(57)【要約】【課題】膨張機およびポンプの回転数に着目して効率的な発電を可能とする廃熱利用装置およびその制御方法を提供する。【解決手段】発熱機器１０の廃熱を加熱源として冷媒を加熱する加熱器３１０、以下、膨張機３２０、凝縮器２２０、ポンプ３３０を有するランキンサイクル３００と、膨張機３２０に接続されると共に膨張機３２０の駆動力によって作動されて発電する発電機３２１と、この発電機３２１の作動を制御する制御手段５００とを有し、ポンプ３３０が膨張機３２０に接続された廃熱利用装置において、制御手段５００によって、冷媒に対する加熱器３１０の加熱能力、冷媒に対する凝縮器２２０の凝縮能力、ランキンサイクル３００中の冷媒圧力のうち、少なくとも１つに応じて発電機３２１の作動回転数が制御されるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱機器（１０）の廃熱を加熱源として冷媒を加熱する加熱器（３１０）、前記加熱器（３１０）から流出される過熱蒸気冷媒の膨張によって作動される膨張機（３２０）、前記膨張機（３２０）から流出される膨張後の冷媒を冷却媒体によって冷却凝縮する凝縮器（２２０）、前記凝縮器（２２０）から流出される凝縮冷媒を前記加熱器（３１０）に圧送するポンプ（３３０）を有するランキンサイクル（３００）と、
前記膨張機（３２０）に接続されると共に、前記膨張機（３２０）の駆動力によって作動されて発電する発電機（３２１）と、
前記発電機（３２１）の作動を制御する制御手段（５００）とを有し、
前記ポンプ（３３０）が前記膨張機（３２０）に接続された廃熱利用装置において、
前記制御手段（５００）は、前記冷媒に対する前記加熱器（３１０）の加熱能力、前記冷媒に対する前記凝縮器（２２０）の凝縮能力、前記ランキンサイクル（３００）中の冷媒圧力のうち、少なくとも１つに応じて前記発電機（３２１）の作動回転数を制御することを特徴とする廃熱利用装置。
【請求項２】
前記発熱機器（１０）は、内燃機関（１０）であり、
前記加熱源は、前記内燃機関（１０）を冷却する冷却水であることを特徴とする請求項１に記載の廃熱利用装置。
【請求項３】
前記制御手段（５００）は、前記加熱能力を前記冷却水の温度で把握すると共に、前記冷却水の温度が高いほど、前記発電機（３２１）の作動回転数を高くすることを特徴とする請求項２に記載の廃熱利用装置。
【請求項４】
前記制御手段（５００）は、前記加熱能力を前記冷却水の流量で把握すると共に、前記冷却水の流量が多いほど、前記発電機（３２１）の作動回転数を高くすることを特徴とする請求項２に記載の廃熱利用装置。
【請求項５】
前記冷却水は、ポンプ手段（２２）によって前記内燃機関（１０）を循環するようになっており、
前記制御手段（５００）は、前記ポンプ手段（２２）の回転数から前記冷却水の流量を推定することを特徴とする請求項４に記載の廃熱利用装置。
【請求項６】
前記ポンプ手段（２２）は、前記内燃機関（１０）の動力によって駆動されるようになっており、
前記制御手段（５００）は、前記ポンプ手段（２２）の回転数を前記内燃機関（１０）の回転数から推定することを特徴とする請求項５に記載の廃熱利用装置。
【請求項７】
前記ポンプ手段（２２）は、電動機制御手段によって作動制御される電動機の動力によって駆動されるようになっており、
前記制御手段（５００）は、前記ポンプ手段（２２）の回転数を前記電動機の制御値から推定することを特徴とする請求項５に記載の廃熱利用装置。
【請求項８】
前記電動機は、作動出力がデューティ制御されるものであって、
前記制御値は、前記電動機の電圧デューティ比としたことを特徴とする請求項７に記載の廃熱利用装置。
【請求項９】
前記電動機は、作動出力がインバータ制御されるものであって、
前記制御値は、前記電動機のインバータ電圧の周波数としたことを特徴とする請求項７に記載の廃熱利用装置。
【請求項１０】
前記冷却媒体は、外気であり、
前記制御手段（５００）は、前記凝縮能力を前記外気の温度で把握すると共に、前記外気の温度が低いほど、前記発電機（３２１）の作動回転数を高くすることを特徴とする請求項１に記載の廃熱利用装置。
【請求項１１】
前記冷却媒体は、外気であり、
前記制御手段（５００）は、前記凝縮能力を前記外気の流量で把握すると共に、前記外気の流量が多いほど、前記発電機（３２１）の作動回転数を高くすることを特徴とする請求項１に記載の廃熱利用装置。
【請求項１２】
前記制御手段（５００）は、前記外気の風速から前記外気の流量を推定することを特徴とする請求項１１に記載の廃熱利用装置。
【請求項１３】
車両に搭載されて、前記凝縮器（２２０）には前記車両の車速風によって前記外気が導入されるようになっており、
前記制御手段（５００）は、前記車両の車速から前記外気の流量を推定することを特徴とする請求項１１に記載の廃熱利用装置。
【請求項１４】
前記車両は、一般乗用車、ハイブリッド車、トラックを含むことを特徴とする請求項１３に記載の廃熱利用装置。
【請求項１５】
前記制御手段（５００）は、前記冷媒圧力として、前記ランキンサイクル（３００）の高圧側圧力、および前記ランキンサイクル（３００）の低圧側圧力のうち、少なくとも一方を用いると共に、
前記高圧側圧力、前記低圧側圧力のうち、少なくとも一方が低いほど、前記発電機（３２１）の作動回転数を高くすることを特徴とする請求項１に記載の廃熱利用装置。
【請求項１６】
前記制御手段（５００）は、前記発電機（３２１）の作動回転数を設定する際に、前記冷却水の温度、前記冷却水の流量、前記外気の温度、前記外気の流量、前記冷媒圧力の値のうち、２つ以上の値を用いるようにしており、
前記２つ以上の値から算出される作動回転数のうち、最小値を用いて前記発電機（３２１）の作動回転数として決定することを特徴とする請求項３、請求項４、請求項１０、請求項１１、請求項１５に記載の廃熱利用装置。
【請求項１７】
圧縮機（２１０）、エアコン用凝縮器（２２０Ａ）、膨張弁（２４０）、蒸発器（２５０）を有する冷凍サイクル（２００）を備え、
前記凝縮器（２２０）と、前記エアコン用凝縮器（２２０Ａ）とが共用されたことを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれか１つに記載の廃熱利用装置。
【請求項１８】
発熱機器（１０）の廃熱を加熱源として冷媒を加熱する加熱器（３１０）、前記加熱器（３１０）から流出される過熱蒸気冷媒の膨張によって作動される膨張機（３２０）、前記膨張機（３２０）から流出される膨張後の冷媒を冷却媒体によって冷却凝縮する凝縮器（２２０）、前記凝縮器（２２０）から流出される凝縮冷媒を前記加熱器（３１０）に圧送するポンプ（３３０）を有するランキンサイクル（３００）と、
前記膨張機（３２０）に接続されると共に、前記膨張機（３２０）の駆動力によって作動されて発電する発電機（３２１）とを有し、
前記ポンプ（３３０）が前記膨張機（３２０）に接続された廃熱利用装置の制御方法であって、
前記冷媒に対する前記加熱器（３１０）の加熱能力、前記冷媒に対する前記凝縮器（２２０）の凝縮能力、前記ランキンサイクル（３００）中の冷媒圧力のうち、少なくとも１つに応じて前記発電機（３２１）の作動回転数を制御することを特徴とする廃熱利用装置の制御方法。
【請求項１９】
前記発熱機器（１０）は、内燃機関（１０）であり、
前記加熱源は、前記内燃機関（１０）を冷却する冷却水であることを特徴とする請求項１８に記載の廃熱利用装置の制御方法。
【請求項２０】
前記加熱能力を前記冷却水の温度で把握すると共に、前記冷却水の温度が高いほど、前記発電機（３２１）の作動回転数を高くすることを特徴とする請求項１９に記載の廃熱利用装置の制御方法。
【請求項２１】
前記加熱能力を前記冷却水の流量で把握すると共に、前記冷却水の流量が多いほど、前記発電機（３２１）の作動回転数を高くすることを特徴とする請求項１９に記載の廃熱利用装置の制御方法。
【請求項２２】
前記冷却水は、ポンプ手段（２２）によって前記内燃機関（１０）を循環するようになっており、
前記ポンプ手段（２２）の回転数から前記冷却水の流量を推定することを特徴とする請求項２１に記載の廃熱利用装置の制御方法。
【請求項２３】
前記ポンプ手段（２２）は、前記内燃機関（１０）の動力によって駆動されるようになっており、
前記ポンプ手段（２２）の回転数を前記内燃機関（１０）の回転数から推定することを特徴とする請求項２２に記載の廃熱利用装置の制御方法。
【請求項２４】
前記ポンプ手段（２２）は、電動機の動力によって駆動されるようになっており、
前記ポンプ手段（２２）の回転数を前記電動機作動制御時の制御値から推定することを特徴とする請求項２２に記載の廃熱利用装置の制御方法。
【請求項２５】
前記電動機は、作動出力がデューティ制御されるものであって、
前記制御値は、前記電動機の電圧デューティ比としたことを特徴とする請求項２４に記載の廃熱利用装置の制御方法。
【請求項２６】
前記電動機は、作動出力がインバータ制御されるものであって、
前記制御値は、前記電動機のインバータ電圧の周波数としたことを特徴とする請求項２４に記載の廃熱利用装置の制御方法。
【請求項２７】
前記冷却媒体は、外気であり、
前記凝縮能力を前記外気の温度で把握すると共に、前記外気の温度が低いほど、前記発電機（３２１）の作動回転数を高くすることを特徴とする請求項１８に記載の廃熱利用装置の制御方法。
【請求項２８】
前記冷却媒体は、外気であり、
前記凝縮能力を前記外気の流量で把握すると共に、前記外気の流量が多いほど、前記発電機（３２１）の作動回転数を高くすることを特徴とする請求項１８に記載の廃熱利用装置の制御方法。
【請求項２９】
前記外気の風速から前記外気の流量を推定することを特徴とする請求項２８に記載の廃熱利用装置の制御方法。
【請求項３０】
車両に搭載されて、前記凝縮器（２２０）には車速風によって前記外気が導入されるようになっており、
前記車両の車速から前記外気の流量を推定することを特徴とする請求項２８に記載の廃熱利用装置の制御方法。
【請求項３１】
前記車両は、一般乗用車、ハイブリッド車、トラックを含むことを特徴とする請求項２９に記載の廃熱利用装置の制御方法。
【請求項３２】
前記冷媒圧力として、前記ランキンサイクル（３００）の高圧側圧力、および前記ランキンサイクル（３００）の低圧側圧力のうち、少なくとも一方を用いると共に、
前記高圧側圧力、前記低圧側圧力のうち、少なくとも一方が低いほど、前記発電機（３２１）の作動回転数を高くすることを特徴とする請求項１８に記載の廃熱利用装置の制御方法。
【請求項３３】
前記発電機（３２１）の作動回転数を設定する際に、前記冷却水の温度、前記冷却水の流量、前記外気の温度、前記外気の流量、前記冷媒圧力の値のうち、２つ以上の値を用いるようにしており、
前記２つ以上の値から算出される作動回転数のうち、最小値を用いて前記発電機（３２１）の作動回転数として決定することを特徴とする請求項２０、請求項２１、請求項２７、請求項２８、請求項３２に記載の廃熱利用装置の制御方法。
【請求項３４】
圧縮機（２１０）、エアコン用凝縮器（２２０Ａ）、膨張弁（２４０）、蒸発器（２５０）を有する冷凍サイクル（２００）を備え、
前記凝縮器（２２０）と、前記エアコン用凝縮器（２２０Ａ）とが共用されたことを特徴とする請求項１８〜請求項３３のいずれか１つに記載の廃熱利用装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱機器の廃熱を利用して動力を回収する廃熱利用装置およびその制御方法に関するものであり、例えば内燃機関を搭載する車両用に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に示されるように、従来の廃熱利用装置（特許文献１中ではボトミングサイクル発電システム）として、ランキンサイクルに発電機を設けたものが知られている。ランキンサイクルは、内部の熱媒体を循環させるポンプ、熱媒体を加熱する加熱用熱交換器、加熱された熱媒体の膨張により回転作動する膨張機（タービン）、膨張後の熱媒体を冷却する放熱用熱交換器が環状に接続されたものである。ここでは膨張機の主軸にポンプおよび発電機が連結されて一体化されている。
【０００３】
加熱用熱交換器には加熱用液体あるいはガス（ガスタービンやエンジンの排気等）が供給される。ポンプから送られた熱媒体は加熱用熱交換器で過熱蒸気となって、膨張機に流入し、膨張機内で断熱膨張することで膨張機に駆動力を発生させる。そして、この駆動力によって連結されたポンプおよび発電機が作動され、ランキンサイクルの作動が継続されると共に、排気熱エネルギーが電気エネルギーとして蓄えられる。尚、膨張後の熱媒体は、放熱用熱交換器で冷却空気等によって冷却凝縮され、ポンプに吸引される。
【特許文献１】特開２００４−１０８２２０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、上記廃熱利用装置においては、具体的に膨張機およびポンプの回転数の決定方法については何ら触れられていない。
【０００５】
例えば、加熱用液体あるいはガスの温度が低い時に、回転数を高くすると、熱媒体の流量が大きくなり、加熱用熱交換器で蒸発しきれなくなってしまい、発電効率が非常に悪くなる。
【０００６】
また、例えば、放熱用熱交換器における冷却空気の風速が低い時に、回転数を高くすると、加熱用熱交換器では多くの熱が入力されるが、放熱用熱交換器で放熱しきれなくなり、放熱用熱交換器における熱媒体圧力が上昇する。よって、膨張機前後の圧力差が取れなくなってしまい、発電効率が非常に悪くなる。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、膨張機およびポンプの回転数に着目して効率的な発電を可能とする廃熱利用装置およびその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、発熱機器（１０）の廃熱を加熱源として冷媒を加熱する加熱器（３１０）、加熱器（３１０）から流出される過熱蒸気冷媒の膨張によって作動される膨張機（３２０）、膨張機（３２０）から流出される膨張後の冷媒を冷却媒体によって冷却凝縮する凝縮器（２２０）、凝縮器（２２０）から流出される凝縮冷媒を加熱器（３１０）に圧送するポンプ（３３０）を有するランキンサイクル（３００）と、膨張機（３２０）に接続されると共に、膨張機（３２０）の駆動力によって作動されて発電する発電機（３２１）と、発電機（３２１）の作動を制御する制御手段（５００）とを有し、ポンプ（３３０）が膨張機（３２０）に接続された廃熱利用装置において、制御手段（５００）は、冷媒に対する加熱器（３１０）の加熱能力、冷媒に対する凝縮器（２２０）の凝縮能力、ランキンサイクル（３００）中の冷媒圧力のうち、少なくとも１つに応じて発電機（３２１）の作動回転数を制御することを特徴としている。
【００１０】
これにより、ランキンサイクル（３００）における熱バランスを確保しながら、膨張機（３２０）によって発電機（３２１）を作動させることができるので、効率的な発電が可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明のように、廃熱利用装置（１００）としては、内燃機関（１０）とし、また、加熱源は、内燃機関（１０）を冷却する冷却水として好適である。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、制御手段（５００）は、加熱能力を冷却水の温度で把握すると共に、冷却水の温度が高いほど、発電機（３２１）の作動回転数を高くすることを特徴としている。
【００１３】
これにより、冷却水の流量を一定とすると冷却水温度が高いほど加熱器（３１０）において冷媒に多くの廃熱エネルギーが得られことになり、膨張機（３２０）では廃熱エネルギーに応じたより多くの機械的エネルギーを得ることができるので、発電機（３２１）の作動回転数を高くすることで発電機（３２１）における効率的な発電が可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、制御手段（５００）は、加熱能力を冷却水の流量で把握すると共に、冷却水の流量が多いほど、発電機（３２１）の作動回転数を高くすることを特徴としている。
【００１５】
これにより、冷却水の温度を一定とすると冷却水の流量が多いほど加熱器（３１０）において冷媒に多くの廃熱エネルギーが得られことになり、膨張機（３２０）では廃熱エネルギーに応じたより多くの機械的エネルギーを得ることができるので、発電機（３２１）の作動回転数を高くすることで発電機（３２１）における効率的な発電が可能となる。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、冷却水は、ポンプ手段（２２）によって内燃機関（１０）を循環するようになっており、制御手段（５００）は、ポンプ手段（２２）の回転数から冷却水の流量を推定することを特徴としている。
【００１７】
これにより、冷却水の流量はポンプ手段（２２）の回転数に相関することから、その関係を予め把握しておくことで、ポンプ手段（２２）の回転数から容易に冷却水の流量を推定することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、ポンプ手段（２２）は、内燃機関（１０）の動力によって駆動されるようになっており、制御手段（５００）は、ポンプ手段（２２）の回転数を内燃機関（１０）の回転数から推定することを特徴としている。
【００１９】
これにより、ポンプ手段（２２）の回転数は内燃機関（１０）の回転数に相関することから、その関係を予め把握しておくことで、内燃機関（１０）の回転数から容易にポンプ手段（２２）の回転数を推定することができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明では、ポンプ手段（２２）は、電動機制御手段によって作動制御される電動機の動力によって駆動されるようになっており、制御手段（５００）は、ポンプ手段（２２）の回転数を電動機の制御値から推定することを特徴としている。
【００２１】
これにより、容易にポンプ手段（２２）の回転数を推定することができる。
【００２２】
請求項８に記載の発明のように、電動機は作動出力がデューティ制御されるものとすると、制御値を電動機の電圧デューティ比とすることができる。
【００２３】
また、請求項９に記載の発明のように、電動機は作動出力がインバータ制御されるものとすると、制御値を電動機のインバータ電圧の周波数とすることができる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明では、冷却媒体は外気であり、制御手段（５００）は、凝縮能力を外気の温度で把握すると共に、外気の温度が低いほど、発電機（３２１）の作動回転数を高くすることを特徴としている。
【００２５】
これにより、外気の流量を一定とすると外気の温度が低いほど凝縮器（２２０）での凝縮能力が高く得られることになり、膨張機（３２０）で膨張して流出する冷媒の凝縮を充分に賄うことができるので、発電機（３２１）の作動回転数を高くすることで発電機（３２１）における効率的な発電が可能となる。
【００２６】
請求項１１に記載の発明では、冷却媒体は外気であり、制御手段（５００）は、凝縮能力を外気の流量で把握すると共に、外気の流量が多いほど、発電機（３２１）の作動回転数を高くすることを特徴としている。
【００２７】
これにより、外気の温度を一定とすると外気の流量が多いほど凝縮器（２２０）での凝縮能力が高く得られることになり、膨張機（３２０）で膨張して流出する冷媒の凝縮を充分に賄うことができるので、発電機（３２１）の作動回転数を高くすることで発電機（３２１）における効率的な発電が可能となる。
【００２８】
請求項１２に記載の発明では、制御手段（５００）は、外気の風速から外気の流量を推定することを特徴としている。
【００２９】
これにより、容易に外気の流量を推定することができる。
【００３０】
請求項１３に記載の発明では、車両に搭載されて、凝縮器（２２０）には車両の車速風によって外気が導入されるようになっており、制御手段（５００）は、車両の車速から外気の流量を推定することを特徴としている。
【００３１】
これにより、請求項１２に記載の発明と同様に、容易に外気の流量を推定することができる。
【００３２】
請求項１３における車両としては、請求項１４に記載の発明のように、一般乗用車、ハイブリッド車、トラックを含むものを対象として好適である。
【００３３】
請求項１５に記載の発明では、制御手段（５００）は、冷媒圧力として、ランキンサイクル（３００）の高圧側圧力、およびランキンサイクル（３００）の低圧側圧力のうち、少なくとも一方を用いると共に、高圧側圧力、低圧側圧力のうち、少なくとも一方が低いほど、発電機（３２１）の作動回転数を高くすることを特徴としている。
【００３４】
これにより、高圧側圧力、低圧側圧力の少なくとも一方が低いほど加熱器（３１０）、凝縮器（２２０）の少なくとも一方における加熱能力、あるいは凝縮能力が高く得られることになる。即ち、加熱器（３１０）において冷媒に多くの廃熱エネルギーが得られことになり、膨張機（３２０）では廃熱エネルギーに応じたより多くの機械的エネルギーを得ることができる。あるいは、凝縮器（２２０）では膨張機（３２０）で膨張して流出する冷媒の凝縮を充分に賄うことができる。よって、発電機（３２１）の作動回転数を高くすることで発電機（３２１）における効率的な発電が可能となる。
【００３５】
請求項１６に記載の発明では、制御手段（５００）は、発電機（３２１）の作動回転数を設定する際に、冷却水の温度、冷却水の流量、外気の温度、外気の流量、冷媒圧力の値のうち、２つ以上の値を用いるようにしており、２つ以上の値から算出される作動回転数のうち、最小値を用いて発電機（３２１）の作動回転数として決定することを特徴としている。
【００３６】
これにより、より良い条件での発電の可能性を確保できると共に、ランキンサイクル（３００）の熱バランスに対して安全側の条件で発電機（３２１）を作動させることができ、無理な発電を防止することができる。
【００３７】
請求項１７に記載の発明では、圧縮機（２１０）、エアコン用凝縮器（２２０Ａ）、膨張弁（２４０）、蒸発器（２５０）を有する冷凍サイクル（２００）を備え、凝縮器（２２０）と、エアコン用凝縮器（２２０Ａ）とが共用されたことを特徴としている。
【００３８】
これにより、エアコン凝縮器（２２０Ａ）の設定を減らして、コンパクトに冷凍サイクル（２００）を設けることができる。
【００３９】
請求項１８〜請求項３４に記載の発明は、廃熱利用装置（１００）における制御方法に関するものであり、その技術的意義は上記請求項１〜請求項１７に記載の廃熱利用装置と本質的に同じである。
【００４０】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態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】
【００４１】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図８に示し、まず、具体的な構成について説明する。本発明の廃熱利用装置１００は、エンジン１０を駆動源とする一般乗用車（車両）に適用されるものとしており、電動発電機３２１を備えるランキンサイクル３００と、ランキンサイクル３００（電動発電機３２１）の作動を制御する制御装置５００（５００ａ〜５００ｄ）とを有している。尚、この車両には、ランキンサイクル３００内の一部の機器（凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１）を共用する冷凍サイクル２００が搭載されている。
【００４２】
図１に示すように、エンジン１０は水冷式の内燃機関（本発明における発熱機器に対応）であり、エンジン冷却水の循環によってエンジン１０が冷却されるラジエータ回路２０、および冷却水（温水）を熱源として空調空気を加熱するヒータ回路３０を有している。尚、エンジン１０には、ベルト１２を介して伝達されるエンジン１０の駆動力によって駆動されて発電するオルタネータ１１が設けられている。オルタネータ１１によって発電された電力はバッテリ４０に充電されると共に、バッテリ４０に充電された電力は、車両電気負荷（ヘッドランプ、ワイパー、オーディオ等）４１に供給されるようになっている。
【００４３】
ラジエータ回路２０にはラジエータ２１が設けられており、ラジエータ２１は、温水ポンプ（本発明におけるポンプ手段に対応）２２によって循環される冷却水を外気との熱交換により冷却する。ここでは温水ポンプ２２は、エンジン１０によって駆動される機械式ポンプとしており、エンジン１０の回転数（以下、エンジン回転数）に対して所定の回転数比で作動されるようになっている。尚、エンジン１０には、上記エンジン回転数を検出する回転数センサ１３が設けられており、この回転数センサ１３によって検出される回転数信号は、後述する制御装置５００（車両制御ＥＣＵ５００ｂ）に出力されるようになっている。
【００４４】
また、エンジン１０の出口側の流路（エンジン１０とラジエータ２１の間の流路）には、水温センサ２５と、後述するランキンサイクル３００の加熱器３１０が配設されている。水温センサ２５は、エンジン１０の出口側における冷却水温度を検出する水温検出手段であり、この水温センサ２５によって検出される温度信号は、後述する制御装置５００（システム制御ＥＣＵ５００ａ）に出力されるようになっている。また、加熱器３１０内にはエンジン１０から流出する冷却水が流通するようになっている。
【００４５】
尚、ラジエータ回路２０中にはラジエータ２１を迂回して冷却水が流通するラジエータバイパス流路２３が設けられており、サーモスタット２４によってラジエータ２１を流通する冷却水流量とラジエータバイパス流路２３を流通する冷却水流量とが調節されるようになっている。
【００４６】
ヒータ回路３０にはヒータコア３１が設けられており、上記の温水ポンプ２２によって冷却水（温水）が循環されるようにようになっている。ヒータコア３１は、空調ユニット４００の空調ケース４１０内に配設されており、送風機４２０によって送風される空調空気を温水との熱交換により加熱する。尚、ヒータコア３１にはエアミックスドア４３０が設けられており、このエアミックスドア４３０の開閉により、ヒータコア３１を通過する空調空気量が調整される。
【００４７】
ランキンサイクル３００は、エンジン１０で発生した廃熱エネルギー（冷却水の熱エネルギー）を回収すると共に、この廃熱エネルギーを電気エネルギーに変換して利用するものである。以下、ランキンサイクル３００について説明する。
【００４８】
ランキンサイクル３００は、加熱器３１０、膨張機３２０、凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１、ポンプ３３０を有し、これらが順次接続されて閉回路を形成している。
【００４９】
本ランキンサイクル３００においては、膨張機３２０に電動機と発電機の両機能を備える電動発電機（本発明における発電機に対応）３２１が接続されると共に、ポンプ３３０が膨張機３２０に接続されるようになっている。具体的には、膨張機３２０に電動発電機３２１の一端側が接続され、更に、電動発電機３２１の他端側がポンプ３３０と接続され、膨張機３２０、電動発電機３２１、ポンプ３３０が一体的に形成されている。
【００５０】
電動発電機３２１は、後述する制御装置５００（インバータ５００ｄ）によって作動制御されるようになっている。即ち、電動発電機３２１は、後述するインバータ５００ｄから電力供給されると、電動機として膨張機３２０、およびポンプ３３０を駆動（起動）させる。また、電動発電機３２１は、膨張機３２０から駆動力を受けると発電機として作動する。この時、電動発電機３２１はインバータ５００ｄによって回転数制御され（詳細後述）、これに伴って発電量が調整される。そして、発電された電力は、インバータ５００ｄによってバッテリ４０に充電されるようになっている。
【００５１】
ポンプ３３０は、ランキンサイクル３００内の冷媒を循環させる流体機器であり、膨張機３２０の駆動力によって作動される。加熱器３１０は、ポンプ３３０から送られる冷媒とラジエータ回路２０を流通する高温の冷却水（本発明における加熱源に対応）との間で熱交換することにより冷媒を加熱する熱交換器である。膨張機３２０は、加熱器３１０で加熱された過熱蒸気冷媒の膨張によって回転駆動力を発生させる流体機器である。
【００５２】
凝縮器２２０は、冷却媒体としての外気との熱交換によって冷媒を凝縮液化する熱交換器であり、例えば車両エンジンルーム内の前方に配設されている。凝縮器２２０の熱交換部には車両走行時の車速風が外気として流入するようになっている。尚、外気の流入量は車両の速度（車速）に応じて増加する。気液分離器２３０は、凝縮器２２０で凝縮された冷媒を気液二層に分離するレシーバである。過冷却器２３１は、気液分離器２３１から流出される液冷媒を更に冷却する熱交換器である。凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１は、いわゆる気液分離器を有するサブクールコンデンサの形態となっている。尚、凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１は、一体的に形成される気液分離器一体型サブクールコンデンサとしても良い。
【００５３】
そして、ポンプ３３０と加熱器３１０との間には、ランキンサイクル３００の高圧側となる冷媒圧力（以下、高圧側圧力）を検出する圧力検出手段としての冷媒圧力センサ３４１が設けられている。この冷媒圧力センサ３４１によって検出される圧力信号は、後述する制御装置５００（システム制御ＥＣＵ５００ａ）に出力されるようになっている。
【００５４】
また、過冷却器２３１とポンプ３３０との間には、ランキンサイクル３００の低圧側となる冷媒圧力（以下、低圧側圧力）を検出する圧力検出手段としての冷媒圧力センサ３４２が設けられている。この冷媒圧力センサ３４２によって検出される圧力信号は、後述する制御装置５００（システム制御ＥＣＵ５００ａ）に出力されるようになっている。
【００５５】
冷凍サイクル２００は、圧縮機２１０、凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１、膨張弁２４０、蒸発器２５０を有し、これらが順次環状に接続されて閉回路を形成している。凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１は上記ランキンサイクル３００のものが共用されるようになっており、冷凍サイクル２００内を流通する作動流体は、ランキンサイクル３００の冷媒と同一のものとなっている。
【００５６】
圧縮機２１０は、冷凍サイクル２００内の冷媒を高温高圧に圧縮する流体機器であり、ここではエンジン１０の駆動力によって駆動されるようになっている。即ち、圧縮機２１０の駆動軸には駆動手段としてのプーリ２１１が固定されており、エンジン１０の駆動力がベルト１２を介してプーリ２１１に伝達され、圧縮機２１０は駆動される。尚、プーリ２１１には、圧縮機２１０とプーリ２１１との間を断続する電磁クラッチ２１２が設けられている。電磁クラッチ２１２の断続は、後述する制御装置５００（エアコン制御ＥＣＵ５００ｃ）によって制御される。
【００５７】
圧縮機２１０の冷媒吐出側は、凝縮器２２０に合流するように接続され、また、過冷却器２３１の冷媒流出側でランキンサイクル３００から分岐して、膨張弁２４０に接続されている。
【００５８】
膨張弁２４０は、過冷却器２３１から流出される液冷媒を減圧膨脹させる減圧手段であり、本実施形態では、冷媒を等エンタルピ的に減圧すると共に、圧縮機２１０に吸入される冷媒の過熱度が所定値となるように絞り開度を制御する温度式膨脹弁を採用している。
【００５９】
蒸発器２５０は、ヒータコア３１と同様に空調ユニット４００の空調ケース４１０内に配設されている。蒸発器２５０は、膨張弁２４０によって減圧膨張された冷媒を蒸発させて、その時の蒸発潜熱によって送風機４２０からの空調空気を冷却する熱交換器である。そして、蒸発器２５０の冷媒出口側は、圧縮機２１０の吸入側に接続されている。尚、蒸発器２５０によって冷却された空調空気とヒータコア３１によって加熱された空調空気は、エアミックスドア４３０の開度に応じて混合比率が可変され、乗員の設定する温度に調節される。
【００６０】
制御装置（本発明における制御手段に対応）５００は、上記ランキンサイクル３００、および冷凍サイクル２００の各種機器の作動を制御する制御手段であり、システム制御ＥＣＵ５００ａ、車両制御ＥＣＵ５００ｂ、エアコン制御ＥＣＵ５００ｃ、インバータ５００ｄを有している。
【００６１】
システム制御ＥＣＵ５００ａには、車両制御ＥＣＵ５００ｂとエアコン制御ＥＣＵ５００ｃとインバータ５００ｄとが接続されて、相互に制御信号が授受されるようになっている。システム制御ＥＣＵ５００ａには、外気温度を検出する外気温検出手段としての外気温センサ５１０からの検出信号が入力されるようになっている。
【００６２】
システム制御ＥＣＵ５００ａは、ランキンサイクル３００、および冷凍サイクル２００の総合的な制御を行うと共に、後述するようにランキンサイクル３００の作動状態に寄与する各種条件に応じて電動発電機３２１の作動を制御する（詳細後述）。
【００６３】
車両制御ＥＣＵ５００ｂは、主にエンジン１０の制御を行うものであり、水温センサ２５からの冷却水温度、回転数センサ１３からのエンジン回転数、スロットルバルブ開度等から算出されるエンジン負荷（エンジントルク）等から、燃料（ガソリン）の燃焼効率が最適になるように、燃料噴射量（燃料供給量）を制御する。尚、車両制御ＥＣＵ５００ｂは、エンジン回転数、および図示しない変速機の変速比等から車両の速度、即ち車速を算出する。
【００６４】
エアコン制御ＥＣＵ５００ｃは、乗員のエアコン要求、設定温度、環境条件等に応じて、冷凍サイクル２００の基本作動を制御する。また、インバータ５００ｄは、電動発電機３２１を電動機あるいは発電機として作動させ、また、その回転数を調整することで、ランキンサイクル３００の作動を制御する。
【００６５】
次に、上記構成に基づく廃熱利用装置１００の作動について説明する。本廃熱利用装置１００においては、以下のランキンサイクル単独運転に加えて、ランキンサイクルと冷凍サイクルの同時運転、および冷凍サイクル単独運転を可能とする。
【００６６】
１．ランキンサイクル単独運転
制御装置５００は、エアコン要求が無く、冷却水温度が所定冷却水温度以上となってエンジン１０の廃熱が充分得られると判定した時は、電磁クラッチ２１２を切断（圧縮機２１０は停止）し、電動発電機３２１をまず電動機として作動（起動）させて（膨張機３２０、ポンプ３３０を作動させて）、ランキンサイクル３００を運転させる。そして、膨張機３２０の回転駆動力に伴う電動発電機３２１の発電作用により発電を行う。
【００６７】
更に詳述すると、ポンプ３３０によって過冷却器２３１からの液冷媒が昇圧されて加熱器３１０に送られ、加熱器３１０において液冷媒は高温のエンジン冷却水によって加熱され、過熱蒸気冷媒となって膨張機３２０に送られる。膨張機３２０において過熱蒸気冷媒は等エントロピー的に膨張減圧され、その熱エネルギーと圧力エネルギーの一部が回転駆動力に変換され、膨張機３２０で取り出された回転駆動力によって電動発電機機３２１が作動される。そして、膨張機３２０での回転駆動力がポンプ３３０用の駆動力を超えると、電動発電機３２１は、電力を発生させる発電機として作動し、得られた電力はインバータ５００ｄを介してバッテリ４０に充電される。充電された電力は、車両電気負荷４１の作動に使用される。よってオルタネータ１１の負荷が軽減される。尚、膨張機３２０で減圧された冷媒は凝縮器２２０で凝縮され、気液分離器２３０で気液分離され、過冷却器２３１で過冷却されて、再びポンプ３３０へ吸引される。
【００６８】
２．ランキンサイクルと冷凍サイクルの同時運転
制御装置５００は、廃熱が充分に得られ、且つ、エアコン要求があると判定した時は、ランキンサイクル３００と冷凍サイクル２００とを同時運転させ、発電と空調の両方を行う。
【００６９】
この場合は、電磁クラッチ２１２を接続し、電動発電機３２１（膨張機３２０、ポンプ３３０）を作動させる。すると、膨張機３２０、および圧縮機２１０から吐出される冷媒は、合流して凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１を流通し、その後にポンプ３３０側と膨張弁２４０側に分岐して、２つのサイクル３００、２００を循環する。ランキンサイクル３００の作動内容は上記ランキンサイクル単独運転と同一である。また、冷凍サイクル２００においては、空調空気が蒸発器２５０で冷却される。冷却された空調空気と、ヒータコア３１によって加熱された空調空気は、エアミックスドア４３０によって所定比に混合されて乗員の設定する温度に調節される。
【００７０】
３．冷凍サイクル単独運転
制御装置５００は、エンジン１０始動直後の暖機中等で廃熱が充分に得られない場合、即ち、水温センサ２５によって得られる冷却水温度が所定冷却水温度に満たない場合で、乗員からのエアコン要求があると判定した時は、電動発電機３２１を停止（膨張機３２０、ポンプ３３０は停止）させ、電磁クラッチ２１２を接続し、エンジン１０の駆動力によって圧縮機２１０を駆動させ、冷凍サイクル２００を単独運転させる。
【００７１】
本実施形態では、ランキンサイクル３００運転時の作動状態に寄与する各種条件に応じて、電動発電機３２１の回転数を制御するようにしており、以下、図２〜図８を用いて詳細に説明する。
【００７２】
図２は制御装置５００が、ランキンサイクル３００の運転を行う際の、電動発電機３２１の回転数を制御するための制御フローである。制御装置５００は、ランキンサイクル３００の運転時に、まずステップＳ１００で各種データの読込みを行う。各種データというのは、水温センサ２５から得られる冷却水温度（Ｔｗ）、回転数センサ１３から得られるエンジン回転数（Ｎｅ）、外気温センサ５１０から得られる外気温度（ＴＡ）、車両制御ＥＣＵ５００ｂから得られる車速（Ｖｖ）、冷媒圧力センサ３４１から得られる高圧側圧力（Ｐｒ）、冷媒圧力センサ３４２から得られる低圧側圧力（Ｐｈ）である。
【００７３】
ステップＳ１１０で図３〜図８に示す制御特性図を用いて、上記各データに対応する回転数（Ｎ）を算出する。
【００７４】
図３に示す制御特性図は、冷却水温度に対する最適な膨張機３２０およびポンプ３３０の回転数Ｎｔｗを算出するものである。これは、冷却水の流量が一定とすれば、冷却水温度が高いほど加熱器３１０における加熱能力が高くなり、廃熱エネルギーをより多く回収できることから、回転数Ｎｔｗをより高く設定するようにしたものである。この制御特性図を用いて水温センサ２５から得られた冷却水温度に対応する値を回転数Ｎｔｗとして算出する。尚、膨張機３２０およびポンプ３３０の回転数としては、設計仕様としての最小回転数（Ｎｍｉｎ）〜最大回転数（Ｎｍｉｎ）を取り得るようになっており、上記制御特性図においては最小回転数側で最小冷却水温度（Ｔｗｍｉｎ）と所定値＋αとの間でヒステリシスを持たせるようにしている。
【００７５】
図４に示す制御特性図は、エンジン回転数に対する最適な膨張機３２０およびポンプ３３０の回転数Ｎｑｗを算出するものである。ここでエンジン回転数は、冷却水の流量として捉えたものである。即ち、冷却水の流量は、温水ポンプ２２の回転数に比例するものであり、更に、温水ポンプ２２はエンジン１０によって駆動される機械式ポンプであることから、温水ポンプ２２の回転数はエンジン回転数に比例する。よって直接的に把握が困難な冷却水の流量をエンジン回転数にて捉えることができる。
【００７６】
上記制御特性図では、冷却水温度が一定とすれば、エンジン回転数（冷却水の流量）が高いほど加熱器３１０における加熱能力が高くなり、廃熱エネルギーをより多く回収できることから、回転数Ｎｑｗをより高く設定するようにしている。そして、この制御特性図を用いて回転数センサ１３から得られたエンジン回転数に対応する値を回転数Ｎｑｗとして算出する。尚、上記図３の制御特性図と同様に、上記図４の制御特性図においては最小回転数（Ｎｍｉｎ）側で最小エンジン回転数（Ｎｅｍｉｎ）と所定値＋αとの間でヒステリシスを持たせるようにしている。
【００７７】
図５に示す制御特性図は、外気温度に対する最適な膨張機３２０およびポンプ３３０の回転数Ｎｔａを算出するものである。これは、外気の流量が一定とすれば、外気温度が低いほど凝縮器２２０における凝縮能力が高くなり、膨張機３１０から流出する冷媒の凝縮を充分に賄うことができることから、回転数Ｎｔａをより高く設定するようにしたものである。この制御特性図を用いて外気温センサ５１０から得られた外気温度に対応する値を回転数Ｎｔａとして算出する。尚、上記図３の制御特性図と同様に、上記図５の制御特性図においては最小回転数（Ｎｍｉｎ）側で最大外気温度（ＴＡｍａｘ）と所定値−αとの間でヒステリシスを持たせるようにしている。
【００７８】
図６に示す制御特性図は、車速に対する最適な膨張機３２０およびポンプ３３０の回転数Ｎｖｖを算出するものである。ここで車速は、凝縮器２２０に流入する外気の流量として捉えたものである。即ち、外気の流量は、外気の風速に比例するものであり、更に、外気の風速は車速に比例する。よって外気の流量を車速にて捉えることができる。
【００７９】
上記制御特性図では、外気温度が一定とすれば、車速（外気の流量）が高いほど凝縮器２２０における凝縮能力が高くなり、膨張機３１０から流出する冷媒の凝縮を充分に賄うことができることから、回転数Ｎｖｖをより高く設定するようにしている。そして、この制御特性図を用いて車両制御ＥＣＵ５００ｂで算出される車速に対応する値を回転数Ｎｖｖとして算出する。尚、上記図３の制御特性図と同様に、上記図６の制御特性図においては最小回転数（Ｎｍｉｎ）側で最小車速（Ｖｖｍｉｎ）と所定値＋αとの間でヒステリシスを持たせるようにしている。
【００８０】
図７に示す制御特性図は、ランキンサイクル３００の低圧側圧力に対する最適な膨張機３２０およびポンプ３３０の回転数Ｎｐｈを算出するものである。これは、低圧側圧力が低いほど凝縮器２２０における凝縮能力が高くなり、膨張機３１０から流出する冷媒の凝縮を充分に賄うことができることから、回転数Ｎｐｈをより高く設定するようにしたものである。この制御特性図を用いて冷媒圧力センサ３４２から得られた低圧側圧力に対応する値を回転数Ｎｐｈとして算出する。上記図３の制御特性図と同様に、上記図７の制御特性図においては最小回転数（Ｎｍｉｎ）側で最大圧力（Ｐｈｍａｘ）と所定値−αとの間でヒステリシスを持たせるようにしている。尚、エアコン要求により冷凍サイクル２００が運転されている場合には、凝縮器２２０の凝縮能力が冷凍サイクル２００にも用いられるため、上記低圧側圧力が高くなって回転数Ｎｐｈが低く設定されるため、ランキンサイクル３００の運転が制限される。これより、ランキンサイクル３００によって冷凍サイクル２００の効率が悪化し、冷凍サイクル２００の圧縮機２１０が余分に消費されるということを防ぐことができる。
【００８１】
図８に示す制御特性図は、ランキンサイクル３００の高圧側圧力に対する最適な膨張機３２０およびポンプ３３０の回転数Ｎｐｒを算出するものである。これは、高圧側圧力が低いほど冷媒の温度が低くなり、加熱器３１０における加熱能力が高くなり、廃熱エネルギーをより多く回収できることから、回転数Ｎｐｒをより高く設定するようにしたものである。逆に、高圧側圧力が高いほど、上記加熱能力が低くなると共に、ランキンサイクル３００の耐圧性に余裕がなくなることから、回転数Ｎｐｒをより低く設定するようにしている。この制御特性図を用いて冷媒圧力センサ３４１から得られた高圧側圧力に対応する値を回転数Ｎｐｒとして算出する。尚、上記図３の制御特性図と同様に、上記図８の制御特性図においては最小回転数（Ｎｍｉｎ）側で最大圧力（Ｐｒｍａｘ）と所定値−αとの間でヒステリシスを持たせるようにしている。
【００８２】
電動発電機３２１は膨張機３２０およびポンプ３３０に接続されていることから、上記図３〜図８の制御特性図にて算出された各回転数Ｎｔｗ、Ｎｑｗ、Ｎｔａ、Ｎｖｖ、Ｎｐｈ、Ｎｐｒは、電動発電機３２１に対して制御すべき回転数となる。
【００８３】
そして、ステップＳ１２０で、電動発電機３２１の制御回転数Ｎｍｇを決定する。ここでは、Ｎｍｇ＝ＭＩＮ（Ｎｔｗ、Ｎｑｗ、Ｎｔａ、Ｎｖｖ、Ｎｐｈ、Ｎｐｒ）として決定している。即ち、上記で算出された各回転数Ｎｔｗ、Ｎｑｗ、Ｎｔａ、Ｎｖｖ、Ｎｐｈ、Ｎｐｒのうち、最小の回転数を制御回転数Ｎｍｇとしている。
【００８４】
そして、ステップＳ１３０で、インバータ５００ｄは電動発電機３２１の作動回転数が制御回転数Ｎｍｇとなるように調整する。
【００８５】
これにより、ランキンサイクル３００における熱バランスを確保しながら、膨張機３２０によって電動発電機３２１を作動させることができるので、効率的な発電が可能となる。
【００８６】
ここでは、複数のデータ（冷却水温度、エンジン回転数、外気温度、車速、高圧側圧力、低圧側圧力）を用いて電動発電機３２１の制御すべき回転数を算出すると共に、算出された回転数（Ｎｔｗ、Ｎｑｗ、Ｎｔａ、Ｎｖｖ、Ｎｐｈ、Ｎｐｒ）のうち、最小値を用いるようにしているので、より良い条件での発電の可能性を確保できると共に、ランキンサイクル３００の熱バランスに対して安全側の条件で電動発電機３２１を作動させることができ、無理な発電を防止することができる。
【００８７】
また、制御すべき回転数（Ｎｔｗ、Ｎｑｗ、Ｎｔａ、Ｎｖｖ、Ｎｐｈ、Ｎｐｒ）を算出するための制御特性図（図２〜図８）には、ヒステリシスを持たせるようにしているので、最小回転数（Ｎｍｉｎ）側で各種データが微小変動して、電動発電機３２１のＯＦＦ状態、あるいはＯＮＮ状態がハンチングするのを防止することができ、安定した制御が可能となる。
【００８８】
また、加熱器３１０を流通する冷却水の流量を、温水ポンプ２２の回転数として捉え、更に温水ポンプ２２の回転数をエンジン回転数にて捉えるようにしているので、冷却水の流量を容易に推定して上記制御の演算を可能としている。
【００８９】
また、凝縮器２２０に流入する外気の流量を、風速として、更には車速として捉えるようにしているので、外気の流量を容易に推定して上記制御の演算を可能としている。
【００９０】
また、ランキンサイクル３００の高圧側圧力を加味して電動発電機３２１の制御回転数を決定するようにしているおり、高圧側圧力が高い場合は、電動発電機３２１の回転数を低い側に制御することから、ランキンサイクル３００の耐圧性にかかわる信頼性向上にも繋げることができる。
【００９１】
また、ランキンサイクル３００の凝縮器２２０（気液分離器２３０、過冷却器２３１）を共用して冷凍サイクル２００を形成するようにしているので、冷凍サイクル２００用の専用機器の設定を減らして、コンパクトに冷凍サイクル２００とすることができる。
【００９２】
（第２実施形態）
上記第１実施形態に対して、制御回転数Ｎｍｇの決定については、Ｎｍｇ＝（Ｎｔｗ、Ｎｑｗ、Ｎｐｈ、Ｎｐｒ）として、外気温度に伴う回転数Ｎｔａ、車速に伴う回転数Ｎｖｖの条件を省略しても良い。
【００９３】
即ち、凝縮器２２０においては外気温度が高くなるほど、凝縮能力が低下して凝縮温度は高く成り、それに伴って低圧側圧力が上昇する。また、車速が低くなるほど、外気の流量としては低下することになり、凝縮能力が低下して、それに伴って低圧側圧力が上昇する。つまり、外気温度および車速は、低圧側圧力に含まれることになるため、制御中において低圧側圧力の条件を用いていれば、外気温度および車速については省略が可能となる。
【００９４】
これにより、外気温度、車速の検出を不要とし（外気温センサ５１０の設定を不要とし）、更に図２で説明した制御フロー中の演算を簡略化して、電動発電機３２１の制御をシンプルにすることができる。
【００９５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図９に示す。第１実施形態の冷凍サイクル２００に対して、専用のエアコン用凝縮器２２０Ａと気液分離器２３０Ａを設けることで、ランキンサイクル３００から独立して形成される冷凍サイクル２００Ａとしても良い。電動発電機３２１の制御については、上記第１実施形態、あるいは第２実施形態と同様に行うものとしている。これにより、上記第１、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９６】
（その他の実施形態）
上記第１〜第３実施形態では、冷却水温度、エンジン回転数、外気温度、車速、高圧側圧力、低圧側圧力といった複数（６つ）のデータをもとに、電動発電機３２１の制御回転数を決定するようにしたが、上記複数のデータのうち、１つを用いて、あるいは２つ以上（２つ、３つ、４つ、５つ）を用いて実行するようにしても良い。
【００９７】
また、電動発電機３２１の回転数制御にあたって、温水ポンプ２２をエンジン１０によって駆動される機械式のポンプとして、冷却水の流量をエンジン回転数から推定するようにしたが、温水ポンプ２２を電動機によって駆動される電動式のポンプとして、電動機の制御値からポンプ回転数を把握して、冷却水の流量を推定するようにしても良い。例えば、電動機の作動出力をデューティ制御するものであれば、その時の電圧デューティ比をポンプ回転数として捉えることができる。あるいは、電動機の作動出力をインバータ制御するものであれば、その時のインバータ電圧の周波数をポンプ回転数として捉えることができる。
【００９８】
また、冷却水の流量は、ラジエータ回路２０に例えば流量カウンタ等の流量検出手段を設けて、直接的に把握するようにしても良い。
【００９９】
また、凝縮器２２０における外気の流量を車速から推定するようにしたが、これに代えて、凝縮器２２０に流入する外気の風速を直接的に風速センサ等で検出して、それによって得られた風速を用いて外気の流量を把握するようにしても良い。
【０１００】
また、発熱機器として、車両用のエンジン（内燃機関）１０としたが、これに限らず、例えば、外燃機関、燃料電池車両の燃料電池スタック、各種モータ、インバータ等のように作動時に発熱を伴い、温度制御のためにその熱の一部を捨てるもの（廃熱が発生するもの）であれば、広く適用することができる。その場合、加熱器３１０に対する加熱源は、各種廃熱機器の冷却用の流体となる。
【０１０１】
また、凝縮器２２０における冷却媒体は外気に限らず、他の冷却流体（冷却水等）としても良い。
【０１０２】
また、過冷却器２３１は、必要に応じて、廃止しても良い。
【０１０３】
また、上記ランキンサイクル３００（および冷凍サイクル２００）は、一般乗用車に搭載されるものとして説明したが、対象とする車両は、これに限らず、ハイブリッド車やトラック、バス等他の車両にも広く適用可能である。
【０１０４】
また、ランキンサイクル３００と冷凍サイクル２００とを動時運転させた場合に、ランキンサイクル３００の単独運転の場合に比べてランキンサイクル３００の出力を低く抑えるように電動発電機３２１の作動回転数を制御するようにしてもよい。これより、ランキンサイクル３００によって冷凍サイクル２００の効率が悪化し、冷凍サイクル２００の圧縮機２１０が余分に消費されるということを防ぐことができる。
【０１０５】
また、上記の各実施形態では、凝縮器２２０から流出される凝縮冷媒を加熱器３１０に圧送するポンプ３３０が膨張機３２０に接続された廃熱利用装置１００について述べたが、ポンプ３３０と膨張機３２０を別々に駆動可能に設け、制御装置５００によって、加熱器３１０の加熱能力、凝縮器２２０の凝縮能力、ランキンサイクル３００中の冷媒圧力のうち、少なくとも１つに応じてポンプ３３０の作動回転数を制御するようにしても効率的な発電が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】第１実施形態における廃熱利用装置全体を示す模式図である。
【図２】第１実施形態における制御装置が行う電動発電機の制御フローである。
【図３】第１実施形態における冷却水温度に対応する最適な回転数を算出する制御特性図である。
【図４】第１実施形態におけるエンジン回転数に対応する最適な回転数を算出する制御特性図である。
【図５】第１実施形態における外気温度に対応する最適な回転数を算出する制御特性図である。
【図６】第１実施形態における車速に対応する最適な回転数を算出する制御特性図である。
【図７】第１実施形態における低圧側圧力に対応する最適な回転数を算出する制御特性図である。
【図８】第１実施形態における高圧側圧力に対応する最適な回転数を算出する制御特性図である。
【図９】第３実施形態における廃熱利用装置全体を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１０  エンジン（発熱機器、内燃機関）
２２  温水ポンプ（ポンプ手段）
１００  廃熱利用装置
２００  冷凍サイクル
２１０  圧縮機
２２０  凝縮器
２２０Ａ  エアコン用凝縮器
２４０  膨張弁
２５０  蒸発器
３００  ランキンサイクル
３１０  加熱器
３２０  膨張機
３２１  電動発電機（発電機）
３３０  ポンプ
５００  制御装置（制御手段）
【図１】
2007205283.tif 000003
【図２】
2007205283.tif 000004
【図３】
2007205283.tif 000005
【図４】
2007205283.tif 000006
【図５】
2007205283.tif 000007
【図６】
2007205283.tif 000008
【図７】
2007205283.tif 000009
【図８】
2007205283.tif 000010
【図９】
2007205283.tif 000011