JP2012067684A

JP2012067684A - ランキンサイクル装置

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Publication number: JP2012067684A
Application number: JP2010213465A
Authority: JP
Inventors: Fuminobu Enoshima; 史修榎島; Masao Iguchi; 雅夫井口; Hidefumi Mori; 英文森
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2012-04-05
Anticipated expiration: 2030-09-24
Also published as: EP2436976B1; CN102418622A; US20120073294A1; KR20120031465A; JP5552986B2; EP2436976A1

Abstract

【課題】流体膨張手段への作動流体の液バックを防止する構造の簡易化を図るランキンサイクル装置の提供を目的とする。
【解決手段】ランキンサイクル装置１０１は、膨張機１１４、ポンプ１１１、ポンプ１１１を膨張機１１４に連通する第一経路１の冷却水ボイラ１１２及び廃ガスボイラ１１３、、膨張機１１４をポンプ１１１に連通する第二経路２のコンデンサ１１５、第一経路１のポンプ１１１及び冷却水ボイラ１１２の間を第二経路に連通するバイパス経路３、並びに、バイパス経路３の流量調整弁１２０を備え、第一経路１に設けられた圧力センサ１２１と第一経路１の廃ガスボイラ１１３及び膨張機１１４の間に設けられた温度センサ１２２とをさらに備える。ＥＣＵ１１９は、圧力センサ１２１及び温度センサ１２２より受け取った圧力値及び温度から算出する冷媒の過熱度に基づき、流量調整弁１２０の動作を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ランキンサイクルを備えたランキンサイクル装置に関する。

車両の内燃機関から排出される熱を発電機等の動力に変換するランキンサイクルを利用した技術が開発されている。
ランキンサイクルは、液相の作動流体を等圧加熱して過熱蒸気を発生させるボイラ（加熱手段）、過熱蒸気を断熱膨張させて動力を得る膨張機（流体膨張手段）、膨張機において膨張した蒸気を等圧冷却して液化するコンデンサ（冷却手段）、及び液化した作動流体をボイラに送り出すポンプ（流体圧送手段）等から構成される。そして、膨張機では、作動流体を膨張させることによってタービン等の回転体を回転させて、作動流体の膨張時のエネルギーを回転駆動力に変換しており、この変換された回転駆動力が発電機等に動力として伝達される。

しかしながら、作動流体は、ボイラでの吸熱が十分ではない場合に湿り蒸気状態（気液混合状態）で膨張機に流入する、すなわち膨張機に液バックすることがある。そして、膨張機に液バックした作動流体の液状成分は、膨張機の潤滑油を洗い流したり、潤滑油に混入してその粘度を低下させたり、又は、タービンに付着して浸食することがある。

特許文献１には、湿り蒸気に旋回流を発生させ、湿り蒸気中の水分を遠心分離する湿分分離装置が記載されている。この湿分分離装置は、湿り蒸気を通す中空円筒形のダクトを有し、ダクトの内側に複数の静翼からなるノズルを有している。さらに、湿分分離装置は、ダクトの内部において、ノズルの下流側にタービンを有し、タービンの下流側にタービンと一体に回転する圧縮機を有している。ダクトを通る湿り蒸気は、ノズルによって旋回流が与えられ、さらに、タービンによって旋回流が強められて、含有する液状成分が遠心分離され、その後、圧縮機によって圧縮されて乾き度又は過熱度を高めている。

特開平８−６８５０１号公報

しかしながら、特許文献１の湿分分離装置は、ダクトとその内部にノズル、タービン及び圧縮機を備えた構成を有しており、その構造が複雑であるため、コストが上昇するという問題がある。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、流体膨張手段への作動流体の液バックを防止する構造の簡易化を図るランキンサイクル装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明に係るランキンサイクル装置は、作動流体を膨張させて仕事を得る流体膨張手段、作動流体を流体膨張手段に向かって送る流体圧送手段、流体圧送手段を流体膨張手段に連通する第一経路、流体膨張手段を流体圧送手段に連通する第二経路、第一経路に設けられて作動流体を加熱する加熱手段、第二経路に設けられて作動流体を冷却する冷却手段、第一経路を第二経路に連通するバイパス経路、並びに、バイパス経路に設けられてバイパス経路を開放及び閉鎖可能な流量調整弁を有する、作動流体を流通させるランキンサイクルと、第一経路に設けられ、作動流体の圧力を検出する圧力検出手段と、第一経路における加熱手段及び流体膨張手段の間に設けられ、作動流体の温度を検出する温度検出手段と、流量調整弁の開放及び閉鎖動作を制御可能に流量調整弁に接続されると共に、圧力検出手段及び温度検出手段に接続されて、圧力検出手段が検出した圧力情報及び温度検出手段が検出した温度情報を受け取る制御手段とを備え、制御手段は、上記圧力情報及び上記温度情報から算出する作動流体の過熱度に基づき、流量調整弁の動作を制御する。

制御手段は、作動流体の過熱度が所定の値未満の場合、流量調整弁を開放してもよい。
さらに、制御手段は、作動流体の過熱度が所定の値未満の場合、作動流体の過熱度が小さくなるほど、流量調整弁の開度を大きくしてバイパス経路を流通する作動流体の流量を増大させてもよい。

圧力検出手段は、第一経路を流量調整弁に連通する連通路であり、温度検出手段は、流量調整弁に連通し、第一経路の作動流体の温度を感温可能に作動流体と同一である感温流体を気液混合状態で内部に含む感温筒であり、流量調整弁は、作動流体の過熱度に対応した、連通路を介して作用する作動流体の圧力と感温筒の感温流体の圧力との圧力差に基づいて動作する、制御手段を兼ねるものであってもよい。

流量調整弁は、上記圧力差が所定の値未満の場合、流量調整弁を開放してもよい。
さらに、流量調整弁は、上記圧力差が所定の値未満の場合、圧力差が小さくなるほど、流量調整弁の開度を大きくしてバイパス経路を流通する作動流体の流量を増大させてもよい。
上記ランキンサイクル装置において、バイパス経路は、第一経路における流体圧送手段と加熱手段との間を第二経路に連通してもよい。
また、バイパス経路は、第一経路を、第二経路における流体膨張手段と冷却手段との間に連通してもよい。

この発明に係るランキンサイクル装置によれば、流体膨張手段への作動流体の液バックを防止する構造を簡易にすることが可能になる。

この発明の実施の形態１に係るランキンサイクル装置及びその周辺の構成を示す模式図である。ＥＣＵに記憶される冷媒のｐ−ｈ線図である。この発明の実施の形態２に係るランキンサイクル装置及びその周辺の構成を示す模式図である。図３の流量調整弁及びその周辺を拡大した模式図である。

以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
まず、この発明の実施の形態１に係るランキンサイクル装置１０１及びその周辺の構成を説明する。なお、以下の実施形態において、内燃機関すなわちエンジンを搭載する車両にランキンサイクル装置を使用した場合の例について説明する。
図１を参照すると、エンジン１０を備える図示しない車両は、ランキンサイクル１００を有するランキンサイクル装置１０１を備えている。

ランキンサイクル１００は、ポンプ１１１、冷却水ボイラ１１２、廃ガスボイラ１１３、膨張機１１４、及びコンデンサ１１５によって構成されており、ランキンサイクル１００には、作動流体である冷媒が流通するようになっている。
ここで、ポンプ１１１は流体圧送手段を構成し、冷却水ボイラ１１２及び廃ガスボイラ１１３は加熱手段を構成し、膨張機１１４は流体膨張手段を構成し、コンデンサ１１５は冷却手段を構成している。

ポンプ１１１は、稼動することにより流体を圧送するものであり、本実施の形態１では、液体を圧送するものとする。
ポンプ１１１には、その下流側となる図示しない吐出口に、経路１ａを介して熱交換器である冷却水ボイラ１１２が連通しており、冷却水ボイラ１１２の内部をポンプ１１１により圧送された冷媒が流通するようになっている。

冷却水ボイラ１１２は、エンジン１０の廃熱を含む流体であるエンジン冷却水が流通し且つその経路の一部がラジエータ２０を通る冷却水経路１０ａに連通している。そして、冷却水ボイラ１１２は、その内部において冷媒とエンジン冷却水とが熱交換を行うように構成されている。このため、図示しないポンプによってエンジン１０から冷却水経路１０ａに圧送されるエンジン冷却水は、冷却水ボイラ１１２の内部を流通し、その流通過程で冷媒と熱交換を行ってその温度を低下させエンジン１０に戻る。同時に、冷媒は、冷却水ボイラ１１２の内部でエンジン冷却水と熱交換を行うことによって、その温度を上昇させる。

さらに、冷却水ボイラ１１２には、その下流側に経路１ｂを介して熱交換器である廃ガスボイラ１１３が連通しており、廃ガスボイラ１１３の内部を冷却水ボイラ１１２から流出した冷媒が流通するようになっている。さらに、廃ガスボイラ１１３は、排気ガス分岐経路３０ａに連通している。なお、排気ガス分岐経路３０ａは、エンジン１０の廃熱を含む流体である排気ガスをエンジン１０から車両の外部に排出するための排気系統３０から分岐して再び排気系統３０に戻る経路である。そして、廃ガスボイラ１１３は、その内部において冷媒と排気ガスとが熱交換を行うように構成されている。このため、エンジン１０から排出された排気ガスの一部は、排気系統３０から排気ガス分岐経路３０ａに流入し、さらに廃ガスボイラ１１３の内部を流通し、その流通過程で冷媒と熱交換を行ってその温度を低下させた後、再び排気系統３０に戻り、車両の外部に排出される。同時に、冷媒は、廃ガスボイラ１１３の内部でエンジン冷却水より温度が高い排気ガスと熱交換を行うことによって、その温度をさらに上昇させる。

廃ガスボイラ１１３には、その下流側に経路１ｃを介して膨張機１１４の図示しない入口が連通しており、膨張機１１４には、冷却水ボイラ１１２及び廃ガスボイラ１１３において加熱された後の高温高圧の冷媒が流通するようになっている。膨張機１１４は、高温高圧の冷媒を膨張させることによって図示しないタービン等の回転体及び膨張機駆動軸１１４ａを回転させ、回転駆動力による仕事を得る流体機器である。さらに、膨張機１１４は、膨張機駆動軸１１４ａを介して、発電機又は電動機として作動可能なモータジェネレータ１１６と連結されている。

また、モータジェネレータ１１６は、ポンプ駆動軸１１１ａを介してポンプ１１１と連結されている。さらに、ポンプ駆動軸１１１ａと膨張機駆動軸１１４ａとは、モータジェネレータ１１６内で互いの回転駆動力を伝達できるように連結されている。
また、モータジェネレータ１１６は、インバータ及びコンバータとして動作可能なインバータ装置１１７と電気的に接続され、さらに、インバータ装置１１７は、バッテリ１１８と電気的に接続されている。

このため、膨張機１１４が膨張機駆動軸１１４ａを回転駆動することによってモータジェネレータ１１６が稼動され、それにより、モータジェネレータ１１６は、発電機として作動して交流電流を発生し、インバータ装置１１７に交流電流を送る。このとき、インバータ装置１１７は、コンバータとして機能し、送られた交流電流を直流電流に変換してバッテリ１１８に供給し、バッテリ１１８は、供給された直流電流を充電する。

また、インバータ装置１１７は、インバータとして機能すると、バッテリ１１８に充電された直流電気を変換して交流電流にとしてモータジェネレータ１１６に供給し、モータジェネレータ１１６を電動機として作動させることもできる。
ここで、経路１ａ、経路１ｂ及び経路１ｃは、第一経路１を形成しランキンサイクル１００を構成している。

また、膨張機１１４の図示しない出口には、経路２ａを介して熱交換器であるコンデンサ１１５が連通しており、コンデンサ１１５の内部を膨張機１１４から流出した冷媒が流通するようになっている。そして、コンデンサ１１５は、その内部を流通する冷媒とコンデンサ１１５の周囲の空気とが熱交換を行うように構成されている。このとき、コンデンサ１１５の内部の冷媒は、周囲の空気と熱交換することによって冷却されて凝縮する。
さらに、コンデンサ１１５には、その下流側に経路２ｂを介してポンプ１１１の図示しない吸入口が連通している。よって、コンデンサ１１５から流出した液体状態の冷媒は、ポンプ１１１によって吸入されて再び圧送され、ランキンサイクル１００を循環する。
ここで、経路２ａ及び経路２ｂは、第二経路２を形成しランキンサイクル１００を構成している。

また、ランキンサイクル１００は、第一経路１を第二経路２に連通するバイパス経路３を有している。なお、本実施の形態１では、バイパス経路３の一方の端部は、第一経路１の経路１ａと接続され、バイパス経路３の他方の端部は、第二経路２の経路２ａと接続されている。
さらに、ランキンサイクル１００は、バイパス経路３の途中に、バイパス経路３を開放又は閉鎖し、さらにバイパス経路３の流路断面積を調節することができる電磁弁からなる流量調整弁１２０を有している。

また、ランキンサイクル装置１０１は、第一経路１の経路１ｃにおける膨張機１１４の近傍に、経路１ｃを流通する冷媒の圧力を検出する圧力センサ１２１と、経路１ｃを流通する冷媒の温度を検出する温度センサ１２２とを有している。すなわち、圧力センサ１２１及び温度センサ１２２はそれぞれ、膨張機１１４に流入する直前の冷媒の圧力及び温度を検出している。なお、第一経路１において、第一経路１とバイパス経路３との接続部より下流側では位置による冷媒の圧力差が少ないため、圧力センサ１２１は、第一経路１における第一経路１とバイパス経路３との接続部より下流側に設けられていればよく、経路１ａにおけるバイパス経路３との接続部より下流側、又は、経路１ｂに設けられていてもよい。
ここで、圧力センサ１２１は圧力検出手段を構成し、温度センサ１２２は温度検出手段を構成している。

また、ランキンサイクル装置１０１は、制御手段であるＥＣＵ１１９を有している。ＥＣＵ１１９は、流量調整弁１２０と電気的に接続されており、流量調整弁１２０の開放及び閉鎖動作を制御することができる。さらに、ＥＣＵ１１９は、インバータ装置１１７と電気的に接続されており、インバータ装置１１７の動作を制御することができる。
また、ＥＣＵ１１９は、圧力センサ１２１及び温度センサ１２２と電気的に接続されており、圧力センサ１２１が検出した冷媒の圧力情報及び温度センサ１２２が検出した冷媒の温度情報を受け取ることができる。

次に、この発明の実施の形態１に係るランキンサイクル装置１０１の動作を説明する。
図１を参照すると、エンジン１０が稼動されると、図示しないポンプによってエンジン１０からエンジン冷却水が圧送され、エンジン冷却水は、エンジン１０を冷却水ボイラ１１２に連通する冷却水経路１０ａを循環する。そして、エンジン冷却水は、冷却水ボイラ１１２において、ランキンサイクル１００を流通する冷媒と熱交換を行う。
同時に、エンジン１０から排気系統３０に排気ガスが排出され、排出された排気ガスの一部は、排気ガス分岐経路３０ａを流通した後に再び排気系統３０に戻り、排気系統３０の他の排気ガスと共に、車両の外部に排出される。そして、排気ガス分岐経路３０ａを流通する排気ガスは、廃ガスボイラ１１３において、ランキンサイクル１００を流通する冷媒と熱交換を行う。

また、エンジン１０が稼動され、排気ガスの温度が所定の温度以上に上昇し且つエンジン冷却水の温度が所定の温度以上に上昇すると、ランキンサイクル１００が起動される。このとき、ＥＣＵ１１９によって、インバータ装置１１７がインバータとして起動され、インバータ装置１１７は、バッテリ１１８の直流電気を変換して交流電流としてモータジェネレータ１１６に供給し、モータジェネレータ１１６を電動機として稼動させる。

電動機として稼動するモータジェネレータ１１６は、ポンプ駆動軸１１１ａ及び膨張機駆動軸１１４ａを回転駆動させ、ポンプ１１１及び膨張機１１４を駆動する。なお、このとき、バイパス経路３の流量調整弁１２０は閉じられている。
そして、駆動されたポンプ１１１は、液体状態の冷媒を等温圧縮して冷却水ボイラ１１２に向かって圧送し、また、駆動された膨張機１１４は、図示しないタービン等の回転体を回転させ、経路１ｃの冷媒を経路２ａに送る。

ポンプ１１１によって圧送された液体状態の低温の冷媒は、経路１ａを通過して冷却水ボイラ１１２に流入する。冷却水ボイラ１１２では、冷媒は、冷却水ボイラ１１２を流通するエンジン冷却水と熱交換を行うことによって等圧加熱されて蒸発し、高圧であり比較的高温の気液混合状態となる。

気液混合状態となった冷媒は、冷却水ボイラ１１２を出た後、経路１ｂを通過して廃ガスボイラ１１３に流入する。廃ガスボイラ１１３では、冷媒は、エンジン冷却水より高温である廃ガスボイラ１１３を流通する排気ガスと熱交換を行うことによって等圧加熱されてさらに蒸発し、高温高圧の蒸気となる。

高温高圧の冷媒は、廃ガスボイラ１１３を出た後、経路１ｃを通過して膨張機１１４に流入する。膨張機１１４では、高温高圧の蒸気状態である冷媒が断熱膨張し、高圧状態から低圧状態になる際の冷媒の膨張エネルギーが回生エネルギーとして回転エネルギーに変換される。それにより、膨張機１１４では、モータジェネレータ１１６によって回転駆動されている図示しない回転体にさらなる回転駆動力が加えられ、この回転駆動力が膨張機駆動軸１１４ａを介してモータジェネレータ１１６及びポンプ駆動軸１１１ａに伝達する。このとき、ＥＣＵ１１９によって、インバータとして動作しているインバータ装置１１７は、その動作がコンバータに切り替えられ、バッテリ１１８からモータジェネレータ１１６への電力供給が停止される。そして、ポンプ１１１が、膨張機１１４から膨張機駆動軸１１４ａ及びポンプ駆動軸１１１ａを介して伝達される回転駆動力によって駆動されると共に、モータジェネレータ１１６が、膨張機１１４から膨張機駆動軸１１４ａを介して伝達される回転駆動力によって駆動されて発電機として作動し、交流電流を生成する。そして、モータジェネレータ１１６によって生成された交流電流は、インバータ装置１１７で直流電流に変換された後、バッテリ１１８に充電される。

また、膨張機１１４を通過した冷媒は、高温低圧状態となって膨張機１１４から排出され、膨張機１１４から排出された冷媒は、経路２ａを通過してコンデンサ１１５に流入する。コンデンサ１１５では、冷媒は、周囲の空気すなわち外気と熱交換を行うことによって等圧冷却されて凝縮し、液体となる。液体となった冷媒は、経路２ｂを介してポンプ１１１に吸入され、ポンプ１１１によって再度圧送されて、ランキンサイクル１００を循環する。

また、ランキンサイクル１００の稼動中、ＥＣＵ１１９は、圧力センサ１２１から検出した冷媒の圧力情報を常に受け取ると共に、温度センサ１２２から検出した冷媒の温度情報を常に受け取っている。
そして、ＥＣＵ１１９は、図２に示すｐ−ｈ線図上の各曲線等を予め記憶している又は算出できるように設定されており、記憶又は算出した情報と圧力センサ１２１から受け取った冷媒の圧力値及び温度センサ１２２から受け取った冷媒の温度とから、冷媒の過熱度を算出し、算出結果に基づき流量調整弁１２０の動作を制御する。

ここで、図２の詳細を説明すると、ｐ−ｈ線図は、縦軸を冷媒の圧力とし、横軸を冷媒のエンタルピとする直交座標系を有している。さらに、冷媒が過冷却液状態となる過冷却液領域が領域ＳＬで示され、冷媒が湿り蒸気状態となる湿り蒸気領域が領域ＷＳで示され、冷媒が過熱蒸気状態となる過熱蒸気領域が領域ＳＳで示されている。そして、過冷却液領域ＳＬ及び湿り蒸気領域ＷＳの境界の飽和液線が臨界点Ｋを頂点とした実線Ａによって示され、湿り蒸気領域ＷＳ及び過熱蒸気領域ＳＳの境界の乾き飽和蒸気線が臨界点Ｋを頂点とした一点鎖線Ｂによって示されている。

ＥＣＵ１１９は、図２のｐ−ｈ線図上の過冷却液領域ＳＬ、湿り蒸気領域ＷＳ、過熱蒸気領域ＳＳ、飽和液線Ａ、及び乾き飽和蒸気線Ｂ、さらに、図示されていないものも含んだ温度毎の等温線ＴＬを、記憶している又は算出できるように設定されている。
このため、ＥＣＵ１１９は、圧力センサ１２１（図１参照）から冷媒の圧力値Ｐを受け取ると、乾き飽和蒸気線Ｂ上の圧力値Ｐとなる点Ｂｐの座標を算出し、さらに、等温線ＴＬから点Ｂｐを通る等温線ＴＬｐを選定し、選定した等温線ＴＬｐの温度Ｔｐを、点Ｂｐでの冷媒の温度、すなわち圧力値Ｐでの冷媒の乾き飽和蒸気温度とする。さらに、ＥＣＵ１１９は、算出した乾き飽和蒸気温度Ｔｐと、圧力値Ｐと同時に温度センサ１２２（図１参照）から受け取った冷媒の温度Ｔとの差から、冷媒の過熱度ＳＨを次式にようにして算出する。
過熱度ＳＨ＝Ｔ−Ｔｐ

過熱度ＳＨの算出後、ＥＣＵ１１９は、過熱度ＳＨと過熱度の所定値ＳＨｔ（例えば、本実施の形態では３ケルビンとする）とを比較し、過熱度ＳＨが所定値ＳＨｔ以上である場合、経路１ｃの冷媒が過熱蒸気として十分な状態である、すなわち冷媒の乾き度が十分であると判定し、流量調整弁１２０（図１参照）を閉鎖したままとする。一方、ＥＣＵ１１９は、過熱度ＳＨが所定値ＳＨｔ未満である場合、経路１ｃ上の冷媒が過熱蒸気として十分な状態でない、すなわち冷媒の乾き度が不十分であると判定し、流量調整弁１２０を開放するように動作させる。

なお、過熱度と乾き度とは相関しており、過熱度が０以上の場合の乾き度は最も大きい値である１となり、過熱度が０未満の場合の乾き度は０以上１未満となり、過熱度の低下に伴って乾き度も低下する。そして、乾き度が１の場合、冷媒は過熱蒸気状態又は乾き飽和蒸気状態となり、乾き度が０の場合、冷媒は過冷却液状態又は飽和液状態となり、乾き度が０より大きく１未満の場合、冷媒は湿り蒸気状態となる。よって、冷媒の過熱度を算出し、算出した過熱度に基づき流量調整弁１２０（図１参照）の動作を制御することは、冷媒の乾き度に基づき流量調整弁１２０の動作を制御することと、同様である。

図１に戻り、流量調整弁１２０が開放されると、ポンプ１１１によって圧送された直後の高圧の冷媒が流通する経路１ａから、膨張機１１４によって減圧された後の低圧の冷媒が流通する経路２ａに向かって、バイパス経路３を冷媒の一部が流通する。そして、バイパス経路３を流通する冷媒は、経路１ａから経路１ｂ及び１ｃを流通した冷媒と、経路２ａにおいて再び合流し、コンデンサ１１５に流入する。

このとき、経路１ｂ及び１ｃを流通する冷媒流量が減少するが、これによって、膨張機１１４の上流側の経路１ｃにおける冷媒の圧力が低下する。さらに、冷却水ボイラ１１２及び廃ガスボイラ１１３によって加熱される冷媒流量が減少するため、膨張機１１４に流入する冷媒の温度が上昇する。すなわち、圧力センサ１２１が検出する圧力値が低下し、温度センサ１２２が検出する温度が上昇する。また、膨張機１１４における冷媒の流入側と流出側との差圧も小さくなるため、膨張機１１４の負荷も低減されるようになる。
そして、流量調整弁１２０の開度を大きくしてバイパス経路３の流路断面積を大きくし、バイパス経路３を流通する冷媒の流量を増加させることによって、圧力センサ１２１の圧力値の低下量は増大し、温度センサ１２２の温度の上昇量が増大する。

図２を参照し、例えば、流量調整弁１２０（図１参照）が閉鎖された状態において、圧力センサ１２１（図１参照）が検出した第一圧力値がＰ_１であり、温度センサ１２２（図１参照）が検出した第一温度がＴ_１である場合、ＥＣＵ１１９は、これらの値に基づき、第一過熱度ＳＨ_１を算出する。なお、第一圧力値Ｐ_１、第一温度Ｔ_１となる状態は、図２のｐ−ｈ線図上で点Ｐ_１Ｔ_１の位置となる。このとき、ＥＣＵ１１９は、乾き飽和蒸気線Ｂ上の第一圧力値Ｐ_１となる点Ｂｐ_１を通る等温線ＴＬｐ_１を選定することによって、乾き飽和蒸気温度Ｔｐ_１を算出し、この値から第一過熱度ＳＨ_１＝Ｔ_１−Ｔｐ_１を算出する。そして、第一過熱度ＳＨ_１が所定値ＳＨｔ未満である場合、流量調整弁１２０が、ＥＣＵ１１９によって第一過熱度ＳＨ_１、又は所定値ＳＨｔと第一過熱度ＳＨ_１との差に対応した開度で開放される。すなわち、流量調整弁１２０は、第一過熱度ＳＨ_１が小さいほど開度を大きくして開放される。

これによって、圧力センサ１２１（図１参照）の検出圧力値が第一圧力値Ｐ_１から第二圧力値Ｐ_２に低下し、温度センサ１２２（図１参照）の検出温度が第一温度Ｔ_１から第二温度Ｔ_２に上昇する。なお、第二圧力値Ｐ_２、第二温度Ｔ_２となる状態は、図２のｐ−ｈ線図上で点Ｐ_２Ｔ_２の位置となる。

さらに、ＥＣＵ１１９は、乾き飽和蒸気線Ｂ上の第二圧力値Ｐ_２となる点Ｂｐ_２を通る等温線ＴＬｐ_２を選定することによって、乾き飽和蒸気温度Ｔｐ_２を算出し、この値から第二過熱度ＳＨ_２＝Ｔ_２−Ｔｐ_２を算出する。なお、温度Ｔｐ_２はより温度Ｔｐ_１低くなっている、すなわち、等温線ＴＬｐ_２の温度は、等温線ＴＬｐ_１の温度より低くなる。
このとき、第二過熱度ＳＨ_２は、ｐ−ｈ線図上の点Ｐ_２Ｔ_２及び点Ｂｐ_２の間の距離と相関し、第一過熱度ＳＨ_１は、ｐ−ｈ線図上の点Ｐ_１Ｔ_１及び点Ｂｐ_１の間の距離と相関している。よって、第二過熱度ＳＨ_２は、第一過熱度ＳＨ_１より増大している。
なお、ｐ−ｈ線図からもわかるように、冷媒の過熱度は、冷媒が等温で圧力が低下した場合でも増大し、冷媒が等圧で温度が上昇した場合でも増大する。本実施の形態１のように、冷媒の圧力が低下すると共に温度が上昇することによって、過熱度の増加量は大きくなり、過熱度の制御が容易になる。

そして、ＥＣＵ１１９は、第二過熱度ＳＨ_２と所定値ＳＨｔとを比較し、第二過熱度ＳＨ_２が所定値ＳＨｔ以上である場合、流量調整弁１２０（図１参照）の開度を現状のまま維持する。一方、ＥＣＵ１１９は、第二過熱度ＳＨ_２が所定値ＳＨｔ未満である場合、流量調整弁１２０の開度を増大させて、バイパス経路３（図１参照）を流通する冷媒の流量を増加させる。

また、ＥＣＵ１１９は、第二過熱度ＳＨ_２が所定値ＳＨｔ未満であることから流量調整弁１２０（図１参照）の開度を増大させた後、算出した過熱度が所定値ＳＨｔ以上となった場合、流量調整弁１２０の開度を現状のまま維持し、過熱度が所定値ＳＨｔ未満のままである場合、流量調整弁１２０の開度をさらに増大させる。そして、ＥＣＵ１１９は、上述のような流量調整弁１２０の開度の調節を、冷媒の過熱度が所定値ＳＨｔ以上となるまで繰り返し行う。さらに、ＥＣＵ１１９は、流量調整弁１２０の開度を維持している状態でも冷媒の過熱度の算出を適宜行い、過熱度が常に所定値ＳＨｔ以上となるように流量調整弁１２０の開度の制御を行う。

従って、ＥＣＵ１１９は、圧力センサ１２１から受け取った冷媒の圧力値及び温度センサ１２２から受け取った冷媒の温度より算出した冷媒の過熱度が所定値ＳＨｔ以上となるように流量調整弁１２０の開度を調節する。（図１参照）

また、流量調整弁１２０（図１参照）の開度が一定であっても車両の運転状態等に起因して冷媒の過熱度が変化するため、過熱度が所定値ＳＨｔに対して大きくなりすぎる場合がある。このとき、流量調整弁１２０の開度が大き過ぎることになり、膨張機１１４（図１参照）への冷媒の流量が過度に小さく、膨張機１１４における流入側と流出側との冷媒の差圧が過度に小さいことになるため、膨張機１１４が冷媒を膨張させて得る回生エネルギーが過度に低くなる。この回生エネルギーの過度の低下を抑制するために、過熱度の上限値を定めてもよい。

このとき、ＥＣＵ１１９は、算出した過熱度が上限値ＳＨｍａｘより大きくなると、流量調整弁１２０（図１参照）の開度を小さくして、バイパス経路３（図１参照）を流通する冷媒の流量を減少させ、経路１ｃ（図１参照）を流通する冷媒の流量を増大させる。さらに、ＥＣＵ１１９は、流量調整弁１２０の開度を小さくした後の算出した過熱度が、上限値ＳＨｍａｘより大きいと流量調整弁１２０の開度をさらに小さくし、上限値ＳＨｍａｘ以下となると流量調整弁１２０の開度をそのまま維持する。そして、ＥＣＵ１１９は、上述のような流量調整弁１２０の開度の調節を、過熱度が上限値ＳＨｍａｘ以下となるまで繰り返し行う。さらに、ＥＣＵ１１９は、流量調整弁１２０の開度を維持している状態でも冷媒の過熱度の算出を適宜行い、過熱度が常に上限値ＳＨｍａｘ以下となるように流量調整弁１２０の開度の制御を行う。

このように、この発明の実施の形態１に係るランキンサイクル装置１０１は、冷媒を膨張させて仕事を得る膨張機１１４、冷媒を膨張機１１４に向かって送るポンプ１１１、ポンプ１１１を膨張機１１４に連通する第一経路１、膨張機１１４をポンプ１１１に連通する第二経路２、第一経路１に設けられて冷媒を加熱する冷却水ボイラ１１２及び廃ガスボイラ１１３、第二経路２に設けられて冷媒を冷却するコンデンサ１１５、第一経路１を第二経路２に連通するバイパス経路３、並びに、バイパス経路３に設けられてバイパス経路３を開放及び閉鎖可能な流量調整弁１２０を有する、冷媒を流通させるランキンサイクル１００を備える。さらに、ランキンサイクル装置１０１は、第一経路１に設けられ、冷媒の圧力を検出する圧力センサ１２１と、第一経路１における廃ガスボイラ１１３及び膨張機１１４の間に設けられ、冷媒の温度を検出する温度センサ１２２と、流量調整弁１２０の開放及び閉鎖動作を制御可能に流量調整弁１２０に接続されると共に、圧力センサ１２１及び温度センサ１２２に接続されて、圧力センサ１２１が検出した圧力情報及び温度センサ１２２が検出した温度情報を受け取るＥＣＵ１１９とを備える。そして、ＥＣＵ１１９は、上記圧力情報及び上記温度情報から算出する冷媒の過熱度に基づき、流量調整弁１２０の開閉動作を制御する。また、バイパス経路３は、第一経路１におけるポンプ１１１と冷却水ボイラ１１２との間を第二経路に連通する。

このとき、流量調整弁１２０を開放しバイパス経路３に冷媒を流通させることによって、膨張機１１４に流れる冷媒の流量が減少するため、膨張機１１４に流れる冷媒に対する圧力センサ１２１の検出圧力が低下する。さらに、冷却水ボイラ１１２及び廃ガスボイラ１１３を通過して膨張機１１４に流れる冷媒の流量が減少するため、膨張機１１４に流れる冷媒に対する温度センサ１２２の検出温度が上昇する。そして、膨張機１１４に流入する冷媒は蒸気状態であるため、圧力を低下させることによっても温度を上昇させることによっても上昇する冷媒の過熱度が上昇する。このため、流量調整弁１２０の開度を調節し膨張機１１４に流れる冷媒の圧力及び温度を制御することにより冷媒の過熱度を制御することによって、この冷媒を過熱蒸気状態又は乾き飽和蒸気状態に維持することができ、膨張機１１４への冷媒の液バックを防止することが可能になる。よって、膨張機１１４への冷媒の液バックを防止するために、バイパス経路３と流量調整弁１２０を設けるのみでよいため、その構造を簡易にすることができる。従って、ランキンサイクル装置１０１は、膨張機１１４への冷媒の液バックを防止する構造を簡易にすることが可能になる。なお、圧力センサ１２１及び温度センサ１２２は、膨張機１１４に流入する冷媒の圧力及び温度を検出可能な位置に設けられ、さらには、膨張機１１４の入口の近傍に設けられるのが好ましい。

また、ランキンサイクル装置１０１のＥＣＵ１１９は、冷媒の圧力情報及び温度情報から算出した冷媒の過熱度が所定値ＳＨｔ未満の場合、流量調整弁１２０を開放する。このとき、過熱度の所定値ＳＨｔを０より大きい値に設定することによって、過熱度が所定値ＳＨｔである冷媒の状態は、乾き飽和蒸気状態に至っていない過熱蒸気状態となる。このため、冷媒の過熱度が所定値ＳＨｔ以上となるように制御することによって、冷媒は、過熱蒸気の状態が安定して維持されるので、冷媒の乾き度が１未満、すなわち過熱度が０未満になることを未然に防止することを安定して行うことができる。よって、乾き飽和蒸気状態及び過熱蒸気状態の冷媒のいずれに対してもその値を１とする乾き度に比べ、乾き飽和蒸気状態及び過熱蒸気状態の冷媒の個別の状態に合わせて数値化表現する過熱度に閾値を設けて冷媒の状態を制御することは、液バックに対する安全性をより安定して確保することを可能にする。

また、ランキンサイクル装置１０１のＥＣＵ１１９は、冷媒の過熱度が所定値ＳＨｔ未満の場合、冷媒の過熱度が小さくなるほど、流量調整弁１２０の開度を大きくしてバイパス経路３を流通する冷媒の流量を増大させる。これによって、算出される冷媒の過熱度が小さくなるほど、冷媒の圧力の低下量及び温度の上昇量が増大するように制御されるため、冷媒の過熱度を効果的に上昇させて所定値ＳＨｔ以上にすることができる。

また、ランキンサイクル装置１０１のランキンサイクル１００において、バイパス経路３は、第一経路１におけるポンプ１１１と冷却水ボイラ１１２との間を第二経路２に連通する。これによって、バイパス経路３は、加熱される前の密度が高い冷媒を流通させるため、バイパス経路３の直径及び流量調整弁１２０が小さくても、冷媒流量を確保することができる。よって、バイパス経路３及び流量調整弁１２０の小型化を図ることが可能になる。さらに、冷却水ボイラ１１２及び廃ガスボイラ１１３によって加熱された冷媒は全て、膨張機１１４に流入させることができるため、冷却水ボイラ１１２及び廃ガスボイラ１１３から受け取った熱エネルギーは、廃棄されることなく膨張機１１４で変換される冷媒の膨張エネルギーに効率的に利用することができる。従って、ランキンサイクル装置１０１は、冷却水ボイラ１１２及び廃ガスボイラ１１３から受け取った熱を効率的に利用することが可能になる。

また、ランキンサイクル装置１０１のランキンサイクル１００において、バイパス経路３は、第一経路１を、第二経路２における膨張機１１４とコンデンサ１１５との間に連通する。これによって、第二経路２の冷媒は、その全てがコンデンサ１１５を流通して冷却される。よって、ポンプ１１１に吸入される冷媒におけるサブクール（過冷却）の不足を低減することができるため、ポンプ１１１におけるキャビテーションを防ぐことが可能になる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るランキンサイクル装置２０１は、実施の形態１のランキンサイクル装置１０１のランキンサイクル１００における流量調整弁１２０の構成を変更したものである。
なお、以下の実施の形態において、前出した図における参照符号と同一の符号は、同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。

図３を参照すると、ランキンサイクル装置２０１のランキンサイクル２００は、バイパス経路３の途中に流量調整弁２２０を有し、さらに、経路１ｃにおける膨張機１１４の近傍に感温筒２２１を有している。流量調整弁２２０は、バイパス経路３のうちの経路１ａに連通する経路部３ａと、バイパス経路３のうちの経路２ａに連通する経路部３ｂとを互いに連通させる又は連通を遮断することができ、経路部３ａと経路部３ｂとの間の流路断面積を調節することができる。

さらに、図４を参照すると、流量調整弁２２０の詳細な構成が示されている。
流量調整弁２２０は、その内部に、経路部３ａを経路部３ｂに連通する弁室２２０ｃを有している。さらに、流量調整弁２２０は、弁室２２０ｃ内に、弁座２２０ｄと、弁座２２０ｄに対して経路部３ａ側に設けられた弁体２２０ａと、弁体２２０ａを弁座２２０ｄに着座させる方向に向かって付勢する第一付勢部材２２０ｂ１（本実施の形態では、第一バネとする）と、弁体２２０ａを弁座２２０ｄから離れる方向に向かって付勢する第二付勢部材２２０ｂ２（本実施の形態では、第二バネとする）とを有している。また、弁体２２０ａには、第一バネ２２０ｂ１の付勢方向に向かって延びる連結軸２２０ｇが接続されており、第二バネ２２０ｂ２は、連結軸２２０ｇを弁体２２０ａと共に、付勢している。

そして、弁体２２０ａは、弁座２２０ｄに着座することにより、弁室２２０ｃ内において、経路部３ａ及び経路部３ｂ間の連通を遮断し、弁座２２０ｄから離れることにより経路部３ａ及び経路部３ｂを連通させるように動作する。
また、流量調整弁２２０は、その内部に弁室２２０ｃと分離された圧力室２２０ｅを有している。圧力室２２０ｅは、弁室２２０ｃに対して、第一バネ２２０ｂ１の付勢方向側に配置されている。

圧力室２２０ｅは、第一バネ２２０ｂ１及び第二バネ２２０ｂ２の付勢方向に対して垂直な方向に延びるダイアフラム２２０ｆによって、互いに連通しない第一圧力室２２０ｅ１及び第二圧力室２２０ｅ２の２つに分割されている。そして、第一圧力室２２０ｅ１及び第二圧力室２２０ｅ２は、第一バネ２２０ｂ１の付勢方向に沿って、この順で並んで形成されている。
さらに、連結軸２２０ｇが、圧力室２２０ｅ内に延びており、ダイアフラム２２０ｆと連結されている。このため、ダイアフラム２２０ｆは、弁体２２０ａと共に第一バネ２２０ｂ１及び第二バネ２２０ｂ２の付勢方向に沿って移動することができる。

また、第一圧力室２２０ｅ１は、感温筒連通路２２１ａを介して感温筒２２１に連通し、第二圧力室２２０ｅ２は、連通路２２２を介して、感温筒２２１の近傍で経路１ｃに連通している。
このため、第二圧力室２２０ｅ２には、ランキンサイクル１００を流通する冷媒が流入し、その内部の冷媒は、温度及び圧力（圧力Ｐｂとする）がそれぞれ、経路１ｃにおける冷媒の温度及び圧力と同一になっている。

また、感温筒２２１には、ランキンサイクル１００を流通する冷媒と同一の冷媒が感温流体として気液混合状態で封入されており、感温筒２２１の冷媒は、経路１ｃの冷媒を感温して経路１ｃの冷媒と同一の温度となることができる。このため、感温筒２２１及び第一圧力室２２０ｅ１内の冷媒は、温度が経路１ｃの冷媒の温度と同一になっており、圧力（圧力Ｐａとする）が経路１ｃの冷媒の温度に対応した飽和蒸気圧となっている。

図２の等温線ＴＬに示されるように、同一の温度では、気液混合状態（湿り蒸気状態）の冷媒の圧力は、飽和蒸気圧と同一であり、過熱蒸気状態の冷媒の圧力より高くなっている。そして、第一圧力室２２０ｅ１の圧力Ｐａは、第二圧力室２２０ｅ２の圧力Ｐｂより、経路１ｃにおける冷媒の過熱度の影響分だけ高くなっている。このため、経路１ｃの冷媒の過熱度は、圧力Ｐａ及び圧力Ｐｂの差圧（Ｐａ−Ｐｂ）によって反映される。
よって、過熱度の所定値ＳＨｔに対応する差圧の所定値Ｐｄｔとすると、経路１ｃの冷媒の過熱度が所定値ＳＨｔ以上である場合、差圧（Ｐａ−Ｐｂ）は所定値Ｐｄｔ以上となる。

そして、流量調整弁２２０では、差圧（Ｐａ−Ｐｂ）が所定値Ｐｄｔとなったとき、第一バネ２２０ｂ１による弁体２２０ａを閉弁する方向の付勢力と、差圧（Ｐａ−Ｐｂ）によるダイアフラム２２０ｆ及び連結軸２２０ｇを介した弁体２２０ａを閉弁する方向の力との合力が、第二バネ２２０ｂ２による弁体２２０ａを開弁する方向の付勢力と等しくなるように構成されている。

このため、差圧（Ｐａ−Ｐｂ）が所定値Ｐｄｔ以上となったとき、第一バネ２２０ｂ１の付勢力と差圧（Ｐａ−Ｐｂ）との合力が、第二バネ２２０ｂ２の付勢力以上となるので、弁体２２０ａが閉弁し、経路部３ａ及び３ｂの間の連通が遮断される。一方、差圧（Ｐａ−Ｐｂ）が所定値Ｐｄｔより小さくなったとき、第一バネ２２０ｂ１の付勢力と差圧（Ｐａ−Ｐｂ）との合力が、第二バネ２２０ｂ２の付勢力より小さくなるため、弁体２２０ａが開弁し、経路部３ａ及び３ｂが連通する。よって、流量調整弁２２０は、差圧（Ｐａ−Ｐｂ）が所定値Ｐｄｔ未満の場合、流量調整弁２２０を開放するように動作する。
さらに、流量調整弁２２０は、差圧（Ｐａ−Ｐｂ）が所定値Ｐｄｔ未満の場合、差圧（Ｐａ−Ｐｂ）が小さくなる程、すなわち過熱度が小さくなる程、弁体２２０ａの開度を大きくして、バイパス経路３を流通する冷媒の流量を増加させ、経路１ｃにおける冷媒の過熱度の上昇量を増加させる。

よって、流量調整弁２２０は、感温筒２２１が検出する冷媒の温度及び圧力に基づいて弁自体が冷媒の過熱度を検出し、検出した過熱度に応じて弁体２２０ａの開度を自己で調節することができる。そして、流量調整弁２２０において、第一バネ２２０ｂ１及び第二バネ２２０ｂ２のバネ強度を調節することにより、弁体２２０ａが開放される過熱度、及び過熱度に応じた弁体２２０ａの開度を調節することができる。従って、流量調整弁２２０は、実施の形態１のＥＣＵ１１９の機能を兼ね備えたものであり、流量調整弁１２０のようにＥＣＵ１１９による制御を受けなくとも、経路１ｃの冷媒が所定値ＳＨｔ以上の過熱度を有するように、制御することができる。

また、この発明の実施の形態２に係るランキンサイクル装置２０１のその他の構成及び動作は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
このように、実施の形態２におけるランキンサイクル装置２０１によれば、上記実施の形態１のランキンサイクル装置１０１と同様な効果が得られる。

また、実施の形態１及び２のランキンサイクル装置１０１及び２０１において、バイパス経路３の接続位置は、実施の形態１及び２の接続位置に限定されるものでない。バイパス経路３は、第一経路１に対して、冷却水ボイラ１１２又は廃ガスボイラ１１３の上流側、すなわち経路１ａ又は１ｂと接続されてよく、バイパス経路３に冷媒を流通させることによって冷却水ボイラ１１２及び／又は廃ガスボイラ１１３を流通する冷媒量を減少させ、膨張機１１４へ流入する冷媒量を低減することができればよい。すなわち、バイパス経路３が、第一経路１におけるポンプ１１１とボイラとの間を第二経路２に連通するとは、バイパス経路３が、第一経路１に対して、ポンプ１１１と冷却水ボイラ１１２との間、及び、ポンプ１１１と廃ガスボイラ１１３との間のいずれにおいて接続されてもよいことを意味する。また、バイパス経路３は、第二経路２に対しては、経路２ａ及び２ｂのいずれと接続されてもよい。

また、実施の形態１及び２のランキンサイクル装置１０１及び２０１において、バイパス経路３は、第一経路１に対して経路１ｃと接続されてもよい。このとき、バイパス経路に冷媒を流通させることによって、経路１ｃの冷媒は圧力が低下する。図２のｐ−ｈ線図に示されるように、蒸気状態の冷媒は、等温状態でも圧力を低下させることによって、その過熱度が上昇する。よって、バイパス経路に冷媒を流通させることにより、経路１ｃから膨張機１１４に流入する冷媒は過熱度を上昇させることができる。
また、実施の形態１及び２のランキンサイクル装置１０１及び２０１において、バイパス経路３は、複数あってもよい。

また、実施の形態１及び２のランキンサイクル装置１０１及び２０１において、ポンプ１１１、モータジェネレータ１１６及び膨張機１１４は互いに連結された構成を有していたが、これに限定されるものでない。モータジェネレータ１１６及び膨張機１１４のみが連結された構成であってもよい。このとき、ポンプ１１１は、バッテリ１１８の電力によって稼動するものであってもよく、駆動ベルトを介して伝達されるエンジン１０の動力によって稼動するものであってもよい。これによって、ポンプ１１１の稼動が膨張機１１４の稼動に影響を与えないため、膨張機１１４に流入する冷媒の過熱度を制御するために、バイパス経路３への冷媒の迂回に加え、ポンプ１１１によって冷媒の流量を調節し、冷却水ボイラ１１２及び廃ガスボイラ１１３を流通して膨張機１１４に流入する冷媒流量を調節してもよい。

また、実施の形態１のランキンサイクル装置１０１において、ＥＣＵ１１９は、温度センサ１２２からの冷媒の温度のみに基づき、流量調整弁１２０を制御してもよい。ランキンサイクル装置１０１では、ポンプ１１１及び膨張機１１４が、ポンプ駆動軸１１１ａ及び膨張機駆動軸１１４ａを介して回転駆動力を伝達できるように構成されているが、ポンプ１１１及び膨張機１１４が同じ回転数で回転するように、ポンプ駆動軸１１１ａ及び膨張機駆動軸１１４ａを連結する。このとき、第一経路１における冷媒の圧力の変動が小さくなり、冷媒の圧力はポンプ１１１及び膨張機１１４の回転数に対応した圧力値を含む一定の範囲内に収まるため、ポンプ１１１及び膨張機１１４の回転数に対応した第一経路１における冷媒の圧力値を予め設定し、ＥＣＵ１１９に記憶させておくことができる。よって、ＥＣＵ１１９は、温度センサ１２２からの冷媒の温度情報と記憶している圧力情報に基づき、冷媒の過熱度を算出することができ、この算出結果に基づき流量調整弁１２０を制御することができる。

また、実施の形態１のランキンサイクル装置１０１において、ＥＣＵ１１９は、圧力センサ１２１からの冷媒の圧力値及び温度センサ１２２からの冷媒の温度に基づき、冷媒の乾き度を直接算出してもよい。ＥＣＵ１１９は、図２のｐ−ｈ線図を利用して、冷媒の圧力値及び温度から、冷媒が過冷却液領域ＳＬ、湿り蒸気領域ＷＳ及び過熱蒸気領域ＳＳのいずれの領域に属するか判定し、冷媒の乾き度を算出してもよい。なお、冷媒の乾き度は、過熱蒸気領域ＳＳ内及び乾き飽和蒸気線Ｂ上で１、過冷却液領域ＳＬ内及び飽和液線Ａ上で０、湿り蒸気領域ＷＳ内で０より大きく１未満である。

さらに、図２のｐ−ｈ線図に示すように、乾き度０及び１の等乾き度線がそれぞれ、飽和液線Ａである等乾き度線Ｄ０及び乾き飽和蒸気線Ｂである等乾き度線Ｄ１０で示され、湿り蒸気領域ＷＳ内において、乾き度０．１，０．２，０．３，０．４，０．５，０．６，０．７，０．８，０．９の等乾き度線がそれぞれ、等乾き度線Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８，Ｄ９で示される。ＥＣＵ１１９は、各等乾き度線を記憶する又は算出できるようにすることによって冷媒の乾き度をより詳細に算出してもよい。

そして、ＥＣＵ１１９は、圧力値及び温度から算出した冷媒の属する領域から決まる冷媒の乾き度が１未満である場合に、流量調整弁１２０を開放すればよく、さらに、算出された乾き度が小さくなる程、流量調整弁１２０の開度を大きくすればよい。

実施の形態１及び２のランキンサイクル装置１０１及び２０１において、モータジェネレータ１１６をオルタネータとし、インバータ装置１１７をレギュレータとしてもよい。このとき、オルタネータは、ポンプ１１１及び膨張機１１４と駆動ベルトを介して連結することができる。

１第一経路、２第二経路、３バイパス経路、１００，２００ランキンサイクル、１０１，２０１ランキンサイクル装置、１１１ポンプ（流体圧送手段）、１１２冷却水ボイラ（加熱手段）、１１３廃ガスボイラ（加熱手段）、１１４膨張機（流体膨張手段）、１１５コンデンサ（冷却手段）、１１９ＥＣＵ（制御手段）、１２０，２２０流量調整弁、１２１圧力センサ（圧力検出手段）、１２２温度センサ（温度検出手段）、２２１感温筒（温度検出手段）、２２２連通路（圧力検出手段）。

Claims

作動流体を膨張させて仕事を得る流体膨張手段、作動流体を前記流体膨張手段に向かって送る流体圧送手段、前記流体圧送手段を前記流体膨張手段に連通する第一経路、前記流体膨張手段を前記流体圧送手段に連通する第二経路、前記第一経路に設けられて作動流体を加熱する加熱手段、前記第二経路に設けられて作動流体を冷却する冷却手段、前記第一経路を前記第二経路に連通するバイパス経路、並びに、前記バイパス経路に設けられて前記バイパス経路を開放及び閉鎖可能な流量調整弁を有する、作動流体を流通させるランキンサイクルと、
前記第一経路に設けられ、作動流体の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記第一経路における前記加熱手段及び前記流体膨張手段の間に設けられ、作動流体の温度を検出する温度検出手段と、
前記流量調整弁の開放及び閉鎖動作を制御可能に前記流量調整弁に接続されると共に、前記圧力検出手段及び前記温度検出手段に接続されて、前記圧力検出手段が検出した圧力情報及び前記温度検出手段が検出した温度情報を受け取る制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記圧力情報及び前記温度情報から算出する作動流体の過熱度に基づき、前記流量調整弁の動作を制御するランキンサイクル装置。
前記制御手段は、前記作動流体の過熱度が所定の値未満の場合、前記流量調整弁を開放する請求項１に記載のランキンサイクル装置。
前記制御手段は、前記作動流体の過熱度が所定の値未満の場合、前記作動流体の過熱度が小さくなるほど、前記流量調整弁の開度を大きくして前記バイパス経路を流通する作動流体の流量を増大させる請求項２に記載のランキンサイクル装置。
前記圧力検出手段は、前記第一経路を前記流量調整弁に連通する連通路であり、
前記温度検出手段は、前記流量調整弁に連通し、前記第一経路の作動流体の温度を感温可能に前記作動流体と同一である感温流体を気液混合状態で内部に含む感温筒であり、
前記流量調整弁は、前記作動流体の過熱度に対応した、前記連通路を介して作用する作動流体の圧力と前記感温筒の感温流体の圧力との圧力差に基づいて動作する、前記制御手段を兼ねるものである請求項１に記載のランキンサイクル装置。
前記流量調整弁は、前記圧力差が所定の値未満の場合、前記流量調整弁を開放する請求項４に記載のランキンサイクル装置。
前記流量調整弁は、前記圧力差が所定の値未満の場合、前記圧力差が小さくなるほど、前記流量調整弁の開度を大きくして前記バイパス経路を流通する作動流体の流量を増大させる請求項５に記載のランキンサイクル装置。
前記バイパス経路は、前記第一経路における前記流体圧送手段と前記加熱手段との間を前記第二経路に連通する請求項１〜６のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。
前記バイパス経路は、前記第一経路を、前記第二経路における前記流体膨張手段と前記冷却手段との間に連通する請求項１〜７のいずれか一項に記載のランキンサイクル装置。