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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024119536
(43)【公開日】2024-09-03
(54)【発明の名称】排熱回収制御システム
(51)【国際特許分類】
F01N 5/02 20060101AFI20240827BHJP
F02G 5/02 20060101ALI20240827BHJP
F02G 1/05 20060101ALI20240827BHJP
【ＦＩ】
F01N5/02 G
F02G5/02 A
F02G1/05 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023026516
(22)【出願日】2023-02-22
(71)【出願人】
【識別番号】000004064
【氏名又は名称】日本碍子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000523
【氏名又は名称】アクシス国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】木村 大輔
(72)【発明者】
【氏名】川口 竜生
(57)【要約】
【課題】冷却液とトランスミッションオイルとを独立して加熱することができる排熱回収制御システムを提供する。
【解決手段】内燃機関１と、内燃機関１を冷却する冷却液が流通可能な第１冷却液流路１１と、第１冷却液流路１１に設けられ、内燃機関１の排ガスから冷却液に熱を回収可能な排熱回収器２と、排熱回収器２が設けられた第１冷却液流路１１の下流側において分岐した第２冷却液流路１２と、第２冷却液流路１２に設けられ、排熱回収器２で熱を回収した冷却液によってトランスミッションオイルを加熱可能なトランスミッションオイルウォーマ３と、第２冷却液流路１２における冷却液の流れを制御可能な第１バルブ２１とを備える排熱回収制御システムとする。
【選択図】図１
【解決手段】内燃機関１と、内燃機関１を冷却する冷却液が流通可能な第１冷却液流路１１と、第１冷却液流路１１に設けられ、内燃機関１の排ガスから冷却液に熱を回収可能な排熱回収器２と、排熱回収器２が設けられた第１冷却液流路１１の下流側において分岐した第２冷却液流路１２と、第２冷却液流路１２に設けられ、排熱回収器２で熱を回収した冷却液によってトランスミッションオイルを加熱可能なトランスミッションオイルウォーマ３と、第２冷却液流路１２における冷却液の流れを制御可能な第１バルブ２１とを備える排熱回収制御システムとする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関と、
前記内燃機関を冷却する冷却液が流通可能な第１冷却液流路と、
前記第１冷却液流路に設けられ、前記内燃機関の排ガスから前記冷却液に熱を回収可能な排熱回収器と、
前記排熱回収器が設けられた前記第１冷却液流路の下流側において分岐した第２冷却液流路と、
前記第２冷却液流路に設けられ、前記排熱回収器で熱を回収した前記冷却液によってトランスミッションオイルを加熱可能なトランスミッションオイルウォーマと、
前記第２冷却液流路における前記冷却液の流れを制御可能な第１バルブと
を備える排熱回収制御システム。
前記内燃機関を冷却する冷却液が流通可能な第１冷却液流路と、
前記第１冷却液流路に設けられ、前記内燃機関の排ガスから前記冷却液に熱を回収可能な排熱回収器と、
前記排熱回収器が設けられた前記第１冷却液流路の下流側において分岐した第２冷却液流路と、
前記第２冷却液流路に設けられ、前記排熱回収器で熱を回収した前記冷却液によってトランスミッションオイルを加熱可能なトランスミッションオイルウォーマと、
前記第２冷却液流路における前記冷却液の流れを制御可能な第１バルブと
を備える排熱回収制御システム。
【請求項2】
前記第１バルブは、前記第１冷却液流路と前記第２冷却液流路との分岐部に設けられた方向制御バルブ、又は前記第２冷却液流路に設けられた流量調整バルブである、請求項１に記載の排熱回収制御システム。
【請求項3】
前記内燃機関と前記排熱回収器との間の前記第１冷却液流路において分岐した第３冷却液流路と、
前記第３冷却液流路に設けられたラジエータと、
前記第３冷却液流路における前記冷却液の流れを制御可能な第２バルブと
を更に備える、請求項１又は２に記載の排熱回収制御システム。
前記第３冷却液流路に設けられたラジエータと、
前記第３冷却液流路における前記冷却液の流れを制御可能な第２バルブと
を更に備える、請求項１又は２に記載の排熱回収制御システム。
【請求項4】
前記第２バルブは、前記第１冷却液流路と前記第３冷却液流路との分岐部に設けられた方向制御バルブ、又は前記第３冷却液流路に設けられた流量調整バルブである、請求項３に記載の排熱回収制御システム。
【請求項5】
前記排熱回収器で熱を回収した前記冷却液を、前記トランスミッションオイルウォーマが設けられた前記第２冷却液流路に流通させるトランスミッションオイル加熱モード、又は
前記排熱回収器で熱を回収した前記冷却液を、前記トランスミッションオイルウォーマが設けられた前記第２冷却液流路に流通させないトランスミッションオイル非加熱モード
に前記第１バルブを制御可能な制御部を更に有する、請求項１又は２に記載の排熱回収制御システム。
前記排熱回収器で熱を回収した前記冷却液を、前記トランスミッションオイルウォーマが設けられた前記第２冷却液流路に流通させないトランスミッションオイル非加熱モード
に前記第１バルブを制御可能な制御部を更に有する、請求項１又は２に記載の排熱回収制御システム。
【請求項6】
前記排熱回収器で熱を回収した前記冷却液を、前記トランスミッションオイルウォーマが設けられた前記第２冷却液流路に流通させるトランスミッションオイル加熱モード、又は
前記排熱回収器で熱を回収した前記冷却液を、前記トランスミッションオイルウォーマが設けられた前記第２冷却液流路に流通させないトランスミッションオイル非加熱モード
に前記第１バルブを制御可能な制御部を更に有する、請求項４に記載の排熱回収制御システム。
前記排熱回収器で熱を回収した前記冷却液を、前記トランスミッションオイルウォーマが設けられた前記第２冷却液流路に流通させないトランスミッションオイル非加熱モード
に前記第１バルブを制御可能な制御部を更に有する、請求項４に記載の排熱回収制御システム。
【請求項7】
前記制御部は、
前記冷却液を前記ラジエータで冷却する冷却液冷却モード、又は
前記冷却液を前記ラジエータで冷却しない冷却液非冷却モード
に前記第２バルブを更に制御可能である、請求項６に記載の排熱回収制御システム。
前記冷却液を前記ラジエータで冷却する冷却液冷却モード、又は
前記冷却液を前記ラジエータで冷却しない冷却液非冷却モード
に前記第２バルブを更に制御可能である、請求項６に記載の排熱回収制御システム。
【請求項8】
前記制御部は、
前記内燃機関の暖機運転時に、前記冷却液が前記第１冷却液流路のみに流通可能なように前記第１バルブを制御し、
前記第１冷却液流路を流通する前記冷却液が目標温度に到達した後に、前記冷却液が前記第１冷却液流路及び前記第２冷却液流路の両方に流通可能なように前記第１バルブを制御して前記トランスミッションオイルを加熱し、
前記トランスミッションオイルが目標温度に到達した後に、前記冷却液及び前記トランスミッションオイルの温度に基づいて、前記第１バルブ及び前記第２バルブを制御して前記第１冷却液流路、前記第２冷却液流路及び前記第３冷却液流路を流通する前記冷却液の流量を調整する、請求項６に記載の排熱回収制御システム。
前記内燃機関の暖機運転時に、前記冷却液が前記第１冷却液流路のみに流通可能なように前記第１バルブを制御し、
前記第１冷却液流路を流通する前記冷却液が目標温度に到達した後に、前記冷却液が前記第１冷却液流路及び前記第２冷却液流路の両方に流通可能なように前記第１バルブを制御して前記トランスミッションオイルを加熱し、
前記トランスミッションオイルが目標温度に到達した後に、前記冷却液及び前記トランスミッションオイルの温度に基づいて、前記第１バルブ及び前記第２バルブを制御して前記第１冷却液流路、前記第２冷却液流路及び前記第３冷却液流路を流通する前記冷却液の流量を調整する、請求項６に記載の排熱回収制御システム。
【請求項9】
前記冷却液の温度は、前記内燃機関と前記排熱回収器との間の前記第１冷却液流路に配置された温度センサによって測定され、
前記トランスミッションオイルの温度は、前記トランスミッションオイルウォーマとトランスミッションとの間のトランスミッションオイル流路に配置された温度センサによって測定される、請求項８に記載の排熱回収制御システム。
前記トランスミッションオイルの温度は、前記トランスミッションオイルウォーマとトランスミッションとの間のトランスミッションオイル流路に配置された温度センサによって測定される、請求項８に記載の排熱回収制御システム。
【請求項10】
前記排熱回収器は、前記熱を回収して冷却された前記排ガスを前記内燃機関の吸気系に再循環させるＥＧＲクーラー機能を有する、請求項１又は２に記載の排熱回収制御システム。
【請求項11】
前記排熱回収器が設けられた前記第１冷却液流路の下流側において分岐した第４冷却液流路と、
前記第４冷却液流路に設けられ、前記冷却液を媒体として熱交換可能な被熱供給部と、
前記第４冷却液流路における前記冷却液の流れを制御可能な第３バルブと
を更に備える、請求項１又は２に記載の排熱回収制御システム。
前記第４冷却液流路に設けられ、前記冷却液を媒体として熱交換可能な被熱供給部と、
前記第４冷却液流路における前記冷却液の流れを制御可能な第３バルブと
を更に備える、請求項１又は２に記載の排熱回収制御システム。
【請求項12】
前記第３バルブは、前記第１冷却液流路と前記第４冷却液流路との分岐部に設けられた方向制御バルブ、又は前記第４冷却液流路に設けられた流量調整バルブである、請求項１１に記載の排熱回収制御システム。
【請求項13】
前記冷却液の温度が目標温度以上になってから、前記第４冷却液流路に前記冷却液が流通するように前記第３バルブを制御する、請求項１１に記載の排熱回収制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、排熱回収制御システムに関する。
【背景技術】
【0002】
自動車のエンジンなどの内燃機関の冷却液流路に排熱回収器やオイルウォーマが設けられ、内燃機関の排ガスからの熱を内燃機関の暖機（冷却液やオイルの加熱）などに利用する排熱回収制御システムが知られている。
例えば、特許文献１には、車両に搭載されるエンジンの冷却水流路が、第一循環流路と第二循環流路とに分岐した並列流路に構成され、前記エンジンの冷却水が前記第一循環流路と前記第二循環流路とを共に流れ、前記第一循環流路には、前記冷却水と前記エンジンの排気との間で熱交換を行うことで前記冷却水を加熱する排熱回収器と、前記排熱回収器の前記冷却水下流側に設けられ前記冷却水と熱交換を行うことでオイルを加熱するオイルウォーマとが設けられ、前記第二循環流路は、前記冷却水を冷却するラジエータが介装された冷却流路と該冷却流路をバイパスするバイパス流路とにさらに分岐して設けられた排熱回収システムであって、前記排気の前記排熱回収器への流入状態と前記排熱回収器を通過した直後の前記冷却水の温度とに応じて、前記排気の前記排熱回収器への流入を遮断する第一切替弁と、前記エンジンを通過した前記冷却水の前記第二循環流路での温度が所定の開弁温度よりも低いときに、前記冷却水の前記ラジエータへの流入を遮断する第二切替弁とを備え、前記第一切替弁が、前記排気の前記排熱回収器への流入時、且つ、前記排熱回収器を通過した直後の前記冷却水の温度が前記開弁温度よりも高く、且つ、前記冷却水の許容温度よりも低く設定された第一温度以上である場合に、前記排気の前記排熱回収器への流入を遮断することを特徴とする排熱回収制御システムが提案されている。この排熱回収制御システムは、排熱回収器による排熱回収時間を十分確保することにより、オイルウォーマでのオイル類の加熱時間を十分確保できる。
例えば、特許文献１には、車両に搭載されるエンジンの冷却水流路が、第一循環流路と第二循環流路とに分岐した並列流路に構成され、前記エンジンの冷却水が前記第一循環流路と前記第二循環流路とを共に流れ、前記第一循環流路には、前記冷却水と前記エンジンの排気との間で熱交換を行うことで前記冷却水を加熱する排熱回収器と、前記排熱回収器の前記冷却水下流側に設けられ前記冷却水と熱交換を行うことでオイルを加熱するオイルウォーマとが設けられ、前記第二循環流路は、前記冷却水を冷却するラジエータが介装された冷却流路と該冷却流路をバイパスするバイパス流路とにさらに分岐して設けられた排熱回収システムであって、前記排気の前記排熱回収器への流入状態と前記排熱回収器を通過した直後の前記冷却水の温度とに応じて、前記排気の前記排熱回収器への流入を遮断する第一切替弁と、前記エンジンを通過した前記冷却水の前記第二循環流路での温度が所定の開弁温度よりも低いときに、前記冷却水の前記ラジエータへの流入を遮断する第二切替弁とを備え、前記第一切替弁が、前記排気の前記排熱回収器への流入時、且つ、前記排熱回収器を通過した直後の前記冷却水の温度が前記開弁温度よりも高く、且つ、前記冷却水の許容温度よりも低く設定された第一温度以上である場合に、前記排気の前記排熱回収器への流入を遮断することを特徴とする排熱回収制御システムが提案されている。この排熱回収制御システムは、排熱回収器による排熱回収時間を十分確保することにより、オイルウォーマでのオイル類の加熱時間を十分確保できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第５５５６５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載の排熱回収制御システムは、排熱回収器及びオイルウォーマが、分岐した１つの冷却水流路（第一循環流路）に直列して設けられている。この冷却水流路の上流側に設けられた排熱回収器は、エンジンの排気と熱交換することによって冷却水を加熱する。そして、排熱回収器おいて加熱された冷却水は、この冷却水流路の下流側に設けられたオイルウォーマ内を流通するオイルと熱交換することによってオイルを加熱する。したがって、排熱回収器による冷却水の加熱と、オイルウォーマによるオイルの加熱とを同時に行うことしかできない。すなわち、排熱回収器による冷却水の加熱を行う場合、オイルウォーマによるオイルの加熱も必然的に行われる。
他方、自動車などの車両においては、搭載される部品の種類や配置によって、冷却水などの冷却液と、オイル（特に、トランスミッションオイル）とを独立して加熱制御することが必要とされることがある。
他方、自動車などの車両においては、搭載される部品の種類や配置によって、冷却水などの冷却液と、オイル（特に、トランスミッションオイル）とを独立して加熱制御することが必要とされることがある。
【0005】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、冷却液とトランスミッションオイルとを独立して加熱することができる排熱回収制御システム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】
【0006】
本発明者らは、排熱回収器及びトランスミッションオイルウォーマを備える排熱回収制御システムについて鋭意研究を行った結果、排熱回収器が設けられた冷却液流路の下流側において分岐した冷却液流路にトランスミッションオイルウォーマを設け、これらの冷却液流路における冷却液の流れをバルブによって制御することにより、上記の課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下のように例示される。
【0007】
（１） 内燃機関と、
前記内燃機関を冷却する冷却液が流通可能な第１冷却液流路と、
前記第１冷却液流路に設けられ、前記内燃機関の排ガスから前記冷却液に熱を回収可能な排熱回収器と、
前記排熱回収器が設けられた前記第１冷却液流路の下流側において分岐した第２冷却液流路と、
前記第２冷却液流路に設けられ、前記排熱回収器で熱を回収した前記冷却液によってトランスミッションオイルを加熱可能なトランスミッションオイルウォーマと、
前記第２冷却液流路における前記冷却液の流れを制御可能な第１バルブと
を備える排熱回収制御システム。
前記内燃機関を冷却する冷却液が流通可能な第１冷却液流路と、
前記第１冷却液流路に設けられ、前記内燃機関の排ガスから前記冷却液に熱を回収可能な排熱回収器と、
前記排熱回収器が設けられた前記第１冷却液流路の下流側において分岐した第２冷却液流路と、
前記第２冷却液流路に設けられ、前記排熱回収器で熱を回収した前記冷却液によってトランスミッションオイルを加熱可能なトランスミッションオイルウォーマと、
前記第２冷却液流路における前記冷却液の流れを制御可能な第１バルブと
を備える排熱回収制御システム。
【0008】
（２） 前記第１バルブは、前記第１冷却液流路と前記第２冷却液流路との分岐部に設けられた方向制御バルブ、又は前記第２冷却液流路に設けられた流量調整バルブである、（１）に記載の排熱回収制御システム。
【0009】
（３） 前記内燃機関と前記排熱回収器との間の前記第１冷却液流路において分岐した第３冷却液流路と、
前記第３冷却液流路に設けられたラジエータと、
前記第３冷却液流路における前記冷却液の流れを制御可能な第２バルブと
を更に備える、（１）又は（２）に記載の排熱回収制御システム。
前記第３冷却液流路に設けられたラジエータと、
前記第３冷却液流路における前記冷却液の流れを制御可能な第２バルブと
を更に備える、（１）又は（２）に記載の排熱回収制御システム。
【0010】
（４） 前記第２バルブは、前記第１冷却液流路と前記第３冷却液流路との分岐部に設けられた方向制御バルブ、又は前記第３冷却液流路に設けられた流量調整バルブである、（３）に記載の排熱回収制御システム。
【0011】
（５） 前記排熱回収器で熱を回収した前記冷却液を、前記トランスミッションオイルウォーマが設けられた前記第２冷却液流路に流通させるトランスミッションオイル加熱モード、又は
前記排熱回収器で熱を回収した前記冷却液を、前記トランスミッションオイルウォーマが設けられた前記第２冷却液流路に流通させないトランスミッションオイル非加熱モード
に前記第１バルブを制御可能な制御部を更に有する、（１）～（３）のいずれか一つに記載の排熱回収制御システム。
前記排熱回収器で熱を回収した前記冷却液を、前記トランスミッションオイルウォーマが設けられた前記第２冷却液流路に流通させないトランスミッションオイル非加熱モード
に前記第１バルブを制御可能な制御部を更に有する、（１）～（３）のいずれか一つに記載の排熱回収制御システム。
【0012】
（６） 前記排熱回収器で熱を回収した前記冷却液を、前記トランスミッションオイルウォーマが設けられた前記第２冷却液流路に流通させるトランスミッションオイル加熱モード、又は
前記排熱回収器で熱を回収した前記冷却液を、前記トランスミッションオイルウォーマが設けられた前記第２冷却液流路に流通させないトランスミッションオイル非加熱モード
に前記第１バルブを制御可能な制御部を更に有する、（４）に記載の排熱回収制御システム。
前記排熱回収器で熱を回収した前記冷却液を、前記トランスミッションオイルウォーマが設けられた前記第２冷却液流路に流通させないトランスミッションオイル非加熱モード
に前記第１バルブを制御可能な制御部を更に有する、（４）に記載の排熱回収制御システム。
【0013】
（７） 前記制御部は、
前記冷却液を前記ラジエータで冷却する冷却液冷却モード、又は
前記冷却液を前記ラジエータで冷却しない冷却液非冷却モード
に前記第２バルブを更に制御可能である、（５）又は（６）に記載の排熱回収制御システム。
前記冷却液を前記ラジエータで冷却する冷却液冷却モード、又は
前記冷却液を前記ラジエータで冷却しない冷却液非冷却モード
に前記第２バルブを更に制御可能である、（５）又は（６）に記載の排熱回収制御システム。
【0014】
（８） 前記制御部は、
前記内燃機関の暖機運転時に、前記冷却液が前記第１冷却液流路のみに流通可能なように前記第１バルブを制御し、
前記第１冷却液流路を流通する前記冷却液が目標温度に到達した後に、前記冷却液が前記第１冷却液流路及び前記第２冷却液流路の両方に流通可能なように前記第１バルブを制御して前記トランスミッションオイルを加熱し、
前記トランスミッションオイルが目標温度に到達した後に、前記冷却液及び前記トランスミッションオイルの温度に基づいて、前記第１バルブ及び前記第２バルブを制御して前記第１冷却液流路、前記第２冷却液流路及び前記第３冷却液流路を流通する前記冷却液の流量を調整する、（５）～（７）のいずれか一つに記載の排熱回収制御システム。
前記内燃機関の暖機運転時に、前記冷却液が前記第１冷却液流路のみに流通可能なように前記第１バルブを制御し、
前記第１冷却液流路を流通する前記冷却液が目標温度に到達した後に、前記冷却液が前記第１冷却液流路及び前記第２冷却液流路の両方に流通可能なように前記第１バルブを制御して前記トランスミッションオイルを加熱し、
前記トランスミッションオイルが目標温度に到達した後に、前記冷却液及び前記トランスミッションオイルの温度に基づいて、前記第１バルブ及び前記第２バルブを制御して前記第１冷却液流路、前記第２冷却液流路及び前記第３冷却液流路を流通する前記冷却液の流量を調整する、（５）～（７）のいずれか一つに記載の排熱回収制御システム。
【0015】
（９） 前記冷却液の温度は、前記内燃機関と前記排熱回収器との間の前記第１冷却液流路に配置された温度センサによって測定され、
前記トランスミッションオイルの温度は、前記トランスミッションオイルウォーマとトランスミッションとの間のトランスミッションオイル流路に配置された温度センサによって測定される、（８）に記載の排熱回収制御システム。
前記トランスミッションオイルの温度は、前記トランスミッションオイルウォーマとトランスミッションとの間のトランスミッションオイル流路に配置された温度センサによって測定される、（８）に記載の排熱回収制御システム。
【0016】
（１０） 前記排熱回収器は、前記熱を回収して冷却された前記排ガスを前記内燃機関の吸気系に再循環させるＥＧＲクーラー機能を有する、（１）～（９）のいずれか一つに記載の排熱回収制御システム。
【0017】
（１１） 前記排熱回収器が設けられた前記第１冷却液流路の下流側において分岐した第４冷却液流路と、
前記第４冷却液流路に設けられ、前記冷却液を媒体として熱交換可能な被熱供給部と、
前記第４冷却液流路における前記冷却液の流れを制御可能な第３バルブと
を更に備える、（１）～（１０）のいずれか一つに記載の排熱回収制御システム。
前記第４冷却液流路に設けられ、前記冷却液を媒体として熱交換可能な被熱供給部と、
前記第４冷却液流路における前記冷却液の流れを制御可能な第３バルブと
を更に備える、（１）～（１０）のいずれか一つに記載の排熱回収制御システム。
【0018】
（１２） 前記第３バルブは、前記第１冷却液流路と前記第４冷却液流路との分岐部に設けられた方向制御バルブ、又は前記第４冷却液流路に設けられた流量調整バルブである、（１１）に記載の排熱回収制御システム。
【0019】
（１３） 前記冷却液の温度が目標温度以上になってから、前記第４冷却液流路に前記冷却液が流通するように前記第３バルブを制御する、（１１）又は（１２）に記載の排熱回収制御システム。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、冷却液とトランスミッションオイルとを独立して加熱することができる排熱回収制御システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の実施形態に係る排熱回収制御システムの全体概略構成図である。
【図2】本発明の別の実施形態に係る排熱回収制御システムの全体概略構成図である。
【図3】本発明の別の実施形態に係る排熱回収制御システムの全体概略構成図である。
【図4】本発明の別の実施形態に係る排熱回収制御システムの全体概略構成図である。
【図5】本発明の別の実施形態に係る排熱回収制御システムの全体概略構成図である。
【図6A】排熱回収器として用いられる熱交換器のハニカム構造体のセルが延びる方向に平行な模式的な断面図である。
【図7】本発明の別の実施形態に係る排熱回収制御システムの全体概略構成図である。
【図8】本発明の別の実施形態に係る排熱回収制御システムの全体概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
本発明の実施形態に係る排熱回収制御システムは、内燃機関と、内燃機関を冷却する冷却液が流通可能な第１冷却液流路と、第１冷却液流路に設けられ、内燃機関の排ガスから冷却液に熱を回収可能な排熱回収器と、排熱回収器が設けられた第１冷却液流路の下流側において分岐した第２冷却液流路と、第２冷却液流路に設けられ、排熱回収器で熱を回収した冷却液によってトランスミッションオイルを加熱可能なトランスミッションオイルウォーマと、第２冷却液流路における冷却液の流れを制御可能な第１バルブとを備える。本発明の実施形態に係る排熱回収制御システムは、このような構成とすることにより、冷却液とトランスミッションオイルとを独立して加熱することができる。例えば、第１冷却液流路のみに冷却液が流通する場合には、冷却液のみを加熱することができる。また、第２冷却液流路に冷却液が流通する場合には、冷却液及びトランスミッションオイルの両方を加熱することができる。
【0023】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し変更、改良などが適宜加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【0024】
本発明の実施形態に係る排熱回収制御システムは、内燃機関を備える各種車両における排熱回収制御システムとして好適に利用可能である。車両としては、特に限定されないが、自動車及び電車が挙げられる。自動車としては、特に限定されないが、ガソリン車、ディーゼル車、ＣＮＧ（圧縮天然ガス）やＬＮＧ（液化天然ガス）などを用いるガス燃料車、燃料電池自動車、及びプラグインハイブリッド自動車が挙げられる。
本発明の実施形態に係る排熱回収制御システムは、内燃機関の始動時だけでなく、内燃機関を停止してから十分時間が経過し、冷却液やトランスミッションオイルの温度が十分低温になっている状態で内燃機関を再始動する場合や、冬場で気温が特に低い地域において信号待ちや人待ちなどでアイドリング運転をする場合などのように、冷却水の温度が低く、排熱回収によって早期に冷却液やトランスミッションオイルの温度を昇温し、内燃機関の暖機を早期に完了させたい場合に適用することが可能である。
本発明の実施形態に係る排熱回収制御システムは、内燃機関の始動時だけでなく、内燃機関を停止してから十分時間が経過し、冷却液やトランスミッションオイルの温度が十分低温になっている状態で内燃機関を再始動する場合や、冬場で気温が特に低い地域において信号待ちや人待ちなどでアイドリング運転をする場合などのように、冷却水の温度が低く、排熱回収によって早期に冷却液やトランスミッションオイルの温度を昇温し、内燃機関の暖機を早期に完了させたい場合に適用することが可能である。
【0025】
図１は、本発明の実施形態に係る排熱回収制御システムの全体概略構成図である。
図１に示されるように、本発明の実施形態に係る排熱回収制御システムは、内燃機関１、排熱回収器２、トランスミッションオイルウォーマ３、第１冷却液流路１１、第２冷却液流路１２及び第１バルブ２１を少なくとも備えている。内燃機関１及び排熱回収器２は、第１冷却液流路１１に設けられている。また、トランスミッションオイルウォーマ３は、第２冷却液流路１２に設けられている。内燃機関１としては、特に限定されないが、一般にエンジンである。
図１に示されるように、本発明の実施形態に係る排熱回収制御システムは、内燃機関１、排熱回収器２、トランスミッションオイルウォーマ３、第１冷却液流路１１、第２冷却液流路１２及び第１バルブ２１を少なくとも備えている。内燃機関１及び排熱回収器２は、第１冷却液流路１１に設けられている。また、トランスミッションオイルウォーマ３は、第２冷却液流路１２に設けられている。内燃機関１としては、特に限定されないが、一般にエンジンである。
【0026】
第１冷却液流路１１は、内燃機関１を冷却する冷却液が流通可能な流路である。第１冷却液流路１１にはポンプ３１が設けられ、ポンプ３１によって冷却液が内燃機関１に送給される。冷却液は、内燃機関１のシリンダブロック及びシリンダヘッド（ともに図示していない）内の流路を通過し、第１冷却液流路１１を循環してポンプ３１に還流される。ポンプ３１は、内燃機関１を駆動源とすることができる。また、ポンプ３１は、冷却液が送給される内燃機関１の入口周辺に設けることができる。なお、冷却液としては、特に限定されないが、一般に冷却水である。
【0027】
第１冷却液流路１１に設けられる排熱回収器２は、内燃機関１の排ガスから冷却液に熱を回収可能な機器である。排熱回収器２は、内燃機関１の排気管４１に接続されており、内燃機関１から排出される排ガスと、排熱回収器２を流通する冷却液との熱交換が可能なように構成されている。排熱回収器２は、内燃機関１の排ガスが排気管４１を通って排熱回収器２を通過する際に、第１冷却液流路１１を通って排熱回収器２を流通する冷却液との間で熱交換を行い、冷却液によって排熱が回収される。すなわち、排ガスによって冷却液が加熱される。
【0028】
第２冷却液流路１２は、排熱回収器２が設けられた第１冷却液流路１１の下流側において分岐した流路である。第１冷却液流路１１から分岐した第２冷却液流路１２は、分岐した位置よりも下流側の位置において第１冷却液流路１１と合流する。
【0029】
第２冷却液流路１２に設けられるトランスミッションオイルウォーマ３は、排熱回収器２で熱を回収した冷却液によってトランスミッションオイルを加熱可能な機器である。トランスミッションオイルウォーマ３は、トランスミッション３２に供給されるトランスミッションオイルが流通可能なトランスミッションオイル流路４２に接続されている。そして、トランスミッションオイルウォーマ３は、第２冷却液流路１２を流通する加熱された冷却液と、トランスミッションオイル流路４２を流通するトランスミッションオイルとの熱交換が可能なように構成されている。トランスミッションオイルウォーマ３は、加熱された冷却液がトランスミッションオイルウォーマ３を流通する際に、トランスミッションオイルウォーマ３を流通するトランスミッションオイルとの間で熱交換を行い、トランスミッションオイルが加熱される。
【0030】
第１バルブ２１は、第２冷却液流路１２における冷却液の流れを制御可能なバルブである。
第１バルブ２１としては、特に限定されないが、図１に示されるような、第１冷却液流路１１と第２冷却液流路１２との分岐部に設けられた方向制御バルブ２１ａとすることができる。方向制御バルブ２１ａは、第１冷却液流路１１への冷却液の流れを完全に遮断することにより、第２冷却液流路１２のみに冷却液が流れるようにすることができる。逆に、第２冷却液流路１２への冷却液の流れを完全に遮断することにより、第１冷却液流路１１のみに冷却液が流れるようにすることができる。また、方向制御バルブ２１ａは、遮断の程度を調整することにより、第１冷却液流路１１及び第２冷却液流路１２の両方に最適な流量で冷却液が流れるようにしてもよい。
第１バルブ２１としては、特に限定されないが、図１に示されるような、第１冷却液流路１１と第２冷却液流路１２との分岐部に設けられた方向制御バルブ２１ａとすることができる。方向制御バルブ２１ａは、第１冷却液流路１１への冷却液の流れを完全に遮断することにより、第２冷却液流路１２のみに冷却液が流れるようにすることができる。逆に、第２冷却液流路１２への冷却液の流れを完全に遮断することにより、第１冷却液流路１１のみに冷却液が流れるようにすることができる。また、方向制御バルブ２１ａは、遮断の程度を調整することにより、第１冷却液流路１１及び第２冷却液流路１２の両方に最適な流量で冷却液が流れるようにしてもよい。
【0031】
また、第１バルブ２１は、図２に示されるような、第２冷却液流路１２に設けられた流量調整バルブ２１ｂとしてもよい。流量調整バルブ２１ｂは、第２冷却液流路１２を流れる冷却液の流量を調整することにより、第１冷却液流路１１を流れる冷却液の流量を調整することができる。例えば、第２冷却液流路１２を流れる冷却液の流量をゼロとすることにより、第１冷却液流路１１のみに冷却液が流れるようにすることができる。また、第２冷却液流路１２を流れる冷却液の流量を増大させることにより、第２冷却液流路１２に冷却液を流れ易くすることができる。
なお、流量調整バルブ２１ｂは、図２において、トランスミッションオイルウォーマ３の下流側の第２冷却液流路１２に設けた例を示しているが、トランスミッションオイルウォーマ３の上流側の第２冷却液流路１２に設けることもできる。
なお、流量調整バルブ２１ｂは、図２において、トランスミッションオイルウォーマ３の下流側の第２冷却液流路１２に設けた例を示しているが、トランスミッションオイルウォーマ３の上流側の第２冷却液流路１２に設けることもできる。
【0032】
第１バルブ２１は、制御部３３によって制御することができる。制御部３３としては、特に限定されないが、一般にＥＣＵ（Engine (electronic) Control Unit）である。ＥＣＵは、エンジン制御や排気浄化制御などに関する各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータが記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵでの演算結果などが一時的に記憶されるＲＡＭ、外部との間で信号を入出力するための入出力ポートを備える。制御部３３は、各種センサによる検出結果に基づいて、第１バルブ２１などの各種機器を駆動制御することができる。
【0033】
制御部３３は、排熱回収器２で熱を回収した冷却液を、トランスミッションオイルウォーマ３が設けられた第２冷却液流路１２に流通させるトランスミッションオイル加熱モード、又は排熱回収器２で熱を回収した冷却液を、トランスミッションオイルウォーマ３が設けられた第２冷却液流路１２に流通させないトランスミッションオイル非加熱モードに第１バルブ２１を制御することができる。このように第１バルブ２１を制御することにより、トランスミッションオイルの加熱又は非加熱を適切に制御することができる。
【0034】
本発明の実施形態に係る排熱回収制御システムは、ラジエータ、第３冷却液流路及び第２バルブを更に備えることができる。これらを備えた排熱回収制御システムの全体概略構成図を図３に示す。
図３に示されるように、本発明の実施形態に係る排熱回収制御システムは、内燃機関１と排熱回収器２との間の第１冷却液流路１１において分岐した第３冷却液流路１３と、第３冷却液流路１３に設けられたラジエータ４と、第３冷却液流路１３における冷却液の流れを制御可能な第２バルブ２２とを更に備える。このような構成とすることにより、冷却液を冷却したい場合には、第３冷却液流路１３に冷却液を流通させることにより、ラジエータ４で冷却液を冷却することができる。したがって、第１バルブ２１を制御してトランスミッションオイルウォーマ３が設けられた第２冷却液流路１２に冷却液を流通させつつ、第２バルブ２２を制御してラジエータ４が設けられた第３冷却液流路１３に冷却液を流通させることにより、トランスミッションオイルのみを加熱して冷却液を冷却することも可能になる。
図３に示されるように、本発明の実施形態に係る排熱回収制御システムは、内燃機関１と排熱回収器２との間の第１冷却液流路１１において分岐した第３冷却液流路１３と、第３冷却液流路１３に設けられたラジエータ４と、第３冷却液流路１３における冷却液の流れを制御可能な第２バルブ２２とを更に備える。このような構成とすることにより、冷却液を冷却したい場合には、第３冷却液流路１３に冷却液を流通させることにより、ラジエータ４で冷却液を冷却することができる。したがって、第１バルブ２１を制御してトランスミッションオイルウォーマ３が設けられた第２冷却液流路１２に冷却液を流通させつつ、第２バルブ２２を制御してラジエータ４が設けられた第３冷却液流路１３に冷却液を流通させることにより、トランスミッションオイルのみを加熱して冷却液を冷却することも可能になる。
【0035】
第３冷却液流路１３は、内燃機関１と排熱回収器２との間の第１冷却液流路１１において分岐した流路である。第１冷却液流路１１から分岐した第３冷却液流路１３は、内燃機関１よりも上流側の位置において第１冷却液流路１１と合流する。
【0036】
第３冷却液流路１３に設けられるラジエータ４は、冷却液によって回収された内燃機関１の熱を放熱して冷却液を冷却する機器であり、放熱器とも称される。ラジエータ４は、内燃機関１の熱を回収した冷却液の温度がそれほど高くないときは、走行風などによって冷却液を冷却できる。また、冷却液の温度が高温になったときは、走行風のみでは十分に冷却できないことがあるため、ラジエータ４の近傍に設けられた冷却ファン（図示していない）を稼働させることにより、ラジエータ４の放熱効果を高めてもよい。
【0037】
第２バルブ２２は、第３冷却液流路１３における冷却液の流れを制御可能なバルブである。
第２バルブ２２としては、特に限定されないが、図３に示されるような、第１冷却液流路１１と第３冷却液流路１３との分岐部に設けられた方向制御バルブ２２ａとすることができる。方向制御バルブ２２ａは、第１冷却液流路１１への冷却液の流れを完全に遮断することにより、第３冷却液流路１３のみに冷却液が流れるようにすることができる。逆に、第３冷却液流路１３への冷却液の流れを完全に遮断することにより、第１冷却液流路１１のみに冷却液が流れるようにすることができる。また、方向制御バルブ２２ａは、遮断の程度を調整することにより、第１冷却液流路１１及び第３冷却液流路１３の両方に最適な流量で冷却液が流れるようにしてもよい。
第２バルブ２２としては、特に限定されないが、図３に示されるような、第１冷却液流路１１と第３冷却液流路１３との分岐部に設けられた方向制御バルブ２２ａとすることができる。方向制御バルブ２２ａは、第１冷却液流路１１への冷却液の流れを完全に遮断することにより、第３冷却液流路１３のみに冷却液が流れるようにすることができる。逆に、第３冷却液流路１３への冷却液の流れを完全に遮断することにより、第１冷却液流路１１のみに冷却液が流れるようにすることができる。また、方向制御バルブ２２ａは、遮断の程度を調整することにより、第１冷却液流路１１及び第３冷却液流路１３の両方に最適な流量で冷却液が流れるようにしてもよい。
【0038】
また、第２バルブ２２は、図４に示されるような、第３冷却液流路１３に設けられた流量調整バルブ２２ｂとしてもよい。流量調整バルブ２２ｂは、第３冷却液流路１３を流れる冷却液の流量を調整することにより、第１冷却液流路１１を流れる冷却液の流量を調整することができる。例えば、第３冷却液流路１３を流れる冷却液の流量をゼロとすることにより、第１冷却液流路１１のみに冷却液が流れるようにすることができる。また、第３冷却液流路１３を流れる冷却液の流量を増大させることにより、第３冷却液流路１３に冷却液を流れ易くすることができる。
なお、流量調整バルブ２２ｂは、図４において、ラジエータ４の上流側の第３冷却液流路１３に設けた例を示しているが、ラジエータ４の下流側の第３冷却液流路１３に設けることもできる。
なお、流量調整バルブ２２ｂは、図４において、ラジエータ４の上流側の第３冷却液流路１３に設けた例を示しているが、ラジエータ４の下流側の第３冷却液流路１３に設けることもできる。
【0039】
第２バルブ２２は、制御部３３によって制御することができる。
制御部３３は、冷却液をラジエータ４で冷却する冷却液冷却モード、又は冷却液をラジエータ４で冷却しない冷却液非冷却モードに第２バルブ２２を制御することができる。このように第２バルブ２２を制御することにより、冷却液の冷却又は非冷却を適切に制御することができる。
制御部３３は、冷却液をラジエータ４で冷却する冷却液冷却モード、又は冷却液をラジエータ４で冷却しない冷却液非冷却モードに第２バルブ２２を制御することができる。このように第２バルブ２２を制御することにより、冷却液の冷却又は非冷却を適切に制御することができる。
【0040】
制御部３３は、内燃機関１の暖機運転時に、冷却液が第１冷却液流路１１のみに流通可能なように第１バルブ２１を制御することが好ましい。このように制御することにより、内燃機関１の暖機を優先的且つ迅速に行うことができる。
制御部３３は、第１冷却液流路１１を流通する冷却液が目標温度に到達した後に、冷却液が第１冷却液流路１１及び第２冷却液流路１２の両方に流通可能なように第１バルブ２１を制御してトランスミッションオイルを加熱することが好ましい。このように制御することにより、トランスミッションオイルの暖機を迅速且つ効率的に行うことができる。
ここで、第１冷却液流路１１を流通する冷却液の目標温度は、内燃機関１を有する車両の種類に応じて適宜設定すればよく特に限定されない。例えば、第１冷却液流路１１を流通する冷却液の目標温度は、内燃機関１の暖機が完了する温度であってもよいし、内燃機関１の暖機が完了する温度よりも少し低い温度であってもよい。第１冷却液流路１１を流通する冷却液の目標温度を、内燃機関１の暖機が完了する温度よりも少し低い温度とする場合、車両の種類によっては燃費を向上させることができる。
制御部３３は、第１冷却液流路１１を流通する冷却液が目標温度に到達した後に、冷却液が第１冷却液流路１１及び第２冷却液流路１２の両方に流通可能なように第１バルブ２１を制御してトランスミッションオイルを加熱することが好ましい。このように制御することにより、トランスミッションオイルの暖機を迅速且つ効率的に行うことができる。
ここで、第１冷却液流路１１を流通する冷却液の目標温度は、内燃機関１を有する車両の種類に応じて適宜設定すればよく特に限定されない。例えば、第１冷却液流路１１を流通する冷却液の目標温度は、内燃機関１の暖機が完了する温度であってもよいし、内燃機関１の暖機が完了する温度よりも少し低い温度であってもよい。第１冷却液流路１１を流通する冷却液の目標温度を、内燃機関１の暖機が完了する温度よりも少し低い温度とする場合、車両の種類によっては燃費を向上させることができる。
【0041】
制御部３３は、トランスミッションオイルが目標温度に到達した後に、冷却液及びトランスミッションオイルの温度に基づいて、第１バルブ２１及び第２バルブ２２を制御して第１冷却液流路１１、第２冷却液流路１２及び第３冷却液流路１３を流通する冷却液の流量を調整することが好ましい。このように制御することにより、暖機運転から通常運転にスムーズに移行させることができる。
【0042】
冷却液の温度は、内燃機関１と排熱回収器２との間の第１冷却液流路１１に配置された温度センサ５１によって測定することができる。また、トランスミッションオイルの温度は、トランスミッションオイルウォーマ３とトランスミッション３２との間のトランスミッションオイル流路４２に配置された温度センサ５２によって測定することができる。これらの位置において冷却液及びトランスミッションオイルの温度を測定することにより、内燃機関１及びトランスミッションオイルの暖機状態を適切に判断することができる。
【0043】
本発明の実施形態に係る排熱回収制御システムは、排熱回収器２が、熱を回収して冷却された排ガスを内燃機関１の吸気系に再循環させるＥＧＲクーラー機能を有していてもよい。このような機能を有する排熱回収器２を備えた排熱回収制御システムの全体概略構成図を図５に示す。
図５に示されるように、排熱回収器２において熱を回収して冷却された排ガスが流れる排気管４１は、排熱回収器２よりも下流側の位置で分岐しており、分岐した排気管４１が内燃機関１の吸気系に接続されている。このような構成とすることにより、排熱回収器２において熱を回収して冷却された排ガスを内燃機関１の吸気系に再循環させることができる。
図５に示されるように、排熱回収器２において熱を回収して冷却された排ガスが流れる排気管４１は、排熱回収器２よりも下流側の位置で分岐しており、分岐した排気管４１が内燃機関１の吸気系に接続されている。このような構成とすることにより、排熱回収器２において熱を回収して冷却された排ガスを内燃機関１の吸気系に再循環させることができる。
【0044】
ＥＧＲクーラー機能を有する排熱回収器２としては、特に限定されないが、例えば、以下の特徴：
熱遮断時に排ガスが流通可能な第１流路と、
前記第１流路から分岐し、ハニカム構造体が配置されている第２流路であって、前記ハニカム構造体が、外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、第１端面から第２端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁とを有し、熱交換時に前記排ガスが前記セル内を流通可能な第２流路と、
前記第２流路に隣接して配置され、前記排ガスと熱交換を行う冷却液が流通可能な第３流路と、
前記ハニカム構造体よりも下流側に配置され、前記第１流路内及び前記第２流路内の前記排ガスの流通を制御可能な１つの流路バルブと
を備え、
前記第２流路は、前記ハニカム構造体の第２端面と前記流路バルブとの間に、前記排ガスを内燃機関１の吸気系に還流するＥＧＲ管と接続可能な接続口を有する熱交換器を用いることができる。
上記のような特徴を有する熱交換器とすることにより、熱交換時に熱交換部（ハニカム構造体）全体で排ガスを冷却することができるため、排ガスの冷却効果を高めることができる。同様に、熱交換時に熱交換部全体で排ガスから熱回収することができるため、熱回収性能を高めることができる。また、１つの流路バルブによって第１流路内及び第２流路内の排ガスの流通を制御しているため、排ガスの逆流が生じ難い。また、排ガスの逆流を抑制するために流路を狭くする必要もないため、圧力損失の増大を抑制することもできる。
熱遮断時に排ガスが流通可能な第１流路と、
前記第１流路から分岐し、ハニカム構造体が配置されている第２流路であって、前記ハニカム構造体が、外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、第１端面から第２端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁とを有し、熱交換時に前記排ガスが前記セル内を流通可能な第２流路と、
前記第２流路に隣接して配置され、前記排ガスと熱交換を行う冷却液が流通可能な第３流路と、
前記ハニカム構造体よりも下流側に配置され、前記第１流路内及び前記第２流路内の前記排ガスの流通を制御可能な１つの流路バルブと
を備え、
前記第２流路は、前記ハニカム構造体の第２端面と前記流路バルブとの間に、前記排ガスを内燃機関１の吸気系に還流するＥＧＲ管と接続可能な接続口を有する熱交換器を用いることができる。
上記のような特徴を有する熱交換器とすることにより、熱交換時に熱交換部（ハニカム構造体）全体で排ガスを冷却することができるため、排ガスの冷却効果を高めることができる。同様に、熱交換時に熱交換部全体で排ガスから熱回収することができるため、熱回収性能を高めることができる。また、１つの流路バルブによって第１流路内及び第２流路内の排ガスの流通を制御しているため、排ガスの逆流が生じ難い。また、排ガスの逆流を抑制するために流路を狭くする必要もないため、圧力損失の増大を抑制することもできる。
【0045】
ここで、上記の特徴を有する熱交換器の模式的な断面図を図６Ａ及び６Ｂに示す。図６Ａは、ハニカム構造体のセルが延びる方向に平行な断面図であり、図６Ｂは、図６Ａのａ－ａ’線の断面図である。
図６Ａ及び６Ｂに示されるように、熱交換器１００は、第１流路１１０と、第１流路１１０から分岐した第２流路１２０と、第２流路１２０に隣接して配置された第３流路１３０と、第１流路１１０内及び第２流路１２０内の排ガスの流通を制御可能な１つの流路バルブ１４０とを備える。第１流路１１０は、熱遮断時に排ガスが流通可能となっている。第２流路１２０には、外周壁１５１と、外周壁１５１の内側に配設され、第１端面１５３ａから第２端面１５３ｂまで延びる複数のセル１５４を区画形成する隔壁１５２とを有するハニカム構造体１５０が配置されており、熱交換時に排ガスがハニカム構造体１５０のセル１５４内を流通可能となっている。また、第２流路１２０は、ハニカム構造体１５０の第２端面１５３ｂと流路バルブ１４０との間に、排ガスを内燃機関１の吸気系に還流するＥＧＲ管１６０と接続可能な接続口１２１を有する。第３流路１３０は、排ガスと熱交換を行う冷却液が流通可能となっている。１つの流路バルブ１４０は、ハニカム構造体１５０よりも下流側に配置される。
図６Ａ及び６Ｂに示されるように、熱交換器１００は、第１流路１１０と、第１流路１１０から分岐した第２流路１２０と、第２流路１２０に隣接して配置された第３流路１３０と、第１流路１１０内及び第２流路１２０内の排ガスの流通を制御可能な１つの流路バルブ１４０とを備える。第１流路１１０は、熱遮断時に排ガスが流通可能となっている。第２流路１２０には、外周壁１５１と、外周壁１５１の内側に配設され、第１端面１５３ａから第２端面１５３ｂまで延びる複数のセル１５４を区画形成する隔壁１５２とを有するハニカム構造体１５０が配置されており、熱交換時に排ガスがハニカム構造体１５０のセル１５４内を流通可能となっている。また、第２流路１２０は、ハニカム構造体１５０の第２端面１５３ｂと流路バルブ１４０との間に、排ガスを内燃機関１の吸気系に還流するＥＧＲ管１６０と接続可能な接続口１２１を有する。第３流路１３０は、排ガスと熱交換を行う冷却液が流通可能となっている。１つの流路バルブ１４０は、ハニカム構造体１５０よりも下流側に配置される。
【0046】
第１流路１１０は、熱遮断時に第１流体が流通可能な流路である。第１流路１１０としては、内燃機関１からの排気管４１とすることができる。第１流路１１０は、熱交換時に排ガスが流通可能な第２流路１２０の主流路（第１流路１１０と平行な第２流路１２０の流路）と離れているため、熱遮断時の熱遮断性に優れている。
第２流路１２０は、第１流路１１０から分岐した流路であり、熱交換時に排ガスが流通可能な流路である。第２流路１２０は、排ガスの流路と平行な主流路と、排ガスの流路から分岐した分岐路とを有する。このような構成とすることにより、熱交換時に熱交換性能を高めることができる。第２流路１２０としては、特に限定されないが、排気管４１から分岐した分岐管１２２とすることができる。分岐管１２２は、排気管４１に設けられた２つの分岐口１１２に接続される。
第２流路１２０は、第１流路１１０から分岐した流路であり、熱交換時に排ガスが流通可能な流路である。第２流路１２０は、排ガスの流路と平行な主流路と、排ガスの流路から分岐した分岐路とを有する。このような構成とすることにより、熱交換時に熱交換性能を高めることができる。第２流路１２０としては、特に限定されないが、排気管４１から分岐した分岐管１２２とすることができる。分岐管１２２は、排気管４１に設けられた２つの分岐口１１２に接続される。
【0047】
第３流路１３０は、第２流路１２０に隣接して配置され、排ガスと熱交換を行う冷却液が流通可能な流路である。また、特に限定されないが、第３流路１３０は、ハニカム構造体１５０の外周壁１５１の径方向外側に配置することができる。
第３流路１３０としては、特に限定されないが、第１外筒部材１５５と、第１外筒部材１５５の径方向外側に少なくとも一部が間隔をもって配置される第２外筒部材１３１とによって囲まれる領域を含むことができる。第２外筒部材１３１は、冷却液を第２外筒部材１３１と第１外筒部材１５５との間の領域に供給するための供給管１３２、及び冷却液を第２外筒部材１３１と第１外筒部材１５５との間の領域から排出するための排出管１３３に接続されていることが好ましい。供給管１３２及び排出管１３３は、ハニカム構造体１５０の軸方向両端部に対応する位置に設けられていることが好ましい。また、供給管１３２及び排出管１３３は、同じ方向に向けて延出されていても、異なる方向に向けて延出されていてもよい。
第３流路１３０としては、特に限定されないが、第１外筒部材１５５と、第１外筒部材１５５の径方向外側に少なくとも一部が間隔をもって配置される第２外筒部材１３１とによって囲まれる領域を含むことができる。第２外筒部材１３１は、冷却液を第２外筒部材１３１と第１外筒部材１５５との間の領域に供給するための供給管１３２、及び冷却液を第２外筒部材１３１と第１外筒部材１５５との間の領域から排出するための排出管１３３に接続されていることが好ましい。供給管１３２及び排出管１３３は、ハニカム構造体１５０の軸方向両端部に対応する位置に設けられていることが好ましい。また、供給管１３２及び排出管１３３は、同じ方向に向けて延出されていても、異なる方向に向けて延出されていてもよい。
【0048】
また、熱交換器１００は、接続口１２１に接続されたＥＧＲ管１６０を更に有することができ、ＥＧＲ管１６０の途中に排ガスの内燃機関１の吸気系への流通を制御可能なＥＧＲバルブ１６１を設けることができる。ＥＧＲ管１６０を設けることにより、熱交換器１００をＥＧＲクーラーとして使用することが可能となる。したがって、熱交換器１００を車両に用いることでＥＧＲクーラーを別途設けることが不要となるため、車両の軽量化などを図ることができる。また、ＥＧＲ管１６０は、ハニカム構造体１５０と第３流路１３０との間で熱交換されて冷却された排ガスが流れることで、高温にならないため、周りの部品へ熱害を及ぼすことを抑制することができる。
【0049】
本発明の実施形態に係る排熱回収制御システムは、第４冷却液流路、被熱供給部及び第３バルブを更に備えることができる。これらを備えた排熱回収制御システムの全体概略構成図を図７に示す。
図７に示されるように、本発明の実施形態に係る排熱回収制御システムは、排熱回収器２が設けられた第１冷却液流路１１の下流側において分岐した第４冷却液流路１４と、第４冷却液流路１４に設けられ、冷却液を媒体として熱交換可能な被熱供給部５と、第４冷却液流路１４における冷却液の流れを制御可能な第３バルブ２３とを更に備える。このような構成とすることにより、排熱回収器２によって回収された熱を被熱供給部５でも有効利用することができる。
図７に示されるように、本発明の実施形態に係る排熱回収制御システムは、排熱回収器２が設けられた第１冷却液流路１１の下流側において分岐した第４冷却液流路１４と、第４冷却液流路１４に設けられ、冷却液を媒体として熱交換可能な被熱供給部５と、第４冷却液流路１４における冷却液の流れを制御可能な第３バルブ２３とを更に備える。このような構成とすることにより、排熱回収器２によって回収された熱を被熱供給部５でも有効利用することができる。
【0050】
第４冷却液流路１４は、排熱回収器２が設けられた第１冷却液流路１１の下流側において分岐した流路である。第４冷却液流路１４が分岐する位置は、図７に示されるように、第２冷却液流路１２が分岐する位置と同じ位置にすることができる。このような位置で第４冷却液流路１４を分岐させることにより、バルブの数を低減することができる。また、第４冷却液流路１４が分岐する位置は、第２冷却液流路１２が分岐する位置とは異なる位置に設けてもよく、第２冷却液流路１２が分岐する位置よりも上流側であっても下流側であってもよい。第１冷却液流路１１から分岐した第４冷却液流路１４は、下流側の位置において第１冷却液流路１１と合流する。
【0051】
第４冷却液流路１４に設けられる被熱供給部５としては、特に限定されず、熱供給が必要とされる機関、機構、機器、駆動回路、システムなどが挙げられる。被熱供給部５の例としては、空調システム、バッテリー、変速機、燃料噴射弁、燃料電池などが挙げられる。なお、空調システムは、排熱回収器２によって加熱された冷却液を媒体として車室の暖房などを行う装置である。空調システムの種類は特に限定されず、公知のものを用いることができる。
【0052】
第３バルブ２３は、第４冷却液流路１４における冷却液の流れを制御可能なバルブである。
第３バルブ２３としては、特に限定されないが、図７に示されるような、第１冷却液流路１１と第４冷却液流路１４との分岐部に設けられた方向制御バルブ２３ａとすることができる。特に、この分岐部を第２冷却液流路１２が分岐する位置と同じ位置にすることにより、方向制御バルブ２３ａ及び方向制御バルブ２１ａを１つの方向制御バルブにまとめることができる。方向制御バルブ２３ａは、第１冷却液流路１１への冷却液の流れを完全に遮断することにより、第４冷却液流路１４のみに冷却液が流れるようにすることができる。逆に、第４冷却液流路１４への冷却液の流れを完全に遮断することにより、第１冷却液流路１１のみに冷却液が流れるようにすることができる。また、方向制御バルブ２３ａは、遮断の程度を調整することにより、第１冷却液流路１１及び第４冷却液流路１４の両方に最適な流量で冷却液が流れるようにしてもよい。なお、分岐部を第２冷却液流路１２が分岐する位置と同じ位置にした場合、上記と同様の操作により、第１冷却液流路１１、第２冷却液流路１２及び第４冷却液流路１４における冷却液の流れを制御できる。
第３バルブ２３としては、特に限定されないが、図７に示されるような、第１冷却液流路１１と第４冷却液流路１４との分岐部に設けられた方向制御バルブ２３ａとすることができる。特に、この分岐部を第２冷却液流路１２が分岐する位置と同じ位置にすることにより、方向制御バルブ２３ａ及び方向制御バルブ２１ａを１つの方向制御バルブにまとめることができる。方向制御バルブ２３ａは、第１冷却液流路１１への冷却液の流れを完全に遮断することにより、第４冷却液流路１４のみに冷却液が流れるようにすることができる。逆に、第４冷却液流路１４への冷却液の流れを完全に遮断することにより、第１冷却液流路１１のみに冷却液が流れるようにすることができる。また、方向制御バルブ２３ａは、遮断の程度を調整することにより、第１冷却液流路１１及び第４冷却液流路１４の両方に最適な流量で冷却液が流れるようにしてもよい。なお、分岐部を第２冷却液流路１２が分岐する位置と同じ位置にした場合、上記と同様の操作により、第１冷却液流路１１、第２冷却液流路１２及び第４冷却液流路１４における冷却液の流れを制御できる。
【0053】
また、第３バルブ２３は、図８に示されるような、第４冷却液流路１４に設けられた流量調整バルブ２３ｂとしてもよい。流量調整バルブ２３ｂは、第４冷却液流路１４を流れる冷却液の流量を調整することにより、第１冷却液流路１１を流れる冷却液の流量を調整することができる。例えば、第４冷却液流路１４を流れる冷却液の流量をゼロとすることにより、第１冷却液流路１１のみに冷却液が流れるようにすることができる。また、第４冷却液流路１４を流れる冷却液の流量を増大させることにより、第４冷却液流路１４に冷却液を流れ易くすることができる。
なお、流量調整バルブ２３ｂは、図８において、被熱供給部５の下流側の第４冷却液流路１４に設けた例を示しているが、被熱供給部５の上流側の第４冷却液流路１４に設けることもできる。
なお、流量調整バルブ２３ｂは、図８において、被熱供給部５の下流側の第４冷却液流路１４に設けた例を示しているが、被熱供給部５の上流側の第４冷却液流路１４に設けることもできる。
【0054】
第３バルブ２３は、制御部３３によって制御することができる。
制御部３３は、冷却液を被熱供給部５に流通させるモード、又は冷却液を被熱供給部５に流通させないモードに第３バルブ２３を制御することができる。このように第３バルブ２３を制御することにより、被熱供給部５における冷却液の利用を適切に制御することができる。
制御部３３は、冷却液を被熱供給部５に流通させるモード、又は冷却液を被熱供給部５に流通させないモードに第３バルブ２３を制御することができる。このように第３バルブ２３を制御することにより、被熱供給部５における冷却液の利用を適切に制御することができる。
【0055】
制御部３３は、冷却液の温度が目標温度以上になってから、第４冷却液流路１４に冷却液が流通するように第３バルブ２３を制御することが好ましい。このように制御することにより、排熱回収器２によって回収された熱を被熱供給部５で効率的に利用することができる。
【符号の説明】
【0056】
１ 内燃機関
２ 排熱回収器
３ トランスミッションオイルウォーマ
４ ラジエータ
５ 被熱供給部
１１ 第１冷却液流路
１２ 第２冷却液流路
１３ 第３冷却液流路
１４ 第４冷却液流路
２１ 第１バルブ
２１ａ，２２ａ，２３ａ 方向制御バルブ
２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ 流量調整バルブ
２２ 第２バルブ
２３ 第３バルブ
３１ ポンプ
３２ トランスミッション
３３ 制御部
４１ 排気管
４２ トランスミッションオイル流路
５１，５２ 温度センサ
１００ 熱交換器
１１０ 第１流路
１１２ 分岐口
１２０ 第２流路
１２１ 接続口
１２２ 分岐管
１３０ 第３流路
１３１ 第２外筒部材
１３２ 供給管
１３３ 排出管
１４０ 流路バルブ
１５０ ハニカム構造体
１５１ 外周壁
１５２ 隔壁
１５３ａ 第１端面
１５３ｂ 第２端面
１５４ セル
１５５ 第１外筒部材
１６０ ＥＧＲ管
１６１ ＥＧＲバルブ
２ 排熱回収器
３ トランスミッションオイルウォーマ
４ ラジエータ
５ 被熱供給部
１１ 第１冷却液流路
１２ 第２冷却液流路
１３ 第３冷却液流路
１４ 第４冷却液流路
２１ 第１バルブ
２１ａ，２２ａ，２３ａ 方向制御バルブ
２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ 流量調整バルブ
２２ 第２バルブ
２３ 第３バルブ
３１ ポンプ
３２ トランスミッション
３３ 制御部
４１ 排気管
４２ トランスミッションオイル流路
５１，５２ 温度センサ
１００ 熱交換器
１１０ 第１流路
１１２ 分岐口
１２０ 第２流路
１２１ 接続口
１２２ 分岐管
１３０ 第３流路
１３１ 第２外筒部材
１３２ 供給管
１３３ 排出管
１４０ 流路バルブ
１５０ ハニカム構造体
１５１ 外周壁
１５２ 隔壁
１５３ａ 第１端面
１５３ｂ 第２端面
１５４ セル
１５５ 第１外筒部材
１６０ ＥＧＲ管
１６１ ＥＧＲバルブ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
