(57)【要約】【課題】小型化及び製造コストの低廉化を実現しつつ、耐久性の向上を実現可能な廃熱利用装置を提供する。【解決手段】実施例１の廃熱利用装置は、駆動系１に用いられるランキンサイクル３及び制御手段２５等を備えている。駆動系１は、加熱路９、バイパス路１１及び切替バルブ１３を有している。ランキンサイクル３は、ボイラ１５等を有している。制御手段２５は差圧動作部２７等を有している。差圧動作部２７はハウジング３９を有しており、ハウジング３９内には高圧室３９ｂ及び低圧室３９ｃが形成されている。この廃熱利用装置では、高圧室３９ｂ内の作動流体の圧力と、低圧室３９ｃ内の作動流体の圧力との差圧を利用し、差圧動作部２７が切替バルブ１３の開制御を行うことで、加熱路９を流れる排気の流量が減少する。これにより、この廃熱利用装置では、ボイラ１５における作動流体の加熱を抑制して、作動流体の圧力の調整が可能となる。【選択図】図１
2013148077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体を循環させるランキンサイクルを備える廃熱利用装置であって、
前記ランキンサイクルは、ポンプと、ボイラと、膨張機と、凝縮器と、該ポンプから該ボイラ及び該膨張機を経て該凝縮器に該作動流体を循環させる配管とを有し、
該ボイラで該作動流体との間で熱交換を行う熱媒体が流通する加熱路と、
該熱媒体に該ボイラを迂回させるバイパス路と、
該加熱路と該バイパス路とで該熱媒体の流量を調整する流量調整手段と、
該ポンプから吐出された該作動流体の圧力と、該膨張機で減圧された該作動流体の圧力との差圧を利用して該流量調整手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする廃熱利用装置。
【請求項２】
前記制御手段は、可動隔壁によって区画された高圧室及び低圧室を形成するハウジングと、該可動隔壁が該低圧室を縮小するように変位することによって該ハウジングから延出し、前記流量調整手段を作動するロッドとを有する差圧動作部と、
前記ポンプ下流と前記膨張機上流との間の前記配管から分岐し、該高圧室に連通する第１高圧流路と、
前記膨張機下流と該ポンプ上流との間の該配管から分岐し、該低圧室に連通する第１低圧流路と、
該高圧室に連通し、該膨張機下流と該ポンプ上流との間の該配管に合流する流出流路と、
該高圧流路及び該流出流路の少なくとも一方に設けられ、該高圧室と該低圧室との差圧を調整可能な調整弁とを有している請求項１記載の廃熱利用装置。
【請求項３】
前記ボイラから流出した前記作動流体の温度を検出可能な作動流体温度検出手段と、
前記調整弁を制御する第２制御手段とを備え、
該第２制御手段は、該作動流体温度検出手段によって検出された温度が閾値より高ければ、前記バイパス路を流れる前記熱媒体の流量が多くなるように該調整弁を制御する請求項２記載の廃熱利用装置。
【請求項４】
前記作動流体の圧力を検出可能な圧力検出手段と、
前記調整弁を制御する第３制御手段とを備え、
該第３制御手段は、該圧力検出手段によって検出された圧力が閾値より高ければ、前記バイパス路を流れる前記熱媒体の流量が多くなるように該調整弁を制御する請求項２記載の廃熱利用装置。
【請求項５】
前記熱媒体は内燃機関を冷却する冷却水であり、
該冷却水の温度を検出可能な冷却水温度検出手段と、
前記調整弁を制御する第４制御手段とを備え、
該第４制御手段は、該冷却水温度検出手段によって検出された前記冷却水の温度が閾値より高ければ、前記バイパス路を流れる前記冷却水の流量が多くなるように該調整弁を制御する請求項２記載の廃熱利用装置。
【請求項６】
前記制御手段は、固定隔壁によって作動室及び高圧室を形成するハウジングと、該作動室を中間圧室と低圧室とに区画するピストンと、該固定隔壁に形成され、該中間圧室を該高圧室と連通させる弁孔と、該ピストンが該低圧室を縮小するように変位することによって該ハウジングから延出し、前記流量調整手段を作動するロッドとを有する差圧動作部と、
前記ポンプ下流と前記膨張機上流との間の前記配管から分岐し、該高圧室に連通する第２高圧流路と、
該膨張機下流と該ポンプ上流との間の該配管から分岐し、該低圧室に連通する第２低圧流路と、
前記ボイラから流出した前記作動流体の温度が閾値より高くなれば、該弁孔の開度が大きくなるように調整する弁孔開閉手段とを有している請求項１記載の廃熱利用装置。
【請求項７】
前記弁孔開閉手段は、前記高圧室内に設けられた可動体と、前記ボイラから流出した前記作動流体の温度によって該可動体を変位させる可動体変位手段とを有する請求項６記載の廃熱利用装置。
【請求項８】
前記可動体変位手段は、前記作動流体よりも臨界温度が高い検知媒体が気液混合状態で存在する量が封入され、前記ハウジングに接続されることによって圧力により該可動体を変位させる感温筒と、該感温筒に前記ボイラから流出した前記作動流体の温度を作用させる伝熱手段と、該可動体が前記高圧室を縮小するように変位することによって前記弁孔を開く弁体とを有する請求項７記載の廃熱利用装置。
【請求項９】
前記伝熱手段は、前記ボイラ下流と前記膨張機上流の間の前記作動流体の流路上に前記感温筒を配置していることである請求項８記載の廃熱利用装置。
【請求項１０】
前記熱媒体は内燃機関から排出された排気である請求項６乃至９のいずれか１項記載の廃熱利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃熱利用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に従来の廃熱利用装置が開示されている。この廃熱利用装置は、作動流体を循環させるランキンサイクルと、加熱路と、バイパス路と、流量調整手段とを備えている。ランキンサイクルは、ポンプと、ボイラと、膨張機と、凝縮器と、ポンプからボイラ及び膨張機を経て凝縮器に作動流体を循環させる配管とを有している。
【０００３】
加熱路には、ボイラで作動流体との間で熱交換を行う熱媒体としての排気が流通する。バイパス路は、自己を流通する排気についてボイラを迂回させる。流量調整手段は、加熱路を流通する排気とバイパス路を流通する排気との流量調整を行う。この廃熱利用装置では、流量調整手段として切替バルブが採用されている。
【０００４】
この廃熱利用装置では、ランキンサイクルのボイラ内における熱交換により作動流体が加熱される。そして、その作動流体が膨張機で膨張及び減圧され、圧力エネルギーを回収することが可能である。
【０００５】
上記のように加熱されることにより、作動流体の蒸発圧力（ポンプの下流から膨張機の上流までの作動流体の圧力）又は凝縮圧力（膨張機の下流からポンプの上流までの作動流体の圧力）は増大することとなる。一方、ランキンサイクルでは設計段階において、膨張機等の構成部品が許容できる蒸発圧力又は凝縮圧力が予め設定上限圧力として決定されている。そして、設定上限圧力を超えた作動流体の蒸発圧力又は凝縮圧力によって膨張機等が損傷されることがないように、作動流体の加熱量を調整することが求められる。このため、この廃熱利用装置では、切替バルブを作動させることにより、バイパス路を流れる排気の流量を増加させ、加熱路を流れる排気を減少させることが可能となっている。これにより、この廃熱利用装置では、作動流体の加熱量を抑制し、作動流体の蒸発圧力又は凝縮圧力が設定上限圧力を超えることが防止されている。
【０００６】
また、このような廃熱利用装置では、作動流体の圧力の他にも、作動流体の温度が所定温度以上となる場合や、エンジン冷却水が高温となり、ラジエータの負荷が大きくなった場合、バッテリが満充電となっている場合等にも、切替バルブを作動させることによりバイパス路を流れる排気の流量を増加させ、加熱路を流れる排気の流量を減少させることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−４２６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記従来の廃熱利用装置では、切替バルブをどのように制御するかが不明である。
【０００９】
この点、一般的なサーモスタットを用い、作動流体の温度によってサーモスタット内のワックスに体積変化を生じさせ、この変化量によって切替バルブを制御するのであれば、ワックスの体積変化に時間を要し、応答性が十分でない。また、この場合、作動流体の圧力を直接的に低下させることができない。このため、膨張機等が損傷する懸念がある。
【００１０】
また、応答性を十分にするために切替バルブを電磁式にするのであれば、切替バルブが大型化し、廃熱利用装置の体格及び製造コストが増大してしまう。
【００１１】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、小型化及び製造コストの低廉化を実現しつつ、耐久性の向上を実現可能な廃熱利用装置を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の廃熱利用装置は、作動流体を循環させるランキンサイクルを備える廃熱利用装置であって、
前記ランキンサイクルは、ポンプと、ボイラと、膨張機と、凝縮器と、該ポンプから該ボイラ及び該膨張機を経て該凝縮器に該作動流体を循環させる配管とを有し、
該ボイラで該作動流体との間で熱交換を行う熱媒体が流通する加熱路と、
該熱媒体に該ボイラを迂回させるバイパス路と、
該加熱路と該バイパス路とで該熱媒体の流量を調整する流量調整手段と、
該ポンプから吐出された該作動流体の圧力と、該膨張機で減圧された該作動流体の圧力との差圧を利用して該流量調整手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする（請求項１）。
【００１３】
本発明の廃熱利用装置では、流量調整手段が加熱路とバイパス路とで排気の流量を調整する。これにより、この廃熱利用装置では、ボイラに流入する熱媒体の流量を調整し、ボイラにおける作動流体の加熱量を調整することで、作動流体の圧力を調整することが可能である。
【００１４】
特に、この廃熱利用装置では、制御手段は、ポンプから吐出された作動流体の圧力と、膨張機で減圧された作動流体の圧力との差圧とを利用することで、その流量調整手段を制御する。ランキンサイクルが正常であれば、ポンプから吐出された作動流体は膨張機で減圧された作動流体よりも圧力が常に高い関係にあるからである。
【００１５】
したがって、本発明の廃熱利用装置では、小型化及び製造コストの低廉化を実現しつつ、耐久性の向上を実現可能である。
【００１６】
熱媒体としては、例えばエンジン等の内燃機関から排出された排気の他、内燃機関を冷却させる冷却水、ターボチャージャ等の過給機から内燃機関に供給される加圧空気等を採用することができる。冷却水としては、水の他、ＬＬＣ（ロングライフクーラント）等の冷却液を採用することができる。
【００１７】
圧力エネルギーの回収としては、例えば、圧力エネルギーによって発電を行い、圧力エネルギーを電力として回収可能である。また、圧力エネルギーを駆動力として内燃機関に回生することで圧力エネルギーの回収を行っても良い。
【００１８】
制御手段は、可動隔壁によって区画された高圧室及び低圧室を形成するハウジングと、可動隔壁が低圧室を縮小するように変位することによってハウジングから延出し、流量調整手段を作動するロッドとを有する差圧動作部と、
ポンプ下流と膨張機上流との間の配管から分岐し、高圧室に連通する第１高圧流路と、
膨張機下流とポンプ上流との間の配管から分岐し、低圧室に連通する第１低圧流路と、
高圧室に連通し、膨張機下流とポンプ上流との間の配管に合流する流出流路と、
高圧流路及び流出流路の少なくとも一方に設けられ、高圧室と低圧室との差圧を調整可能な調整弁とを有し得る（請求項２）。
【００１９】
この場合、制御手段の構成が簡素化される。このため、廃熱利用装置をより低コスト化しつつ、性能を向上させることが可能となる。また、第１高圧流路及び流出流路の少なくとも一方に設けられた調整弁によって、高圧室内における作動流体の圧力を正確に調整することが可能となる。このため、差圧動作部に対する詳細な操作によって流量調整手段の作動を決定することができる。
【００２０】
可動隔壁としては、ダイヤフラム、ベローズ等を採用することができる。
【００２１】
第１高圧流路に設けられる調整弁としては、例えば、開閉弁や流量調整弁等を採用できる。また、流出流路に設けられる調整弁としては、例えば、高圧流路に設けられる調整弁と同様の開閉弁や流量調整弁等を採用できる他、オリフィス等を採用することができる。
【００２２】
本発明の廃熱利用装置は、ボイラから流出した作動流体の温度を検出可能な作動流体温度検出手段と、調整弁を制御する第２制御手段とを備え得る。そして、第２制御手段は、作動流体温度検出手段によって検出された温度が閾値より高ければ、バイパス路を流れる熱媒体の流量が多くなるように調整弁を制御し得る（請求項３）。
【００２３】
また、本発明の廃熱利用装置は、作動流体の圧力を検出可能な圧力検出手段と、調整弁を制御する第３制御手段とを備え得る。そして、第３制御手段は、圧力検出手段によって検出された圧力が閾値より高ければ、バイパス路を流れる熱媒体の流量が多くなるように調整弁を制御し得る（請求項４）。
【００２４】
これらの場合、作動流体の温度又は圧力が閾値より高くなれば、第２制御手段又は第３制御手段が調整弁を制御する。これらにより、バイパス路を流れる熱媒体の流量が多くなることから、ボイラにおける作動流体の加熱量が減少して、作動流体の圧力や温度が低下することとなる。このように、この廃熱利用装置では、作動流体同士の差圧や作動流体の温度によって制御手段が流量調整手段を制御するため、より好適に作動流体の圧力を調整することが可能となる。
【００２５】
さらに、本発明の廃熱利用装置において、熱媒体は内燃機関を冷却する冷却水であり得る。また、冷却水の温度を検出可能な冷却水温度検出手段と、調整弁を制御する第４制御手段とを備え得る。そして、第４制御手段は、冷却水温度検出手段によって検出された冷却水の温度が閾値より高ければ、バイパス路を流れる冷却水の流量が多くなるように調整弁を制御し得る（請求項５）。
【００２６】
熱媒体として冷却水を採用することにより、ボイラでは、冷却水と作動流体とが熱交換を行う。このため、この廃熱利用装置では、ランキンサイクルにおける圧力エネルギーの回収と、冷却水の冷却による内燃機関の好適な冷却とを同時に実現可能となる。また、第４制御手段が調整弁を制御することで、バイパス路を流れる冷却水の流量が多くなることから、ボイラにおける作動流体の加熱量が減少して、作動流体の温度が低下し、その圧力が低下することとなる。このように、この廃熱利用装置では、作動流体の温度によって制御手段が流量調整手段を制御するため、好適に作動流体の圧力を調整することが可能となる。
【００２７】
また、制御手段は、固定隔壁によって作動室及び高圧室を形成するハウジングと、作動室を中間圧室と低圧室とに区画するピストンと、固定隔壁に形成され、中間圧室を高圧室と連通させる弁孔と、ピストンが低圧室を縮小するように変位することによってハウジングから延出し、流量調整手段を作動するロッドとを有する差圧動作部と、
ポンプ下流と膨張機上流との間の配管から分岐し、高圧室に連通する第２高圧流路と、
膨張機下流とポンプ上流との間の配管から分岐し、低圧室に連通する第２低圧流路と、
ボイラから流出した作動流体の温度が閾値より高くなれば、弁孔の開度が大きくなるように調整する弁孔開閉手段とを有し得る（請求項６）。
【００２８】
この場合も制御手段の構成が簡素化される。このため、廃熱利用装置をより低コスト化しつつ、性能を向上させることが可能となる。また、この制御手段において、弁孔開閉手段は、ボイラから流出した作動流体の温度が閾値より高くなるに従って弁孔の開度を大きくする。
【００２９】
このため、この制御装置では、作動流体の温度の温度が高くなるに従って、高圧室から中間圧室に流入する作動流体の流量を増加させることができる。これにより、この制御装置では、作動室において中間圧室内の圧力が上昇し、低圧室を縮小するようピストンが変位する。
【００３０】
弁孔開閉手段は、高圧室内に設けられた可動体と、ボイラから流出した作動流体の温度によって可動体を変位させる可動体変位手段とを有することが好ましい（請求項７）。
【００３１】
この場合、簡素な構成で弁孔開閉手段を構成できるとともに、弁孔開閉手段が弁孔の開度を調整する精度を高くすることが可能となる。
【００３２】
可動体変位手段としては種々の手段を採用することが可能である。特に、可動体変位手段は、作動流体よりも臨界温度が高い検知媒体が気液混合状態で存在する量が封入され、ハウジングに接続されることによって圧力により可動体を変位させる感温筒と、感温筒にボイラから流出した作動流体の温度を作用させる伝熱手段と、可動体が高圧室を縮小するように変位することによって弁孔を開く弁体とを有することが好ましい（請求項８）。
【００３３】
可動体変位手段において、作動流体よりも臨界温度が高い検知媒体を感温筒内に気液混合状態で存在する量で封入し、かつボイラから流出した作動流体の温度が伝熱手段により感温筒内の検知媒体に伝わるため、高圧室内の圧力と作動流体の温度により決まる検知媒体の圧力とにより可動体の変位量を設定できる。このため、高圧室を縮小させるように可動体を変位させることが可能となる。そして、この可動体が上記のように変位することで、弁体が開き、高圧室内の作動流体が弁孔を流通して中間室内に至ることとなる。この結果、作動室内では中間圧室内の圧力が高くなり、ピストンが低圧室を縮小するように変位することとなる。
【００３４】
また、感温筒がハウジングに接続されるため、この差圧動作部では、可動体変位手段、ひいては弁孔開閉手段をハウジングの近傍に配置することが可能となる。このため、弁孔開閉手段が弁孔の開度を調整する精度をより向上させることが可能になるとともに、差圧動作部や制御手段を小型化することも可能となる。なお、可動体としては、上記の可動隔壁と同様にダイヤフラムやベローズ等を採用することができる。また、作動流体としてＲ１３４ａを採用した場合、検知媒体としては、Ｒ３６５ｍｆｃ、Ｒ２１、シスブテン、メタノール、エタノール等を採用することができる。
【００３５】
ここで、伝熱手段によって、感温筒に作用されるボイラから流出した作動流体の温度として、例えば、ランキンサイクルにおいて、ボイラ下流と膨張機上流との間の配管内を流通する作動流体の温度を用いることができる。
【００３６】
特に、伝熱手段は、ボイラ下流と膨張機上流の間の作動流体の流路上に感温筒を配置していることであることが好ましい（請求項９）。この場合、ボイラ下流と膨張機上流との間を流通する作動流体、すなわち、第２高圧流路を経て高圧室内に流入する作動流体の温度によって、検知媒体の圧力が変化して弁体が開くこととなる。つまり、この差圧動作部では、高圧室内に流入する作動流体の温度を基にボイラに流入する熱媒体の流量を調整して、ボイラにおける作動流体の加熱量、ひいては、作動流体の圧力を調整することが可能となる。
【００３７】
また、ハウジング近傍の高圧流路に感温筒を配置することで、高圧室内に流入する作動流体の温度と、検知媒体が検知する作動流体の温度、すなわち、検知媒体の圧力の変化量及びそれに基づく可動体の変異量との間での誤差が少なくなる。このため、この差圧動作部では、弁孔開閉手段が弁孔の開度を調整する精度を高くすることが可能であるとともに、確実に小型化させることも可能となる。
【００３８】
本発明の廃熱利用装置において、熱媒体は内燃機関から排出された排気であり得る（請求項１０）。排気は約５００°Ｃの高温となることから、ボイラにおける熱交換によって作動流体を好適に加熱することが可能となる。この際、上記のような構成の制御手段が流量調整手段を制御することで、この廃熱利用装置では、熱媒体として排気を採用した場合であっても、ボイラにおける作動流体の加熱量を好適に調整して作動流体の圧力を好適に調整することが可能となる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の廃熱利用装置は、小型化及び製造コストの低廉化を実現しつつ、耐久性の向上を実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施例１の廃熱利用装置を示す模式構造図である。
【図２】実施例１の廃熱利用装置に係り、作動中の状態を示す模式構造図である。
【図３】実施例１の廃熱利用装置に係り、制御手段を示す断面図である。図（Ａ）は切替バルブを閉制御する際の状態を示しており、図（Ｂ）は、切替バルブを開制御する際状態を示している。
【図４】実施例１の廃熱利用装置に係り、バイパス路に排気が流れる状態を示す模式構造図である。
【図５】実施例２の廃熱利用装置を示す模式構造図である。
【図６】実施例２の廃熱利用装置に係り、バイパス路に排気が流れる状態を示す模式構造図である。
【図７】実施例３の廃熱利用装置を示す模式構造図である。
【図８】実施例３の廃熱利用装置に係り、作動中の状態を示す模式構造図である。
【図９】実施例３の廃熱利用装置に係り、バイパス路に排気が流れる状態を示す模式構造図である。
【図１０】実施例４の廃熱利用装置を示す模式構造図である。
【図１１】実施例４の廃熱利用装置に係り、切替バルブを閉制御する際の状態における制御手段を示す断面図である。
【図１２】実施例４の廃熱利用装置に係り、作動中の状態を示す模式構造図である。
【図１３】実施例４の廃熱利用装置に係り、切替バルブを開制御する際の状態における制御手段を示す断面図である。
【図１４】実施例４の廃熱利用装置に係り、バイパス路に排気が流れる状態を示す模式構造図である。
【図１５】実施例５の廃熱利用装置に係り、ボイラユニットを示す断面図である。図（Ａ）は切替フラッパによってバイパス路が塞がれた状態を示しており、図（Ｂ）は、排気の一部がバイパス路を流通する状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明を具体化した実施例１〜５を図面を参照しつつ説明する。
【００４２】
（実施例１）
実施例１の廃熱利用装置は、車両に搭載され、図１に示すように、ランキンサイクル３と、流量調整手段としての切替バルブ１３と、制御手段２５と、作動流体温度検出手段としての第１温度センサ５１と、第２制御手段としてのコントローラ５３とを備えている。このランキンサイクル３は車両の駆動系１に用いられている。
【００４３】
駆動系１は、内燃機関としてのエンジン５と、排気路７と、加熱路９と、バイパス路１１と、上記の切替バルブ１３とで構成されている。エンジン５は、公知の水冷式ディーゼルエンジンである。エンジン５には排気を排出する排気口５ａが形成されている。なお、内燃機関としては、上記の水冷式ディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジン等の他、他の構成の内燃機関を採用することもできる。
【００４４】
排気路７は、エンジン５で生じた排気を流通させることにより、排気を車外に導くことが可能となっている。具体的には、排気路７は上流排気路７ａと下流排気路７ｂとからなる。上流排気路７ａの一端側はエンジン５の排気口５ａと接続されている。上流排気路７ａの他端側は、加熱路９ａの一端側及びバイパス路１１の一端側と接続されている。また、下流排気路７ｂの一端側は、後述するボイラ１５の第１流出口１５ｂと接続されている。下流排気路７ｂの他端側は、図示しないマフラと接続されており、マフラを介して車外と連通している。
【００４５】
加熱路９は、上流排気路７ａから分岐し、熱媒体としての排気を流通させることで、この排気をボイラ１５に導くことが可能となっている。具体的には、加熱路９の一端側は上記のように上流排気路７ａと接続されており、加熱路９の他端側は、ボイラ１５の第１流入口１５ａと接続されている。
【００４６】
バイパス路１１は、上流排気路７ａから分岐し、自己を流れる排気について、ボイラ１５を迂回させつつ、下流排気路７ｂを介して排気を車外に導くことが可能となっている。具体的には、バイパス路１１の一端側は上記のように上流排気路７ａと接続されている。また、バイパス路１１の他端側は、第１流出口１５ｂよりも排気の流通方向の下流側で、下流排気路７ｂと接続されている。
【００４７】
切替バルブ１３はバイパス路１１に設けられている。切替バルブ１３は、制御手段２５によって制御可能に構成されている。切替バルブ１３は開度を調整することで、上流排気路７ａから加熱路９に流れる排気の流量と、上流排気路７ａからバイパス路１１に流れる排気の流量とを調整することが可能となっている。なお、切替バルブ１３は、上流排気路７ａと、加熱路９及びバイパス路１１との接続部分に設けられても良い。また、切替バルブ１３は、バイパス路１１と下流排気路７ｂとの接続部分に設けられても良く、加熱路９の途中に設けられても良い。
【００４８】
ランキンサイクル３は、電動ポンプＰ１と、ボイラ１５と、膨張機１７と、凝縮器１９と、配管２１〜２４とを有している。配管２１〜２４には、作動流体としてのＨＦＣ１３４ａが流通可能となっている。また、膨張機１７等には、許容できる所定の圧力が予め設定上限圧力として決定されている。
【００４９】
電動ポンプＰ１には公用品が採用されている。電動ポンプＰ１には、吐出口１０１と吸入口１０２とが形成されている。この電動ポンプＰ１はコントローラ５３に電気的に接続されている。
【００５０】
ボイラ１５には、第１流入口１５ａ及び第１流出口１５ｂと、第２流入口１５ｃ及び第２流出口１５ｄとが形成されている。また、ボイラ１５内には、両端側でそれぞれ第１流入口１５ａ及び第１流出口１５ｂと連通する第１通路１５ｅと、両端側でそれぞれ第２流入口１５ｃ及び第２流出口１５ｄと連通する第２通路１５ｆとが設けられている。このボイラ１５では、第１通路１５ｅ内の排気と、第２通路１５ｆ内の作動流体との熱交換により作動流体の加熱を行う。また、この際、副次的に排気の冷却も行う。
【００５１】
膨張機１７には、その内部に作動流体を流入させる流入口１７ａと、作動流体を流出させる流出口１７ｂとが形成されている。膨張機１７では、ボイラ１５を経て加熱された作動流体を膨張させることにより回転駆動力を発生させる。この膨張機１７には図示しない公知の発電機が接続されている。発電機は膨張機１７の回転駆動力によって発電を行い、図示しないバッテリに電力を充電する。
【００５２】
凝縮器１９には、その内部に作動流体を流入させる流入口１９ａと、作動流体を流出させる流出口１９ｂとが形成されている。凝縮器１９は、その内部を流通する作動流体と車外の空気との間で熱交換を行い、膨張機１７での膨張によって減圧された作動流体を冷却して液化させる。凝縮器１９の近傍には電動ファン１９ｃが設けられている。この電動ファン１９ｃはコントローラ５３に電気的に接続されている。
【００５３】
これらの電動ポンプＰ１、ボイラ１５、膨張機１７及び凝縮器１９は、配管２１〜２４によって接続されている。具体的には、電動ポンプＰ１の吐出口１０１と、ボイラ１５の第２流入口１５ｃとが配管２１によって接続されている。ボイラ１５の第２流出口１５ｄと、膨張機１７の流入口１７ａとが配管２２によって接続されている。また、膨張機１７の流出口１７ｂと凝縮器１９の流入口１９ａとが配管２３によって接続されている。そして、凝縮器１９の流出口１９ｂと電動ポンプＰ１の吸入口１０２とが配管２４によって接続されている。
【００５４】
このランキンサイクル３では、電動ポンプＰ１を作動させることにより、図２に示すように、作動流体が配管２１〜２４内を循環する。つまり、作動流体は、電動ポンプＰ１の吐出口１０１からボイラ１５及び膨張機１７を経て、凝縮器１９から電動ポンプＰ１の吸入口１０２に至ることとなる。
【００５５】
図３に示すように、制御手段２５は、差圧動作部２７と、第１高圧流路２９と、流出流路３１と、第１低圧流路３３と、第１調整弁３５と、第２調整弁３７とを有している。
【００５６】
差圧動作部２７は、ハウジング３９と、ハウジング３９内に設けられた可動隔壁としてのダイヤフラム４１とで構成されている。ハウジング３９には、挿通孔３９ａが形成されている。一方、ダイヤフラム４１は、ハウジング３９の内壁に固定された樹脂膜４３と、樹脂膜４３に固定されたロッド４５及び座金４７と、座金４７とハウジング３９の内壁との間に設けられたコイルばね４９とからなる。このコイルばね４９により、後述する高圧室３９ｂが高圧となっていないときに、ロッド４５の先端が僅かに挿通孔３９ａから突出した状態で、ダイヤフラム４１はハウジング３９内に付勢されつつ固定されている（同図の（Ａ）参照。）。また、ダイヤフラム４１の樹脂膜４３により、ハウジング３９内は高圧室３９ｂと低圧室３９ｃとに区画されている。なお、ダイヤフラム４１では、樹脂膜４３に替えて、金属膜を採用しても良い。
【００５７】
第１高圧流路２９、流出流路３１及び第１低圧流路３３は、いずれも内部をランキンサイクル３の作動流体が流通可能となっている。図１に示すように、第１高圧流路２９は配管２１から分岐し、図３に示す高圧室３９ｂと連通している。また、流出流路３１は高圧室３９ｂと連通し、図１に示す配管２３に合流している。そして、第１低圧流路３３は配管２４から分岐し、図３に示す低圧室３９ｃと連通している。より詳細には、第１高圧流路２９の一端側は図１に示す配管２１と接続しており、他端側は図３に示す高圧室３９ｂと接続している。また、流出流路３１の一端側は高圧室３９ｂと接続しており、他端側は図１に示す配管２３と接続している。そして、第１低圧流路３３の一端側は配管２４と接続しており、他端側は図３に示す低圧室３９ｃと接続している。なお、第１高圧流路２９、流出流路３１及び第１低圧流路３３は、いずれも配管２１、２３、２４と比較して細く形成されている。
【００５８】
第１調整弁３５は第１高圧流路２９に設けられている。また、第２調整弁３７は排出流路３１に設けられている。これら第１、２調整弁３５、３７は、図１に示すコントローラ５３に電気的に接続されている。第１調整弁３５は、その開度を調整することによって、第１高圧流路２９を流れる作動流体の流量を調整可能である。また、第２調整弁３７は、その開度を調整することによって、流出流路３１を流れる作動流体の流量を調整可能である。
【００５９】
この制御手段２５における差圧動作部２７では、図３に示すように、高圧室３９ｂ内の作動流体の圧力と低圧室３９ｃ内の作動流体の圧力との差圧、すなわち、電動ポンプＰ１から吐出された作動流体の圧力と、膨張機１７で減圧された作動流体の圧力とを利用することにより、ハウジング３９内でダイヤフラム４１が変動する（同図の（Ｂ）参照。）。そして、差圧動作部２７では、ハウジング３９から延出するロッド４５と、図１に示す切替バルブ１３とを連動させることで、切替バルブ１３の開閉制御を行う。具体的には、差圧動作部２７は、ハウジング３９の挿通孔３９ａから延出するロッド４５の長さが長くなれば、図１に示す切替バルブ１３の開度を大きくさせる。一方、差圧動作部２７は、ハウジング３９の挿通孔３９ａから延出するロッド４５の長さが短くなれば、切替バルブ１３の開度を小さくさせる。そして、図３の（Ａ）に示すように、高圧室３９ｂ内に作動流体が流入していない状態では、差圧動作部２７は切替バルブ１３を閉制御する。
【００６０】
上記のように、ロッド４５と切替バルブ１３とを連動させる構成としては、種々の構成を採用することができる。例えば、ロッド４５と切替バルブ１３とをギヤを介して連結させることが挙げられる。また、例えば、ロッド４５の延出量に応じて通電量が変動する電気回路を設け、この電気回路と切替バルブ１３とを電気的に接続させることもできる。
【００６１】
図１に示す第１温度センサ５１には公用品が採用されている。この第１温度センサ５１は配管２２に取り付けられている。この第１温度センサ５１は、ボイラ１５によって加熱された作動流体の温度を検出する。第１温度センサ５１はコントローラ５３と電気的に接続されており、検出した作動流体の温度をコントローラ５３に向けて発信する。
【００６２】
コントローラ５３は、第１、２調整弁３５、３７の開度を調整するマップを記憶している。コントローラ５３は、第１温度センサ５１が検出した作動流体の温度に基づき、第１、２調整弁３５、３７の開度をそれぞれ調整して、第１高圧流路２９及び排出流路３１を流通する作動流体の流量を適宜調整する。これにより、コントローラ５３は、図３に示す高圧室３９ｂ内における作動流体の圧力を変化させる。また、このコントローラ５３は、図１に示す電動ポンプＰ１の作動制御を行う。さらに、このコントローラ５３は電動ファン１９ｃの作動制御を行うことで、作動流体が外気に放熱する熱量の調整を行う。
【００６３】
このように構成された廃熱利用装置では、車両を駆動させることにより以下のように作動する。
【００６４】
図２に示すように、車両が駆動されることにより、駆動系１ではエンジン５が作動する。これにより、排気口５ａから排出された排気が上流排気路７ａを流通する（同図の一点鎖線矢印参照）。この際、コントローラ５３は、上記のマップに基づいて、第１調整弁３５を閉制御し、第２調整弁３７を開制御する。これにより、上記のように、切替バルブ１３は差圧動作部２７によって閉制御された状態となる。このため、上流排気路７ａを流通する排気は全て加熱路９に流入し、加熱路９からボイラ１５の第１流入口１５ａを経て、第１通路内１５ｅに至ることとなる。そして、第１流出口１５ｂから流出した排気は、下流排気路７ｂを経てマフラに至り、車外に放出されることとなる。
【００６５】
また、コントローラ５３は、電動ポンプＰ１及び電動ファン１９ｃをそれぞれ作動させる。これにより、ランキンサイクル３では、同図の実線矢印に示すように、電動ポンプＰ１の吐出口１０１から吐出された作動流体が配管２１を経て、ボイラ１５の第２流入口１５ｃから第２通路１５ｆに至る。なお、第１調整弁３５が閉制御されているため、配管２１内の作動流体は第１高圧流路２９内に流入しない。
【００６６】
第２通路１５ｆ内を流通する作動流体は、第１通路１５ｅを流通する排気との間で熱交換を行い、加熱される。そして、ボイラ１５において加熱された作動流体は、高温高圧の状態で第２流出口１５ｄから流出し、配管２２を経て膨張機１７の流入口１７ａから膨張機１７内へ至る。この際、第１温度センサ５１は、配管２２内を流通する作動流体の温度を検出し、検出値をコントローラ５３に向けて発信する。
【００６７】
膨張機１７内において、高温高圧の作動流体は膨張し、減圧される。この際の圧力エネルギーにより、膨張機１７に接続された発電機は発電を行う。つまり、この廃熱利用装置におけるランキンサイクル３では、上記の圧力エネルギーを電力として回収する。
【００６８】
膨張機１７内で減圧された作動流体は流出口１７ｂから流出し、配管２３を経て凝縮器１９の流入口１９ａから凝縮器１９内へ至る。凝縮器１９内の作動流体は、凝縮器１９の周りの空気に放熱を行い、冷却される。この際、コントローラ５３は電動ファン１９ｃの作動量を適宜変更して、作動流体を好適に放熱させて液化させる。冷却された作動流体は流出口１９ｂから流出し、配管２４を経て、吸入口１０２から電動ポンプＰ１内に吸入され、再び吐出口１０１から配管２１へ吐出されることとなる。ここで、配管２４を流れる作動流体の一部が第１低圧流路３３を介して、図３の（Ａ）中の破線矢印で示すように、ハウジング３９の低圧室３９ｃ内に流入することとなる。
【００６９】
このような廃熱利用装置では、車両の走行時間や走行状態が変化するにつれて、加熱路９を流れる排気の流量や温度が上昇することになる。この場合、ランキンサイクル３では、ボイラ１５における熱交換、すなわち、作動流体に対する排気の放熱量が多くなり、配管２２を流れる作動流体は高温高圧の状態となる。そこで、この廃熱利用装置では、第１温度センサ５１が検出した作動流体の温度が閾値よりも高くなっておれば、コントローラ５３は上記のマップに基づいて、第１調整弁３５の開制御を行い、第２調整弁３７の閉制御を行う。
【００７０】
これにより、図４に示すように、配管２１を流れる作動流体の一部が第１高圧流路２９を介してハウジング３９の高圧室３９ｂ内に流入することとなる（図３の（Ｂ）中の実線矢印参照。）。なお、上記のように第１高圧流路２９及び第１低圧流路３３は、配管２１、２４と比較して細く形成されている。このため、高圧室３９ｂ及び低圧室３９ｃに流入する作動流体の流量は、ランキンサイクル３全体における作動流体の流量には影響を及ぼさない。
【００７１】
配管２１を流れる作動流体は電動ポンプＰ１によって吐出された状態の作動流体である。一方、配管２４を流れる作動流体は、膨張機１７及び凝縮器１９を経た作動流体である。このため、図３に示す高圧室３９ｂ内の作動流体の圧力は、低圧室３９ｃ内の作動流体の圧力よりも高圧となる。より厳密に説明すると、高圧室３９ｂ内に流入した作動流体の圧力は、配管２１や第１高圧流路２９を流れる作動流体の圧力よりも低く、低圧室３９ｃ内の作動流体の圧力よりも高い中間圧力となる。
【００７２】
このため、差圧動作部２７では、高圧室３９ｂ内の作動流体の圧力と低圧室３９ｃ内の作動流体との差圧によって、ハウジング３９内においてダイヤフラム４１が変動する。具体的には、同図の（Ｂ）に示す白色矢印のように、高圧室３９ｂ内の作動流体の圧力によって、コイルばね４９の付勢力に抗して樹脂膜４３が押し上げられることで、ロッド４５が変位する。これにより、差圧動作部２７では、ハウジング３９の挿通孔３９ａから延出するロッド４５の長さが長くなる。
【００７３】
このため、駆動系１では切替バルブ１３が開制御され、上流排気路７ａを流れる排気の一部がバイパス路１１に流入することとなる。これにより、バイパス路１１を流れる排気の流量が多くなり、加熱路９からボイラ１５に流入する排気の流量が減少して、ボイラ１５における排気の放熱量が減少する。このため、この廃熱利用装置では、ボイラ１５から流出する作動流体の温度が低下する。この際、コントローラ５３は、第１調整弁３５の他に、第２調整弁３７の開度も適宜調整することで、排出流路３１を経て配管２３に合流する作動流体の流量の調整も行う。こうして、高圧室３９ｂに流入する作動流体の流量と、高圧室３９ｂ内から流出する作動流体の流量とが適宜調整される。これにより、高圧室３９ｂ内の作動流体と低圧室３９ｃ内の作動流体との差圧が正確に調整され、差圧動作部２７は切替バルブ１３の開制御を正確に行うことが可能となっている。また、これにより、バイパス路１１を流れる排気の流量を適宜調整することが可能となる。これらのため、この廃熱利用装置では、ボイラ１５における作動流体の加熱量が正確に調整される。
【００７４】
このように、この廃熱利用装置では、駆動系１の切替バルブ１３が加熱路９とバイパス路１１とで排気の流量を調整する。これにより、この廃熱利用装置では、ボイラ１５における作動流体の加熱量を調整し、膨張機１７に流入する作動流体の圧力を調整することが可能となっている。このため、この廃熱利用装置では、作動流体の圧力、より詳細には、配管２２を流れる作動流体の圧力が膨張機１７等の設定上限圧力を超えることを防止することが可能となっている。
【００７５】
特に、この廃熱利用装置では、制御手段２５（差圧動作部２７）は、電動ポンプＰ１から吐出された作動流体の圧力と、膨張機１７で減圧された作動流体の圧力との差圧を利用することで、切替バルブ１３を制御する。ランキンサイクル３が正常であれば、電動ポンプＰ１から吐出された作動流体は膨張機１７で減圧された作動流体よりも圧力が常に高い関係にあるからである。
【００７６】
この点、例えば、電動ポンプＰ１から吐出された作動流体の圧力と大気圧との差圧を利用することで切替バルブ１３を制御する差圧動作部等の制御手段を採用することも考えられる。しかし、この場合、廃熱利用装置が搭載された車両が走行する環境如何によって大気圧が変化することから、電動ポンプＰ１から吐出された作動流体の圧力よりも大気圧が大きくなったり、小さくなったりする。このため、このような制御手段を採用すれば、切替バルブ１３に対する制御が不安定となり易い。
【００７７】
これに対し、この廃熱利用装置では、上記のように、制御手段２５（差圧動作部２７）が作動流体の圧力同士の差圧を利用して切替バルブ１３を制御する。このため、作動流体の圧力と大気圧との差圧を利用する制御手段の他、制御手段にサーモスタット等を採用する場合等とも比較して、この廃熱利用装置における差圧動作部２７は、切替バルブ１３を素早く、かつ安定的に制御することが可能である。また、この差圧動作部２７は、作動流体の圧力を利用して切替バルブ１３を制御するため、作動流体の圧力を直接的に低下させることができる。さらに、この廃熱利用装置では、切替バルブ１３や差圧動作部２７の大型化も抑制可能となっている。
【００７８】
そして、この廃熱利用装置は、高圧室３９ｂ内の作動流体と低圧室３９ｃ内の作動流体との差圧が大きくなるに従ってバイパス路１１を流れる排気の流量が多くなるように差圧動作部２７が切替バルブ１３を制御する。つまり、この廃熱利用装置では、上記の差圧が大きくなるにつれて、加熱路９を流れる排気の流量が減少し、ボイラ１５での作動流体の加熱量が減少することとなる。
【００７９】
したがって、実施例１の廃熱利用装置では、小型化及び製造コストの低廉化を実現しつつ、耐久性の向上を実現可能である。
【００８０】
特に、この廃熱利用装置では、制御手段２５が差圧動作部２７と、第１高圧流路２９と、流出流路３１と、第１低圧流路３３と、第１調整弁３５と、第２調整弁３７とを有している。このため、この廃熱利用装置では、制御手段２５の構成が簡素化されている。このため、廃熱利用装置をより低コスト化しつつ、性能を向上させることが可能となっている。また、この制御手段２５では、第１、２調整弁３５、３７によって、高圧室３９ｂに流入する作動流体の流量及び高圧室３９ｂから流出する作動流体の流量を正確に調整可能となっている。このため、この制御手段２５では、高圧室３９ｂ内における作動流体の圧力と、低圧室３９ｃ内における作動流体の圧力との差圧を正確に調整することが可能となることから、差圧動作部２７に対する詳細な操作によって、切替バルブ１３の作動を決定することが可能となっている。
【００８１】
また、この廃熱利用装置は、第１温度センサ５１とコントローラ５３とを備えている。そして、配管２２を流れる作動流体の温度が閾値より高くなれば、高圧室３９ｂ内における作動流体の圧力が高くなるように、コントローラ５３が第１、２調整弁３５、３７を制御する。このように、この廃熱利用装置では、作動流体同士の差圧と、ボイラ１５において加熱された作動流体の温度とによって制御手段２５が切替バルブ１３を制御するため、好適に作動流体の圧力を調整することが可能となっている。
【００８２】
（実施例２）
実施例２の廃熱利用装置における制御手段２５は、実施例１の廃熱利用装置における流出流路３３に替えて、図５に示すように、流出流路５５を有している。この流出流路５５には、公知のオリフィス５７が設けられている。一方、この流出流路５５には、実施例１における第２調整弁３７が設けられていない。この廃熱利用装置における他の構成は実施例１の廃熱利用装置と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。
【００８３】
この廃熱利用装置におけるランキンサイクル３も、実施例１の廃熱利用装置と同様、作動流体が膨張機１７内で膨張及び減圧された際の圧力エネルギーを電力として回収する。また、この廃熱利用装置では、配管２２を流れる作動流体の温度が閾値よりも高くなることで、図６に示すように、コントローラ５３は、第１調整弁３５の開制御を行う。これにより、高圧室３９ｂ内に作動流体が流入することとなる。この際、高圧室３９ｂから流出して排出流路５５を流れる作動流体は、オリフィス５７により流量が制限される。このため、実施例１の廃熱利用装置と同様、厳密には、高圧室３９ｂ内の作動流体の圧力は、配管２１や第１高圧流路２９を流れる作動流体の圧力よりも低く、低圧室３９ｃ内の作動流体の圧力よりも高い中間圧力となる。
【００８４】
こうして、この廃熱利用装置でも、高圧室３９ｂ内の作動流体の圧力と、低圧室３９ｃ内の作動流体の圧力との差圧に基づき、差圧動作部２７（ロッド４５）が切替バルブ１３を開制御する。このため、この廃熱利用装置においても、配管２２を流れる作動流体の圧力が膨張機１７等の設定上限圧力を超えることが防止される。特に、この廃熱利用装置では、オリフィス５７を設けることにより、実施例１の廃熱利用装置と比較して、構成をより簡素化することが可能となっている。この廃熱利用装置における他の作用効果は実施例１の廃熱利用装置と同様である。
【００８５】
したがって、実施例２の廃熱利用装置でも、小型化及び製造コストの低廉化を実現しつつ、耐久性の向上を実現可能である。
【００８６】
（実施例３）
実施例３の廃熱利用装置におけるランキンサイクル３は、図７に示すように、駆動系１ａに用いられている。また、この廃熱利用装置は、第４制御手段としてのコントローラ５４を備えている。
【００８７】
駆動系１ａは、エンジン５と、ラジエータ５９と、加熱路６１と、帰還路６３と、バイパス路６５と、切替バルブ１３と、冷却水ポンプＰ２とで構成されている。
【００８８】
エンジン５の内部には、図示しないウォータジャケットが設けられている。このウォータジャケットには、その内部に冷却水としてのＬＬＣを流入させる流入口５ｂと、ウォータジャケット内のＬＬＣを流出させる流出口５ｃとが形成されている。
【００８９】
ラジエータ５９には、その内部にＬＬＣを流入させる流入口５９ａと、ラジエータ５９内のＬＬＣを流出させる流出口５９ｂとが形成されている。ラジエータ５９は、その内部を流通するＬＬＣと車外の空気との間で熱交換を行い、ＬＬＣを冷却させる。また、ラジエータ５９の近傍には電動ファン５９ｃが設けられている。この電動ファン５９ｃはコントローラ５３に電気的に接続されている。
【００９０】
加熱路６１の一端側はエンジン５の流出口５ｃに接続されている。また、加熱路６１の他端側はボイラ１５の第１流入口１５ａと接続されている。この加熱路６１には、熱媒体としてエンジン５によって加熱された上記のＬＬＣが流通可能となっている。
【００９１】
帰還路６３の一端側はボイラ１５の第１流出口１５ｂと接続されている。また、帰還路６３の他端側はエンジン５の流入口５ｂに接続されている。この帰還路６３には、ボイラ１５において、作動流体との熱交換によって冷却されたＬＬＣが流通可能となっている。
【００９２】
バイパス路６５は、上流バイパス路６５ａと、下流バイパス路６５ｂとで構成されている。上流バイパス路６５ａの一端側は加熱路６１に接続されており、その他端側はラジエータ５９の流入口５９ａに接続されている。一方、下流バイパス路６５ｂの一端側はラジエータ５９の流出口５９ｂに接続されており、その他端側は帰還路６３に接続されている。また、上流バイパス路６５ａには切替バルブ１３が設けられている。なお、切替バルブ１３は、下流バイパス路６５ｂに設けられても良い。
【００９３】
冷却水ポンプＰ２は、加熱路６１に設けられている。より具体的には、冷却水ポンプＰ２は、加熱路６１において、上流バイパス路６５ａの接続箇所よりも上流側、すなわち、エンジン５側となる位置に配置されている。この冷却水ポンプＰ２はコントローラ５４と電気的に接続されている。なお、この冷却水ポンプＰ２には公用品が採用されている。また、冷却水ポンプＰ２は、帰還路６３であって、下流バイパス路６５ｂ接続箇所よりも下流側となる位置に配置されも良い。
【００９４】
また、この廃熱利用装置では、第１温度センサ５１に替えて、冷却水温度検出手段としての第２温度センサ５２が加熱路６１に取り付けられている。この第２温度センサ５２も公用品である。第２温度センサ５２は、エンジン５によって加熱されたＬＬＣの温度を検出する。第２温度センサ５２はコントローラ５４と電気的に接続されており、検出したＬＬＣの温度をコントローラ５４に向けて発信する。
【００９５】
コントローラ５４は、第２温度センサ５２が検出したＬＬＣの温度に基づき、第１、２調整弁３５、３７の開度を調整するマップを記憶している。これにより、コントローラ５４は、実施例１におけるコントローラ５３と同様、第１、２調整弁３５、３７の開度の調整を行う。さらに、コントローラ５４は、電動ポンプＰ１、電動ファン１９ｃ、６５ｃ及び冷却水ポンプＰ２の作動制御を行う。この廃熱利用装置における他の構成は実施例１の廃熱利用装置と同様である。
【００９６】
このように構成された廃熱利用装置では、車両を駆動させることにより以下のように作動する。
【００９７】
図８に示すように、車両が駆動されることにより、駆動系１ａではエンジン５が作動する。この際、コントーラ５４は冷却水ポンプＰ２を作動させる。また、コントローラ５４は、上記のマップに基づいて、第１調整弁３５を閉制御し、第２調整弁３７を開制御する。これにより、切替バルブ１３は差圧動作部２７によって閉制御された状態となる。このため、エンジン５の流出口５ｃから流出したＬＬＣは全て加熱路６１を経て第１流入口１５ａからボイラ１５内に至ることとなる。そして、第１流出口１５ｂから流出したＬＬＣは、帰還路６３を経て流入口５ｃからエンジン５内のウォータジャケット内に至る。つまり、駆動系１ａでは、エンジン５とボイラ１５との間でＬＬＣが循環することとなる（同図の一点鎖線矢印参照）。また、第２温度センサ５２は、加熱路６１内を流通するＬＬＣの温度を検出し、検出値をコントローラ５４に向けて発信する。
【００９８】
一方、ランキンサイクル３では、実施例１の廃熱利用装置と同様、コントローラ５４が電動ポンプＰ１及び電動ファン１９ｃをそれぞれ作動させる。これにより、ボイラ１５では、作動流体と、エンジン５で加熱されたＬＬＣとが熱交換を行う。これにより、この廃熱利用装置ではランキンサイクル３における電力の回収が可能であるとともに、熱交換によって冷却されたＬＬＣでエンジン５を冷却することが可能となっている。
【００９９】
また、車両の走行時間や走行状態が変化するにつれて、加熱路６１を流れるＬＬＣの温度が大きく上昇する。この場合、ボイラ１５におけるＬＬＣの放熱量が多くなり、配管２２を流れる作動流体、すなわち、膨張機１７に流入する作動流体が高温高圧の状態となる。このため、第２温度センサ５２が検出したＬＬＣの温度が閾値よりも高くなることで、コントローラ５４が上記のマップに基づいて、第１調整弁３５の開制御を行い、第２調整弁３７の閉制御を行う。
【０１００】
これにより、図９に示すように、配管２１を流れる作動流体の一部が第１高圧流路２９を介してハウジング３９の高圧室３９ｂ内に流入する。このため、実施例１の廃熱利用装置と同様、駆動系１ａでは切替バルブ１３が開制御され、エンジン５の流出口５ｃから流出したＬＬＣの一部が上流バイパス路６５ａ（バイパス路６５）に流入することとなる（同図の一点鎖線矢印参照）。これにより、バイパス路６５（上流バイパス路６５ａ及び下流バイパス路６５ｂ）を流れるＬＬＣの流量が多くなり、加熱路６１からボイラ１５に流入するＬＬＣの流量が減少して、ボイラ１５におけるＬＬＣの放熱量が減少する。このため、この廃熱利用装置では、ボイラ１５から流出する作動流体の温度が低下する。また、コントローラ５４は、電動ファン５９ｃを作動させるとともに、実施例１の廃熱利用装置と同様、第１、２調整弁３５、３７の開度を適宜調整する。これにより、バイパス路６５を流れるＬＬＣの流量を適宜調整することが可能となる。このため、この廃熱利用装置でも、ボイラ１５における作動流体の加熱量が正確に調整される。
【０１０１】
上流バイパス路６５ａに流入したＬＬＣは、流入口５９ａからラジエータ５９内に至る。そして、ラジエータ５９内のＬＬＣは、ラジエータ５９の周りの空気に放熱を行い、冷却される。この際、コントローラ５４は電動ファン５９ｃの作動量を適宜変更して、ＬＬＣを好適に放熱させる。冷却されたＬＬＣは流出口５９ｂから流出して、下流バイパス路６５ｂを経て帰還路６１に合流する。そして、ＬＬＣは流入口５ｂからエンジン５内のウォータジャケットに至りエンジン５の冷却を行う。
【０１０２】
このように、この廃熱利用装置でも、配管２２を流れる作動流体の圧力が膨張機１７等の設定上限圧力を超えることを防止することが可能となっている。この廃熱利用装置における他の作用効果は実施例１と同様である。
【０１０３】
したがって、実施例３の廃熱利用装置でも、小型化及び製造コストの低廉化を実現しつつ、耐久性の向上を実現可能である。
【０１０４】
特に、この廃熱利用装置では、ボイラ１５又はラジエータ５９でＬＬＣを冷却することで、エンジン５の性能を高くさせることも可能となっている。
【０１０５】
（実施例４）
実施例４の廃熱利用装置は、実施例１の廃熱利用装置における制御手段２５に替えて、図１０に示すように、制御手段２６を備えている。またこの廃熱利用装置では、第１温度センサ５１は設けられていない。
【０１０６】
この廃熱利用装置では、エンジン５と膨張機１７とが公知のプーリ６７を介して、動力の伝達が可能に接続されている。具体的には、プーリ６７は、第１、２プーリドラム６７ａ、６７ｂと、第１プーリドラム６７ａと第２プーリドラム６７ｂとを動力伝達可能に連結するプーリベルト６７ｃとを有している。そして、エンジン５はクランクシャフト６９を介して第１プーリドラム６７ａと接続されている。一方、膨張機１７は駆動軸７１を介して第２プーリドラム６７ｂと接続されている。なお、図示を省略しているものの、この駆動軸７１には公知のワンウェイクラッチが設けられている。
【０１０７】
図１１に示すように、制御手段２６は、差圧動作部２８と、第２高圧流路３０と、第２低圧流路３２と、弁孔開閉手段３４とを有している。
【０１０８】
差圧動作部２８は、固定隔壁７３及び挿通孔７４が形成されたハウジング７５と、ピストン７６と、弁孔７７と、ロッド７８とを有している。また、ハウジング７５内には、上記の固定隔壁７３によって作動室７９と高圧室８０とが形成されている。固定隔壁７３には高圧室８０側に延びる第１規制突起７３ａが形成されている。
【０１０９】
ピストン７６は作動室７９内に配置されている。このピストン７６により、作動室７９は中間圧室８１と低圧室８２とに区画されている。また、ピストン７６の中間圧室８１側となる端面にはストッパ７６ａが設けられている。このピストン７６は、低圧室８２側となる端面に固定された第１コイルばね８３により、低圧室８２側から中間圧室８１側に向かって付勢されている。
【０１１０】
弁孔７７は固定隔壁７３に形成されている。この弁孔７７を介して中間圧室８１と高圧室８０とが連通している。ロッド７８は一部がハウジング７５から延出した状態で挿通孔７４に挿通されており、一端側がピストン７６に固定されている。ロッド７８の他端側は後述する第１連結ロッド９３の一端側と接続されている。また、挿通孔７４とロッド７８と間には、公知のシール材８４、８５及びダストシール８６が設けられている。これらのシール材８４、８５及びダストシール８６により、挿通孔７４内でロッド７８が好適に摺動可能となっているとともに、作動室７９内が密閉され、挿通孔７４から異物等が低圧室８２内に進入することが防止されている。
【０１１１】
第２高圧流路３０及び第２低圧流路３２は、いずれも内部をランキンサイクル３の作動流体が流通可能となっている。図１０に示すように、第２高圧流路３０は配管２２から分岐し、図１１に示す高圧室８０と連通している。また、図１０に示すように、第２低圧流路３２は配管２３から分岐し、図１１に示す低圧室８２と連通している。より詳細には、第２高圧流路３０の一端側は図１０に示す配管２２と接続しており、他端側は図１１に示す高圧室８０と接続している。また、第２低圧流路３２の一端側は図１０に示す配管２３と接続しており、他端側は図１１に示す低圧室８２と接続している。なお、高圧流路３０及び第２低圧流路３２は、いずれも配管２２、２３、２４と比較して細く形成されている。
【０１１２】
弁孔開閉手段３４は、ベローズ８７と、検知媒体としてのＲ３６５ｍｆｃが気液混合状態で存在する量が封入された感温筒８８と、検知媒体流路８９と、栓部材９０と、弁体９１とを有している。このＲ３６５ｍｆｃは、作動流体であるＨＦＣ１３４ａよりも臨界温度が高くなっている。なお、ベローズ８７が可動体に相当している。
【０１１３】
ベローズ８７は高圧室８０内に配置されている。このようにベローズ８７が配置されることで、高圧室８０は、ベローズ８７の外側と内側とで空間が区画される。そして、より厳密に説明すれば、このベローズ８７の外側の空間が高圧室８０となる。なお、このベローズ８７は公用品である。
【０１１４】
感温筒８８は、図１０に示すように、ボイラ１５の下流と膨張機１７の上流の間の配管２２上に配置されている。このように感温筒８８を配置することが伝熱手段に相当する。上記のような感温筒の配置と感温筒８８と弁体９１とが可動体変位手段に相当している。
【０１１５】
図１１に示すように、検知媒体流路８９の一端側は感温筒８８に接続されており、他端側は栓部材９０に接続されている。これにより、検知媒体流路８９は、内部を気液混合状態の検知媒体が流通可能となっている。栓部材９０は、ハウジング７５の高圧室８０側に取り付けられており、検知媒体流路８９を介して感温筒８８と、ベローズ８７の内側の空間とが連通している。また、この栓部材９０には高圧室８０側に延びる第２規制突起９０ａが形成されている。
【０１１６】
弁体９１は弁孔７７に挿通され、高圧室８０と中間圧室８１と間に位置している。この弁体９１は中間圧室８１側に設けられた第２コイルばね９２により、弁孔７７を塞ぐ方向に付勢されている。
【０１１７】
ロッド７８の他端側と第１連結ロッド９３の一端側とは、第１連結ピン９４を介して接続されている。また、第１連結ロッド９３は、第２連結ピン９５を介して基部９６と接続されている。この基部９６は車両に固定されている。さらに、第１連結ロッド９３の他端側は、第３連結ピン９７を介して第２連結ロッド９８の一端側と接続されている。第２連結ロッド９８の他端側は図１０に示す切替バルブ１３と接続されている。
【０１１８】
図１１に示すように、第１連結ロッド９３は、第１連結ピン９４によりロッド７８に対して回動可能となっているとともに、第２連結ピン９５により基部９６を中心に回動可能となっている。また、第２連結ロッド９８は第３連結ピン９７により第１連結ロッド９３に対して回動可能となっている。つまり、これらの第１連結ロッド９３及び第２連結ロッド９８は、切替バルブ１３に対し、ロッド７８の変位を増大させつつ伝達するてこ機構として機能する。この廃熱利用装置における他の構成は実施例１の廃熱利用装置と同様である。
【０１１９】
このように構成された廃熱利用装置では、車両を駆動させることにより以下のように作動する。
【０１２０】
図１２に示すように、この廃熱利用装置においても、実施例１の廃熱利用装置と同様、駆動系１ではエンジン５が作動し、また、コントローラ５３は、電動ポンプＰ１及び電動ファン１９ｃをそれぞれ作動させる。これにより、第２通路１５ｆ内を流通する作動流体は、第１通路１５ｅを流通する排気との間で熱交換を行い、加熱される。そして、ボイラ１５において加熱された作動流体は、高温高圧の状態で第２流出口１５ｄから流出し、配管２２を経て膨張機１７の流入口１７ａから膨張機１７内へ至る。ここで、配管２２を流れる作動流体は、感温筒８８の近傍を流通する。なお、配管２２は図１１に示す高圧室８０と連通する。
【０１２１】
図１０に示すように、配管２２を経て膨張機１７内に流入した作動流体は膨張し、減圧される。この際の圧力エネルギーにより、膨張機１７に接続された駆動軸７１に回転駆動力を生じさせる。そして、この回転駆動力は、プーリ６７及びクランクシャフト６９を介してエンジン５に伝達される。つまり、この廃熱利用装置におけるランキンサイクル３では、上記の圧力エネルギーをエンジン５に対する動力として回収する。
【０１２２】
膨張機１７内で減圧された作動流体は流出口１７ｂから流出し、配管２３を経て凝縮器１９において冷却される。この際、配管２３は図１１に示す低圧室８２と連通する。なお、凝縮器１９において冷却された作動流体は、図１２に示す配管２４を経て、吸入口１０２から電動ポンプＰ１内に吸入された後、再び吐出口１０１から配管２１へ吐出される。
【０１２３】
ここで、車両の走行直後等の状態では、加熱路９を流れる排気の流量や温度が低く、ボイラ１５において加熱された作動流体の温度が閾値を下回ることとなる。この場合、この廃熱利用装置における差圧動作部２８では、図１１に示すように、第２コイルばね９２の付勢力によって弁体９１が弁孔７７を塞いだ状態となる。このため、高圧室８０と中間圧室８１とが非連通となっている。
【０１２４】
また、第１コイルばね８３の付勢力により、ピストン７６が低圧室８２側から中間圧室８１側に向かって移動した状態となる。なお、ストッパ７６ａにより、ピストン７６の移動範囲が規制されるため、作動室７９が全て低圧室８２とはならない。
【０１２５】
このように、ピストン７６が低圧室８２側から中間圧室８１側に向かって移動することで、ピストン７６と接続されたロッド７８は、ハウジング７５から延出する長さが短くなる。このため、第２連結ロッド９８によって操作されることで切替バルブ１３が閉制御される。
【０１２６】
つまり、この廃熱利用装置では、車両の走行直後等により、加熱路９を流れる排気の流量や温度が低く、ボイラ１５において加熱された作動流体の温度が閾値を下回る状態では、制御手段２６（差圧動作部２８）により、切替バルブ１３が閉制御される。このため、上流排気路７ａを流通する排気は全て加熱路９に流入し、加熱路９からボイラ１５の第１流入口１５ａを経て、第１通路内１５ｅに至ることとなる。
【０１２７】
一方、車両の走行時間や走行状態が変化するにつれて、加熱路９を流れる排気の流量や温度が上昇し、ボイラ１５において、作動流体に対する排気の放熱量が多くなる。これにより、ランキンサイクル３では、配管２２を流れる作動流体は高温高圧の状態となる。この場合、この廃熱利用装置では、配管２２を流通する作動流体の温度が上昇することで、感温筒８８内で気液混合状態となっている検知媒体が加熱され、検知媒体の（飽和）圧力が上昇する。これにより、図１３に示すように、検知媒体の圧力が検知媒体流路８９を介してベローズ８７の内側に伝達（同図の一点鎖線矢印参照。）され、ベローズ８７の内側の空間の圧力が上昇する。
【０１２８】
このように検知媒体の圧力が上昇することで、ベローズ８７は高圧室８０を縮小するように変位する。なお、この際におけるベローズ８７の変位量の上限は第１規制突起７３ａによって規制され、下限は第２規制突起９０ａによって規制される。
【０１２９】
高圧室８０を縮小するように変位したベローズ８７により、弁体９１が押圧される。換言すれば、この差圧制御部２８では、高圧室８０内の圧力と、作動流体の温度により決まる検知媒体の圧力とにより、ベローズ８７の変位量を設定しており、この高圧室８０は、検知媒体の圧力によって変位したベローズ８７によって弁体９１を押圧可能な大きさに設定されている。
【０１３０】
これにより、第２コイルばね９２の付勢力に抗して弁体９１が弁孔７７内を中間室８１側に移動する。このため、弁孔７７を介して高圧室８０と中間圧室８１とが連通する。このため、配管２２を流通する作動流体の一部が第２高圧流路３０を経て、高圧室８０内に流入し、さらに、この高圧室８０内の作動流体は中間圧室８１内に流入する（同図の黒色矢印参照。）。この際、中間圧室８１内に流入する作動流体の圧力は、高圧室８０内の作動流体の圧力、つまり、配管２２や第２高圧流路３０を流れる作動流体の圧力よりも低く、低圧室８２ｃ内の作動流体の圧力よりも高い中間圧力となる。
【０１３１】
このように、作動流体が中間圧室８１内に流入することで、中間圧室８１内の圧力が上昇する。このため、第１コイルばね８３の付勢力に抗してピストン７９が低圧室８２を縮小するように移動する。このピストン７９の移動に伴ってロッド７８が変位する。これにより、差圧動作部２８では、ハウジング７５の挿通孔７４から延出するロッド７８の長さが長くなる。
【０１３２】
このため、第１、２連結ロッド９３、９８が連動し、図１４に示すように、駆動系１では切替バルブ１３が開制御されることで、上流排気路７ａを流れる排気の一部がバイパス路１１に流入することとなる。これにより、実施例１の廃熱利用装置と同様、この廃熱利用装置においても、バイパス路１１を流れる排気の流量が多くなり、加熱路９からボイラ１５に流入する排気の流量が減少して、ボイラ１５における排気の放熱量が減少する。このため、この廃熱利用装置では、作動流体の圧力、より詳細には、配管２２を流れる作動流体の圧力が膨張機１７等の設定上限圧力を超えることを防止することが可能となっている。なお、中間圧室８１内の作動流体は、ハウジング７５とピストン７６との間に形成される間隙を抜けて第２低圧流路３２に至り、配管２３内を流通する作動流体と合流することとなる。
【０１３３】
特に、この廃熱利用装置では、制御手段２６（差圧動作部２８）を採用し、ベローズ８７と、配管２２上に配置された感温筒８８と、弁体９１とを有している。そして、感温筒８８内には、気液混合状態の検知媒体が封入されている。これらにより、この廃熱利用装置では、制御手段２６（差圧動作部２８）を簡素な構成とすることが可能となっている。また、検知媒体流路８９を介して感温筒８８とハウジング７５とが直接接続されている。これにより、感温筒８８とハウジング７５とが実質的に一体化されることで、差圧動作部２８として流路作動流体の温度を検出することが可能となっている。さらに、差圧動作部２８において、弁孔７７の開度を調整する精度、すなわち、制御手段２６による開閉バルブ１３の開閉制御の精度を高くすることが可能となっている。このため、この廃熱利用装置も低コストで性能が高くなっている。他の作用効果は実施例１と同様である。
【０１３４】
したがって、実施例４の廃熱利用装置でも、小型化及び製造コストの低廉化を実現しつつ、耐久性の向上を実現可能である。
【０１３５】
（実施例５）
実施例５の廃熱利用装置は、実施例４の廃熱利用装置における駆動系１に図１５に示すボイラユニット９９を設けることで構成されている。
【０１３６】
このボイラユニット９９は、図１０に示す上流排気路７ａと図示しないマフラとの間に設けられている。具体的には、このボイラユニット９９は、加熱路９９ａ、下流排気路９９ｂ及びバイパス路９９ｃが一体に形成されたユニットハウジング９９ｄを有している。そして、このユニットユニットハウジング９９ｄの一端側、すなわち、同図の黒色矢印で示すユニットハウジング９９ｄ内における排気の流通方向における上流側には、上流排気路７ａが接続されている。一方、このユニットハウジング９９ｄの他端側、すなわち、ユニットハウジング９９ｄ内における排気の流通方向の下流側には、図示しないマフラが接続されている。
【０１３７】
また、ユニットハウジング９９ｄ内には、流量調整手段としての切替フラッパ１４が設けられているとともに、加熱路９９ａ及び下流排気路９９ｂとバイパス路９９ｃとを隔てる仕切部材１６が設けられている。加熱路９９ａよりも排気の流通方向の下流にはボイラ１５が配置されている。つまり、このボイラユニット９９において、下流排気路９９ｂは、ユニットハウジング９９ｄ内でボイラ１５よりも排気の流通方向の下流となる部分を指す。
【０１３８】
切替フラッパ１４は、ユニットハウジング９９ｄの外側で第２連結ロッド９８と接続されている。この廃熱利用装置における他の構成は、実施例１、４の廃熱利用装置と同様である。
【０１３９】
この廃熱利用装置でも、車両の走行直後等により、図１１に示すように、差圧動作部２８において、ハウジング７５からロッド７８が延出する長さが短い状態、つまり、ボイラ１５において加熱された作動流体の温度が閾値を下回る状態では、図１５の（Ａ）に示す白色矢印のように第２連結ロッド９８が移動する。これにより、ボイラユニット９９内で切替フラッパ１４が作動制御される。このため、切替フラッパ１４によって、バイパス路９９ｃが塞がれた状態となり、ユニットハウジング９９ｄ内を流通する排気は、全て加熱路９９ａ側に流通し、ボイラ１５に至ることとなる。このため、ボイラ１５における熱交換により作動流体が好適に加熱され、この廃熱利用装置では、ランキンサイクル３において回収可能なエンジン５に対する動力を大きくすることが可能となる。
【０１４０】
一方、車両の走行時間や走行状態が変化し、図１３に示すように、差圧動作部２８において、ハウジング７５からロッド７８が延出する長さが長い状態、つまり、ボイラ１５において加熱された作動流体の温度が閾値を上回る状態では、図１５の（Ｂ）に示す白色矢印のように第２連結ロッド９８が移動する。これにより、ボイラユニット９９内で再度切替フラッパ１４が再び作動制御される。このため、ユニットハウジング９９ｄ内を流通する排気の一部がバイパス路９９ｃを流通することとなり、加熱路９９ａ側に流通してボイラ１５に至る排気の流量が減少する。このため、ボイラ１５における排気の放熱量が減少し、この廃熱利用装置では、配管２２を流れる作動流体の圧力が膨張機１７等の設定上限圧力を超えることを防止することが可能となっている。
【０１４１】
この廃熱利用装置では、ボイラユニット９９を採用することで、加熱路９９ａ、下流排気路９９ｂ、ユニットハウジング９９ｄ、切替フラッパ１４及びボイラ１５を一体化することが可能となっている。このため、この廃熱利用装置では、より一層の小型化を実現することが可能となっている。他の作用効果は実施例１、４の廃熱利用装置と同様である。
【０１４２】
したがって、実施例５の廃熱利用装置でも、小型化及び製造コストの低廉化を実現しつつ、耐久性の向上を実現可能である。
【０１４３】
これらの実施例１、２、４、５の廃熱利用装置では、ボイラ１５において作動流体を加熱可能な熱媒体として、エンジン５から排出された排気を利用している。排気は約５００°Ｃの高温となることから、ボイラ１５における熱交換によって作動流体を好適に加熱することが可能となる。このため、上記のように、実施例１、２の廃熱利用装置では、ランキンサイクル３において回収可能な電力の量が大きくなり、実施例４、５の廃熱利用装置では、ランキンサイクル３において回収可能な動力を大きくすることが可能となっている。また、この際、制御手段２５、２６（差圧動作部２７、２８）が切替バルブ１３や切替フラッパ１４を上記のように制御する。このため、これらの廃熱利用装置では、熱媒体として排気を採用した場合であっても、ボイラ１５における作動流体の加熱量を好適に調整して作動流体の圧力を好適に調整することが可能となっている。
【０１４４】
また、実施例４、５の廃熱利用装置のように、プーリ６９等を介してエンジン５と膨張機１７とを動力伝達可能に接続した場合、膨張機１７に流入可能な作動流体の流量の制限が大きくなる。排気の熱量が大きい場合には、電動ポンプＰ１の吐出流量を増大させることで、作動流体の温度を低下させることは可能である。しかし、作動流体の圧力が膨張機１７等の設定上限圧力を超えないように制御することは難しい。このため、上記のように、制御手段２６（差圧動作部２８）を用いて、切替バルブ１３や切替フラッパ１４制御し、作動流体の圧力を好適に調整することの効果がより顕著となる。
【０１４５】
以上において、本発明を実施例１〜５に即して説明したが、本発明は上記実施例１〜５に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【０１４６】
例えば、切替バルブ１３や第１、２調整弁３５、３７について、バイパス路１１、第１高圧流路２９及び排出流路３１の開閉のみを行う開閉弁を採用することもできる。
【０１４７】
また、実施例１〜３の廃熱利用装置において、流出流路３１にのみ調整弁を設け、高圧室３９ｂから流出流路３１へ流出する流量の調整のみで高圧室３９ｂと低圧室３９ｃとの差圧を制御してもよい。さらに、実施例３の廃熱利用装置において、第１高圧流路２９にのみ第１調整弁を設けるとともに、流出流路３１には固定絞りを設ける構成としても良い。この場合、固定絞りを介して高圧室３９ｂから流出流路３１に流出する作動流体の流量に対して、調整弁を介して第１高圧流路２９から高圧室３９ｂに流入する作動流体の流量の割合を調整することで、高圧室３９ｂと低圧室３９ｃの差圧を制御することができる。
【０１４８】
また、上流排気路７ａと加熱路９とを一体としても良い。この場合、加熱路９の一端側はエンジン５の排気口５ａに接続されることとなる。また、バイパス路１１の一端側は、加熱路９に接続されることとなる。この際、加熱路９において、バイパス路１１が接続された箇所よりも排気の上流側が上流排気路７ａとして機能することとなる。
【０１４９】
さらに、配管２４に公知のレシーバを設けても良い。この場合、レシーバにより作動流体が好適に液化されるため、凝縮器２３を経た作動流体は、電動ポンプＰ１の吸入口１０２に好適に吸入されて、吐出口１０１から好適に吐出されることとなる。これにより、ランキンサイクル３では、作動流体が配管２１〜２４をより好適に循環することとなる。
【０１５０】
また、実施例１〜３の廃熱利用装置では、第１、２温度センサ５１、５２によって作動流体やＬＬＣの温度を検出していたが、これらの第１、２温度センサ５１、５２に替えて、圧力センサ等の圧力検出手段によって作動流体やＬＬＣの圧力を検出しても良い。この際、コントローラ５４は、圧力検出手段が検出した作動流体の圧力が閾値よりも高くなることで、第１、２調整弁３５、３７の開度をそれぞれ調整する。つまり、コントローラ５４は、第３制御手段として機能する。これにより、この構成の廃熱利用装置も、実施例１〜３の廃熱利用装置と同様の作用効果を発揮する。
【０１５１】
さらに、実施例１〜５の廃熱利用装置では、膨張機１７の保護の観点から、切替バルブ１３を作動させてボイラ１５に流入する排気やＬＬＣの流量を調整していたが、ランキンサイクル３における作動流体の保護の観点から、作動流体の温度が所定温度以上となった場合に切替バルブ１３や切替フラッパ１４を作動させても良い。
【０１５２】
また、実施例１〜３の廃熱利用装置において、ランキンサイクル３で回収された電力がバッテリに満充電された状態にあり、更なる電力の回収によりバッテリが必要以上に発熱することを防止する観点から、切替バルブ１３を作動させてボイラ１５に流入する排気やＬＬＣの流量を調整しても良い。
【０１５３】
さらに、例えば実施例１の廃熱利用装置を車両に搭載する場合、凝縮器１９は普通、車両の前面(エアコン用のコンデンサやラジエータ等が置かれている位置)に置かれることが予想される。この配置の場合、凝縮器１９を通過して高温となった風がラジエータに導入されることとなり、ラジエータの冷却能力が低下してしまう。このため、ＬＬＣ等の冷却水が所定温度以上となりラジエータの熱負荷が大きくなった場合に切替バルブ１３を作動させて、ボイラ１５に流入する排気の流量を調整しても良い。これにより、この廃熱利用装置では、エンジン５の性能低下とラジエータの負荷の増大が同時に発生することを抑制することが可能となる。
【０１５４】
また、実施例１〜３の廃熱利用装置において、制御手段２６を採用しても良く、同様に、実施例４、５の廃熱利用装置において、制御手段２５を採用しても良い。さらに、実施例１、２の廃熱利用装置において、ボイラユニット９９を採用しても良い。
【０１５５】
さらに、実施例１〜３の廃熱利用装置におけるランキンサイクル３において、膨張機１７で生じる圧力エネルギーをエンジン５に対する動力として回収する構成としても良い。また、実施例４、５の廃熱利用装置におけるランキンサイクル３において、膨張機１７で生じる圧力エネルギーを電力として回収する構成としても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１５６】
本発明はトラックやバス等の運送車両や乗用自動車等の車両に搭載される廃熱利用装置の他、定置式の廃熱利用装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１５７】
３…ランキンサイクル
５…エンジン（内燃機関）
７…排気路
７ａ…上流排気路
７ｂ…下流排気路
９…加熱路
１１…バイパス路
１３…切替バルブ（流量調整手段）
１４…切替フラッパ（流量調整手段）
１５…ボイラ
１７…膨張機
１９…凝縮器
２１〜２４…配管
２５…制御手段
２６…制御手段
２７…差圧動作部
２８…差圧動作部
２９…第１高圧流路
３０…第２高圧流路
３１…排出流路
３２…第２低圧流路
３３…第１低圧流路
３５…第１調整弁（調整弁）
３７…第２調整弁（調整弁）
３９…ハウジング
３９ｂ…高圧室
３９ｃ…低圧室
４１…ダイヤフラム（可動隔壁）
４５…ロッド
５１…第１温度センサ（作動流体温度検出手段）
５２…第２温度センサ（冷却水温度検出手段）
５３…コントローラ（第２制御手段）
５４…コントローラ（第４制御手段）
５５…流出流路
５７…オリフィス（調整弁）
６１…加熱路
６５…バイパス路
７３…固定隔壁
７５…ハウジング
７６…ピストン
７７…弁孔
７８…ロッド
７９…作動室
８０…高圧室
８１…中間圧室
８２…低圧室
８７…ベローズ（可動体、弁孔開閉手段）
８８…感温筒（可動体変位手段）
９１…弁体（可動体変位手段）
９９ａ…加熱路
９９ｃ…バイパス路
Ｐ１…電動ポンプ（ポンプ）
【図１】
2013148077.tif 000003
【図２】
2013148077.tif 000004
【図３】
2013148077.tif 000005
【図４】
2013148077.tif 000006
【図５】
2013148077.tif 000007
【図６】
2013148077.tif 000008
【図７】
2013148077.tif 000009
【図８】
2013148077.tif 000010
【図９】
2013148077.tif 000011
【図１０】
2013148077.tif 000012
【図１１】
2013148077.tif 000013
【図１２】
2013148077.tif 000014
【図１３】
2013148077.tif 000015
【図１４】
2013148077.tif 000016
【図１５】
2013148077.tif 000017