(57)【要約】【課題】  熱発生機器の冷却水から廃熱エネルギをランキンサイクルで回収するシステムにおいて、熱発生機器の冷却用の放熱器（ラジエータ）を不要にする。【解決手段】  加熱器１４にて生成された過熱蒸気を、膨張機１０をバイパスして放熱器１１に流す膨張機バイパス路１５と、膨張機バイパス路１５を開閉する制御弁１６とを設ける。冷却水の温度が基準設定温度以上のときには、膨張機バイパス路１５を開くことにより、膨張機１０をバイパスする流路ができるため、加熱器１４内の圧力は低下し、作動媒体の蒸発温度は低くなる。つまり、冷却水と作動媒体との温度差が大きくなるため、冷却水側から作動媒体側への熱移動量が増加し、冷却水の温度上昇を防止ないしは抑制することができる。したがって、熱発生機器の冷却用の放熱器を不要にすることができる。【選択図】        図１
2005201067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を発生する熱発生機器（２０）を冷却する冷却水との熱交換により作動媒体を加熱して過熱蒸気を発生させる加熱器（１４）と、
前記加熱器（１４）にて生成された過熱蒸気を等エントロピ的に膨張させて動力を取り出す膨張機（１０）と、
前記膨張機（１０）にて膨張を終えた蒸気を液化する放熱器（１１）と、
作動媒体を前記加熱器（１４）に送り出す液体ポンプ（１３、１３ａ〜１３ｄ）と、
制御を司る制御装置（４０）とを備えるランキンサイクルシステムにおいて、
前記加熱器（１４）にて生成された過熱蒸気を、前記膨張機（１０）をバイパスして前記放熱器（１１）に流す膨張機バイパス路（１５）と、
前記制御装置（４０）により制御されて前記膨張機バイパス路（１５）を開閉するバイパス流量調整手段（１６）とを備え、
前記バイパス流量調整手段（１６）は、前記冷却水の温度が基準設定温度以上のときには前記膨張機バイパス路（１５）を開き、前記冷却水の温度が前記基準設定温度未満のときには前記膨張機バイパス路（１５）を閉じることを特徴とするランキンサイクルシステム。  
【請求項２】
前記基準設定温度よりも低い温度を低温側設定温度としたとき、
前記制御装置（４０）は、前記冷却水の温度が前記低温側設定温度未満のときにはランキンサイクルを停止させ、前記冷却水の温度が前記低温側設定温度以上のときにはランキンサイクルを稼動させることを特徴とする請求項１に記載のランキンサイクルシステム。
【請求項３】
前記基準設定温度よりも高い温度を高温側設定温度としたとき、
前記制御装置（４０）は、前記冷却水の温度が前記高温側設定温度以上のときには、前記加熱器（１４）にて生成された全ての過熱蒸気を前記膨張機（１０）をバイパスして前記放熱器（１１）に流すことを特徴とする請求項１または２に記載のランキンサイクルシステム。
【請求項４】
前記制御装置（４０）は、ランキンサイクル稼働時に、前記膨張機（１０）に供給される過熱蒸気の流量を前記冷却水の温度上昇に伴って増加させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のランキンサイクルシステム。
【請求項５】
前記制御装置（４０）は、前記膨張機バイパス路（１５）の開度を前記冷却水の温度上昇に伴って増加させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のランキンサイクルシステム。
【請求項６】
前記熱発生機器（２０）は排気ガスを排出する熱機関であり、
ランキンサイクル稼働時に前記排気ガスとの熱交換により作動媒体を加熱して過熱蒸気を発生させる補助加熱器（１７）を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のランキンサイクルシステム。
【請求項７】
前記液体ポンプとして、並列に配置された第１ポンプ（１３ａ）および第２ポンプ（１３ｂ）を備え、
前記第１ポンプ（１３ａ）は前記第２ポンプ（１３ｂ）よりも吐出圧が高い特性のポンプであり、
前記第２ポンプ（１３ｂ）は前記第１ポンプ（１３ａ）よりも吐出流量が多い特性のポンプであり、
前記制御装置（４０）は、ランキンサイクル稼働時には、前記第１ポンプ（１３ａ）および前記第２ポンプ（１３ｂ）のうち前記第１ポンプ（１３ａ）のみを作動させ、前記膨張機バイパス路（１５）が開かれているときには、前記第１ポンプ（１３ａ）および前記第２ポンプ（１３ｂ）のうち前記第２ポンプ（１３ｂ）のみを作動させることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のランキンサイクルシステム。
【請求項８】
前記液体ポンプとして、直列に配置された第１ポンプ（１３ｃ）および第２ポンプ（１３ｄ）を備え、
さらに、前記第１ポンプ（１３ｃ）をバイパスして作動媒体を流すポンプバイパス路（１８）と、前記ポンプバイパス路（１８）を開閉する開閉弁（１９）とを備え、
前記第１ポンプ（１３ｃ）は前記第２ポンプ（１３ｄ）よりも吐出圧が高い特性のポンプであり、
前記第２ポンプ（１３ｄ）は前記第１ポンプ（１３ｃ）よりも吐出流量が多い特性のポンプであり、
前記制御装置（４０）は、ランキンサイクル稼働時には、前記開閉弁（１９）により前記ポンプバイパス路（１８）を閉じるとともに、前記第１ポンプ（１３ｃ）および前記第２ポンプ（１３ｄ）を作動させ、前記膨張機バイパス路（１５）が開かれているときには、前記開閉弁（１９）により前記ポンプバイパス路（１８）を開くとともに、前記第１ポンプ（１３ｃ）および前記第２ポンプ（１３ｄ）のうち前記第２ポンプ（１３ｄ）のみを作動させることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のランキンサイクルシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等のエンジン（熱機関）やその他補機などの熱エネルギを回収するランキンサイクルシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、特願２００３−９８４６１号にて、水冷エンジンと空調装置とを備える車両のランキンサイクルシステムを提案した（以下、先願発明という）。先願発明のシステムは、エンジン冷却水から廃熱エネルギをランキンサイクルで動力回生し、有用なエネルギーとして回収利用するシステムである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、先願発明のシステムでは、ランキンサイクル用の放熱器と冷凍サイクル用の放熱器とエンジン冷却用の放熱器（ラジエータ）の３つの放熱器が存在する。自動車等にこのシステムを搭載する場合、これら放熱器は外気に放熱する必要があるため、風当たりが良い車両前方部分に搭載する必要があるが、車両前方部分のスペースは限られており、搭載の際、設計的に難しくなるという問題があった。因みに、ランキンシステムを搭載しない一般の車両は、冷凍サイクルの放熱器とエンジン冷却用のラジエータの２個が外気に放熱する。
【０００４】
本発明は上記点に鑑みて、熱発生機器の冷却水から廃熱エネルギをランキンサイクルで回収するシステムにおいて、熱発生機器の冷却用の放熱器（ラジエータ）を不要にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、熱を発生する熱発生機器（２０）を冷却する冷却水との熱交換により作動媒体を加熱して過熱蒸気を発生させる加熱器（１４）と、加熱器（１４）にて生成された過熱蒸気を等エントロピ的に膨張させて動力を取り出す膨張機（１０）と、膨張機（１０）にて膨張を終えた蒸気を液化する放熱器（１１）と、作動媒体を加熱器（１４）に送り出す液体ポンプ（１３、１３ａ〜１３ｄ）と、制御を司る制御装置（４０）とを備えるランキンサイクルシステムにおいて、加熱器（１４）にて生成された過熱蒸気を、膨張機（１０）をバイパスして放熱器（１１）に流す膨張機バイパス路（１５）と、制御装置（４０）により制御されて膨張機バイパス路（１５）を開閉するバイパス流量調整手段（１６）とを備え、バイパス流量調整手段（１６）は、冷却水の温度が基準設定温度以上のときには膨張機バイパス路（１５）を開き、冷却水の温度が基準設定温度未満のときには膨張機バイパス路（１５）を閉じることを特徴とする。
【０００６】
これによると、冷却水の温度が基準設定温度以上のときには、膨張機をバイパスする流路ができるため、加熱器内の圧力は低下し、作動媒体の蒸発温度は低くなる。つまり、冷却水（温水）と作動媒体との温度差が大きくなるため、冷却水側から作動媒体側への熱移動量（吸熱量）が増加し、冷却水の温度上昇を防止ないしは抑制することができる。したがって、熱発生機器の冷却用の放熱器（ラジエータ）を不要にすることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、基準設定温度よりも低い温度を低温側設定温度としたとき、制御装置（４０）は、冷却水の温度が低温側設定温度未満のときにはランキンサイクルを停止させ、冷却水の温度が低温側設定温度以上のときにはランキンサイクルを稼動させることを特徴とする。
【０００８】
これによると、冷却水の温度が低温側設定温度以上のときには、熱発生機器の冷却水から廃熱エネルギを回収しつつ、冷却水の温度上昇を防止ないしは抑制することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、基準設定温度よりも高い温度を高温側設定温度としたとき、制御装置（４０）は、冷却水の温度が高温側設定温度以上のときには、加熱器（１４）にて生成された全ての過熱蒸気を膨張機（１０）をバイパスして放熱器（１１）に流すことを特徴とする。
【００１０】
これによると、冷却水の温度が高温側設定温度以上のときには、全ての過熱蒸気が膨張機をバイパスするため、加熱器内の圧力は大幅に低下し、作動媒体の蒸発温度は一層低くなる。つまり、冷却水と作動媒体との温度差がさらに大きくなるため、冷却水側から作動媒体側への熱移動量（吸熱量）がさらに増加し、冷却水の温度上昇を確実に防止ないしは抑制することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、制御装置（４０）は、ランキンサイクル稼働時に、膨張機（１０）に供給される過熱蒸気の流量を冷却水の温度上昇に伴って増加させることを特徴とする。
【００１２】
これによると、冷却水の温度上昇に伴って熱回収量が増加するため、冷却水の温度上昇を防止ないしは抑制することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、制御装置（４０）は、膨張機バイパス路（１５）の開度を冷却水の温度上昇に伴って増加させることを特徴とする。
【００１４】
これによると、過熱蒸気がバイパス路と膨張機を両方通るため、比較的大量の熱を放熱することができる。しかも、冷却水の温度上昇に伴って、膨張機をバイパスする過熱蒸気の流量が増加して、冷却水側から作動媒体側への熱移動量（吸熱量）が増加するため、冷却水の温度上昇を防止ないしは抑制することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、熱発生機器（２０）は排気ガスを排出する熱機関であり、
ランキンサイクル稼働時に排気ガスとの熱交換により作動媒体を加熱して過熱蒸気を発生させる補助加熱器（１７）を備えることを特徴とする。
【００１６】
これによると、高温度場を利用できるため、ランキンサイクル出力が増加すると共に、熱効率も向上する。
【００１７】
請求項７液体ポンプとして、並列に配置された第１ポンプ（１３ａ）および第２ポンプ（１３ｂ）を備え、第１ポンプ（１３ａ）は第２ポンプ（１３ｂ）よりも吐出圧が高い特性のポンプであり、第２ポンプ（１３ｂ）は第１ポンプ（１３ａ）よりも吐出流量が多い特性のポンプであり、制御装置（４０）は、ランキンサイクル稼働時には、第１ポンプ（１３ａ）および第２ポンプ（１３ｂ）のうち第１ポンプ（１３ａ）のみを作動させ、膨張機バイパス路（１５）が開かれているときには、第１ポンプ（１３ａ）および第２ポンプ（１３ｂ）のうち第２ポンプ（１３ｂ）のみを作動させることを特徴とする。
【００１８】
これによると、ランキンサイクル稼働時には、作動媒体を高圧にして、熱発生機器の冷却水から廃熱エネルギを効率よく回収することができる。また、バイパス路が開かれているときには、作動媒体の流量を多くして、冷却水側から作動媒体側への熱移動量（吸熱量）を増加させて、冷却水の温度上昇を確実に防止ないしは抑制することができる。
【００１９】
請求項８に記載の発明では、液体ポンプとして、直列に配置された第１ポンプ（１３ｃ）および第２ポンプ（１３ｄ）を備え、さらに、第１ポンプ（１３ｃ）をバイパスして作動媒体を流すポンプバイパス路（１８）と、ポンプバイパス路（１８）を開閉する開閉弁（１９）とを備え、第１ポンプ（１３ｃ）は第２ポンプ（１３ｄ）よりも吐出圧が高い特性のポンプであり、第２ポンプ（１３ｄ）は第１ポンプ（１３ｃ）よりも吐出流量が多い特性のポンプであり、制御装置（４０）は、ランキンサイクル稼働時には、開閉弁（１９）によりポンプバイパス路（１８）を閉じるとともに、第１ポンプ（１３ｃ）および第２ポンプ（１３ｄ）を作動させ、膨張機バイパス路（１５）が開かれているときには、開閉弁（１９）によりポンプバイパス路（１８）を開くとともに、第１ポンプ（１３ｃ）および第２ポンプ（１３ｄ）のうち第２ポンプ（１３ｄ）のみを作動させることを特徴とする。
【００２０】
これによると、ランキンサイクル稼働時には、作動媒体を高圧にして、熱発生機器の冷却水から廃熱エネルギを効率よく回収することができる。また、バイパス路が開かれているときには、作動媒体の流量を多くして、冷却水側から作動媒体側への熱移動量（吸熱量）を増加させて、冷却水の温度上昇を確実に防止ないしは抑制することができる。
【００２１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態はランキンサイクルシステムを車両に適用したものであって、図１は第１実施形態に係るランキンサイクルシステムの模式図、図２はランキンサイクルと熱廃棄サイクルのＰ−ｈ線図である。
【００２３】
本実施形態に係るランキンサイクルシステムは、エンジン２０で発生した廃熱からエネルギを回収するものである。ランキンサイクルシステムで用いる作動媒体は、媒体回路Ａを流れるようになっており、媒体回路Ａには、膨張機１０、放熱器１１、気液分離器１２、液体ポンプ１３、および加熱器１４が設けられている。
【００２４】
膨張機１０は、加熱器１４（詳細後述）にて生成された過熱蒸気を等エントロピ的に膨張させて動力を取り出すようになっている。モータジェネレータ１０ａは、膨張機１０に動力（回転力）を与える電動モータとしての機能と、膨張機１０にて回収された動力にて駆動されて電力を発生する発電機としての機能とを備えている。
【００２５】
膨張機１０の吐出側に配置された放熱器１１は、膨張機１０にて膨張を終えた蒸気を冷却して液化させるようになっている。放熱器１１の下流側に配置された気液分離器１２は、放熱器１１から流出した作動媒体を気相媒体と液相媒体とに分離するようになっている。
【００２６】
気液分離器１２の下流側に配置された液体ポンプ１３は、気液分離器１２にて分離された液相媒体を媒体回路Ａ内で循環させるもので、電動モータにて駆動されるようになっている。
【００２７】
液体ポンプ１３の下流側で且つ膨張機１０の上流側に配置された加熱器１４は、媒体回路Ａを流れる作動媒体とエンジン２０の冷却水とを熱交換することにより、作動媒体を過熱して過熱蒸気を発生させるようになっている。
【００２８】
媒体回路Ａには、加熱器１４にて生成された過熱蒸気を、膨張機１０をバイパスして放熱器１１に流す膨張機バイパス路１５が設けられている。膨張機バイパス路１５には、この膨張機バイパス路１５の開度を連続的に調整可能な制御弁１６が設けられている。なお、制御弁１６は本発明のバイパス流量調整手段に相当する。
【００２９】
モータジェネレータ１０ａの作動はインバータ３０にて制御され、モータジェネレータ１０ａを電動モータとして機能させる場合にはバッテリ３１からインバータ３０を介してモータジェネレータ１０ａに電力が供給され、モータジェネレータ１０ａを発電機として機能させる場合にはモータジェネレータ１０ａで発電した電気はインバータ３０を介してバッテリ３１に蓄電されるようになっている。
【００３０】
走行用動力を発生させる熱機関をなすエンジン２０は、冷却水回路Ｂを流れる冷却水にて冷却されるようになっている。なお、エンジン２０は、本発明の熱発生機器に相当する。冷却水回路Ｂには、ウォーターポンプ２１、水温センサ２２、サーモスタット２３、加熱器１４、および、加熱器１４をバイパスして冷却水を流す加熱器バイパス路２４が設けられている。
【００３１】
ウォーターポンプ２１は、冷却水を冷却水回路Ｂ内で循環させるもので、エンジン２０から動力を得て稼動する機械式のポンプでもよいし、電動モータにて駆動される電動ポンプでもよい。水温センサ２２は、冷却水回路Ｂを流れる冷却水の温度の応じた電気信号を出力するようになっている。サーモスタット２３は、加熱器バイパス路２４に流す冷却水量と加熱器１４に流す冷却水量とを、冷却水回路Ｂを流れる冷却水の温度に応じて調節するようになっている。
【００３２】
制御装置（ＥＣＵ）４０は、ランキンサイクルシステムの制御を司るものであり、水温センサ２２の検出温度信号が入力され、水温センサ２２の検出温度等に基づき、予め記憶されたプログラムに従って、モータジェネレータ１０ａ、液体ポンプ１３、および制御弁１６等の作動を制御するようになっている。
【００３３】
次に、本実施形態に係るランキンサイクルシステムの作動について述べる。
【００３４】
１．ランキンサイクルモード
冷却水回路Ｂの冷却水温度が低いときには、サーモスタット２３の作動により、全ての冷却水が加熱器１４をバイパスして加熱器バイパス路２４を流れる。冷却水回路Ｂの冷却水温度が十分高くなるとサーモスタット２３が開き、冷却水（温水）が加熱器１４に供給される。ただし、水温センサ２２で検出された冷却水温度が低温側設定温度Ｔｌ（例えば９５℃）未満のときには、制御装置４０はランキンサイクルを停止させておく。
【００３５】
冷却水温度が低温側設定温度Ｔｌ以上になると、制御装置４０はランキンサイクルを稼動するように、液体ポンプ１３、制御弁１６、モータジェネレータ１０ａに指示を出す。この指示により、液体ポンプ１３が作動を開始して作動媒体を媒体回路Ａ内で循環させるとともに、制御弁１６が膨張機バイパス路１５を全閉する。
【００３６】
そして、液体ポンプ１３から送り出された液相状態の作動媒体は加熱器１４で冷却水から吸熱し、蒸発する。蒸発して高温高圧のガス（過熱蒸気）になった作動媒体は、全量が膨張機１０に流入して、膨張機１０で等エントロピ的に膨張され、そのエンタルピが動力にエネルギー変換されていく。膨張機１０の出力動力はモータジェネレータ１０ａで電力に変換され、インバータ３０を介してバッテリ３１に蓄電される。
【００３７】
膨張機１０から吐き出された低圧ガス状態の作動媒体は放熱器１１に導かれ、作動媒体は外気に放熱をしながら凝縮していく。凝縮された作動媒体は気液分離器１２に導かれて気相媒体と液相媒体とに分離され、液相媒体が液体ポンプ１３に再び吸引される。
【００３８】
このランキンサイクル稼動後も冷却水温度が上昇する場合には、制御装置４０は液体ポンプ１３とモータジェネレータ１０ａに高回転になるよう指示し、熱回収量を増加させて冷却水の温度上昇を防ごうとする。具体的には、液体ポンプ１３を高回転作動させて作動媒体の循環量を増加させ、一方、インバータ３０によりモータジェネレータ１０ａは高回転になるように制御される。このときランキンサイクルの出力、つまり膨張機１０の出力が上昇するのは言うまでもない。
【００３９】
以上の作動により、冷却水温度が低温側設定温度Ｔｌ以上のときには、エンジン２０で発生した廃熱からエネルギを回収しつつ、冷却水の温度上昇を防止ないしは抑制することができる。
【００４０】
２．中間モード
中間モードは、ランキンサイクルモードよりも大量の熱を放熱するために、加熱器１４を通過した作動媒体を膨張機バイパス路１５と膨張機１０の両方に流すモードである。
【００４１】
冷却水温度が基準設定温度Ｔｓ（ただし、Ｔｓ＞Ｔｌ）以上になると、制御装置４０は、制御弁１６を一部開弁させて作動媒体の一部が膨張機バイパス路１５を流れるようにするとともに、作動媒体の一部を膨張機１０に流してランキンサイクルの稼動を継続させる。
【００４２】
このように、膨張機１０をバイパスする流路ができると、加熱器１４内の圧力は低下し、作動媒体の蒸発温度は低くなる。つまり冷却水と作動媒体との温度差が大きくなるため、冷却水側から作動媒体側への熱移動量（吸熱量）が増加し、冷却水の温度上昇を防止ないしは抑制することができる。
【００４３】
また、制御装置４０は、冷却水の温度上昇に伴って膨張機バイパス路１５の開度が増加するように、制御弁１６の作動を制御する。したがって、冷却水の温度上昇に伴って膨張機１０をバイパスする作動媒体の流量が増加して、冷却水側から作動媒体側への熱移動量が増加する。
【００４４】
３．熱廃棄サイクルモード
熱廃棄サイクルモードは、放熱量を最大にするモードである。例えば、高速走行や登坂走行などエンジン２０からの廃熱が非常に大きく、中間モードでは放熱しきれない場合は、熱廃棄サイクルモードとなる。
【００４５】
冷却水温度が高温側設定温度Ｔｈ（ただし、Ｔｈ＞Ｔｓ）以上になると、制御装置４０は、制御弁１６を全開させるとともに、インバータ３０に指示を出してモータジェネレータ１０ａを停止させる。
【００４６】
これにより、全ての作動媒体が膨張機バイパス路１５を流れるため、熱廃棄サイクルでは加熱器１４内の圧力は大幅に低下し（図２参照）、作動媒体の蒸発温度は一層低くなる。つまり、冷却水と作動媒体との温度差がさらに大きくなるため、冷却水側から作動媒体側への熱移動量がさらに増加し、冷却水の温度上昇を確実に防止ないしは抑制することができる。
【００４７】
上記した本実施形態によると、ランキンサイクル稼働時には、エンジン２０の廃熱で発電できるので、オルタネータを休止することができ、したがって、エンジン負荷を低減して燃料消費量を低減することができる。
【００４８】
また、エンジン２０からの廃熱が非常に大きい場合には、熱廃棄サイクルになるので大熱量を放熱でき、したがって、エンジン冷却用の放熱器（ラジエータ）を無くすることができる。
【００４９】
これらの時、温度設定値Ｔ１、Ｔｓ、Ｔｈにヒステリシスを設けるのは言うまでも無い。
【００５０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図３は第２実施形態に係るランキンサイクルシステムの模式図である。第１実施形態では、作動媒体を加熱する熱源としてエンジン冷却水のみを用いたが、本実施形態は、作動媒体を加熱する熱源としてエンジン２０の排気ガスを併用するようにしたものである。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５１】
本実施形態では、図３に示すように、媒体回路Ａにおける加熱器１４から膨張機１０に至る間で、且つ膨張機バイパス路１５の分岐部よりも下流側の部位に、補助加熱器１７が設けられている。補助加熱器１７は、エンジン２０の排気管２５の外壁面に接触しており、エンジン冷却水で加熱された作動媒体を排気ガスの熱でさらに加熱させるようになっている。
【００５２】
上記構成において、ランキンサイクル稼動時、すなわち、ランキンサイクルモード時および中間モード時には、作動媒体の全てあるいは一部が補助加熱器１７を通過するため、作動媒体は排気ガスの熱でさらに加熱される。これによると、高温度場を利用できるため、ランキンサイクル出力が増加すると共に、熱効率も向上する。
【００５３】
因みに、熱廃棄サイクルモード時には、全ての作動媒体が膨張機バイパス路１５を流れるため、補助加熱器１７による作動媒体の加熱は行われない。
【００５４】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図４は第３実施形態に係るランキンサイクルシステムの模式図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５５】
本実施形態では、図４に示すように、作動媒体を媒体回路Ａ内で循環させる液体ポンプとして、並列に配置された２つの液体ポンプ１３ａ、１３ｂを備えている。第１液体ポンプ１３ａは第２液体ポンプ１３ｂよりも吐出圧が高い特性のポンプであり、第２液体ポンプ１３ｂは第１液体ポンプ１３ａよりも吐出流量が多い特性のポンプである。また、本実施形態の制御弁１６は、膨張機バイパス路１５を全開または全閉する形式の弁である。
【００５６】
上記構成において、冷却水温度が低温側設定温度Ｔｌ以上になると、ランキンサイクルモードが実行される。ランキンサイクルモード時には、制御弁１６により膨張機バイパス路１５を全閉し、２つの液体ポンプ１３ａ、１３ｂのうち第１液体ポンプ１３ａのみを作動させて、作動媒体を高圧にして循環させる。第１液体ポンプ１３ａから送り出された作動媒体は、加熱器１４を通過後、全て膨張機１０に流入する。そして、膨張機１０によりモータジェネレータ１０ａが駆動され、モータジェネレータ１０ａが発電を行う。
【００５７】
冷却水温度が基準設定温度Ｔｓ以上になると、熱廃棄サイクルモードが実行される。熱廃棄サイクルモード時には、制御弁１６により膨張機バイパス路１５を全開するとともに、インバータ３０に指示を出してモータジェネレータ１０ａを停止させる。また、２つの液体ポンプ１３ａ、１３ｂのうち第２液体ポンプ１３ｂのみを作動させて、ランキンサイクルモード時よりも作動媒体の循環流量を増加させる。第２液体ポンプ１３ｂから送り出された作動媒体は、加熱器１４を通過後、全て膨張機バイパス路１５を流れる。
【００５８】
上記した本実施形態によると、ランキンサイクル稼働時には、作動媒体を高圧にして、冷却水から廃熱エネルギを効率よく回収することができる。また、熱廃棄サイクルモード時には、作動媒体の流量を多くして、冷却水側から作動媒体側への熱移動量（吸熱量）を増加させて、冷却水の温度上昇を確実に防止ないしは抑制することができる。
【００５９】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。図５は第４実施形態に係るランキンサイクルシステムの模式図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
本実施形態では、図５に示すように、作動媒体を媒体回路Ａ内で循環させる液体ポンプとして、直列に配置された２つの液体ポンプ１３ｃ、１３ｄを備えている。第１液体ポンプ１３ｃは第２液体ポンプ１３ｄよりも吐出圧が高い特性のポンプ（例えばプランジャ型ポンプ）であり、第２液体ポンプ１３ｂは第１液体ポンプ１３ａよりも吐出流量が多い特性のポンプ（例えばトロコイド型ポンプ）である。また、第１液体ポンプ１３ｃをバイパスして作動媒体を流すポンプバイパス路１８と、このポンプバイパス路１８を開閉する開閉弁１９とを備えている。また、本実施形態の制御弁１６は、膨張機バイパス路１５を全開または全閉する形式の弁である。
【００６１】
上記構成において、冷却水温度が低温側設定温度Ｔｌ以上になると、ランキンサイクルモードが実行される。ランキンサイクルモード時には、制御弁１６により膨張機バイパス路１５を全閉し、開閉弁１９によりポンプバイパス路１８を全閉し、２つの液体ポンプ１３ｃ、１３ｄをともに作動させて、作動媒体を高圧にして循環させる。液体ポンプ１３ｃ、１３ｄにより送り出された作動媒体は、加熱器１４を通過後、全て膨張機１０に流入する。そして、膨張機１０によりモータジェネレータ１０ａが駆動され、モータジェネレータ１０ａが発電を行う。
【００６２】
冷却水温度が基準設定温度Ｔｓ以上になると、熱廃棄サイクルモードが実行される。熱廃棄サイクルモード時には、制御弁１６により膨張機バイパス路１５を全開するとともに、インバータ３０に指示を出してモータジェネレータ１０ａを停止させる。
【００６３】
また、開閉弁１９によりポンプバイパス路１８を全開するとともに、２つの液体ポンプ１３ｃ、１３ｄのうち第２液体ポンプ１３ｄのみを作動させることにより、ランキンサイクルモード時よりも大流量の作動媒体がポンプバイパス路１８を介して流れる。その作動媒体は、加熱器１４を通過後、全て膨張機バイパス路１５を流れる。
【００６４】
上記した本実施形態によると、ランキンサイクル稼働時には、作動媒体を高圧にして、冷却水から廃熱エネルギを効率よく回収することができる。また、熱廃棄サイクルモード時には、作動媒体の流量を多くして、冷却水側から作動媒体側への熱移動量（吸熱量）を増加させて、冷却水の温度上昇を確実に防止ないしは抑制することができる。
【００６５】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、エンジン２０で発生した廃熱からエネルギを回収する例を示したが、本発明は、エンジン２０以外の熱発生機器の熱エネルギを回収するものにも適用することができる。例えば、インバータ３０（本発明の熱発生機器に相当する）を冷却水にて冷却する場合、インバータ３０の熱エネルギを回収するランキンサイクルシステムとしても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るランキンサイクルシステムの模式図である。
【図２】第１実施形態に係るシステムにおけるランキンサイクルと熱廃棄サイクルのＰ−ｈ線図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るランキンサイクルシステムの模式図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るランキンサイクルシステムの模式図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係るランキンサイクルシステムの模式図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０…膨張機、１１…放熱器、１３、１３ａ〜１３ｄ…液体ポンプ、１４…加熱器、１５…膨張機バイパス路、１６…制御弁（バイパス流量調整手段）、２０…エンジン（熱発生機器）、４０…制御装置。
【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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