廃熱利用装置
【課題】内燃機関の廃熱を利用して安定的かつ効率的に動力回収することが可能な廃熱利用装置を提供する。
【解決手段】内燃機関（１０）の廃熱によって作動流体を加熱器（２２）で加熱し、膨張機（２３）で膨張させて機械的エネルギを回収し、膨張後の作動流体を凝縮器（２４）で凝縮液化し加熱器（２２）側へポンプ（２１）により循環するランキンサイクル（２０）を有する廃熱利用装置において、膨張機（２３）の入口側温度を検出する温度検出手段（２０６）と、膨張機（２３）の入口側圧力（Ｐｅｘ＿ｉｎ）を検出する入口側圧力検出手段（２０７）と、膨張機（２３）の出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）を検出する出口側圧力検出手段（２０８）と、過熱度情報（ＳＨ）と、出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）が考慮された圧力情報（Ｐ）とに基づいて膨張機（２３）の指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を制御するランキン運転制御手段（３２，Ｓ４）とを備える。
【解決手段】内燃機関（１０）の廃熱によって作動流体を加熱器（２２）で加熱し、膨張機（２３）で膨張させて機械的エネルギを回収し、膨張後の作動流体を凝縮器（２４）で凝縮液化し加熱器（２２）側へポンプ（２１）により循環するランキンサイクル（２０）を有する廃熱利用装置において、膨張機（２３）の入口側温度を検出する温度検出手段（２０６）と、膨張機（２３）の入口側圧力（Ｐｅｘ＿ｉｎ）を検出する入口側圧力検出手段（２０７）と、膨張機（２３）の出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）を検出する出口側圧力検出手段（２０８）と、過熱度情報（ＳＨ）と、出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）が考慮された圧力情報（Ｐ）とに基づいて膨張機（２３）の指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を制御するランキン運転制御手段（３２，Ｓ４）とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両用の内燃機関の廃熱を利用して動力を回収する廃熱利用装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の廃熱を利用して動力を回収する廃熱利用装置が知られている。この廃熱利用装置はランキンサイクルを備えており、例えば、特許文献１に記載のランキンサイクルでは、内燃機関の廃熱により作動流体を加熱する加熱器と、加熱された作動流体を膨張させて回転駆動力を発生させる膨張機と、膨張された作動流体を凝縮する凝縮器とを備えている。
【０００３】
そして、膨張機へ流入する冷媒の高圧側圧力（入口側圧力）を目標圧力に一致させるべく、膨張機の回転数を制御するようにしている。
【特許文献１】特開２００４−６０４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高圧側圧力を考慮することは、膨張機へ流入する冷媒の気液二相化を抑制し、ランキンサイクルの構成機器（例えば膨張機の摺動部）に必要な潤滑オイルの適正粘度（適度な油膜厚さ）を確保するのに有効である。しかし、一方で、膨張機から流出する冷媒の低圧側圧力（出口側圧力）が高すぎると、高圧側圧力との差圧を十分に確保できずに膨張機の過膨張を引き起こす虞があった。すなわち、膨張機を適正膨張で作動することができないため、安定かつ効率的なランキンサイクルの運転ができないという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、内燃機関の廃熱を利用して安定的かつ効率的に動力回収することが可能な廃熱利用装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、内燃機関（１０）の廃熱によってサイクル内の作動流体を加熱器（２２）で加熱し、加熱された作動流体を膨張機（２３）で膨張させて機械的エネルギを回収し、膨張後の作動流体を凝縮器（２４）で凝縮液化し加熱器（２２）側へポンプ（２１）によって循環するランキンサイクル（２０）を有する廃熱利用装置において、膨張機（２３）の入口側温度を検出する温度検出手段（２０６）と、膨張機（２３）の入口側圧力（Ｐｅｘ＿ｉｎ）を検出する入口側圧力検出手段（２０７）と、膨張機（２３）の出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）を検出する出口側圧力検出手段（２０８）と、温度検出手段（２０６）から検出される入口側温度と入口側圧力検出手段（２０７）から検出される入口側圧力（Ｐｅｘ＿ｉｎ）に基づき得られる膨張機入口での過熱度情報（ＳＨ）と、出口側圧力検出手段（２０８）から得られる出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）が考慮された圧力情報（Ｐ）とに基づいて膨張機（２３）の指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を制御するランキン運転制御手段（３２，Ｓ４）とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本構成によれば、過熱度情報（ＳＨ）を考慮することで、ランキンサイクル（２０）の構成機器（例えば膨張機（２３）の摺動部）に必要な潤滑オイルの適正粘度を確保することができる。また、出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）を含む圧力情報（Ｐ）を考慮することで、高圧側となる膨張機（２３）の入口側圧力（Ｐｅｘ＿ｉｎ）との差圧（ΔＰ）を十分に確保できるため、膨張機（２３）の過膨張を抑制することができる。すなわち、高圧側条件（過熱度情報（ＳＨ））と低圧側条件（圧力情報（Ｐ））を考慮することで、膨張機（２３）を適正膨張させて、安定かつ効率的なランキンサイクル（２０）の運転を行うことができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、ランキン運転制御手段（Ｓ４）は、指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を導出するにあたって、過熱度情報（ＳＨ）および圧力情報（Ｐ）に基づいて最高回転数（Ｎｍａｘ）と最低回転数（Ｎｍｉｎ）とを設定する最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１〜Ｓ４３，Ｓ４１１）を有することを特徴とする。
【００１０】
本構成によれば、最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１〜Ｓ４３，Ｓ４１１）により得られた最高回転数（Ｎｍａｘ）と最低回転数（Ｎｍｉｎ）を用いることで、過熱度情報（ＳＨ）および圧力情報（Ｐ）を考慮して、好適な実施形態とすることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、圧力情報（Ｐ）は、出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）、もしくは、入口側圧力（Ｐｅｘ＿ｉｎ）と出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）との差圧（ΔＰ）であって、最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１〜Ｓ４３）では、過熱度情報（ＳＨ）に基づいて膨張機（２３）の第１最高回転数（Ｎｍａｘ１）と第１最低回転数（Ｎｍｉｎ１）とを算出するとともに、圧力情報（Ｐ）に基づいて膨張機（２３）の第２最高回転数（Ｎｍａｘ２）と第２最低回転数（Ｎｍｉｎ２）とを算出し、それぞれの条件から算出された最高回転数同士（Ｎｍａｘ１，Ｎｍａｘ２）および最低回転数同士（Ｎｍｉｎ１，Ｎｍｉｎ２）を比較し、それぞれ小さい方を最高回転数（Ｎｍａｘ）と最低回転数（Ｎｍｉｎ）として設定することを特徴とする。
【００１２】
過熱度（ＳＨ）が十分な大きさであるとき、膨張機（２３）の指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を大きくすることができるが、指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を大きくすると十分な差圧（ΔＰ）が得られず過膨張になってしまう虞が出てくる。
【００１３】
一方、過膨張になる虞がないとき、指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を大きくすることができるが、指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を大きくすると逆に過熱度（ＳＨ）が小さくなりすぎてしまう虞が出てくる。よって、過熱度情報（ＳＨ）と圧力情報（Ｐ）のそれぞれに基づいて得られた最高回転数（Ｎｍａｘ１、Ｎｍａｘ２）および最低回転数（Ｎｍｉｎ１、Ｎｍｉｎ２）のうち、低い方を採用すれば、膨張機（２３）の過膨張を抑制し、かつ、十分な過熱度（ＳＨ）を確保することができる。
【００１４】
このように、本構成によれば、過熱度情報（ＳＨ）および圧力情報（Ｐ）をともに考慮して、最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１〜Ｓ４３）を好適に実施することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、圧力情報（Ｐ）は、入口側圧力（Ｐｅｘ＿ｉｎ）と出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）との圧力比Ｐｒ（Ｐｒ＝Ｐｅｘ＿ｉｎ／Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）であり、最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１１）では、最低回転数（Ｎｍｉｎ）を予め定めた所定値に設定するとともに、最高回転数（Ｎｍａｘ）を、膨張機（２３）の過熱度情報（ＳＨ）と圧力比（Ｐｒ）とに基づいて予め定められた増減値を加算して設定することを特徴とする。
【００１６】
本構成によれば、増減値を適度に設定することによって、内燃機関（１０）の運転条件が急激に変化したときに、最高回転数（Ｎｍａｘ）（ひいては、指示回転数（Ｎ＿ｉｄ））をすぐに大きく変化させることなくゆっくりと変化させることができるため、より滑らかで緻密な制御が可能となる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、増減値は、過熱度情報（ＳＨ）および圧力比（Ｐｒ）がともに大きいほど、過熱度情報（ＳＨ）および圧力比（Ｐｒ）がともに小さい場合と比較して大きく設定されていることを特徴とする。
【００１８】
圧力比（Ｐｒ）が大きいということは、出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）が低く十分な差圧（ΔＰ）が得られていることを意味する。本構成によれば、圧力比（Ｐｒ）および過熱度情報（ＳＨ）がともに適正値である場合に最高回転数（Ｎｍａｘ）（ひいては、指示回転数（Ｎ＿ｉｄ））を大きくして、膨張機（２３）からの機械的エネルギを効率的に回生することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、ランキン運転制御手段（Ｓ４）は、最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１〜Ｓ４３，Ｓ４１１）で設定された最高回転数（Ｎｍａｘ）と最低回転数（Ｎｍｉｎ）に加え、機械的エネルギを電気エネルギに変換して貯蓄するバッテリ（３３）のバッテリ電圧に基づいて指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を決定する指示回転数決定ステップ（Ｓ４４）を有することを特徴とする。
【００２０】
本構成によれば、バッテリ電圧を考慮して指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を最終決定することにより、バッテリ（３３）が過充電状態となることを抑制して安定したランキンサイクル（２０）の運転が可能となる。
【００２１】
請求項７に記載の発明では、ランキン運転制御手段（Ｓ４）は、膨張機（２３）の指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）がゼロである場合に、所定時間経過した後においても指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）がゼロである場合にのみ、膨張機（２３）を停止させる制御へ移行させる停止猶予ステップ（Ｓ４５〜Ｓ４８）を有することを特徴とする。
【００２２】
本構成によれば、所定時間、膨張機（２３）の停止指示を待機することで、その間に車両側条件により指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）がゼロでなくなった場合には、ランキンサイクル（２０）の運転が継続される。そして、所定時間を超える範囲で指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）がゼロである場合のみランキンサイクル（２０）の運転が停止される。このため、ランキンサイクル（２０）の再起動時に要する電力の消費を抑えることができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明では、ランキンサイクル（２０）の稼動初期において稼動条件を満たしている場合に出力される稼動指示があるか否かを判断するランキン稼動判定制御手段（３２，Ｓ１）を備えることを特徴とする。
【００２４】
本構成によれば、例えば、内燃機関（１０）の冷却水温度や水量、凝縮器前面風速や前面風温度、バッテリ電圧等の稼動条件を満たしたときにのみランキンサイクル（２０）を運転させることができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明では、ランキン運転制御手段（Ｓ４）により膨張機２３の指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を制御する前段階で、ランキンサイクル（２０）が正常に起動しているか否かを判断するランキン起動制御手段およびランキン起動判定制御手段（３２，Ｓ２，Ｓ３）を備えることを特徴とする。
【００２６】
本構成によれば、より信頼性の高いランキンサイクル（２０）の制御を実行することが可能となる。
【００２７】
請求項１０に記載の発明では、膨張機（２３）を所定の回転数に下げた後に、膨張機（２３）の指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）をゼロに指示するランキン停止制御手段（３２，Ｓ５）
を備えることを特徴とする。
【００２８】
本構成によれば、ランキンサイクル（２０）を停止するに際して、膨張機（２３）の差圧（ΔＰ）を小さくした後に回転が停止されるため、膨張機（２３）の暴走を抑制して安定してランキンサイクル（２０）を停止させることができる。
【００２９】
請求項１１に記載の発明では、ランキンサイクル（２０）が正常に停止したか否かを判断するランキン停止判定制御手段（３２，Ｓ６）を備えることを特徴とする。
【００３０】
本構成によれば、より信頼性の高いランキンサイクル（２０）の制御を実行することが可能となる。
【００３１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図１１を参照しつつ説明する。
【００３３】
図１は、ランキンサイクル２０を有する廃熱利用装置１のシステム全体を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態の廃熱利用装置１は、エンジン１０を駆動源とする車両に適用されるものである。
【００３４】
エンジン１０は、水冷式の内燃機関であり、エンジン冷却水の循環によってエンジン１０が冷却されるラジエータ回路１１、および冷却水（温水）を熱源として空調空気を加熱するヒータ回路１２が設けられている。
【００３５】
ラジエータ回路１１には、ラジエータ１３が設けられており、ラジエータ１３は、温水ポンプ１４によって循環される冷却水を外気との熱交換により冷却する。温水ポンプ１４は、電動式のポンプ、あるいは機械式のポンプのどちらでも良い。エンジン１０の出口側の流路には、後述するランキンサイクル２０の加熱器２２が配設されており、冷却水がこの加熱器２２内を流通するようになっている。加熱器２２の上流側にはシャット弁１８が設けられており、このシャット弁１８の開閉制御によって、冷却水を加熱器２２側へ流通させるか否かを適宜調節できるようになっている。
【００３６】
ラジエータ回路１１中には、ラジエータ１３を迂回して冷却水が流通するラジエータバイパス流路１５が設けられており、サーモスタット１６によってラジエータ１３を流通する冷却水量とラジエータバイパス流路１５を流通する冷却水量とが調節されるようになっている。
【００３７】
ヒータ回路１２には、ヒータコア１７が設けられており、上記の温水ポンプ１４によって冷却水（温水）が循環されるようになっている。ヒータコア１７は、空調ユニットの空調ケース内に配設されており、送風機（いずれも図示略）によって送風される空調空気を温水との熱交換により加熱する。ヒータコア１７にはエアミックスドア（図示略）が設けられており、このエアミックスドアの開閉により、ヒータコア１７を流通する空調空気量が可変される。
【００３８】
一方、ランキンサイクル２０は、エンジン１０で発生した廃熱エネルギ（冷却水の熱）を回収するとともに、この廃熱エネルギを機械的エネルギ（膨張機２３（詳細後述）の駆動力）、さらには、電気エネルギ（発電機２５（詳細後述）の発電量）に変換して利用するものである。以下、ランキンサイクル２０について説明する。
【００３９】
ランキンサイクル２０は、ポンプ２１、加熱器２２、膨張機２３、凝縮器２４を有しており、これらが環状に接続されて閉回路を形成している。さらに、加熱器２２と凝縮器２４との間には、膨張機２３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にはバイパス弁２７が設けられている。
【００４０】
ポンプ２１は、後述する通電制御回路３０によって作動される発電機２５を駆動源として、ランキンサイクル２０内の冷媒（作動流体、以下、「ＲＡ冷媒」と言う。）を循環させる電動式のポンプである。そして、本実施形態では、膨張機２３の駆動軸と同軸とされている。
【００４１】
加熱器２２は、ポンプ２１から送られるＲＡ冷媒とラジエータ回路１１を流通する高温の冷却水との間で熱交換することによりＲＡ冷媒を加熱する熱交換器である。
【００４２】
膨張機２３は、過熱器２２で過熱されたＲＡ冷媒の膨張によって回転駆動力を発生させる流体機器である。膨張機２３の駆動軸には発電機２５が接続されている。そして、膨張機２３の駆動力によって発電機２５が作動され、発電機２５によって発電される電力は、後述する通電制御回路３０を構成するインバータ３１を解してバッテリ３３に充電されるようになっている。膨張機２３から流出されるＲＡ冷媒は、凝縮器２４に至る。
【００４３】
凝縮器２４は、膨張機２３の吐出側に接続され、軸流式のいわゆる吸い込み式の送風ファン２８によって送風される冷却空気との熱交換によってＲＡ冷媒を凝縮液化する熱交換器である。
【００４４】
発電機２５は、電動機および発電機の両機能を備える回転機械であり、通電制御回路３０によって制御される。発電機２５の一端側の軸にはポンプ２１が接続され、他端側の軸には膨張機２３が接続されている。
【００４５】
通電制御回路３０は、廃熱利用装置１内の各種機器の作動を制御するための制御手段であり、インバータ３１と制御機器３２（ＥＣＵ）とを有している。インバータ３１は、膨張機２３に接続された発電機２５の作動を制御するものであり、発電機２５が膨張機２３の駆動力によって作動されるときに、発電される電力をバッテリ３３に充電する。また、通電制御回路３０は、周知のタイマー機能を有している。
【００４６】
さらに、ランキンサイクル２０には、加熱器２２に流入する冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ２０１、加熱器２２を流通する冷却水量を検出する流量センサ２０２、凝縮器２４の前面風速を検出する風速センサ２０３、凝縮器２４の前面風温度を検出する凝縮器温度センサ２０４、ポンプ２１の入口過冷却度（サブクール）を得るための入口冷媒温度を検出するポンプ温度センサ２０５、膨張機２３の入口側冷媒温度を検出するための膨張機温度センサ２０６（温度検出手段）、膨張機２３の入口側圧力Ｐｅｘ＿ｉｎを検出するための入口側圧力センサ２０７（入口側圧力検出手段）、膨張機２３の出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔを検出するための出口側圧力センサ２０８（出口側圧力検出手段）等の各種センサが配設されている。
【００４７】
そして、これらの各種センサ２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６，２０７，２０８等からの検出信号に基づいて、制御機器３２は、インバータ３１の作動を制御するとともに、送風ファン２８、ポンプ２２および膨張機２３の発電機２５等を併せて制御するようになっている。
【００４８】
（作動）
（メインフロー）
次に、上記構成に基づく作動およびその作用効果について説明する。図２は、本実施形態のランキンサイクル２０の作動制御に関するメインフローを示すフローチャートである。
【００４９】
図２に示すように、メインフローは、ランキン稼動判定制御（Ｓ１）、ランキン起動制御＆起動判定制御（Ｓ２、Ｓ３）、ランキン運転制御（Ｓ４）、ランキン停止制御（Ｓ５）、ランキン停止判定制御（Ｓ６）、異常対処処置（Ｓ７）とから構成されている。
【００５０】
まず、ステップＳ１のランキン稼動判定制御において、ランキン稼動指示があるか否かが判断される。そして、稼動指示がある場合（Ｓ１：ＹＥＳ）には、ステップＳ２，Ｓ３のランキン起動制御＆起動判定制御に進む。稼動指示がない場合（Ｓ１：ＮＯ）には、ステップＳ１を繰り返す。
【００５１】
ステップＳ２，Ｓ３のランキン起動制御＆起動判定制御において、ランキンサイクル２０が正常起動したか否かが判断される。そして、正常起動した場合（Ｓ２、Ｓ３：ＹＥＳ）には、ステップＳ４のランキン運転制御に進む。
【００５２】
ステップＳ４のランキン運転制御では、ランキンサイクル２０の運転を停止すべきか否かが判断される。そして、停止すべき指示がある場合（Ｓ４：ＹＥＳ）には、ステップＳ５のランキン停止制御に進む。停止すべき指示がない場合（Ｓ４：ＮＯ）には、ステップＳ４を繰り返す。また、ステップＳ２，Ｓ３において、ランキンサイクル２０が正常起動していない場合（Ｓ２、Ｓ３：ＮＯ）には、ステップＳ４を経ることなくステップＳ５のランキン停止制御に進む。
【００５３】
ステップＳ５のランキン停止制御の後は、ステップＳ６のランキン停止判定制御に進む。
【００５４】
ステップＳ６のランキン停止判定制御では、ランキンサイクル２０が正常停止したか否かが判断される。そして、正常停止した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）には、ステップＳ１のランキン稼動判定制御に戻り、以降、このメインフローを繰り返す。
【００５５】
一方、ステップＳ６のランキン停止判定制御において、ランキンサイクル２０が正常停止していない場合（Ｓ６：ＮＯ）、すなわち、異常停止した場合には、ステップＳ７に進み、異常対処処置が実行される。
【００５６】
以下、各制御ステップＳ１〜Ｓ７の詳細な制御内容について、順次、説明する。
【００５７】
（Ｓ１ ランキン稼動判定制御）
図３は、ステップＳ１のランキン稼動判定制御の詳細を説明するフローチャートである。図３に示すように、はじめに、ステップＳ１１で、冷却水温度センサ２０１から検出された冷却水温度が予め定められた所定値Ｔｗｃより大きいか否かが判断される。冷却水温度が所定値Ｔｗｃより大きい場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）には、ステップＳ１２に進み、流量センサ２０２から検出された冷却水流量が予め定められた所定値Ｇｗｃより大きいか否かが判断される。一方、ステップＳ１１で、冷却水温度が所定値Ｔｗｃ以下である場合（Ｓ１１：ＮＯ）には、ステップＳ１１の処理を繰り返す。
【００５８】
ステップＳ１２において、冷却水流量が所定値Ｇｗｃより大きい場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）には、ステップＳ１３に進み、凝縮器２４の前面に配置された風速センサ２０３から検出された凝縮器前面風速が予め定められた所定値Ｖａｃより大きいか否かが判断される。一方、ステップＳ１２で、冷却水流量が所定値Ｇｗｃ以下である場合（Ｓ１２：ＮＯ）には、再びステップＳ１１まで戻る。
【００５９】
ステップＳ１３において、凝縮器前面風速が所定値Ｖａｃより大きい場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）には、ステップＳ１４に進み、凝縮器温度センサ２０４から検出された凝縮器前面温度が予め定められた所定値Ｔａｃより低いか否かが判断される。一方、ステップＳ１３で、凝縮器前面風速が所定値Ｖａｃ以下である場合（Ｓ１３：ＮＯ）には、再びステップＳ１１まで戻る。
【００６０】
ステップＳ１４において、凝縮器前面温度が所定値Ｔａｃより低い場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）には、ステップＳ１５に進み、バッテリ電圧値が予め定められた所定値Ｅｂｃより小さいか否かが判断される。一方、ステップＳ１４で、凝縮器前面温度が所定値Ｔａｃ以上の場合（Ｓ１４：ＮＯ）には、再びステップＳ１１まで戻る。
【００６１】
ステップＳ１５において、バッテリ電圧値が所定値Ｅｂｃより低い場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）には、ステップＳ１６でランキン稼動指示を出した後、ランキン起動制御＆起動判定制御（Ｓ２，Ｓ３）へ進む。バッテリ電圧値が所定値Ｅｂｃ以上である場合（Ｓ１５：ＮＯ）には、再びステップＳ１１まで戻る。
【００６２】
なお、所定値Ｔｗｃ、Ｇｗｃ，Ｖａｃ，Ｔａｃ，Ｅｂｃの各数値は、ランキンサイクル２０を起動した場合に、膨張機２３、さらには発電機２５によるエネルギを回生し得る程度の境界値にそれぞれ設定されている。
【００６３】
以上のように、各ステップＳ１１〜Ｓ１５では、冷却水温度、冷却水流量、凝縮器前面風速、凝縮器前面温度、バッテリ電圧の全ての条件をクリアした場合にのみランキン稼動指示を出し、いずれか１つでも条件を満たさない場合にはランキン稼動指示を出さずに停止状態を維持し、本制御ルーチン（ステップＳ１）を繰り返すようになっている。
【００６４】
本制御ルーチン（ステップＳ１）により、ランキンサイクル２０が十分にエネルギを回生できる条件となったときにのみ運転させることが可能となる。
【００６５】
（Ｓ２、Ｓ３ ランキン起動制御＆起動判定制御）
図４は、ステップＳ２のランキン起動制御の詳細を説明するフローチャートであり、図５は、ステップＳ２に連続して実行されるステップＳ３のランキン起動判定制御の詳細を説明するフローチャートである。
【００６６】
図４に示すように、ステップＳ２１で、バイパス弁２７が開いているか否かが判断され、バイパス弁２７が開いている場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）には、ステップＳ２２で膨張機最低回転数を指示する。この最低回転数は例えば２０００ｒｐｍに設定することができる。この指示により、発電機２５を電動機として駆動し、ポンプ２１および膨張機２３を駆動させる。
【００６７】
一方、ステップＳ２１において、バイパス弁２７が閉じている場合（Ｓ２１：ＮＯ）には、ステップＳ２３でバイパス弁２７を開状態に制御する。
【００６８】
バイパス弁２７を開けた状態で膨張機２３を駆動させても、膨張機２３の入口と出口とで差圧ΔＰは生じない。このステップＳ２１〜Ｓ２３では、膨張機２３およびポンプ２１を駆動する際に、まずバイパス弁２７を開状態に制御しておくことで、膨張機２３に急激に圧力が生じないようにし、各摺動部材間の当接摺動を避けて、ＲＡ冷媒とともに循環する潤滑オイルがランキンサイクル２０内に満遍なく行き渡るまでの貧潤滑状態における各摺動部材の摩耗等を防止するようにしている。
【００６９】
膨張機２３およびポンプ２１が駆動された後は、ステップＳ２４でタイマーがスタートされ、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、ポンプ温度センサ２０５から検出される温度に基づき得られる過冷却度（サブクール）が予め定められた所定値ＳＣｐｃより大きく、かつ、膨張機温度センサ２０６から得られる膨張機入口冷媒温度が予め定められた所定値Ｔｅｘｃより大きいか否かが判断される。
【００７０】
過冷却度が所定値ＳＣｐｃより大きく、かつ、膨張機入口冷媒温度が所定値Ｔｅｘｃより大きい場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）には、ステップＳ２６でタイマーをストップし、ステップＳ２８でバイパス弁２７を閉状態に制御する。
【００７１】
一方、ステップＳ２５において、過冷却度または膨張機入口冷媒温度のいずれかでも所定値ＳＣｐｃ、Ｔｅｘｃ以下であって条件を満たしていない場合（Ｓ２５：ＮＯ）には、ステップＳ２７で、所定時間経過したか否かが判断される。そして、所定時間が経過していない場合（Ｓ２７：ＮＯ）には、再びステップＳ２５へ戻り、所定条件を満たすか否かが判断される。
【００７２】
すなわち、所定時間内に過冷却度および膨張機入口冷媒温度の両条件が満たされれば、次のランキン起動判定制御（ステップＳ３、図５参照）に進むが、いずれか一方でも条件が満たされない場合には、ランキン起動判定制御に進むことなく、ランキン停止制御（Ｓ５）へ進むようになっている。
【００７３】
そして、上記ステップＳ２８でバイパス弁２７を閉状態に制御した後は、図５に示すように、ステップＳ３１でタイマーをスタートさせる。次に、ステップＳ３２で、ランキン回生量が０より大きく、かつ、膨張機２３の入口側圧力Ｐｅｘ＿ｉｎと出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔとの差圧ΔＰが予め定められた所定値ΔＰｃより大きいか否かが判断される。
【００７４】
ランキン回生量が０より大きく、かつ、膨張機２３の差圧ΔＰが所定値ΔＰｃより大きい場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）には、ステップＳ３３でタイマーをストップし、ステップＳ３５でランキン稼動状態と判断する。その後は、ランキン運転制御（Ｓ４、図６参照）へ進む。
【００７５】
一方、ステップＳ３２において、ランキン回生量が０である、または、膨張機２３の差圧ΔＰが所定値ΔＰｃ以下である場合（Ｓ３２：ＮＯ）には、ステップＳ３４で、所定時間経過したか否かが判断される。そして、所定時間が経過していない場合（Ｓ３４：ＮＯ）には、再びステップＳ３２へ戻り、所定条件を満たすか否かが判断される。
【００７６】
すなわち、所定時間内にランキン回生量および膨張機２３の差圧ΔＰの両条件が満たされれば、次のランキン運転制御（Ｓ４）に進むが、いずれか一方でも条件が満たされない場合には、ランキン運転制御に進むことなく、ランキン停止制御（Ｓ５）へ進むようになっている。
【００７７】
以上詳述した本制御ルーチン（Ｓ３、Ｓ４）によれば、ランキンサイクル２０を起動するにあたり、起動の前提となる条件（過冷却度、膨張機入口冷媒温度）および起動初期の条件（ランキン回生量、膨張機２３の差圧ΔＰ）をチェックし、適正であることを確認しているため、安定した起動が可能となる。また、タイマー機能を利用して、各条件を満たすまでの許容時間を設定しているため、時間内に適正値とならなかった場合には停止制御へ移行することで、起動に要する無駄な電力を抑えることができる。
【００７８】
（Ｓ４ ランキン運転制御）
図６は、本発明の要部である、ステップＳ４のランキン運転制御の詳細を説明するフローチャートである。図７は、高圧側条件と回転数（最高回転数、最低回転数）との対応を示す制御特性図であり、図８は、低圧側条件と回転数（最高回転数、最低回転数）との対応を示す制御特性図、図９は、バッテリ電圧と指示回転数Ｎ＿ｉｄとの対応を示す制御特性図である。
【００７９】
図６に示すように、まず、ステップＳ４１で、図７に基づき、高圧側条件より膨張機２３の最高回転数Ｎｍａｘ１、最低回転数Ｎｍｉｎ１を決定する。ここで、高圧側条件は、膨張機温度センサ２０６から検出される膨張機２３の入口側冷媒温度と冷媒圧力（入口側圧力Ｐｅｘ＿ｉｎ）に基づき得られる膨張機２３の入口での過熱度ＳＨ（過熱度情報）である。
【００８０】
次に、ステップＳ４２で、図８に基づき、低圧側条件より膨張機２３の最高回転数Ｎｍａｘ２、最低回転数Ｎｍｉｎ２を決定する。ここで、低圧側条件は、出口側圧力センサ２０８から検出される膨張機２３の出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔ（本実施形態における圧力情報Ｐ）である。
【００８１】
そして、次に、ステップＳ４３で、最高回転数Ｎｍａｘ１、Ｎｍａｘ２、最低回転数Ｎｍｉｎ１、Ｎｍｉｎ２を比較し、それぞれの小さい値を最高回転数Ｎｍａｘ、最低回転数Ｎｍｉｎと決定する。
【００８２】
そして、ステップＳ４４で、図９に基づき、バッテリ電圧により膨張機２３の指示回転数Ｎ＿ｉｄを決定する。図９に示すように、概ね、バッテリ電圧が低い場合には指示回転数Ｎ＿ｉｄを大きく設定し（例えば、Ｅ＿ｌｏｗ以下の場合は指示回転数Ｎ＿ｉｄ＝Ｎｍａｘ）、バッテリ電圧が高い場合には指示回転数Ｎ＿ｉｄを小さく設定する。このように、膨張機２３の指示回転数Ｎ＿ｉｄを決定するに際して、バッテリ電圧を考慮することで、バッテリ３３が過充電状態となることを防止できる。
【００８３】
膨張機２３の指示回転数Ｎ＿ｉｄが決定した後は、ステップＳ４５で、その指示回転数Ｎ＿ｉｄがゼロか否かが判断される。ゼロでない場合（Ｓ４５：ＮＯ）には、ステップＳ４７で膨張機２３の指示回転数Ｎ＿ｉｄを指示し、その指示回転数Ｎ＿ｉｄで膨張機２３およびポンプ２１を駆動させ、ステップＳ４１の処理へ戻る。
【００８４】
一方、ステップＳ４４で決定された指示回転数Ｎ＿ｉｄがゼロである場合（Ｓ４５：ＹＥＳ）には、ステップＳ４６でタイマースタート（ルーチン１回目）した後、ステップＳ４８で、所定時間経過したか否かが判断される。所定時間経過していない場合（Ｓ４８：ＮＯ）には、再びステップＳ４１に戻り、ステップＳ４５までの処理をした後、いまだ指示回転数Ｎ＿ｉｄがゼロである場合（Ｓ４５：ＹＥＳ）には、ステップＳ４６でタイマーカウントを継続（ルーチン２回目以降）する。そして、ステップＳ４８で所定時間経過したか否かが再び判断され、所定時間が経過した場合（Ｓ４８：ＹＥＳ）には、ランキン停止制御（Ｓ５）へ以降する。
【００８５】
すなわち、ステップＳ４５〜Ｓ４８（停止猶予ステップ）までの処理は、指示回転数Ｎ＿ｉｄがゼロの場合に、すぐにランキンサイクル２０を停止するのではなく、所定時間の間、継続して指示回転数Ｎ＿ｉｄがゼロの場合にのみ停止するようにしている。言い換えれば、所定時間、ランキンサイクル２０の停止処理を猶予するようにしている。これにより、ランキンサイクル２０の再起動時に要する電力の消費を抑えることができる。
【００８６】
次に、上記ステップＳ４１〜Ｓ４３（最高最低回転数決定ステップ）の効果について述べる。はじめに、膨張機２３の回転数と過熱度ＳＨとの関係について簡単に説明する。まず、膨張機２３の回転数を大きくすると、冷媒がより多く流れることで加熱器２２での蒸発が追いつかなくなり、膨張機２３の入口での過熱度ＳＨは小さくなる。過熱度ＳＨを十分な大きさとしておくことは、加熱器２２での蒸発度を十分に確保して膨張機２３へ流入するＲＡ冷媒の二相化を防止する上で必要である他、ランキンサイクル２０を循環する潤滑オイルの粘度を確保する上でも重要である。
【００８７】
このため、過熱度ＳＨが大きいときは回転数を大きくすることができるが、過熱度ＳＨが小さいときには回転数を小さくして適度な過熱度ＳＨ、ひいては、適度な潤滑オイル粘度を得るようにすることが望ましい。
【００８８】
一方、膨張機２３の回転数と出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔとの関係について説明すると、回転数を大きくすると、出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔは大きくなる。逆に、回転数を小さくすれば、出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔは小さくなる。なお、入口側圧力Ｐｅｘ＿ｉｎの値は、ポンプ２１と膨張機２３の容積比から決定される。
【００８９】
出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔが大きい場合（差圧ΔＰが小さい場合）、過膨張となる虞が生じるため、出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔが小さい場合（差圧ΔＰが大きい場合）には回転数を大きくすることができるが、出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔが大きい場合には回転数は小さくすることが望ましい。
【００９０】
以上の関係から、例えば、過熱度ＳＨが十分な大きさであるとき、回転数を大きくすることができるが、回転数を大きくすると出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔが大きくなり過膨張の虞が出てくる。
【００９１】
一方、出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔが十分に小さく差圧ΔＰが十分であって過膨張になる虞がないとき、回転数を大きくすることができるが、回転数を大きくすると過熱度ＳＨが小さくなりすぎてしまう虞が出てくる。そこで、過熱度ＳＨと出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔのそれぞれに基づいて得られた最高回転数Ｎｍａｘ１、Ｎｍａｘ２および最低回転数Ｎｍｉｎ１、Ｎｍｉｎ２のうち、低い方を採用すれば、膨張機２３の過膨張を抑制し、かつ、十分な過熱度ＳＨを確保することができる。
【００９２】
このように、高圧側条件として過熱度ＳＨを考慮することで、膨張機２３へ流入する冷媒の気液二相化を防止でき、かつ、膨張機２３を潤滑する潤滑オイルの粘度を十分に確保することができる。
【００９３】
また、低圧側条件として膨張機２３の出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔを考慮することで、入口側圧力Ｐｅｘ＿ｉｎとの差圧ΔＰを十分に確保することが可能となり、膨張機２３の過膨張を抑制することができる。すなわち、安定したランキンサイクル２０の運転が可能となる。
【００９４】
（Ｓ５ ランキン停止制御）
図１０は、ステップＳ５のランキン停止制御の詳細を説明するフローチャートである。
【００９５】
図１０に示すように、まず、ステップＳ５１で、膨張機最低回転数を指示し、ステップＳ５２で、バイパス弁２７を開状態に制御する。その後、ステップＳ５３で膨張機ゼロ回転を指示し、膨張機２３、ポンプ２１を停止させ、次のランキン停止判定制御（Ｓ６）へ移行する。なお、ここでいう「膨張機最低回転数」とは、上記したように図６に示すステップＳ４３で得られる最低回転数Ｎｍｉｎとは異なり、予め定められた所定値である。
【００９６】
本制御ルーチン（Ｓ５）によれば、ランキンサイクル２０を停止するに際して、膨張機２３を所定の回転数におとしてから、バイパス弁２７を開き、その後、ゼロ回転指示とするようにしている。このように、バイパス弁２７を開くことで膨張機２３の差圧ΔＰを無くしてから停止するため、膨張機２３の暴走を抑制して、安定したランキンサイクル２０の停止が可能となる。
【００９７】
（Ｓ６ ランキン停止判定制御）
図１１は、ステップＳ６のランキン停止判定制御の詳細を説明するフローチャートである。
【００９８】
図１１に示すように、まず、ステップＳ６１で、膨張機２３の差圧ΔＰが予め定めた所定値より低いか否かが判断される。そして、差圧ΔＰが所定値より低い場合（Ｓ６１：ＹＥＳ）には、ステップＳ６２で、ランキンサイクル２０が正常に停止したものと判断され、ランキン稼動判定制御（Ｓ１）へ戻り、メインフロー（図２）の制御を繰り返す。
【００９９】
一方、差圧ΔＰが所定値以上である場合（Ｓ６１：ＮＯ）には、ステップＳ６３で、ランキンサイクル２０が異常停止したものと判断されて、異常対処処理（Ｓ７、図１２）へ進む。
【０１００】
本制御ルーチン（Ｓ６）によれば、膨張機２３の差圧ΔＰを判断基準として用い、ランキンサイクル２０が異常停止した場合にはメインフローを繰り返さないようにすることで、信頼性の高いランキンサイクル２０とすることができる。
【０１０１】
（Ｓ７ 異常対処処置）
ランキンサイクル２０が異常停止した場合には、異常対処処置が実行される。具体的には、例えば、シャット弁１８を閉状態に制御する。この場合、加熱器２２に冷却水が流入しなくなるため、ランキンサイクル２０の運転を強制的に中止することができる。
【０１０２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図１２、図１３を参照して説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と共通するステップには第１実施形態と同様の符号を付しており、以下、第１実施形態との相違部分に着目して説明することとする。
【０１０３】
図１２は、本実施形態におけるランキン運転制御（Ｓ４）の詳細を説明するフローチャートである。本実施形態では、このランキン運転制御（Ｓ４）における最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１１）が上記第１実施形態とは異なり、その他の装置構成および制御は同様であるため、最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１１）を詳述し、他の説明については省略する。
【０１０４】
図１２に示すように、ステップＳ４１１で、膨張機２３の入口での過熱度ＳＨと膨張機２３の圧力比Ｐｒ（本実施形態における圧力情報Ｐ）の値にしたがって、膨張機２３の最高回転数Ｎｍａｘの増減を決定する。最低回転数Ｎｍｉｎは一定値とする。ここで、膨張機２３の圧力比Ｐｒは、入口側圧力Ｐｅｘ＿ｉｎと出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔの比（Ｐｒ＝Ｐｅｘ＿ｉｎ／Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）であらわされる。
【０１０５】
図１３は、過熱度ＳＨと圧力比Ｐｒに基づいた、膨張機２３の最高回転数Ｎｍａｘの増減を示す図である。ここで、最低回転数Ｎｍｉｎの一定値および最高回転数Ｎｍａｘの初期値は、それぞれ所定値に設定することができる。最高回転数Ｎｍａｘの「増減」の基準となるのは、ルーチン１回目は予め定められた初期値であり、ルーチン２回目以降は直前のルーチン後における最高回転数Ｎｍａｘの値となる。また、図１３において、最高回転数Ｎｍａｘを増加させた場合の限界値は予め設定されており、最高回転数Ｎｍａｘがその限界値を超えないように制御される。さらに、最高回転数Ｎｍａｘを低下させた場合の限界値は最低回転数Ｎｍｉｎの値（一定値）に設定されており、圧力比Ｐｒおよび過熱度ＳＨがともに最低領域（Ｐｒ＜Ｐｒ＿ｍｉｎ，ＳＨ＜ＳＨ＿ｍｉｎ）にある場合のみ、最低回転数Ｎｍｉｎの値は０であるものとする。
【０１０６】
図１３において、網掛けで示す「変化なし」の部分では、そのときの最高回転数Ｎｍａｘの値における過熱度ＳＨおよび圧力比Ｐｒの値が適当であって、そのままの最高回転数Ｎｍａｘを維持して良いため、増減はなく（増減値＝ゼロ）最高回転数Ｎｍａｘを変化させないことを意味する。
【０１０７】
例えば、圧力比Ｐｒおよび過熱度ＳＨがともに適正範囲にある領域Ｑ１（Ｐｒ＿ｌｏｗ＜Ｐｒ＜Ｐｒ＿ｈｉｇｈ，ＳＨ＿ｍｉｎ＜ＳＨ＜ＳＨ＿ｌｏｗ）から、車両条件の変化により、圧力比Ｐｒが低下して領域Ｑ２（Ｐｒ＿ｍｉｎ＜Ｐｒ＜Ｐｒ＿ｌｏｗ，ＳＨ＿ｍｉｎ＜ＳＨ＜ＳＨ＿ｌｏｗ）に以降した場合を考える。
【０１０８】
このとき、圧力比Ｐｒが低下したということは、すなわち、出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔが大きくなったことを意味する。このとき、これ以上出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔが大きくなると過膨張になる虞が生じるため、増減は「低下」（増減値はマイナス値）が選択され、最高回転数Ｎｍａｘを低下させるよう制御する。
【０１０９】
また、例えば、領域Ｑ１から、車両条件の変化により、過熱度ＳＨが低下して領域Ｑ３（Ｐｒ＿ｌｏｗ＜Ｐｒ＜Ｐｒ＿ｈｉｇｈ，ＳＨ＜ＳＨ＿ｍｉｎ）に以降した場合を考える。
【０１１０】
このときには、過熱度ＳＨが適正値以下であるため、増減は「低下」（増減値はマイナス値）が選択され、最高回転数Ｎｍａｘを低下させることで過熱度ＳＨを確保するように制御する。
【０１１１】
さらに、例えば、圧力比Ｐｒおよび過熱度ＳＨがともに適正範囲にある領域Ｑ４（Ｐｒ＿ｌｏｗ＜Ｐｒ＜Ｐｒ＿ｈｉｇｈ，ＳＨ＞ＳＨ＿ｈｉｇｈ）から、車両条件の変化により、圧力比Ｐｒが上昇して領域Ｑ５（Ｐｒ＞Ｐｒ＿ｈｉｇｈ，ＳＨ＞ＳＨ＿ｈｉｇｈ）に以降した場合を考える。
【０１１２】
このとき、圧力比Ｐｒおよび過熱度ＳＨはともに適正かつ十分な値であるため、増減は「増加」（増減値はプラス値）が選択され、最高回転数Ｎｍａｘを増加させることで、バッテリ３３への電気エネルギを効率的に最大限回生できるように（回生量を大きくするように）制御する。
【０１１３】
上記詳述した本実施形態によれば、例えば、「増加」における増加量を小さく設定しておけば、車両条件の変化によって、圧力比Ｐｒおよび過熱度ＳＨの条件が領域Ｑ５に該当するに至った場合において、この条件（Ｐｒ＞Ｐｒ＿ｈｉｇｈ，ＳＨ＞ＳＨ＿ｈｉｇｈ）が継続する場合に、徐々に回転数（最高回転数Ｎｍａｘ、指示回転数Ｎ＿ｉｄ）が増加していくように制御される。
【０１１４】
このように、増減値の大きさを適度に設定することによって、車両条件（加熱器２２への冷却水流入量の増加等）の急激な変化時において、指示回転数Ｎ＿ｉｄをすぐに大きく変化させることなくゆっくりと変化させることができるため、より滑らかで緻密な制御が可能となる。
【０１１５】
（その他の実施形態）
上記第１実施形態において、低圧側条件としての圧力情報Ｐは、膨張機２３の出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔとしたが、これに換えて、例えば、膨張機２３の入口側圧力Ｐｅｘ＿ｉｎと出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔとの差圧ΔＰ（入口側圧力Ｐｅｘ＿ｉｎ−出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）としても良い。この場合、図８で説明した特性図に対して図１４に示す特性図を用いることができ、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１１６】
上記各実施形態において、ステップＳ４４（図６、図１２参照）のバッテリ電圧を考慮する特性図（図９）において、指示回転数Ｎ＿ｉｄの段階的な移行を連続的にしてもよい。この場合、図１５に示す特性図を用いることができ、特に、バッテリ電圧値がＥ＿ｌｏｗとＥ＿ｈｉｇｈとの間にあるときの指示回転数Ｎ＿ｉｄを連続的にすることで、膨張機２３の指示回転数Ｎ＿ｉｄが採り得る値のヴァリエーションが広がり、より緻密な制御を行うことができる。
【０１１７】
上記各実施形態では、ポンプ２１と膨張機２３とは同軸駆動されるものとしたが、図１６に示すように、同軸駆動ではないタイプ（ポンプ２１を専用の電動機（図示略）で駆動するタイプ）として実施しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】ランキンサイクルを有する廃熱利用装置のシステム全体を示す模式図である。
【図２】第１実施形態のランキンサイクルの作動制御に関するメインフローを示すフローチャートである。
【図３】ランキン稼動判定制御の詳細を説明するフローチャートである。
【図４】ランキン起動制御の詳細を説明するフローチャートである。
【図５】ランキン起動制御に連続して実行されるランキン起動判定制御の詳細を説明するフローチャートである。
【図６】ランキン運転制御の詳細を説明するフローチャートである。
【図７】高圧側条件と回転数（最高回転数、最低回転数）との対応を示す制御特性図である。
【図８】低圧側条件と回転数（最高回転数、最低回転数）との対応を示す制御特性図である。
【図９】バッテリ電圧と指示回転数との対応を示す制御特性図である。
【図１０】ランキン停止制御の詳細を説明するフローチャートである。
【図１１】ランキン停止判定制御の詳細を説明するフローチャートである。
【図１２】第２実施形態における、ランキン運転制御の詳細を説明するフローチャートである。
【図１３】過熱度と圧力比に基づいた、膨張機の最高回転数の増減を示す図である。
【図１４】別な実施形態における、低圧側条件と回転数（最高回転数、最低回転数）との対応を示す制御特性図である。
【図１５】別な実施形態における、バッテリ電圧と指示回転数との対応を示す制御特性図である。
【図１６】別な実施形態における、ランキンサイクルを有する廃熱利用装置のシステム全体を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１ 廃熱利用装置
１０ 内燃機関
２０ ランキンサイクル
２１ ポンプ
２２ 加熱器
２３ 膨張機
２４ 凝縮器
３２ 制御機器（ランキン運転制御手段（Ｓ４）、ランキン稼動判定手段（Ｓ１）、ランキン起動制御手段（Ｓ２）、ランキン起動判定制御手段（Ｓ３）、ランキン停止手段（Ｓ５）、ランキン停止判定制御手段（Ｓ６））
３３ バッテリ
２０６ 膨張機温度センサ（温度検出手段）
２０７ 入口側圧力センサ（入口側圧力検出手段）
２０８ 出口側圧力センサ（出口側圧力検出手段）
Ｐ 圧力情報
Ｐｅｘ＿ｏｕｔ 出口側圧力（圧力情報）
ΔＰ （圧力情報）
Ｐｒ 圧力比（圧力情報）
ＳＨ 過熱度（過熱度情報）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両用の内燃機関の廃熱を利用して動力を回収する廃熱利用装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の廃熱を利用して動力を回収する廃熱利用装置が知られている。この廃熱利用装置はランキンサイクルを備えており、例えば、特許文献１に記載のランキンサイクルでは、内燃機関の廃熱により作動流体を加熱する加熱器と、加熱された作動流体を膨張させて回転駆動力を発生させる膨張機と、膨張された作動流体を凝縮する凝縮器とを備えている。
【０００３】
そして、膨張機へ流入する冷媒の高圧側圧力（入口側圧力）を目標圧力に一致させるべく、膨張機の回転数を制御するようにしている。
【特許文献１】特開２００４−６０４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高圧側圧力を考慮することは、膨張機へ流入する冷媒の気液二相化を抑制し、ランキンサイクルの構成機器（例えば膨張機の摺動部）に必要な潤滑オイルの適正粘度（適度な油膜厚さ）を確保するのに有効である。しかし、一方で、膨張機から流出する冷媒の低圧側圧力（出口側圧力）が高すぎると、高圧側圧力との差圧を十分に確保できずに膨張機の過膨張を引き起こす虞があった。すなわち、膨張機を適正膨張で作動することができないため、安定かつ効率的なランキンサイクルの運転ができないという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、内燃機関の廃熱を利用して安定的かつ効率的に動力回収することが可能な廃熱利用装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、内燃機関（１０）の廃熱によってサイクル内の作動流体を加熱器（２２）で加熱し、加熱された作動流体を膨張機（２３）で膨張させて機械的エネルギを回収し、膨張後の作動流体を凝縮器（２４）で凝縮液化し加熱器（２２）側へポンプ（２１）によって循環するランキンサイクル（２０）を有する廃熱利用装置において、膨張機（２３）の入口側温度を検出する温度検出手段（２０６）と、膨張機（２３）の入口側圧力（Ｐｅｘ＿ｉｎ）を検出する入口側圧力検出手段（２０７）と、膨張機（２３）の出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）を検出する出口側圧力検出手段（２０８）と、温度検出手段（２０６）から検出される入口側温度と入口側圧力検出手段（２０７）から検出される入口側圧力（Ｐｅｘ＿ｉｎ）に基づき得られる膨張機入口での過熱度情報（ＳＨ）と、出口側圧力検出手段（２０８）から得られる出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）が考慮された圧力情報（Ｐ）とに基づいて膨張機（２３）の指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を制御するランキン運転制御手段（３２，Ｓ４）とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本構成によれば、過熱度情報（ＳＨ）を考慮することで、ランキンサイクル（２０）の構成機器（例えば膨張機（２３）の摺動部）に必要な潤滑オイルの適正粘度を確保することができる。また、出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）を含む圧力情報（Ｐ）を考慮することで、高圧側となる膨張機（２３）の入口側圧力（Ｐｅｘ＿ｉｎ）との差圧（ΔＰ）を十分に確保できるため、膨張機（２３）の過膨張を抑制することができる。すなわち、高圧側条件（過熱度情報（ＳＨ））と低圧側条件（圧力情報（Ｐ））を考慮することで、膨張機（２３）を適正膨張させて、安定かつ効率的なランキンサイクル（２０）の運転を行うことができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、ランキン運転制御手段（Ｓ４）は、指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を導出するにあたって、過熱度情報（ＳＨ）および圧力情報（Ｐ）に基づいて最高回転数（Ｎｍａｘ）と最低回転数（Ｎｍｉｎ）とを設定する最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１〜Ｓ４３，Ｓ４１１）を有することを特徴とする。
【００１０】
本構成によれば、最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１〜Ｓ４３，Ｓ４１１）により得られた最高回転数（Ｎｍａｘ）と最低回転数（Ｎｍｉｎ）を用いることで、過熱度情報（ＳＨ）および圧力情報（Ｐ）を考慮して、好適な実施形態とすることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、圧力情報（Ｐ）は、出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）、もしくは、入口側圧力（Ｐｅｘ＿ｉｎ）と出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）との差圧（ΔＰ）であって、最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１〜Ｓ４３）では、過熱度情報（ＳＨ）に基づいて膨張機（２３）の第１最高回転数（Ｎｍａｘ１）と第１最低回転数（Ｎｍｉｎ１）とを算出するとともに、圧力情報（Ｐ）に基づいて膨張機（２３）の第２最高回転数（Ｎｍａｘ２）と第２最低回転数（Ｎｍｉｎ２）とを算出し、それぞれの条件から算出された最高回転数同士（Ｎｍａｘ１，Ｎｍａｘ２）および最低回転数同士（Ｎｍｉｎ１，Ｎｍｉｎ２）を比較し、それぞれ小さい方を最高回転数（Ｎｍａｘ）と最低回転数（Ｎｍｉｎ）として設定することを特徴とする。
【００１２】
過熱度（ＳＨ）が十分な大きさであるとき、膨張機（２３）の指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を大きくすることができるが、指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を大きくすると十分な差圧（ΔＰ）が得られず過膨張になってしまう虞が出てくる。
【００１３】
一方、過膨張になる虞がないとき、指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を大きくすることができるが、指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を大きくすると逆に過熱度（ＳＨ）が小さくなりすぎてしまう虞が出てくる。よって、過熱度情報（ＳＨ）と圧力情報（Ｐ）のそれぞれに基づいて得られた最高回転数（Ｎｍａｘ１、Ｎｍａｘ２）および最低回転数（Ｎｍｉｎ１、Ｎｍｉｎ２）のうち、低い方を採用すれば、膨張機（２３）の過膨張を抑制し、かつ、十分な過熱度（ＳＨ）を確保することができる。
【００１４】
このように、本構成によれば、過熱度情報（ＳＨ）および圧力情報（Ｐ）をともに考慮して、最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１〜Ｓ４３）を好適に実施することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、圧力情報（Ｐ）は、入口側圧力（Ｐｅｘ＿ｉｎ）と出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）との圧力比Ｐｒ（Ｐｒ＝Ｐｅｘ＿ｉｎ／Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）であり、最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１１）では、最低回転数（Ｎｍｉｎ）を予め定めた所定値に設定するとともに、最高回転数（Ｎｍａｘ）を、膨張機（２３）の過熱度情報（ＳＨ）と圧力比（Ｐｒ）とに基づいて予め定められた増減値を加算して設定することを特徴とする。
【００１６】
本構成によれば、増減値を適度に設定することによって、内燃機関（１０）の運転条件が急激に変化したときに、最高回転数（Ｎｍａｘ）（ひいては、指示回転数（Ｎ＿ｉｄ））をすぐに大きく変化させることなくゆっくりと変化させることができるため、より滑らかで緻密な制御が可能となる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、増減値は、過熱度情報（ＳＨ）および圧力比（Ｐｒ）がともに大きいほど、過熱度情報（ＳＨ）および圧力比（Ｐｒ）がともに小さい場合と比較して大きく設定されていることを特徴とする。
【００１８】
圧力比（Ｐｒ）が大きいということは、出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）が低く十分な差圧（ΔＰ）が得られていることを意味する。本構成によれば、圧力比（Ｐｒ）および過熱度情報（ＳＨ）がともに適正値である場合に最高回転数（Ｎｍａｘ）（ひいては、指示回転数（Ｎ＿ｉｄ））を大きくして、膨張機（２３）からの機械的エネルギを効率的に回生することができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明では、ランキン運転制御手段（Ｓ４）は、最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１〜Ｓ４３，Ｓ４１１）で設定された最高回転数（Ｎｍａｘ）と最低回転数（Ｎｍｉｎ）に加え、機械的エネルギを電気エネルギに変換して貯蓄するバッテリ（３３）のバッテリ電圧に基づいて指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を決定する指示回転数決定ステップ（Ｓ４４）を有することを特徴とする。
【００２０】
本構成によれば、バッテリ電圧を考慮して指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を最終決定することにより、バッテリ（３３）が過充電状態となることを抑制して安定したランキンサイクル（２０）の運転が可能となる。
【００２１】
請求項７に記載の発明では、ランキン運転制御手段（Ｓ４）は、膨張機（２３）の指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）がゼロである場合に、所定時間経過した後においても指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）がゼロである場合にのみ、膨張機（２３）を停止させる制御へ移行させる停止猶予ステップ（Ｓ４５〜Ｓ４８）を有することを特徴とする。
【００２２】
本構成によれば、所定時間、膨張機（２３）の停止指示を待機することで、その間に車両側条件により指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）がゼロでなくなった場合には、ランキンサイクル（２０）の運転が継続される。そして、所定時間を超える範囲で指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）がゼロである場合のみランキンサイクル（２０）の運転が停止される。このため、ランキンサイクル（２０）の再起動時に要する電力の消費を抑えることができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明では、ランキンサイクル（２０）の稼動初期において稼動条件を満たしている場合に出力される稼動指示があるか否かを判断するランキン稼動判定制御手段（３２，Ｓ１）を備えることを特徴とする。
【００２４】
本構成によれば、例えば、内燃機関（１０）の冷却水温度や水量、凝縮器前面風速や前面風温度、バッテリ電圧等の稼動条件を満たしたときにのみランキンサイクル（２０）を運転させることができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明では、ランキン運転制御手段（Ｓ４）により膨張機２３の指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を制御する前段階で、ランキンサイクル（２０）が正常に起動しているか否かを判断するランキン起動制御手段およびランキン起動判定制御手段（３２，Ｓ２，Ｓ３）を備えることを特徴とする。
【００２６】
本構成によれば、より信頼性の高いランキンサイクル（２０）の制御を実行することが可能となる。
【００２７】
請求項１０に記載の発明では、膨張機（２３）を所定の回転数に下げた後に、膨張機（２３）の指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）をゼロに指示するランキン停止制御手段（３２，Ｓ５）
を備えることを特徴とする。
【００２８】
本構成によれば、ランキンサイクル（２０）を停止するに際して、膨張機（２３）の差圧（ΔＰ）を小さくした後に回転が停止されるため、膨張機（２３）の暴走を抑制して安定してランキンサイクル（２０）を停止させることができる。
【００２９】
請求項１１に記載の発明では、ランキンサイクル（２０）が正常に停止したか否かを判断するランキン停止判定制御手段（３２，Ｓ６）を備えることを特徴とする。
【００３０】
本構成によれば、より信頼性の高いランキンサイクル（２０）の制御を実行することが可能となる。
【００３１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図１１を参照しつつ説明する。
【００３３】
図１は、ランキンサイクル２０を有する廃熱利用装置１のシステム全体を示す模式図である。図１に示すように、本実施形態の廃熱利用装置１は、エンジン１０を駆動源とする車両に適用されるものである。
【００３４】
エンジン１０は、水冷式の内燃機関であり、エンジン冷却水の循環によってエンジン１０が冷却されるラジエータ回路１１、および冷却水（温水）を熱源として空調空気を加熱するヒータ回路１２が設けられている。
【００３５】
ラジエータ回路１１には、ラジエータ１３が設けられており、ラジエータ１３は、温水ポンプ１４によって循環される冷却水を外気との熱交換により冷却する。温水ポンプ１４は、電動式のポンプ、あるいは機械式のポンプのどちらでも良い。エンジン１０の出口側の流路には、後述するランキンサイクル２０の加熱器２２が配設されており、冷却水がこの加熱器２２内を流通するようになっている。加熱器２２の上流側にはシャット弁１８が設けられており、このシャット弁１８の開閉制御によって、冷却水を加熱器２２側へ流通させるか否かを適宜調節できるようになっている。
【００３６】
ラジエータ回路１１中には、ラジエータ１３を迂回して冷却水が流通するラジエータバイパス流路１５が設けられており、サーモスタット１６によってラジエータ１３を流通する冷却水量とラジエータバイパス流路１５を流通する冷却水量とが調節されるようになっている。
【００３７】
ヒータ回路１２には、ヒータコア１７が設けられており、上記の温水ポンプ１４によって冷却水（温水）が循環されるようになっている。ヒータコア１７は、空調ユニットの空調ケース内に配設されており、送風機（いずれも図示略）によって送風される空調空気を温水との熱交換により加熱する。ヒータコア１７にはエアミックスドア（図示略）が設けられており、このエアミックスドアの開閉により、ヒータコア１７を流通する空調空気量が可変される。
【００３８】
一方、ランキンサイクル２０は、エンジン１０で発生した廃熱エネルギ（冷却水の熱）を回収するとともに、この廃熱エネルギを機械的エネルギ（膨張機２３（詳細後述）の駆動力）、さらには、電気エネルギ（発電機２５（詳細後述）の発電量）に変換して利用するものである。以下、ランキンサイクル２０について説明する。
【００３９】
ランキンサイクル２０は、ポンプ２１、加熱器２２、膨張機２３、凝縮器２４を有しており、これらが環状に接続されて閉回路を形成している。さらに、加熱器２２と凝縮器２４との間には、膨張機２３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にはバイパス弁２７が設けられている。
【００４０】
ポンプ２１は、後述する通電制御回路３０によって作動される発電機２５を駆動源として、ランキンサイクル２０内の冷媒（作動流体、以下、「ＲＡ冷媒」と言う。）を循環させる電動式のポンプである。そして、本実施形態では、膨張機２３の駆動軸と同軸とされている。
【００４１】
加熱器２２は、ポンプ２１から送られるＲＡ冷媒とラジエータ回路１１を流通する高温の冷却水との間で熱交換することによりＲＡ冷媒を加熱する熱交換器である。
【００４２】
膨張機２３は、過熱器２２で過熱されたＲＡ冷媒の膨張によって回転駆動力を発生させる流体機器である。膨張機２３の駆動軸には発電機２５が接続されている。そして、膨張機２３の駆動力によって発電機２５が作動され、発電機２５によって発電される電力は、後述する通電制御回路３０を構成するインバータ３１を解してバッテリ３３に充電されるようになっている。膨張機２３から流出されるＲＡ冷媒は、凝縮器２４に至る。
【００４３】
凝縮器２４は、膨張機２３の吐出側に接続され、軸流式のいわゆる吸い込み式の送風ファン２８によって送風される冷却空気との熱交換によってＲＡ冷媒を凝縮液化する熱交換器である。
【００４４】
発電機２５は、電動機および発電機の両機能を備える回転機械であり、通電制御回路３０によって制御される。発電機２５の一端側の軸にはポンプ２１が接続され、他端側の軸には膨張機２３が接続されている。
【００４５】
通電制御回路３０は、廃熱利用装置１内の各種機器の作動を制御するための制御手段であり、インバータ３１と制御機器３２（ＥＣＵ）とを有している。インバータ３１は、膨張機２３に接続された発電機２５の作動を制御するものであり、発電機２５が膨張機２３の駆動力によって作動されるときに、発電される電力をバッテリ３３に充電する。また、通電制御回路３０は、周知のタイマー機能を有している。
【００４６】
さらに、ランキンサイクル２０には、加熱器２２に流入する冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ２０１、加熱器２２を流通する冷却水量を検出する流量センサ２０２、凝縮器２４の前面風速を検出する風速センサ２０３、凝縮器２４の前面風温度を検出する凝縮器温度センサ２０４、ポンプ２１の入口過冷却度（サブクール）を得るための入口冷媒温度を検出するポンプ温度センサ２０５、膨張機２３の入口側冷媒温度を検出するための膨張機温度センサ２０６（温度検出手段）、膨張機２３の入口側圧力Ｐｅｘ＿ｉｎを検出するための入口側圧力センサ２０７（入口側圧力検出手段）、膨張機２３の出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔを検出するための出口側圧力センサ２０８（出口側圧力検出手段）等の各種センサが配設されている。
【００４７】
そして、これらの各種センサ２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６，２０７，２０８等からの検出信号に基づいて、制御機器３２は、インバータ３１の作動を制御するとともに、送風ファン２８、ポンプ２２および膨張機２３の発電機２５等を併せて制御するようになっている。
【００４８】
（作動）
（メインフロー）
次に、上記構成に基づく作動およびその作用効果について説明する。図２は、本実施形態のランキンサイクル２０の作動制御に関するメインフローを示すフローチャートである。
【００４９】
図２に示すように、メインフローは、ランキン稼動判定制御（Ｓ１）、ランキン起動制御＆起動判定制御（Ｓ２、Ｓ３）、ランキン運転制御（Ｓ４）、ランキン停止制御（Ｓ５）、ランキン停止判定制御（Ｓ６）、異常対処処置（Ｓ７）とから構成されている。
【００５０】
まず、ステップＳ１のランキン稼動判定制御において、ランキン稼動指示があるか否かが判断される。そして、稼動指示がある場合（Ｓ１：ＹＥＳ）には、ステップＳ２，Ｓ３のランキン起動制御＆起動判定制御に進む。稼動指示がない場合（Ｓ１：ＮＯ）には、ステップＳ１を繰り返す。
【００５１】
ステップＳ２，Ｓ３のランキン起動制御＆起動判定制御において、ランキンサイクル２０が正常起動したか否かが判断される。そして、正常起動した場合（Ｓ２、Ｓ３：ＹＥＳ）には、ステップＳ４のランキン運転制御に進む。
【００５２】
ステップＳ４のランキン運転制御では、ランキンサイクル２０の運転を停止すべきか否かが判断される。そして、停止すべき指示がある場合（Ｓ４：ＹＥＳ）には、ステップＳ５のランキン停止制御に進む。停止すべき指示がない場合（Ｓ４：ＮＯ）には、ステップＳ４を繰り返す。また、ステップＳ２，Ｓ３において、ランキンサイクル２０が正常起動していない場合（Ｓ２、Ｓ３：ＮＯ）には、ステップＳ４を経ることなくステップＳ５のランキン停止制御に進む。
【００５３】
ステップＳ５のランキン停止制御の後は、ステップＳ６のランキン停止判定制御に進む。
【００５４】
ステップＳ６のランキン停止判定制御では、ランキンサイクル２０が正常停止したか否かが判断される。そして、正常停止した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）には、ステップＳ１のランキン稼動判定制御に戻り、以降、このメインフローを繰り返す。
【００５５】
一方、ステップＳ６のランキン停止判定制御において、ランキンサイクル２０が正常停止していない場合（Ｓ６：ＮＯ）、すなわち、異常停止した場合には、ステップＳ７に進み、異常対処処置が実行される。
【００５６】
以下、各制御ステップＳ１〜Ｓ７の詳細な制御内容について、順次、説明する。
【００５７】
（Ｓ１ ランキン稼動判定制御）
図３は、ステップＳ１のランキン稼動判定制御の詳細を説明するフローチャートである。図３に示すように、はじめに、ステップＳ１１で、冷却水温度センサ２０１から検出された冷却水温度が予め定められた所定値Ｔｗｃより大きいか否かが判断される。冷却水温度が所定値Ｔｗｃより大きい場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）には、ステップＳ１２に進み、流量センサ２０２から検出された冷却水流量が予め定められた所定値Ｇｗｃより大きいか否かが判断される。一方、ステップＳ１１で、冷却水温度が所定値Ｔｗｃ以下である場合（Ｓ１１：ＮＯ）には、ステップＳ１１の処理を繰り返す。
【００５８】
ステップＳ１２において、冷却水流量が所定値Ｇｗｃより大きい場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）には、ステップＳ１３に進み、凝縮器２４の前面に配置された風速センサ２０３から検出された凝縮器前面風速が予め定められた所定値Ｖａｃより大きいか否かが判断される。一方、ステップＳ１２で、冷却水流量が所定値Ｇｗｃ以下である場合（Ｓ１２：ＮＯ）には、再びステップＳ１１まで戻る。
【００５９】
ステップＳ１３において、凝縮器前面風速が所定値Ｖａｃより大きい場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）には、ステップＳ１４に進み、凝縮器温度センサ２０４から検出された凝縮器前面温度が予め定められた所定値Ｔａｃより低いか否かが判断される。一方、ステップＳ１３で、凝縮器前面風速が所定値Ｖａｃ以下である場合（Ｓ１３：ＮＯ）には、再びステップＳ１１まで戻る。
【００６０】
ステップＳ１４において、凝縮器前面温度が所定値Ｔａｃより低い場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）には、ステップＳ１５に進み、バッテリ電圧値が予め定められた所定値Ｅｂｃより小さいか否かが判断される。一方、ステップＳ１４で、凝縮器前面温度が所定値Ｔａｃ以上の場合（Ｓ１４：ＮＯ）には、再びステップＳ１１まで戻る。
【００６１】
ステップＳ１５において、バッテリ電圧値が所定値Ｅｂｃより低い場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）には、ステップＳ１６でランキン稼動指示を出した後、ランキン起動制御＆起動判定制御（Ｓ２，Ｓ３）へ進む。バッテリ電圧値が所定値Ｅｂｃ以上である場合（Ｓ１５：ＮＯ）には、再びステップＳ１１まで戻る。
【００６２】
なお、所定値Ｔｗｃ、Ｇｗｃ，Ｖａｃ，Ｔａｃ，Ｅｂｃの各数値は、ランキンサイクル２０を起動した場合に、膨張機２３、さらには発電機２５によるエネルギを回生し得る程度の境界値にそれぞれ設定されている。
【００６３】
以上のように、各ステップＳ１１〜Ｓ１５では、冷却水温度、冷却水流量、凝縮器前面風速、凝縮器前面温度、バッテリ電圧の全ての条件をクリアした場合にのみランキン稼動指示を出し、いずれか１つでも条件を満たさない場合にはランキン稼動指示を出さずに停止状態を維持し、本制御ルーチン（ステップＳ１）を繰り返すようになっている。
【００６４】
本制御ルーチン（ステップＳ１）により、ランキンサイクル２０が十分にエネルギを回生できる条件となったときにのみ運転させることが可能となる。
【００６５】
（Ｓ２、Ｓ３ ランキン起動制御＆起動判定制御）
図４は、ステップＳ２のランキン起動制御の詳細を説明するフローチャートであり、図５は、ステップＳ２に連続して実行されるステップＳ３のランキン起動判定制御の詳細を説明するフローチャートである。
【００６６】
図４に示すように、ステップＳ２１で、バイパス弁２７が開いているか否かが判断され、バイパス弁２７が開いている場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）には、ステップＳ２２で膨張機最低回転数を指示する。この最低回転数は例えば２０００ｒｐｍに設定することができる。この指示により、発電機２５を電動機として駆動し、ポンプ２１および膨張機２３を駆動させる。
【００６７】
一方、ステップＳ２１において、バイパス弁２７が閉じている場合（Ｓ２１：ＮＯ）には、ステップＳ２３でバイパス弁２７を開状態に制御する。
【００６８】
バイパス弁２７を開けた状態で膨張機２３を駆動させても、膨張機２３の入口と出口とで差圧ΔＰは生じない。このステップＳ２１〜Ｓ２３では、膨張機２３およびポンプ２１を駆動する際に、まずバイパス弁２７を開状態に制御しておくことで、膨張機２３に急激に圧力が生じないようにし、各摺動部材間の当接摺動を避けて、ＲＡ冷媒とともに循環する潤滑オイルがランキンサイクル２０内に満遍なく行き渡るまでの貧潤滑状態における各摺動部材の摩耗等を防止するようにしている。
【００６９】
膨張機２３およびポンプ２１が駆動された後は、ステップＳ２４でタイマーがスタートされ、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、ポンプ温度センサ２０５から検出される温度に基づき得られる過冷却度（サブクール）が予め定められた所定値ＳＣｐｃより大きく、かつ、膨張機温度センサ２０６から得られる膨張機入口冷媒温度が予め定められた所定値Ｔｅｘｃより大きいか否かが判断される。
【００７０】
過冷却度が所定値ＳＣｐｃより大きく、かつ、膨張機入口冷媒温度が所定値Ｔｅｘｃより大きい場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）には、ステップＳ２６でタイマーをストップし、ステップＳ２８でバイパス弁２７を閉状態に制御する。
【００７１】
一方、ステップＳ２５において、過冷却度または膨張機入口冷媒温度のいずれかでも所定値ＳＣｐｃ、Ｔｅｘｃ以下であって条件を満たしていない場合（Ｓ２５：ＮＯ）には、ステップＳ２７で、所定時間経過したか否かが判断される。そして、所定時間が経過していない場合（Ｓ２７：ＮＯ）には、再びステップＳ２５へ戻り、所定条件を満たすか否かが判断される。
【００７２】
すなわち、所定時間内に過冷却度および膨張機入口冷媒温度の両条件が満たされれば、次のランキン起動判定制御（ステップＳ３、図５参照）に進むが、いずれか一方でも条件が満たされない場合には、ランキン起動判定制御に進むことなく、ランキン停止制御（Ｓ５）へ進むようになっている。
【００７３】
そして、上記ステップＳ２８でバイパス弁２７を閉状態に制御した後は、図５に示すように、ステップＳ３１でタイマーをスタートさせる。次に、ステップＳ３２で、ランキン回生量が０より大きく、かつ、膨張機２３の入口側圧力Ｐｅｘ＿ｉｎと出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔとの差圧ΔＰが予め定められた所定値ΔＰｃより大きいか否かが判断される。
【００７４】
ランキン回生量が０より大きく、かつ、膨張機２３の差圧ΔＰが所定値ΔＰｃより大きい場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）には、ステップＳ３３でタイマーをストップし、ステップＳ３５でランキン稼動状態と判断する。その後は、ランキン運転制御（Ｓ４、図６参照）へ進む。
【００７５】
一方、ステップＳ３２において、ランキン回生量が０である、または、膨張機２３の差圧ΔＰが所定値ΔＰｃ以下である場合（Ｓ３２：ＮＯ）には、ステップＳ３４で、所定時間経過したか否かが判断される。そして、所定時間が経過していない場合（Ｓ３４：ＮＯ）には、再びステップＳ３２へ戻り、所定条件を満たすか否かが判断される。
【００７６】
すなわち、所定時間内にランキン回生量および膨張機２３の差圧ΔＰの両条件が満たされれば、次のランキン運転制御（Ｓ４）に進むが、いずれか一方でも条件が満たされない場合には、ランキン運転制御に進むことなく、ランキン停止制御（Ｓ５）へ進むようになっている。
【００７７】
以上詳述した本制御ルーチン（Ｓ３、Ｓ４）によれば、ランキンサイクル２０を起動するにあたり、起動の前提となる条件（過冷却度、膨張機入口冷媒温度）および起動初期の条件（ランキン回生量、膨張機２３の差圧ΔＰ）をチェックし、適正であることを確認しているため、安定した起動が可能となる。また、タイマー機能を利用して、各条件を満たすまでの許容時間を設定しているため、時間内に適正値とならなかった場合には停止制御へ移行することで、起動に要する無駄な電力を抑えることができる。
【００７８】
（Ｓ４ ランキン運転制御）
図６は、本発明の要部である、ステップＳ４のランキン運転制御の詳細を説明するフローチャートである。図７は、高圧側条件と回転数（最高回転数、最低回転数）との対応を示す制御特性図であり、図８は、低圧側条件と回転数（最高回転数、最低回転数）との対応を示す制御特性図、図９は、バッテリ電圧と指示回転数Ｎ＿ｉｄとの対応を示す制御特性図である。
【００７９】
図６に示すように、まず、ステップＳ４１で、図７に基づき、高圧側条件より膨張機２３の最高回転数Ｎｍａｘ１、最低回転数Ｎｍｉｎ１を決定する。ここで、高圧側条件は、膨張機温度センサ２０６から検出される膨張機２３の入口側冷媒温度と冷媒圧力（入口側圧力Ｐｅｘ＿ｉｎ）に基づき得られる膨張機２３の入口での過熱度ＳＨ（過熱度情報）である。
【００８０】
次に、ステップＳ４２で、図８に基づき、低圧側条件より膨張機２３の最高回転数Ｎｍａｘ２、最低回転数Ｎｍｉｎ２を決定する。ここで、低圧側条件は、出口側圧力センサ２０８から検出される膨張機２３の出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔ（本実施形態における圧力情報Ｐ）である。
【００８１】
そして、次に、ステップＳ４３で、最高回転数Ｎｍａｘ１、Ｎｍａｘ２、最低回転数Ｎｍｉｎ１、Ｎｍｉｎ２を比較し、それぞれの小さい値を最高回転数Ｎｍａｘ、最低回転数Ｎｍｉｎと決定する。
【００８２】
そして、ステップＳ４４で、図９に基づき、バッテリ電圧により膨張機２３の指示回転数Ｎ＿ｉｄを決定する。図９に示すように、概ね、バッテリ電圧が低い場合には指示回転数Ｎ＿ｉｄを大きく設定し（例えば、Ｅ＿ｌｏｗ以下の場合は指示回転数Ｎ＿ｉｄ＝Ｎｍａｘ）、バッテリ電圧が高い場合には指示回転数Ｎ＿ｉｄを小さく設定する。このように、膨張機２３の指示回転数Ｎ＿ｉｄを決定するに際して、バッテリ電圧を考慮することで、バッテリ３３が過充電状態となることを防止できる。
【００８３】
膨張機２３の指示回転数Ｎ＿ｉｄが決定した後は、ステップＳ４５で、その指示回転数Ｎ＿ｉｄがゼロか否かが判断される。ゼロでない場合（Ｓ４５：ＮＯ）には、ステップＳ４７で膨張機２３の指示回転数Ｎ＿ｉｄを指示し、その指示回転数Ｎ＿ｉｄで膨張機２３およびポンプ２１を駆動させ、ステップＳ４１の処理へ戻る。
【００８４】
一方、ステップＳ４４で決定された指示回転数Ｎ＿ｉｄがゼロである場合（Ｓ４５：ＹＥＳ）には、ステップＳ４６でタイマースタート（ルーチン１回目）した後、ステップＳ４８で、所定時間経過したか否かが判断される。所定時間経過していない場合（Ｓ４８：ＮＯ）には、再びステップＳ４１に戻り、ステップＳ４５までの処理をした後、いまだ指示回転数Ｎ＿ｉｄがゼロである場合（Ｓ４５：ＹＥＳ）には、ステップＳ４６でタイマーカウントを継続（ルーチン２回目以降）する。そして、ステップＳ４８で所定時間経過したか否かが再び判断され、所定時間が経過した場合（Ｓ４８：ＹＥＳ）には、ランキン停止制御（Ｓ５）へ以降する。
【００８５】
すなわち、ステップＳ４５〜Ｓ４８（停止猶予ステップ）までの処理は、指示回転数Ｎ＿ｉｄがゼロの場合に、すぐにランキンサイクル２０を停止するのではなく、所定時間の間、継続して指示回転数Ｎ＿ｉｄがゼロの場合にのみ停止するようにしている。言い換えれば、所定時間、ランキンサイクル２０の停止処理を猶予するようにしている。これにより、ランキンサイクル２０の再起動時に要する電力の消費を抑えることができる。
【００８６】
次に、上記ステップＳ４１〜Ｓ４３（最高最低回転数決定ステップ）の効果について述べる。はじめに、膨張機２３の回転数と過熱度ＳＨとの関係について簡単に説明する。まず、膨張機２３の回転数を大きくすると、冷媒がより多く流れることで加熱器２２での蒸発が追いつかなくなり、膨張機２３の入口での過熱度ＳＨは小さくなる。過熱度ＳＨを十分な大きさとしておくことは、加熱器２２での蒸発度を十分に確保して膨張機２３へ流入するＲＡ冷媒の二相化を防止する上で必要である他、ランキンサイクル２０を循環する潤滑オイルの粘度を確保する上でも重要である。
【００８７】
このため、過熱度ＳＨが大きいときは回転数を大きくすることができるが、過熱度ＳＨが小さいときには回転数を小さくして適度な過熱度ＳＨ、ひいては、適度な潤滑オイル粘度を得るようにすることが望ましい。
【００８８】
一方、膨張機２３の回転数と出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔとの関係について説明すると、回転数を大きくすると、出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔは大きくなる。逆に、回転数を小さくすれば、出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔは小さくなる。なお、入口側圧力Ｐｅｘ＿ｉｎの値は、ポンプ２１と膨張機２３の容積比から決定される。
【００８９】
出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔが大きい場合（差圧ΔＰが小さい場合）、過膨張となる虞が生じるため、出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔが小さい場合（差圧ΔＰが大きい場合）には回転数を大きくすることができるが、出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔが大きい場合には回転数は小さくすることが望ましい。
【００９０】
以上の関係から、例えば、過熱度ＳＨが十分な大きさであるとき、回転数を大きくすることができるが、回転数を大きくすると出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔが大きくなり過膨張の虞が出てくる。
【００９１】
一方、出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔが十分に小さく差圧ΔＰが十分であって過膨張になる虞がないとき、回転数を大きくすることができるが、回転数を大きくすると過熱度ＳＨが小さくなりすぎてしまう虞が出てくる。そこで、過熱度ＳＨと出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔのそれぞれに基づいて得られた最高回転数Ｎｍａｘ１、Ｎｍａｘ２および最低回転数Ｎｍｉｎ１、Ｎｍｉｎ２のうち、低い方を採用すれば、膨張機２３の過膨張を抑制し、かつ、十分な過熱度ＳＨを確保することができる。
【００９２】
このように、高圧側条件として過熱度ＳＨを考慮することで、膨張機２３へ流入する冷媒の気液二相化を防止でき、かつ、膨張機２３を潤滑する潤滑オイルの粘度を十分に確保することができる。
【００９３】
また、低圧側条件として膨張機２３の出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔを考慮することで、入口側圧力Ｐｅｘ＿ｉｎとの差圧ΔＰを十分に確保することが可能となり、膨張機２３の過膨張を抑制することができる。すなわち、安定したランキンサイクル２０の運転が可能となる。
【００９４】
（Ｓ５ ランキン停止制御）
図１０は、ステップＳ５のランキン停止制御の詳細を説明するフローチャートである。
【００９５】
図１０に示すように、まず、ステップＳ５１で、膨張機最低回転数を指示し、ステップＳ５２で、バイパス弁２７を開状態に制御する。その後、ステップＳ５３で膨張機ゼロ回転を指示し、膨張機２３、ポンプ２１を停止させ、次のランキン停止判定制御（Ｓ６）へ移行する。なお、ここでいう「膨張機最低回転数」とは、上記したように図６に示すステップＳ４３で得られる最低回転数Ｎｍｉｎとは異なり、予め定められた所定値である。
【００９６】
本制御ルーチン（Ｓ５）によれば、ランキンサイクル２０を停止するに際して、膨張機２３を所定の回転数におとしてから、バイパス弁２７を開き、その後、ゼロ回転指示とするようにしている。このように、バイパス弁２７を開くことで膨張機２３の差圧ΔＰを無くしてから停止するため、膨張機２３の暴走を抑制して、安定したランキンサイクル２０の停止が可能となる。
【００９７】
（Ｓ６ ランキン停止判定制御）
図１１は、ステップＳ６のランキン停止判定制御の詳細を説明するフローチャートである。
【００９８】
図１１に示すように、まず、ステップＳ６１で、膨張機２３の差圧ΔＰが予め定めた所定値より低いか否かが判断される。そして、差圧ΔＰが所定値より低い場合（Ｓ６１：ＹＥＳ）には、ステップＳ６２で、ランキンサイクル２０が正常に停止したものと判断され、ランキン稼動判定制御（Ｓ１）へ戻り、メインフロー（図２）の制御を繰り返す。
【００９９】
一方、差圧ΔＰが所定値以上である場合（Ｓ６１：ＮＯ）には、ステップＳ６３で、ランキンサイクル２０が異常停止したものと判断されて、異常対処処理（Ｓ７、図１２）へ進む。
【０１００】
本制御ルーチン（Ｓ６）によれば、膨張機２３の差圧ΔＰを判断基準として用い、ランキンサイクル２０が異常停止した場合にはメインフローを繰り返さないようにすることで、信頼性の高いランキンサイクル２０とすることができる。
【０１０１】
（Ｓ７ 異常対処処置）
ランキンサイクル２０が異常停止した場合には、異常対処処置が実行される。具体的には、例えば、シャット弁１８を閉状態に制御する。この場合、加熱器２２に冷却水が流入しなくなるため、ランキンサイクル２０の運転を強制的に中止することができる。
【０１０２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図１２、図１３を参照して説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と共通するステップには第１実施形態と同様の符号を付しており、以下、第１実施形態との相違部分に着目して説明することとする。
【０１０３】
図１２は、本実施形態におけるランキン運転制御（Ｓ４）の詳細を説明するフローチャートである。本実施形態では、このランキン運転制御（Ｓ４）における最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１１）が上記第１実施形態とは異なり、その他の装置構成および制御は同様であるため、最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１１）を詳述し、他の説明については省略する。
【０１０４】
図１２に示すように、ステップＳ４１１で、膨張機２３の入口での過熱度ＳＨと膨張機２３の圧力比Ｐｒ（本実施形態における圧力情報Ｐ）の値にしたがって、膨張機２３の最高回転数Ｎｍａｘの増減を決定する。最低回転数Ｎｍｉｎは一定値とする。ここで、膨張機２３の圧力比Ｐｒは、入口側圧力Ｐｅｘ＿ｉｎと出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔの比（Ｐｒ＝Ｐｅｘ＿ｉｎ／Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）であらわされる。
【０１０５】
図１３は、過熱度ＳＨと圧力比Ｐｒに基づいた、膨張機２３の最高回転数Ｎｍａｘの増減を示す図である。ここで、最低回転数Ｎｍｉｎの一定値および最高回転数Ｎｍａｘの初期値は、それぞれ所定値に設定することができる。最高回転数Ｎｍａｘの「増減」の基準となるのは、ルーチン１回目は予め定められた初期値であり、ルーチン２回目以降は直前のルーチン後における最高回転数Ｎｍａｘの値となる。また、図１３において、最高回転数Ｎｍａｘを増加させた場合の限界値は予め設定されており、最高回転数Ｎｍａｘがその限界値を超えないように制御される。さらに、最高回転数Ｎｍａｘを低下させた場合の限界値は最低回転数Ｎｍｉｎの値（一定値）に設定されており、圧力比Ｐｒおよび過熱度ＳＨがともに最低領域（Ｐｒ＜Ｐｒ＿ｍｉｎ，ＳＨ＜ＳＨ＿ｍｉｎ）にある場合のみ、最低回転数Ｎｍｉｎの値は０であるものとする。
【０１０６】
図１３において、網掛けで示す「変化なし」の部分では、そのときの最高回転数Ｎｍａｘの値における過熱度ＳＨおよび圧力比Ｐｒの値が適当であって、そのままの最高回転数Ｎｍａｘを維持して良いため、増減はなく（増減値＝ゼロ）最高回転数Ｎｍａｘを変化させないことを意味する。
【０１０７】
例えば、圧力比Ｐｒおよび過熱度ＳＨがともに適正範囲にある領域Ｑ１（Ｐｒ＿ｌｏｗ＜Ｐｒ＜Ｐｒ＿ｈｉｇｈ，ＳＨ＿ｍｉｎ＜ＳＨ＜ＳＨ＿ｌｏｗ）から、車両条件の変化により、圧力比Ｐｒが低下して領域Ｑ２（Ｐｒ＿ｍｉｎ＜Ｐｒ＜Ｐｒ＿ｌｏｗ，ＳＨ＿ｍｉｎ＜ＳＨ＜ＳＨ＿ｌｏｗ）に以降した場合を考える。
【０１０８】
このとき、圧力比Ｐｒが低下したということは、すなわち、出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔが大きくなったことを意味する。このとき、これ以上出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔが大きくなると過膨張になる虞が生じるため、増減は「低下」（増減値はマイナス値）が選択され、最高回転数Ｎｍａｘを低下させるよう制御する。
【０１０９】
また、例えば、領域Ｑ１から、車両条件の変化により、過熱度ＳＨが低下して領域Ｑ３（Ｐｒ＿ｌｏｗ＜Ｐｒ＜Ｐｒ＿ｈｉｇｈ，ＳＨ＜ＳＨ＿ｍｉｎ）に以降した場合を考える。
【０１１０】
このときには、過熱度ＳＨが適正値以下であるため、増減は「低下」（増減値はマイナス値）が選択され、最高回転数Ｎｍａｘを低下させることで過熱度ＳＨを確保するように制御する。
【０１１１】
さらに、例えば、圧力比Ｐｒおよび過熱度ＳＨがともに適正範囲にある領域Ｑ４（Ｐｒ＿ｌｏｗ＜Ｐｒ＜Ｐｒ＿ｈｉｇｈ，ＳＨ＞ＳＨ＿ｈｉｇｈ）から、車両条件の変化により、圧力比Ｐｒが上昇して領域Ｑ５（Ｐｒ＞Ｐｒ＿ｈｉｇｈ，ＳＨ＞ＳＨ＿ｈｉｇｈ）に以降した場合を考える。
【０１１２】
このとき、圧力比Ｐｒおよび過熱度ＳＨはともに適正かつ十分な値であるため、増減は「増加」（増減値はプラス値）が選択され、最高回転数Ｎｍａｘを増加させることで、バッテリ３３への電気エネルギを効率的に最大限回生できるように（回生量を大きくするように）制御する。
【０１１３】
上記詳述した本実施形態によれば、例えば、「増加」における増加量を小さく設定しておけば、車両条件の変化によって、圧力比Ｐｒおよび過熱度ＳＨの条件が領域Ｑ５に該当するに至った場合において、この条件（Ｐｒ＞Ｐｒ＿ｈｉｇｈ，ＳＨ＞ＳＨ＿ｈｉｇｈ）が継続する場合に、徐々に回転数（最高回転数Ｎｍａｘ、指示回転数Ｎ＿ｉｄ）が増加していくように制御される。
【０１１４】
このように、増減値の大きさを適度に設定することによって、車両条件（加熱器２２への冷却水流入量の増加等）の急激な変化時において、指示回転数Ｎ＿ｉｄをすぐに大きく変化させることなくゆっくりと変化させることができるため、より滑らかで緻密な制御が可能となる。
【０１１５】
（その他の実施形態）
上記第１実施形態において、低圧側条件としての圧力情報Ｐは、膨張機２３の出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔとしたが、これに換えて、例えば、膨張機２３の入口側圧力Ｐｅｘ＿ｉｎと出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔとの差圧ΔＰ（入口側圧力Ｐｅｘ＿ｉｎ−出口側圧力Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）としても良い。この場合、図８で説明した特性図に対して図１４に示す特性図を用いることができ、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１１６】
上記各実施形態において、ステップＳ４４（図６、図１２参照）のバッテリ電圧を考慮する特性図（図９）において、指示回転数Ｎ＿ｉｄの段階的な移行を連続的にしてもよい。この場合、図１５に示す特性図を用いることができ、特に、バッテリ電圧値がＥ＿ｌｏｗとＥ＿ｈｉｇｈとの間にあるときの指示回転数Ｎ＿ｉｄを連続的にすることで、膨張機２３の指示回転数Ｎ＿ｉｄが採り得る値のヴァリエーションが広がり、より緻密な制御を行うことができる。
【０１１７】
上記各実施形態では、ポンプ２１と膨張機２３とは同軸駆動されるものとしたが、図１６に示すように、同軸駆動ではないタイプ（ポンプ２１を専用の電動機（図示略）で駆動するタイプ）として実施しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】ランキンサイクルを有する廃熱利用装置のシステム全体を示す模式図である。
【図２】第１実施形態のランキンサイクルの作動制御に関するメインフローを示すフローチャートである。
【図３】ランキン稼動判定制御の詳細を説明するフローチャートである。
【図４】ランキン起動制御の詳細を説明するフローチャートである。
【図５】ランキン起動制御に連続して実行されるランキン起動判定制御の詳細を説明するフローチャートである。
【図６】ランキン運転制御の詳細を説明するフローチャートである。
【図７】高圧側条件と回転数（最高回転数、最低回転数）との対応を示す制御特性図である。
【図８】低圧側条件と回転数（最高回転数、最低回転数）との対応を示す制御特性図である。
【図９】バッテリ電圧と指示回転数との対応を示す制御特性図である。
【図１０】ランキン停止制御の詳細を説明するフローチャートである。
【図１１】ランキン停止判定制御の詳細を説明するフローチャートである。
【図１２】第２実施形態における、ランキン運転制御の詳細を説明するフローチャートである。
【図１３】過熱度と圧力比に基づいた、膨張機の最高回転数の増減を示す図である。
【図１４】別な実施形態における、低圧側条件と回転数（最高回転数、最低回転数）との対応を示す制御特性図である。
【図１５】別な実施形態における、バッテリ電圧と指示回転数との対応を示す制御特性図である。
【図１６】別な実施形態における、ランキンサイクルを有する廃熱利用装置のシステム全体を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１ 廃熱利用装置
１０ 内燃機関
２０ ランキンサイクル
２１ ポンプ
２２ 加熱器
２３ 膨張機
２４ 凝縮器
３２ 制御機器（ランキン運転制御手段（Ｓ４）、ランキン稼動判定手段（Ｓ１）、ランキン起動制御手段（Ｓ２）、ランキン起動判定制御手段（Ｓ３）、ランキン停止手段（Ｓ５）、ランキン停止判定制御手段（Ｓ６））
３３ バッテリ
２０６ 膨張機温度センサ（温度検出手段）
２０７ 入口側圧力センサ（入口側圧力検出手段）
２０８ 出口側圧力センサ（出口側圧力検出手段）
Ｐ 圧力情報
Ｐｅｘ＿ｏｕｔ 出口側圧力（圧力情報）
ΔＰ （圧力情報）
Ｐｒ 圧力比（圧力情報）
ＳＨ 過熱度（過熱度情報）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）の廃熱によってサイクル内の作動流体を加熱器（２２）で加熱し、加熱された前記作動流体を膨張機（２３）で膨張させて機械的エネルギを回収し、膨張後の前記作動流体を凝縮器（２４）で凝縮液化し前記加熱器（２２）側へポンプ（２１）によって循環するランキンサイクル（２０）を有する廃熱利用装置において、
前記膨張機（２３）の入口側温度を検出する温度検出手段（２０６）と、
前記膨張機（２３）の入口側圧力（Ｐｅｘ＿ｉｎ）を検出する入口側圧力検出手段（２０７）と、
前記膨張機（２３）の出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）を検出する出口側圧力検出手段（２０８）と、
前記温度検出手段（２０６）から検出される入口側温度と前記入口側圧力検出手段（２０７）から検出される入口側圧力（Ｐｅｘ＿ｉｎ）とに基づき得られる前記膨張機入口での過熱度情報（ＳＨ）と、前記出口側圧力検出手段（２０８）から得られる出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）が考慮された圧力情報（Ｐ）とに基づいて前記膨張機（２３）の指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を制御するランキン運転制御手段（３２，Ｓ４）と
を備えることを特徴とする廃熱利用装置。
【請求項２】
前記ランキン運転制御手段（Ｓ４）は、前記指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を導出するにあたって、前記過熱度情報（ＳＨ）および前記圧力情報（Ｐ）に基づいて最高回転数（Ｎｍａｘ）と最低回転数（Ｎｍｉｎ）とを設定する最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１〜Ｓ４３，Ｓ４１１）を有することを特徴とする請求項１に記載の廃熱利用装置。
【請求項３】
前記圧力情報（Ｐ）は、前記出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）、もしくは、前記入口側圧力（Ｐｅｘ＿ｉｎ）と前記出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）との差圧（ΔＰ）であって、
前記最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１〜Ｓ４３）では、
前記過熱度情報（ＳＨ）に基づいて前記膨張機（２３）の第１最高回転数（Ｎｍａｘ１）と第１最低回転数（Ｎｍｉｎ１）とを算出するとともに、前記圧力情報（Ｐ）に基づいて前記膨張機（２３）の第２最高回転数（Ｎｍａｘ２）と第２最低回転数（Ｎｍｉｎ２）とを算出し、それぞれの条件から算出された最高回転数同士（Ｎｍａｘ１，Ｎｍａｘ２）および最低回転数同士（Ｎｍｉｎ１，Ｎｍｉｎ２）を比較し、それぞれ小さい方を前記最高回転数（Ｎｍａｘ）と最低回転数（Ｎｍｉｎ）として設定することを特徴とする請求項２に記載の廃熱利用装置。
【請求項４】
前記圧力情報（Ｐ）は、前記入口側圧力（Ｐｅｘ＿ｉｎ）と前記出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）との圧力比Ｐｒ（Ｐｒ＝Ｐｅｘ＿ｉｎ／Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）であり、
前記最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１１）では、
前記最低回転数（Ｎｍｉｎ）を予め定めた所定値に設定するとともに、前記最高回転数（Ｎｍａｘ）を、前記膨張機（２３）の過熱度情報（ＳＨ）と前記圧力比（Ｐｒ）とに基づいて予め定められた増減値を加算して設定することを特徴とする請求項２に記載の廃熱利用装置。
【請求項５】
前記増減値は、前記過熱度情報（ＳＨ）および前記圧力比（Ｐｒ）がともに大きいほど、前記過熱度情報（ＳＨ）および前記圧力比（Ｐｒ）がともに小さい場合と比較して大きく設定されていることを特徴とする請求項４に記載の廃熱利用装置。
【請求項６】
前記ランキン運転制御手段（Ｓ４）は、
前記最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１〜Ｓ４３，Ｓ４１１）で設定された前記最高回転数（Ｎｍａｘ）と最低回転数（Ｎｍｉｎ）に加え、前記機械的エネルギを電気エネルギに変換して貯蓄するバッテリ（３３）のバッテリ電圧に基づいて前記指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を決定する指示回転数決定ステップ（Ｓ４４）を有することを特徴とする請求項２〜請求項５のうちいずれか一項に記載の廃熱利用装置。
【請求項７】
前記ランキン運転制御手段（Ｓ４）は、前記膨張機（２３）の指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）がゼロである場合に、所定時間経過した後においても前記指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）がゼロである場合にのみ、前記膨張機（２３）を停止させる制御へ移行させる停止猶予ステップ（Ｓ４５〜Ｓ４８）を有することを特徴とする請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の廃熱利用装置。
【請求項８】
前記ランキンサイクル（２０）の稼動初期において稼動条件を満たしている場合に出力される稼動指示があるか否かを判断するランキン稼動判定制御手段（３２，Ｓ１）
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項７のうちいずれか一項に記載の廃熱利用装置。
【請求項９】
ランキン運転制御手段（Ｓ４）により前記膨張機２３の指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を制御する前段階で、前記ランキンサイクル（２０）が正常に起動しているか否かを判断するランキン起動制御手段およびランキン起動判定制御手段（３２，Ｓ２，Ｓ３）
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項８のうちいずれか一項に記載の廃熱利用装置。
【請求項１０】
前記膨張機（２３）を所定の回転数に下げた後に、膨張機（２３）の指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）をゼロに指示するランキン停止制御手段（３２，Ｓ５）
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項９のうちいずれか一項に記載の廃熱利用装置。
【請求項１１】
前記ランキンサイクル（２０）が正常に停止したか否かを判断するランキン停止判定制御手段（３２，Ｓ６）
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項１０のうちいずれか一項に記載の廃熱利用装置。
【請求項１】
内燃機関（１０）の廃熱によってサイクル内の作動流体を加熱器（２２）で加熱し、加熱された前記作動流体を膨張機（２３）で膨張させて機械的エネルギを回収し、膨張後の前記作動流体を凝縮器（２４）で凝縮液化し前記加熱器（２２）側へポンプ（２１）によって循環するランキンサイクル（２０）を有する廃熱利用装置において、
前記膨張機（２３）の入口側温度を検出する温度検出手段（２０６）と、
前記膨張機（２３）の入口側圧力（Ｐｅｘ＿ｉｎ）を検出する入口側圧力検出手段（２０７）と、
前記膨張機（２３）の出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）を検出する出口側圧力検出手段（２０８）と、
前記温度検出手段（２０６）から検出される入口側温度と前記入口側圧力検出手段（２０７）から検出される入口側圧力（Ｐｅｘ＿ｉｎ）とに基づき得られる前記膨張機入口での過熱度情報（ＳＨ）と、前記出口側圧力検出手段（２０８）から得られる出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）が考慮された圧力情報（Ｐ）とに基づいて前記膨張機（２３）の指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を制御するランキン運転制御手段（３２，Ｓ４）と
を備えることを特徴とする廃熱利用装置。
【請求項２】
前記ランキン運転制御手段（Ｓ４）は、前記指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を導出するにあたって、前記過熱度情報（ＳＨ）および前記圧力情報（Ｐ）に基づいて最高回転数（Ｎｍａｘ）と最低回転数（Ｎｍｉｎ）とを設定する最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１〜Ｓ４３，Ｓ４１１）を有することを特徴とする請求項１に記載の廃熱利用装置。
【請求項３】
前記圧力情報（Ｐ）は、前記出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）、もしくは、前記入口側圧力（Ｐｅｘ＿ｉｎ）と前記出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）との差圧（ΔＰ）であって、
前記最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１〜Ｓ４３）では、
前記過熱度情報（ＳＨ）に基づいて前記膨張機（２３）の第１最高回転数（Ｎｍａｘ１）と第１最低回転数（Ｎｍｉｎ１）とを算出するとともに、前記圧力情報（Ｐ）に基づいて前記膨張機（２３）の第２最高回転数（Ｎｍａｘ２）と第２最低回転数（Ｎｍｉｎ２）とを算出し、それぞれの条件から算出された最高回転数同士（Ｎｍａｘ１，Ｎｍａｘ２）および最低回転数同士（Ｎｍｉｎ１，Ｎｍｉｎ２）を比較し、それぞれ小さい方を前記最高回転数（Ｎｍａｘ）と最低回転数（Ｎｍｉｎ）として設定することを特徴とする請求項２に記載の廃熱利用装置。
【請求項４】
前記圧力情報（Ｐ）は、前記入口側圧力（Ｐｅｘ＿ｉｎ）と前記出口側圧力（Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）との圧力比Ｐｒ（Ｐｒ＝Ｐｅｘ＿ｉｎ／Ｐｅｘ＿ｏｕｔ）であり、
前記最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１１）では、
前記最低回転数（Ｎｍｉｎ）を予め定めた所定値に設定するとともに、前記最高回転数（Ｎｍａｘ）を、前記膨張機（２３）の過熱度情報（ＳＨ）と前記圧力比（Ｐｒ）とに基づいて予め定められた増減値を加算して設定することを特徴とする請求項２に記載の廃熱利用装置。
【請求項５】
前記増減値は、前記過熱度情報（ＳＨ）および前記圧力比（Ｐｒ）がともに大きいほど、前記過熱度情報（ＳＨ）および前記圧力比（Ｐｒ）がともに小さい場合と比較して大きく設定されていることを特徴とする請求項４に記載の廃熱利用装置。
【請求項６】
前記ランキン運転制御手段（Ｓ４）は、
前記最高最低回転数設定ステップ（Ｓ４１〜Ｓ４３，Ｓ４１１）で設定された前記最高回転数（Ｎｍａｘ）と最低回転数（Ｎｍｉｎ）に加え、前記機械的エネルギを電気エネルギに変換して貯蓄するバッテリ（３３）のバッテリ電圧に基づいて前記指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を決定する指示回転数決定ステップ（Ｓ４４）を有することを特徴とする請求項２〜請求項５のうちいずれか一項に記載の廃熱利用装置。
【請求項７】
前記ランキン運転制御手段（Ｓ４）は、前記膨張機（２３）の指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）がゼロである場合に、所定時間経過した後においても前記指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）がゼロである場合にのみ、前記膨張機（２３）を停止させる制御へ移行させる停止猶予ステップ（Ｓ４５〜Ｓ４８）を有することを特徴とする請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の廃熱利用装置。
【請求項８】
前記ランキンサイクル（２０）の稼動初期において稼動条件を満たしている場合に出力される稼動指示があるか否かを判断するランキン稼動判定制御手段（３２，Ｓ１）
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項７のうちいずれか一項に記載の廃熱利用装置。
【請求項９】
ランキン運転制御手段（Ｓ４）により前記膨張機２３の指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）を制御する前段階で、前記ランキンサイクル（２０）が正常に起動しているか否かを判断するランキン起動制御手段およびランキン起動判定制御手段（３２，Ｓ２，Ｓ３）
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項８のうちいずれか一項に記載の廃熱利用装置。
【請求項１０】
前記膨張機（２３）を所定の回転数に下げた後に、膨張機（２３）の指示回転数（Ｎ＿ｉｄ）をゼロに指示するランキン停止制御手段（３２，Ｓ５）
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項９のうちいずれか一項に記載の廃熱利用装置。
【請求項１１】
前記ランキンサイクル（２０）が正常に停止したか否かを判断するランキン停止判定制御手段（３２，Ｓ６）
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項１０のうちいずれか一項に記載の廃熱利用装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−６８４５９（Ｐ２００９−６８４５９Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３９９６２（Ｐ２００７−２３９９６２）
【出願日】平成１９年９月１４日（２００７．９．１４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１４日（２００７．９．１４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【Ｆターム（参考）】
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