JP5515591B2 - 排熱回生システム - Google Patents

Description

この発明は、自動車エンジンの冷却水や排気ガスから得られる排熱の熱エネルギーを、ランキンサイクルを用いて動力エネルギーや電気エネルギーとして回生する排熱回生システムに関するものである。

従来の内燃機関の排熱を回収利用するランキンサイクルを用いた排熱回生システムにおいては、ランキンサイクルの運転制御手段として、膨張機の入口側の冷媒温度を検出する温度検出手段と、膨張機の入口側の冷媒圧力を検出する入口側圧力検出手段とにより飽和ガス冷媒温度を算出してランキンサイクルの運転を制御する方法が開示されていた。さらに、入口側圧力検出手段に替えて蒸気発生器の冷媒入口から出口に至るいずれかの部位に蒸発温度を検出する１つの温度センサを設け、この温度センサで検出される温度を飽和ガス冷媒温度としてランキンサイクルの運転を制御する方法が開示されていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３０７２７号公報（１３−１４頁、図４）

しかしながら、蒸気発生器の冷媒入口から出口に至るいずれかの部位に蒸発温度を検出する１つの温度センサを設けた従来の排熱回生システムにおいては、温度センサが必ずしも蒸発点を測定するとは限らないことから、正確な冷媒の飽和温度を測定することはできないという問題点があった。そのため、常に最適な条件でランキンサイクルを作動させることができないという問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、正確な冷媒の飽和温度を測定することができ、常に最適な条件でランキンサイクルを作動させることができる排熱回生システムを得るものである。

この発明に係わる排熱回生システムは、内燃機関の排気ガスを排気する排気管と、この排気管に備えられ前記排気ガスと冷媒との間で熱交換を行なう排気ガス熱交換器と、この排気ガス熱交換器で前記排気ガスと熱交換された前記冷媒を循環させる冷媒流路と、この冷媒流路の前記排気ガス熱交換器の下流に備えられた膨張機と、この膨張機の下流に備えられた凝縮器と、この凝縮器の下流、前記冷却水熱交換器の上流に備えられた冷媒ポンプと、を備えた排熱回生システムにおいて、排気ガス熱交換器の内部の冷媒流路の温度分布を測定するための複数の測定点を有する第３の温度センサと、凝縮器の内部の冷媒流路の温度分布を測定するための複数の測定点を有する第２の温度センサと、冷媒ポンプの入口側冷媒温度を検出する温度センサと、冷媒流路を循環する冷媒量を調整する冷媒充填量調整装置と、を備え、第２の温度センサが測定した温度分布から低圧側飽和温度を検出し、冷媒ポンプの入口側冷媒温度と低圧側飽和温度との差が所定値となるように冷媒流路内の冷媒量が調整されるものである。
また、この発明に係わる別の排熱回生システムは、内燃機関の冷却水を循環させる冷却水流路と、内燃機関の排気ガスを排気する排気管と、冷却水流路に備えられ冷却水と冷媒との間で熱交換を行なう冷却水熱交換器と、この冷却水熱交換器で冷却水と熱交換された冷媒を循環させる冷媒流路と、この冷媒流路の冷却水熱交換器の下流に備えられ、排気管に備えられて排気ガスと冷媒との間で熱交換を行なう排気ガス熱交換器と、この排気ガス熱交換器の下流に備えられた膨張機と、この膨張機の下流に備えられた凝縮器と、この凝縮器の下流、冷却水熱交換器の上流に備えられた冷媒ポンプと、を備えた排熱回生システムにおいて、冷却水熱交換器の内部の冷媒流路の温度分布を測定するための複数の測定点を有する第１の温度センサと、凝縮器の内部の冷媒流路の温度分布を測定するための複数の測定点を有する第２の温度センサと、排気ガス熱交換器の内部の冷媒流路の温度分布を測定するための複数の測定点を有する第３の温度センサと、冷媒ポンプの入口側冷媒温度を検出する温度センサと、冷媒流路を循環する冷媒量を調整する冷媒充填量調整装置と、を備え、第２の温度センサが測定した温度分布から低圧側飽和温度を検出し、冷媒ポンプの入口側冷媒温度と低圧側飽和温度との差が所定値となるように冷媒流路内の冷媒量が調整されるものである。

また、この発明に係わる別の排熱回生システムは、内燃機関の排気ガスを排気する排気管と、この排気管に備えられ排気ガスと冷媒との間で熱交換を行なう排気ガス熱交換器と、この排気ガス熱交換器で排気ガスと熱交換された冷媒を循環させる冷媒流路と、この冷媒流路の排気ガス熱交換器の下流に備えられた膨張機と、この膨張機の下流に備えられた凝縮器と、この凝縮器の下流、冷却水熱交換器の上流に備えられた冷媒ポンプと、を備えた排熱回生システムであって、排気ガス熱交換器の内部の冷媒流路の温度分布を測定するための複数の測定点を有する第３の温度センサと、凝縮器の内部の冷媒流路の温度分布を測定するための複数の測定点を有する第２の温度センサと、冷媒ポンプの入口側冷媒温度を検出する温度センサと、冷媒流路を循環する冷媒量を調整する冷媒充填量調整装置と、を備え、第２の温度センサが測定した温度分布から低圧側飽和温度を検出し、冷媒ポンプの入口側冷媒温度と低圧側飽和温度との差が所定値となるように冷媒流路内の冷媒量が調整されるものである。

この発明に係わる排熱回生システムにおいては、凝縮器の内部の冷媒流路の温度分布を測定するための複数の測定点を有する第２の温度センサと、冷却水熱交換器の内部の冷媒流路の温度分布を測定するための複数の測定点を有する第１の温度センサ凝縮器の内部の冷媒流路の温度分布を測定するための複数の測定点を有する第２の温度センサあるいは排気ガス熱交換器の内部の冷媒流路の温度分布を測定するための複数の測定点を有する第３の温度センサを設けているので、正確な飽和ガス冷媒温度を測定することができ、常に最適な条件でランキンサイクルを作動させることができる。

この発明の実施の形態１による排熱回生システムの模式図である。 この発明の実施の形態１による排熱回生システムの特性図である。 この発明の実施の形態１による排熱回生システムの特性図である。 この発明の実施の形態２による排熱回生システムの模式図である。 この発明の実施の形態３による排熱回生システムの模式図である。 この発明の実施の形態３による排熱回生システムの特性図である。 この発明の実施の形態３による排熱回生システムの特性図である。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における排熱回生システムの構成を示す模式図である。本実施の形態における排熱回生システムは、内燃機関として例えば自動車用のエンジンにランキンサイクルを適用したものである。エンジン１は、走行用駆動力を発生させる内燃機関である。エンジン１には、排気ガスを排出するための排気管２が接続されている。また、エンジン１には、このエンジン１を冷却する冷却水流路３が接続されている。冷却水流路３は、冷却水ポンプ４によってエンジン冷却水が図１において時計回りの方向に循環されるように構成されている。冷却水流路３には、エンジン１から下流側に流量センサ５、温度センサ６および冷却水熱交換器７が順に接続されている。この流量センサ５および温度センサ６は、冷却水熱交換器７に流入する冷却水の流量および温度をそれぞれ検知している。

冷却水熱交換器７には、この冷却水熱交換器７の内部で冷却水流路３と冷媒との間で熱交換させるために冷媒流路８が接続されている。冷媒流路８は、冷媒ポンプ９によって例えばＨＦＣ系冷媒の一つであるＲ１３４ａ冷媒（作動流体）が図１において時計回りの方向に循環されるように構成されている。冷媒流路８には、冷却熱交換器７から下流側に温度センサ１０、膨張機１１および凝縮器１２が順に接続されている。この温度センサ１０は、膨張機１１に流入する冷媒の温度を検知している。

冷却水熱交換器７の内部の冷媒流路８には、冷媒温度の温度分布を検出するための複数の測定点をもつ第１の温度センサ１３が接続されている。また、冷媒流路８の冷媒ポンプ９の上流には、冷媒ポンプ９の入口側冷媒温度を検出する温度センサ１４が接続されている。また、凝縮器１２の内部の冷媒流路８には、冷媒温度の温度分布を検出するための複数の測定点を持つ第２の温度センサ１５が接続されている。さらには、凝縮器１２には、凝縮器１２を空冷するためのファン１６とこのファン１６から送られる冷却風の温度を検知する温度センサ１７が接続されている。また、図１に示す各種温度センサや流量センサ、冷却水ポンプや冷媒ポンプなどは、全て排熱回生システムを制御する電子制御装置（図示せず）で制御されている。

次に、本実施の形態における排熱回生システムの動作について説明する。エンジン１が始動され、冷却水ポンプ４によって冷却水流路３に冷却水の循環が開始される。冷却水流路３に接続された流量センサ５および温度センサ６によって検知された冷却水流量と冷却水温度とが予め定めた所定値を超えたと判断されると、冷媒ポンプ９が駆動され、ランキンサイクルが起動される。冷却水熱交換器７では冷却水と冷媒との温度交換がなされ、冷媒ポンプ９から圧送されてきた作動流体であるＲ１３４ａは加熱されて気化される。蒸気となった作動流体の熱エネルギーは、膨張機１１で動力に変換され、この膨張機１１に接続された発電機（図示せず）や動力機構（図示せず）によって電力や動力として回収される。膨張後の作動流体は凝縮器１２で冷やされ凝縮された液体となって冷媒ポンプ６に戻り、ランキンサイクルが繰り返される。

図２は、本実施の形態のおける冷却水熱交換器７に備えられた第１の温度センサ１３によって検知された冷却水熱交換器７内部での冷媒の温度分布を示した特性図である。図２において、横軸は冷却水熱交換器７内部の冷媒流路の位置、縦軸は温度である。図中の数字は、第１の温度センサ１３のそれぞれの測定点を示している。ここでは、７個の測定点をもつ温度センサの例を示す。また、図２には説明のため、冷却水熱交換器７内部の冷媒流路の位置に対応した冷却水流路３の冷却水温度、およびランキンサイクルを示すモリエル線図を合わせて示している。

上述のように、本実施の形態の排熱回生システムにおいては、冷却水熱交換器７で冷媒は加熱され気化され蒸気となる。このとき、冷却水熱交換器７に設けた複数箇所の測定点をもつ第１の温度センサ１３の検出値は、図２に示す温度分布を示し、隣り合った測定点の温度の差が１〜２℃以下でほぼ一定を示す温度測定点３、４および５の測定点の温度を冷却水熱交換器側の飽和温度として検出する。これら第１の温度センサの測定点の位置関係は、ほぼ均等で隣接する測定点の影響を受けない間隔（温度勾配により１〜２℃以上の温度差が発生する間隔）に配置される。この飽和温度として検出される温度センサの測定点の冷却水熱交換器での位置は、冷却水やランキンサイクルの作動流体の流量、温度、熱交換量などにより変化する。また、測定された温度が正確な飽和温度と判断するためには、モリエル線図における気液二相流状態であること、つまり冷媒流路の位置（熱交換量）の変化に対して温度が一定であること、を検知する必要がある。したがって、通常は一箇所の温度センサの検出値が飽和温度と判断することは困難であり、本実施の形態のように、複数の測定点をもつ温度センサが必要となる。

図３は、本実施の形態のおける凝縮器１２に備えられた第２の温度センサ１５によって検知された凝縮器１２内部での冷媒の温度分布を示した特性図である。図３において、横軸は凝縮器１２内部の冷媒流路の位置、縦軸は温度である。図中の数字は、第２の温度センサ１５のそれぞれの測定点を示している。ここでは、６個の測定点をもつ温度センサの例を示す。また、図３には説明のため、凝縮器１２内部の冷媒流路の位置に対応した冷却水流路３の冷却水温度、およびランキンサイクルを示すモリエル線図を合わせて示している。

凝縮器１２に設けた複数箇所の測定点をもつ第２の温度センサ１５の検出値は、図３に示す温度分布を示し、隣り合った測定点の温度の差が１〜２℃以下でほぼ一定を示す温度測定点２、３、４および５の測定点の温度を凝縮器側の飽和温度として検出する。これら第２の温度センサの測定点の位置関係は、ほぼ均等で隣接する測定点の影響を受けない間隔（温度勾配により１〜２℃以上の温度差が発生する間隔）に配置される。凝縮器１２においても、冷却水熱交換器７と同様に、飽和温度として検出される第２の温度センサの測定点の凝縮器での位置は、冷却水やランキンサイクルの作動流体の流量、温度、熱交換量などにより変化する。また、測定された温度が正確な飽和温度と判断するためには、モリエル線図における気液二相流状態であること、つまり冷媒流路の位置（熱交換量）の変化に対して温度が一定であること、を検知する必要がある。したがって、通常は一箇所の温度センサの検出値が飽和温度と判断することは困難であり、本実施の形態のように、複数の測定点をもつ温度センサが必要となる。

なお、第１の温度センサ１３で検出された冷却水熱交換器側の冷媒の飽和温度を高圧側飽和温度、第２の温度センサ１５で検出された凝縮器側の冷媒の飽和温度を低圧側飽和温度、と以後記載する。

次に、本実施の形態における排熱回生システムのランキンサイクルの動作について説明する。冷媒ポンプ９は、検出された膨張機１１の入口冷媒温度と高圧側飽和温度との差（過加熱度）が予め定めた所定値となるように回転数が制御される。膨張機１１は、高圧側飽和温度と低圧側飽和温度との比が適正となるように回転数が制御される。また、検出された冷媒ポンプ９の入口冷媒温度と低圧側飽和温度との差（過冷却度）が予め定めた所定値となるように冷媒充填量調整装置（図示せず）によりサイクル内の冷媒量が調整される。

このように構成された排熱回生システムにおいては、冷却水熱交換器の内部の冷媒流路の温度分布を測定するための複数の測定点を有する第１の温度センサと、凝縮器の内部の冷媒流路の温度分布を測定するための複数の測定点を有する第２の温度センサを設けているので、冷媒の正確な高圧側飽和温度と低圧側飽和温度を測定することができ、常に最適な条件でランキンサイクルを作動させることができる。

測定された飽和温度が正確な飽和温度でない場合、すなわち、ランキンサイクルの冷媒流路内の冷媒の正確な圧力が把握できない場合、膨張機は最適な膨張比で運転制御されないことになる。その結果、膨張機は最適な回転数で制御された場合よりサイクル効率が低下した状態での運転となる。また、低圧側で過冷却度の算出に大きな誤差（過冷却度が０℃以下近傍）が生じた場合、冷媒ポンプの能力が低下してランキンサイクルの運転継続が困難になる。しかしながら、本実施の形態のように複数の測定点を有する第１の温度センサおよび第２の温度センサを備えることで、正確な飽和温度を測定することができるので、常に最適な条件でランキンサイクルを作動させることができる。

また、冷却水熱交換器に設けた複数箇所の測定点をもつ第１の温度センサの検出値の温度分布の経時変化を観測することにより、冷却水熱交換器の劣化などの診断が可能となる効果もある。具体的には、代表的な作動流体流量での単位交換熱量当たりの初期の温度勾配を、排熱回生システムを制御する電子制御装置のメモリなどに記憶する。ランキンサイクルの出力低下が発生した場合、初期と同じ作動流体流量で運転を実施して、単位交換熱量当たりの温度勾配を測定し、この温度勾配とメモリなどに記憶した初期の温度勾配とを比較し、温度勾配の低下率により出力低下の要因が熱交換器の性能によるものか否かが診断できる。また、定期的に記憶した作動流体流量での運転時に単位交換熱量当たりの温度勾配を初期と比較することで、熱交換器の劣化状況を診断できる。なお、ここでランキンサイクルの出力とは、膨張機の軸主力または膨張機に接続された発電機などの出力から、冷媒ポンプなどに必要な補機動力を差し引いた出力である。

なお、本実施の形態においては、作動流体としてＨＦＣ系冷媒の一つであるＲ１３４ａ冷媒を用いたが、それ以外のＨＦＣ系冷媒である、Ｒ１２５、Ｒ１４３ａ、Ｒ４０４Ａなどを用いることもできる。

実施の形態２．
図４は、この発明を実施するための実施の形態２における排熱回生システムの構成を示す模式図である。実施の形態１においては、エンジンからの排熱の熱エネルギーを冷却水とランキンサイクルの作動流体である冷媒との間で熱交換して回収していたが、本実施の形態においては、エンジンからの排熱の熱エネルギーを排気ガスから回収するものである。図４において、実施の形態１と共通するものについては、同一の符号を付与している。

エンジン１の排気管２は、三方弁１８によりランキンサイクルの冷媒流路８に関連付けられた排気ガス熱交換器１９を装着するメインライン２０とバイパスライン２１とに分岐されている。また、排気管２には排気ガス温度を検出する温度センサ２２が三方弁１８に近接して設けられている。排気ガス熱交換器１９には冷媒温度の温度分布を検出するための複数の測定点を持つ第３の温度センサ２３が接続されている。これらの、三方弁、温度センサ、第３の温度センサなどは、実施の形態１と同様に、全て排熱回生システムを制御する電子制御装置（図示せず）で制御されている。冷媒は、実施の形態１と同じＲ１３４ａを用いている。なお、図４から明らかなように、実施の形態１において冷却水流路と冷媒流路との間で熱交換を行なうために接続されていた冷却水熱交換器などは、本実施の形態においては接続されていない。

次に、本実施の形態における排熱回生システムの動作について説明する。ランキンサイクル停止時においては、三方弁１８は、バイパスライン２１に全排気ガスが流出するように弁開度が調整されている。温度センサ２２で検出された排気ガス温度とエンジン１の運転条件から導き出せる排気ガス流量とが所定値より大きいと判断されると、三方弁１８の弁開度が調整されて、排気ガスがメインライン２０に流入されるとともに、冷媒ポンプ６が駆動されランキンサイクルが起動される。排気ガス熱交換器１９で冷媒は加熱され気化し蒸気となる。排気ガス熱交換器１９に設けた複数箇所の測定点をもつ第３の温度センサ２３の検出値は、実施の形態１の図２に示した温度分布と同様な温度分布を示し、隣り合った測定点の温度の差が１〜２℃以下でほぼ一定を示す温度測定点３、４および５の測定点の温度を排気ガス熱交換器側の飽和温度として検出する。

これら第３の温度センサの測定点の位置関係は、実施の形態１と同様に、ほぼ均等な間隔に配置され隣接する測定点の影響を受けない間隔（温度勾配により１〜２℃以上の温度差が発生する間隔）に配置される。この飽和温度として検出される温度センサの測定点の排気ガス熱交換器での位置は、排気ガスやランキンサイクルの作動流体の流量、温度、熱交換量などにより変化する。また、測定された温度が正確な飽和温度と判断するためには、モリエル線図における気液二相流状態であること、つまり冷媒流路の位置（熱交換量）の変化に対して温度が一定であること、を検知する必要がある。したがって、通常は一箇所の温度センサの検出値が飽和温度と判断することは困難であり、本実施の形態のように、複数の測定点をもつ温度センサが必要となる。

なお、凝縮器１２に設けた複数箇所の測定点をもつ第２の温度センサ１５の検出値も、実施の形態１の図３に示した温度分布と同様な温度分布を示し、実施の形態１と同様に、測定された温度が正確な飽和温度と判断するためには、複数の測定点をもつ温度センサが必要となる。

このように構成された排熱回生システムにおいては、排気ガス熱交換器の内部の冷媒流路の温度分布を測定するための複数の測定点を有する第３の温度センサと、凝縮器の内部の冷媒流路の温度分布を測定するための複数の測定点を有する第２の温度センサを設けているので、冷媒の正確な高圧側飽和温度と低圧側飽和温度を測定することができ、常に最適なランキンサイクルを作動させることができる。

なお、本実施の形態においては、冷媒としてＲ１３４ａを用いたが、実施の形態１と同様に他のＨＦＣ系冷媒を用いることができるとともに、排気ガスの温度が高いことから水を用いることもできる。

実施の形態３．
図５は、この発明を実施するための実施の形態３における排熱回生システムの構成を示す模式図である。本実施の形態は、実施の形態１の冷却水熱交換器と実施の形態２の排気ガス熱交換器とを併せ持ったものである。図５において、実施の形態１および実施の形態２と共通するものについては、同一の符号を付与している。冷却水熱交換器７の入口には、流量調整弁２４が接続されており、この流量調整弁２４から冷却水熱交換器７を迂回するバイパス流路２５が接続されている。これ以外の本実施の形態の排熱回生システムの構成は、実施の形態１および実施の形態２のそれぞれを併せ持ったものであるから説明を省略する。

本実施の形態における排熱回生システムの動作について説明する。ランキンサイクル停止時においては、三方弁１８は、バイパスライン２１に全排気ガスが流出するように弁開度が調整されている。エンジン始動後、排気管２に備えられた温度センサ２２で検出された排気ガス温度とエンジン１の運転条件とから導き出せる排気ガス流量が所定値より大きいと判断されると、三方弁１８によりメインライン２０に排気ガスが流入し、冷媒ポンプ９が駆動されランキンサイクルが起動される。このエンジン冷起動時には、エンジンの暖機のため、冷却水流路３に流れる冷却水は流量調整弁２４により冷却水熱交換器７を迂回させるバイパス流路２５側へ流され、冷却水熱交換器７には冷却水は流入されない。したがって、エンジン始動の初期には排気ガスからの排熱によりランキンサイクルが起動され、以下は実施の形態２と同様に制御される。その後、エンジンが暖機され、冷却水路３に備えられた流量センサ４および温度センサ５でそれぞれ検出された冷却水流量および冷却水温度が予め定めた所定値より大きいと判断されると流量調整弁２４が調整されて、冷却水熱交換７への冷却水の循環が開始され、冷却水熱交換器７でも冷媒は加熱され気化される。

図６は、本実施の形態のおける冷却水熱交換器７に備えられた第１の温度センサ１３によって検知された冷却水熱交換器７内部での冷媒の温度分布、および排気ガス熱交換器１９に備えられた第３の温度センサ２３によって検知された冷却水熱交換器７内部での冷媒の温度分布を示した特性図である。図６において、横軸は冷却水熱交換器７内部の冷媒流路の位置および排気ガス熱交換器１９内部の冷媒流路の位置、縦軸は温度である。図中の数字の１〜６は、第１の温度センサ１３のそれぞれの測定点、７〜１２は、第３の温度センサ２３のそれぞれの測定点を示している。ここでは、それぞれ６個の測定点をもつ温度センサの例を示す。また、図６には説明のため、冷却水熱交換器７内部の冷媒流路の位置に対応した冷却水流路３の冷却水温度、排気ガス熱交換器１９内部の排気管の位置に対応したメインライン２０の排気ガス温度およびランキンサイクルを示すモリエル線図を合わせて示している。

図７は、本実施の形態のおける凝縮器１２に備えられた第２の温度センサ１５によって検知された凝縮器１２内部での冷媒の温度分布を示した特性図である。図７において、横軸は凝縮器１２内部の冷媒流路の位置、縦軸は温度である。図中の数字は、第２の温度センサ１５のそれぞれの測定点を示している。ここでは、６個の測定点をもつ温度センサの例を示す。また、図７には説明のため、凝縮器１２内部の冷媒流路の位置に対応した冷却水流路３の冷却水温度、およびランキンサイクルを示すモリエル線図を合わせて示している。

本実施の形態の排熱回生システムにおいては、冷却水熱交換器７および排気ガス熱交換器１９で冷媒は加熱され気化され蒸気となる。このとき、冷却水熱交換器７よび排気ガス熱交換器１９に設けた複数箇所の測定点をもつ第１の温度センサ１３および第３の温度センサの検出値は、図６に示す温度分布を示し、隣り合った測定点の温度の差が１〜２℃以下でほぼ一定を示す温度測定点４、５、６、７および８の測定点の温度を飽和温度として検出する。このとき、測定された温度が正確な飽和温度と判断するためには、モリエル線図における気液二相流状態であること、つまり冷媒流路の位置（熱交換量）の変化に対して温度が一定であること、を検知する必要がある。したがって、通常は一箇所の温度センサの検出値が飽和温度と判断することは困難であり、本実施の形態のように、複数の測定点をもつ温度センサが必要となる。

また、凝縮器１２においても、測定された温度が正確な飽和温度と判断するためには、本実施の形態のように、複数の測定点をもつ温度センサが必要となることは、実施の形態１と同様である。

ここで、第１の温度センサ１３および第３の温度センサ２３で検出された冷却水熱交換器および排気ガス熱交換器側の冷媒の飽和温度を高圧側飽和温度、第２の温度センサ１５で検出された凝縮器側の冷媒の飽和温度を低圧側飽和温度、と以後記載する。

なお、冷却水熱交換器７および排気ガス熱交換器１９に設けた複数箇所の測定点をもつ第１の温度センサおよび第２の温度センサの検出値から、高圧側飽和温度として検出する場合について説明したが、気液二相流状態であるが判断できるのであればどちらか一方の熱交換器に設けた複数箇所の測定点をもつ温度センサの検出値から、高圧側飽和温度を検出してもよい。

１ エンジン
２ 排気管
３ 冷却水流路
４ 冷却水ポンプ
５ 流量センサ
６ 温度センサ
７ 冷却水熱交換器
８ 冷媒流路
９ 冷媒ポンプ
１０ 温度センサ
１１ 膨張機
１２ 凝縮器
１３ 第１の温度センサ
１４ 温度センサ
１５ 第２の温度センサ
１６ ファン
１７ 温度センサ
１８ 三方弁
１９ 排気ガス熱交換器
２０ メインライン
２１ バイパスライン
２２ 温度センサ
２３ 第３の温度センサ
２４ 流量調整弁
２５ バイパス流路

Claims (4)

1. 内燃機関の排気ガスを排気する排気管と、
   この排気管に備えられ前記排気ガスと冷媒との間で熱交換を行なう排気ガス熱交換器と、
   この排気ガス熱交換器で前記排気ガスと熱交換された前記冷媒を循環させる冷媒流路と、
   この冷媒流路の前記排気ガス熱交換器の下流に備えられた膨張機と、
   この膨張機の下流に備えられた凝縮器と、
   この凝縮器の下流、前記冷却水熱交換器の上流に備えられた冷媒ポンプと、
   を備えた排熱回生システムにおいて、
   前記排気ガス熱交換器の内部の冷媒流路の温度分布を測定するための複数の測定点を有する第３の温度センサと、
   前記凝縮器の内部の冷媒流路の温度分布を測定するための複数の測定点を有する第２の温度センサと、
   前記冷媒ポンプの入口側冷媒温度を検出する温度センサと、
   前記冷媒流路を循環する冷媒量を調整する冷媒充填量調整装置と、を備え、
   前記第２の温度センサが測定した温度分布から低圧側飽和温度を検出し、
   前記冷媒ポンプの入口側冷媒温度と前記低圧側飽和温度との差が所定値となるように前記冷媒流路内の冷媒量が調整されることを特徴とする排熱回生システム。
2. 内燃機関の冷却水を循環させる冷却水流路と、
   前記内燃機関の排気ガスを排気する排気管と、
   前記冷却水流路に備えられ前記冷却水と冷媒との間で熱交換を行なう冷却水熱交換器と、
   この冷却水熱交換器で前記冷却水と熱交換された前記冷媒を循環させる冷媒流路と、
   この冷媒流路の前記冷却水熱交換器の下流に備えられ、前記排気管に備えられて前記排気ガスと冷媒との間で熱交換を行なう排気ガス熱交換器と、
   この排気ガス熱交換器の下流に備えられた膨張機と、
   この膨張機の下流に備えられた凝縮器と、
   この凝縮器の下流、前記冷却水熱交換器の上流に備えられた冷媒ポンプと、
   を備えた排熱回生システムにおいて、
   前記冷却水熱交換器の内部の冷媒流路の温度分布を測定するための複数の測定点を有する第１の温度センサと、
   前記凝縮器の内部の冷媒流路の温度分布を測定するための複数の測定点を有する第２の温度センサと、
   前記排気ガス熱交換器の内部の冷媒流路の温度分布を測定するための複数の測定点を有する第３の温度センサと、
   前記冷媒ポンプの入口側冷媒温度を検出する温度センサと、
   前記冷媒流路を循環する冷媒量を調整する冷媒充填量調整装置と、を備え、
   前記第２の温度センサが測定した温度分布から低圧側飽和温度を検出し、
   前記冷媒ポンプの入口側冷媒温度と前記低圧側飽和温度との差が所定値となるように前記冷媒流路内の冷媒量が調整されることを特徴とする排熱回生システム。
3. 前記膨張機に流入する冷媒の温度を検知する温度センサをさらに備え、
   前記第１の温度センサが測定した温度分布から高圧側飽和温度を検出し、
   前記膨張機に流入する冷媒の温度と前記高圧側飽和温度との差が所定値となるように前記冷媒ポンプの回転数が制御されることを特徴とする請求項２に記載の排熱回生システム。
4. 前記膨張機に流入する冷媒の温度を検知する温度センサをさらに備え、
   前記第３の温度センサが測定した温度分布から高圧側飽和温度を検出し、
   前記膨張機に流入する冷媒の温度と前記高圧側飽和温度との差が所定値となるように前記冷媒ポンプの回転数が制御されることを特徴とする請求項１または２に記載の排熱回生システム。

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