JP2015059424A - 内燃機関の廃熱回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関稼働時の廃熱を効率よく回収して、廃熱回収出力向上及び燃費向上を図った内燃機関の廃熱回収装置の提供を目的とする。
【解決手段】エンジン１の冷却水Ｒで作動流体Ｗを加熱するエバポレータ２１と、作動流体Ｗを膨張させて機械的エネルギーを回収する膨張機２２と、膨張機２２の下流側の作動流体の流路に対し並列に配置された第１コンデンサ２５及び第２コンデンサ２６と、第１及び第２コンデンサ２６への作動流体Ｗの流通経路を切換えるコンデンサ経路切換弁２３と、作動流体Ｗを圧縮する作動流体ポンプ２４と、膨張機出口の作動流体温度が第１所定温度以下の場合、コンデンサ経路切換弁２３によっていずれか一方のコンデンサのみに作動流体を流通させるように制御する制御装置３と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、廃熱回生システムに係り、特にランキンサイクルを利用した内燃機関の廃熱回収装置に関する。

内燃機関の廃熱から機械的エネルギー（動力）を回収するランキンサイクルを利用した廃熱回生装置が開発されている。
一般に、ランキンサイクル装置は、作動流体を圧送するポンプと、作動流体をエンジンの廃熱によって加熱する熱交換器（エバポレータ）と、加熱された作動流体を膨張させて機械的エネルギーを回収する膨張機と、膨張機の作動流体を凝縮させるコンデンサとから構成されている。
このような技術を利用した装置が特許文献１に開示されている。

特許文献１による廃熱回収装置は、内燃機関の廃熱によって加熱された作動流体を膨張させて機械的動力を回収する膨張機、該膨張機を作動させて作動流体を凝縮させる第１凝縮器（コンデンサ）を有するランキンサイクルと、熱源によって加熱された作動流体を外部動力によって圧縮する圧縮機、該圧縮機を作動した作動流体を外気によって凝縮させる第２凝縮器（コンデンサ）を有する冷凍サイクルと、両サイクルのうち、いずれか一方又は、両方を作動させて、両サイクルのいずれか一方を作動させる場合には、一方のサイクルの凝縮器に対して他方のサイクルの凝縮器を直列に接続して作動流体を段階的に流通させる作動流体経路切換手段と、を備えた技術が開示されている。

このようにすることで、並列に配置された両凝縮器に作動流体を分散して流通させる場合と異なり冷媒の凝縮を一括して段階的に行うことができるとしている。
また、冬季などにおいて、冷凍サイクルの熱負荷が小さくなって、冷凍サイクルを停止した時には、両凝縮器をランキンサイクルにて使用でき、一方、真夏などに冷凍サイクルの熱負荷が極端に大きくなって、ランキンサイクルを停止した時には、両凝縮器を冷凍サイクルに使用できる。

特開２００９−９７４８１号公報

特許文献１によると、第１凝縮器と第２凝縮器を直列に接続して、作動流体を段階的に流通させることによって、外気温度情報に基づいて、冬季は冷凍サイクルを停止した時は、第１及び第２凝縮器をランキンサイクルにて使用でき、一方、真夏などに冷凍サイクルの熱負荷が極端に大きくなって、ランキンサイクルを停止した時には、両凝縮器を冷凍サイクルに使用できるようにしたものである。
しかし、作動流体の流れに対して、凝縮器を直列に使用することは、作動流体の流通抵抗が大きくなり、廃熱回収装置稼働のための消費エネルギー負担が大きくなり、廃熱を効率よく回収できない不具合を有している。
また、凝縮器を直列に使用することは、凝縮器における外気温度と作動流体との温度差は、凝縮器を並列にして使用する場合の１／２になり、凝縮器における冷却能力が十分に発揮できない。

本発明はかかる技術的課題に鑑み、内燃機関稼働時の廃熱を効率よく回収して、廃熱回収効率向上及び燃費向上を図った内燃機関の廃熱回収装置の提供を目的とする。

本発明は、かかる課題を解決するため、内燃機関稼働時の廃熱を回収する内燃機関の廃熱回収装置において、
前記内燃機関の冷却水回路に介装され、該冷却水を熱源として、作動流体を加熱するエバポレータと、
前記作動流体を膨張させて機械的エネルギーを回収する膨張機と、
前記膨張機の下流側で、前記作動流体の流路に対し並列に配置され、前記膨張機を作動させた作動流体を外気により冷却する第１コンデンサ及び第２コンデンサと、
前記膨張機と前記第１及び第２コンデンサ間に介装され、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサへの前記作動流体の流通を切換えるコンデンサ経路切換弁と、
前記コンデンサで冷却された前記作動流体を圧縮する作動流体ポンプと、
前記コンデンサ経路切換弁及び前記作動流体ポンプの作動を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記膨張機出口の前記作動流体温度が第１所定値以下の場合、前記コンデンサ経路切換弁を作動させて前記第１コンデンサ又は、第２コンデンサのいずれか一方のみに作動流体を流通させるようにしたことを特徴とする内燃機関の廃熱回収装置を提供できる。

かかる発明によれば、作動流体が流れる循環路に２個のコンデンサを並列に配置することで、膨張機を作動させた作動流体温度が第１所定値以下の場合、一方のコンデンサの作動流体の流通を遮断することで、作動流体の温度を低くし過ぎないようにしている。
これは、作動流体の温度を低くし過ぎると、エバポレータにおいて、冷却水の温度が低くなりすぎて、内燃機関の性能に影響を及ぼすのを防止することができる。
更に、コンデンサ２個を並列に配置することで、作動流体の流通抵抗が低減し、コンデンサの冷却性能、作動流体ポンプの作動負荷が低減でき、エネルギー回収効率が向上する。
また、コンデンサ２個を並列に配置することで、夫々のコンデンサが小型化でき、車両への搭載性を向上させることができる。

また本発明において好ましくは、前記制御装置は、前記第１及び第２コンデンサ夫々に対応して配置された第１及び第２コンデンサファンを夫々独立して回転制御すると共に、前記内燃機関の回転数の上昇及び、前記作動流体の前記膨張機出口温度上昇に応じて回転数が高くなるように制御するとよい。

このような構成にすることにより、内燃機関の回転数及び作動流体の膨張機出口温度に応じてコンデンサファンの回転数を変化及び停止させることで、作動流体を適切な温度に冷却することにより、エバポレータにおけるエネルギー回収が効率的に行われると共に、コンデンサファンの回転による消費エネルギーを低減させられるので膨張機によるＮＥＴ出力を向上できる。
（膨張機のＮＥＴ出力＝膨張機出力−ファン消費動力−作動流体ポンプ消費動力）

また本発明において好ましくは、 前記制御装置は、前記冷却水の前記内燃機関入口温度と前記内燃機関出口温度との温度差が大きくなるにしたがい前記作動流体流量を多くするように、前記作動流体ポンプを制御するとよい。

このような構成にすることにより、車両走行時の廃熱状態に応じて作動流体の流量を制御することで、最適作動流体流量制御が可能となり廃熱回収を効率よく行える。

また本発明においてこのましくは、前記制御装置は、前記内燃機関がアイドリング状態時において、作動流体の流量を補正係数を乗じて、目標流量を制御するようにするとよい。

このような構成にすることにより、アイドリング時の低回転条件でも、一定作動流体流量を確保することで、アイドリング時においても、廃熱回収が可能となり、総廃熱回収量増大が可能となる。

また本発明において好ましくは、前記制御装置は、前記冷却水の前記内燃機関出口温度が第２所定値以下の場合、前記作動流体ポンプを停止させるとよい。

このような構成にすることにより、作動流体ポンプを停止させることで、冷却水温の低下を防ぎ、早急に冷却水温を第２所定値以上に上昇させることで、内燃機関の熱効率向上と、排ガス浄化装置の作用に悪い影響を与えないようにする。

また本発明において好ましくは、前記制御装置は、前記冷却水の前記内燃機関入口温度が第３所定値以上になった場合、前記作動流体ポンプを再駆動させるとよい。

このような構成にすることにより、冷却水温度が廃熱回収可能な温度になった場合に、廃熱回収装置を作動させて、より多くのエネルギー回収を行うようにすることができる。
一方、内燃機関入口の冷却水温が第３所定値以上にならないと、廃熱回収効率が低く、作動流体ポンプ及びコンデンサファン作動させる消費エネルギーが廃熱回収エネルギーより高くなるのを防止することができる。

また本発明において好ましくは、前記制御装置は、前記内燃機関の回転が停止したことを判断した場合、前記廃熱回収を停止するとよい。

このような構成にすることにより、内燃機関停止で廃熱回収を停止することで、作動流体ポンプ、コンデンサファンの作動を早期に停止させることで、不要なエネルギー損失を減少させる。

かかる発明によれば、内燃機関稼働時の廃熱を効率よく回収して、廃熱回収出力向上及び燃費向上を図った内燃機関の廃熱回収装置の提供が可能となる。

本発明の実施形態かかる内燃機関と廃熱回収装置の概略構成図を示す。 本発明の実施形態かかる廃熱回収装置の作動流体の流量制御フロー図を示す。 本発明の実施形態かかる廃熱回収装置のコンデンサ作動制御フロー図を示す。

以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて説明する。
但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、その相対配置などはとくに特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は、本発明の実施形態かかり、車両に搭載された内燃機関と該内燃機関の廃熱回収装置の概略構成図を示す。
１は、内燃機関であるエンジンを示す。２はエンジンの冷却水路に介装された廃熱回収装置で、３は該廃熱回収装置２を制御する制御装置である。

エンジン１は、エンジン本体１１と、該エンジン本体１１を冷却して高温になった冷却水Ｒを外気との熱交換によって冷却するラジエータ１２と、該ラジエータ１２にエンジン本体１１から冷却水Ｒを導入するラジエータ導入管１２ａと、ラジエータ１２で冷却された冷却水Ｒをエンジン本体１１に戻すラジエータ流出管１２ｂと、ラジエータ導入管１２ａに介装され、冷却水温度が規定以上に上昇した時に、冷却水を、エンジン本体１１側からラジエータ１２側に通過させるサーモスタット１８と、エンジン本体１１の排ガスによって駆動される排気タービンと該排気タービンによって駆動され、空気を圧縮するコンプレッサを備えたターボチャージャ１４と、該ターボチャージャ１４にて圧縮された空気を冷却するインタークーラ１５と、ターボチャージャ１４を駆動した排ガス中に含まれているディーゼル排気微粒子を除去するＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）１６及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択還元型触媒によって浄化するＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）１７と、排ガス中のＮＯｘ発生を抑制するため吸気に排ガスを混入させる、該排ガスを冷却するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラ１３等を備えている。

廃熱回収装置２は、エンジン１の冷却水Ｒの熱で作動流体Ｗを加熱するエバポレータ２１と、該エバポレータ２１で加熱された作動流体Ｗを膨張させて回転動力を取出す膨張機２２と、該膨張機２２の下流側に作動流体Ｗの流路に並列に配置されて、膨張した作動流体を凝縮させる第１及び第２コンデンサ２５、２６と、第１及び第２コンデンサ２５、２６と膨張機２２の間に配設され、第１及び第２コンデンサ２５、２６への作動流体Ｗの流通を切換えるコンデンサ経路切換弁２３と、第１及び第２コンデンサ２５、２６で凝縮された作動流体Ｗを圧縮してエバポレータ２１に圧送する作動流体ポンプ２４と、廃熱回収装置２を構成する各機器を作動流体Ｗが循環する流路である循環路２９と、廃熱回収装置２の作動を制御する制御装置３とを備えている。

エバポレータ２１は、エンジン１の冷却水回路を構成するラジエータ導入管１２ａから分岐した冷却水導入管２１ａによって、エンジン本体１１を冷却して高温になった冷却水Ｒを導入する。
エバポレータ２１は、該エバポレータ２１内において冷却水Ｒと作動流体Ｗとを熱交換して、作動流体Ｗを高温高圧の作動流体にする。
熱交換を行った冷却水Ｒは、ラジエータ流出管１２ｂに連結した冷却水排出管２１ｂによってエンジン１の冷却水回路に戻る。

膨張機２２は、エバポレータ２１によって高温高圧になった作動流体Ｗを導入して、膨張させることにより、回転駆動力を発生させる容積式の流体機器である。
一般に、膨張機２２には、図示省略の発電機を連結して電力を得る場合、又は車両の駆動系に連結して走行補助を行うようにして、廃熱回収装置２以外の部分で利用している。

第１及び第２コンデンサ２５、２６は、循環路２９の作動流体Ｗの流れに対して並列に配置されている。
第１コンデンサ２５には第１コンデンサファン２７、第２コンデンサ２６には第２コンデンサファン２８が夫々配置されている。
第１及び第２コンデンサファン２７、２８は、夫々が独立して回転制御されると共に、エンジン１の回転数の上昇、及び作動流体の膨張機２２の出口温度上昇に応じて回転数が高くなるように制御装置３によって制御される。
また、第１及び第２コンデンサ２５、２６は、夫々に対応した第１及び第２コンデンサファン２７、２８によって、外気を吸込み、膨張機２２で膨張した作動流体Ｗを外気によって冷却及び凝縮する。

コンデンサ経路切換弁２３は、膨張機２２からの作動流体Ｗを第１及び第２コンデンサ２５、２６への流通経路の切換えを制御装置３によって制御される。
切換えとは、作動流体Ｗの膨張機２２の出口温度が第１所定値以下の場合に、第１コンデンサ２５、又は第２コンデンサ２６のいずれか一方にのみ作動流体Ｗを流通させるように切換える。
即ち、いずれか一方のコンデンサには、作動流体Ｗがエネルギー回収中は常に流通している。
これは、コンデンサにおいて、作動流体Ｗの温度が低くなり過ぎると、エバポレータ２１において、冷却水Ｒから作動流体Ｗへの熱移動量（熱交換量）が多くなり、冷却水Ｒの温度が低くなりすぎるのを防止して、エンジン１の熱効率が低下し、エンジン１の燃費、排ガス浄化に悪い影響を与えないようにするものである。
尚、本実施形態において、第１所定値の温度は、４０℃としたが、エンジン１及び廃熱回収装置２の性能及び構造によって、上下することは当然である。

また、本実施形態では、第１及び第２コンデンサ２５、２６は同じ形状、同じ冷却能力の物を使用して、コスト低減を図っているが、作動流体Ｗが常に流れる側のコンデンサの冷却容量を大きくし、他側を小さくすることで、該他側に作動流体Ｗを流す場合を少なくすることで、コンデンサファンの駆動を抑制して、コンデンサファン駆動によるエネルギー消費を減少させることも可能である。
更に、コンデンサ２個を並列に配置することで、作動流体の流通抵抗が低減し、コンデンサの冷却性能、作動流体ポンプの作動負荷が低減でき、エネルギー回収効率が向上する。
また、コンデンサ２個を並列に配置することで、夫々のコンデンサが小型化でき、車両への搭載性を向上させることができる。

作動流体ポンプ２４は、第１及び第２コンデンサ２５、２６にて凝縮された作動流体Ｗを圧縮してエアバポレータ２１に圧送すると共に、作動流体Ｗが循環路２９内を循環する動力源となっている。
また、本実施形態では、作動流体ポンプ２４の駆動を図示省略の電動モータにて実施しており、駆動は制御装置３によって制御される。

制御装置３は、次のような入力信号と、該入力信号に基づいて廃熱回収装置２の各機器を制御する制御信号を出力する。
入力信号は、エンジン回転数Ｎｒｐｍ、冷却水Ｒのエンジン出口温度ＴＡ（冷却水Ｒのエバポレータ２１の入口温度）、冷却水Ｒのエンジン入口温度ＴＢ（冷却水Ｒのエバポレータ２１の出口温度）及び、作動流体Ｗの膨張機２２の出口温度ＴＤ等である。
また、出力信号は、コンデンサ経路切換弁制御信号、第１コンデンサファン目標回転数制御信号、第２コンデンサファン目標回転数制御信号、作動流体目標流量制御信号、等である。

図２に基づいて、廃熱回収装置２の作動流体の流量制御フローについて説明する。
先ず、制御がスタートしてエンジン１側からの情報が入力される。
ステップＳ１において、冷却水Ｒのエンジン出口温度ＴＡが入力される。
ステップＳ２において、冷却水Ｒのエンジン出口温度ＴＡ≧第２所定値Ｔ２になっているかを判断する。
これは、エアバポレータ２１において、冷却水Ｒからどの程度のエネルギー回収ができるか、また、エネルギー回収ができる冷却水温度に達しているか否かを判断するためである。
即ち、冷却水温が低い場合には、エンジン１の熱効率、排ガス浄化に影響を及ぼすために、エネルギー回収をしないで、冷却水温度を上昇させるための判断である。
ステップＳ２にて、冷却水Ｒのエンジン出口温度ＴＡ＜第２所定温度Ｔ２（第２所定値）の場合、オーバクールと判断し、Ｎｏを選択してステップＳ１５に進み、作動流体ポンプ２４を停止させる。
尚、本実施形態の場合は、一例として第２所定温度Ｔ２は、５５℃として制御したが、エンジン１の形態、性能等により変化することがあるのは当然である。
冷却水温度が低い場合は、エネルギー回収量も少ないので、廃熱回収装置２を作動させるエネルギー消費の方が多くなる場合がある。

ステップＳ２において、Ｙｅｓを選択すると、ステップＳ３に進む。
ステップＳ３は、冷却水Ｒの温度に基づいて、エバポレータ２１にどの程度の作動流体Ｗを流せるかを、マップＡによって抽出するものである。
マップＡは、台上試験にて予め求めたものであるが、横軸に冷却水温度℃、縦軸に作動流体Ｗの流量を表している。
ステップＳ４において、目標作動流体流量Ｍ１を抽出する。

ステップＳ５において冷却水Ｒのエンジン入口温度ＴＢが入力される。
ステップＳ６において、冷却水Ｒのエンジン入口温度ＴＢ≧第３所定値Ｔ３になっているかを判断する。
これは、エバポレータ２１から戻ってきた冷却水温度を検知して、廃熱回収装置２を作動させるか否かを判断する。
尚、本実施形態の場合は、一例として第３所定値Ｔ３は、６５℃として制御したが、エンジン１の形態、性能等により変化することがある。
従って、ステップＳ６において、エンジン入口温度ＴＢ＜第３所定値Ｔ３の場合は、Ｎｏを選択してステップＳ１５に進み、作動流体ポンプ２４を停止する。
ステップＳ６において、冷却水Ｒのエンジン入口温度ＴＢ≧第３所定値Ｔ３になっている場合には、廃熱回収装置２を作動させると判断してステップＳ７に進む。

ステップＳ８において、冷却水Ｒのエンジン入口目標温度ＴＴは予め設定されている。
既述の通り、冷却水Ｒのエンジン入口温度とは、エバポレータ２１の冷却水排出口の冷却水温度である。
エンジン入口目標温度ＴＴは、エンジン１の熱効率を維持し、排ガス浄化を推進するために最適な冷却水温度である。
ステップＳ７において、ステップＳ６のエンジン入口温度ＴＢとステップＳ８のエンジン入口目標温度ＴＴとの差を求める。温度差ΔＴ＝ＴＢ−ＴＴ
求められた温度差ΔＴ×指定値Ｋ＝目標作動流体流量Ｍ２を算出する。
これは、エンジン１の冷却水回路のラジエータ流出管１２ｂに戻ってきた冷却水温度がエンジン１の熱効率を確保できる温度より高く、更にエネルギー回収が可能であるとして、作動流体Ｗの増加流量を算出するものである。

指定値Ｋとは、温度差に基づいて作動流体Ｗが熱交換できる熱量が多くなるのに伴い、作動流体Ｗをエバポレータ２１内に流す流量を増加させることで、効果的なエネルギー回収を可能とする補正値である。
ステップＳ９において、目標作動流体流量Ｍ２として算出する。
ステップＳ１０において、Ｍ１＋Ｍ２＝目標作動流体流量Ｍ３を算出する。

更に、ステップＳ２１において、エンジン１の稼働状況、即ち回転数Ｎｒｐｍが入力される。
ステップＳ２２において、エンジン１が停止０の場合には、Ｎｏを選択して、ステップＳ１５に進み、作動流体ポンプ２４は停止中する。
ステップＳ２２において、エンジン回転数Ｎｒｐｍ＞０の場合、即ち、エンジン１が稼働している場合はＹｅｓを選択して、ステップＳ２３に進む。
ステップＳ２３は、エンジン回転数Ｎｒｐｍ（エンジン負荷）によって、作動流体Ｗの流量を変えるためである。
即ち、エンジン回転数Ｎｒｐｍによって、図示省略の冷却水路の冷却水Ｒを循環させるエンジン１の冷却水ポンプの回転数が変化するため、エバポレータ２１に流れ込む冷却水Ｒによってもたらす熱量が変化する。
そのため、冷却水から効率よく熱エネルギーを回収するため、エンジン回転数Ｎに応じて作動流体流量を変える必要がある。

ステップＳ２３はそのための補正係数Ｇの抽出用のマップＢで、試験装置にて実施したデータから求めたものである。
該マップＢは、横軸にエンジン回転数Ｎ、縦軸に目標流量係数Ｇを表したものである。
ステップＳ２４にて、作動流体Ｗの目標流量係数Ｇを抽出する。
これは、アイドリング時等の低回転条件の場合には、エンジン回転数に応じてに一定の作動流体Ｗの流量を確保することにより、廃熱回収が可能となり、総廃熱回収量増大が可能となる。
従って、ステップＳ２３のマップＢにおいては、アイドリング状態時の作動流体Ｗの目標流量係数Ｇは、Ｇｉとなる。

ステップＳ１１において、最終目標作動流体流量Ｍ＝目標作動流体流量Ｍ３×目標流量係数Ｇを算出する。
ステップＳ１２において、制御装置３は、循環路２９内を流れる作動流体Ｗが最終目標作動流体流量Ｍになるように作動流体ポンプ２４を駆動する。
ステップＳ１３にてリターンする。
このようにして作動流体Ｗの流量制御が実施される。

図３に基づいて、廃熱回収装置のコンデンサ作動制御について説明する。
一方、作動流体Ｗの循環路２９に、作動流体の流れに対して並列に配設された第１コンデンサ２５、第２コンデンサ２６の制御について説明する。
ステップＳ２１において、エンジン１の稼働状況、即ち回転数Ｎｒｐｍが入力される。
ステップＳ２２において、エンジン１が停止０の場合には、Ｎｏを選択して、ステップＳ１５に進み、作動流体ポンプ２４は停止中する。
ステップＳ２２において、エンジン回転数Ｎｒｐｍ＞０の場合、即ち、エンジン１が稼働している場合はＹｅｓを選択して、ステップＳ２５に進む。
ステップＳ２５においてエンジン１が稼働している間、第１コンデンサ２５には作動流体が流れるようになっている。
従って、ステップＳ２６は、第１コンデンサ２５に導入された作動流体Ｗを冷却するため、第１コンデンサ２５に外気を送風する第１コンデンサファン２７をエンジン１の稼働状況（回転数Ｎｒｐｍ）に応じて回転制御するマップＣである。

マップＣは、第１コンデンサ２５を冷却するため第１コンデンサファン目標回転数Ｎｆ１を抽出するもので、横軸にエンジン回転数Ｎ、縦軸に第１コンデンサファン２７の目標回転数Ｎｆ１を示している。
ステップＳ２７において、第１コンデンサファン目標回転数Ｎｆ１を抽出する。
ステップＳ２８にて、第１コンデンサファン２７を作動し、ステップＳ１３でリターンする。

ステップＳ３０にて、膨張機２２の作動流体出口の作動流体温度ＴＤが検出される。
ステップＳ３１にて、作動流体温度ＴＤ≧第１所定温度Ｔ１を判断する。
ステップＳ３１は、膨張機２２から排出された作動流体ＴＤ温度が、第１所定温度Ｔ１より高いと、第１コンデンサ２５の冷却能力を超え、廃熱回収装置２のエネルギー回収効率の低下を防止するために検知する。
作動流体温度ＴＤ＜第１所定温度Ｔ１の場合には、第１コンデンサ２５の冷却能力で対応できると判断して、Ｎｏを選択して、ステップＳ３７に進む。

ステップＳ３７においては、コンデンサ経路切換弁２３のＣｌｏｓｅ状態を維持し、ステップＳ３８に進み、第２コンデンサ２６はＯＦＦの状態であり、第１コンデンサ２５のみに作動流体Ｗを流通させるように制御されている。
従って、第２コンデンサファン２８は停止された状態になっている。
ステップＳ１３に進んでリターンする。

一方、ステップＳ３１において、作動流体温度ＴＤ≧第１所定温度Ｔ１の場合は、Ｙｅｓを選択してステップＳ３２に進む。
ステップＳ３２において、コンデンサ経路切換弁２２をＣｌｏｓｅ状態からＯｐｅｎ状態に切換えられ、ステップＳ３３において、第２コンデンサ２６に作動流体Ｗが流通され、第１コンデンサ２５及び第２コンデンサ２６に作動流体Ｗが流通して、作動流体Ｗの並列流れが発生する。
そして、ステップＳ２２からのエンジン回転数Ｎｒｐｍと共にステップＳ３４に進む。

ステップＳ３４は、エンジン回転数Ｎｒｐｍに対する第２コンデンサファン回転数Ｎｆ２を示したマップＤである。
マップＤは、第２コンデンサ２６を冷却するため第２コンデンサファン目標回転数Ｎｆ２を抽出するもので、横軸にエンジン回転数Ｎ、縦軸に第２コンデンサファン２８の目標回転数Ｎｆ２を示している。
尚、本実施形態において、第１コンデンサ２５及び第２コンデンサ２６は、共に同じ形状のものを使用しているため、マップＣとマップＤは同一のマップを使用している。
ステップＳ３５において、第２コンデンサファン目標回転数Ｎｆ２を抽出する。
ステップＳ３６にて、第２コンデンサファン２８を作動し、ステップＳ１３でリターンする。

このようにすることにより、作動流体Ｗの循環路２９に対し、２個の第１及び第２コンデンサ２５、２６を並列に配置することで、膨張機２２を作動させた作動流体温度が第１所定値以下の場合、一方のコンデンサのみに作動流体Ｗを流通させることで、エンジン１の性能を確保すると共にエネルギー回収効率を向上させることができる。
更に、コンデンサ２個を循環路２９に対して並列に配置することで、作動流体の流通抵抗が低減し、コンデンサの冷却性能が向上すると共に、作動流体Ｗポンプの作動負荷が低減でき、エネルギー回収効率が向上する。
また、コンデンサ２個を並列に配置することで、夫々のコンデンサが小型化でき、車両への搭載性を向上させることができる。

ランキンサイクルを利用した内燃機関の廃熱回収装置に利用できる。

１ エンジン（内燃機関）
２ 廃熱回収装置
３ 制御装置
５ バルブ開閉機構
１１ エンジン本体
１２ ラジエータ
１２ａ ラジエータ導入管（冷却水路）
１２ｂ ラジエータ流出管（冷却水路）
２１ エバポレータ
２２ 膨張機
２３ コンデンサ経路切換弁
２４ 作動流体ポンプ
２５ 第１コンデンサ
２６ 第２コンデンサ
２７ 第１コンデンサファン
２８ 第２コンデンサファン
２９ 循環路
Ｒ 冷却液
Ｗ 作動流体
Ｔ１ 第１所定温度（第１所定値）
Ｔ２ 第２所定温度（第２所定値）
Ｔ３ 第３所定温度（第３所定値）

Claims (7)

1. 内燃機関稼働時の廃熱を回収する内燃機関の廃熱回収装置において、
   前記内燃機関の冷却水回路に介装され、該冷却水を熱源として、作動流体を加熱するエバポレータと、
   前記作動流体を膨張させて機械的エネルギーを回収する膨張機と、
   前記膨張機の下流側で、前記作動流体の流路に対し並列に配置され、前記膨張機を作動させた作動流体を外気により冷却する第１コンデンサ及び第２コンデンサと、
   前記膨張機と前記第１及び第２コンデンサ間に介装され、前記第１コンデンサ及び前記第２コンデンサへの前記作動流体の流通を切換えるコンデンサ経路切換弁と、
   前記コンデンサで冷却された前記作動流体を圧縮する作動流体ポンプと、
   前記コンデンサ経路切換弁及び前記作動流体ポンプの作動を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記膨張機出口の前記作動流体温度が第１所定値以下の場合、前記コンデンサ経路切換弁を作動させて前記第１コンデンサ又は、第２コンデンサのいずれか一方のみに作動流体を流通させるようにしたことを特徴とする内燃機関の廃熱回収装置。
2. 前記制御装置は、前記第１及び第２コンデンサ夫々に対応して配置された第１及び第２コンデンサファンを夫々独立して回転制御すると共に、前記内燃機関の回転数の上昇及び、前記作動流体の前記膨張機出口温度上昇に応じて回転数が高くなるように制御することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の廃熱回収装置。
3. 前記制御装置は、前記冷却水の前記内燃機関入口温度と前記内燃機関出口温度との温度差が大きくなるにしたがい前記作動流体流量を多くするように、前記作動流体ポンプを制御することを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の内燃機関の廃熱回収装置。
4. 前記制御装置は、前記内燃機関がアイドリング状態時において、作動流体の流量を補正係数を乗じて、目標流量を制御するようにしたことを特徴とする請求項３記載の内燃機関の廃熱回収装置。
5. 前記制御装置は、前記冷却水の前記内燃機関出口温度が第２所定値以下の場合、前記作動流体ポンプを停止させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関の廃熱回収装置。
6. 前記制御装置は、前記冷却水の前記内燃機関入口温度が第３所定値以上になった場合、前記作動流体ポンプを再駆動させることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の内燃機関の廃熱回収装置。
7. 前記制御装置は、前記内燃機関の回転が停止したことを判断した場合、前記廃熱回収を停止することを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の内燃機関の廃熱回収装置。

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