入される。冷却水通路３６ｂ及びこの冷却水通路３６ｂに隣接する冷媒通路部分からなる熱交換器右側部分（ランキンサイクル３１の冷媒にとって下流側）は、エンジン２の出口の冷却水を排気によってさらに加熱した冷却水を冷却水通路３６ｂに導入することで、冷媒通路３６ｃを流れる冷媒を過熱する過熱器である。

廃熱回収器２２の冷却水通路２２ａは排気管５に隣接して設けている。廃熱回収器２２の冷却水通路２２ａにエンジン２の出口の冷却水を導入することで、冷却水を高温の排気によって例えば１１０〜１１５℃程度まで加熱することができる。廃熱回収器２２の全体を俯瞰して見たときに、排気と冷却水とが互いに流れる向きが逆向きとなるように冷却水通路２２ａが構成されている。

廃熱回収器２２を設けた第２バイパス冷却水通路２５には制御弁２６が介装されている。エンジン２の内部にある冷却水の温度を指すエンジン水温が、例えばエンジンの効率悪化やノックを発生させないための許容温度（例えば１００℃）を超えないように、エンジン２の出口の冷却水温度センサ７４の検出温度が所定値以上になると、この制御弁２６の開度を減少させるようにしている。エンジン水温が許容温度に近づくと、廃熱回収器２２を通過する冷却水量を減少させるので、エンジン水温が許容温度を超えてしまうことを確実に防ぐことができる。

一方、第２バイパス冷却水通路２５の流量が減少したことによって、廃熱回収器２２により上昇する冷却水温度が上がりすぎて冷却水が蒸発（沸騰）してしまったのでは、熱交換器３６での効率が落ちるだけでなく、冷却水通路内の冷却水の流れが悪くなって温度が過剰に上昇してしまう恐れがある。これを避けるため、廃熱回収器２２をバイパスするバイパス排気管６と、排気回収器２２の排気通過量とバイパス排気管６の排気通過量とをコントロールするサーモスタットバルブ７をバイパス排気管６の分岐部に設けている。すなわち、サーモスタットバルブ７は、そのバルブ開度が廃熱回収器２２を出た冷却水温度が所定の温度（例えば沸騰温度１２０℃）を超えないように、廃熱回収器２２を出た冷却水温度に基づいて調節される。

熱交換器３６とサーモスタットバルブ７と廃熱回収器２２とは、廃熱回収ユニット２３として一体化されていて、車幅方向略中央の床下において排気管途中に配設されている。サーモスタットバルブ７は、バイメタル等を用いた比較的簡易な感温弁でも良いし、温度センサ出力が入力されるコントローラによって制御される制御弁であっても良い。サーモスタットバルブ７による排気から冷却水への熱交換量の調節は比較的大きな遅れを伴うため、サーモスタットバルブ７を単独で調節したのではエンジン水温が許容温度を超えないようにするのが難しい。しかしながら、第２バイパス冷却水通路２５の制御弁２６をエンジン水温（出口温度）に基づき制御するようにしてあるので、熱回収量を速やかに低減し、エンジン水温が許容温度を超えるのを確実に防ぐことができる。また、エンジン水温が許容温度までに余裕がある状態であれば、廃熱回収器２２を出る冷却水温度がエンジン水温の許容温度を越えるほどの高温（例えば１１０〜１１５℃）になるまで熱交換を行って、廃熱回収量を増加させることができる。冷却水通路３６ｂを出た冷却水は、第２バイパス冷却水通路２５を介して第１バイパス冷却水通路２４に合流されている。

バイパス冷却水通路１４からサーモスタットバルブ１５に向かう冷却水の温度が、例えば熱交換器３６でランキンサイクル３１の冷媒と熱交換することによって十分低下していれば、サーモスタットバルブ１５の冷却水通路１３側のバルブ開度が小さくされて、ラジエータ１１を通過する冷却水量は相対的に減らされる。逆にバイパス冷却水通路１４からサーモスタットバルブ１５に向かう冷却水の温度が、ランキンサイクル３１が運転されていないことなどによって高くなると、サーモスタットバルブ１５の冷却水通路１３側のバルブ開度が大きくされて、ラジエータ１１を通過する冷却水量は相対的に増やされる。このようなサーモスタットバルブ１５の動作に基づいて、エンジン２の冷却水温度が適当に保たれ、熱がランキンサイクル３１へ適当に供給（回収）されるように構成されている。

次に、ランキンサイクル３１について述べる。ここでは、ランキンサイクル３１は、単純なランキンサイクルでなく、冷凍サイクル５１と統合した統合サイクル３０の一部として構成されている。以下では、基本となるランキンサイクル３１を先に説明し、その後に冷凍サイクル５１に言及する。

ランキンサイクル３１は、エンジン２の冷却水を介してエンジン２の廃熱を冷媒に回収し、回収した廃熱を動力として回生するシステムである。ランキンサイクル３１は、冷媒ポンプ３２、過熱器としての熱交換器３６、膨張機３７及び凝縮器（コンデンサ）３８を備え、各構成要素は冷媒（Ｒ１３４ａ等）が循環する冷媒通路４１〜４４により接続されている。

冷媒ポンプ３２の軸は同一の軸上で膨張機３７の出力軸と連結配置され、膨張機３７の発生する出力（動力）によって冷媒ポンプ３２を駆動すると共に、発生動力をエンジン２の出力軸（クランク軸）に供給する構成である（図２Ａ参照）。すなわち、冷媒ポンプ３２軸及び膨張機３７の出力軸は、エンジン２の出力軸と平行に配置され、冷媒ポンプ３２軸の先端に設けたポンププーリ３３と、クランクプーリ２ａとの間にベルト３４を掛け回している（図１参照）。なお、本実施形態の冷媒ポンプ３２としてはギヤ式のポンプを、膨張機３７としてはスクロール式の膨張機を採用している（図２Ｂ、図２Ｃ参照）。

また、ポンププーリ３３と冷媒ポンプ３２との間に電磁式のクラッチ（このクラッチを以下「膨張機クラッチ」という。）３５を設けて、冷媒ポンプ３２及び膨張機３７とを、エンジン２と断接可能にしている（図２Ａ参照）。このため、膨張機３７の発生する出力が冷媒ポンプ３２の駆動力及び回転体が有するフリクションを上回る場合（予測膨張機トルクが正の場合）に膨張機クラッチ３５を接続することで、膨張機３７の発生する出力によってエンジン出力軸の回転をアシスト（補助）することができる。このように廃熱回収によって得たエネルギを用いてエンジン出力軸の回転をアシストすることで、燃費を向上できる。また、冷媒を循環させる冷媒ポンプ３２を駆動するためのエネルギも、回収した廃熱で賄うことができる。

冷媒ポンプ３２からの冷媒は冷媒通路４１を介して熱交換器３６に供給される。熱交換器３６は、エンジン２の冷却水と冷媒との間で熱交換を行わせ、冷媒を気化し過熱する熱交換器である。

熱交換器３６からの冷媒は冷媒通路４２を介して膨張機３７に供給される。膨張機３７は、気化し過熱された冷媒を膨張させることにより熱を回転エネルギに変換する蒸気タービンである。膨張機３７で回収された動力は冷媒ポンプ３２を駆動し、ベルト伝動機構を介してエンジン２に伝達され、エンジン２の回転をアシストする。

膨張機３７からの冷媒は冷媒通路４３を介して凝縮器３８に供給される。凝縮器３８は、外気と冷媒との間で熱交換を行わせ、冷媒を冷却し液化する熱交換器である。このため、凝縮器３８をラジエータ１１と並列に配置し、ラジエータファン１２によって冷却するようにしている。

凝縮器３８により液化された冷媒は、冷媒通路４４を介して冷媒ポンプ３２に戻される。冷媒ポンプ３２に戻された冷媒は、冷媒ポンプ３２により再び熱交換器３６に送られ、ランキンサイクル３１の各構成要素を循環する。

次に、冷凍サイクル５１について述べる。冷凍サイクル５１は、ランキンサイクル３１を循環する冷媒を共用するため、ランキンサイクル３１と統合され、冷凍サイクル５１の構成そのものは簡素になっている。すなわち、冷凍サイクル５１は、コンプレッサ（圧縮機）５２、凝縮器３８、エバポレータ（蒸発器）５５を備える。

コンプレッサ５２は冷凍サイクル５１の冷媒を高温高圧に圧縮する流体機械で、エンジン２によって駆動される。すなわち、図４にも示したようにコンプレッサ５２の駆動軸にはコンプレッサプーリ５３が固定され、このコンプレッサプーリ５３とクランクプーリ２ａとにベルト３４を掛け回している。エンジン２の駆動力がこのベルト３４を介してコンプレッサプーリ５３に伝達され、コンプレッサ５２が駆動される。また、コンプレッサプーリ５３とコンプレッサ５２との間に電磁式のクラッチ（このクラッチを以下「コンプレッサクラッチ」という。）５４を設けて、コンプレッサ５２とコンプレッサプーリ５３とを断接可能にしている。

図１に戻り、コンプレッサ５２からの冷媒は冷媒通路５６を介して冷媒通路４３に合流した後、凝縮器３８に供給される。凝縮器３８は外気との熱交換によって冷媒を凝縮し液化する熱交換器である。凝縮器３８からの液状の冷媒は、冷媒通路４４から分岐する冷媒通路５７を介してエバポレータ（蒸発器）５５に供給される。エバポレータ５５は、図示しないヒータコアと同様にエアコンユニットのケース内に配設されている。エバポレータ５５は、凝縮器３８からの液状冷媒を蒸発させ、そのときの蒸発潜熱によってブロアファンからの空調空気を冷却する熱交換器である。

エバポレータ５５によって蒸発した冷媒は冷媒通路５８を介してコンプレッサ５２に戻される。なお、エバポレータ５５によって冷却された空調空気とヒータコアによって加熱された空調空気は、エアミックスドアの開度に応じて混合比率が変更され、乗員の設定する温度に調節される。

ランキンサイクル３１と冷凍サイクル５１とからなる統合サイクル３０には、サイクル内を流れる冷媒を制御するため、回路途中に各種の弁が適宜設けられている。例えば、ランキンサイクル３１を循環する冷媒を制御するため、冷凍サイクル分岐点４５と冷媒ポンプ３２とを連絡する冷媒通路４４にポンプ上流弁６１、熱交換器３６と膨張機３７とを連絡する冷媒通路４２に膨張機上流弁６２を備える。また、冷媒ポンプ３２と熱交換器３６とを連絡する冷媒通路４１には、熱交換器３６から冷媒ポンプ３２への冷媒の逆流を防止するため逆止弁６３を備えている。膨張機３７と冷凍サイクル合流点４６とを連絡する冷媒通路４３にも、冷凍サイクル合流点４６から膨張機３７への冷媒の逆流を防止するため逆止弁６４を備えている。また、膨張機上流弁６２上流から膨張機３７をバイパスして逆止弁６４上流に合流する膨張機バイパス通路６５を設け、この膨張機バイパス通路６５にバイパス弁６６を設けている。さらに、バイパス弁６６をバイパスする通路６７に圧力調整弁６８を設けている。冷凍サイクル５１側についても、冷凍サイクル分岐点４５とエバポレータ５５とを接続する冷媒通路５７にエアコン回路弁６９を設けている。

上記４つの弁６１、６２、６６、６９はいずれも電磁式の開閉弁である。圧力センサ７２により検出される膨張機上流圧力の信号、圧力センサ７３により検出される凝縮器３８の出口の冷媒圧力Ｐｄの信号、膨張機３７の回転速度信号等がエンジンコントローラ７１に入力されている。エンジンコントローラ７１では、所定の運転条件に応じ、これらの各入力信号に基づいて、冷凍サイクル５１のコンプレッサ５２や、ラジエータファン１２の制御を行なうとともに、上記４つの電磁式開閉弁６１、６２、６６、６９の開閉を制御する。

例えば、圧力センサ７２により検出される膨張機上流側圧力及び膨張機回転速度に基づいて膨張機トルク（回生動力）を予測し、この予測膨張機トルクが正のとき（エンジン出力軸の回転をアシストすることができるとき）に膨張機クラッチ３５を締結し、予測膨張機トルクがゼロないし負のときに膨張機クラッチ３５を解放する。センサ検出圧力と膨張機回転速度とに基づくことで、排気温度から膨張機トルク（回生動力）を予測する場合とくらべ、高い精度で膨張機トルクを予測することができ、膨張機トルクの発生状況に応じて膨張機クラッチ３５の締結・解放を適切に行うことができる（詳細は特開２０１０−１９０１８５号公報参照）。

上記４つの開閉弁６１、６２、６６、６９及び２つの逆止弁６３、６４は、冷媒系バルブである。これらの冷媒系バルブの機能を改めて図３に示す。

図３において、ポンプ上流弁６１は、冷凍サイクル５１の回路に比べてランキンサイクル３１の回路に冷媒が偏り易くなる所定の条件で閉じることで、ランキンサイクル３１への冷媒（潤滑成分を含む）の偏りを防止するためのもので、後述するように、膨張機３７下流の逆止弁６４と協働してランキンサイクル３１の回路を閉塞させる。膨張機上流弁６２は、熱交換器３６からの冷媒圧力が相対的に低い場合に冷媒通路４２を遮断し熱交換器３６からの冷媒が高圧になるまで保持することができるようにするものである。これによって、膨張機トルクが十分得られない場合でも冷媒の加熱を促し、例えばランキンサイクル３１が再起動する（回生が実際に行なえるようになる）までの時間を短縮させることができる。バイパス弁６６は、ランキンサイクル３１の始動時等にランキンサイクル３１側に存在する冷媒量が十分でないときなどに、膨張機３７をバイパスさせた上で冷媒ポンプ３２の作動が行えるように開弁し、ランキンサイクル３１の起動時間を短縮するためのものである。膨張機３７をバイパスさせた上で冷媒ポンプ３２を作動させることで、凝縮器３８の出口あるいは冷媒ポンプ３２の入口の冷媒温度が、その部位の圧力を考慮した沸点から所定温度差（サブクール度ＳＣ）以上に低下した状態が実現されれば、ランキンサイクル３１には十分な液体冷媒が供給できる状態が整ったことになる。

熱交換器３６上流の逆止弁６３は、バイパス弁６６、圧力調整弁６８、膨張機上流弁６２と協働して膨張機３７に供給される冷媒を高圧に保持するためのものである。ランキンサイクル３１の回生効率が低い条件ではランキンサイクル３１の運転を停止し、熱交換器３６の前後区間に亘って回路を閉塞することで、停止中の冷媒圧力を上昇させておき、高圧冷媒を利用してランキンサイクル３１が速やかに再起動できるようにする。圧力調整弁６８は膨張機３７に供給される冷媒の圧力が高くなり過ぎた場合に開いて、高くなり過ぎた冷媒を逃すリリーフ弁の役割を有している。

膨張機３７下流の逆止弁６４は、上述のポンプ上流弁６１と協働してランキンサイクル３１への冷媒の偏りを防止するためのものである。ハイブリッド車両１の運転開始直後、エンジン２が暖まっていないとランキンサイクル３１が冷凍サイクル５１より低温となり、冷媒がランキンサイクル３１側に偏ることがある。ランキンサイクル３１側に偏る確率はそれほど高くないものの、例えば夏場の車両運転開始直後には、車内を早く冷やしたい状況にあって冷房能力が最も要求されることから、冷媒の僅かな偏在も解消して冷凍サイクル５１の冷媒を確保したいという要求がある。そこで、ランキンサイクル３１側への冷媒の偏在を防止するため逆止弁６４を設けたものである。

コンプレッサ５２は 、駆動停止時に冷媒が自由通過できる構造ではなく、エアコン回路弁６９と協働して冷凍サイクル５１への冷媒の偏りを防止することができる。これについて説明する。冷凍サイクル５１の運転が停止したとき、定常運転中の比較的高い温度のランキンサイクル３１側から冷凍サイクル５１側へと冷媒が移動して、ランキンサイクル３１を循環する冷媒が不足することがある。冷凍サイクル５１の中で、冷房停止直後はエバポレータ５５の温度が低くなっていて、比較的容積が大きく温度が低くなっているエバポレータ５５に冷媒が溜まり易い。この場合に、コンプレッサ５２の駆動停止によって凝縮器３８からエバポレータ５５への冷媒の動きを遮断するとともに、エアコン回路弁６９を閉じることで、冷凍サイクル５１への冷媒の偏りを防止するのである。

次に、図５はエンジン２全体のパッケージを示すエンジン２の概略斜視図である。図５において特徴的なのは、熱交換器３６が排気マニホールド４の鉛直上方に配置されていることである。排気マニホールド４の鉛直上方のスペースに熱交換器３６を配置することによって、ランキンサイクル３１のエンジン２への搭載性を向上させている。また、エンジン２にはテンションプーリ８が設けられている。

次に、ランキンサイクル３１の基本的な運転方法を図７Ａ及び図７Ｂを参照して説明する。

まず、図７Ａ及び図７Ｂはランキンサイクル３１の運転領域図である。図７Ａには横軸を外気温、縦軸をエンジン水温（冷却水温度）としたときのランキンサイクル３１の運転域を、図７Ｂには横軸をエンジン回転速度、縦軸をエンジントルク（エンジン負荷）としたときのランキンサイクル３１の運転域を示している。

図７Ａ及び図７Ｂのいずれにおいても所定の条件を満たしたときにランキンサイクル３１を運転するもので、これら両方の条件が満たされた場合にランキンサイクル３１を運転する。図７Ａにおいては、エンジン２の暖機を優先する低水温側の領域と、コンプレッサ５２の負荷が増大する高外気温側の領域でランキンサイクル３１の運転を停止している。排気温度が低く回収効率が悪い暖機時は、むしろランキンサイクル３１を運転しないことで冷却水温度を速やかに上昇させる。高い冷房能力が要求される高外気温時はランキンサイクル３１を止めて、冷凍サイクル５１に十分な冷媒と凝縮器３８の冷却能力を提供する。図７Ｂにおいては、ハイブリッド車両であるので、ＥＶ走行領域と、膨張機３７のフリクションが増大する高回転速度側の領域でランキンサイクル３１の運転を停止している。膨張機３７は全ての回転速度でフリクションが少ない高効率な構造とすることが難しいことから、図７Ｂの場合では、運転頻度の高いエンジン回転速度域でフリクションが小さく高効率となるように、膨張機３７が構成（膨張機３７各部のディメンジョン等が設定）さている。

図８は膨張機トルクによりエンジン出力軸の回転をアシストしている途中でハイブリッド車両１の加速が行われたときの様子をモデルで示したタイミングチャートである。なお、図８の右側には、このときに膨張機３７の運転状態が推移する様子を膨張機トルクマップ上に表している。膨張機トルクマップの等高線で区切られた範囲のうち、膨張機回転速度が低く膨張機上流圧力が高い部分（左上）が膨張機トルクが最も大きく、膨張機回転速度が高く膨張機上流圧力が低くなるほど（右下に進むほど）膨張機トルクが小さくなる傾向になっている。特に斜線部の範囲は、冷媒ポンプを駆動する前提では膨張機トルクがマイナスになって、エンジンに対しては負荷となってしまう領域を表している。

運転者がアクセルペダルを踏込むｔ１までは、定速走行が継続されて膨張機３７が正のトルクを発生させており、膨張機トルクによるエンジン出力軸の回転アシストが行われている。

ｔ１以降、膨張機３７の回転速度、すなわち冷媒ポンプ３２の回転速度がエンジン回転速度に比例して上昇するが、排気温度或いは冷却水温度の上昇は、エンジン回転速度の上昇に対して遅れを有する。そのため、冷媒ポンプ３２の回転速度の上昇によって増大した冷媒量に対して回収可能な熱量の割合が低下する。

従って、膨張機回転速度が上昇するにつれ、膨張機上流の冷媒圧力が低下し、膨張機トルクは低下する。

この膨張機トルクの低下により、膨張機トルクが十分得られなくなると（例えばゼロ付近になるｔ２のタイミングで）、膨張機上流弁６２を開状態から閉状態へと切換えて、回生効率の悪化（膨張機トルクの過度の低下に伴って膨張機３７が逆にエンジン２に引き摺られる現象）が回避される。

膨張機上流弁６２を開状態から閉状態へと切換えた後、ｔ３のタイミングで膨張機クラッチ３５が接続（締結）から切断（解放）へと切換えられる。この膨張機クラッチ３５の切断時期を、膨張機上流弁６２を開状態から閉状態へと切換えた時期より幾分遅らせることによって、膨張機上流の冷媒圧力を十分低下させ、膨張機クラッチ３５を切り離した際の膨張機３７が、過回転になるのを防止できる。また、冷媒ポンプ３２によって多めの冷媒を熱交換器３６内に供給し、ランキンサイクル３１が停止中も冷媒を効果的に加熱することで、ランキンサイクル３１の運転再開がスムースに行なえるようにしている。

ｔ３以降、エンジン２の放熱量の上昇により膨張機上流圧力が再び上昇し、ｔ４のタイミングで、膨張機上流弁６２が閉状態から開状態へと切換えられ、膨張機３７への冷媒の供給が再開される。また、ｔ４で膨張機クラッチ３５が再び接続される。この膨張機クラッチ３５の再接続により、膨張機トルクによるエンジン出力軸の回転アシストが再開される。

図９は、膨張機上流弁６２が閉じられ膨張機クラッチ３５を切断した状態の、ランキンサイクルの運転停止から、図８（ｔ４の制御）と異なる態様でランキンサイクル３１の再起動を行なう様子をモデルで示したタイミングチャートである。

ｔ１１のタイミングで運転者がアクセルペダルを踏込むとアクセル開度が増大する。ｔ１１では、ランキンサイクル３１の運転は停止されている。このため、膨張機トルクはゼロを維持している。

ｔ１１からのエンジン回転速度の上昇に伴ってエンジン２の放熱量が増大し、この放熱量の増大によって熱交換器３６に流入する冷却水温度が高くなり、熱交換器３６内の冷媒の温度が上昇する。膨張機上流弁６２は閉じているので、この熱交換器３６による冷媒温度の上昇によって、膨張機上流弁６２の上流の冷媒圧力、つまり膨張機上流圧力が上昇していく（ｔ１１〜ｔ１２）。

この運転状態の変化によってランキンサイクル非運転域からランキンサイクル運転域へと切換わる。膨張機上流弁６２がなく、ランキンサイクル運転域に移行したときに、即座に膨張機クラッチ３５を切断状態から接続状態へと切換えて膨張機３７をエンジン出力軸と連結したのでは、膨張機３７がエンジン２の負荷となる上にトルクショックが生じてしまう。

一方、図９では、ランキンサイクル運転域へと切換わったとき、即座に膨張機上流弁６２を閉状態から開状態へと切換えることはしない。すなわち、ランキンサイクル運転域に移行した後も膨張機上流弁６２の閉状態を続ける。

やがて、膨張機上流圧力と膨張機下流圧力との差圧が大きくなって所定圧以上となるｔ１２のタイミングで膨張機３７を運転（駆動）できると判断し、膨張弁上流弁６２を閉状態から開状態に切換える。この膨張弁上流弁６２の開状態への切換によって膨張機３７に所定圧の冷媒が供給され、膨張機回転速度がゼロから速やかに上昇する。

この膨張機回転速度の上昇で膨張機回転速度がエンジン回転速度に到達するｔ１３のタイミングで、膨張機クラッチ３５を切断状態より接続状態へと切換える。膨張機３７が十分に回転速度を増す前に膨張機クラッチ３５を接続したのでは、膨張機３７がエンジン負荷となるし、トルクショックも生じ得る。これに対して、エンジン出力軸との回転速度差がなくなるｔ１３で膨張機クラッチ３５を遅れて接続することで、膨張機３７がエンジン負荷となることも、膨張機クラッチ３５を締結することに伴うトルクショックも防止できる。

さて、従来技術では、エンジンの廃熱が十分得られるときには、外部からエネルギを与えてポンプを駆動して冷媒を熱交換器に供給し、廃熱による過熱でエジェクタを駆動して冷凍サイクルを運転する一方、廃熱が不十分であるときにはポンプを停止しコンプレッサをエンジンで駆動して冷凍サイクルを運転する。しかしながら、従来装置では、エジェクタ駆動用の高圧冷媒を得るため外部からエネルギを与えてポンプを駆動する必要があり、ポンプの駆動が燃費を悪化させる。

そこで第１実施形態では、エジェクタを追加しても、エジェクタ駆動用の高圧冷媒を得るためポンプを外部からエネルギを与えて駆動しなくても済むように構成する。これを図１０を参照して説明する。図１０は図１に対してエジェクタ９２を追加して設けたもので、図１と同一部分には同一番号を付している。

図１０に示したように、コンプレッサ５２をバイパスする冷媒通路９１を設ける。すなわち、エバポレータ５５の出口とコンプレッサ５２を連絡する冷媒通路５８から分岐して冷凍サイクル合流点４６に合流する冷媒通路９１を設ける。この冷媒通路９１にはエジェクタ９２を介装する。冷媒通路９１の分岐点とエジェクタ９２との間の冷媒通路９１にはエジェクタ９２から冷媒通路９１の分岐点への冷媒の流れを阻止する逆止弁９９を介装する。

上記のエジェクタ９２は、ポンプなどの機械的運動によらずに流体から真空に近い状態を作ることができる装置である。エジェクタ９２は、図１１に示したように、周囲を囲われた室９３、この室９３に開口する吸込ポート９４、室９３に臨むノズル９５及びディフューザ９６からなる。室９３内においてノズル９５とディフューザ９６は適当な距離をおいて向き合っている。

このように構成されるエジェクタ９２に対して冷媒通路を次のように接続する。すなわち、図１０において、熱交換器３６の出口に近い冷媒通路４２から冷媒通路９７を分岐し、この分岐冷媒通路９７をノズル入口９５ａに接続する。

分岐冷媒通路９７の分岐部には、膨張機３７に流れる冷媒流量とエジェクタ９２に流れる冷媒流量の分配比を調整可能な電磁式の流量制御弁９８を設ける。ここで、流量制御弁９８の制御量として、「エジェクタ側開度」、「膨張機側開度」を導入する。例えば、エジェクタ側開度をゼロとしたとき、熱交換器３６の出口から出る冷媒の全ては分岐冷媒通路９７を流れず、エジェクタ側開度を最大としたとき、熱交換器３６の出口から出る冷媒の全てが分岐冷媒通路９７を流れる。一方、膨張機側開度をゼロとしたとき、熱交換器出口の冷媒の全ては冷媒通路４２を流れず、膨張機側開度を最大としたとき、熱交換器３６の出口から出る冷媒の全てが冷媒通路４２を流れる。つまり、エジェクタ側開度をゼロとしたとき膨張機側開度は最大となり、エジェクタ側開度をゼロから徐々に大きくしていくと、膨張機側開度は最大から徐々に小さくなっていく。そして、エジェクタ側開度を最大にしたとき、膨張機側開度はゼロとなる。このように、本実施形態の流量制御弁９８における両開度の関係は、いずれか一方の開度を定めれば、残りの開度はそれによって一義的に定まる関係である。従って、エジェクタ側開度、膨張機側開度のいずれかによって流量制御弁９８を制御すればよい。ここでは、エジェクタ側開度を制御することとする。このように、エジェクタ９２が膨張機３７と並列となるように冷媒回路を構成したので、エジェクタ側と膨張機側とに冷媒を任意に振り向けることができ、冷媒ポンプ３２の駆動とコンプレッサ５２の駆動とを所望通りに行なえる。

吸込ポート９４にエバポレータ５５側の冷媒通路９１を、エジェクタ出口９６ａに冷媒通路４３との合流部４６側の冷媒通路９１を接続する。

ここで、エジェクタ９２の作動を説明する。ノズル９５から室９３に向けて高圧のガス冷媒を駆動ガスとして噴射させると、ガス冷媒は、低圧超音速流となってディフューザ９６の入口に進む。このガス冷媒の流れによって負の静圧が室９３に生じ、室９３内は真空に近い状態となる。この静圧とガス冷媒の粘性とによって、ディフューザ９６の入口に飛び込むガス冷媒流れにエバポレータ５５からのガス冷媒が吸込ガスとして引き込まれる。ノズル９５に供給されたガス冷媒と吸込ポート９４から吸い込まれたガス冷媒とはディフューザ９６の前半部で混合し、後半部では速度を減じて昇圧しつつディフューザ出口９６ａに向かい排出される。

複合サイクル３０に対してエジェクタ９２を追加したとき、ランキンサイクル３１の運転中であれば、ランキンサイクル３１の冷媒通路を流れる冷媒の一部を駆動ガスとしてエジェクタ９２に導くことでエジェクタ９２を駆動して冷凍サイクル５１を運転することができる。こうした構成であれば、従来装置のように、エジェクタ駆動用の高圧冷媒を得るためポンプを外部からエネルギを与えて駆動することは必要でない。ここで、「冷凍サイクル５１を運転する」とは、冷凍サイクル５１の冷媒通路に冷媒を循環させる（その結果エアコンの冷房が効く）ことをいう。

このように、エジェクタ９２を追加したことで、本実施形態では、〈１〉ランキンサイクル単独運転、〈２〉トルクアシスト付きエジェクタエアコンの運転、〈３〉トルクアシストなしエジェクタエアコンの運転、〈４〉コンプレッサエアコンの運転という４つの運転を使い分け得ることとなった。ここで、「エジェクタエアコンの運転」とは、コンプレッサ５２を使わずにエジェクタ９２を駆動して冷凍サイクル５１を運転することをいう。また、「コンプレッサエアコンの運転」とは、エジェクタ９２を使わずにコンプレッサ５２を駆動して冷凍サイクル５１を運転することをいう。以下、上記の各運転について説明する。
〈１〉ランキンサイクル単独運転
エアコン要求（冷房要求）がないときにランキンサイクル単独運転を行う。図１２に示したように、流量制御弁９８のエジェクタ側開度をゼロにして（破線参照）、エジェクタ９２にはガス冷媒を供給せず、エジェクタ９２の駆動を停止する。

熱交換器３６によりエンジン２の廃熱で冷媒を蒸発させて過熱し、熱交換器３６の出口から出るガス冷媒の全てを冷媒通路４２を介して膨張機３７に供給し（太実線参照）、ガス冷媒の圧力エネルギで膨張機３７を回転駆動する。その膨張機３７の発生するトルク（出力）で冷媒ポンプ３２を駆動して冷媒を循環させ、ランキンサイクル３１を運転する。ここで、「ランキンサイクル３１を運転する」とは、ランキンサイクル３１の冷媒通路に冷媒を循環させる（その結果、廃熱からエネルギが回収される）ことをいう。膨張機３７の発生するトルクが冷媒ポンプ３２の駆動力を上回るときには膨張機クラッチ３５を接続し、ランキンサイクル３１を運転してエンジン出力軸の回転をアシストさせて燃費を向上させる。
〈２〉トルクアシスト付きエジェクタエアコンの運転
主にエアコン要求がある高速巡航中など、エアコン要求がありかつ膨張機３７による発生トルクが十分あるためにトルクアシストを行わせ得るときに、トルクアシスト付きエジェクタエアコンの運転を行う。図１３に示したように、流量制御弁９８のエジェクタ側開度を制御して、熱交換器３６の出口から出るガス冷媒を膨張機３７とエジェクタ９２とに分割供給して膨張機３７を回転駆動すると共にエジェクタ９２を駆動する。

膨張機３７のトルク（出力）で冷媒ポンプ３２を駆動して冷媒を循環させ、ランキンサイクル３１を運転する。ランキンサイクル３１の冷媒通路を循環する冷媒の一部をエジェクタ９２に導いてエジェクタ９２を駆動し、冷凍サイクル５１の冷媒通路にも冷媒を循環させる。コンプレッサ５２を駆動することなく冷凍サイクル５１を運転し、車室内の空調を行うのである。コンプレッサ５２の駆動はエンジン２の負荷となり、その分燃費が悪くなるのであるが、ランキンサイクル３１の運転中にエジェクタ９２を駆動して冷凍サイクル５１を運転するのであれば、コンプレッサ５２の駆動に伴う燃費の悪化を抑制できる。

冷媒ポンプ３２駆動をしても膨張機トルクが余るときには、膨張機クラッチ３５を接続し、冷媒ポンプ３２を駆動しても余った膨張機トルクでエンジン出力軸の回転をアシストさせて燃費を向上させる。
〈３〉トルクアシストなしエジェクタエアコンの運転
アイドルストップ中や低負荷時など、エアコン要求がありかつ膨張機３７による発生トルクが十分でなくトルクアシストを行わせ得ないときに、トルクアシストなしエジェクタエアコンの運転を行う。上記〈２〉のトルクアシスト付きエジェクタエアコンの運転との違いは、トルクアシストを行わない点だけである。すなわち、図１４に示したように、膨張機クラッチ３５を切断し、流量制御弁９８のエジェクタ側開度を制御して、トルクアシストせずに膨張機トルクを冷媒ポンプ３２を駆動するためにのみ用いることでランキンサイクル３１を運転する。このランキンサイクル３１の運転によって得られるガス冷媒でエジェクタ９２を駆動して冷凍サイクル５１を運転する。アイドルストップに移行してからしばらくの間や低車速時などにおいても、動力（コンプレッサ５２）は用いずにエンジン廃熱でのみ冷凍サイクル５１を作動させることが可能となる。
〈４〉コンプレッサエアコンの運転
アイドルストップ中や低負荷時などに上記〈３〉のトルクアシストなしエジェクタエアコンの運転を行えなくなった後に、コンプレッサエアコンの運転を行う。図１５に示したように、流量制御弁９８のエジェクタ側開度をゼロにして、ポンプ上流弁６１（図１０参照）を閉じることで、膨張機３７及びエジェクタ９２への冷媒の供給を停止しランキンサイクル３１の運転及びエジェクタ９２の駆動を停止する。アイドルストップ中であれば、モータに電流を流してモータによりコンプレッサ５２を駆動し、低負荷時であればコンプレッサクラッチ５４を接続し、エンジン２によりコンプレッサ５２を駆動することで冷凍サイクル５１を運転し、車室内の空調を行わせる。

次に、エンジンコントローラ７１で行われるこの制御を図１６Ａ、図１６Ｂのフローチャートを参照して具体的に説明する。図１６Ａ、図１６Ｂのフローは一定の周期で（例えば１０ｍｓ毎に）実行する。

図１６Ａにおいてステップ１ではエアコン要求（コンプレッサ駆動要求）があるか否かをみる。エアコン要求がないときにはエジェクタ９２の駆動を停止するためステップ２に進み、流量制御弁９８をエジェクタ側目標開度がゼロとなるように制御する。

ステップ３では、エンジン２がアイドルストップ状態や低負荷状態にあるか否かをみる。ハイブリッド車両１では、例えばＥＶ走行条件であるときに、アイドルストップ状態であると判断する。ここでは、特にハイブリッド車両におけるアイドルストップ状態であることを条件にしたが、燃料カットやコーストストップ等のエンジンを停止する制御全般（エンジン停止状態）を条件にすることができる。また、バッテリのＳＯＣ（充電状態）が不足しているときに充電のためエンジン２を運転しているようなときに、エンジン２が低負荷状態にあると判断する。エンジン２がアイドルストップ状態や低負荷状態にあるときにはランキンサイクル３１を運転できないと判断する。このときにはステップ４に進み、膨張機クラッチ３５を切断する。膨張機３７の駆動を停止するため膨張機上流弁６２を全閉状態とすると共にバイパス弁６６を全開状態として、冷媒の全てを膨張機３７をバイパスして流す。フローには示されていないが、次回の運転再開に備えて冷媒を熱交換器３６に閉じ込める（圧力を維持する）ように、膨張機上流弁６２とバイパス弁６６の両者を全閉状態とすることもできる。

一方、ステップ３でエンジン２がアイドルストップ状態や低負荷状態でないときにはランキンサイクル３１を運転し得ると判断する。このときにはステップ５に進む。ステップ５は図１２に示したランキンサイクル単独運転を行わせる部分である。すなわち、膨張機クラッチ３５を接続し、膨張機上流弁６２を全開状態とすると共にバイパス弁６６を全閉状態として、熱交換器３６の出口から出るガス冷媒の全てを膨張機３７に流す。これによって、膨張機３７を回転駆動し、膨張機３７により回生されたトルク（出力）が冷媒ポンプ３２の駆動トルクを上回ったとき、この上回ったトルク分がベルト伝動機構を介してエンジン出力軸に伝達され、エンジン出力軸の回転がアシストされる。

ステップ１でエアコン要求があったときには、ステップ６に進み、ラジエータファン１２の回転速度を図１７を内容とするテーブルに従って制御する。ラジエータファン目標回転速度は、図１７に示したように、車速が第２所定値ＶＳＰ２以上でゼロである。これは、第２所定値ＶＳＰ２以上の車速域では凝縮器３８に対して十分な走行風が得られるので、ラジエータファン１２を駆動する必要がないためである。また、ラジエータファン目標回転速度は、車速が第２所定値ＶＳＰ２より低下するほど高くなり、車速が第１所定値ＶＳＰ１（ＶＳＰ１＜ＶＳＰ２）以下で一定値（正の値）となる。これは、第２所定値ＶＳＰ２未満の車速域では凝縮器３８に対して十分な走行風が得られなくなるので、ラジエータファン１２からの送風によって凝縮器３８を冷却する必要があるためである。ラジエータファン１２の回転速度は、冷凍サイクル５１とランキンサイクル３１の両者の放熱を考慮して設定される。

図示しないフローでは、このラジエータファン目標回転速度に応じてラジエータファン１２を駆動するモータ（図示しない）に流す電流量を設定し、この設定した電流をモータに流してラジエータファン１２を回転駆動する。

ステップ７では、ステップ３と同じにエンジン２がアイドルストップ状態（エンジン停止状態）や低負荷状態にあるか否かをみる。エンジン２がアイドルストップ状態や低負荷状態にないときにはランキンサイクル３１の運転を行い得ると判断してステップ８に進む。

ステップ８では、エアコン設定温度と、凝縮器３８の能力、例えば、車速、ラジエータファン回転速度、外気温度等に基づいて算出した放熱量とから図１８を内容とするマップを検索することにより目標エジェクタ供給流量を算出する。図１８に示したように目標エジェクタ供給流量は、エアコン設定温度が一定の条件で放熱量が大きいほど小さくなり、放熱量が一定の条件ではエアコン設定温度が低くなるほど大きくなる値である。

ステップ９では、ステップ８で算出した目標エジェクタ供給流量から図１９を内容とするマップを検索することにより流量制御弁９８の目標エジェクタ側開度を算出する。図１９に示したように流量制御弁９８の目標エジェクタ側開度は、目標エジェクタ供給流量が多いほど大きくなる値である。

ステップ１０では、算出した目標エジェクタ側開度となるように流量制御弁９８を制御する。

ステップ１１ではエンジン２のトルクアシストが可能かどうか、すなわち冷媒ポンプ３２を駆動しても余るほどの膨張機トルクが得られるかどうか、を判断する。トルクアシストが可能なほどの膨張機トルクが得られるかどうかは、廃熱回収量、放熱量、エアコン要求に基づき判断できる。相対的にエンジン負荷が低い側にあり廃熱回収量が少ない場合や、車速が低い（走行風が少ない）とき或いは外気温が高いときなど放熱量が少ない場合に、トルクアシストに回せる分は少なくなる。また、エアコン設定温度と実際の車室内温度の偏差が大きくエアコン要求が大きい場合にも、トルクアシストに回せる分は少なくなる。トルクアシストが可能な場合、ステップ１２に進み、不可能な場合、ステップ１３に進む。

ステップ１２では、ランキンサイクル３１を運転してトルクアシストを行うため、膨張機クラッチ３５を接続し、膨張機上流弁６２を全開状態とすると共にバイパス弁６６を全閉状態として、熱交換器３６の出口から出るガス冷媒を膨張機３７に流す。ステップ１２は、図１３に示したトルクアシスト付きエジェクタエアコンの運転を行わせる部分である。

一方、ステップ１３では、トルクアシストはしないので膨張機クラッチ３５を切断し、ランキンサイクル３１の運転による膨張機トルクで冷媒ポンプ３２を駆動するため、膨張機上流弁６２を全開状態とすると共にバイパス弁６６を全閉状態として、熱交換器３６の出口から出るガス冷媒を膨張機３７に流す。ステップ１３は、図１４に示したトルクアシストなしエジェクタエアコンの運転を行わせる部分である。

ところで、エジェクタ９２の駆動に必要な冷媒流量に見合った冷媒ポンプ３２の出力が得られるだけの膨張機トルクは、車速が低い場合、ラジエータファン１２を回転させることによって得られる（ステップ６及び図１７参照）。ラジエータファン１２を回転させるにはエネルギが必要であるが、廃熱回収による回生エネルギが膨張機トルクに寄与するので、冷凍サイクル５１のコンプレッサ５２を（エンジン２の動力や電力で）駆動するエネルギよりもラジエータファン１２を回転させるエネルギの方が小さい。従って、ラジエータファン１２を回転させる場合であっても、エジェクタエアコンの運転は、コンプレッサエアコンの運転よりトータルの効率が優れる。

図１６Ａのステップ７でエンジン２がアイドルストップ状態や低負荷状態にあるときには図１６Ｂのステップ１５に進む。基本的にエンジン２がアイドルストップ状態（エンジン停止状態）や低負荷状態にあるときには、エジェクタエアコンの運転はできないのであるが、アイドルストップ状態或いは低負荷状態になった直後には、余熱によってエジェクタエアコンの運転を行わせることができる。そこで、しばらくはエジェクタエアコンの運転を継続させて、エジェクタエアコンの運転ができなくなったところでコンプレッサエアコンの運転（コンプレッサ単独駆動）に切換える。ステップ１５では、コンプレッサ単独駆動に移行済みであるか否かをみる。例えば、コンプレッサ単独駆動フラグ＝１であるときにコンプレッサ単独駆動に移行済みであると、コンプレッサ単独駆動フラグ＝０であるときに、コンプレッサ単独駆動に移行済みでないと判断する。ここでは、コンプレッサ単独駆動フラグ＝０である、つまりコンプレッサ単独駆動に移行済みでないとする。このときにはステップ１６に進む。

ステップ１６〜２１は、図１４に示したトルクアシストなしエジェクタエアコンの運転を行わせる部分である。ステップ１６では、ステップ８と同じに目標エジェクタ供給流量を算出する。すなわち、エアコン設定温度と、凝縮器３８の能力、例えば、車速、ラジエータファン回転速度、外気温度等に基づいて算出した放熱量とから図１８を内容とするマップを検索することにより目標エジェクタ供給流量を算出する。

ステップ１７では、このように算出した目標エジェクタ供給流量から図２０を内容とするテーブルを検索することにより目標ポンプ回転速度を算出する。目標ポンプ回転速度は、目標エジェクタ供給流量を得るために要求される冷媒ポンプ３２の目標回転速度である。目標ポンプ回転速度は、図２０に示したように目標エジェクタ供給流量に比例する値である。目標ポンプ回転速度を算出するのは、余熱を利用したエジェクタエアコンの運転では冷媒ポンプ３２のポンプ回転速度が低下するので、実際のポンプ回転速度と比較することにより、実際のポンプ回転速度の低下度合いを求め、低下度合いに応じて流量制御弁９８のエジェクタ側開度を減らす（膨張機側開度を増やす）ためである。

ステップ１８では、冷媒ポンプ３２の実回転速度とこの目標ポンプ回転速度を比較する。冷媒ポンプ３２の実回転速度はポンプ回転速度センサ７５（図１０参照）により検出する。冷媒ポンプ３２の実回転速度が目標ポンプ回転速度より高いときには、膨張機３７に流れる冷媒流量を減らして冷媒ポンプ３２の実回転速度を目標ポンプ回転速度へと低下させる必要がある。そこで、このときにはステップ１９に進み、エジェクタ９２に流れる冷媒流量が増える（膨張機側を減らす）ように流量制御弁９８の目標エジェクタ側開度を増大側に補正する。

ステップ２０では、流量制御弁９８を補正後の目標エジェクタ側開度が得られるように制御する。ステップ２１では、トルクアシストは行わずランキンサイクル３１を運転するため、膨張機クラッチ３５を切断し、膨張機上流弁６２を全開状態とすると共にバイパス弁６６を全閉状態として、熱交換器３６の出口から出るガス冷媒を膨張機３７に流す。ここでは、膨張機トルクが冷媒ポンプ３２を駆動してもまだ余りを生じる場合であっても、トルクアシストは行なわないようにして、アシストにとられる分の冷媒を減らしてエジェクタ９２側に振り向ける冷媒を増やすことで、エアコン（冷房）の効きを良くしたり持続時間を長くしたりすることができる。

ステップ１８で冷媒ポンプ３２の実回転速度が目標ポンプ回転速度以下のときには、膨張機３７に流れる冷媒流量を増やして膨張機回転速度を高め、膨張機３７と一体動する冷媒ポンプ３２の実回転速度を目標ポンプ回転速度へと上昇させる必要がある。このときにはステップ２２に進み、膨張機側流量が増えるように流量制御弁９８の目標エジェクタ側開度を減少側に補正する。

ステップ２３では、図２１に基づいてコンプレッサ５２による補助制御を行う。ここで、コンプレッサ５２がエンジン２の駆動である場合に、エンジン２を停止するアイドルストップ状態でコンプレッサ５２を駆動することができない。従って、アイドルストップ状態でステップ２３に進んできたときに（エンジン２を再始動させなくても）コンプレッサによる補助が行なえるように、図２４に示したように、コンプレッサ５２はモータ１０１により駆動されるものとしてもよい。

コンプレッサ５２による補助制御を行わせる理由を説明する。ここでのトルクアシストなしエジェクタエアコンを運転する駆動条件は、十分な冷房能力の得にくいアイドルストップ状態（エンジン停止状態）や低負荷状態にあるときである。冷媒ポンプ３２の実際の回転速度が目標回転速度に達しない場合、流量制御弁９８の膨張機側開度を大きくする補正を行なうため、エジェクタ側の流量が不足する場合がある。このような場合には、トータルの効率が悪化しない範囲でコンプレッサ５２を駆動して、エジェクタエアコンの運転を継続するようにしたのである。

この結果、ステップ１８、２２、２３と流れる場合に、図１４に示したトルクなしエジェクタエアコンの運転と、図１５に示したコンプレッサエアコンの運転との両方が重複して行われることになる。

コンプレッサ５２による補助制御を具体的に説明する。図２１に示したように、目標エジェクタ側開度が第２所定値Ｅ２以下の領域で目標コンプレッサ駆動量、つまり目標モータ電流量に正の値を与えている。これは、次の理由による。すなわち、目標エジェクタ側開度が第２所定値Ｅ２以下の領域では、エジェクタ９２への冷媒供給が不足してエジェクタ９２が十分に作動せず、冷房能力が落ちる。そこで、エジェクタ９２への冷媒供給が不足するときにはモータ１０１（図２４参照）に電流を流してコンプレッサ５２を駆動することで、冷房能力を高めるのである。

目標エジェクタ側開度が第２所定値Ｅ２以下の領域で冷房能力がどの程度低下するかは予め知り得るので、図２１に示す目標コンプレッサ駆動量の特性は適合により定めればよい。なお、低負荷状態であるときにステップ２３に進んできたときには、図２１に示す目標コンプレッサ駆動量はコンプレッサクラッチ５４に与える電流量となる。

一方、目標エジェクタ側開度が第２所定値Ｅ２を超える領域では、目標コンプレッサ駆動量をゼロとして、コンプレッサ５２を駆動することはしない。これは、当該領域ではエジェクタ９２のみの駆動（つまりトルクアシストなしエジェクタエアコンの運転）で十分な冷房能力が得られるためである。

ステップ２４では、エバポレータ温度と目標温度を比較する。エバポレータ５５温度は温度センサ７６（図１０参照）により検出する。エバポレータ温度が目標温度以下であるときには、トルクアシストなしエジェクタエアコンの運転で、あるいはエトルクアシストなしジェクタエアコンの運転にコンプレッサエアコンの運転を追加することで十分な冷房能力が得られていると判断する。つまり、コンプレッサエアコンの運転に移行することはまだ必要ないと判断し、ステップ２０、２１に進み、ステップ２０、２１の操作を実行する。

一方、ステップ２４でエバポレータ温度が目標温度より高いときには、コンプレッサエアコンの運転に移行する必要がある判断する。このときにはステップ２５〜２７に進む。

ステップ２５〜２７は図１５に示したコンプレッサエアコン運転を行わせる部分である。まずステップ２５では、コンプレッサ単独駆動フラグ＝１とし、モータ１０１に電流を流してコンプレッサ５２を駆動するか、或いは、コンプレッサクラッチ５４を接続してエンジン２によりコンプレッサ５２を駆動する。

ステップ２６ではエジェクタ９２の駆動を停止するため、流量制御弁９８を目標エジェクタ側開度がゼロとなるように制御する。ステップ２７では、ランキンサイクル３１の運転を中止するため膨張機クラッチ３５を切断し、膨張機上流弁６２を全閉状態とすると共にバイパス弁６６を全開状態として、冷媒の全てを膨張機３７をバイパスして流す。

ステップ２５でのコンプレッサ単独駆動フラグ＝１により、次回からはステップ１５よりステップ２５、２６、２７に進み、モータ１０１により、または、コンプレッサクラッチ５４を接続しエンジン２によりコンプレッサ５２を駆動してコンプレッサエアコンの運転を行わせる。

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。

本実施形態によれば、エンジン２の廃熱を冷媒に回収する熱交換器３６、この熱交換器出口の冷媒を用いて動力を発生させる膨張機３７、この膨張機３７を出た冷媒を凝縮させる凝縮器３８、膨張機３７により回生された動力によって駆動されると共に、凝縮器３８からの冷媒を熱交換器３６に供給する冷媒ポンプ３２を含むランキンサイクル３１を備えるエンジンの廃熱利用装置において、凝縮器３８を共有し、この凝縮器３８からの冷媒を導いて蒸発させるエバポレータ５５を含む冷凍サイクル５１と、熱交換器３６出口の冷媒を駆動ガスとして用い、このエバポレータ５５出口の冷媒を引き込んで凝縮器３８に戻すエジェクタ９２とを設けている。

本実施形態によれば、膨張機３７により回生された動力を使って冷媒ポンプ３２を駆動することでランキンサイクル３１を運転し、このランキンサイクル３１の冷媒通路を循環する冷媒の一部でエジェクタ９２を駆動して冷凍サイクル５１を運転するので（図１６Ａのステップ１、７〜１３参照）、エンジン２の廃熱の熱エネルギのみで冷凍サイクル５１を運転することができる。これによって、従来装置のようにエジェクタ駆動用の高圧冷媒を得るため外部からエネルギを与えてポンプを駆動する必要はなく、ポンプ駆動に伴う燃費悪化を回避できる。

本実施形態によれば、熱交換器３６出口の冷媒を膨張機３７に導く冷媒通路４２と、熱交換器３６出口の冷媒をエジェクタ９２に導く分岐冷媒通路９７とを並列に設けるので、膨張機３７とエジェクタ９２への冷媒流量の配分を調整することができ、冷凍サイクル５１及びランキンサイクル３１の木目細かな制御が可能である（直列回路ではできない制御が可能）。

本実施形態によれば、冷凍サイクル５１に、エジェクタ９２と並列に設けられたコンプレッサ５２を備えるので、仮にエンジン２の廃熱が小さくてランキンサイクル３１を運転できなくなっても、コンプレッサクラッチ５４を接続してコンプレッサ５２をエンジン２で駆動することによって冷凍サイクル５１を運転できる。

本実施形態によれば、膨張機３７により回生された動力が冷媒ポンプ３２の駆動力を上回ったとき、この上回った動力をエンジン２に伝達する動力伝達機構（２ａ、３３、３４）と、アイドルストップ中にエアコン要求（冷房要求）があるときには、膨張機３７により回生された動力をエンジン２に伝達しないようにしてランキンサイクル３１を運転し、このランキンサイクル３１の冷媒通路を循環する冷媒の一部をエジェクタ９２に供給してエジェクタ９２を駆動するので（図１６Ａのステップ７、図１６Ｂのステップ１５〜２１参照）、エンジン２が停止されても暫く（例えば１〜２分）はエンジン２の余熱でランキンサイクル３１の運転継続が可能である。ランキンサイクル３１の運転継続が可能であれば、その間、エジェクタ９２駆動により冷凍サイクル５１を運転できる。つまりエンジン２が停止されても暫くはエバポレータ温度を上昇するのを遅らせることができる。これによって、エアコン要求によるエンジン２の始動を少なくし燃費を向上させることができる。

本実施形態によれば、凝縮器３８に送風するラジエータファン１２（冷却ファン）を備え、アイドルストップ中にエアコン要求（冷房要求）があるときには（低負荷状態でエアコン要求がある場合でも良い）、さらにこのラジエータファン１２を駆動するので（図１６Ａのステップ１、６参照）、凝縮器３８の放熱能力を上げて冷房能力を向上させ、さらにアイドルストップ時間を延長させることができる。このとき、ラジエータファン１２を回転させるにはエネルギが必要であるが、廃熱回収による回生エネルギが膨張機トルクに寄与するので、冷凍サイクル５１のコンプレッサ５２を（エンジン２の動力や電力で）駆動するエネルギよりもラジエータファン１２を回転させるエネルギの方が小さい。従って、ラジエータファン１２を回転させる場合であっても、エジェクタエアコンの運転は、コンプレッサエアコンの運転よりトータルの効率が優れる。

本実施形態によれば、膨張機３７により回生された動力が冷媒ポンプ３２の駆動力を上回ったとき、この上回った動力を前記エンジン２に伝達する動力伝達機構（２ａ、３３、３４）と、エンジン２の低負荷状態でエアコン要求（冷房要求）があるときには、膨張機３７により回生された動力をエンジン２に伝達しないようにしてランキンサイクル３１を運転し、このランキンサイクル３１の冷媒通路を循環する冷媒の一部をエジェクタ９２に供給してエジェクタ９２を駆動するので（図１６Ａのステップ７、図１６Ｂのステップ１５〜２１参照）、エンジン２の廃熱でランキンサイクル３１の運転継続が可能である。ランキンサイクル３１の運転継続が可能であれば、その間、エジェクタ９２の駆動により冷凍サイクル５１を運転できる。つまりエンジン２の廃熱でエジェクタ９２を駆動して冷凍サイクル５１を運転できるため、コンプレッサ５２を駆動する必要がなくコンプレッサ動力を低減できる。

本実施形態によれば、エアコン要求（冷房要求）があるときには、膨張機３７により回生された動力が冷媒ポンプ３２の駆動力を上回った動力をエンジン２に伝達するよりも、エジェクタ９２を駆動して冷凍サイクル５１を運転することを優先させるので（図１６Ａのステップ１、７〜１３参照）、ランキンサイクル３１を用いて動力回生を行うよりも、エジェクタ９２により冷凍サイクル５１を運転しコンプレッサ５２の動力を削減するほうが燃費向上効果が大きい場合に対処できる。

本実施形態によれば、膨張機３７により回生された動力をエンジン２に伝達しないようにしてランキンサイクル３１を運転し、エジェクタ９２に熱交換器３６の出口の冷媒を供給しているときでも、冷凍サイクル５１にエジェクタ９２と並列に設けられたコンプレッサ５２を駆動するので（図１６Ｂのステップ２２、２３参照）、エジェクタ９２の駆動によりで冷房能力が足りない場合においてもコンプレッサ５２の駆動で足りない冷房能力を補助することができる。

（第２実施形態）
図２２Ａ、図２２Ｂのフローチャートは第２実施形態で、第１実施形態の図１６Ａ、図１６Ｂと置き換わるものである。図１６Ａ、図１６Ｂと同一部分には同一のステップ番号を付している。

第１実施形態の図１６Ａ、図１６Ｂと相違する部分を主に説明する。図２２Ｂにおいてステップ１５でコンプレッサ駆動に移行済みでないときにはステップ３１以降に進む。

ステップ３１〜３５、２１、ステップ３１、３６、２４、３５、２１は、図１４に示したトルクアシストなしエジェクタエアコン運転を行わせる部分である。このうち、ステップ３１〜３６は流量制御弁９８の目標膨張機側開度を初期値から徐々に大きくする部分である。ここでは、流量制御弁９８のエジェクタ側開度ではなく、流量制御弁９８の膨張機側開度を制御する。

まずステップ３１では、流量制御弁９８の基本膨張機側開度を算出済みか否かをみる。例えば、基本膨張機側開度算出済みフラグ＝１であるとき流量制御弁９８の基本膨張機側開度を算出済みであると、基本膨張機側開度算出済みフラグ＝０であるとき流量制御弁９８の基本膨張機側開度を算出済みでないと判断する。ここでは、基本膨張機側開度算出済みフラグ＝０である、つまり流量制御弁９８の基本膨張機側開度を算出済みでないとする。このときにはステップ３２に進み、温度センサ（図示しない）により検出される熱交換器３６の出口から出る冷媒の温度から図２３を内容とするテーブルを検索することにより流量制御弁９８の初期値である基本膨張機側開度を算出する。ここでは冷媒温度に基づき膨張機側開度を算出したが、冷媒圧力に基づき算出することもできる。

膨張機トルクは熱交換器３６の出口から出る冷媒の温度の影響を受け、熱交換器３６の出口から出る冷媒が低温になると膨張機トルクが低下する。そこで、膨張機トルクが不足しないよう、基本膨張機側開度は、図２３に示したように熱交換器３６の出口から出る冷媒の温度が低くなるほど大きくなるようにしている。

ステップ３２で基本膨張機側開度を算出したので、ステップ３３では基本膨張機側開度算出済みフラグ＝１とし、ステップ３４で基本膨張機側開度を初期値として流量制御弁９８の目標膨張機側開度に入れる。

ステップ３５では、流量制御弁９８をこの目標膨張機側開度（初期値）となるように制御する。ステップ２１では、トルクアシストは行わずランキンサイクル３１を運転するため、膨張機クラッチ３５を切断し、膨張機上流弁６２を全開状態とすると共にバイパス弁６６を全閉状態として、熱交換器３６の出口から出る冷媒を膨張機３７に流す。ここでは、膨張機トルクが冷媒ポンプ３２を駆動してもまだ余りを生じる場合であっても、トルクアシストは行なわないようにして、アシストにとられる分の冷媒を減らしてエジェクタ９２側に振り向ける冷媒を増やすことで、エアコン（冷房）の効きを良くしたり持続時間を長くしたりすることができる。

ステップ３３での基本膨張機側開度算出済みフラグ＝１より、次回からはステップ３１よりステップ３６に進む。ステップ３６では目標膨張機側開度を次式により更新する。

目標膨張機側開度＝目標膨張機側開度＋ΔＺＯＵ …（１）
ただし、ΔＺＯＵ：制御周期当たりの膨張機側開度の増分（正の値）、
（１）式右辺の「目標膨張機側開度」は前回に算出した値、（１）式左辺の「目標膨張機側開度」は今回に算出する値を表している。前回には目標膨張機側開度に初期値として基本膨張機側開度を入れたので、今回には基本膨張機側開度に増分ΔＺＯＵを加算した値を目標膨張機側開度として算出する。次回には基本膨張機側開度に増分ΔＺＯＵ×２を加算した値を目標膨張機側開度として算出することとなる。このようにして目標膨張機側開度を初期値から徐々に大きくしてゆく。

ここで、目標膨張機側開度を初期値から徐々に大きくしてゆく理由は次のようなものである。すなわち、図２２Ｂのステップ３１以降に進んでくるのはアイドルストップ状態（エンジン停止状態）や低負荷状態のときである。特に、エンジン２の運転状態からエンジン２を停止するアイドルストップに移行したタイミングで図２２Ｂのステップ３１以降に進んできた場合で考えると、エンジン２が停止するアイドルストップの開始から時間の経過とともにエンジン２の余熱が徐々になくなっていくため、熱交換器３６の出口から出る冷媒の温度が低下してゆく。このため、目標膨張機側開度を初期値のまま維持したのでは、この冷媒温度の低下を受けて膨張機トルクが低下してゆく。膨張機トルクが低下するとポンプ回転速度が低下し、ランキンサイクル３１を循環する冷媒流量が低下する。すると、エジェクタ９２に供給される冷媒流量が減ってゆき、冷凍サイクル５１を循環する冷媒流量が低下し、冷房能力が落ちてゆく。こうした冷房能力の低下を防止するには、アイドルストップ開始後あるいは低負荷状態に移行した後もアイドルストップ移行タイミングでの膨張機回転速度を維持することである。このため、アイドルストップの開始から目標膨張機側開度を徐々に大きくすることで、アイドルストップ開始後もアイドルストップ移行タイミングでの膨張機トルクが維持されるようにしたものである。

目標膨張機側開度を徐々に大きくすれば、この反対にエジェクタ側開度が徐々に小さくなり、エジェクタ９２の駆動が不十分となり、やがてエジェクタ９２は冷凍サイクル５１を運転できなくなる。エジェクタ９２が冷凍サイクル５１を運転できなくなると、それまでのエバポレータ温度を維持できなくなり、エバポレータ温度が上昇を始める。このエバポレータの温度上昇をみるため、ステップ２４でエバポレータ温度と所定値を比較する。エバポレータ温度が所定値以下であるときには、現在のエジェクタ側開度での冷媒供給によるエジェクタ９２の駆動で十分な冷房能力が得られていると判断する。つまり、コンプレッサ５２の駆動による冷凍サイクル５１の運転に移行することは必要ないと判断し、ステップ３５、２１に進み、ステップ３５、２１の操作を実行する。

エバポレータ温度が所定値以下である限り、ステップ３６の操作を繰り返すことで、目標膨張機側開度が徐々に大きくなってゆく。流量制御弁９８の目標膨張機側開度を徐々に大きくすれば、流量制御弁９８のエジェクタ側開度は徐々に小さくなってゆく。流量制御弁９８のエジェクタ側開度が徐々に小さくなればエジェクタ９２の働きが悪くなって、冷凍サイクル５１を循環する冷媒の動きが鈍くなる。これによってやがてはエバポレータ温度が上昇して所定値に到達する。このときにはステップ２４よりステップ２５〜２７に進む。

ステップ２５〜２７はコンプレッサエアコンの運転を行わせる部分である。まずステップ２５では、コンプレッサ単独駆動フラグ＝１とし、モータ１０１に電流を流してコンプレッサ５２を駆動するか、或いは、コンプレッサクラッチ５４を接続してエンジン２によりコンプレッサ５２を駆動する。

ステップ２６では、ランキンサイクル３１の運転を中止するため膨張機クラッチ３５を切断し、膨張機上流弁６２を全閉状態とすると共にバイパス弁６６を全開状態として、冷媒の全てを膨張機３７をバイパスして流す。

ステップ２５でのコンプレッサ単独駆動フラグ＝１により、次回からはステップ１５よりステップ２５、２６、２７に進み、モータ１０１により、または、コンプレッサクラッチ５４を接続しエンジン２によりコンプレッサ５２を駆動してコンプレッサエアコンの運転を行わせる。

実施形態では、ハイブリッド車両の場合で説明したが、これに限られるものでない。エンジン２のみを搭載した車両にも本発明の適用がある。エンジン２は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンのいずれでもかまわない。

１ ハイブリッド車両
２ エンジン
２ａ クランクプーリ
１２ ラジエータファン
３０ 複合サイクル
３１ ランキンサイクル
３２ 冷媒ポンプ
３３ ポンププーリ
３４ ベルト
３５ 膨張機クラッチ
３６ 熱交換器
３７ 膨張機
３８ 凝縮器
５１ 冷凍サイクル
５２ コンプレッサ
５４ コンプレッサクラッチ
５５ エバポレータ
７１ エンジンコントローラ
９２ エジェクタ
９８ 流量制御弁

Claims (8)

1. エンジンの廃熱を冷媒に回収する熱交換器、この熱交換器出口の冷媒を用いて動力を発生させる膨張機、この膨張機を出た冷媒を凝縮させる凝縮器、前記膨張機により回生された動力によって駆動されると共に、この凝縮器からの冷媒を前記熱交換器に供給する冷媒ポンプを含むランキンサイクルを備えるエンジンの廃熱利用装置において、
   前記凝縮器を共有し、この凝縮器からの冷媒を導いて蒸発させるエバポレータを含む冷凍サイクルと、
   前記熱交換器出口の冷媒を駆動ガスとして用い、このエバポレータ出口の冷媒を引き込んで前記凝縮器に戻すエジェクタと
   を設けたことを特徴とするエンジンの廃熱利用装置。
2. 前記熱交換器出口の冷媒を前記膨張機に導く冷媒通路と、前記熱交換器出口の冷媒を前記エジェクタに導く冷媒通路とを並列に設けることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの廃熱利用装置。
3. 前記冷凍サイクルに、前記エジェクタと並列に設けられたコンプレッサを備えることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの廃熱利用装置。
4. 前記膨張機により回生された動力が前記冷媒ポンプの駆動力を上回ったとき、この上回った動力を前記エンジンに伝達する動力伝達機構を備え、
   エンジン停止中に冷房要求があるときに、前記膨張機により回生された動力を前記エンジンに伝達しないようにして前記ランキンサイクルを運転し、このランキンサイクルの冷媒通路を循環する冷媒の一部を前記エジェクタに供給してエジェクタを駆動することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のエンジンの廃熱利用装置。
5. 前記膨張機により回生された動力が前記冷媒ポンプの駆動力を上回ったとき、この上回った動力を前記エンジンに伝達する動力伝達機構を備え、
   エンジンの低負荷状態で冷房要求があるときに、前記膨張機により回生された動力を前記エンジンに伝達しないようにして前記ランキンサイクルを運転し、このランキンサイクルの冷媒通路を循環する冷媒の一部を前記エジェクタに供給してエジェクタを駆動することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のエンジンの廃熱利用装置。
6. 前記凝縮器に送風する冷却ファンを備え、
   前記エンジン停止中または低負荷状態で、ランキンサイクルの冷媒通路を循環する冷媒の一部を前記エジェクタに供給してエジェクタを駆動する際に、前記冷却ファンを駆動することを特徴とする請求項４または５に記載のエンジンの廃熱利用装置。
7. 冷房要求があるときには、前記上回った動力をエンジンに伝達するよりも、前記エジェクタを駆動して冷凍サイクルを運転することを優先させることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のエンジンの廃熱利用装置。
8. 前記膨張機により回生された動力を前記エンジンに伝達しないようにして前記ランキンサイクルを運転し、前記エジェクタに前記熱交換器出口の冷媒を供給しているときでも、前記冷凍サイクルに前記エジェクタと並列に設けられたコンプレッサを駆動することを特徴とする請求項４から６までのいずれか一つに記載のエンジンの廃熱利用装置。

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