JP2015140669A - 廃熱回生システム - Google Patents

Abstract

【課題】インタークーラにおいて圧縮空気を充分に冷却するとともに、膨張機において機械的エネルギーを充分に効率よく回収する。【解決手段】廃熱回生システム１００は、昇圧ポンプ２ａ、排ガスボイラ５、膨張機６及び放熱器８が順次連結されたランキンサイクル回路１０と、放熱器８の出口８ａよりも下流側かつ昇圧ポンプ２ａの上流側の第一分岐点１０ａと、膨張機６の下流側かつ放熱器８の出口８ａよりも上流側の第二分岐点１０ｂとを接続する循環流路２２と、冷媒と圧縮空気との間で熱交換を行うとともに、循環流路２２に設けられる第一インタークーラ３と、放熱器８の出口８ａよりも下流側かつ第一インタークーラ３の上流側に設けられる循環ポンプ２ｂとを備える。【選択図】図１

Description

この発明は、廃熱回生システムに係り、特にランキンサイクルを用いて車両のエンジンの廃熱を利用する廃熱回生システムに関する。

エンジンの廃熱から機械的エネルギー（動力）を回収するランキンサイクル回路を利用した車両用の廃熱回生システムが開発されている。一般的なランキンサイクル回路は、冷媒を圧送するポンプと、冷媒をエンジンの廃熱と熱交換させて加熱する熱交換器と、加熱された冷媒を膨張させて機械的エネルギーを回収する膨張機と、膨張後の冷媒を冷却凝縮させるコンデンサとから構成される。

一般に、ランキンサイクル回路における冷媒の熱力学的状態変化は、図８のモリエル線図においてａ→ｂ→ｃ→ｄ→ａで示されるような軌跡を描く。すなわち、状態ａにある冷媒は、ポンプによって圧送されて状態ｂに変化した後、熱交換器で加熱されて状態ｃに変化する。続いて、膨張機で膨張して状態ｄに変化し、この際に状態ｃと状態ｄとのエンタルピ差が機械的エネルギーとして回収される。その後、コンデンサによって凝縮されて状態ａに戻る。
なおここで、ｂ−ｃの線が飽和蒸気線と交わる点をｅとし、ｅ−ｃのエンタルピ差をスーパーヒートＳＨ１とする。

ここで、特許文献１には、過給機によって圧縮された吸入空気を冷却するためのインタークーラが、ランキンサイクル回路上の熱交換器として設けられる廃熱回生システムが記載されている。過給機によって圧縮された吸入空気、すなわち圧縮空気は、エンジンに流入する前にインタークーラによって冷却される。これによって、圧縮空気の密度が高くなり、エンジンへの空気の充填効率が向上する。従って、圧縮空気をより冷却し、エンジンへの空気の充填効率をより向上させるためには、インタークーラを流通する冷媒の温度をできる限り低く保つ必要がある。そのためには、インタークーラを流通する冷媒の流量を増やすことが有効である。

特開２００８−８２２４号公報

しかしながら、圧縮空気の冷却のために必要な量の冷媒を流すと熱交換器での冷媒の加熱量が足りず、冷媒の熱力学的状態変化は、例えば、図８のモリエル線図のａ→ｂ→ｃ’→ｄ’→ａに示されるような軌跡を描くこととなる。すなわち、膨張機入口において、冷媒の熱力学的状態は状態ｃ’となるため、膨張機入口のスーパーヒートは、ｅ−ｃ’のエンタルピ差であるＳＨ２となる。スーパーヒートがＳＨ２の場合、図８に示すようにｃ’−ｄ’の線が途中で飽和蒸気曲線と交わり、冷媒が膨張機の内部で液化してしまう。そのため、膨張機において充分に機械的エネルギーを回収することができない。すなわち、引用文献１に示すような従来の廃熱回生システムでは、インタークーラにおける圧縮空気の冷却のために冷媒の流量を増加させると、今度は膨張機において機械的エネルギーを効率よく回収することができなくなってしまう。

この発明は、このような問題を解決するためになされ、インタークーラにおいて圧縮空気を充分に冷却するとともに、膨張機において機械的エネルギーを充分に効率よく回収することができる廃熱回生システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明に係る廃熱回生システムは、内燃機関の廃熱を利用するものであって、冷媒を圧送する昇圧ポンプ、冷媒を加熱する冷媒加熱手段、冷媒加熱手段によって加熱された冷媒を膨張させて機械的エネルギーを回収する膨張機、及び膨張後の冷媒を冷却凝縮させる放熱器が配管によって順次連結されて構成されるランキンサイクル回路と、放熱器の出口よりも下流側かつ昇圧ポンプの上流側に設けられた第一分岐点と、膨張機の下流側かつ放熱器の出口よりも上流側に設けられた第二分岐点とを接続する循環流路と、循環流路に設けられ、冷媒と、過給機によって内燃機関へと供給される圧縮空気との間で熱交換を行う第一インタークーラと、放熱器の出口よりも下流側かつ第一インタークーラの上流側に設けられる循環ポンプとを備える。
これにより、ランキンサイクル回路を流通する冷媒は、冷媒加熱手段及び膨張機を流通する冷媒と、第一インタークーラを流通する冷媒とに分配される。

また、この発明に係る廃熱回生システムの循環ポンプは、第一分岐点の下流側かつ第一インタークーラの上流側に設けられてもよい。

さらに、この発明に係る廃熱回生システムの循環ポンプは、放熱器の出口よりも下流側かつ第一分岐点の上流側に設けられてもよい。

また、冷媒加熱手段は、冷媒と、過給機によって内燃機関へと供給される圧縮空気との間で熱交換を行う第二インタークーラを含み、圧縮空気は第二インタークーラを流通後、第一インタークーラを流通してもよい。
また、放熱器は、コンデンサと、コンデンサの下流側に設けられたレシーバと、レシーバの下流側に設けられたサブクーラとを有し、第二分岐点はサブクーラの出口よりも上流側に設けられてもよい。
さらに、循環ポンプが循環流路に流通させる冷媒の流量は、圧縮空気の冷却要求に応じて制御されてもよい。
さらにまた、昇圧ポンプ及び循環ポンプは、ひとつの三軸ギヤポンプにより構成されてもよい。
また、冷媒加熱手段は、昇圧ポンプによって昇圧され、膨張機によって膨張される前の冷媒と、膨張機によって膨張され、放熱器によって冷却凝縮される前の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器を含んでもよい。

この発明に係る廃熱回生システムによれば、インタークーラにおいて圧縮空気を充分に冷却するとともに、膨張機において機械的エネルギーを充分に効率よく回収することができる。

この発明の実施の形態１に係る廃熱回生システムの構成を示す図である。 図１に示す廃熱回生システムにおける昇圧ポンプ及び循環ポンプの具体的な構成を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る廃熱回生システムの構成を示す図である。 図３に示す廃熱回生システムにおける昇圧ポンプ及び循環ポンプの具体的な構成を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る廃熱回生システムの構成を示す図である。 この発明の実施の形態４に係る廃熱回生システムの構成を示す図である。 この発明の実施の形態５に係る廃熱回生システムの構成を示す図である。 廃熱回生システムにおける冷媒の熱力学的状態変化を示すモリエル線図である。

以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る廃熱回生システム１００の構成を図１に示す。
廃熱回生システム１００は、内燃機関としてのエンジン１２の廃熱を利用するものであって、昇圧ポンプ２ａと、排ガスボイラ５と、膨張機６と、放熱器８とを有するランキンサイクル回路１０を備える。また、放熱器８の出口８ａよりも下流側かつ昇圧ポンプ２ａの上流側には第一分岐点１０ａが設けられる。また、膨張機６の下流側かつ放熱器８の上流側、すなわち放熱器８の出口８ａよりも上流側には、第二分岐点１０ｂが設けられる。第一分岐点１０ａと第二分岐点１０ｂとは、循環流路２２によって接続されている。循環流路２２には、循環ポンプ２ｂと、循環ポンプ２ｂの下流側に配置される第一インタークーラ３が設けられている。すなわち、循環ポンプ２ｂは、放熱器８の出口８ａよりも下流側であって第一分岐点１０ａの下流側かつ第一インタークーラ３の上流側に設けられている。そして、循環ポンプ２ｂ及び第一インタークーラ３を有する循環流路２２と放熱器８とが第一分岐点１０ａ及び第二分岐点１０ｂを介して連結されて循環回路２０が構成されている。
ここで、昇圧ポンプ２ａは、主にランキンサイクル回路１０に冷媒を流通させるためのポンプであり、循環ポンプ２ｂは循環回路２０に冷媒を流通させるためのポンプである。
また、排ガスボイラ５は冷媒加熱手段を構成する。

次に、ランキンサイクル回路１０全体における冷媒の流れについて説明する。
廃熱回生システム１００におけるランキンサイクル回路１０を流通する冷媒は、まず昇圧ポンプ２ａによって圧送され、排ガスボイラ５に流入し、加熱され、気化する。そして、気化した冷媒は膨張機６に流入し、膨張機６は流入した冷媒を膨張させて機械的エネルギーを回収する。ここで、膨張機６で回収された機械的エネルギーはエンジン１２の回転を補助する。そして、膨張機６を通過した膨張後の冷媒は、第二分岐点１０ｂにおいて、循環流路２２を流通した冷媒と合流し、その後、放熱器８に流入し、冷却凝縮され液化する。液化した冷媒は、第一分岐点１０ａにおいて、一部は循環回路２０に流入し、残りは再びランキンサイクル回路１０を流通すべく、昇圧ポンプ２ａに流入し圧送される。

第一分岐点１０ａにおいて、ランキンサイクル回路１０から分岐して、循環流路２２に流入した冷媒は、循環ポンプ２ｂによって送り出され、循環回路２０内を流通する。循環ポンプ２ｂから送り出された冷媒は、第一インタークーラ３において、過給機１４によってエンジン１２へと供給される圧縮空気との間で熱交換を行う。よって、冷媒は第一インタークーラ３において加熱される。そして、冷媒は第一インタークーラ３を流通後、第二分岐点１０ｂにおいて、ランキンサイクル回路１０と合流した後、放熱器８において冷却凝縮され液化し、再び第一分岐点１０ａへと戻る。

次に、エンジン１２に接続する吸気系１６及び排気系１１に流通する空気の流れについて説明する。
なお、吸気系１６及び排気系１１はそれぞれ過給機１４に接続する。また、吸気系１６には第一インタークーラ３が、排気系１１には排ガスボイラ５がそれぞれ接続する。

吸気系１６から吸入された空気は、過給機１４によって圧縮される。その際に加圧されて高温となった吸入空気である圧縮空気は、第一インタークーラ３においてランキンサイクル回路１０における冷媒と熱交換を行い冷却された後、エンジン１２に流入する。そして、空気はエンジン１２で燃焼した後、排ガスとなって排気系１１を流通する。排気系１１に流通する排ガスは過給機１４を通過するとともに、過給機１４を駆動する。そして次に、排ガスは排ガスボイラ５において、ランキンサイクル回路１０における冷媒と熱交換を行ってから、マフラー（図示せず）を通過して車両外部に排出される。

次に、昇圧ポンプ２ａ及び循環ポンプ２ｂの具体的な構成について図２を用いて説明する。
図２に示すように、昇圧ポンプ２ａ及び循環ポンプ２ｂは、ひとつの三軸ギヤポンプ２により構成されている。三軸ギヤポンプ２は、３つの略円柱形状の空間が一列に連なった形状のギヤ室２３を有している。ギヤ室２３内の中央には駆動ギヤ２４ａが配置され、ギヤ室２３の両端には、それぞれ第一従動ギヤ２４ｂ及び第二従動ギヤ２４ｃが配置されている。駆動ギヤ２４ａと第一従動ギヤ２４ｂとは互いに噛み合っており、また、駆動ギヤ２４ａと第二従動ギヤ２４ｃも互いに噛み合って設けられる。駆動ギヤ２４ａは、三軸ギヤポンプ２に設けられたモータ（図示せず）に機械的に接続している。なお、駆動ギヤ２４ａ及び第一従動ギヤ２４ｂは、昇圧ポンプ２ａを構成し、駆動ギヤ２４ａ及び第二従動ギヤ２４ｃは、循環ポンプ２ｂを構成する。ギヤ室２３において、駆動ギヤ２４ａと第一従動ギヤ２４ｂとのちょうど中間に位置する箇所には、紙面上左側に昇圧ポンプ２ａの吸入口２３ａが、紙面上右側に昇圧ポンプ２ａの吐出口２３ｂが形成されている。昇圧ポンプ２ａの吸入口２３ａは放熱器８に連通し、吐出口２３ｂは排ガスボイラ５に連通する（図１参照）。また、ギヤ室２３において、駆動ギヤ２４ａと第二従動ギヤ２４ｃとのちょうど中間に位置する箇所には、紙面上左側に循環ポンプ２ｂの吐出口２３ｃが、紙面上右側に循環ポンプ２ｂの吸入口２３ｄが形成されている。吐出口２３ｃは、循環流路２２上の第一インタークーラ３に連通し、吸入口２３ｄは、昇圧ポンプ２ａの吸入口２３ａと同様に、放熱器８に連通する（図１参照）。

駆動ギヤ２４ａは、三軸ギヤポンプ２に設けられたモータによって力が与えられ、図２に示すように、紙面上反時計回りに回転する。駆動ギヤ２４ａの回転に伴って、駆動ギヤ２４ａと噛み合う第一従動ギヤ２４ｂ及び第二従動ギヤ２４ｃはそれぞれ時計周りに回転をする。昇圧ポンプ２ａにおいて、吸入口２３ａからギヤ室２３に流入した冷媒の一部（約半分）は、第一従動ギヤ２４ｂの歯間とギヤ室２３の内壁との間に形成される空間Ｓ１に閉じ込められ、第一従動ギヤ２４ｂの回転とともに吐出口２３ｂへ移動する。残りの冷媒は、駆動ギヤ２４ａの回転とともに吐出口２３ｃへ移動する。また一方で、循環ポンプ２ｂにおいて、吸入口２３ｄからギヤ室２３に流入した冷媒も同様に、一部（約半分）は、第二従動ギヤ２４ｃの歯間とギヤ室２３の内壁との間に形成される空間Ｓ２に閉じ込められ、第二従動ギヤ２４ｃの回転とともに吐出口２３ｃへ移動する。残りは、駆動ギヤ２４ａの回転とともに吐出口２３ｂへ移動する。そして、吐出口２３ｂに移動した冷媒は、三軸ギヤポンプ２の昇圧ポンプ２ａから流出し、ランキンサイクル回路１０上の排ガスボイラ５に流れ込む。また、吐出口２３ｃへ移動した冷媒は、三軸ギヤポンプ２の循環ポンプ２ｂから流出し、循環流路２２上の第一インタークーラ３に流れ込む。

以上より、この実施の形態１に係る廃熱回生システム１００では、第一インタークーラ３が循環流路２２に設けられていることにより、排ガスボイラ５及び膨張機６と第一インタークーラ３とは並列的に接続されている。そのため、排ガスボイラ５及び第一インタークーラ３にそれぞれ必要な量の冷媒が分配され、流通することができる。すなわち、循環ポンプ２ｂによって、循環流路２２に設けられた第一インタークーラ３には、圧縮空気を冷却するのに充分な量の冷媒が流入することができる。また一方で、ランキンサイクル回路１０上の排ガスボイラ５には、昇圧ポンプ２ａによって、第一インタークーラ３での冷却性能を確保するために必要な冷媒よりも少ない量の冷媒が流入する。そのため、排ガスボイラ５において冷媒は充分に加熱され、膨張機６の入口のスーパーヒートが確保される。従って、廃熱回生システム１００では、第一インタークーラ３において圧縮空気を充分に冷却するとともに、膨張機６において機械的エネルギーを充分に効率よく回収することができる。

また、昇圧ポンプ２ａ及び循環ポンプ２ｂが、ひとつの三軸ギヤポンプ２によって構成されることにより、２つのポンプが一体的に形成され、部品点数が少なくなるとともに、製造コストが抑えられる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る廃熱回生システム２００の構成を図３に示す。なお、以下の説明において、図１の参照符号と同一の符号は同一又は同様の構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
廃熱回生システム２００において、昇圧ポンプ２ａ’は廃熱回生システム１００の昇圧ポンプ２ａと同様に第一分岐点１０ａの下流側かつ排ガスボイラ５の上流側に設けられる。また一方、循環ポンプ２ｂ’は放熱器８の出口８ａよりも下流側かつ第一分岐点１０ａの上流側すなわち第一インタークーラ３の上流側に設けられる。

廃熱回生システム２００における昇圧ポンプ２ａ’及び循環ポンプ２ｂ’の具体的な構成を図４に示す。
廃熱回生システム１００における昇圧ポンプ２ａ及び循環ポンプ２ｂと同様に、昇圧ポンプ２ａ’及び循環ポンプ２ｂ’は、ひとつの三軸ギヤポンプ２’により構成されている。三軸ギヤポンプ２’において、昇圧ポンプ２ａ’の吸入口２３ａは、第一分岐点１０ａを介して、循環ポンプ２ｂ’の吐出口２３ｃと連通している。

以上より、この実施の形態２に係る廃熱回生システム２００は、廃熱回生システム１００と同様に、第一インタークーラ３において圧縮空気を充分に冷却するとともに、膨張機６において機械的エネルギーを充分に効率よく回収することができる。
また、循環ポンプ２ｂが放熱器８の出口８ａよりも下流側かつ第一分岐点１０ａの上流側に設けられていることにより、昇圧ポンプ２ａ’と循環ポンプ２ｂ’とは直列的に接続している。そのため、冷媒は、昇圧ポンプ２ａの上流側に設けられた循環ポンプ２ｂ’によってある程度昇圧されてから、昇圧ポンプ２ａ’に流入する。よって、昇圧ポンプ２ａ’の上流側と下流側と冷媒の差圧が小さくなり、昇圧ポンプ２ａ’の設計の自由度が上がる。また、昇圧ポンプ２ａ’でのキャビテーションの発生を防止することができる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る廃熱回生システム３００の構成を図５に示す。
廃熱回生システム３００のランキンサイクル回路３０において、昇圧ポンプ２ａの下流側かつ排ガスボイラ５の上流側には、冷媒加熱手段としての内部熱交換器４が設けられている。この内部熱交換器４は、ランキンサイクル回路３０において、膨張機６の下流側かつ第二分岐点１０ｂの上流側、すなわち放熱器８の上流側にも接続する。すなわち、昇圧ポンプ２ａによって昇圧され、膨張機６によって膨張される前の冷媒と、膨張機６によって膨張され、放熱器８によって冷却凝縮される前の冷媒とが内部熱交換器４において熱交換を行うように構成されている。

インタークーラ及び内部熱交換器に流入する冷媒はいずれも低い温度であることが必要なため、両者を冷媒加熱手段として直列的に接続することは難しい。しかし、この発明の実施の形態３に係る廃熱回生システム３００では、第一インタークーラ３が循環流路２２に設けられているため、昇圧ポンプ２ａの下流側かつ排ガスボイラ５の上流側における冷媒加熱手段として、内部熱交換器４を設けることができる。従って、圧縮空気を充分に冷却することができるとともに、エンジン１２からの廃熱の回生効率がより向上する。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る廃熱回生システム４００の構成を図６に示す。
廃熱回生システム４００は、実施の形態３の廃熱回生システム３００において、内部熱交換器４の下流側かつ排ガスボイラ５の上流側に第二インタークーラ９が設けられたランキンサイクル回路４０を有するものである。第二インタークーラ９は冷媒加熱手段を構成する。
吸気系１６において、第二インタークーラ９は第一インタークーラ３の上流側に接続されている。すなわち、吸気系１６に流入し、過給機１４によって圧縮された圧縮空気は、第二インタークーラ９を流通後、第一インタークーラ３を流通して、エンジン１２へと送り込まれる。

この実施の形態４に係る廃熱回生システム４００では、冷媒加熱手段として、内部熱交換器４及び排ガスボイラ５の他に、第二インタークーラ９を用いることにより、ランキンサイクル回路４０における熱源をより多く確保することができる。よって、エンジン１２からの廃熱の回生効率がより向上する。また、吸気系１６を流通する圧縮空気は、第二インタークーラ９において、昇圧ポンプ２ａの下流側かつ膨張機６の上流側の冷媒と熱交換を行った後、第一インタークーラ３において、循環流路２２の冷媒とも熱交換を行う。よって、廃熱回生システム４００は、圧縮空気を充分に冷却することができる。すなわち、廃熱回生システム４００は、ランキンサイクル回路４０における熱源の確保という要求と、圧縮空気の充分な冷却という要求とを両立して充足することができる。

実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係る廃熱回生システム５００の構成を図７に示す。
廃熱回生システム５００は、膨張機６の下流側かつ昇圧ポンプ２ａの上流側に、コンデンサ８ｂ’、レシーバ８ｃ’及びサブクーラ８ｄ’を有する放熱器８’が設けられたものである。コンデンサ８ｂ’は、その内部に冷媒を流通させてコンデンサ８ｂ’の周囲の空気と熱交換させ、冷媒を冷却凝縮させることができる。また、レシーバ８ｃ’は、内部に液体の冷媒を含む気液分離器であり、冷媒に含まれる冷媒の蒸気成分、水分、異物等を除去する。さらに、サブクーラ８ｄ’は、その内部にレシーバ８ｃ’から送られる液体の冷媒を流通させてサブクーラ８ｄ’の周囲の空気と熱交換させ、冷媒を過冷却することができる。

放熱器８’の出口は、すなわちサブクーラ８ｄ’の出口８ａ’である。また、放熱器８’の入口は、すなわちコンデンサ８ｂ’の入口８ｅ’である。サブクーラ８ｄ’の出口８ａ’よりも下流側かつ昇圧ポンプ２ａの上流側には第一分岐点１０ａ’が設けられる。また、コンデンサ８ｂ’の下流側かつレシーバ８ｃ’の上流側、すなわちコンデンサ８ｂ’の入口８ｅ’よりも下流側かつサブクーラ８ｄ’の出口８ａ’よりも上流側には、第二分岐点１０ｂ’が設けられる。第一分岐点１０ａ’と第二分岐点１０ｂ’とは、循環流路２２によって接続されている。

この実施の形態５に係る廃熱回生システム５００では、コンデンサ８ｂ’の入口８ｅ’よりも下流側かつサブクーラ８ｄ’の出口８ａ’よりも上流側に、第二分岐点１０ｂ’を設けることにより、コンデンサ８ｂ’に流通する冷媒の流量を減らすことができる。従って、コンデンサ８ｂ’における圧力損失による廃熱の回生効率の低下を防ぐことができる。

実施の形態１及び３〜５において、昇圧ポンプ２ａ及び循環ポンプ２ｂは、ひとつの三軸ギヤポンプにより構成されるものに限られず、それぞれ別の構造のポンプとして設けられてもよい。実施の形態２の昇圧ポンプ２ａ’及び循環ポンプ２ｂ’についても同様である。ここで、実施の形態１及び３〜５において、昇圧ポンプ２ａ及び循環ポンプ２ｂがそれぞれ別の構造のポンプとして並列的に設けられる場合は、それぞれ同じ構造、同じ吐出容量のポンプを用いることができる。

ここで、循環ポンプ２ｂ，２ｂ’はＥＣＵ（図示せず）と電気的に接続する。そして、循環ポンプ２ｂ，２ｂ’が循環回路２２に流通させる冷媒の流量は、圧縮空気の冷却要求に応じてＥＣＵによって制御され、これにより、循環ポンプ２ｂ，２ｂ’の冷媒の吐出容量、すなわち循環流路２２に流通させる冷媒の流量が適宜制御される。なお、圧縮空気の冷却要求は、アクセル開度や圧縮空気の温度等によって決定される。
また、ＥＣＵは、循環ポンプ２ｂ又は２ｂ’のみに電気的に接続しているが、昇圧ポンプ２ａ又は２ａ’に電気的に接続して、昇圧ポンプ２ａ又は２ａ’の冷媒の吐出容量を制御してもよい。
また、実施の形態１〜４において、第二分岐点１０ｂは、放熱器８の上流側に設けられているが、第二分岐点１０ｂは、放熱器８の出口８ａよりも上流側に設けられていればよいので、放熱器８内に設けてもよい。

２ 三軸ギヤポンプ、２ａ，２ａ’ 昇圧ポンプ、２ｂ，２ｂ’ 循環ポンプ、３ 第一インタークーラ、４ 内部熱交換器（冷媒加熱手段）、５ 排ガスボイラ（冷媒加熱手段）、６ 膨張機、８，８’ 放熱器、８ａ，８ａ’ 放熱器の出口、８ｂ’ コンデンサ、８ｃ’ レシーバ、８ｄ’ サブクーラ、９ 第二インタークーラ（冷媒加熱手段）、１０，１０’，３０，４０ ランキンサイクル回路、１０ａ，１０ａ’ 第一分岐点、１０ｂ，１０ｂ’ 第二分岐点、１２ エンジン（内燃機関）、１４ 過給機、２２ 循環流路、１００，２００，３００，４００，５００ 廃熱回生システム。

Claims (8)

1. 内燃機関の廃熱を利用する廃熱回生システムであって、
   冷媒を圧送する昇圧ポンプ、前記冷媒を加熱する冷媒加熱手段、前記冷媒加熱手段によって加熱された前記冷媒を膨張させて機械的エネルギーを回収する膨張機、及び膨張後の前記冷媒を冷却凝縮させる放熱器が配管によって順次連結されて構成されるランキンサイクル回路と、
   前記放熱器の出口よりも下流側かつ前記昇圧ポンプの上流側に設けられた第一分岐点と、前記膨張機の下流側かつ前記放熱器の前記出口よりも上流側に設けられた第二分岐点とを接続する循環流路と、
   前記循環流路に設けられ、前記冷媒と、過給機によって前記内燃機関へと供給される圧縮空気との間で熱交換を行う第一インタークーラと、
   前記放熱器の出口よりも下流側かつ前記第一インタークーラの上流側に設けられる循環ポンプと、
   を備える廃熱回生システム。
2. 前記循環ポンプは、前記第一分岐点の下流側かつ前記第一インタークーラの上流側に設けられる請求項１に記載の廃熱回生システム。
3. 前記循環ポンプは、前記放熱器の出口よりも下流側かつ前記第一分岐点の上流側に設けられる請求項１に記載の廃熱回生システム。
4. 前記冷媒加熱手段は、前記冷媒と、前記過給機によって前記内燃機関へと供給される前記圧縮空気との間で熱交換を行う第二インタークーラを含み、
   前記圧縮空気は前記第二インタークーラを流通後、前記第一インタークーラを流通する請求項１〜３のいずれか一項に記載の廃熱回生システム。
5. 前記放熱器は、コンデンサと、前記コンデンサの下流側に設けられたレシーバと、前記レシーバの下流側に設けられたサブクーラとを有し、前記第二分岐点は前記サブクーラの出口よりも上流側に設けられる請求項１〜４のいずれか一項に記載の廃熱回生システム。
6. 前記循環ポンプが前記循環流路に流通させる前記冷媒の流量は、前記圧縮空気の冷却要求に応じて制御される請求項１〜５のいずれか一項に記載の廃熱回生システム。
7. 前記昇圧ポンプ及び前記循環ポンプは、ひとつの三軸ギヤポンプにより構成される請求項１〜５のいずれか一項に記載の廃熱回生システム。
8. 前記冷媒加熱手段は、前記昇圧ポンプによって昇圧され、前記膨張機によって膨張される前の前記冷媒と、前記膨張機によって膨張され、前記放熱器によって冷却凝縮される前の前記冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器を含む請求項１〜７のいずか一項に記載の廃熱回生システム。

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