JP2010065587A - Waste heat utilization apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a waste heat utilization apparatus capable of simply and quickly raising the output at the starting of a Rankine cycle and appropriately controlling the Rankine cycle when using an apparatus to which power is transmitted as an engine. <P>SOLUTION: The Rankine cycle (4) comprises an expander inlet valve (20) placed in a circulation path (5a) between the outlet port of an evaporator (6) and the inlet port of the expander (8), a check valve (22) placed in a circulation path (5b) between the outlet port of a pump (12) and the inlet port of the evaporator (6) to prohibit the reverse flow of a working fluid from the evaporator (6) to the pump (12), and a control means (18) for closing the expander inlet valve (20) at the shutting down of the expander (8) and opening the expander inlet valve (20) at the starting of the expander (8). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、廃熱利用装置に係り、詳しくは、車両のエンジンの廃熱を回収して利用するのに好適な廃熱利用装置に関する。   The present invention relates to a waste heat utilization device, and more particularly, to a waste heat utilization device suitable for recovering and utilizing waste heat of a vehicle engine.

この種の廃熱利用装置は、作動流体としての冷媒の循環路に、熱源の廃熱により作動流体を加熱して蒸発させる蒸発器、該蒸発器を経由した作動流体を膨張させて回転駆動力を発生する膨張機、該膨張機にて発生した回転駆動力が伝達される被動力伝達装置、該膨張機を経由した作動流体を凝縮させる凝縮器、該凝縮器を経由した作動流体を前記蒸発器に送出するポンプが順次介挿されたランキンサイクルを備えている。   This type of waste heat utilization device is an evaporator that heats and evaporates the working fluid by the waste heat of the heat source in the refrigerant circulation path as the working fluid, and expands the working fluid that passes through the evaporator to rotate the driving force. , A driven transmission device to which the rotational driving force generated by the expander is transmitted, a condenser that condenses the working fluid that passes through the expander, and the evaporation of the working fluid that passes through the condenser It is equipped with a Rankine cycle in which pumps to be delivered to the vessel are sequentially inserted.

そして、特許文献１には、ポンプと膨張機と被動力伝達装置としてのモータジェネレータとを同軸上に配し、ランキンサイクルの起動時にはモータジェネレータをモータとして機能させてポンプを回転させる一方、冷媒の循環によって膨張機が自発回転し始めたらモータジェネレータを発電機として機能させる流体機械が開示されている。
また、特許文献２には、膨張機の入口に電磁弁と圧力計とを設けた始動制御機構を有するランキンサイクル回路が開示されている。 In Patent Document 1, a pump, an expander, and a motor generator as a driven transmission device are arranged on the same axis, and when the Rankine cycle starts, the motor generator functions as a motor to rotate the pump, A fluid machine is disclosed in which a motor generator functions as a generator when an expander starts to rotate spontaneously by circulation.
Patent Document 2 discloses a Rankine cycle circuit having a start control mechanism in which an electromagnetic valve and a pressure gauge are provided at the inlet of an expander.

更に、特許文献３には、ポンプ及び膨張機をバイパスさせて作動流体の流通を促す冷凍装置が開示されている。
更にまた、特許文献４には、凝縮器とポンプとの位置関係によらないでランキンサイクルを起動するランキンサイクル装置が開示されている。
特開２００５−３０３８６号公報 実公昭６１−３７７７１号公報 特開２００７−２０５６９９号公報 特開２００５−３３７０６３号公報 Furthermore, Patent Document 3 discloses a refrigeration apparatus that bypasses a pump and an expander to promote the flow of a working fluid.
Furthermore, Patent Document 4 discloses a Rankine cycle device that starts a Rankine cycle regardless of the positional relationship between the condenser and the pump.
JP 2005-30386 A Japanese Utility Model Publication No. 61-37771 JP 2007-205699 A JP 2005-337063 A

しかしながら、上記特許文献１では、モータジェネレータをモータまたは発電機として機能させるため、ランキンサイクルの回路が複雑になるとの問題がある。
また、熱源を車両等のエンジンとし、車両のアイドリングストップなどでエンジンが停止した場合、エンジンからランキンサイクル側への入熱量が少なくなるため、ランキンサイクルにおける蒸発器側（高圧側）と凝縮器側（低圧側）との圧力差が徐々に小さくなり、ひいては膨張機の駆動が停止し、更には上記圧力差がバランスする。その後にエンジンが再起動されると、エンジンからランキンサイクル側への入熱量が増えるため、高圧側の圧力が徐々に上昇するのに伴いランキンサイクルも起動されるが、蒸発器において冷媒蒸気が発生するまで時間を要するため、ランキンサイクルの起動時における出力上昇に時間が掛かるとの問題がある。 However, in Patent Document 1, since the motor generator functions as a motor or a generator, there is a problem that the Rankine cycle circuit becomes complicated.
Also, if the engine is a heat source, such as a vehicle, and the engine is stopped due to idling stop of the vehicle, the amount of heat input from the engine to the Rankine cycle decreases, so the evaporator side (high pressure side) and the condenser side in the Rankine cycle The pressure difference with respect to the (low pressure side) gradually decreases, and as a result, the drive of the expander is stopped, and further, the pressure difference is balanced. When the engine is restarted after that, the amount of heat input from the engine to the Rankine cycle increases, so the Rankine cycle is started as the pressure on the high pressure side gradually increases, but refrigerant vapor is generated in the evaporator. Since it takes time to start, there is a problem that it takes time to increase the output at the start of the Rankine cycle.

更に、上記各従来技術では、被動力伝達装置を車両等のエンジンとしたときのエンジンの制動、即ちエンジンブレーキを行う場合については格別な配慮がなされておらず、この場合のランキンサイクルの適切な制御については依然として課題が残されている。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、ランキンサイクルの起動時における出力上昇を簡易にして迅速化するとともに、被動力伝達装置をエンジンとしたときにランキンサイクルを適切に制御することができる廃熱利用装置を提供することを目的とする。 Further, in each of the above prior arts, no special consideration is given to the case where the engine is braked when the power transmission device is an engine such as a vehicle, that is, the engine is braked. There are still some challenges to control.
The present invention has been made in view of such problems, and simplifies and speeds up the output increase at the start of the Rankine cycle, and appropriately controls the Rankine cycle when the power transmission device is an engine. An object of the present invention is to provide a waste heat utilization apparatus that can perform such a process.

上記の目的を達成するべく、請求項１記載の廃熱利用装置は、作動流体の循環路に、熱源の廃熱により作動流体を加熱して蒸発させる蒸発器、該蒸発器を経由した作動流体を膨張させて回転駆動力を発生する膨張機、該膨張機にて発生した回転駆動力が伝達される被動力伝達装置、該膨張機を経由した作動流体を凝縮させる凝縮器、該凝縮器を経由した作動流体を蒸発器に送出するポンプが順次介挿されたランキンサイクルを備え、ランキンサイクルは、蒸発器の出口と膨張機の入口との間の循環路に介挿される膨張機入口弁と、ポンプの出口と蒸発器の入口との間の循環路に介挿されて蒸発器からポンプへの作動流体の逆流を禁止する逆止弁とを有し、膨張機の停止時に膨張機入口弁を閉弁し、膨張機の起動時に膨張機入口弁を開弁する制御手段を具備することを特徴としている。   To achieve the above object, the waste heat utilization apparatus according to claim 1 is an evaporator that heats and evaporates the working fluid by the waste heat of the heat source in the working fluid circulation path, and the working fluid that passes through the evaporator. An expander that generates a rotational driving force by expanding the motor, a driven transmission device to which the rotational driving force generated by the expander is transmitted, a condenser that condenses the working fluid that passes through the expander, and the condenser A Rankine cycle in which a pump for sending the working fluid passed through the evaporator to the evaporator is sequentially inserted, and the Rankine cycle includes an expander inlet valve inserted in a circulation path between the outlet of the evaporator and the inlet of the expander. An expander inlet valve that is inserted in a circulation path between the pump outlet and the evaporator inlet and prohibits the backflow of the working fluid from the evaporator to the pump. The valve is closed and the expander inlet valve is opened when the expander is started. It is characterized by comprising a means.

また、請求項２記載の発明では、請求項１において、ランキンサイクルは、蒸発器の出口と膨張機入口弁の入口との間の循環路における作動流体の圧力を検出する圧力検出手段を有し、制御手段は、膨張機の起動時に、圧力検出手段にて検出された圧力が所定の設定圧力以上になるとき膨張機入口弁を開弁することを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、請求項１または２において、膨張機の負荷を変更する負荷変更手段を備え、制御手段は、膨張機の起動時に、負荷変更手段にて膨張機の負荷を所定の最小値に変更することを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the Rankine cycle has pressure detection means for detecting the pressure of the working fluid in the circulation path between the outlet of the evaporator and the inlet of the expander inlet valve. The control means is characterized in that when the expander is started, the expander inlet valve is opened when the pressure detected by the pressure detection means is equal to or higher than a predetermined set pressure.
Further, the invention according to claim 3 further comprises load changing means for changing the load of the expander according to claim 1 or 2, and the control means loads the load of the expander by the load changing means when the expander is started. It is characterized by changing to a predetermined minimum value.

更にまた、請求項４記載の発明では、請求項３において、制御手段は、膨張機の起動後に、負荷変更手段にて膨張機の負荷を段階的に大きくすることを特徴としている。
また、請求項５記載の発明では、請求項１乃至４の何れかにおいて、制御手段は、膨張機の起動時に、膨張機入口弁を段階的に開弁することを特徴としている。
更に、請求項６記載の発明では、請求項１乃至５の何れかにおいて、制御手段は、膨張機の停止時に、膨張機入口弁を閉弁してから所定の設定時間の経過後にポンプの駆動を停止することを特徴としている。 Further, the invention according to claim 4 is characterized in that, in claim 3, the control means increases the load of the expander stepwise by the load changing means after the start of the expander.
The invention according to claim 5 is characterized in that, in any one of claims 1 to 4, the control means opens the expander inlet valve stepwise when the expander is started.
Further, according to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, when the expander is stopped, the control means drives the pump after a predetermined set time has elapsed since the expander inlet valve was closed. It is characterized by stopping.

更にまた、請求項７記載の発明では、請求項６において、ランキンサイクルは、蒸発器の出口と膨張機入口弁の入口との間の循環路における作動流体の圧力を検出する圧力検出手段を有し、制御手段は、膨張機の停止時に、膨張機入口弁を閉弁してから圧力検出手段にて検出された圧力が所定の設定圧力以上になった後にポンプの駆動を停止することを特徴としている。   Furthermore, in the invention described in claim 7, in claim 6, the Rankine cycle has pressure detecting means for detecting the pressure of the working fluid in the circulation path between the outlet of the evaporator and the inlet of the expander inlet valve. The control means, when the expander is stopped, stops driving the pump after the pressure detected by the pressure detection means exceeds a predetermined set pressure after closing the expander inlet valve. It is said.

また、請求項８記載の発明では、請求項１乃至５の何れかにおいて、膨張機と被動力伝達装置とポンプとは同一の回転軸を介して連結されて一体に回転可能に構成されることを特徴としている。
更に、請求項９記載の発明では、請求項８において、被動力伝達装置はモータ機能を有しない発電機であることを特徴としている。 According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the expander, the driven transmission device, and the pump are connected via the same rotating shaft and are configured to be integrally rotatable. It is characterized by.
Further, the invention according to claim 9 is characterized in that, in claim 8, the power transmission device is a generator having no motor function.

更にまた、請求項１０記載の発明では、請求項９において、ランキンサイクルは、凝縮器を経由した作動流体を気液分離してポンプに液状の作動流体を送出する気液分離器を有し、気液分離器を蒸発器よりも上方に設けることを特徴としている。
また、請求項１１記載の発明では、請求項１０において、ランキンサイクルは、蒸発器の出口と膨張機入口弁の入口との間の循環路における作動流体の圧力を検出する圧力検出手段と、ポンプをバイパスするポンプバイパス路と、ポンプバイパス路に介挿されたポンプバイパス弁と、膨張機をバイパスする膨張機バイパス路と、膨張機バイパス路に介挿された膨張機バイパス弁と、膨張機の起動時に膨張機が正常に起動したか否かを判定する起動判定手段とを備え、制御手段は、起動判定手段にて膨張機が正常に起動していないと判定されたとき、ポンプバイパス弁及び膨張機バイパス弁を開弁することによりポンプバイパス路を介して蒸発器に作動流体を流入させ、その後にポンプバイパス弁及び膨張機バイパス弁と膨張機入口弁とを閉弁し、その後に圧力検出手段にて検出された圧力が所定圧力以上になるとき膨張機入口弁を開弁することを特徴としている。 Furthermore, in the invention according to claim 10, in claim 9, the Rankine cycle has a gas-liquid separator that separates the working fluid that has passed through the condenser into a gas-liquid separation and sends the liquid working fluid to the pump, The gas-liquid separator is provided above the evaporator.
According to an eleventh aspect of the present invention, in the tenth aspect, the Rankine cycle includes a pressure detecting means for detecting the pressure of the working fluid in the circulation path between the outlet of the evaporator and the inlet of the expander inlet valve, and a pump. A pump bypass passage that bypasses the pump, a pump bypass valve that is inserted into the pump bypass passage, an expander bypass passage that bypasses the expander, an expander bypass valve that is inserted into the expander bypass passage, and an expander Activation determining means for determining whether or not the expander has been normally activated at the time of activation, and when the activation determining means determines that the expander has not been activated normally, the control means has a pump bypass valve and By opening the expander bypass valve, the working fluid is allowed to flow into the evaporator via the pump bypass passage, and then the pump bypass valve, the expander bypass valve, and the expander inlet valve are closed. , Then the pressure detected by the pressure detecting means is characterized by opening the expander inlet valve when equal to or greater than a predetermined pressure.

更に、請求項１２記載の発明では、請求項１乃至７の何れかにおいて、被動力伝達装置はクラッチを介して膨張機の回転駆動力が伝達されるエンジンであって、制御手段は、エンジンの制動時に膨張機入口弁を閉弁し、エンジンの駆動時に膨張機入口弁を開弁することを特徴としている。
更にまた、請求項１３記載の発明では、請求項１２において、制御手段は、エンジンの制動時に膨張機入口弁を閉弁した後にクラッチを切って膨張機からエンジンへの動力伝達を遮断することを特徴としている。 Further, according to a twelfth aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects, the power transmission device is an engine to which the rotational driving force of the expander is transmitted via a clutch, and the control means includes The expander inlet valve is closed during braking, and the expander inlet valve is opened when the engine is driven.
Furthermore, in the invention of claim 13, in claim 12, the control means closes the expander inlet valve during braking of the engine and then disengages the clutch to cut off power transmission from the expander to the engine. It is a feature.

また、請求項１４記載の発明では、請求項１２において、クラッチは、膨張機の回転数がエンジンの回転数以上のときにのみ膨張機の動力をエンジンに伝達するワンウェイクラッチであることを特徴としている。
更に、請求項１５記載の発明では、請求項１３または１４において、制御手段は、エンジンの制動後の駆動時には膨張機入口弁を段階的に開弁することを特徴としている。 The invention according to claim 14 is characterized in that, in claim 12, the clutch is a one-way clutch that transmits the power of the expander to the engine only when the rotation speed of the expander is equal to or higher than the rotation speed of the engine. Yes.
Further, the invention according to claim 15 is characterized in that, in claim 13 or 14, the control means opens the expander inlet valve stepwise when the engine is driven after braking.

更にまた、請求項１６記載の発明では、請求項１５において、ランキンサイクルは、蒸発器の出口と膨張機入口弁の入口との間の循環路における作動流体の圧力を検出する圧力検出手段を有し、制御手段は、圧力検出手段にて検出された圧力に基づいて、膨張機入口弁の開弁に伴い膨張機からクラッチを介してエンジンに伝達される動力伝達量を推定し、エンジンの駆動時に該推定された動力伝達量に相当するエンジンの駆動力を予め低減することを特徴としている。   Furthermore, in the invention described in claim 16, in claim 15, the Rankine cycle has pressure detecting means for detecting the pressure of the working fluid in the circulation path between the outlet of the evaporator and the inlet of the expander inlet valve. The control means estimates the amount of power transmitted from the expander to the engine via the clutch when the expander inlet valve is opened based on the pressure detected by the pressure detection means, and drives the engine The engine driving force corresponding to the estimated power transmission amount is sometimes reduced in advance.

従って、請求項１記載の本発明の廃熱利用装置によれば、膨張機の停止時に蒸発器を経由した作動流体の高圧を保持することができるため、その後の膨張機の起動時には、膨張機入口弁を開弁することで保持された高圧が開放され、膨張機を即座に駆動させ、ひいては被動力伝達装置に回転駆動力を即座に伝達することができる。従って、膨張機の起動時における出力上昇を迅速に行うことができ、廃熱利用装置の廃熱回収効率を向上することができる。   Therefore, according to the waste heat utilization apparatus of the first aspect of the present invention, the high pressure of the working fluid that has passed through the evaporator can be maintained when the expander is stopped. The high pressure held by opening the inlet valve is released, and the expander can be driven immediately, and thus the rotational driving force can be immediately transmitted to the driven transmission device. Therefore, the output can be increased quickly when the expander is started, and the waste heat recovery efficiency of the waste heat utilization device can be improved.

また、請求項２記載の発明によれば、特に膨張機を長時間停止した後の膨張機の起動時に作動流体の高圧を確実に開放することができるため、膨張機の起動を確実に行うことができる。
更に、請求項３記載の発明によれば、膨張機の起動時に低負荷で膨張機を円滑に回転させることができるため、膨張機の起動を更に確実に行うことができる。 In addition, according to the invention described in claim 2, since the high pressure of the working fluid can be reliably released particularly when the expander is started after the expander has been stopped for a long time, the expander is reliably started. Can do.
Furthermore, according to the invention described in claim 3, since the expander can be smoothly rotated with a low load when the expander is started, the expander can be started more reliably.

更にまた、請求項４記載の発明によれば、ランキンサイクルの出力を段階的に上昇させることができるため、ランキンサイクルの出力上昇を効率的に迅速化することができる。
また、請求項５記載の発明によれば、膨張機の起動時に高圧の作動流体によって膨張機が高速回転することを防止することができるため、ランキンサイクルの出力上昇を安全に迅速化することができる。 Furthermore, according to the invention of claim 4, since the output of the Rankine cycle can be increased in stages, the output increase of the Rankine cycle can be efficiently accelerated.
Further, according to the invention described in claim 5, since it is possible to prevent the expander from rotating at high speed by the high-pressure working fluid at the time of starting the expander, the output increase of the Rankine cycle can be speeded up safely. it can.

更に、請求項６記載の発明によれば、凝縮器を経由したより多くの作動流体を蒸発器側に送出することができ、蒸発器における余熱によってより多くの作動流体を蒸発させて蒸発器を経由した作動流体を更に高圧することができるため、ランキンサイクルの出力上昇を更に迅速化することができる。
更にまた、請求項７記載の発明によれば、膨張機の停止時に蒸発器を経由した作動流体の高圧を確実に保持することができるため、ランキンサイクルの出力上昇を更に確実に迅速化することができる。 Further, according to the sixth aspect of the present invention, more working fluid that has passed through the condenser can be sent to the evaporator side, and more working fluid is evaporated by residual heat in the evaporator, and the evaporator is Since the working fluid passed through can be further pressurized, the output increase of the Rankine cycle can be further accelerated.
Furthermore, according to the seventh aspect of the present invention, since the high pressure of the working fluid that has passed through the evaporator can be reliably held when the expander is stopped, the output increase of the Rankine cycle can be further reliably accelerated. Can do.

また、請求項８記載の発明によれば、ポンプ駆動源や被動力伝達装置への動力伝達装置を設ける必要がないため、装置をコンパクト化することができる。
更に、請求項９記載の発明によれば、被動力伝達装置をモータ機能を有する、いわゆるモータジェネレータとした場合に比して、ランキンサイクルの回路構成を簡素化することができる。 Further, according to the invention described in claim 8, since it is not necessary to provide a power transmission device to the pump drive source or the power transmission device, the device can be made compact.
Furthermore, according to the ninth aspect of the present invention, the circuit configuration of the Rankine cycle can be simplified as compared with the case where the driven transmission device is a so-called motor generator having a motor function.

更にまた、請求項１０記載の発明によれば、膨張機の停止後に、凝縮器を経由し気液分離器にて分離された液状の作動流体を高低差を利用して蒸発器に還流させることができるため、膨張機、ひいてはポンプの停止時に、蒸発器に作動流体を供給することができるため、膨張機の起動を確実に行うことができる。
また、請求項１１記載の発明によれば、膨張機の停止後に、凝縮器を経由し気液分離器にて分離された液状の作動流体をポンプにおける作動流体の通液抵抗を排除して蒸発器に速やかに還流させることができる。従って、高圧開放による膨張機の起動が何等かの理由で失敗した場合であっても、蒸発器に再び作動流体を供給することができるため、膨張機を確実に再起動させることができる。 Furthermore, according to the invention described in claim 10, after the expander is stopped, the liquid working fluid separated by the gas-liquid separator via the condenser is returned to the evaporator using the height difference. Therefore, since the working fluid can be supplied to the evaporator when the expander and thus the pump is stopped, the expander can be started up with certainty.
According to the eleventh aspect of the present invention, after the expander is stopped, the liquid working fluid separated by the gas-liquid separator via the condenser is evaporated by eliminating the flow resistance of the working fluid in the pump. The vessel can be quickly refluxed. Therefore, even if the start-up of the expander due to high-pressure opening fails for some reason, the working fluid can be supplied again to the evaporator, so that the expander can be reliably restarted.

更に、請求項１２記載の発明によれば、エンジンの制動時に蒸発器の余熱によって蒸発器に滞留する作動流体が蒸発して膨張機が回転することにより膨張機の動力がエンジンに伝達されてエンジンの制動が阻害されるのを防止することができる。従って、エンジンの制動、即ちエンジンブレーキを確実に実行することができるため、被動力伝達装置をエンジンとした場合であってもランキンサイクルを適切に制御することができる。   According to the twelfth aspect of the present invention, when the engine is braked, the working fluid staying in the evaporator evaporates due to the residual heat of the evaporator and the expander rotates to transmit the power of the expander to the engine. Can be prevented from being hindered. Therefore, since engine braking, that is, engine braking can be executed reliably, the Rankine cycle can be appropriately controlled even when the power transmission device is an engine.

更にまた、請求項１３及び１４記載の発明によれば、エンジンの回転によって膨張機が作動流体の流通していない状態で空回りすることを防止することができるため、膨張機の過熱による焼きつきを防止することができる。
また、請求項１５及び１６記載の発明によれば、エンジンの制動後の駆動時に膨張機のエンジンに対する急激なアシスト動力の上乗せを防止し、ユーザの不快感を解消することができる。 Furthermore, according to the invention described in claims 13 and 14, it is possible to prevent the expander from idling without the working fluid flowing due to the rotation of the engine. Can be prevented.
According to the fifteenth and sixteenth aspects of the present invention, when the engine is driven after braking, it is possible to prevent sudden expansion of assist power to the engine of the expander, and to eliminate user discomfort.

以下、図面により本発明の一実施形態について先ず第１実施形態から説明する。
図１は当該第１実施形態の廃熱利用装置の一例を模式的に示している。
この廃熱利用装置は、例えば車両に搭載され、車両のエンジンを冷却する冷却水回路２と、冷却水回路２を介して熱源としてのエンジンの廃熱を回収するランキンサイクル４（以下、ＲＣ回路という）とを備えている。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described first from the first embodiment with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows an example of the waste heat utilization apparatus of the first embodiment.
This waste heat utilization device is mounted on, for example, a vehicle, and a cooling water circuit 2 that cools the engine of the vehicle, and a Rankine cycle 4 (hereinafter referred to as an RC circuit) that recovers waste heat of the engine as a heat source via the cooling water circuit 2. And).

冷却水回路２は、エンジンから延設される冷却水（以下、ＬＬＣともいう）の循環路３に、冷却水の流れ方向から順に、後述する蒸発器６の他、何れも図示しないラジエータ、サーモスタット、水ポンプなどが介挿されて閉回路を構成している。
一方、ＲＣ回路４は、作動流体としての例えばフロンＲ１３４ａなどの冷媒の循環路５に、冷媒の流れ方向から順に蒸発器６、膨張機８、凝縮器１０、冷媒ポンプ（ポンプ）１２が介挿されて閉回路を構成している。 The cooling water circuit 2 is connected to a circulation path 3 of cooling water (hereinafter also referred to as LLC) extending from the engine in order from the cooling water flow direction, in addition to an evaporator 6 described later, and a radiator and a thermostat (not shown). A closed circuit is formed by inserting a water pump or the like.
On the other hand, in the RC circuit 4, an evaporator 6, an expander 8, a condenser 10, and a refrigerant pump (pump) 12 are inserted in a refrigerant circulation path 5 such as Freon R134a as a working fluid in order from the refrigerant flow direction. And constitutes a closed circuit.

蒸発器６は、上記エンジンを経由して加熱された冷却水によって冷媒を加熱して蒸発させる。
膨張機８は、蒸発器６を経由して加熱された冷媒を膨張させて回転駆動力を発生する回転機器である。膨張機８には、膨張機８と同一の回転軸１４を介して一体に回転可能に構成された発電機（被動力伝達装置）１６が機械的に連結されている。 The evaporator 6 heats and evaporates the refrigerant with the cooling water heated via the engine.
The expander 8 is a rotating device that generates a rotational driving force by expanding a refrigerant heated via the evaporator 6. A generator (powered transmission device) 16 that is configured to be integrally rotatable is mechanically connected to the expander 8 via the same rotation shaft 14 as the expander 8.

発電機１６は、モータ機能を有するいわゆるモータジェネレータではなく、発電機能のみを備えており、膨張機８にて発生した回転駆動力を電力に変換して廃熱利用装置の外部で利用可能とする。
また、発電機１６には、発電された電力を廃熱利用装置の外部に送電するための図示しない発電端子と、この発電端子の接続を変更して発電機１６、ひいては膨張機８の負荷を変更可能な負荷制御部（負荷変更手段）が備えられている。 The generator 16 is not a so-called motor generator having a motor function but has only a power generation function, and converts the rotational driving force generated in the expander 8 into electric power so that it can be used outside the waste heat utilization device. .
In addition, the generator 16 is connected to a power generation terminal (not shown) for transmitting the generated power to the outside of the waste heat utilization device, and the connection of the power generation terminal is changed so that the load on the generator 16 and thus the expander 8 is loaded. A changeable load control unit (load changing means) is provided.

凝縮器１０は、膨張機８を経由した冷媒を外気との熱交換により凝縮液化させる放熱器である。
冷媒ポンプ１２は、回転軸１４を介して膨張機８及び発電機１６と機械的に連結されて膨張機８及び発電機１６と一体に回転可能に構成されており、凝縮器１０にて凝縮液化された液冷媒を蒸発器６側に圧送してＲＣ回路４において好適に循環させる。 The condenser 10 is a radiator that condenses and liquefies the refrigerant that has passed through the expander 8 by heat exchange with the outside air.
The refrigerant pump 12 is mechanically connected to the expander 8 and the generator 16 via the rotating shaft 14 and is configured to be rotatable integrally with the expander 8 and the generator 16. The liquid refrigerant thus formed is pumped to the evaporator 6 side and is preferably circulated in the RC circuit 4.

このように構成される冷却水回路２及びＲＣ回路４は、車両を総合的に制御する電子制御装置であるＥＣＵ（制御手段）１８によって、その起動、停止が制御される。
具体的には、ＥＣＵ１８がエンジンの運転状況に応じて膨張機８の駆動を制御することにより、エンジンの廃熱が冷却水回路２を介してＲＣ回路４側に適宜回収され、回収された廃熱は膨張機８、発電機１６を介して廃熱利用装置の外部にて利用可能な電力に変換される。 The cooling water circuit 2 and the RC circuit 4 configured as described above are controlled to be started and stopped by an ECU (control means) 18 that is an electronic control device that comprehensively controls the vehicle.
Specifically, the ECU 18 controls the drive of the expander 8 in accordance with the operating state of the engine, so that the waste heat of the engine is appropriately recovered to the RC circuit 4 side via the cooling water circuit 2 and the recovered waste is recovered. Heat is converted into electric power that can be used outside the waste heat utilization device via the expander 8 and the generator 16.

ここで、本実施形態のＲＣ回路４は、蒸発器６の出口と膨張機８の入口との間の循環路５ａに介挿された膨張機入口弁２０と、冷媒ポンプ１２の出口と蒸発器６の入口との間の循環路５ｂに介挿された逆止弁２２とを備えている。
膨張機入口弁２０は、その駆動部がＥＣＵ１８に電気的に接続されており、ＥＣＵ１８から膨張機入口弁２０の駆動部に入力される入力信号に応じて膨張機入口弁２０の開度を段階的に微調整可能な調整弁である。 Here, the RC circuit 4 of the present embodiment includes an expander inlet valve 20 interposed in a circulation path 5a between the outlet of the evaporator 6 and the inlet of the expander 8, the outlet of the refrigerant pump 12, and the evaporator. 6 and a check valve 22 inserted in the circulation path 5b between the 6 inlets.
The drive unit of the expander inlet valve 20 is electrically connected to the ECU 18, and the opening degree of the expander inlet valve 20 is stepped according to an input signal input from the ECU 18 to the drive unit of the expander inlet valve 20. It is a control valve that can be finely adjusted.

逆止弁２２は、蒸発器６から冷媒ポンプ１２への冷媒の逆流を禁止している。
また、ＲＣ回路４には、蒸発器６の出口と膨張機入口弁２０の入口との間を流れる冷媒の圧力を検出する圧力センサ（圧力検出手段）２４が設けられ、圧力センサ２４もＥＣＵ１８に電気的に接続されている。
そして、ＥＣＵ１８は、膨張機８の停止時に膨張機入口弁２０を閉弁し、その後の膨張機８の再起動時に膨張機入口弁２０を開弁する膨張機入口弁制御を実行する。 The check valve 22 prohibits the reverse flow of the refrigerant from the evaporator 6 to the refrigerant pump 12.
The RC circuit 4 is provided with a pressure sensor (pressure detection means) 24 for detecting the pressure of the refrigerant flowing between the outlet of the evaporator 6 and the inlet of the expander inlet valve 20, and the pressure sensor 24 is also connected to the ECU 18. Electrically connected.
Then, the ECU 18 executes expander inlet valve control that closes the expander inlet valve 20 when the expander 8 is stopped and opens the expander inlet valve 20 when the expander 8 is restarted thereafter.

以下、図２のフローチャートを参照して、当該膨張機入口弁制御の制御ルーチンについて説明する。尚、当該膨張機入口弁制御は膨張機８が稼動している状態を初期状態として実行される。
先ず、本制御が開始されるとＳ１に移行し、Ｓ１では、アクセル開度（エンジンブレーキ）などにより膨張機８が停止されるか否かを判定し、判定結果が真（Ｙｅｓ）で膨張機８が停止されると判定された場合にはＳ２に移行し、判定結果が偽（Ｎｏ）で膨張機８が停止されないと判定された場合には再びＳ１に戻る。 Hereinafter, the control routine of the expander inlet valve control will be described with reference to the flowchart of FIG. The expander inlet valve control is executed with the state where the expander 8 is operating as an initial state.
First, when this control is started, the process proceeds to S1, and in S1, it is determined whether or not the expander 8 is stopped by an accelerator opening (engine brake) or the like. If it is determined that 8 is stopped, the process proceeds to S2. If the determination result is false (No) and it is determined that the expander 8 is not stopped, the process returns to S1 again.

Ｓ２では、膨張機入口弁２０を閉弁し、冷媒の流れ方向からみて、逆止弁２２から蒸発器６を介して膨張機入口弁２０までの循環路５に冷媒の高圧が保持された高圧室２６を形成し、Ｓ３に移行する。
Ｓ３では、例えばアクセル開度などにより膨張機８が起動されるか否かを判定し、判定結果が真（Ｙｅｓ）で膨張機８が起動されると判定された場合にはＳ４に移行し、判定結果が偽（Ｎｏ）で膨張機８が起動されないと判定された場合には再びＳ３に戻る。 In S2, the expander inlet valve 20 is closed, and the high pressure of the refrigerant is maintained in the circulation path 5 from the check valve 22 to the expander inlet valve 20 via the evaporator 6 when viewed from the refrigerant flow direction. The chamber 26 is formed, and the process proceeds to S3.
In S3, for example, it is determined whether or not the expander 8 is activated based on the accelerator opening or the like. If it is determined that the expander 8 is activated when the determination result is true (Yes), the process proceeds to S4. If the determination result is false (No) and it is determined that the expander 8 is not activated, the process returns to S3 again.

Ｓ４では、圧力センサ２４にて検出された高圧室２６の圧力Ｐが所定の設定圧力Ｐｓ以上（Ｐ≧Ｐｓ）であるか否かを判定し、判定結果が真（Ｙｅｓ）でＰ≧Ｐｓが成立すると判定された場合にはＳ５に移行し、判定結果が偽（Ｎｏ）でＰ≧Ｐｓが成立しないと判定された場合には再びＳ４に戻る。尚、設定圧力Ｐｓは、少なくとも所定の冷却水温度となった後には高圧室２６に蓄圧可能な圧力であって、高圧室２６の開放により膨張機８や冷媒ポンプ１２を初期駆動可能な高圧に設定される。   In S4, it is determined whether or not the pressure P of the high pressure chamber 26 detected by the pressure sensor 24 is equal to or higher than a predetermined set pressure Ps (P ≧ Ps), the determination result is true (Yes), and P ≧ Ps is satisfied. If it is determined that the condition is satisfied, the process proceeds to S5. If the determination result is false (No) and it is determined that P ≧ Ps is not satisfied, the process returns to S4 again. The set pressure Ps is a pressure that can be accumulated in the high-pressure chamber 26 at least after reaching a predetermined cooling water temperature, and is set to a high pressure that can initially drive the expander 8 and the refrigerant pump 12 by opening the high-pressure chamber 26. Is set.

Ｓ５では、膨張機入口弁２０を開弁し、高圧室２６を開放した後、本制御ルーチンをリターンし、次回の膨張機８の停止まで待機する。
このように、当該膨張機入口弁制御では、膨張機８の停止時に膨張機入口弁２０を閉弁することにより高圧室２６を形成し、その後の膨張機８の再起動時に膨張機入口弁２０を開弁して高圧室２６を開放することにより高圧室２６に保持されたＲＣ回路４の高圧側の圧力によって膨張機８を起動する。 In S5, the expander inlet valve 20 is opened and the high pressure chamber 26 is opened. Then, the present control routine is returned to wait until the next stop of the expander 8.
Thus, in the expander inlet valve control, the high pressure chamber 26 is formed by closing the expander inlet valve 20 when the expander 8 is stopped, and the expander inlet valve 20 is subsequently restarted when the expander 8 is restarted. Is opened to open the high-pressure chamber 26, and the expander 8 is activated by the pressure on the high-pressure side of the RC circuit 4 held in the high-pressure chamber 26.

一方、ＥＣＵ１８は、上述した膨張機入口弁制御と併せて、発電機１６、ひいては膨張機８の負荷変更制御を実行する。
具体的には、ＥＣＵ１８には、上述した発電機１６の負荷制御部が電気的に接続されており、この負荷制御部を介して発電端子の接続状態を変更することにより発電機１６、ひいては膨張機８の負荷を変更する。 On the other hand, ECU18 performs load change control of the generator 16, and by extension, the expander 8 in combination with the expander inlet valve control mentioned above.
Specifically, the ECU 18 is electrically connected to the load control unit of the generator 16 described above. By changing the connection state of the power generation terminal via the load control unit, the generator 16 and thus the expansion are expanded. The load of the machine 8 is changed.

以下、図３のフローチャートを参照して、当該負荷変更制御の制御ルーチンについて説明する。尚、当該負荷変更制御は膨張機８が停止している状態を初期状態として実行される。
先ず、本制御が開始されるとＳ１１に移行し、Ｓ１１では、膨張機８が起動されるとＥＣＵ１８が判断したか否かを判定し、判定結果が真（Ｙｅｓ）で膨張機８が起動されると判定された場合にはＳ１２に移行し、判定結果が偽（Ｎｏ）で膨張機８が起動されないと判定された場合には再びＳ１１に戻る。 Hereinafter, the control routine of the load change control will be described with reference to the flowchart of FIG. The load change control is executed with the state where the expander 8 is stopped as an initial state.
First, when this control is started, the process proceeds to S11. In S11, the ECU 18 determines whether or not the expander 8 is activated, and the expander 8 is activated when the determination result is true (Yes). If it is determined that the expansion device 8 is not activated because the determination result is false (No), the process returns to S11 again.

Ｓ１２では、発電機１６の発電端子の接続を開放状態にし、Ｓ１３に移行する。
Ｓ１３では、所定の設定時間Ｔｓが経過したか否かを判定し、判定結果が真（Ｙｅｓ）で設定時間Ｔｓが経過したと判定された場合にはＳ１４に移行し、判定結果が偽（Ｎｏ）で設定時間Ｔｓが経過していないと判定された場合には再びＳ１３に戻る。
Ｓ１４では、開放した発電端子を段階的に接続し、最終的に発電端子開放前の通常の接続に戻した後に本制御ルーチンをリターンし、次回の膨張機８の停止、再起動まで待機する。 In S12, the connection of the power generation terminal of the generator 16 is opened, and the process proceeds to S13.
In S13, it is determined whether or not a predetermined set time Ts has elapsed. If it is determined that the determination result is true (Yes) and the set time Ts has elapsed, the process proceeds to S14, and the determination result is false (No ) Returns to S13 again when it is determined that the set time Ts has not elapsed.
In S14, the opened power generation terminals are connected in a stepwise manner, and finally the control routine is returned after returning to the normal connection before the power generation terminal is opened, and waits until the next stop and restart of the expander 8.

このように、当該負荷変更制御は、少なくとも上述した膨張機入口弁制御のＳ５において膨張機入口弁２０を開弁するときに発電端子を開放状態にし、発電機１６、ひいては膨張機８の負荷を限りなく無負荷に近い所定の最小値に変更する。その後に設定時間Ｔｓの経過後、膨張機８の起動後の状態に合わせて開放した発電端子を段階的に接続することにより、膨張機８の負荷は徐々に大きくなり、最終的に発電端子開放前の通常の負荷に戻される。尚、上記Ｓ１３では、設定時間Ｔｓの経過後にＳ１４に移行するようにしているが、膨張機８の回転数が所定回転数まで増大するのを判定してからＳ１４に移行するようにしても良い。   As described above, the load change control is performed by opening the power generation terminal when the expander inlet valve 20 is opened at least in S5 of the expander inlet valve control described above, so that the load on the generator 16, and thus the expander 8, is increased. Change to a predetermined minimum value that is as close to no load as possible. Thereafter, after the set time Ts has elapsed, the load on the expander 8 is gradually increased by connecting the opened power generation terminals in stages in accordance with the state after the start-up of the expander 8, and finally the power generation terminal is opened. Return to previous normal load. In S13, the process proceeds to S14 after the set time Ts has elapsed. However, the process may proceed to S14 after determining that the rotation speed of the expander 8 increases to a predetermined rotation speed. .

以上のように、本実施形態では、上述した膨張機入口弁制御を行うことにより、膨張機８の停止時に高圧室２６を形成して高圧を保持することができるため、その後の膨張機８の起動時には、膨張機入口弁２０を開弁することで高圧室２６の高圧が開放され、膨張機８を即座に駆動させ、ひいては発電機１６に回転駆動力を即座に伝達することができる。従って、膨張機８の起動時における出力上昇を迅速に行うことができ、廃熱利用装置の廃熱回収効率を向上することができる。   As described above, in the present embodiment, by performing the expander inlet valve control described above, the high pressure chamber 26 can be formed and held at a high pressure when the expander 8 is stopped. At the time of start-up, the high pressure of the high pressure chamber 26 is opened by opening the expander inlet valve 20, and the expander 8 can be driven immediately, so that the rotational driving force can be immediately transmitted to the generator 16. Therefore, the output can be increased quickly when the expander 8 is started, and the waste heat recovery efficiency of the waste heat utilization device can be improved.

また、膨張機入口弁制御のＳ４において、高圧室２６の圧力Ｐが設定圧力Ｐｓ以上になるとき膨張機入口弁２０を開弁することにより、膨張機８の起動時に高圧室２６の高圧を確実に開放することができるため、膨張機８の起動を確実に迅速化することができる。
更に、負荷変更制御のＳ１２において、膨張機８の負荷を所定の最小値に変更することにより、膨張機８の起動時に低負荷で膨張機８を円滑に回転させることができるため、膨張機８の起動を更に確実に行うことができる。 In S4 of the expander inlet valve control, the expander inlet valve 20 is opened when the pressure P of the high pressure chamber 26 is equal to or higher than the set pressure Ps, so that the high pressure of the high pressure chamber 26 can be ensured when the expander 8 is started. Therefore, the start-up of the expander 8 can be surely speeded up.
Furthermore, in S12 of the load change control, by changing the load of the expander 8 to a predetermined minimum value, the expander 8 can be smoothly rotated with a low load when the expander 8 is started. Can be more reliably performed.

更にまた、負荷変更制御のＳ１３において、膨張機の負荷を段階的に大きくすることにより、膨張機８の起動後にＲＣ回路４の出力を段階的に上昇させることができるため、ＲＣ回路４の出力上昇を効率的に迅速化することができる。
また、膨張機入口弁２０は、その開度を段階的に微調整可能な調整弁であることから、膨張機入口弁制御のＳ５において、膨張機入口弁２０を段階的に開弁するようにしても良い。この場合には、膨張機８の起動時に高圧室２６が開放されることにより、高圧の冷媒によって膨張機８が高速回転することを防止することができるため、ＲＣ回路４の出力上昇を安全に迅速化することができる。 Furthermore, in S13 of the load change control, the output of the RC circuit 4 can be increased stepwise after the start of the expander 8 by increasing the load of the expander step by step. The rise can be efficiently accelerated.
Further, since the expander inlet valve 20 is an adjustment valve whose opening degree can be finely adjusted in stages, the expander inlet valve 20 is opened in stages in S5 of the expander inlet valve control. May be. In this case, since the high-pressure chamber 26 is opened when the expander 8 is started, the high-pressure refrigerant can prevent the expander 8 from rotating at high speed. It can be speeded up.

更に、膨張機８と発電機１６と冷媒ポンプ１２とは同一の回転軸１４を介して連結されて一体に回転可能に構成されるため、ポンプ駆動モータや膨張機８の回転を発電機１６に伝えるベルトやギヤなどを設ける必要がなく、装置のコンパクト化が可能となる。
更にまた、発電機１６はモータ機能を有しないため、発電機をモータ機能を有する、いわゆるモータジェネレータとした場合に比して、ＲＣ回路４の回路構成を簡素化することができて好適である。 Furthermore, since the expander 8, the generator 16, and the refrigerant pump 12 are connected via the same rotating shaft 14 and are configured to be integrally rotatable, the rotation of the pump drive motor and the expander 8 is transmitted to the generator 16. There is no need to provide a belt or gear for transmission, and the apparatus can be made compact.
Furthermore, since the generator 16 does not have a motor function, the circuit configuration of the RC circuit 4 can be simplified as compared with the case where the generator is a so-called motor generator having a motor function. .

ここで、本実施形態の変形例として、冷媒ポンプ１２を膨張機８及び発電機１６と回転軸１４にて連結しない電動ポンプとし、この電動ポンプの駆動部をＥＣＵ１８に電気的に接続してＥＣＵ１８にて駆動制御するようにしても良い。この場合にも上記と同様にＲＣ回路４の出力上昇を確実に且つ効率的に且つ安全に迅速化することができる。
特にこの変形例では、膨張機入口弁制御において、膨張機入口弁２０を閉弁してから所定の設定時間Ｔｓ１の経過後に冷媒ポンプ１２の駆動を停止することにより、凝縮器１０を経由したより多くの冷媒を蒸発器６側に送出することができ、蒸発器６における余熱によってより多くの冷媒を蒸発させて高圧室２６に蓄圧することができる。これにより、高圧室２６を更に高圧にすることができるため、ＲＣ回路４の出力上昇を更に迅速化することができる。尚、設定時間Ｔｓ１は、冷媒ポンプ１２によってＲＣ回路４の凝縮器１０側、即ち低圧側の冷媒を高圧室２６に十分に送出可能な時間に設定される。 Here, as a modification of the present embodiment, the refrigerant pump 12 is an electric pump that is not connected to the expander 8 and the generator 16 by the rotating shaft 14, and the drive unit of the electric pump is electrically connected to the ECU 18 to connect the ECU 18. It is also possible to control the drive at. Also in this case, similarly to the above, the output increase of the RC circuit 4 can be speeded up reliably, efficiently and safely.
In particular, in this modified example, in the expander inlet valve control, the refrigerant pump 12 is stopped after a predetermined set time Ts1 has passed since the expander inlet valve 20 is closed. A large amount of refrigerant can be sent to the evaporator 6, and more refrigerant can be evaporated by the residual heat in the evaporator 6 and accumulated in the high-pressure chamber 26. Thereby, since the high pressure chamber 26 can be further increased in pressure, the output increase of the RC circuit 4 can be further accelerated. The set time Ts1 is set to a time during which the refrigerant pump 12 can sufficiently deliver the refrigerant on the side of the condenser 10 of the RC circuit 4, that is, the low-pressure side refrigerant, to the high-pressure chamber 26.

また、膨張機入口弁２０を閉弁してから圧力センサ２４にて検出された圧力Ｐが所定の設定圧力Ｐｓ以上になった後に冷媒ポンプ１２の駆動を停止することにより、ＲＣ回路４の停止時に高圧室２６の高圧を確実に保持することができるため、ＲＣ回路４の出力上昇を更に確実に迅速化することができて好ましい。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。 In addition, the RC circuit 4 is stopped by stopping the driving of the refrigerant pump 12 after the pressure P detected by the pressure sensor 24 after the expander inlet valve 20 is closed exceeds the predetermined set pressure Ps. Sometimes the high pressure in the high pressure chamber 26 can be reliably maintained, which is preferable because the output increase of the RC circuit 4 can be further reliably accelerated.
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

図４は、当該第２実施形態の廃熱利用装置のＲＣ回路４をその構成機器の高低差配置がわかるように概略的に示している。
当該第２実施形態のＲＣ回路４は、凝縮器１０を経由した冷媒を気液分離して冷媒ポンプ１２に液冷媒を送出する気液分離器２８と、冷媒ポンプ１２をバイパスするポンプバイパス路３０と、ポンプバイパス路３０に介挿されたポンプバイパス弁３２と、膨張機８をバイパスする膨張機バイパス路３４と、膨張機バイパス路３４に介挿された膨張機バイパス弁３６とを更に備え、各バイパス弁３２，３６の各駆動部はＥＣＵ１８に電気的に接続されており、その他は上記第１実施形態と同様の構成をなしている。 FIG. 4 schematically shows the RC circuit 4 of the waste heat utilization apparatus of the second embodiment so that the height difference arrangement of the constituent devices can be seen.
The RC circuit 4 of the second embodiment includes a gas-liquid separator 28 that gas-liquid separates the refrigerant that has passed through the condenser 10 and sends the liquid refrigerant to the refrigerant pump 12, and a pump bypass path 30 that bypasses the refrigerant pump 12. And a pump bypass valve 32 inserted into the pump bypass passage 30, an expander bypass passage 34 for bypassing the expander 8, and an expander bypass valve 36 inserted into the expander bypass passage 34. Each drive part of each bypass valve 32, 36 is electrically connected to the ECU 18, and the other configuration is the same as that of the first embodiment.

図４から明らかなように、気液分離器２８は蒸発器６よりも高低差Ｈを有して上方に設けられ、更に、ＥＣＵ１８は、高圧室２６の開放による膨張機８の起動が何等かの理由で失敗した場合であっても膨張機８を再起動可能なＲＣ再起動制御を実行する。
以下、図５のフローチャートを参照して、当該膨張機再起動制御の制御ルーチンについて説明する。尚、当該膨張機再起動制御は膨張機８が停止している状態を初期状態として実行される。 As is clear from FIG. 4, the gas-liquid separator 28 is provided above the evaporator 6 with a difference in height H, and the ECU 18 performs any activation of the expander 8 by opening the high-pressure chamber 26. Even if it fails for the reason described above, RC restart control capable of restarting the expander 8 is executed.
Hereinafter, the control routine of the expander restart control will be described with reference to the flowchart of FIG. The expander restart control is executed with the state where the expander 8 is stopped as an initial state.

先ず、本制御が開始されるとＳ２１に移行し、Ｓ２１では、高圧室２６の開放によって、例えば膨張機８の回転数などにより膨張機８が正常に起動されたか否かを判定し、判定結果が真（Ｙｅｓ）で膨張機８が正常に起動されたと判定された場合には再びＳ２１に戻り、判定結果が偽（Ｎｏ）で膨張機８が正常に起動されなかった、即ち膨張機８の起動が失敗したと判定された場合にはＳ２２に移行する（起動判定手段）。   First, when this control is started, the process proceeds to S21. In S21, it is determined whether or not the expander 8 has been normally started by opening the high-pressure chamber 26, for example, based on the rotation speed of the expander 8, and the like. Is true (Yes), it is determined that the expander 8 has been normally activated, the process returns to S21 again, and the determination result is false (No), and the expander 8 has not been normally activated. If it is determined that the activation has failed, the process proceeds to S22 (activation determining means).

Ｓ２２では、ポンプバイパス弁３２及び膨張機バイパス弁３６を開弁し、Ｓ２３に移行する。
Ｓ２３では、ポンプバイパス弁３２及び膨張機バイパス弁３６が開弁してから所定の設定時間Ｔｓ2が経過したか否かを判定し、判定結果が真（Ｙｅｓ）で設定時間Ｔｓ2が経過したと判定された場合にはＳ２４に移行し、判定結果が偽（Ｎｏ）で設定時間Ｔｓ2が経過していないと判定された場合には再びＳ２３に戻る。尚、設定時間Ｔｓ2はポンプバイパス路３０を介して蒸発器６に冷媒を十分に流入させることが可能な時間に設定される。 In S22, the pump bypass valve 32 and the expander bypass valve 36 are opened, and the process proceeds to S23.
In S23, it is determined whether or not a predetermined set time Ts2 has elapsed after the pump bypass valve 32 and the expander bypass valve 36 are opened, and it is determined that the determination result is true (Yes) and the set time Ts2 has elapsed. If YES, the process proceeds to S24. If it is determined that the determination result is false (No) and the set time Ts2 has not elapsed, the process returns to S23 again. The set time Ts2 is set to a time during which the refrigerant can sufficiently flow into the evaporator 6 via the pump bypass 30.

Ｓ２４では、ポンプバイパス弁３２及び膨張機バイパス弁３６と膨張機入口弁２０とを閉弁し、Ｓ２５に移行する。
Ｓ２５では、圧力センサ２４にて検出された高圧室２６の圧力Ｐが所定の設定圧力Ｐｓ以上（Ｐ≧Ｐｓ）であるか否かを判定し、判定結果が真（Ｙｅｓ）でＰ≧Ｐｓが成立すると判定された場合にはＳ２６に移行し、判定結果が偽（Ｎｏ）でＰ≧Ｐｓが成立しないと判定された場合には再びＳ２５に戻る。尚、設定圧力Ｐｓは、十分な時間が経過した後には高圧室２６に蓄圧可能な圧力であって、高圧室２６の開放により膨張機８や冷媒ポンプ１２を初期駆動可能な高圧に設定される。 In S24, the pump bypass valve 32, the expander bypass valve 36, and the expander inlet valve 20 are closed, and the process proceeds to S25.
In S25, it is determined whether or not the pressure P of the high pressure chamber 26 detected by the pressure sensor 24 is equal to or higher than a predetermined set pressure Ps (P ≧ Ps), the determination result is true (Yes), and P ≧ Ps is satisfied. If it is determined that the condition is satisfied, the process proceeds to S26, and if it is determined that the determination result is false (No) and P ≧ Ps is not satisfied, the process returns to S25 again. The set pressure Ps is a pressure that can be accumulated in the high-pressure chamber 26 after a sufficient time has elapsed, and is set to a high pressure that can initially drive the expander 8 and the refrigerant pump 12 by opening the high-pressure chamber 26. .

Ｓ２６では、膨張機入口弁２０を開弁し、本制御ルーチンをリターンし、次回の膨張機８の停止、再起動まで待機する。
このように、当該膨張機再起動制御は、高圧室２６の開放による膨張機８の起動が何等かの理由で失敗した場合であっても、凝縮器１０を経由し気液分離器２８にて分離された液冷媒を高低差Ｈを利用して蒸発器６に還流させて再び高圧室２６を形成し、高圧室２６を再度開放することにより膨張機８を再起動する。 In S26, the expander inlet valve 20 is opened, this control routine is returned, and it waits until the next stop and restart of the expander 8.
As described above, the expansion machine restart control is performed by the gas-liquid separator 28 via the condenser 10 even when the expansion machine 8 has failed to start due to the opening of the high pressure chamber 26 for some reason. The separated liquid refrigerant is refluxed to the evaporator 6 using the height difference H to form the high pressure chamber 26 again, and the high pressure chamber 26 is opened again to restart the expander 8.

以上のように、本実施形態では、上記第１実施形態と同様に、ＲＣ回路４の出力上昇を確実に且つ効率的に且つ安全に迅速化することができる。
特に当該第２実施形態では、気液分離器２８を蒸発器６よりも上方に設けることにより、膨張機８の停止後に、凝縮器１０を経由し気液分離器２８にて分離された液冷媒を高低差Ｈを利用して蒸発器６に還流させ、蒸発器６における余熱によってより多くの作動流体を蒸発させることにより高圧室２６を更に高圧することができるため、ＲＣ回路４の出力上昇を更に迅速化することができる。 As described above, in the present embodiment, similarly to the first embodiment, the output increase of the RC circuit 4 can be speeded up reliably, efficiently, and safely.
Particularly in the second embodiment, by providing the gas-liquid separator 28 above the evaporator 6, the liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator 28 via the condenser 10 after the expansion machine 8 is stopped. Is recirculated to the evaporator 6 using the height difference H, and more working fluid is evaporated by the residual heat in the evaporator 6, whereby the high pressure chamber 26 can be further increased in pressure. Further speeding up can be achieved.

しかも、膨張機再起動制御を行うことにより、膨張機８の停止後に、凝縮器１０を経由し気液分離器２８にて分離された液冷媒を冷媒ポンプ１２における冷媒の通液抵抗を排除して蒸発器６に速やかに還流させることができる。従って、高圧室２６の高圧開放による膨張機８の起動が何等かの理由で失敗した場合であっても、膨張機８を確実に再起動することができるため、ＲＣ回路４の出力上昇を更に確実に迅速化することができる。   Moreover, by performing the expansion machine restart control, the liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator 28 via the condenser 10 after the expansion machine 8 is stopped is eliminated from the flow resistance of the refrigerant in the refrigerant pump 12. Thus, it can be quickly refluxed to the evaporator 6. Therefore, even if the start-up of the expander 8 due to the high-pressure opening of the high-pressure chamber 26 fails for any reason, the expander 8 can be restarted with certainty. It can be surely speeded up.

次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図６は、当該第３実施形態の廃熱利用装置を模式的に示している。
当該第３実施形態のＲＣ回路４は、クラッチ３８とプーリ４０とを介して、膨張機８の回転駆動力が伝達される被動力伝達装置として発電機１６の代わりに車両等のエンジン（被動力伝達装置）４２を設け、更に、ＥＣＵ１８には、クラッチ３８の駆動部と、エンジン４２の回転数やスロットル開度などを検出するエンジン状態検出部と、凝縮器１０のファン１１とが電気的に接続され、その他は上記第１実施形態の変形例と同様の構成をなしている。 Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 schematically shows the waste heat utilization apparatus of the third embodiment.
The RC circuit 4 of the third embodiment is an engine such as a vehicle (powered) instead of the generator 16 as a powered transmission device to which the rotational driving force of the expander 8 is transmitted via the clutch 38 and the pulley 40. Further, the ECU 18 is electrically connected to a drive unit of the clutch 38, an engine state detection unit that detects the rotational speed of the engine 42, the throttle opening degree, and the like, and the fan 11 of the condenser 10. The other configurations are the same as those of the modified example of the first embodiment.

そして、ＥＣＵ１８は、エンジン４２の制動時に膨張機入口弁２０を閉弁し、その後のエンジン４２の駆動時に膨張機入口弁２０を開弁する制動制御を実行する。
以下、図７のフローチャートを参照して、当該制動制御の制御ルーチンについて説明する。尚、当該制動制御は膨張機８が起動している状態を初期状態として実行される。
先ず、本制御が開始されるとＳ３１に移行し、Ｓ３１では、エンジン状態検出部により検出されたエンジン４２の回転数やスロットル開度などにより、エンジン４２の制動、即ちエンジンブレーキが実行されたか否かを判定し、判定結果が真（Ｙｅｓ）でエンジンブレーキが実行されたと判定された場合にはＳ３２に移行し、判定結果が偽（Ｎｏ）でエンジンブレーキが実行されていないと判定された場合には再びＳ３１に戻る。 Then, the ECU 18 performs a braking control that closes the expander inlet valve 20 when the engine 42 is braked and opens the expander inlet valve 20 when the engine 42 is driven thereafter.
Hereinafter, the control routine of the braking control will be described with reference to the flowchart of FIG. The braking control is executed with the state where the expander 8 is activated as an initial state.
First, when this control is started, the process proceeds to S31. In S31, whether the engine 42 is braked, that is, whether engine braking has been executed based on the engine speed, throttle opening, etc. detected by the engine state detection unit. If the determination result is true (Yes) and it is determined that the engine brake is executed, the process proceeds to S32, and the determination result is false (No) and it is determined that the engine brake is not executed. Returns to S31 again.

Ｓ３２では、膨張機入口弁２０を閉弁し、Ｓ３３に移行する。
Ｓ３３では、クラッチ３８を切って膨張機８からエンジン４２への動力伝達を遮断した後、Ｓ３４に移行する。
Ｓ３４では、エンジン状態検出部により検出されたエンジン４２の回転数やスロットル開度などにより、エンジン４２がエンジンブレーキから加速に転じて駆動されたか否かを判定し、判定結果が真（Ｙｅｓ）でエンジン４２が加速駆動されたと判定された場合にはＳ３５に移行し、判定結果が偽（Ｎｏ）でエンジン４２が加速駆動されていないと判定された場合には再びＳ３４に戻る。 In S32, the expander inlet valve 20 is closed, and the process proceeds to S33.
In S33, the clutch 38 is disengaged to cut off power transmission from the expander 8 to the engine 42, and then the process proceeds to S34.
In S34, it is determined whether or not the engine 42 has been driven from engine braking to acceleration based on the engine speed or the throttle opening detected by the engine state detection unit, and the determination result is true (Yes). If it is determined that the engine 42 is accelerated, the process proceeds to S35. If the determination result is false (No) and it is determined that the engine 42 is not accelerated, the process returns to S34 again.

Ｓ３５では、膨張機入口弁２０を段階的に開弁した後、本制御ルーチンをリターンし、次回のエンジン４２のエンジンブレーキ実行まで待機する。
以上のように、本実施形態では、上記第１実施形態の変形例と同様に、ＲＣ回路４の出力上昇を確実に且つ効率的に且つ安全に迅速化することができる。
特に当該第３実施形態では、上記制動制御を行うことにより、被動力伝達装置をエンジン４２とした場合であってもＲＣ回路４を適切に制御することができる。 In S35, after the expander inlet valve 20 is opened stepwise, the present control routine is returned to wait for the next engine brake execution of the engine 42.
As described above, in the present embodiment, similarly to the modification of the first embodiment, the output increase of the RC circuit 4 can be speeded up reliably, efficiently, and safely.
In particular, in the third embodiment, by performing the braking control, the RC circuit 4 can be appropriately controlled even when the power transmission device is the engine 42.

具体的には、エンジンブレーキ時に膨張機８を停止するべく冷媒ポンプ１２の駆動を停止したとしても、蒸発器６にはその容量分の高温冷媒が滞留しており、蒸発器６本体やＬＬＣの余熱によって蒸発器６に滞留する冷媒が蒸発するため、蒸発器６を経由した冷媒の圧力は急激には低下しない。これにより、エンジンブレーキ時においても膨張機８は回転し続けてエンジン４２を反制動方向である駆動方向にアシストするため、エンジンブレーキが利きにくくなる。   Specifically, even if the driving of the refrigerant pump 12 is stopped to stop the expander 8 during engine braking, the evaporator 6 retains the high-temperature refrigerant corresponding to the capacity, and the evaporator 6 main body and the LLC Since the refrigerant staying in the evaporator 6 evaporates due to the residual heat, the pressure of the refrigerant passing through the evaporator 6 does not rapidly decrease. As a result, the expander 8 continues to rotate even during engine braking and assists the engine 42 in the driving direction, which is the anti-braking direction, so that engine braking is less likely to work.

そこで、クラッチ３８を切ることにより膨張機８からエンジン４２への動力伝達を遮断するということも考えられるが、単にクラッチ３８を切ると膨張機８が無負荷状態となり、膨張機８が高速で回転して過熱による焼きつきを生じかねない。
そこで、当該制動制御のＳ３２にて膨張機入口弁２０を閉弁することにより、エンジンブレーキ時に膨張機８がエンジン４２を駆動方向にアシストすることを防止し、エンジンブレーキを確実に実行することができる。 Therefore, it is conceivable that the power transmission from the expander 8 to the engine 42 is cut off by disengaging the clutch 38. However, if the clutch 38 is simply disengaged, the expander 8 becomes unloaded, and the expander 8 rotates at a high speed. May cause burn-in due to overheating.
Therefore, by closing the expander inlet valve 20 in S32 of the braking control, it is possible to prevent the expander 8 from assisting the engine 42 in the driving direction at the time of engine braking, and to execute engine braking reliably. it can.

また、膨張機入口弁２０を単に閉弁すると、膨張機８には冷媒が流通していないため、エンジン４２の回転によって膨張機８が空回りして過熱して焼きつきを生じる。
そこで、当該制動制御のＳ３３にて膨張機入口弁２０の閉弁後にクラッチ３８を切ることにより、膨張機８の過熱による焼きつきを防止することができる。
ここで、クラッチ３８を切る以外の他の方法としては、膨張機８の回転がエンジン４２の回転数以上のときにのみ膨張機８の動力をエンジン４２に伝達するワンウェイクラッチをクラッチ３８として使用しても良い。 Further, when the expander inlet valve 20 is simply closed, the refrigerant does not flow through the expander 8, so that the expander 8 idles due to the rotation of the engine 42 and overheats to cause seizure.
Therefore, seizing due to overheating of the expander 8 can be prevented by disengaging the clutch 38 after the expander inlet valve 20 is closed in S33 of the braking control.
Here, as a method other than disengaging the clutch 38, a one-way clutch that transmits the power of the expander 8 to the engine 42 only when the rotation of the expander 8 is equal to or higher than the rotation speed of the engine 42 is used as the clutch 38. May be.

更に、エンジン４２がエンジンブレーキから加速に転じて駆動されるとき、膨張機入口弁２０を開弁すると高圧室２６に高圧冷媒が蓄えられているため、エンジン４２に対する急激なアシスト動力が発生し、車両のユーザが車両の挙動に違和感、ひいては不快を感じる。
そこで、当該制動制御のＳ３５にて、エンジン４２が加速駆動されるときには膨張機入口弁２０を徐々に開弁することにより、膨張機８のエンジン４２に対する急激なアシスト動力の上乗せを防止し、ユーザの不快感を解消することができる。 Further, when the engine 42 is driven by acceleration from the engine brake, when the expander inlet valve 20 is opened, since the high-pressure refrigerant is stored in the high-pressure chamber 26, a rapid assist power for the engine 42 is generated, The user of the vehicle feels uncomfortable with the behavior of the vehicle, and thus feels uncomfortable.
Therefore, in S35 of the braking control, when the engine 42 is driven to accelerate, the expander inlet valve 20 is gradually opened to prevent sudden addition of the assist power to the engine 42 of the expander 8 and the user. Discomfort can be eliminated.

更にまた、圧力センサ２４にて検出された高圧室２６の圧力Ｐに基づいて、膨張機入口弁２０の開弁に伴い膨張機８からクラッチ３８を介してエンジン４２に伝達される動力伝達量を推定し、エンジン４２のエンジンブレーキ後の駆動時に推定された動力伝達量に相当するエンジン４２の駆動力を予め低減する制御をＥＣＵ１８にて行っても良い。
具体的には、車両がガソリン車の場合には図示しないエンジンスロットルを絞り、または、車両がディーゼル車の場合には燃料噴射量を低減することにより、エンジン４２の駆動力を低減することができる。そして、このような制御を行うことによって、ユーザの不快感を解消することができる。 Furthermore, based on the pressure P of the high pressure chamber 26 detected by the pressure sensor 24, the amount of power transmitted from the expander 8 to the engine 42 via the clutch 38 when the expander inlet valve 20 is opened is calculated. The ECU 18 may perform control for preliminarily reducing the driving force of the engine 42 corresponding to the estimated power transmission amount during driving after engine braking of the engine 42.
Specifically, the driving force of the engine 42 can be reduced by reducing the engine throttle (not shown) when the vehicle is a gasoline vehicle or reducing the fuel injection amount when the vehicle is a diesel vehicle. . And by performing such control, a user's discomfort can be eliminated.

また、膨張機入口弁２０を閉弁してから、所定の設定時間Ｔｓの経過後に冷媒ポンプ１２の駆動を停止することにより、高圧室２６を更に高圧することができて好ましい。
更に、膨張機入口弁２０を閉弁してから圧力センサ２４にて検出された圧力Ｐが所定の設定圧力Ｐｓ以上になった後に冷媒ポンプ１２の駆動を停止することにより、高圧室２６の高圧を確実に保持することができて好ましい。 In addition, it is preferable that the high-pressure chamber 26 can be further pressurized by stopping the driving of the refrigerant pump 12 after a predetermined set time Ts has elapsed after the expander inlet valve 20 is closed.
Further, by stopping the driving of the refrigerant pump 12 after the pressure P detected by the pressure sensor 24 after closing the expander inlet valve 20 becomes equal to or higher than a predetermined set pressure Ps, the high pressure in the high pressure chamber 26 is increased. Can be reliably held, which is preferable.

更にまた、凝縮器１０のファン１１の駆動を膨張機８の停止後に停止するか、或いは冷媒ポンプ１２の停止と同期させて停止しても良く、この場合には、無駄なファン動力を削減することができて好適である。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。 Furthermore, the driving of the fan 11 of the condenser 10 may be stopped after the expansion machine 8 is stopped, or may be stopped in synchronization with the stop of the refrigerant pump 12, and in this case, useless fan power is reduced. This is preferable.
Although the description of one embodiment of the present invention has been completed above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. .

例えば、本発明の廃熱利用装置をハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカーに適用し、回生ブレーキ時やモータのみでの走行時などにエンジンを停止する場合に膨張機入口弁２０を閉弁するようにしても良い。   For example, when the waste heat utilization apparatus of the present invention is applied to a hybrid car or a plug-in hybrid car, the expander inlet valve 20 is closed when the engine is stopped during regenerative braking or traveling with only a motor. May be.

本発明の第１実施形態に係る廃熱利用装置を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the waste-heat utilization apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図１のＥＣＵにて実行される膨張機入口弁制御の制御ルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the control routine of the expander inlet valve control performed by ECU of FIG. 図１のＥＣＵにて実行される膨張機の負荷変更制御の制御ルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the control routine of the load change control of the expander performed with ECU of FIG. 本発明の第２実施形態に係る廃熱利用装置をランキンサイクルの各構成機器の高低差配置がわかるように示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the waste heat utilization apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention so that the height difference arrangement | positioning of each component apparatus of Rankine cycle may be understood. 図４のＥＣＵにて実行される膨張機再起動制御の制御ルーチンを示したフローチャートである。6 is a flowchart showing a control routine of an expander restart control executed by the ECU of FIG. 4. 本発明の第３実施形態に係る廃熱利用装置を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the waste-heat utilization apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図６のＥＣＵにて実行されるエンジンの制動制御の制御ルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the control routine of the engine braking control performed with ECU of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

４ ランキンサイクル
５ 循環路
６ 蒸発器
８ 膨張機
１０ 凝縮器
１２ 冷媒ポンプ（ポンプ）
１６ 発電機（被動力伝達装置）
１８ ＥＣＵ（制御手段）
２０ 膨張機入口弁
２２ 逆止弁
２４ 圧力センサ（圧力検出手段）
２８ 気液分離器
３０ ポンプバイパス路
３２ ポンプバイパス弁
３４ 膨張機バイパス路
３６ 膨張機バイパス弁
３８ クラッチ
４２ エンジン（被動力伝達装置） 4 Rankine cycle 5 Circulating path 6 Evaporator 8 Expander 10 Condenser 12 Refrigerant pump (pump)
16 Generator (powered transmission device)
18 ECU (control means)
20 expander inlet valve 22 check valve 24 pressure sensor (pressure detection means)
28 Gas-liquid separator 30 Pump bypass path 32 Pump bypass valve 34 Expander bypass path 36 Expander bypass valve 38 Clutch 42 Engine (powered transmission device)

Claims (16)

作動流体の循環路に、熱源の廃熱により作動流体を加熱して蒸発させる蒸発器、該蒸発器を経由した作動流体を膨張させて回転駆動力を発生する膨張機、該膨張機にて発生した回転駆動力が伝達される被動力伝達装置、該膨張機を経由した作動流体を凝縮させる凝縮器、該凝縮器を経由した作動流体を前記蒸発器に送出するポンプが順次介挿されたランキンサイクルを備え、
前記ランキンサイクルは、前記蒸発器の出口と前記膨張機の入口との間の前記循環路に介挿される膨張機入口弁と、前記ポンプの出口と前記蒸発器の入口との間の前記循環路に介挿されて前記蒸発器から前記ポンプへの作動流体の逆流を禁止する逆止弁とを有し、
前記膨張機の停止時に前記膨張機入口弁を閉弁し、前記膨張機の起動時に前記膨張機入口弁を開弁する制御手段を具備することを特徴とする廃熱利用装置。 An evaporator that heats and evaporates the working fluid with waste heat from the heat source in the circulation path of the working fluid, an expander that expands the working fluid that passes through the evaporator and generates a rotational driving force, and is generated by the expander Rankine into which a driven transmission device to which the rotational driving force is transmitted, a condenser that condenses the working fluid that passes through the expander, and a pump that sends the working fluid that passes through the condenser to the evaporator are sequentially inserted With a cycle,
The Rankine cycle includes an expander inlet valve interposed in the circulation path between the evaporator outlet and the expander inlet, and the circulation path between the pump outlet and the evaporator inlet. A check valve that is inserted into the evaporator and prohibits backflow of the working fluid from the evaporator to the pump;
A waste heat utilization apparatus comprising: control means for closing the expander inlet valve when the expander is stopped and opening the expander inlet valve when the expander is started. 前記ランキンサイクルは、前記蒸発器の出口と前記膨張機入口弁の入口との間の前記循環路における作動流体の圧力を検出する圧力検出手段を有し、
前記制御手段は、前記膨張機の起動時に、前記圧力検出手段にて検出された圧力が所定の設定圧力以上になるとき前記膨張機入口弁を開弁することを特徴とする請求項１に記載の廃熱利用装置。 The Rankine cycle has pressure detection means for detecting the pressure of the working fluid in the circulation path between the outlet of the evaporator and the inlet of the expander inlet valve,
The said control means opens the said expander inlet valve when the pressure detected by the said pressure detection means becomes more than predetermined setting pressure at the time of starting of the said expander. Waste heat utilization equipment. 前記膨張機の負荷を変更する負荷変更手段を備え、
前記制御手段は、前記膨張機の起動時に、前記負荷変更手段にて前記膨張機の負荷を所定の最小値に変更することを特徴とする請求項１または２に記載の廃熱利用装置。 Load changing means for changing the load of the expander;
The waste heat utilization apparatus according to claim 1 or 2, wherein the control means changes the load of the expander to a predetermined minimum value by the load changing means when the expander is started. 前記制御手段は、前記膨張機の起動後に、前記負荷変更手段にて前記膨張機の負荷を段階的に大きくすることを特徴とする請求項３に記載の廃熱利用装置。   The waste heat utilization apparatus according to claim 3, wherein the control unit increases the load of the expander stepwise by the load changing unit after the expander is started. 前記制御手段は、前記膨張機の起動時に、前記膨張機入口弁を段階的に開弁することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の廃熱利用装置。   The waste heat utilization apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the control means opens the expander inlet valve in stages when the expander is started. 前記制御手段は、前記膨張機の停止時に、前記膨張機入口弁を閉弁してから所定の設定時間の経過後に前記ポンプの駆動を停止することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の廃熱利用装置。   6. The control device according to claim 1, wherein when the expander is stopped, the control unit stops driving the pump after a predetermined set time has elapsed since the expander inlet valve was closed. The waste heat utilization device described in 1. 前記ランキンサイクルは、前記蒸発器の出口と前記膨張機入口弁の入口との間の前記循環路における作動流体の圧力を検出する圧力検出手段を有し、
前記制御手段は、前記膨張機の停止時に、前記膨張機入口弁を閉弁してから前記圧力検出手段にて検出された圧力が所定の設定圧力以上になった後に前記ポンプの駆動を停止することを特徴とする請求項６に記載の廃熱利用装置。 The Rankine cycle has pressure detection means for detecting the pressure of the working fluid in the circulation path between the outlet of the evaporator and the inlet of the expander inlet valve,
The control means stops the drive of the pump after the expander inlet valve is closed and the pressure detected by the pressure detection means becomes equal to or higher than a predetermined set pressure when the expander is stopped. The waste heat utilization apparatus according to claim 6. 前記膨張機と前記被動力伝達装置と前記ポンプとは同一の回転軸を介して連結されて一体に回転可能に構成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の廃熱利用装置。   The waste heat according to any one of claims 1 to 5, wherein the expander, the driven transmission device, and the pump are connected to each other through the same rotation shaft so as to be integrally rotatable. Use device. 前記被動力伝達装置はモータ機能を有しない発電機であることを特徴とする請求項８に記載の廃熱利用装置。   The waste heat utilization apparatus according to claim 8, wherein the driven transmission device is a generator having no motor function. 前記ランキンサイクルは、前記凝縮器を経由した作動流体を気液分離して前記ポンプに液状の作動流体を送出する気液分離器を有し、
前記気液分離器を前記蒸発器よりも上方に設けることを特徴とする請求項９に記載の廃熱利用装置。 The Rankine cycle has a gas-liquid separator that gas-liquid separates the working fluid that has passed through the condenser and sends the liquid working fluid to the pump,
The waste heat utilization apparatus according to claim 9, wherein the gas-liquid separator is provided above the evaporator. 前記ランキンサイクルは、前記蒸発器の出口と前記膨張機入口弁の入口との間の前記循環路における作動流体の圧力を検出する圧力検出手段と、前記ポンプをバイパスするポンプバイパス路と、該ポンプバイパス路に介挿されたポンプバイパス弁と、前記膨張機をバイパスする膨張機バイパス路と、該膨張機バイパス路に介挿された膨張機バイパス弁と、前記膨張機の起動時に前記膨張機が正常に起動したか否かを判定する起動判定手段とを備え、
前記制御手段は、前記起動判定手段にて前記膨張機が正常に起動していないと判定されたとき、前記ポンプバイパス弁及び前記膨張機バイパス弁を開弁することにより前記ポンプバイパス路を介して前記蒸発器に作動流体を流入させ、その後に前記ポンプバイパス弁及び前記膨張機バイパス弁と前記膨張機入口弁とを閉弁し、その後に前記圧力検出手段にて検出された圧力が所定圧力以上になるとき前記膨張機入口弁を開弁することを特徴とする請求項１０に記載の廃熱利用装置。 The Rankine cycle includes pressure detection means for detecting the pressure of the working fluid in the circulation path between the outlet of the evaporator and the inlet of the expander inlet valve, a pump bypass path that bypasses the pump, and the pump A pump bypass valve inserted in the bypass path; an expander bypass path that bypasses the expander; an expander bypass valve that is inserted in the expander bypass path; An activation determining means for determining whether or not it has been activated normally,
The control means opens the pump bypass valve and the expander bypass valve via the pump bypass passage when the start determination means determines that the expander has not started normally. The working fluid is allowed to flow into the evaporator, and then the pump bypass valve, the expander bypass valve, and the expander inlet valve are closed, and then the pressure detected by the pressure detection means is equal to or higher than a predetermined pressure. The waste heat utilization device according to claim 10, wherein the expander inlet valve is opened when becoming. 前記被動力伝達装置はクラッチを介して前記膨張機の回転駆動力が伝達されるエンジンであって、
前記制御手段は、前記エンジンの制動時に前記膨張機入口弁を閉弁し、前記エンジンの駆動時に前記膨張機入口弁を開弁することを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の廃熱利用装置。 The driven transmission device is an engine to which the rotational driving force of the expander is transmitted via a clutch,
The said control means closes the said expander inlet valve at the time of the braking of the said engine, and opens the said expander inlet valve at the time of the drive of the said engine. Waste heat utilization equipment. 前記制御手段は、前記エンジンの制動時に前記膨張機入口弁を閉弁した後に前記クラッチを切って前記膨張機から前記エンジンへの動力伝達を遮断することを特徴とする請求項１２に記載の廃熱利用装置。   13. The waste according to claim 12, wherein the control means closes the expander inlet valve during braking of the engine and then disengages the clutch to cut off power transmission from the expander to the engine. Heat utilization device. 前記クラッチは、前記膨張機の回転数が前記エンジンの回転数以上のときにのみ前記膨張機の動力を前記エンジンに伝達するワンウェイクラッチであることを特徴とする請求項１２に記載の廃熱利用装置。   The use of waste heat according to claim 12, wherein the clutch is a one-way clutch that transmits the power of the expander to the engine only when the rotation speed of the expander is equal to or higher than the rotation speed of the engine. apparatus. 前記制御手段は、前記エンジンの制動後の駆動時には前記膨張機入口弁を段階的に開弁することを特徴とする請求項１３または１４に記載の廃熱利用装置。   The waste heat utilization apparatus according to claim 13 or 14, wherein the control means opens the expander inlet valve in stages when the engine is driven after braking. 前記ランキンサイクルは、前記蒸発器の出口と前記膨張機入口弁の入口との間の前記循環路における作動流体の圧力を検出する圧力検出手段を有し、
前記制御手段は、前記圧力検出手段にて検出された圧力に基づいて、前記膨張機入口弁の開弁に伴い前記膨張機から前記クラッチを介して前記エンジンに伝達される動力伝達量を推定し、前記エンジンの駆動時に該推定された動力伝達量に相当する前記エンジンの駆動力を予め低減することを特徴とする請求項１５に記載の廃熱利用装置。 The Rankine cycle has pressure detection means for detecting the pressure of the working fluid in the circulation path between the outlet of the evaporator and the inlet of the expander inlet valve,
The control means estimates a power transmission amount transmitted from the expander to the engine via the clutch when the expander inlet valve is opened based on the pressure detected by the pressure detection means. The waste heat utilization apparatus according to claim 15, wherein the driving force of the engine corresponding to the estimated power transmission amount is reduced in advance when the engine is driven.
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