ランキンサイクルシステム
【課題】ランキンサイクルを効率よく稼動させることを課題とする。
【解決手段】ランキンサイクルシステムは、エンジンにおける廃熱により冷媒を蒸気化し、蒸気化した冷媒を介して廃熱を回収する。ランキンサイクルシステムは、ランキンサイクルの系内の圧力を低下させて、負圧を増大させるバキュームポンプ、エンジンを出力源とする車両動力系の出力をバキュームポンプに供給する動力伝達経路、動力伝達経路の遮断及び接続を行う断続手段、この断続手段の制御部、ランキンサイクルの系内の負圧情報取得手段、前記エンジンの減速燃料カット情報取得手段を備える。制御部は、負圧情報取得手段によって取得された情報に基づいてランキンサイクル内の負圧が低下していると判断すると共に、減速燃料カット情報取得手段によって取得された情報に基づいてエンジンが減速燃料カット制御を行い燃料噴射停止状態であると判断する場合に、断続手段を接続状態とする。
【解決手段】ランキンサイクルシステムは、エンジンにおける廃熱により冷媒を蒸気化し、蒸気化した冷媒を介して廃熱を回収する。ランキンサイクルシステムは、ランキンサイクルの系内の圧力を低下させて、負圧を増大させるバキュームポンプ、エンジンを出力源とする車両動力系の出力をバキュームポンプに供給する動力伝達経路、動力伝達経路の遮断及び接続を行う断続手段、この断続手段の制御部、ランキンサイクルの系内の負圧情報取得手段、前記エンジンの減速燃料カット情報取得手段を備える。制御部は、負圧情報取得手段によって取得された情報に基づいてランキンサイクル内の負圧が低下していると判断すると共に、減速燃料カット情報取得手段によって取得された情報に基づいてエンジンが減速燃料カット制御を行い燃料噴射停止状態であると判断する場合に、断続手段を接続状態とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランキンサイクルシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ランキンサイクルを利用して内燃機関（エンジン）の稼動に伴う廃熱を回収するランキンサイクルシステム（廃熱回収装置）が種々知られている（例えば、特許文献１）。ランキンサイクルシステムにおいて、廃熱により冷媒を蒸気化させ、この蒸気化された冷媒を介して廃熱を解消する場合、ランキンサイクルの系内の圧力を低下させることによって負圧を作り出せば、冷媒の蒸気化が促進される。このため、特許文献１に開示された廃熱回収装置もバキュームポンプ（Ｖ／Ｐ）を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１３３２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、バキュームポンプを電動で作動させることとすると、電力を消費するためにランキンサイクルの効率の低下、エンジンの燃費低下の原因となる。
【０００５】
そこで、本明細書開示のランキンサイクルシステムは、ランキンサイクルを効率よく稼動させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するために、本明細書開示のランキンサイクルシステムは、エンジンにおける廃熱により冷媒を蒸気化させ、当該蒸気化された冷媒を介して前記廃熱を回収するランキンサイクルを形成するランキンサイクルシステムであって、前記ランキンサイクルの系内の圧力を低下させて、負圧を増大させるバキュームポンプと、前記エンジンを出力源とする車両動力系の出力を前記バキュームポンプに供給する動力伝達経路と、当該動力伝達経路の遮断及び接続を行う断続手段と、前記断続手段の制御部と、前記ランキンサイクルの系内の負圧情報取得手段と、前記エンジンの減速燃料カット情報取得手段と、を備え、前記制御部は、前記負圧情報取得手段によって取得された情報に基づいて前記ランキンサイクル内の負圧が低下していると判断すると共に、前記減速燃料カット情報取得手段によって取得された情報に基づいて前記エンジンが減速燃料カット制御を行い燃料噴射停止状態であると判断する場合に、前記断続手段を接続状態とする。
【０００７】
エンジンが減速燃料カット制御中で、燃料噴射停止状態であると判断される場合、すなわち、慣性力によって車両駆動系の各部が作動している状態のときに、車両動力系の出力によってバキュームポンプを駆動することによって、車両動力系の慣性力を利用することができる。車両動力系の慣性力を利用してバキュームポンプを駆動すれば、バキュームポンプを駆動するための電力消費を抑制しつつ、ランキンサイクル内の負圧を維持することができる。このように、エネルギ利用の収支を改善することができる。減速燃料カット制御は、減速時かつエンストの危険性がない場合に、エンジンへの燃料供給を停止することで燃費を改善するものである。このような減速燃料カット制御が行われているタイミング、すなわち、減速時でエンジン出力が不要なタイミングで行うことにより、燃費低下を回避しつつ、ランキンサイクルの効率的な稼動が実現される。
【０００８】
ランキンサイクルシステムは、前記ランキンサイクルに接続され、負圧を貯留するサージタンクと、前記サージタンクと前記ランキンサイクルとの連通状態を調整するサージタンク調整弁と、を備え、前記制御部は、前記負圧情報取得手段によって取得された情報に基づいて、前記サージタンク調整弁の開閉制御を行い、前記ランキンサイクル内の負圧を調整する。
【０００９】
バキュームポンプの駆動で必要な負圧を確保できない場合に、サージタンク内の負圧を供給することにより、ランキンサイクルの系内の負圧を確保することができる。例えば、車両動力系によるバキュームポンプの駆動では所望の負圧を確保できないときにサージタンク内から負圧を供給することができる。一方、車両動力系によるバキュームポンプの駆動によって系内の十分な負圧が確保されるときは、サージタンク内に負圧を備蓄しておくことができる。これにより、系内の安定した負圧調整を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例１のランキンサイクルシステムの概略構成図である。
【図２】図２は、実施例１のランキンサイクルシステムの制御の一例を示すフロー図である。
【図３】図３は、ランキンサイクルの系内の負圧値減少量とバキュームポンプの必要駆動力との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、他のランキンサイクルシステムの概略構成図である。
【図５】図５は、実施例２のランキンサイクルシステムの概略構成図である。
【図６】図６は、実施例２のランキンサイクルシステムの制御の一例を示すフロー図である。
【図７】図７は、サージタンク調整弁及び車両動力系によるバキュームポンプの駆動状況の一例示すテーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
実施例１のランキンサイクルシステム１００の概略構成について図１を参照しつつ説明する。ランキンサイクル１００は、ランキンサイクル１０１と、車両動力系５０を備える。
【００１３】
ランキンサイクルシステム１００は、内部で冷媒が沸騰することにより冷却されるエンジン１を備えている。ランキンサイクル１０１は、このエンジン１の廃熱により冷媒を蒸気化させ、この冷媒を介して廃熱を回収する。ランキンサイクル１０１には、冷媒供給路３、気液分離器４、冷媒循環路５、過熱器７を備える。さらに、ランキンサイクル１０１は、発電機９が接続された膨張器８、コンデンサ１０、冷却水回収経路１３、キャッチタンク１４、ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）を備えている。さらに、ランキンサイクル１０１の系内の圧力を低下させるバキュームポンプ（Ｖ／Ｐ）２０を備えている。ランキンサイクルシステム１０１は、制御部としてのＥＣＵ（Electronic control unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０は、エンジン１が減速燃料カット制御中であるか否か判定するための減速燃料カット情報取得手段としてのトルク検出部４１としての機能も果たす。
【００１４】
エンジン１は、シリンダブロック１ａとシリンダヘッド１ｂを備える。シリンダブロック１ａ及びシリンダヘッド１ｂ内には、それぞれ、ウォータジャケット１ａ１、１ｂ１が形成されており、このウォータジャケット１ａ１、１ｂ１内の冷媒が沸騰することによってエンジン１の冷却が行われる。エンジン１は、さらに、ピストン１ｃと、このピストン１ｃとクランクシャフトを繋ぐコンロッド１ｄを備えている。また、エンジン１は、排気管２を備える。エンジン１のシリンダヘッド１ｂには、冷媒供給路３の一端が接続されている。冷媒供給路３には、エンジン１で温められた冷媒が流入する。
【００１５】
気液分離器４は、冷媒供給路３に配設されている。エンジン１側から気液混合状態で気液分離器４に流入した冷媒は、気液分離器４内で気相と液相とに分離される。気液分離器４の下端部には、冷媒循環路５の一端が接続されている。この冷媒循環路５の他端はシリンダブロック１ａのウォータジャケット１ａ１に接続されている。
【００１６】
冷媒供給路３の他端は、過熱器７に接続されている。過熱器７には、排気管２が引き込まれている。排気管２の内部を流通する排気ガスは、エンジン１で発生し、気液分離器４を通過した蒸気と熱交換をする熱媒体となる。過熱器７は、エンジン１側から冷媒供給路３を通じて流入する冷媒とエンジン１が排出する排気ガスとの熱交換を行う。これにより、蒸気発生量が増大すると共に、蒸気の過熱度が向上し、廃熱回収効率が向上する。
【００１７】
過熱器７の下流には、過熱器７において過熱された蒸気によって駆動される膨張器８が設けられている。膨張器８は、衝動タービンを備えており、高圧となって噴射される蒸気によって駆動される。衝動タービンの回転力は、エンジン１が備えるクランクシャフトの回転を補助したり、発電機の駆動に用いたりすることができる。これにより、廃熱の回収が行われる。衝動タービンは、軸受けを備えるが、耐久性の面でグリス封入タイプの軸受けを採用することができず、オイル潤滑式の軸受けが採用されている。このため、潤滑油の通路と蒸気の通路とを隔てるオイルシールが設けられている。実施例１においては、衝動タービンによって発電機９を駆動することによって廃熱を回収する。
【００１８】
過熱器７は、過熱器７内の蒸気の温度を検出する温度センサ７ａ、過熱器７内の蒸気の圧力を検出する圧力センサ７ｂを備えている。温度センサ７ａと圧力センサ７ｂによって取得された値からランキンサイクル１０１の稼動状態を判定することができる。
【００１９】
コンデンサ１０は、膨張器８の下流側に配設されている。コンデンサ１０は、蒸気化している冷媒を冷却して凝縮し、冷媒を液状に戻す。コンデンサ１０は、ファン１０ａを備えており、ＥＣＵ４０の指令によってファン１０ａを駆動することにより効率的に冷媒を冷却し、蒸気を凝縮することができる。コンデンサ１０は、圧力センサ１１と、水温センサ１２を備えている。圧力センサ１１及び水温センサ１２は、ランキンサイクル１０１の系内の負圧情報取得手段に相当する。
【００２０】
凝縮器１０には、冷却水回収経路１３の一端が接続されている。冷却水回収経路１３の他端はシリンダブロック１ａのウォータジャケット１ａ１に接続されている。冷却水回収経路１３には、キャッチタンク１４とウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）１５、一方弁１６が配設されている。キャッチタンク１４は、コンデンサ１０で凝縮され、液体に戻された冷媒を一旦貯留する。ウォータポンプ１２は、キャッチタンク１４内の冷媒を再びウォータジャケット１ａ１に供給する。一方弁１６は、冷媒の流通状態を制御する。
【００２１】
凝縮器１０には、気体流通管１７の一端が接続されており、この気体流通管１７の他端には三方弁１８が設けられている。この三方弁１８の一つの管路には、バキュームポンプ（Ｖ／Ｐ）２０を介して気体流出管１９が接続されている。また、三方弁１８の別の管路には、気体流入管２１が接続されている。気体流入管２１は、冷媒（蒸気）とは異なるガス（例えば、外部の空気）を凝縮器１０に導入するためのものであり、その一部にはフィルタが設けられている。なお、気体流入管２１から凝縮器１０に導入されるガスは、空気に限定されるものではなく、例えば、窒素等のガスを導入することもできる。
【００２２】
バキュームポンプ２０は、エンジン１が搭載される車両のバッテリにより駆動可能であると共に、後に詳述する車両動力系５０の出力によっても駆動可能である。
【００２３】
ランキンサイクルシステム１００は、車両動力系５０を備えている。車両動力系５０は、コンロッド１ｄと接続されたクランクシャフトである第１シャフト５１、第１シャフト５１から動力が伝達されるトルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）５２を備えている。また、変速部５２、ＣＶＴ（無段変速機；Continuously Variable Transmission）５３を備えている。さらに、第２シャフト５６を介してＣＶＴ５３と接続されるデファレンシャルギア５５、デファレンシャルギア５５と第３シャフト５７を介して接続されるタイヤ５８を備えている。
【００２４】
第２シャフト５６は、動力伝達経路３０を介してバキュームポンプ２０と接続されている。動力伝達経路３０には、動力伝達経路３０の遮断及び接続を行う断続手段としての電磁クラッチ３１が配設されている。動力伝達経路３０により、エンジン１を出力源とする車両動力系５０の出力をバキュームポンプ２０に供給することができる。
【００２５】
ランキンサイクルシステ１００は、上述のように制御部に相当するＥＣＵ４０を備えている。ＥＣＵ４０は、温度センサ７ａ、圧力センサ７ｂ、圧力センサ１１、水温センサ１２等の各種センサと電気的に接続されている。さらに、ＥＣＵ４０は、これらのセンサにより取得した情報に基づいて動作指令を発する対象となるファン１０ａ、三方弁１８、電磁クラッチ３１と電気的に接続されている。ＥＣＵ４０は、トルク検出部４１を含んでいる。トルク検出部４１は、エンジン１のトルクの出方によってエンジン１が減速燃料カット制御により燃料噴射停止状態であるか否かの判断を行う。ここで、エンジン１が燃料噴射停止状態であるときは、車両動力系５０が慣性力で作動している状態である。
【００２６】
ＥＣＵ４０は、圧力センサ１１、水温センサ１２によって取得された情報に基づきランキンサイクル１０１内の負圧が低下していると判断する。そして、トルク検出部４１によって取得された情報に基づいてエンジン１が減速燃料カット制御による燃料噴射停止状態であると判断した場合に、電磁クラッチ３１を接続状態とする。
【００２７】
つぎに、ＥＣＵ４０が行うランキンサイクルシステム１００の制御の一例につき、図２に示すフロー図を参照しつつ説明する。制御フローは、繰り返し行われるものとする。また、初期の状態で電磁クラッチ３１は、遮断された状態となっているものとする。
【００２８】
ＥＣＵ４０は、ステップＳ１において、ランキンサイクル１０１が稼動中であるか否かを判断する。ランキンサイクル１０１が稼動中であるか否かは、過熱器７に設けた温度センサ７ａ及び圧力センサ７ｂから得られた情報に基づいて判断する。ステップＳ１でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ２へ進む。一方、ステップＳ１でＮＯと判断したときは、処理はリターンとなる。
【００２９】
ステップＳ２において、ＥＣＵ４０は、ランキンシステム１０１内の負圧値Ｐを取得する。負圧値Ｐは、コンデンサ１０が備える圧力センサ１１から得られる情報に基づいて得られる。なお、圧力センサ７ｂから得られた情報を採用して負圧値Ｐを得ることもできる。
【００３０】
ステップＳ２に引き続き行われるステップＳ３では、ＥＣＵ４０は、ランキンシステム１０１内の負圧値Ｐが減少しているか否かを判断する。負圧値Ｐが減少しているか否かは、繰り返し行われるステップＳ２の処理で取得した負圧値Ｐを比較することによって判断する。すなわち、前回取得した負圧値Ｐと今回取得した負圧値Ｐとを比較することによって負圧が減少しているか否かの判断を行う。ステップＳ３においてＹＥＳと判断したときは、ステップＳ４へ進む。一方、ステップＳ３でＮＯと判断したときは、処理はリターンとなる。
【００３１】
ステップＳ４では、負圧値Ｐの減少度合いが大きいか否かの判断を行う。図３は、ランキンサイクル１０１の系内の負圧値Ｐ減少量とバキュームポンプ２０の必要駆動力との関係を示すグラフである。バキュームポンプ２０の必要駆動力は、負圧値Ｐの減少量が大きいほど、大きくなる。具体的に、ステップＳ４では、
負圧値Ｐの減少量が閾値Ｘよりも大きいか否かの判断を行う。負圧値Ｐの減少量が閾値Ｘよりも大きいと判断したときは、すなわち、ＹＥＳと判断したときは、ステップＳ５へ進む。一方、ＮＯと判断したときはステップＳ６へ進む。ステップＳ５では、ＥＣＵ４０は、バキュームポンプ２０の電気駆動を行う。
【００３２】
ステップＳ６では、ＥＣＵ４０は、エンジン１が減速燃料カット制御中であるか否かを判断する。具体的には、トルク検出部４１がエンジン１のトルク発生状態を検出し、減速燃料カット制御が行われている場合、すなわち、ＹＥＳと判断したときは、ステップＳ７へ進む。一方、ＮＯと判断したときは、処理はリターンとなる。
【００３３】
ステップＳ７では、ＥＣＵ４０は、電磁クラッチ３１を結合し、バキュームポンプ２０を車両動力系５０により駆動する。これにより、バキュームポンプ２０を駆動のための電力消費を抑制しつつ、系内の負圧値Ｐを所望の値に維持することができ、ランキンサイクルシステム１００を効率よく稼動させることができる。また、エンジン側や車両側の車両動力系５０の慣性力を利用してバキュームポンプ２０を駆動するため、エンジンブレーキが利くようになり、ブレーキシステムの負担を軽減することができるという効果も期待することができる。
【００３４】
なお、ランキンサイクルシステム１００は、動力伝達経路３０に代えて、慣性力で作動する時期がある他の部分に接続された動力伝達経路を備えることができる。例えば、図４に示すように、第１シャフト５１に接続される動力伝達経路３５とすることもできる。動力伝達経路３５には、動力伝達経路３０と同様に電磁クラッチ３６が配設されている。すなわち、動力伝達経路の接続先は、クランクシャフト等のエンジン側のシャフトであるのか、ドライブシャフト等の車両側のシャフトであるのかは問われない。
【実施例２】
【００３５】
つぎに、実施例２につき、図５乃至図７を参照しつつ説明する。
【００３６】
実施例２のランキンサイクルシステム２００が実施例１のランキンサイクルシステム１００と異なる点は、以下の点である。すなわち、ランキンサイクルシステム２００は、ランキンサイクル１０１に接続され、負圧を貯留するサージタンク７０と、このサージタンク７０とランキンサイクル１０１との連通状態を調整するサージタンク調整弁７２を備えている点である。そして、ＥＣＵ４０が、負圧情報取得手段に相当する圧力センサ１１及び水温センサ１２によって取得された情報に基づいて、サージタンク調整弁７２の開閉制御を行い、ランキンサイクル１０１内の負圧を調整する点も異なる。
【００３７】
具体的には、ランキンサイクルシステム２００は、第１負圧制御通路７１と第２負圧制御通路７３を介して気体流通管１７に接続されたサージタンク７０を備えている。第１負圧制御通路７１には、サージタンク調整弁７２が配設されている。第２負圧制御通路には、一方弁７４が配設されている。一方弁７４は、気体流通管１７の圧力がサージタンク７０内の圧力よりも所定値以上高くなった場合に開弁状態となり、サージタンク７０内の負圧がランキンサイクル１０１の系内に供給される。
【００３８】
なお、他の構成要素は同様であるのである、同一の構成要素には、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３９】
つぎに、このようなランキンサイクルシステム２００の制御の一例を図６に示すフロー図を参照しつつ説明する。なお、フロー図に登場する負圧閾値Ｐ１、Ｐ２は、Ｐ１＞Ｐ２の関係を有する。また、初期の状態で電磁クラッチ３１は、遮断された状態となっているものとする。
【００４０】
ＥＣＵ４０は、ステップＳ１１において、ランキンサイクル１０１が稼動中であるか否かを判断する。ランキンサイクル１０１が稼動中であるか否かは、過熱器７に設けた温度センサ７ａ及び圧力センサ７ｂから得られた情報に基づいて判断する。ステップＳ１１でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ１２へ進む。一方、ステップＳ１１でＮＯと判断したときは、処理はリターンとなる。
【００４１】
ステップＳ１２において、ＥＣＵ４０は、ランキンシステム１０１内の負圧値Ｐを取得する。負圧値Ｐは、コンデンサ１０が備える圧力センサ１１から得られる情報に基づいて得られる。なお、圧力センサ７ｂから得られた情報を採用して負圧値Ｐを得ることもできる。
【００４２】
ステップＳ１２に引き続き行われるステップＳ１３では、負圧値Ｐが負圧閾値Ｐ１よりも小さいか否かを判断する。ステップＳ１３でＮＯと判断したときは、ステップＳ１４へ進む。一方、ステップＳ１３でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ１５へ進む。
【００４３】
ステップＳ１４では、サージタンク調整弁７２を開状態とする。ステップＳ１３でＮＯと判断した場合は、負圧値Ｐが、負圧閾値Ｐ１よりも大きい場合である。すなわち、負圧値Ｐがランキンサイクル１０１を稼動させるために必要な負圧を上回っているため、この余剰の負圧をサージタンク７０へ備蓄する趣旨である。サージタンク調整弁７２が開状態とされることにより、第１負圧制御通路７１を通じて負圧がサージタンク７０内に備蓄される。負圧値Ｐが負圧閾値Ｐ１よりも大きいときは、そもそもバキュームポンプ２０の駆動が不要であるため、電磁クラッチ３１の遮断状態は維持される。ステップＳ１４の処理が完了した後は、処理は、リターンとなる。
【００４４】
ステップＳ１５では、ＥＣＵ４０は、エンジン１が減速燃料カット制御中であるか否かを判断する。具体的には、トルク検出部４１がエンジン１のトルク発生状態を検出し、減速燃料カット制御が行われている場合、すなわち、ＹＥＳと判断したときは、ステップＳ１６へ進む。一方、ＮＯと判断したときは、処理はリターンとなる。
【００４５】
ステップＳ１６では、ＥＣＵ４０は、電磁クラッチ３１を結合し、バキュームポンプ２０を車両動力系５０により駆動する。これにより、バキュームポンプ２０を駆動のための電力消費を抑制しつつ、系内の負圧値Ｐを所望の値に維持することができ、ランキンサイクルシステム１００を効率よく稼動させることができる。
【００４６】
ステップＳ１６に引き続き行われるステップＳ１７では、負圧値Ｐが負圧閾値Ｐ２よりも小さいか否かを判断する。ステップＳ１７でＮＯと判断したときは、ステップＳ１８へ進む。一方、ステップＳ１７でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ１９へ進む。
【００４７】
ステップＳ１８では、サージタンク調整弁７２を開状態とする。ステップＳ１７でＮＯと判断した場合は、電磁クラッチ３１が結合され、車両動力系５０によってバキュームポンプ２０が駆動されている状態である。バキュームポンプ２０が駆動されることにより余剰となった負圧は、サージタンク７０へ備蓄される。サージタンク調整弁７２が開状態とされることにより、第１負圧制御通路７１を通じて負圧がサージタンク７０内に備蓄される。ステップＳ１８の処理が完了した後は、処理は、リターンとなる。
【００４８】
一方、ステップＳ１９では、サージタンク調整弁７２は、閉状態となる。負圧値Ｐが負圧閾値Ｐ２を下回る場合は、備蓄に回すことができるほど、負圧が確保することができていない場合である。この場合、サージタンク調整弁７２を閉状態とする。ただし、バキュームポンプ２０は、車両動力系５０により駆動されているため、系内の必要な負圧は確保されている。
【００４９】
このようなランキンサイクルシステム２００におけるサージタンク調整弁７２と車両動力系５０によるバキュームポンプ２０の駆動の状態は、図７に示すテーブルにまとめることができる。
【００５０】
まず、負圧値Ｐが負圧閾値Ｐ１よりも大きいときは、サージタンク調整弁７２は、開状態となり、バキュームポンプ２０の車両動力系５０による駆動はＯＦＦ状態となる。サージタンク７０は、負圧を備蓄する。
【００５１】
負圧値Ｐが負圧閾値Ｐ１と負圧閾値Ｐ２との間にあるときは、サージタンク調整弁７２は、開状態となり、バキュームポンプ２０の車両動力系５０による駆動はＯＮ状態となる。サージタンク７０は、余剰の負圧を備蓄する。また、場合によっては、サージタンク７０内の負圧をランキンサイクル１０１の系内に導入することもできる。
【００５２】
負圧値Ｐが負圧閾値Ｐ２よりも小さいときは、サージタンク調整弁７２は、閉状態となり、バキュームポンプ２０の車両動力系５０による駆動はＯＮ状態となる。負圧を備蓄する余裕はないためサージタンク調整弁７２は閉じられる。バキュームポンプ２０は稼動しているため、系内は、必要な負圧に維持される。
【００５３】
なお、気体流通管１７の圧力がサージタンク７０内の圧力よりも所定値以上高くなった場合は、一方弁７４が開き、サージタンク７０内の負圧がランキンサイクル１０１の系内に導入される。すなわち、車両動力系５０によって駆動されるバキュームポンプ２０とサージタンク７０内の負圧により、系内は、必要な負圧に維持される。
【００５４】
なお、サージタンク７０内の負圧が導入されても所望の負圧値Ｐが維持されない場合は、バキュームポンプ２０を電動駆動することもできる。
【００５５】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００５６】
１…エンジン ２…排気管
３…冷媒供給路 ４…気液分離器
５…冷媒循環路 ７…過熱器
７ａ…温度センサ ７ｂ…圧力センサ
８…膨張器 １０…コンデンサ
１１…圧力センサ １２…水温センサ
１３…冷却水回収経路 １４…キャッチタンク
１７…気体流通管 １８…三方弁（通路切替手段）
１９…気体流入管 ２０…バキュームポンプ（Ｖ／Ｐ）
２１…気体流出管 ３０、３５…動力伝達経路
３１、３６…電磁クラッチ（断続手段） ４０…ＥＣＵ（制御部）
４１…トルク検出部（減速情報取得手段）
５０…車両動力系 ５１…第１シャフト
５２…トルココンバータ（Ｔ／Ｃ） ５３…変速部
５４…ＣＶＴ（無段変速機；Continuously Variable Transmission）
５５…デファレンシャルギア ５６…第２シャフト
５７…第３シャフト ５８…タイヤ
１００、２００…ランキンサイクルシステム
１０１…ランキンサイクル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランキンサイクルシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ランキンサイクルを利用して内燃機関（エンジン）の稼動に伴う廃熱を回収するランキンサイクルシステム（廃熱回収装置）が種々知られている（例えば、特許文献１）。ランキンサイクルシステムにおいて、廃熱により冷媒を蒸気化させ、この蒸気化された冷媒を介して廃熱を解消する場合、ランキンサイクルの系内の圧力を低下させることによって負圧を作り出せば、冷媒の蒸気化が促進される。このため、特許文献１に開示された廃熱回収装置もバキュームポンプ（Ｖ／Ｐ）を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１３３２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、バキュームポンプを電動で作動させることとすると、電力を消費するためにランキンサイクルの効率の低下、エンジンの燃費低下の原因となる。
【０００５】
そこで、本明細書開示のランキンサイクルシステムは、ランキンサイクルを効率よく稼動させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するために、本明細書開示のランキンサイクルシステムは、エンジンにおける廃熱により冷媒を蒸気化させ、当該蒸気化された冷媒を介して前記廃熱を回収するランキンサイクルを形成するランキンサイクルシステムであって、前記ランキンサイクルの系内の圧力を低下させて、負圧を増大させるバキュームポンプと、前記エンジンを出力源とする車両動力系の出力を前記バキュームポンプに供給する動力伝達経路と、当該動力伝達経路の遮断及び接続を行う断続手段と、前記断続手段の制御部と、前記ランキンサイクルの系内の負圧情報取得手段と、前記エンジンの減速燃料カット情報取得手段と、を備え、前記制御部は、前記負圧情報取得手段によって取得された情報に基づいて前記ランキンサイクル内の負圧が低下していると判断すると共に、前記減速燃料カット情報取得手段によって取得された情報に基づいて前記エンジンが減速燃料カット制御を行い燃料噴射停止状態であると判断する場合に、前記断続手段を接続状態とする。
【０００７】
エンジンが減速燃料カット制御中で、燃料噴射停止状態であると判断される場合、すなわち、慣性力によって車両駆動系の各部が作動している状態のときに、車両動力系の出力によってバキュームポンプを駆動することによって、車両動力系の慣性力を利用することができる。車両動力系の慣性力を利用してバキュームポンプを駆動すれば、バキュームポンプを駆動するための電力消費を抑制しつつ、ランキンサイクル内の負圧を維持することができる。このように、エネルギ利用の収支を改善することができる。減速燃料カット制御は、減速時かつエンストの危険性がない場合に、エンジンへの燃料供給を停止することで燃費を改善するものである。このような減速燃料カット制御が行われているタイミング、すなわち、減速時でエンジン出力が不要なタイミングで行うことにより、燃費低下を回避しつつ、ランキンサイクルの効率的な稼動が実現される。
【０００８】
ランキンサイクルシステムは、前記ランキンサイクルに接続され、負圧を貯留するサージタンクと、前記サージタンクと前記ランキンサイクルとの連通状態を調整するサージタンク調整弁と、を備え、前記制御部は、前記負圧情報取得手段によって取得された情報に基づいて、前記サージタンク調整弁の開閉制御を行い、前記ランキンサイクル内の負圧を調整する。
【０００９】
バキュームポンプの駆動で必要な負圧を確保できない場合に、サージタンク内の負圧を供給することにより、ランキンサイクルの系内の負圧を確保することができる。例えば、車両動力系によるバキュームポンプの駆動では所望の負圧を確保できないときにサージタンク内から負圧を供給することができる。一方、車両動力系によるバキュームポンプの駆動によって系内の十分な負圧が確保されるときは、サージタンク内に負圧を備蓄しておくことができる。これにより、系内の安定した負圧調整を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例１のランキンサイクルシステムの概略構成図である。
【図２】図２は、実施例１のランキンサイクルシステムの制御の一例を示すフロー図である。
【図３】図３は、ランキンサイクルの系内の負圧値減少量とバキュームポンプの必要駆動力との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、他のランキンサイクルシステムの概略構成図である。
【図５】図５は、実施例２のランキンサイクルシステムの概略構成図である。
【図６】図６は、実施例２のランキンサイクルシステムの制御の一例を示すフロー図である。
【図７】図７は、サージタンク調整弁及び車両動力系によるバキュームポンプの駆動状況の一例示すテーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
実施例１のランキンサイクルシステム１００の概略構成について図１を参照しつつ説明する。ランキンサイクル１００は、ランキンサイクル１０１と、車両動力系５０を備える。
【００１３】
ランキンサイクルシステム１００は、内部で冷媒が沸騰することにより冷却されるエンジン１を備えている。ランキンサイクル１０１は、このエンジン１の廃熱により冷媒を蒸気化させ、この冷媒を介して廃熱を回収する。ランキンサイクル１０１には、冷媒供給路３、気液分離器４、冷媒循環路５、過熱器７を備える。さらに、ランキンサイクル１０１は、発電機９が接続された膨張器８、コンデンサ１０、冷却水回収経路１３、キャッチタンク１４、ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）を備えている。さらに、ランキンサイクル１０１の系内の圧力を低下させるバキュームポンプ（Ｖ／Ｐ）２０を備えている。ランキンサイクルシステム１０１は、制御部としてのＥＣＵ（Electronic control unit）４０を備えている。ＥＣＵ４０は、エンジン１が減速燃料カット制御中であるか否か判定するための減速燃料カット情報取得手段としてのトルク検出部４１としての機能も果たす。
【００１４】
エンジン１は、シリンダブロック１ａとシリンダヘッド１ｂを備える。シリンダブロック１ａ及びシリンダヘッド１ｂ内には、それぞれ、ウォータジャケット１ａ１、１ｂ１が形成されており、このウォータジャケット１ａ１、１ｂ１内の冷媒が沸騰することによってエンジン１の冷却が行われる。エンジン１は、さらに、ピストン１ｃと、このピストン１ｃとクランクシャフトを繋ぐコンロッド１ｄを備えている。また、エンジン１は、排気管２を備える。エンジン１のシリンダヘッド１ｂには、冷媒供給路３の一端が接続されている。冷媒供給路３には、エンジン１で温められた冷媒が流入する。
【００１５】
気液分離器４は、冷媒供給路３に配設されている。エンジン１側から気液混合状態で気液分離器４に流入した冷媒は、気液分離器４内で気相と液相とに分離される。気液分離器４の下端部には、冷媒循環路５の一端が接続されている。この冷媒循環路５の他端はシリンダブロック１ａのウォータジャケット１ａ１に接続されている。
【００１６】
冷媒供給路３の他端は、過熱器７に接続されている。過熱器７には、排気管２が引き込まれている。排気管２の内部を流通する排気ガスは、エンジン１で発生し、気液分離器４を通過した蒸気と熱交換をする熱媒体となる。過熱器７は、エンジン１側から冷媒供給路３を通じて流入する冷媒とエンジン１が排出する排気ガスとの熱交換を行う。これにより、蒸気発生量が増大すると共に、蒸気の過熱度が向上し、廃熱回収効率が向上する。
【００１７】
過熱器７の下流には、過熱器７において過熱された蒸気によって駆動される膨張器８が設けられている。膨張器８は、衝動タービンを備えており、高圧となって噴射される蒸気によって駆動される。衝動タービンの回転力は、エンジン１が備えるクランクシャフトの回転を補助したり、発電機の駆動に用いたりすることができる。これにより、廃熱の回収が行われる。衝動タービンは、軸受けを備えるが、耐久性の面でグリス封入タイプの軸受けを採用することができず、オイル潤滑式の軸受けが採用されている。このため、潤滑油の通路と蒸気の通路とを隔てるオイルシールが設けられている。実施例１においては、衝動タービンによって発電機９を駆動することによって廃熱を回収する。
【００１８】
過熱器７は、過熱器７内の蒸気の温度を検出する温度センサ７ａ、過熱器７内の蒸気の圧力を検出する圧力センサ７ｂを備えている。温度センサ７ａと圧力センサ７ｂによって取得された値からランキンサイクル１０１の稼動状態を判定することができる。
【００１９】
コンデンサ１０は、膨張器８の下流側に配設されている。コンデンサ１０は、蒸気化している冷媒を冷却して凝縮し、冷媒を液状に戻す。コンデンサ１０は、ファン１０ａを備えており、ＥＣＵ４０の指令によってファン１０ａを駆動することにより効率的に冷媒を冷却し、蒸気を凝縮することができる。コンデンサ１０は、圧力センサ１１と、水温センサ１２を備えている。圧力センサ１１及び水温センサ１２は、ランキンサイクル１０１の系内の負圧情報取得手段に相当する。
【００２０】
凝縮器１０には、冷却水回収経路１３の一端が接続されている。冷却水回収経路１３の他端はシリンダブロック１ａのウォータジャケット１ａ１に接続されている。冷却水回収経路１３には、キャッチタンク１４とウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）１５、一方弁１６が配設されている。キャッチタンク１４は、コンデンサ１０で凝縮され、液体に戻された冷媒を一旦貯留する。ウォータポンプ１２は、キャッチタンク１４内の冷媒を再びウォータジャケット１ａ１に供給する。一方弁１６は、冷媒の流通状態を制御する。
【００２１】
凝縮器１０には、気体流通管１７の一端が接続されており、この気体流通管１７の他端には三方弁１８が設けられている。この三方弁１８の一つの管路には、バキュームポンプ（Ｖ／Ｐ）２０を介して気体流出管１９が接続されている。また、三方弁１８の別の管路には、気体流入管２１が接続されている。気体流入管２１は、冷媒（蒸気）とは異なるガス（例えば、外部の空気）を凝縮器１０に導入するためのものであり、その一部にはフィルタが設けられている。なお、気体流入管２１から凝縮器１０に導入されるガスは、空気に限定されるものではなく、例えば、窒素等のガスを導入することもできる。
【００２２】
バキュームポンプ２０は、エンジン１が搭載される車両のバッテリにより駆動可能であると共に、後に詳述する車両動力系５０の出力によっても駆動可能である。
【００２３】
ランキンサイクルシステム１００は、車両動力系５０を備えている。車両動力系５０は、コンロッド１ｄと接続されたクランクシャフトである第１シャフト５１、第１シャフト５１から動力が伝達されるトルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）５２を備えている。また、変速部５２、ＣＶＴ（無段変速機；Continuously Variable Transmission）５３を備えている。さらに、第２シャフト５６を介してＣＶＴ５３と接続されるデファレンシャルギア５５、デファレンシャルギア５５と第３シャフト５７を介して接続されるタイヤ５８を備えている。
【００２４】
第２シャフト５６は、動力伝達経路３０を介してバキュームポンプ２０と接続されている。動力伝達経路３０には、動力伝達経路３０の遮断及び接続を行う断続手段としての電磁クラッチ３１が配設されている。動力伝達経路３０により、エンジン１を出力源とする車両動力系５０の出力をバキュームポンプ２０に供給することができる。
【００２５】
ランキンサイクルシステ１００は、上述のように制御部に相当するＥＣＵ４０を備えている。ＥＣＵ４０は、温度センサ７ａ、圧力センサ７ｂ、圧力センサ１１、水温センサ１２等の各種センサと電気的に接続されている。さらに、ＥＣＵ４０は、これらのセンサにより取得した情報に基づいて動作指令を発する対象となるファン１０ａ、三方弁１８、電磁クラッチ３１と電気的に接続されている。ＥＣＵ４０は、トルク検出部４１を含んでいる。トルク検出部４１は、エンジン１のトルクの出方によってエンジン１が減速燃料カット制御により燃料噴射停止状態であるか否かの判断を行う。ここで、エンジン１が燃料噴射停止状態であるときは、車両動力系５０が慣性力で作動している状態である。
【００２６】
ＥＣＵ４０は、圧力センサ１１、水温センサ１２によって取得された情報に基づきランキンサイクル１０１内の負圧が低下していると判断する。そして、トルク検出部４１によって取得された情報に基づいてエンジン１が減速燃料カット制御による燃料噴射停止状態であると判断した場合に、電磁クラッチ３１を接続状態とする。
【００２７】
つぎに、ＥＣＵ４０が行うランキンサイクルシステム１００の制御の一例につき、図２に示すフロー図を参照しつつ説明する。制御フローは、繰り返し行われるものとする。また、初期の状態で電磁クラッチ３１は、遮断された状態となっているものとする。
【００２８】
ＥＣＵ４０は、ステップＳ１において、ランキンサイクル１０１が稼動中であるか否かを判断する。ランキンサイクル１０１が稼動中であるか否かは、過熱器７に設けた温度センサ７ａ及び圧力センサ７ｂから得られた情報に基づいて判断する。ステップＳ１でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ２へ進む。一方、ステップＳ１でＮＯと判断したときは、処理はリターンとなる。
【００２９】
ステップＳ２において、ＥＣＵ４０は、ランキンシステム１０１内の負圧値Ｐを取得する。負圧値Ｐは、コンデンサ１０が備える圧力センサ１１から得られる情報に基づいて得られる。なお、圧力センサ７ｂから得られた情報を採用して負圧値Ｐを得ることもできる。
【００３０】
ステップＳ２に引き続き行われるステップＳ３では、ＥＣＵ４０は、ランキンシステム１０１内の負圧値Ｐが減少しているか否かを判断する。負圧値Ｐが減少しているか否かは、繰り返し行われるステップＳ２の処理で取得した負圧値Ｐを比較することによって判断する。すなわち、前回取得した負圧値Ｐと今回取得した負圧値Ｐとを比較することによって負圧が減少しているか否かの判断を行う。ステップＳ３においてＹＥＳと判断したときは、ステップＳ４へ進む。一方、ステップＳ３でＮＯと判断したときは、処理はリターンとなる。
【００３１】
ステップＳ４では、負圧値Ｐの減少度合いが大きいか否かの判断を行う。図３は、ランキンサイクル１０１の系内の負圧値Ｐ減少量とバキュームポンプ２０の必要駆動力との関係を示すグラフである。バキュームポンプ２０の必要駆動力は、負圧値Ｐの減少量が大きいほど、大きくなる。具体的に、ステップＳ４では、
負圧値Ｐの減少量が閾値Ｘよりも大きいか否かの判断を行う。負圧値Ｐの減少量が閾値Ｘよりも大きいと判断したときは、すなわち、ＹＥＳと判断したときは、ステップＳ５へ進む。一方、ＮＯと判断したときはステップＳ６へ進む。ステップＳ５では、ＥＣＵ４０は、バキュームポンプ２０の電気駆動を行う。
【００３２】
ステップＳ６では、ＥＣＵ４０は、エンジン１が減速燃料カット制御中であるか否かを判断する。具体的には、トルク検出部４１がエンジン１のトルク発生状態を検出し、減速燃料カット制御が行われている場合、すなわち、ＹＥＳと判断したときは、ステップＳ７へ進む。一方、ＮＯと判断したときは、処理はリターンとなる。
【００３３】
ステップＳ７では、ＥＣＵ４０は、電磁クラッチ３１を結合し、バキュームポンプ２０を車両動力系５０により駆動する。これにより、バキュームポンプ２０を駆動のための電力消費を抑制しつつ、系内の負圧値Ｐを所望の値に維持することができ、ランキンサイクルシステム１００を効率よく稼動させることができる。また、エンジン側や車両側の車両動力系５０の慣性力を利用してバキュームポンプ２０を駆動するため、エンジンブレーキが利くようになり、ブレーキシステムの負担を軽減することができるという効果も期待することができる。
【００３４】
なお、ランキンサイクルシステム１００は、動力伝達経路３０に代えて、慣性力で作動する時期がある他の部分に接続された動力伝達経路を備えることができる。例えば、図４に示すように、第１シャフト５１に接続される動力伝達経路３５とすることもできる。動力伝達経路３５には、動力伝達経路３０と同様に電磁クラッチ３６が配設されている。すなわち、動力伝達経路の接続先は、クランクシャフト等のエンジン側のシャフトであるのか、ドライブシャフト等の車両側のシャフトであるのかは問われない。
【実施例２】
【００３５】
つぎに、実施例２につき、図５乃至図７を参照しつつ説明する。
【００３６】
実施例２のランキンサイクルシステム２００が実施例１のランキンサイクルシステム１００と異なる点は、以下の点である。すなわち、ランキンサイクルシステム２００は、ランキンサイクル１０１に接続され、負圧を貯留するサージタンク７０と、このサージタンク７０とランキンサイクル１０１との連通状態を調整するサージタンク調整弁７２を備えている点である。そして、ＥＣＵ４０が、負圧情報取得手段に相当する圧力センサ１１及び水温センサ１２によって取得された情報に基づいて、サージタンク調整弁７２の開閉制御を行い、ランキンサイクル１０１内の負圧を調整する点も異なる。
【００３７】
具体的には、ランキンサイクルシステム２００は、第１負圧制御通路７１と第２負圧制御通路７３を介して気体流通管１７に接続されたサージタンク７０を備えている。第１負圧制御通路７１には、サージタンク調整弁７２が配設されている。第２負圧制御通路には、一方弁７４が配設されている。一方弁７４は、気体流通管１７の圧力がサージタンク７０内の圧力よりも所定値以上高くなった場合に開弁状態となり、サージタンク７０内の負圧がランキンサイクル１０１の系内に供給される。
【００３８】
なお、他の構成要素は同様であるのである、同一の構成要素には、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３９】
つぎに、このようなランキンサイクルシステム２００の制御の一例を図６に示すフロー図を参照しつつ説明する。なお、フロー図に登場する負圧閾値Ｐ１、Ｐ２は、Ｐ１＞Ｐ２の関係を有する。また、初期の状態で電磁クラッチ３１は、遮断された状態となっているものとする。
【００４０】
ＥＣＵ４０は、ステップＳ１１において、ランキンサイクル１０１が稼動中であるか否かを判断する。ランキンサイクル１０１が稼動中であるか否かは、過熱器７に設けた温度センサ７ａ及び圧力センサ７ｂから得られた情報に基づいて判断する。ステップＳ１１でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ１２へ進む。一方、ステップＳ１１でＮＯと判断したときは、処理はリターンとなる。
【００４１】
ステップＳ１２において、ＥＣＵ４０は、ランキンシステム１０１内の負圧値Ｐを取得する。負圧値Ｐは、コンデンサ１０が備える圧力センサ１１から得られる情報に基づいて得られる。なお、圧力センサ７ｂから得られた情報を採用して負圧値Ｐを得ることもできる。
【００４２】
ステップＳ１２に引き続き行われるステップＳ１３では、負圧値Ｐが負圧閾値Ｐ１よりも小さいか否かを判断する。ステップＳ１３でＮＯと判断したときは、ステップＳ１４へ進む。一方、ステップＳ１３でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ１５へ進む。
【００４３】
ステップＳ１４では、サージタンク調整弁７２を開状態とする。ステップＳ１３でＮＯと判断した場合は、負圧値Ｐが、負圧閾値Ｐ１よりも大きい場合である。すなわち、負圧値Ｐがランキンサイクル１０１を稼動させるために必要な負圧を上回っているため、この余剰の負圧をサージタンク７０へ備蓄する趣旨である。サージタンク調整弁７２が開状態とされることにより、第１負圧制御通路７１を通じて負圧がサージタンク７０内に備蓄される。負圧値Ｐが負圧閾値Ｐ１よりも大きいときは、そもそもバキュームポンプ２０の駆動が不要であるため、電磁クラッチ３１の遮断状態は維持される。ステップＳ１４の処理が完了した後は、処理は、リターンとなる。
【００４４】
ステップＳ１５では、ＥＣＵ４０は、エンジン１が減速燃料カット制御中であるか否かを判断する。具体的には、トルク検出部４１がエンジン１のトルク発生状態を検出し、減速燃料カット制御が行われている場合、すなわち、ＹＥＳと判断したときは、ステップＳ１６へ進む。一方、ＮＯと判断したときは、処理はリターンとなる。
【００４５】
ステップＳ１６では、ＥＣＵ４０は、電磁クラッチ３１を結合し、バキュームポンプ２０を車両動力系５０により駆動する。これにより、バキュームポンプ２０を駆動のための電力消費を抑制しつつ、系内の負圧値Ｐを所望の値に維持することができ、ランキンサイクルシステム１００を効率よく稼動させることができる。
【００４６】
ステップＳ１６に引き続き行われるステップＳ１７では、負圧値Ｐが負圧閾値Ｐ２よりも小さいか否かを判断する。ステップＳ１７でＮＯと判断したときは、ステップＳ１８へ進む。一方、ステップＳ１７でＹＥＳと判断したときは、ステップＳ１９へ進む。
【００４７】
ステップＳ１８では、サージタンク調整弁７２を開状態とする。ステップＳ１７でＮＯと判断した場合は、電磁クラッチ３１が結合され、車両動力系５０によってバキュームポンプ２０が駆動されている状態である。バキュームポンプ２０が駆動されることにより余剰となった負圧は、サージタンク７０へ備蓄される。サージタンク調整弁７２が開状態とされることにより、第１負圧制御通路７１を通じて負圧がサージタンク７０内に備蓄される。ステップＳ１８の処理が完了した後は、処理は、リターンとなる。
【００４８】
一方、ステップＳ１９では、サージタンク調整弁７２は、閉状態となる。負圧値Ｐが負圧閾値Ｐ２を下回る場合は、備蓄に回すことができるほど、負圧が確保することができていない場合である。この場合、サージタンク調整弁７２を閉状態とする。ただし、バキュームポンプ２０は、車両動力系５０により駆動されているため、系内の必要な負圧は確保されている。
【００４９】
このようなランキンサイクルシステム２００におけるサージタンク調整弁７２と車両動力系５０によるバキュームポンプ２０の駆動の状態は、図７に示すテーブルにまとめることができる。
【００５０】
まず、負圧値Ｐが負圧閾値Ｐ１よりも大きいときは、サージタンク調整弁７２は、開状態となり、バキュームポンプ２０の車両動力系５０による駆動はＯＦＦ状態となる。サージタンク７０は、負圧を備蓄する。
【００５１】
負圧値Ｐが負圧閾値Ｐ１と負圧閾値Ｐ２との間にあるときは、サージタンク調整弁７２は、開状態となり、バキュームポンプ２０の車両動力系５０による駆動はＯＮ状態となる。サージタンク７０は、余剰の負圧を備蓄する。また、場合によっては、サージタンク７０内の負圧をランキンサイクル１０１の系内に導入することもできる。
【００５２】
負圧値Ｐが負圧閾値Ｐ２よりも小さいときは、サージタンク調整弁７２は、閉状態となり、バキュームポンプ２０の車両動力系５０による駆動はＯＮ状態となる。負圧を備蓄する余裕はないためサージタンク調整弁７２は閉じられる。バキュームポンプ２０は稼動しているため、系内は、必要な負圧に維持される。
【００５３】
なお、気体流通管１７の圧力がサージタンク７０内の圧力よりも所定値以上高くなった場合は、一方弁７４が開き、サージタンク７０内の負圧がランキンサイクル１０１の系内に導入される。すなわち、車両動力系５０によって駆動されるバキュームポンプ２０とサージタンク７０内の負圧により、系内は、必要な負圧に維持される。
【００５４】
なお、サージタンク７０内の負圧が導入されても所望の負圧値Ｐが維持されない場合は、バキュームポンプ２０を電動駆動することもできる。
【００５５】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００５６】
１…エンジン ２…排気管
３…冷媒供給路 ４…気液分離器
５…冷媒循環路 ７…過熱器
７ａ…温度センサ ７ｂ…圧力センサ
８…膨張器 １０…コンデンサ
１１…圧力センサ １２…水温センサ
１３…冷却水回収経路 １４…キャッチタンク
１７…気体流通管 １８…三方弁（通路切替手段）
１９…気体流入管 ２０…バキュームポンプ（Ｖ／Ｐ）
２１…気体流出管 ３０、３５…動力伝達経路
３１、３６…電磁クラッチ（断続手段） ４０…ＥＣＵ（制御部）
４１…トルク検出部（減速情報取得手段）
５０…車両動力系 ５１…第１シャフト
５２…トルココンバータ（Ｔ／Ｃ） ５３…変速部
５４…ＣＶＴ（無段変速機；Continuously Variable Transmission）
５５…デファレンシャルギア ５６…第２シャフト
５７…第３シャフト ５８…タイヤ
１００、２００…ランキンサイクルシステム
１０１…ランキンサイクル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにおける廃熱により冷媒を蒸気化させ、当該蒸気化された冷媒を介して前記廃熱を回収するランキンサイクルを形成するランキンサイクルシステムであって、
前記ランキンサイクルの系内の圧力を低下させて、負圧を増大させるバキュームポンプと、
前記エンジンを出力源とする車両動力系の出力を前記バキュームポンプに供給する動力伝達経路と、
当該動力伝達経路の遮断及び接続を行う断続手段と、
前記断続手段の制御部と、
前記ランキンサイクルの系内の負圧情報取得手段と、
前記エンジンの減速燃料カット情報取得手段と、
を備え、
前記制御部は、前記負圧情報取得手段によって取得された情報に基づいて前記ランキンサイクル内の負圧が低下していると判断すると共に、前記減速燃料カット情報取得手段によって取得された情報に基づいて前記エンジンが減速燃料カット制御を行い燃料噴射停止状態であると判断する場合に、前記断続手段を接続状態とするランキンサイクルシステム。
【請求項２】
前記ランキンサイクルに接続され、負圧を貯留するサージタンクと、
前記サージタンクと前記ランキンサイクルとの連通状態を調整するサージタンク調整弁と、
を備え、
前記制御部は、前記負圧情報取得手段によって取得された情報に基づいて、前記サージタンク調整弁の開閉制御を行い、前記ランキンサイクル内の負圧を調整する請求項１記載のランキンサイクルシステム。
【請求項１】
エンジンにおける廃熱により冷媒を蒸気化させ、当該蒸気化された冷媒を介して前記廃熱を回収するランキンサイクルを形成するランキンサイクルシステムであって、
前記ランキンサイクルの系内の圧力を低下させて、負圧を増大させるバキュームポンプと、
前記エンジンを出力源とする車両動力系の出力を前記バキュームポンプに供給する動力伝達経路と、
当該動力伝達経路の遮断及び接続を行う断続手段と、
前記断続手段の制御部と、
前記ランキンサイクルの系内の負圧情報取得手段と、
前記エンジンの減速燃料カット情報取得手段と、
を備え、
前記制御部は、前記負圧情報取得手段によって取得された情報に基づいて前記ランキンサイクル内の負圧が低下していると判断すると共に、前記減速燃料カット情報取得手段によって取得された情報に基づいて前記エンジンが減速燃料カット制御を行い燃料噴射停止状態であると判断する場合に、前記断続手段を接続状態とするランキンサイクルシステム。
【請求項２】
前記ランキンサイクルに接続され、負圧を貯留するサージタンクと、
前記サージタンクと前記ランキンサイクルとの連通状態を調整するサージタンク調整弁と、
を備え、
前記制御部は、前記負圧情報取得手段によって取得された情報に基づいて、前記サージタンク調整弁の開閉制御を行い、前記ランキンサイクル内の負圧を調整する請求項１記載のランキンサイクルシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１５９０６５（Ｐ２０１２−１５９０６５Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１１６３（Ｐ２０１１−２１１６３）
【出願日】平成２３年２月２日（２０１１．２．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２日（２０１１．２．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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