JP7056253B2 - Rankine cycle system and control method of Rankine cycle system - Google Patents

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Description

本開示は、ランキンサイクルシステム、及び、ランキンサイクルシステムの制御方法に関する。 The present disclosure relates to a Rankine cycle system and a control method for the Rankine cycle system.

従来、ポンプとボイラと膨張機と凝縮器とを有し、これらを経てポンプに戻る作動流体を循環させるとともに、膨張機とポンプの間の作動流体の圧力に基づいて、ボイラにおける作動流体を加熱する熱媒体の通過量を調整するランキンサイクルシステムを備えた廃熱利用装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, it has a pump, a boiler, an expander, and a condenser, and circulates the working fluid that returns to the pump through these, and heats the working fluid in the boiler based on the pressure of the working fluid between the expander and the pump. A waste heat utilization device including a Rankine cycle system for adjusting the amount of heat passing through the heat medium is known (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１４－４７６４９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-47649

ところで、特許文献１のようなランキンサイクルシステムにおいて、ボイラにおける作動流体の加熱が過ぎると作動流体が異常に高温になったり、異常に高圧になったりする。これを放置したままランキンサイクルシステムの運転を継続すると、ランキンサイクルシステムの回路に支障が生じるおそれがある。そのため、作動流体の温度が閾値以上で運転停止することが考えられる。しかしながら、運転を停止してしまうと、ランキンサイクルシステムの稼働効率が悪くなる。 By the way, in the Rankine cycle system as in Patent Document 1, when the working fluid in the boiler is heated too much, the working fluid becomes abnormally high temperature or abnormally high pressure. If the operation of the Rankine cycle system is continued while this is left unattended, the circuit of the Rankine cycle system may be disturbed. Therefore, it is conceivable that the operation is stopped when the temperature of the working fluid exceeds the threshold value. However, if the operation is stopped, the operating efficiency of the Rankine cycle system deteriorates.

本開示は上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、作動流体の異常高温・異常高圧によりランキンサイクルシステムの回路に支障が生じないようすると共に、ランキンサイクルシステムの稼働効率を向上させることができるランキンサイクルシステム、及び、ランキンサイクルシステムの制御方法を提供することにある。 The present disclosure has been made in view of the above, and the purpose of the present disclosure is to prevent the circuit of the Rankine cycle system from being hindered by abnormally high temperature and abnormally high pressure of the working fluid, and to improve the operating efficiency of the Rankine cycle system. It is an object of the present invention to provide a Rankine cycle system that can be made to operate, and a method for controlling the Rankine cycle system.

上記目的を達成するための本発明の態様に係るランキンサイクルシステムは、作動流体を貯蔵する作動流体用容器と、該作動流体用容器の作動流体を還流させる作動流体用ポンプと、外部の熱源からの熱を受けて作動流体を気化させる蒸発器と、気化した作動流体から駆動力を取り出す膨張機と、外部に熱を放出して作動流体を液化させる凝縮器と、これらを制御する制御装置を有してなるランキンサイクルシステムにおいて、少なくとも、前記作動流体用ポンプの入口側、前記蒸発器の出口側、前記膨張機の入口側のそれぞれに作動流体の温度を検出する温度検出装置と作動流体の圧力を検出する圧力検出装置を設けると共に、前記制御装置が、当該ランキンサイクルシステムの運転中において、前記温度検出装置と前記圧力検出装置で検出した検出値のいずれか１つがそれぞれの検出値に対して予め設定された中断用基準値以上になった場合には、当該ランキンサイクルシステムの運転を中断する制御を行うように構成されている運転中断制御手段と、当該ランキンサイクルシステムの運転中断中において、前記温度検出装置と前記圧力検出装置で検出した検出値の全てがそれぞれの検出値に対して予め設定された再開用基準値以下になった場合には、当該ランキンサイクルシステムの運転を再開するように構成されている運転再開制御手段と、を備え、当該ランキンサイクルシステムの運転中断中に、予め設定した移行期限期間内に運転が再開されない場合、又は予め設定した一定期間内に、予め設定した基準回数以上の数の運転の中断が行われた場合、前記制御装置が前記ランキンサイクルシステムの運転を終了するように構成されていることを特徴とする。 The Rankine cycle system according to the embodiment of the present invention for achieving the above object is from a working fluid container for storing working fluid, a working fluid pump for recirculating the working fluid of the working fluid container, and an external heat source. An evaporator that receives the heat of the engine to vaporize the working fluid, an expander that extracts the driving force from the vaporized working fluid, a condenser that releases heat to the outside to liquefy the working fluid, and a control device that controls these. In the Rankine cycle system provided, at least the temperature detection device and the working fluid that detect the temperature of the working fluid on the inlet side of the pump for the working fluid, the outlet side of the evaporator, and the inlet side of the expander. A pressure detection device for detecting the pressure is provided, and one of the detection values detected by the temperature detection device and the pressure detection device during the operation of the Rankine cycle system is set for each detection value. In the operation interruption control means configured to control the operation of the Rankine cycle system to be interrupted when the value exceeds the preset reference value for interruption, and during the operation interruption of the Rankine cycle system. When all of the detection values detected by the temperature detection device and the pressure detection device are equal to or less than the preset restart reference values for the respective detection values, the operation of the Rankine cycle system is restarted. The operation is not restarted within the preset transition deadline period during the operation interruption of the Rankine cycle system, or is set in advance within a predetermined fixed period. It is characterized in that the control device is configured to terminate the operation of the Rankine cycle system when the operation is interrupted more than the specified reference number of times .

そして、上記目的を達成するための本発明の態様に係るランキンサイクルシステムの制御方法は、作動流体を貯蔵する作動流体用容器と、該作動流体用容器の作動流体を還流させる作動流体用ポンプと、外部の熱源からの熱を受けて作動流体を気化させる蒸発器と、気化した作動流体から駆動力を取り出す膨張機と、外部に熱を放出して作動流体を液化させる凝縮器とを有してなるランキンサイクルシステムの制御方法において、当該ランキンサイクルシステムの運転中において、少なくとも、前記作動流体用ポンプの入口側、前記蒸発器の出口側、前記膨張機の入口側のそれぞれに設けられた、作動流体の温度を検出する温度検出装置と作動流体の圧力を検出する圧力検出装置で検出した検出値のいずれか１つがそれぞれの検出値に対して予め設定された中断用基準値以上になった場合には、当該ランキンサイクルシステムの運転を中断し、当該ランキンサイクルシステムの運転中断中において、前記温度検出装置と前記圧力検出装置で検出した検出値の全てがそれぞれの検出値に対して予め設定された再開用基準値以下になった場合には、当該ランキンサイクルシステムの運転を再開し、当該ランキンサイクルシステムの運転中断中に、予め設定した移行期限期間内に運転が再開されない場合、又は予め設定した一定期間内に、予め設定した基準回数以上の数の運転の中断が行われた場合、前記ランキンサイクルシステムの運転を終了することを特徴とする制御方法である。 The control method of the Rankine cycle system according to the aspect of the present invention for achieving the above object is a working fluid container for storing the working fluid and a working fluid pump for recirculating the working fluid of the working fluid container. It has an evaporator that receives heat from an external heat source and vaporizes the working fluid, an expander that extracts the driving force from the vaporized working fluid, and a condenser that releases heat to the outside to liquefy the working fluid. In the control method of the Rankine cycle system, which is provided at least on the inlet side of the working fluid pump, the outlet side of the evaporator, and the inlet side of the expander during the operation of the Rankine cycle system. One of the detection values detected by the temperature detection device that detects the temperature of the working fluid and the pressure detection device that detects the pressure of the working fluid is equal to or higher than the interruption reference value preset for each detection value. In that case, the operation of the Rankine cycle system is interrupted, and all the detection values detected by the temperature detection device and the pressure detection device are preset for each detection value during the operation suspension of the Rankine cycle system. If it falls below the set restart reference value, the operation of the Rankine cycle system is restarted, and if the operation is not restarted within the preset transition deadline period while the operation of the Rankine cycle system is interrupted, or in advance. It is a control method characterized by terminating the operation of the Rankine cycle system when the operation is interrupted more than the preset reference number of times within a set fixed period .

本開示によれば、作動流体の異常高温・異常高圧によりランキンサイクルシステムの回路に支障が生じないようすると共に稼働効率を向上させることができる。 According to the present disclosure, it is possible to prevent the circuit of the Rankine cycle system from being hindered by abnormally high temperature and abnormally high pressure of the working fluid and to improve the operating efficiency.

本発明の実施形態のランキンサイクルシステムの構成を模式的に例示する図である。It is a figure which schematically exemplifies the configuration of the Rankine cycle system of the embodiment of this invention. ランキンサイクルの説明用のＰ－Ｖ線図である。It is a PV diagram for explanation of Rankine cycle. ランキンサイクルの説明用のＴ－ｓ線図である。It is a Ts diagram for the explanation of Rankine cycle. 飽和水蒸気圧における測定圧力と飽和温度との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the measured pressure and the saturation temperature in a saturated water vapor pressure. 本発明の実施形態のランキンサイクルシステムの制御方法を実施するための制御フローの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the control flow for carrying out the control method of the Rankine cycle system of embodiment of this invention.

以下、本発明に係る実施形態のランキンサイクルシステム、及び、ランキンサイクルシステムの制御方法について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, the Rankine cycle system according to the embodiment of the present invention and the control method of the Rankine cycle system will be described with reference to the drawings.

図１に示すように、ランキンサイクルシステム１０は、車両に搭載されたディーゼルエンジン（図示しない）の排気ガスＧ等の排熱を利用するものであり、作動流体Ｆｗを貯蔵する圧力調整が可能な容器である作動流体用容器１１と、この作動流体用容器１１の作動流体Ｆｗを還流させる作動流体用ポンプ１２と、排気ガスＧ（外部の熱源）からの熱を受けて作動流体Ｆｗを気化させる蒸発器１３と、気化した作動流体Ｆｗから駆動力を取り出す膨張機１４と、外部に熱を放出して作動流体Ｆｗを液化させる凝縮器１５とを有して構成され、これらの間を作動流体用流路２１～２５で接続している。また、さらに、膨張機１４を迂回するバイパス流路２６が設けられ、このバイパス流路２６には、流路を開閉する流路開閉弁（バイパスバルブ）１６が設けられている。また、排気ガスＧを蒸発器１３に導くか、蒸発器１３を通さずに排出するかを決める流路切替装置１７が設けられている。 As shown in FIG. 1, the Rankine cycle system 10 utilizes the exhaust heat of the exhaust gas G or the like of a diesel engine (not shown) mounted on the vehicle, and can adjust the pressure to store the working fluid Fw. The working fluid Fw is vaporized by receiving heat from the working fluid container 11 which is a container, the working fluid pump 12 that recirculates the working fluid Fw of the working fluid container 11, and the exhaust gas G (external heat source). It is composed of an evaporator 13, an expander 14 that takes out a driving force from the vaporized working fluid Fw, and a condenser 15 that releases heat to the outside to liquefy the working fluid Fw, and the working fluid is between them. It is connected by fluid channels 21 to 25. Further, a bypass flow path 26 that bypasses the expander 14 is provided, and the bypass flow path 26 is provided with a flow path on-off valve (bypass valve) 16 that opens and closes the flow path. Further, a flow path switching device 17 for determining whether the exhaust gas G is guided to the evaporator 13 or discharged without passing through the evaporator 13 is provided.

このランキンサイクルシステム１０では、作動流体用ポンプ１２のポンプ回転数Ｎｐの制御も含めて、各機器の制御を行う制御装置３０が設けられ、作動流体用ポンプ１２に流入する作動流体Ｆｗの温度Ｔ１と圧力Ｐ１を検出するための温度検出装置３１と圧力検出装置４１とが配設されている。また、蒸発器１３の入口には、作動流体Ｆｗの温度Ｔ２と圧力Ｐ２を検出するための温度検出装置３２と圧力検出装置４２とが配設され、蒸発器１３の出口には、作動流体Ｆｗの温度Ｔ３と圧力Ｐ３を検出するための温度検出装置３３と圧力検出装置４３とが配設されている。そして、膨張機１４に流入する作動流体Ｆｗの温度Ｔ４（＝Ｔｍ）と圧力Ｐ４（＝Ｐｍ）を検出するための温度検出装置３４と圧力検出装置４４とが配設されている。つまり、少なくとも、作動流体用ポンプ１２の入口側、蒸発器１３の出口側、膨張機１４の入口側のそれぞれに作動流体Ｆｗの温度Ｔ１～Ｔ４を検出する温度検出装置３１～３４と作動流体Ｆｗの圧力Ｐ１～Ｐ４を検出する圧力検出装置４１～４４を設けて構成する。 In this Rankin cycle system 10, a control device 30 for controlling each device including control of the pump rotation speed Np of the working fluid pump 12 is provided, and the temperature T1 of the working fluid Fw flowing into the working fluid pump 12 is provided. A temperature detecting device 31 and a pressure detecting device 41 for detecting the pressure P1 are arranged. Further, a temperature detection device 32 and a pressure detection device 42 for detecting the temperature T2 and the pressure P2 of the working fluid Fw are arranged at the inlet of the evaporator 13, and the working fluid Fw is arranged at the outlet of the evaporator 13. A temperature detection device 33 and a pressure detection device 43 for detecting the temperature T3 and the pressure P3 of the above are arranged. A temperature detection device 34 and a pressure detection device 44 for detecting the temperature T4 (= Tm) and the pressure P4 (= Pm) of the working fluid Fw flowing into the expander 14 are arranged. That is, at least, the temperature detection devices 31 to 34 and the working fluid Fw that detect the temperatures T1 to T4 of the working fluid Fw on the inlet side of the working fluid pump 12, the outlet side of the evaporator 13, and the inlet side of the expander 14, respectively. Pressure detection devices 41 to 44 for detecting the pressures P1 to P4 of the above are provided and configured.

また、蒸発器１３及び凝縮器１５の入口には、作動流体Ｆｗの圧力Ｐを調整する、減圧弁や背圧弁などで構成される圧力調整手段５１、５２がそれぞれ設置されている。これらの圧力調整手段５１、５２は遠隔操作可能に構成される。 Further, pressure adjusting means 51 and 52 composed of a pressure reducing valve, a back pressure valve, and the like for adjusting the pressure P of the working fluid Fw are installed at the inlets of the evaporator 13 and the condenser 15, respectively. These pressure adjusting means 51 and 52 are configured to be remotely controllable.

そして、この作動流体Ｆｗには、水とエタノール、水とメタノール、又は水とエチレングリコールなどの二成分系の混合媒体を用いることが好ましいが、純水やエタノールのみやフッ素化合物などのフロン系の冷媒を用いてよい。この混合媒体としては、ここでは、水とエタノールのモル比が５０％：５０％である混合媒体を用いて説明する。 As the working fluid Fw, it is preferable to use a two-component mixed medium such as water and ethanol, water and methanol, or water and ethylene glycol, but pure water, ethanol only, or a fluoro compound such as a fluorine compound. A refrigerant may be used. As the mixed medium, a mixed medium having a molar ratio of water to ethanol of 50%: 50% will be described here.

また、蒸発器１３は、ボイラなどで構成され、蒸発器１３における熱源としては、車載のディーゼルエンジンの排気ガスＧ、特に、後処理装置（図示しない）を通過した後の排気ガスＧを熱源としているが、ＥＧＲガス、過給器で圧縮された吸入空気、エンジン本体で吸熱後の冷却水、ラジエータで放熱後の冷却水などを熱源にしてもよい。 Further, the evaporator 13 is composed of a boiler or the like, and as a heat source in the evaporator 13, the exhaust gas G of an in-vehicle diesel engine, particularly the exhaust gas G after passing through an aftertreatment device (not shown) is used as a heat source. However, the heat source may be EGR gas, intake air compressed by the supercharger, cooling water after endotherm in the engine body, cooling water after heat dissipation in the radiator, or the like.

膨張機１４は、タービンなどで構成されて、取り出したエネルギーの用途により、タービン軸１４ａの駆動力が車軸に伝達するように構成されている。なお、エンジンを回転補助（アシスト）する場合は、エンジンのクランク軸が接続され、発電に用いる場合は、発電機（図示しない）が連結される。この発電した電力は、バッテリー（図示しない）に充電されて、エンジンを搭載している車両（図示しない）の電装部品（図示しない）等の電源とする。 The expander 14 is composed of a turbine or the like, and is configured so that the driving force of the turbine shaft 14a is transmitted to the axle depending on the use of the extracted energy. When the engine is assisted in rotation, the crank shaft of the engine is connected, and when it is used for power generation, a generator (not shown) is connected. The generated electric power is charged into a battery (not shown) and used as a power source for electrical components (not shown) of a vehicle (not shown) equipped with an engine.

凝縮器１５は、復水器ともよばれ、水冷の場合には、エンジンのラジエータやサブラジエータから出たエンジン用の冷却水やインタークーラー用の冷却水Ｗにより冷却される。また、空冷の場合は、冷却ファン（図示しない）が配置され、外気により冷却される。 The condenser 15 is also called a condenser, and in the case of water cooling, the condenser 15 is cooled by the cooling water for the engine or the cooling water W for the intercooler discharged from the radiator or the sub-radiator of the engine. In the case of air cooling, a cooling fan (not shown) is arranged and cooled by the outside air.

このランキンサイクルシステム１０では、図２及び図３に示すように、作動流体用容器１１に貯蔵されている作動流体Ｆｗを作動流体用ポンプ１２により液体の状態（Ｃ１）で圧縮して循環させて（Ｗｉｎ）、圧縮された液体の状態（Ｃ２）で、蒸発器１３に送り、この蒸発器１３で、排気ガスＧからの熱を受けて（Ｑｉｎ）、作動流体Ｆｗを気化させて過熱蒸気とする。そして、この気化して定圧的に加熱された高圧の過熱蒸気の状態（Ｃ３）の作動流体Ｆｗを膨張機１４で断熱膨張させて駆動力を取り出し（Ｗｏｕｔ）、この低圧となった気体の状態（Ｃ４）の作動流体Ｆｗを凝縮器１５に送り、この凝縮器１５で、外部に熱を放出して（Ｑｏｕｔ）作動流体Ｆｗを液化させ、これを作動流体用容器１１に送っている。 In this Rankine cycle system 10, as shown in FIGS. 2 and 3, the working fluid Fw stored in the working fluid container 11 is compressed and circulated in the liquid state (C1) by the working fluid pump 12. (Win), in the compressed liquid state (C2), is sent to the evaporator 13, in which the heat from the exhaust gas G is received (Qin), and the working fluid Fw is vaporized to be superheated steam. do. Then, the working fluid Fw in the state of high-pressure superheated steam (C3) that has been vaporized and heated to a constant pressure is adiabatically expanded by the expander 14 to extract the driving force (Wout), and the state of the low-pressure gas. The working fluid Fw of (C4) is sent to the condenser 15, and the condenser 15 releases heat to the outside (Qout) to liquefy the working fluid Fw, which is sent to the working fluid container 11.

この作動流体Ｆｗの循環における状態の様子を図２の作動流体（混合媒体）のＰ－Ｖ（圧力―体積）線図と、図３に示す作動流体のＴ－ｓ（温度―エントロピー）線図で示す。この図示のように、状態Ｃ１～状態Ｃ２の間は作動流体用ポンプ１２による断熱圧縮で、状態Ｃ２～状態Ｃ３の間は蒸発器１３による等圧加熱（等圧受熱）で、状態Ｃ３～状態Ｃ４の間は膨張機１４による断熱膨張で、状態Ｃ４～状態Ｃ１の間は凝縮器１５による等圧冷却（等圧放熱）となる。 The state of the working fluid Fw in circulation is shown in the PV (pressure-volume) diagram of the working fluid (mixed medium) in FIG. 2 and the Ts (temperature-entropy) diagram of the working fluid shown in FIG. Indicated by. As shown in this figure, adiabatic compression is performed by the working fluid pump 12 between states C1 and C2, and isobaric heating (isobaric heat reception) by the evaporator 13 is performed between states C2 and C3, and states C3 to states. During C4, adiabatic expansion is performed by the expander 14, and between states C4 and C1, isobaric cooling (isobaric heat dissipation) is performed by the condenser 15.

このランキンサイクルシステム１０では、蒸発器１３及び凝縮器１５の入口における圧力調整手段５１、５２における調整後の出口圧力（調整圧力）として、作動流体Ｆｗの飽和液線上及び飽和蒸気線上において、蒸発器１３の熱源（排気ガス）Ｇの温度及び凝縮器１５の冷却源（冷却媒体：冷却水）Ｗの温度にそれぞれ対応する圧力を設定する。 In this Rankin cycle system 10, as the adjusted outlet pressure (adjusting pressure) in the pressure adjusting means 51 and 52 at the inlet of the evaporator 13 and the condenser 15, the evaporator is on the saturated liquid line and the saturated steam line of the working fluid Fw. Pressures corresponding to the temperature of the heat source (exhaust gas) G of 13 and the temperature of the cooling source (cooling medium: cooling water) W of the condenser 15 are set.

この圧力設定としては、例えば、蒸発器１３の入口に設置された圧力調整手段５１の調整圧力として、気相線上において熱源（排気ガス）Ｇの温度（例えば、約１８０℃）に対応する圧力（例えば、約１６００ｋＰａ）を設定する。これにより、蒸発器１３内で作動流体Ｆｗの蒸発不足の発生を抑制して、熱源Ｇと作動流体Ｆｗとの間で確実な熱交換が実施されるようにする。 As the pressure setting, for example, as the adjusting pressure of the pressure adjusting means 51 installed at the inlet of the evaporator 13, the pressure corresponding to the temperature of the heat source (exhaust gas) G (for example, about 180 ° C.) on the gas phase line (for example, about 180 ° C.) For example, about 1600 kPa) is set. As a result, the occurrence of insufficient evaporation of the working fluid Fw in the evaporator 13 is suppressed, and reliable heat exchange is performed between the heat source G and the working fluid Fw.

一方、凝縮器１５の入口に設置された圧力調整手段５２の調整圧力として、液相線上において冷却源（冷却媒体）Ｗの温度に対応する圧力（例えば、約１４００ｋＰａ）を設定する。これにより、凝縮器１５内で作動流体Ｆｗの凝縮不足の発生を抑制して、冷却源Ｗと作動流体Ｆｗとの間で確実な熱交換が実施されるようにする。 On the other hand, as the adjusting pressure of the pressure adjusting means 52 installed at the inlet of the condenser 15, a pressure corresponding to the temperature of the cooling source (cooling medium) W on the liquid phase line (for example, about 1400 kPa) is set. As a result, the occurrence of insufficient condensation of the working fluid Fw in the condenser 15 is suppressed, and reliable heat exchange is performed between the cooling source W and the working fluid Fw.

このように、予め設定され、制御装置３０に記憶されている作動流体Ｆｗの飽和液線及び飽和蒸気線のマップデータに基づいて、作動流体Ｆｗの適切な温度及び圧力を設定して、ランキンサイクルシステム１０における蒸発器１３及び凝縮器１５において確実な熱交換が実施されるようにする。これにより、高い効率で排熱の回生を行うことができる。 In this way, the Rankine cycle is set by setting an appropriate temperature and pressure of the working fluid Fw based on the map data of the saturated liquid line and the saturated steam line of the working fluid Fw which are preset and stored in the control device 30. Ensure that reliable heat exchange is carried out in the evaporator 13 and the condenser 15 in the system 10. As a result, waste heat can be regenerated with high efficiency.

そして、ランキンサイクルシステム１０の作動流体Ｆｗを作動流体用ポンプ１２のポンプ回転数Ｎｐの制御で調整する。このポンプ回転数Ｎｐはランキンサイクルシステム１０が確実に作動するように膨張機１４の入口の蒸気状態の作動流体Ｆｗの過熱度Ｓｈを監視（モニタ）し、希望する過熱度である制御目標の目標過熱度Ｓｈｔになるように調整する。 Then, the working fluid Fw of the Rankine cycle system 10 is adjusted by controlling the pump rotation speed Np of the working fluid pump 12. This pump rotation speed Np monitors (monitors) the superheat degree Sh of the working fluid Fw in the steam state at the inlet of the expander 14 so that the Rankine cycle system 10 operates reliably, and is the target of the control target which is the desired superheat degree. Adjust so that the degree of superheat is St.

この過熱度Ｓｈは、特定の圧力下で蒸気状態の作動流体Ｆｗの温度が飽和温度から何度高いかを示すものであり、圧力検出装置４４で測定した測定圧力Ｐｍと温度検出装置３４で検出した測定温度Ｔｍを基に、例えば図４に示すような飽和水蒸気圧の図から測定圧力Ｐｍにおける飽和温度Ｔｖを求めて、測定温度Ｔｍからこの飽和温度Ｔｖを引き算することで、過熱度Ｓｈを求める。つまり、「Ｓｈ＝Ｔｍ－Ｔｖ」となる。 This degree of superheat Sh indicates how many times the temperature of the working fluid Fw in the steam state is higher than the saturation temperature under a specific pressure, and is detected by the measured pressure Pm measured by the pressure detection device 44 and the temperature detection device 34. Based on the measured temperature Tm, for example, the saturation temperature Tv at the measured pressure Pm is obtained from the figure of the saturated water vapor pressure as shown in FIG. 4, and this saturation temperature Tv is subtracted from the measured temperature Tm to obtain the superheat degree Sh. demand. That is, "Sh = Tm-Tv".

この過熱度Ｓｈが高いと膨張機１４におけるエネルギー回収が不十分となり、過熱度Ｓｈが低いと膨張機１４の出口で作動流体Ｆｗの一部が液化することにより、膨張機１４に損傷が生じたりするので、適切な過熱度Ｓｈでランキンサイクルシステム１０を運転することが重要となる。 If the superheat degree Sh is high, the energy recovery in the expander 14 becomes insufficient, and if the superheat degree Sh is low, a part of the working fluid Fw is liquefied at the outlet of the expander 14, resulting in damage to the expander 14. Therefore, it is important to operate the Rankine cycle system 10 with an appropriate degree of superheat Sh.

そのため、このポンプ回転数Ｎｐの制御においては、ポンプ回転数Ｎｐを直接の目標にするのではなく、制御の目標として目標過熱度Ｓｈｔを設定して、過熱度Ｓｈが目標過熱度Ｓｈｔになるようにポンプ回転数Ｎｐをフィードバック制御している。 Therefore, in the control of the pump rotation speed Np, the target superheat degree Sh is set as the control target instead of setting the pump rotation speed Np as a direct target so that the superheat degree Sh becomes the target superheat degree Sh. The pump rotation speed Np is feedback-controlled.

しかしながら、エンジンが過渡運転状態に入り、エンジンの運転状態が変化したりして、熱源Ｇの状態が大きく変動し、蒸発器１３における作動流体Ｆｗの加熱が過ぎると作動流体Ｆｗが異常に高温になったり、異常に高圧になったりする。これを放置したままランキンサイクルシステム１０の運転を継続すると、ランキンサイクルシステム１０の回路に支障が生じるおそれが生じる。 However, when the engine enters a transient operating state, the operating state of the engine changes, the state of the heat source G fluctuates greatly, and the working fluid Fw in the evaporator 13 is heated too much, the working fluid Fw becomes abnormally high temperature. Or abnormally high pressure. If the operation of the Rankine cycle system 10 is continued while this is left unattended, the circuit of the Rankine cycle system 10 may be disturbed.

これに対応するために、制御装置３０は、ランキンサイクルシステム１０の運転中において、温度検出装置３１～３４と圧力検出装置４１～４４で検出した検出値Ｔ１～Ｔ４、Ｐ１～Ｐ４のいずれか１つがそれぞれの検出値Ｔ１～Ｔ４、Ｐ１～Ｐ４に対して予め設定された中断用基準値Ｔ１ａ～Ｔ４ａ、Ｐ１ａ～Ｐ４ａ以上になった場合には、ランキンサイクルシステム１０の運転を中断する制御を行うように構成されている運転中断制御手段３０ａと、ランキンサイクルシステム１０の運転中断中において、温度検出装置３１～３４と圧力検出装置４１～４４で検出した検出値Ｔ１～Ｔ４、Ｐ１～Ｐ４の全てがそれぞれの検出値Ｔ１～Ｔ４、Ｐ１～Ｐ４に対して予め設定された再開用基準値Ｔ１ｂ～Ｔ４ｂ、Ｐ１ｂ～Ｐ４ｂ以下になった場合には、ランキンサイクルシステム１０の運転を再開するように構成されている運転再開制御手段３０ｂを備えて構成されている。 In order to cope with this, the control device 30 is one of the detection values T1 to T4 and P1 to P4 detected by the temperature detection devices 31 to 34 and the pressure detection devices 41 to 44 during the operation of the Rankine cycle system 10. When the detection values T1 to T4 and P1 to P4 are equal to or higher than the preset reference values T1a to T4a and P1a to P4a, the operation of the Rankine cycle system 10 is controlled to be interrupted. All of the detection values T1 to T4 and P1 to P4 detected by the temperature detection devices 31 to 34 and the pressure detection devices 41 to 44 during the operation interruption of the operation interruption control means 30a configured as described above and the Rankine cycle system 10. Is configured to restart the operation of the Rankine cycle system 10 when it becomes equal to or less than the restart reference values T1b to T4b and P1b to P4b set in advance for the respective detection values T1 to T4 and P1 to P4. It is configured to include the operation restart control means 30b.

この中断用基準値Ｔ１ａ～Ｔ４ａ、Ｐ１ａ～Ｐ４ａは、作動流体Ｆｗの特性と、ランキ
ンサイクルシステム１０の各機器の耐熱性能及び耐圧性能によって決まるものであり、作
動流体Ｆｗが高温でその特性が変化してしまう温度にならないように、また、ランキンサ
イクルシステム１０の各機器、作動流体Ｆｗの流路、及び各検出装置に悪影響を与えるこ
とが無いような温度と圧力に設定される。一方、再開用基準値Ｔ１ｂ～Ｔ４ｂ、Ｐ１ｂ～
Ｐ４ｂは、実験や数値シミュレーション等により、再開してもランキンサイクルシステム
１０を安全に作動できる温度、温度を見出して、その値に設定される。 The interruption reference values T1a to T4a and P1a to P4a are determined by the characteristics of the working fluid Fw and the heat resistance and pressure resistance of each device of the Rankine cycle system 10, and the characteristics change when the working fluid Fw is at a high temperature. The temperature and pressure are set so as not to reach the temperature at which the temperature is reached, and the temperature and pressure are set so as not to adversely affect each device of the Rankine cycle system 10, the flow path of the working fluid Fw, and each detection device. On the other hand, the reference values for restart T1b to T4b, P1b to
P4b finds a temperature and a temperature at which the Rankine cycle system 10 can be safely operated even if it is restarted by an experiment, a numerical simulation, or the like, and is set to that value.

そして、運転中断制御手段３０ａは、ランキンサイクルシステム１０の運転の中止のための操作として、熱源Ｇからの熱の蒸発器１３への流入阻止と、膨張機１４への作動流体Ｆｗの流入阻止と、作動流体用容器１１の圧力の中断用設定圧力への再設定と、作動流体用ポンプ１２の回転数Ｎｐの中断用回転数への再設定とを行うように構成されている。 Then, the operation interruption control means 30a, as an operation for stopping the operation of the Rankine cycle system 10, prevents the inflow of heat from the heat source G into the evaporator 13 and prevents the inflow of the working fluid Fw into the expander 14. , The pressure of the working fluid container 11 is reset to the set pressure for interruption, and the rotation speed Np of the working fluid pump 12 is reset to the interruption rotation speed.

また、運転再開制御手段３０ｂは、ランキンサイクルシステム１０の運転の再開のための操作として、熱源Ｇからの熱の蒸発器１３への供給の再開と、膨張機１４の入口側の温度検出装置３４の検出値Ｔ４（＝Ｔｍ）と圧力検出装置４４の検出値Ｐ４（＝Ｐｍ）に基づく作動流体用ポンプ１２の回転数Ｎｐの制御の開始と、膨張機１４への作動流体Ｆｗの供給の再開とを行うように構成されている。 Further, the operation restart control means 30b restarts the supply of heat from the heat source G to the evaporator 13 and the temperature detection device 34 on the inlet side of the expander 14 as an operation for restarting the operation of the Rankine cycle system 10. Start of control of the rotation speed Np of the working fluid pump 12 based on the detected value T4 (= Tm) of the pressure detecting device 44 and the detected value P4 (= Pm) of the pressure detecting device 44, and restart the supply of the working fluid Fw to the expander 14. And is configured to do.

次に、本発明の実施の形態のランキンサイクルシステムの制御方法について、図５に示す制御フローを参照しながら説明する。このランキンサイクルシステムの制御方法は、作動流体Ｆｗを貯蔵する作動流体用容器１１と、この作動流体用容器１１の作動流体Ｆｗを還流させる作動流体用ポンプ１２と、外部の熱源Ｇからの熱を受けて作動流体Ｆｗを気化させる蒸発器１３と、気化した作動流体Ｆｗから駆動力を取り出す膨張機１４と、外部Ｗに熱を放出して作動流体Ｆｗを液化させる凝縮器１５とを有してなるランキンサイクルシステム１０の制御方法である。 Next, the control method of the Rankine cycle system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the control flow shown in FIG. The control method of this Rankine cycle system is to transfer heat from a working fluid container 11 that stores the working fluid Fw, a working fluid pump 12 that recirculates the working fluid Fw of the working fluid container 11, and an external heat source G. It has an evaporator 13 that receives and vaporizes the working fluid Fw, an expander 14 that takes out a driving force from the vaporized working fluid Fw, and a condenser 15 that releases heat to the outside W to liquefy the working fluid Fw. It is a control method of the Rankine cycle system 10.

このランキンサイクルシステム１０の制御方法では、エンジンが始動すると図５の制御フローが上級の制御フローから呼ばれてスタートし、エンジンが停止すると上級の制御フローにリターンして、上級の制御フローの終了と共に終了する。 In this control method of the Rankine cycle system 10, when the engine is started, the control flow of FIG. 5 is called from the advanced control flow and starts, and when the engine is stopped, it returns to the advanced control flow and ends the advanced control flow. Ends with.

この図５の制御フローがスタートすると、ステップＳ１１で、ランキンサイクルシステム１０の運転開始指示の有無を入力する。ステップＳ１２で、運転開始指示が「有」であるか否かを判定し、「有」でなければ、予め設定された時間を経過した後、ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１とステップＳ１２を繰り返して、運転開始指示が「有」になるまで待つ。 When the control flow of FIG. 5 starts, the presence or absence of an operation start instruction of the Rankine cycle system 10 is input in step S11. In step S12, it is determined whether or not the operation start instruction is "yes", and if it is not "yes", after the preset time has elapsed, the process returns to step S11, and steps S11 and S12 are repeated. , Wait until the operation start instruction becomes "Yes".

ステップＳ１２で、運転開始指示が「有」であれば、ステップＳ１３に行き、運転開始制御を行う。この運転開始制御では、流路切替装置１７を駆動して、排気ガスＧが蒸発器１３に流れるように排気ガスＧの流路を切り替える。これと同時またはこれに続いて、作動流体用ポンプ１２の回転数Ｎｐを調整制御し、膨張機１４が運転可能な状態、言い換えれば、膨張機１４の入口側の温度Ｔｍ（Ｔ４）と圧力Ｐｍ（Ｐ４）が、予め設定した運転温度範囲と運転圧力範囲に入るようにする。 If the operation start instruction is "Yes" in step S12, the process goes to step S13 to control the start of operation. In this operation start control, the flow path switching device 17 is driven to switch the flow path of the exhaust gas G so that the exhaust gas G flows to the evaporator 13. At the same time or subsequently, the rotation speed Np of the working fluid pump 12 is adjusted and controlled so that the expander 14 can operate, in other words, the temperature Tm (T4) and the pressure Pm on the inlet side of the expander 14. (P4) is set to be within the preset operating temperature range and operating pressure range.

そして、膨張機１４の入口側の温度Ｔｍ（Ｔ４）と圧力Ｐｍ（Ｐ４）が、予め設定した運転温度範囲と運転圧力範囲に入ったら、膨張機１４を迂回するバイパス流路２６の流路開閉弁１６は閉弁状態にする。これにより、膨張機１４が駆動開始され、ランキンサイクルシステム１０の運転状態となる。 Then, when the temperature Tm (T4) and the pressure Pm (P4) on the inlet side of the expander 14 enter the preset operating temperature range and operating pressure range, the flow path opening / closing of the bypass flow path 26 bypassing the expander 14 is performed. The valve 16 is closed. As a result, the inflator 14 is started to be driven, and the Rankine cycle system 10 is in the operating state.

次のステップＳ１４の運転状態監視制御では、ランキンサイクルシステム１０の作動流体Ｆｗに関しての、温度検出装置３１～３４で検出される温度Ｔ１～Ｔ４と圧力検出装置４１～４４で検出される圧力Ｐ１～Ｐ４を監視して、これらの検出値Ｔ１～Ｔ４、Ｐ１～Ｐ４の全ての検出値Ｔ１～Ｔ４、Ｐ１～Ｐ４が、それぞれの検出値に対して予め設定された中断用基準値Ｔ１ａ～Ｔ４ａ、Ｐ１ａ～Ｐ４ａ以上にならない場合には、予め設定した運転時間を経過した後、ステップＳ１４に戻り、ランキンサイクルシステム１０の運転状態を維持する。 In the operation state monitoring control in the next step S14, the temperatures T1 to T4 detected by the temperature detecting devices 31 to 34 and the pressures P1 to detected by the pressure detecting devices 41 to 44 regarding the working fluid Fw of the Rankine cycle system 10 By monitoring P4, all the detected values T1 to T4 and P1 to P4 of these detected values T1 to T4 and P1 to P4 are interrupt reference values T1a to T4a set in advance for each detected value. If the temperature does not exceed P1a to P4a, the process returns to step S14 after the preset operation time has elapsed, and the operating state of the Rankine cycle system 10 is maintained.

一方、ステップＳ１４で、これらの検出値Ｔ１～Ｔ４、Ｐ１～Ｐ４のいずれか１つがそれぞれの検出値に対して予め設定された中断用基準値Ｔ１ａ～Ｔ４ａ、Ｐ１ａ～Ｐ４ａ以上になった場合には、ステップＳ１５の運転中断制御に移行する。 On the other hand, in step S14, when any one of these detected values T1 to T4 and P1 to P4 becomes the interruption reference value T1a to T4a or P1a to P4a or more preset for each detected value. Shifts to the operation interruption control in step S15.

ステップＳ１５の運転中断制御では、流路切替装置１７を駆動して、排気ガスＧが蒸発器１３を迂回するように流路を切り替える。これと同時にまたはこれに続いて、流路開閉弁（バイパスバルブ）１６を開弁し、膨張機１４に作動流体Ｆｗが流れないようにする。また、これと同時にまたはこれに続いて、作動流体Ｆｗを貯蔵する作動流体用容器１１の設定圧力Ｐｓを予め設定した中断用設定圧力Ｐｓａになるように制御を開始し、作動流体用容器１１の内部の圧力が中断用設定圧力Ｐｓａになるよう圧力調整する。 In the operation interruption control in step S15, the flow path switching device 17 is driven to switch the flow path so that the exhaust gas G bypasses the evaporator 13. At the same time or thereafter, the flow path on-off valve (bypass valve) 16 is opened to prevent the working fluid Fw from flowing to the expander 14. At the same time or thereafter, control is started so that the set pressure Ps of the working fluid container 11 for storing the working fluid Fw becomes the preset interrupting set pressure Psa of the working fluid container 11. Adjust the pressure so that the internal pressure becomes the interruption set pressure Psa.

そして、作動流体用容器１１の内部の圧力が中断用設定圧力Ｐｓａになったら、あるいは、設定圧力Ｐｓの中断用設定圧力Ｐｓａへの制御の開始とほぼ同時に、作動流体用ポンプ１２に対する設定回転数Ｎｐｃを中断用回転数Ｎｐａに設定して、作動流体用ポンプ１２の回転数Ｎｐが中断用回転数Ｎｐａになるように調整する。 Then, when the pressure inside the working fluid container 11 reaches the interruption set pressure Psa, or almost at the same time as the start of control of the set pressure Ps to the interruption set pressure Psa, the set rotation speed for the working fluid pump 12 is reached. Npc is set to the interruption rotation speed Npa, and the rotation speed Np of the working fluid pump 12 is adjusted to be the interruption rotation speed Npa.

次のステップＳ１６の運転中断状態監視制御では、ランキンサイクルシステム１０の作動流体Ｆｗに関しての、温度検出装置３１～３４で検出される温度Ｔ１～Ｔ４と圧力検出装置４１～４４で検出される圧力Ｐ１～Ｐ４を監視して、これらの検出値Ｔ１～Ｔ４、Ｐ１～Ｐ４の全ての検出値Ｔ１～Ｔ４、Ｐ１～Ｐ４が、それぞれの検出値に対して予め設定された再開用基準値Ｔ１ｂ～Ｔ４ｂ、Ｐ１ｂ～Ｐ４ｂ以下にならない場合には、予め設定した運転時間を経過した後、ステップＳ１６に戻り、ランキンサイクルシステム１０の運転中断状態を維持する。 In the operation interruption state monitoring control in the next step S16, the temperatures T1 to T4 detected by the temperature detecting devices 31 to 34 and the pressures P1 detected by the pressure detecting devices 41 to 44 regarding the working fluid Fw of the Rankine cycle system 10 -P4 is monitored, and all the detected values T1 to T4 and P1 to P4 of these detected values T1 to T4 and P1 to P4 are the reference values for restart T1b to T4b preset for each detected value. If the temperature does not fall below P1b to P4b, the process returns to step S16 after the preset operation time has elapsed, and the operation suspension state of the Rankine cycle system 10 is maintained.

一方、ステップＳ１６で、これらの検出値Ｔ１～Ｔ４、Ｐ１～Ｐ４の全てがそれぞれの検出値に対して予め設定された再開用基準値Ｔ１ｂ～Ｔ４ｂ、Ｐ１ｂ～Ｐ４ｂ以下になった場合には、ステップＳ１７の運転再開制御に移行する。この運転再開制御は、ステップＳ１３の運転開始制御と同じである。このステップＳ１７の運転再開制御の後は、ステップＳ１４の運転状態監視制御に戻る。 On the other hand, in step S16, when all of these detected values T1 to T4 and P1 to P4 are equal to or less than the restart reference values T1b to T4b and P1b to P4b preset for the respective detected values, The operation shifts to the operation restart control in step S17. This operation restart control is the same as the operation start control in step S13. After the operation restart control in step S17, the process returns to the operation state monitoring control in step S14.

一方、ステップＳ１６の運転中断状態監視制御で、予め設定した移行期限期間（移行期限時間）内に、ステップＳ１７の運転再開制御に移行しない場合には、ステップＳ１８の運転終了制御に移行する（図５の（ａ）の流れ）。この運転停止制御は、流路切替装置１７を駆動して、排気ガスＧが蒸発器１３を迂回するように流路を切り替える。これと同時にまたはこれに続いて、流路開閉弁（バイパスバルブ）１６を開弁し、膨張機１４に作動流体Ｆｗが流れないようにする。また、これと同時にまたはこれに続いて、作動流体Ｆｗを貯蔵する作動流体用容器１１の設定圧力を予め設定した停止用設定圧力にし、作動流体用容器１１の内部の圧力を停止用圧力になるよう圧力調整する。これにより、ランキンサイクルシステム１０の運転を終了する。また、運転終了指示が入力されると、制御の途中であっても、ステップＳ１８の運転終了制御に行き、その後、ステップＳ１１に戻る（図５の（ｂ）の流れ）。 On the other hand, if the operation interruption state monitoring control in step S16 does not shift to the operation restart control in step S17 within the preset transition deadline period (transition deadline time), the operation shifts to the operation end control in step S18 (FIG. FIG. 5 (a) flow). This operation stop control drives the flow path switching device 17 to switch the flow path so that the exhaust gas G bypasses the evaporator 13. At the same time or thereafter, the flow path on-off valve (bypass valve) 16 is opened to prevent the working fluid Fw from flowing to the expander 14. At the same time or thereafter, the set pressure of the working fluid container 11 for storing the working fluid Fw is set to the preset stop setting pressure, and the pressure inside the working fluid container 11 is set to the stop pressure. Adjust the pressure so that. As a result, the operation of the Rankine cycle system 10 is terminated. Further, when the operation end instruction is input, even during the control, the operation end control of step S18 is performed, and then the process returns to step S11 (flow of FIG. 5B).

また、予め設定した一定期間内に、予め設定した基準回数以上の数の運転中断制御（ステップＳ１６）が行われた場合には、ステップＳ１６の運転中断状態監視制御に行かずに、ステップＳ１８の運転終了制御に移行する（図５の（ｃ）の流れ）。これにより、ランキンサイクルシステム１０の一部で支障が生じた場合には無理な運転の再開はせずに、運転を終了し、ランキンサイクルシステム１０を点検して、支障の原因を取り除いてから、改めて運転を開始するようにする。 Further, if the operation interruption control (step S16) is performed more than the preset reference number of times within the preset fixed period, the operation interruption state monitoring control in step S16 is not performed, and the operation interruption state monitoring control in step S18 is performed. Shift to operation end control (flow of (c) in FIG. 5). As a result, if a problem occurs in a part of the Rankine cycle system 10, the operation is terminated, the Rankine cycle system 10 is inspected, and the cause of the problem is removed without forcibly restarting the operation. Try to start the operation again.

この図５の制御フローでは、ランキンサイクルシステム１０の駆動源である排気ガスＧを供給するエンジンの停止の信号を受けると、制御の途中で割り込みが生じて、制御はステップＳ１８の運転終了制御を経てリターンに行き、上級の制御フローに戻る（（ｄ）の流れ）。そして、この制御は上級の制御フローの終了と共に終了する。 In the control flow of FIG. 5, when a signal for stopping the engine that supplies the exhaust gas G, which is the drive source of the Rankine cycle system 10, is received, an interrupt occurs in the middle of the control, and the control performs the operation end control in step S18. After that, it goes to the return and returns to the advanced control flow (flow of (d)). Then, this control ends at the end of the advanced control flow.

上記の制御により、ランキンサイクルシステム１０の運転中において、少なくとも、作動流体用ポンプ１２の入口側、蒸発器１３の出口側、膨張機１４の入口側のそれぞれに設けられた、作動流体Ｆｗの温度Ｔ１～Ｔ４を検出する温度検出装置３１～３４と作動流体Ｆｗの圧力Ｐ１～Ｐ４を検出する圧力検出装置４１～４４で検出した検出値Ｔ１～Ｔ４、Ｐ１～Ｐ４のいずれか１つがそれぞれの検出値に対して予め設定された中断用基準値Ｔ１ａ～Ｔ４ａ、Ｐ１ａ～Ｐ４ａ以上になった場合には、ランキンサイクルシステム１０の運転を中断することができる。 By the above control, the temperature of the working fluid Fw provided at least on the inlet side of the working fluid pump 12, the outlet side of the evaporator 13, and the inlet side of the expander 14 during the operation of the Rankine cycle system 10 Any one of the detection values T1 to T4 and P1 to P4 detected by the temperature detection devices 31 to 34 for detecting T1 to T4 and the pressure detection devices 41 to 44 for detecting the pressures P1 to P4 of the working fluid Fw is each detected. When the interruption reference values T1a to T4a and P1a to P4a or more set in advance with respect to the value are reached, the operation of the Rankine cycle system 10 can be interrupted.

また、ランキンサイクルシステム１０の運転中断中において、温度検出装置３１～３４と圧力検出装置４１～４４で検出した検出値Ｔ１～Ｔ４、Ｐ１～Ｐ４の全てがそれぞれの検出値に対して予め設定された再開用基準値Ｔ１ｂ～Ｔ４ｂ、Ｐ１ｂ～Ｐ４ｂ以下になった場合には、ランキンサイクルシステム１０の運転を再開することができる。 Further, all of the detection values T1 to T4 and P1 to P4 detected by the temperature detection devices 31 to 34 and the pressure detection devices 41 to 44 are set in advance for the respective detection values while the operation of the Rankine cycle system 10 is interrupted. When the reference values for restarting T1b to T4b and P1b to P4b or less are reached, the operation of the Rankine cycle system 10 can be restarted.

従って、上記のラインキンサイクルシステム１０及びラインキンサイクルシステムの制御方法によれば、作動流体Ｆｗの異常高温・異常高圧によりランキンサイクルシステム１０の回路に支障が生じないようすると共に、ランキンサイクルシステム１０の稼働効率を向上させることができる。 Therefore, according to the above-mentioned Rheinkin cycle system 10 and the control method of the Rheinkin cycle system, the circuit of the Rankine cycle system 10 is prevented from being hindered by the abnormally high temperature and the abnormally high pressure of the working fluid Fw, and the Rankine cycle system 10 is used. It is possible to improve the operating efficiency of.

１０ ランキンサイクルシステム
１１ 作動流体用容器
１２ 作動流体用ポンプ
１３ 蒸発器
１４ 膨張機
１５ 凝縮器
１６ 流路開閉弁（バイパスバルブ）
２６ バイパス流路
３０ 制御装置
３１～３４ 温度検出装置
４１～４４ 圧力検出装置
５１、５２ 圧力調整手段
Ｆｗ 作動流体（作動媒体）
Ｇ 排気ガス（熱源）
Ｗ 冷却水
Ｎｐ 回転数
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４（＝Ｐｍ） 測定圧力
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４（＝Ｔｍ） 測定温度 10 Rankine cycle system 11 Working fluid container 12 Working fluid pump 13 Evaporator 14 Inflator 15 Condenser 16 Flow path on-off valve (bypass valve)
26 Bypass flow path 30 Control device 31 to 34 Temperature detection device 41 to 44 Pressure detection device 51, 52 Pressure adjusting means Fw Working fluid (working medium)
G Exhaust gas (heat source)
W Cooling water Np Rotation speed P1, P2, P3, P4 (= Pm) Measurement pressure T1, T2, T3, T4 (= Tm) Measurement temperature

Claims (4)

作動流体を貯蔵する作動流体用容器と、該作動流体用容器の作動流体を還流させる作動流体用ポンプと、外部の熱源からの熱を受けて作動流体を気化させる蒸発器と、気化した作動流体から駆動力を取り出す膨張機と、外部に熱を放出して作動流体を液化させる凝縮器と、これらを制御する制御装置を有してなるランキンサイクルシステムにおいて、
少なくとも、前記作動流体用ポンプの入口側、前記蒸発器の出口側、前記膨張機の入口側のそれぞれに作動流体の温度を検出する温度検出装置と作動流体の圧力を検出する圧力検出装置を設けると共に、
前記制御装置が、
当該ランキンサイクルシステムの運転中において、前記温度検出装置と前記圧力検出装置で検出した検出値のいずれか１つがそれぞれの検出値に対して予め設定された中断用基準値以上になった場合には、当該ランキンサイクルシステムの運転を中断する制御を行うように構成されている運転中断制御手段と、
当該ランキンサイクルシステムの運転中断中において、前記温度検出装置と前記圧力検出装置で検出した検出値の全てがそれぞれの検出値に対して予め設定された再開用基準値以下になった場合には、当該ランキンサイクルシステムの運転を再開するように構成されている運転再開制御手段と、
を備え、
当該ランキンサイクルシステムの運転中断中に、予め設定した移行期限期間内に運転が再開されない場合、又は予め設定した一定期間内に、予め設定した基準回数以上の数の運転の中断が行われた場合、前記制御装置が前記ランキンサイクルシステムの運転を終了するように構成されていることを特徴とするランキンサイクルシステム。 A working fluid container that stores the working fluid, a working fluid pump that recirculates the working fluid in the working fluid container, an evaporator that receives heat from an external heat source and vaporizes the working fluid, and a vaporized working fluid. In the Rankine cycle system, which has an expander that draws driving force from the outside, a condenser that releases heat to the outside to liquefy the working fluid, and a control device that controls these.
At least, a temperature detecting device for detecting the temperature of the working fluid and a pressure detecting device for detecting the pressure of the working fluid are provided on the inlet side of the pump for the working fluid, the outlet side of the evaporator, and the inlet side of the expander, respectively. With
The control device
When any one of the detection values detected by the temperature detection device and the pressure detection device becomes equal to or higher than the interruption reference value preset for each detection value during the operation of the Rankine cycle system. , The operation interruption control means configured to control the interruption of the operation of the Rankine cycle system,
If all of the detection values detected by the temperature detection device and the pressure detection device are equal to or less than the restart reference values set in advance for each detection value during the operation interruption of the Rankine cycle system, An operation restart control means configured to restart the operation of the Rankine cycle system , and
Equipped with
When the operation is not restarted within the preset transition deadline period during the operation interruption of the Rankine cycle system, or when the operation is interrupted more than the preset reference number of times within the preset fixed period. , The Rankine cycle system, characterized in that the control device is configured to terminate the operation of the Rankine cycle system. 前記運転中断制御手段は、当該ランキンサイクルシステムの運転の中止のための操作として、前記熱源からの熱の前記蒸発器への流入阻止と、前記膨張機への作動流体の流入阻止と、前記作動流体用容器の圧力の再設定と、前記作動流体用ポンプの回転数の再設定とを行うように構成されてい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システム。 The operation interruption control means, as an operation for stopping the operation of the Rankine cycle system, prevents the inflow of heat from the heat source into the evaporator, prevents the inflow of working fluid into the expander, and operates the operation. The Rankine cycle system according to claim 1, wherein the Rankine cycle system is configured to reset the pressure of the working fluid container and reset the rotation speed of the working fluid pump. 前記運転再開制御手段は、当該ランキンサイクルシステムの運転の再開のための操作として、前記熱源からの熱の前記蒸発器への供給の再開と、前記膨張機の入口側の前記温度検出装置の検出値と前記圧力検出装置の検出値に基づく前記作動流体用ポンプの回転数の制御の開始と、前記膨張機への作動流体の供給の再開とを行うように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のランキンサイクルシステム。 The operation restart control means restarts the supply of heat from the heat source to the evaporator and detects the temperature detection device on the inlet side of the expander as an operation for restarting the operation of the Rankine cycle system. It is characterized in that the control of the rotation speed of the working fluid pump based on the value and the detection value of the pressure detecting device is started, and the supply of the working fluid to the inflator is restarted. The Rankine cycle system according to claim 1 or 2. 作動流体を貯蔵する作動流体用容器と、該作動流体用容器の作動流体を還流させる作動流体用ポンプと、外部の熱源からの熱を受けて作動流体を気化させる蒸発器と、気化した作動流体から駆動力を取り出す膨張機と、外部に熱を放出して作動流体を液化させる凝縮器とを有してなるランキンサイクルシステムの制御方法において、
当該ランキンサイクルシステムの運転中において、少なくとも、前記作動流体用ポンプの入口側、前記蒸発器の出口側、前記膨張機の入口側のそれぞれに設けられた、作動流体の温度を検出する温度検出装置と作動流体の圧力を検出する圧力検出装置で検出した検出値のいずれか１つがそれぞれの検出値に対して予め設定された中断用基準値以上になった場合には、当該ランキンサイクルシステムの運転を中断し、
当該ランキンサイクルシステムの運転中断中において、前記温度検出装置と前記圧力検出装置で検出した検出値の全てがそれぞれの検出値に対して予め設定された再開用基準値以下になった場合には、当該ランキンサイクルシステムの運転を再開し、
当該ランキンサイクルシステムの運転中断中に、予め設定した移行期限期間内に運転が再開されない場合、又は予め設定した一定期間内に、予め設定した基準回数以上の数の運転の中断が行われた場合、前記ランキンサイクルシステムの運転を終了することを特徴とするランキンサイクルシステムの制御方法。 A working fluid container that stores the working fluid, a working fluid pump that recirculates the working fluid in the working fluid container, an evaporator that receives heat from an external heat source and vaporizes the working fluid, and a vaporized working fluid. In the control method of the Rankine cycle system, which includes an expander that extracts driving force from the air and a condenser that releases heat to the outside to liquefy the working fluid.
During the operation of the Rankine cycle system, a temperature detection device for detecting the temperature of the working fluid provided at least on the inlet side of the working fluid pump, the outlet side of the evaporator, and the inlet side of the expander. When any one of the detection values detected by the pressure detector that detects the pressure of the working fluid exceeds the preset interruption reference value for each detection value, the Rankine cycle system is operated. Suspended,
If all of the detection values detected by the temperature detection device and the pressure detection device are equal to or less than the restart reference values set in advance for each detection value during the operation interruption of the Rankine cycle system, The operation of the Rankine cycle system was resumed ,
When the operation of the Rankine cycle system is not restarted within the preset transition deadline period, or when the operation is interrupted more than the preset reference number of times within the preset fixed period. , A method for controlling a Rankine cycle system, which comprises ending the operation of the Rankine cycle system.
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