JP7147229B2 - 廃熱利用システム - Google Patents

Description

本開示は、廃熱利用システムに係り、特に熱源の廃熱を利用して動力を発生するランキンサイクルシステムを備えた廃熱利用システムに関する。

ランキンサイクルは公知であり、例えば省エネの観点から、車載エンジンの廃熱回収などに適用されている。ランキンサイクルシステムは、ポンプ、蒸発器、膨張機、凝縮器が順に配置されて、作動流体が循環する閉回路を主構成として有する。ポンプは、ランキンサイクルシステムの閉回路において作動流体を循環させるように、蒸発器に向けて作動流体を圧送する。車載エンジンに適用される例では、蒸発器は熱源としてのエンジンからの廃熱で作動流体を加熱蒸発するように熱交換器として構成され、膨張機は蒸発器を経た作動流体から動力を取り出すように構成され、凝縮器は膨張機を経た作動流体を凝縮液化させるように熱交換器として構成され得る。

このようなランキンサイクルシステムを備えたシステムの一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１のシステムは、エンジンの冷却システムとして構成され、ランキンサイクルシステムを備え、冷却水の廃熱を効果的に回収しつつ、登坂走行時等の高負荷運転時のために冷却水の冷却性能を向上させることに関する。そのシステムにおいて、冷却水回路は、エンジンとランキンサイクルシステムとにわたって連続して形成されていて、冷却水の冷却用にメインラジエータとサブラジエータとを備える。そして、エンジンのシリンダブロック内流路を経た高温冷却水の一部がランキンサイクルシステムの蒸発器を介しつつメインラジエータに導入され、サブラジエータに導入されてそこで冷却された低温冷却水の一部はランキンサイクルシステムの凝縮器に導入される。

特開２０１４－２１８９５２号公報

ところで、近年、省エネルギーの観点から、システムの効率を高めることに対する要求が更に高まっている。これは、上で述べたようなランキンサイクルシステムを備えたシステムにおいても同様である。一方、そのようなシステムでの効率を高めるためには、ランキンサイクルシステムの凝縮器における作動流体の液化効率を高めることが有効である。

そこで、本開示の技術の目的は、エンジンなどの熱源の廃熱を利用してランキンサイクルシステムにおいて動力を取り出すように構成された廃熱利用システムにおいて、ランキンサイクルシステムの凝縮器での作動流体の冷却をより効果的に行うことを可能にし、よってそのランキンサイクルシステムでの効率を改善することにある。

上記目的を達成するため、本開示の技術は、作動流体の循環路に、該循環路において作動流体を循環させるべく作動流体を送出するように構成されたポンプ、該ポンプにより送出された作動流体を熱源の廃熱により加熱して蒸発させるように構成された蒸発器、該蒸発器を経由した作動流体から動力を生じさせるように構成された動力発生機、該動力発生機を経由した作動流体を凝縮させるように構成された凝縮器が順に設けられているランキンサイクルシステムを備えた、廃熱利用システムであって、前記熱源の冷却用の第１冷却媒体が循環する第１冷却回路から独立した第２冷却回路であって、前記凝縮器が設けられている第２冷却回路を備え、該第２冷却回路に、該第２冷却回路において第２冷却媒体を循環させるように構成された循環装置と、該第２冷却回路において第２冷却媒体を冷却するように構成された冷却器とが設けられている、廃熱利用システムを提供する。

好ましくは、この廃熱利用システムは、前記循環装置を制御するように構成された制御部を更に備え、該制御部は、前記第２冷却回路における第２冷却媒体の温度を前記第１冷却回路における第１冷却媒体の温度よりも低い温度に維持するように、前記循環装置を制御するとよい。

本開示の技術は、上記廃熱利用システムを備えたエンジンシステムも提供する。このエンジンシステムは、エンジンの廃熱が用いられるように前記蒸発器が構成されている場合、前記第２冷却回路には、前記エンジンに吸入される空気を冷却するように構成されたクーラが設けられているとよい。

本開示の技術に係る、上記廃熱利用システムを備えたエンジンシステムにおいて、エンジンの廃熱が用いられるように前記蒸発器が構成されている場合、前記第２冷却回路には、前記エンジンの排気系から吸気系に還流される排気ガスを冷却するように構成された第２クーラが設けられているとよい。

本開示の技術に係る廃熱利用システムによれば、ランキンサイクルシステムの凝縮器で、作動流体をより効果的に冷却することができ、よってランキンサイクルシステムの作動効率をより高めることが可能になる。

一実施形態に係る廃熱利用システムが適用されたエンジンシステムの概略構成図である。 図１のエンジンシステムにおける制御系のブロック図である。 図１の第２冷却回路の第２ポンプの制御フローチャートである。

以下、本開示の技術に係る実施形態を添付図に基づいて説明する。同一の部品（又は構成）には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１は、本実施形態の廃熱利用システム１が適用されたエンジンシステムの概略構成図であり、このエンジンシステムはここでは車両に搭載されている。廃熱利用システム１は、ランキンサイクルシステム１０を備える。ランキンサイクルシステム１０は、熱源の廃熱を利用して動力を取り出す、つまり動力を発生するように構成されている。本実施形態の廃熱利用システム１は、熱源として、車両の駆動源でもある内燃機関（エンジン）１２を用い、熱源の廃熱としてエンジン１２の排気ガスの熱を用いる。しかし、熱源の廃熱はこれに限定されず、例えばエンジンの（例えばラジエータに入る前の）冷却水の熱や、車両に燃料電池システムが搭載されている場合にはそれを熱源としてその燃料電池から排出される水蒸気等の熱であってもよい。

まず、エンジン１２について説明する。エンジン１２は、燃料である軽油を燃料噴射弁（不図示）から圧縮状態にある燃焼室内に直接噴射することにより自然着火させる型式のディーゼルエンジンである。しかし、エンジン１２はディーセルエンジンであることに限定されず、圧縮着火式エンジン以外の種々の形式のエンジンであってもよく、例えば火花点火式エンジンであってもよい。なお、エンジン１２は、多気筒エンジンとして構成されているが、単気筒エンジンであってもよい。

エンジン１２のエンジン本体１４は、詳細な説明を省略するが、シリンダヘッドやシリンダブロックを含んで構成されている。シリンダヘッドには、気筒の燃焼室に臨むと共に吸気通路１６の一部を区画形成する吸気ポートや、前述の燃焼室に臨むと共に排気通路１８の一部を区画形成する排気ポートが形成されている。吸気ポートは吸気弁によって開閉され、排気ポートは排気弁によって開閉される。シリンダブロックには、前述の気筒が形成されている。

（吸気マニホールドや吸気管によって区画形成される）吸気通路１６には、上流側から順に、エアクリーナ２２、ターボチャージャ２４のコンプレッサ２６、インタークーラ（クーラ）２８が設けられている。エアクリーナ２２は、吸気通路１６に導かれる空気中の塵埃などを除去するべく設けられている。そして、（排気マニホールドや排気管によって区画形成される）排気通路１８には、上流側から順に、ターボチャージャ２４のタービン３０、排気浄化装置３２が設けられている。

さらに、（排気系の）排気通路１８を流れる排気ガスの一部を（吸気系の）吸気通路１６に導くために排気ガス還流（ＥＧＲ）装置３６が設けられている。ＥＧＲ装置３６は、排気通路１８と吸気通路１６とをつなぐ（ＥＧＲ管によって区画形成された）ＥＧＲ通路３８と、ＥＧＲ通路３８の連通状態調節用のＥＧＲ弁４２と、還流される排気ガス（ＥＧＲガス）冷却用のＥＧＲクーラ（第２クーラ）４３とを有している。ＥＧＲ弁４２はＥＧＲクーラ４３の下流側に設けられている。

このエンジン１２では、エアクリーナ２２を介して吸気通路１６に取り入れられてターボチャージャ２４によって過給された空気は、ＥＧＲ弁４２の開度に応じたＥＧＲガスと共に、エンジン本体１４の燃焼室に吸入される。一方で、燃焼室には、燃料噴射弁から噴射された燃料が供給される。そして、燃料（混合気）が燃焼室で燃焼することで、気筒内でピストン（不図示）が押し下げられて往復運動し、その運動はコンロッドを介してクランクシャフト（出力軸）に伝達されて回転運動に変えられる。クランクシャフトの回転運動は（例えばトランスミッションなどを含む）動力伝達系を介して車輪に伝達されるほか、その回転運動により冷却用のファンＣＦなどが駆動される。なお、燃焼室での燃料の燃焼により生じた排気ガスは、排気通路１８に排出されて、ターボチャージャ２４のタービン３０でタービンホイールを回転させ、その後、排気浄化装置３２を経て排出される。

さて、エンジン本体１４には、エンジン冷却水で満たされるウォータージャケット（不図示）が形成されている。ウォータージャケットは、第１冷却回路４４に組み込まれている。第１冷却回路４４には、この第１冷却回路４４でエンジン冷却水（第１冷却媒体）を循環させるためのウォーターポンプ４６と、エンジン１２のウォータージャケットを出て（温まった）エンジン冷却水を冷却するためのラジエータ４８とが設けられている。ウォーターポンプ４６は、循環装置であり、ここでは前述のクランクシャフトの回転を利用して作動するように構成されている。ラジエータ４８は、外気でエンジン冷却水を冷却するように構成されている。

そして、このエンジン１２の廃熱である、排気通路１８を流れる排気ガスの熱を利用するように、ランキンサイクルシステム１０が設けられている。ランキンサイクルシステム１０は、ポンプ５２、蒸発器５４、膨張機５６及び凝縮器５８を備えている。ポンプ５２、蒸発器５４、膨張機５６及び凝縮器５８は、作動流体が流通する（循環路である）環状通路６０に順に配置されていて、これらは閉回路を形成する。ここでは、作動流体としてエタノールを用いるが、作動流体はエタノールに限定されず、他の媒体、例えば水とされてもよい。

ポンプ５２は、環状通路６０において作動流体を循環させるように作動流体を蒸発器５４に向けて送出、特に圧送するように構成されている。ここでは、ポンプ５２は電動ポンプとして構成されていて、その作動は後述する電子制御ユニット（ＥＣＵ）８０により制御可能に構成されている。しかし、ポンプ５２は、他の動力（駆動力）、例えばエンジン１２の出力（動力）を用いて駆動されてもよい。

また、蒸発器５４は、熱源の廃熱により作動流体を加熱して蒸発させるように構成されている。蒸発器５４は、ポンプ５２が圧送した（液相の）作動流体を、（熱源である）エンジン１２の排気ガスと熱交換させて加熱するように、熱交換器として構成されている。ここでは、蒸発器５４は、対向流型の熱交換器として構成されている。つまり、蒸発器５４において、エンジン１２の排気ガスの流れ方向と、作動流体の流れ方向とは概ね逆向きである。作動流体は、蒸発器５４において排気ガスの熱（廃熱）で加熱されることによって蒸気化し（蒸発し）、膨張機５６に流入する。なお、図１では、排気ガスの全量が蒸発器５４を経るが、その一部のみが蒸発器５４を経てもよい。つまり、排気通路１８は、蒸発器５４の上流側で２股に分かれるように構成されてもよい。

膨張機５６は、動力発生機として設けられ、蒸発器５４を経由することで蒸気化した作動流体から動力を生じさせるように構成され、具体的にはその作動流体を膨張させて動力を発生するように構成されている。膨張機５６では、作動流体の膨張エネルギーが動力（機械的エネルギー）、特に回転駆動力として取り出され、それにより、その回転軸部材である出力軸５６ａが回転させられる。ここでは、膨張機５６は所謂タービンとして構成され、膨張機５６の出力軸５６ａは、発電機６６の回転軸に機械的に接続されている。ただし、膨張機５６は、タービン以外の構成を備えてもよく、例えばアキシャルピストンタイプの回転機器として構成されることも可能である。

凝縮器５８は、膨張機５６を経由した作動流体を凝縮させるように構成されている。そして、凝縮器５８の作動流体の冷却源として、第２冷却回路７０の冷却媒体（第２冷却媒体）の熱（冷熱）が用いられる。第２冷却回路７０内の冷却媒体は冷却水であり、以下、第２冷却水と称し得、特にここでは第１冷却回路４４内の冷却媒体としてのエンジン冷却水と同じであるが異なってもよい。凝縮器５８は、対向流型の熱交換器として構成されている。つまり、凝縮器５８において、第２冷却水の流れ方向と、作動流体の流れ方向とは概ね逆向きである。凝縮器５８は、膨張機５６を経た（例えば気相又はガス状の）作動流体を、冷却源としての第２冷却水と熱交換させて冷却する。凝縮器５８において第２冷却水との熱交換で冷却されることによって作動流体は凝縮する（液化する）。凝縮器５８を経由することで凝縮された作動流体は、ポンプ５２に吸引されて蒸発器５４に更に送出され、環状通路６０内を再び循環する（蒸発器５４、膨張機５６、凝縮器５８及びポンプ５２を順に再び経由する）。

また、ランキンサイクルシステム１０では、凝縮器５８とポンプ５２との間に気液分離器としてのタンク６８が設けられている。タンク６８は、作動流体の気液分離を図るように構成されている。これにより、より確実に液体の作動流体のみがタンク６８からポンプ５２に吸引され得る。なお、気液分離器は、タンク６８に限定されるものではなく、例えばタンク６８に加えて更なる構成を備えてもよい。

さて、凝縮器５８での冷却源としての第２冷却水が循環する第２冷却回路７０は、エンジン冷却水が循環する第１冷却回路４４とは別個のものであり、第１冷却回路４４からは独立している。第２冷却回路７０には、第２冷却水を第２冷却回路７０において循環させるための第２ポンプ７２と、第２冷却回路７０において第２冷却液を冷却するための冷却器としての第２ラジエータ（図１中の「低水温ラジエータ」）７４とが設けられている。第２ポンプ７２は、循環装置であり、ここでは電動ポンプとして構成されていて、ＥＣＵ８０により制御可能に構成されている。第２ラジエータ７４は、外気で第２冷却水を冷却するように構成されている。第２冷却回路７０では、第２ポンプ７２によって圧送されて凝縮器５８を経由した第２冷却水は、第２ラジエータ７４で冷却され、再び第２ポンプ７２に吸引されて送出される。

この第２冷却回路７０の第２冷却水は、前述のインタークーラ２８及びＥＧＲクーラ４３でも冷却に用いられる。つまり、インタークーラ２８は水冷式インタークーラであり、ＥＧＲクーラ４３は水冷式ＥＧＲクーラである。第２冷却回路７０では、第２ポンプ７２で圧送された第２冷却水は、３つの通路（第１から第３分岐通路７０ａ、７０ｂ、７０ｃ）に分かれて流れるように構成されている。そして、３つの分岐通路を経た第２冷却水は合流して、第２ラジエータ７４に流入するように、第２冷却回路７０は構成されている。ここでは、第１分岐通路７０ａには前述のランキンサイクルシステム１０の凝縮器５８が設けられている。第２分岐通路７０ｂにはインタークーラ２８が設けられていて、それはここでは第１分岐通路７０ａから分岐するように設けられている。第３分岐通路７０ｃにはＥＧＲクーラ４３が設けられていて、それはここでは第１分岐通路７０ａから分岐するように設けられている。したがって、第１分岐通路７０ａは分岐通路ではなく、主通路とみなすことが可能である。なお、第２冷却回路７０には、種々の流量調整弁が設けられることができ、第１から第３分岐通路７０ａ、７０ｂ、７０ｃのそれぞれに流量調整弁が設けられることが可能である。例えば、第３分岐通路７０ｃにおいて（例えばＥＧＲクーラ４３の上流側に）流量調整弁が設けられ、その開度はＥＧＲ弁４２に連動して制御されてもよい。好ましくは、第３分岐通路７０ｃにそのような流量調整弁が設けられている場合、ＥＧＲ弁４２が開状態にあるとき、その流量調整弁は開状態にされるとよい。

さて、上記構成を備える廃熱利用システム１が適用されたエンジンシステムを搭載した車両では、その走行状態又は運転状態を検出するべく、種々のセンサが設けられている。例えば、ランキンサイクルシステム１０の環状通路６０には、作動流体の圧力を検出するための圧力センサ８２や、作動流体の温度を検出するための温度センサ８４が設けられている。なお、圧力センサ８２及び温度センサ８４はここでは蒸発器５４の下流側かつ膨張機５６の上流側に設けられているが、他の個所に設けられることもでき、例えば凝縮器５８の下流側かつポンプ５２の上流側に設けられることも可能である。更に、エンジン回転速度を検出するためのエンジン回転速度センサ８６、エンジン１２への吸入空気量を検出するためのエアフローメーター８８、運転者により操作されるアクセルペダル（不図示）の踏み込み量（アクセル開度）を検出するためのアクセル開度センサ９０が設けられている。また、第１冷却回路４４のエンジン冷却水温を検出するための第１水温センサ（温度センサ）９２が設けられている。更に、第２冷却回路７０の第２冷却水の温度を検出するための、第２水温センサ（温度センサ）９４が設けられている。

これらセンサからの出力は、図２に示すように、上記ＥＣＵ８０に入力される。ＥＣＵ８０は、例えばランキンサイクルシステム１０、エンジン１２、第２冷却回路７０の第２ポンプ７２の各種制御を行うように、所謂コンピュータとして構成され、演算処理装置（例えばＣＰＵ）や記憶装置（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ）、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。ＥＣＵ８０は、それらセンサからの出力に基づいて各種値を検出し（取得し）、予め記憶しているプログラム及びデータに基づいて所定の演算をし、エンジン１２（例えば燃料噴射弁、ＥＧＲ弁４２）の作動制御、ランキンサイクル１０のポンプ５２の作動制御、発電機６６の作動制御、第２冷却回路７０の第２ポンプ７２の作動制御等のためにそれらのそれぞれに作動信号を出力する。つまり、ＥＣＵ８０は、エンジン制御部、ランキンサイクル制御部、発電制御部、第２冷却回路７０において第２冷却水を循環させるための第２ポンプ７２を制御するように構成された制御部のそれぞれに相当する機能部を有し、これらは互いに関連付けられている。なお、ＥＣＵ８０は１つの電子制御ユニットであることに限定されず、複数の電子制御ユニットの複合体として構成されてもよい。

さて、ＥＣＵ８０（つまり、第２ポンプ７２を制御するように構成された制御部）による第２ポンプ７２の制御について、図３のフローチャートに基づいて説明する。なお、図３のフローチャートに示すルーチンは、エンジン１２の始動後、第１所定時間が経過したとき（つまり、ランキンサイクルシステム１０の始動完了後の状態）から、第２所定時間間隔で繰り返し実行される。より具体的には、第１所定時間は、第２冷却回路７０の第２冷却水の温度がある程度一定になるまでに要する時間として、予め実験に基づいて定められていて、ＥＣＵ８０に記憶されている。なお、この第１所定時間が経過したか否かを判定するために、ＥＣＵ８０はタイマ手段及び第１所定時間経過判定手段に相当する機能部を備える。しかし、第１所定時間はエンジン始動の度に定められてもよく、或いは、それに相当する別の判定基準値が採用されてもよい。ＥＣＵ８０は、検出したエンジン運転状態及びエンジン冷却水温などに基づいて、予め実験等に基づいて定めた所定の演算式やデータ等にしたがって、エンジン１２の始動の度、第１所定時間を定めてもよい。なお、エンジン運転状態は、エアフローメーター８８の出力に基づいて検出される吸入空気量、アクセル開度センサ９０の出力に基づいて検出されるアクセル開度、すなわちエンジン負荷、及び、エンジン回転速度センサ８６の出力に基づいて検出されるエンジン回転速度に基づいて定めることができる。また、第２冷却回路７０における第２冷却水は外気との熱交換で第２ラジエータ７４において冷却されるので、外気温を検出するための外気温センサを備える場合、その出力に基づいて検出される外気温に更に基づいて第１所定時間は定められてもよい。更に、ＥＣＵ８０は、第２水温センサ９４の出力に基づいて検出した第２冷却回路７０の第２冷却水の温度に基づいて、第１所定時間が経過したか否かに相当する判定を行ってもよい。例えば、検出した第２冷却水の温度の（単位時間当たりの）変化率が所定変化率以下になったとき、第１所定時間が経過したと判定するようにＥＣＵ８０は構築されてもよい。

ＥＣＵ８０は、まず、ステップＳ３０１にて、第２水温センサ９４の出力に基づいて検出される第２冷却水の温度が所定水温域（所定温度域）にあるか否かを判定する。本実施形態では、第２冷却回路７０の第２冷却水が第１冷却回路４４のエンジン冷却水よりもより低い温度を有するように所定水温域は定められている。所定水温域は、ここでは、４５℃以上、７０℃以下の温度域と定められている。（所定環境下（例えば外気の温度が所定外気温域内）で）エンジン１２が所定運転状態にあるときに、第１冷却回路４４においてラジエータ４８を出た第１冷却水が第１所定温度（例えば約８０℃）になる場合、第２冷却回路７０において第２ラジエータ７４を出た第２冷却水が（第１所定温度よりも低い）第２所定温度（例えば約５０℃）を有するとよい。この場合、所定水温域は、４５℃以上６０℃以下の範囲であるとよく、更に好ましくは４８℃以上５５℃以下の温度範囲である。しかし、所定水温域はこれ以外の温度範囲であってもよい。なお、第２冷却水の温度はここでは第２水温センサ９４の出力に基づいて取得されるが、エンジン冷却水温やエンジン運転状態に基づく演算等により推定されてもよい（取得されてもよい）。なお、この場合、第２水温センサ９４は設けられなくてもよい。

そして、ステップＳ３０１で第２冷却水の温度が所定水温域にあるので肯定判定されると、当該ルーチンは終了し、次のルーチンのステップＳ３０１が実行される。他方、ステップＳ３０１で第２冷却水の温度が所定水温域にないので否定判定されると、ステップＳ３０３に進む。

ステップＳ３０３に至ると、第２ポンプ７２の吐出量を補正するように、ＥＣＵ８０は第２ポンプ７２に信号を出力する。初期状態では、第２ポンプ７２は所定吐出量で運転されている。ＥＣＵ８０は、第２冷却水の温度が所定水温域に入るように、検出した第２冷却水の温度に基づいて予め定めた演算式やデータにしたがって演算することで、第２ポンプ７２の制御量を算出する。そしてその制御量に応じた信号を、ＥＣＵ８０は第２ポンプ７２に出力する。第２ポンプ７２の吐出量を可変制御することで、第２ラジエータ７４での第２冷却水の冷却度合いを変えることができ、よって第２冷却水の温度を調節することが可能になる。これにより、当該ルーチンは終了し、次のルーチンのステップＳ３０１が実行される。なお、図３のルーチンの繰り返し間隔である上記第２所定時間は、このようなステップＳ３０３でのポンプに対する補正制御で、第２冷却水の温度（検出値又は取得値）に変化が現れる時間として、予め実験に基づいて定められている。

説明した制御により、第２冷却回路７０において第２ラジエータ７４を出た第２冷却水の温度を所定水温域に制御することが可能になり、例えば（エンジン冷却水温よりも低い）約５０℃にすることができる。そして、このように冷却された第２冷却水は、ランキンサイクルシステム１０の凝縮器５８に供給されるほか、インタークーラ２８やＥＧＲクーラ４３のそれぞれにも供給される。なお、第２冷却回路７０はエンジン１２のウォータージャケットを流れるエンジン冷却水が流れないので、概して、第２ラジエータ７４を出た第２冷却水の温度はラジエータ４８を出たエンジン冷却水の温度よりも低い。例えば、当該システムでは、第２ラジエータ７４を出た第２冷却水の温度はラジエータ４８を出たエンジン冷却水の温度よりも約３０℃～約４０℃低くすることができる。このように、ＥＣＵ８０（つまり、第２ポンプ７２を制御するように構成された制御部）は、第２冷却回路７０における第２冷却水の温度を第１冷却回路４４におけるエンジン冷却水の温度よりも低い温度に維持するように、第２ポンプ７２を制御するように構成されている。したがって、第１冷却回路４４を「高温冷却回路」と称し、第２冷却回路７０を「低温冷却回路」と称してもよい。

上記廃熱利用システム１を設けたことによる効果を以下に説明する。

廃熱利用システム１では、ランキンサイクルシステム１０に加えて、第２ラジエータ７４と第２ポンプ７２とが設けられた第２冷却回路７０を備える。そして第２冷却回路７０７０は、エンジン冷却水が循環する第１冷却回路４４から別個に形成され、つまり独立している。したがって、第２ラジエータ７４を出た第２冷却水の温度を、ラジエータ４８を出たエンジン冷却水の温度よりも低くすることができる。よって、エンジン冷却水をランキンサイクルシステム１０の凝縮器５８での作動流体の凝縮に用いる場合よりも、第２冷却水を同凝縮器５８に供給して作動流体を冷却する本実施形態の場合の方が、凝縮器５８での作動流体の液化効率を高めることができる。よって、ランキンサイクルシステム１０の凝縮器５８で作動流体をより好適に冷却し、ランキンサイクルシステム１０の作動効率を高めることができる。したがって、当該廃熱利用システム１によれば、ランキンサイクルシステム１０の出力を改善することが可能になる。

更に、廃熱利用システム１を備えた上記エンジンシステムにおいて、上記第２冷却回路７０には、インタークーラ２８が組み込まれている。（インタークーラ２８とは異なる）広く用いられているインタークーラは、一般に吸入空気を外気との熱交換で冷却するように構成されている。その場合には、例えば外気が水分を多く含む場合、そのインタークーラでの吸入空気の冷却により凝縮水が生じる虞がある。この現象は、外気温がかなり低い場合に生じる可能性が高い。これに対して、本実施形態では、インタークーラ２８に供給される第２冷却水は所定水温域の温度を有し、例えば約５０℃であるので、そのような凝縮水の発生を抑制することができる。

更に、上記第２冷却回路７０には、ＥＧＲクーラ４３が組み込まれている。ＥＧＲクーラも、一般に、ＥＧＲガスを外気との熱交換で冷却するように構成されている。その場合には、外気の温度がかなり低い場合、そのＥＧＲクーラでのＥＧＲガスの冷却により、やはり凝縮水が生じる可能性が高い。特に、燃料の燃焼により排気ガスには水蒸気が多く含まれている。それ故、吸入空気よりもＥＧＲガスの方が、その外気の状態によっては凝縮水が生じ易い。これに対して、本実施形態では、ＥＧＲクーラ４３に供給される第２冷却水は前述の所定水温域の温度を有し、例えば約５０℃であるので、そのような凝縮水の生成を抑制することが可能になる。

このように、本実施形態によれば、第１冷却回路４４からは独立して設けられた第２冷却回路７０にインタークーラ２８やＥＧＲクーラ４３が設けられるので、吸入空気やＥＧＲガスを十分に冷却しつつ、その冷却による吸気通路１６又はＥＧＲ通路３８での凝縮水の発生を抑制することができる。よって、燃焼室内や吸気系統（ＰＣＶ通路を含む）への水分混入をより好適に防ぐ又は抑制することが可能になる。

なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変形して実施することができる。

上記ランキンサイクルシステムにおいて、作動流体の種類によっては、エンジン冷却水が蒸発器５４で作動流体と熱交換してもよい。また、上記実施形態では、膨張機５６で取り出された動力の全ては発電機６６での発電に用いられた。しかし、その取り出した動力の全て又は一部は、エンジン１２の出力軸又は動力伝達軸に伝えられてもよい。膨張器５６で取り出した動力が、車両の架装物を動かすための動力をエンジン又はトランスミッションから取り出す装置（ＰＴＯ）、例えばフライホイールＰＴＯなどに供給可能にされるように、膨張器５６はそれら装置に直接的に又は間接的に接続されてもよい。本開示の技術は、膨張機５６で取り出した動力の用途を限定しない。

１ 廃熱利用システム
１０ ランキンサイクルシステム
１２ エンジン
１４ エンジン本体
１６ 吸気通路
１８ 排気通路
２２ エアクリーナ
２４ ターボチャージャ
２６ コンプレッサ
２８ インタークーラ
３０ タービン
３２ 排気浄化装置
３６ 排気ガス還流（ＥＧＲ）装置
３８ ＥＧＲ通路
４２ ＥＧＲ弁
４３ ＥＧＲクーラ
４４ 第１冷却回路
４６ ウォーターポンプ
４８ ラジエータ
５２ ポンプ
５４ 蒸発器
５６ 膨張機（動力発生機）
５８ 凝縮器
６０ 環状通路
６６ 発電機
７０ 第２冷却回路
７２ 第２ポンプ
７４ 第２ラジエータ
８０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）

Claims (1)

1. 作動流体の循環路に、該循環路において作動流体を循環させるべく作動流体を送出するように構成されたポンプ、該ポンプにより送出された作動流体をエンジンの廃熱により加熱して蒸発させるように構成された蒸発器、該蒸発器を経由した作動流体から動力を生じさせるように構成された動力発生機、該動力発生機を経由した作動流体を凝縮させるように構成された凝縮器が順に設けられているランキンサイクルシステムを備えた、廃熱利用システムであって、
   前記エンジンの冷却用の第１冷却水が循環する第１冷却回路から独立した第２冷却回路と、制御部とを備え、
   前記第２冷却回路には、
   前記凝縮器と、
   前記第２冷却回路において第２冷却水を循環させるように構成された循環装置と、
   前記第２冷却回路において前記第２冷却水を冷却するように構成された冷却器と
   吸気通路を通って前記エンジンに吸入される空気を、前記第２冷却水と熱交換して冷却する第１クーラと、
   前記エンジンの排気ガスを前記吸気通路に還流するＥＧＲ通路を流れる前記排気ガスを、前記第２冷却水と熱交換して冷却する第２クーラと、
   が設けられ、
   前記制御部は、前記第２冷却水の温度が、前記第１冷却水よりもより低い温度になるように、かつ前記吸気通路及び前記ＥＧＲ通路内において凝縮水の発生を抑制するように定められた所定水温域外である場合、前記第２冷却水の温度が該所定水温域内に入るように前記循環装置の吐出量を制御する、
   廃熱利用システム。
   

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