(57)【要約】【課題】ランキンサイクル装置の信頼性を確保するのに適した技術を提供する。【解決手段】凝縮器４は、ファン７を有する。作動流体の循環流路１５は、ポンプ１から蒸発器２を経由して膨張機３に至る第１流路１５ａと、膨張機３から凝縮器４を経由してポンプ１に至る第２流路１５ｂと、を含む。第２流路１５ｂは、循環流路１５における凝縮器４よりも下流側かつポンプ１よりも上流側の部分である第３流路１５ｃを含む。作動流体温度センサ９ｂは、第３流路１５ｃにおける作動流体の温度を検出する。圧力センサ８ｂは、第２流路１５ｂにおける作動流体の圧力を検出する。制御装置１９は、外気温度センサ９ｃの検出温度、作動流体温度センサ９ｂの検出温度および圧力センサ８ｂの検出圧力に基づいて、ファン７の回転数を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプと、蒸発器と、膨張機と、ファンを有する凝縮器と、外気温度センサと、圧力センサと、作動流体温度センサと、制御装置と、を備え、
作動流体が循環する循環流路が設けられ、
前記循環流路は、前記ポンプから前記蒸発器を経由して前記膨張機に至る第１流路と、前記膨張機から前記凝縮器を経由して前記ポンプに至る第２流路と、を含み、
前記第２流路は、前記循環流路における前記凝縮器よりも下流側かつ前記ポンプよりも上流側の部分である第３流路を含み、
前記作動流体温度センサは、前記第３流路における前記作動流体の温度を検出し、
前記圧力センサは、前記第２流路における前記作動流体の圧力を検出し、
前記制御装置は、前記外気温度センサの検出温度、前記作動流体温度センサの検出温度および前記圧力センサの検出圧力に基づいて、前記ファンの回転数を制御する、ランキンサイクル装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第３流路における前記作動流体が過冷却状態に維持されるように、前記回転数を制御する、請求項１に記載のランキンサイクル装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記外気温度センサの検出温度が高いほど、前記第３流路における前記作動流体の過冷却度が大きくなるように前記回転数を制御する、請求項１または２に記載のランキンサイクル装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記外気温度センサの検出温度に基づいて、目標過冷却度を設定し、
前記圧力センサの検出圧力と前記作動流体温度センサの検出温度に基づいて、前記第３流路における前記作動流体の過冷却度の算出値である算出過冷却度を算出し、
前記算出過冷却度が前記目標過冷却度に追従するように前記回転数を制御する、請求項１から３のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記算出過冷却度が前記目標過冷却度よりも大きい場合、前記回転数を減少させ、
前記算出過冷却度が前記目標過冷却度よりも小さい場合、前記回転数を増加させる、請求項４に記載のランキンサイクル装置。
【請求項６】
前記外気温度センサの検出温度が高いほど、前記目標過冷却度は大きい、請求項４または５に記載のランキンサイクル装置。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記算出過冷却度と前記目標過冷却度の乖離が大きいほど前記回転数の操作量の絶対値を大きく設定し、
前記操作量だけ前記回転数を変化させる、請求項４から６のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ランキンサイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々のランキンサイクル装置が検討されている。ランキンサイクル装置は、熱源からの加熱媒体を用いて動作する。
【０００３】
特許文献１には、ランキンサイクル装置の一例が記載されている。特許文献１には、熱源としてエンジンを用い、加熱媒体としてエンジンの廃熱を用いることが記載されている。このように、特許文献１には、ランキンサイクル装置およびエンジンを含む廃熱回収装置を構成することが記載されている。
【０００４】
図５に、特許文献１に係る廃熱回収装置１０１を示す。廃熱回収装置１０１は、ランキンサイクル装置１０７と、エンジン１０２と、冷却水回路１０３と、バイパス回路１０６と、を含む。
【０００５】
ランキンサイクル装置１０７では、熱交換器１０８と、膨張機１０９と、凝縮器１１０と、ポンプ１１１とが、配管によって環状に接続されている。
【０００６】
冷却水回路１０３は、ラジエータ１０４を含む。ラジエータ１０４は、エンジン１０２を冷却する。
【０００７】
バイパス回路１０６は、ラジエータ１０４をバイパスしている。バイパス回路１０６の途中に、熱交換器１０８が設置されている。
【０００８】
エンジン１０２の廃熱は、冷却水回路１０３およびバイパス回路１０６を介して熱交換器１０８によって回収される。こうして、ランキンサイクル１０７に、熱が供給される。一方、凝縮器１１０によって、ランキンサイクル１０７から外部へと、熱が放出される。
【０００９】
ファン１１４は、凝縮器１１０からの放熱量の制御に用いられる。特許文献１には、この制御に、流体温度センサ１１２および外気温度センサ１１３を用いることが記載されている。
【００１０】
具体的には、流体温度センサ１１２は、凝縮器１１０の出口から流出する作動流体の温度を検出する。制御装置１１５は、流体温度センサ１１２の検出温度および外気温度センサ１１３の検出温度に基づいて、ファン１１４の回転数を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１６−８９６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本開示は、ランキンサイクル装置の信頼性を確保するのに適した技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本開示は、
ポンプと、蒸発器と、膨張機と、ファンを有する凝縮器と、外気温度センサと、圧力センサと、作動流体温度センサと、制御装置と、を備え、
作動流体が循環する循環流路が設けられ、
前記循環流路は、前記ポンプから前記蒸発器を経由して前記膨張機に至る第１流路と、前記膨張機から前記凝縮器を経由して前記ポンプに至る第２流路と、を含み、
前記第２流路は、前記循環流路における前記凝縮器よりも下流側かつ前記ポンプよりも上流側の部分である第３流路を含み、
前記作動流体温度センサは、前記第３流路における前記作動流体の温度を検出し、
前記圧力センサは、前記第２流路における前記作動流体の圧力を検出し、
前記制御装置は、前記外気温度センサの検出温度、前記作動流体温度センサの検出温度および前記圧力センサの検出圧力に基づいて、前記ファンの回転数を制御する、ランキンサイクル装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本開示に係る技術は、ランキンサイクル装置の信頼性を確保するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施の形態１におけるランキンサイクル装置の構成図である。
【図２】図２は、作動流体の状態を表すモリエル線図である。
【図３】図３は、実施の形態における制御を表すフローチャートである。
【図４】図４は、過冷却度の制御の説明図である。
【図５】図５は、従来技術に係るランキンサイクル装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（本開示の基礎となった知見）
特許文献１では、流体温度センサ１１２の検出温度に基づいて、ファン１１４の回転数を制御する。このようにすれば、凝縮器１１０からの放熱量の制御に、凝縮器１１０の出口から流出する作動流体の温度を反映させることができる。
【００１７】
ところで、凝縮器１１０の出口から流出する作動流体の状態には、液相の状態と気液二相の状態とがある。作動流体の状態は、温度のみならず圧力にも依存する。しかし、特許文献１の凝縮器１１０からの放熱量の制御には、凝縮器１１０の出口から流出する作動流体の圧力が反映されていない。このため、特許文献１の技術では、凝縮器１１０の出口から流出する作動流体を安定的に液相状態に制御することは難しい。
【００１８】
凝縮器１１０の出口から流出する作動流体の状態が気液二相の状態であることは、気液二相の状態の作動流体がポンプに吸入されることを意味する。このことは、以下の理由で、ランキンサイクル装置の信頼性を確保する観点から不利である。
【００１９】
第１に、ポンプに気液二相の状態の作動流体が吸入されると、ポンプから吐出される作動流体の流量が変動し、ランキンサイクル装置における作動流体の循環量が変動し易い。このことは、ランキンサイクルを不安定にし、ランキンサイクル装置の信頼性を低下させる原因となり得る。
【００２０】
第２に、ポンプに気液二相の状態の作動流体が吸入されると、ポンプにおいて、キャビテーション、異常振動等が発生し得る。このように、ポンプに気液二相の状態の作動流体が吸入されると、ポンプ自体の信頼性が低下し、ひいてはランキンサイクル装置の信頼性が低下し得る。
【００２１】
これらを考慮すると、凝縮器の出口から流出する作動流体が気液二相状態ではなく液相状態である期間を長くするのに適した技術には、ランキンサイクル装置の信頼性を確保する観点から、採用の価値がある。
【００２２】
さらに、本発明者らの検討によれば、ランキンサイクル装置のランキンサイクルの凝縮器における作動流体のエンタルピの変化幅を調整することは、ランキンサイクル装置の信頼性を確保するのに寄与し得る。エンタルピの変化幅の調整は、凝縮器の出口から流出する作動流体の過冷却度を調整することによって実現され得る。そして、この過冷却度の調整は、凝縮器からの放熱量の制御に外気温度を反映させることによって実現され得る。
【００２３】
（本開示に係る一態様の概要）
本開示の第１態様に係るランキンサイクル装置は、
ポンプと、蒸発器と、膨張機と、ファンを有する凝縮器と、外気温度センサと、圧力センサと、作動流体温度センサと、制御装置と、を備え、
作動流体が循環する循環流路が設けられ、
前記循環流路は、前記ポンプから前記蒸発器を経由して前記膨張機に至る第１流路と、前記膨張機から前記凝縮器を経由して前記ポンプに至る第２流路と、を含み、
前記第２流路は、前記循環流路における前記凝縮器よりも下流側かつ前記ポンプよりも上流側の部分である第３流路を含み、
前記作動流体温度センサは、前記第３流路における前記作動流体の温度を検出し、
前記圧力センサは、前記第２流路における前記作動流体の圧力を検出し、
前記制御装置は、前記外気温度センサの検出温度、前記作動流体温度センサの検出温度および前記圧力センサの検出圧力に基づいて、前記ファンの回転数を制御する。
【００２４】
第１態様に係る技術は、ランキンサイクル装置の信頼性確保に寄与し得る。
【００２５】
本開示の第２態様において、例えば、第１態様に係るランキンサイクル装置では、
前記制御装置は、前記第３流路における前記作動流体が過冷却状態に維持されるように、前記回転数を制御してもよい。
【００２６】
第２態様に係る技術は、ランキンサイクル装置の信頼性確保に寄与し得る。
【００２７】
本開示の第３態様において、例えば、第１態様または第２態様に係るランキンサイクル装置では、
前記制御装置は、前記外気温度センサの検出温度が高いほど、前記第３流路における前記作動流体の過冷却度が大きくなるように前記回転数を制御してもよい。
【００２８】
第３態様に係る技術は、ランキンサイクル装置の信頼性確保に寄与し得る。
【００２９】
本開示の第４態様において、例えば、第１から第３態様のいずれか１つに係るランキンサイクル装置では、
前記制御装置は、
前記外気温度センサの検出温度に基づいて、目標過冷却度を設定してもよく、
前記圧力センサの検出圧力と前記作動流体温度センサの検出温度に基づいて、前記第３流路における前記作動流体の過冷却度の算出値である算出過冷却度を算出してもよく、
前記算出過冷却度が前記目標過冷却度に追従するように前記回転数を制御してもよい。
【００３０】
第４態様に係る技術は、ランキンサイクル装置の信頼性確保に寄与し得る。
【００３１】
本開示の第５態様において、例えば、第４態様に係るランキンサイクル装置では、
前記制御装置は、
前記算出過冷却度が前記目標過冷却度よりも大きい場合、前記回転数を減少させてもよく、
前記算出過冷却度が前記目標過冷却度よりも小さい場合、前記回転数を増加させてもよい。
【００３２】
第５態様は、算出過冷却度を目標過冷却度に追従させるのに適している。
【００３３】
本開示の第６態様において、例えば、第４態様または第５態様に係るランキンサイクル装置では、
前記外気温度センサの検出温度が高いほど、前記目標過冷却度は大きくてもよい。
【００３４】
第６態様は、ランキンサイクル装置のランキンサイクルを安定させるのに適している。
【００３５】
本開示の第７態様において、例えば、第４から第６態様のいずれか１つに係るランキンサイクル装置では、
前記制御装置は、
前記算出過冷却度と前記目標過冷却度の乖離が大きいほど前記回転数の操作量の絶対値を大きく設定してもよく、
前記操作量だけ前記回転数を変化させてもよい。
【００３６】
第７態様は、制御の安定性と応答性を両立させるのに適している。
【００３７】
以下の実施の形態では、「高温蒸気」、「過熱蒸気」、「飽和蒸気」、「飽和液」等といった用語を用いることがある。これらの用語は、作動流体の種類を限定解釈することを意図したものではないことに留意されたい。
【００３８】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。実施の形態によって本開示は限定されない。
【００３９】
（実施の形態１）
図１に示すように、ランキンサイクル装置２１は、熱源３０と組み合わされて用いられ得る。ランキンサイクル装置２１には、熱源３０から、加熱媒体が供給され得る。熱源３０および加熱媒体の詳細については、後述する。
【００４０】
ランキンサイクル装置２１では、流体流路１４が設けられている。流体流路１４では、作動流体が流れる。流体流路１４は、循環流路１５と、バイパス流路１６と、を含む。循環流路１５は、第１流路１５ａと、第２流路１５ｂと、を含む。第２流路１５ｂは、第３流路１５ｃを含む。
【００４１】
作動流体の種類は、特に限定されない。作動流体の例は、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）系の作動流体である。ここで、ＨＦＯ系の作動流体は、ＨＦＯを含む作動流体を指す。作動流体におけるＨＦＯの含有率は、例えば、５０質量％以上であり、８０質量％以上であってもよい。具体的には、作動流体として、ＨＦＯ１３３６ｍｚｚ（Ｚ）、ＨＦＯ１３３６ｍｚｚ（Ｅ）、ＨＦＯ１３３６ｍｚｚ（Ｚ）およびＨＦＯ１３３６ｍｚｚ（Ｅ）の混合流体等を採用できる。もちろん、単一種類の作動流体を用いることも可能である。また、作動流体として、ＨＦＯを含まない公知の流体を採用することもできる。
【００４２】
流体流路１４は、複数の配管を用いて構成されている。複数の配管を、まとめて配管部と称することができる。
【００４３】
ランキンサイクル装置２１において、ランキンサイクルが構成されている。具体的には、ランキンサイクル装置２１において、オーガニックランキンサイクル（ＯＲＣ）が構成されている。
【００４４】
ランキンサイクル装置２１は、ポンプ１と、蒸発器２と、膨張機３と、凝縮器４とを備える。循環流路１５において、ポンプ１と、蒸発器２と、膨張機３と、凝縮器４とは、この順に並んでいる。ポンプ１と、蒸発器２と、膨張機３と、凝縮器４とは、複数の配管を用いて接続されている。
【００４５】
ランキンサイクル装置２１は、再熱器６を含む。再熱器６では、循環流路１５における互いに異なる部分を流れる作動流体の間で熱交換がなされる。
【００４６】
バイパス流路１６は、循環流路１５における蒸発器２よりも下流側かつ膨張機３よりも上流側の部分と、循環流路１５における膨張機３よりも下流側かつ凝縮器４よりも上流側の部分と、を接続している。
【００４７】
ランキンサイクル装置２１は、弁５を含む。弁５は、バイパス流路１６に設けられている。以下では、弁５を、バイパス弁５と称することがある。本実施の形態では、バイパス弁５は、流量調整弁である。ここで、流量調整弁は、０％および１００％のみならず、０％よりも大きく１００％よりも小さい開度を採り得る弁である。流量調整弁である弁５の開度を調整することにより、膨張機３を流れる作動流体の流量および弁５を流れる作動流体の流量を調整できる。
【００４８】
ランキンサイクル装置２１は、発電機１８を備える。発電機１８は、膨張機３に接続されている。
【００４９】
以下、ポンプ１、蒸発器２、膨張機３、凝縮器４、バイパス弁５、再熱器６および発電機１８の動作について説明する。
【００５０】
ポンプ１は、作動流体を搬送する。
【００５１】
蒸発器２は、作動流体を蒸発させる。具体的には、熱源３０から蒸発器２に加熱媒体が供給される。蒸発器２は、加熱媒体の熱を回収して作動流体を蒸発させる。本実施の形態では、加熱媒体は、熱源ガスである。加熱媒体は、排ガスであり得る。つまり、熱源３０は排熱源であり、蒸発器２は排熱を回収して作動流体を蒸発させ得る。一具体例では、蒸発器２は、加熱媒体の温度および流量に応じて所定の熱量を回収可能な仕様である。蒸発器２は、例えば、フィンアンドチューブ熱交換器によって構成されている。
【００５２】
膨張機３は、作動流体を膨張させる。具体的には、膨張機３は、蒸発器２で高温蒸気となった作動流体を膨張させる。
【００５３】
凝縮器４は、膨張機３で膨張した作動流体を凝縮させる。具体的には、凝縮器４は、冷却媒体により作動流体の熱を奪うことによって、作動流体を凝縮させる。本実施の形態では、冷却媒体は、気体であり、具体的には大気中の空気である。凝縮器４は、ファン７を備えている。凝縮器４は、ファン７を用いて作動流体を凝縮させる。本実施の形態では、具体的には、凝縮器４は、ファン７を用いて冷却媒体である空気を凝縮器４に搬送し、空気と作動流体との間で熱交換させることにより作動流体を凝縮させる。凝縮器４は、例えば、フィンアンドチューブ熱交換器によって構成されている。
【００５４】
バイパス弁５は、膨張機３を流れる作動流体の流量と、バイパス流路１６を流れる作動流体の流量と、を調整する。具体的には、バイパス弁５の開度が調整されることによって、これらの流量が調整される。
【００５５】
再熱器６は、循環流路１５におけるポンプ１よりも下流側かつ蒸発器２よりも上流側の第１部分６ａと、循環流路１５における膨張機３よりも下流側かつ凝縮器４よりも上流側の第２部分６ｂと、を含む。再熱器６では、第１部分６ａを流れる作動流体と第２部分６ｂを流れる作動流体との間で熱交換がなされる。この熱交換により、第１部分６ａを流れる作動流体の温度が上昇し、第２部分６ｂを流れる作動流体の温度が低下する。
【００５６】
発電機１８は、膨張機３で作動流体が膨張する際に発生する回転トルクにより発電する。
【００５７】
さらに、ランキンサイクル装置２１は、第１圧力センサ８ａと、第２圧力センサ８ｂと、第１温度センサ９ａと、第２温度センサ９ｂと、第３温度センサ９ｃと、第４温度センサ９ｄと、を含む。
【００５８】
第１圧力センサ８ａは、第１流路１５ａにおける作動流体の圧力を検出する。第２圧力センサ８ｂは、第２流路１５ｂにおける作動流体の圧力を検出する。ここで、第１流路１５ａは、ポンプ１から蒸発器２を経由して膨張機３に至る流路である。第２流路１５ｂは、膨張機３から凝縮器４を経由してポンプ１に至る流路である。
【００５９】
第１流路１５ａにおける作動流体は、相対的に高圧である。このため、第１圧力センサ８ａを、高圧センサ８ａと称することができる。第２流路１５ｂにおける作動流体は、相対的に低圧である。このため、第２圧力センサ８ｂを、低圧センサ８ｂと称することができる。
【００６０】
本実施の形態では、第１圧力センサ８ａは、第１流路１５ａに設けられている。具体的には、第１圧力センサ８ａは、循環流路１５における蒸発器２よりも下流側かつ膨張機３よりも上流側の部分に設けられている。ただし、第１圧力センサ８ａは、循環流路１５におけるポンプ１よりも下流側かつ蒸発器２よりも上流側の部分に設けられていてもよい。また、第１圧力センサ８ａは、バイパス流路１６におけるバイパス弁５よりも上流側の部分に設けられていてもよい。バイパス流路１６におけるバイパス弁５よりも上流側の部分に設けられた第１圧力センサ８ａも、第１流路１５ａにおける作動流体の圧力を検出し得る。
【００６１】
本実施の形態では、第２圧力センサ８ｂは、第２流路１５ｂに設けられている。具体的には、第２圧力センサ８ｂは、循環流路１５における凝縮器４よりも下流側かつポンプ１よりも上流側の部分に設けられている。後述するように、この部分は、第３流路１５ｃに対応する。ただし、第２圧力センサ８ｂは、循環流路１５における膨張機３よりも下流側かつ凝縮器４よりも上流側の部分に設けられていてもよい。また、第２圧力センサ８ｂは、バイパス流路１６におけるバイパス弁５よりも下流側の部分に設けられていてもよい。バイパス流路１６におけるバイパス弁５よりも下流側の部分に設けられた第２圧力センサ８ｂも、第２流路１５ｂにおける作動流体の圧力を検出し得る。
【００６２】
第１温度センサ９ａは、循環流路１５における蒸発器２よりも下流側かつ膨張機３よりも上流側の部分における作動流体の温度を検出する。本実施の形態では、第１温度センサ９ａは、この部分に設けられている。第１温度センサ９ａによれば、膨張機３の入口における作動流体の温度を把握できる。第１温度センサ９ａを、膨張機入口温度センサ９ａと称することができる。
【００６３】
第２温度センサ９ｂは、第３流路１５ｃにおける作動流体の圧力を検出する。ここで、第３流路１５ｃは、循環流路１５における凝縮器４よりも下流側かつポンプ１よりも上流側の部分である。本実施の形態では、第２温度センサ９ｂは、第３流路１５ｃに設けられている。第２温度センサ９ｂによれば、凝縮器４の出口における作動流体の温度を把握できる。第２温度センサ９ｂを、作動流体温度センサ９ｂと称することができる。
【００６４】
第３温度センサ９ｃは外気温度を検出する。このため、第３温度センサ９ｃを、外気温度センサ９ｃと称することができる。本実施の形態では、第３温度センサ９ｃは、凝縮器４における冷却媒体の吸い込み部分に設置されている。第３温度センサ９ｃは冷却媒体の温度を検出し、その検出値が外気温度として扱われる。
【００６５】
第４温度センサ９ｄは、蒸発器２に吸い込まれる加熱媒体の温度を検出する。上述の通り、本実施の形態では、加熱媒体は、熱源ガスである。本実施の形態では、第４温度センサ９ｄを、熱源ガス温度センサ９ｄと称することができる。
【００６６】
さらに、ランキンサイクル装置２１は、制御装置１９を含む。制御装置１９は、ランキンサイクル装置２１の構成要素を制御する。
【００６７】
（適切なランキンサイクルの実現）
上述の説明から理解されるように、作動流体は、状態変化しながら循環流路１５を流れる。図２は、循環流路１５を流れる作動流体の状態を示すモリエル線図である。
【００６８】
図２において、横軸は、作動流体のエンタルピである。縦軸は、作動流体の圧力である。一点鎖線Ｌ１は、作動流体の飽和液線である。二点鎖線Ｌ２は、作動流体の飽和蒸気線である。飽和液線および飽和蒸気線の形状は、作動流体の種類に基づいて決定される。
【００６９】
矢印ＰＵＭは、ポンプ１による昇圧を表す。矢印ＲＨ１は、再熱器６による加熱を表す。矢印ＥＶは、蒸発器２による加熱を表す。矢印ＥＸは、膨張機３による膨張を表す。矢印ＲＨ２は、再熱器６による冷却を表す。矢印ＣＯＮは、凝縮器４による冷却を表す。これらの矢印が表す作用によって、作動流体の状態が（１）、（２）、（３）、（４）、（５）および（６）の順に変化するランキンサイクルが形成される。
【００７０】
状態（１）は、循環流路１５における凝縮器４よりも下流側かつポンプ１よりも上流側の部分における作動流体の状態である。状態（１）は、過冷却液の状態である。ブロック矢印ＳＣは、作動流体の過冷却度を模式的に表している。状態（１）は、状態（６）に比べ、エンタルピが低い。
【００７１】
状態（２）は、循環流路１５におけるポンプ１よりも下流側かつ再熱器６の第１部分６ａよりも上流側の部分における作動流体の状態である。状態（２）は、過冷却液の状態である。状態（２）は、状態（１）に比べ、圧力が高い。
【００７２】
状態（３）は、循環流路１５における再熱器６の第１部分６ａよりも下流側かつ蒸発器２よりも上流側の部分における作動流体の状態である。状態（３）は、過冷却液の状態である。状態（３）は、状態（２）に比べ、エンタルピが高い。再熱器６における熱交換量が大きい変形例では、状態（３）は、気液２相の状態である。この変形例では、図２において、状態（３）の位置は、飽和液線Ｌ１の右側となる。
【００７３】
状態（４）は、循環流路１５における蒸発器２よりも下流側かつ膨張機３よりも上流側の部分における作動流体の状態である。状態（４）は、過熱蒸気の状態である。ブロック矢印ＳＨは、作動流体の過熱度を模式的に表している。状態（４）は、状態（３）に比べ、エンタルピが高い。なお、状態（４）が一時的に気液２相状態となり、図２において状態（４）の位置が一時的に飽和蒸気線Ｌ２の左側となることはあり得る。このような現象は、例えば、ランキンサイクル装置２１の起動時、蒸発器２において作動流体を加熱する加熱媒体の温度、流量等が低下した場合等に生じ得る。
【００７４】
状態（５）は、循環流路１５における膨張機３よりも下流側かつ再熱器６の第２部分６ｂよりも上流側の部分における作動流体の状態である。状態（５）は、過熱蒸気の状態である。状態（５）は、状態（４）に比べ、圧力およびエンタルピが低い。なお、状態（４）と同様、状態（５）も、一時的に気液２相状態になることはあり得る。
【００７５】
状態（６）は、循環流路１５における再熱器６の第２部分６ｂよりも下流側かつ凝縮器４よりも上流側の部分における作動流体の状態である。状態（６）は、気液２相の状態である。状態（６）は、状態（５）に比べ、エンタルピが低い。
【００７６】
状態（２）、状態（３）および状態（４）は、第１流路１５ａにおける作動流体の状態であり、相対的に高圧の状態である。状態（５）、状態（６）および状態（１）は、第２流路１５ｂにおける作動流体の状態であり、相対的に低圧の状態である。ブロック矢印ＰＤは、第１流路１５ａにおける作動流体と第２流路１５ｂにおける作動流体の圧力差を表す。以下、第１流路１５ａにおける作動流体の圧力を、高圧ＰＨと称することがある。第２流路１５ｂにおける作動流体の圧力を、低圧ＰＬと称することがある。高圧ＰＨと低圧ＰＬの圧力差を、圧力差ＰＤと称することがある。
【００７７】
本実施の形態では、ランキンサイクルの蒸発器２におけるエンタルピの変化幅が適切となるように、蒸発器２が構成されている。図２に関連付けて説明すると、状態（３）と状態（４）とのエンタルピ差が適切となるように、蒸発器２が構成されている。このことは、安定したランキンサイクルの実現に寄与し得る。
【００７８】
典型例では、加熱媒体の温度および流量は、熱源３０に応じた値をとる。これらの大凡の値は、ランキンサイクル装置２１を設置する前に予め把握され得る。このような典型例では、これらの値に適合した蒸発器２を構成できる。このようにすることは、エンタルピの変化幅の適切な設定に寄与する。
【００７９】
典型例では、蒸発器２に供給される加熱媒体の温度および流量が安定した安定状態が存在する。本実施の形態では、そのような安定状態において、加熱媒体から作動流体へと所定の熱量が与えられる熱交換がなされるように、蒸発器２が構成されている。このようにすることは、エンタルピの変化幅の適切な設定に寄与する。
【００８０】
具体的には、上記のような熱交換がなされるように、蒸発器２の仕様が予め定められている。例えば、伝熱面積が予め定められる。蒸発器２が伝熱管を有している場合、伝熱管の段数、列数、長さ等が予め定められ得る。蒸発器２がフィンを有している場合、フィンのピッチ、枚数等が予め定められ得る。
【００８１】
蒸発器２が上記安定状態にありかつ上記のような熱交換がなされるように蒸発器２が構成されている場合、ランキンサイクル装置２１を適切な運転状態へと速やかに立ち上げることができる。具体的には、この場合、起動制御においてポンプ１、ファン７、膨張機３の回転数を適切に制御することにより、蒸発器２から流出される作動流体の温度を、ランキンサイクル装置２１の運転にとって適切な値へと速やかに制御できる。
【００８２】
また、蒸発器２が上記安定状態にありかつ上記のような熱交換がなされるように蒸発器２が構成されている場合、ランキンサイクル装置２１の通常運転を安定して行うことができる。
【００８３】
熱源３０についても記載しておく。典型例では、熱源３０から蒸発器２に供給される加熱媒体の生成は、熱源３０におけるエネルギーの投入に依存する。熱源３０は、単位時間あたりのエネルギーの投入量が一定である安定運転を実行できる。そのような安定運転により、膨張機３に関する上述の安定状態がもたらされ得る。
【００８４】
上述の熱源３０におけるエネルギー投入の文脈において、エネルギーは、一次エネルギーおよび二次エネルギーを包含する概念である。一次エネルギーの例は、天然ガス、石油、石炭、燃料用ガス、ガソリン、コークス等の化石燃料である。一次エネルギーの別の例は、薪である。二次エネルギーの例は、電力である。
【００８５】
熱源３０は工場等の設備であり、加熱媒体はその設備の排ガスであり得る。排ガスは、例えば、工場における製品の製造プロセスで生じる。具体的に、熱源３０は炉であり得る。炉は、例えば、鋳物の製造に用いられる炉、乾燥炉等である。
【００８６】
ある設備の熱源から供給され得る加熱媒体の温度および流量と、別の設備の熱源から供給され得る加熱媒体の温度および流量との間には、差があり得る。しかし、典型例では、１つの設備の熱源から供給され得る加熱媒体の温度および流量の経時的な変動は、設備安定稼働時においては顕著に大きいものではない。このため、１つの設備の熱源３０から蒸発器２に供給される加熱媒体の温度および流量に適合した蒸発器２を構成することは、現実的である。特に、設備が工場である場合には、その熱源から供給され得る加熱媒体の温度および流量は、経時的に大きくは変動しない傾向にある。
【００８７】
本実施の形態では、第３流路１５ｃにおける作動流体の過冷却度が適切となるように、ランキンサイクル装置２１が制御される。このこともまた、ランキンサイクルにおけるエンタルピの変化幅を適切にし、安定したランキンサイクルを実現することに寄与し得る。具体的には、この制御では、外気温度が考慮される。また、第３流路１５ｃにおける作動流体が過冷却状態に制御されることは、ポンプ１の信頼性を確保する観点から有利である。
【００８８】
本実施の形態では、蒸発器２の構成と第３流路１５ｃにおける作動流体の過冷却度の制御とが相俟って、ランキンサイクルにおけるエンタルピの変化幅が適切となる。このようにすることは、安定したランキンサイクルを実現する観点から有利である。
【００８９】
具体的には、蒸発器２は、予め設定された回転数でポンプ１を運転したときに蒸発器２から流出する作動流体の温度が所定温度となり膨張機３に流入する作動流体の状態が所定状態となるように、熱源３０からの加熱媒体の温度および流量を考慮して構成されている。そして、凝縮器４のファン７の回転数は、外気温度を考慮して制御される。このようにすることは、安定したランキンサイクルを実現する観点から有利である。
【００９０】
また、本実施の形態では、ランキンサイクルにおける圧力の変化幅が適切となるように、ランキンサイクル装置２１が制御される。このことは、安定したランキンサイクルの実現に寄与し得る。具体的には、ランキンサイクルにおける高圧と低圧の圧力差ＰＤが適切な値へと制御される。より具体的には、この制御では、外気温度が考慮される。
【００９１】
（本実施の形態に係るランキンサイクル装置の制御の具体例）
上述の通り、本実施の形態では、ランキンサイクル装置２１の構成要素が、制御装置１９によって制御される。具体的には、制御装置１９は、起動制御、通常制御および停止制御を行う。起動制御は、ランキンサイクル装置２１を起動させるための制御である。通常制御は、ランキンサイクル装置２１のランキンサイクルの安定時に行う制御である。停止制御は、ランキンサイクル装置２１を停止させるための制御である。
【００９２】
以下、制御装置１９が行う制御について、図３および表１から表５を参照しながら説明する。以下の説明では、各アクチュエータの起動制御における目標回転数を、初期目標回転数と称することがある。
【００９３】
図３は、制御装置１９が行う制御を示すフローチャートである。
【００９４】
ステップＳ１において、制御装置１９は、ランキンサイクル装置２１に運転信号が入力されたか否かを判断する。運転信号が入力されている場合、ステップＳ２に進む。運転信号が入力されていない場合、再度ステップＳ１が行われる。
【００９５】
ステップＳ２において、制御装置１９は、ファン７を所定回転数で所定時間だけ運転する。
【００９６】
ステップＳ２の後、ステップＳ３において、制御装置１９は、外気温度センサ９ｃの検出値Ｔｃを取得する。
【００９７】
ステップＳ３の後、ステップＳ４において、制御装置１９は、各アクチュエータの初期目標回転数を設定する。
【００９８】
具体的には、制御装置１９には、表１に示すテーブルデータが格納されている。このテーブルデータでは、ポンプ１の初期目標回転数Ｒｐ０と外気温度Ｔａｉｒとが対応付けられている。制御装置１９は、このテーブルデータから、Ｔｃである外気温度Ｔａｉｒに対応付けられた初期目標回転数Ｒｐ０を選択する。
【表１】
2020204283.tif 000003
【００９９】
また、制御装置１９には、表２に示すテーブルデータが格納されている。このテーブルデータでは、ファン７の初期目標回転数Ｒｆ０と外気温度Ｔａｉｒとが対応付けられている。制御装置１９は、このテーブルデータから、Ｔｃである外気温度Ｔａｉｒに対応付けられた初期目標回転数Ｒｆ０を選択する。
【表２】
2020204283.tif 000004
【０１００】
また、制御装置１９には、表３に示すテーブルデータが格納されている。このテーブルデータでは、膨張機３の初期目標回転数Ｒｅ０と外気温度Ｔａｉｒとが対応付けられている。制御装置１９は、このテーブルデータから、Ｔｃである外気温度Ｔａｉｒに対応付けられた初期目標回転数Ｒｅ０を選択する。
【表３】
2020204283.tif 000005
【０１０１】
ステップＳ４の後、ステップＳ５において、制御装置１９は、ランキンサイクル装置２１の起動制御を実行する。
【０１０２】
起動制御において、制御装置１９は、バイパス弁５の開度を小さくする。具体的には、制御装置１９は、バイパス弁５の開度を全開から全閉まで、徐々に変更する。
【０１０３】
起動制御において、制御装置１９は、ポンプ１の回転数を、０から初期目標回転数Ｒｐ０へと制御する。具体的には、制御装置１９は、ポンプ１の回転数を、徐々に上昇させる。初期目標回転数Ｒｐ０は、ステップＳ４で設定された値である。
【０１０４】
起動制御において、制御装置１９は、膨張機３の回転数を、０から初期目標回転数Ｒｅ０へと制御する。具体的には、制御装置１９は、膨張機３の回転数を、徐々に上昇させる。初期目標回転数Ｒｅ０は、ステップＳ４で設定された値である。
【０１０５】
起動制御において、制御装置１９は、ファン７の回転数を、０から初期目標回転数Ｒｆ０へと制御する。具体的には、制御装置１９は、ポンプ１の回転数を初期目標回転数Ｒｐ０に到達させる前に、ファン７の回転数を、初期目標回転数Ｒｆ０に到達させる。また、制御装置１９は、膨張機３の回転数を初期目標回転数Ｒｅ０に到達させる前に、ファン７の回転数を、初期目標回転数Ｒｆ０に到達させる。初期目標回転数Ｒｆ０は、ステップＳ４で設定された値である。
【０１０６】
この例では、蒸発器２は上記安定状態にあり、かつ、加熱媒体から作動流体へと所定の熱量が与えられる熱交換がなされるように蒸発器２が構成されている。このため、ステップＳ５におけるポンプ１、ファン７および膨張機３の制御により、蒸発器２から流出される作動流体の温度を、ランキンサイクル装置２１の運転にとって適切な値へと速やかに制御できる。
【０１０７】
制御装置１９は、バイパス弁５の開度の制御が完了し、かつ、ポンプ１、ファン７および膨張機３の回転数が初期目標値に達すると、起動制御を終了させる。
【０１０８】
起動制御の終了後、ステップＳ６において、制御装置１９は、通常制御を実行する。
【０１０９】
通常制御において、制御装置１９は、バイパス弁５の開度を、起動制御で小さくした値に維持する。具体的には、制御装置１９は、バイパス弁５の開度を全閉に維持する。
【０１１０】
通常制御において、制御装置１９は、第１温度センサ９ａの検出値Ｔａを取得する。先の説明から理解されるように、検出値Ｔａから、膨張機３の入口における作動流体の温度を把握できる。
【０１１１】
通常制御において、制御装置１９は、検出値Ｔａが所定の目標値となるように、ポンプ１の回転数を制御する。
【０１１２】
通常制御において、制御装置１９は、第１圧力センサ８ａの検出値を取得する。この検出値から、膨張機３の入口における作動流体の圧力を把握できる。このようにして把握された圧力は、ランキンサイクルにおける高圧ＰＨに対応する。
【０１１３】
通常制御において、制御装置１９は、第２圧力センサ８ｂの検出値を取得する。この検出値から、膨張機３の出口における作動流体の圧力を把握できる。このようにして把握された圧力は、ランキンサイクルにおける低圧ＰＬに対応する。
【０１１４】
通常制御において、制御装置１９は、第１圧力センサ８ａの検出値から第２圧力センサ８ｂの検出値を差し引いた差分を計算する。以下では、この差分を、圧力差ΔＰ１と称することがある。圧力差ΔＰ１から、高圧と低圧の圧力差ＰＤを把握できる。
【０１１５】
通常制御において、制御装置１９は、膨張機３の目標圧力差ΔＰ０を設定する。
【０１１６】
具体的には、制御装置１９には、図示しないテーブルデータが格納されている。このテーブルデータでは、膨張機３の目標圧力差ΔＰ０と外気温度Ｔａｉｒとが対応付けられている。制御装置１９は、このテーブルデータから、Ｔｃである外気温度Ｔａｉｒに対応付けられた目標圧力差ΔＰ０を選択する。
【０１１７】
通常制御において、制御装置１９は、圧力差ΔＰ１が目標圧力差ΔＰ０に追従するように、膨張機３の回転数を制御する。具体的には、圧力差ΔＰ１が目標圧力差ΔＰ０よりも大きい場合、膨張機３の回転数を増加させる。制御装置１９は、圧力差ΔＰ１が目標圧力差ΔＰ０よりも小さい場合、膨張機３の回転数を減少させる。
【０１１８】
通常制御において、制御装置１９は、第２圧力センサ８ｂの検出値と第２温度センサ９ｂの検出値とから、第３流路１５ｃにおける作動流体の過冷却度を算出する。以下では、こうして算出された過冷却度を、算出過冷却度ＳＣ１と称することがある。
【０１１９】
通常制御において、制御装置１９は、第３流路１５ｃにおける作動流体の過冷却度の目標値を設定する。以下では、この目標値を、目標過冷却度ＳＣ０と称することがある。
【０１２０】
具体的には、制御装置１９には、表４に示すテーブルデータが格納されている。このテーブルデータでは、目標過冷却度ＳＣ０と外気温度Ｔａｉｒとが対応付けられている。制御装置１９は、このテーブルデータから、Ｔｃである外気温度Ｔａｉｒに対応付けられた目標過冷却度ＳＣ０を選択する。例えば、外気温度センサ９ｃの検出値Ｔｃが２５℃のとき、対応する目標過冷却度ＳＣ０は１０Ｋである。
【表４】
2020204283.tif 000006
【０１２１】
通常制御において、制御装置１９は、算出過冷却度ＳＣ１が目標過冷却度ＳＣ０に追従するように、ファン７の回転数を制御する。具体的には、算出過冷却度ＳＣ１が目標過冷却度ＳＣ０よりも大きい場合、ファン７の回転数を減少させる。これにより、凝縮器４の放熱量を減少させることができる。制御装置１９は、算出過冷却度ＳＣ１が目標過冷却度ＳＣ０よりも小さい場合、ファン７の回転数を増加させる。これにより、凝縮器４の放熱量を増加させることができる。
【０１２２】
一具体例では、通常制御において、制御装置１９は、算出過冷却度ＳＣ１から目標過冷却度ＳＣ０を差し引いた差分を計算する。以下では、この差分を、温度差ΔＳＣと称することがある。制御装置１９は、温度差ΔＳＣが大きいほど、ファン７の回転数操作量ΔＲｗの絶対値を大きくする。そして、制御装置１９は、回転数操作量ΔＲｗだけファン７の回転数を変化させる。典型例では、制御装置１９は、回転数操作量ΔＲｗを設定することと、回転数操作量ΔＲｗだけファン７の回転数を変化させることと、を繰り返す。
【０１２３】
具体的には、制御装置１９には、表５に示すテーブルデータが格納されている。このテーブルデータでは、ファン７の回転数操作量ΔＲｗと温度差ΔＳＣとが対応付けられている。制御装置１９は、このテーブルデータから、温度差ΔＳＣに対応付けられた回転数操作量ΔＲｗを選択する。
【表５】
2020204283.tif 000007
【０１２４】
なお、本実施の形態では、ファン７の回転数操作量ΔＲｗは、ファン７の回転数の変化量を指す。典型例では、回転数操作量ΔＲｗは、制御装置１９の一制御周期におけるファン７の回転数の変化量を指す。
【０１２５】
ステップＳ７において、制御装置１９は、ランキンサイクル装置２１に停止信号が入力されたか否かを判断する。停止信号が入力されている場合、ステップＳ８に進む。停止信号が入力されていない場合、再度ステップＳ７が行われる。
【０１２６】
ステップ８において、制御装置１９は、各アクチュエータを停止させる。こうして、制御装置１９は、ランキンサイクル装置２１を停止させる。
【０１２７】
（実施の形態１に適用可能な技術）
上述の例では、バイパス弁５は、流量可変型の弁である。ただし、バイパス弁５は、電磁弁のような開閉弁であってもよい。ここで、開閉弁とは、開度が０％および１００％の２値のいずれかに設定される弁を指す。
【０１２８】
バイパス弁５として、電動ボールバルブを採用可能である。電動ボールバルブは、弁の部分と弁前後の配管とで流路断面積の変化が小さい。このため、電動ボールバルブによれば、全開の状態において、作動流体を循環させる際の流路抵抗を小さくすることができる。
【０１２９】
ランキンサイクルの状態変化は、図２に示す態様のものに限定されない。また、図２では、配管における圧力ロス、放熱ロス等が無視されている。現実には、モリエル線図はこれらが反映された形状を取り得る。現実には、状態（２）と（３）と（４）とで、高圧ＰＨのレベルは変動し得る。また、状態（５）と（６）と（１）とで、低圧ＰＬのレベルは変動し得る。
【０１３０】
表１から表４の外気温度の区間の分割の仕方は、一例に過ぎず、本開示を限定するものではない。また、表１から表４の数値は、ポンプ１、ファン７、膨張機３、蒸発器２および凝縮器４の仕様によって変化し得る。膨張機３の目標圧力差ΔＰ０についても同様である。
【０１３１】
表１から表４のＲｐ０、Ｒｆ０、Ｒｅ０およびＳＣ０を、外気温度および別のパラメータに依存させることも可能である。例えば、当該別のパラメータの例は、蒸発器２に流入する加熱媒体の温度の検出値である。この検出値は、第４温度センサ９ｄによって得られる。Ｒｐ０、Ｒｆ０、Ｒｅ０およびＳＣ０を第４温度センサ９ｄの検出値に応じて細かく設定することにより、ランキンサイクル装置２１の運転効率が向上し、および／または、制御精度が向上し得る。
【０１３２】
上述のとおり、第２圧力センサ８ｂを、循環流路１５における膨張機３よりも下流側かつ凝縮器４よりも上流側の部分に設けてもよい。その場合、第２圧力センサ８ｂの検出圧力を、膨張機３の出口から凝縮器４の出口までの配管および／または熱交換器の圧力損失を考慮して補正してもよい。このようにすれば、第２圧力センサ８ｂを用いた第３流路１５ｃにおける作動流体の圧力の検出精度を向上させることができる。第２圧力センサ８ｂをバイパス流路１６におけるバイパス弁５よりも下流側の部分に設ける場合についても同様である。
【０１３３】
ランキンサイクルにおける作動流体のエンタルピの変化幅が適切となるように蒸発器２を構成することは必須ではない。そのように蒸発器２が構成されていない場合であっても、ファン７の制御等の上記のランキンサイクル装置２１の制御によって、ランキンサイクルが安定するという効果が得られ得る。
【０１３４】
ランキンサイクル装置２１が、図示した要素の全てを有していることは必須ではない。例えば、再熱器６は省略可能である。
【０１３５】
（上述の説明に係る技術）
以上の説明から理解されるように、上述の説明に係るランキンサイクル装置２１では、制御装置１９は、外気温度センサ９ｃの検出温度、作動流体温度センサ９ｂの検出温度および第２圧力センサ８ｂの検出圧力に基づいて、ファン７の回転数を制御する。このような制御は、ランキンサイクル装置２１の信頼性確保に寄与し得る。
【０１３６】
具体的には、作動流体温度センサ９ｂの検出温度および第２圧力センサ８ｂの検出圧力の組み合わせから、第３流路１５ｃにおける作動流体の過冷却度を把握できる。より一般的には、この組み合わせを用いることにより、ファン７の回転数の制御に、第３流路１５ｃにおける作動流体の過冷却度を反映させることができる。そのような制御によれば、第３流路１５ｃにおける作動流体が液相状態である期間を長くし易い。
【０１３７】
第３流路１５ｃにおける作動流体が液相状態である期間を長くできることは、ポンプ１に吸入される作動流体が液相状態である期間を長くできることを意味する。このことは、以下の理由で、ランキンサイクル装置２１の信頼性を確保する観点から有利である。第１に、ポンプ１から吐出される作動流体の流量を安定させ、ランキンサイクル装置２１における作動流体の循環量を安定させ、ランキンサイクルを安定させることができる。第２に、ポンプ１に気相（ガス）の作動流体が混入する事を防止し、キャビテーション、異常振動等によるポンプ１の信頼性低下を防止することができる。これらは、ランキンサイクル装置２１の信頼性を確保することに寄与し得る。
【０１３８】
さらに、上述のとおり、ランキンサイクル装置２１のランキンサイクルの作動流体のエンタルピの変化幅を調整することは、ランキンサイクル装置２１の信頼性を確保するのに寄与し得る。エンタルピの変化幅の調整は、第３流路１５ｃにおける作動流体の過冷却度を調整することによって実現され得る。そして、この過冷却度の調整は、凝縮器４からの放熱量の制御に外気温度を反映させることによって実現され得る。このため、外気温度センサ９ｃの検出温度に基づいてファン７の回転数を制御することは、ランキンサイクル装置２１の信頼性を確保することに寄与し得る。
【０１３９】
熱源３０にもよるが、現実には、蒸発器２に供給される加熱媒体の温度および流量が一時的に若干変動することはあり得る。例えば、熱源３０が工場である場合、昼休みには省エネのためにバーナーの火力を落とす、いわゆるアイドリングが行われることがある。このような場合、上記のような変動が生じ得る。しかし、そのような変動が生じた場合であっても、上記のファン７の回転数の制御によれば、第３流路１５ｃにおける作動流体が液相状態である期間を長くし易い。また、そのような場合であっても、ファン７の回転数の制御によれば、第３流路１５ｃにおける作動流体の過冷却度を外気温度に応じた適切な値に制御できる。
【０１４０】
実際に、一具体例では、制御装置１９は、第３流路１５ｃにおける作動流体が過冷却状態に維持されるように、ファン７の回転数を制御する。このようにすることは、ランキンサイクル装置２１の信頼性確保に寄与し得る。
【０１４１】
上記の例では、制御装置１９は、外気温度センサ９ｃの検出温度が高いほど、第３流路１５ｃにおける作動流体の過冷却度が大きくなるようにファン７の回転数を制御する。このようにすることは、ランキンサイクル装置２１の信頼性確保に寄与し得る。具体的には、このようにすることにより、ファン７の回転数を、外気温度の変化に伴う低圧ＰＬの変化に適合させることができる。このことは、季節による外気温度変動に伴う凝縮器４の冷却媒体の温度変動を考慮して、ランキンサイクル装置２１のランキンサイクルを年間を通じて安定させる観点から有利である。詳細については今後の検討を待つ必要があるが、本発明者らは、以下のようなメカニズムにより、そのような効果が得られる可能性があると考えている。以下、このメカニズムについて、図２および図４を参照しつつ説明する。
【０１４２】
典型例では、外気温度が高いときには図２に示す低圧ＰＬが高い値をとり、外気温度が低いときには低圧ＰＬが低い値をとる傾向にある。本発明者らの検討によれば、外気温度が相対的に低い場合の状態（１）におけるエンタルピと、外気温度が相対的に高い場合の状態（１）におけるエンタルピと、の差を小さくすることは、ランキンサイクルを安定させることに寄与し得る。このエンタルピ差を小さくすることは、外気温度が高いほど状態（１）の過冷却度を大きくすることにより実現され得る。
【０１４３】
この点について、図４を参照しつつさらに説明する。図４において下側で左右に延びる直線は、外気温度が相対的に低い場合のモリエル線図の一部を示す。上側で左右に延びる直線は、外気温度が相対的に高い場合のモリエル線図の一部を示す。具体的には、これらの直線は、凝縮器４による冷却による作動流体の状態の変化を示す低圧ＰＬの部分である。外気温度が低い場合に対応する下側の直線に比べ、外気温度が高い場合に対応する上側の直線は、高エンタルピ側で飽和液線Ｌ１と交差している。このことは、外気温度が低い場合の過冷却度ＳＣ１に比べ、外気温度が高い場合の過冷却度ＳＣ２を大きくすることにより、両場合の状態（１）におけるエンタルピの差を小さくできることを意味する。
【０１４４】
上記の例では、具体的には、制御装置１９は、外気温度センサ９ｃの検出温度に基づいて、目標過冷却度ＳＣ０を設定する。制御装置１９は、圧力センサ８ｂの検出圧力と作動流体温度センサ９ｂの検出温度に基づいて、第３流路１５ｃにおける作動流体の過冷却度の算出値である算出過冷却度ＳＣ１を算出する。制御装置１９は、算出過冷却度ＳＣ１が目標過冷却度ＳＣ０に追従するように、ファン７の回転数を制御する。このようにすることは、ランキンサイクル装置２１の信頼性確保に寄与し得る。
【０１４５】
上述のように、制御装置１９は、算出過冷却度ＳＣ１が目標過冷却度ＳＣ０に追従するようにファン７の回転数を制御する。この制御は、簡潔である。
【０１４６】
上記の例では、制御装置１９は、算出過冷却度ＳＣ１が目標過冷却度ＳＣ０よりも大きい場合、ファン７の回転数を減少させる。制御装置１９は、算出過冷却度ＳＣ１が目標過冷却度ＳＣ０よりも小さい場合、ファン７の回転数を増加させる、このようにすることは、算出過冷却度ＳＣ１を目標過冷却度ＳＣ０に追従させ、ランキンサイクル装置２１のランキンサイクルを安定させるのに適している。
【０１４７】
上記の例では、ランキンサイクル装置２１では、外気温度センサ９ｃの検出温度Ｔｃが高いほど、目標過冷却度ＳＣ０を大きくする。別の言い方をすると、外気温度センサ９ｃの検出温度Ｔｃが低いほど、目標過冷却度ＳＣ０を小さくする。このようにすることは、ランキンサイクル装置２１のランキンサイクルを安定させるのに適している。具体的には、図２および４を用いた上記説明から理解されるように、このようにすることは、季節による外気温度変動を考慮して、ランキンサイクル装置２１のランキンサイクルを年間を通じて安定させる観点から有利である。
【０１４８】
上記の例では、制御装置１９は、算出過冷却度ＳＣ１と目標過冷却度ＳＣ０の乖離が大きいほどファン７の回転数の操作量の絶対値を大きく設定し、操作量だけ回転数を変化させる。このようにすることは、制御の安定性と応答性を両立させるのに適している。具体的には、制御の安定性を保ちつつ、算出過冷却度ＳＣ１を速やかに目標過冷却度ＳＣ０に追従させることができる。算出過冷却度ＳＣ１を速やかに目標過冷却度ＳＣ０に追従させることができることは、ランキンサイクルが安定した期間を長くできることを意味する。上記の例では、具体的には、制御装置１９は、算出過冷却度ＳＣ１と目標過冷却度ＳＣ０の乖離が大きいほどファン７の回転数の操作量の絶対値を大きく設定することと、操作量だけ回転数を変化させることと、を繰り返す。
【０１４９】
上記の例では、蒸発器２は、加熱媒体と作動流体との間で熱交換を行う熱交換部を含む。熱交換部は、少なくとも１つの単位部品を含む。熱交換部は、該熱交換部に含まれる単位部品の数の変更、該熱交換部に含まれる単位部品の配置の変更、および／または、該熱交換部に含まれるある寸法の単位部品の別の寸法の単位部品への交換、を行うことによって、加熱媒体と作動流体との間の伝熱面積を変更できるように構成されている。上述のように、蒸発器２に供給される加熱媒体の温度および流量が安定した安定状態が存在し得る。この例によれば、伝熱面積を調整することにより、上記安定状態において加熱媒体から作動流体へと所定の熱量が与えられ蒸発器２において作動流体のエンタルピが適度に変化するようにし易い。
【０１５０】
蒸発器２が伝熱管を有している場合、単位部品の数の変更は、伝熱管の段数の変更、伝熱管の列数の変更等であり得る。蒸発器２が伝熱管を有している場合、ある寸法の単位部品の別の寸法の単位部品への変更は、ある長さの伝熱管から別の長さの伝熱管への交換であり得る。
【０１５１】
蒸発器２がフィンを有している場合、単位部品の数は、フィンの枚数であり得る。この場合、蒸発器２が複数のフィンを有している場合、単位部品の配置の変更は、フィンのピッチの変更であり得る。
【産業上の利用可能性】
【０１５２】
本開示に係るランキンサイクル装置は、蒸発器が熱源ガスと直接接触する直接接触型ランキンサイクルに適用できる。また、本開示に係るランキンサイクル装置は、熱源ガスと蒸発器との間に水冷媒等のサイクルを有するバイナリ式ランキンサイクルにも適用できる。
【符号の説明】
【０１５３】
１  ポンプ
２  蒸発器
３  膨張機
４  凝縮器
５  バイパス弁
６  再熱器
６ａ  第１部分
６ｂ  第２部分
７  ファン
８ａ  第１圧力センサ
８ｂ  第２圧力センサ
９ａ  第１温度センサ
９ｂ  第２温度センサ
９ｃ  第３温度センサ
９ｄ  第４温度センサ
１４  流体流路
１５  循環流路
１５ａ  第１流路
１５ｂ  第２流路
１５ｃ  第３流路
１６  バイパス流路
１８  発電機
１９  制御装置
２１  ランキンサイクル装置
３０  熱源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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