JP6314999B2 - 廃熱回収装置の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、不可避的に生じる廃熱を回収する装置に関するものであり、一例として車両で発生する廃熱を回収する際の制御を行う装置に関するものである。

この種の装置の一例が特許文献１に記載されている。その装置は、ランキンサイクルからなる廃熱回収装置であって、燃料改質装置で燃料の改質を行えないが、燃料を蒸発させることができる場合、蒸発させた燃料をタービンに送り、タービンによって発電機を駆動して電力を得るように構成されている。

なお、減速時の車両の運動エネルギを電力として回収するために、空調装置のコンプレッサ用モータを発電機として機能させるように構成された装置が特許文献２に記載されている。

特開２００９−１８５６２５号公報 特開２００２−９５１０１号公報

特許文献１に記載された装置および特許文献２に記載された装置は、車両で発生するいわゆる余剰エネルギを電力として回収するように構成されており、したがって例えば特許文献１に記載されたランキンサイクルで運転される廃熱回収装置によって特許文献２に記載されているコンプレッサ用モータを駆動して発電することが考えられる。その場合、空調装置には独自の運転ニーズがあり、また動力を独自に消費することがある。さらに廃熱回収装置の運転の仕方によってはエネルギ損失が増大することがある。そのため、特許文献１に記載された装置を特許文献２に記載された装置に適用できるとしても、単に組み合わせただけでは、熱効率が必ずしも十分に高くはなく、廃熱回収を効果的に行うためには未だ新たな技術を開発する余地が多分にあった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、廃熱によって生成した過熱蒸気によってタービンを駆動し、そのタービンによって電動式の空調システムにおけるモータを発電機として機能させてエネルギ回収を行う際の回収効率を向上させることを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、廃熱を熱源として過熱蒸気を生成するとともに、前記過熱蒸気によってタービンを駆動する廃熱回収装置の制御装置において、前記廃熱回収装置は、空調用コンプレッサと、前記過熱蒸気を生成する蒸発部と、前記タービンと、前記タービンに連結されて前記タービンによって駆動されかつ前記空調用コンプレッサを駆動する発電機能のあるモータとを有し、前記モータの回転数を制御するコントローラを更に備え、前記コトンローラは、前記タービンが前記過熱蒸気によって駆動されて前記モータを回転させる場合に、前記モータによって発電することのできる発電量に基づいて前記モータについての目標回転数を求め、かつ前記モータの回転数が前記目標回転数に一致もしくは近づくように前記モータの回転数を制御するように構成されていることを特徴とするものである。

この発明においては、前記コントローラは、前記目標回転数を、前記タービンの効率と前記空調用コンプレッサが回転することに起因する消費エネルギ量とに基づいて求めるように構成されていてよい。

また、この発明においては、前記空調用コンプレッサは、空調要求によりオン・オフ制御されるように構成され、前記コントローラは、前記モータの回転数を前記目標回転数に一致もしくは近づける前記制御を、前記空調用コンプレッサがオフ制御されている場合に実行するように構成されていてよい。

さらに、この発明においては、前記廃熱回収装置は、前記空調用コンプレッサを含む空調システムを更に備え、前記空調システムは、吹き出し出口温度を制御するエアミックスドアを有し、前記空調用コンプレッサは、空調要求によりオン・オフ制御されるように構成され、前記コントローラは、前記モータの回転数を前記目標回転数に一致もしくは近づける前記制御を、前記空調用コンプレッサがオフ制御されている場合およびオン制御されている場合のいずれの場合でも実行し、かつ前記空調用コンプレッサがオン制御されている状態では、前記エアミックスドアの開度を変更して前記吹き出し出口温度を制御するように構成されていてよい。

この発明によれば、廃熱によって過熱蒸気が生成され、その過熱蒸気によってタービンが駆動される。タービンは空調用コンプレッサを駆動するモータに連結されており、そのモータは発電機能を有しているので、タービンが過熱蒸気によって駆動されると、モータが回転して発電する。その場合、モータの回転数について、モータで発電し得る発電量に基づいて目標回転数が設定され、モータ回転数はその目標回転数に近づくように制御される。その結果、この発明によれば、空調用コンプレッサを使用して廃熱回収する場合の熱効率（エネルギ効率）を向上させることができる。

特にこの発明によれば、目標回転数をタービンの効率および空調用コンプレッサがタービンによって回転させらて冷媒を循環させることによる消費エネルギ量に基づいて求められるので、目標回転数を廃熱回収率が高くなる回転数に設定することができる。

また、この発明では、タービンによって回転させられる空調用コンプレッサがオフ状態に制御されている場合に、空調用コンプレッサのモータの回転数を前記目標回転数に制御するので、空調用コンプレッサがオン時に空調状態に対する影響を回避もしくは抑制しつつ、高効率の廃熱回収を行うことができる。

さらに、空調システムのオン・オフの状態に拘わらずに前記モータの回転数を目標回転数に制御すれば、空調要求以上に空調用コンプレッサを駆動することがあるが、その場合、エアミックスドアによって吹き出し出口温度が制御されるので、空調要求を満たしつつ廃熱回収効率を向上させることができる。

この発明に係る廃熱回収装置の全体的な構成を示すブロック図である。 この発明で対象とする空調システムの系統図である。 その空調システムにおける電動ファン、エバポレータ、ヒータユニットならびにエアミックスドアの配列の一例を示す模式図である。 ＥＣＵに対して入力されるデータの例と、ＥＣＵから出力される制御指令信号の例とを示す図である。 タービンとモータとの間に配置される伝動機構を構成している遊星歯車機構についての共線図であって、モータおよびコンプレッサならびにタービンによるトルクの方向を示している。 この発明による制御の一例を説明するためのフローチャートである。 この発明における廃熱量と、タービン効率と、コンプレッサが動作することによる仕事量（消費エネルギ）と、モータの回転数との関係を説明するためのブロック図である。 この発明による他の制御例を説明するためのフローチャートである。

この発明の実施形態における廃熱回収装置は、エネルギの消費に伴って不可避的に生じる廃熱を電気エネルギとして回収する装置であり、その廃熱は熱機関から生じるもの、電子機器から生じるもの、工場などの生産設備から生じるものなどのいずれであってもよく、特に限定されない。以下に説明する例では、内燃機関を搭載した車両に設けた例を挙げる。

図１にその例を模式的に示してある。ここに示す廃熱回収装置は、エンジン１を運転することに伴って生じる廃熱を回収するように構成されている。エンジン１は要はガソリンや軽油あるいはガスなどの燃料を燃焼させてトルクを発生する熱機関であり、その排ガス系統２には、排ガス浄化のための触媒コンバータ３が設けられ、その下流側に過熱器４および排熱回収器５が上流側から順に設けられている。排熱回収器５はエンジン１から排出された排ガスの熱によって作業流体を蒸発させる熱交換器である。また、過熱器４は、排熱回収器５から送られた蒸気を、排ガスの有する熱で更に加熱して過熱蒸気とするための熱交換器である。これらの過熱器４および排熱回収器５は、ランキンサイクルにおいて過熱蒸気を生成する蒸発部６を構成している。

過熱器４がタービン７に連通されている。タービン７は従来知られている一般的なタービンであってよく，過熱器４から送られてくる過熱蒸気によって駆動されて熱エネルギを機械的エネルギに変換する。タービン７の排出側に復水器８が連通されている。復水器８は蒸気の熱を外部に放出して蒸気を凝縮させる熱交換器であって、タービン７の背圧を低下させるように機能する。復水器８で生じた液体（作業流体）を蒸発器５に還流させるポンプ９が接続されている。したがって、蒸発器５および過熱器６、タービン７、復水器８、ポンプ９は管路によって連通されて閉ループを構成しており、その閉ループ内に作業流体が封入されている。その作業流体は純水が一般的であるが、適宜のアルコールと水との混合液であってもよい。

図２に示すように、上記の廃熱回収装置を構成しているタービン７に電動式の空調システム１０が連結されている。空調システム１０は、冷媒を加圧圧縮および断熱膨張させることにより熱輸送を行うヒートポンプの一種であり、空調用コンプレッサ（以下、単にコンプレッサと記す）１１を備えている。コンプレッサ１１は、発電機能のあるモータ１２によって駆動されるように構成され、前記タービン７はそのモータ１２に連結されている。タービン７とモータ１２とは直接連結されていてもよいが、遊星歯車機構などの歯車機構あるいは巻き掛け伝動機構などからなる減速機構１３を介して連結されていてもよい。また、減速機構１３と直列にクラッチ（図示せず）を配置してもよい。

図２には空調システム１０を模式的に示してあり、コンプレッサ１１の出力側にコンデンサ１４が連通されている。コンデンサ１４は、コンプレッサ１１で加圧されて温度の上昇した冷媒を冷却して凝縮させるための放熱器（熱交換器）であり、その出力側に膨張弁１５が接続されている。膨張弁１５は、冷媒を断熱膨張させてそのエンタルピーを低下させる弁である。この膨張弁１５に続けてエバポレータ１６が連通されている。エバポレータ１６は、エンタルピーの低下した冷媒が外部から熱を奪って蒸発する熱交換器であり、エバポレータ１６によって蒸発した冷媒をコンプレッサ１１に還流させるように構成されている。したがって、エバポレータ１６によって、空気を冷却することにより、冷房を行うことができ、また反対にコンデンサ１４によって空気を加熱することにより暖房を行うことができる。

空調要求があった場合にモータ１２を駆動力源として動作させ、またモータ１２が発電機として機能した場合に電力を回収するために、モータ１２は蓄電装置（バッテリ）１７に電気的に接続されている。上記の空調システム１０および廃熱回収装置を搭載している車両は、エンジン１に加えて、発電機能のあるモータ・ジェネレータ（ＭＧ）１８を駆動力源として搭載したハイブリッド車であってもよく、この種のハイブリッド車の場合には蓄電装置１７は、ＭＧ１８に電力を供給し、あるいはＭＧ１８で発電した電力を充電するように構成されていてよい。なお、図１および図２における符号１９はインバータを示し、インバータ１９は蓄電装置１７およびＭＧ１８に接続されている。

空調システム１０における送風系統の一例を図３に示してある。電動ファン２０の吸気口に外気吸入部２１と内気吸入部２２とが連通されている。これら外気吸入部２１と内気吸入部２２との合流箇所には内外気切替ドア２３が配置されている。この内外気切替ドア２３は、手動操作されることにより、あるいはスイッチ操作によるモータ駆動により、吸気を外気と内気とに切り替えるように構成されている。電動ファン２０の排出側は送風ダクト２４に接続されている。その送風ダクト２４の内部には、前述したエバポレータ１６とヒータユニット２５とが配置されている。ヒータユニット２５は、エンジン１の冷却水を流通させて空気を加熱する熱交換器であり、その流入側を選択的に遮蔽するエアミックスドア２６が設けられている。エアミックスドア２６は、エバポレータ１６のみを通過する空気とヒータユニット２５を通過する空気との混合割合を変えて、ヒータユニット２５より下流側における吹き出し出口温度Ｔ_ｏｕｔを調整するためのドアであり、図示しないモータによって駆動されてその開度を電気的に制御されるように構成されている。

前記タービン７によってモータ１２を駆動することによる発電量や空調温度などを電気的に制御するように構成されており、その制御のための電子制御装置（ＥＣＵ）２７が図４に示すように設けられている。ＥＣＵ２７は、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータや予め記憶しているデータを利用して演算を行い、演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。図４には入力されるデータおよび制御指令信号の例を示してあり、ＥＣＵ２７には前述した蒸発部６から出力される蒸気圧力、蒸気量、モータ１２の回転数、空調システム１０のオン・オフの信号、吹き出し出口温度Ｔ_ｏｕｔ、目標吹き出し出口温度（目標温度）などが入力されている。また、制御指令信号としてモータ１２のトルク指令値や前記エアミックスドア２６の開度などがＥＣＵ２７から出力される。このＥＣＵ２７がこの発明の実施形態におけるコントローラに相当する。

ここでタービン７および前記モータ１２の動作について説明する。空調システム１０がＯＮ操作されている場合（すなわち空調要求がある場合）、コンプレッサ１１をモータ１２あるいはタービン７によって駆動させる。その場合、廃熱が生じていなければ、モータ１２を蓄電装置１７の電力で駆動してコンプレッサ１１を駆動する。廃熱が生じていてタービン７が駆動されていれば、タービン７とモータ１２との駆動力でコンプレッサ１１を駆動し、もしくはタービン７の動力でモータ１２およびコンプレッサ１１を駆動する。その場合、モータ１２で発電する。さらに、空調システム１０がＯＦＦ操作され、かつ廃熱が生じている場合（すなわち空調要求がない状態でタービン７が駆動されている場合）、コンプレッサ１１およびモータ１２がタービン７によって駆動され、モータ１２が発電を行うとともに、コンプレッサ１１が冷媒を循環流動させることによりエネルギを消費する。図５の（ａ）〜（ｅ）は、前述した減速機構１３としてシングルピニオン型遊星歯車機構を用いた場合のモータ１２およびコンプレッサ１１の回転数と、タービン７の回転数とを示す共線図である。なお、図５に示す例は、遊星歯車機構におけるサンギヤとリングギヤとのいずれか一方が固定され、かつ他方にタービン７が連結され、さらにキャリヤにモータ１２が連結されている例である。

図５の（ａ）は廃熱が生じていないことによりタービン７で動作しておらず、かつ空調システム１０がＯＮ操作されている状態を示している。この場合、モータ１２が蓄電装置１７の電力で動作（力行）してコンプレッサ１１を駆動する。モータ１２が出力するトルクを上向きの矢印で示し、コンプレッサ１１が仕事を行うことによるトルクを下向きの矢印で示してある。

図５の（ｂ）は、空調システム１０がＯＮ操作され、かつ廃熱が生じていることによりタービン７が動作しているものの、回収エネルギ（タービン７の出力）が空調要求に対して不足している状態を示している。モータ１２が蓄電装置１７の電力で駆動され、これに加えてタービン７の駆動力がモータ１２を回転させるように作用する。したがって、コンプレッサ１１はモータ１２およびタービン７によって駆動されるから、モータ１２が出力するトルクあるいはモータ１２で消費するエネルギは、タービン７が出力するトルクもしくはエネルギの分、削減される。すなわち、図５の（ｂ）に上向きの矢印で示すモータトルクとタービントルクに基づくトルクとの合算値がコンプレッサ１１を駆動するトルクと等しくなる。

図５の（ｃ）は、空調システム１０がＯＮ操作され、かつ十分な量の廃熱が生じていることによりタービン７がモータ１２およびコンプレッサ１１を駆動している状態を示している。タービン７によってコンプレッサ１１が駆動されるがタービン７が出力するトルク（もしくはエネルギ）は、空調要求を充足するようにコンプレッサ１１を駆動するトルク（あるいはエネルギ）を超えている。その余剰のトルク（もしくはエネルギ）によってモータ１２が駆動されて発電を行う。したがって、図５の（ｃ）で下向きの二本の矢印で示すトルク（もしくはエネルギ）の和、すなわちコンプレッサ１１を駆動するトルクとモータ１２を駆動するトルクとの和が、タービン７のトルクに基づくトルク（もしくはエネルギ）と等しくなる。

つぎに、空調システム１０がＯＦＦ状態に操作され、かつ廃熱が生じてタービン７が駆動されている例を説明すると、図５の（ｄ）は、コンプレッサ１１の仕事量（コンプレッサ１１で消費するエネルギ量）が多い場合を示し、図５の（ｅ）はコンプレッサ１１の仕事量（コンプレッサ１１で消費するエネルギ量）が少ない場合を示している。コンプレッサ１１によって加圧しかつ循環させる冷媒の量が多い場合には、図５の（ｄ）に示すようにモータ１２を回転させて発電の用に供されるトルク（エネルギ）が少なくなる。図５の（ｄ）で長い下向きの矢印がコンプレッサ１１を駆動するトルク（もしくはエネルギ）を示し、短い下向きの矢印がモータ１２を回転させて発電の用に供されるトルク（もしくはエネルギ）を示す。反対にコンプレッサ１１によって加圧しかつ循環させる冷媒の量が少ない場合には、図５の（ｅ）に示すようにモータ１２を回転させて発電の用に供されるトルク（エネルギ）が多くなる。図５の（ｅ）で短い下向きの矢印がコンプレッサ１１を駆動するトルク（もしくはエネルギ）を示し、長い下向きの矢印がモータ１２を回転させて発電の用に供されるトルク（もしくはエネルギ）を示す。

上述したように、廃熱によって駆動されるタービン７のトルク（あるいはエネルギ）がコンプレッサ１１に要求されるトルク（もしくは消費エネルギ）を上回れば、モータ１２を発電機として機能させて、廃熱を電力として回収することができる。この発明の実施態様における制御装置は、タービン７によってモータ１２を駆動することによる発電を以下のように制御する。

この発明の実施形態における制御装置は、廃熱によってタービン７が駆動され、モータ１２が発電を行う場合、モータ１２を単に一律に回転させるのではなく、廃熱回収効率（あるいは発電効率）を考慮しつつモータ１２を制御する。その制御の一例を図６にフローチャートで示してある。ここに示す制御は、エンジン１が駆動されているなど、廃熱が生じている場合に実行され、先ず、空調システム（Ａ／Ｃ）１０がＯＮか否かが判断される（ステップＳ１）。空調システム１０がＯＦＦ状態であることによりステップＳ１で否定的に判断された場合には、タービン７に連結されている前記モータ１２の回転数の目標値（目標回転数）がＮ_ｍｔが設定される（ステップＳ２）。

タービン７は、前述したように、廃熱をエネルギ源として駆動されるから，タービン７から出力することのできるエネルギは、蒸発部６に入力されたエネルギ量のうちタービン効率に応じたエネルギ量である。タービン効率は、「タービン翼速度／蒸気速度」に応じて変化し、タービン効率が最大になる「タービン翼速度／蒸気速度」の値が存在する。また、タービン７は前述したようにモータ１２に連結されているから、タービン翼速度はモータ回転数Ｎ_ｍに比例する。したがって、タービン効率が最大となるモータ回転数Ｎ_ｍが存在する。その関係を図７に模式的に示してある。

また、タービン７が出力するトルク（もしくはエネルギ）の一部は、コンプレッサ１１が冷媒を圧縮しかつ循環させることにより消費される。したがって、発電に使用されるエネルギ量は、廃熱のうち蒸発部６に入力された熱量（エネルギ量）に上記のタービン効率を掛けたエネルギ量からコンプレッサ１１で消費されるエネルギ量を減じた量になる。コンプレッサ１１は、主に、冷媒を圧縮するとともに循環させることによりエネルギを消費し、これに加えて摩擦などの損失によってエネルギを消費する。したがって、コンプレッサ１１が仕事を行うことによる消費エネルギ量は、冷媒の循環量すなわちコンプレッサ１１がモータ１２と共に回転する量にほぼ比例する。その関係を図７に模式的に示してある。

上述したように、廃熱からの入力熱量にタービン効率を掛け、かつコンプレッサ１１の仕事量を減じたエネルギが発電に利用され、そのエネルギ量に発電効率を掛けたエネルギ量が発電量になる。そのタービン効率やコンプレッサ１１の仕事量が上述したようにコンプレッサ１１の回転数（すなわちモータ１２の回転数）に応じて変化するから、結局、発電量が最大となるモータ１２の回転数が存在する。図７にはモータ１２の回転数Ｎ_ｍと発電量との関係を模式的に示してあり、モータ１２の回転数Ｎ_ｍと発電量との関係を示す線図のうち太い破線は、モータ１２の仕様で決まる上限値を示し、したがって発電量が最大となるモータ１２の回転数は「☆」で示す回転数となる。

ステップＳ２で設定する目標回転数Ｎ_ｍｔは、廃熱によってタービン７を駆動して発電する場合の発電量が可及的に多くなる回転数であり、上述したようにタービン７の回転数とモータ１２の回転数とが一致もしくは比例することにより、目標回転数Ｎ_ｍｔはモータ１２の回転数として設定される。そして、その目標回転数Ｎ_ｍｔは、上述したように、タービン効率とコンプレッサ１１で消費されるエネルギ量とに基づいて設定される。なお、図７に示すモータ１２の回転数Ｎ_ｍとタービン効率との関係や、モータ１２の回転数Ｎ_ｍとコンプレッサ１１の仕事量との関係などは、予め求めてマップとしてＥＣＵ２７に記憶させておくことができるから、それらのマップや入力されるデータを使用して目標回転数Ｎ_ｍｔを設定することができる。なお、この発明の実施形態では、上記の目標回転数Ｎ_ｍｔは、発電量が最大となる回転数に限られないのであって、発電量が最大となる回転数を含む所定の範囲内の回転数であってよい。データの誤差や廃熱回収装置あるいは空調システム１０の運転状態にバラツキなどが存在するためである。

ステップＳ２で上記のようにして目標回転数Ｎ_ｍｔを設定した後、モータ１２の回転数がその目標回転数Ｎ_ｍｔに一致もしくは近づくようにモータ１２のトルクが制御される（ステップＳ３）。そのトルク制御は、前述したインバータ１９によって電流を制御することにより行うことができる。

したがって、この発明の実施形態における制御装置によれば、タービン効率やコンプレッサ１１の仕事量を考慮して、発電機として機能するモータ１２の回転数を制御するので、廃熱をエネルギ源とする発電を効率良く行って発電量、すなわちエネルギ回収効率を向上させることができる。なお、モータ１２で発電した電力は蓄電装置１７に充電され、廃熱が電力として回収される。

上記のステップＳ１で肯定的に判断された場合、すなわち空調システム１０がＯＮ状態になっている場合、空調システム１０での設定温度や日射量、室内温度などに基づいて決まる空調要求に応じたコンプレッサ１１の回転数（モータ１２の回転数）が設定される（ステップＳ４）。このステップＳ４の制御は、従来の車両におけるエアコンシステムで行われている制御と同様である。そして、ステップＳ３に進んで、モータ１２のトルクが制御される。その場合、モータ１２およびコンプレッサ１１の動作状態は、タービン７が出力するトルク（エネルギ量）の多寡に応じて、図５の（ｂ）に示す状態、あるいは図５の（ｃ）に示す状態になる。タービン７が出力するトルク（エネルギ量）が少ない場合には、モータ１２は発電を行わないがタービン７にアシストされて回転するので、電力消費量が少なくなる。また、タービン７が出力するトルク（エネルギ量）が多い場合には、モータ１２は蓄電装置１７の電力によらずにタービン７によって駆動され、発電を行い、その電力は蓄電装置１７に充電される。これらいずれの場合であっても、廃熱の少なくとも一部が回収され、エネルギ効率が向上する。

つぎに、他の制御例を説明する。図８はこの発明の実施形態の制御装置で実行される制御例を説明するためのフローチャートであって、ここに示すルーチンは、廃熱によってタービン７が動作している場合に実行される。ここに示す制御例では、廃熱が生じている場合、コンプレッサ１１を駆動するモータ１２は、空調システム１０のＯＮ・ＯＦＦの状態に拘わらず、発電量が可及的に多くなる回転数に制御される。すなわち、先ず、ステップＳ１１では、目標回転数Ｎ_ｍｔが設定される。このステップＳ１１の制御は、前述した図６に示すステップＳ２と同じ制御であり、タービン効率やコンプレッサ１１の仕事量（消費エネルギ量）などに基づいて、発電量が最大になる回転数、あるいは最大を含む所定の範囲内の回転数が目標回転数Ｎ_ｍｔとして設定される。

ついで、空調システム１０がＯＮか否かが判断される（ステップＳ１２）。空調システム１０がＯＦＦ状態であることによりステップＳ１２で否定的に判断された場合には、モータ１２のトルク制御が実行される（ステップＳ１３）。このステップＳ１３の制御は、前述した図６に示すステップＳ３と同様の制御であり、発電量が可及的に多くなるように設定した目標回転数Ｎ_ｍｔにモータ１２の実回転数が一致もしくは近づくようにモータ１２のトルクが制御される。

一方、空調システム１０がＯＮ状態であることによりステップＳ１２で肯定的に判断された場合には、空調システム１０における吹き出し出口温度の偏差ΔＴが求められる（ステップＳ１４）。吹き出し出口温度Ｔ_ｏｕｔの目標値は、空調システム１０での設定温度に基づいて決まり、その目標値を達成するようにコンプレッサ１１およびモータ１２の回転数（以下、まとめてモータ１２の回転数と記す）が決まる。その回転数は図８のステップＳ１４に「Ｎ_ｍｄ」の符号を付した回転数である。モータ１２の回転数がこの回転数Ｎ_ｍｄであれば、吹き出し出口温度Ｔ_ｏｕｔが設定温度に基づく温度になり、偏差ΔＴが「０」になる。しかしながら、モータ１２の回転数はステップＳ１１で設定されているように発電量が可及的に多くなる目標回転数Ｎ_ｍｔであるから、設定温度を達成する回転数から外れた回転数となり、例えば設定温度を達成する回転数より高回転数になる。コンプレッサ１１をこのような高回転数で運転した場合の吹き出し出口温度Ｔ_ｏｕｔは、コンプレッサ１１の容量などに基づいて求めることができる。こうして求められた吹き出し出口温度Ｔ_ｏｕｔと設定温度に基づいて決まる温度との差として前記偏差ΔＴが求まる。

ついで、上記の温度の偏差ΔＴを補正するためのエアミックスドア２６の開度（エアミックス開度）が設定される（ステップＳ１５）。前述したエバポレータ１６側の開度を大きくすれば、吹き出し出口温度Ｔ_ｏｕｔが低くなり、これとは反対にヒータユニット２５側の開度を大きくすれば、吹き出し出口温度Ｔ_ｏｕｔが高くなる。したがって、目標温度（設定温度）と吹き出し口温度Ｔ_ｏｕｔとの差によってエアミックスドア２６の開度をフィードバック制御することにより、空調温度を目標温度に設定しつつ発電量を最大もしくはそれに近い量に設定することができる。

上記のステップＳ１５の後、ステップＳ１３に進んで、モータ１２の回転数が前述した目標回転数Ｎ_ｍｔに一致もしくは近づくようにモータ１２のトルクが制御される。その後、図８に示す制御は一旦終了される。したがって、図８に示す制御によれば、空調システム１０がＯＮ状態であって目標温度が設定されている場合であってもモータ１２が発電量の多くなる目標回転数Ｎ_ｍｔで運転されるので、効率良く廃熱回収を行うことができる。また、要求に応じた空調を行うことができるので、空調に対する廃熱回収の影響を回避もしくは低減することができる。

なお、上述した具体例では、排熱回収器と過熱器とによって蒸発部を構成したが、この発明では過熱蒸気を生成できればよいので、排熱回収器と過熱器との両方を必ずしも設ける必要はない。また、この発明の廃熱回収装置は、車両に搭載された装置に限らないのであって、適宜の廃熱を空調システムのモータによって回収するように構成されていればよい。さらに、回収するべき廃熱はエンジンなどの熱機関で発生する廃熱に限らず、例えばインバータなどの電子機器から発生する廃熱であってもよい。

４…過熱器、 ５…排熱回収器、 ６…蒸発部、 ７…タービン、 ８…復水器、 ９…ポンプ、 １０…電動空調システム、 １１…空調用コンプレッサ、 １２…モータ、 １４…コンデンサ、 １５…膨張弁、 １６…エバポレータ、 １７…蓄電装置、 ２０…電動ファン、 ２１…外気吸入部、 ２２…内気吸入部、 ２３…内外気切替ドア、 ２４…送風ダクト、 ２５…ヒータユニット、 ２６…エアミックスドア。

Claims (4)

1. 廃熱を熱源として過熱蒸気を生成するとともに、前記過熱蒸気によってタービンを駆動する廃熱回収装置の制御装置において、
   前記廃熱回収装置は、空調用コンプレッサと、前記過熱蒸気を生成する蒸発部と、前記タービンと、前記タービンに連結されて前記タービンによって駆動されかつ前記空調用コンプレッサを駆動する発電機能のあるモータとを有し、
   前記モータの回転数を制御するコントローラを更に備え、
   前記コトンローラは、前記タービンが前記過熱蒸気によって駆動されて前記モータを回転させる場合に、前記モータによって発電することのできる発電量に基づいて前記モータについての目標回転数を求め、かつ前記モータの回転数が前記目標回転数に一致もしくは近づくように前記モータの回転数を制御するように構成されていることを特徴とする廃熱回収装置の制御装置。
2. 請求項１に記載の廃熱回収装置の制御装置において、
   前記コントローラは、前記目標回転数を、前記タービンの効率と前記空調用コンプレッサが回転することに起因する消費エネルギ量とに基づいて求めるように構成されていることを特徴とする廃熱回収装置の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の廃熱回収装置の制御装置において、
   前記空調用コンプレッサは、空調要求によりオン・オフ制御されるように構成され、
   前記コントローラは、前記モータの回転数を前記目標回転数に一致もしくは近づける前記制御を、前記空調用コンプレッサがオフ制御されている場合に実行するように構成されていることを特徴とする廃熱回収装置の制御装置。
4. 請求項１または２に記載の廃熱回収装置の制御装置において、
   前記廃熱回収装置は、前記空調用コンプレッサを含む空調システムを更に備え、
   前記空調システムは、吹き出し出口温度を制御するエアミックスドアを有し、
   前記空調用コンプレッサは、空調要求によりオン・オフ制御されるように構成され、
   前記コントローラは、前記モータの回転数を前記目標回転数に一致もしくは近づける前記制御を、前記空調用コンプレッサがオフ制御されている場合およびオン制御されている場合のいずれの場合でも実行し、かつ前記空調用コンプレッサがオン制御されている状態では、前記吹き出し出口温度を前記エアミックスドアの開度を変更して制御するように構成されていることを特徴とする廃熱回収装置の制御装置。

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