(57)【要約】【課題】スムーズに起動することのできるランキンサイクル装置を提供する。【解決手段】ランキンサイクル装置１には、ポンプ２、ボイラ３、回転数を検出する回転センサ９が設けられている膨張機４、及びファン１１及びファン１１を回転するモータ１２を備えた空冷式のコンデンサ５が設けられている。回転センサ９及びモータ１２はそれぞれ、制御ユニット１０に電気的に接続されている。制御ユニット１０は、膨張機４の回転数とファン１１の回転数との対応関係を定めたマップを備えており、回転センサ９の検出値に基づいて、モータ１２を作動させてファン１１の回転を開始し、ファン１１の回転数を調整するようになっている。【選択図】図１
2005337063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両における排熱を用いて作動流体を加熱するボイラ、前記ボイラで加熱された作動流体を膨張させる膨張機、前記膨張機で膨張された作動流体を液相にするコンデンサ、前記コンデンサから出力された液相の作動流体をポンピングするポンプ、及び前記膨張機の動力によって駆動される負荷機を備え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は、
起動された際に、少なくとも前記ボイラ並びにポンプを起動し、前記膨張機の上流から前記ポンプの下流の間に滞留している液相の作動流体を前記ポンプに到達させ、
当該ポンプがポンピングを始めた後には、前記ポンプの吸入口において気相の作動流体のみの部分が存在しないように前記コンデンサによる作動流体の冷却量を調整することを特徴とするランキンサイクル装置。
【請求項２】
車両における排熱を用いて作動流体を加熱するボイラ、前記ボイラで加熱された作動流体を膨張させる膨張機、前記膨張機で膨張された作動流体を液相の作動流体にするコンデンサ、前記コンデンサから出力された液相の作動流体をポンピングするポンプ、及び前記膨張機の動力によって駆動される負荷機を備えるランキンサイクル装置であって、
前記ポンプが前記コンデンサから出力された液相の作動流体をポンピングしているか否か検知するポンプ駆動状態検知手段と、
前記コンデンサによる作動流体の冷却量を調整する冷却量調整手段と、
前記ポンプ駆動状態検知手段によって前記ポンプが液相の作動流体をポンピングしていないと検知された場合に、前記冷却量調整手段を用いて前記コンデンサによる作動流体の冷却量を低下させる制御手段と、
を備えたことを特徴とするランキンサイクル装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ポンプ駆動状態検知手段によって前記ポンプが液相の作動流体をポンピングしたと検知されるまで、前記冷却量調整手段を用いて、前記コンデンサに作動流体を実質的に冷却させないようにした請求項２に記載のランキンサイクル装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記ポンプ駆動状態検知手段によって前記ポンプが液相の作動流体を循環させていると検知されている場合に、前記ポンプがポンピングしなくならない範囲内において、前記冷却量調整手段を用いて、前記コンデンサに作動流体を冷却させる冷却量を略最大にする請求項２又は３に記載のランキンサイクル装置。
【請求項５】
前記コンデンサは、空冷式の冷却器とファンとファン駆動手段とを備え、
前記冷却量調整手段は、前記ファン駆動手段を用いてファンの回転数を制御して前記冷却量を調整する請求項２〜４のいずれか１項に記載のランキンサイクル装置。
【請求項６】
前記コンデンサは、水冷式の冷却器と、作動流体と熱交換を行う冷却水が流れる冷却水経路と、当該冷却水経路に設けられ前記冷却水の流量を調整する流量調整手段とを備え、
前記冷却量調整手段は、前記流量調整手段を用いて前記冷却水経路に流れる冷却水の流量を調整して前記冷却量を調整する請求項２〜４のいずれか１項に記載のランキンサイクル装置。
【請求項７】
前記ポンプ駆動状態検知手段は、前記ポンプが液相の作動流体をポンピングしているか否かを、
（ａ）前記膨張機が回転しているという情報
（ｂ）前記ポンプの下流、かつ前記ボイラの上流における作動流体に液相のものがあるという情報
（ｃ）前記ポンプに接続されたモータの電流値等の、モータの駆動状態を示す情報
のうち、少なくとも１つの情報を取得することで検知する請求項２〜６のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。
【請求項８】
前記ランキンサイクルは、さらに、前記コンデンサより下流であって前記ポンプよりも上流のいずれかの位置に、少なくとも一つ以上の作動流体逆流防止手段が設けられた請求項１〜７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】
この発明は、ランキンサイクル装置に関し、より詳細にはランキンサイクルの起動制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車など車両の内燃機関の排熱を回収して発電機の動力に利用したランキンサイクルと、空調用の冷凍サイクルとを備えた車両用排熱回収システムが、例えば特許文献１に開示されている。
図４はこのような車両用排熱回収システムの構成図である。
冷凍サイクル２０においては、エンジン２２によって駆動されたコンプレッサ２３がフロン等の作動流体の圧縮を行う。コンプレッサ２３から吐出された高温高圧の作動流体は、ランキンサイクル３０を循環する作動流体と混合した後、コンデンサ２４で冷却凝縮され、再び冷凍サイクル２０とランキンサイクル３０とに分配される。冷凍サイクル２０に分配された作動流体は、膨張弁２５で減圧され、その後、蒸発器２６において車内へ供給される空気と熱交換されてガスとなり、再びコンプレッサ２３へと吸入される。
一方、ランキンサイクル３０においては、ポンプ３１から吐出されたフロン等の作動流体（液相の流体、適宜「液相流体」と表記する。）が、ボイラ３２においてエンジン冷却水３３と熱交換されることによってガス（気相の作動流体）となり、膨張機３４へと送られて膨張される。この際、膨張機３４において動力が発生し、この動力及びエンジン２２の動力によって発電機３５が駆動されて発電が行われる。膨張機３４で膨張された作動流体（ガス）は、冷凍サイクル２０を循環する作動流体と混合した後、コンデンサ２４で冷却凝縮されて液相にされ、再び冷凍サイクル２０とランキンサイクル３０とに分配される。ランキンサイクル３０に分配された液相の作動流体は、再びポンプ３１に吸入される（ポンピングされる）。
【０００３】
【特許文献１】特許第２５４０７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような排熱回収システムを長時間停止していると、サイクル内の作動流体が冷却されて圧力が低下する。この状態でボイラ３２において作動流体を気相とし、コンデンサ２４において作動流体の熱量を奪って液相流体とする、通常のランキンサイクルの制御・動作を行っても、ポンプ３１は液相流体をポンピングすることができないことが、本願発明者らの実験の結果分かった。この理由は次のように考えることができる。
【０００５】
コンデンサ２４では作動流体が冷却されるために、コンデンサ２４並びにコンデンサ２４周辺（コンデンサ２４等）の圧力はランキンサイクル３０において最も小さくなる。したがって、ポンプ３１の吸入口の直上流の圧力は、コンデンサ２４等よりも高くなる。ポンプ３１の吸入口直上流では作動流体は冷却されていないからである。そのため、コンデンサ２４とポンプ３１との間に存在する液相流体並びにコンデンサ２４内に存在する液相流体は、上記した圧力差に起因してポンプ３１からコンデンサ２４側に付勢される。すなわち、コンデンサ２４等に存在する液相流体をポンプ３１側へ押し出すことができない。以上の理由により、ポンプ３１が液相流体をポンピングすることができないため、ランキンサイクル３０が起動できない。
【０００６】
また、ポンプ３１の直上流は、冷却されていないため、液相流体が気化してしまうことがある。そうすると、上記同様の理由により、ポンプ３１〜コンデンサ２４の液相流体はコンデンサ２４側に付勢されてしまい、ポンプ３１はポンピングできなくなってしまう。したがって、例え一旦ランキンサイクル３０が起動できたとしても、ランキンサイクル３０は停止してしまう。
【０００７】
以上のように、ポンプ３１が液相流体をポンピングできない状態が生じると、ランキンサイクル３０が起動できなかったり、ランキンサイクル３０が停止してしまったりしてしまう場合があるということを本願発明者らは見いだした。
【０００８】
この問題を解決するために、コンデンサ２４をポンプ３１の吸入口よりも高い位置に設置すると、ポンプ３１の吸入口に作動流体が送られやすくなるため、ポンプ３１によって液相流体のポンピングが行われてランキンサイクル３０内が起動できる。しかし、車両用排熱回収システムでは、ランキンサイクル３０は車両のエンジンルーム等、極めて限定された場所に設置されるため、配置の自由度が小さく、必ずしも以上のような配置を実現することができないこともある。
【０００９】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、コンデンサとポンプとの位置関係によらずにサイクルを起動できるランキンサイクル装置を提供することを第一の目的とする。
また、サイクルの駆動状態を維持できるランキンサイクル装置を提供することを第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係るランキンサイクル装置は、以下の構成を備えている。
・車両における排熱を用いて作動流体を加熱するボイラ。
・ボイラで加熱された作動流体を膨張させる膨張機。
・膨張機で膨張された作動流体を冷却するコンデンサ。
・コンデンサ側から入力された液相流体をポンピングするポンプ。
・膨張機の動力によって駆動される負荷機。
【００１１】
そして、上記ランキンサイクル装置は、起動する際に、少なくともボイラ並びにポンプを起動し、膨張機の上流側〜ポンプの下流側に滞留している液相流体を前記ポンプに到達させる（押し出す）。
また、ポンプがポンピングを始めた後には、ポンプの吸入口（広義には、ポンプとコンデンサとの間）において液相流体が気化しないように、コンデンサによる作動流体の冷却量を調整する。
【００１２】
ランキンサイクルを以上のように構成すれば、コンデンサ並びにコンデンサ周辺における圧力は、ポンプの直上流における圧力よりも高くすることができる。そのため、膨張機上流〜ポンプ下流に対流している液相流体がポンプへ付勢され、ポンプは液相流体をほぼ常時ポンピングすることができる。また、ポンプ〜コンデンサ、特にポンプ直上流において気相の作動流体のみが存在する部分が存在しないように冷却量を調整しているため、液相流体がコンデンサ側に押し戻されてしまう（逆流してしまう）ということがない。したがって、ランキンサイクルを起動させることができ、また、ランキンサイクルが停止してしまうことがない。
【００１３】
上記ランキンサイクル装置は、例えば次の構成要素を備えて組み立てられてもよい。なお、上記したボイラ、膨張機、コンデンサ、ポンプ及び負荷機については説明を省略する。
・ポンプがコンデンサから出力された液相流体をポンピングしているか否か検知するポンプ駆動状態検知手段。
・コンデンサによる作動流体の冷却量を調整する冷却量調整手段。
・ポンプ駆動状態検知手段によってポンプが液相流体をポンピングしていないと検知された場合に、冷却量調整手段を用いてコンデンサによる作動流体の冷却量を低下させる制御手段。
【００１４】
このように冷却量調整手段によりコンデンサによる作動流体の冷却量を調整することで、コンデンサにおける圧力とポンプの直上流における圧力の差によって、液相流体がコンデンサ側に流れる（逆流する）ことを防止できる。なお、冷却量の調整には、作動流体を冷却しないという調整も含まれる。また、ポンプ駆動状態検知手段を設けることによって、ポンプがほぼ常に液相流体をポンピングするようになる。そのため、ランキンサイクルが起動できなかったり、停止してしまったりすることがない。
【００１５】
また、上記ランキンサイクル装置において、制御手段は、ポンプ駆動状態検知手段によってポンプが液相流体をポンピングしたと検知されるまで、冷却量調整手段を用いて、コンデンサに作動流体を実質的に冷却させないようにしてもよい。
コンデンサが作動流体を冷却しないようにすることは、すなわちコンデンサによる作動流体の冷却量をゼロにすることであり、極めて効果的に上記した作用を得ることができる。コンデンサにおける圧力とポンプの直上流における圧力との差を極めて小さくすることができ、液相流体の逆流を確実に防止できる（液相流体を確実にポンプ方向へ付勢できる）からである。
なお、コンデンサに作動流体を実質的に冷却させないとは、コンデンサの形状等により、ファン等を駆動していなくても実質的に冷却されてしまうこと（冷却量）を除くという意味である。
【００１６】
制御手段は、ポンプ駆動状態検知手段によってポンプが液相流体を循環させていると検知されている場合に、ポンプがポンピングしなくならない範囲内において、冷却量調整手段を用いて、コンデンサに作動流体を冷却させる冷却量を略最大にするとよい。つまり、ランキンサイクルが循環可能な範囲内においてコンデンサの冷却能力をほぼ常に最大に設定してもよい。このように制御すれば、ランキンサイクルを停止させることなく、かつ、ランキンサイクルの効率を最大にして動作させることができる。
【００１７】
コンデンサは、公知のコンデンサを適宜採用することができ、冷却量調整手段は、採用されたコンデンサに応じた公知の調整手段を用いればよい。
例えば、空冷式のコンデンサを採用する場合には、コンデンサは、空冷式の冷却器とファンとファン駆動手段とを備え、冷却量調整手段は、ファン駆動手段を用いてファンの回転数を制御して冷却量を調整すればよい。
水冷式のコンデンサを採用する場合には、コンデンサは、水冷式の冷却器と、作動流体と熱交換を行う冷却水が流れる冷却水経路と、冷却水経路に設けられ冷却水の流量を調整する流量調整手段とを備え、冷却量調整手段は、流量調整手段を用いて冷却水経路に流れる冷却水の流量を調整して冷却量を調整すればよい。
【００１８】
ポンプ駆動状態検知手段は、ポンプが液相流体をポンピングしているか否かを、少なくとも以下の（ａ）から（ｃ）のいずれかの情報を取得することで検知してもよい。当然、公知の他の手法を用いて、ポンプが液相流体をポンピングしているか否かをする検知してもよい。
（ａ）前記膨張機が回転しているという情報。
例えば、膨張機の出力軸が回転しているか否かを判断する検出器を設けるなどして上記情報を取得することができる。膨張機が回転しているということは、ランキンサイクルが起動している（循環している）ということなので、この情報によって上記検知が可能となる。
（ｂ）前記ポンプの下流、かつ前記ボイラの上流における作動流体が液相流体であるという情報。
例えば、上記系内において、電流が流れるか否かを調べ、電流が流れるのであれば液相流体が存在するということが分かる。このように液相流体が存在しているのであれば、この液相流体は、ポンプによってコンデンサ側からポンピングされたものということが分かるので、上記情報によって上記検知が可能となる。
（ｃ）ポンプのモータの電流値等のモータの駆動状態を示す情報。
ポンプを駆動するモータは、液体をポンピングしている場合と、ポンピングしていない場合（気体が通過している場合）とでは、負荷の大きさが変わるため、例えば駆動電流の大きさが変わる。したがって、この情報によって、上記検知が可能となる。
【００１９】
ランキンサイクルは、さらに、コンデンサより下流であってポンプよりも上流のいずれかの位置に、少なくとも一つ以上の作動流体逆流防止手段が設けられていてもよい。このように設計すると、コンデンサへの液相流体の逆流を確実に防止することができる。
【００２０】
このように、ランキンサイクルの状態に応じて、ポンプの吸入口上流で液体流体が存在し得るように制御することで、ランキンサイクルを起動することが可能となる。
【００２１】
なお、ポンプ駆動状態検知手段の検知結果によらず、冷却量を徐々に高くしていってもよい。一般的には、コンデンサにおける冷却量を徐々に高くしていき、ランキンサイクルを通常の駆動状態へと導くことが可能となるからである。冷却量の変化量は、予め適切な量（起動時間と変化量との関係等）を調べておき、これに従えばよい。このように駆動しても、一般的に、ポンプによってポンピングされる液相流体の量を適正に増やしていくことができる。
また、上記状態において、ポンピングする液相流体の量が最大量になることが望ましいが、必ずしもこの量ポンピングするように調整する必要はなく、この量よりも少ない量になっても構わない。また、一部が気化してしまう冷却量であっても構わない。すなわち、少なくともポンプにおいて液相流体をポンピングできるように制御すればよい。
これらの制御も本発明に含まれることは当然である。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、コンデンサとポンプとの位置関係によらずにサイクルを起動できるランキンサイクル装置を提供することができる。
また、サイクルの駆動状態を維持できるランキンサイクル装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、すでに説明した変形例等を以下の実施形態に適用することも当然に可能であるし、これらの変形例を適宜組み合わせて採用することも当然に可能である。さらに、後述する変形例をも組み合わせるなどして実施することも当然に可能である。
【００２４】
実施の形態１．
この実施の形態に係るランキンサイクル装置１には、ポンプ２、ボイラ３、膨張機４、及びコンデンサ５が設けられ、作動流体であるフロンＲ１３４ａが循環されている。
ボイラ３は、エンジン７の冷却水８とフロンＲ１３４ａとを熱交換し、フロンＲ１３４ａを加熱する熱交換器である。
膨張機４は、コンプレッサの吐出側と吸入側とを実質的に逆に接続した構造であり、吸入される作動流体によって駆動される。駆動された膨張機４の回転数を検出する回転センサ９が、膨張機４に設けられている。その際に発生した動力によって発電機６を駆動させることができるように、膨張機４と発電機６とが連結されている。例えば、膨張機４の出力軸に発電機６の入力軸が連結され、膨張機４からの動力によって発電機６が回転されるように構成してもよい。ここで、発電機６は負荷機を構成する。また、膨張機４が回転しているということは、ランキンサイクル１が循環しているということ、すなわちポンプ２が液相流体をポンピングしているということを示している。したがって、回転センサ９はポンプ駆動状態検知手段を構成する。
コンデンサ５は空冷式の冷却器であって、ファン１１及びファン１１を回転するファン駆動手段としてのモータ１２を備えている。ここで、ファン１１の回転数はコンデンサ５の冷却能力（冷却量）に対応する。
【００２５】
回転センサ９及びモータ１２はそれぞれ、制御手段としての制御ユニット１０に電気的に接続されている。制御ユニット１０は、コンデンサ５への作動流体供給量に対応する膨張機４の回転数と、コンデンサ５の冷却能力に対応するファン１１の回転数との対応関係を定めたマップを備えており、回転センサ９の検出値に基づいて、モータ１２を作動させてファン１１の回転を開始し、ファン１１の回転数を調整するようになっている。すなわち、これらの構成要素は冷却量調整手段を構成している。
【００２６】
次に、この実施の形態に係るランキンサイクルの動作を説明する。
エンジン７の稼動後、ランキンサイクル装置１を起動するために、少なくともポンプ２並びにボイラ３を作動する。作動流体であるフロンＲ１３４ａは、ボイラ３において、エンジン７の冷却水８と熱交換されることによって加熱され、ガスとなる。ボイラ３においてガスとなったフロンＲ１３４ａは、膨張機４を通過し、コンデンサや配管等に滞留している液相の作動流体（液相流体）をポンプ２側へ押す。つまり、コンデンサにおける圧力が高くなり、液相流体をポンプ２側へ押し出す。ポンプ２は、その吸入口に到達した液相流体をボイラ３側へポンピングする。これによりランキンサイクルが起動しはじめる。
【００２７】
制御ユニット１０は、ランキンサイクル１０が起動しはじめると、ランキンサイクル１０が停止しない範囲内において、コンデンサ５においてフロンＲ１３４ａの冷却を開始する。つまり、制御ユニット１０がモータ１２を作動させてファン１１の回転を開始する。その際、制御ユニット１０は、膨張機４の回転数とファン１１の回転数との対応関係を定めたマップに基づいて、回転センサ９の検出値に対応するように、ファン１１の回転数を調整する。すなわち、ランキンサイクル１０が停止しないように（膨張機４の回転が停止しないように）監視しつつ、コンデンサ５にランキンサイクル１０の冷却を行わせる。つまり、コンデンサ５〜ポンプ２の間、特にポンプ２の直上流において気相の作動流体のみが存在してしまわないように制御する。
【００２８】
このようにして、コンデンサ５へ供給されるフロンＲ１３４ａの流量に基づいた適切な冷却能力によって、コンデンサ５がフロンＲ１３４ａを冷却し、ポンプ２の吸入側に送られる。
ポンプ２の吸入側に送られたフロンＲ１３４ａは、再びポンプ２によって吐出され、ランキンサイクル装置１内を循環する。
コンデンサ５への作動流体供給量の増加に伴い、ファン１１の回転数が上昇され、ファン１１の回転数が所定値に達したら、制御ユニット１０によるファン１１の回転数の調整を終了する。すなわち、ランキンサイクル１が通常の稼働状態となったら、上記制御を終了する。
【００２９】
このようにして起動されたランキンサイクル装置１において、膨張機４で発生した動力により、発電機６が駆動されて発電が行われる。発電機６で発生した電力は、図示しないバッテリーに一旦蓄電された後、車両に備えられた各種電気機器（ポンプ２も含む）の駆動に用いられるようにしてもよい。また、バッテリーに蓄電されることなく直接各種電気機器の駆動に用いられるようにしてもよい。
【００３０】
このように、ランキンサイクル装置１の起動時に、コンデンサ５へ供給される作動流体の流量を膨張機４の回転数として検出し、この検出値に基づいて、コンデンサ５のファン１１の回転を開始し、ファン１１の回転数を調整するようにしたので、フロンＲ１３４ａがコンデンサ５内で急激に冷却凝縮されて滞留し、ポンプ２の吸入側に送られなくなるのを防ぐことができ、スムーズにランキンサイクル装置１を起動することができる。また、ランキンサイクル装置１が停止してしまうことを防止できる。
【００３１】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係るランキンサイクル装置について説明する。尚、以下の実施の形態において、図１の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この発明の実施の形態２に係るランキンサイクル装置１は、実施の形態１に対して、コンデンサ５を水冷式の冷却器にしたものである。
図２に示されるように、コンデンサ５には、作動流体であるフロンＲ１３４ａと熱交換する冷却水１５ａが流れる冷却水経路１５が設けられている。冷却水１５ａは、冷却水経路１５に設けられた流量調整手段である冷却水循環ポンプ１４によって、コンデンサ５へ供給され、流量が調整されるようになっている。ここで、コンデンサ５へ供給される冷却水１５ａの流量に対応して、コンデンサ５の冷却能力（冷却量）が決まるため、冷却水１５ａの流量はコンデンサ５の冷却能力に対応する。
【００３２】
また、発電機６には、発電量を検出する電力計１３が設けられている。発電機６は、実施の形態１と同様に、膨張機４によって駆動される。つまり、電力計１３による検出値は、膨張機４の回転数に対応する。実施の形態１で述べたように、膨張機４の回転数は、ポンプ１が駆動しているか液相のフロンＲ１３４ａをポンピングしているか否か、並びに、フロンＲ１３４ａのポンピング量に対応する。したがって、電力計１３はポンプ駆動状態検知手段を構成する。
【００３３】
制御ユニット１０は、コンデンサ５の冷却能力に対応する冷却水１５ａの流量と、ポンプ２へ供給される液相のフロンＲ１３４ａの流体流量に対応する電力計１３の検出値との対応関係を定めたマップを備えている。
電力計１３及び冷却水循環ポンプ１４はそれぞれ、制御ユニット１０に電気的に接続されており、制御ユニット１０は、電力計１３の検出値に基づいて、冷却水循環ポンプ１４を作動させてコンデンサ５への冷却水１５ａの供給を開始し、冷却水循環ポンプ１４の回転数を調整して冷却水１５ａの流量を調整するようになっている。
【００３４】
次に、この実施の形態に係るランキンサイクルの動作を説明する。
エンジン７の稼動後、ランキンサイクル装置１を起動するために、ポンプ２並びにボイラ３を作動する。フロンＲ１３４ａは、ボイラ３において、エンジン７の冷却水８と熱交換されることによって加熱され、ガスとなる。
ボイラ３においてガスとなったフロンＲ１３４ａは、膨張機４を通過し、膨張機４の上流かつポンプ２の下流に滞留している液相のフロンＲ１３４ａをポンプ２側へ付勢する。これにより、ポンプ２は液相流体のポンピングを開始し、ランキンサイクル装置１は作動流体の循環を開始する。
【００３５】
このようにランキンサイクル装置１が作動を始めると、制御ユニット１０が冷却水循環ポンプ１４を作動させ、コンデンサ５へ冷却水１５ａを供給開始する。その後、制御ユニット１０は、コンデンサ５へ供給される冷却水１５ａの流量と電力計１３の検出値との対応関係を定めたマップに基づいて、電力計１３の検出値に対応するように、冷却水循環ポンプ１４の回転数を調整し、冷却水１５ａの流量を調整する。
【００３６】
このようにして、コンデンサ５へ供給されるフロンＲ１３４ａの流量に基づいた適切な冷却能力によって、コンデンサ５がフロンＲ１３４ａを冷却して液相とし、液相のフロンＲ１３４ａがポンプ２の吸入側に送られる。
ポンプ２の吸入側に送られたフロンＲ１３４ａは、再びポンプ２によって吐出され、ランキンサイクル装置１内を循環する。
コンデンサ５への作動流体供給量の増加に伴い、コンデンサ５へ供給される冷却水１５ａの流量が上昇され、冷却水１５ａの流量が所定値に達したら、制御ユニット１０による冷却水１５ａの流量の調整を終了する。
【００３７】
このようにして起動されたランキンサイクル装置１において発電された電力は、実施の形態１と同様の方法で、車両に備えられた各種電気機器の駆動に用いられる。
【００３８】
このように、コンデンサ５として水冷式の冷却器を用いた場合でも、発電機６による発電量を電力計１３によって検出し、この検出値に基づいて、コンデンサ５へ冷却水１５ａを供給開始し、供給される冷却水１５ａの流量を調整することによって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
なお、この実施の形態において、膨張機４の回転数に基づいて冷却水１５の流量を調整するようすることもできる。また、コンデンサ５に、実施の形態１で用いた空冷式の冷却器を使用することもできる。
【００３９】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係るランキンサイクル装置を図３に基づいて説明する。
この発明の実施の形態３に係るランキンサイクル装置１は、実施の形態１に対して、コンデンサ５の出口に逆止弁１６を設けたものである。ここで逆止弁１６は作動流体逆流防止手段を構成する。
コンデンサ５によって冷却されたフロンＲ１３４ａは、ポンプ２の吸入側に送られるが、ランキンサイクル装置１の起動直後には、コンデンサ５とポンプ２との位置的な関係によって逆流してしまう場合がある。また、ポンプ２の吸入側がコンデンサ５に比べて高温であるために、液相のフロンＲ１３４ａがポンプ２からコンデンサ５側へ付勢されて（逆流されて）しまうこともある。このように、液相のフロンＲ１３４ａは、コンデンサ５へ逆流してしまうことがあるため、コンデンサ５の出口に逆止弁１６を設けることにより、液相流体がコンデンサ５に逆流することを防止できる。これにより、ランキンサイクル装置１をよりスムーズに起動することができる。また、前記したような理由によりランキンサイクル装置１が停止してしまうことを防止することも可能となる。
【００４０】
この実施の形態では、実施の形態１におけるコンデンサ５の出口に逆止弁１６を設けたが、実施の形態２におけるコンデンサ５の出口に逆止弁を設けることもできる。
また、作動流体逆流防止手段は逆止弁に限定されるものではなく、コンデンサ５への逆流を防止できる公知の手段も使用することができる。
当然、前記したように、逆止弁１６等を複数設けることもできる。
【００４１】
実施の形態１〜３においては、ランキンサイクル装置１の作動流体としてフロンＲ１３４ａを使用したが、プロパンやイソブタン等の炭化水素を採用することができる。また、炭化水素のほかに、混合冷媒も採用できる。混合冷媒としては、例えば、混合冷媒４０７ｃや混合冷媒Ｒ４１０Ａが好ましく採用され、混合冷媒Ｒ４１０Ａが特に好ましく採用される。当然、ランキンサイクルに使用される公知の作動流体も採用できる。
【００４２】
実施の形態１〜３においては、エンジン７を冷却した冷却水８とランキンサイクル装置１の作動流体とをボイラ３において熱交換しているが、エンジン７の冷却水８以外の排熱、例えばエキゾーストパイプ等、車両における排熱と熱交換するようにしてもよく、複数の排熱と熱交換するようにしてもよい。
【００４３】
実施の形態１〜３においては、負荷機として発電機６を例にして説明したが、発電機に限定されるものではない。例えば、コンプレッサやラジエータの冷却ファンにしてもよいし、エンジンと協働して駆動輪を回すようにしてもよい。すなわち、運動エネルギーによって駆動される機械であれば負荷機として使用することができる。
【００４４】
実施の形態１〜３においては、膨張機４として、コンプレッサの吐出側と吸入側とを実質的に逆に接続した構造のものを使用したが、この構造のものに限定されるものではない。公知の膨張機を適宜使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の実施の形態１にかかるランキンサイクル装置の構成図である。
【図２】実施の形態２にかかるランキンサイクル装置の構成図である。
【図３】実施の形態３にかかるランキンサイクル装置の構成図である。
【図４】従来の車両用排熱回収システムの構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  ランキンサイクル装置、２  ポンプ、３  ボイラ、４  膨張機、５  コンデンサ、６  発電機、７  エンジン、８  冷却水、９  回転センサ、１０  制御ユニット、１１  ファン、１２  モータ、１３  電力計、１４  冷却水循環ポンプ、１５  冷却水経路、１５ａ  冷却水、１６  逆止弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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