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WO2013031287A1 - 廃熱利用装置 - Google Patents

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WO2013031287A1
WO2013031287A1 PCT/JP2012/060907 JP2012060907W WO2013031287A1 WO 2013031287 A1 WO2013031287 A1 WO 2013031287A1 JP 2012060907 W JP2012060907 W JP 2012060907W WO 2013031287 A1 WO2013031287 A1 WO 2013031287A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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boiler
pressurized air
working fluid
waste heat
heat utilization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2012/060907
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
英文 森
井口　雅夫
榎島　史修
文彦 石黒
裕之 武井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to EP12828237.3A priority Critical patent/EP2752573A1/en
Priority to US14/239,839 priority patent/US20140311141A1/en
Publication of WO2013031287A1 publication Critical patent/WO2013031287A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/045—Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly
    • F02B29/0475—Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly the intake air cooler being combined with another device, e.g. heater, valve, compressor, filter or EGR cooler, or being assembled on a special engine location
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01K23/10—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 with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
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    • F02B29/0443—Layout of the coolant or refrigerant circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
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    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2260/00—Recuperating heat from exhaust gases of combustion engines and heat from cooling circuits
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    • 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 utilization apparatus.
  • Patent Document 1 discloses a conventional waste heat utilization device.
  • This waste heat utilization device is used in a drive system, and includes a Rankine cycle that has first and second boilers and circulates a working fluid.
  • the drive system includes an engine and a turbocharger that supplies pressurized air to the engine.
  • the first boiler in the Rankine cycle heats the working fluid by exchanging heat with the working fluid using a coolant for the engine as a heat source.
  • the second boiler heats the working fluid by exchanging heat with the working fluid using pressurized air as a heat source.
  • FIG. 1 of the same document discloses that in the Rankine cycle, a first boiler is disposed upstream in the circulation direction of the working fluid, and a second boiler is disposed downstream thereof.
  • the pressurized air is hotter than the coolant, the working fluid heated by the first boiler can be further heated by the second boiler. For this reason, in this waste heat utilization apparatus, it is possible to collect more energy.
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and provides a waste heat utilization device that has high performance, is highly mountable in a vehicle, and can realize a reduction in manufacturing cost. This is a problem to be solved.
  • the waste heat utilization apparatus of the present invention is used in a drive system having an internal combustion engine and a supercharger that supplies pressurized air to the internal combustion engine, and includes a Rankine cycle that circulates a working fluid.
  • the Rankine cycle is a waste heat utilization apparatus having a pump, a boiler, an expander, a condenser, and a pipe for circulating a working fluid in the order of the pump, the boiler, the expander, and the condenser.
  • the boiler has a first boiler that exchanges heat with the working fluid using the pressurized air as a heat source, and a second boiler that exchanges heat with the working fluid using a heat source different from the pressurized air, A judging means for judging the amount of cooling required for the pressurized air; And a heat absorption amount adjusting means for reducing the heat absorption amount of the working fluid in the second boiler when the required cooling amount determined by the determination means is higher than a threshold value (Claim 1).
  • the waste heat utilization apparatus of the present invention includes a Rankine cycle used for a drive system.
  • the drive system includes an internal combustion engine and a supercharger that supplies pressurized air to the internal combustion engine.
  • the Rankine cycle has a pump, a boiler, an expander, a condenser, and piping. This piping circulates the working fluid in the order of a pump, a boiler, an expander, and a condenser.
  • the boiler has a first boiler and a second boiler. In the first boiler, heat is exchanged with the working fluid using pressurized air as a heat source. In the second boiler, heat exchange with the working fluid is performed by a heat source different from the pressurized air.
  • this waste heat utilization apparatus it becomes possible to heat a working fluid with a 1st boiler and a 2nd boiler, the pressure energy of a working fluid becomes large, and the quantity of the energy which can be collect
  • the recoverable energy include power generated based on pressure energy, power regenerated by the internal combustion engine, and the like.
  • the waste heat utilization apparatus includes a determination unit that determines a required cooling amount for the pressurized air, and a heat absorption amount adjustment unit. And in this waste heat utilization apparatus, if this cooling demand amount judged by the judgment means becomes higher than a threshold value, it is possible to reduce the heat absorption amount of the working fluid in a 2nd boiler. In this case, since the temperature of the working fluid flowing out from the second boiler is lowered, in the heat exchange in the first boiler, the pressurized air can appropriately radiate heat to the working fluid.
  • this waste heat utilization apparatus even if it has a 2nd boiler other than a 1st boiler, it is possible to cool pressurized air suitably in a 1st boiler. For this reason, in this waste heat utilization apparatus, it becomes possible to supply pressurized air to an internal combustion engine in the state which increased the density by cooling, and it becomes possible to improve the output of an internal combustion engine.
  • the 1st boiler functions as an intercooler with respect to pressurized air, and even if this 2nd boiler exists, this 1st boiler does not lack cooling capacity with respect to pressurized air. . For this reason, in this waste heat utilization apparatus, it is not necessary to separately provide a dedicated intercooler, and it is possible to reduce the size and simplify the structure.
  • the waste heat utilization apparatus of the present invention has high performance, high mountability to a vehicle, and the like, and can reduce the manufacturing cost.
  • various types of engines other than gasoline engines and diesel engines can be adopted as the internal combustion engine of the drive system.
  • These engines may be hybrid engines combining motors.
  • these engines may be air-cooled or water-cooled.
  • a supercharger a turbocharger, a supercharger, etc. are employable, for example. There may be a plurality of these internal combustion engines and superchargers.
  • the heat source capable of exchanging heat with the working fluid in the second boiler may be at a lower temperature than the pressurized air, or may be at a temperature equal to or higher than the pressurized air.
  • a coolant for the internal combustion engine for example, a lubricating oil for the internal combustion engine, or the like can be employed.
  • this cooling liquid for example, LLC (long life coolant) can be adopted in addition to water.
  • a heat source having a temperature equal to or higher than that of pressurized air for example, exhaust discharged from an internal combustion engine can be employed. This exhaust includes not only exhaust discharged into the atmosphere (exhaust in a narrow sense) but also recirculated exhaust recirculated to the internal combustion engine.
  • the number of second boilers is not limited. If a plurality of second boilers are provided, the same heat source may be employed in each second boiler, or a different heat source may be employed for each second boiler.
  • the heat absorption amount adjusting means it is possible to employ a bypass of the second boiler (a bypass of the working fluid or a heat source bypass in the second boiler).
  • the determination means can determine the required cooling amount for the pressurized air by various means.
  • the waste heat utilization apparatus of the present invention can include an output request detection means capable of detecting an output request to the internal combustion engine.
  • the determining means preferably determines the required cooling amount for the pressurized air based on the detection value detected by the output request detecting means.
  • the waste heat utilization apparatus of the present invention may include first temperature detection means capable of detecting the temperature of the pressurized air flowing out from the first boiler.
  • the determining means preferably determines the required cooling amount for the pressurized air based on the detected value detected by the first temperature detecting means.
  • the waste heat utilization apparatus of the present invention may include second temperature detection means capable of detecting the temperature of the working fluid flowing into the first boiler. And it is preferable that a judgment means judges the cooling demand amount with respect to pressurized air based on the detected value which the 2nd temperature detection means detected.
  • the waste heat utilization apparatus of the present invention can include third temperature detection means capable of detecting the temperature of the working fluid flowing into the pump. And it is also preferable that a judgment means judges the cooling request amount with respect to pressurized air based on the detected value which the 3rd temperature detection means detected.
  • the waste heat utilization apparatus of the present invention may include fourth temperature detection means capable of detecting the temperature of the pressurized air flowing into the first boiler. And it is also preferable that a judgment means judges the cooling required amount with respect to pressurized air based on the detected value which the 4th temperature detection means detected.
  • the waste heat utilization apparatus of the present invention can include pressure detection means capable of detecting the pressure of the working fluid from the downstream of the expander to the upstream of the pump. And it is preferable that a judgment means judges the cooling requested
  • the determination means can accurately determine the required cooling amount for the pressurized air. For this reason, this waste heat utilization apparatus can achieve both a sufficient energy recovery in the Rankine cycle and an improvement in the performance of the internal combustion engine, and has high performance.
  • the second boiler in the Rankine cycle, can be arranged upstream of the first boiler.
  • piping can circulate a working fluid in order of a pump, a 2nd boiler, a 1st boiler, an expander, and a condenser (Claim 8).
  • the working fluid in the Rankine cycle, is heated in the order of the second boiler and the first boiler. For this reason, it becomes a structure especially effective when the heat source which exchanges heat with the working fluid in the second boiler is at a lower temperature than the pressurized air.
  • the working fluid heated in stages in the order of the second boiler and the first boiler flows into the expander, so that the pressure energy in the expander increases and can be recovered. More energy.
  • heat exchange in the second boiler is performed prior to heat exchange in the first boiler.
  • heat exchange is performed between the working fluid that has already been heated to a certain degree by heat exchange in the second boiler and the pressurized air.
  • the pressurized air is higher in temperature than the heat source in the second boiler, even if heat exchange in the second boiler is performed in advance, it is preferable in the first boiler.
  • the heat absorption amount adjusting means includes a first bypass passage that branches from the pipe downstream of the pump, bypasses the second boiler, and merges with the pipe upstream of the first boiler.
  • a first flow rate adjusting valve capable of adjusting a flow rate of the working fluid flowing into the second boiler and a flow rate of the working fluid flowing into the first bypass passage; and a first adjusting valve control means for controlling the first flow rate adjusting valve; (Claim 9).
  • the temperature of the working fluid flowing into the first boiler can be increased by flowing the working fluid into the second boiler and heating it.
  • the required cooling amount for the pressurized air exceeds the threshold, the working fluid is not heated in the second boiler by flowing the working fluid into the first bypass passage, and as a result, the first boiler It is also possible to lower the temperature of the working fluid that flows in.
  • the 1st boiler it becomes possible for pressurized air to radiate heat to working fluid suitably, and it becomes possible to make temperature of pressurized air low. Thereby, it becomes possible to satisfy the required cooling amount for the pressurized air.
  • the first boiler in the Rankine cycle, can be arranged upstream of the second boiler.
  • piping can circulate a working fluid in order of a pump, a 1st boiler, a 2nd boiler, an expander, and a condenser (Claim 10).
  • the working fluid in the Rankine cycle, is heated in the order of the first boiler and the second boiler. For this reason, it becomes a structure especially effective when the temperature of the heat source that exchanges heat with the working fluid in the second boiler is equal to or higher than that of the pressurized air.
  • the working fluid sufficiently heated in the first boiler and the second boiler flows into the expander, so that the pressure energy in the expander increases, and the energy that can be recovered in the Rankine cycle Will increase.
  • the 1st boiler is located in the upstream of the circulating direction of a working fluid rather than a 2nd boiler, a low temperature working fluid will flow in into a 1st boiler.
  • the pressurized air can dissipate heat to a lower temperature working fluid, and the pressurized air can be suitably cooled.
  • this waste heat utilization apparatus it becomes possible to improve the output of an internal combustion engine suitably.
  • the temperature of the heat source in the second boiler is equal to or higher than that of the pressurized air, even if the heat exchange in the first boiler is performed in advance, the heat exchange is preferably performed in the second boiler. It becomes possible.
  • the endothermic amount adjusting means branches from the pipe downstream of the first boiler, bypasses the second boiler, and joins the pipe upstream of the expander.
  • a second flow rate adjustment valve capable of adjusting a flow rate of the working fluid flowing into the second boiler and a flow rate of the working fluid flowing into the second bypass passage, and a second adjustment valve control means for controlling the second flow rate adjustment valve (Claim 11).
  • the second flow rate regulating valve by controlling the second flow rate regulating valve by the second regulating valve control means, it is possible to adjust the flow rate of the working fluid flowing in the second boiler and the second bypass passage, respectively, and cooling the pressurized air. It is also possible to suitably adjust the temperature of the working fluid flowing into the first boiler according to the required amount. As a result, even with this waste heat utilization apparatus, it is possible to appropriately realize improvement in the amount of energy recovered by the Rankine cycle and improvement in the performance of the internal combustion engine.
  • the waste heat utilization apparatus of the present invention has high performance, high mountability on a vehicle, etc., and can reduce the manufacturing cost.
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram showing a waste heat utilization apparatus of Example 1.
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram illustrating a state in which a working fluid flows into a first boiler through a coolant boiler in the waste heat utilization apparatus of Example 1.
  • FIG. 3 is a schematic structural diagram illustrating a state in which a working fluid flows into a pressurized air boiler via a first bypass path according to the waste heat utilization apparatus of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic structural diagram showing a waste heat utilization apparatus of Example 2. It is a schematic structure figure which shows the state which concerns on the waste heat utilization apparatus of Example 2, and a working fluid flows in into an exhaust boiler via a pressurized air boiler.
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram illustrating a state in which a working fluid flows into a first boiler through a coolant boiler in the waste heat utilization apparatus of Example 1.
  • FIG. 3 is a schematic structural diagram illustrating a state in which a working fluid flows into a pressurized air boiler via a first bypass path
  • FIG. 6 is a schematic structural diagram illustrating a state in which a working fluid flows into a second bypass passage and an exhaust boiler according to the waste heat utilization apparatus of the second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic structural diagram showing a waste heat utilization apparatus of Example 3. It is a schematic structure figure which shows the waste heat utilization apparatus of Example 4.
  • FIG. 6 is a schematic structural diagram showing a waste heat utilization apparatus of Example 5.
  • Example 1 The waste heat utilization apparatus of Example 1 is mounted on a vehicle and is used in a drive system 1 of the vehicle as shown in FIG.
  • the waste heat utilization apparatus includes a Rankine cycle 3a, a first bypass path 34, a three-way valve 35, and a control apparatus 11a.
  • the first bypass 34, the three-way valve 35, and the control device 11a correspond to an endothermic amount adjusting means.
  • the control device 11a also functions as a determination unit.
  • the drive system 1 has an engine 5 as an internal combustion engine, a turbocharger 7 as a supercharger, and a radiator 9.
  • the engine 5 is a known water-cooled gasoline engine.
  • a water jacket (not shown) through which LLC as a coolant can circulate is formed inside the engine 5.
  • the engine 5 is formed with an outlet 5a and an inlet 5b communicating with the water jacket. Further, the engine 5 is formed with an exhaust port 5c for exhausting exhaust gas and an intake port 5d for sucking pressurized air described later.
  • the turbocharger 7 is operated by exhaust generated from the engine 5 and supplies the engine 5 with pressurized air obtained by pressurizing air outside the vehicle.
  • the radiator 9 is formed with an inflow port 9a through which cooling liquid flows in and an outflow port 9b through which cooling liquid flows out.
  • the radiator 9 performs heat exchange between the coolant flowing through the radiator 9 and air outside the vehicle.
  • an electric fan 9 c is provided in the vicinity of the radiator 9. The electric fan 9c is electrically connected to the control device 11a.
  • the engine 5 and the turbocharger 7 are connected by pipes 13-15. Further, a pressurized air boiler 23 to be described later is connected to the pipe 14 and the pipe 15.
  • the pipe 13 is capable of circulating exhaust gas and is connected to the exhaust port 5 c of the engine 5 and the turbocharger 7.
  • the compressed air can flow through the inside of the pipe 14 and the pipe 15.
  • the pipe 14 is connected to the turbocharger 7 and the third inlet 23 a of the pressurized air boiler 23.
  • the pipe 15 is connected to the third outlet 23 b of the pressurized air boiler 23 and the intake port 5 d of the engine 5.
  • turbocharger 7 is connected to one end sides of the pipes 16 and 17.
  • the other end side of the pipe 16 is connected to a muffler (not shown).
  • the other end of the pipe 17 is open to an air intake of a vehicle (not shown).
  • the pipe 16 communicates with the pipe 13 via the turbocharger 7.
  • the pipe 17 communicates with the pipe 14 via the turbocharger 7.
  • the engine 5 and the radiator 9 are connected by pipes 18 to 20.
  • a coolant boiler 21 described later is connected to the pipe 18 and the pipe 19.
  • the pipes 18 to 20 allow the coolant to flow therethrough.
  • the pipe 18 is connected to the outlet 5 a of the engine 5 and the first inlet 21 a of the coolant boiler 21.
  • the pipe 19 is connected to the first outlet 21 b of the coolant boiler 21 and the inlet 9 a of the radiator 9.
  • the pipe 20 is connected to the outlet 9 b of the radiator 9 and the inlet 5 b of the engine 5.
  • the pipe 20 is provided with a first electric pump P1.
  • This first electric pump P1 employs public goods and is electrically connected to the control device 11a.
  • the first electric pump P1 may be provided in the pipe 18 or the pipe 19.
  • Rankine cycle 3a has second electric pump P2, coolant boiler 21, pressurized air boiler 23, expander 25, condenser 27, and pipes 28 to 33.
  • the first bypass 34 and the three-way valve 35 are assembled together.
  • An HFC 134a as a working fluid can flow through the pipes 28 to 33 and the first bypass path 34.
  • the second electric pump P2 employs the same public goods as the first electric pump P1.
  • the second electric pump P2 corresponds to a pump
  • the three-way valve 35 corresponds to a first flow rate adjustment valve.
  • the coolant boiler 21 is formed with a first inlet 21a and a first outlet 21b, a second inlet 21c and a second outlet 21d. Further, in the coolant boiler 21, a first passage 21e communicating with the first inlet 21a and the first outlet 21b at both ends, respectively, and a second inlet 21c and a second outlet 21d at both ends, respectively.
  • path 21f which connects is provided.
  • the coolant in the first passage 21e is used as a heat source to exchange heat with the working fluid in the second passage 21f, thereby cooling the coolant and heating the working fluid.
  • the coolant boiler 21 corresponds to a second boiler.
  • the pressurized air boiler 23 is formed with a third inlet 23a and a third outlet 23b, and a fourth inlet 23c and a fourth outlet 23d. Further, in the pressurized air boiler 23, a third passage 23e communicating with the third inflow port 23a and the third outflow port 23b on both ends, respectively, and a fourth inflow port 23c and a fourth outflow port 23d on both ends, respectively. And a fourth passage 23f communicating with the first passage 23f. In the pressurized air boiler 23, the pressurized air in the third passage 23e is used as a heat source to exchange heat with the working fluid in the fourth passage 23f, thereby cooling the pressurized air and heating the working fluid. . Thus, since the pressurized air which is an intake system fluid is used as a heat source, the pressurized air boiler 23 corresponds to a first boiler.
  • the expander 25 is formed with an inlet 25a through which a working fluid flows and an outlet 25b through which the working fluid flows out.
  • the expander 25 generates a rotational driving force by expanding the working fluid heated through the second boiler 23.
  • a known generator (not shown) is connected to the expander 25. The generator generates power with the driving force of the expander 25 and charges the battery (not shown) with electric power.
  • the condenser 27 is formed with an inlet 27a through which the working fluid flows and an outlet 27b through which the working fluid flows out.
  • the condenser 27 exchanges heat between the working fluid flowing through the inside of the condenser 27 and air outside the vehicle, and cools and liquefies the working fluid decompressed by the expansion in the expander 25.
  • An electric fan 27 c is provided in the vicinity of the condenser 27. The electric fan 27c is electrically connected to the control device 11a.
  • the first bypass path 34 causes the working fluid to bypass the coolant boiler 21 by circulating the working fluid therein.
  • the three-way valve 35 is a switching valve that can selectively switch between the case where all the working fluid flows into the coolant boiler 21 and the case where all the working fluid flows into the first bypass passage 34.
  • the three-way valve 35 is electrically connected to the control device 11a.
  • the second electric pump P2, the coolant boiler 21, the pressurized air boiler 23, the expander 25, the condenser 27, the first bypass path 34, and the three-way valve 35 are connected by pipes 28 to 33.
  • the outlet 27b of the condenser 27 and the second electric pump P2 are connected by a pipe 28.
  • the second electric pump P2 and the three-way valve 35 are connected by a pipe 29.
  • the three-way valve 35 and the second inlet 21 c of the coolant boiler 21 are connected by a pipe 30.
  • the second outlet 21 d of the coolant boiler 21 and the fourth inlet 23 c of the pressurized air boiler 23 are connected by a pipe 31.
  • the fourth outlet 23 d of the pressurized air boiler 23 and the inlet 25 a of the expander 25 are connected by a pipe 32.
  • the outlet 25 b of the expander 25 and the inlet 27 a of the condenser 27 are connected by a pipe 33.
  • one end side of the first bypass path 34 is connected to the three-way valve 35, and the other end side is connected to the pipe 31.
  • the working fluid is supplied from the second electric pump P2 to the coolant boiler 21 or the first bypass passage 34, as shown in FIGS. It circulates in the pipes 28 to 33 in the order from the air boiler 23 and the expander 25 to the condenser 27. That is, the coolant boiler 21 and the first bypass passage 34 are located on the upstream side of the pressurized air boiler 23 in the flowing direction of the working fluid in the Rankine cycle 3 a.
  • the three-way valve 35 is located downstream of the second electric pump P ⁇ b> 2 and upstream of the coolant boiler 21 and the first bypass passage 33.
  • the control device 11 a controls the operation of the electric fans 9 c and 27 c to adjust the amount of heat that the coolant or working fluid dissipates to the outside air.
  • the control device 11a performs operation control of the first and second electric pumps P1 and P2.
  • the control device 11a is configured to be able to detect the accelerator opening of the vehicle based on a signal received from the ECU or the like (not shown) of the vehicle, and can detect an output request to the engine 5 based on the accelerator opening. It has become.
  • the control device 11a determines the required cooling amount for the pressurized air based on the output request for the engine 5.
  • the control apparatus 11a performs switching control of the three-way valve 35 based on this cooling requirement amount. Accordingly, the control device 11a also functions as an output request detection unit and a first adjustment valve control unit.
  • the waste heat utilization device configured in this way operates as follows by driving the vehicle.
  • the control device 11a operates the first and second electric pumps P1, P2 and the electric fans 9c, 27c, respectively.
  • the coolant that has cooled the engine 5 flows out from the outlet 5 a, passes through the pipe 18, the first passage 21 e of the coolant boiler 21, and the pipe 19 from the inlet 9 a of the radiator 9. It reaches the inside of the radiator 9.
  • the coolant inside the radiator 9 exchanges heat with the air around the radiator 9, that is, radiates and cools.
  • the control device 11a appropriately changes the operation amount of the electric fan 9c to appropriately dissipate the coolant. Coolant that has been radiated and cooled flows out from the outlet 9b and flows into the engine 5 from the inlet 5b of the engine 5 through the pipe 20 to cool the engine 5 (see broken line arrows in the figure).
  • control device 11a performs switching control of three-way valve 35.
  • the control device 11a determines that the cooling request amount is equal to or less than the threshold value.
  • the control device 11a controls the three-way valve 35 so that the pipe 29 and the pipe 30 communicate with each other and the pipes 29 and 30 and the first bypass path 34 do not communicate with each other.
  • the working fluid discharged by the second electric pump P2 reaches the second passage 21f from the second inlet 21c of the coolant boiler 21 via the pipe 30.
  • the working fluid exchanges heat with the coolant in the coolant boiler 21.
  • the coolant flowing through the first passage 21e has a heat of about 80 to 90 ° C. due to the waste heat of the engine
  • the working fluid flowing through the second passage 21f has a constant temperature. Heated.
  • the coolant flowing through the first passage 21e dissipates heat to the working fluid flowing through the second passage 21f, and thus reaches the radiator 9 in a state where it is cooled to a certain extent.
  • the working fluid heated in the coolant boiler 21 flows out from the second outlet 21d, and reaches the fourth passage 23f from the fourth inlet 23c of the pressurized air boiler 23 via the pipe 31.
  • the working fluid exchanges heat with the pressurized air in the pressurized air boiler 23.
  • the pressurized air flowing through the third passage 23e is compressed by the turbocharger 7 and has a heat of about 150 ° C.
  • the working fluid flowing through the third passage 23f has a higher temperature.
  • the pressurized air flowing through the third passage 23e dissipates heat to the working fluid flowing through the fourth passage 23f, and therefore reaches the engine 5 in a state where it is cooled to a certain degree.
  • the working fluid heated by the coolant boiler 21 and the pressurized air boiler 23 flows out from the fourth outlet 23d in a high-temperature and high-pressure state, passes through the pipe 32, and enters the expander 25 from the inlet 25a of the expander 25.
  • the high-temperature and high-pressure working fluid expands in the expander 25 and is depressurized.
  • the generator connected to the expander 25 generates electric power by the pressure energy at this time.
  • the working fluid depressurized in the expander 25 flows out from the outflow port 25b, and reaches the condenser 27 through the pipe 33 through the inflow port 27a of the condenser 27.
  • the working fluid of the condenser 27 is cooled by releasing heat to the air around the condenser 27.
  • the control device 11a appropriately changes the operating amount of the electric fan 27c to suitably dissipate the working fluid and liquefy it.
  • the cooled working fluid flows out from the outlet 27b, and reaches the coolant boiler 21 again through the pipes 28-30.
  • the working fluid discharged by the second electric pump P2 flows into the first bypass passage 34 via the pipe 29. Then, the working fluid in the first bypass passage 34 bypasses the coolant boiler 21 and joins the pipe 31 to reach the fourth passage 23 f of the pressurized air boiler 23.
  • the working fluid that has flowed through the first bypass passage 34 is not heat-exchanged in the coolant boiler 21, that is, the heat absorption amount of the working fluid in the coolant boiler 21 is smaller than in the state of FIG.
  • the air flows into the pressurized air boiler 23 at a lower temperature than the state of FIG.
  • the working fluid receives more heat radiation from the pressurized air.
  • the pressurized air is further cooled.
  • the working fluid heated by the pressurized air boiler 23 flows out from the fourth outlet 23d, and is expanded and depressurized by the expander 25 and then radiated by the condenser 27 as in the case shown in FIG. Become.
  • the control device 11a increases the amount of operation of the electric fan 9c to increase the heat dissipation amount of the coolant in the radiator 9.
  • the Rankine cycle 3a in this waste heat utilization apparatus has the coolant boiler 21 located on the upstream side in the circulation direction of the working fluid and the pressurized air boiler 23 located on the downstream side. For this reason, the working fluid heated by the coolant boiler 21 can be further heated by the pressurized air boiler 23.
  • this waste heat utilization device can cool the pressurized air by heat exchange in the pressurized air boiler 23.
  • the waste heat utilization apparatus includes a control device 11a, a first bypass passage 34, and a three-way valve 35. For this reason, in this waste heat utilization apparatus, the amount of heat absorption of the working fluid in the coolant boiler 21 can be reduced if the required cooling amount for the pressurized air is higher than the threshold value. Thereby, by adjusting the temperature of the working fluid flowing into the pressurized air boiler 23, it is possible to appropriately realize the amount of energy recovered by the Rankine cycle 3a and the improvement of the output of the engine 5.
  • the working fluid is heated in the coolant boiler 21, as shown in FIG. That is, by maximizing the amount of heat absorbed by the working fluid in the coolant boiler 21, the coolant can be cooled and the temperature of the working fluid flowing out of the coolant boiler 21 can be increased. Thereby, the temperature of the working fluid flowing into the pressurized air boiler 23 can be increased, and the temperature of the working fluid flowing out from the pressurized air boiler 23 can be increased. For this reason, it is possible to increase the pressure energy when the working fluid is expanded and depressurized in the expander 25. Thereby, the energy recovery by Rankine cycle 3a, that is, the amount of power generation can be increased.
  • the heat absorption amount of the working fluid in the coolant boiler 21 is caused by the first bypass 34 as shown in FIG. Is the minimum (zero).
  • the temperature of the working fluid flowing into the pressurized air boiler 23 can be lowered, and the pressurized air boiler 23 can sufficiently cool the pressurized air.
  • more pressurized air can be supplied to the engine 5, and the engine 5 operates at a high output. This makes it possible to satisfy the output request for the engine 5.
  • the pressurized air boiler 23 functions as an intercooler for the pressurized air, and the pressurized air boiler 23 has a cooling capacity for the pressurized air even if the coolant boiler 21 exists. There is no shortage. For this reason, in this waste heat utilization apparatus, it is not necessary to separately provide a special intercooler, and it is miniaturized and the structure of the waste heat utilization apparatus is simplified.
  • control device 11a can accurately determine the required cooling amount for the pressurized air based on the output request for the engine 5.
  • the waste heat utilization apparatus has high performance, high mountability on a vehicle, and can realize a reduction in manufacturing cost.
  • the waste heat utilization apparatus of the second embodiment is configured by partially changing the waste heat utilization apparatus of the first embodiment.
  • the waste heat utilization apparatus includes a Rankine cycle 3b, a first temperature sensor 37a, a second bypass passage 41, a second flow rate adjustment valve 43, and a control device 11b.
  • the first temperature sensor 37a corresponds to first temperature detection means.
  • the second bypass passage 41, the second flow rate adjustment valve 43, and the control device 11b correspond to the heat absorption amount adjusting means.
  • the control unit 11 functions as a determination unit similarly to the control device 11a in the first embodiment.
  • an exhaust boiler 26 is provided instead of the coolant boiler 21. 4 to 6, the illustration of the radiator 9, the pipes 18 to 20, and the like is omitted.
  • the other end side of the pipe 16 is connected to a fifth inlet 26 a of an exhaust boiler 26 described later.
  • One end of the pipe 6 is connected to the fifth outlet 26 b of the exhaust boiler 26.
  • the other end side of the pipe 6 is connected to a muffler (not shown).
  • the exhaust generated in the engine 5 is guided to the muffler via the pipe 13, the turbocharger 7, the pipe 16, the exhaust boiler 26, and the pipe 6, and is then discharged outside the vehicle.
  • the first temperature sensor 37 a is provided in the pipe 15.
  • the first temperature sensor 37a is electrically connected to the control device 11b.
  • the first temperature sensor 37a detects the temperature of the pressurized air flowing out of the third outlet 23b of the pressurized air boiler 23 and flowing through the pipe 15, and transmits the detected value to the control device 11b.
  • a public article is used for the first temperature sensor 37a.
  • the Rankine cycle 3b includes an exhaust boiler 26, pipes 45 to 48, a second electric pump P2, a pressurized air boiler 23, an expander 25, a condenser 27, and pipes 28 and 33. .
  • the second bypass passage 41 and the second flow rate adjusting valve 43 are integrally assembled. Further, the HFC 134a as the working fluid can also flow through the pipes 45 to 48 and the second bypass path 41.
  • the exhaust boiler 26 is formed with a fifth inlet 26a and a fifth outlet 26b, and a sixth inlet 26c and a sixth outlet 26d. Further, in the exhaust boiler 26, a fifth passage 26e communicating with the fifth inlet 26a and the fifth outlet 26b on both ends, and a sixth inlet 26c and a sixth outlet 26d respectively on both ends. And a sixth passage 26f.
  • the exhaust boiler 26 heats the working fluid and cools the exhaust gas as a secondary effect by exchanging heat with the working fluid in the sixth passage 26f using the exhaust in the fifth passage 26e as a heat source. .
  • the exhaust boiler 26 corresponds to a second boiler.
  • the second bypass passage 41 causes the working fluid to bypass the exhaust boiler 26 by circulating the working fluid therein.
  • the second flow rate adjustment valve 43 can change the flow rates of the working fluid flowing into the exhaust boiler 26 and the working fluid flowing into the second bypass passage 41.
  • the second flow rate adjustment valve 43 is electrically connected to the control device 11b.
  • the second electric pump P2 and the fourth inlet 23c of the pressurized air boiler 23 are connected by a pipe 45.
  • the fourth outlet 23 d of the pressurized air boiler 23 and the second flow rate adjusting valve 43 are connected by a pipe 46.
  • the second flow rate adjusting valve 43 and the sixth inlet 26 c of the exhaust boiler 26 are connected by a pipe 47.
  • the sixth outlet 26d of the exhaust boiler 26 and the inlet 25a of the expander 25 are connected by a pipe 48.
  • the connection between the expander 25 and the condenser 27 and the connection between the condenser 27 and the second electric pump P2 are the same as in the first embodiment.
  • the exhaust boiler 26 or the second 2 circulates in the pipes 28, 33, 45 to 48 in order from the bypass passage 41 to the expander 25 and further to the condenser 27. That is, the pressurized air boiler 23 is positioned upstream of the second bypass passage 41 and the exhaust boiler 26 in the flowing direction of the working fluid in the Rankine cycle 3b. Further, the second bypass passage 41 is located on the upstream side of the exhaust boiler 26. The second bypass passage 43 joins the pipe 48 upstream of the expander 25.
  • the control device 11b determines the required cooling amount for the pressurized air based on the temperature of the pressurized air detected by the first temperature sensor 37a. Then, the control device 11b adjusts the flow rate of the second flow rate adjustment valve 43 based on the required cooling amount. Thereby, in this waste heat utilization apparatus, the control apparatus 11b functions as a 2nd regulating valve control means.
  • the control device 11b controls the operation of the first and second electric pumps P1, P2, the electric fan 27c, and the like, similarly to the control device 11a of the first embodiment.
  • Other configurations of the waste heat utilization apparatus are the same as those of the waste heat utilization apparatus of the first embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the waste heat utilization device configured in this way operates as follows by driving the vehicle.
  • the compressed air compressed in the turbocharger 7 passes through the pipe 14, the pressurized air boiler 23, and the pipe 15, and the engine. 5 (see the two-dot chain arrow in the figure). Further, the exhaust discharged from the engine 5 flows into the exhaust boiler 26 through the pipe 13, the turbocharger 7, and the pipe 16, and circulates in the fifth passage 26e (see the one-dot chain arrow in the figure).
  • the control device 11b operates the first and second electric pumps P1 and P2, the electric fan 27c, and the like. Furthermore, the control device 11b determines the required cooling amount for the pressurized air based on the detection value transmitted from the first temperature sensor 37a. Here, when the detected value transmitted from the first temperature sensor 37 a is small, it can be said that the pressurized air is sufficiently cooled in the heat exchange in the pressurized air boiler 23. Therefore, the control device 11b determines that the required cooling amount for the pressurized air is smaller than the threshold value, and adjusts the second flow rate adjustment valve 43 accordingly. Specifically, all the working fluid flowing through the pipe 46 is caused to flow through the pipe 47 by the second flow rate adjusting valve 43, and the flow rate of the working fluid flowing through the second bypass path 41 is made zero.
  • the working fluid that has flowed through the pressurized air boiler 23 reaches the sixth passage 26f from the sixth inlet 26c of the exhaust boiler 26 via the pipe 46.
  • the working fluid exchanges heat with the exhaust in the exhaust boiler 26.
  • the exhaust gas in the fifth passage 26e is cooled to a certain extent, flows out from the fifth outlet 26b, flows through the pipe 6, and is discharged outside the vehicle through the muffler.
  • a pressurized air boiler The working fluid heated at 23 can be reheated in the exhaust boiler 26.
  • the exhaust gas which is a heat source in the exhaust boiler 26
  • the working fluid flowing through the sixth passage 26f is reheated to a higher temperature. It will be heated.
  • the working fluid heated in the pressurized air boiler 23 and the exhaust boiler 26 is expanded and decompressed in the expander 25 as in the waste heat utilization apparatus of the first embodiment.
  • the generator connected to the expander 25 generates power.
  • the working fluid decompressed in the expander 25 is cooled by releasing heat to the surrounding air in the condenser 27.
  • the control device 11b determines that the required cooling amount for the pressurized air exceeds the threshold value based on the detection value, the control device 11b controls the second flow rate adjustment valve 41 accordingly. Specifically, as shown in FIG. 6, by flowing a part of the working fluid flowing through the pipe 46 to the second bypass passage 41 side, the working fluid flowing through the pipe 47 and flowing into the exhaust boiler 26 Reduce the flow rate.
  • the working fluid that has flowed into the second bypass passage 41 joins the pipe 48 while bypassing the exhaust boiler 26.
  • the working fluid that has flowed through the second bypass passage 41 is not subjected to heat exchange in the exhaust boiler 26, that is, the amount of heat absorbed by the working fluid in the exhaust boiler 26 is smaller than that in the state of FIG.
  • the temperature of the working fluid flowing into the pressurized air boiler 23 again through the expander 25 and the condenser 27 becomes lower than that shown in FIG. For this reason, in the heat exchange in the pressurized air boiler 23, the working fluid receives more heat radiation from the pressurized air.
  • the pressurized air is further cooled, and the temperature of the pressurized air flowing through the pipe 15 is equal to or lower than the threshold value.
  • the working fluid is suitably heated by heat exchange in the pressurized air boiler 23, so that the power that can be recovered in the Rankine cycle 3b is reduced. A decrease in the amount will be suppressed.
  • control device 11b can accurately determine the required cooling amount for the pressurized air based on the temperature of the pressurized air flowing out from the pressurized air boiler 23. Yes.
  • Other functions and effects of this waste heat utilization apparatus are the same as those of the waste heat utilization apparatus of the first embodiment.
  • the waste heat utilization apparatus of Example 2 has high performance, is highly mountable on a vehicle, and can realize a reduction in manufacturing cost.
  • the waste heat utilization device of the third embodiment includes a control device 11c shown in FIG. 7 instead of the control device 11a in the waste heat utilization device of the first embodiment. Moreover, this waste heat utilization apparatus is provided with the 2nd temperature sensor 37b. In this waste heat utilization device, the first bypass 34, the three-way valve 35, and the control device 11c correspond to the heat absorption amount adjusting means. The control device 11c also functions as a determination unit. Further, the second temperature sensor 37b corresponds to a second temperature detecting means.
  • the second temperature sensor 37b is provided in the pipe 31.
  • the second temperature sensor 37b is electrically connected to the control device 11c.
  • the second temperature sensor 37b detects the temperature of the working fluid flowing through the pipe 31, that is, the temperature of the working fluid before flowing into the fourth inlet 23c of the pressurized air boiler 23, and controls the detected value. A transmission is made toward the apparatus 11c.
  • the second temperature sensor 37b employs the same public goods as the first temperature sensor 37a.
  • the control device 11c controls each operation of the electric fans 9c and 27c and the first and second electric pumps P1 and P2. Further, the control device 11c determines the required cooling amount for the pressurized air based on the temperature of the working fluid detected by the second temperature sensor 37b. That is, when the temperature of the working fluid is higher than a predetermined value, the cooling capacity of the pressurized air in the pressurized air boiler 23 is lowered, so that the required amount of cooling for the pressurized air is relatively increased. And the control apparatus 11c performs switching control of the three-way valve 35 based on this cooling request amount. As a result, the control device 11c also functions as first adjusting valve control means. Other configurations of the waste heat utilization apparatus are the same as those of the first embodiment.
  • the control device 11c controls the operation of the electric fans 9c and 27c and the first and second electric pumps P1 and P2 when the vehicle is driven. I do.
  • the control device 11c determines that the required cooling amount for the pressurized air is smaller than the threshold value.
  • the control device 11c controls the switching of the three-way valve 35 similarly to the waste heat utilization device of the first embodiment, causes all the working fluid flowing through the pipe 29 to flow through the pipe 30, and flows through the first bypass path 34. Reduce fluid flow to zero.
  • recovered by Rankine cycle 3a is increased by heating a working fluid with the coolant boiler 21 and the pressurized air boiler 23, and enlarging the pressure energy of a working fluid. Can do a lot.
  • the control device 11c determines that the required cooling amount for the pressurized air exceeds the threshold value based on the detection value transmitted from the second temperature sensor 37b, the control device 11c controls the switching of the three-way valve 35 accordingly. I do. Specifically, like the waste heat utilization apparatus of the first embodiment, the pipe 29 and the first bypass path 34 are communicated, and the pipe 29 and the first bypass path 34 and the pipe 30 are not communicated. As a result, in this waste heat utilization apparatus, the heat absorption amount of the working fluid in the coolant boiler 21 is reduced, and the pressurized air is further cooled in the pressurized air boiler 23.
  • the control device 11c is the same as the waste heat utilization apparatus of the first embodiment with respect to the required cooling amount for the pressurized air. Similarly, it is possible to make an accurate determination. Other functions and effects of this waste heat utilization apparatus are the same as those of the waste heat utilization apparatus of the first embodiment.
  • the waste heat utilization apparatus of Example 3 has high performance, is highly mountable on a vehicle, etc., and can realize a reduction in manufacturing cost.
  • the waste heat utilization device of the fourth embodiment includes a control device 11d shown in FIG. 8 instead of the control device 11a in the waste heat utilization device of the first embodiment.
  • the waste heat utilization device includes a third temperature sensor 37c.
  • the first bypass 34, the three-way valve 35, and the control device 11d correspond to the heat absorption amount adjusting means.
  • the control device 11d also functions as a determination unit.
  • the third temperature sensor 37c corresponds to a third temperature detection unit.
  • the third temperature sensor 37c is provided in the pipe 28.
  • the third temperature sensor 37c is electrically connected to the control device 11d.
  • the third temperature sensor 37c detects the temperature of the working fluid flowing through the pipe 28, that is, the temperature of the working fluid before flowing into the second electric pump P2, and transmits the detected value to the control device 11d. To do.
  • the third temperature sensor 37c employs the same public goods as the first temperature sensor 37a.
  • the control device 11d controls each operation of the electric fans 9c and 27c and the first and second electric pumps P1 and P2. Further, the control device 11d determines the required cooling amount for the pressurized air based on the temperature of the working fluid detected by the third temperature sensor 37c. And the control apparatus 11d performs switching control of the three-way valve 35 based on this cooling request amount. Thereby, the control device 11d also functions as the first regulating valve control means. Other configurations of the waste heat utilization apparatus are the same as those in the first embodiment.
  • the control device 11d controls the operation of the electric fans 9c and 27c and the first and second electric pumps P1 and P2 when the vehicle is driven. I do.
  • the control device 11d determines that the required cooling amount for the pressurized air is smaller than the threshold value.
  • the control device 11d controls switching of the three-way valve 35 similarly to the waste heat utilization device of the first embodiment, and all the working fluid flowing through the pipe 29 is supplied to the pipe 30. The flow rate of the working fluid flowing through the first bypass passage 34 is made zero.
  • recovered with Rankine cycle 3a is increased by heating a working fluid with the coolant boiler 21 and the pressurized air boiler 23, and enlarging the pressure energy of a working fluid. can do.
  • the control device 11d determines that the required cooling amount for the pressurized air is large.
  • the control device 11d determines that the required cooling amount for the pressurized air exceeds the threshold value based on the detection value transmitted from the third temperature sensor 37c, the control device 11d controls the switching of the three-way valve 35 accordingly. I do.
  • the pipe 29 and the first bypass path 34 are communicated, and the pipe 29 and the first bypass path 34 and the pipe 30 are not communicated.
  • the heat absorption amount of the working fluid in the coolant boiler 21 is reduced, and the pressurized air is further cooled in the pressurized air boiler 23.
  • control device 11d can accurately determine the required cooling amount for the pressurized air based on the temperature of the working fluid before flowing into the second electric pump P2. ing.
  • Other functions and effects of this waste heat utilization apparatus are the same as those of the first embodiment.
  • the waste heat utilization apparatus of Example 4 has high performance, is highly mountable on a vehicle, etc., and can reduce the manufacturing cost.
  • the waste heat utilization apparatus includes a control apparatus 11e illustrated in FIG. 9 instead of the control apparatus 11a in the waste heat utilization apparatus according to the first embodiment.
  • the waste heat utilization apparatus includes a pressure sensor 37d.
  • the first bypass 34, the three-way valve 35, and the control device 11e correspond to the heat absorption amount adjusting means.
  • the control device 11e also functions as a determination unit.
  • the pressure sensor 37d corresponds to a pressure detection unit.
  • the pressure sensor 37d is provided in the pipe 28.
  • the pressure sensor 37d is electrically connected to the control device 11e.
  • the pressure sensor 37d detects the pressure of the working fluid flowing through the pipe 28, that is, the pressure (condensation pressure) of the working fluid from the downstream of the expander 25 to the upstream of the second electric pump P2, and controls the detected value. A call is sent to the device 11e. Note that this pressure sensor 37d is also made of public goods.
  • the control device 11e controls each operation of the electric fans 9c and 27c and the first and second electric pumps P1 and P2. Further, the control device 11e determines the required cooling amount for the pressurized air based on the condensation pressure of the working fluid detected by the pressure sensor 37d. And the control apparatus 11e performs switching control of the three-way valve 35 based on this cooling request amount. As a result, the control device 11e also functions as first adjusting valve control means. Other configurations of the waste heat utilization apparatus are the same as those in the first embodiment.
  • the control device 11e controls the operation of the electric fans 9c and 27c and the first and second electric pumps P1 and P2 when the vehicle is driven. I do. Moreover, in this waste heat utilization apparatus, when the detected value transmitted from the pressure sensor 37d is small, the control device 11e determines that the required cooling amount for the pressurized air is smaller than the threshold value. In this case, similarly to the waste heat utilization apparatus of the first embodiment, the control device 11e controls the switching of the three-way valve 35, causes all the working fluid flowing through the pipe 29 to flow through the pipe 30, and flows through the first bypass path 34. Reduce the flow rate of the working fluid to zero.
  • recovered with Rankine cycle 3a is increased by heating a working fluid with the coolant boiler 21 and the pressurized air boiler 23, and enlarging the pressure energy of a working fluid. can do.
  • the detection value detected by the pressure sensor 37d increases as the condensation pressure of the working fluid increases from the downstream of the expander 25 to the upstream of the second electric pump P2. In this way, the condensing pressure of the working fluid increases, so that the control device 11e determines that the required cooling amount for the pressurized air is large. If the condensing pressure of the working fluid flowing through the pipe 28 is high even after passing through the condenser 27, the working fluid is heated to a high temperature in the pressurized air boiler 23, that is, the pressurized air as a heat source becomes high. It is because it can be judged that it is.
  • the control device 11e determines that the required cooling amount for the pressurized air exceeds the threshold value based on the detection value transmitted from the pressure sensor 37d, the control device 11e performs switching control of the three-way valve 35 accordingly. . Specifically, like the waste heat utilization apparatus of the first embodiment, the pipe 29 and the first bypass path 34 are communicated, and the pipe 29 and the first bypass path 34 and the pipe 30 are not communicated. As a result, in this waste heat utilization apparatus, the heat absorption amount of the working fluid in the coolant boiler 21 is reduced, and the pressurized air is further cooled in the pressurized air boiler 23.
  • control device 11e accurately determines the required cooling amount for the pressurized air based on the condensation pressure of the working fluid from the downstream of the expander 25 to the upstream of the second electric pump P2. It is possible to do.
  • Other functions and effects of this waste heat utilization apparatus are the same as those of the first embodiment.
  • the waste heat utilization apparatus of Example 5 has high performance, is highly mountable on a vehicle and the like, and can realize a reduction in manufacturing cost.
  • the first temperature sensor 37a is provided in the pipe 15, and the control device 11a determines the required cooling amount for the pressurized air based on the detection value of the first temperature sensor 37a. It is good also as composition to do.
  • control devices 11b to 11e in the waste heat utilization devices of Examples 2 to 5 can detect the accelerator opening of the vehicle, and can detect the output request to the engine 5 based on the accelerator opening. Based on the output request to the engine 2, the control devices 11b to 11e may determine the required cooling amount for the pressurized air.
  • control devices 11a to 11e in the waste heat utilization devices of Embodiments 1 to 5 may be configured to detect the vehicle speed and determine the required cooling amount for the pressurized air based on the vehicle speed.
  • the vehicle speed exceeds a certain speed
  • the working fluid is suitably radiated in the condenser 27.
  • the temperature of the working fluid flowing through the pipe 28 is lowered.
  • the condensing pressure of the working fluid flowing through the pipe 28 is lowered.
  • the pressurized air can be sufficiently cooled in the pressurized air boiler 23.
  • the control devices 11a to 11e can determine that the cooling request for the pressurized air is small.
  • the vehicle speed is slower than a certain speed, the cooling capacity of the working fluid in the condenser 27 is reduced, so that the temperature (condensing pressure) of the working fluid flowing through the pipe 28 is increased.
  • the cooling capacity of the pressurized air in the current pressurized air boiler 23 is insufficient.
  • the control devices 11a to 11e determine that the demand for cooling the pressurized air is large, and reduce the heat absorption amount of the working fluid in the coolant boiler 21 and the exhaust boiler 26.
  • a temperature detecting means capable of detecting the temperature of the pressurized air flowing through the pipe 14, that is, the temperature of the pressurized air before flowing into the pressurized air boiler 23
  • the control devices 11a to 11e may be configured to determine the required cooling amount for the pressurized air based on the temperature of the pressurized air. In this case, if the temperature of the pressurized air before flowing into the pressurized air boiler 23 is high, the temperature of the pressurized air flowing out from the pressurized air boiler 23 also becomes high. Therefore, the control devices 11a to 11e can determine that the required cooling amount for the pressurized air is large.
  • control devices 11a to 11e in the waste heat utilization apparatuses of Examples 1 to 5 output requests to the engine 5, detection values of the first to third temperature sensors 37a to 37c and the pressure sensor 37d, vehicle speed, and pressurized air boiler
  • the required cooling amount for the pressurized air may be determined by combining the temperature of the pressurized air before flowing into the air flow 23.
  • a flow rate adjusting valve similar to the second flow rate adjusting valve 43 can be adopted instead of the three-way valve 35.
  • the flow rate of the working fluid flowing into the coolant boiler 21 from the pipe 29 and the flow rate of the working fluid flowing into the first bypass passage 34 are changed. It becomes possible.
  • the control devices 11a, 11c to 11e determine that the required cooling amount for the pressurized air is small, all the working fluid flowing through the pipe 29 is caused to flow into the coolant boiler 21 (flow into the coolant boiler 21). The flow rate of the working fluid to be maximized).
  • control devices 11a, 11c to 11e determine that the required cooling amount for the pressurized air is large, a part of the working fluid flowing through the pipe 29 is caused to flow into the first bypass passage 34 (cooling liquid boiler 21 The flow rate of the working fluid flowing into the gas can be reduced).
  • the control device 11b in the waste heat utilization apparatus of the second embodiment determines that the required cooling amount for the pressurized air is small, a part of the working fluid flowing through the pipe 46 enters the second bypass passage 41. You may control the 2nd flow regulating valve 43 so that it may distribute
  • the control devices 11a, 11c to 11e determine, a part of the working fluid that circulates in the pipe 29 may be circulated through the first bypass passage 34.
  • a three-way valve 35 may be adopted instead of the second flow rate adjustment valve 43.
  • an open / close valve capable of opening and closing the first bypass passage 34 and the second bypass passage 41 may be provided.
  • the configuration of the waste heat utilization device can be simplified.
  • the control devices 11a to 11e determine that the required cooling amount for the pressurized air exceeds the threshold, the flow rate of the coolant flowing into the coolant boiler 21 as a heat source Alternatively, the heat absorption amount of the working fluid in the coolant boiler 21 and the exhaust boiler 26 may be reduced by adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing into the exhaust boiler 26.
  • a known receiver may be provided in the pipe 33.
  • the working fluid is suitably liquefied by the receiver, the working fluid that has passed through the condenser 27 is suitably discharged by the second electric pump P2.
  • the present invention can be used for vehicles and the like.

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Abstract

【課題】高性能であるとともに、車両等への搭載性が高く、かつ製造コストの低廉化を実現可能な廃熱利用装置を提供する。 【解決手段】実施例１の廃熱利用装置は、エンジン５と、エンジン５に対して加圧空気を供給するターボチャージャ７とを有する駆動系１と、これに用いられるランキンサイクル３ａとを備えている。ランキンサイクル３は、冷却液を熱源として作動流体と熱交換を行う冷却液ボイラ２１と、加圧空気を熱源として作動流体と熱交換を行う加圧空気ボイラ２３とを有している。また、ランキンサイクル３ａには、作動流体に冷却液ボイラ２１を迂回させる第１バイパス路３４と、三方弁３５とが設けられている。この廃熱利用装置では、第１バイパス路３４に作動流体を流入させることにより、冷却液ボイラ２１における作動流体の吸熱量を減少させることが可能となっている。

Description

廃熱利用装置
　本発明は廃熱利用装置に関する。
　特許文献１に従来の廃熱利用装置が開示されている。この廃熱利用装置は、駆動系に用いられ、第１、２ボイラを有して作動流体を循環させるランキンサイクルを備えている。駆動系は、エンジンと、エンジンに加圧空気を供給するターボチャージャとを有している。ランキンサイクルにおける第１ボイラは、エンジンに対する冷却液を熱源として作動流体と熱交換を行うことで作動流体を加熱させる。第２ボイラは、加圧空気を熱源として作動流体と熱交換を行うことで作動流体を加熱させる。
　このような廃熱利用装置では、第１、２ボイラによって作動流体を加熱することが可能であることから、作動流体の膨張及び減圧時によって生じる圧力エネルギーを大きくすることが可能となる。このため、ランキンサイクルにおいて回収可能なエネルギーの量が多くなり、廃熱利用装置が高性能となる。
　特に、同文献の図１では、ランキンサイクルにおいて、作動流体の循環方向の上流側に第１ボイラを配置し、その下流側に第２ボイラを配置する旨の開示がなされている。この場合、冷却液よりも加圧空気の方が高温であることから、第１ボイラで加熱された作動流体を第２ボイラでさらに加熱することができる。このため、この廃熱利用装置では、より多くのエネルギーを回収することが可能となっている。
特開２００８－８２２４号公報
　　ところで、ターボチャージャのような過給器を有する駆動系においては、エンジンのような内燃機関に供給する前に加圧空気を十分に冷却することが好ましい。冷却することで加圧空気の密度が増大することから、エンジンに対してより多くの加圧空気を供給可能となり、結果として、内燃機関の出力をより向上させることが可能となるためである。
　しかし、上記特許文献の図１に開示された廃熱利用装置では、第２ボイラにおいて、既に第１ボイラによって加熱された作動流体と加圧空気とが熱交換を行うため、作動流体を十分に加熱することができる一方、加圧空気を十分に冷却し難くなっている。このため、この廃熱利用装置では、第２ボイラにおける加圧空気の冷却能力が不十分となり、内燃機関に対して好適に加圧空気を供給させ難く、内燃機関の出力を高くし難い問題がある。
　このため、第２ボイラにおいて不足する冷却能力を補うため、同文献の図１に示すような加圧空気を冷却するためのインタークーラを別途設けるとすれば、廃熱利用装置が大型化するとともに、構造が複雑となる。このため、この場合には、車両等への搭載性が損なわれるとともに、製造コストの高騰化を生じてしまう。
　本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、高性能であるとともに、車両等への搭載性が高く、かつ製造コストの低廉化を実現可能な廃熱利用装置を提供することを解決すべき課題としている。
　本発明の廃熱利用装置は、内燃機関と、該内燃機関に対して加圧空気を供給する過給器とを有する駆動系に用いられ、作動流体を循環させるランキンサイクルを備え、
　該ランキンサイクルは、ポンプと、ボイラと、膨張機と凝縮器と、該ポンプ、該ボイラ、該膨張機及び該凝縮器の順で作動流体を循環させる配管とを有する廃熱利用装置において、
　前記ボイラは、該加圧空気を熱源として前記作動流体と熱交換を行う第１ボイラと、該加圧空気と異なる熱源により該作動流体と熱交換を行う第２ボイラとを有し、
　該加圧空気に対する冷却要求量を判断する判断手段と、
　該判断手段が判断した該冷却要求量が閾値より高ければ、該第２ボイラにおける該作動流体の吸熱量を減少させる吸熱量調節手段とを備えていることを特徴とする（請求項１）。
　本発明の廃熱利用装置は駆動系に用いられるランキンサイクルを備えている。駆動系は、内燃機関と、この内燃機関に対して加圧空気を供給する過給器とを有している。また、ランキンサイクルは、ポンプ、ボイラ、膨張機、凝縮器及び配管を有している。この配管は、ポンプ、ボイラ、膨張機及び凝縮器の順で作動流体を循環させる。さらに、ボイラは第１ボイラと第２ボイラとを有している。第１ボイラでは、加圧空気を熱源として作動流体と熱交換を行う。第２ボイラでは、加圧空気と異なる熱源により作動流体と熱交換を行う。
　このため、この廃熱利用装置では、第１ボイラ及び第２ボイラで作動流体を加熱することが可能となり、作動流体の圧力エネルギーが大きくなり、ランキンサイクルで回収可能なエネルギーの量が多くなる。なお、この回収可能なエネルギーとしては、例えば、圧力エネルギーを基に発電した電力や内燃機関に回生される動力等が挙げられる。
　また、この廃熱利用装置では、第１ボイラにおける熱交換により加圧空気の冷却を行うことが可能である。ここで、この廃熱利用装置は、加圧空気に対する冷却要求量を判断する判断手段と、吸熱量調節手段とを備えている。そして、この廃熱利用装置では、判断手段が判断したこの冷却要求量が閾値よりも高くなれば、第２ボイラにおける作動流体の吸熱量を減少させることが可能である。この場合、第２ボイラから流出する作動流体の温度が低くなることから、第１ボイラでの熱交換において、加圧空気は作動流体に対して好適に放熱を行うことが可能となる。これにより、この廃熱利用装置では、第１ボイラの他に第２ボイラを有していても、第１ボイラにおいて加圧空気を好適に冷却させることが可能である。このため、この廃熱利用装置では、冷却によって密度を増大させた状態で加圧空気を内燃機関に供給することが可能となり、内燃機関の出力を向上させることが可能となる。
　このように、この廃熱利用装置では、第１ボイラが加圧空気に対するインタークーラとして機能し、この第１ボイラは、第２ボイラが存在していても、加圧空気に対する冷却能力が不足しない。このため、この廃熱利用装置では、専用のインタークーラを別途設ける必要がなく、小型化が可能であるとともに、構造を簡素化することも可能となる。
　したがって、本発明の廃熱利用装置は、高性能であるとともに、車両等への搭載性が高く、かつ製造コストの低廉化を実現可能である。
　本発明の廃熱利用装置において、駆動系が有する内燃機関としては、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の他、種々の形式のエンジンを採用することができる。また、これらのエンジンはモータを組み合わせたハイブリッドエンジンでも良い。さらに、これらのエンジンは空冷式でも水冷式でも良い。また、過給器としては、例えば、ターボチャージャやスーパーチャージャ等を採用することができる。これらの内燃機関及び過給器は複数であっても良い。
　第２ボイラにおいて作動流体と熱交換が可能な熱源は、加圧空気よりも低温であっても良く、また、加圧空気と同等以上の温度であっても良い。ここで、加圧空気よりも低温となる熱源としては、例えば内燃機関に対する冷却液や内燃機関に対する潤滑油等を採用することが可能である。この冷却液としては、例えば、水の他にＬＬＣ（ロングライフクーラント）等を採用することが可能である。一方、加圧空気と同等以上の温度となる熱源としては、例えば、内燃機関から排出される排気等を採用することができる。この排気には、大気中に放出される排気（狭義の排気）の他、内燃機関に還流される還流排気も含まれる。
　さらに、本発明の廃熱利用装置において、第２ボイラの個数に制限はない。仮に複数の第２ボイラを設ける場合、各第２ボイラにおいて同一の熱源を採用しても良く、個々の第２ボイラ毎に異なる熱源を採用しても良い。
　吸熱量調節手段としては、第２ボイラのバイパス（作動流体のバイパス又は第２ボイラにおける熱源のバイパス）等を採用することが可能である。
　本発明の廃熱利用装置において、判断手段は、加圧空気に対する冷却要求量について、種々の手段によって判断することが可能である。例えば、本発明の廃熱利用装置は、内燃機関に対する出力要求を検出可能な出力要求検出手段を備え得る。そして、判断手段は、出力要求検出手段が検出した検出値に基づき、加圧空気に対する冷却要求量を判断することが好ましい（請求項２）
　また、本発明の廃熱利用装置は、第１ボイラから流出する加圧空気の温度を検出可能な第１温度検出手段を備え得る。そして、判断手段は、第１温度検出手段が検出した検出値に基づき、加圧空気に対する冷却要求量を判断することも好ましい（請求項３）。
　また、本発明の廃熱利用装置は、第１ボイラに流入する作動流体の温度を検出可能な第２温度検出手段を備え得る。そして、判断手段は、第２温度検出手段が検出した検出値に基づき、加圧空気に対する冷却要求量を判断することも好ましい（請求項４）。
　また、本発明の廃熱利用装置は、ポンプに流入する作動流体の温度を検出可能な第３温度検出手段を備え得る。そして、判断手段は、第３温度検出手段が検出した検出値に基づき、加圧空気に対する冷却要求量を判断することも好ましい（請求項５）。
　また、本発明の廃熱利用装置は、第１ボイラに流入する加圧空気の温度を検出可能な第４温度検出手段を備え得る。そして、判断手段は、第４温度検出手段が検出した検出値に基づき、加圧空気に対する冷却要求量を判断することも好ましい（請求項６）。
　また、本発明の廃熱利用装置は、膨張機の下流からポンプの上流までの作動流体の圧力を検出可能な圧力検出手段を備え得る。そして、判断手段は、圧力検出手段が検出した検出値に基づき、加圧空気に対する冷却要求量を判断することも好ましい（請求項７）。
　これらのように、内燃機関に対する出力要求の他、ボイラから流出又はボイラに流入する加圧空気の温度、ボイラ又はポンプに流入する作動流体の温度、膨張機の下流からポンプの上流までの作動流体の圧力（凝縮圧力）に基づくことで、判断手段は加圧空気に対する冷却要求量を正確に判断することが可能となる。このため、この廃熱利用装置は、ランキンサイクルにおける十分なエネルギーの回収と、内燃機関の性能向上とを好適に両立することが可能となり、高性能となる。
　本発明の廃熱利用装置において、ランキンサイクルは、第２ボイラが第１ボイラよりも上流に配置され得る。そして、配管は、ポンプ、第２ボイラ、第１ボイラ、膨張機、凝縮器の順で作動流体を循環させ得る（請求項８）。
　この場合、ランキンサイクルでは、第２ボイラ及び第１ボイラの順で作動流体が加熱される。このため、第２ボイラで作動流体と熱交換を行う熱源が加圧空気よりも低温である場合に特に有効な構成となる。
　すなわち、ランキンサイクルにおけるエネルギー回収の観点からは、第２ボイラ、第１ボイラの順で段階的に加熱された作動流体が膨張機に流入するため、膨張機での圧力エネルギーが大きくなり、回収可能なエネルギーが多くなる。一方、このランキンサイクルでは、第１ボイラにおける熱交換に先行して第２ボイラにおける熱交換が行われることとなる。このため、第１ボイラでは、既に第２ボイラにおける熱交換によって一定程度加熱された作動流体と加圧空気とで熱交換が行われることとなる。ここで、上記のように、第２ボイラにおける熱源よりも加圧空気の方が高温であれば、例え第２ボイラでの熱交換が先行して行われていても、引き続き第１ボイラにおいて好適に熱交換を行うことが可能となり、加圧空気を好適に冷却することが可能となる。このため、第２ボイラ、第１ボイラの順で配置される構成であっても、内燃機関の性能向上の観点から特に不利となることはない。
　さらに、上記の構成を有する廃熱利用装置において、吸熱量調節手段は、ポンプの下流で配管から分岐し、第２ボイラを迂回し、第１ボイラの上流で配管に合流する第１バイパス路と、第２ボイラに流入する作動流体の流量と第１バイパス路に流入する作動流体の流量とを調整可能な第１流量調整弁と、第１流量調整弁を制御する第１調整弁制御手段とを有していることが好ましい（請求項９）。
　この場合、第２ボイラに作動流体を流入させて加熱することにより、第１ボイラに流入する作動流体の温度を高くすることが可能となる。一方、加圧空気に対する冷却要求量が閾値を超えた場合には、第１バイパス路に作動流体を流入させることにより、第２ボイラにおいて作動流体の加熱を行わず、結果として、第１ボイラに流入する作動流体の温度を低くすることも可能となる。これにより、第１ボイラにおいて加圧空気が好適に作動流体に放熱を行い、加圧空気の温度を低くすることが可能となる。これにより、加圧空気に対する冷却要求量を満たすことが可能となる。この際、第１調整弁制御手段によって第１流量調整弁を制御することにより、第２ボイラと第１バイパス路とで、それぞれ流入する作動流体の流量の調整が可能となり、加圧空気に対する冷却要求量に応じて第１ボイラに流入する作動流体の温度を好適に調節することも可能となる。これらにより、この廃熱利用装置では、ランキンサイクルによるエネルギーの回収量の向上と内燃機関の性能向上とを適宜実現することができる。
　また、本発明の廃熱利用装置において、ランキンサイクルは、第１ボイラが第２ボイラよりも上流に配置され得る。そして、配管は、ポンプ、第１ボイラ、第２ボイラ、膨張機、凝縮器の順で作動流体を循環させ得る（請求項１０）。
　この場合、ランキンサイクルでは、第１ボイラ及び第２ボイラの順で作動流体が加熱される。このため、第２ボイラで作動流体と熱交換を行う熱源の温度が加圧空気と同等又は加圧空気よりも高温である場合に特に有効な構成となる。
　つまり、この廃熱利用装置でも、第１ボイラ及び第２ボイラにおいて十分に加熱された作動流体が膨張機に流入することから、膨張機での圧力エネルギーが大きくなり、ランキンサイクルで回収可能なエネルギーが多くなる。また、第１ボイラが第２ボイラよりも作動流体の循環方向の上流側に位置することから、第１ボイラには低温の作動流体が流入することとなる。このため、第１ボイラにおいて加圧空気はより低温の作動流体に対して放熱を行うことが可能となり、加圧空気を好適に冷却することが可能となる。このため、この廃熱利用装置では、内燃機関の出力を好適に向上させることが可能となる。ここで、第２ボイラにおける熱源の温度が加圧空気と同等以上であれば、例え第１ボイラでの熱交換が先行して行われていても、引き続き第２ボイラにおいて好適に熱交換を行うことが可能となる。
　さらに、上記の構成を有する廃熱利用装置において、吸熱量調節手段は、第１ボイラの下流で配管から分岐し、第２ボイラを迂回し、膨張機の上流で配管に合流する第２バイパス路と、第２ボイラに流入する作動流体の流量と第２バイパス路に流入する作動流体の流量とを調整可能な第２流量調整弁と、第２流量調整弁を制御する第２調整弁制御手段とを有していることが好ましい（請求項１１）。
　この場合、第２ボイラに作動流体を流入させて加熱することにより、膨張機に流入する作動流体の温度をより高くすることが可能となる。一方、加圧空気に対する冷却要求量が閾値を超えた場合には、第２バイパス路に作動流体を流入させることにより、第２ボイラにおいて作動流体の加熱を行わず、凝縮圧力が低下してポンプに流入する作動流体の温度が低下する。この結果として、第１ボイラに流入する作動流体の温度をより低くすることが可能となる。このため、第１ボイラにおいて加圧空気が好適に作動流体に放熱を行い、加圧空気の温度を低くすることが可能となる。これにより、加圧空気に対する冷却要求量を満たすことが可能となる。この際、第２調整弁制御手段によって第２流量調整弁を制御することにより、第２ボイラと第２バイパス路とで、それぞれ流入する作動流体の流量の調整が可能となり、加圧空気に対する冷却要求量に応じて第１ボイラに流入する作動流体の温度を好適に調節することも可能となる。これらにより、この廃熱利用装置でも、ランキンサイクルによるエネルギーの回収量の向上と内燃機関の性能向上とを適宜実現することができる。
　本発明の廃熱利用装置は、高性能であるとともに、車両等への搭載性が高く、かつ製造コストの低廉化を実現可能である。
実施例１の廃熱利用装置を示す模式構造図である。 実施例１の廃熱利用装置に係り、作動流体が冷却液ボイラを経て第１ボイラに流入する状態を示す模式構造図である。 実施例１の廃熱利用装置に係り、作動流体が第１バイパス路を経て加圧空気ボイラに流入する状態を示す模式構造図である。 実施例２の廃熱利用装置を示す模式構造図である。 実施例２の廃熱利用装置に係り、作動流体が加圧空気ボイラを経て排気ボイラに流入する状態を示す模式構造図である。 実施例２の廃熱利用装置に係り、作動流体が第２バイパス路と排気ボイラとに流入する状態を示す模式構造図である。 実施例３の廃熱利用装置を示す模式構造図である。 実施例４の廃熱利用装置を示す模式構造図である。 実施例５の廃熱利用装置を示す模式構造図である。
　以下、本発明を具体化した実施例１～５を図面を参照しつつ説明する。
（実施例１）
　実施例１の廃熱利用装置は、車両に搭載され、図１に示すように、車両の駆動系１に用いられている。この廃熱利用装置は、ランキンサイクル３ａと、第１バイパス路３４と、三方弁３５と、制御装置１１ａとを備えている。第１バイパス路３４、三方弁３５及び制御装置１１ａが吸熱量調節手段に相当する。また、制御装置１１ａは判断手段としても機能する。
　駆動系１は、内燃機関としてのエンジン５と、過給器としてのターボチャージャ７と、ラジエータ９とを有している。エンジン５は、公知の水冷式ガソリンエンジンである。エンジン５の内部には冷却液としてのＬＬＣが流通可能なウォータジャケット（図示略）が形成されている。エンジン５には、このウォータジャケットとそれぞれ連通する流出口５ａと流入口５ｂとが形成されている。さらに、エンジン５には、排気を排出する排気口５ｃと、後述する加圧空気を吸入する吸気口５ｄとが形成されている。
　ターボチャージャ７及びラジエータ９もそれぞれ公用品が採用されている。ターボチャージャ７は、エンジン５から生じた排気によって作動され、エンジン５に対し、車外の空気を加圧した加圧空気を供給する。また、ラジエータ９には、その内部に冷却液を流入させる流入口９ａと、冷却液を流出させる流出口９ｂとが形成されている。ラジエータ９は、その内部を流通する冷却液と車外の空気との間で熱交換を行う。さらに、ラジエータ９の近傍には、電動ファン９ｃが設けられている。この電動ファン９ｃは、制御装置１１ａと電気的に接続されている。
　エンジン５とターボチャージャ７とは配管１３～１５によって接続されている。また、配管１４と配管１５とには後述する加圧空気ボイラ２３が接続されている。配管１３は内部を排気が流通可能となっており、エンジン５の排気口５ｃとターボチャージャ７とに接続されている。一方、配管１４及び配管１５は内部を加圧空気が流通可能となっている。配管１４はターボチャージャ７と、加圧空気ボイラ２３の第３流入口２３ａとに接続されている。配管１５は加圧空気ボイラ２３の第３流出口２３ｂと、エンジン５の吸気口５ｄとに接続されている。
　さらに、ターボチャージャ７には、配管１６、１７の各一端側が接続されている。配管１６の他端側は、図示しないマフラと接続されている。配管１７の他端側は図示しない車両のエアインテークに開口している。配管１６は、ターボチャージャ７を介して配管１３と連通している。同様に、配管１７は、ターボチャージャ７を介して配管１４と連通している。
　一方、エンジン５とラジエータ９とは配管１８～２０によって接続されている。また、配管１８と配管１９とには後述する冷却液ボイラ２１が接続されている。配管１８～２０は内部を冷却液が流通可能となっている。配管１８は、エンジン５の流出口５ａと冷却液ボイラ２１の第１流入口２１ａとに接続されている。配管１９は冷却液ボイラ２１の第１流出口２１ｂと、ラジエータ９の流入口９ａとに接続されている。配管２０は、ラジエータ９の流出口９ｂと、エンジン５の流入口５ｂとに接続されている。配管２０には、第１電動ポンプＰ１が設けられている。この第１電動ポンプＰ１には公用品が採用されており、制御装置１１ａに電気的に接続されている。なお、第１電動ポンプＰ１は、配管１８又は配管１９に設けられても良い。
　ランキンサイクル３ａは、第２電動ポンプＰ２と、冷却液ボイラ２１と、加圧空気ボイラ２３と、膨張機２５と、凝縮器２７と、配管２８～３３とを有している。このランキンサイクル３ａは、第１バイパス路３４及び三方弁３５が一体に組み付けられている。配管２８～３３及び第１バイパス路３４には、作動流体としてのＨＦＣ１３４ａが流通可能となっている。第２電動ポンプＰ２には第１電動ポンプＰ１と同様の公用品が採用されている。なお、第２電動ポンプＰ２がポンプに相当しており、三方弁３５が第１流量調整弁に相当している。
　冷却液ボイラ２１には、第１流入口２１ａ及び第１流出口２１ｂと、第２流入口２１ｃ及び第２流出口２１ｄとが形成されている。また、冷却液ボイラ２１内には、両端側でそれぞれ第１流入口２１ａ及び第１流出口２１ｂと連通する第１通路２１ｅと、両端側でそれぞれ第２流入口２１ｃ及び第２流出口２１ｄと連通する第２通路２１ｆとが設けられている。この冷却液ボイラ２１では、第１通路２１ｅ内の冷却液を熱源として、第２通路２１ｆ内の作動流体と熱交換を行うことで、冷却液の冷却と作動流体の加熱とを行う。このように、冷却液を熱源としていることから、冷却液ボイラ２１は第２ボイラに相当する。
　加圧空気ボイラ２３には、第３流入口２３ａ及び第３流出口２３ｂと、第４流入口２３ｃ及び第４流出口２３ｄとが形成されている。また、加圧空気ボイラ２３内には、両端側でそれぞれ第３流入口２３ａ及び第３流出口２３ｂと連通する第３通路２３ｅと、両端側でそれぞれ第４流入口２３ｃ及び第４流出口２３ｄと連通する第４通路２３ｆとが設けられている。この加圧空気ボイラ２３では、第３通路２３ｅ内の加圧空気を熱源として、第４通路２３ｆ内の作動流体と熱交換を行うことで、加圧空気の冷却と作動流体の加熱とを行う。このように、吸気系流体である加圧空気を熱源としていることから、加圧空気ボイラ２３は第１ボイラに相当する。
　膨張機２５には、その内部に作動流体を流入させる流入口２５ａと、作動流体を流出させる流出口２５ｂとが形成されている。膨張機２５では、第２ボイラ２３を経て加熱された作動流体を膨張させることにより回転駆動力を発生させる。この膨張機２５には図示しない公知の発電機が接続されている。発電機は膨張機２５の駆動力によって発電を行い、図示しないバッテリに電力を充電する。
　凝縮器２７には、その内部に作動流体を流入させる流入口２７ａと、作動流体を流出させる流出口２７ｂとが形成されている。凝縮器２７は、その内部を流通する作動流体と車外の空気との間で熱交換を行い、膨張機２５での膨張によって減圧された作動流体を冷却して液化させる。凝縮器２７の近傍には電動ファン２７ｃが設けられている。この電動ファン２７ｃは制御装置１１ａに電気的に接続されている。
　第１バイパス路３４は、その内部に作動流体を流通させることにより、作動流体に冷却液ボイラ２１を迂回させる。三方弁３５は、作動流体を冷却液ボイラ２１に全て流入させる場合と、作動流体を第１バイパス路３４に全て流入させる場合とを択一的に切り替え可能な切替弁である。この三方弁３５は制御装置１１ａに電気的に接続されている。
　これらの第２電動ポンプＰ２、冷却液ボイラ２１、加圧空気ボイラ２３、膨張機２５、凝縮器２７、第１バイパス路３４及び三方弁３５は、配管２８～３３によって接続されている。具体的には、凝縮器２７の流出口２７ｂと第２電動ポンプＰ２とが配管２８によって接続されている。第２電動ポンプＰ２と三方弁３５とが配管２９によって接続されている。三方弁３５と冷却液ボイラ２１の第２流入口２１ｃとは配管３０によって接続されている。冷却液ボイラ２１の第２流出口２１ｄと、加圧空気ボイラ２３の第４流入口２３ｃとは配管３１によって接続されている。加圧空気ボイラ２３の第４流出口２３ｄと、膨張機２５の流入口２５ａとは配管３２によって接続されている。そして、膨張機２５の流出口２５ｂと凝縮器２７の流入口２７ａとは配管３３によって接続されている。また、第１バイパス路３４の一端側は三方弁３５と接続されており、その他端側は配管３１と接続されている。
　このランキンサイクル３ａでは、第２電動ポンプＰ２を作動させることにより、作動流体は、図２及び図３に示すように、第２電動ポンプＰ２から冷却液ボイラ２１又は第１バイパス路３４、加圧空気ボイラ２３及び膨張機２５を経て凝縮器２７に至る順で配管２８～３３内を循環する。つまり、ランキンサイクル３ａにおける作動流体の流通方向において、冷却液ボイラ２１及び第１バイパス路３４は、加圧空気ボイラ２３の上流側に位置している。同様に、三方弁３５は第２電動ポンプＰ２の下流側であって、冷却液ボイラ２１及び第１バイパス路３３の上流側に位置している。
　図１に示すように、制御装置１１ａは、電動ファン９ｃ、２７ｃの作動制御を行うことで、冷却液又は作動流体が外気に放熱する熱量の調整を行う。また、制御装置１１ａは、第１、２電動ポンプＰ１、Ｐ２の作動制御を行う。さらに、制御装置１１ａは、車両のＥＣＵ等（図示略）から受信した信号によって車両のアクセル開度を検知可能に構成されており、このアクセル開度に基づき、エンジン５に対する出力要求を検出可能となっている。また、制御装置１１ａは、エンジン５に対する出力要求に基づいて、加圧空気に対する冷却要求量を判断する。そして、制御装置１１ａは、この冷却要求量に基づき、三方弁３５の切り替え制御を行う。これらにより、制御装置１１ａは出力要求検出手段及び第１調整弁制御手段としても機能する。
　このように構成された廃熱利用装置では、車両を駆動させることにより以下のように作動する。
　図２に示すように、車両が駆動されることにより、駆動系１ではエンジン５が作動する。これにより、排気口５ｃから排出された排気が配管１３、ターボチャージャ７及び配管１６を経てマフラから車外に排出される（同図の一点鎖線矢印参照）。この際、排気に依ってターボチャージャ７が作動される。これにより、車外の空気が配管１７よりターボチャージャ７に吸引され、圧縮される。この空気は加圧空気として、配管１４、加圧空気ボイラ２３の第３通路２３ｅ及び配管１５を経てエンジン５の吸気口５ｄよりエンジン５内へ吸入される（同図の二点鎖線矢印参照）。
　また、制御装置１１ａは、第１、２電動ポンプＰ１、Ｐ２及び電動ファン９ｃ、２７ｃをそれぞれ作動させる。これにより、駆動系１では、エンジン５の冷却を行った冷却液が流出口５ａより流出して、配管１８、冷却液ボイラ２１の第１通路２１ｅ及び配管１９を経てラジエータ９の流入口９ａよりラジエータ９の内部に至る。そして、ラジエータ９の内部の冷却液は、ラジエータ９の周りの空気と熱交換、すなわち、放熱されて冷却される。この際、制御装置１１ａは電動ファン９ｃの作動量を適宜変更して、冷却液を好適に放熱させる。放熱されて冷却された冷却液は流出口９ｂから流出し、配管２０を経てエンジン５の流入口５ｂからエンジン５内に流入してエンジン５の冷却を行う（同図の破線矢印参照。）。
　一方、ランキンサイクル３ａでは、制御装置１１ａが三方弁３５の切り替え制御を行う。ここで、エンジン５に対する出力要求が所定値（検知したアクセル開度が所定値（例えば、エンジン５の回転数が１５００ｒｐｍとなるアクセル開度））以下の場合、制御装置１１ａは、加圧空気に対する冷却要求量が閾値以下であると判断する。この場合、制御装置１１ａは三方弁３５を切り替え制御することにより、配管２９と配管３０とを連通させ、配管２９、３０と第１バイパス路３４とを非連通とさせる。
　これにより、同図の実線矢印に示すように、第２電動ポンプＰ２によって吐出された作動流体は、配管３０を経て冷却液ボイラ２１の第２流入口２１ｃから第２通路２１ｆに至る。そして、作動流体は冷却液ボイラ２１において冷却液と熱交換される。この際、第１通路２１ｅを流通する冷却液はエンジンの廃熱によって約８０～９０°Ｃ程度の熱を有しているため、第２通路２１ｆを流通する作動流体は、一定程度の温度に加熱される。一方、第１通路２１ｅを流通する冷却液は、第２通路２１ｆを流通する作動流体に対して放熱を行うため、一定程度冷却された状態でラジエータ９に至ることとなる。
　冷却液ボイラ２１において加熱された作動流体は第２流出口２１ｄから流出し、配管３１を経て加圧空気ボイラ２３の第４流入口２３ｃから第４通路２３ｆに至る。そして、作動流体は加圧空気ボイラ２３において加圧空気と熱交換される。この際、第３通路２３ｅを流通する加圧空気はターボチャージャ７によって圧縮されることにより約１５０°Ｃ程度の熱を有しているため、第３通路２３ｆを流通する作動流体は、より高温に再加熱される。一方、第３通路２３ｅを流通する加圧空気は、第４通路２３ｆを流通する作動流体に対して放熱を行うため、一定程度冷却された状態でエンジン５に至ることとなる。
　こうして、冷却液ボイラ２１及び加圧空気ボイラ２３によって加熱された作動流体は、高温高圧の状態で第４流出口２３ｄから流出し、配管３２を経て膨張機２５の流入口２５ａから膨張機２５内へ至る。そして、高温高圧の作動流体は膨張機２５内で膨張し、減圧される。この際の圧力エネルギーにより、膨張機２５に接続された発電機は発電を行う。
　膨張機２５内で減圧された作動流体は流出口２５ｂから流出し、配管３３を経て凝縮器２７の流入口２７ａから凝縮器２７内へ至る。凝縮器２７の作動流体は、凝縮器２７の周りの空気に放熱を行い、冷却される。この際、制御装置１１ａは電動ファン２７ｃの作動量を適宜変更して、作動流体を好適に放熱させて液化させる。冷却された作動流体は流出口２７ｂから流出し、配管２８～３０を経て再び冷却液ボイラ２１に至ることとなる。
　一方、エンジン５に対する出力要求が所定値を超えた場合、すなわち、検知したアクセル開度が所定値を超えた場合、加圧空気に対する冷却要求量が大きくなる。エンジン５の出力を高めるためにはより多くの加圧空気をエンジン５に供給する必要があり、そのためには加圧空気をより冷却してその密度を高くすることが必要となり、そのためには加圧空気ボイラ２３において加圧空気をより冷却することが求められるからである。そして、エンジン５に対する出力要求に基づき、加圧空気に対する冷却要求量が閾値を超えたと制御装置１１ａが判断した場合、制御装置１１ａは、これに応じた三方弁３５の切り替え制御を行なる。これにより、この廃熱利用装置におけるランキンサイクル３ａでは、図３に示すように、配管２９と第１バイパス路３４とが連通され、配管２９及び第１バイパス路３４と配管３０とが非連通とされる。
　これにより、同図の実線矢印に示すように、第２電動ポンプＰ２によって吐出された作動流体は、配管２９を経て第１パイパス路３４に流入する。そして、この第１バイパス路３４の作動流体は、冷却液ボイラ２１を迂回しつつ、配管３１に合流して加圧空気ボイラ２３の第４通路２３ｆに至る。
　ここで、第１バイパス路３４を流通した作動流体は、冷却液ボイラ２１における熱交換が行われていない、つまり、冷却液ボイラ２１における作動流体の吸熱量は図２の状態よりも減少する。これにより、図２の状態よりも低温の状態で加圧空気ボイラ２３に流入することとなる。このため、加圧空気ボイラ２３における熱交換では、作動流体は加圧空気からより多くの放熱を受けることとなる。この結果、加圧空気はより冷却されることとなる。
　加圧空気ボイラ２３によって加熱された作動流体は、第４流出口２３ｄから流出し、図２に示す場合と同様、膨張機２５によって膨張及び減圧された後、凝縮器２７によって放熱されることとなる。なお、図３に示すように、第１バイパス路３４により作動流体を冷却液ボイラ２１に流入させない場合、冷却液ボイラ２１では熱交換が行われなくなる。このため、制御装置１１ａは電動ファン９ｃの作動量をより大きくして、ラジエータ９での冷却液の放熱量を大きくすることが好ましい。
　このように、この廃熱利用装置におけるランキンサイクル３ａでは、作動流体の循環方向で上流側に位置する冷却液ボイラ２１と、下流側に位置する加圧空気ボイラ２３とを有している。このため、冷却液ボイラ２１で加熱された作動流体を加圧空気ボイラ２３でさらに加熱することができる。
　また、この廃熱利用装置は、加圧空気ボイラ２３における熱交換により加圧空気の冷却を行うことが可能となっている。ここで、この廃熱利用装置は、制御装置１１ａ、第１バイパス路３４及び三方弁３５を備えている。このため、この廃熱利用装置では、加圧空気に対する冷却要求量が閾値よりも高くなれば、冷却液ボイラ２１における作動流体の吸熱量を減少させることが可能となっている。これにより、加圧空気ボイラ２３に流入する作動流体の温度を調節することで、ランキンサイクル３ａによるエネルギーの回収量とエンジン５の出力向上とを適宜実現することが可能となっている。
　具体的には、エンジン５に対する出力要求が小さく、加圧空気に対する冷却要求量が閾値を下回っている場合には、図２に示すように、冷却液ボイラ２１おいて作動流体の加熱を行う、つまり、冷却液ボイラ２１における作動流体の吸熱量を最大とすることで、冷却液の冷却を行うとともに、冷却液ボイラ２１から流出する作動流体の温度を高くすることができる。これにより、加圧空気ボイラ２３に流入する作動流体の温度を高くでき、加圧空気ボイラ２３から流出する作動流体の温度を高くすることができる。このため、膨張機２５内で作動流体が膨張及び減圧される際の圧力エネルギーを大きくすることが可能となっている。これにより、ランキンサイクル３ａによるエネルギーの回収、つまり、発電量を多くすることができる。
　一方、エンジン５に対する出力要求が大きく、加圧空気に対する冷却要求量が閾値を超えた場合には、図３に示すように、第１バイパス路３４により、冷却液ボイラ２１における作動流体の吸熱量を最小（ゼロ）とする。これにより、加圧空気ボイラ２３に流入する作動流体の温度を低下させることができ、加圧空気ボイラ２３では加圧空気を十分に冷却することができる。この場合、エンジン５に対し、より多くの加圧空気を供給することが可能となり、エンジン５が高出力で作動する。これにより、エンジン５に対する出力要求を満たすことが可能となる。
　さらに、この廃熱利用装置では、加圧空気ボイラ２３が加圧空気に対するインタークーラとして機能し、この加圧空気ボイラ２３は、冷却液ボイラ２１が存在していても加圧空気に対する冷却能力が不足しない。このため、この廃熱利用装置では、別途専用のインタークーラを別途設ける必要がなく、小型化されているとともに、廃熱利用装置の構造が簡素化している。
　さらに、この廃熱利用装置では、エンジン５に対する出力要求に基づくことで、加圧空気に対する冷却要求量について、制御装置１１ａは正確に判断することが可能となっている。
　したがって、実施例１の廃熱利用装置は、高性能であるとともに、車両への搭載性が高く、かつ製造コストの低廉化を実現可能である。
（実施例２）
　実施例２の廃熱利用装置は、実施例１の廃熱利用装置を一部変更して構成している。この廃熱利用装置は、図４に示すように、ランキンサイクル３ｂと、第１温度センサ３７ａと、第２バイパス路４１と、第２流量調整弁４３と、制御装置１１ｂとを備えている。この第１温度センサ３７ａが第１温度検出手段に相当している。また、第２バイパス路４１、第２流量調整弁４３及び制御装置１１ｂが吸熱量調節手段に相当している。さらに、この制御手段１１は、実施例１における制御装置１１ａと同様に判断手段として機能する。そして、この廃熱利用装置では、冷却液ボイラ２１に替えて排気ボイラ２６が設けられている。なお、図４～６では、ラジエータ９や配管１８～２０等の図示を省略している。
　図４に示すように、駆動系１では、配管１６の他端側が後述する排気ボイラ２６の第５流入口２６ａと接続されている。また、排気ボイラ２６の第５流出口２６ｂには、配管６の一端側が接続されている。この配管６の他端側は図示しないマフラと接続されている。これにより、エンジン５で生じた排気は、配管１３、ターボチャージャ７、配管１６、排気ボイラ２６及び配管６を経てマフラに導かれ、その後、車外に排出されることとなる。
　第１温度センサ３７ａは配管１５に設けられている。第１温度センサ３７ａは制御装置１１ｂと電気的に接続されている。この第１温度センサ３７ａは、加圧空気ボイラ２３の第３流出口２３ｂを流出して配管１５を流通する加圧空気の温度を検出するとともに、その検出値を制御装置１１ｂに向けて発信する。なお、第１温度センサ３７ａには公用品が採用されている。
　ランキンサイクル３ｂは、排気ボイラ２６と、配管４５～４８と、第２電動ポンプＰ２と、加圧空気ボイラ２３と、膨張機２５と、凝縮器２７と、配管２８、３３とを有している。このランキンサイクル３ｂは、上記の第２バイパス路４１及び第２流量調整弁４３が一体に組み付けられている。また、配管４５～４８及び第２バイパス路４１にも、作動流体としてのＨＦＣ１３４ａが流通可能となっている。
　排気ボイラ２６には、第５流入口２６ａ及び第５流出口２６ｂと、第６流入口２６ｃ及び第６流出口２６ｄとが形成されている。また、排気ボイラ２６内には、両端側でそれぞれ第５流入口２６ａ及び第５流出口２６ｂと連通する第５通路２６ｅと、両端側でそれぞれ第６流入口２６ｃ及び第６流出口２６ｄと連通する第６通路２６ｆとが設けられている。排気ボイラ２６は、第５通路２６ｅ内の排気を熱源として第６通路２６ｆ内の作動流体と熱交換を行うことで、作動流体の加熱と、その副次的効果としての排気の冷却とを行う。このように、車外に排出される排気（狭義の排気）を熱源としていることから、排気ボイラ２６は第２ボイラに相当する。
　第２バイパス路４１は、その内部に作動流体を流通させることにより、作動流体に排気ボイラ２６を迂回させる。第２流量調整弁４３は、排気液ボイラ２６に流入する作動流体と第２バイパス路４１に流入する作動流体との流量を変更可能である。この第２流量調整弁４３は制御装置１１ｂに電気的に接続されている。
　第２電動ポンプＰ２と加圧空気ボイラ２３の第４流入口２３ｃとは配管４５によって接続されている。加圧空気ボイラ２３の第４流出口２３ｄと第２流量調整弁４３とは配管４６によって接続されている。第２流量調整弁４３と排気ボイラ２６の第６流入口２６ｃとは配管４７によって接続されている。そして、排気ボイラ２６の第６流出口２６ｄと膨張機２５の流入口２５ａとは配管４８によって接続されている。なお、膨張機２５と凝縮器２７との接続及び凝縮器２７と第２電動ポンプＰ２との接続は実施例１と同様である。
　このランキンサイクル３ｂでは、第２電動ポンプＰ２を作動させることにより、図５及び図６に示すように、作動流体が第２電動ポンプＰ２から加圧空気ボイラ２３を経た後、排気ボイラ２６又は第２バイパス路４１を流通して、膨張機２５更には凝縮器２７に至る順で配管２８、３３、４５～４８内を循環する。つまり、ランキンサイクル３ｂにおける作動流体の流通方向において、加圧空気ボイラ２３は第２バイパス路４１及び排気ボイラ２６の上流側に位置している。また、第２バイパス路４１は排気ボイラ２６の上流側に位置している。そして、第２バイパス路４３は、膨張機２５の上流で配管４８に合流する。
　制御装置１１ｂは、第１温度センサ３７ａが検出した加圧空気の温度に基づいて、加圧空気に対する冷却要求量を判断する。そして、制御装置１１ｂは、この冷却要求量に基づき、第２流量調整弁４３の流量調整を行う。これにより、この廃熱利用装置では制御装置１１ｂが第２調整弁制御手段として機能する。また、この制御装置１１ｂは、実施例１の制御装置１１ａと同様に、第１、２電動ポンプＰ１、Ｐ２及び電動ファン２７ｃ等の作動制御を行う。この廃熱利用装置における他の構成は実施例１の廃熱利用装置と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。
　このように構成された廃熱利用装置では、車両を駆動させることにより以下のように作動する。
　図５に示すように、実施例１の廃熱利用装置と同様、この廃熱利用装置でも、ターボチャージャ７において圧縮された加圧空気が配管１４、加圧空気ボイラ２３及び配管１５を経てエンジン５内へ吸入される（同図の二点鎖線矢印参照）。また、エンジン５から排出された排気は、配管１３、ターボチャージャ７、配管１６を経て排気ボイラ２６内に流入し、第５通路２６ｅ内を流通する（同図の一点鎖線矢印参照）。
また、制御装置１１ｂは、第１、２電動ポンプＰ１、Ｐ２及び電動ファン２７ｃ等をそれぞれ作動させる。さらに、制御装置１１ｂは、上記の第１温度センサ３７ａから発信された検出値に基づき、加圧空気に対する冷却要求量を判断する。ここで、第１温度センサ３７ａから発信された検出値が小さい場合には、加圧空気ボイラ２３における熱交換において加圧空気が十分に冷却されているといえる。このため、制御装置１１ｂは、加圧空気に対する冷却要求量が閾値よりも小さいと判断し、それに応じた第２流量調整弁４３の調整を行う。具体的には、第２流量調整弁４３により配管４６を流通する作動流体を全て配管４７に流通させ、第２バイパス路４１を流通する作動流体の流量をゼロにする。
　これにより、ランキンサイクル３ｂでは、加圧空気ボイラ２３を流通した作動流体が配管４６を経て排気ボイラ２６の第６流入口２６ｃから第６通路２６ｆに至ることとなる。そして、作動流体は排気ボイラ２６において排気と熱交換される。これにより第５通路２６ｅ内の排気は一定程度冷却されつつ、第５流出口２６ｂから流出し、配管６を流通して、マフラを経て車外に排出される。
　この廃熱利用装置におけるランキンサイクル３ｃでは、作動流体の循環方向で上流側に位置する加圧空気ボイラ２３と、下流側に位置する排気ボイラ２６とを有していることから、加圧空気ボイラ２３で加熱された作動流体を排気ボイラ２６において再加熱することが可能となっている。ここで、排気ボイラ２６における熱源である排気は、約５００°Ｃ程度の熱を有し、加圧空気よりも高温であることから、第６通路２６ｆを流通する作動流体は、より高温に再加熱されることとなる。こうして、加圧空気ボイラ２３及び排気ボイラ２６において加熱された作動流体は、実施例１の廃熱利用装置と同様に、膨張機２５内で膨張し、減圧される。この際、膨張機２５に接続された発電機は発電を行う。また、膨張機２５内で減圧された作動流体は、凝縮器２７において周りの空気に放熱を行うことで冷却される。
　このように、この廃熱利用装置では、加圧空気ボイラ２３と、排気ボイラ２６とによって作動流体を加熱することが可能であることから、ランキンサイクル３ｂにおいて回収可能な電力の量が多くなっている。
　一方、上記の第１温度センサ３７ａから発信された検出値が大きい場合には、加圧空気に対する冷却要求量が大きい（現状の加圧空気ボイラ２３での熱交換では、加圧空気に対する冷却能力が不足している。）こととなる。そして、上記の検出値に基づき、加圧空気に対する冷却要求量が閾値を超えたと制御装置１１ｂが判断することにより、制御装置１１ｂは、それに応じた第２流量調整弁４１の制御を行う。具体的には、図６に示すように、配管４６を流通する作動流体の一部を第２バイパス路４１側に流通させることで、配管４７を流通して排気ボイラ２６に流入する作動流体の流量を減少させる。
　これにより、同図の実線矢印に示すように、第２パイパス路４１に流入した作動流体は、排気ボイラ２６を迂回しつつ、配管４８に合流する。第２バイパス路４１を流通した作動流体は、排気ボイラ２６において熱交換が行われていない、つまり、排気ボイラ２６における作動流体の吸熱量は図５の状態よりも減少する。これにより、膨張機２５及び凝縮器２７を経て、再び加圧空気ボイラ２３に流入する作動流体の温度は、上記の図５に示す場合と比較して低くなる。このため、加圧空気ボイラ２３における熱交換では、作動流体は加圧空気からより多くの放熱を受けることとなる。この結果、加圧空気はより冷却され、配管１５を流通する加圧空気の温度は閾値以下となる。なお、排気ボイラ２６に流入する作動流体の流量が減少した場合であっても、加圧空気ボイラ２３における熱交換によって作動流体が好適に加熱されているため、ランキンサイクル３ｂにおいて回収可能な電力の量の低下は抑制されることとなる。
　このように、この廃熱利用装置では、排気ボイラ２６が存在していても、実施例１の廃熱利用装置と同様、加圧空気ボイラ２３において加圧空気を十分に冷却できる（加圧空気に対するインタークーラとして十分に機能する）。このため、この廃熱利用装置においても、別途専用のインタークーラを別途設ける必要がなく、小型化されているとともに、廃熱利用装置の構造が簡素化している。
　さらに、この廃熱利用装置では、加圧空気ボイラ２３から流出する加圧空気の温度に基づくことで、加圧空気に対する冷却要求量について、制御装置１１ｂは正確に判断することが可能となっている。この廃熱利用装置における他の作用効果は実施例１の廃熱利用装置と同様である。
　したがって、実施例２の廃熱利用装置も、高性能であるとともに、車両への搭載性が高く、かつ製造コストの低廉化を実現可能である。
（実施例３）
　実施例３の廃熱利用装置は、実施例１の廃熱利用装置における制御装置１１ａに替えて、図７に示す制御装置１１ｃを備えている。また、この廃熱利用装置は第２温度センサ３７ｂを備えている。この廃熱利用装置では、第１バイパス路３４、三方弁３５及び制御装置１１ｃが吸熱量調節手段に相当している。また、制御装置１１ｃは判断手段としても機能する。さらに、第２温度センサ３７ｂが第２温度検出手段に相当している。
　第２温度センサ３７ｂは、配管３１に設けられている。第２温度センサ３７ｂは制御装置１１ｃと電気的に接続されている。この第２温度センサ３７ｂは、配管３１を流通する作動流体の温度、すなわち、加圧空気ボイラ２３の第４流入口２３ｃに流入する前の作動流体の温度を検出するとともに、その検出値を制御装置１１ｃに向けて発信する。なお、第２温度センサ３７ｂには第１温度センサ３７ａと同様の公用品が採用されている。
　制御装置１１ｃは、電動ファン９ｃ、２７ｃ、第１、２電動ポンプＰ１、Ｐ２の各作動制御を行う。また、制御装置１１ｃは、第２温度センサ３７ｂが検出した作動流体の温度に基づいて、加圧空気に対する冷却要求量を判断する。すなわち、作動流体の温度が所定値よりも高い場合には、加圧空気ボイラ２３での加圧空気の冷却能力が低くなることから、相対的に加圧空気に対する冷却要求量は大きくなる。そして、制御装置１１ｃは、この冷却要求量に基づき、三方弁３５の切り替え制御を行う。これにより、制御装置１１ｃも第１調整弁制御手段として機能する。この廃熱利用装置における他の構成は実施例１と同様である。
　この廃熱利用装置においても、上記の実施例１の廃熱利用装置と同様に、車両の駆動時に制御装置１１ｃが電動ファン９ｃ、２７ｃ、第１、２電動ポンプＰ１、Ｐ２について、それぞれ作動制御を行う。また、この廃熱利用装置では、第２温度センサ３７ｂから発信された検出値が小さい場合、制御装置１１ｃは、加圧空気に対する冷却要求量が閾値よりも小さいと判断する。この場合、制御装置１１ｃは実施例１の廃熱利用装置と同様に三方弁３５の切り替え制御し、配管２９を流通する作動流体を全て配管３０に流通させ、第１バイパス路３４を流通する作動流体の流量をゼロにする。これにより、この廃熱利用装置では、冷却液ボイラ２１と加圧空気ボイラ２３とで作動流体を加熱し、作動流体の圧力エネルギーを大きくすることで、ランキンサイクル３ａで回収可能な電力の量を多くすることができる。
　一方、加圧空気ボイラ２３に流入する前の作動流体の温度が高くなることで第２温度センサ３７ｂにおいて検出される検出値が大きくなり、加圧空気に対する冷却要求量が大きくなる。そして、第２温度センサ３７ｂから発信された検出値を基に、加圧空気に対する冷却要求量が閾値を超えたと制御装置１１ｃが判断した場合、制御装置１１ｃはそれに応じて三方弁３５の切り替え制御を行う。具体的には、実施例１の廃熱利用装置と同様に、配管２９と第１バイパス路３４とが連通され、配管２９及び第１バイパス路３４と配管３０とが非連通とされる。この結果、この廃熱利用装置では、冷却液ボイラ２１における作動流体の吸熱量が減少し、加圧空気ボイラ２３において加圧空気がより冷却されることとなる。
　また、この廃熱利用装置では、加圧空気ボイラ２３に流入する前の作動流体の温度に基づくことで、加圧空気に対する冷却要求量について、制御装置１１ｃは実施例１の廃熱利用装置と同様、正確に判断することが可能となっている。この廃熱利用装置における他の作用効果は実施例１の廃熱利用装置と同様である。
　したがって、実施例３の廃熱利用装置も、高性能であるとともに、車両等への搭載性が高く、かつ製造コストの低廉化を実現可能である。
（実施例４）
　実施例４の廃熱利用装置は、実施例１の廃熱利用装置における制御装置１１ａに替えて、図８に示す制御装置１１ｄを備えている。また、この廃熱利用装置は第３温度センサ３７ｃを備えている。この廃熱利用装置では、第１バイパス路３４、三方弁３５及び制御装置１１ｄが吸熱量調節手段に相当している。また、制御装置１１ｄは判断手段としても機能する。さらに、第３温度センサ３７ｃが第３温度検出手段に相当している。
　第３温度センサ３７ｃは、配管２８に設けられている。第３温度センサ３７ｃは制御装置１１ｄと電気的に接続されている。この第３温度センサ３７ｃは、配管２８を流通する作動流体の温度、すなわち、第２電動ポンプＰ２に流入する前の作動流体の温度を検出するとともに、その検出値を制御装置１１ｄに向けて発信する。なお、第３温度センサ３７ｃには第１温度センサ３７ａと同様の公用品が採用されている。
　制御装置１１ｄは、電動ファン９ｃ、２７ｃ、第１、２電動ポンプＰ１、Ｐ２の各作動制御を行う。また、制御装置１１ｄは、第３温度センサ３７ｃが検出した作動流体の温度に基づいて、加圧空気に対する冷却要求量を判断する。そして、制御装置１１ｄは、この冷却要求量に基づき、三方弁３５の切り替え制御を行う。これにより、制御装置１１ｄも第１調整弁制御手段として機能する。この廃熱利用装置における他の構成は実施例１と同様である。
　この廃熱利用装置においても、上記の実施例１の廃熱利用装置と同様に、車両の駆動時に制御装置１１ｄが電動ファン９ｃ、２７ｃ、第１、２電動ポンプＰ１、Ｐ２について、それぞれ作動制御を行う。また、この廃熱利用装置では、第３温度センサ３７ｃから発信された検出値が小さい場合、制御装置１１ｄは、加圧空気に対する冷却要求量が閾値よりも小さいと判断する。この場合、制御装置１１ｄは実施例１の廃熱利用装置と同様に、実施例１の廃熱利用装置と同様に三方弁３５の切り替え制御し、配管２９を流通する作動流体を全て配管３０に流通させ、第１バイパス路３４を流通する作動流体の流量をゼロにする。これにより、この廃熱利用装置でも冷却液ボイラ２１と加圧空気ボイラ２３とで作動流体を加熱し、作動流体の圧力エネルギーを大きくすることで、ランキンサイクル３ａで回収可能な電力の量を多くすることができる。
　一方、第２電動ポンプＰ２に流入する前の作動流体の温度が高くなることで第３温度センサ３７ｃにおいて検出される検出値が大きくなる。この場合、制御装置１１ｄは、加圧空気に対する冷却要求量が大きいと判断することとなる。第２電動ポンプＰ２に流入する作動流体の温度が高い場合には、加圧空気ボイラ２３において作動流体が高温に加熱されており、熱源である加圧空気が高温になっていると判断できるためである。そして、第３温度センサ３７ｃから発信された検出値を基に、加圧空気に対する冷却要求量が閾値を超えたと制御装置１１ｄが判断した場合、制御装置１１ｄはそれに応じて三方弁３５の切り替え制御を行う。具体的には、実施例１の廃熱利用装置と同様に、配管２９と第１バイパス路３４とが連通され、配管２９及び第１バイパス路３４と配管３０とが非連通とされる。この結果、この廃熱利用装置では、冷却液ボイラ２１における作動流体の吸熱量が減少し、加圧空気ボイラ２３において加圧空気がより冷却されることとなる。
　また、この廃熱利用装置では、第２電動ポンプＰ２に流入する前の作動流体の温度に基づくことで、加圧空気に対する冷却要求量について、制御装置１１ｄは正確に判断することが可能となっている。この廃熱利用装置における他の作用効果は実施例１と同様である。
　したがって、実施例４の廃熱利用装置も、高性能であるとともに、車両等への搭載性が高く、かつ製造コストの低廉化を実現可能である。
（実施例５）
　実施例５の廃熱利用装置は、実施例１の廃熱利用装置における制御装置１１ａに替えて、図９に示す制御装置１１ｅを備えている。また、この廃熱利用装置は圧力センサ３７ｄを備えている。この廃熱利用装置では、第１バイパス路３４、三方弁３５及び制御装置１１ｅが吸熱量調節手段に相当している。また、制御装置１１ｅは判断手段としても機能する。さらに、圧力センサ３７ｄが圧力検出手段に相当している。
　圧力センサ３７ｄは配管２８に設けられている。圧力センサ３７ｄは制御装置１１ｅと電気的に接続されている。この圧力センサ３７ｄは、配管２８流通する作動流体の圧力、すなわち、膨張機２５の下流から第２電動ポンプＰ２の上流までの作動流体の圧力（凝縮圧力）を検出するとともに、その検出値を制御装置１１ｅに向けて発信する。なお、この圧力センサ３７ｄも公用品が採用されている。
　制御装置１１ｅは、電動ファン９ｃ、２７ｃ、第１、２電動ポンプＰ１、Ｐ２の各作動制御を行う。また、制御装置１１ｅは、圧力センサ３７ｄが検出した作動流体の凝縮圧力に基づいて、加圧空気に対する冷却要求量を判断する。そして、制御装置１１ｅは、この冷却要求量に基づき、三方弁３５の切り替え制御を行う。これにより、制御装置１１ｅも第１調整弁制御手段として機能する。この廃熱利用装置における他の構成は実施例１と同様である。
　この廃熱利用装置においても、上記の実施例１の廃熱利用装置と同様に、車両の駆動時に制御装置１１ｅが電動ファン９ｃ、２７ｃ、第１、２電動ポンプＰ１、Ｐ２について、それぞれ作動制御を行う。また、この廃熱利用装置では、圧力センサ３７ｄから発信された検出値が小さい場合、制御装置１１ｅは、加圧空気に対する冷却要求量が閾値よりも小さいと判断する。この場合、制御装置１１ｅは実施例１の廃熱利用装置と同様に、三方弁３５の切り替え制御し、配管２９を流通する作動流体を全て配管３０に流通させ、第１バイパス路３４を流通する作動流体の流量をゼロにする。これにより、この廃熱利用装置でも冷却液ボイラ２１と加圧空気ボイラ２３とで作動流体を加熱し、作動流体の圧力エネルギーを大きくすることで、ランキンサイクル３ａで回収可能な電力の量を多くすることができる。
　一方、膨張機２５の下流から第２電動ポンプＰ２の上流までの作動流体の凝縮圧力が高くなることで、圧力センサ３７ｄにおいて検出される検出値が大きくなる。このように作動流体の凝縮圧力が高くなることで、制御装置１１ｅは、加圧空気に対する冷却要求量が大きいと判断することとなる。凝縮器２７を経ても配管２８を流通する作動流体の凝縮圧力が高い場合には、加圧空気ボイラ２３において作動流体が高温に加熱されている、つまり、熱源である加圧空気が高温になっていると判断できるためである。そして、圧力センサ３７ｄから発信された検出値を基に、加圧空気に対する冷却要求量が閾値を超えたと制御装置１１ｅが判断した場合、制御装置１１ｅはそれに応じて三方弁３５の切り替え制御を行う。具体的には、実施例１の廃熱利用装置と同様に、配管２９と第１バイパス路３４とが連通され、配管２９及び第１バイパス路３４と配管３０とが非連通とされる。この結果、この廃熱利用装置では、冷却液ボイラ２１における作動流体の吸熱量が減少し、加圧空気ボイラ２３において加圧空気がより冷却されることとなる。
　また、この廃熱利用装置では、膨張機２５の下流から第２電動ポンプＰ２の上流までの作動流体の凝縮圧力に基づくことで、加圧空気に対する冷却要求量について、制御装置１１ｅは正確に判断することが可能となっている。この廃熱利用装置における他の作用効果は実施例１と同様である。
　したがって、実施例５の廃熱利用装置も、高性能であるとともに、車両等への搭載性が高く、かつ製造コストの低廉化を実現可能である。
　以上において、本発明を実施例１～５に即して説明したが、本発明は上記実施例１～５に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
　例えば、実施例１の廃熱利用装置において、配管１５に第１温度センサ３７ａを設けるとともに、制御装置１１ａはこの第１温度センサ３７ａの検出値を基に、加圧空気に対する冷却要求量を判断する構成としても良い。
　また、実施例２～５の廃熱利用装置における制御装置１１ｂ～１１ｅについて、車両のアクセル開度を検知可能であるとともに、このアクセル開度に基づき、エンジン５に対する出力要求を検出可能とし、このエンジン２に対する出力要求に基づいて、制御装置１１ｂ～１１ｅが加圧空気に対する冷却要求量を判断する構成としても良い。
　さらに、実施例１～５の廃熱利用装置における制御装置１１ａ～１１ｅについて、車速を検知し、この車速に基づいて、加圧空気に対する冷却要求量を判断する構成しても良い。ここで、車速が一定速度を超えていれば、凝縮器２７において作動流体が好適に放熱されることとなる。これにより、配管２８を流通する作動流体の温度が低下する。換言すれば、配管２８を流通する作動流体の凝縮圧力が低くなる。この場合、加圧空気ボイラ２３において加圧空気を十分に冷却することが可能となる。つまり、現状の加圧空気ボイラ２３における加圧空気の冷却能力に不足がなく、制御装置１１ａ～１１ｅは、加圧空気に対する冷却要求が小さいと判断することが可能となる。一方、車速が一定速度よりも遅ければ、凝縮器２７における作動流体の冷却能力が低下することから、配管２８を流通する作動流体の温度（凝縮圧力）が高くなる。この場合には、現状の加圧空気ボイラ２３における加圧空気の冷却能力が不足することとなる。この場合、制御装置１１ａ～１１ｅは、加圧空気に対する冷却要求が大きいと判断し、冷却液ボイラ２１や排気ボイラ２６における作動流体の吸熱量を減少させることとなる。
　また、実施例１～５の廃熱利用装置において、配管１４を流通する加圧空気の温度、すなわち、加圧空気ボイラ２３に流入する前の加圧空気の温度を検出可能な温度検出手段（温度センサ等）を設けるとともに、制御装置１１ａ～１１ｅは、この加圧空気の温度を基に、加圧空気に対する冷却要求量を判断する構成としても良い。この場合、加圧空気ボイラ２３に流入する前の加圧空気の温度が高ければ、加圧空気ボイラ２３から流出する加圧空気の温度も高くなる。このため、制御装置１１ａ～１１ｅは、加圧空気に対する冷却要求量が大きいと判断することができる。
　さらに、実施例１～５の廃熱利用装置における制御装置１１ａ～１１ｅについて、エンジン５に対する出力要求、第１～３温度センサ３７ａ～３７ｃや圧力センサ３７ｄの各検出値、車速、加圧空気ボイラ２３に流入する前の加圧空気の温度等をそれぞれ組み合わせることで、加圧空気に対する冷却要求量を判断する構成としても良い。
　また、実施例１、３～５の各廃熱利用装置において、三方弁３５に替えて、第２流量調整弁４３と同様の流量調整弁を採用することもできる。これにより、実施例１、３～５の各廃熱利用装置において、配管２９から冷却液ボイラ２１に流入する作動流体の流量と、第１バイパス路３４に流入する作動流体の流量とを変更することが可能となる。この場合、加圧空気に対する冷却要求量が小さいと制御装置１１ａ、１１ｃ～１１ｅが判断した場合には、配管２９を流通する作動流体を全て冷却液ボイラ２１に流入させる（冷却液ボイラ２１に流入する作動流体の流量を最大とする）ことができる。一方、加圧空気に対する冷却要求量が大きいと制御装置１１ａ、１１ｃ～１１ｅが判断した場合には、配管２９を流通する作動流体の一部を第１バイパス路３４に流入させる（冷却液ボイラ２１に流入する作動流体の流量を減少させる）ことができる。
　さらに、実施例２廃熱利用装置における制御装置１１ｂは、加圧空気に対する冷却要求量が小さいと判断した場合であっても、配管４６を流通する作動流体の一部が第２バイパス路４１に流通するように第２流量調整弁４３を制御しても良い。上記のように、実施例１、３～５の各廃熱利用装置において、第２流量調整弁４３と同様の流量調整弁を採用した場合も同様に、加圧空気に対する冷却要求量が小さいと制御装置１１ａ、１１ｃ～１１ｅが判断した場合に、配管２９を流通する作動流体の一部が第１バイパス路３４に流通させても良い。
　また、実施例２の廃熱利用装置において、第２流量調整弁４３に替えて三方弁３５を採用してしても良い。
　さらに、三方弁３５、第１、２流量調整弁３６、４３に替えて、第１バイパス路３４や第２バイパス路４１をそれぞれ開閉可能な開閉弁を設けても良い。この場合も廃熱利用装置の構成を簡素化することが可能となる。
　また、実施例１～５の廃熱利用装置において、加圧空気に対する冷却要求量が閾値を超えたと制御装置１１ａ～１１ｅが判断した場合に、熱源として冷却液ボイラ２１に流入する冷却液の流量や排気ボイラ２６に流入する排気の流量を調整することで、冷却液ボイラ２１や排気ボイラ２６における作動流体の吸熱量を減少させる構成としても良い。
　さらに、実施例１～５の廃熱利用装置において、配管３３に公知のレシーバを設けても良い。この場合、レシーバにより作動流体が好適に液化されるため、凝縮器２７を経た作動流体は、第２電動ポンプＰ２によって好適に吐出されることとなる。
　本発明は車両等に利用可能である。
　１…駆動系
　３ａ～３ｃ…ランキンサイクル
　５…エンジン（内燃機関）
　７…ターボチャージャ（過給器）
　１１ａ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ…制御装置（判断手段、吸熱量調節手段、第１調整弁制御手段）
　１１ｂ…制御装置（判断手段、吸熱量調節手段、第２調整弁制御手段）
　２１…冷却液ボイラ（第２ボイラ）
　２３…加圧空気ボイラ（第１ボイラ）
　２５…膨張機
　２６…排気ボイラ（第２ボイラ）
　２７…凝縮器
　２８～３３…配管
　３４…第１バイパス路（吸熱量調節手段）
　３５…三方弁（第１流量調整弁、吸熱量調節手段）
　４１…第２バイパス路（吸熱量調節手段）
　４３…第２流量調整弁（吸熱量調節手段）
　４５～４８…配管
　Ｐ２…第２電動ポンプ（ポンプ）

Claims (11)

  1. 　内燃機関と、該内燃機関に対して加圧空気を供給する過給器とを有する駆動系に用いられ、作動流体を循環させるランキンサイクルを備え、
    　該ランキンサイクルは、ポンプと、ボイラと、膨張機と凝縮器と、該ポンプ、該ボイラ、該膨張機及び該凝縮器の順で作動流体を循環させる配管とを有する廃熱利用装置において、
    　前記ボイラは、該加圧空気を熱源として前記作動流体と熱交換を行う第１ボイラと、該加圧空気と異なる熱源により該作動流体と熱交換を行う第２ボイラとを有し、
    　該加圧空気に対する冷却要求量を判断する判断手段と、
    　該判断手段が判断した該冷却要求量が閾値より高ければ、該第２ボイラにおける該作動流体の吸熱量を減少させる吸熱量調節手段とを備えていることを特徴とする廃熱利用装置。
  2. 　前記内燃機関に対する出力要求を検出可能な出力要求検出手段を備え、
    　前記判断手段は、該出力要求検出手段が検出した検出値に基づき、前記加圧空気に対する前記冷却要求量を判断する請求項１記載の廃熱利用装置。
  3. 　前記第１ボイラから流出する前記加圧空気の温度を検出可能な第１温度検出手段を備え、
    　前記判断手段は、該第１温度検出手段が検出した検出値に基づき、前記加圧空気に対する前記冷却要求量を判断する請求項１記載の廃熱利用装置。
  4. 　前記第１ボイラに流入する前記作動流体の温度を検出可能な第２温度検出手段を備え、
    　前記判断手段は、該第２温度検出手段が検出した検出値に基づき、前記加圧空気に対する前記冷却要求量を判断する請求項１記載の廃熱利用装置。
  5. 　前記ポンプに流入する前記作動流体の温度を検出可能な第３温度検出手段を備え、
    　前記判断手段は、該第３温度検出手段が検出した検出値に基づき、前記加圧空気に対する前記冷却要求量を判断する請求項１項記載の廃熱利用装置。
  6. 　前記第１ボイラに流入する前記加圧空気の温度を検出可能な第４温度検出手段を備え、
    　前記判断手段は、該第４温度検出手段が検出した検出値に基づき、前記加圧空気に対する前記冷却要求量を判断する請求項１記載の廃熱利用装置。
  7. 　前記膨張機の下流から前記ポンプの上流までの前記作動流体の圧力を検出可能な圧力検出手段を備え、
    　前記判断手段は、該圧力検出手段が検出した検出値に基づき、前記加圧空気に対する前記冷却要求量を判断する請求項１項記載の廃熱利用装置。
  8. 　前記ランキンサイクルは、前記第２ボイラが前記第１ボイラよりも上流に配置され、
    　前記配管は、前記ポンプ、該第２ボイラ、該第１ボイラ、前記膨張機、前記凝縮器の順で前記作動流体を循環させる請求項１乃至７のいずれか１項記載の廃熱利用装置。
  9. 　前記吸熱量調節手段は、前記ポンプの下流で前記配管から分岐し、前記第２ボイラを迂回し、前記第１ボイラの上流で該配管に合流する第１バイパス路と、該第２ボイラに流入する前記作動流体の流量と該第１バイパス路に流入する該作動流体の流量とを調整可能な第１流量調整弁と、該第１流量調整弁を制御する第１調整弁制御手段とを有している請求項８記載の廃熱利用装置。
  10. 　前記ランキンサイクルは、前記第１ボイラが前記第２ボイラよりも上流に配置され、
    　前記配管は、前記ポンプから該第１ボイラ、該第２ボイラ、前記膨張機、前記凝縮器の順で前記作動流体を循環させる請求項１乃至７のいずれか１項記載の廃熱利用装置。
  11. 　前記吸熱量調節手段は、前記第１ボイラの下流で前記配管から分岐し、前記第２ボイラを迂回し、前記膨張機の上流で該配管に合流する第２バイパス路と、該第２ボイラに流入する前記作動流体の流量と該第２バイパス路に流入する該作動流体の流量とを調整可能な第２流量調整弁と、該第２流量調整弁を制御する第２調整弁制御手段とを有している請求項１０記載の廃熱利用装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015200181A (ja) * 2014-04-04 2015-11-12 株式会社神戸製鋼所 排熱回収装置及び排熱回収方法
JP2016079881A (ja) * 2014-10-16 2016-05-16 株式会社神戸製鋼所 熱エネルギー回収装置
JP2018127970A (ja) * 2017-02-09 2018-08-16 株式会社神戸製鋼所 熱エネルギー回収装置

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9551487B2 (en) 2012-03-06 2017-01-24 Access Energy Llc Heat recovery using radiant heat
US20140224469A1 (en) * 2013-02-11 2014-08-14 Access Energy Llc Controlling heat source fluid for thermal cycles
US9874114B2 (en) * 2014-07-17 2018-01-23 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Cogenerating system
JP6382127B2 (ja) * 2015-02-13 2018-08-29 株式会社神戸製鋼所 熱交換器、エネルギー回収装置、および船舶
DK3262363T4 (da) * 2015-02-27 2023-05-15 Technip France Spildvarmekedelsystem og fremgangsmåde til afkøling af en procesgas
CN104929805A (zh) * 2015-06-22 2015-09-23 沈阳航空航天大学 再热式有机朗肯循环技术的车用发动机余热回收装置
KR101684148B1 (ko) * 2015-07-13 2016-12-07 현대자동차주식회사 랭킨사이클 폐열회수시스템의 작동유체 수거장치
KR101755808B1 (ko) 2015-07-13 2017-07-07 현대자동차주식회사 폐열회수시스템
WO2017111886A1 (en) * 2015-12-21 2017-06-29 Cummins Inc. Integrated control system for engine waste heat recovery using an organic rankine cycle
CN105443177B (zh) * 2016-01-07 2018-01-12 上海维尔泰克螺杆机械有限公司 往复发动机余热回收系统及方法
US9810129B2 (en) 2016-03-08 2017-11-07 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Integrated waste heat recovery and motor assisted turbocharger system
US10465564B2 (en) * 2016-10-05 2019-11-05 General Electric Company System and method for higher plant efficiency
CN106523132B (zh) * 2016-12-30 2022-07-15 中船动力研究院有限公司 一种柴油机增压空气冷却系统
DE102017200887A1 (de) * 2017-01-19 2018-07-19 Mtu Friedrichshafen Gmbh Anordnung mit einem System zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses und einer Brennkraftmaschine, sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Anordnung

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55117054A (en) * 1979-02-22 1980-09-09 Mashiinterumitsukusu Soc Et Method and device for recovering heat energy of supercharged internal combustion engine
JPS62279227A (ja) * 1986-05-27 1987-12-04 Toyota Motor Corp 内燃機関の吸入空気冷却装置
JPH021427U (ja) * 1988-06-13 1990-01-08
JP2008008224A (ja) 2006-06-29 2008-01-17 Denso Corp 廃熱利用装置
JP2011012625A (ja) * 2009-07-03 2011-01-20 Mitsubishi Electric Corp 排熱回生システムおよびその制御方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2308785A1 (fr) * 1975-04-24 1976-11-19 France Etat Perfectionnements aux installations motrices comportant un moteur a combustion interne suralimente
DE4344138A1 (de) * 1993-12-23 1995-06-29 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
EP1902198A2 (en) * 2005-06-16 2008-03-26 UTC Power Corporation Organic rankine cycle mechanically and thermally coupled to an engine driving a common load
DE102009020615A1 (de) * 2009-05-09 2010-11-11 Daimler Ag Abgaswärmenutzung in Kraftfahrzeugen
US9267414B2 (en) * 2010-08-26 2016-02-23 Modine Manufacturing Company Waste heat recovery system and method of operating the same
WO2012096958A1 (en) * 2011-01-10 2012-07-19 Cummins Intellectual Property, Inc. Rankine cycle waste heat recovery system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55117054A (en) * 1979-02-22 1980-09-09 Mashiinterumitsukusu Soc Et Method and device for recovering heat energy of supercharged internal combustion engine
JPS62279227A (ja) * 1986-05-27 1987-12-04 Toyota Motor Corp 内燃機関の吸入空気冷却装置
JPH021427U (ja) * 1988-06-13 1990-01-08
JP2008008224A (ja) 2006-06-29 2008-01-17 Denso Corp 廃熱利用装置
JP2011012625A (ja) * 2009-07-03 2011-01-20 Mitsubishi Electric Corp 排熱回生システムおよびその制御方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015200181A (ja) * 2014-04-04 2015-11-12 株式会社神戸製鋼所 排熱回収装置及び排熱回収方法
US10184359B2 (en) 2014-04-04 2019-01-22 Kobe Steel, Ltd. Waste heat recovery device and waste heat recovery method
JP2016079881A (ja) * 2014-10-16 2016-05-16 株式会社神戸製鋼所 熱エネルギー回収装置
JP2018127970A (ja) * 2017-02-09 2018-08-16 株式会社神戸製鋼所 熱エネルギー回収装置

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