(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体を圧送するポンプと、前記作動流体を加熱する蒸発器と、前記作動流体を膨張させる膨張機と、前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、を備え、前記ポンプ、前記蒸発器、前記膨張機及び前記凝縮器がこの順に複数の配管で接続されており、前記ポンプの回転軸と前記膨張機の回転軸とが切り離されているランキンサイクル装置であって、
前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記ランキンサイクル装置の始動期間に含まれる期間であって前記蒸発器における前記作動流体の加熱が始まったことを示す条件が成立したときに終わる期間において、前記膨張機の回転数はゼロに維持され、前記ポンプの回転数Ｎｓはゼロ以上であって予め定められた回転数Ｎ１未満の範囲に維持され、
前記始動期間に含まれる増速期間Ｂ１1であって前記条件が成立したときから始まる増速期間Ｂ１1において、前記ポンプの回転数Ｎｓは前記回転数Ｎ１まで増加し、
（ａ）前記条件は、前記温度Ｔｓが閾値温度Ｔ１まで増加したときに成立する条件である、又は、
（ｂ）前記条件は、任意の時間幅当たりの前記温度Ｔｓの増加幅ΔＴｓが閾値幅ΔＴ１まで増加したときに成立する条件である、ランキンサイクル装置。
【請求項２】
前記ランキンサイクル装置は、前記膨張機をバイパスするバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ前記バイパス流路を開閉する開閉装置と、を備え、
前記始動期間に含まれる期間であって前記ポンプの回転数Ｎｓがゼロから増加し始めたときから始まり前記増速期間Ｂ１1が終わるときに終わる期間において、前記開閉装置の開度は８０％以上１００％以下の範囲に維持され、
前記始動期間に含まれる閉鎖期間Ｂ１obsであって前記増速期間Ｂ１1よりも後の閉鎖期間Ｂ１obsにおいて、前記開閉装置の開度が０％以上２０％以下の範囲の開度まで減少する、請求項１に記載のランキンサイクル装置。
【請求項３】
前記増速期間Ｂ１1よりも後の時点であって前記閉鎖期間Ｂ１obsよりも前の時点において、前記膨張機の回転数がゼロから増加し始める、請求項２に記載のランキンサイクル装置。
【請求項４】
前記蒸発器において前記作動流体に与えられるべき単位時間当たりの熱の範囲が規定されており、
前記回転数Ｎ１は、前記蒸発器における前記作動流体の加熱が始まったときから永久に前記作動流体に前記範囲の熱が与えられ且つ前記増速期間Ｂ１1が終わったときから永久に前記ポンプの回転数Ｎｓが前記回転数Ｎ１に維持されると仮定したときに、前記増速期間Ｂ１1が始まってから前記閉鎖期間Ｂ１obsが終わるまでの期間において前記温度Ｔｓは増加するものの目標温度Ｔ２よりも高くなることがないように予め設定されており、
前記目標温度Ｔ２は、前記作動流体の分解温度未満の温度である、請求項２又は３に記載のランキンサイクル装置。
【請求項５】
前記始動期間に含まれる期間Ｃ１であって前記閉鎖期間Ｂ１obsよりも後の期間Ｃ１において、前記温度Ｔｓが増加して目標温度Ｔ３に近づく又は目標温度Ｔ３に至るように前記ポンプの回転数Ｎｓが減少する、請求項２〜４のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。
【請求項６】
前記始動期間に含まれる期間Ａ１であって前記ポンプの回転数Ｎｓがゼロから増加し始めたときに始まり前記条件が成立したときに終わる期間Ａ１において、前記ポンプの回転数Ｎｓはゼロよりも大きい範囲に維持される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。
【請求項７】
前記期間Ａ１において、前記ポンプの回転数Ｎｓは、ゼロよりも大きく予め定められた回転数Ｎ２以下である範囲に維持され、
前記回転数Ｎ２は、前記回転数Ｎ１の半分以下の回転数である、請求項６に記載のランキンサイクル装置。
【請求項８】
前記始動期間が始まってから前記条件が成立するまでの期間において前記ポンプの回転数Ｎｓがゼロよりも大きい状態が一定時間続いた場合、前記ポンプの回転数Ｎｓはゼロまで減少し前記条件が成立するときまでゼロに維持される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。
【請求項９】
作動流体を圧送するポンプと、前記作動流体を加熱する蒸発器と、前記作動流体を膨張させる膨張機と、前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、を備え、前記ポンプ、前記蒸発器、前記膨張機及び前記蒸発器がこの順に複数の配管で接続されており、前記ポンプの回転軸と前記膨張機の回転軸とが切り離されているランキンサイクル装置であって、
前記ランキンサイクル装置の停止期間であって前記蒸発器における前記作動流体の加熱が終わったことを示す条件が成立したときから始まる停止期間に含まれる期間Ｃ２において、前記ポンプの回転数Ｎｓがゼロまで減少し、
（ｍ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記条件は、前記温度Ｔｓが閾値温度Ｔ４まで減少したときに成立する条件である、
（ｎ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記停止期間よりも前の期間であって前記条件が成立すると終わる期間において、前記温度Ｔｓが目標温度Ｔ３よりも高いときには前記ポンプの回転数Ｎｓが増加し、前記温度Ｔｓが前記目標温度Ｔ３よりも低いときには前記ポンプの回転数Ｎｓが減少し、
前記条件は、前記ポンプの回転数Ｎｓが閾値回転数Ｎｔｈまで減少したときに成立する条件である、
（ｏ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の圧力Ｐｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記条件は、前記圧力Ｐｓが閾値圧力Ｐｔｈまで減少したときに成立する条件である、
（ｐ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の圧力Ｐｓ１の特定に用いられる第１センサと、前記膨張機の出口を始点とし前記凝縮器の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の圧力Ｐｓ２の特定に用いられる第２センサと、を備え、
前記条件は、前記圧力Ｐｓ１から前記圧力Ｐｓ２を差し引いた差分である圧力差ΔＰｓが閾値差分ΔＰｔｈまで減少したときに成立する条件である、
（ｑ）前記ランキンサイクル装置は、前記膨張機に連結され前記膨張機が生成した機械エネルギーを用いて発電する発電機を備え、
前記条件は、前記膨張機の回転数が下限回転数Ｎｍ以上である状態で前記発電機の発電電力Ｗｓが閾値電力Ｗｔｈまで減少したときに成立する条件である、又は、
（ｒ）前記条件は、前記膨張機のトルクＴＱｓが閾値トルクＴＱｔｈまで減少したときに成立する条件であり、
前記ランキンサイクル装置は、前記膨張機をバイパスするバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ前記バイパス流路を開閉する開閉装置と、を備え、
前記停止期間に含まれる期間Ａ２であって前記期間Ｃ２よりも前の期間Ａ２において、前記開閉装置の開度が８０％以上１００％以下の範囲の開度まで増加する、ランキンサイクル装置。
【請求項１０】
作動流体を圧送するポンプと、前記作動流体を加熱する蒸発器と、前記作動流体を膨張させる膨張機と、前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、前記膨張機をバイパスするバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ前記バイパス流路を開閉する開閉装置と、を備え、前記ポンプ、前記蒸発器、前記膨張機及び前記蒸発器がこの順に複数の配管で接続されており、前記ポンプの回転軸と前記膨張機の回転軸とが切り離されているランキンサイクル装置であって、
前記作動流体の温度の増加を抑制し又は前記作動流体の温度の減少を促進させつつ前記ランキンサイクル装置を停止させるために、
前記ポンプの回転数Ｎｓが、期間Ａ３において一旦増加し、前記期間Ａ３よりも後の期間Ｃ３においてゼロまで減少し、
前記期間Ａ３が始まるときに始まる期間において、前記開閉装置の開度が８０％以上１００％以下の範囲の開度まで増加する、ランキンサイクル装置。
【請求項１１】
（ｖ）前記期間Ａ３は、前記膨張機がフリーラン状態になったときに始まる、
（ｗ）前記ランキンサイクル装置は、前記膨張機に連結され前記膨張機が生成した機械エネルギーを用いて発電する発電機を備え、
前記期間Ａ３は、前記発電機に過電流が流れたときに始まる、
（ｘ）前記ランキンサイクル装置は、電力系統に連系されるものであり、
前記期間Ａ３は、前記ランキンサイクル装置が単独運転状態になったときに始まる、
（ｙ）前記ランキンサイクル装置は、電力系統に連系されるものであり、
前記期間Ａ３は、前記電力系統における電圧の振幅が所定の範囲から逸脱したときに始まる、又は
（ｚ）前記ランキンサイクル装置は、電力系統に連系されるものであり、
前記期間Ａ３は、前記電力系統における電圧の周波数が所定の範囲から逸脱したときに始まる、請求項１０に記載のランキンサイクル装置。
【請求項１２】
前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記期間Ｃ３は、前記温度Ｔｓが閾値温度Ｔ５まで減少したとき始まる、請求項１０又は１１に記載のランキンサイクル装置。
【請求項１３】
作動流体を圧送するポンプと、前記作動流体を加熱する蒸発器と、前記作動流体を膨張させる膨張機と、前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、前記膨張機に連結され前記膨張機が生成した機械エネルギーを用いて発電する発電機と、前記ポンプに連結され前記ポンプを駆動する電動機と、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサと、を備え、前記ポンプ、前記蒸発器、前記膨張機及び前記凝縮器がこの順に複数の配管で接続されており、前記ポンプの回転軸と前記膨張機の回転軸とが切り離されているランキンサイクル装置を制御する制御装置であって、
前記制御装置は、
第１の３相配線を介して前記発電機と接続され、前記発電機で発電された交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータから前記直流電力が入力され、第２の３相配線を介して前記電動機と接続され、前記電動機を用いて前記ポンプを駆動するポンプ駆動回路と、を有し、
前記ランキンサイクル装置の始動期間に含まれる期間であって前記蒸発器における前記作動流体の加熱が始まったことを示す条件が成立したと前記制御装置が判断したときに終わる期間において、前記膨張機の回転数をゼロに維持し、前記ポンプの回転数Ｎｓをゼロ以上であって予め定められた回転数Ｎ１未満の範囲に維持し、
前記始動期間に含まれる増速期間Ｂ１1であって前記条件が成立したと前記制御装置が判断したときから始まる増速期間Ｂ１1において、前記ポンプの回転数Ｎｓを前記回転数Ｎ１まで増加させ、
（ａ）前記条件は、前記温度Ｔｓが閾値温度Ｔ１まで増加したときに成立する条件である、又は、
（ｂ）前記条件は、任意の時間幅当たりの前記温度Ｔｓの増加幅ΔＴｓが閾値幅ΔＴ１まで増加したときに成立する条件である、制御装置。
【請求項１４】
作動流体を圧送するポンプと、前記作動流体を加熱する蒸発器と、前記作動流体を膨張させる膨張機と、前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、前記膨張機に連結され前記膨張機が生成した機械エネルギーを用いて発電する発電機と、前記ポンプに連結され前記ポンプを駆動する電動機と、を備え、前記ポンプ、前記蒸発器、前記膨張機及び前記凝縮器がこの順に複数の配管で接続されており、前記ポンプの回転軸と前記膨張機の回転軸とが切り離されているランキンサイクル装置を制御する制御装置であって、
前記制御装置は、
第１の３相配線を介して前記発電機と接続され、前記発電機で発電された交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータから前記直流電力が入力され、第２の３相配線を介して前記電動機と接続され、前記電動機を用いて前記ポンプを駆動するポンプ駆動回路と、を有し、
前記ランキンサイクル装置の停止期間であって前記蒸発器における前記作動流体の加熱が終わったことを示す条件が成立したと前記制御装置が判断したときから始まる停止期間に含まれる期間Ｃ２において、前記ポンプの回転数Ｎｓをゼロまで減少させ、
（ｍ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記条件は、前記温度Ｔｓが閾値温度Ｔ４まで減少したときに成立する条件である、
（ｎ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記停止期間よりも前の期間であって前記条件が成立すると終わる期間において、前記温度Ｔｓが目標温度Ｔ３よりも高いときには前記制御装置は前記ポンプの回転数Ｎｓを増加させ、前記温度Ｔｓが前記目標温度Ｔ３よりも低いときには前記制御装置は前記ポンプの回転数Ｎｓを減少させ、
前記条件は、前記ポンプの回転数Ｎｓが閾値回転数Ｎｔｈまで減少したときに成立する条件である、
（ｏ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の圧力Ｐｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記条件は、前記圧力Ｐｓが閾値圧力Ｐｔｈまで減少したときに成立する条件である、
（ｐ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の圧力Ｐｓ１の特定に用いられる第１センサと、前記膨張機の出口を始点とし前記凝縮器の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の圧力Ｐｓ２の特定に用いられる第２センサと、を備え、
前記条件は、前記圧力Ｐｓ１から前記圧力Ｐｓ２を差し引いた差分である圧力差ΔＰｓが閾値差分ΔＰｔｈまで減少したときに成立する条件である、
（ｑ）前記制御装置は、前記発電機の発電電力Ｗｓを特定し、
前記条件は、前記膨張機の回転数が下限回転数Ｎｍ以上である状態で前記発電電力Ｗｓが閾値電力Ｗｔｈまで減少したときに成立する条件である、
（ｒ）前記制御装置は、前記発電機を流れる電流Ｉｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記制御装置は、前記電流Ｉｓから前記膨張機のトルクＴＱｓを特定し、
前記条件は、前記トルクＴＱｓが閾値トルクＴＱｔｈまで減少したときに成立する条件である、又は、
（ｓ）前記制御装置は、前記発電機を流れる電流Ｉｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記制御装置は、前記電流Ｉｓから、前記膨張機に流入する前記作動流体の圧力Ｐｓ１から前記膨張機から流出する前記作動流体の圧力Ｐｓ２を差し引いた差分である圧力差ΔＰｓを特定し、
前記条件は、前記圧力差ΔＰｓが閾値差分ΔＰｔｈまで減少したときに成立する条件であり、
前記ランキンサイクル装置は、前記膨張機をバイパスするバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ前記バイパス流路を開閉する開閉装置と、を備え、
前記停止期間に含まれる期間Ａ２であって前記期間Ｃ２よりも前の期間Ａ２において、前記制御装置は、前記開閉装置の開度を８０％以上１００％以下の範囲の開度まで増加させる、制御装置。
【請求項１５】
作動流体を圧送するポンプと、前記作動流体を加熱する蒸発器と、前記作動流体を膨張させる膨張機と、前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、前記膨張機をバイパスするバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ前記バイパス流路を開閉する開閉装置と、前記膨張機に連結され前記膨張機が生成した機械エネルギーを用いて発電する発電機と、前記ポンプに連結され前記ポンプを駆動する電動機と、を備え、前記ポンプ、前記蒸発器、前記膨張機及び前記凝縮器がこの順に複数の配管で接続されており、前記ポンプの回転軸と前記膨張機の回転軸とが切り離されているランキンサイクル装置を制御する制御装置であって、
前記制御装置は、
第１の３相配線を介して前記発電機と接続され、前記発電機で発電された交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータから前記直流電力が入力され、第２の３相配線を介して前記電動機と接続され、前記電動機を用いて前記ポンプを駆動するポンプ駆動回路と、を有し、
前記作動流体の温度の増加を抑制し又は前記作動流体の温度の減少を促進させつつ前記ランキンサイクル装置を停止させるために、前記制御装置は、
前記ポンプの回転数Ｎｓを、期間Ａ３において一旦増加させ、前記期間Ａ３よりも後の期間Ｃ３においてゼロまで減少させ、
前記期間Ａ３が始まるときに始まる期間において、前記開閉装置の開度を８０％以上１００％以下の範囲の開度まで増加させる、制御装置。
【請求項１６】
（ｖ）前記期間Ａ３は、前記膨張機がフリーラン状態になったと前記制御装置が判断したときに始まる、
（ｗ）前記期間Ａ３は、前記発電機に過電流が流れたと前記制御装置が判断したときに始まる、
（ｘ）前記ランキンサイクル装置は、電力系統に連系されるものであり、
前記期間Ａ３は、前記ランキンサイクル装置が単独運転状態になったと前記制御装置が判断したときに始まる、
（ｙ）前記ランキンサイクル装置は、電力系統に連系されるものであり、
前記期間Ａ３は、前記電力系統における電圧の振幅が所定の範囲から逸脱したと前記制御装置が判断したときに始まる、又は
（ｚ）前記ランキンサイクル装置は、電力系統に連系されるものであり、
前記期間Ａ３は、前記電力系統における電圧の周波数が所定の範囲から逸脱したと前記制御装置が判断したときに始まる、請求項１５に記載の制御装置。
【請求項１７】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置と、
前記ランキンサイクル装置を制御する制御装置と、を備えた発電装置。
【請求項１８】
作動流体を圧送するポンプと、前記作動流体を加熱する蒸発器と、前記作動流体を膨張させる膨張機と、前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサと、を備え、前記ポンプ、前記蒸発器、前記膨張機及び前記凝縮器がこの順に複数の配管で接続されており、前記ポンプの回転軸と前記膨張機の回転軸とが切り離されているランキンサイクル装置の制御方法であって、
前記ランキンサイクル装置の始動期間に含まれる期間であって前記蒸発器における前記作動流体の加熱が始まったことを示す条件が成立したときに終わる期間において、前記膨張機の回転数をゼロに維持し、前記ポンプの回転数Ｎｓをゼロ以上であって予め定められた回転数Ｎ１未満の範囲に維持し、
前記始動期間に含まれる増速期間Ｂ１1であって前記条件が成立したときから始まる増速期間Ｂ１1において、前記ポンプの回転数Ｎｓを前記回転数Ｎ１まで増加させ、
（ａ）前記条件は、前記温度Ｔｓが閾値温度Ｔ１まで増加したときに成立する条件である、又は、
（ｂ）前記条件は、任意の時間幅当たりの前記温度Ｔｓの増加幅ΔＴｓが閾値幅ΔＴ１まで増加したときに成立する条件である、制御方法。
【請求項１９】
作動流体を圧送するポンプと、前記作動流体を加熱する蒸発器と、前記作動流体を膨張させる膨張機と、前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、を備え、前記ポンプ、前記蒸発器、前記膨張機及び前記蒸発器がこの順に複数の配管で接続されており、前記ポンプの回転軸と前記膨張機の回転軸とが切り離されているランキンサイクル装置の制御方法であって、
前記ランキンサイクル装置の停止期間であって前記蒸発器における前記作動流体の加熱が終わったことを示す条件が成立したときから始まる停止期間に含まれる期間Ｃ２において、前記ポンプの回転数Ｎｓをゼロまで減少させ、
（ｍ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記条件は、前記温度Ｔｓが閾値温度Ｔ４まで減少したときに成立する条件である、
（ｎ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記停止期間よりも前の期間であって前記条件が成立すると終わる期間において、前記温度Ｔｓが目標温度Ｔ３よりも高いときには前記ポンプの回転数Ｎｓが増加し、前記温度Ｔｓが前記目標温度Ｔ３よりも低いときには前記ポンプの回転数Ｎｓが減少し、
前記条件は、前記ポンプの回転数Ｎｓが閾値回転数Ｎｔｈまで減少したときに成立する条件である、
（ｏ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の圧力Ｐｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記条件は、前記圧力Ｐｓが閾値圧力Ｐｔｈまで減少したときに成立する条件である、
（ｐ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の圧力Ｐｓ１の特定に用いられる第１センサと、前記膨張機の出口を始点とし前記凝縮器の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の圧力Ｐｓ２の特定に用いられる第２センサと、を備え、
前記条件は、前記圧力Ｐｓ１から前記圧力Ｐｓ２を差し引いた差分である圧力差ΔＰｓが閾値差分ΔＰｔｈまで減少したときに成立する条件である、
（ｑ）前記ランキンサイクル装置は、前記膨張機に連結され前記膨張機が生成した機械エネルギーを用いて発電する発電機を備え、
前記条件は、前記膨張機の回転数が下限回転数Ｎｍ以上である状態で前記発電機の発電電力Ｗｓが閾値電力Ｗｔｈまで減少したときに成立する条件である、又は、
（ｒ）前記条件は、前記膨張機のトルクＴＱｓが閾値トルクＴＱｔｈまで減少したときに成立する条件であり、
前記ランキンサイクル装置は、前記膨張機をバイパスするバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ前記バイパス流路を開閉する開閉装置と、を備え、
前記停止期間に含まれる期間Ａ２であって前記期間Ｃ２よりも前の期間Ａ２において、前記開閉装置の開度を８０％以上１００％以下の範囲の開度まで増加させる、制御方法。
【請求項２０】
作動流体を圧送するポンプと、前記作動流体を加熱する蒸発器と、前記作動流体を膨張させる膨張機と、前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、前記膨張機をバイパスするバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ前記バイパス流路を開閉する開閉装置と、を備え、前記ポンプ、前記蒸発器、前記膨張機及び前記蒸発器がこの順に複数の配管で接続されており、前記ポンプの回転軸と前記膨張機の回転軸とが切り離されているランキンサイクル装置の制御方法であって、
前記作動流体の温度の増加を抑制し又は前記作動流体の温度の減少を促進させつつ前記ランキンサイクル装置を停止させるために、
前記ポンプの回転数Ｎｓを、期間Ａ３において一旦増加させ、前記期間Ａ３よりも後の期間Ｃ３においてゼロまで減少させ、
前記期間Ａ３が始まるときに始まる期間において、前記開閉装置の開度を８０％以上１００％以下の範囲の開度まで増加させる、制御方法。
【請求項２１】
（ｖ）前記期間Ａ３は、前記膨張機がフリーラン状態になったときに始まる、
（ｗ）前記ランキンサイクル装置は、前記膨張機に連結され前記膨張機が生成した機械エネルギーを用いて発電する発電機を備え、
前記期間Ａ３は、前記発電機に過電流が流れたときに始まる、
（ｘ）前記ランキンサイクル装置は、電力系統に連系されるものであり、
前記期間Ａ３は、前記ランキンサイクル装置が単独運転状態になったときに始まる、
（ｙ）前記ランキンサイクル装置は、電力系統に連系されるものであり、
前記期間Ａ３は、前記電力系統における電圧の振幅が所定の範囲から逸脱したときに始まる、又は
（ｚ）前記ランキンサイクル装置は、電力系統に連系されるものであり、
前記期間Ａ３は、前記電力系統における電圧の周波数が所定の範囲から逸脱したときに始まる、請求項２０に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランキンサイクル装置、制御装置、発電装置、及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ランキンサイクル装置を排熱利用装置として用いることが記載されている。ランキンサイクル装置の流体回路では、ポンプ、蒸発器（加熱用熱交換器）、膨張機（タービン）、及び凝縮器（放熱用熱交換器）が環状に接続されている。発電機は、膨張機に連結されている。ポンプは、作動流体を循環させる。蒸発器は、作動流体を加熱する。これにより、作動流体は過熱蒸気の状態となる。膨張機には、過熱蒸気の作動流体が流入する。流入した作動流体は、膨張機内で断熱膨張する。これにより、膨張機に駆動力が生じ、膨張機が動作する。膨張機の動作に伴い、発電機が動作し、発電する。つまり、膨張機及び発電機は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。凝縮器は、冷却空気等を用いて、膨張後の作動流体を冷却する。これにより、作動流体が凝縮する。凝縮した作動流体は、ポンプに吸い込まれる。
【０００３】
典型的な流体回路では、蒸発器と凝縮器との間に、バイパス流路が設けられている。バイパス流路は、膨張機をバイパスしている流路である。バイパス流路には、開閉装置（バイパス弁）が設けられている。流体回路には、膨張機の入口における作動流体の温度を検出するための温度センサ（温度検出手段）が設けられることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９７３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らの検討によれば、低コストと高信頼性との両立の観点からは、従来のランキンサイクル装置には改善の余地がある。本開示は、これらを両立させるための技術に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本開示は、
作動流体を圧送するポンプと、前記作動流体を加熱する蒸発器と、前記作動流体を膨張させる膨張機と、前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、を備え、前記ポンプ、前記蒸発器、前記膨張機及び前記凝縮器がこの順に複数の配管で接続されており、前記ポンプの回転軸と前記膨張機の回転軸とが切り離されているランキンサイクル装置であって、
前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記ランキンサイクル装置の始動期間に含まれる期間であって前記蒸発器における前記作動流体の加熱が始まったことを示す条件が成立したときに終わる期間において、前記膨張機の回転数はゼロに維持され、前記ポンプの回転数Ｎｓはゼロ以上であって予め定められた回転数Ｎ１未満の範囲に維持され、
前記始動期間に含まれる増速期間Ｂ１1であって前記条件が成立したときから始まる増速期間Ｂ１1において、前記ポンプの回転数Ｎｓは前記回転数Ｎ１まで増加し、
（ａ）前記条件は、前記温度Ｔｓが閾値温度Ｔ１まで増加したときに成立する条件である、又は、
（ｂ）前記条件は、任意の時間幅当たりの前記温度Ｔｓの増加幅ΔＴｓが閾値幅ΔＴ１まで増加したときに成立する条件である、ランキンサイクル装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
上記のランキンサイクル装置は、低コストと高信頼性との両立の観点から優れている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】発電装置のブロック図
【図２】コンバータのブロック図
【図３】コンバータ制御部のブロック図
【図４】ｄｑ座標系及びγδ座標系を説明するための図
【図５】第１の始動運転を説明するためのフローチャート
【図６】第１の始動運転を説明するためのタイムチャート
【図７】第２の始動運転を説明するためのタイムチャート
【図８】第１の停止運転を説明するためのフローチャート
【図９】第１の停止運転を説明するためのタイムチャート
【図１０】第２の停止運転を説明するためのフローチャート
【図１１】第４の停止運転を説明するためのフローチャート
【図１２】第５の停止運転を説明するためのフローチャート
【図１３】第６の停止運転を説明するためのフローチャート
【図１４】第７の停止運転を説明するためのフローチャート
【図１５】第７の停止運転を説明するためのタイムチャート
【図１６】緊急停止運転を説明するためのフローチャート
【図１７】緊急停止運転を説明するためのタイムチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
典型的な蒸発器では、ランキンサイクル装置内を循環する作動流体と、熱源からの熱を運ぶ熱媒体（水、ガス等）とが熱交換する。これにより、作動流体は加熱される。熱媒体の温度が増加すると、その増加が作動流体の温度に反映される。
【００１０】
ランキンサイクル装置及び／又は熱源の動作によっては、作動流体の温度が過度に増加することがある。作動流体の温度の過度な増加は、ランキンサイクル装置の始動期間、停止期間等に発生し易い。作動流体の温度が過度に増加することを防止することが望まれる。このためには、例えば、熱媒体が蒸発器に運ぶ熱の量を調整する外部装置を設け、その外部装置の制御とランキンサイクル装置の制御とを連携させることが考えられる（以下、両制御を組み合わせた制御を加熱制御と称する）。上記の外部装置は、蒸発器を通る熱媒体の流量を調整する装置等で実現されうる。しかし、そのような外部装置を低コストで実現することは容易ではない。つまり、加熱制御を安価に実現することは容易ではない。
【００１１】
上述の事情に鑑み、本開示は、作動流体の温度の過度な増加を低コストで防止できるランキンサイクル装置を提供することを目的とする。
【００１２】
本開示の第１態様は、
作動流体を圧送するポンプと、前記作動流体を加熱する蒸発器と、前記作動流体を膨張させる膨張機と、前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、を備え、前記ポンプ、前記蒸発器、前記膨張機及び前記凝縮器がこの順に複数の配管で接続されており、前記ポンプの回転軸と前記膨張機の回転軸とが切り離されているランキンサイクル装置であって、
前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記ランキンサイクル装置の始動期間に含まれる期間であって前記蒸発器における前記作動流体の加熱が始まったことを示す条件が成立したときに終わる期間において、前記膨張機の回転数はゼロに維持され、前記ポンプの回転数Ｎｓはゼロ以上であって予め定められた回転数Ｎ１未満の範囲に維持され、
前記始動期間に含まれる増速期間Ｂ１1であって前記条件が成立したときから始まる増速期間Ｂ１1において、前記ポンプの回転数Ｎｓは前記回転数Ｎ１まで増加し、
（ａ）前記条件は、前記温度Ｔｓが閾値温度Ｔ１まで増加したときに成立する条件である、又は、
（ｂ）前記条件は、任意の時間幅当たりの前記温度Ｔｓの増加幅ΔＴｓが閾値幅ΔＴ１まで増加したときに成立する条件である、ランキンサイクル装置を提供する。
【００１３】
第１態様のランキンサイクル装置は、上述の外部装置のような、コストがかかる装置を要さない。従って、第１態様のランキンサイクル装置は、安価に実現できる。また、蒸発器における作動流体の加熱が始まったことを示す条件が成立したときにポンプの回転数Ｎｓが回転数Ｎ１へと増加する。従って、始動期間において作動流体の温度が急増することが防止され、作動流体の温度が過度に高い温度に至ることが防止される。このように、第１態様のランキンサイクル装置は、低コストと高信頼性との両立の観点から優れている。なお、第１態様のランキンサイクル装置は、上述の外部装置とともに用いることもできる。この場合、作動流体の温度が過度に増加することを防止する効果が、第１態様の構成により低コストで補強されうる。
【００１４】
本開示の第２態様は、第１態様に加え、
前記ランキンサイクル装置は、前記膨張機をバイパスするバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ前記バイパス流路を開閉する開閉装置と、を備え、
前記始動期間に含まれる期間であって前記ポンプの回転数Ｎｓがゼロから増加し始めたときから始まり前記増速期間Ｂ１1が終わるときに終わる期間において、前記開閉装置の開度は８０％以上１００％以下の範囲に維持され、
前記始動期間に含まれる閉鎖期間Ｂ１obsであって前記増速期間Ｂ１1よりも後の閉鎖期間Ｂ１obsにおいて、前記開閉装置の開度が０％以上２０％以下の範囲の開度まで減少するランキンサイクル装置を提供する。
【００１５】
第２態様において、ポンプの回転数Ｎｓがゼロから増加し始める時点は、加熱が始まったことを示す条件が成立した時点又はそれよりも前の時点に対応する。第２態様では、少なくともその時点からポンプの回転数Ｎｓが回転数Ｎ１に達する時点（増速期間Ｂ１1が終わる時点）までの期間において開閉装置の開度が大きく、その後開度が減少する。従って、同期間の加熱に伴う作動流体の温度の急増を防止しつつ、ポンプの回転数Ｎｓが大きく開閉装置の開度が小さい状態に到達することができる。この状態は、膨張機が作動流体から駆動トルクを得るべき場合に有利である。例えば、膨張機に接続された発電機を用いて発電する場合に有利である。
【００１６】
本開示の第３態様は、第２態様に加え、
前記増速期間Ｂ１1よりも後の時点であって前記閉鎖期間Ｂ１obsよりも前の時点において、前記膨張機の回転数がゼロから増加し始めるランキンサイクル装置を提供する。
【００１７】
第３態様では、閉鎖期間Ｂ１obsよりも前に、膨張機の回転数がゼロから増加し始める。すなわち、閉鎖期間Ｂ１obsが始まる前に、作動流体が膨張機を流れ始める。従って、開閉装置の開度の減少に伴いバイパス流路を流れる作動流体の流量が制限されても、作動流体の過度な圧力増加を招き難い。
【００１８】
本開示の第４態様は、第２態様又は第３態様に加え、
前記蒸発器において前記作動流体に与えられるべき単位時間当たりの熱の範囲が規定されており、
前記回転数Ｎ１は、前記蒸発器における前記作動流体の加熱が始まったときから永久に前記作動流体に前記範囲の熱が与えられ且つ前記増速期間Ｂ１1が終わったときから永久に前記ポンプの回転数Ｎｓが前記回転数Ｎ１に維持されると仮定したときに、前記増速期間Ｂ１1が始まってから前記閉鎖期間Ｂ１obsが終わるまでの期間において前記温度Ｔｓは増加するものの目標温度Ｔ２よりも高くなることがないように予め設定されており、
前記目標温度Ｔ２は、前記作動流体の分解温度未満の温度であるランキンサイクル装置を提供する。
【００１９】
第４態様は、作動流体の分解（熱分解）防止に適している。
【００２０】
本開示の第５態様は、第２〜４態様のいずれか１つに加え、
前記始動期間に含まれる期間Ｃ１であって前記閉鎖期間Ｂ１obsよりも後の期間Ｃ１において、前記温度Ｔｓが増加して目標温度Ｔ３に近づく又は目標温度Ｔ３に至るように前記ポンプの回転数Ｎｓが減少するランキンサイクル装置を提供する。
【００２１】
作動流体の温度が増加すると、ランキンサイクルの効率が上がる。また、ポンプの回転数Ｎｓの調整によれば、作動流体の温度を容易に調整できる。
【００２２】
本開示の第６態様は、第１〜５態様のいずれか１つに加え、
前記始動期間に含まれる期間Ａ１であって前記ポンプの回転数Ｎｓがゼロから増加し始めたときに始まり前記条件が成立したときに終わる期間Ａ１において、前記ポンプの回転数Ｎｓはゼロよりも大きい範囲に維持されるランキンサイクル装置を提供する。
【００２３】
第６態様によれば、作動流体の温度が過度に増加するリスクが低減される。
【００２４】
本開示の第７態様は、第６態様に加え、
前記期間Ａ１において、前記ポンプの回転数Ｎｓは、ゼロよりも大きく予め定められた回転数Ｎ２以下である範囲に維持され、
前記回転数Ｎ２は、前記回転数Ｎ１の半分以下の回転数であるランキンサイクル装置を提供する。
【００２５】
作動流体の温度が低いときのポンプの回転数Ｎｓが大きいと、ポンプに流入するべき液体の作動流体（低圧の液冷媒）が不足し易い。低圧の液冷媒が不足すると、ポンプに流入する作動流体に気体が含まれる場合がある。このような場合には、作動流体の圧送が不安定となる。期間Ａ１は、蒸発器における作動流体の加熱がほとんどなされておらず、作動流体の温度が低い期間である。第７態様では、その期間Ａ１における前記ポンプの回転数Ｎｓを、回転数Ｎ２以下の範囲に維持する。回転数Ｎ２は、回転数Ｎ１の半分以下の回転数である。従って、第７態様のランキンサイクル装置では、低圧の液冷媒が不足し難い。すなわち、安定した作動流体の圧送を実現し易い。このことにより、液冷媒を長時間圧送することが可能となる。
【００２６】
本開示の第８態様は、第１〜５態様のいずれか１つに加え、
前記始動期間が始まってから前記条件が成立するまでの期間において前記ポンプの回転数Ｎｓがゼロよりも大きい状態が一定時間続いた場合、前記ポンプの回転数Ｎｓはゼロまで減少し前記条件が成立するときまでゼロに維持されるランキンサイクル装置を提供する。
【００２７】
作動流体の温度が低いときにポンプによる圧送を長時間継続すると、低圧の液冷媒が不足し、作動流体の圧送が不安定となることがある。第８態様のランキンサイクル装置では、そのような事態が発生し難い。
【００２８】
本開示の第９態様は、
作動流体を圧送するポンプと、前記作動流体を加熱する蒸発器と、前記作動流体を膨張させる膨張機と、前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、を備え、前記ポンプ、前記蒸発器、前記膨張機及び前記蒸発器がこの順に複数の配管で接続されており、前記ポンプの回転軸と前記膨張機の回転軸とが切り離されているランキンサイクル装置であって、
前記ランキンサイクル装置の停止期間であって前記蒸発器における前記作動流体の加熱が終わったことを示す条件が成立したときから始まる停止期間に含まれる期間Ｃ２において、前記ポンプの回転数Ｎｓがゼロまで減少し、
（ｍ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記条件は、前記温度Ｔｓが閾値温度Ｔ４まで減少したときに成立する条件である、
（ｎ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記停止期間よりも前の期間であって前記条件が成立すると終わる期間において、前記温度Ｔｓが目標温度Ｔ３よりも高いときには前記ポンプの回転数Ｎｓが増加し、前記温度Ｔｓが前記目標温度Ｔ３よりも低いときには前記ポンプの回転数Ｎｓが減少し、
前記条件は、前記ポンプの回転数Ｎｓが閾値回転数Ｎｔｈまで減少したときに成立する条件である、
（ｏ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の圧力Ｐｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記条件は、前記圧力Ｐｓが閾値圧力Ｐｔｈまで減少したときに成立する条件である、
（ｐ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の圧力Ｐｓ１の特定に用いられる第１センサと、前記膨張機の出口を始点とし前記凝縮器の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の圧力Ｐｓ２の特定に用いられる第２センサと、を備え、
前記条件は、前記圧力Ｐｓ１から前記圧力Ｐｓ２を差し引いた差分である圧力差ΔＰｓが閾値差分ΔＰｔｈまで減少したときに成立する条件である、
（ｑ）前記ランキンサイクル装置は、前記膨張機に連結され前記膨張機が生成した機械エネルギーを用いて発電する発電機を備え、
前記条件は、前記膨張機の回転数が下限回転数Ｎｍ以上である状態で前記発電機の発電電力Ｗｓが閾値電力Ｗｔｈまで減少したときに成立する条件である、又は、
（ｒ）前記条件は、前記膨張機のトルクＴＱｓが閾値トルクＴＱｔｈまで減少したときに成立する条件である、ランキンサイクル装置を提供する。
【００２９】
第１態様のランキンサイクル装置と同様、第９態様のランキンサイクル装置は、安価に実現できる。また、ポンプの回転数Ｎｓがゼロまで減少するタイミングが加熱終了の前となることを防止できるので、停止期間において作動流体の温度が過度に増加することが防止される。従って、第９態様のランキンサイクル装置は、低コストと高信頼性との両立の観点から優れている。
【００３０】
本開示の第１０態様は、第９態様に加え、
前記ランキンサイクル装置は、前記膨張機をバイパスするバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ前記バイパス流路を開閉する開閉装置と、を備え、
前記停止期間に含まれる期間Ａ２であって前記期間Ｃ２よりも前の期間Ａ２において、前記開閉装置の開度が８０％以上１００％以下の範囲の開度まで増加するランキンサイクル装置を提供する。
【００３１】
蒸発器における作動流体の加熱終了に伴い膨張機の回転数を減少させるべき場合がある。例えば、膨張機が発電機に接続されている場合は、加熱終了に伴い膨張機の回転数を減少させることによって発電機による発電量を減少させるべきである。第１０態様によれば、加熱終了に合わせて開閉装置の開度が増加するので、加熱終了に合わせて膨張機の回転数が減少し易い。
【００３２】
本開示の第１１態様は、
作動流体を圧送するポンプと、前記作動流体を加熱する蒸発器と、前記作動流体を膨張させる膨張機と、前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、前記膨張機をバイパスするバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ前記バイパス流路を開閉する開閉装置と、を備え、前記ポンプ、前記蒸発器、前記膨張機及び前記蒸発器がこの順に複数の配管で接続されており、前記ポンプの回転軸と前記膨張機の回転軸とが切り離されているランキンサイクル装置であって、
前記作動流体の温度の増加を抑制し又は前記作動流体の温度の減少を促進させつつ前記ランキンサイクル装置を停止させるために、
前記ポンプの回転数Ｎｓが、期間Ａ３において一旦増加し、前記期間Ａ３よりも後の期間Ｃ３においてゼロまで減少し、
前記期間Ａ３が始まるときに始まる期間において、前記開閉装置の開度が８０％以上１００％以下の範囲の開度まで増加する、ランキンサイクル装置を提供する。
【００３３】
第１態様のランキンサイクル装置と同様、第１１態様のランキンサイクル装置は、安価に実現できる。また、ポンプの回転数Ｎｓが増加することも、開閉装置の開度が増加することも、作動流体の温度の増加の抑制又は作動流体の温度の減少の促進に効果的である。第１１態様によれば、これらの効果が相俟って、ランキンサイクル装置を停止させるに際して、作動流体の温度の増加が好適に抑制される、又は作動流体の温度の減少が好適に促進される。
【００３４】
本開示の第１２態様は、第１１態様に加え、
（ｖ）前記期間Ａ３は、前記膨張機がフリーラン状態になったときに始まる、
（ｗ）前記ランキンサイクル装置は、前記膨張機に連結され前記膨張機が生成した機械エネルギーを用いて発電する発電機を備え、
前記期間Ａ３は、前記発電機に過電流が流れたときに始まる、
（ｘ）前記ランキンサイクル装置は、電力系統に連系されるものであり、
前記期間Ａ３は、前記ランキンサイクル装置が単独運転状態になったときに始まる、
（ｙ）前記ランキンサイクル装置は、電力系統に連系されるものであり、
前記期間Ａ３は、前記電力系統における電圧の振幅が所定の範囲から逸脱したときに始まる、又は
（ｚ）前記ランキンサイクル装置は、電力系統に連系されるものであり、
前記期間Ａ３は、前記電力系統における電圧の周波数が所定の範囲から逸脱したときに始まるランキンサイクル装置を提供する。電圧の振幅の所定の範囲とは、例えば、定格振幅の８５％以上１１５％以下である。周波数の所定の範囲とは、例えば、定格周波数±１Ｈｚである。
【００３５】
膨張機がフリーラン状態になるときも、発電機に過電流が流れるときも、ランキンサイクル装置が単独運転状態になるときも、電力系統における電圧の振幅又は周波数が所定範囲を逸脱するときも、作動流体の温度の増加を抑制し又は作動流体の温度の減少を促進させつつランキンサイクル装置を停止させるべきときに該当する。
【００３６】
本開示の第１３態様は、第１１態様又は第１２態様に加え、
前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記期間Ｃ３は、前記温度Ｔｓが閾値温度Ｔ５まで減少したとき始まるランキンサイクル装置を提供する。
【００３７】
第１３態様のランキンサイクル装置では、作動流体の温度が低いときのポンプの回転数Ｎｓをゼロにできる。従って、低圧の液冷媒が不足して圧送が不安定となるリスクが低減される。
【００３８】
本開示の第１４態様は、
作動流体を圧送するポンプと、前記作動流体を加熱する蒸発器と、前記作動流体を膨張させる膨張機と、前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、前記膨張機に連結され前記膨張機が生成した機械エネルギーを用いて発電する発電機と、前記ポンプに連結され前記ポンプを駆動する電動機と、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサと、を備え、前記ポンプ、前記蒸発器、前記膨張機及び前記凝縮器がこの順に複数の配管で接続されており、前記ポンプの回転軸と前記膨張機の回転軸とが切り離されているランキンサイクル装置を制御する制御装置であって、
前記制御装置は、
第１の３相配線を介して前記発電機と接続され、前記発電機で発電された交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータから前記直流電力が入力され、第２の３相配線を介して前記電動機と接続され、前記電動機を用いて前記ポンプを駆動するポンプ駆動回路と、を有し、
前記ランキンサイクル装置の始動期間に含まれる期間であって前記蒸発器における前記作動流体の加熱が始まったことを示す条件が成立したと前記制御装置が判断したときに終わる期間において、前記膨張機の回転数をゼロに維持し、前記ポンプの回転数Ｎｓをゼロ以上であって予め定められた回転数Ｎ１未満の範囲に維持し、
前記始動期間に含まれる増速期間Ｂ１1であって前記条件が成立したと前記制御装置が判断したときから始まる増速期間Ｂ１1において、前記ポンプの回転数Ｎｓを前記回転数Ｎ１まで増加させ、
（ａ）前記条件は、前記温度Ｔｓが閾値温度Ｔ１まで増加したときに成立する条件である、又は、
（ｂ）前記条件は、任意の時間幅当たりの前記温度Ｔｓの増加幅ΔＴｓが閾値幅ΔＴ１まで増加したときに成立する条件である、制御装置を提供する。
【００３９】
第１４態様の制御装置によれば、第１態様のランキンサイクル装置の動作が容易に実現される。
【００４０】
本開示の第１５態様は、
作動流体を圧送するポンプと、前記作動流体を加熱する蒸発器と、前記作動流体を膨張させる膨張機と、前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、前記膨張機に連結され前記膨張機が生成した機械エネルギーを用いて発電する発電機と、前記ポンプに連結され前記ポンプを駆動する電動機と、を備え、前記ポンプ、前記蒸発器、前記膨張機及び前記凝縮器がこの順に複数の配管で接続されており、前記ポンプの回転軸と前記膨張機の回転軸とが切り離されているランキンサイクル装置を制御する制御装置であって、
前記制御装置は、
第１の３相配線を介して前記発電機と接続され、前記発電機で発電された交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータから前記直流電力が入力され、第２の３相配線を介して前記電動機と接続され、前記電動機を用いて前記ポンプを駆動するポンプ駆動回路と、を有し、
前記ランキンサイクル装置の停止期間であって前記蒸発器における前記作動流体の加熱が終わったことを示す条件が成立したと前記制御装置が判断したときから始まる停止期間に含まれる期間Ｃ２において、前記ポンプの回転数Ｎｓをゼロまで減少させ、
（ｍ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記条件は、前記温度Ｔｓが閾値温度Ｔ４まで減少したときに成立する条件である、
（ｎ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記停止期間よりも前の期間であって前記条件が成立すると終わる期間において、前記温度Ｔｓが目標温度Ｔ３よりも高いときには前記制御装置は前記ポンプの回転数Ｎｓを増加させ、前記温度Ｔｓが前記目標温度Ｔ３よりも低いときには前記制御装置は前記ポンプの回転数Ｎｓを減少させ、
前記条件は、前記ポンプの回転数Ｎｓが閾値回転数Ｎｔｈまで減少したときに成立する条件である、
（ｏ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の圧力Ｐｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記条件は、前記圧力Ｐｓが閾値圧力Ｐｔｈまで減少したときに成立する条件である、
（ｐ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の圧力Ｐｓ１の特定に用いられる第１センサと、前記膨張機の出口を始点とし前記凝縮器の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の圧力Ｐｓ２の特定に用いられる第２センサと、を備え、
前記条件は、前記圧力Ｐｓ１から前記圧力Ｐｓ２を差し引いた差分である圧力差ΔＰｓが閾値差分ΔＰｔｈまで減少したときに成立する条件である、
（ｑ）前記制御装置は、前記発電機の発電電力Ｗｓを特定し、
前記条件は、前記膨張機の回転数が下限回転数Ｎｍ以上である状態で前記発電電力Ｗｓが閾値電力Ｗｔｈまで減少したときに成立する条件である、
（ｒ）前記制御装置は、前記発電機を流れる電流Ｉｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記制御装置は、前記電流Ｉｓから前記膨張機のトルクＴＱｓを特定し、
前記条件は、前記トルクＴＱｓが閾値トルクＴＱｔｈまで減少したときに成立する条件である、又は、
（ｓ）前記制御装置は、前記発電機を流れる電流Ｉｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記制御装置は、前記電流Ｉｓから、前記膨張機に流入する前記作動流体の圧力Ｐｓ１から前記膨張機から流出する前記作動流体の圧力Ｐｓ２を差し引いた差分である圧力差ΔＰｓを特定し、
前記条件は、前記圧力差ΔＰｓが閾値差分ΔＰｔｈまで減少したときに成立する条件である、制御装置を提供する。
【００４１】
第１５態様の（ｍ）〜（ｒ）によれば、第９態様のランキンサイクル装置の動作が容易に実現される。第１５態様の（ｓ）によれば、第１５態様の（ｍ）〜（ｒ）の効果と同じ効果が得られる。
【００４２】
本開示の第１６態様は、第１５態様に加え、
前記ランキンサイクル装置は、前記膨張機をバイパスするバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ前記バイパス流路を開閉する開閉装置と、を備え、
前記停止期間に含まれる期間Ａ２であって前記期間Ｃ２よりも前の期間Ａ２において、前記制御装置は、前記開閉装置の開度を８０％以上１００％以下の範囲の開度まで増加させる制御装置を提供する。
【００４３】
第１６態様によれば、第１０態様のランキンサイクル装置の動作が容易に実現される。
【００４４】
本開示の第１７態様は、
作動流体を圧送するポンプと、前記作動流体を加熱する蒸発器と、前記作動流体を膨張させる膨張機と、前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、前記膨張機をバイパスするバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ前記バイパス流路を開閉する開閉装置と、前記膨張機に連結され前記膨張機が生成した機械エネルギーを用いて発電する発電機と、前記ポンプに連結され前記ポンプを駆動する電動機と、を備え、前記ポンプ、前記蒸発器、前記膨張機及び前記凝縮器がこの順に複数の配管で接続されており、前記ポンプの回転軸と前記膨張機の回転軸とが切り離されているランキンサイクル装置を制御する制御装置であって、
前記制御装置は、
第１の３相配線を介して前記発電機と接続され、前記発電機で発電された交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータから前記直流電力が入力され、第２の３相配線を介して前記電動機と接続され、前記電動機を用いて前記ポンプを駆動するポンプ駆動回路と、を有し、
前記作動流体の温度の増加を抑制し又は前記作動流体の温度の減少を促進させつつ前記ランキンサイクル装置を停止させるために、前記制御装置は、
前記ポンプの回転数Ｎｓを、期間Ａ３において一旦増加させ、前記期間Ａ３よりも後の期間Ｃ３においてゼロまで減少させ、
前記期間Ａ３が始まるときに始まる期間において、前記開閉装置の開度を８０％以上１００％以下の範囲の開度まで増加させる、制御装置を提供する。
【００４５】
第１７態様によれば、第１１態様のランキンサイクル装置の動作が容易に実現される。
【００４６】
本開示の第１８態様は、第１７態様に加え、
（ｖ）前記期間Ａ３は、前記膨張機がフリーラン状態になったと前記制御装置が判断したときに始まる、
（ｗ）前記期間Ａ３は、前記発電機に過電流が流れたと前記制御装置が判断したときに始まる、
（ｘ）前記ランキンサイクル装置は、電力系統に連系されるものであり、
前記期間Ａ３は、前記ランキンサイクル装置が単独運転状態になったと前記制御装置が判断したときに始まる、
（ｙ）前記ランキンサイクル装置は、電力系統に連系されるものであり、
前記期間Ａ３は、前記電力系統における電圧の振幅が所定の範囲から逸脱したと前記制御装置が判断したときに始まる、又は
（ｚ）前記ランキンサイクル装置は、電力系統に連系されるものであり、
前記期間Ａ３は、前記電力系統における電圧の周波数が所定の範囲から逸脱したと前記制御装置が判断したときに始まる制御装置を提供する。電圧の振幅の所定の範囲とは、例えば、定格振幅の８５％以上１１５％以下である。周波数の所定の範囲とは、例えば、定格周波数±１Ｈｚである。
【００４７】
第１８態様によれば、第１２態様のランキンサイクル装置の動作が容易に実現される。
【００４８】
本開示の第１９態様は、
第１〜１３態様のいずれか１つのランキンサイクル装置と、
前記ランキンサイクル装置を制御する制御装置と、を備えた発電装置を提供する。
【００４９】
第１９態様によれば、第１〜１３態様のランキンサイクルの動作が容易に実現される。
【００５０】
本開示の第２０態様は、
作動流体を圧送するポンプと、前記作動流体を加熱する蒸発器と、前記作動流体を膨張させる膨張機と、前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサと、を備え、前記ポンプ、前記蒸発器、前記膨張機及び前記凝縮器がこの順に複数の配管で接続されており、前記ポンプの回転軸と前記膨張機の回転軸とが切り離されているランキンサイクル装置の制御方法であって、
前記ランキンサイクル装置の始動期間に含まれる期間であって前記蒸発器における前記作動流体の加熱が始まったことを示す条件が成立したときに終わる期間において、前記膨張機の回転数をゼロに維持し、前記ポンプの回転数Ｎｓをゼロ以上であって予め定められた回転数Ｎ１未満の範囲に維持し、
前記始動期間に含まれる増速期間Ｂ１1であって前記条件が成立したときから始まる増速期間Ｂ１1において、前記ポンプの回転数Ｎｓを前記回転数Ｎ１まで増加させ、
（ａ）前記条件は、前記温度Ｔｓが閾値温度Ｔ１まで増加したときに成立する条件である、又は、
（ｂ）前記条件は、任意の時間幅当たりの前記温度Ｔｓの増加幅ΔＴｓが閾値幅ΔＴ１まで増加したときに成立する条件である、制御方法を提供する。
【００５１】
第２０態様によれば、第１態様と同じ効果が得られる。
【００５２】
本開示の第２１態様は、
作動流体を圧送するポンプと、前記作動流体を加熱する蒸発器と、前記作動流体を膨張させる膨張機と、前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、を備え、前記ポンプ、前記蒸発器、前記膨張機及び前記蒸発器がこの順に複数の配管で接続されており、前記ポンプの回転軸と前記膨張機の回転軸とが切り離されているランキンサイクル装置の制御方法であって、
前記ランキンサイクル装置の停止期間であって前記蒸発器における前記作動流体の加熱が終わったことを示す条件が成立したときから始まる停止期間に含まれる期間Ｃ２において、前記ポンプの回転数Ｎｓをゼロまで減少させ、
（ｍ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記条件は、前記温度Ｔｓが閾値温度Ｔ４まで減少したときに成立する条件である、
（ｎ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記停止期間よりも前の期間であって前記条件が成立すると終わる期間において、前記温度Ｔｓが目標温度Ｔ３よりも高いときには前記ポンプの回転数Ｎｓが増加し、前記温度Ｔｓが前記目標温度Ｔ３よりも低いときには前記ポンプの回転数Ｎｓが減少し、
前記条件は、前記ポンプの回転数Ｎｓが閾値回転数Ｎｔｈまで減少したときに成立する条件である、
（ｏ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の圧力Ｐｓの特定に用いられるセンサを備え、
前記条件は、前記圧力Ｐｓが閾値圧力Ｐｔｈまで減少したときに成立する条件である、
（ｐ）前記ランキンサイクル装置は、前記蒸発器の出口を始点とし前記膨張機の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の圧力Ｐｓ１の特定に用いられる第１センサと、前記膨張機の出口を始点とし前記凝縮器の入口を終点とする流路に存する前記作動流体の圧力Ｐｓ２の特定に用いられる第２センサと、を備え、
前記条件は、前記圧力Ｐｓ１から前記圧力Ｐｓ２を差し引いた差分である圧力差ΔＰｓが閾値差分ΔＰｔｈまで減少したときに成立する条件である、
（ｑ）前記ランキンサイクル装置は、前記膨張機に連結され前記膨張機が生成した機械エネルギーを用いて発電する発電機を備え、
前記条件は、前記膨張機の回転数が下限回転数Ｎｍ以上である状態で前記発電機の発電電力Ｗｓが閾値電力Ｗｔｈまで減少したときに成立する条件である、又は、
（ｒ）前記条件は、前記膨張機のトルクＴＱｓが閾値トルクＴＱｔｈまで減少したときに成立する条件である、制御方法を提供する。
【００５３】
第２１態様によれば、第９態様と同じ効果が得られる。
【００５４】
本開示の第２２態様は、
作動流体を圧送するポンプと、前記作動流体を加熱する蒸発器と、前記作動流体を膨張させる膨張機と、前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、を備え、前記ポンプ、前記蒸発器、前記膨張機及び前記蒸発器がこの順に複数の配管で接続されており、前記ポンプの回転軸と前記膨張機の回転軸とが切り離されているランキンサイクル装置の制御方法であって、
前記作動流体の温度の増加を抑制し又は前記作動流体の温度の減少を促進させつつ前記ランキンサイクル装置を停止させるために、
前記ポンプの回転数Ｎｓを、期間Ａ３において一旦増加させ、前記期間Ａ３よりも後の期間Ｃ３においてゼロまで減少させ、
前記期間Ａ３が始まるときに始まる期間において、前記開閉装置の開度を８０％以上１００％以下の範囲の開度まで増加させる、制御方法を提供する。
【００５５】
第２２態様によれば、第１０態様と同じ効果が得られる。
【００５６】
本開示の第２３態様は、第２２態様に加え、
（ｖ）前記期間Ａ３は、前記膨張機がフリーラン状態になったときに始まる、
（ｗ）前記ランキンサイクル装置は、前記膨張機に連結され前記膨張機が生成した機械エネルギーを用いて発電する発電機を備え、
前記期間Ａ３は、前記発電機に過電流が流れたときに始まる、
（ｘ）前記ランキンサイクル装置は、電力系統に連系されるものであり、
前記期間Ａ３は、前記ランキンサイクル装置が単独運転状態になったときに始まる、
（ｙ）前記ランキンサイクル装置は、電力系統に連系されるものであり、
前記期間Ａ３は、前記電力系統における電圧の振幅が所定の範囲から逸脱したときに始まる、又は
（ｚ）前記ランキンサイクル装置は、電力系統に連系されるものであり、
前記期間Ａ３は、前記電力系統における電圧の周波数が所定の範囲から逸脱したときに始まる制御方法を提供する。電圧の振幅の所定の範囲とは、例えば、定格振幅の８５％以上１１５％以下である。周波数の所定の範囲とは、例えば、定格周波数±１Ｈｚである。
【００５７】
第２３態様によれば、第１１態様と同じ効果が得られる。
【００５８】
矛盾なき限り、上述のランキンサイクル装置に関する技術は、制御装置、発電装置及び制御方法に適用することができる。制御装置に関する技術は、ランキンサイクル装置、発電装置及び制御方法に適用することができる。発電装置に関する技術は、ランキンサイクル装置、制御装置及び制御方法に適用することができる。制御方法に関する技術は、ランキンサイクル装置、制御装置及び発電装置に適用することができる。
【００５９】
以下、図面を参照して本開示を説明する。
【００６０】
（発電装置の構成）
図１に示すように、発電装置１００は、ランキンサイクル装置１と、制御装置（ランキンサイクル制御装置）２と、を備えている。ランキンサイクル装置１は、制御装置２に接続されている。制御装置２は、外部の電力系統３に接続されうる。電力系統３は、ランキンサイクル装置１に電力を供給することができる。電力系統３には、ランキンサイクル装置１から電力が供給されることもある。電力系統３は、例えば、商用の交流電源である。
【００６１】
ランキンサイクル装置１は、流体回路５０と、発電機８と、電動機１１とを有している。流体回路５０は、作動流体が流れる回路である。流体回路５０は、ランキンサイクルを構成している。
【００６２】
流体回路５０は、ポンプ７、蒸発器４、膨張機５及び凝縮器６を有している。これらは複数の配管によってこの順で環状に接続されている。膨張機５の入口には、作動流体の温度を特定するためのセンサ１０が設けられている。流体回路５０は、さらに、膨張機５をバイパスしているバイパス流路７０を有している。バイパス流路７０の上流端は流体回路５０における蒸発器４の出口と膨張機５の入口との間の部分に接続されている。バイパス流路７０の下流端は、流体回路５０における膨張機５の出口と凝縮器６の入口との間の部分に接続されている。バイパス流路７０は、バイパス弁（開閉装置）９を有している。
【００６３】
発電機８は、膨張機５に連結されている。電動機１１は、ポンプ７に連結されている。発電機８は、膨張機５によって駆動される。電動機１１は、ポンプ７を駆動する。
【００６４】
ポンプ７は、電動式のポンプである。ポンプ７は、液体の作動流体を循環させることができる。具体的に、ポンプ７として、一般的な容積型又はターボ型のポンプを使用できる。容積型のポンプとして、ピストンポンプ、ギヤポンプ、ベーンポンプ、ロータリポンプ等が挙げられる。ターボ型のポンプとして、遠心ポンプ、斜流ポンプ、軸流ポンプ等が挙げられる。ポンプ７は、膨張機５とは連結されていない。つまり、ポンプ７の回転軸と膨張機５の回転軸とは切り離されている。このため、ポンプ７は、膨張機５から独立して動作できる。
【００６５】
蒸発器４は、ボイラー（図示省略）で生成された燃焼ガスの熱エネルギーを吸収する熱交換器である。蒸発器４は、例えばフィンチューブ熱交換器であり、ボイラーの内部に配置されている。ボイラーで生成された燃焼ガスとランキンサイクル装置１の作動流体とが蒸発器４において熱交換する。これにより、作動流体が加熱され、蒸発する。なお、この例では、熱源はボイラーであり熱媒体は燃焼ガスであるが、他の熱源及び熱媒体を採用することもできる。例えば、工場、焼却炉等の施設から排出された廃熱エネルギーを利用した熱源を採用することもできる。
【００６６】
膨張機５は、作動流体を膨張させることによって作動流体の膨張エネルギーを回転動力に変換する。膨張機５の回転軸には、発電機８が接続されている。膨張機５によって発電機８が駆動される。膨張機５は、例えば、容積型又はターボ型の膨張機である。容積型の膨張機として、スクロール膨張機、ロータリ膨張機、スクリュー膨張機、往復膨張機等が挙げられる。ターボ型の膨張機は、いわゆる膨張タービンである。
【００６７】
凝縮器６は、膨張機５から吐出された作動流体を熱媒体回路（図示省略）の中の冷却水、冷却空気等の熱媒体等と熱交換させることによって、作動流体を冷却する。凝縮器６として、プレート式熱交換器、二重管式熱交換器等の公知の熱交換器を使用できる。凝縮器６の種類は、熱媒体回路の中の熱媒体の種類に応じて適切に選択される。熱媒体回路の中の熱媒体が水等の液体のとき、プレート式熱交換器又は二重管式熱交換器を凝縮器６に好適に使用できる。熱媒体回路の中の熱媒体が空気等の気体のとき、フィンチューブ熱交換器を凝縮器６に好適に使用できる。
【００６８】
なお、本明細書では、「蒸発器４の出口」、「膨張機５の入口」、「膨張機５の出口」、及び「凝縮器６の入口」という用語を用いることがある。蒸発器４は作動流体が加熱される前に通る開口部及び作動流体が加熱された後に通る開口部を有しており、「蒸発器４の出口」は後者の開口部を指す。膨張機５は作動流体が膨張する前に通る開口部及び作動流体が膨張した後に通る開口部を有し、「膨張機５の入口」は前者の開口部を指し、「膨張機５の出口」は後者の開口部を指す。凝縮器６は作動流体が凝縮する前に通る開口部及び作動流体が凝縮した後に通る開口部を有し、「凝縮器６の入口」は前者の開口部を指す。
【００６９】
バイパス弁９（開閉装置）は、開度を変更可能な弁である。バイパス弁９の開度を変更することによって、膨張機５をバイパスする作動流体の流量を調節できる。ただし、バイパス弁９として電磁式の開閉弁を用いてもよい。
【００７０】
なお、本明細書では、「開度」とは、バイパス弁９（開閉装置）を全開にしたときに作動流体が通る通路の断面積を１００％としたときの、作動流体が通る通路の断面積を百分率で表したものである。
【００７１】
発電機８は、例えば、永久磁石同期発電機である。電動機１１は、例えば、永久磁石同期電動機である。
【００７２】
センサ１０は、蒸発器４の出口を始点とし膨張機５の入口を終点とする流路に存する作動流体の温度Ｔｓの特定（検出又は推定）に用いられるセンサである。この例では、センサ１０は、温度Ｔｓの特定（検出）に用いられる温度センサである。別例では、センサ１０は、温度Ｔｓの特定（推定）に用いられる圧力センサである。圧力と温度との間には相関があるので、圧力センサの検出値（圧力の値）から温度Ｔｓを推定することができる。この例では、センサ１０は、作動流体に接触することによって温度Ｔｓを直接的に検出するものである。ただし、センサ１０は、流路を形成する壁の温度を検出することによって温度Ｔｓを間接的に検出するものであってもよい。壁は、典型的には配管によって構成される。
【００７３】
センサ１０の位置は、センサ１０が温度Ｔｓの特定に利用可能な検出値を得ることができる位置であれば、特に限定されない。センサ１０は、蒸発器４の出口を始点とし膨張機５の入口を終点とする流路におけるいずれかの箇所（又は該流路を形成する壁のいずれかの箇所）に設けられうる。ただし、センサ１０は、バイパス流路７０におけるバイパス弁９よりも上流側（蒸発器４側）の部分に設けられてもよい。つまり、センサ１０は、流体回路５０のうち、蒸発器４の出口及び膨張機５の入口と同程度に圧力及び温度が高くなり易い位置に設けられうる。そして、そのような位置に設けられたセンサ１０は、流体回路５０において作動流体の温度が過度に高い箇所が存在しないか否かの判断に好適に利用されうる。なお、膨張機５の配線とセンサ１０の配線とを近づけてこれらの配線を取り扱い易くする観点からは、センサ１０を膨張機５の入口に設けることができる。
【００７４】
当然ながら、蒸発器４の出口を始点とし膨張機５の入口を終点とする流路に存する作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサには、同流路に存する作動流体の温度Ｔｓを直接的に検出する温度センサが含まれる。前述の説明から明らかであるように、同流路に存する作動流体の温度Ｔｓの特定に用いられるセンサには、圧力センサ、温度Ｔｓを間接的に検出するセンサ、及びバイパス流路７０におけるバイパス弁９よりも上流側の部分に設けられたセンサも含まれうる。なお、以下では、温度以外の物理量（圧力等）を特定するためのセンサを用いた例も説明するが、それらのセンサについても同様である。また、膨張機５の出口を始点とし凝縮器６の入口を終点とする流路に存する作動流体の所定の物理量（温度、圧力等）の特定に用いられるセンサについても同様である。すなわち、同流路に存する作動流体の該所定の物理量の特定に用いられるセンサには、同流路に存する作動流体の該所定の物理量を直接的に検出するセンサのみならず、別の物理量を検出するセンサ、該所定の物理量を間接的に検出するセンサ、バイパス流路７０におけるバイパス弁９よりも下流側の部分に設けられたセンサが含まれうる。
【００７５】
この例では、センサ１０は、温度Ｔｓを特定するための信号（検出信号）を制御装置２に送信する。なお、以下では、温度以外の物理量（圧力等）を特定するためのセンサを用いた例も説明するが、それらの例においても、センサは物理量を特定するための信号を制御装置２に送信する。
【００７６】
ランキンサイクル装置１の作動流体として、有機作動流体を好適に使用できる。有機作動流体として、ハロゲン化炭化水素、炭化水素、アルコール等が挙げられる。ハロゲン化炭化水素として、Ｒ−１２３、Ｒ−２４５ｆａ、Ｒ−１２３４ｚｅ等が挙げられる。炭化水素として、プロパン、ブタン、ペンタン、イソペンタン等のアルカンが挙げられる。アルコールとして、エタノール等が挙げられる。これらの有機作動流体は、単独で使用してもよいし、２種類以上の混合物を使用してもよい。作動流体として、水、二酸化炭素、アンモニア等の無機作動流体を使用することもできる。
【００７７】
ランキンサイクル装置１の動作の概要は以下の通りである。ポンプ７は、作動流体を圧送し、循環させる。蒸発器４は、ボイラー等の熱源（図示省略）からの熱を用いて作動流体を加熱する。これにより、作動流体が過熱蒸気（気体）の状態となる。膨張機５には、過熱蒸気の作動流体が流入する。流入した作動流体は、膨張機５内で断熱膨張する。これにより、膨張機５に駆動力が生じ、膨張機５が動作する。つまり、膨張機５によって、膨張エネルギー（熱エネルギー）が機械エネルギーへと変換される。膨張機５の動作に伴い、発電機８が動作し、発電する。つまり、発電機８によって、機械エネルギーが電気エネルギーへと変換される。要するに、膨張機５及び発電機８によって、熱エネルギーが電気エネルギーへと変換される。凝縮器６は、冷却水、冷却空気等を用いて、膨張機５から吐出された作動流体を冷却する。これにより、作動流体が凝縮して液体の状態となる。液体の作動流体は、ポンプ７に吸い込まれる。
【００７８】
制御装置２は、ランキンサイクル装置１を制御する。制御装置２は、コンバータ２０と、ポンプ駆動回路２１と、系統連系用電力変換器２２とを有している。コンバータ２０は、３相配線（第１の３相配線）２３を介して発電機８に接続されている。ポンプ駆動回路２１は、３相配線２９（第２の３相配線）を介して電動機１１に接続されている。系統連系用電力変換器２２は、電力系統３に接続されうる。コンバータ２０と系統連系用電力変換器２２とは、直流配線２４によって接続されている。制御装置２は、温度Ｔｓを特定するための信号を取得する。
【００７９】
系統連系用電力変換器２２は、電力系統３から得た交流電力を直流電力へと変換する。得られた直流電力は、ポンプ駆動回路２１に供給される。得られた直流電力は、コンバータ２０にも供給される。発電機８が発電しているときには、コンバータ２０は、発電機８で発電された交流電力を直流電力へと変換する。得られた直流電力は、ポンプ駆動回路２１に供給される。得られた直流電力がポンプ駆動回路２１に供給するべき直流電力よりも大きい場合には、得られた直流電力の一部（余剰電力）は系統連系用電力変換器２２によって交流電力へと変換される。この交流電力は、電力系統３へと供給（逆潮流）される。制御装置２のこのような構成により、コンバータ２０は、発電機８を介して膨張機５に制動トルク又は駆動トルクを与えることができる。
【００８０】
系統連系用電力変換器２２は、ランキンサイクル装置１が単独運転状態になったことを検出できる。単独運転状態は、電力系統３が事故等によって系統電源と切り離された状態において、ランキンサイクル装置１が線路負荷に有効電力を供給している状態である。単独運転状態（単独運転）の詳細は、日本工業規格ＪＩＳ  Ｂ８１２１（２００９）等で説明されているので参照されたい。なお、単独運転状態の検出は、制御装置２における系統連系用電力変換器２２以外の要素に担わせることもできる。
【００８１】
また、系統連系用電力変換器２２は、電力系統３の電圧の異常を検出できる。具体的に、電力系統３は、電力系統３の電圧の振幅及び周波数を検出できる。一例では、電力系統３の電圧の振幅が定格振幅の８５％以上１１５％以下の範囲から逸脱したときに異常が発生したと判断される。別の一例では、電力系統３の電圧の周波数が定格周波数±１Ｈｚの範囲から逸脱したときに異常が発生したと判断される。なお、電力系統３の電圧の異常の検出は、制御装置２における系統連系用電力変換器２２以外の要素に担わせることもできる。
【００８２】
ポンプ駆動回路２１は、別途の電源回路を要さずとも、電動機１１を用いてポンプ７を駆動することができる。ポンプ駆動回路２１は、センサ１０の検出信号等に基づいて、ポンプ７を制御する。これにより、蒸発器４を流れる作動流体の流量が調整される。
【００８３】
図２に示すように、コンバータ２０は、コンバータ回路部２５と、コンバータ制御部３０と、電流センサ２６と、を備えている。
【００８４】
コンバータ回路部２５は、直流配線２４により、系統連系用電力変換器２２に結線されている。直流配線２４は、プラス側配線２４ｐ及びマイナス側配線２４ｎを有している。コンバータ回路部２５は、３相配線２３により、発電機８に結線されている。３相配線２３は、Ｕ相配線２３ｕ、Ｖ相配線２３ｖ及びＷ相配線２３ｗを有している。Ｕ相配線２３ｕにはＵ相電流ｉuが流れる。Ｖ相配線２３ｖにはＶ相電流ｉvが流れる。Ｗ相配線２３ｗにはＷ相電流ｉwが流れる。コンバータ回路部２５は、コンバータ制御部３０から出力された制御信号２７に基づいて駆動する。これにより、コンバータ回路部２５において、３相交流電力が直流電力へと変換される。また、コンバータ回路部２５において、直流電力が３相交流電力へと変換される。この例では、制御信号２７は、いわゆるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号である。また、コンバータ回路部２５は、パルス幅変調を行うためのスイッチング素子を有している。
【００８５】
コンバータ制御部３０は、発電機８の目標回転数ω*、Ｕ相電流ｉu及びＶ相電流ｉvに基づいて、制御信号２７を出力する。Ｕ相電流ｉu及びＶ相電流ｉvは、電流センサ２６により検出される。
【００８６】
図３に示すように、コンバータ制御部３０は、電流指令生成部３１と、電圧指令生成部３２と、座標変換部３３と、ＰＷＭ信号生成部３４と、位置・回転数推定部３５と、座標変換部３６と、を備えている。
【００８７】
コンバータ制御部３０の構成要素の動作は、γδ座標系を用いて説明される。γδ座標系について、ｄｑ座標系を参照しつつ、図４を用いて説明する。
【００８８】
ｄｑ座標系は、回転座標系である。ｄ軸及びｑ軸は、永久磁石８ａが作る磁束の回転数と同じ回転数で回転する。図面の見易さを考慮して、図４ではｑ軸を省略している。反時計回り方向が、位相の進み方向である。永久磁石８ａは、発電機８のロータにおける永久磁石を表す。ｄ軸は、永久磁石８ａが作る磁束の方向に延びる軸として設定されている。ｑ軸は、ｄ軸を進み方向に９０度回転させた軸として設定されている。Ｕ軸は、Ｕ相巻線に対応する。Ｖ軸は、Ｖ相巻線に対応する。Ｗ軸は、Ｗ相巻線に対応する。Ｕ軸、Ｖ軸及びＷ軸は、ロータが回転しても、回転しない。つまり、Ｕ軸、Ｖ軸及びＷ軸は、固定軸である。実ロータ位置θは、Ｕ軸からみたｄ軸の進み角である。回転数ωは、ロータの回転数を表す。本明細書では、特に断りが無い限り、角度は電気角を意味する。
【００８９】
γδ座標系は、回転座標系である。γ軸は、ｄ軸に対応する推定軸（制御軸）として設定されている。δ軸は、γ軸を進み方向に９０度回転させた軸として設定されている。図面の見易さを考慮して、図４ではδ軸を省略している。推定位置θeは、Ｕ軸からみたγ軸の進み角である。推定回転数ωeは、γ軸（推定軸、制御軸）の回転数である。
【００９０】
軸誤差Δθは、γ軸から見たｄ軸の進み角である。軸誤差Δθは、Δθ＝θ−θeで与えられる。
【００９１】
図３に戻って、コンバータ制御部３０の各要素について説明する。以下では、説明の便宜上、コンバータ制御部３０にＵ相電流ｉu及びＶ相電流ｉvが入力されてから、コンバータ制御部３０から制御信号２７が出力されるまでが、同一の制御周期内に行われることとする。
【００９２】
座標変換部３６は、Ｕ相電流ｉu、Ｖ相電流ｉv及び推定位置θeに基づいて、γ軸電流ｉγ及びδ軸電流ｉδを算出し、出力する。Ｕ相電流ｉu及びＶ相電流ｉvは、電流センサ２６によって検出された電流の値である。座標変換部３６が用いる推定位置θeは、過去の制御周期（典型的には１制御周期前）において位置・回転数推定部３５によって算出された位置である。
【００９３】
位置・回転数推定部３５は、γ軸電流ｉγ、δ軸電流ｉδ、γ軸目標電圧ｖγ*及びδ軸目標電圧ｖδ*に基づいて、推定位置θe及び推定回転数ωeを算出し、出力する。位置・回転数推定部３５が用いるγ軸目標電圧ｖγ*及びδ軸目標電圧ｖδ*は、過去の制御周期（典型的には１制御周期前）において電圧指令生成部３２によって算出された電圧値である。
【００９４】
電流指令生成部３１は、目標回転数ω*と推定回転数ωeとに基づいて、γ軸目標電流ｉγ*及びδ軸目標電流ｉδ*を算出し、出力する。目標回転数ω*は、上位制御装置（図示省略）で生成されうる。
【００９５】
電圧指令生成部３２は、γ軸電流ｉγ、δ軸電流ｉδ、γ軸目標電流ｉγ*及びδ軸目標電流ｉδ*に基づいて、γ軸目標電圧ｖγ*及びδ軸目標電圧ｖδ*を算出し、出力する。
【００９６】
座標変換部３３は、推定位置θe、γ軸目標電圧ｖγ*及びδ軸目標電圧ｖδ*に基づいて、３相目標電圧ｖu*、ｖv*、ｖw*を算出し、出力する。３相目標電圧ｖu*、ｖv*、ｖw*は、Ｕ相目標電圧ｖu*、Ｖ相目標電圧ｖv*及びＷ相目標電圧ｖw*をまとめて記載したものである。
【００９７】
ＰＷＭ信号生成部３４は、３相目標電圧ｖu*、ｖv*、ｖw*に基づいて、制御信号２７を生成し、出力する。制御信号２７は、コンバータ回路部２５に入力される。
【００９８】
この例では、制御装置２がコンバータ２０を用いて発電機８を制御する。これにより、膨張機５が作動流体を膨張させることを禁止したり、膨張機５が作動流体を膨張させることを許可したりすることができる。
【００９９】
目標回転数ω*をゼロにすることにより、膨張機５が作動流体を膨張させることを禁止することができる。定性的には、制御装置２がコンバータ２０を用いて発電機８に直流電流を流すことにより、膨張機５が作動流体を膨張させることを禁止することができる。膨張機５の回転軸に発電機８が接続されているので、発電機８に電流を流すと、膨張機５に制動力が働く。こうすると、膨張機５の入口と出口との間に圧力差が生じても膨張機５は動かない。つまり、膨張機５の回転数はゼロとなる。
【０１００】
また、制御装置２がコンバータ２０を用いて発電機８の端子間電圧をゼロにすることにより膨張機５が作動流体を膨張させることを許可することができる。このようにして作動流体の膨張禁止が解除すると、膨張機５の入口における作動流体の圧力と膨張機５の出口における作動流体の圧力との差に基づいて、膨張機５を動作させることができる。
【０１０１】
上述のように、コンバータ２０は、位置・回転数推定部３５を用いて発電機８の回転数を特定（推定）することができる。つまり、コンバータ２０は、位置・回転数推定部３５を用いて膨張機５の回転数を特定することができる。また、コンバータ２０は、膨張機５及び発電機８の回転数を目標回転数ω*に追従させることができる。
【０１０２】
コンバータ２０は、電流センサ２６を用いて発電機８を流れる３相電流ｉu，ｉv，ｉwすなわちＵ相電流ｉu、Ｖ相電流ｉv及びＷ相電流ｉw（＝−ｉu−ｉv）を特定（検出）することができる。当然ながら、コンバータ２０は、発電機８を流れる電流の絶対値を特定することもできる。
【０１０３】
コンバータ２０は、３相電流ｉu，ｉv，ｉwから、膨張機５のトルクＴＱｓを特定（推定）することができる。一例では、トルクＴＱｓは、ＴＱｓ＝Ｐnψaｉδ＋Ｐn（Ｌd−Ｌq）ｉγｉδと計算される。Ｐnは、発電機８の極対数である。ψaは、発電機８の永久磁石が作る磁石磁束の振幅として与えられた定数である。ψaは、磁束パラメータと称されることがある。ｉγは、発電機８のγδ座標上におけるγ軸電流である。ｉδは、発電機８のγδ座標上におけるδ軸電流である。γ軸電流ｉγ及びδ軸電流ｉδは、３相電流ｉu，ｉv，ｉwを座標変換することによって特定される。Ｌdは、発電機８のｄ軸インダクタンスである。Ｌqは、発電機８のｑ軸インダクタンスである。別の一例では、トルクＴＱｓは、後述の発電電力Ｗｓを機械角回転数指令ωm*＝Ｐnω*で割ることによって特定される。ω*は電気角回転数指令（先に言及した目標回転数）である。
【０１０４】
コンバータ２０は、３相電流ｉu，ｉv，ｉwの絶対値から、膨張機５の入口における作動流体の圧力と膨張機５の出口における作動流体の圧力との圧力差ΔＰｓを特定（推定）することができる。圧力差ΔＰｓは、上述の特定されたトルクに概ね比例する。つまり、圧力差ΔＰｓは、ΔＰｓ＝ＫＴＱｓと計算される。Ｋは定数である。
【０１０５】
コンバータ２０は、発電機８の発電電力Ｗｓを特定することができる。この例では、発電電力Ｗｓは、軸電流ｉγ，ｉδ（γ軸電流ｉγ及びδ軸電流ｉδ）と目標電圧ｖγ*，ｖδ*（γ軸目標電圧ｖγ*及びδ軸目標電圧ｖδ*）との内積としている。つまり、この例の発電電力Ｗｓは、有効電力である。
【０１０６】
（第１の始動運転）
ランキンサイクル装置１の第１の始動運転は、ランキンサイクル装置１の運転を開始すべき旨の指令（信号）が外部から制御装置２に入力されたときに開始される。以下、図５及び図６を用いて、第１の始動運転の制御シーケンスを説明する。なお、図６の上から１段目のグラフは、蒸発器４における作動流体の加熱量（作動流体に与えられる単位時間当たりの熱の量）の時間変化を模式的に示している。２段目のグラフは、バイパス弁９の開度の時間変化を模式的に示している。３段目のグラフは、ポンプ７の回転数Ｎｓの時間変化を模式的に示している。４段目のグラフは、膨張機５の回転数の時間変化を模式的に示している。５段目のグラフは、作動流体の温度Ｔｓの時間変化を模式的に示している。後述する図９、図１５及び図１７の１段目〜５段目のグラフが示す内容も同様である。
【０１０７】
ステップＳ１００は、バイパス弁９を開くステップである。この例では、ステップＳ１００において、バイパス弁９の開度を８０％以上１００％以下まで増加させる。具体的には、バイパス弁９の開度をゼロから８０％以上１００％以下まで増加させる。ステップＳ１００において、バイパス弁９の開度を１００％（全開）にしてもよい。また、バイパス弁９を一気に開いてもよく、バイパス弁９の開度を徐々に増加させてもよい。この例では、ステップＳ１５０までバイパス弁９の開度は８０％以上１００％以下の範囲に維持される。一例では、ステップＳ１００は、ランキンサイクル装置１の運転を開始すべき旨の指令（信号）が外部から制御装置２に入力されたタイミングで開始される。
【０１０８】
ステップＳ１１０は、ポンプ７の運転を開始するステップである。運転開始後には、ポンプ７を回転数Ｎｓを徐々に増加させてもよく、回転数Ｎｓを所定の回転数に維持してもよい。ただし、ステップＳ１４０までは、回転数Ｎｓが予め定められた回転数Ｎ１以上となることはない。回転数Ｎ１の詳細については後述する。一例では、ステップＳ１１０は、バイパス弁９の開度が８０％以上１００％以下の範囲まで増加したタイミングで開始される。
【０１０９】
ステップＳ１３０は、温度Ｔｓが閾値温度Ｔ１以上であるか否かを判断するステップである。ステップＳ１３０において、温度Ｔｓが閾値温度Ｔ１以上になったと判断されると、ステップＳ１４０に進む。この例では、温度Ｔｓとして、センサ１０による測定値が使用される。閾値温度Ｔ１は、バーナーが点火されて蒸発器４における加熱が開始されたと判断できる温度に設定されている。一例では、閾値温度Ｔ１は、室温よりも５℃以上高い温度である。一例では、蒸発器４における作動流体の加熱が始まる前の温度Ｔｓを温度Ｔ０としたとき、閾値温度Ｔ１と温度Ｔ０との差は５℃である。
【０１１０】
ステップＳ１４０は、ポンプ７の回転数Ｎｓを予め定められた回転数Ｎ１まで増加させるステップである。
【０１１１】
ステップＳ１５０は、バイパス弁９の開度を小さくするステップである。バイパス弁９の開度を小さくすることによって、膨張機５の入口における作動流体の圧力と膨張機５の出口における作動流体の圧力との差は増加する。これにより、膨張機５の始動が容易になる。この例では、ステップＳ１５０は、バイパス弁９の開度を３０％以上８０％未満の範囲の開度まで減少させるステップである。一例では、ステップＳ１５０は、ポンプ７の回転数ＮｓがＮ１まで増加した後のタイミング（典型的には温度Ｔｓが概ね落ち着いたタイミング）で開始される。
【０１１２】
ステップＳ１６０は、膨張機５の運転を開始するステップである。運転開始後、膨張機５の回転数は所定の回転数まで増加する。具体的には、まず、制御装置２がコンバータ２０を用いて発電機８の端子間電圧をゼロにする。これにより、膨張機５が作動流体を膨張させることが許可され、膨張機５の入口における作動流体の圧力と膨張機５の出口における作動流体の圧力との差に基づいて膨張機５の回転数がゼロから増加し始める。その後、コンバータ２０を用いた発電機８の回転数の調整により、膨張機５（発電機８）の回転数は徐々に増加し、所定の回転数に到達する。この例では、所定の回転数に到達した後は、膨張機５の回転数を該所定の回転数に維持する。なお、この例では、ステップＳ１１０においてポンプ７の運転が開始されているが、ステップＳ１６０までは膨張機５の回転数はゼロに維持される。これは、ステップＳ１６０までは、制御装置２がコンバータ２０を用いて膨張機５が作動流体を膨張させることを禁止しているためである。この例では、ステップＳ１６０は、ステップＳ１５０が終わったときに開始される。
【０１１３】
ステップＳ１７０では、バイパス弁９を閉じる。バイパス弁９を閉じると、膨張機５を流れる作動流体の流量が増える。この例では、ステップＳ１７０は、バイパス弁９の開度を０％以上２０％以下の開度まで減少させるステップである。ステップＳ１７０において、バイパス弁９の開度をゼロにしてもよい。バイパス弁９を徐々に閉じてもよく、一気に閉じてもよい。この例では、ステップＳ１７０は、膨張機５の回転数が上記の所定の回転数に達したときに開始される。別の例では、ステップＳ１７０は、膨張機５の回転数が上記の所定の回転数へと増加しているときに開始される。
【０１１４】
ステップＳ１８０は、温度Ｔｓが予め定められた目標温度Ｔ３になるように、ポンプ７の回転数Ｎｓを調整するステップである。ステップＳ１８０において、温度Ｔｓが目標温度Ｔ３に近いと判断されると、通常運転へと移行する（ステップＳ１９０）ことにより、始動運転は終了する。なお、この例では、ステップＳ１８０の回転数の調整は、温度Ｔｓが目標温度Ｔ２まで増加したときに始まる。目標温度Ｔ２は、作動流体の分解温度未満の温度である。また、この例では、温度Ｔｓが目標温度Ｔ２から目標温度Ｔ３まで増加するように、ポンプ７の回転数Ｎｓを減少させる。
【０１１５】
通常運転では、膨張機５の回転数を制御する。膨張機５の回転数制御には公知の制御を行うことができる。例えば、膨張機５の入口における作動流体の圧力と膨張機５の出口における作動流体の圧力との差が所定の大きさとなるように、発電機８の回転数を制御すればよい。これらの圧力は、圧力センサにより検出すればよい。また例えば、蒸発器４の出口における作動流体の圧力の推定値に基づいて、発電機８の回転数を制御すればよい。この推定値は、発電機８を流れる電流と、蒸発器４の出口における作動流体の温度Ｔｓとから得ることができる（特開２００８−１０６９４６号公報参照）。このような推定値を用いた制御によれば、圧力センサを省略できる。
【０１１６】
この例では、通常運転において、ポンプ７の回転数Ｎｓは、始動運転終了時の回転数に維持される。ただし、温度Ｔｓが目標温度Ｔ３になるように、ポンプ７の回転数Ｎｓを調整してもよい。
【０１１７】
図５及び図６における期間Ａ１は、ポンプ７がゼロよりも大きく回転数Ｎ１よりも小さい回転数で運転する期間である。期間Ａ１は、ステップＳ１１０及びステップＳ１３０に対応する。期間Ｂ１は、ポンプ７の回転数Ｎｓを回転数Ｎ１まで増加させる増速期間Ｂ１1と、ポンプ７の回転数Ｎｓを回転数Ｎ１に維持する定速期間Ｂ１2とからなる期間である。増速期間Ｂ１1は、ステップＳ１４０に対応する。定速期間Ｂ１2は、ステップＳ１５０〜ステップＳ１７０に対応する。つまり、期間Ｂ１は、ステップＳ１４０〜ステップＳ１７０に対応する。期間Ｂ１（具体的には定速期間Ｂ１2）は、バイパス弁９の開度が０％以上２０％以下の範囲の開度まで減少する閉鎖期間Ｂ１obsを含む。閉鎖期間Ｂ１obsはステップＳ１７０に対応する。期間Ｃ１は、蒸発器４の出口における作動流体の温度Ｔｓが目標温度Ｔ３になるように、ポンプ７の回転数Ｎｓを調整する期間である。期間Ｃ１は、ステップＳ１８０に対応する。
【０１１８】
期間Ａ１においては、発電機８は発電しない。期間Ａ１においては、電力系統３から系統連系用電力変換器２２に交流電力が供給される。系統連系用電力変換器２２は、供給された交流電力を、直流電力へと変換する。ポンプ７を駆動するためにポンプ駆動回路２１に供給されるべき電力は、電力系統３から系統連系用電力変換器２２を介して供給される。
【０１１９】
期間Ｂ１において、バイパス弁９を閉じると発電機８は発電する。期間Ｃ１及び通常運転の期間においても、発電機８は発電する。発電が行われている期間において、コンバータ２０は、発電された交流電力を、直流電力へと変換する。発電機８で発電された電力は、コンバータ２０を介してポンプ駆動回路２１に供給される。コンバータ２０から出力される電力がポンプ駆動回路２１に供給されるべき電力よりも小さい場合には、電力の不足分は、電力系統３から系統連系用電力変換器２２を介してポンプ駆動回路２１に供給される。コンバータ２０から出力された電力がポンプ駆動回路２１に供給されるべき電力よりも大きい場合には、電力の余剰分は、系統連系用電力変換器２２を介して電力系統３に供給される。つまり、発電機８で発電された電力が、コンバータ２０及び系統連系用電力変換器２２を介して電力系統３にも供給される。
【０１２０】
第１の始動運転をまとめる。以下のまとめでは、ランキンサイクル装置１の始動運転が行われる期間をランキンサイクル装置１の始動期間と称する。
【０１２１】
すなわち、第１の始動運転では、蒸発器４における作動流体の加熱が始まったことを示す条件として、温度Ｔｓが閾値温度Ｔ１まで増加したときに成立する条件を採用している。始動期間に含まれる期間であって上記の条件が成立したときに終わる期間（具体的には始動期間が始まってから上記の条件が成立するまでの期間）において、膨張機５の回転数はゼロに維持される。同期間において、ポンプ７の回転数Ｎｓはゼロ以上であって予め定められた回転数Ｎ１未満の範囲に維持される。始動期間に含まれる増速期間Ｂ１1であって上記の条件が成立したときから始まる増速期間Ｂ１1において、ポンプ７の回転数Ｎｓは回転数Ｎ１まで増加する。この例では、増速期間Ｂ１1においても膨張機５の回転数はゼロに維持される。制御装置２が、温度Ｔｓを特定するための信号を取得し、上記の条件が成立しているか否かの判断、膨張機５の回転数の調整及びポンプ７の回転数Ｎｓの調整を担う。具体的には、ポンプ駆動回路２１が、温度Ｔｓを特定するための信号を取得し、上記の条件が成立しているか否かの判断及びポンプ７の回転数Ｎｓの調整を担う。コンバータ２０が、膨張機５の回転数の調整を担う。第１の始動運転は、安価な構成で実現できる。また、このような運転によれば、膨張機５における作動流体の加熱開始に合わせてポンプ７の回転数Ｎｓが回転数Ｎ１へと増加する。これにより、温度Ｔｓの急増が防止され、温度Ｔｓが過度に高い温度に至ることが防止される。
【０１２２】
なお、閾値温度Ｔ１を用いた条件に代えて、任意の時間幅当たりの温度Ｔｓの増加幅ΔＴｓが閾値幅ΔＴ１まで増加したときに成立する条件を採用してもよい。この条件も、作動流体の加熱が始まったことを示す条件に該当するためである。一例では、ｔを任意の時間幅と定義したとき、閾値幅ΔＴ１は０．２×ｔ以上である。ここで、ｔの単位は分であり、ΔＴ１の単位は℃である。ｔは、例えば１〜３０分である。例えば、時間幅ｔを１分とし、閾値幅ΔＴ１を０．２℃以上とすることができる。また例えば、時間幅ｔを２０分とし、閾値幅ΔＴ１を５℃以上とすることができる。時間幅ｔ及び閾値幅ΔＴ１は、熱源等に応じて適切に設定することができる。
【０１２３】
ところで、液体の作動流体を膨張機が吸い込むことにはデメリットがある。すなわち、液体の作動流体は、膨張機から潤滑オイルを吐出させ、膨張機における潤滑オイルの不足を招く。潤滑オイルの不足は、膨張機の摩耗を早めたり、膨張機における損失を大きくしたりする。また、潤滑オイルを使用しない膨張機（例えばターボ型膨張機）がランキンサイクル装置に使用されている場合、液体の作動流体は、膨張機の腐食（物理的な腐食）を招く。作動流体の温度が低いときには、作動流体が液体の成分を多く含み易い。既に述べたように作動流体の温度の過度な増加を防止する意味の信頼性を確保することも重要であるが、膨張機が液体の作動流体を吸い込むことを防ぐという意味の信頼性を併せて確保することが尚望ましい。この点、ランキンサイクル装置１では、ポンプ７の軸と膨張機５との軸とが切り離されている。従って、ポンプ７は、膨張機５から独立して動作できる。そして、第１の始動運転では、ポンプ７の回転数Ｎｓがゼロから増加し始めてからも暫くの間は、この例では少なくとも増速期間Ｂ１1が終わるまでは、膨張機５の回転数をゼロに維持する。これにより、温度Ｔｓの過度な増加を防止するのみならず、温度が低く液体を多く含む作動流体が膨張機５に流入することを防止している。
【０１２４】
また、第１の始動運転では、始動期間に含まれる期間であってポンプ７の回転数Ｎｓがゼロから増加し始めたときから始まり増速期間Ｂ１1が終わるときに終わる期間において、バイパス弁（開閉装置）９の開度は８０％以上１００％以下の範囲に維持される。始動期間に含まれる期間であって増速期間Ｂ１1よりも後の閉鎖期間Ｂ１obsにおいて、バイパス弁９の開度が０％以上２０％以下の範囲の開度まで減少する。第１の始動運転では、加熱が始まったことを示す条件が成立した時点又はそれよりも前の時点からポンプ７の回転数Ｎｓが回転数Ｎ１に達する時点（増速期間Ｂ１1が終わる時点）までの期間においてバイパス弁９の開度が大きく、同期間よりも後に開度が減少する。従って、同期間の加熱に伴う作動流体の温度の増加を抑制しつつ、ポンプ７の回転数Ｎｓが大きくバイパス弁９の開度が小さい状態（発電機８を用いた発電に適した状態）に到達することができる。
【０１２５】
また、第１の始動運転では、増速期間Ｂ１1よりも後の時点であって閉鎖期間Ｂ１obsよりも前の時点において、膨張機５の回転数がゼロから増加し始める。従って、バイパス弁９の開度の減少に伴いバイパス流路７０を流れる作動流体の流量が制限されても、作動流体の過度な圧力増加を招き難い。
【０１２６】
また、第１の始動運転では、蒸発器４において作動流体に与えられるべき単位時間当たりの熱の範囲が規定されている。回転数Ｎ１は、蒸発器４における作動流体の加熱が始まったときから永久に作動流体にこの範囲の熱が与えられ且つ増速期間Ｂ１1が終わったときから永久にポンプ７の回転数Ｎｓが回転数Ｎ１であると仮定したときに、増速期間Ｂ１1が始まってから閉鎖期間Ｂ１obsが終わるまでの期間において温度Ｔｓは増加するものの目標温度Ｔ２よりも高くなることがないように予め設定されている。目標温度Ｔ２は、作動流体の分解温度未満の温度である。従って、作動流体の熱分解が発生し難い。
【０１２７】
また、第１の始動運転では、始動期間に含まれる期間Ｃ１であって閉鎖期間Ｂ１obsよりも後の期間Ｃ１において、温度Ｔｓが増加して目標温度Ｔ３に近づく又は目標温度Ｔ３に至るようにポンプ７の回転数Ｎｓが減少する。これにより、高い効率でランキンサイクル装置１を運転することが可能となる。しかも、ポンプ７の回転数Ｎｓの調整によれば、作動流体の温度を容易に調整できる。なお、この例では、目標温度Ｔ２と同様、目標温度Ｔ３もまた、作動流体の分解温度未満の温度である。作動流体の種類にもよるが、一例では、Ｔ２は５０℃以上１７０℃以下であり、Ｔ３は１２０℃以上１７５℃以下である。
【０１２８】
また、第１の始動運転では、始動期間に含まれる期間Ａ１であってポンプ７の回転数Ｎｓがゼロから増加し始めたときに始まり条件が成立したときに終わる期間Ａ１において、ポンプの回転数Ｎｓはゼロよりも大きい範囲に維持される。ランキンサイクル装置１内に熱源からの熱エネルギーが流入する前にポンプ７が起動するので、温度Ｔｓが過度に増加するリスクが低減される。
【０１２９】
なお、期間Ａ１が存在しない場合もある。その場合、ポンプ７の回転数Ｎｓがゼロから増加し始める時点は上記条件成立時となる。
【０１３０】
（第２の始動運転）
第２の始動運転と第１の始動運転との相違点は、期間Ａ１（始動期間に含まれ、ポンプの回転数Ｎｓがゼロから増加し始めたときに始まり条件が成立したときに終わる期間）におけるポンプ７の回転数Ｎｓである。第２の始動運転の期間Ａ１におけるポンプ７の回転数Ｎｓを、図７に示す。
【０１３１】
第２の始動運転では、期間Ａ１において、ポンプ７の回転数Ｎｓは、ゼロよりも大きく予め定められた回転数Ｎ２以下である範囲に維持される。ここで、回転数Ｎ２は、回転数Ｎ１の半分以下の回転数である。具体的には、期間Ａ１において、ポンプ７の回転数Ｎｓは、ゼロから回転数Ｎ２まで増加しその後回転数Ｎ２に維持される。
【０１３２】
第２の始動運転では、期間Ａ１におけるポンプ７の回転数Ｎｓを、回転数Ｎ２以下の小さい範囲に維持する。従って、低圧の液冷媒が不足し難い。このことにより、液冷媒を長時間圧送することが可能となる。
【０１３３】
（第３の始動運転）
第３の始動運転では、始動期間が始まってから蒸発器４における作動流体の加熱が始まったことを示す条件が成立するまでにおいて、第１の始動運転とは異なる動作が行われることがある。
【０１３４】
第３の始動運転では、上記の条件が成立するまでの期間においてポンプ７の回転数Ｎｓがゼロよりも大きい状態が一定時間続いた場合、ポンプ７の回転数Ｎｓはゼロまで減少し条件が成立するときまでゼロに維持される。この一定時間は、一例では、１０分以上３０分以下である。
【０１３５】
第３の始動運転によれば、作動流体の温度が低い期間においてポンプ７による圧送が一定時間を超えて続くことが防止される。従って、低圧の液冷媒が不足し、作動流体の圧送が不安定となる事態が防止される。
【０１３６】
［第１の停止運転］
ランキンサイクル装置１の第１の停止運転は、蒸発器４における作動流体の加熱が終わったことを示す条件が成立したときに開始される。典型的には、上記の条件が成立するときに、通常運転から第１の停止運転に切り替わる。また、この例では、バイパス弁９の開度が０％以上２０％以下の範囲（具体的には０％）である運転から第１の停止運転に切り替わる。図８及び図９を用いて、第１の停止運転の制御シーケンスを説明する。
【０１３７】
ステップＳ２３０は、温度Ｔｓが閾値温度Ｔ４以下であるか否かを判断するステップである。ステップＳ２３０において、温度Ｔｓが閾値温度Ｔ４以下になったと判断されると、ステップＳ２４０に進み、停止運転が開始される。このステップの閾値温度Ｔ４は、バーナーが消火されて蒸発器４における加熱が終了したと判断できる温度に設定されている。一例では、閾値温度Ｔ４は、１００℃以上１７５℃以下である。
【０１３８】
ステップＳ２４０では、バイパス弁９を開く。この例では、ステップＳ２４０において、バイパス弁９の開度を８０％以上１００％以下の範囲の開度まで増加させる。ステップＳ２４０において、バイパス弁９の開度を１００％にしてもよい。また、バイパス弁９を一気に開いてもよく、バイパス弁９の開度を徐々に増加させてもよい。
【０１３９】
ステップＳ２６０は、膨張機５の運転を停止させるステップである。ステップＳ２６０では、コンバータ２０を用いた発電機８の回転数の調整（停止制御）により、膨張機５を停止させる。膨張機５の入口と出口との間の圧力差がある程度小さくなってから、コンバータ２０を用いた発電機８の回転数の調整を始めてもよい。具体的に、この圧力差と温度Ｔｓとの間には相関があるので、温度Ｔｓが所定の閾値まで減少したときに回転数の調整を始めればよい。なお、この例では、ステップＳ２６０で膨張機５の回転数が減少するまでは、発電機８の回転数及び膨張機５の回転数は一定である。
【０１４０】
ステップＳ２７０は、温度Ｔｓが閾値温度Ｔ５以下であるか否かを判断するステップである。このステップの閾値温度Ｔ５は、蒸発器４に流れ込む熱媒体（この例ではガス）の温度が作動流体の熱分解温度未満となったと判断できる温度である。膨張機５の入口における作動流体の温度が閾値温度Ｔ５以下であると判断されるとステップＳ２８０に進む。一例では、閾値温度Ｔ５は、５０℃以上１２０℃以下である。
【０１４１】
ステップＳ２８０は、ポンプ７を停止させるステップである。ステップＳ２８０では、ポンプ駆動回路２１を用いた電動機１１の回転数の調整（停止制御）により、ポンプ７を停止させる。ステップＳ２８０で停止運転は終了する。
【０１４２】
図８及び図９における期間Ａ２は、蒸発器４における作動流体の加熱終了に対応してバイパス弁９の開度を大きくする期間である。期間Ａ２は、ステップＳ２４０に対応する。期間Ｂ２は、膨張機５の停止制御が行われる期間である。期間Ｂ２は、ステップＳ２６０に対応する。期間Ｃ２は、ポンプ７の停止制御が行われる期間である。期間Ｃ２は、ステップＳ２８０に対応する。
【０１４３】
第１の停止運転をまとめる。以下のまとめでは、ランキンサイクル装置１の停止運転が行われる期間をランキンサイクル装置１の停止期間と称する。
【０１４４】
すなわち、第１の停止運転では、停止期間は、蒸発器４における作動流体の加熱が終わったことを示す条件が成立したときから始まる。その停止期間に含まれる期間Ｃ２において、ポンプ７の回転数Ｎｓがゼロまで減少する。上記の条件は、温度Ｔｓが閾値温度Ｔ４まで減少したときに成立する条件である。制御装置２が、温度Ｔｓを特定するための信号を取得し、上記の条件が成立しているか否かの判断及びポンプ７の回転数Ｎｓの調整を担う。具体的には、ポンプ駆動回路２１が、温度Ｔｓを特定するための信号を取得し、上記の条件が成立しているか否かの判断及びポンプ７の回転数Ｎｓの調整を担う。第１の停止運転は、安価な構成で実現できる。また、このような第１の停止運転によれば、ポンプ７の回転数Ｎｓがゼロまで減少するタイミングが加熱終了の前となることを防止できる。すなわち、作動流体の温度が過度に増加することを防止できる。
【０１４５】
また、第１の停止運転では、停止期間が期間Ａ２を含む。期間Ａ２は、期間Ｃ２よりも前の期間である。具体的には、期間Ａ２は、停止期間が始まるときに始まる。その期間Ａ２において、バイパス弁（開閉装置）９の開度が８０％以上１００％以下の範囲の開度まで増加する。具体的には、バイパス弁９の開度が０％以上２０％以下の開度から８０％以上１００％以下の範囲の開度まで増加する。制御装置２が、バイパス弁９の開度の調整を担う。このようにすれば、蒸発器４における作動流体の加熱終了に合わせて膨張機５の回転数を減少させることができる。従って、加熱終了に伴い発電機８による発電量を減少させることができる。
【０１４６】
（第２の停止運転）
第２の停止運転と第１の停止運転との相違点は、蒸発器４における作動流体の加熱が終わったことを示す条件である。第２の始動運転のフローチャートを、図１０に示す。
【０１４７】
図１０のフローチャートは、図８のフローチャート（第１の停止運転）のステップＳ２３０をステップＳ２３０ｂに変更したものである。ステップＳ２３０ｂは、膨張機５の入口の圧力Ｐｓ１と膨張機５の出口の圧力Ｐｓ２との圧力差ΔＰｓが閾値差分ΔＰｔｈ以下であるか否かを判断するステップである。ステップＳ２３０ｂにおいて、圧力差ΔＰｓが閾値差分ΔＰｔｈ以下になったと判断されると、ステップＳ２４０に進み、第２の停止運転が開始される。このステップの閾値差分ΔＰｔｈは、バーナーが消火されて蒸発器４における加熱が終了したと判断できる値に設定されている。一例では、閾値差分ΔＰｔｈは、通常発電時の圧力差ΔＰｓの３０％以上８０％以下である。例えば、通常発電時における圧力Ｐｓ１が１ＭＰａであり圧力Ｐｓ２が０．２ＭＰａであり圧力差ΔＰｓが０．８ＭＰａである場合に、閾値差分ΔＰｔｈは０．６ＭＰａに設定される。「通常発電時」とは、例えば図６の通常運転が行われている時を指す。典型的な通常発電においては、発電電力は目標電力（一定電力）の９０％以上１１０％以下の範囲に維持される。
【０１４８】
すなわち、第２の停止運転では、蒸発器４における作動流体の加熱が終わったことを示す条件は、作動流体の圧力Ｐｓ１から作動流体の圧力Ｐｓ２を差し引いた差分である圧力差ΔＰｓが閾値差分ΔＰｔｈまで減少したときに成立する条件である。この例では、圧力Ｐｓ１は膨張機５の入口の圧力である。ただし、圧力Ｐｓ１は、蒸発器４の出口を始点とし膨張機５の入口を終点とする流路に存する作動流体の圧力であればよい。圧力Ｐｓ１として、バイパス流路７０におけるバイパス弁９よりも上流側の流路に存する作動流体の圧力を用いることもできる。これらの流路における作動流体の圧力は、これらの流路に設けられた第１センサ（第１圧力センサ）を用いて特定することができる。また、この例では、圧力Ｐｓ２は膨張機５の出口の圧力である。ただし、圧力Ｐｓ２は、膨張機５の出口を始点とし凝縮器６の入口を終点とする流路に存する作動流体の圧力であればよい。圧力Ｐｓ２として、バイパス流路７０におけるバイパス弁９よりも下流側の流路に存する作動流体の圧力を用いることもできる。これらの流路における作動流体の圧力は、これらの流路に設けられた第２センサ（第２圧力センサ）を用いて特定することができる。制御装置２が、圧力Ｐｓ１を特定するための信号及び圧力Ｐｓ２を特定するための信号を取得し、上記の条件が成立しているか否かの判断及びポンプ７の回転数Ｎｓの調整を担う。具体的には、ポンプ駆動回路２１が、圧力Ｐｓ１を特定するための信号及び圧力Ｐｓ２を特定するための信号を取得し、上記の条件が成立しているか否かの判断及びポンプ７の回転数Ｎｓの調整を担う。第２の停止運転においても、第１の停止運転と同様の効果を得ることができる
【０１４９】
（第３の停止運転）
第３の停止運転と第２の停止運転との相違点は、圧力差ΔＰｓの特定方法である。
【０１５０】
すなわち、第３の停止運転の制御装置２は、発電機８を流れる電流Ｉｓの特定（検出）に用いられるセンサ２６を備える。制御装置２は、電流Ｉｓから、圧力差ΔＰｓを特定（推定）する。具体的には、制御装置２は、電流Ｉｓから、膨張機５のトルクＴＱｓを特定（推定）し、そのトルクＴＱｓから圧力差ΔＰｓを特定（推定）する。より具体的には、コンバータ２０が、電流Ｉｓの特定に用いられるセンサ２６を備え、電流Ｉｓの特定、トルクＴＱｓの特定、圧力差ΔＰｓの特定及び上記の条件が成立しているか否かの判断を担う。第３の停止運転においても、第１の停止運転と同様の効果を得ることができる。
【０１５１】
（第４の停止運転）
第４の停止運転と第１の停止運転との相違点は、蒸発器４における作動流体の加熱が終わったことを示す条件である。第４の始動運転のフローチャートを、図１１に示す。
【０１５２】
図１１のフローチャートは、図８のフローチャート（第１の停止運転）のステップＳ２３０をステップＳ２３０ｃに変更したものである。ステップＳ２３０ｃは、膨張機５のトルクＴＱｓが閾値トルクＴＱｔｈ以下であるか否かを判断するステップである。ステップＳ２３０ｃにおいて、トルクＴＱｓが閾値トルクＴＱｔｈ以下になったと判断されると、ステップＳ２４０に進み、停止運転が開始される。このステップの閾値トルクＴＱｔｈは、バーナーが消火されて蒸発器４における加熱が終了したと判断できる値に設定されている。一例では、閾値トルクＴＱｔｈは、通常発電時のトルクＴＱｓの３０％以上８０％以下である。
【０１５３】
すなわち、第４の停止運転では、蒸発器４における作動流体の加熱が終わったことを示す条件は、膨張機５のトルクＴＱｓが閾値トルクＴＱｔｈまで減少したときに成立する条件である。制御装置２が、発電機８を流れる電流Ｉｓの特定に用いられるセンサ２６を備え、発電機８を流れる電流ＩｓからトルクＴＱｓを特定し、上記の条件が成立しているか否かの判断及びポンプ７の回転数Ｎｓの調整を担う。具体的には、コンバータ２０が、電流Ｉｓの特定に用いられるセンサ２６を備え、電流Ｉｓの特定、トルクＴＱｓの特定及び上記の条件が成立しているか否かの判断を担う。ポンプ駆動回路２１が、ポンプ７の回転数Ｎｓの調整を担う。第４の停止運転においても、第１の停止運転と同様の効果を得ることができる。
【０１５４】
（第５の停止運転）
第５の停止運転と第１の停止運転との相違点は、蒸発器４における作動流体の加熱が終わったことを示す条件である。第４の始動運転のフローチャートを、図１２に示す。
【０１５５】
図１２のフローチャートは、図８のフローチャート（第１の停止運転）のステップＳ２３０をステップＳ２３０ｄに変更したものである。ステップＳ２３０ｄは、膨張機５の入口の圧力Ｐｓが閾値圧力Ｐｔｈ以下であるか否かを判断するステップである。ステップＳ２３０ｄにおいて、圧力Ｐｓが閾値圧力Ｐｔｈ以下になったと判断されると、ステップＳ２４０に進み、停止運転が開始される。このステップの閾値圧力Ｐｔｈは、バーナーが消火されて蒸発器４における加熱が終了したと判断できる値に設定されている。一例では、閾値圧力Ｐｔｈは、通常発電時の圧力Ｐｓの３０％以上８０％以下である。
【０１５６】
すなわち、第５の停止運転では、蒸発器４における作動流体の加熱が終わったことを示す条件は、圧力Ｐｓが閾値圧力Ｐｔｈまで減少したときに成立する条件である。この例では、圧力Ｐｓは膨張機５の入口の圧力である。ただし、圧力Ｐｓは、蒸発器４の出口を始点とし膨張機５の入口を終点とする流路に存する作動流体の圧力であればよい。圧力Ｐｓとして、バイパス流路７０におけるバイパス弁９よりも上流側の流路に存する作動流体の圧力を用いることもできる。これらの流路における作動流体の圧力は、これらの流路に設けられたセンサ（圧力センサ）を用いて特定することができる。制御装置２が、圧力Ｐｓを特定するための信号を取得し、上記の条件が成立しているか否かの判断及びポンプ７の回転数Ｎｓの調整を担う。具体的には、ポンプ駆動回路２１が、圧力Ｐｓを特定するための信号を取得し、上記の条件が成立しているか否かの判断及びポンプ７の回転数Ｎｓの調整を担う。膨張機５の入口の圧力に比べると、膨張機５の出口の圧力の変化は小さい。このため、技術的にみて、膨張機５の入口の圧力を閾値と対比することは、膨張機５の出入口の圧力差を閾値と対比することに対応すると言える。すなわち、第５の停止運転によれば、第３の停止運転と同様の効果を、第３の停止運転よりも簡易な構成で得ることができる。
【０１５７】
（第６の停止運転）
第６の停止運転と第１の停止運転との相違点は、蒸発器４における作動流体の加熱が終わったことを示す条件である。第６の始動運転のフローチャートを、図１３に示す。
【０１５８】
図１３のフローチャートは、図８のフローチャート（第１の停止運転）のステップＳ２３０をステップＳ２３０ｅに変更したものである。ステップＳ２３０ｅは、膨張機５の回転数が下限回転数Ｎｍ以上であり且つ発電機８の発電電力Ｗｓが閾値電力Ｗｔｈ以下であるか否かを判断するステップである。ステップＳ２３０ｅにおいて、膨張機５の回転数が下限回転数Ｎｍ以上であり且つ発電機８の発電電力Ｗｓが閾値電力Ｗｔｈ以下であると判断されると、ステップＳ２４０に進み、停止運転が開始される。このステップの閾値電力Ｗｔｈは、バーナーが消火されて蒸発器４における加熱が終了したと判断できる値に設定されている。一例では、下限回転数Ｎｍは、通常発電時の膨張機５の回転数の３０％以上８０％以下である。一例では、閾値電力Ｗｔｈは、通常発電時の発電電力Ｗｓの３０以上８０以下である。
【０１５９】
すなわち、第６の停止運転では、蒸発器４における作動流体の加熱が終わったことを示す条件は、膨張機５の回転数が下限回転数Ｎｍ以上である状態で発電機８の発電電力Ｗｓが閾値電力Ｗｔｈまで減少したときに成立する条件である。制御装置２が、膨張機５の回転数の特定、発電電力Ｗｓの特定、ポンプ７の回転数Ｎｓの調整及び上記の条件が成立しているか否かの判断を担う。具体的には、コンバータ２０が、膨張機５の回転数の特定（推定回転数ωeの特定）、発電電力Ｗｓの特定、及び上記の条件が成立しているか否かの判断を担う。ポンプ駆動回路２１が、ポンプ７の回転数Ｎｓの調整を担う。第６の停止運転においても、第１の停止運転と同様の効果を得ることができる。なお、発電電力Ｗｓは、膨張機５の回転数とトルクＴＱｓとの積である。このため、膨張機５の回転数が所定以上であるという条件下で発電電力Ｗｓを閾値と対比することは、技術的にみて、トルクＴＱｓを閾値と対比することに対応すると言える。
【０１６０】
（第７の停止運転）
第７の停止運転と第１の停止運転との相違点は、蒸発器４における作動流体の加熱が終わったことを示す条件である。また、第７の停止運転は、この条件が成立する前の期間におけるランキンサイクル装置１の動作の特徴を活かしたものである。
【０１６１】
図１４のフローチャートでは、図８のフローチャート（第１の停止運転）のステップＳ２３０をステップＳ２００及びステップＳ２３０ｆに変更したものである。
【０１６２】
ステップＳ２００は、温度Ｔｓが目標温度Ｔ３になるようにポンプ７の回転数Ｎｓを調整するステップである。温度Ｔｓが目標温度Ｔ３よりも高い場合はポンプ７の回転数Ｎｓを増加させる。温度Ｔｓが目標温度Ｔ３よりも低い場合はポンプ７の回転数Ｎｓを減少させる。回転数の調整後に、ステップＳ２３０ｆに進む。
【０１６３】
ステップＳ２３０ｆは、ポンプ７の回転数Ｎｓが閾値回転数Ｎｔｈ以下であるか否かを判断するステップである。ステップＳ２３０ｆにおいて、ポンプ７の回転数Ｎｓが閾値回転数Ｎｔｈ以下になったと判断されると、ステップＳ２４０に進み、停止運転が開始される。このステップの閾値回転数Ｎｔｈは、バーナーが消火されて蒸発器４における加熱が終了したと判断できる値に設定されている。一例では、閾値回転数Ｎｔｈは、通常発電時の回転数Ｎｓの３０％以上８０％以下である。
【０１６４】
ステップＳ２４０へと移行するまでは、ステップＳ２００に基づくポンプ７の回転数Ｎｓの調整が繰り返される。図１５に示すように、蒸発器４における加熱が終了するまでは、回転数Ｎｓの調整により温度Ｔｓは目標温度Ｔ３に維持される。一方、蒸発器４における加熱が終了すると、温度Ｔｓは減少していく。作動流体への熱の供給がなされていない状況では、回転数Ｎｓが減少しても温度Ｔｓの減少が止まらないためである。温度Ｔｓ及びポンプ７の回転数Ｎｓは減少し続ける。そして、ポンプ７の回転数Ｎｓは、閾値回転数Ｎｔｈに至る。
【０１６５】
以上のように、第７の停止運転は、蒸発器４における作動流体の加熱が終わったことを示す条件が成立する前の期間におけるランキンサイクル装置１の動作の特徴を活かしたものである。すなわち、該前の期間において、温度Ｔｓが目標温度Ｔ３よりも高いときにはポンプ７の回転数Ｎｓが増加する。温度Ｔｓが目標温度Ｔ３よりも低いときにはポンプ７の回転数Ｎｓが減少する。蒸発器４における作動流体の加熱が終わったことを示す条件は、ポンプ７の回転数Ｎｓが閾値回転数Ｎｔｈまで減少したときに成立する条件である。制御装置２が、温度Ｔｓを特定するための信号を取得し、ポンプ７の回転数Ｎｓの特定、回転数Ｎｓの調整及び上記の条件が成立しているか否かの判断を担う。具体的には、ポンプ駆動回路２１が、温度Ｔｓを特定するための信号を取得し、回転数Ｎｓの特定、回転数Ｎｓの調整及び上記の条件が成立しているか否かの判断を担う。第７の停止運転においても、第１の停止運転と同様の効果を得ることができる。
【０１６６】
（緊急停止運転）
ランキンサイクル装置１の緊急停止運転は、作動流体の温度Ｔｓの増加を抑制し又は作動流体の温度Ｔｓの減少を促進させつつランキンサイクル装置１を停止させるための運転である。ランキンサイクル装置１、制御装置２、又は電力系統３に異常が発生したときにこの運転を行うことができる。
【０１６７】
以下、図１６及び図１７を用いて、緊急停止運転の制御シーケンスを説明する。図１７は、発電機８において過電流が流れ、コンバータ２０による発電機８の回転数の制御が不可能となり、発電機８及び膨張機５がフリーラン状態になって、膨張機５の回転数が急増する場合を示す。つまり、膨張機５に異常が発生する場合を示す。この例では、制御装置２等が異常発生を熱源に通知し、その通知を受けた熱源が動作を終了する（バーナーの火を消す）場合を想定している。図１７の上から１段目のグラフに示されているように、異常発生後タイムラグを経て蒸発器４における作動流体の加熱量が減少する。なお、「フリーラン状態」は、制御装置２によって回転数が制御されていない状態であって膨張機５の出入口の圧力差を動力源としてロータが回転している状態である。
【０１６８】
ステップＳ３００は、バイパス弁９を開くステップである。具体的には、ステップＳ３００において、バイパス弁９の開度を８０％以上１００％以下まで増加させる。より具体的には、バイパス弁９の開度を０％以上２０％以下の開度から８０％以上１００％以下の範囲の開度まで増加させる。ステップＳ３００において、バイパス弁９の開度を１００％にしてもよい。また、バイパス弁９を一気に開いてもよく、バイパス弁９の開度を徐々に増加させてもよい。図１７に示されているように、ステップＳ３００でバイパス弁９が開かれた後は、フリーラン状態にある膨張機５の出入口の圧力差が減少するため、膨張機５の回転数は自然に減少し、やがてゼロになる。
【０１６９】
ステップＳ３１０は、ポンプ７の回転数Ｎｓを回転数Ｎ１まで増加させるステップである。ステップＳ３１０が始まるタイミングは、ステップＳ３００が始まるタイミングと同じである。つまり、バイパス弁９の開度が増加し始めるタイミングと、ポンプ７の回転数Ｎｓが増加し始めるタイミングは同じである。
【０１７０】
ステップＳ３３０は、温度Ｔｓが閾値温度Ｔ５以下であるか否かを判断するステップである。温度Ｔｓが減少して閾値温度Ｔ５に達したと判断されるとステップＳ３４０に進む。
【０１７１】
ステップＳ３４０では、ポンプ７を停止させる。具体的に、ステップＳ３４０では、ポンプ駆動回路２１を用いた電動機１１の回転数の調整（停止制御）により、ポンプ７を停止させる。ポンプ７の停止後、緊急停止運転は終了する。
【０１７２】
説明の便宜上、ステップＳ３１０が行われる期間を期間Ａ３とし、ステップＳ３４０が行われる期間を期間Ｃ３とする。図１６及び図１７に示されているように、ポンプ７の回転数Ｎｓは、期間Ａ３において一旦増加し、期間Ａ３よりも後の期間Ｃ３においてゼロまで減少する。ステップＳ３００は、期間Ａ３が始まるときに始まる期間において行われる。同期間において、バイパス弁９の開度が８０％以上１００％以下の範囲の開度まで増加する。制御装置２が、ポンプ７の回転数Ｎｓの調整と、バイパス弁９の開度の調整とを行うことができる。
【０１７３】
この例の緊急停止運転では、期間Ａ３は、膨張機５がフリーラン状態になったときに始まる。フリーラン状態が継続されると膨張機５の回転数が過度に増加して膨張機５が損傷するおそれがある。従って、フリーラン状態となった膨張機５は、速やかに停止させるべきである。このためには、機械的なブレーキにより、膨張機５の回転数を強制的にゼロにすることが考えられる。しかしながら、単に膨張機５の回転数を強制的にゼロにするだけでは、電気エネルギーとして回収され電力系統３に送られていたエネルギーがランキンサイクル装置１内に熱エネルギーとして留まることになる。結果として、作動流体の温度が過度に増加し易い状況になる。膨張機５の回転数をゼロにしつつも作動流体の温度の過度な増加を避けることが望ましい。加熱制御を併用して作動流体の温度の過度な増加を避けることも考えられるが、上述のとおり加熱制御にはコストがかかる。この点、この例の緊急停止運転によれば、フリーラン状態となったときに、バイパス弁９の開度が増加する。これにより、フリーラン状態にある膨張機５の出入口の圧力差が減少し、膨張機５の回転数は自然に減少し、ゼロになる。しかも、この例の緊急停止運転では、フリーラン状態となったときに、バイパス弁９の開度が増加するのみならず、ポンプ７の回転数Ｎｓが増加する。バイパス弁９の開度の増加とポンプ７の回転数Ｎｓの増加との両方に作用により、作動流体の温度Ｔｓが過度な増加が好適に防止される。従って、この例の緊急停止運転によれば、安価に信頼性を確保できる。なお、フリーラン状態が開始されたことは、例えば、発電機８の端子電圧を検出する電圧センサを用いて膨張機５又は発電機８の回転数の急増を検出することにより特定できる。回転数の増加に伴って端子電圧も増加するためである。
【０１７４】
この例では、発電機８において過電流が流れコンバータ２０による発電機８及び膨張機５の回転数の制御が不可能となったことが原因で、膨張機５がフリーラン状態になっている。発電機８において過電流が流れたときには膨張機５がフリーラン状態となる等の異常が発生することが予想されるので、発電機８に過電流が流れたときに期間Ａ３を始めるようにランキンサイクル装置１を構成することも、作動流体の温度Ｔｓが過度に増加することを防止する上で有効である。例えば、コンバータ２０が、電流センサ２６を用いて発電機８の過電流検出を行うことができる。
【０１７５】
この例の緊急運転では、期間Ｃ３は、温度Ｔｓが閾値温度Ｔ５まで減少したとき始まる。このため、作動流体の温度が低いときのポンプ７の回転数Ｎｓをゼロになる。従って、低圧の液冷媒が不足して圧送が不安定となるリスクが低減される。
【０１７６】
また、電力系統３の停電等が原因で、ランキンサイクル装置１が単独運転状態となることがある。単独運転状態となったときにも、作動流体の温度Ｔｓが過度に増加することを防止する必要性が生じうる。すなわち、単独運転状態が長期間にわたり継続すると、感電及び電気機器が損傷するリスクが高まったり、消防活動への悪影響が生じたりする。従って、単独運転状態となった場合には、速やかにランキンサイクル装置１を電力系統３から解列させるべきである。解列がなされた後には速やかに発電機８の発電電力Ｗｓを減少させるべきである。しかしながら、発電機８及び膨張機５の回転数を急減させてゼロにするのみでは、電気エネルギーとして回収され電力系統３に送られていたエネルギーがランキンサイクル装置１内に熱エネルギーとして留まることになる。つまり、作動流体の温度が過度に増加し易い状況になる。従って、上述のフリーラン状態（過電流）が発生した場合と同様に、単独運転状態になった場合も、緊急停止運転に基づく効果が活かされる。なお、単独運転状態が原因で緊急停止運転を始める場合には、膨張機５の回転数が自然に減少するわけではない。そこで、一例では、バイパス弁９の開度を８０％以上１００％以下の範囲の開度まで増加させた後に、膨張機５の回転数をゼロまで減少させる。なお、典型的には、単独運転状態になるときには、発電装置１００外の機器から熱源に異常の発生が通知され、その通知を受けた熱源が動作を終了する（バーナーの火を消す）ので、温度Ｔｓが減少しうる状況となる。
【０１７７】
また、電力系統３における電圧の異常が発生した場合も、ランキンサイクル装置１が単独運転状態となった場合と同様に、温度Ｔｓの過度な増加を防止すべき場合に該当する。すなわち、緊急停止運転に基づく効果が活かされる場合に該当する。例えば、電力系統３における電圧の振幅が定格振幅の８５％以上１１５％以下の範囲を逸脱したり、該電圧の周波数が定格周波数±１Ｈｚの範囲を逸脱したりした場合には、該電圧に異常が発生したと言える。
【符号の説明】
【０１７８】
１  ランキンサイクル装置
２  制御装置
３  電力系統
４  蒸発器
５  膨張機
６  凝縮器
７  ポンプ
８  発電機
８ａ  永久磁石
９  バイパス弁
１０  センサ
１１  電動機
２０  コンバータ
２１  ポンプ駆動回路
２２  系統連系用電力変換器
２３  ３相配線
２３ｕ  Ｕ相配線
２３ｖ  Ｖ相配線
２３ｗ  Ｗ相配線
２４  直流配線
２４ｐ  プラス側配線
２４ｎ  マイナス側配線
２５  コンバータ回路部
２６  電流センサ
２７  制御信号
２９  ３相配線
３０  コンバータ制御部
３１  電流指令生成部
３２  電圧指令生成部
３３  座標変換部
３４  ＰＷＭ信号生成部
３５  位置・回転数推定部
３６  座標変換部
５０  流体回路
７０  バイパス流路
１００  発電装置
【図１】
0006621251.tif 000002
【図２】
0006621251.tif 000003
【図３】
0006621251.tif 000004
【図４】
0006621251.tif 000005
【図５】
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【図６】
0006621251.tif 000007
【図７】
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【図８】
0006621251.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0006621251.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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