WO2012169376A1 - 廃熱回収装置 - Google Patents

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WO2012169376A1
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heat
expander
condenser
waste heat
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Inventor
英文 森
井口　雅夫
榎島　史修
Original Assignee
株式会社 豊田自動織機
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/065—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion taking place in an internal combustion piston engine, e.g. a diesel engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F02G5/04—Profiting from waste heat of exhaust gases in combination with other waste heat from combustion engines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a waste heat recovery apparatus for recovering waste heat of a heat engine.
  • Patent Document 1 discloses a waste heat recovery apparatus of this type.
  • the waste heat recovery apparatus disclosed in Patent Document 1 includes a steam generator that transfers the heat of exhaust gas discharged from the engine to the working fluid, and a heat exchanger that transfers the heat of the working fluid to the engine cooling water. There is. When the working fluid is sent to the expander, the generator generates electricity, and the generated electricity is stored in the battery.
  • Patent Document 1 when the temperature of the engine coolant water rises, the condensation pressure of the heat exchanger (condenser) becomes high. Then, it becomes difficult to liquefy the working fluid (gas) flowing out of the expander in the heat exchanger (condenser), and the efficiency of waste heat recovery decreases.
  • An object of the present invention is to avoid a decrease in waste heat recovery efficiency while shortening the warm-up time of a heat engine.
  • a waste heat recovery apparatus recovers waste heat generated by a heat engine.
  • the waste heat recovery apparatus includes a boiler, an expander, a condenser, a pump, a refrigerant flow path, a cooling flow path, and a heat exchanger.
  • the boiler transfers heat from the waste heat to a refrigerant.
  • the expander introduces the refrigerant flowing out of the boiler to recover waste heat.
  • the condenser condenses the refrigerant flowing out of the expander.
  • the pump sends the refrigerant flowing out of the condenser to the boiler.
  • the refrigerant flow path connects the boiler, the expander, the condenser, and the pump.
  • the cooling channel cools the heat engine.
  • the heat exchanger performs heat exchange between a portion of the refrigerant flow path between the expander and the condenser and the cooling flow path.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a waste heat recovery apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a waste heat recovery apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • the schematic diagram which shows the waste heat recovery apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.
  • the schematic diagram which shows the waste heat recovery apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention.
  • the waste heat recovery system 11 includes an engine 12 (heat engine) as a waste heat source and a Rankine cycle circuit 13.
  • a refrigerant heated by waste heat from the engine 12 is circulated.
  • the rotary electric machine 14 constituting the waste heat recovery apparatus 11 includes an expander 31 and a pump 41, and constitutes a part of the Rankine cycle circuit 13.
  • the Rankine cycle circuit 13 includes an expander 31, a heat exchanger 47, a condenser 49, a pump 41, and a boiler 42.
  • the boiler 42 includes a heat radiating portion 421 and a heat absorbing portion 422.
  • the heat absorption portion 422 of the boiler 42 is connected to the discharge side of the pump 41 via the first flow path 43.
  • the heat radiating portion 421 is provided on the exhaust passage 44 connected to the engine 12.
  • the exhaust gas from the engine 12 is released from the muffler 45 after being dissipated by the heat radiating portion 421.
  • the refrigerant discharged from the pump 41 is heated by waste heat from the engine 12 by heat exchange between the heat absorbing portion 422 and the heat radiating portion 421 of the boiler 42.
  • An expander 31 is connected to the discharge side of the heat absorbing portion 422 of the boiler 42 via a supply flow path 46.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant heated by the boiler 42 is introduced into the expander 31 via the supply flow path 46.
  • a heat exchanger 47 is connected to the expander 31 via a discharge passage 48.
  • a condenser 49 is connected to the heat exchanger 47 via a connection channel 50.
  • the low pressure refrigerant expanded by the expander 31 is sent to the condenser 49 via the heat exchanger 47.
  • a pump 41 is connected to the downstream side of the condenser 49 via a second flow path 51.
  • the second flow path 51 is connected to the suction side of the pump 41, and the first flow path 43 is connected to the discharge side of the pump 41.
  • the second flow path 51, the first flow path 43, the supply flow path 46, the discharge flow path 48, and the connection flow path 50 constitute a refrigerant flow path of the Rankine cycle circuit.
  • the heat exchanger 47 includes a heat radiating portion 471 and a heat absorbing portion 472.
  • the discharge flow path 48 and the connection flow path 50 are connected via the heat dissipation unit 471.
  • the heat absorption portion 472 is provided on the branch flow path 521 of the cooling water circulation path 52 which is a cooling flow path connected to the engine 12.
  • a radiator 53 is provided in the branch flow path 522 of the cooling water circulation path 52.
  • the coolant that has cooled the engine 12 of the vehicle circulates in the branch flow path 522 of the coolant circulation path 52 when the water temperature is high by the action of the temperature switching valve 54 and radiates heat in the radiator 53. On the other hand, when the water temperature is low, the coolant flows in the branch flow channel 521 of the coolant circulation path 52.
  • the refrigerant in the second flow path 51 is sent to the supply flow path 46 through the first flow path 43 and the heat absorbing portion 422 of the boiler 42.
  • the high-pressure refrigerant heated by the boiler 42 is introduced into the expander 31 and is expanded.
  • the expansion machine 31 outputs mechanical energy (rotational force) by the expansion of the refrigerant. That is, the expander 31 applies a rotational force to the rotation shaft (not shown) of the expander 31 and the drive shaft (not shown) of the alternator 24 using a refrigerant.
  • the refrigerant that has expanded and has a reduced pressure is discharged to the discharge flow path 48.
  • the heat of the refrigerant discharged to the discharge flow path 48 is branched by the heat exchanger 47 in the branch path of the cooling water circulation path 52 It is transmitted to the cooling water in 521.
  • the heat transfer raises the water temperature in the cooling water circulation path 52. Therefore, the temperature of the cooling water immediately after the start of the engine 12 is also raised by the heat transfer in the heat exchanger 47, and the time for the warm-up operation of the engine 12 is shortened.
  • the refrigerant whose heat is removed by the heat exchanger 47 passes through the condenser 49 and is returned to the pump 41.
  • the refrigerant flowing through the condenser 49 and flowing through the second flow path 51 is cooled and liquefied.
  • the refrigerant flowing out of the expander 31 dissipates heat in the condenser 49. That is, the refrigerant flowing out of the expander 31 is liquefied in the condenser 49 regardless of the temperature of the cooling water in the heat exchanger 47. Therefore, the condensation pressure in the condenser 49 is not increased and the thermal efficiency is not deteriorated, and the reduction in efficiency of waste heat recovery is avoided.
  • FIG. 2 Next, a second embodiment of FIG. 2 will be described.
  • the same reference numerals are used for the same components as in the first embodiment, and the detailed description thereof is omitted.
  • a bypass passage 55 parallel to the heat exchanger 47 is provided between the expander 31 and the condenser 49.
  • the bypass flow channel 55 branches from the discharge flow channel 48 and joins the connection flow channel 50.
  • An electromagnetic three-way valve 56 is provided at a branch portion between the bypass flow passage 55 and the discharge flow passage 48. The electromagnetic three-way valve 56 is subjected to excitation / demagnetization control of the control unit 57.
  • a water temperature detector 58 is connected to the control unit 57 so as to transmit a signal.
  • the water temperature detector 58 detects the temperature of the cooling water in the branch flow path 521 downstream of the temperature switching valve 54 and upstream of the heat absorption portion 472 of the heat exchanger 47.
  • the water temperature detection information obtained by the water temperature detector 58 is sent to the control unit 57.
  • the control unit 57 controls the excitation and demagnetization of the electromagnetic three-way valve 56 based on the water temperature detection information obtained from the water temperature detector 58.
  • the control unit 57 excites the electromagnetic three-way valve 56. Thereby, the refrigerant which flowed out of expansion machine 31 is sent to bypass channel 55. If the water temperature detected by the water temperature detector 58 does not reach the reference temperature, the control unit 57 demagnetizes the electromagnetic three-way valve 56. Thus, the refrigerant flowing out of the expander 31 is sent to the heat exchanger 47, and the heat of the refrigerant flowing through the discharge flow path 48 is transferred to the cooling water in the cooling water circulation path 52 via the heat exchanger 47.
  • the water temperature detector 58 functions as a liquid temperature detection unit that detects the temperature of the cooling water.
  • the electromagnetic three-way valve 56 and the control unit 57 function as an adjustment unit that adjusts the ratio of the refrigerant flowing out of the expander 31 to the bypass passage 55 based on the temperature detected by the liquid temperature detection unit.
  • the coolant when the temperature of the cooling water is low, the coolant is flowed to the heat exchanger 47, and the warm-up time of the engine 12 is shortened.
  • the coolant temperature is high, that is, in the warm-up completion state where it is not necessary to increase the coolant temperature due to the heat of the coolant, the coolant is sent to the bypass flow channel 55. Therefore, the thermal efficiency (efficiency of waste heat recovery) after warm-up of the engine 12 is completed is improved.
  • FIG. 3 Next, a third embodiment of FIG. 3 will be described.
  • the same reference numerals are used for the same components as in the second embodiment, and the detailed description thereof is omitted.
  • An internal heat exchanger 59 is provided in the bypass flow passage 55.
  • the internal heat exchanger 59 includes a heat radiating portion 591 and a heat absorbing portion 592.
  • the heat radiating portion 591 is provided on the bypass flow channel 55, and the heat absorption portion 592 is provided on the first flow channel 43.
  • the control unit 57 excites the electromagnetic three-way valve 56. Thereby, the refrigerant flowing out of the expander 31 is sent to the bypass flow channel 55, and the heat of the refrigerant flowing in the bypass flow channel 55 is transferred to the refrigerant in the first flow channel 43 via the internal heat exchanger 59. .
  • the control unit 57 demagnetizes the electromagnetic three-way valve 56.
  • the refrigerant flowing out of the expander 31 is sent to the heat exchanger 47, and the heat of the refrigerant flowing through the discharge passage 48 is transferred to the cooling water in the cooling water circulation path 52 via the heat exchanger 47.
  • the third embodiment provides the same advantages as the first embodiment. Further, when the temperature of the cooling water is low, the coolant is flowed to the heat exchanger 47, whereby the warm-up time of the engine 12 is shortened. When the water temperature of the cooling water is high, the refrigerant is supplied to the bypass passage 55, that is, the internal heat exchanger 59, whereby the refrigerant downstream of the pump 41 is given thermal energy, and the thermal efficiency (efficiency of waste heat recovery) is improved. Do.
  • FIG. 4 Next, a fourth embodiment of FIG. 4 will be described.
  • the same reference numerals are used for the same components as in the third embodiment, and the detailed description thereof is omitted.
  • the heat dissipation portion 591 of the internal heat exchanger 59 is provided on the second flow path 51, and the heat absorption portion 592 of the internal heat exchanger 59 is provided on the first flow path 43. .
  • the control unit 57 excites the electromagnetic three-way valve 56.
  • the refrigerant flowing out of the expander 31 is sent to the internal heat exchanger 59 via the bypass flow channel 55, and the heat of the refrigerant flowing through the bypass flow channel 55 is transmitted via the internal heat exchanger 59. It is transmitted to the refrigerant in one flow path 43.
  • the control unit 57 demagnetizes the electromagnetic three-way valve 56.
  • the refrigerant flowing out of the expander 31 is sent to the heat exchanger 47, and the heat of the refrigerant flowing through the discharge passage 48 is transferred to the cooling water in the cooling water circulation path 52 via the heat exchanger 47.
  • the refrigerant that has passed through the heat exchanger 47 is sent to the internal heat exchanger 59, and the heat of the refrigerant flowing through the heat exchanger 47 is transferred to the refrigerant in the first flow path 43 via the internal heat exchanger 59. Ru.
  • the coolant When the temperature of the cooling water is low, the coolant is flowed to the heat exchanger 47, whereby the warm-up time of the engine 12 is shortened.
  • the temperature of the cooling water When the temperature of the cooling water is high, a large amount of thermal energy of the refrigerant flowing out of the expander 31 can be used as the refrigerant downstream of the pump 41 by flowing the refrigerant into the bypass channel 55 (that is, bypassing the heat exchanger 47).
  • the heat efficiency efficiency of waste heat recovery
  • the heat of the refrigerant having passed through the heat exchanger 47 is transmitted to the refrigerant in the first flow path 43 via the internal heat exchanger 59. Therefore, even when the temperature of the cooling water is low, thermal energy is applied to the refrigerant downstream of the pump 41, and the thermal efficiency (the efficiency of waste heat recovery) is improved.
  • An open / close valve is provided in the discharge flow passage 48 downstream of the branch portion between the bypass flow passage 55 and the discharge flow passage 48, and another open / close valve is provided in the bypass flow passage 55.
  • the same role as the valve 56 may be performed.
  • a flow distributor capable of arbitrarily adjusting the refrigerant distribution flow rate to the bypass flow passage 55 and the heat exchanger 47 may be used.
  • the cooling water may be a liquid other than water.

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Abstract

　廃熱回収装置は熱機関で生じる廃熱を回収する。廃熱回収装置は、ボイラと膨張機と凝縮器とポンプと冷媒流路と冷却流路と熱交換器とを備える。ボイラは廃熱から冷媒に熱を伝達する。膨張機はボイラから流出した冷媒を導入して廃熱を回収する。凝縮器は膨張機から流出した冷媒を凝縮する。ポンプは凝縮器から流出した冷媒をボイラへ送る。冷媒流路はボイラ、膨張機、凝縮器及びポンプを接続する。冷却流路は熱機関を冷却する。熱交換器は膨張機及び凝縮器の間の冷媒流路の部位と冷却流路との間で熱交換を行なう。

Description

廃熱回収装置
　本発明は、熱機関の廃熱を回収する廃熱回収装置に関する。
　この種の廃熱回収装置が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示の廃熱回収装置は、エンジンから排出された排気ガスの熱を作動流体に伝達する蒸気発生器と、作動流体の熱をエンジン冷却水に伝達する熱交換器とを備えている。作動流体を膨張機へ送ると、発電機が発電し、発電された電気がバッテリに蓄えられる。
　このような構成によれば、排気ガスの熱を利用して発電することができ、しかも排気ガスの熱を冷却水に伝達してエンジンの暖機運転を短縮することができる。このような利点が特許文献１に記載されている。
特開２００５－４２６１８号公報
　しかし、特許文献１の構成であると、エンジン冷却水の温度が上昇した場合には熱交換器（凝縮器）の凝縮圧が高くなってしまう。そうすると、膨張機から流出した作動流体（気体）を熱交換器（凝縮器）において液化することが困難になり、廃熱回収の効率が低下する。
　本発明の目的は、熱機関の暖機時間の短縮化を図りつつ廃熱回収の効率低下を回避することにある。
　上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る廃熱回収装置は、熱機関で生じる廃熱を回収する。廃熱回収装置は、ボイラと膨張機と凝縮器とポンプと冷媒流路と冷却流路と熱交換器とを備える。前記ボイラは前記廃熱から冷媒に熱を伝達する。前記膨張機は前記ボイラから流出した前記冷媒を導入して廃熱を回収する。前記凝縮器は前記膨張機から流出した前記冷媒を凝縮する。前記ポンプは前記凝縮器から流出した前記冷媒を前記ボイラへ送る。前記冷媒流路は前記ボイラ、前記膨張機、前記凝縮器及び前記ポンプを接続する。前記冷却流路は前記熱機関を冷却する。前記熱交換器は前記膨張機及び前記凝縮器の間の前記冷媒流路の部位と前記冷却流路との間で熱交換を行なう。
本発明の第１の実施形態に係る廃熱回収装置を示す模式図。 本発明の第２の実施形態に係る廃熱回収装置を示す模式図。 本発明の第３の実施形態に係る廃熱回収装置を示す模式図。 本発明の第４の実施形態に係る廃熱回収装置を示す模式図。
　以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１に基づいて説明する。
　図１に示すように、廃熱回収装置１１は、廃熱源としてのエンジン１２（熱機関）と、ランキンサイクル回路１３とを備えている。
　ランキンサイクル回路１３では、エンジン１２からの廃熱によって加熱される冷媒が循環する。廃熱回収装置１１を構成する回転電機１４は、膨張機３１及びポンプ４１を備え、ランキンサイクル回路１３の一部を構成している。
　次に、廃熱回収装置１１におけるランキンサイクル回路１３について説明する。
　図１に示すように、ランキンサイクル回路１３は、膨張機３１、熱交換器４７、凝縮器４９、ポンプ４１、及びボイラ４２を含む。
　ボイラ４２は、放熱部４２１と吸熱部４２２とを備える。ポンプ４１の吐出側にはボイラ４２の吸熱部４２２が第１流路４３を介して接続されている。
　放熱部４２１は、エンジン１２に接続された排気通路４４上に設けられている。エンジン１２からの排気は、放熱部４２１で放熱した後、マフラ４５から排気される。ポンプ４１から吐出された冷媒は、ボイラ４２の吸熱部４２２と放熱部４２１との間での熱交換によりエンジン１２からの廃熱によって加熱される。
　ボイラ４２の吸熱部４２２の吐出側には膨張機３１が供給流路４６を介して接続されている。ボイラ４２で加熱された高温高圧の冷媒は、供給流路４６を介して膨張機３１に導入される。膨張機３１には熱交換器４７が排出流路４８を介して接続されている。熱交換器４７には凝縮器４９が接続流路５０を介して接続されている。膨張機３１で膨張した低圧の冷媒は、熱交換器４７を経由して凝縮器４９へ送られる。凝縮器４９の下流側にはポンプ４１が第２流路５１を介して接続されている。ポンプ４１の吸入側には第２流路５１が接続されており、ポンプ４１の吐出側には第１流路４３が接続されている。
　第２流路５１、第１流路４３、供給流路４６、排出流路４８及び接続流路５０は、ランキンサイクル回路の冷媒流路を構成する。
　熱交換器４７は、放熱部４７１と吸熱部４７２とを備える。排出流路４８と接続流路５０とは、放熱部４７１を介して接続されている。吸熱部４７２は、エンジン１２に接続された冷却流路である冷却水循環経路５２の分岐流路５２１上に設けられている。冷却水循環経路５２の分岐流路５２２にはラジエータ５３が設けられている。車両のエンジン１２を冷却した冷却水は、温度切換弁５４の作用により、水温が高い場合には冷却水循環経路５２の分岐流路５２２を循環してラジエータ５３で放熱する。一方、水温が低い場合には冷却水循環経路５２の分岐流路５２１に冷却水が流される。
　次に、第１の実施形態の作用を説明する。
　ポンプ４１のポンプ作用により、第２流路５１内の冷媒は、第１流路４３、ボイラ４２の吸熱部４２２を通過して供給流路４６へ送られる。
　ボイラ４２で加熱された高圧の冷媒は、膨張機３１に導入されて膨張する。この冷媒の膨張により膨張機３１が機械的エネルギー（回転力）を出力する。つまり、膨張機３１は、冷媒を利用して膨張機３１の回転軸（図示略）及びオルタネータ２４の駆動軸（図示略）に回転力を付与する。膨張して圧力が低下した冷媒は、排出流路４８へ排出される。
　冷却水循環経路５２内の水温が排出流路４８へ排出された冷媒の温度よりも低い場合、排出流路４８へ排出された冷媒の熱が熱交換器４７にて冷却水循環経路５２の分岐流路５２１内の冷却水に伝達される。この熱伝達により、冷却水循環経路５２内の水温が高められる。従って、エンジン１２始動直後の冷却水の温度が熱交換器４７における熱伝達によっても高められ、エンジン１２の暖機運転の時間が短縮される。
　熱交換器４７にて熱を奪われた冷媒は、凝縮器４９を通過してポンプ４１へ還流する。凝縮器４９を通過して第２流路５１を流れる冷媒は、冷却されて液化している。
　熱交換器４７における冷却水の温度が膨張機３１から流出した冷媒の温度より高い場合にも、膨張機３１から流出した冷媒は、凝縮器４９にて冷却されて液化する。
　第１の実施形態では以下の利点が得られる。
　（１）熱交換器４７における冷却水の温度（冷却水循環経路５２の分岐流路５２１内の水温）が膨張機３１から流出した冷媒の温度より低い場合には、膨張機３１から流出した冷媒の熱が熱交換器４７を介して冷却水循環経路５２に伝達される。これは、エンジン１２の暖機時間の短縮化をもたらす。
　熱交換器４７における冷却水の温度が膨張機３１から流出した冷媒の温度より高い場合には、膨張機３１から流出した冷媒は、凝縮器４９にて放熱する。つまり、膨張機３１から流出した冷媒は、熱交換器４７における冷却水の温度の高低に関わりなく凝縮器４９にて液化される。従って、凝縮器４９での凝縮圧が高くなって熱効率が悪化することはなく、廃熱回収の効率低下が回避される。
　次に、図２の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
　熱交換器４７と並列なバイパス流路５５が膨張機３１と凝縮器４９との間に設けられている。バイパス流路５５は、排出流路４８から分岐して接続流路５０に合流する。バイパス流路５５と排出流路４８との分岐部には電磁三方弁５６が設けられている。電磁三方弁５６は、制御部５７の励消磁制御を受ける。
　制御部５７には水温検出器５８が信号伝達するように接続されている。水温検出器５８は、温度切換弁５４より下流、且つ熱交換器４７の吸熱部４７２より上流の分岐流路５２１内の冷却水の温度を検出する。水温検出器５８によって得られた水温検出情報は、制御部５７へ送られる。制御部５７は、水温検出器５８から得られる水温検出情報に基づいて、電磁三方弁５６の励消磁を制御する。
　水温検出器５８によって検出された水温が予め設定された基準温度以上の場合、制御部５７は、電磁三方弁５６を励磁する。これにより、膨張機３１から流出した冷媒がバイパス流路５５へ送られる。水温検出器５８によって検出された水温が前記基準温度に満たない場合、制御部５７は、電磁三方弁５６を消磁する。これにより、膨張機３１から流出した冷媒が熱交換器４７へ送られ、排出流路４８を流れる冷媒の熱が熱交換器４７を介して冷却水循環経路５２内の冷却水へ伝達される。
　水温検出器５８は、冷却水の温度を検出する液温度検出部として機能する。電磁三方弁５６及び制御部５７は、液温度検出部によって検出された温度に基づいて、膨張機３１から流出した冷媒をバイパス流路５５へ供給する割合を調整する調整部として機能する。
　第２の実施形態では、冷却水の温度が低い場合には冷媒を熱交換器４７へ流すためエンジン１２の暖機時間が短縮される。冷却水の水温が高い場合、すなわち冷媒の熱によって冷却水の水温を上げる必要がない暖機完了の状態には、冷媒がバイパス流路５５へ送られる。そのため、エンジン１２の暖機が完了した後の熱効率（廃熱回収の効率）が向上する。
　次に、図３の第３の実施形態を説明する。第２の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
　バイパス流路５５には内部熱交換器５９が設けられている。内部熱交換器５９は、放熱部５９１と吸熱部５９２とを備える。放熱部５９１は、バイパス流路５５上に設けられており、吸熱部５９２は、第１流路４３上に設けられている。
　水温検出器５８によって検出された水温が予め設定された基準温度以上の場合、制御部５７は、電磁三方弁５６を励磁する。これにより、膨張機３１から流出した冷媒は、バイパス流路５５へ送られ、バイパス流路５５を流れる冷媒の熱が内部熱交換器５９を介して第１流路４３内の冷媒へ伝達される。
　水温検出器５８によって検出された水温が前記基準温度に満たない場合、制御部５７は、電磁三方弁５６を消磁する。これにより、膨張機３１から流出した冷媒は、熱交換器４７へ送られ、排出流路４８を流れる冷媒の熱が熱交換器４７を介して冷却水循環経路５２内の冷却水へ伝達される。
　第３の実施形態では、第１の実施形態と同様の利点が得られる。又、冷却水の温度が低い場合には冷媒を熱交換器４７へ流すことにより、エンジン１２の暖機時間が短縮される。冷却水の水温が高い場合には冷媒をバイパス流路５５、つまり内部熱交換器５９へ流すことにより、ポンプ４１より下流の冷媒に熱エネルギーが付与され、熱効率（廃熱回収の効率）が向上する。
　次に、図４の第４の実施形態を説明する。第３の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
　第４の実施形態では、内部熱交換器５９の放熱部５９１が第２流路５１上に設けられており、内部熱交換器５９の吸熱部５９２が第１流路４３上に設けられている。
　水温検出器５８によって検出された水温が予め設定された基準温度以上の場合、制御部５７は、電磁三方弁５６を励磁する。これにより、膨張機３１から流出した冷媒は、バイパス流路５５を経由して内部熱交換器５９へ送られ、バイパス流路５５を流れてきた冷媒の熱が内部熱交換器５９を介して第１流路４３内の冷媒へ伝達される。
　水温検出器５８によって検出された水温が前記基準温度に満たない場合、制御部５７は、電磁三方弁５６を消磁する。これにより、膨張機３１から流出した冷媒は、熱交換器４７へ送られ、排出流路４８を流れる冷媒の熱が熱交換器４７を介して冷却水循環経路５２内の冷却水へ伝達される。熱交換器４７を通過した冷媒は、内部熱交換器５９へ送られ、熱交換器４７を流れてきた冷媒の熱が内部熱交換器５９を介して第１流路４３内の冷媒へ伝達される。
　冷却水の温度が低い場合には冷媒を熱交換器４７へ流すことにより、エンジン１２の暖機時間が短縮される。冷却水の温度が高い場合には冷媒をバイパス流路５５へ流す（つまり熱交換器４７を迂回させる）ことにより、膨張機３１から流出した冷媒の熱エネルギーの多くがポンプ４１より下流の冷媒に付与され、熱効率（廃熱回収の効率）が向上する。また、冷却水の温度が低い場合であっても、熱交換器４７を通ってきた冷媒の熱が内部熱交換器５９を介して第１流路４３内の冷媒へ伝達される。そのため、冷却水の温度が低い場合においてもポンプ４１より下流の冷媒に熱エネルギーが付与され、熱効率（廃熱回収の効率）が向上する。
　本発明では以下のような実施形態も可能である。
　バイパス流路５５と排出流路４８との分岐部より下流の排出流路４８に開閉弁を設けると共に、バイパス流路５５に別の開閉弁を設け、両開閉弁の開閉を制御して電磁三方弁５６と同じ役割を行なわせてもよい。
　電磁三方弁５６としてバイパス流路５５と熱交換器４７とへの冷媒配分流量を任意に調整できる流量分配器を用いてもよい。
　冷却水は、水以外の液体でもよい。

Claims (4)

  1. 　熱機関で生じる廃熱を回収する廃熱回収装置であって、
    　前記廃熱から冷媒に熱を伝達するボイラと、
    　前記ボイラから流出した前記冷媒を導入して廃熱を回収する膨張機と、
    　前記膨張機から流出した前記冷媒を凝縮する凝縮器と、
    　前記凝縮器から流出した前記冷媒を前記ボイラへ送るポンプと、
    　前記ボイラ、前記膨張機、前記凝縮器及び前記ポンプを接続する冷媒流路と、
    　前記熱機関を冷却する冷却液が流れる冷却流路と、
    　前記膨張機及び前記凝縮器の間の前記冷媒流路の部位と前記冷却流路との間で熱交換を行なう熱交換器と、
    を備える廃熱回収装置。
  2. 　前記熱交換器と並列となるように前記膨張機と前記凝縮器との間を延びるバイパス流路と、
    　前記膨張機から流出した前記冷媒のうちの前記バイパス流路へ供給される冷媒の割合を調整する調整部と、
    　前記冷却液の温度を検出する検出部と、
    をさらに備え、
    　前記調整部は、前記検出部によって検出された冷却液の温度に基づいて前記割合を調整する請求項１に記載の廃熱回収装置。
  3. 　前記ポンプより下流の前記冷媒流路の部位と前記バイパス流路との間で熱交換を行なう内部熱交換器をさらに備える請求項２に記載の廃熱回収装置。
  4. 　前記ポンプより下流の前記冷媒流路の部位と、前記熱交換器と前記凝縮器との間の前記冷媒流路の部位との間で熱交換を行なう内部熱交換器をさらに備える請求項１または請求項２に記載の廃熱回収装置。
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