JP6664979B2 - 廃熱回収用オイルパン構造及び廃熱回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンオイルから廃熱を回収するための廃熱回収用オイルパン構造及び廃熱回収装置に関する。

特許文献１には、エンジンの廃熱を回収する廃熱回収装置が記載されている。この廃熱回収装置では、熱交換器をオイルパンの内部又は外部に配置し、オイルパンに貯留されているエンジンオイルと作動媒体とで熱交換を行わせている。

特開２０１０−２８５８９２号公報

オイルパンに貯留されているエンジンオイルは、オイルポンプに接続されたオイルストレーナにより吸い上げられ、エンジンの各部位に供給される。過給機付きのエンジンであれば、過給機にもエンジンオイルが供給される。

具体的には、オイルストレーナから吸い上げられたエンジンオイルの一部は、ピストンヘッド及びクランクシャフトの冷却を行うために、クーリングジェットによりピストンスカートに噴射される。そして、ピストンスカートに噴射されたエンジンオイルは、ピストンスカートからクランクシャフトに伝わり、クランクシャフトから直接的にオイルパンに落下する。このとき、ピストンスカートに噴射されたエンジンオイルは、ピストンスカート及びクランクシャフトから熱を奪うことで、高温のエンジンオイルになる。

また、オイルストレーナから吸い上げられたエンジンオイルの一部は、ピストンヘッド及びクランクシャフト以外のエンジンの可動部分の潤滑、緩衝、清浄、気密、防錆等を行うために、当該可動部分に供給される。ピストンヘッド及びクランクシャフト以外のエンジンの可動部分を、特に潤滑可動部分という。潤滑可動部分としては、例えば、カムシャフト、ロッカアーム、エアコンプレッサ、アイドルギヤ、コンロッドブッシュ等がある。そして、潤滑可動部分に供給されたエンジンオイルは、ピストンスカート及びクランクシャフトに噴射されたエンジンオイルに比べて低温のエンジンオイルとなって、エンジンブロック及びオイルパンの側壁を伝ってオイルパンの底部まで下りてくる。

また、オイルストレーナから吸い上げられたエンジンオイルの一部は、過給機に供給される。そして、過給機に供給されたエンジンオイルは、ピストンスカート及びクランクシャフトに噴射されたエンジンオイルに比べて低温のエンジンオイルとなって、エンジンブロックに形成されたリターンホールからオイルパンに直接的に落下し、又はリターンホールからエンジンブロック及びオイルパンの側壁を伝ってオイルパンの底部まで下りてくる。

そして、このようにしてオイルパンに戻ってきたエンジンオイルは、オイルパンにおいて混ざり合う。このため、ピストンスカート及びクランクシャフトから戻ってきた高温のエンジンオイルは、潤滑可動部分や過給機から戻ってきた低温のエンジンオイルと混ざり合うことで、降温する。更に、オイルパンは、車両の走行風による空冷されるため、潤滑可動部分や過給機から戻ってくるエンジンオイルは、オイルパンの側壁を伝うことで、降温が促進される。しかも、ピストンスカート及びクランクシャフトから戻ってきたエンジンオイルも、空冷されるオイルパンに貯留されることで、降温が促進される。

このため、特許文献１に記載された廃熱回収装置では、熱効率が十分でないという問題がある。

そこで、本発明は、廃熱回収効率の高い廃熱回収用オイルパン構造及び廃熱回収装置を提供することを目的とする。

本発明に係る廃熱回収用オイルパン構造は、エンジンオイルを貯留するオイルパンと、オイルパンに貯留されているエンジンオイルを吸い上げてエンジンの各部位に供給するオイル循環部と、オイルパンの内側に配置されてオイルパンに戻されるエンジンオイルの一部を集油する集油部と、を備え、集油部は、クランクシャフトの車両上下方向下方に配置されるとともに、少なくとも一部がオイルパンから離間している。

本発明に係る廃熱回収用オイルパン構造では、オイルパンに貯留されているエンジンオイルは、オイル循環部により吸い上げられてエンジンの各部位に供給され、再びオイルパンに戻される。そして、オイルパンの内側に、オイルパンに戻されるエンジンオイルの一部を集油する集油部が配置されており、この集油部は、クランクシャフトの車両上下方向下方に配置されるとともに、少なくとも一部がオイルパンから離間している。このため、エンジンのピストンヘッド及びクランクシャフトから戻ってくる高温のエンジンオイルは、集油部により集油されるが、潤滑可動部分から戻ってくる低温のエンジンオイルの少なくとも一部は、集油部により集油されない。このため、集油部により集油されたエンジンオイルを用いて熱交換を行うことで、オイルパンに貯留されているエンジンオイルを用いて熱交換を行う場合や、オイルパンに戻ってくる全てのエンジンオイルを用いて熱交換を行う場合に比べて、廃熱回収効率を向上することができる。

上記廃熱回収用オイルパン構造において、集油部は、クランクシャフトの回転軸線方向における少なくとも一方の端部において、オイルパンから離間していてもよい。通常、過給機に供給されたエンジンオイルをオイルパンに戻すためのリターンホールは、クランクシャフトの回転軸線方向における少なくとも一方の端部に形成されている。この廃熱回収用オイルパン構造では、集油部は、クランクシャフトの回転軸線方向における少なくとも一方の端部において、オイルパンから離間しているため、過給機から戻ってくる低温のエンジンオイルの少なくとも一部は、集油部により集油されない。これにより、過給機からオイルパンに戻ってくる全てのエンジンオイルを用いて熱交換を行う場合に比べて、廃熱回収効率を向上することができる。

また、上記廃熱回収用オイルパン構造において、集油部は、クランクシャフトの回転軸線方向に延びる溝部が形成されているとともに、傾斜して配置されていてもよい。この廃熱回収用オイルパン構造では、傾斜して配置されている集油部に、クランクシャフトの回転軸線方向に延びる溝部が形成されているため、集油部に落下してきたエンジンオイルを効率的に一カ所に集めることができる。これにより、集油部により集油されたエンジンオイルを用いて熱交換を行い易くなる。

本発明に係る廃熱回収装置は、上記の何れかの廃熱回収用オイルパン構造を備えた廃熱回収装置であって、集油部で集油されたエンジンオイルと作動媒体との熱交換を行う第一熱交換器を備える。

本発明に係る廃熱回収装置では、第一熱交換器は、上述した廃熱回収用オイルパン構造の集油部で集油された高温のエンジンオイルと作動媒体との間で熱交換を行うため、廃熱回収効率を向上することができる。

また、上記廃熱回収装置において、第一熱交換器よりも作動媒体の上流側に配置されて、オイル循環部で吸い上げられたエンジンオイルと作動媒体との熱交換を行う第二熱交換器を更に備えてもよい。この廃熱回収装置では、第一熱交換器よりも作動媒体の上流側に、オイル循環部で吸い上げられたエンジンオイルと作動媒体との熱交換を行う第二熱交換器が配置されている。このため、作動媒体は、まず、第二熱交換器において低温のエンジンオイルと熱交換され、次に、第一熱交換器において高温のエンジンオイルと熱交換される。これにより、作動媒体の熱交換効率を向上することができる。

本発明によれば、廃熱回収効率を高めることができる。

第一実施形態に係る廃熱回収用オイルパン構造の概略断面図である。 図１に示すＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 廃熱回収用オイルパン構造の主要部分の平面図である。 廃熱回収用オイルパン構造の主要部分の分解斜視図である。 エンジンオイルの流れを説明するための図であり、（ａ）は車両が水平状態にある場合、（ｂ）は車両が前傾した状態にある場合、（ｃ）は車両が後傾した状態にある場合、をそれぞれ示している。 第二実施形態に係る廃熱回収装置のブロック構成図である。 第二実施形態に係る廃熱回収装置のブロック構成図である。

以下、実施形態に係る廃熱回収用オイルパン構造及び廃熱回収装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の説明では、車両前後方向における前及び後を単に前及び後ともいい、車両上下方向における上及び下を単に上及び下ともいう。

［第一実施形態］
図１は、第一実施形態に係る廃熱回収用オイルパン構造の概略断面図である。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線における断面図である。図３は、廃熱回収用オイルパン構造の主要部分の平面図である。図４は、廃熱回収用オイルパン構造の主要部分の分解斜視図である。図１〜図４に示すように、本実施形態に係る廃熱回収用オイルパン構造１は、エンジンオイルから廃熱を回収するための構造である。廃熱回収用オイルパン構造１は、主に、オイルパン２と、オイル循環部３と、集油部４と、第一熱交換器１１と、を備える。

オイルパン２は、エンジンオイルを貯留する部材であり、エンジンブロック５の下端面に締結されている。

エンジンブロック５は、シリンダー５１内で往復運動するピストンヘッド５２と、ピストンヘッド５２の往復運動を回転運動に変換するクランクシャフト５３と、ピストンヘッド５２とクランクシャフト５３とを連結するコネクティングロッド５４と、を備える。なお、本実施形態では、複数の気筒が車両前後方向に１列に配列されたものとして説明する。また、エンジンブロック５には、過給機（不図示）に供給されたエンジンオイルをエンジンブロック５内に戻すリターンホール５５が形成されている。なお、本実施形態では、リターンホール５５は、エンジンブロック５の後側の壁に形成されているものとして説明する。

ピストンヘッド５２は、シリンダー５１内で燃焼する燃焼空間Ａを形成するピストン頂部５２１と、シリンダー５１の内周面に沿ってピストン頂部５２１からクランクシャフト５３側に向けて延びるピストンスカート５２２と、を備える。

クランクシャフト５３は、エンジンブロック５に回転自在に支持されるクランクジャーナル５３１と、コネクティングロッド５４に連結されるクランクピン５３２と、クランクジャーナル５３１とクランクピン５３２とを連結するクランクアーム５３３と、クランクアーム５３３からクランクシャフト５３の回転軸線に対するクランクアーム５３３の反対側に延びるバランスウェイト５３４と、を備える。

オイルパン２は、前側壁部２１と、後側壁部２２と、右側壁部２３と、左側壁部２４と、底壁部２５と、フランジ部２６を備えている。前側壁部２１は、クランクシャフト５３の回転軸線方向における前側に位置する。後側壁部２２は、クランクシャフト５３の回転軸線方向における後側に位置する。右側壁部２３は、クランクシャフト５３の回転軸線に対して右側に位置する。左側壁部２４は、クランクシャフト５３の回転軸線に対して左側に位置する。底壁部２５は、エンジンブロック５及びクランクシャフト５３の下方に位置する。フランジ部２６は、オイルパン２をエンジンブロック５に締結するための部位であって、前側壁部２１、後側壁部２２、右側壁部２３及び左側壁部２４の上端に形成されている。

底壁部２５は、貯留するエンジンオイルを一箇所に集めるために、車両前後方向に対して傾斜している。具体的には、底壁部２５は、後側に対して前側が低くなるように傾斜している。つまり、底壁部２５は、後側壁部２２から前側壁部２１に向けて低くなるように傾斜している。底壁部２５の前側部分（前側壁部２１側部分）は、大きく窪んだ凹部２５ａとなっている。

オイル循環部３は、エンジンオイルを濾過するオイルストレーナ３１と、エンジンオイルを送り出すオイルポンプ（不図示）が接続されたオイルパイプ３２と、を備える。オイルストレーナ３１は、常にエンジンオイルに浸かるように、オイルパン２の凹部２５ａに配置されている。オイルパイプ３２は、オイルストレーナ３１に接続されて、オイルストレーナ３１で濾過されたエンジンオイルを流通させる管状の部材である。オイルパイプ３２は、複数に分岐されており、その各分岐先が、エンジンの各部位及び過給機まで延びている。オイルパイプ３２は、ピストンスカート５２２に向けてエンジンオイルを噴射するクーリングジェット３３と、エンジンにおけるピストンヘッド５２及びクランクシャフト５３以外のエンジンの可動部分である潤滑可動部分（不図示）にエンジンオイルを供給するオイルホール（不図示）と、過給機にエンジンオイルを供給する過給機用オイルパイプ（不図示）と、を備える。

クーリングジェット３３は、ピストンヘッド５２の裏側（ピストンスカート５２２側）においてエンジンブロック５から突出している。なお、クーリングジェット３３は、クランクシャフト５３にもエンジンオイルを噴射してもよい。そして、クーリングジェット３３から噴射されたエンジンオイルの多くは、ピストンスカート５２２からクランクシャフト５３に伝わり、クランクシャフト５３から直接的にオイルパン２に落下する。つまり、このエンジンオイルの多くは、エンジンブロック５及びオイルパン２の側壁を伝うことなく、オイルパン２に落下する。そして、ピストンスカート５２２及びクランクシャフト５３は、燃焼空間Ａにより発生した熱により高温になるため、クーリングジェット３３からピストンスカート５２２に噴射されたエンジンオイルは、ピストンスカート５２２及びクランクシャフト５３から熱を奪うことで、高温のエンジンオイルになる。

オイルホールは、潤滑可動部分の上方に形成された穴であり、オイルホールからエンジンオイルが落下することで、潤滑可動部分にエンジンオイルが供給される。潤滑可動部分に供給されたエンジンオイルは、潤滑可動部分の潤滑、緩衝、清浄、気密、防錆等を行う。そして、このオイルは、ピストンスカート５２２に噴射されたエンジンオイルに比べて低温のエンジンオイルとなって、エンジンブロック５及びオイルパン２の側壁を伝ってオイルパンの底部まで下りてくる。

過給機用オイルパイプは、エンジンブロック５から過給機に向けて延びて、過給機のタービンや熱交換器等に供給される。過給機に供給されたエンジンオイルは、過給機の冷却、潤滑、緩衝、清浄、気密、防錆等を行い、リターンホール５５からエンジンブロック５内に戻される。そして、このエンジンオイルは、ピストンスカート５２２に噴射されたエンジンオイルに比べて低温のエンジンオイルとなって、リターンホール５５からオイルパン２に直接的に落下し、又はリターンホール５５からエンジンブロック５及びオイルパン２の側壁を伝ってオイルパン２の底部まで下りてくる。

集油部４は、オイルパン２の内側に配置されてオイルパン２に戻されるエンジンオイルの一部を集油する部材である。集油部４は、クランクシャフト５３の下方に配置されている。そして、集油部４は、クランクシャフト５３の回転軸線方向における少なくとも一方の端部において、オイルパン２から離間している。

具体的には、集油部４は、平面視において、クランクシャフト５３の軸線方向に長い矩形状に形成されている。つまり、集油部４は、平面視において、前側壁部２１と後側壁部２２との対向方向である長さ方向（前後方向）に延びているとともに、右側壁部２３と左側壁部２４との対向方向である幅方向（左右方向）に延びている。平面視において、集油部４長さは、前側壁部２１及び後側壁部２２の内寸よりも小さく、集油部４の幅は、右側壁部２３及び左側壁部２４の内寸よりも小さい。そして、集油部４は、右側壁部２３及び左側壁部２４に取り付けられたＬ字状の固定部材２７により、前側壁部２１、後側壁部２２、右側壁部２３及び左側壁部２４から離間するように、支持固定されている。これにより、集油部４と前側壁部２１、後側壁部２２、右側壁部２３及び左側壁部２４との間には、前側壁部２１、後側壁部２２、右側壁部２３及び左側壁部２４を伝うエンジンオイルを通過させる隙間が形成されている。特に、集油部４と後側壁部２２との離間距離は、集油部４と前側壁部２１、右側壁部２３及び左側壁部２４との離間距離よりも大きくなっている。

また、集油部４は、集油部４に落下してきたエンジンオイルを一箇所に集めるために、車両前後方向に対して傾斜して配置されている。具体的には、集油部４は、後端部４ａに対して前端部４ｂが低くなるように傾斜している。なお、オイルパン２の底壁部２５の傾斜方向は、集油部４の傾斜方向と同じであることが好ましいが、異なっていてもよい。

また、集油部４は、一対の固定板部４１，４１と、溝部４２と、堰部４３と、を備える。

固定板部４１，４１は、前側壁部２１及び後側壁部２２に固定される部位であり、集油部４の幅方向両側に位置する。

溝部４２は、集油部４に落下してきたエンジンオイルを幅方向中央部に誘導して、更に、このエンジンオイルを前端部４ｂに誘導する部位である。溝部４２は、幅方向中央部において、クランクシャフト５３の回転軸線方向に延びている。溝部４２は、一対の溝側部４２ａ，４２ａと、溝底部４２ｂと、を備える。

溝側部４２ａ，４２ａは、主に集油部４に落下してきたエンジンオイルを幅方向中央部に誘導する部位である。溝側部４２ａ，４２ａは、固定板部４１，４１の幅方向内側端縁から幅方向中心側に傾斜しながら下方に延びている。溝底部４２ｂは、主に溝側部４２ａ，４２ａに誘導されたエンジンオイルを前端部４ｂに誘導する部位である。溝底部４２ｂは、溝側部４２ａ，４２ａの下側端縁に接続されている。溝側部４２ａ，４２ａの左右方向における幅は、後端部４ａから前端部４ｂに向かうに従い狭まっている。溝底部４２ｂの車幅方向における幅は、後端部４ａから前端部４ｂに向かうに従い、溝側部４２ａ，４２ａよりも大きく狭まっている。

堰部４３は、車両が後傾した際に、集油したエンジンオイルが集油部４から漏れるのを抑制するための部位である。堰部４３は、後端部４ａにおいて、溝部４２を塞ぐように、車両上下方向上方に延びている。なお、後端部４ａは、集油部４の車両前後方向における両端部のうち、車両上下方向上側に位置する上側端部である。堰部４３の高さは、溝部４２の深さと同じとすることが好ましい。

第一熱交換器１１は、集油部４で集油されたエンジンオイルと内部を流通する各種媒体との間で熱交換を行う熱交換器である。第一熱交換器１１としては、特に限定されるものではないが、例えば、ランキンサイクルにおける、蒸発器（不図示）に流入する作動媒体を加熱する熱交換器を適用することができる。

第一熱交換器１１は、第一熱交換器ユニット１２に設けられている。第一熱交換器ユニット１２は、第一熱交換器１１と、第一筐体１３と、を備える。

第一筐体１３は、第一熱交換器１１を内部に収容する筐体（ケース）である。第一筐体１３は、集油部４の前端部４ｂの下方に配置されている。第一筐体１３には、流入口１４と、流出口１５と、が形成されている。流入口１４は、集油部４で集油されたエンジンオイルを第一筐体１３内に流入させる開口であり、第一筐体１３の上面側に形成されている。流出口１５は、第一筐体１３からエンジンオイルを流出させる開口であり、第一筐体１３の側面又は底面に形成されている。

次に、図５も参照して、エンジンオイルの流れについて説明する。図５は、エンジンオイルの流れを説明するための図であり、図５の（ａ）は車両が水平状態にある場合、図５の（ｂ）は車両が前傾した状態にある場合、図５の（ｃ）は車両が後傾した状態にある場合、をそれぞれ示している。

図５の（ａ）に示すように、オイルパン２は、通常、後傾した状態でエンジンブロック５に締結されている。この場合、ピストンヘッド５２及びクランクシャフト５３から落下してきた高温のエンジンオイルは、集油部４により集油される。集油部４に集油されたエンジンオイルは、集油部４の傾斜及び溝部４２に案内されて、集油部４の前端部４ｂから第一熱交換器ユニット１２に落下（降下）する。第一熱交換器ユニット１２に落下（降下）したエンジンオイルは、流入口１４から第一筐体１３の内部に流入する。第一筐体１３の内部に流入したエンジンオイルは、第一熱交換器１１を通過することで、第一熱交換器１１の内部を流通する各種媒体と熱交換を行う。つまり、第一熱交換器１１の内部を流通する各種媒体は、第一筐体１３の内部に流入したエンジンオイルにより加熱され、第一筐体１３の内部に流入したエンジンオイルは、第一熱交換器１１の内部を流通する各種媒体により冷却される。第一熱交換器１１を通過したエンジンオイルは、流出口１５から第一筐体１３の外部に流出することで、オイルパン２に貯留されているエンジンオイルと混ざり合う。

図５の（ｂ）に示すように、車両が前傾した場合、つまり、車両が下り勾配のある坂道に位置する場合、オイルパン２も、車両と共に前傾する。この場合も、図５の（ａ）に示す場合と同様に、ピストンヘッド５２及びクランクシャフト５３から落下してきた高温のエンジンオイルは、集油部４により集油され、集油部４の前端部４ｂから第一熱交換器ユニット１２に落下（降下）し、流入口１４から第一筐体１３の内部に流入し、第一熱交換器１１を通過し、流出口１５から第一筐体１３の外部に流出する。

図５の（ｃ）に示すように、車両が後傾した場合、つまり、車両が登り勾配のある坂道に位置する場合、オイルパン２も、車両と共に後傾する。この場合、オイルストレーナ３１は、オイルパン２の凹部２５ａに配置されているため、オイル循環部３によりオイルパン２に貯留されているエンジンオイルを吸い上げることができる。また、集油部４に集油されたエンジンオイルは、堰部４３により後方への移動が制限されることで、溝部４２に溜まる。そして、溝部４２に溜まったエンジンオイルの一部は、集油部４の前端部４ｂから第一熱交換器ユニット１２に落下（降下）し、流入口１４から第一筐体１３の内部に流入し、第一熱交換器１１を通過し、流出口１５から第一筐体１３の外部に流出する。

このように、本実施形態に係る廃熱回収用オイルパン構造１では、オイルパン２に貯留されているエンジンオイルは、オイル循環部３により吸い上げられてエンジンの各部位に供給され、再びオイルパン２に戻される。そして、オイルパン２の内側に、オイルパン２に戻されるエンジンオイルの一部を集油する集油部４が配置されており、この集油部４は、クランクシャフト５３の車両上下方向下方に配置されるとともに、少なくとも一部がオイルパン２から離間している。このため、エンジンのピストンヘッド５２及びクランクシャフト５３から戻ってくる高温のエンジンオイルは、集油部４により集油されるが、潤滑可動部分から戻ってくる低温のエンジンオイルの少なくとも一部は、集油部４により集油されない。このため、集油部４により集油されたエンジンオイルを用いて熱交換を行うことで、オイルパン２に貯留されているエンジンオイルを用いて熱交換を行う場合や、オイルパン２に戻ってくる全てのエンジンオイルを用いて熱交換を行う場合に比べて、廃熱回収効率を向上することができる。

また、リターンホール５５がエンジンブロック５の後側の壁に形成され、集油部４は、オイルパン２の後側壁部２２から離間している。しかも、集油部４と後側壁部２２との離間距離は、集油部４と前側壁部２１、右側壁部２３及び左側壁部２４との離間距離よりも大きくなっている。このため、過給機から戻ってくる低温のエンジンオイルの少なくとも一部は、集油部４により集油されない。これにより、過給機からオイルパン２に戻ってくる全てのエンジンオイルを用いて熱交換を行う場合に比べて、廃熱回収効率を向上することができる。

また、傾斜して配置されている集油部４に、クランクシャフト５３の回転軸線方向に延びる溝部４２が形成されているため、集油部４に落下してきたエンジンオイルを効率的に一カ所に集めることができる。これにより、集油部４により集油されたエンジンオイルを用いて熱交換を行い易くなる。

また、集油部４が車両前後方向に対して傾斜しているため（集油部４が後傾しているため）、車両が集油部４の傾斜方向と反対側に傾斜した場合に（車両が前傾した場合に）、集油したエンジンオイルが集油部４から漏れるのを抑制することができる。

また、集油部４の上端部に堰部４３が設けられるため、車両が集油部４の傾斜方向と反対側に傾斜した場合に（車両が後傾した場合に）、集油したエンジンオイルが集油部４から漏れるのを抑制することができる。

また、第一熱交換器１１は、集油部４で集油された高温のエンジンオイルと、内部を流通する各種媒体と、の間で熱交換を行うため、廃熱回収効率を向上することができる。

［第二実施形態］
次に、第二実施形態に係る廃熱回収装置について説明する。第二実施形態は、第一実施形態に係る廃熱回収用オイルパン構造を利用した廃熱回収装置である。なお、第二実施形態では、廃熱回収装置として、ランキンサイクルシステムを一例として説明するが、第二実施形態に係る廃熱回収装置はランキンサイクルシステムに限定されるものではない。

図６は、第二実施形態に係る廃熱回収装置のブロック構成図である。図６に示すように、本実施形態に係るに廃熱回収装置１００は、車両（不図示）に搭載されて、蒸発器１０１、膨張機１０２、レキュペレータ１０３、凝縮器１０４、ポンプ１０５、レキュペレータ１０３、クーラー１０６、第一熱交換器１１の順に作動媒体を循環させるランキンサイクルシステムである。

蒸発器１０１は、エンジンを冷却するためのエンジン冷却水を熱源として作動媒体を蒸発させる。膨張機１０２は、蒸発器１０１で蒸発された作動媒体を膨張させて発電を行う。レキュペレータ１０３は、膨張機１０２と凝縮器１０４との間を流れる前記作動媒体と、ポンプ１０５とクーラー１０６との間を流れる作動媒体と、の間で熱交換を行う。レキュペレータ１０３は、膨張機１０２と凝縮器１０４との間における作動媒体の流路と、ポンプ１０５とクーラー１０６との間における作動媒体の流路と、に配置（接続）されている。凝縮器１０４は、走行風を冷熱源として、膨張機１０２において発電に利用された作動媒体を冷却して凝縮する。なお、凝縮器１０４における冷熱源は、サブラジエータにより冷却された冷却水等であってもよい。ポンプ１０５は、凝縮器１０４で凝縮された作動媒体を圧縮して、レキュペレータ１０３に送り出す。クーラー１０６は、過給機の圧縮により昇温した空気と、凝縮器１０４で冷却された空気、との間で熱交換を行う。クーラー１０６としては、インタークーラーやアフタークーラー等の熱交換器を用いることができる。

次に、廃熱回収装置１００の動作について説明する。

ポンプ１０５から送り出された作動媒体は、レキュペレータ１０３で加熱され、クーラー１０６で加熱され、第一熱交換器１１に供給される。第一熱交換器１１に供給された作動媒体は、集油部４で集油されたエンジンオイルとの間の熱交換により加熱された後、蒸発器１０１に供給される。蒸発器１０１に供給された作動媒体は、エンジン冷却水等の熱源により加熱されて蒸発した後、膨張機１０２に供給される。膨張機１０２に供給された作動媒体は、膨張させて発電に利用された後、レキュペレータ１０３に供給される。レキュペレータ１０３に供給された作動媒体は、ポンプ１０５から送り出された作動媒体により冷却された後、凝縮器１０４に供給される。凝縮器１０４に供給された作動媒体は、走行風等により冷却されて、ポンプ１０５に供給される。

このように、本実施形態に係る廃熱回収装置１００では、第一熱交換器１１は、集油部４で集油された高温のエンジンオイルと作動媒体との間で熱交換を行うため、廃熱回収効率を向上することができる。

また、廃熱回収装置１００では、第一熱交換器１１をランキンサイクルにおける熱交換器として利用することで、ランキンサイクルの効率を向上することができる。

［第三実施形態］
次に、第三実施形態に係る廃熱回収装置について説明する。第三実施形態は、第二実施形態に係る廃熱回収装置と同じであり、第二熱交換器が追加された点のみ第二実施形態に係る廃熱回収装置と相違する。このため、以下の説明では、第二実施形態と相違する点のみを説明し、第二実施形態と同様の説明を省略する。

図７は、第三実施形態に係る廃熱回収装置のブロック構成図である。図７に示すように、本実施形態に係るに廃熱回収装置２００は、車両（不図示）に搭載されて、蒸発器１０１、膨張機１０２、レキュペレータ１０３、凝縮器１０４、ポンプ１０５、レキュペレータ１０３、クーラー１０６、第二熱交換器１６、第一熱交換器１１の順に作動媒体を循環させるランキンサイクルシステムである。

第二熱交換器１６は、オイル循環部３によりオイルパン２から吸い上げられたエンジンオイルと、内部を流通する作動媒体と、の間で熱交換を行う熱交換器である。第二熱交換器１６は、オイルパイプ３２の途中に接続されており、オイルパイプ３２を流通するエンジンオイルを熱源としている。そして、オイルパイプ３２内のエンジンオイルは、第二熱交換器１６を通過することで、第二熱交換器１６の内部を流通する作動媒体と熱交換を行う。つまり、第二熱交換器１６の内部を流通する各種媒体は、オイルパイプ３２を流通するエンジンオイルにより加熱され、オイルパイプ３２を流通するエンジンオイルは、第二熱交換器１６の内部を流通する各種媒体により冷却される。そして、第二熱交換器１７を通過したエンジンオイルは、オイルパイプ３２に戻される。

第二熱交換器１６は、作動媒体の循環方向におけるクーラー１０６と第一熱交換器１１との間に配置されている。つまり、第二熱交換器１６は、作動媒体の循環方向における第一熱交換器１１の上流側に配置される。そして、オイルパイプ３２を流通するエンジンオイルは、集油部４で集油されたエンジンオイルより低温となる。このため、作動媒体は、第二熱交換器１６により予熱されて、第一熱交換器１１に供給される。

このように、本実施形態に係る廃熱回収装置２００では、第一熱交換器１１よりも作動媒体の上流側に、オイル循環部３で吸い上げられたエンジンオイルと作動媒体との熱交換を行う第二熱交換器１６が配置されている。このため、作動媒体は、まず、第二熱交換器１６において低温のエンジンオイルと熱交換され、次に、第一熱交換器１１において高温のエンジンオイルと熱交換される。これにより、作動媒体の熱交換効率を向上することができる。

また、第二熱交換器１６がオイルパイプ３２に接続されているため、オイルストレーナ３１がオイルパン２内のエンジンオイルに浸かっている限り、車両の傾斜度合いに関わらず常に第二熱交換器１６にエンジンオイルを通過させることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。

例えば、上記実施形態では、廃熱回収装置としてランキンサイクルシステムを一例として説明したが、ランキンサイクルシステムは、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、様々な構成を採用することができる。

１…廃熱回収用オイルパン構造、２…オイルパン、３…オイル循環部、４…集油部、４ａ…後端部、４ｂ…前端部、５…エンジンブロック、１１…第一熱交換器、１２…第一熱交換器ユニット、１３…第一筐体、１４…流入口、１５…流出口、１６…第二熱交換器、１７…第二熱交換器、２１…前側壁部、２２…後側壁部、２３…右側壁部、２４…左側壁部、２５…底壁部、２５ａ…凹部、２６…フランジ部、２７…固定部材、３１…オイルストレーナ、３２…オイルパイプ、３３…クーリングジェット、４１…固定板部、４２…溝部、４２ａ…溝側部、４２ｂ…溝底部、４３…堰部、５１…シリンダー、５２…ピストンヘッド、５３…クランクシャフト、５４…コネクティングロッド、５５…リターンホール、５２１…ピストン頂部、５２２…ピストンスカート、５３１…クランクジャーナル、５３２…クランクピン、５３３…クランクアーム、５３４…バランスウェイト、１００，２００…廃熱回収装置、１０１…蒸発器、１０２…膨張機、１０３…レキュペレータ、１０４…凝縮器、１０５…ポンプ、１０６…クーラー、Ａ…燃焼空間。

Claims (6)

1. エンジンオイルを貯留するオイルパンと、
   前記オイルパンに貯留されている前記エンジンオイルを吸い上げてエンジンの各部位に供給するオイル循環部と、
   前記オイルパンの内側に配置されて前記オイルパンに戻される前記エンジンオイルの一部を集油する集油部と、
   前記集油部で集油された前記エンジンオイルと作動媒体との熱交換を行う第一熱交換器と、
   前記第一熱交換器を収容する第一筐体と、を備え、
   前記集油部は、クランクシャフトの車両上下方向下方に配置されるとともに、少なくとも一部が前記オイルパンから離間しており、
   前記第一筐体は、前記集油部で集油された前記エンジンオイルを前記第一筐体内に流入させる流入口を有する、
   廃熱回収装置。
2. 前記集油部は、前記クランクシャフトの回転軸線方向における少なくとも一方の端部において、前記オイルパンから離間している、
   請求項１に記載の廃熱回収装置。
3. 前記集油部は、前記クランクシャフトの回転軸線方向に延びる溝部が形成されているとともに、傾斜して配置されている、
   請求項１又は２に記載の廃熱回収装置。
4. 前記第一筐体は、前記第一筐体から前記エンジンオイルを流出させる流出口を有する、
   請求項１〜３の何れか一項に記載の廃熱回収装置。
5. 前記第一熱交換器よりも前記作動媒体の上流側に配置されて、前記オイル循環部で吸い上げられた前記エンジンオイルと前記作動媒体との熱交換を行う第二熱交換器を更に備える、
   請求項４に記載の廃熱回収装置。
6. 前記オイル循環部は、前記エンジンオイルを流通させるオイルパイプを有し、
   前記第二熱交換器は、前記オイルパイプに接続されている、
   請求項５に記載の廃熱回収装置。

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