JP2011027000A - 廃熱利用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ランキンサイクル、ひいては廃熱利用装置のコストを大幅に低減することができる廃熱利用装置を提供する。
【解決手段】作動流体の循環路(39)に、作動流体を加圧して循環させる流体圧ポンプ(46)を介挿した流体圧回路(38)と、冷媒の循環路(7)に、冷媒を加熱して蒸発させる蒸発器(12)、蒸発器を経由した冷媒を膨張させて駆動力を発生する膨張機(20)、膨張機を経由した冷媒を凝縮させる凝縮器(24)、凝縮器を経由した冷媒を蒸発器に向けて圧送する冷媒ポンプ(28)を順次介挿したランキンサイクル(6)とを備え、流体圧回路は、流体圧ポンプにて加圧された流体の流体圧によって駆動される流体圧モータ(58)が作動流体の循環路に介挿されてなり、冷媒ポンプは、流体圧モータによって駆動される。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃熱利用装置に係り、詳しくは、車両に搭載される内燃機関の廃熱を回収するのに好適な廃熱利用装置に関する。

この種の廃熱利用装置は、例えば車両に搭載され、冷媒の循環路に、内燃機関の廃熱によって冷媒を加熱して蒸発させる蒸発器、蒸発器を経由した冷媒を膨張させて駆動力を発生する膨張機、膨張機を経由した冷媒を凝縮させる凝縮器、凝縮器を経由した冷媒を蒸発器に向けて圧送する冷媒ポンプを順次介挿したランキンサイクルを備え、当該ランキンサイクルによってエンジンの廃熱を回収するものが知られている。

そして、ランキンサイクルにて上記冷媒ポンプをバイパスするバイパス路を備え、バイパス路を流れる冷媒流量を変化させることにより、ランキンサイクルを循環する冷媒流量を制御する技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。
また、上記冷媒ポンプの回転数を変化させ、ランキンサイクルを循環する冷媒流量を制御する技術が開示されている（例えば特許文献２参照）。

特開昭５９−０５４８７２号公報 特開２００５−０３０７２７号公報

ところで、上記各従来技術では、冷媒ポンプの回転源については詳述されておらず、上記特許文献１では上記回転源に冷媒ポンプを一定速度で回転させる定速電動モータが使用されると考えられ、一方、上記特許文献２では上記回転源に冷媒ポンプを可変速度で回転させる可変電動モータが使用されると考えられる。
しかしながら、冷媒ポンプの回転源に可変電動モータを使用する場合には、一般に高価なインバータモータを使用することとなり、ランキンサイクル、ひいては廃熱利用装置のコストが増大するとの問題がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、ランキンサイクル、ひいては廃熱利用装置のコストを大幅に低減することができる廃熱利用装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するべく、請求項１の廃熱利用装置は、作動流体の循環路に、作動流体を加圧して循環させる流体圧ポンプを介挿した流体圧回路と、冷媒の循環路に、冷媒を加熱して蒸発させる蒸発器、蒸発器を経由した冷媒を膨張させて駆動力を発生する膨張機、膨張機を経由した冷媒を凝縮させる凝縮器、凝縮器を経由した冷媒を蒸発器に向けて圧送する冷媒ポンプを順次介挿したランキンサイクルとを備え、流体圧回路は、流体圧ポンプにて加圧された流体の流体圧によって駆動される流体圧モータが作動流体の循環路に介挿されてなり、冷媒ポンプは、流体圧モータによって駆動されることを特徴としている。

また、請求項２の発明では、請求項１において、蒸発器は、車両を駆動する内燃機関の廃熱によって冷媒を加熱して蒸発させ、流体圧回路は、流体圧ポンプによって加圧された作動流体の流体圧によって車両の駆動をアシストする車両機構を駆動することを特徴としている。
更に、請求項３の発明では、請求項２において、流体圧モータは、流体圧回路において、車両機構に並列に接続されることを特徴としている。

更にまた、請求項４の発明では、請求項１乃至３の何れかにおいて、ランキンサイクルの作動制御状況に応じて、流体圧モータへの作動流体の流入量を制御する制御手段を備えることを特徴としている。
また、請求項５の発明では、請求項４において、流体圧回路は、流体圧ポンプによって加圧された作動流体の流体圧を検出する圧力検出手段を有し、制御手段は、圧力検出手段にて検出された流体圧が所定の第１下限圧力以下のとき、流体圧モータへの作動流体の流入を制限することを特徴としている。

更に、請求項６の発明では、請求項５において、流体圧回路は、流体圧ポンプと車両機構との間の作動流体の循環路に、アキュームレータが介挿されてなることを特徴としている。
更にまた、請求項７の発明では、請求項６において、流体圧ポンプは、内燃機関の駆動力によって駆動されることを特徴としている。

また、請求項８の発明では、請求項６において、ランキンサイクルは、膨張機に同軸にて連結された発電機モータを有し、流体圧ポンプは、膨張機及び／または発電機モータの駆動力によって駆動されることを特徴としている。
更に、請求項９の発明では、請求項８において、制御手段は、圧力検出手段にて検出された流体圧が所定の第２下限圧力以下のとき、流体圧ポンプを発電機モータの駆動力によって駆動することを特徴としている。

更にまた、請求項１０の発明では、請求項８において、制御手段は、圧力検出手段にて検出された流体圧を所定の設定圧力にするべく、流体圧ポンプを膨張機及び／または発電機モータの駆動力によって駆動することを特徴としている。
また、請求項１１の発明では、請求項８において、ランキンサイクルは、膨張機、発電機モータ、及び流体圧ポンプが同軸にて連結されてなることを特徴としている。

更に、請求項１２の発明では、請求項７乃至１１の何れかにおいて、流体圧ポンプは油圧ポンプであって、車両機構は車両のパワーステアリング機構であることを特徴としている。
更にまた、請求項１３の発明では、請求項７乃至１１の何れかにおいて、流体圧ポンプは油圧ポンプであって、車両機構は車両のアクティブサスペンション機構であることを特徴としている。

請求項１の本発明の廃熱利用装置によれば、流体圧回路は、流体圧ポンプにて加圧された流体の流体圧によって駆動される流体圧モータが作動流体の循環路に介挿されてなり、冷媒ポンプは、流体圧モータによって駆動される。これにより、冷媒ポンプに一般に高価なインバータモータを使用しなくても、冷媒ポンプの回転数を可変できる回転源を確保することができるため、ランキンサイクル、ひいては廃熱利用装置のコストを大幅に低減することができる。

また、請求項２の発明によれば、具体的には、蒸発器は、車両を駆動する内燃機関の廃熱によって冷媒を加熱して蒸発させ、流体圧回路は、流体圧ポンプによって加圧された作動流体の流体圧によって車両の駆動をアシストする車両機構を駆動する。
更に、請求項３の発明によれば、流体圧モータは、流体圧回路において、車両機構に並列に接続されることにより、流体圧モータを車両機構に直列に接続する場合に比して、流体圧モータの制御によって車両機構の駆動に及ぶ影響を小さくすることができる。

更にまた、請求項４の発明によれば、ランキンサイクルの作動制御状況に応じて、流体圧モータへの作動流体の流入量を制御する制御手段を備える。ここで、外気温度や車速に応じて凝縮器にて放熱可能な放熱量が決定され、蒸発器では、この放熱量に見合う適切な熱量の廃熱を回収するのが好ましい。何故なら、冷媒ポンプの回転数が大きくなると、蒸発器での廃熱回収量が多すぎて凝縮器にて放熱しきれなくなり、ランキンサイクルにおける冷媒の低圧側圧力（凝縮圧力）が上昇し、膨張機前後の冷媒の差圧が低下するため、ランキンサイクルの出力低下を招く。一方、冷媒ポンプの回転数が小さすぎると、蒸発器での廃熱回収量が少なくなり、循環路を循環する冷媒流量が減少してランキンサイクルの出力低下を招くからである。そこで、ランキンサイクルの作動制御状況に応じて、流体圧モータ、ひいては冷媒ポンプの回転数を制御することにより、蒸発器、すなわちランキンサイクルにて回収する廃熱回収量を凝縮器での放熱量に見合う熱量に適切に調節することができる。従って、車両機構等の流体圧回路の駆動対象の駆動に連係させて、冷媒ポンプの回転数を適切に可変させることにより、ランキンサイクルの出力低下を確実に防止することができる。

また、請求項５の発明によれば、制御手段は、圧力検出手段にて検出された流体圧が所定の第１下限圧力以下のとき、流体圧モータへの作動流体の流入を制限する。これにより、車両のアイドリング時や減速時に作動流体の流体圧が低下したときには、作動流体の流体圧によって流体圧モータよりも車両機構を優先的に駆動させることができるため、ランキンサイクルの作動制御によって車両の駆動に支障を来すことを防止することができる。

更に、請求項６の発明によれば、流体圧回路は、流体圧ポンプと車両機構との間の作動流体の循環路に、アキュームレータが介挿されてなる。これにより、作動流体の余剰流体圧を蓄圧し、蓄圧した流体圧によって車両機構、または流体圧モータを駆動させることができるため、ランキンサイクルによって車両の駆動に支障を来すことを防止しつつ、ランキンサイクル、ひいては廃熱利用装置の廃熱回収効率を向上することができる。

更にまた、請求項７及び８の発明によれば、流体圧ポンプは、内燃機関（請求項７）やランキンサイクルの膨張機及び／または発電機モータ（請求項８）の駆動力によって駆動される。
特に、請求項８の発明によれば、ランキンサイクルにて発生したエネルギーで、流体圧ポンプ、流体圧モータ、ひいては冷媒ポンプを駆動させることにより、ランキンサイクルと車両機構との間においてこれらの駆動エネルギー収支を完結させることができる。従って、内燃機関の駆動力のすべてを車両の駆動に有効活用することができる。

しかも、膨張機または発電機モータによって流体圧ポンプの駆動をアシストすることができるため、特に、車両機構の駆動に要する駆動力が大きくなり、流体圧回路に要求される流体圧が大きくなる一方、ランキンサイクルにて回収される廃熱は少ないという車両のアイドリング時や減速時において、流体圧モータよりも車両機構を優先的に駆動させることができるため、ランキンサイクルによって車両の駆動に支障を来すことを確実に防止することができる。

また、請求項９の発明によれば、制御手段は、圧力検出手段にて検出された流体圧が所定の第２下限圧力以下のとき、流体圧ポンプを発電機モータの駆動力によって駆動する。これにより、車両のアイドリング時などに膨張機の出力が低下した場合であっても、発電機モータの蓄電力によって流体圧ポンプを駆動することができるため、流体圧回路の作動流体の圧力低下を確実に防止することができ、ランキンサイクルによって車両の駆動に支障を来すことをより一層確実に防止することができる。

更に、請求項１０の発明によれば、制御手段は、圧力検出手段にて検出された流体圧を所定の設定圧力にするべく、流体圧ポンプを膨張機及び／または発電機モータの駆動力によって駆動する。これにより、膨張機及び／または発電機モータによって流体圧回路の作動流体圧力を一定にすることができるため、車両駆動の安定化を図ることができる。
更にまた、請求項１１の発明によれば、ランキンサイクルは、膨張機、発電機モータ、及び流体圧ポンプが同軸にて連結されてなる。これにより、ランキンサイクルにおける省スペース化や、構成部品の削減を図ることができ、ランキンサイクル、ひいては廃熱利用装置のコストを更に低減することができる。

また、請求項１２及び１３の発明によれば、具体的には、流体圧ポンプは油圧ポンプであって、車両機構は車両のパワーステアリング機構（請求項１２）やアクティブサスペンション機構（請求項１３）である。

本発明の第１実施形態に係る内燃機関の廃熱利用装置を示した模式図である。 図１のＥＣＵで実行される廃熱回収量に応じた油圧モータ制御の制御ルーチンを示したフローチャートである。 図１のＥＣＵで実行される油圧に応じた油圧モータ制御の制御ルーチンを示したフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る内燃機関の廃熱利用装置を示した模式図である。

以下、図面により本発明の一実施形態について先ず第１実施形態から説明する。
図１は内燃機関の廃熱利用装置の一例を模式的に示しており、この廃熱利用装置１は、車両に搭載され、車両のエンジン（内燃機関）２を冷却する冷却水回路４と、エンジン２の廃熱を回収するランキンサイクル６（以下、ＲＣ回路という）とを備えている。
冷却水回路４は、エンジン２から延設される冷却水の循環路５に、冷却水の流れ方向から順に排ガス熱交換器８、後述する過熱器１０、後述する蒸発器１２、ラジエータ１４、サーモスタット１６、水ポンプ１８が介挿されて閉回路を構成している。

排ガス熱交換器８は、エンジン２を経由し、エンジン２のシリンダブロック３を冷却することにより加熱された冷却水をエンジン２の排ガス管９から排出される排ガスと熱交換させて所定の設定温度まで更に加熱する。
ラジエータ１４は、蒸発器１２と直列に配列され、蒸発器１２にて冷媒に吸熱されて冷却された冷却水を外気などとの熱交換により更に冷却する。

サーモスタット１６は、ラジエータ１４へ通水される冷却水の量をサーモスタット１６に流入する冷却水の温度に応じて制御する機械式の三方弁であって、２つの入口ポートと１つの出口ポートとを有している。２つの入口ポートには、ラジエータ１４から延設される流路５ａと、蒸発器１２とラジエータ１４との間の流路５ｂからラジエータ１４を迂回して接続されるラジエータバイパス路５ｃとがそれぞれ接続され、これにより、ラジエータ１２へ通水される冷却水の量が冷却水温度に応じて増減されて冷却水温度、ひいてはシリンダブロック３の温度が適正に保持される。

水ポンプ１８は、エンジン２に装着され、エンジン２の回転数に応じて駆動されて冷却水を冷却水回路４に好適に循環させる。
一方、ＲＣ回路６は、作動流体としての例えばフロンＲ１３４ａなどの冷媒の循環路７に、冷媒の流れ方向から順に、蒸発器１２、過熱器１０、膨張機２０、再生器２２、凝縮器２４、気液分離器２６、冷媒ポンプ２８が介挿されて閉回路を構成している。

蒸発器１２は、冷媒ポンプ２８にて圧送された冷媒をエンジン２、排ガス熱交換器８、過熱器１０を順次経由した冷却水と熱交換させて所定の蒸発温度にて蒸発させる。
過熱器１０は、蒸発器１２を経由した冷媒を排ガス熱交換器８を経由した冷却水と熱交換させて過熱状態にする。
膨張機２０は、過熱器１０を経由して過熱状態にされた冷媒を膨張させて回転駆動力を発生する回転機器であって、膨張機２０には、膨張機２０にて発生した駆動力を電力に変換して廃熱利用装置１の外部で利用可能とする発電機３０が同軸にて機械的に連結されている。

再生器２２は、膨張機２０を経由して凝縮器２４に流入する前の冷媒によって冷媒ポンプ２８を経由して蒸発器１２に流入する前の冷媒を加熱する熱交換器である。
凝縮器２４は、再生器２２を経由した冷媒をファン２５による送風によって外気との熱交換により凝縮液化させる放熱器である。
気液分離器２６は、凝縮器２４にて凝縮された冷媒を気液二層に分離し、ここで分離された液冷媒のみが冷媒ポンプ２８に流出される。

冷媒ポンプ２８は、気液分離器２６にて分離された液冷媒を蒸発器１２側に圧送し、ＲＣ回路６に好適に循環させる。
このように構成される冷却水回路４及びＲＣ回路６は、車両を総合的に制御する電子制御装置であるＥＣＵ３２により制御される。
ところで、本実施形態では、車両は、車両を操舵するためのステアリング３４を回す補助機構としてのパワーステアリング機構（車両機構）３６（以下、パワステ機構という）と、パワステ機構３６を駆動させる作動流体としての油が循環する油圧回路（流体圧回路）３８とを備えている。

パワステ機構３６は、ステアリング３４にて操舵される車輪４０、パワーシリンダ４２、コントロールバルブ４４から構成され、これより車両の運転者はステアリング３４を違和感無く軽く切ることができる。
詳しくは、油圧回路３８の高圧側と低圧側とは所定圧力差に保持され、パワーシリンダ４２に流れ込む油の量によってステアリング３４が制御される。例えば、油圧回路３８は、車両の運転者がステアリング３４を大きく切った場合には、パワーシリンダ４２に多量の油を流し、一方、運転者がステアリング３４を小さく切った場合には、パワーシリンダ４２に少量の油を流す制御を行い、油圧回路３８には常時所定量の油が必要とされる。

パワーシリンダ４２は、車両の低速運転時やエンジン２のアイドリング時においてはステアリング３４を軽く、車両の高速運転時においてはステアリング３４を若干重めに回転させるべく、油圧回路３８によって適宜必要な油圧の油が適量供給される。
コントロールバルブ４４は、ステアリング３４が回転される方向によってパワーシリンダ４２に付与される油圧の方向を切り換え、パワーシリンダ４２の動作方向を制御している。

一方、油圧回路３８は、油の循環路３９に、油の流れ方向から順に、油圧ポンプ（流体圧ポンプ）４６、タンク（アキュームレータ）４８、コントロールバルブ４４が介挿されて閉回路を構成している。
油圧ポンプ４６は、いわゆるベーンポンプ、またはギヤポンプ、またはピストンポンプであって、油を加圧して循環路３９に循環させるとともに、パワステ機構３６を駆動するための油圧を発生する。油圧ポンプ４６の回転軸には、プーリ５０及びベルト５２を介してエンジン２の駆動力が伝達され、油圧ポンプ４６はエンジン２の駆動力によって駆動される。

タンク４８は、油圧ポンプ４６によって加圧された高圧側の油の余剰圧力を蓄圧し、蓄圧された油圧によってパワステ機構３６を駆動させることができる、いわゆるアキュームレータである。
また、油圧回路３８は、油圧ポンプ４６をバイパスするバイパス路５４を備え、バイパス路５４には圧力調整弁５６が介挿されている。

圧力調整弁５６は、その弁体を駆動する駆動部に、油圧ポンプ４６とタンク４８との間の循環路３９から延設される導圧管５７が接続され、導圧管５７から導圧される油圧に応じて開閉される機構弁であり、油圧ポンプ４６から送出された油を油圧回路３８の低圧側に戻すことによって油圧回路３８の高圧側の油が過剰に高圧になるのを防止している。
このように構成される油圧回路３８は、車両の低速運転時やアイドリング時においては、油圧ポンプ４６による加圧の他、タンク４８に蓄圧された油圧を利用するなどして、パワーシリンダ４２に流れ込む油の量を多くすることにより、油圧回路３８の高圧側と低圧側とを所定圧力差に保持し、ステアリング３４の軽い操作を可能とする。一方、車両の高速運転時においては、パワステ機構３６を駆動するための必要最低限量の油をパワーシリンダ４２に供給することにより、ステアリング３４の操作を重くさせる。また、車両の通常運転時において、エンジン２の高回転により油圧ポンプ４６が必要以上に高回転域で駆動される場合には、油はバイパス路５４に流され、これより油圧回路３８の低圧側と高圧側との所定圧力差が保持される。

ここで、本実施形態の油圧回路３８では、コントロールバルブ４４と並列に循環路３９の並列路３９ａが設けられ、並列路３９ａには油圧ポンプ４６にて加圧された油の油圧によって駆動される油圧モータ（流体圧モータ）５８が介挿され、換言すると、油圧モータ５８は油圧回路３８においてパワステ機構３６に並列に接続されており、冷媒ポンプ２８は油圧モータ５８によって駆動される。

油圧モータ５８は、油圧ポンプ４６により発生した油圧によって回転駆動力を発生する回転機器であり、油圧モータ５８に流入する油量を制御することで、油圧モータ５８の回転軸５９の回転速度を制御することができる。回転軸５９は冷媒ポンプ２８と同軸をなしており、油圧モータ５８は冷媒ポンプ２８の回転源として利用される。
更に、並列路３９ａには油圧モータ５８に流入される油量を制御する流量調整弁６０が介挿されている。

流量調整弁６０は、電動開閉弁であって、その駆動部がＥＣＵ３２に電気的に接続されている。
また、循環路３９の油圧ポンプ４６の下流側のバイパス路５４の接続位置３９ｂと導圧管５７の接続位置３９ｃとの間には同じくＥＣＵ３２に電気的に接続された圧力センサ（圧力検出手段）６２が設けられている。

ここで、凝縮器２４にて放熱可能な放熱量は、外気温度や車速などのＲＣ回路６にとっての外乱要素に影響を受け、蒸発器１２では、この放熱量に見合う適切な熱量の廃熱を回収するのが好ましい。何故なら、冷媒ポンプ２８の回転数が大きくなると、蒸発器１２での廃熱回収量が多すぎて凝縮器２４にて放熱し切れなくなり、ＲＣ回路６における冷媒の低圧側圧力（凝縮圧力）が上昇し、膨張機２０前後の冷媒の差圧が低下し、一方、冷媒ポンプ２８の回転数が小さすぎると、蒸発器１２での廃熱回収量が少なくなり、循環路７を循環する冷媒流量が減少し、何れの場合も膨張機２０の回転数低下、すなわちＲＣ回路６の出力低下を招くからである。

そこで、ＥＣＵ３２は、ＥＣＵ３２に入力される図示しない外気温度センサや車速センサなどの信号に基づいて、ＲＣ回路６における実際の廃熱回収量Ｑを算出するとともに、上記放熱量に見合う目標廃熱回収量Ｑｓを設定する。そして、ＥＣＵ３２は、廃熱回収量Ｑを目標廃熱回収量Ｑｓに追従させるべくＲＣ回路６の作動を制御し、ＲＣ回路６の出力を上昇させている。更に、ＥＣＵ３２は、上記ＲＣ回路６の作動制御状況に応じて、流量調整弁６０を開閉することにより、油圧モータ５８への油の流入量を制御して油圧モータ５８の回転数を制御し、ひいては冷媒ポンプ２８の回転数を制御し、廃熱回収量Ｑを目標廃熱回収量Ｑｓに適切に調節するための油圧モータ制御を実行している（制御手段）。

以下、図２のフローチャートを参照して、ＥＣＵ３２において実行される廃熱回収量に応じた油圧モータ制御の制御ルーチンについて説明する。
先ず、本制御が開始されるとＳ１（Ｓはステップを表し、以下同様とする。）に移行し、Ｓ１では、ＲＣ回路６において回収される廃熱回収量Ｑが目標廃熱回収量Ｑｓ以上（Ｑ≧Ｑｓ）であるか否かを判定し、判定結果が真（Ｙｅｓ）でＱ≧Ｑｓが成立すると判定された場合にはＳ２に移行し、判定結果が偽（Ｎｏ）でＱ≧Ｑｓが成立しないと判定された場合にはＳ３に移行する。

Ｓ２では、開弁されている流量調整弁６０を閉弁し、または流量調整弁６０が既に閉弁されているときは閉弁されたままにして、油圧モータ５８への油の流入を制限し、本制御ルーチンをリターンする。
一方、Ｓ３では、閉弁されている流量調整弁６０を開弁し、油圧モータ５８への油の流入量の制限を解除し、または流量調整弁６０が既に開弁されているときは開弁されたままにして、油圧モータ５８へ油を積極的に流入させ、本制御ルーチンをリターンする。

また、当該油圧モータ制御では、流量調整弁６０は圧力センサ６２にて検出された油圧回路３８の高圧側の油圧に応じても開閉され、流量調整弁６０を制御するための判断情報としては、ＲＣ回路６の作動制御状況よりも油圧回路３８の高圧側の油圧のほうが優先される（制御手段）。
以下、図３のフローチャートを参照して、ＥＣＵ３２において実行される油圧に応じた油圧モータ制御の制御ルーチンについて説明する。

先ず、本制御が開始されるとＳ１１に移行し、Ｓ１１では、圧力センサ６２にて検出された油圧Ｐが所定の下限圧力（第１下限圧力）Ｐ_Ｌ１以下（Ｐ≦Ｐ_Ｌ１）であるか否かを判定し、判定結果が真（Ｙｅｓ）でＰ≦Ｐ_Ｌ１が成立すると判定された場合にはＳ１２に移行し、判定結果が偽（Ｎｏ）でＰ≦Ｐ_Ｌ１が成立しないと判定された場合にはＳ１３に移行する。尚、下限圧力Ｐ_Ｌ１は車両の低速運転時やアイドリング時などにパワステ機構３６を駆動するための必要最低限の油圧が設定される。

Ｓ１２では、開弁されている流量調整弁６０を閉弁し、または流量調整弁６０が既に閉弁されているときは閉弁されたままにして、油圧モータ５８への油の流入を制限し、本制御ルーチンをリターンする。
一方、Ｓ１３では、閉弁されている流量調整弁６０を開弁し、油圧モータ５８への油の流入量の制限を解除し、または流量調整弁６０が既に開弁されているときは開弁されたままにして、油圧モータ５８へ油を積極的に流入させ、本制御ルーチンをリターンする。

以上のように、本実施形態では、油圧回路３８に油圧ポンプ４６にて加圧された油の油圧によって駆動される油圧モータ５８が設けられ、冷媒ポンプ２８が油圧モータ５８によって駆動されることにより、冷媒ポンプ２８に一般に高価なインバータモータを使用しなくても、冷媒ポンプ２８の回転数を可変できる回転源を確保することができるため、ＲＣ回路６、ひいては廃熱利用装置１のコストを大幅に低減することができる。

また、上記油圧モータ制御を実行することにより、ＲＣ回路における廃熱回収量や油圧に応じて油圧モータ５８、ひいては冷媒ポンプ２８の回転数を制御することができるため、パワステ機構３６の駆動に連係させて、冷媒ポンプ２８の回転数を適切に可変させることができる。
具体的には、ＲＣ回路６の作動制御状況に応じて、油圧モータ５８、ひいては冷媒ポンプ２８の回転数を制御することにより、ＲＣ回路６にて回収する廃熱回収量を凝縮器での放熱量に見合う熱量に適切に調節することができるため、パワステ機構３６の駆動に連係させて、冷媒ポンプ２８の回転数を適切に可変させることにより、ＲＣ回路６の出力低下を確実に防止することができる。

また、圧力センサ６２にて検出された油圧Ｐが下限圧力Ｐ_Ｌ１以下のとき、油圧モータ５８への油の流入を制限することにより、車両のアイドリング時や減速時に油圧が低下したときには、この油圧によって油圧モータ５８よりもパワステ機構３６を優先的に駆動させることができるため、ＲＣ回路６の作動制御によって車両の駆動に支障を来すことを防止することができる。

また、油圧回路３８にタンク４８が設けられることにより、油圧回路３８の高圧側の余剰油圧を蓄圧し、蓄圧した油圧によって油圧モータ５８、ひいては冷媒ポンプ２８を駆動させることができるため、ＲＣ回路６によって車両の駆動に支障を来すことを防止しつつ、ＲＣ回路６、ひいては廃熱利用装置１の廃熱回収効率を向上することができる。
更に、油圧モータ５８は油圧回路３８においてパワステ機構３６に並列に接続されることにより、油圧モータ５８をパワステ機構３６に直列に接続する場合に比して、油圧モータ５８の制御によってパワステ機構３６の駆動に及ぶ影響を小さくすることができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図４は、当該第２実施形態の内燃機関の廃熱利用装置の模式図を概略的に示している。
当該第２実施形態は、上記第１実施形態における油圧ポンプ４６の回転源をエンジン２から膨張機２０及び／または発電機モータ３１に置き換えるものであり、他は上記第１実施形態と同様の構成をなしている。

発電機モータ３１の回転軸には膨張機２０及びプーリ６４が連結され、油圧ポンプ４６の回転軸には、プーリ５０、６４及びベルト５２を介して膨張機２０及び／または発電機モータ３１の駆動力が伝達される。
発電機モータ３１は、膨張機２０の回転によって発電機として機能し、発電機で発生した電気は図示しないバッテリーに蓄電され、所定の場合には発電機モータは上記バッテリーに蓄電された電気によって駆動するモータとして機能するように構成されており、これより油圧ポンプ４６は発電機モータ３１の駆動力によって駆動される。

また、車両のアイドリング時など、膨張機２０の動力が不足する場合には、ＥＣＵ３２において、圧力センサ６２にて検出された油圧Ｐが所定の下限圧力（第２下限圧力）Ｐ_Ｌ２以下（Ｐ≦Ｐ_Ｌ２）となるとき、油圧ポンプ５８を発電機モータ３１の駆動力によって駆動する（制御手段）。
以上のように、本実施形態では、上記第１実施形態と同様に、インバータモータによらないで冷媒ポンプ２８の回転源を確保することができるため、ＲＣ回路６、ひいては廃熱利用装置１のコストを大幅に低減することができる。

特に当該第２実施形態では、ＲＣ回路６にて発生したエネルギーで、油圧ポンプ４６、油圧モータ５８、ひいては冷媒ポンプ２８を駆動させることにより、ＲＣ回路６とパワステ機構３６との間においてこれらの駆動エネルギー収支を完結させることができる。従って、エンジン２の駆動力のすべてを車両の駆動に有効活用することができる。
しかも、発電機モータ３１によって油圧ポンプ４６の駆動をアシストすることができるため、特に、パワステ機構３６の駆動に要する駆動力が大きくなり、油圧回路３８に要求される油圧が大きくなる一方、ＲＣ回路６にて回収される廃熱は少ないという車両のアイドリング時や減速時において、油圧モータ５８よりもパワステ機構３６を優先的に駆動させることができるため、ＲＣ回路６によって車両の駆動に支障を来すことを確実に防止することができる。

更に、車両のアイドリング時や減速時において膨張機２０の出力が小さい場合であっても、発電機モータ３１の蓄電力によって油圧モータ５８を駆動し油圧回路３８の油圧低下を防止することができるため、ＲＣ回路６によって車両の駆動に支障を来すことをより一層確実に防止することができる。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。

例えば、上記各実施形態では、油圧モータ５８に流入される油の量を制御する流量調整弁６０を用いているが、これに限らず、油圧モータ５８をバイパスするバイパス路を設け、バイパス路にバイパス弁を設けてこれを制御するようにしても良い。
また、上記各実施形態では、プーリ５０、６４及びベルト５２を介して駆動力が油圧ポンプ４６に伝達されるが、これに限らず、油圧ポンプ４６をエンジン２や発電機モータ３１と同軸に構成しても良いし、上記各実施形態の各作用効果を得られるようにその回転数を制御するのであれば、油圧ポンプ４６を電動ポンプとしても良い。

ここで、油圧ポンプ４６の回転源を膨張機２０または発電機モータ３１のどちらにする場合においても、圧力センサ６２にて検出された油圧Ｐが所定の設定圧力Ｐ_Ｓになるように、油圧ポンプ４６を膨張機２０及び／または発電機モータ３１の駆動力によって駆動するのが好ましい（制御手段）。この場合には、膨張機２０及び／または発電機モータ３１によって油圧回路３８の油圧を一定に保持することができるため、車両駆動の安定化を図ることができる。

更に、上述した制御を実現するために、膨張機２０、発電機モータ３１、及び油圧ポンプ４６を同軸にて連結してＲＣ回路６を構成することにより、ＲＣ回路６における省スペース化や、構成部品の削減を図ることができ、ＲＣ回路６、ひいては廃熱利用装置１のコストを更に低減することができる。
更にまた、上記各実施形態では、パワステ機構３６の油圧回路３８をＲＣ回路６と連係させているが、これに限らず、何れも図示しない、車両のアクティブサスペンション機構（車両機構）の油圧回路（流体圧回路）や車両のエアブレーキ機構（車両機構）の空圧回路（流体圧回路）などをＲＣ回路６と連係させても良い。

また、上記各車両機構に限らず、プラント設備等の種々の分野に使用される装置の油圧回路をＲＣ回路と連係させても良い。具体的には、ガスタービン・ボイラ発電装置に設けられた油圧回路をガスタービン・ボイラ発電装置の廃熱を回収するＲＣ回路と連係させることが考えられる。この装置の油圧回路は、例えば、ガスタービンの回転軸の潤滑や、装置に供給される燃料の燃料流量を制御する制御弁の駆動源、ガスタービンに送られる蒸気やガスの流量を制御する制御弁の駆動源として利用されるものが知られている。

１ 廃熱利用装置
２ エンジン（内燃機関）
６ ランキンサイクル
７ 循環路（冷媒の循環路）
１２ 蒸発器
２０ 膨張機
２４ 凝縮器
２８ 冷媒ポンプ
３０ 発電機
３１ 発電機モータ
３６ パワーステアリング機構（車両機構、アクティブサスペンション機構）
３８ 油圧回路（流体圧回路）
３９ 循環路（作動流体の循環路）
４６ 油圧ポンプ（流体圧ポンプ）
４８ タンク（アキュームレータ）
５８ 油圧モータ（流体圧モータ）
６２ 圧力センサ（圧力検出手段）

Claims (13)

1. 作動流体の循環路に、該作動流体を加圧して循環させる流体圧ポンプを介挿した流体圧回路と、
   冷媒の循環路に、該冷媒を加熱して蒸発させる蒸発器、該蒸発器を経由した冷媒を膨張させて駆動力を発生する膨張機、該膨張機を経由した冷媒を凝縮させる凝縮器、該凝縮器を経由した冷媒を前記蒸発器に向けて圧送する冷媒ポンプを順次介挿したランキンサイクルとを備え、
   前記流体圧回路は、前記流体圧ポンプにて加圧された流体の流体圧によって駆動される流体圧モータが前記作動流体の前記循環路に介挿されてなり、
   前記冷媒ポンプは、前記流体圧モータによって駆動されることを特徴とする廃熱利用装置。
2. 前記蒸発器は、車両を駆動する内燃機関の廃熱によって前記冷媒を加熱して蒸発させ、
   前記流体圧回路は、前記流体圧ポンプによって加圧された作動流体の流体圧によって前記車両の駆動をアシストする車両機構を駆動することを特徴とする請求項１の廃熱利用装置。
3. 前記流体圧モータは、前記流体圧回路において、前記車両機構に並列に接続されることを特徴とする請求項２の廃熱利用装置。
4. 前記ランキンサイクルの作動制御状況に応じて、前記流体圧モータへの作動流体の流入量を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れかの廃熱利用装置。
5. 前記流体圧回路は、前記流体圧ポンプによって加圧された作動流体の流体圧を検出する圧力検出手段を有し、
   前記制御手段は、前記圧力検出手段にて検出された流体圧が所定の第１下限圧力以下のとき、前記流体圧モータへの作動流体の流入を制限することを特徴とする請求項４の廃熱利用装置。
6. 前記流体圧回路は、前記流体圧ポンプと前記車両機構との間の前記作動流体の前記循環路に、アキュームレータが介挿されてなることを特徴とする請求項５の廃熱利用装置。
7. 前記流体圧ポンプは、前記内燃機関の駆動力によって駆動されることを特徴とする請求項６の廃熱利用装置。
8. 前記ランキンサイクルは、前記膨張機に同軸にて連結された発電機モータを有し、
   前記流体圧ポンプは、前記膨張機及び／または前記発電機モータの駆動力によって駆動されることを特徴とする請求項６の廃熱利用装置。
9. 前記制御手段は、前記圧力検出手段にて検出された流体圧が所定の第２下限圧力以下のとき、前記流体圧ポンプを前記発電機モータの駆動力によって駆動することを特徴とする請求項８の廃熱利用装置。
10. 前記制御手段は、前記圧力検出手段にて検出された流体圧を所定の設定圧力にするべく、前記流体圧ポンプを前記膨張機及び／または前記発電機モータの駆動力によって駆動することを特徴とする請求項８の廃熱利用装置。
11. 前記ランキンサイクルは、前記膨張機、前記発電機モータ、及び前記流体圧ポンプが同軸にて連結されてなることを特徴とする請求項８の廃熱利用装置。
12. 前記流体圧ポンプは油圧ポンプであって、前記車両機構は前記車両のパワーステアリング機構であることを特徴とする請求項７乃至１１の何れかの廃熱利用装置。
13. 前記流体圧ポンプは油圧ポンプであって、前記車両機構は前記車両のアクティブサスペンション機構であることを特徴とする請求項７乃至１１の何れかの廃熱利用装置。

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