(57)【要約】【課題】正常な運転を確保することができる車両用廃熱利用装置を提供すること。【解決手段】車両用廃熱利用装置１は、ポンプ１１と膨張機１２と凝縮器１３と１又は複数の熱交換器２０とを有するランキンサイクル回路１０を備えている。また、車両用廃熱利用装置１は、バイパス径路４１と、バイパス弁４２と、弁制御装置６と、複数の検出センサ５とを備えている。検出センサ５としては、ポンプ１１の出口側における作動流体の圧力を検出する圧力センサ５２と、膨張機１２の入口側における作動流体の温度を検出する温度センサ５１１とを少なくとも有する。弁制御装置６は、検出センサ５毎の検出値とバイパス弁４２の適切な弁開度との関係を記憶したマップを有する弁開度算出手段と、検出センサ５毎に得られた弁開度算出手段による弁開度の算出結果を比較して最も弁開度が大きくなる算出結果を選択する弁開度選択手段とを有する。【選択図】図１
2014169673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体を圧送するポンプと、上記作動流体を膨張させて機械的エネルギーを回収する膨張機と、該膨張機において膨張した上記作動流体を凝縮させる凝縮器と、内燃機関の廃熱を移送する熱源流体と上記作動流体との熱交換を行う１又は複数の熱交換器とを有するランキンサイクル回路を備えた車両用廃熱利用装置において、
少なくとも一つの上記熱交換器の入口側から出口側へと上記熱源流体または上記作動流体をバイパスするバイパス径路と、該バイパス経路における上記熱源流体または上記作動流体の流量を調整するバイパス弁と、該バイパス弁の弁開度を制御する弁制御装置と、該弁制御装置と電気的に接続された複数の検出センサとを備え、
該検出センサとしては、上記ポンプの出口側における上記作動流体の圧力を検出する圧力センサと、上記膨張機の入口側における上記作動流体の温度を検出する温度センサとを少なくとも有し、
上記弁制御装置は、上記検出センサ毎の検出値と上記バイパス弁の適切な弁開度との関係を記憶したマップを有する弁開度算出手段と、上記検出センサ毎に得られた該弁開度算出手段による上記弁開度の算出結果を比較して最も上記弁開度が大きくなる算出結果を選択する弁開度選択手段とを有することを特徴とする車両用廃熱利用装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用廃熱利用装置において、さらに、上記検出センサとして、上記熱源流体の流路において上記熱交換器の下流側での上記熱源流体の温度を検出する温度センサを有することを特徴とする車両用廃熱利用装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両用廃熱利用装置において、上記熱交換器の少なくとも一つは、上記内燃機関から外部に放出される排ガスを上記熱源流体とする排ガスボイラであり、該排ガスボイラの入口側と出口側との間に上記バイパス経路が設けてあることを特徴とする車両用廃熱利用装置。
【請求項４】
請求項３に記載の車両用廃熱利用装置において、上記バイパス径路は、上記排ガスボイラの上流から下流へと上記熱源流体をバイパスさせることを特徴とする車両用廃熱利用装置。
【請求項５】
請求項４に記載の車両用廃熱利用装置において、上記熱交換器として、上記内燃機関に再循環される排ガスの一部であるＥＧＲガスと上記作動流体との熱交換を行うＥＧＲボイラをさらに備え、また、過給機によって上記内燃機関へと給気される加圧空気と上記作動流体との熱交換を行う加圧空気ボイラをさらに備え、上記加圧空気ボイラの下流に上記ＥＧＲボイラと上記排ガスボイラとが並列的に接続されていることを特徴とする車両用廃熱利用装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車両用廃熱利用装置において、上記検出センサとして、上記排ガスボイラの出口側における上記作動流体の温度を検出する第１温度センサと、上記ＥＧＲボイラの出口側における上記作動流体の温度を検出する第２温度センサと、上記加圧空気ボイラの出口側における上記作動流体の温度を検出する第３温度センサと、上記ＥＧＲボイラの出口側における上記ＥＧＲガスの温度を検出する第４温度センサと、上記加圧空気ボイラの出口側における上記加圧空気の温度を検出する第５温度センサとを備え、上記弁開度算出手段は、上記第１温度センサ、上記第２温度センサ、上記第３温度センサ、上記第４温度センサ、および上記第５温度センサのそれぞれに対応する上記マップを有することを特徴とする車両用廃熱利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランキンサイクルを利用した車両用廃熱利用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ランキンサイクルは、作動流体を圧送するポンプと、該ポンプより圧送された上記作動流体を加熱する熱交換器と、該熱交換器において加熱されて気化した上記作動流体を膨張させて機械的仕事を得る膨張機と、該膨張機において膨張した上記作動流体を凝縮させる凝縮器とを備える。
【０００３】
作動流体は、熱交換器において、例えば内燃機関の排ガスやＥＧＲガス等の熱源流体と熱交換を行うことで加熱される。熱交換器において作動流体が過剰に熱交換されると、作動流体の温度が異常に高くなることも考えられ、逆に、熱源流体の温度が異常に低くなることも考えられる。
【０００４】
このような観点から、例えば特許文献１には、排熱回生システムにおける冷媒（作動流体）の温度が異常に高くなることを防いで、その劣化を防ぐために、熱交換器に対して熱源流体である排ガスをバイパスさせる制御を行うことが提案されている。
また、特許文献２には、熱源流体であるＥＧＲガスの過剰な温度低下を防いで、ＥＧＲガス内の水分の凝集を防ぐために、作動流体を熱交換器（ＥＧＲクーラ）からバイパスさせる制御を行うことが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１５３５５８号公報
【特許文献２】特開２０１２−７７６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１、２に記載の発明においては、一つの熱交換器又はそこを流れるＥＧＲガス（熱源流体）の一箇所の温度のみに基づいて、バイパス制御を行うものである。それゆえ、これらの制御方法では、ランキンサイクル装置の正常な運転を確保するうえで、必ずしも十分な制御を行うことができるとはいえない。
【０００７】
本発明は、上記背景に鑑みてなされたもので、正常な運転を確保することができる車両用廃熱利用装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、作動流体を圧送するポンプと、上記作動流体を膨張させて機械的エネルギーを回収する膨張機と、該膨張機において膨張した上記作動流体を凝縮させる凝縮器と、内燃機関の廃熱を移送する熱源流体と上記作動流体との熱交換を行う１又は複数の熱交換器とを有するランキンサイクル回路を備えた車両用廃熱利用装置において、
少なくとも一つの上記熱交換器の入口側から出口側へと上記熱源流体または上記作動流体をバイパスするバイパス径路と、該バイパス経路における上記熱源流体または上記作動流体の流量を調整するバイパス弁と、該バイパス弁の弁開度を制御する弁制御装置と、該弁制御装置と電気的に接続された複数の検出センサとを備え、
該検出センサとしては、上記ポンプの出口側における上記作動流体の圧力を検出する圧力センサと、上記膨張機の入口側における上記作動流体の温度を検出する温度センサとを少なくとも有し、
上記弁制御装置は、上記検出センサ毎の検出値と上記バイパス弁の適切な弁開度との関係を記憶したマップを有する弁開度算出手段と、上記検出センサ毎に得られた該弁開度算出手段による上記弁開度の算出結果を比較して最も上記弁開度が大きくなる算出結果を選択する弁開度選択手段とを有することを特徴とする車両用廃熱利用装置にある（請求項１）。
【発明の効果】
【０００９】
上記車両用廃熱利用装置においては、少なくとも、上記ポンプ出口側における作動流体の圧力と、上記膨張機の入口側における作動流体の温度とに基づいて、上記弁制御装置がバイパス弁の弁開度を制御することができる。これにより、上記ポンプ出口側における作動流体の圧力と、上記膨張機の入口側における作動流体の温度という、少なくとも２つの要因に基づいて、作動流体と熱源流体との間の熱交換度合いを調整することができる。それゆえ、作動流体の保護のみならず、車両用廃熱利用装置を構成する各種機器や配管の耐圧性等、種々の観点から熱交換器における過剰な熱交換を防ぐことができる。
【００１０】
すなわち、例えば、作動流体の圧力が異常に高くなることは、各機器や配管の耐圧性の観点から望ましくない。また、作動流体の温度が異常に高いと、作動流体の劣化等を招くおそれがある。そして、作動流体は、通常、ポンプの出口において圧力が最も高くなり、膨張機の入口において温度が最も高くなる。
【００１１】
そこで、上記車両用廃熱利用装置においては、ポンプの出口側における作動流体の圧力を圧力センサによって測定し、膨張機の入口側における作動流体の温度を温度センサによって検出する。そして、これらの検出値を利用して、弁制御装置における弁開度算出手段と弁開度選択手段とによって、上記バイパス弁の適切な弁開度を選択し、調整する。
【００１２】
すなわち、上述のように、作動流体の温度や圧力の異常は、種々の不具合の原因となり得る。そして、上記温度及び圧力の異常は、バイパス弁の開閉によって解消することができるが、その弁開度は、作動流体の温度や圧力に応じて、熱交換の効率や安定性の観点から、適切な充分値が存在する。そうすると、複数の要因に基づいてそれぞれ生じ得る複数種類の不具合を確実に防ぐためには、複数箇所の温度や圧力に応じた適切な弁開度のうち最も大きい弁開度となるように、バイパス弁を開放する必要がある。つまり、少なくとも、ポンプの出口側における作動流体の圧力に応じた適切な弁開度と、膨張機の入口側における作動流体の温度に応じた適切な弁開度とのうち、より大きい方の弁開度となるように、バイパス弁を開放する必要がある。
【００１３】
そこで、上記弁制御装置は、算出された複数の上記弁開度のうち最も大きい弁開度となるように、上記バイパス弁を制御するよう構成されている。これにより、車両用廃熱利用装置の正常な運転を確保することができる。
【００１４】
以上のごとく、本発明によれば、正常な運転を確保することができる車両用廃熱利用装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１における、車両用廃熱利用装置の説明図。
【図２】実施例１における、マップの説明図。
【図３】実施例１における、弁制御装置の弁開度算出方法のフロー図。
【図４】実施例２における、車両用廃熱利用装置の説明図。
【図５】実施例２における、マップの説明図。
【図６】実施例３における、車両用廃熱利用装置の説明図。
【図７】実施例３における、マップの一部の説明図。
【図８】実施例３における、マップの他の一部の説明図。
【図９】実施例３における、弁制御装置の弁開度算出方法のフロー図。
【図１０】実施例３における、具体的な一時点の測定値の一例を示したマップの一部の説明図。
【図１１】実施例３における、具体的な一時点の測定値の一例を示したマップの他の一部の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
上記車両用廃熱利用装置において、上記検出センサとしては、ポンプの出口側における作動流体の圧力を検出する圧力センサ、膨張機の入口側における作動流体の温度を検出する温度センサの他に、他の部位における作動流体の温度又は圧力を検出するセンサを設けていてもよい。また、上記検出センサとして、例えば、熱源流体の温度又は圧力を検出するセンサを設けていてもよい。
【００１７】
特に、上記車両用廃熱利用装置は、上記検出センサとして、上記熱源流体の流路において上記熱交換器の下流側での上記熱源流体の温度を検出する温度センサを有していてもよい（請求項２）。この場合には、ランキンサイクル回路側だけでなく、上記内燃機関側の正常な運転をも確保することができる。すなわち、ランキンサイクルを用いた車両用廃熱利用装置においては、作動流体と熱源流体との過剰な熱交換が起こると、熱源流体が流通する内燃機関側への影響も考えられる。そこで、熱交換器の下流側での熱源流体の温度を検出して、この検出値も考慮して弁制御装置がバイパス弁の弁開度を調整することによって、内燃機関側の正常な運転をも確保することができる。
【００１８】
また、上記熱交換器の少なくとも一つは、上記内燃機関から外部に放出される排ガスを上記熱源流体とする排ガスボイラであり、該排ガスボイラの入口側と出口側との間に上記バイパス経路が設けてあることが好ましい（請求項３）。この場合には、上記作動流体の温度調整及び圧力調整を効果的に行うことができる。すなわち、排ガスは、熱交換器（排ガスボイラ）において作動流体と熱交換した後に排出されるものである。それゆえ、排ガスの温度が高温、低温となっても、そのこと自体が車両用廃熱利用装置や周辺機器に影響を与えることは特にない。それゆえ、排ガスボイラに対して上記バイパス経路を設けることにより、作動流体の温度調整や圧力調整を効果的に行いやすい。
【００１９】
また、上記バイパス径路は、上記排ガスボイラの上流から下流へと上記熱源流体をバイパスさせることが好ましい（請求項４）。この場合には、熱を与える側である熱源流体をバイパスするので、作動流体の温度調整や圧力調整を効果的に行いやすい。
【００２０】
また、上記車両用廃熱利用装置は、上記熱交換器として、上記内燃機関に再循環される排ガスの一部であるＥＧＲガスと上記作動流体との熱交換を行うＥＧＲボイラをさらに備え、また、過給機によって上記内燃機関へと給気される加圧空気と上記作動流体との熱交換を行う加圧空気ボイラをさらに備え、上記加圧空気ボイラの下流に上記ＥＧＲボイラと上記排ガスボイラとが並列的に接続されている構成とすることができる（請求項５）。この場合には、作動流体を全体的に効率よく加熱することができる。
【００２１】
また、上記車両用廃熱利用装置は、上記検出センサとして、上記排ガスボイラの出口側における上記作動流体の温度を検出する第１温度センサと、上記ＥＧＲボイラの出口側における上記作動流体の温度を検出する第２温度センサと、上記加圧空気ボイラの出口側における上記作動流体の温度を検出する第３温度センサと、上記ＥＧＲボイラの出口側における上記ＥＧＲガスの温度を検出する第４温度センサと、上記加圧空気ボイラの出口側における上記加圧空気の温度を検出する第５温度センサとを備え、上記弁開度算出手段は、上記第１温度センサ、上記第２温度センサ、上記第３温度センサ、上記第４温度センサ、および上記第５温度センサのそれぞれに対応する上記マップを有することが好ましい（請求項６）。この場合には、作動流体を全体的にさらに効率よく加熱することができる。また、車両用廃熱利用装置及びその周辺機器の正常な運転をより効果的に確保することができる。
【実施例】
【００２２】
（実施例１）
上記車両用廃熱利用装置の実施例につき、図１〜図３を用いて説明する。
本例の車両用廃熱利用装置１は、図１に示すようなランキンサイクル回路１０を備えている。ランキンサイクル回路１０は、ポンプ１１と、膨張機１２と、凝縮器１３と、熱交換器２０とを備えている。
【００２３】
ポンプ１１は、作動流体Ｗを圧送する。膨張機１２は、作動流体Ｗを膨張させて機械的エネルギーを回収する。凝縮器１２は、膨張機１２において膨張した作動流体Ｗを凝縮させる。熱交換器２０は、内燃機関の廃熱を移送する熱源流体（Ｈ１、Ｈ２）と作動流体Ｗとの熱交換を行う。
【００２４】
また、車両用廃熱利用装置１は、バイパス径路４１と、バイパス弁４２と、弁制御装置６と、複数の検出センサ５とを備えている。バイパス径路４１は、熱交換器２０（排ガスボイラ２２）の入口側から出口側へと熱源流体Ｈ２をバイパスする。バイパス弁４２は、バイパス経路４１における熱源流体（Ｈ２）の流量を調整する。弁制御装置６は、バイパス弁４２の弁開度を制御する。検出センサ５は、弁制御装置６と電気的に接続されている。
【００２５】
車両用廃熱利用装置１は、検出センサ５として、ポンプ１１の出口側における作動流体Ｗの圧力を検出する圧力センサ５２と、膨張機１２の入口側における作動流体Ｗの温度を検出する温度センサ５１１とを少なくとも有する。
【００２６】
弁制御装置６は、弁開度算出手段と弁開度選択手段とを有する。
弁開度算出手段は、検出センサ５毎の検出値とバイパス弁４２の適切な弁開度との関係を記憶したマップ（図２）を有する。弁開度選択手段は、検出センサ５毎に得られた弁開度算出手段による弁開度の算出結果を比較して最も弁開度が大きくなる算出結果を選択する（図３）。
【００２７】
なお、以下において、適宜、各検出センサ５による測定値に対応する適切な弁開度を「個別要求弁開度」ともいい、複数の個別要求弁開度のうち最も大きい弁開度を「全体要求弁開度」ともいうものとする。前者は、各測定値（各部の温度又は圧力）だけを考慮した場合にバイパス弁４２に要求される弁開度であって、後者は、すべての測定値を考慮して装置及び周辺機器の全体としてバイパス弁４２に要求される弁開度ということができる。
【００２８】
本例において、ランキンサイクル回路１０は、２つの熱交換器２０、すなわち排ガスボイラ２２とＥＧＲボイラ２１とを有する。排ガスボイラ２２は、内燃機関から外部に放出される排ガスＨ２を熱源流体とする。また、ＥＧＲボイラ２１は、内燃機関に再循環される排ガスの一部であるＥＧＲガスＨ１と作動流体Ｗとの熱交換を行う。そして、排ガスボイラ２２の入口側と出口側との間にバイパス経路４１が設けてある。バイパス径路４１は、排ガスボイラ２２の上流から下流へと熱源流体（排ガスＨ２）をバイパスさせるよう構成してある。
【００２９】
ＥＧＲボイラ２１と排ガスボイラ２２とは直列的に接続されており、ＥＧＲボイラ２１の下流側に排ガスボイラ２２が接続されている。各熱交換器２０は、ランキンサイクルの作動流体Ｗが流れる流路に対して、熱源流体が流れる流路を熱的に接続して、作動流体Ｗと熱源流体との熱的接触部を形成している。なお、熱的接触部において、作動流体Ｗの流路方向と熱源流体の流路方向とは、互いに反対向きとなっている。
【００３０】
また、本例の車両用廃熱利用装置１は、複数の検出センサ５として、図１に示すごとく、３個の温度センサ５１１、５１２、５１３と、１個の圧力センサ５２とを備えている。すなわち、本例の車両用廃熱利用装置１は、上述したポンプ１１の出口側における圧力を検出する圧力センサ５２と、膨張機１２の入口側における作動流体Ｗの温度を検出する温度センサ５１１の他にも、さらに２個の温度センサ５１２、５１３を有する。
【００３１】
温度センサ５１１は、排ガスボイラ２２の出口側、すなわち膨張機１２の入口側における作動流体Ｗの温度Ｔ１を測定する。温度センサ５１２は、ＥＧＲボイラ２１の出口側、すなわち排ガスボイラ２２の入口側における作動流体Ｗの温度Ｔ２を測定する。温度センサ５１３は、ＥＧＲボイラ２１の出口側におけるＥＧＲガスＨ１の温度Ｔ３を測定する。圧力センサ５２は、ＥＧＲボイラ２１の入口側における作動流体Ｗの圧力Ｐ１を測定する。圧力Ｐ１は、ポンプ１１の出口側における作動流体Ｗの圧力でもある。
本例の車両用廃熱利用装置１は、ＥＧＲシステム（排気再循環システム）を備えた内燃機関（エンジン）を搭載した車両等に搭載することができる。
【００３２】
上記のように構成された車両用廃熱利用装置１において、弁制御装置６は、以下のような制御を行うことができる。
上述のごとく、弁制御装置６における弁開度算出手段は、検出センサ５毎の検出値とバイパス弁４２の適切な弁開度との関係を記憶したマップを有する。このマップの一例を、図２に示す。同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）にそれぞれ示す各マップにおいて、縦軸がバイパス弁４２の弁開度であり、横軸が温度又は圧力である。そして、各図における太線が、各部における温度又は圧力と、これに対する適切な弁開度（個別要求弁開度）との関係を示す。
【００３３】
これらのマップは、それぞれ個別の観点から、予め定められたものであり、理論、実験、経験則等に基づいて定めることができる。
すなわち、排ガスボイラ２２の出口側における作動流体Ｗの温度Ｔ１は、作動流体Ｗの保護のためにその上限値（１７０℃）と制御値（１３０℃）を定めている。この温度Ｔ１は、温度センサ５１１によって測定される温度である。そして、温度Ｔ１が１７０℃を超えず、制御値１３０℃前後に落ち着くようにするために必要な弁開度Ｒ１（個別要求弁開度）と、現時点の温度Ｔ１との関係が、図２（ａ）に示すマップである。なお、本例においては、作動流体Ｗをフロンとしている。ただし、作動流体Ｗの種類は特に限定されるものではなく、フロン以外にも、例えば水等を用いることができる。
【００３４】
また、ＥＧＲボイラ２１の出口側における作動流体Ｗの温度Ｔ２は、作動流体Ｗの保護のためにその上限値（１４０℃）と制御値（１００℃）を定めている。この温度Ｔ２は、温度センサ５１２によって測定される温度である。そして、温度Ｔ２が１４０℃を超えず、制御値１００℃前後に落ち着くようにするために必要な弁開度Ｒ２（個別要求弁開度）と、現時点の温度Ｔ２との関係が、図２（ｂ）に示すマップである。なお、Ｔ２がＴ１よりも、上限値及び制御値が低いのは、ＥＧＲボイラ２１の下流の排ガスボイラ２２における作動流体Ｗの温度上昇を考慮しているためである。
【００３５】
また、ＥＧＲボイラ２１の出口側におけるＥＧＲガスＨ１の温度Ｔ３は、内燃機関の出力確保と窒素酸化物低減のためにその上限値（１００℃）と制御値（９０℃）を定めている。この温度Ｔ３は、温度センサ５１３によって測定される温度である。そして、温度Ｔ３が１００℃を超えず、制御値９０℃前後に落ち着くようにするために必要な弁開度Ｒ３（個別要求弁開度）と、現時点の温度Ｔ３との関係が、図２（ｃ）に示すマップである。
なお、内燃機関に再循環されるＥＧＲガスＨ１の温度が高すぎると、内燃機関の効率が低下し、出力が低下するおそれがある。そのため、内燃機関の出力低下を防ぐ観点から、ＥＧＲガスＨ１の温度Ｔ３の過剰な上昇を防ぐ必要がある。
【００３６】
また、ＥＧＲボイラ２１の入口側における作動流体Ｗの圧力Ｐ１は、車両用廃熱利用装置１の構成機器や配管の保護のためにその上限値（２．５ＭＰａ）と制御値（２．０ＭＰａ）を定めている。この圧力Ｐ１は、圧力センサ５２によって測定される圧力である。そして、圧力Ｐ１が２．５ＭＰａを超えず、制御値２．０ＭＰａ前後に落ち着くようにするために必要な弁開度Ｒ４（個別要求弁開度）と、現時点の圧力Ｐ１との関係が、図２（ｄ）に示すマップである。なお、上記の圧力は、絶対圧力を意味する。以下においても同様とする。
【００３７】
弁制御装置６が、検出センサ５の測定値と上述のマップとに基づいて、実際にバイパス弁４２の制御を行うにあたっては、図３に示すフローチャートに従う。
まず、弁開度算出手段によって、各検出値に基づく個別要求弁開度を算出する。すなわち、温度センサ５１１によって測定された温度Ｔ１から、これに対応する弁開度Ｒ１（個別要求弁開度）を算出する（ステップＳ１）。次いで、温度センサ５１２によって測定された温度Ｔ２から、これに対応する弁開度Ｒ２（個別要求弁開度）を算出する（ステップＳ２）。次いで、温度センサ５１３によって測定された温度Ｔ３から、これに対応する弁開度Ｒ３（個別要求弁開度）を算出する（ステップＳ３）。次いで、圧力センサ５２によって測定された圧力Ｐ１から、これに対応する弁開度Ｒ４（個別要求弁開度）を算出する（ステップＳ４）。
【００３８】
そして、弁開度選択手段において、４つの個別要求弁開度（弁開度Ｒ１〜Ｒ４）のうち最も大きい値を、全体要求弁開度Ｒｅとする（ステップＳ５〜Ｓ１２）。
なお、ステップＳ１〜Ｓ４の順序及びステップＳ５〜Ｓ１１の順序は、それぞれ適宜変更できる。
【００３９】
この結果を踏まえ、弁制御装置６は、バイパス弁４２の弁開度を全体要求弁開度Ｒｅに調整する。これにより、車両用廃熱利用装置１及び周辺機器の全体を考慮して、必要かつ充分なバイパス流量にて排ガスＨ２を、排ガスボイラ２２からバイパスさせることができる。そして、作動流体Ｗと熱源流体との過剰な熱交換を防ぎ、車両用廃熱利用装置１及び周辺機器（内燃機関）の正常な運転を確保することができる。
【００４０】
また、この弁制御は、車両用廃熱利用装置１の運転の間逐次行われ、逐次変動する複数の検出センサ５の測定値に応じて、バイパス弁４２の弁開度を逐次調整する。
なお、本例において示した具体的な温度や圧力、弁開度等の数値は、例示であって、その値は各種条件等によって変動する。他の実施例においても同様である。
【００４１】
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記車両用廃熱利用装置１においては、作動流体Ｗの圧力Ｐ１、温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に基づいて、弁制御装置６がバイパス弁４２の弁開度を制御することができる。これにより、圧力Ｐ１、温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３という、複数の要因に基づいて、作動流体Ｗと熱源流体Ｈ２との間の熱交換度合いを調整することができる。それゆえ、作動流体Ｗの保護のみならず、車両用廃熱利用装置１を構成する各種機器や配管の耐圧性等、さらには内燃機関への影響等、種々の観点から熱交換器における過剰な熱交換を防ぐことができる。
【００４２】
すなわち、例えば、作動流体Ｗの圧力が異常に高くなることは、各機器や配管の耐圧性の観点から望ましくない。また、作動流体Ｗの温度が異常に高いと、作動流体Ｗの劣化等を招くおそれがある。そして、作動流体Ｗは、通常、ポンプの出口において圧力が最も高くなり、膨張機の入口において温度が最も高くなる。また、熱源流体の温度の異常は、熱源流体が流通する内燃機関側へ影響することも考えられる。
【００４３】
そこで、車両用廃熱利用装置１においては、各部における作動流体Ｗの圧力Ｐ１又は温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を、各検出センサ５によって検出する。そして、これらの検出値を利用して、弁制御装置６における弁開度算出手段と弁開度選択手段とによって、バイパス弁４２の適切な弁開度を選択し、調整する。
【００４４】
すなわち、上述のように、作動流体Ｗの温度や圧力の異常は、種々の不具合の原因となり得る。そして、上記温度及び圧力の異常は、バイパス弁４２の開閉によって解消することができるが、その弁開度Ｒ１〜Ｒ４は、作動流体Ｗの温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３や圧力Ｐ１に応じて、熱交換の効率や安定性の観点から、適切な充分値が存在する。そうすると、複数の要因に基づいてそれぞれ生じ得る複数種類の不具合を確実に防ぐためには、複数箇所の温度や圧力に応じたそれぞれの適切な弁開度（個別要求弁開度）のうち最も大きい弁開度となるように、バイパス弁４２を開放する必要がある。
【００４５】
そこで、弁制御装置６は、算出された複数の弁開度Ｒ１〜Ｒ４（個別要求弁開度）のうち最も大きい弁開度Ｒｅ（全体要求弁開度）となるように、バイパス弁４２を制御するよう構成されている。これにより、車両用廃熱利用装置１及び内燃機関の正常な運転を確保することができる。
【００４６】
以上のごとく、本例によれば、正常な運転を確保することができる車両用廃熱利用装置を提供することができる。
【００４７】
（実施例２）
本例は、図４、図５に示すごとく、熱交換器２における２つの熱交換器２０として、冷却水ボイラ２４とＥＧＲボイラ２１とを採用している。
そして、冷却水ボイラ２４の下流側にＥＧＲボイラ２１を直列的に接続している。また、冷却水ボイラ２４に対して作動流体Ｗをバイパスさせるようにバイパス経路４１が設けてある。
【００４８】
また、本例の車両用廃熱利用装置１は、複数の検出センサ５として、図４に示すごとく、３個の温度センサ５１３、５１５、５１２と、１個の圧力センサ５２とを備えている。
温度センサ５１３は、ＥＧＲボイラ２１の出口側におけるＥＧＲガスＨ１の温度Ｔ３１を測定する。温度センサ５１５は、冷却水ボイラ２４の出口側における冷却水Ｈ４の温度Ｔ３２を測定する。温度センサ５１２は、ＥＧＲボイラ２１の出口側、すなわち膨張機１２の入口側における作動流体Ｗの温度Ｔ３３を測定する。圧力センサ５２は、熱交換器２の入口側、すなわち冷却水ボイラ２４の入口側における作動流体Ｗの圧力Ｐ１を測定する。
【００４９】
上記のように構成された車両用廃熱利用装置１において、弁制御装置６は、図５に示すようなマップを有する。各温度Ｔ３１、Ｔ３２、Ｔ３３及び圧力Ｐ１と弁開度Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３、Ｒ３４との関係は、実施例１に示した車両用廃熱利用装置１の構成機器や周辺機器の性能保護等の観点から、定められるものである。
【００５０】
そして、弁制御装置６は、各検出センサ５（温度センサ５１３、５１５、５１２、圧力センサ５２）による測定値と上記マップとに基づいて、実施例１と同様の方法で、バイパス弁４２の全体要求弁開度Ｒｅを算出し、バイパス弁４２を制御する。
その他は、実施例１と同様である。
本例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【００５１】
（実施例３）
本例は、図６〜図１１に示すごとく、ＥＧＲボイラ２１と排ガスボイラ２２とを並列的に接続してなる並列部２５と、該並列部２５の上流側に接続した加圧空気ボイラ２３とを、ランキンサイクル回路１０におけるポンプ１１と膨張機１２との間に設けた例である。
また、バイパス経路４１は、排ガスボイラ２２に対して排ガスＨ２がバイパスできるように設けてある。
【００５２】
また、本例の車両用廃熱利用装置１は、複数の検出センサ５として、図６に示すごとく、５個の温度センサ（第１温度センサ５４１〜第５温度センサ５４５）と、１個の圧力センサ５２とを備えている。
第１温度センサ５４１は、排ガスボイラ２２の出口側における作動流体Ｗの温度Ｔ４１を測定する。第２温度センサ５４２は、ＥＧＲボイラ２１の出口側における作動流体Ｗの温度Ｔ４２を測定する。第３温度センサ５４３は、加圧空気ボイラ２３の出口側における作動流体Ｗの温度Ｔ４３を測定する。第４温度センサ５４４は、ＥＧＲボイラ２１の出口側におけるＥＧＲガスＨ１の温度Ｔ４４を測定する。第５温度センサ５４５は、加圧空気ボイラ２３の出口側における加圧空気Ｈ３の温度Ｔ４５を測定する。圧力センサ５２は、熱交換器２の入口側、すなわち加圧空気ボイラ２３の入口側における作動流体Ｗの圧力Ｐ１を測定する。なお、本例においては、温度Ｔ４１及び温度Ｔ４２が、膨張機１２の入口側における作動流体Ｗの温度ということができる。
【００５３】
上記のように構成された車両用廃熱利用装置１において、弁制御装置６は、図７、図８に示すようなマップを有する。各温度Ｔ４１〜Ｔ４５及び圧力Ｐ１と弁開度Ｒ４１〜Ｒ４６との関係は、実施例１に示したランキンサイクルの作動流体Ｗ、構成機器、周辺機器の性能保護等の観点から、定められるものである。
【００５４】
すなわち、温度Ｔ４１、Ｔ４２、Ｔ４３は、作動流体Ｗの保護、温度Ｔ４４、Ｔ４５は内燃機関の出力確保、圧力Ｐ１は車両用廃熱利用装置１の構成機器や周辺機器の保護の観点から、その上限値、制御値が定められている。そして、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ示すグラフ（マップ）に従い、測定値（Ｔ４１、Ｔ４２、Ｔ４３、Ｔ４４、Ｔ４５、Ｐ１）を基に、バイパス弁４２の個別要求弁開度を算出すると共に、全体要求弁開度を決定する。
【００５５】
制御すべきバイパス弁４２の弁開度Ｒｅの決定方法は、実施例１と同様の考え方によるものであり、図９のフローチャートにしたがって行うことができる。
すなわち、まず、第１温度センサ５４１〜第５温度センサ５４５によってそれぞれ測定された温度Ｔ４１〜Ｔ４５から、それぞれに対応する適切な弁開度Ｒ４１〜Ｒ４５を算出する（ステップＳ４１〜Ｓ４５）。また、圧力センサ５２によって測定された圧力Ｐ１から、これに対応する弁開度Ｒ４６を算出する（ステップＳ４６）。
【００５６】
そして、個別要求弁開度Ｒ４１〜Ｒ４６のうち最も大きい値を全体要求弁開度Ｒｅとする（ステップＳ４７〜Ｓ５８）。
なお、ステップＳ４１〜Ｓ４６の順序及びステップＳ４７〜Ｓ５８の順序は、それぞれ適宜変更できる。
【００５７】
上述の弁制御装置６における全体要求弁開度Ｒｅの算出方法（決定方法）の具体例を、図１０、図１１を用いて説明する。
一例として、車両用廃熱利用装置１の運転中のある時点における状況として、各検出センサ５による測定値が、Ｔ４１＝１３３℃、Ｔ４２＝１３８℃、Ｔ４３＝９６．５℃、Ｔ４４＝１０５℃、Ｔ４５＝４２℃、Ｐ１＝１．５ＭＰａであったとする。このとき、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のグラフ上に付したプロット「○」に示すように、マップに基づいて得られる、各測定値に対応するバイパス弁４２の個別要求弁開度が、それぞれ、Ｒ４１＝１０％、Ｒ４２＝１３％、Ｒ４３＝６５％、Ｒ４４＝１５％、Ｒ４５＝２０％、Ｒ４６＝０％であったとする。
【００５８】
この場合、弁開度Ｒ４１〜Ｒ４６のうち、最も大きい値であるＲ４３＝６５％が、この時点において装置全体として要求されるバイパス弁４２の弁開度である全体要求弁開度Ｒｅとなる。そこで、弁制御装置６は、この弁開度Ｒｅ＝Ｒ４３＝６５％にて、バイパス弁４２の弁開度を調整することとなる。
その他は、実施例１と同様である。
【００５９】
本例の場合には、過給機及びＥＧＲシステムを備えた内燃機関と併設される車両用廃熱利用装置１において、効果的に正常運転を確保することができる。
また、検出センサ５を６箇所の適所に設けていることにより、車両用廃熱利用装置１及び周辺機器（内燃機関）の正常な運転を、より効果的に確保することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。
【００６０】
上述した実施例１〜実施例３以外にも、車両用廃熱利用装置の構成としては、種々の態様を採り得る。例えば、ランキンサイクル回路におけるポンプと膨張機との間（ポンプの下流側かつ膨張機の上流側）に、排ガスボイラのみを配置し、ポンプの出口側（排ガスボイラの入口側）における作動流体の圧力と、膨張機の入口側（排ガスボイラの出口側）における作動流体の温度のみを検出する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１  車両用廃熱利用装置
１０  ランキンサイクル回路
１１  ポンプ
１２  膨張機
１３  凝縮器
２０  熱交換器
４１  バイパス経路
４２  バイパス弁
５  検出センサ
６  弁制御装置
Ｗ  作動流体
【図１】
2014169673.tif 000003
【図２】
2014169673.tif 000004
【図３】
2014169673.tif 000005
【図４】
2014169673.tif 000006
【図５】
2014169673.tif 000007
【図６】
2014169673.tif 000008
【図７】
2014169673.tif 000009
【図８】
2014169673.tif 000010
【図９】
2014169673.tif 000011
【図１０】
2014169673.tif 000012
【図１１】
2014169673.tif 000013