特許 5835479 排気熱回収装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5835479

(24)【登録日】2015年11月13日

(45)【発行日】2015年12月24日

(54)【発明の名称】排気熱回収装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 5/02 20060101AFI20151203BHJP

   F28D 15/06 20060101ALI20151203BHJP

   F28D 15/02 20060101ALI20151203BHJP

【ＦＩ】

   F01N5/02 A

   F01N5/02 K

   F28D15/02 105D

   F28D15/02 Q

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-518190(P2014-518190)

(86)(22)【出願日】2012年5月31日

(86)【国際出願番号】JP2012064208

(87)【国際公開番号】WO2013179466

(87)【国際公開日】20131205

【審査請求日】2014年12月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】発田 崇

(72)【発明者】

【氏名】山田 賢一

【審査官】 山田 由希子

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６２−２７１９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−３４０５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−２０６４２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ５／０２

Ｆ２８Ｄ １５／０２−１５／０６

Ｆ２８Ｆ ２７／００−２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱媒体を蒸発させる蒸発部と、前記蒸発した熱媒体を凝縮させる凝縮部とが組み込まれ、前記熱媒体が循環する熱媒体経路と、
前記熱媒体経路内の熱媒体の量を変更する熱媒体制御部と、
前記熱媒体経路の内圧の変化率、又は前記熱媒体経路内における熱媒体の温度の変化率が所定の範囲内である場合、前記熱媒体制御部は前記熱媒体を供給又は回収し、前記熱媒体の供給又は回収後における前記内圧の変化率、又は前記温度の変化率に基づいて、前記熱媒体経路が異常であるか判定する判定部と、を具備することを特徴とする排気熱回収装置。

【請求項2】

前記熱媒体制御部は液相の前記熱媒体を貯留する貯留部を含み、
前記内圧が前記貯留部における前記液相の熱媒体に作用する圧力以下かつ前記内圧の変化率が前記所定の範囲内である場合、又は前記温度が前記熱媒体の沸点以下かつ前記温度の変化率が前記所定の範囲内である場合、前記熱媒体制御部は前記熱媒体経路に前記液相の熱媒体を供給し、
前記判定部は、前記熱媒体の供給後における前記内圧の変化率、又は前記温度の変化率に基づいて、前記熱媒体経路が異常であるか判定することを特徴とする請求項１記載の排気熱回収装置。

【請求項3】

前記熱媒体の供給後における前記内圧の変化率、又は前記温度の変化率が第１の値未満である場合、前記判定部は前記熱媒体経路が正常であると判定し、
前記熱媒体の供給後における前記内圧の変化率、又は前記温度の変化率が前記第１の値以上である場合、前記判定部は前記熱媒体経路が異常であると判定することを特徴とする請求項２記載の排気熱回収装置。

【請求項4】

前記熱媒体の供給後における前記内圧の変化率又は前記温度の変化率が前記第１の値より大きい第２の値以上である場合、前記判定部は前記熱媒体経路に前記熱媒体が存在していないと判定し、
前記熱媒体の供給後における前記内圧の変化率又は前記温度の変化率が前記第２の値未満、かつ前記第１の値以上である場合、前記判定部は前記熱媒体経路中に熱媒体が不足していると判定することを特徴とする請求項３記載の排気熱回収装置。

【請求項5】

前記熱媒体の供給後における前記内圧の変化率又は前記温度の変化率が第１の値未満であり、かつ前記第１の値より小さい第３の値以上である場合、前記判定部は前記熱媒体経路が正常であると判定し、
前記熱媒体の供給後における前記内圧の変化率又は前記温度の変化率が前記第３の値未満である場合、前記判定部は前記熱媒体経路が閉塞していると判定し、
前記熱媒体の供給後における前記内圧の変化率、又は前記温度の変化率が前記第１の値以上である場合、前記判定部は前記熱媒体経路が異常であると判定することを特徴とする請求項２記載の排気熱回収装置。

【請求項6】

前記熱媒体の供給後における前記内圧の変化率、又は前記温度の変化率が第１の値以上である場合、前記判定部は前記熱媒体経路が異常であると判定し、
前記熱媒体の供給後における前記内圧の変化率又は前記温度の変化率が前記第１の値未満であり、かつ前記第１の値より小さい第３の値以上である場合、前記判定部は前記熱媒体経路が正常であると判定し、
前記熱媒体の供給後における前記内圧の変化率又は前記温度の変化率が前記第３の値より小さい第４の値未満である場合、前記判定部は前記熱媒体経路が正常であると判定し、
前記熱媒体の供給後における前記内圧の変化率又は前記温度の変化率が前記第３の値未満であり、かつ前記第４の値以上である場合、前記判定部は前記熱媒体経路が閉塞していると判定することを特徴とする請求項２記載の排気熱回収装置。

【請求項7】

前記熱媒体制御部は液相の前記熱媒体を貯留する貯留部を含み、
前記内圧が前記貯留部における前記液相の熱媒体に作用する圧力より大きくかつ前記内圧の変化率が所定の範囲内である場合、又は前記温度が前記熱媒体の沸点より高くかつ前記温度の変化率が所定の範囲内である場合、前記熱媒体制御部は前記熱媒体経路から前記熱媒体を回収し、
前記熱媒体の回収後に前記内圧又は前記温度が低下する場合、前記判定部は前記熱媒体経路が正常であると判定し、
前記熱媒体の回収後に前記内圧又は前記温度が低下しない場合、前記判定部は前記熱媒体経路が閉塞している、又は熱媒体が過多であると判定することを特徴とする請求項１から６いずれか一項記載の排気熱回収装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は排気熱回収装置に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関（エンジン）の排気ガスの熱を回収する排気熱回収装置が用いられている。例えば排気ガスによりＨ_２Ｏなどの熱媒体を蒸発させ、蒸発により発生した蒸気を暖機に用いる。暖機に用いられた蒸気は凝縮され、経路を循環する。例えば特許文献１には、所定時間内に温度が上昇しない場合を異常と判定する技術が記載されている。特許文献２には、排気熱回収器から冷却水に伝わる熱量に基づき、循環経路内の弁の異常を検出する技術が記載されている。特許文献３には、内燃機関の始動完了後における冷却水の温度に基づいてサーモスタットの異常を判定する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−２５５９４５号公報

【特許文献2】特開２０１０−３８１２４号公報

【特許文献3】特開２００７−２７０６６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の判定の制御は、例えば暖機などの動作の終了後に、異常の判定を行うパッシブ制御である。このような技術では、判定の頻度を増やすことは困難である。本願発明は上記課題に鑑み、正常／異常の判定をより頻繁に行うことが可能な排気熱回収装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、熱媒体を蒸発させる蒸発部と、前記蒸発した熱媒体を凝縮させる凝縮部とが組み込まれ、前記熱媒体が循環する熱媒体経路と、前記熱媒体経路内の熱媒体の量を変更する熱媒体制御部と、前記熱媒体経路の内圧の変化率、又は前記熱媒体経路内における熱媒体の温度の変化率が所定の範囲内である場合、前記熱媒体制御部は前記熱媒体を供給又は回収し、前記熱媒体の供給又は回収後における前記内圧の変化率、又は前記温度の変化率に基づいて、前記熱媒体経路が異常であるか判定する判定部と、を具備する排気熱回収装置である。

【0006】

上記構成において、前記熱媒体制御部は液相の前記熱媒体を貯留する貯留部を含み、前記内圧が前記貯留部における前記液相の熱媒体に作用する圧力以下かつ前記内圧の変化率が前記所定の範囲内である場合、又は前記温度が前記熱媒体の沸点以下かつ前記温度の変化率が前記所定の範囲内である場合、前記熱媒体制御部は前記熱媒体経路に前記液相の熱媒体を供給し、前記判定部は、前記熱媒体の供給後における前記内圧の変化率、又は前記温度の変化率に基づいて、前記熱媒体経路が異常であるか判定する構成とすることができる。

【0007】

上記構成において、前記熱媒体の供給後における前記内圧の変化率、又は前記温度の変化率が第１の値未満である場合、前記判定部は前記熱媒体経路が正常であると判定し、前記熱媒体の供給後における前記内圧の変化率、又は前記温度の変化率が前記第１の値以上である場合、前記判定部は前記熱媒体経路が異常であると判定する構成とすることができる。

【0008】

上記構成において、前記熱媒体の供給後における前記内圧の変化率又は前記温度の変化率が前記第１の値より大きい第２の値以上である場合、前記判定部は前記熱媒体経路に前記熱媒体が存在していないと判定し、前記熱媒体の供給後における前記内圧の変化率又は前記温度の変化率が前記第２の値未満、かつ前記第１の値以上である場合、前記判定部は前記熱媒体経路中に熱媒体が不足していると判定する構成とすることができる。

【0009】

上記構成において、前記熱媒体の供給後における前記内圧の変化率又は前記温度の変化率が第１の値未満であり、かつ前記第１の値より小さい第３の値以上である場合、前記判定部は前記熱媒体経路が正常であると判定し、前記熱媒体の供給後における前記内圧の変化率又は前記温度の変化率が前記第３の値未満である場合、前記判定部は前記熱媒体経路が閉塞していると判定する構成とすることができる。

【0010】

上記構成において、前記熱媒体の供給後における前記内圧の変化率又は前記温度の変化率が前記第３の値より小さい第４の値未満である場合、前記判定部は前記熱媒体経路が正常であると判定し、前記熱媒体の供給後における前記内圧の変化率又は前記温度の変化率が前記第３の値未満であり、かつ前記第４の値以上である場合、前記判定部は前記熱媒体経路が閉塞していると判定する構成とすることができる。

【0011】

上記構成において、前記熱媒体制御部は液相の前記熱媒体を貯留する貯留部を含み、前記内圧が前記貯留部における前記液相の熱媒体に作用する圧力より大きくかつ前記内圧の変化率が所定の範囲内である場合、又は前記温度が前記熱媒体の沸点より高くかつ前記温度の変化率が所定の範囲内である場合、前記熱媒体制御部は前記熱媒体経路から前記熱媒体を回収し、前記熱媒体の回収後に前記内圧又は前記温度が低下する場合、前記判定部は前記熱媒体経路が正常であると判定し、前記熱媒体の回収後に前記内圧又は前記温度が低下しない場合、前記判定部は前記熱媒体経路が閉塞している、又は熱媒体が過多であると判定する構成とすることができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、正常／異常の判定をより頻繁に行うことが可能な排気熱回収装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は実施例１に係る排気熱回収装置を例示する概略図である。

【図2】図２（ａ）はエンジン始動前における熱媒体を例示する概略図である。図２（ｂ）はバルブが開いた直後における熱媒体を例示する概略図である。

【図3】図３は排気熱回収装置の動作を例示するタイミングチャートである。

【図4】図４はＥＣＵの構成を例示する機能ブロック図である。

【図5】図５は排気熱回収装置の制御を例示するフローチャートである。

【図6】図６（ａ）及び図６（ｂ）は排気熱回収装置の制御を例示するフローチャートである。

【図7】図７は排気熱回収装置の動作を例示するタイミングチャートである。

【図8】図８は排気熱回収装置の制御を例示するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図面を用いて、本発明の実施例について説明する。

【実施例1】

【0015】

実施例１は異常の種類を判定する例である。図１は実施例１に係る排気熱回収装置１００の概略図である。図１には、排気熱回収装置１００とともに内燃機関３０、排気管３２、スタータコンバータ３４及びアンダーフロアコンバータ３６を示す。図１に示す各構成は図示しない車両に搭載されている。排気熱回収装置１００はＥＣＵ（Engine Control Unit）１０、循環経路部１１、及び熱媒体制御部２０を備えている。排気熱回収装置１００は、受熱によって蒸気化するとともに放熱によって凝縮する熱媒体を利用して熱の輸送を行う蒸気ループ機構である。

【0016】

循環経路部１１は熱回収器１２と凝縮部１４と供給配管１６と戻り配管１８とを備えている。供給配管１６及び戻り配管１８は、熱回収器１２（蒸発部）と凝縮部１４とに接続されている。循環経路部１１は、熱回収器１２と凝縮部１４とが組み込まれ、熱媒体が循環する熱媒体経路を形成している。循環経路部１１内には熱媒体が大気圧よりも減圧された負圧状態（例えば−１００ｋＰａ）で予め封入されている。そしてこれにより、熱媒体による熱の輸送を行うにあたり、使用環境に合わせて熱媒体の沸点を調整している。熱媒体には例えばＨ_２Ｏが用いられる。循環経路部１１内の熱媒体の量は、例えば循環経路部１１の容積の１／２以下である。

【0017】

熱回収器１２は熱交換器であり、熱媒体を蒸発させる。熱回収器１２は具体的には内燃機関３０の排気と熱媒体との間で熱交換を行うことで排気から熱を回収し、熱媒体を蒸気化する熱交換器となっている。内燃機関３０の始動は排気熱回収装置１００の作動開始条件となり、内燃機関３０の停止は排気熱回収装置１００の作動停止条件となる。循環経路部１１は作動停止条件成立後に冷却が進む結果、熱媒体の凝縮が進むことで真空状態を有することになる。

【0018】

内燃機関３０の排気は排気管３２に設けられたスタータコンバータ３４やアンダーフロアコンバータ３６で浄化された上で、排気管３２を介して排出される。熱回収器１２は排気管３２のうち、アンダーフロアコンバータ３６よりも下流側の部分に設けられている。

【0019】

凝縮部１４は蒸気化された熱媒体である蒸気が凝縮する部分である。凝縮部１４は例えば内燃機関３０のうち、蒸気が輸送する熱を暖機に利用する部分となっている。このため、排気熱回収装置１００は内燃機関３０と共有するかたちで凝縮部１４を備えている。凝縮部１４は内燃機関３０のうち、蒸気が輸送する熱で冷間時の内燃機関３０のフリクショントルクを低減可能な部分とすることができ、例えば内燃機関３０のクランクシャフトを軸支する軸受部とすることができる。

【0020】

供給配管１６は熱回収器１２から凝縮部１４に蒸気を供給する。供給配管１６には圧力センサ１３が設けられている。圧力センサ１３は供給配管１６内の圧力を検知することで、循環経路部１１内の圧力（以下、内圧と表記する）を検知する。温度センサ１５は循環経路部１１内における熱媒体の温度を測定する。

【0021】

戻り配管１８は凝縮部１４から熱回収器１２に凝縮した熱媒体を戻す。戻り配管１８は具体的には熱回収器１２とともに凝縮した熱媒体を凝縮部１４から熱回収器１２に重力の作用によって戻すことができるように設けられている。

【0022】

熱媒体制御部２０は、リザーブタンク２２（貯留部）、分岐配管２４（分岐経路）及びバルブ２６を備えており、循環経路部１１内の熱媒体の量を変更することができる。リザーブタンク２２は液相の熱媒体を貯留する。リザーブタンク２２は、例えば貯留する熱媒体に大気圧が作用する大気開放型のタンクとなっている。なお大気圧は大気圧センサ２８により測定される。リザーブタンク２２は、液相状態で貯留する熱媒体に加えて、さらに循環経路部１１内を循環する熱媒体を液相状態で貯留可能な容量を有している。リザーブタンク２２は例えば所定の圧力で開弁することで、内圧の上昇を抑制するブリーザバルブ付きのタンクであってもよい。

【0023】

分岐配管２４は循環経路部１１から分岐し、リザーブタンク２２と接続されている。分岐配管２４は、リザーブタンク２２で少なくとも確保されるべき液面の高さよりも低い位置で開口するようにリザーブタンク２２に接続されており、例えばリザーブタンク２２の底部に下方から接続されている。分岐配管２４は戻り配管１８から重力作用方向において上方に向かって分岐および延伸し、かつ戻り配管１８のうち熱回収器１２寄りの部分から分岐している。

【0024】

バルブ２６は分岐配管２４における熱媒体の流通を制御する。バルブ２６は具体的には流量調節弁となっている。バルブ２６は例えば開閉弁であってもよい。

【0025】

ＥＣＵ１０は電子制御装置であり、ＥＣＵ１０は圧力センサ１３から内圧を、温度センサ１５から熱媒体の温度を、大気圧センサ２８から大気圧を取得する。またＥＣＵ１０は内燃機関３０のイグニッションのＯＮ／ＯＦＦを取得し、バルブ２６の開閉を制御する。

【0026】

図２（ａ）は内燃機関３０の始動前における熱媒体を例示する概略図である。図２（ｂ）はバルブ２６が開いた直後における熱媒体を例示する概略図である。

【0027】

図２（ａ）に示すように、バルブ２６は閉じている。このため熱媒体制御部２０から戻り配管１８に向けて熱媒体は供給されない。図２（ｂ）に示すように、バルブ２６が開くことにより、リザーブタンク２２に貯留されている液相の熱媒体が、分岐配管２４を通じて戻り配管１８に供給される。次に排気熱回収装置１００の動作について説明する。

【0028】

図３は排気熱回収装置１００の動作を例示するタイミングチャートである。横軸は時間を表す。時間はゼロからｔ４に向けて流れる。縦軸は、上から順に内圧、バルブ２６の開閉、凝縮部１４の温度、及びイグニッション（図中のＩＧ）のＯＮ／ＯＦＦを表す。Ｌ１〜Ｌ４は異なる傾きを有する内圧を表す線である。Ｌ５〜Ｌ８は異なる傾きを有する温度を表す線である。内圧又は温度の傾きを用いて正常／異常の判定を行う。ここでは内圧に基づいた判定について説明する。

【0029】

実線Ｌ１の傾きはａ１（第１の値）である。破線Ｌ２の傾きａ２（第２の値）はａ１より大きい。点線Ｌ３の傾きａ３（第３の値）はａ１より小さい。一点鎖線Ｌ４の傾きａ４（第４の値）はａ３より小さい。

【0030】

図３に示すように、時間ゼロにおいてイグニッションはＯＦＦであり、バルブ２６は閉じている。内圧は大気圧Ｐ１より低い負圧であり、例えば−１００ｋＰａに維持されている。時間ｔ１においてイグニッションがＯＮになる。熱媒体は循環経路部１１を循環する。熱回収器１２において熱媒体が蒸発するため、内圧は高くなる。蒸気が循環経路部１１に流れるため、循環経路部１１における熱媒体の温度は高くなる。内圧の傾き（内圧の変化率）ａ及び温度の傾き（温度の変化率）ｂは正の値となる。時間ｔ２〜ｔ３において内圧の傾きａは小さく、例えばゼロなどのように所定の範囲Ｒ１内の値である。範囲Ｒ１は例えばゼロを含む範囲である。また時間ｔ２〜ｔ３において内圧は大気圧Ｐ１より小さい。このように、内圧が大気圧Ｐ１より小さく、かつ傾きａが範囲Ｒ１内にある状態が所定の時間（ｔ２〜ｔ３）継続している場合、内圧が負圧で安定しているとする。

【0031】

時間ｔ３においてバルブ２６は開き、時間ｔ４においてバルブ２６は閉じる。図２（ｂ）に示したように、リザーブタンク２２から戻り配管１８に向けて熱媒体が供給される。ＥＣＵ１０は、時間ｔ４後の内圧の傾きａに基づき異常が発生している部位を判定する。

【0032】

内圧の傾きａがａ１未満かつａ３以上である場合、内圧が領域Ａ１内に入る。このとき、ＥＣＵ１０は循環経路部１１が正常であると判定する。内圧の傾きａがａ２以上である場合、内圧は領域Ａ２内に入る。このとき、ＥＣＵ１０は循環経路部１１がドライアウト状態（以下、ドライアウトと表記する）であると判定する。ドライアウトとは、熱媒体が循環経路部１１内に存在していない状態である。

【0033】

内圧の傾きａがａ２未満かつａ１以上である場合、内圧は領域Ａ３内に入る。このとき、ＥＣＵ１０は循環経路部１１内において熱媒体が不足していると判定する。不足とは、排気熱回収装置１００が適切に動作するための熱媒体の量に対して熱媒体が少ないことを意味する。内圧の傾きａがａ３未満かつａ４以上である場合、内圧は領域Ａ４内に入る。このときＥＣＵ１０は、循環経路部１１が閉塞していると判定する。閉塞とは、例えば異物などにより循環経路部１１が遮断されていることである。内圧の傾きａがａ４未満である場合、内圧は領域Ａ５内に入る。このときＥＣＵ１０は循環経路部１１が正常であると判定する。

【0034】

図４はＥＣＵ１０の構成を例示する機能ブロック図である。図４に示すように、ＥＣＵ１０は、圧力取得部４０、バルブ制御部４２、温度取得部４４、判定部４６、及び通知部４８として機能する。圧力取得部４０は、圧力センサ１３から内圧を、大気圧センサ２８から大気圧Ｐ１を取得する。圧力取得部４０は、取得した内圧に基づいて内圧の傾きａを算出する。バルブ制御部４２はバルブ２６の開閉を制御する。温度取得部４４は、温度センサ１５が測定した循環経路部１１内における熱媒体の温度を取得する。判定部４６は図３に示したように内圧の傾きａに基づいて、異常が発生している部位を判定する。通知部４８は異常が発生している部位を、車両のユーザに通知する。

【0035】

図５から図６（ｂ）は排気熱回収装置１００の制御を例示するフローチャートである。図５に示すように、圧力取得部４０は内圧及び大気圧を取得する（ステップＳ１０）。バルブ制御部４２は内圧が負圧で安定しているか判定する（ステップＳ１１）。つまり、内圧が大気圧Ｐ１より小さく、かつ傾きａが範囲Ｒ１内であるか判定する。Ｎｏの場合、制御は終了する。Ｙｅｓの場合は図３の時間ｔ２〜ｔ３に対応する。バルブ制御部４２はバルブ２６を開く。これにより熱媒体が戻り配管１８に供給される（ステップＳ１２）。ステップＳ１２は図３の時間ｔ３〜ｔ４に対応する。圧力取得部４０は時間ｔ４から所定の時間Δｔが経過したか判定する（ステップＳ１３）。Ｎｏの場合ステップＳ１３が繰り返される。Ｙｅｓの場合、圧力取得部４０は内圧の傾きａを算出する（ステップＳ１４）。

【0036】

判定部４６は、傾きａが傾きａ１未満であるか判定する（ステップＳ１５）。Ｎｏの場合は後述する。Ｙｅｓの場合、判定部４６は、傾きａが傾きａ３以上であるか判定する（ステップＳ１６）。Ｎｏの場合は後述する。Ｙｅｓの場合、判定部４６は循環経路部１１が正常であると判定する（ステップＳ１７）。これは図３の領域Ａ１に対応する。ステップＳ１７の後、制御は終了する。

【0037】

ステップＳ１５においてＮｏの場合、判定部４６は傾きａがａ２以上であるか判定する（ステップＳ１８、図５及び図６（ａ）のＢ参照）。Ｙｅｓの場合、判定部４６はドライアウトが発生していると判定する（ステップＳ１９）。これは図３の領域Ａ２に対応する。Ｎｏの場合、判定部４６は熱媒体が不足していると判定する（ステップＳ２０）。これは図３の領域Ａ３に対応する。ステップＳ１９及びＳ２０の後、通知部４８は通知を行う（ステップＳ２１）。ステップＳ２１の後、制御は終了する。

【0038】

ステップＳ１６においてＮｏの場合、判定部４６は傾きａがａ４未満であるか判定する（ステップＳ２２、図５及び図６（ｂ）のＣ参照）。Ｎｏの場合、判定部４６は閉塞が発生していると判定する（ステップＳ２３）。これは図３の領域Ａ４に対応する。ステップＳ２３の後、通知部４８は通知を行う（ステップＳ２４）。ステップＳ２２においてＹｅｓの場合、判定部４６は循環経路部１１が正常であると判定する（ステップＳ２５）。これは図３の領域Ａ５に対応する。ステップＳ２４の後、又はＳ２５の後、制御は終了する。

【0039】

パッシブ制御では、例えば暖機が完了して内圧が定常値になったとき、又は熱媒体の流量を調整する弁の開閉を切り換えたときに判定を行う。従って、判定の頻度を増やすことは難しい。また、エンジンの運転状況又は運転履歴などに応じて、内圧、及び内圧の傾きが大きく変動する。従って、判定のための閾値を定めることは困難であり、正常／異常の判定も困難となる。

【0040】

実施例１によれば、内圧の傾きａが所定の範囲Ｒ１内であるときに熱媒体制御部２０が熱媒体を供給する。供給後の内圧の傾きａに基づいて、判定部４６が正常／異常の判定を行う。つまり内圧の安定している通常運転時に、排気熱回収装置１００が能動的に判定のための動作を行うアクティブ制御が行われる。このため、判定の頻度を増やすことができ、異常を早期に発見することができる。例えば内圧が安定しているときは、常に正常／異常の判定を実施してもよい。また安定状態において判定部４６が判定を行うため、判定のための閾値（ａ１〜ａ４）の設定が容易であり、正常／異常の判定の精度が向上する。

【0041】

実施例１では、循環経路部１１内の熱媒体の流量を調整する弁を備えなくてよい。このため排気熱回収装置１００の構成が簡単となる。循環経路部１１内の熱媒体の量は例えば容積の１／２程度である。従って、熱媒体制御部２０が例えば容積の１／１０以下程度の少量の熱媒体を供給することで、内圧の傾きを変化させることができる。供給量は、内圧、及び排気熱回収装置１００の動作状況などに応じて変更可能であり、内圧の変化が検出可能な程度の量であればよい。

【0042】

傾きａに応じて、判定部４６はドライアウト、熱媒体不足又は閉塞など異常の種類を判定する。このためユーザは適切かつ迅速に異常に対処することができる。また、例えば熱媒体の不足、又はドライアウトが発生している場合（ステップＳ１９又はＳ２０）、バルブ制御部４２が自動的にバルブ２６を開いてもよい。これにより熱媒体が熱回収器１２に供給され、熱媒体の不足、又はドライアウトが解消する。

【0043】

通知部４８が行う通知は、例えば車両室内に設けられた通知ランプの点灯、液晶モニタへのメッセージの表示などである。異常の種類に応じて、例えば通知ランプの色、メッセージの内容などを変更してもよい。所定の時間（ｔ２〜ｔ３）は任意に定めることができる。傾きａ１〜ａ４は、例えば車両の使用環境、循環経路部１１の容積などに応じて任意に定めることができる。

【0044】

図５のステップＳ１３に示すように、熱媒体を供給してから時間Δｔ経過後の傾きａに基づいて、判定部４６が判定を行う。これにより、ステップＳ１２において供給された熱媒体が熱回収器１２に到達した後の内圧の変化が傾きａに反映される。従って、判定の精度が高くなる。Δｔは、例えば内圧、大気圧Ｐ１及び循環経路部１１の容積などに基づいて定められる。なお、ステップＳ１４は行わず、熱媒体供給直後の傾きａに基づいて、判定部４６が判定を行ってもよい。

【0045】

例えば傾きａ１のみを閾値としてもよい。つまり判定部４６は時間ｔ３後の傾きａがａ１未満であれば正常、ａ１以上であれば異常と判定してもよい。このように閾値は選択可能である。

【0046】

内圧以外に、例えば循環経路部１１内における熱媒体の温度を判定の指標として用いてもよい。図３に示すように、時間ｔ２〜ｔ３において、温度は安定している。つまり温度が熱媒体の沸点Ｔ１より低く、かつ温度の傾きｂが所定の範囲内にある。このとき、熱媒体制御部２０は熱媒体を供給する。供給後の温度の傾きｂに基づき、判定部４６が判定を行う。実線Ｌ５の傾きはｂ１（第１の値）である。破線Ｌ６の傾きｂ２（第２の値）はｂ１より大きい。点線Ｌ７の傾きｂ３（第３の値）はｂ１より小さい。一点鎖線Ｌ８の傾きｂ４（第４の値）はｂ３より小さい。Ｌ５〜Ｌ７間の領域Ａ６は領域Ａ１に対応する。Ｌ６より上の領域Ａ７は領域Ａ２に対応する。Ｌ５〜Ｌ６間の領域Ａ８は領域Ａ３に対応する。Ｌ７〜Ｌ８間の領域Ａ９は領域Ａ４に対応する。Ｌ８より下の領域Ａ１０は領域Ａ５に対応する。

【実施例2】

【0047】

実施例２は内圧が高い場合における判定の例である。排気熱回収装置１００は実施例２においても共通である。図７は排気熱回収装置１００の動作を例示するタイミングチャートである。

【0048】

図７に示すように、時間ｔ５〜ｔ６において内圧はＰ２である。また内圧の傾きａは所定の範囲Ｒ２（第２の範囲）内にある。範囲Ｒ２はゼロを含む範囲であり、例えば範囲Ｒ１と同じでもよいし、異なってもよい。Ｐ２は大気圧Ｐ１より高い正圧である。このように、内圧が大気圧Ｐ１より高くかつ傾きａが範囲Ｒ２内にある状態が所定の時間（時間ｔ５〜ｔ６）継続している場合、内圧は正圧で安定しているとする。バルブ２６は、時間ｔ６において開き、時間ｔ７において閉じる。

【0049】

異常が発生していない場合、バルブ２６が開くと液層の熱媒体が正圧状態にある戻り配管１８からリザーブタンク２２に回収される。循環経路部１１中の熱媒体が減少することにより、内圧は低下する。従って、破線Ｌ９のように、時間ｔ５後に内圧が減少する場合、ＥＣＵ１０は正常と判定する。点線Ｌ１０のように内圧がほとんど変化しない場合、熱媒体がリザーブタンク２２に流入していないと推測される。循環経路部１１に閉塞が生じている可能性がある。また、熱媒体が循環経路部１１に大量に入り込んでいる可能性もある。つまり熱媒体が過多であるため、熱媒体がリザーブタンク２２に流入しても、内圧が大きく変化しない。ＥＣＵ１０は、閉塞又は熱媒体過多の異常が発生していると判定する。

【0050】

図７は排気熱回収装置の制御を例示するフローチャートである。圧力取得部４０は内圧及び大気圧Ｐ１を取得する（ステップＳ２６）。バルブ制御部４２は、内圧が正圧で安定しているか判定する（ステップＳ２７）。Ｎｏの場合、制御は終了する。Ｙｅｓの場合、バルブ制御部４２はバルブ２６の開閉を行う。これにより熱媒体は回収される（ステップＳ２８）。これは図６の時間ｔ５及びｔ６に対応する。ステップＳ２９は図５のステップＳ１３と同じである。ステップＳ２９の後、判定部４６は内圧が低下しているか判定する（ステップＳ３０）。Ｙｅｓの場合、判定部４６は循環経路部１１が正常であると判定する（ステップＳ３１）。これは図７の破線Ｌ９に対応する。ステップＳ３１の後、制御は終了する。

【0051】

ステップＳ３０においてＮｏの場合、判定部４６は循環経路部１１に異常が発生していると判定する（ステップＳ３２、図６の点線Ｌ１０）。異常とは、閉塞の発生、又は循環経路部１１内における熱媒体の過多である。通知部４８は通知を行う（ステップＳ３３）。ステップＳ３３の後、制御は終了する。

【0052】

実施例２によれば、内圧が正圧の場合に、正常／異常の判定をすることができる。また例えば閉塞又は熱媒体の過多のように異常の種類を推測することができる。従って、異常への迅速かつ適切な対処が可能である。熱媒体が過多である場合、熱媒体の沸騰に多くの時間がかかる。このため排気熱回収装置１００の応答性が悪化する。また熱媒体が凍結し、循環経路部１１の閉塞又は破損が発生する恐れもある。実施例２によれば熱媒体過多を迅速に検出できるため、熱媒体の凍結が発生する前に熱媒体過多への対処が可能である。

【0053】

実施例２においても、循環経路部１１内における熱媒体の温度を用いて判定を行ってもよい。図７に示すように、温度が熱媒体の沸点Ｔ１より高い温度Ｔ２でかつ傾きｂが所定の範囲内であるとき、つまり温度が沸点Ｔ１より高温で安定しているときに、熱媒体制御部２０は熱媒体を供給する。図７の破線Ｌ１１のように供給後に温度が低下する場合、判定部４６は循環経路部１１が正常であると判定する。点線Ｌ１２のように供給後に温度が低下しない場合、判定部４６は閉塞又は熱媒体過多の異常が発生していると判定する。

【0054】

上述のように、実施例１によれば内圧が負圧の場合に正常／異常の判定をすることができる。従って実施例１及び２を組み合わせることで、内圧が負圧及び正圧のどちらであっても、判定部４６は正常／異常の判定を行うことができる。この結果、排気熱回収装置１００を効果的に監視、及び修正することができる。範囲Ｒ１及びＲ２以外に、例えばゼロを異常の種類を判定するための閾値としてもよい。また、実施例１及び２において、内圧及び温度の両方を用いて正常／異常の判定を行ってもよい。ランキンサイクルと比較して蒸気ループ機構では熱媒体の量が少ない。このため、熱媒体の供給又は回収による内圧の変化及び温度の変化が検出しやすい。従って、より精度高く正常／異常の判定が可能である。ただし、実施例１及び２は、蒸気ループ機構以外に、例えばヒートパイプ又はランキンサイクルなどにも適用可能である。

【0055】

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0056】

１０ ＥＣＵ
１１ 循環経路部
１２ 熱回収器
１４ 凝縮部
２０ 熱媒体制御部
２２ リザーブタンク
２４ 分岐配管
２６ バルブ
４０ 圧力取得部
４２ バルブ制御部
４４ 温度取得部
４６ 判定部
１００ 排気熱回収装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】