JP2014016115A - ランキンサイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】膨張機やポンプの信頼性を確保することができるとともに、膨張機において出力される機械的エネルギーを極力大きくすることができるランキンサイクル装置を提供すること。
【解決手段】ランキンサイクル装置１０は、膨張機２０の出口からポンプ４０の入口までの作動流体の圧力である低圧側圧力を検出する第１圧力センサ７２を備える。また、作動流体回路１１において、一端が第１通路２１に接続されるとともに、他端が第３通路２３に接続されるバイパス通路７１を配設し、バイパス通路７１に、バイパス通路７１と熱交換器５０とへ流れる作動流体の流量を変更する流量調整バルブ７１ａを設けた。そして、制御部７５は、第１通路２１の作動流体の第３通路２３へのバイパス流量を変化させることによって高圧側圧力を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ランキンサイクル装置に関する。

ランキンサイクル装置は、作動流体を圧送するポンプと、ポンプにより圧送された作動流体を排熱源からの流体と熱交換させる熱交換器と、熱交換器で熱交換された作動流体を膨張させて機械的エネルギーを出力する膨張機と、膨張機で膨張された作動流体を凝縮させる凝縮器と、を有している。そして、ポンプ、熱交換器、膨張機、及び凝縮器が順次接続されて作動流体が循環する作動流体回路が形成されている。

ところで、作動流体回路において、ポンプの出口から膨張機の入口までの作動流体の高圧側の圧力（蒸発圧力）と、膨張機の出口からポンプの入口までの作動流体の低圧側の圧力（凝縮圧力）との差が小さければ小さいほど、膨張機において、作動流体の有する熱エネルギーを回転エネルギー等の機械的エネルギーに有効に変換できなくなってしまう。その結果として、膨張機において、大きな機械的エネルギーを出力することができなくなってしまう。

そこで、特許文献１には、作動流体回路において高圧側となる作動流体の圧力と、作動流体回路において低圧側となる作動流体の圧力との差を検出する圧力差検出手段と、圧力差検出手段によって検出された圧力差が予め定められた所定圧力差を下回った時に、所定圧力差となるように圧力差を増加させる圧力差増加手段とを備えたものが開示されている。また、特許文献２には、作動流体回路において高圧側となる作動流体の圧力と、作動流体回路において低圧側となる作動流体の圧力との差を一定に保つように制御するものが開示されている。これらによれば、作動流体回路において高圧側となる作動流体の圧力と、作動流体回路において低圧側となる作動流体の圧力との差が小さくなり過ぎてしまうことが防止され、膨張機において、安定した機械的エネルギーを出力することが可能となる。

特開２００７−２５５３２７号公報 特開２００８−２９７９６１号公報

しかし、特許文献１において、例えば、膨張機で膨張された作動流体を凝縮器において外気で冷却（凝縮）する場合、外気の温度が低ければ低いほど、作動流体は冷却され易いため、作動流体の凝縮圧力が低くなる。すると、蒸発圧力と凝縮圧力との差が大きくなり過ぎて、膨張機やポンプの信頼性が低下してしまう虞がある。

また、特許文献２では、蒸発圧力と凝縮圧力との差が一定に保たれるように制御されている。このため、例えば、凝縮圧力が低くなると、膨張機やポンプの信頼性が保たれる範囲にあるにもかかわらず蒸発圧力が低くなってしまい、蒸発圧力と凝縮圧力との差を一定値よりも大きくすることができず、その結果、膨張機において出力される機械的エネルギーを極力大きくすることができなくなってしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、膨張機やポンプの信頼性を確保することができるとともに、膨張機において出力される機械的エネルギーを極力大きくすることができるランキンサイクル装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、作動流体を圧送するポンプと、前記ポンプにより圧送された作動流体を排熱源からの流体と熱交換させる熱交換器と、前記熱交換器で熱交換された作動流体を膨張させて機械的エネルギーを出力する膨張機と、前記膨張機で膨張された作動流体を凝縮させる凝縮器と、を有し、前記ポンプ、前記熱交換器、前記膨張機、及び前記凝縮器が順次接続されて作動流体が循環する作動流体回路が形成されるランキンサイクル装置であって、前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの作動流体の圧力である低圧側圧力を検出する低圧側圧力検出手段と、前記ポンプの出口から前記膨張機の入口までの作動流体の圧力である高圧側圧力を制御する高圧側圧力制御手段と、を備え、前記高圧側圧力制御手段は、予め設定された前記高圧側圧力と前記低圧側圧力との差の差圧制御上限値を越えない範囲では、前記低圧側圧力検出手段により検出される低圧側圧力が低下しても前記高圧側圧力を保つように制御することを要旨とする。

ここで、「差圧制御上限値」とは、膨張機やポンプが差圧によって受ける荷重により機器の信頼性を損なわない高圧側圧力と低圧側圧力との差の上限値のことを言う。この発明によれば、例えば、低圧側圧力検出手段により検出される低圧側圧力が徐々に低くなっていったとしても、高圧側圧力と低圧側圧力との差が予め設定された差圧制御上限値を越えない範囲では、高圧側圧力制御手段によって、高圧側圧力が低圧側圧力に追従して徐々に低くなることなく一定値に保たれるように高圧側圧力を制御することができる。よって、高圧側圧力と低圧側圧力との差を、差圧制御上限値を越えない範囲内で極力大きくすることができる。そして、低圧側圧力検出手段により検出される低圧側圧力が過度に低くなったとしても、高圧側圧力制御手段は、高圧側圧力と低圧側圧力との差が予め設定された差圧制御上限値を越えないように高圧側圧力を制御するため、高圧側圧力と低圧側圧力との差が大きくなり過ぎてしまうことを防止することができる。その結果、膨張機やポンプの信頼性を確保することができるとともに、膨張機において出力される機械的エネルギーを極力大きくすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記高圧側圧力制御手段は、前記高圧側圧力が予め設定された高圧制御上限値を越えないように高圧側圧力を制御することを要旨とする。

この発明によれば、例えば、低圧側圧力検出手段により検出される低圧側圧力が徐々に上がっていった場合に、高圧側圧力と低圧側圧力との差を、差圧制御上限値を越えない範囲内で極力大きくしようとして、高圧側圧力が過度に高くなってしまうことを防止することができる。その結果、膨張機やポンプの信頼性をさらに確保することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記高圧側圧力制御手段は、前記ポンプの出口から前記膨張機の入口までの作動流体の前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間へのバイパス流量を変化させることで前記高圧側圧力を制御することを要旨とする。

この発明によれば、高圧側圧力制御手段は、例えば、低圧側圧力検出手段により検出される低圧側圧力が徐々に低くなっていったとしても、高圧側圧力と低圧側圧力との差が予め設定された差圧制御上限値を越えない範囲では、ポンプの出口から膨張機の入口までの作動流体の膨張機の出口からポンプの入口までの間へのバイパス流量を減少させる。よって、高圧側圧力が低圧側圧力に追従して徐々に低くなることなく一定値に保たれるように高圧側圧力を制御することができる。その結果、高圧側圧力と低圧側圧力との差を、差圧制御上限値を越えない範囲内で極力大きくすることができる。また、例えば、低圧側圧力検出手段により検出される低圧側圧力が過度に低くなった場合に、ポンプの出口から膨張機の入口までの作動流体の膨張機の出口からポンプの入口までの間へのバイパス流量を増大させることで、ポンプの出口から膨張機の入口までの作動流体の流量を少なくすることができる。その結果、高圧側圧力と低圧側圧力との差が予め設定された差圧制御上限値を越えないように高圧側圧力を低くすることができるため、高圧側圧力と低圧側圧力との差が大きくなり過ぎてしまうことを防止することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記高圧側圧力制御手段は、前記ポンプを駆動するモータの回転数を制御することで、前記高圧側圧力を制御することを要旨とする。

この発明によれば、高圧側圧力制御手段は、例えば、低圧側圧力検出手段により検出される低圧側圧力が徐々に低くなっていったとしても、高圧側圧力と低圧側圧力との差が予め設定された差圧制御上限値を越えない範囲で高圧側圧力が保たれるように、作動流体の流量をモータで制御する。よって、高圧側圧力が低圧側圧力に追従して徐々に低くなることなく一定値に保たれるように高圧側圧力を制御することができ、高圧側圧力と低圧側圧力との差を、差圧制御上限値を越えない範囲内で極力大きくすることができる。また、例えば、低圧側圧力検出手段により検出される低圧側圧力が過度に低くなった場合に、高圧側圧力制御手段は、ポンプを駆動させるモータの回転数が減少するようにモータを制御する。これによれば、ポンプにより熱交換器へ圧送される作動流体の流量を少なくすることができ、その結果として、高圧側圧力と低圧側圧力との差が予め設定された差圧制御上限値を越えないように高圧側圧力を低くすることができる。よって、高圧側圧力と低圧側圧力との差が大きくなり過ぎてしまうことを防止することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記高圧側圧力制御手段は、前記膨張機の回転数を制御することで、前記高圧側圧力を制御することを要旨とする。

この発明によれば、高圧側圧力制御手段は、例えば、低圧側圧力検出手段により検出される低圧側圧力が徐々に低くなっていったとしても、高圧側圧力と低圧側圧力との差が予め設定された差圧制御上限値を越えない範囲では、高圧側圧力が保たれるように膨張機の回転数を制御する。これにより、高圧側圧力が低圧側圧力に追従して徐々に低くなることなく一定値に保たれ、高圧側圧力と低圧側圧力との差を、差圧制御上限値を越えない範囲内で極力大きくすることができる。また、例えば、低圧側圧力検出手段により検出される低圧側圧力が過度に低くなった場合に、制御部が膨張機の回転数が上昇するように膨張機を制御する。これによれば、高圧側圧力を低くすることができ、高圧側圧力と低圧側圧力との差が予め設定された差圧制御上限値を越えないようにすることができる。よって、高圧側圧力と低圧側圧力との差が大きくなり過ぎてしまうことを防止することができる。

この発明によれば、膨張機やポンプの信頼性を確保することができるとともに、膨張機において出力される機械的エネルギーを極力大きくすることができる。

実施形態におけるランキンサイクル装置を示す模式図。 高圧側圧力及び低圧側圧力の変化を示すグラフ。 別の実施形態における高圧側圧力及び低圧側圧力の変化を示すグラフ。 別の実施形態におけるランキンサイクル装置を示す模式図。 別の実施形態におけるランキンサイクル装置を示す模式図。

以下、本発明を車両に搭載されるランキンサイクル装置に具体化した一実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。
図１に示すように、ランキンサイクル装置１０は、膨張機２０、凝縮器３０、ポンプ４０、熱交換器５０を順次接続してなる作動流体回路１１を備える。この作動流体回路１１では、作動流体が循環するようになっている。そして、作動流体回路１１では、作動流体は、膨張機２０、凝縮器３０、ポンプ４０、熱交換器５０の並び順に沿って流れて作動流体回路１１を循環するようになっている。

ポンプ４０の出口と熱交換器５０の吸熱器５０ａとは第１通路２１を介して接続されている。また、熱交換器５０は放熱器５０ｂを有するとともに、放熱器５０ｂは、排熱源としてのエンジンＥに接続された排気通路Ｅ１上に設けられている。エンジンＥの排気は、放熱器５０ｂで放熱された後にマフラＥ２から排気される。

熱交換器５０の吸熱器５０ａと膨張機２０の入口とは第２通路２２を介して接続されている。膨張機２０の出口と凝縮器３０の入口とは第３通路２３を介して接続されている。凝縮器３０の出口とポンプ４０の入口とは第４通路２４を介して接続されている。熱交換器５０は、ポンプ４０により圧送された低温高圧の液状態の作動流体を、エンジンＥの排気通路Ｅ１を流れる排気と熱交換させることで高温高圧のガス状態にする。凝縮器３０は、膨張機２０で膨張し高温低圧のガス状態となった作動流体を、外気と熱交換させることで低温低圧の液状態にする。

ポンプ４０のポンプ軸及び膨張機２０の出力軸は駆動軸６０ａにより兼用されている。駆動軸６０ａの突出端部にはプーリ６０ｂが止着されている。プーリ６０ｂにはベルト６０ｃが巻き掛けられている。ベルト６０ｃは、エンジンＥの回転出力軸であるクランク軸Ｅ３に止着されたプーリＥ４に巻き掛けられている。エンジンＥのクランク軸Ｅ３は、プーリＥ４、ベルト６０ｃ及びプーリ６０ｂを介して駆動軸６０ａと連結している。

作動流体回路１１には、一端が第１通路２１（ポンプ４０の出口と熱交換器５０との間）に接続されるとともに、他端が第３通路２３（膨張機２０の出口と凝縮器３０の入口との間）に接続されるバイパス通路７１が配設されている。バイパス通路７１には、バイパス通路７１と熱交換器５０とへ流れる作動流体の流量を変更する流量調整バルブ７１ａが設けられている。流量調整バルブ７１ａは制御部７５に信号接続されている。流量調整バルブ７１ａは、制御部７５からの信号により開度が調整されるようになっている。

第４通路２４（凝縮器３０の出口とポンプ４０の入口との間）には、凝縮器３０を通過した作動流体の圧力である低圧側圧力（凝縮圧力）を検出する低圧側圧力検出手段としての第１圧力センサ７２が設けられている。第１圧力センサ７２は制御部７５に信号接続されている。そして、第１圧力センサ７２により検出された検出結果は制御部７５に送られる。

第２通路２２（熱交換器５０と膨張機２０の入口との間）には、熱交換器５０を通過した作動流体の圧力である高圧側圧力（蒸発圧力）を検出する第２圧力センサ７３が設けられている。第２圧力センサ７３は制御部７５に信号接続されている。そして、第２圧力センサ７３により検出された検出結果は制御部７５に送られる。

次に、本実施形態の作用について説明する。
ポンプ４０が駆動されると、ポンプ４０により作動流体が圧送されて作動流体回路１１を作動流体が循環する。ポンプ４０から第１通路２１を介して熱交換器５０を流れる作動流体は、熱交換器５０を通過する際に排気と熱交換されて高温高圧のガス状態となる。そして、熱交換器５０を通過して高温高圧のガス状態となった作動流体は、第２通路２２を介して膨張機２０の入口から膨張機２０に吸入される。さらに、膨張機２０に吸入された作動流体は膨張機２０で膨張するとともに、膨張機２０において作動流体が膨張したことにより、作動流体の持つ熱エネルギーの一部が機械的エネルギーとして取り出されて、エンジンＥの回転出力を補助する。膨張機２０において降温及び降圧した作動流体は、膨張機２０の出口から第３通路２３を介して凝縮器３０へ吸入される。凝縮器３０に吸入された作動流体は、凝縮器３０で凝縮されて液化し、第４通路２４を介してポンプ４０に還流される。

ここで、第１圧力センサ７２により検出される圧力は、凝縮器３０において熱交換される外気の温度に大きく影響を受ける。例えば、外気の温度が高ければ高いほど、作動流体は凝縮器３０において冷却（凝縮）され難く、作動流体の圧力は低くなり難い。また、例えば、外気の温度が低ければ低いほど、作動流体は凝縮器３０において冷却（凝縮）され易く、作動流体の圧力は低くなり易い。

図２には、第１圧力センサ７２及び第２圧力センサ７３により検出される圧力の変化（低圧側圧力及び高圧側圧力の変化）を表している。時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間では、第１圧力センサ７２により検出された圧力Ｐ１１と、第２圧力センサ７３により検出された圧力Ｐ２１との圧力差Ｚ１は一定であるとともに、予め設定された高圧側圧力と低圧側圧力との差の差圧制御上限値よりも小さくなっている。ここで、「差圧制御上限値Ｚ」とは、膨張機２０やポンプ４０が、高圧側圧力と低圧側圧力との差によって受ける荷重により機器の信頼性を損なわない高圧側圧力と低圧側圧力との差の上限値のことを言う。

そして、時間Ｔ２から時間Ｔ３の間に、外気の温度が時間Ｔ１から時間Ｔ２のときよりも徐々に低下していったとする。すると、作動流体は、時間Ｔ２から時間Ｔ３の間に、凝縮器３０において時間Ｔ１から時間Ｔ２のときよりも低い温度に冷却されていき、作動流体の圧力は徐々に低くなっていく。そして、時間Ｔ３のときに第１圧力センサ７２により検出された圧力Ｐ１２は、時間Ｔ２のときに第１圧力センサ７２により検出された圧力Ｐ１１よりも低くなっている。

ここで、第１圧力センサ７２により検出された圧力Ｐ１２と、第２圧力センサ７３により検出された圧力Ｐ２１との圧力差Ｚ２が、予め設定された高圧側圧力と低圧側圧力との差の差圧制御上限値に達したとする。このとき、制御部７５は、高圧側圧力と低圧側圧力との差が差圧制御上限値を越えない範囲では、第１通路２１の作動流体の第３通路２３へのバイパス流量が減少するように、流量調整バルブ７１ａの開度を制御している。その結果、高圧側圧力が低圧側圧力に追従して徐々に低くなることなく一定値に保たれ、高圧側圧力と低圧側圧力との差が、差圧制御上限値を越えない範囲内で極力大きくなっている。よって、本実施形態では、制御部７５は、高圧側圧力制御手段として機能している。

時間Ｔ３から時間Ｔ４までの間では、第１圧力センサ７２により検出された圧力Ｐ１２と、第２圧力センサ７３により検出された圧力Ｐ２１との圧力差Ｚ２は一定である。そして、時間Ｔ４から時間Ｔ５までの間に、外気の温度が時間Ｔ３から時間Ｔ４のときよりもさらに徐々に低下していったとする。すると、作動流体は、時間Ｔ４から時間Ｔ５までの間に、凝縮器３０において時間Ｔ３から時間Ｔ４のときよりもさらに低い温度に冷却されていき、作動流体の圧力は徐々に低くなっていく。そして、時間Ｔ５のときに第１圧力センサ７２により検出された圧力Ｐ１３は、時間Ｔ４のときに第１圧力センサ７２により検出された圧力Ｐ１２よりも低くなっている。

このとき、制御部７５は、第１通路２１の作動流体の第３通路２３へのバイパス流量が増大するように、流量調整バルブ７１ａの開度を制御する。これにより、ポンプ４０の出口から膨張機２０の入口までの作動流体の流量が少なくなり、時間Ｔ５のときに第２圧力センサ７３により検出された圧力Ｐ２２が、時間Ｔ４のときに第２圧力センサ７３により検出された圧力Ｐ２１よりも低くなる。

ここで、第１圧力センサ７２により検出された圧力Ｐ１３と、第２圧力センサ７３により検出された圧力Ｐ２２との圧力差Ｚ３は、予め設定された高圧側圧力と低圧側圧力との差の差圧制御上限値になっている。すなわち、第１通路２１を流れる作動流体のバイパス通路７１を介した第３通路２３へのバイパス流量を変化させることで、圧力Ｐ１３と圧力Ｐ２２との圧力差Ｚ３が差圧制御上限値になるように、流量調整バルブ７１ａの開度が制御部７５によって調整されている。その結果、高圧側圧力と低圧側圧力との差が予め設定された差圧制御上限値を越えないように、時間Ｔ４から時間Ｔ５までの間で高圧側圧力が低くなっているため、高圧側圧力と低圧側圧力との差が大きくなり過ぎてしまうことが防止されている。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）ランキンサイクル装置１０は、膨張機２０の出口からポンプ４０の入口までの作動流体の圧力である低圧側圧力を検出する第１圧力センサ７２を備える。また、作動流体回路１１において、一端が第１通路２１に接続されるとともに、他端が第３通路２３に接続されるバイパス通路７１を配設し、バイパス通路７１に、バイパス通路７１と熱交換器５０とへ流れる作動流体の流量を変更する流量調整バルブ７１ａを設けた。そして、制御部７５は、第１通路２１の作動流体の第３通路２３へのバイパス流量を変化させることによって高圧側圧力を制御する。

制御部７５は、例えば、第１圧力センサ７２により検出される低圧側圧力が徐々に低くなっていったとしても、高圧側圧力と低圧側圧力との差が予め設定された差圧制御上限値を越えない範囲では、第１通路２１を流れる作動流体の第３通路２３へのバイパス流量を減少させる。よって、高圧側圧力が低圧側圧力に追従して徐々に低くなることなく一定値に保たれるように高圧側圧力を制御することができる。その結果、高圧側圧力と低圧側圧力との差を、差圧制御上限値を越えない範囲内で極力大きくすることができる。また、例えば、第１圧力センサ７２により検出される低圧側圧力が過度に低くなった場合に、第１通路２１の作動流体の第３通路２３へのバイパス流量を増大させることで、ポンプ４０の出口から膨張機２０の入口までの作動流体の流量を少なくすることができる。その結果として、高圧側圧力と低圧側圧力との差が予め設定された差圧制御上限値を越えないように高圧側圧力を低くすることができるため、高圧側圧力と低圧側圧力との差が大きくなり過ぎてしまうことを防止することができる。その結果、膨張機２０やポンプ４０の信頼性を確保することができるとともに、膨張機２０において出力される機械的エネルギーを極力大きくすることができる。

（２）本実施形態では、第１通路２１の作動流体の第３通路２３へのバイパス流量を変化させることで高圧側圧力を制御するようにした。よって、例えば、ポンプ４０を駆動させるモータの回転数を制御したり、膨張機２０の回転数を制御したりすることで、高圧側圧力を制御する必要が無く、ポンプ４０のポンプ軸及び膨張機２０の出力軸を同じ駆動軸で兼用することが可能となり、ランキンサイクル装置１０の構成を簡素化することが可能となる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、高圧側圧力の高圧制御上限値を予め設定してもよい。例えば、図３に示すように、時間Ｔ６から時間Ｔ７までの間では、第１圧力センサ７２により検出された圧力Ｐ１４と、第２圧力センサ７３により検出された圧力Ｐ２３との圧力差Ｚ４は一定である。また、このとき、第２圧力センサ７３により検出された圧力Ｐ２３は、既に高圧側圧力の高圧制御上限値に達しているとする。そして、時間Ｔ７から時間Ｔ８までの間に、外気の温度が時間Ｔ６から時間Ｔ７のときよりも徐々に上昇していったとする。すると、作動流体は、時間Ｔ７から時間Ｔ８までの間に、凝縮器３０において時間Ｔ６から時間Ｔ７のときよりも高い温度に凝縮されていき、作動流体の圧力は徐々に高くなっていく。そして、時間Ｔ８のときに第１圧力センサ７２により検出された圧力Ｐ１５は、時間Ｔ７のときに第１圧力センサ７２により検出された圧力Ｐ１４よりも高くなっており、高圧側圧力と低圧側圧力との差が小さくなる。ここで、制御部７５は、高圧側圧力が高圧制御上限値を越えないように高圧側圧力を制御する。具体的には、制御部７５がポンプ４０を駆動させるモータの回転数を制御することで、ポンプ４０から熱交換器５０に圧送される作動流体の流量を変化させ、高圧側圧力が高圧制御上限値を越えないようにする。これによれば、高圧側圧力と低圧側圧力との差を、差圧制御上限値を越えない範囲内で極力大きくしようとして、高圧側圧力が過度に高くなってしまうことを防止することができる。その結果、膨張機２０やポンプ４０の信頼性をさらに確保することができる。

○ 実施形態において、駆動軸６０ａが、ポンプ４０のポンプ軸及び膨張機２０の出力軸を兼用していなくてもよい。そして、例えば、図４に示すように、ランキンサイクル装置１０は、ポンプ４０を駆動させるモータ４０ａ（電動機）を備えている。また、膨張機２０の出力軸２０ｂにはプーリ２０１ｂが止着されている。プーリ２０１ｂにはベルト６０ｃが巻き掛けられている。ベルト６０ｃは、エンジンＥのクランク軸Ｅ３に止着されたプーリＥ４に巻き掛けられている。エンジンＥのクランク軸Ｅ３は、プーリＥ４、ベルト６０ｃ及びプーリ２０１ｂを介して出力軸２０ｂと連結している。膨張機２０で出力された機械的エネルギーはエンジンＥの回転出力を補助する。

ポンプ４０はモータ４０ａの回転によって駆動して、作動流体を熱交換器５０に圧送するようになっている。そして、制御部７５は、例えば、第１圧力センサ７２により検出される圧力が徐々に低くなっていったとしても、高圧側圧力と低圧側圧力との差が予め設定された差圧制御上限値を越えない範囲では、高圧側圧力が一定値に保たれるように、作動流体の流量をモータ４０ａの回転数で制御することができる。その結果、高圧側圧力と低圧側圧力との差を、差圧制御上限値を越えない範囲内で極力大きくすることができる。また、例えば、第１圧力センサ７２により検出される圧力が過度に低くなった場合に、制御部７５がモータ４０ａの回転数が減少するようにモータ４０ａを制御する。これによれば、ポンプ４０により熱交換器５０へ圧送される作動流体の流量を少なくすることができ、その結果として、高圧側圧力と低圧側圧力との差が予め設定された差圧制御上限値を越えないように高圧側圧力を低くすることができる。よって、高圧側圧力と低圧側圧力との差が大きくなり過ぎてしまうことを防止することができる。

○ 実施形態において、駆動軸６０ａが、ポンプ４０のポンプ軸及び膨張機２０の出力軸を兼用していなくてもよい。図５に示すように、膨張機２０には発電機２０ａが接続されている。そして、制御部７５は、例えば、第１圧力センサ７２により検出される圧力が徐々に低くなっていったとしても、高圧側圧力と低圧側圧力との差が予め設定された差圧制御上限値を越えない範囲では、発電機２０ａの回転数を制御し、高圧側圧力を一定値に保つ。これにより、高圧側圧力と低圧側圧力との差を、差圧制御上限値を越えない範囲内で極力大きくすることができる。また、例えば、第１圧力センサ７２により検出される圧力が過度に低くなった場合に、制御部７５が発電機２０ａの回転数が上昇するように発電機２０ａを制御する。これによれば、発電機２０ａと共に駆動する膨張機２０の回転数が上昇するように制御され、高圧側圧力を低くすることができる。その結果として、高圧側圧力と低圧側圧力との差が予め設定された差圧制御上限値を越えないようにすることができ、高圧側圧力と低圧側圧力との差が大きくなり過ぎてしまうことを防止することができる。

○ 実施形態において、バイパス通路７１の一端は第２通路２２に接続されていてもよい。また、バイパス通路７１の他端は第４通路２４に接続されていてもよい。要は、バイパス通路７１によって、ポンプ４０の出口から膨張機２０の入口までの作動流体の一部が、膨張機２０の出口からポンプ４０の入口までの間へバイパス可能であればよい。

○ 実施形態において、第１圧力センサ７２が第３通路２３に設けられていてもよい。
○ 実施形態において、凝縮器３０において凝縮されて液化した作動流体の温度（詳細には、凝縮器３０の出口から過冷却器までの間の作動流体の温度）を検出する温度センサを設けてもよい。そして、制御部７５は、温度センサにより検出された作動流体の温度に基づいて作動流体の圧力を算出するようにしてもよい。この場合、温度センサ及び制御部７５により、低圧側圧力を検出する低圧側圧力検出手段が構成されている。

○ 実施形態において、排熱源からの流体としては、例えば、エンジンＥに接続された冷却水循環経路を流れるエンジン冷却水や過給空気、ＥＧＲガス等を利用してもよい。

１０…ランキンサイクル装置、１１…作動流体回路、２０…膨張機、３０…凝縮器、４０…ポンプ、４０ａ…モータ、５０…熱交換器、７２…低圧側圧力検出手段として機能する第１圧力センサ、７５…高圧側圧力制御手段として機能する制御部、Ｅ…排熱源としてのエンジン。

Claims (5)

1. 作動流体を圧送するポンプと、
   前記ポンプにより圧送された作動流体を排熱源からの流体と熱交換させる熱交換器と、
   前記熱交換器で熱交換された作動流体を膨張させて機械的エネルギーを出力する膨張機と、
   前記膨張機で膨張された作動流体を凝縮させる凝縮器と、を有し、
   前記ポンプ、前記熱交換器、前記膨張機、及び前記凝縮器が順次接続されて作動流体が循環する作動流体回路が形成されるランキンサイクル装置であって、
   前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの作動流体の圧力である低圧側圧力を検出する低圧側圧力検出手段と、
   前記ポンプの出口から前記膨張機の入口までの作動流体の圧力である高圧側圧力を制御する高圧側圧力制御手段と、を備え、
   前記高圧側圧力制御手段は、予め設定された前記高圧側圧力と前記低圧側圧力との差の差圧制御上限値を越えない範囲では、前記低圧側圧力検出手段により検出される低圧側圧力が低下しても前記高圧側圧力を保つように制御することを特徴とするランキンサイクル装置。
2. 前記高圧側圧力制御手段は、前記高圧側圧力が予め設定された高圧制御上限値を越えないように高圧側圧力を制御することを特徴とする請求項１に記載のランキンサイクル装置。
3. 前記高圧側圧力制御手段は、前記ポンプの出口から前記膨張機の入口までの作動流体の前記膨張機の出口から前記ポンプの入口までの間へのバイパス流量を変化させることで前記高圧側圧力を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のランキンサイクル装置。
4. 前記高圧側圧力制御手段は、前記ポンプを駆動するモータの回転数を制御することで、前記高圧側圧力を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のランキンサイクル装置。
5. 前記高圧側圧力制御手段は、前記膨張機の回転数を制御することで、前記高圧側圧力を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のランキンサイクル装置。