JP2007218456A - Waste heat utilization device for vehicle and its control method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a waste heat utilization device for a vehicle and its control method capable of performing a stable operation of Rankine cycle even when vehicle traveling wind is used as a cooling medium of a condenser. <P>SOLUTION: In this waste heat utilization device for the vehicle loaded on the vehicle, comprising the Rankine cycle 30A having a pump 33, a heater 34, an expander 21 and the condenser 22, and a control means 40 for controlling the operations of the pump 33 and the expander 21, and supplying the air flowing in from the outside of the vehicle to the condenser 22, the control means 40 controls an operating rotational frequency of at least one of the pump 33 and the expander 21 to achieve predetermined specific condensing capacity of the condenser 22 during the operation of the Rankine cycle 30A. The condensing capacity is secured at a low pressure-side pressure of the Rankine cycle 30A. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、廃熱エネルギーを回収するランキンサイクルを備える車両用廃熱利用装置およびその制御方法に関するものであり、発熱機器として内燃機関（エンジン）を採用し、且つ、冷凍サイクル（空調装置）を備える車両に適用して有効である。   The present invention relates to a vehicle waste heat utilization apparatus including a Rankine cycle for recovering waste heat energy, and a control method thereof. The present invention employs an internal combustion engine (engine) as a heat generating device, and a refrigeration cycle (air conditioner). It is effective when applied to vehicles equipped.

従来の廃熱利用装置として、例えば特許文献１に示されるように、車両の内燃機関の廃熱（冷却水の熱）を電気エネルギーとして回収するランキンサイクルを活用したものが知られている。ランキンサイクルは、内部を循環する冷媒圧送用の液ポンプ、内燃機関の廃熱を加熱源として冷媒を蒸発させる蒸気発生器、蒸気冷媒の膨張によって駆動力を発生する膨張機、膨張機からの吐出冷媒を凝縮させる凝縮器を有しており、膨張機には発電機が接続されている。発電機は膨張機の駆動力によって作動されて発電を行う。   As a conventional waste heat utilization device, for example, as disclosed in Patent Document 1, a device utilizing a Rankine cycle that recovers waste heat (heat of cooling water) of an internal combustion engine of a vehicle as electric energy is known. The Rankine cycle consists of a liquid pump for refrigerant pressure circulation that circulates inside, a steam generator that evaporates the refrigerant using the waste heat of the internal combustion engine as a heating source, an expander that generates driving force by expansion of the vapor refrigerant, and discharge from the expander A condenser for condensing the refrigerant is included, and a generator is connected to the expander. The generator is operated by the driving force of the expander to generate power.

ここでは、例えば内燃機関の廃熱温度（冷却水温度）、ランキンサイクルの高圧側（蒸気発生器の出口側）冷媒の圧力、および温度を検出して、高圧側での冷媒過熱度と、蒸気発生器での廃熱温度および冷媒温度の差を算出して、それらの算出結果をもとに液ポンプおよび膨張機の作動回転数を制御するようにしている。   Here, for example, the waste heat temperature (cooling water temperature) of the internal combustion engine, the pressure and temperature of the refrigerant on the high pressure side of the Rankine cycle (the outlet side of the steam generator), and the temperature are detected. The difference between the waste heat temperature and the refrigerant temperature in the generator is calculated, and the operation rotational speeds of the liquid pump and the expander are controlled based on the calculation results.

このように、主としてランキンサイクルにおける熱（廃熱）の入力側に着目し、この入力側の状態をきめ細かに把握することで、蒸気発生器における加熱能力に見合った液ポンプおよび膨張機の運転が可能となり、効率的なランキンサイクルの運転、つまりは効率的なエネルギー回収を可能としている。
特開２００５−３０７２７号公報 Thus, paying attention mainly to the input side of heat (waste heat) in the Rankine cycle, and precisely grasping the state of this input side, the operation of the liquid pump and the expander corresponding to the heating capacity in the steam generator can be performed. This enables efficient Rankine cycle operation, that is, efficient energy recovery.
JP 2005-30727 A

しかしながら、車両に搭載されるランキンサイクルにおいては、凝縮器は通常、エンジンルーム内の前方に配設されて、凝縮器には車両走行時の車速風が冷却用媒体（冷却用空気）として供給される場合が多い。よって、凝縮器における凝縮能力（凝縮時の冷媒圧力）は、車速によって大きく変動するので、上記特許文献１に示された廃熱利用装置のように、加熱能力側の状態を把握して制御しても、安定したランキンサイクルの運転が難しい。つまり、効率的なエネルギーの回収が難しいという問題があった。   However, in a Rankine cycle mounted on a vehicle, the condenser is usually arranged in front of the engine room, and vehicle speed wind during driving of the vehicle is supplied to the condenser as a cooling medium (cooling air). There are many cases. Therefore, the condensing capacity (refrigerant pressure at the time of condensing) in the condenser largely varies depending on the vehicle speed. However, stable Rankine cycle operation is difficult. That is, there is a problem that efficient energy recovery is difficult.

本発明の目的は、上記問題に鑑み、凝縮器の冷却媒体として車両走行風を用いるものでも、安定したランキンサイクルの運転を可能とする車両用廃熱利用装置およびその制御方法を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a vehicle waste heat utilization device that enables stable Rankine cycle operation and a control method thereof, even when vehicle traveling wind is used as a cooling medium for a condenser. is there.

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。   In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.

請求項１に記載の発明では、車両に搭載されるものであって、ポンプ（３３）によって循環される作動流体を、車両用の発熱機器（１０）の廃熱によって加熱して過熱蒸気とする加熱器（３４）、加熱器（３４）からの過熱蒸気の膨張によって駆動力を発生する膨張機（２１）、車両外部から流入する流入空気との熱交換により過熱蒸気を凝縮してポンプ（３３）側に流出する凝縮器（２２）を有するランキンサイクル（３０Ａ）と、ランキンサイクル（３０Ａ）の作動を制御する制御手段（４０）とを備える車両用廃熱利用装置において、制御手段（４０）は、ランキンサイクル（３０Ａ）を起動させる時に、ランキンサイクル（３０Ａ）の低圧側圧力が、あるいはこの低圧側圧力に相関する低圧側物理量が、予め定めた第１所定値よりも高い場合に、ランキンサイクル（３０Ａ）の起動を実行することを特徴としている。   In the first aspect of the present invention, the working fluid that is mounted on the vehicle and is circulated by the pump (33) is heated by the waste heat of the heating device (10) for the vehicle to form superheated steam. A heater (34), an expander (21) that generates a driving force by the expansion of superheated steam from the heater (34), and a pump (33 In the vehicle waste heat utilization apparatus, comprising the Rankine cycle (30A) having the condenser (22) flowing out to the side) and the control means (40) for controlling the operation of the Rankine cycle (30A), the control means (40) When the Rankine cycle (30A) is started, the low-pressure side pressure of the Rankine cycle (30A) or the low-pressure side physical quantity correlated with the low-pressure side pressure is greater than a predetermined first predetermined value. If have, it is characterized by performing the activation of the Rankine cycle (30A).

これにより、低圧側圧力、あるいは低圧側物理量が、予め定めた第１所定値よりも高い場合であれば、凝縮器（２２）内に液相の作動流体が存在すると捉えることができる。よって、この場合にランキンサイクル（３０Ａ）を起動することで、ポンプ（３３）が気相の作動流体を吸引してキャビテーションを起すことを防止できるので、起動時における安定したランキンサイクル（３０Ａ）の運転が可能となる。   Thereby, if the low-pressure side pressure or the low-pressure side physical quantity is higher than the predetermined first predetermined value, it can be understood that the liquid-phase working fluid exists in the condenser (22). Therefore, in this case, by starting the Rankine cycle (30A), it is possible to prevent the pump (33) from sucking the gas-phase working fluid and causing cavitation, so that the stable Rankine cycle (30A) of the start-up can be prevented. Driving is possible.

請求項２に記載の発明では、凝縮器（２２）を共用して形成されると共に、制御手段（４０）によってその作動が制御される冷凍サイクル（２０Ａ）を有し、制御手段（４０）は、ランキンサイクル（３０Ａ）を起動させる時に、低圧側圧力が、あるいは低圧側物理量が、第１所定値以下であると、冷凍サイクル（２０Ａ）を作動させた後に、ランキンサイクル（３０Ａ）の起動を実行することを特徴としている。   In invention of Claim 2, it has a refrigerating cycle (20A) in which the operation | movement is controlled by the control means (40) while being formed sharing a condenser (22), and the control means (40) When the Rankine cycle (30A) is started, if the low pressure side pressure or the low pressure side physical quantity is equal to or less than the first predetermined value, the Rankine cycle (30A) is started after the refrigeration cycle (20A) is operated. It is characterized by executing.

これにより、冷凍サイクル（２０Ａ）を作動させることで、凝縮器（２２）内に液相の作動流体を予め溜めることができる。よって、冷凍サイクル（２０Ａ）を作動させた後にランキンサイクル（３０Ａ）を起動することで、ポンプ（３３）が気相の作動流体を吸引してキャビテーションを起すことを防止できるので、起動時における安定したランキンサイクル（３０Ａ）の運転が可能となる。   Thus, by operating the refrigeration cycle (20A), a liquid-phase working fluid can be stored in the condenser (22) in advance. Therefore, by starting the Rankine cycle (30A) after operating the refrigeration cycle (20A), it is possible to prevent the pump (33) from sucking the gaseous working fluid and causing cavitation. The Rankine cycle (30A) can be operated.

請求項３に記載の発明のように、制御手段（４０）は、ポンプ（３３）を起動することで、ランキンサイクル（３０Ａ）の起動を実行可能となる。   As in the third aspect of the invention, the control means (40) can start the Rankine cycle (30A) by starting the pump (33).

請求項４に記載の発明では、凝縮器（２２）を共用して形成されると共に、制御手段（４０）によってその作動が制御される冷凍サイクル（２０Ａ）を有し、冷凍サイクル（２０Ａ）は、冷凍サイクル（２０Ａ）の高圧側圧力、あるいはこの高圧側圧力に相関する高圧側物理量を検出する高圧側圧力検出手段（２２ｂ）を備え、制御手段（４０）は、高圧側圧力検出手段（２２ｂ）で得られる検出値を低圧側圧力あるいは低圧側物理量として、ランキンサイクル（３０Ａ）の起動を制御することを特徴としている。   In invention of Claim 4, it has a refrigerating cycle (20A) in which the operation | movement is controlled by the control means (40) while being formed using a condenser (22), and a refrigerating cycle (20A) The high pressure side pressure detecting means (22b) for detecting the high pressure side pressure of the refrigeration cycle (20A) or the high pressure side physical quantity correlated with the high pressure side pressure is provided, and the control means (40) includes the high pressure side pressure detecting means (22b). ) Is used as a low pressure side pressure or a low pressure side physical quantity to control the start-up of the Rankine cycle (30A).

これにより、冷凍サイクル（２０Ａ）用の高圧側圧力検出手段（２２ｂ）によって、ランキンサイクル（３０Ａ）の低圧側圧力あるいは低圧側物理量を把握することができるので、ランキンサイクル（３０Ａ）用として専用の検出手段を設ける必要がなく、装置（２０）を簡素で安価にすることができる。   Thereby, the low pressure side pressure or the low pressure side physical quantity of the Rankine cycle (30A) can be grasped by the high pressure side pressure detecting means (22b) for the refrigeration cycle (20A). There is no need to provide detection means, and the device (20) can be made simple and inexpensive.

請求項５に記載の発明では、車両に搭載されるものであって、ポンプ（３３）によって循環される作動流体を、車両用の発熱機器（１０）の廃熱によって加熱して過熱蒸気とする加熱器（３４）、加熱器（３４）からの過熱蒸気の膨張によって駆動力を発生する膨張機（２１）、車両外部から流入する流入空気との熱交換により過熱蒸気を凝縮してポンプ（３３）側に流出する凝縮器（２２）を有するランキンサイクル（３０Ａ）と、ポンプ（３３）、膨張機（２１）の作動を制御する制御手段（４０）とを備える車両用廃熱利用装置において、制御手段（４０）は、ランキンサイクル（３０Ａ）の運転中に、凝縮器（２２）の凝縮能力が予め定めた所定凝縮能力となるように、ポンプ（３３）、膨張機（２１）の少なくとも一方の作動回転数を制御することを特徴としている。   In invention of Claim 5, it is mounted in a vehicle and the working fluid circulated by the pump (33) is heated by the waste heat of the vehicle heat generating device (10) to be superheated steam. A heater (34), an expander (21) that generates a driving force by the expansion of superheated steam from the heater (34), and a pump (33 In a vehicle waste heat utilization apparatus comprising a Rankine cycle (30A) having a condenser (22) flowing out on the side), a control means (40) for controlling the operation of the pump (33) and the expander (21), The control means (40) includes at least one of the pump (33) and the expander (21) so that the condensation capacity of the condenser (22) becomes a predetermined condensation capacity during the operation of the Rankine cycle (30A). Operating rotation It is characterized by controlling the.

これにより、車両に搭載されるものにおいては、走行速度に応じて凝縮器（２２）に流入する流入空気量が変化して凝縮能力の変動を伴うが、この凝縮能力が所定凝縮能力となるように、ポンプ（３３）、あるいは膨張機（２１）の作動回転数を制御するので、安定したランキンサイクル（３０Ａ）の運転が可能となる。   As a result, in a vehicle mounted on a vehicle, the amount of air flowing into the condenser (22) changes according to the traveling speed, which causes a change in the condensation capacity, but this condensation ability becomes a predetermined condensation ability. In addition, since the operation speed of the pump (33) or the expander (21) is controlled, a stable Rankine cycle (30A) can be operated.

請求項６に記載の発明では、制御手段（４０）は、凝縮能力をランキンサイクル（３０Ａ）の低圧側圧力で把握することを特徴としている。   The invention according to claim 6 is characterized in that the control means (40) grasps the condensing capacity from the low-pressure side pressure of the Rankine cycle (30A).

凝縮器（２２）における凝縮能力は、ランキンサイクル（３０Ａ）の低圧側圧力に相関するものである。よって、具体的にこの低圧側圧力を検出するのみで凝縮能力を容易に把握でき、安定的なランキンサイクル（３０Ａ）の制御が可能となる。また、制御に必要とされる検出手段も従来技術のように複数設ける必要がなく、安価な車両用廃熱利用装置（２０）とすることができる。   The condensation capacity in the condenser (22) correlates with the low-pressure side pressure of the Rankine cycle (30A). Therefore, it is possible to easily grasp the condensation capacity only by specifically detecting the low-pressure side pressure, and the stable Rankine cycle (30A) can be controlled. Further, it is not necessary to provide a plurality of detection means required for the control as in the prior art, and an inexpensive vehicle waste heat utilization device (20) can be obtained.

請求項７に記載の発明では、制御手段（４０）は、低圧側圧力が予め定めた第２所定値より低いと、ポンプ（３３）、あるいは膨張機（２１）の少なくとも一方の作動回転数を増加させることを特徴としている。   In the invention according to claim 7, when the low pressure side pressure is lower than a predetermined second predetermined value, the control means (40) reduces the operating rotational speed of at least one of the pump (33) or the expander (21). It is characterized by increasing.

これにより、低圧側圧力が低い分、凝縮能力に余裕があることとなり、その分ポンプ（３３）による作動流体の流量増加、あるいは膨張機（２１）による吐出流量増加を図ることで、安定したランキンサイクル（３０Ａ）の運転が可能となると共に、凝縮器（２２）での熱バランスを維持しつつ、膨張機（２１）での出力を高めることができる。   As a result, the low pressure side pressure is low, so that there is a margin in the condensing capacity. Accordingly, by increasing the flow rate of the working fluid by the pump (33) or increasing the discharge flow rate by the expander (21), a stable Rankine The cycle (30A) can be operated, and the output from the expander (21) can be increased while maintaining the heat balance in the condenser (22).

請求項８に記載の発明では、制御手段（４０）によって、その作動が制御されると共に、凝縮器（２２）に対して強制的に冷却用空気を供給する送風機（２２ａ）を有し、制御手段（４０）は、低圧側圧力が予め定めた第２所定値より低いと、送風機（２２ａ）の作動回転数を低下させることを特徴としている。   In the invention according to claim 8, the operation is controlled by the control means (40) and the blower (22a) forcibly supplying the cooling air to the condenser (22) is provided. The means (40) is characterized in that when the low-pressure side pressure is lower than a predetermined second predetermined value, the operating rotational speed of the blower (22a) is reduced.

これにより、低圧側圧力が低い分、凝縮能力に余裕があることとなり、その分送風機（２２ａ）による冷却空気の流量低下を図ることで、送風機（２２ａ）用の駆動エネルギーを節約して、凝縮器（２２）での熱バランスを維持しつつ、膨張機（２１）での出力を確保することができる。よって、総合効率を向上させることができる。   As a result, the low pressure side pressure is low, so there is a margin in the condensing capacity. By reducing the flow rate of the cooling air by the air blower (22a), the driving energy for the air blower (22a) is saved and condensed. The output of the expander (21) can be secured while maintaining the heat balance in the expander (22). Therefore, overall efficiency can be improved.

請求項９に記載の発明では、制御手段（４０）によって、その作動が制御されると共に、凝縮器（２２）に対して強制的に冷却用空気を供給する送風機（２２ａ）を有し、制御手段（４０）は、低圧側圧力が予め定めた第３所定値より高いと、ポンプ（３３）の作動回転数を低下させる、膨張機（２１）の作動回転数を低下させる、送風機（２２ａ）の作動回転数を増加させる、のうち少なくとも１つを実行することを特徴としている。   In the invention according to claim 9, the operation is controlled by the control means (40) and the blower (22a) forcibly supplying the cooling air to the condenser (22) is provided. The means (40) reduces the operating speed of the expander (21) and lowers the operating speed of the expander (21) when the low pressure side pressure is higher than a predetermined third predetermined value. The blower (22a) It is characterized by executing at least one of increasing the number of operation revolutions.

これにより、低圧側圧力が第３所定値となるように安定化させて、安定したランキンサイクル（３０Ａ）の運転が可能となる。尚、第３所定値の与え方により、ランキン効率が最大となる運転が可能となる。   As a result, the low-pressure side pressure is stabilized so as to become the third predetermined value, and a stable Rankine cycle (30A) can be operated. In addition, the driving | operation which becomes Rankine efficiency becomes possible by the way of giving a 3rd predetermined value.

請求項１０に記載の発明では、制御手段（４０）は、低圧側圧力が予め定めた第４所定値より高いと、ランキンサイクル（３０Ａ）の運転を停止することを特徴としている。   The invention according to claim 10 is characterized in that the control means (40) stops the operation of the Rankine cycle (30A) when the low-pressure side pressure is higher than a predetermined fourth predetermined value.

これにより、低圧側圧力が高いということは、膨張機（２１）あるいは凝縮器（２２）の異常が考えられ、この条件下でランキンサイクル（３０Ａ）を停止するので、各構成部品の破損を未然に防止することができる。   As a result, the high pressure on the low-pressure side means that the expander (21) or the condenser (22) is abnormal, and the Rankine cycle (30A) is stopped under this condition. Can be prevented.

請求項１１に記載の発明のように、制御手段（４０）は、ポンプ（３３）を停止することで、ランキンサイクル（３０Ａ）の運転を停止可能となる。   As in the eleventh aspect of the invention, the control means (40) can stop the operation of the Rankine cycle (30A) by stopping the pump (33).

請求項１２に記載の発明では、凝縮器（２２）を共用して形成されると共に、制御手段（４０）によってその作動が制御される冷凍サイクル（２０Ａ）を有し、冷凍サイクル（２０Ａ）は、冷凍サイクル（２０Ａ）の高圧側圧力、あるいはこの高圧側圧力に相関する高圧側物理量を検出する高圧側圧力検出手段（２２ｂ）を備え、制御手段（４０）は、高圧側圧力検出手段（２２ｂ）で得られる検出値を凝縮能力として、ポンプ（３３）、膨張機（２１）の少なくとも一方の作動回転数を制御することを特徴としている。   In invention of Claim 12, it has a refrigerating cycle (20A) which is formed by sharing a condenser (22) and whose operation is controlled by a control means (40), and the refrigerating cycle (20A) The high pressure side pressure detecting means (22b) for detecting the high pressure side pressure of the refrigeration cycle (20A) or the high pressure side physical quantity correlated with the high pressure side pressure is provided, and the control means (40) includes the high pressure side pressure detecting means (22b). ) Is used as the condensation capacity, and the operating rotational speed of at least one of the pump (33) and the expander (21) is controlled.

これにより、冷凍サイクル（２０Ａ）用の高圧側圧力検出手段（２２ｂ）によって、ランキンサイクル（３０Ａ）の凝縮能力を把握することができるので、ランキンサイクル（３０Ａ）用として専用の検出手段を設ける必要がなく、装置（２０）を簡素で安価にすることができる。   Thereby, since the condensation capacity of the Rankine cycle (30A) can be grasped by the high pressure side pressure detection means (22b) for the refrigeration cycle (20A), it is necessary to provide a dedicated detection means for the Rankine cycle (30A). The device (20) can be made simple and inexpensive.

請求項１３に記載の発明では、凝縮器（２２）を共用して形成されると共に、制御手段（４０）によってその作動が制御される冷凍サイクル（２０Ａ）を有し、制御手段（４０）は、凝縮能力の値を冷凍サイクル（２０Ａ）の作動制御にも活用することを特徴としている。   In invention of Claim 13, it has a refrigerating cycle (20A) by which the operation | movement is controlled by the control means (40) while being formed sharing a condenser (22), and the control means (40) The value of the condensing capacity is also utilized for operation control of the refrigeration cycle (20A).

これにより、冷凍サイクル（２０Ａ）専用に凝縮能力検出用の検出手段を設ける必要がなく、装置（２０）を簡素で安価にすることができる。   Thereby, it is not necessary to provide a detection means for detecting the condensation capacity exclusively for the refrigeration cycle (20A), and the apparatus (20) can be made simple and inexpensive.

請求項１４の記載の発明のように、制御装置（４０）は、凝縮能力の値を、冷凍サイクル（２０Ａ）の高圧側圧力、あるいはこの高圧側圧力に相関する高圧側物理量を検出する高圧側圧力検出手段（２２ｂ）で得られる検出値として把握することができる。   As in the invention described in claim 14, the control device (40) detects the value of the condensation capacity from the high-pressure side physical quantity correlated with the high-pressure side pressure of the refrigeration cycle (20A) or the high-pressure side pressure. It can be grasped as a detection value obtained by the pressure detection means (22b).

請求項１５に記載の発明では、膨張機（２１）には、この膨張機（２１）の駆動力によって作動されて、発電する発電機（２１ｂ）が接続されたことを特徴としている。   The invention according to claim 15 is characterized in that the expander (21) is connected to a generator (21b) that is operated by the driving force of the expander (21) to generate electric power.

これにより、発熱機器（１０）の廃熱エネルギーを電気エネルギーとして回収することができる。尚、電気エネルギーは一般に回収が容易であって、エネルギーの再利用には効果的な装置（２０）とすることができる。   Thereby, the waste heat energy of the heat generating device (10) can be recovered as electric energy. The electric energy is generally easy to recover and can be an effective device (20) for energy reuse.

請求項１６〜請求項３０に記載の発明は、車両用廃熱利用装置の制御方法に関するものであり、その技術的意義は上記請求項１〜請求項１２に記載の、車両用廃熱利用装置と本質的に同じである。   The invention according to claims 16 to 30 relates to a method for controlling the waste heat utilization apparatus for vehicles, and its technical significance is the vehicle waste heat utilization apparatus according to any of claims 1 to 12. Is essentially the same.

因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。   Incidentally, the reference numerals in parentheses of each means described above are an example showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.

（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る車両用廃熱利用装置（以下、廃熱利用装置）２０を、走行用駆動源となる内燃機関としてのエンジン（本発明における発熱機器に対応）１０が搭載される車両に適用したものである。廃熱利用装置２０は、エンジン１０で発生した廃熱からエネルギー（ここでは電気エネルギー）を回収するものであり、ランキンサイクル３０Ａと制御装置４０とを有しており、更にはランキンサイクル３０Ａを構成する機器を一部共用して形成される空調装置用の冷凍サイクル２０Ａを備えている。以下、廃熱利用装置２０の全体構成について図１を用いて説明する。 (First embodiment)
In this embodiment, a vehicle waste heat utilization device (hereinafter referred to as waste heat utilization device) 20 according to the present invention is mounted with an engine (corresponding to a heat generating device in the present invention) 10 as an internal combustion engine serving as a travel drive source. This is applied to the vehicle. The waste heat utilization device 20 recovers energy (in this case, electric energy) from waste heat generated in the engine 10, has a Rankine cycle 30A and a control device 40, and further constitutes the Rankine cycle 30A. The air conditioner refrigeration cycle 20A is formed by sharing a part of the equipment to be used. Hereinafter, the whole structure of the waste heat utilization apparatus 20 is demonstrated using FIG.

エンジン１０には、このエンジン１０を冷却するエンジン冷却水が循環する温水回路１０Ａが設けられている。温水回路１０Ａには、エンジン１０によって駆動されて、エンジン冷却水を循環させる機械式の水ポンプ１２と、エンジン冷却水を外気との熱交換によって冷却するラジエータ１３とが設けられている。尚、水ポンプ１２は、電動モータによって駆動される電動式のポンプとしても良い。   The engine 10 is provided with a hot water circuit 10A through which engine coolant for cooling the engine 10 circulates. The hot water circuit 10A is provided with a mechanical water pump 12 that is driven by the engine 10 to circulate the engine cooling water, and a radiator 13 that cools the engine cooling water by heat exchange with the outside air. The water pump 12 may be an electric pump driven by an electric motor.

温水回路１０Ａにおいて、エンジン１０の出口側とラジエータ１３との間は、並列流路となるように形成されており、三方弁１１によって、エンジン冷却水は並列流路のいずれかを流通するように切替え可能となっている。三方弁１１による流路切替えは、後述する制御装置４０によって制御されるようになっている。   In the hot water circuit 10A, the outlet side of the engine 10 and the radiator 13 are formed to form a parallel flow path, and the three-way valve 11 causes the engine cooling water to flow through one of the parallel flow paths. Switching is possible. The flow path switching by the three-way valve 11 is controlled by a control device 40 described later.

また、エンジン１０の出口側にはエンジン冷却水の温度を検出する温度検出手段としての水温センサ１４が設けられており、この水温センサ１４で検出されたエンジン冷却水温度信号（以下、冷却水温Ｔｗ）は、後述する制御装置４０に出力されるようになっている。   Further, a water temperature sensor 14 is provided on the outlet side of the engine 10 as temperature detecting means for detecting the temperature of engine cooling water. An engine cooling water temperature signal (hereinafter referred to as cooling water temperature Tw) detected by the water temperature sensor 14 is provided. ) Is output to the control device 40 described later.

ランキンサイクル３０Ａは、エンジン１０で発生した廃熱からエネルギーを回収するものである。回収されるエネルギーは、具体的には後述する膨張機兼圧縮機２１の膨張モード時における駆動力によって発生される電気エネルギーとしている。ランキンサイクル３０Ａは、冷媒ポンプ３３、加熱器３４、膨張機兼圧縮機２１、凝縮器２２、気液分離器２３が順次環状に接続されて形成されている。   The Rankine cycle 30 </ b> A recovers energy from waste heat generated in the engine 10. Specifically, the recovered energy is electrical energy generated by the driving force in the expansion mode of the expander / compressor 21 described later. The Rankine cycle 30A is formed by sequentially connecting a refrigerant pump 33, a heater 34, an expander / compressor 21, a condenser 22, and a gas-liquid separator 23 in an annular shape.

冷媒ポンプ（本発明におけるポンプに対応）３３は、モータ部３３ｂによって駆動されるポンプ部３３ａを有する圧送手段であり、後述する気液分離器２３から液相の冷媒（本発明における作動流体に対応）を吸引して、加熱器３４に圧送するようになっている。   The refrigerant pump (corresponding to the pump in the present invention) 33 is a pressure feeding means having a pump part 33a driven by the motor part 33b, and the liquid-phase refrigerant (corresponding to the working fluid in the present invention) from the gas-liquid separator 23 described later. ) Is sucked and pumped to the heater 34.

ポンプ部３３ａは、一回転あたりの吐出容量が所定吐出容量となる固定容量型のものとしており、作動回転数が高くなるほど、吐出量（吐出容量×回転数）は増大する。冷媒ポンプ３３（モータ部３３ｂ）は、後述する制御装置４０によって制御されるようになっている。   The pump part 33a is a fixed capacity type in which the discharge capacity per rotation becomes a predetermined discharge capacity, and the discharge amount (discharge capacity × rotation speed) increases as the operating speed increases. The refrigerant pump 33 (motor unit 33b) is controlled by a control device 40 described later.

加熱器３４は、温水回路１０Ａの並列流路の一方に配設される熱交換器であり、冷媒ポンプ３３から送られる冷媒とエンジン冷却水（温水）との間で熱交換することにより冷媒を加熱する（冷媒を過熱蒸気冷媒とする）ようになっている。上記した三方弁１１によって、加熱器３４にはエンジン１０から流出したエンジン冷却水が流通する場合と、流通しない場合とが切替えられる。   The heater 34 is a heat exchanger disposed on one side of the parallel flow path of the hot water circuit 10A, and exchanges heat between the refrigerant sent from the refrigerant pump 33 and the engine cooling water (warm water). Heating is performed (the refrigerant is superheated vapor refrigerant). The above-described three-way valve 11 switches between the case where the engine cooling water flowing out from the engine 10 circulates in the heater 34 and the case where it does not circulate.

膨脹機兼圧縮機（本発明における膨張機に対応）２１は、加熱器３４から流出される過熱蒸気冷媒の膨張時の流体圧を運動エネルギーに変換して機械的エネルギーを出力する膨張モード（膨張機として作動）と、気相冷媒を加圧して吐出する圧縮モード（圧縮機として作動）とを兼ね備える流体機械である。ここでは、膨脹機兼圧縮機２１は、周知のスクロール型圧縮機構と同一構造を有するものとしており、膨張モード時の吸入側には、弁機構２１ａが設けられている。   An expander / compressor (corresponding to the expander in the present invention) 21 is an expansion mode (expansion) that converts the fluid pressure at the time of expansion of the superheated steam refrigerant flowing out of the heater 34 into kinetic energy and outputs mechanical energy. And a compression mode (operating as a compressor) that pressurizes and discharges the gas-phase refrigerant. Here, the expander / compressor 21 has the same structure as a known scroll type compression mechanism, and a valve mechanism 21a is provided on the suction side in the expansion mode.

弁機構２１ａは、膨脹機兼圧縮機２１の膨張モード時に冷媒流路を開くことで、加熱器３４からの過熱蒸気冷媒を膨張機兼圧縮機２１に流入させる開閉弁としての機能を果たすと共に、圧縮モード時には加圧冷媒を吐出させつつ、その逆流を阻止する逆止弁としての機能を果たす。上記弁機構２１ａの開閉弁あるいは逆止弁としての切替えは、後述する制御装置４０によって制御されるようになっている。   The valve mechanism 21a functions as an on-off valve that allows superheated vapor refrigerant from the heater 34 to flow into the expander / compressor 21 by opening the refrigerant flow path during the expansion mode of the expander / compressor 21. In the compression mode, it functions as a check valve that prevents the backflow while discharging the pressurized refrigerant. Switching of the valve mechanism 21a as an on-off valve or a check valve is controlled by a control device 40 described later.

また、膨張機兼圧縮機２１には、発電機兼電動機（本発明における発電機に対応）２１ｂが接続されている。発電機兼電動機２１ｂは、図示しないステータおよびロータを有し、後述する制御装置４０によって制御され、膨張機兼圧縮機２１の膨張モード時に発生した駆動力によってロータを回転させるトルクが入力された場合には、電力を発生させる発電機として作動する。そして、得られた電力は、制御装置４０によってバッテリに充電されるようになっている。また、図示しないバッテリからステータに電力が供給された場合には、ロータを回転させて、膨張機兼圧縮機２１を（圧縮機として）駆動する電動機として作動する。尚、膨張モード時（あるいは圧縮モード時）の膨張機兼圧縮機２１の作動回転数は、制御装置４０から発電機兼電動機２１ｂに供給される電流信号（あるいは電圧信号）によって、制御されるようになっている。   The expander / compressor 21 is connected to a generator / motor (corresponding to the generator in the present invention) 21b. The generator / motor 21b has a stator and a rotor (not shown), is controlled by a control device 40 described later, and a torque for rotating the rotor by a driving force generated in the expansion mode of the expander / compressor 21 is input. It operates as a generator that generates electric power. The obtained power is charged into the battery by the control device 40. When electric power is supplied from a battery (not shown) to the stator, the rotor is rotated to operate as an electric motor that drives the expander / compressor 21 (as a compressor). The operating rotational speed of the expander / compressor 21 in the expansion mode (or in the compression mode) is controlled by a current signal (or voltage signal) supplied from the control device 40 to the generator / motor 21b. It has become.

凝縮器２２は、膨張モード時の膨張機兼圧縮機２１から吐出される過熱蒸気冷媒と外気との間で熱交換して（冷媒の熱を外気に放熱して）冷媒を冷却し、凝縮液化する熱交換器である。凝縮器２２は、車両エンジンルーム内において、グリルおよびバンパーの後方に配設され、熱交換用の外気として、車両走行時の走行風（本発明における流入空気に対応）が凝縮器２２に供給されるようになっている。   The condenser 22 cools the refrigerant by exchanging heat between the superheated vapor refrigerant discharged from the expander / compressor 21 in the expansion mode and the outside air (dissipating the heat of the refrigerant to the outside air), and condensing and liquefying the refrigerant. Heat exchanger. The condenser 22 is disposed behind the grille and the bumper in the vehicle engine room, and traveling air (corresponding to the inflow air in the present invention) during traveling of the vehicle is supplied to the condenser 22 as outside air for heat exchange. It has become so.

尚、凝縮器２２には冷却ファン２２ａが設けられており、アイドリング時や低速登坂時等の走行風の供給が期待できない条件では、冷却ファン２２ａからの冷却風（本発明における冷却用空気に対応）が凝縮器２２に供給されるようになっている。冷却ファン２２ａは、電動モータによって回転駆動される軸流式ファンを用いた送風機であり、後述する制御装置４０によって制御され、作動回転数が増加するほど冷却風量が増加されるようになっている。   In addition, the condenser 22 is provided with a cooling fan 22a. Under conditions where it is not possible to expect a running wind during idling or low-speed climbing, cooling air from the cooling fan 22a (corresponding to the cooling air in the present invention) is provided. ) Is supplied to the condenser 22. The cooling fan 22a is a blower using an axial-flow fan that is rotationally driven by an electric motor, and is controlled by a control device 40 to be described later so that the amount of cooling air increases as the operating rotational speed increases. .

膨張機兼圧縮機２１と凝縮器２２との間（後述するＢ点とＣ点との間）には、膨脹機兼圧縮機２１側から凝縮器２２の冷媒入口側にのみ冷媒が流れることを許容する逆止弁３２ａが設けられている。   Between the expander / compressor 21 and the condenser 22 (between points B and C, which will be described later), the refrigerant flows only from the expander / compressor 21 side to the refrigerant inlet side of the condenser 22. An allowable check valve 32a is provided.

気液分離器２３は、凝縮器２２で凝縮された冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒を流出させるレシーバである。気液分離器２３の冷媒流出側は上記の冷媒ポンプ３３の吸引側に接続されている。そして、気液分離器２３と冷媒ポンプ３３との間には、気液分離器２３側から冷媒ポンプ３３側にのみ冷媒が流れることを許容する逆止弁３１ａが設けられている。   The gas-liquid separator 23 is a receiver that separates the refrigerant condensed in the condenser 22 into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant and causes the liquid-phase refrigerant to flow out. The refrigerant outflow side of the gas-liquid separator 23 is connected to the suction side of the refrigerant pump 33. A check valve 31 a is provided between the gas-liquid separator 23 and the refrigerant pump 33 to allow the refrigerant to flow only from the gas-liquid separator 23 side to the refrigerant pump 33 side.

冷凍サイクル２０Ａは、低温側の熱を高温側に移動させて冷熱および温熱を空調に利用するものである。冷凍サイクル２０Ａは、上記ランキンサイクル３０Ａに対して、膨張機兼圧縮機２１、凝縮器２２、気液分離器２３が共用されると共に、加熱器３４の冷媒流入側（Ａ点）およびランキンサイクル３０Ａにおける凝縮器２２の冷媒流入側（Ｂ点）が第１バイパス流路２６によって接続され、更に、気液分離器２３および圧縮モード時の膨張機兼圧縮機２１の吸入側（Ｃ点）が第２バイパス流路２７によって接続されて、以下のように形成されている。   The refrigeration cycle 20 </ b> A moves the low-temperature side heat to the high-temperature side and uses the cold and hot heat for air conditioning. In the refrigeration cycle 20A, the expander / compressor 21, the condenser 22, and the gas-liquid separator 23 are shared with the Rankine cycle 30A, and the refrigerant inflow side (point A) of the heater 34 and the Rankine cycle 30A. The refrigerant inflow side (point B) of the condenser 22 is connected by the first bypass flow path 26, and the suction side (point C) of the gas-liquid separator 23 and the expander / compressor 21 in the compression mode is the first. 2 are connected by a bypass channel 27 and formed as follows.

即ち、第１バイパス流路２６には、開閉弁３５が設けられている。開閉弁３５は、第１バイパス流路２６を開閉する電磁式のバルブであり、後述する制御装置４０により制御されるようになっている。   That is, the first bypass channel 26 is provided with an on-off valve 35. The on-off valve 35 is an electromagnetic valve that opens and closes the first bypass flow path 26 and is controlled by a control device 40 described later.

第２バイパス流路２７には、気液分離器３３側から順に減圧器２４、蒸発器２５が設けられている。減圧器２４は、気液分離器２３で分離された液相冷媒を減圧膨脹させるもので、本実施形態では、冷媒を等エンタルピ的に減圧すると共に、圧縮モード時の膨張機兼圧縮機２１に吸入される冷媒の過熱度が所定値となるように絞り開度を制御する温度式膨脹弁を採用している。   The second bypass channel 27 is provided with a decompressor 24 and an evaporator 25 in order from the gas-liquid separator 33 side. The decompressor 24 decompresses and expands the liquid-phase refrigerant separated by the gas-liquid separator 23. In the present embodiment, the decompressor 24 decompresses the refrigerant in an enthalpy manner, and in addition to the expander / compressor 21 in the compression mode. A temperature-type expansion valve that controls the throttle opening is employed so that the degree of superheat of the sucked refrigerant becomes a predetermined value.

蒸発器２５は、減圧器２４にて減圧された冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮する熱交換器であり、この吸熱作用によって送風機２５ａから送風される空調空気を冷却する。蒸発器２５の冷媒流出側には、蒸発器２５側から膨張機兼圧縮機２１側にのみ冷媒が流れることを許容する逆止弁２５ｂが設けられている。   The evaporator 25 is a heat exchanger that exerts an endothermic effect by evaporating the refrigerant decompressed by the decompressor 24, and cools the conditioned air blown from the blower 25a by the endothermic effect. A check valve 25b is provided on the refrigerant outflow side of the evaporator 25 to allow the refrigerant to flow only from the evaporator 25 side to the expander / compressor 21 side.

上記膨張機兼圧縮機２１、第１バイパス流路２６、凝縮器２２、気液分離器２３、第２バイパス流路２７、減圧器２４、蒸発器２５等にて冷凍サイクル２０Ａが形成される。   A refrigeration cycle 20A is formed by the expander / compressor 21, the first bypass passage 26, the condenser 22, the gas-liquid separator 23, the second bypass passage 27, the decompressor 24, the evaporator 25, and the like.

そして、気液分離器２３と減圧器２４との間には、ランキンサイクル３０Ａにおいて低圧側となる圧力（本発明における低圧側圧力に対応するものであり、以下、凝縮器出口圧力Ｐ３と呼ぶ）、および冷凍サイクル２０Ａにおいて高圧側となる圧力（本発明における高圧側圧力に対応）を検出する圧力検出手段としての圧力センサ２２ｂが設けられている。圧力センサ２２ｂによって検出された圧力信号（凝縮器出口圧力Ｐ３）は後述する制御装置４０に出力されるようになっている。凝縮器出口圧力Ｐ３は、各サイクル３０Ａ、２０Ａの運転中における凝縮器２２の凝縮能力に相関する特性値である。   Between the gas-liquid separator 23 and the decompressor 24, the pressure on the low pressure side in the Rankine cycle 30A (corresponding to the low pressure side pressure in the present invention, hereinafter referred to as the condenser outlet pressure P3). In addition, a pressure sensor 22b is provided as pressure detecting means for detecting the pressure on the high pressure side (corresponding to the high pressure side pressure in the present invention) in the refrigeration cycle 20A. The pressure signal (condenser outlet pressure P3) detected by the pressure sensor 22b is output to the control device 40 described later. The condenser outlet pressure P3 is a characteristic value that correlates with the condensation capacity of the condenser 22 during the operation of each cycle 30A, 20A.

制御装置（本発明における制御手段に対応）４０は、水温センサ１４からの冷却水温度信号、圧力センサ２２ｂからの凝縮器出口圧力信号、更には乗員の設定する設定温度や環境条件等に基づいて決定されるＡ／Ｃ要求信号等が入力され、これらの信号に基づいて三方弁１１、弁機構２１ａ、発電機兼電動機２１ｂ、冷却ファン２２ａ、冷媒ポンプ３３、開閉弁３５の作動を制御する。   The control device (corresponding to the control means in the present invention) 40 is based on a cooling water temperature signal from the water temperature sensor 14, a condenser outlet pressure signal from the pressure sensor 22b, a set temperature set by the occupant, environmental conditions, and the like. The determined A / C request signal or the like is input, and the operations of the three-way valve 11, the valve mechanism 21a, the generator / motor 21b, the cooling fan 22a, the refrigerant pump 33, and the on-off valve 35 are controlled based on these signals.

次に、本実施形態に係る廃熱利用装置２０の作動（制御装置４０による制御）について、図２〜図６を用いて説明する。本廃熱利用装置２０においては、冷凍サイクル２０Ａの作動による空調運転と、ランキンサイクル３０Ａの作動によるランキン発電運転とを可能としている。   Next, the operation (control by the control device 40) of the waste heat utilization device 20 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In the waste heat utilization apparatus 20, an air conditioning operation by the operation of the refrigeration cycle 20A and a Rankine power generation operation by the operation of the Rankine cycle 30A are possible.

１．空調運転
制御装置４０は、乗員からのＡ／Ｃ要求が有ると、空調（冷房）作動のために冷凍サイクル２０Ａを稼動させる（ランキンサイクル３０Ａは非稼動）。即ち、制御装置４０は、冷媒ポンプ３３を停止させた状態で開閉弁３５を開き、三方弁１１の切替えによって、エンジン冷却水を加熱器３４側に循環させないようにする。また、弁機構２１ａを逆止弁として機能するように切替える。そして、発電機兼電動機２１ｂを電動機として駆動し、膨張機兼圧縮機２１を作動させて冷媒を吸入圧縮し（圧縮モード）、冷凍サイクル２０Ａを作動させる。 1. When there is an A / C request from the occupant, the air conditioning operation control device 40 operates the refrigeration cycle 20A for air conditioning (cooling) operation (the Rankine cycle 30A is not operating). That is, the control device 40 opens the on-off valve 35 with the refrigerant pump 33 stopped, and prevents the engine coolant from being circulated to the heater 34 side by switching the three-way valve 11. Further, the valve mechanism 21a is switched to function as a check valve. Then, the generator / motor 21b is driven as an electric motor, the expander / compressor 21 is operated to suck and compress the refrigerant (compression mode), and the refrigeration cycle 20A is operated.

この時、膨張機兼圧縮機２１で圧縮吐出された冷媒は、弁機構２１ａ→加熱器３４→第１バイパス流路２６→開閉弁３５→凝縮器２２→気液分離器２３→第２バイパス流路２７→減圧器２４→蒸発器２５→逆止弁２５ｂ→膨張機兼圧縮機２１の順に循環（冷凍サイクル２０Ａを循環）する。そして、送風機２５ａからの空調空気は蒸発器２５で蒸発する冷媒によって吸熱され、冷却されることになる。尚、加熱器３４にはエンジン冷却水が循環しないので、加熱器３４にて冷媒は加熱されず、加熱器３４は単なる冷媒通路として機能する。   At this time, the refrigerant compressed and discharged by the expander / compressor 21 is the valve mechanism 21a → the heater 34 → the first bypass channel 26 → the on-off valve 35 → the condenser 22 → the gas-liquid separator 23 → the second bypass flow. Circulation (circulation through the refrigeration cycle 20A) is performed in the order of the passage 27 → the decompressor 24 → the evaporator 25 → the check valve 25b → the expander / compressor 21. The conditioned air from the blower 25a is absorbed by the refrigerant evaporated in the evaporator 25 and cooled. Since the engine coolant does not circulate in the heater 34, the refrigerant is not heated by the heater 34, and the heater 34 functions as a simple refrigerant passage.

尚、制御装置４０は、蒸発器２５で冷却される空調空気の温度が乗員の設定する設定温度となるように、圧力センサ２２ｂから得られる凝縮器出口圧力Ｐ３の検出値を用いて、膨張機兼圧縮機２１（発電機兼電動機２１ｂ）、および冷却ファン２２ａの作動回転数を調整する。   The control device 40 uses the detected value of the condenser outlet pressure P3 obtained from the pressure sensor 22b so that the temperature of the conditioned air cooled by the evaporator 25 becomes a set temperature set by the occupant. The operating rotational speeds of the cum compressor 21 (generator / motor 21b) and the cooling fan 22a are adjusted.

２．ランキン発電運転
制御装置４０は、乗員からのＡ／Ｃ要求が無いと判定した場合（冷凍サイクル２０Ａ停止）で、冷却水温Ｔｗが設定値ＴｗＤよりも高いと、ランキン要求有りと判定して、ランキン発電運転を行う。ランキン発電運転には、起動時の制御と、通常運転時の制御と、異常時の制御とが含まれる。 2. Rankine power generation operation control device 40 determines that there is a Rankine request when the cooling water temperature Tw is higher than the set value TwD when it is determined that there is no A / C request from the occupant (the refrigeration cycle 20A is stopped). Perform power generation operation. Rankine power generation operation includes control at startup, control at normal operation, and control at abnormality.

（１）起動時の制御
この起動時制御は、凝縮器２２内に液相冷媒が確実に存在するか否かを凝縮器出口圧力Ｐ３によって判断して、ランキンサイクル３０Ａの起動可否を行うものである。 (1) Control at start-up This control at start-up determines whether or not the liquid-phase refrigerant is surely present in the condenser 22 based on the condenser outlet pressure P3 and determines whether or not the Rankine cycle 30A can be started. is there.

図２に示すように、制御装置４０は、ステップＳ１００で水温センサ１４から得られる冷却水温Ｔｗが、予め定めた設定値ＴｗＤ（例えば８０℃）よりも高いと判定すると、ステップＳ１１０に進む。尚、ステップＳ１００で冷却水温Ｔｗが設定値ＴｗＤ以下の場合は、ステップＳ１００を繰返す。   As shown in FIG. 2, when the control device 40 determines that the cooling water temperature Tw obtained from the water temperature sensor 14 in step S100 is higher than a predetermined set value TwD (for example, 80 ° C.), the control device 40 proceeds to step S110. If the coolant temperature Tw is equal to or lower than the set value TwD in step S100, step S100 is repeated.

ステップＳ１１０では、圧力センサ２２ｂから得られる凝縮器出口圧力Ｐ３を読込む。そして、ステップＳ１２０で、読込んだ凝縮器出口圧力Ｐ３が、予め定めた設定値（本実施形態における第１所定値に対応）Ｐ３Ｄ１（例えば０．５ＭＰａ）より高いと判定した時に、ステップＳ１４０でランキンサイクル３０Ａを起動する。   In step S110, the condenser outlet pressure P3 obtained from the pressure sensor 22b is read. When it is determined in step S120 that the read condenser outlet pressure P3 is higher than a predetermined set value (corresponding to the first predetermined value in the present embodiment) P3D1 (for example, 0.5 MPa), in step S140. The Rankine cycle 30A is activated.

ここで、設定値Ｐ３Ｄ１は、冷凍サイクル２０Ａの停止後において、時間経過と共に凝縮器出口圧力Ｐ３が均圧化によって低下していく中であっても、凝縮器２２内に液相冷媒が存在し得る圧力条件として定めた値である。即ち、ステップＳ１２０、Ｓ１４０での処理は、凝縮器２２内に液相冷媒が存在することを確認して、ランキンサイクル３０Ａの起動を実行することを意味する。   Here, the set value P3D1 indicates that the liquid phase refrigerant is present in the condenser 22 even after the refrigeration cycle 20A is stopped, even when the condenser outlet pressure P3 is decreasing due to pressure equalization with time. It is a value determined as a pressure condition to be obtained. That is, the processes in steps S120 and S140 mean that the liquid phase refrigerant is present in the condenser 22 and the Rankine cycle 30A is activated.

ランキンサイクル３０Ａの起動に当たっては、開閉弁３５を閉じ、三方弁１１の切替えによって、エンジン冷却水が加熱器３４側に循環されるようにする。また、弁機構２１ａを開閉弁として機能するように（流路を開いた状態に）切替える。そして、冷媒ポンプ３３を起動する。   When the Rankine cycle 30A is activated, the on-off valve 35 is closed, and the engine coolant is circulated to the heater 34 side by switching the three-way valve 11. Further, the valve mechanism 21a is switched so as to function as an on-off valve (in a state where the flow path is opened). Then, the refrigerant pump 33 is activated.

一方、ステップＳ１２０で凝縮器出口圧力Ｐ３が、設定値Ｐ３Ｄ１以下であると判定した場合、つまり、凝縮器２２内に液相冷媒が溜まっていないと判定した場合は、ステップＳ１３０で冷凍サイクル２０Ａを一定時間作動させ、ステップＳ１１０、Ｓ１２０を繰返す。この繰り返しの中で、凝縮器出口圧力Ｐ３は上昇していき、ステップＳ１２０で凝縮器出口圧力Ｐ３が設定値Ｐ３Ｄ１より高い（凝縮器２２内に液相冷媒が存在する）と判定すると、ステップＳ１４０に進んでランキンサイクル３０Ａを起動させる。   On the other hand, if it is determined in step S120 that the condenser outlet pressure P3 is equal to or lower than the set value P3D1, that is, if it is determined that no liquid-phase refrigerant is accumulated in the condenser 22, the refrigeration cycle 20A is changed in step S130. The operation is performed for a certain time, and steps S110 and S120 are repeated. During this repetition, the condenser outlet pressure P3 increases, and if it is determined in step S120 that the condenser outlet pressure P3 is higher than the set value P3D1 (the liquid phase refrigerant is present in the condenser 22), step S140. Proceeding to start Rankine cycle 30A.

（２）通常運転時の制御
この通常運転時制御は、凝縮器２２の凝縮能力を凝縮器出口圧力Ｐ３によって把握し、この凝縮能力に見合った膨張発電を行うものである。 (2) Control at the time of normal operation This control at the time of normal operation grasps the condensing capacity of the condenser 22 from the condenser outlet pressure P3 and performs expansion power generation corresponding to the condensing capacity.

図３に示すように、制御装置４０は、ランキンサイクル３０Ａを起動させた後に、ステップＳ２００で、上記ステップＳ１１０と同様に圧力センサ２２ｂから得られる凝縮器出口圧力Ｐ３を読込む。そして、ステップＳ２１０で、読込んだ凝縮器出口圧力Ｐ３が、予め定めた設定値（本実施形態における第２所定値に対応）Ｐ３Ｄ２（例えば１．０ＭＰａ）より低いと判定した時に、ステップＳ２２０で膨張機兼圧縮機２１の作動回転数を所定量増加させる。   As shown in FIG. 3, after starting Rankine cycle 30 </ b> A, control device 40 reads condenser outlet pressure P <b> 3 obtained from pressure sensor 22 b in step S <b> 200 as in step S <b> 110. When it is determined in step S210 that the read condenser outlet pressure P3 is lower than a predetermined set value (corresponding to the second predetermined value in the present embodiment) P3D2 (for example, 1.0 MPa), in step S220. The operating rotational speed of the expander / compressor 21 is increased by a predetermined amount.

ここで、設定値Ｐ３Ｄ２は、ランキンサイクル３０Ａの作動において、膨張機兼圧縮機２１で得られる駆動力が最適（最大）となる時の低圧側の圧力条件として定めた値である。即ち、ステップＳ２１０、Ｓ２２０での処理は、凝縮器出口圧力Ｐ３が低く、凝縮器２２における凝縮能力に余裕があると判定される場合には、膨張機兼圧縮機２１の吐出冷媒流量を増加させて、膨張機兼圧縮機２１から得られる駆動力（発電機兼電動機２１ｂでの発電量）を積極的に増加させるように制御するものである。   Here, the set value P3D2 is a value determined as a pressure condition on the low pressure side when the driving force obtained by the expander / compressor 21 is optimum (maximum) in the operation of the Rankine cycle 30A. That is, the processing in steps S210 and S220 increases the discharge refrigerant flow rate of the expander / compressor 21 when it is determined that the condenser outlet pressure P3 is low and the condenser 22 has sufficient condensing capacity. Thus, the driving force obtained from the expander / compressor 21 (the amount of power generated by the generator / motor 21b) is controlled to be actively increased.

膨張機兼圧縮機２１の作動回転数を増加させるためには、発電機兼電動機２１ｂに供給する電流信号（あるいは電圧信号）を調節することで対応する。ステップＳ２１０で否と判定した時は、ステップＳ２００に戻り上記の制御を繰返す。   In order to increase the operating speed of the expander / compressor 21, it is possible to adjust the current signal (or voltage signal) supplied to the generator / motor 21b. When it is determined NO in step S210, the process returns to step S200 and the above control is repeated.

尚、図４に示すように、ステップＳ２１０での肯定判定の後の制御装置４０が行う処置として、ステップＳ２３０のように、冷媒ポンプ３３の作動回転数を所定量増加させるものとしても良い。これは、凝縮器２２における凝縮能力に余裕があると判定される場合には、冷媒循環量を増加させて、低圧側圧力を最適に維持すると共に、膨張機兼圧縮機２１から得られる駆動力を積極的に増加させるように制御するものである。   In addition, as shown in FIG. 4, as a treatment performed by the control device 40 after the affirmative determination in step S210, the operating rotational speed of the refrigerant pump 33 may be increased by a predetermined amount as in step S230. If it is determined that the condenser 22 has sufficient condensing capacity, the refrigerant circulation amount is increased to optimally maintain the low-pressure side pressure, and the driving force obtained from the expander / compressor 21. Is controlled so as to increase it positively.

また、図５に示すように、ステップＳ２１０での肯定判定の後の制御装置４０が行う処置として、ステップＳ２４０のように、冷却ファン２２ａの作動回転数を所定量減少させるものとしても良い。これは、凝縮器２２における凝縮能力に余裕があると判定される場合には、冷却風量を低下させて、冷却ファン２２ａに要する駆動用エネルギーを低減して、膨張機兼圧縮機２１から得られる駆動力を維持するように制御するものである。   Further, as shown in FIG. 5, as a treatment performed by the control device 40 after the affirmative determination in step S210, the operating rotational speed of the cooling fan 22a may be decreased by a predetermined amount as in step S240. This is obtained from the expander / compressor 21 by reducing the cooling air volume and reducing the driving energy required for the cooling fan 22a when it is determined that the condenser 22 has sufficient condensing capacity. Control is performed so as to maintain the driving force.

更には、ステップＳ２１０での肯定判定の後の制御装置４０が行う処置として、ステップＳ２２０、ステップＳ２３０、ステップＳ２４０の処理の組合せ（３つのうちの２つの組合せ、あるいは３つすべての組合せ等）としても良い。   Furthermore, as a treatment performed by the control device 40 after the affirmative determination in step S210, as a combination of the processes of step S220, step S230, and step S240 (two of the three combinations, all three combinations, etc.) Also good.

（３）異常時の制御
この異常時制御は、ランキンサイクル３０Ａの圧力異常を凝縮器出口圧力Ｐ３によって把握し、事前にランキンサイクル３０Ａの保護を行うものである。 (3) Control at the time of abnormality This control at the time of abnormality grasps the pressure abnormality of Rankine cycle 30A by condenser outlet pressure P3, and protects Rankine cycle 30A beforehand.

図６に示すように、制御装置４０は、ランキンサイクル３０Ａの通常運転時に、ステップＳ３００で、上記ステップＳ１１０と同様に圧力センサ２２ｂから得られる凝縮器出口圧力Ｐ３を読込む。そして、ステップＳ３１０で、読込んだ凝縮器出口圧力Ｐ３が、予め定めた設定値（本実施形態における第３所定値に対応）Ｐ３Ｄ４（例えば１．５ＭＰａ）より高いと判定した時に、ステップＳ３２０でランキンサイクル３０Ａを停止する。尚、ステップ３１０で否と判定すればステップＳ３００に戻り、上記の制御を繰返す。   As shown in FIG. 6, the controller 40 reads the condenser outlet pressure P3 obtained from the pressure sensor 22b in step S300 in the same manner as in step S110 during normal operation of the Rankine cycle 30A. When it is determined in step S310 that the read condenser outlet pressure P3 is higher than a predetermined set value (corresponding to the third predetermined value in the present embodiment) P3D4 (for example, 1.5 MPa), in step S320. The Rankine cycle 30A is stopped. If NO is determined in step 310, the process returns to step S300 and the above control is repeated.

ここで、設定値Ｐ３Ｄ４は、ランキンサイクル３０Ａの作動において、低圧側圧力として許容し得る上限側許容圧力として定めた値である。即ち、ステップＳ３１０、Ｓ３２０での処理は、凝縮器出口圧力Ｐ３が異常に高くなり、危険な状態にあると判定される場合には、緊急的にランキンサイクル３０Ａの作動を中止するように制御するものである。   Here, the set value P3D4 is a value determined as an upper limit side allowable pressure that can be allowed as the low pressure side pressure in the operation of the Rankine cycle 30A. That is, in the processes in steps S310 and S320, when it is determined that the condenser outlet pressure P3 is abnormally high and is in a dangerous state, the operation of the Rankine cycle 30A is urgently stopped. Is.

ランキンサイクル３０Ａの停止に当たっては、冷媒ポンプ３３を停止する。更に、弁機構２１ａによって流路を閉じた状態に切替え、三方弁１１の切替えによって、エンジン冷却水を加熱器３４側に循環しないようにし、開閉弁３５を開くと良い。   When the Rankine cycle 30A is stopped, the refrigerant pump 33 is stopped. Further, it is preferable to switch the valve mechanism 21a to a state where the flow path is closed, and to switch the three-way valve 11 so that the engine coolant is not circulated to the heater 34 side and to open the on-off valve 35.

以上のように、本実施形態では、ランキンサイクル３０Ａの運転を凝縮器出口圧力Ｐ３に基づいて制御するようにしている。ランキンサイクル３０Ａの起動時においては、凝縮器出口圧力Ｐ３が設定値Ｐ３Ｄ１より高い場合にランキンサイクル３０Ａを起動するようにしている。即ち、凝縮器出口圧力Ｐ３が、設定値Ｐ３Ｄ１よりも高い場合であれば、凝縮器２２内に液相冷媒が存在すると捉えるようにしているので、この場合にランキンサイクル３０Ａを起動することで、冷媒ポンプ３３が気相冷媒を吸引してキャビテーションを起すことを防止でき、起動時における安定したランキンサイクル３０Ａの運転が可能となる。   As described above, in this embodiment, the operation of the Rankine cycle 30A is controlled based on the condenser outlet pressure P3. When the Rankine cycle 30A is started, the Rankine cycle 30A is started when the condenser outlet pressure P3 is higher than the set value P3D1. That is, if the condenser outlet pressure P3 is higher than the set value P3D1, the liquid phase refrigerant is present in the condenser 22, and in this case, by starting the Rankine cycle 30A, It is possible to prevent the refrigerant pump 33 from sucking the gas-phase refrigerant and causing cavitation, and it is possible to stably operate the Rankine cycle 30A at the time of startup.

また、凝縮器出口圧力Ｐ３が設定値Ｐ３Ｄ１以下である場合には、冷凍サイクル２０Ａを作動させた後にランキンサイクル３０Ａを起動させるようにしている。これにより、冷凍サイクル２０Ａを作動させることで、予め凝縮器２２内に液相冷媒を溜めることができる。よって、ランキンサイクル３０Ａを起動させる時に、上記と同様に冷媒ポンプ３３が気相冷媒を吸引してキャビテーションを起すことを防止できるので、起動時における安定したランキンサイクル３０Ａの運転が可能となる。   Further, when the condenser outlet pressure P3 is equal to or lower than the set value P3D1, the Rankine cycle 30A is started after the refrigeration cycle 20A is operated. Thereby, the liquid phase refrigerant can be stored in the condenser 22 in advance by operating the refrigeration cycle 20A. Therefore, when the Rankine cycle 30A is started, the refrigerant pump 33 can be prevented from sucking the gas-phase refrigerant and causing cavitation in the same manner as described above, so that the Rankine cycle 30A can be stably operated at the time of startup.

また、車両に搭載される廃熱利用装置２０においては、車両の走行速度に応じて凝縮器２２に流入する走行風量が変化して凝縮器２２での凝縮能力の変動を伴う。本実施形態では、ランキンサイクル３０Ａの定常運転時において凝縮能力が所定凝縮能力となるように、膨張機兼圧縮機２１、冷媒ポンプ３３、あるいは冷却ファン２２ａの作動回転数を制御するので、安定したランキンサイクル３０Ａの運転が可能となる。   Further, in the waste heat utilization device 20 mounted on the vehicle, the amount of traveling air flowing into the condenser 22 changes according to the traveling speed of the vehicle, which causes fluctuations in the condensing capacity in the condenser 22. In this embodiment, since the rotation speed of the expander / compressor 21, the refrigerant pump 33, or the cooling fan 22a is controlled so that the condensation capacity becomes a predetermined condensation capacity during the steady operation of the Rankine cycle 30A, the operation is stable. The Rankine cycle 30A can be operated.

即ち、凝縮能力を凝縮器出口圧力Ｐ３として捉えて、この凝縮器出口圧力Ｐ３が設定値Ｐ３Ｄ２に対して低い場合、つまり、凝縮能力に余裕がある場合に、膨張機兼圧縮機２１、あるいは冷媒ポンプの作動回転数を増加させるように制御するので、安定したランキンサイクル３０Ａの運転が可能となると共に、凝縮器２２での熱バランスを維持しつつ、膨張機兼圧縮機２１での出力を高めることができる。   That is, when the condenser capacity is regarded as the condenser outlet pressure P3 and the condenser outlet pressure P3 is lower than the set value P3D2, that is, when the condenser capacity has a margin, the expander / compressor 21 or the refrigerant Since the operation speed of the pump is controlled to increase, a stable Rankine cycle 30A can be operated, and the heat balance in the condenser 22 is maintained and the output in the expander / compressor 21 is increased. be able to.

また、凝縮器出口圧力Ｐ３が設定値Ｐ３Ｄ２に対して低い場合に、冷却ファン２２ａの作動回転数を減少させるように制御すれば、冷却ファン２２ａに要する駆動用エネルギーを節約して、凝縮器２２での熱バランスを維持しつつ、膨張機兼圧縮機２１での出力を確保することができる。よって、総合効率を向上させることができる。   Further, when the condenser outlet pressure P3 is lower than the set value P3D2, if the control is performed so as to reduce the operating rotational speed of the cooling fan 22a, the driving energy required for the cooling fan 22a is saved, and the condenser 22 is saved. The output of the expander / compressor 21 can be ensured while maintaining the heat balance. Therefore, overall efficiency can be improved.

また、ランキンサイクル３０Ａの定常運転中に、凝縮器出口圧力Ｐ３が設定値Ｐ３Ｄ４を超えた場合に、ランキンサイクル３０Ａを停止させるようにしている。これは膨張機兼圧縮機２１あるいは凝縮器２２等の異常を凝縮器出口圧力Ｐ３で把握するものであり、この条件下でランキンサイクル３０Ａを停止することで、各構成部品（２１、２２）の破損を未然に防止することができる。   In addition, during the steady operation of the Rankine cycle 30A, the Rankine cycle 30A is stopped when the condenser outlet pressure P3 exceeds the set value P3D4. This is to grasp the abnormality of the expander / compressor 21 or the condenser 22 by the condenser outlet pressure P3, and by stopping the Rankine cycle 30A under this condition, each component (21, 22) Damage can be prevented in advance.

上記各種制御においては、凝縮器出口圧力Ｐ３を検出するのみで安定的なランキンサイクル３０Ａの制御が可能であり、制御に必要とされる検出手段も従来技術のように複数設ける必要がなく、安価な廃熱利用装置２０とすることができる。   In the above various controls, it is possible to control the Rankine cycle 30A stably only by detecting the condenser outlet pressure P3, and it is not necessary to provide a plurality of detection means required for the control as in the prior art, and it is inexpensive. The waste heat utilization apparatus 20 can be obtained.

また、圧力センサ２２ｂによって得られる凝縮器出口圧力Ｐ３の特性値は、冷凍サイクル２０Ａの制御にも使用するようにしているので、これにより、冷凍サイクル２０Ａ専用に凝縮能力検出用の検出手段を設ける必要がなく、即ち圧力センサ２２ｂをランキンサイクル３０Ａと冷凍サイクル２０Ａとで兼用できるので、廃熱利用装置２０を簡素で安価にすることができる。   Further, the characteristic value of the condenser outlet pressure P3 obtained by the pressure sensor 22b is also used for the control of the refrigeration cycle 20A, so that a detection means for detecting the condensation capacity is provided exclusively for the refrigeration cycle 20A. There is no need, that is, the pressure sensor 22b can be shared by the Rankine cycle 30A and the refrigeration cycle 20A, so that the waste heat utilization device 20 can be made simple and inexpensive.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図７に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対してランキンサイクル３０Ａの起動時制御の内容を変更したものである。 (Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention is shown in FIG. In the second embodiment, the contents of the startup control of the Rankine cycle 30A are changed with respect to the first embodiment.

具体的には、図２で説明した制御フローの途中に、ステップＳ１２５、Ｓ１３５を追加したものとしている。即ち、制御装置４０は、ステップＳ１２０で凝縮器出口圧力Ｐ３が設定値Ｐ３Ｄ１以下であると判定（ＮＯの判定）すると、ステップＳ１２５でタイマをリセットして、ステップＳ１３０で冷凍サイクル２０Ａを作動させる。そして、ステップＳ１３５で、タイマによって計時される冷凍サイクル２０Ａの作動時間ｔが予め定めた設定値ｔＤを過ぎると、ステップＳ１４０でランキンサイクル３０Ａを起動させるようにしている。   Specifically, steps S125 and S135 are added in the middle of the control flow described in FIG. That is, when it is determined in step S120 that the condenser outlet pressure P3 is equal to or lower than the set value P3D1 (NO determination), the control device 40 resets the timer in step S125 and operates the refrigeration cycle 20A in step S130. In step S135, when the operating time t of the refrigeration cycle 20A timed by the timer exceeds a predetermined set value tD, the Rankine cycle 30A is started in step S140.

ここでは、冷凍サイクル２０Ａの作動によって凝縮器２２に液相冷媒が充分に溜まり得る時間を設定値ｔＤとしており、これにより、ランキンサイクル３０Ａを起動させる時に、冷媒ポンプ３３が気相冷媒を吸引してキャビテーションを起すことを防止できるので、上記第１実施形態と同様に起動時における安定したランキンサイクル３０Ａの運転が可能となる。   Here, the time during which the liquid-phase refrigerant can be sufficiently accumulated in the condenser 22 by the operation of the refrigeration cycle 20A is set to the set value tD. Thus, when starting the Rankine cycle 30A, the refrigerant pump 33 sucks the gas-phase refrigerant. Therefore, it is possible to prevent the cavitation from occurring, and thus it is possible to stably operate the Rankine cycle 30A at the time of startup as in the first embodiment.

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図８に示す。第３実施形態は、上記第１実施形態に対してランキンサイクル３０Ａの通常運転時制御の内容を変更したものである。 (Third embodiment)
A third embodiment of the present invention is shown in FIG. 3rd Embodiment changes the content of the control at the time of normal operation of Rankine cycle 30A with respect to the said 1st Embodiment.

図８に示すように、制御装置４０は、ランキンサイクル３０Ａを起動させた後に、ステップＳ２００で圧力センサ２２ｂから得られる凝縮器出口圧力Ｐ３を読込み、ステップＳ２１０Ａで、読込んだ凝縮器出口圧力Ｐ３が、予め定めた設定値（本実施形態における第３所定値に対応）Ｐ３Ｄ３（例えば１．０ＭＰａ）より低いと判定した時に、ステップＳ２５０で膨張機兼圧縮機２１あるいは／および冷媒ポンプ３３の作動回転数を所定量増加させる。   As shown in FIG. 8, after starting Rankine cycle 30A, control device 40 reads condenser outlet pressure P3 obtained from pressure sensor 22b in step S200, and reads condenser outlet pressure P3 obtained in step S210A. Is determined to be lower than a predetermined set value (corresponding to the third predetermined value in the present embodiment) P3D3 (for example, 1.0 MPa), the operation of the expander / compressor 21 and / or the refrigerant pump 33 is performed in step S250. Increase the rotational speed by a predetermined amount.

ここで、設定値Ｐ３Ｄ３は、ランキンサイクル３０Ａの作動において、膨張機兼圧縮機２１で得られる駆動力が最適（最大）となる時の低圧側の圧力条件として定めた値である。即ち、ステップＳ２１０Ａ、Ｓ２５０での処理は、凝縮器出口圧力Ｐ３が低く、凝縮器２２における凝縮能力に余裕があると判定される場合には、膨張機兼圧縮機２１の吐出冷媒流量を増加させて、膨張機兼圧縮機２１から得られる駆動力（発電機兼電動機２１ｂでの発電量）を積極的に増加させる、あるいは／および冷媒ポンプ３３によって冷媒循環量を増加させるように制御するものである。ステップＳ２５０の処置により凝縮器出口圧力Ｐ３は、上昇しながら設定値Ｐ３Ｄ３に収束していく。尚、設定値Ｐ３Ｄ３は、実質的には第１実施形態の図３〜図５で使用した設定値Ｐ３Ｄ２と同一の値としても良い。   Here, the set value P3D3 is a value determined as a pressure condition on the low pressure side when the driving force obtained by the expander / compressor 21 is optimum (maximum) in the operation of the Rankine cycle 30A. That is, the processing in steps S210A and S250 increases the discharge refrigerant flow rate of the expander / compressor 21 when it is determined that the condenser outlet pressure P3 is low and the condenser 22 has sufficient condensing capacity. Thus, the driving force obtained from the expander / compressor 21 (the amount of power generated by the generator / motor 21b) is positively increased, and / or the refrigerant circulation amount is increased by the refrigerant pump 33. is there. The condenser outlet pressure P3 converges to the set value P3D3 while increasing by the treatment in step S250. The set value P3D3 may be substantially the same as the set value P3D2 used in FIGS. 3 to 5 of the first embodiment.

ステップＳ２１０Ａで否定判定（凝縮器出口圧力Ｐ３が設定値Ｐ３Ｄ３以上と判定）した時、およびステップＳ２５０の処理をした後に、ステップＳ２６０で凝縮器出口圧力Ｐ３が設定値Ｐ３Ｄ３より高くなったか否かを判定し、依然として低い場合（ＮＯの場合）は、ステップＳ２００に戻り、上記制御を繰返す。しかし、凝縮器出口圧力Ｐ３が設定値Ｐ３Ｄ３より高くなったと判定すると、ステップＳ２７０で冷却ファン２２ａの作動回転数を所定量増加させる。これはステップＳ２５０の処理によって、凝縮器２２での凝縮能力がオーバーワーク側に至り、上昇しすぎた凝縮器出口圧力Ｐ３に対して、凝縮器２２に対する冷却風量を増加させることで、凝縮器出口圧力Ｐ３を低下させるものである。   When a negative determination is made in step S210A (determining that the condenser outlet pressure P3 is equal to or higher than the set value P3D3) and after the processing in step S250, it is determined in step S260 whether the condenser outlet pressure P3 has become higher than the set value P3D3. If it is determined that it is still low (in the case of NO), the process returns to step S200 and the above control is repeated. However, if it is determined that the condenser outlet pressure P3 has become higher than the set value P3D3, the operating rotational speed of the cooling fan 22a is increased by a predetermined amount in step S270. This is because the condensing capacity in the condenser 22 reaches the overwork side by the processing in step S250, and the amount of cooling air for the condenser 22 is increased with respect to the condenser outlet pressure P3 that has increased too much. The pressure P3 is reduced.

そして、ステップＳ２８０で再度ステップＳ２６０と同一内容の判定を行い、依然として凝縮器出口圧力Ｐ３が設定値Ｐ３Ｄ３より高い場合は、更にステップＳ２９０で膨張機兼圧縮機２１あるいは／および冷媒ポンプ３３の作動回転数を所定量減少させる。これは凝縮器出口圧力Ｐ３を低下させるために、膨張機兼圧縮機２１の吐出冷媒流量を減少させて、膨張機兼圧縮機２１から得られる駆動力（発電機兼電動機２１ｂでの発電量）を減少させる、あるいは／および冷媒ポンプ３３によって冷媒循環量を減少させるように制御するものである。ステップＳ２７０、Ｓ２９０の処置により凝縮器出口圧力Ｐ３は、下降しながら設定値Ｐ３Ｄ３に収束していく。尚、ステップＳ２８０で否と判定するとステップＳ２００に戻る。   In step S280, the same determination as in step S260 is performed again. If the condenser outlet pressure P3 is still higher than the set value P3D3, the operation rotation of the expander / compressor 21 and / or the refrigerant pump 33 is further performed in step S290. Decrease the number by a predetermined amount. In order to reduce the condenser outlet pressure P3, the discharge refrigerant flow rate of the expander / compressor 21 is decreased, and the driving force obtained from the expander / compressor 21 (the amount of power generated by the generator / motor 21b). Or / and the refrigerant pump 33 is controlled to reduce the refrigerant circulation amount. The condenser outlet pressure P3 converges to the set value P3D3 while decreasing by the treatment of steps S270 and S290. If it is determined NO in step S280, the process returns to step S200.

これにより、凝縮器出口圧力Ｐ３が設定値Ｐ３Ｄ３となるように安定化させて、安定したランキンサイクル３０Ａの運転が可能となる。また、設定値Ｐ３Ｄ３の与え方により、ランキン効率が最大となる運転が可能となる。   As a result, the condenser outlet pressure P3 is stabilized so as to be the set value P3D3, and the stable Rankine cycle 30A can be operated. In addition, the operation that maximizes Rankine efficiency is possible by giving the set value P3D3.

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図９に示す。第４実施形態は、上記第１実施形態に対して、ランキンサイクル３０Ａ、および冷凍サイクル２０Ａの構成を変更したものである。 (Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention is shown in FIG. 4th Embodiment changes the structure of Rankine cycle 30A and the refrigerating cycle 20A with respect to the said 1st Embodiment.

具体的には、膨張機兼圧縮機２１を専用の膨張機２１Ａと、専用の圧縮機２１Ｂとして、各サイクル３０Ａ、２０Ａ内に配設している。膨張機２１Ａには、発電機兼電動機２１ｂに加えてポンプ部３３ａを接続している。よって、膨張機２１Ａとポンプ部３３ａの作動回転数は、共に発電機兼電動機２１ｂによって調整されるようにしている。また、圧縮機２１Ｂはエンジン１０の駆動力によって駆動されるものとしている。   Specifically, the expander / compressor 21 is disposed in each cycle 30A, 20A as a dedicated expander 21A and a dedicated compressor 21B. In addition to the generator / motor 21b, a pump 33a is connected to the expander 21A. Accordingly, the operating rotational speeds of the expander 21A and the pump unit 33a are both adjusted by the generator / motor 21b. The compressor 21B is driven by the driving force of the engine 10.

ランキンサイクル３０Ａの低圧側圧力は、凝縮器２２と気液分離器２３との間に設けた圧力センサ２２ｂによって検出されるようにしており、制御装置４０は上記第１〜第３実施形態と同様に圧力センサ２２ｂによって得られる凝縮器出口圧力Ｐ３に基づいて、発電機兼電動機２１ｂ（膨張機２１Ａ、ポンプ部３３ａ）、冷却ファン２２ａを制御するようにしている。   The low pressure side pressure of the Rankine cycle 30A is detected by a pressure sensor 22b provided between the condenser 22 and the gas-liquid separator 23, and the control device 40 is the same as in the first to third embodiments. The generator / motor 21b (the expander 21A and the pump unit 33a) and the cooling fan 22a are controlled based on the condenser outlet pressure P3 obtained by the pressure sensor 22b.

これにより、本実施形態の廃熱利用装置２０においては、上記第１実施形態に対して、弁機構２１ａ、逆止弁２５ｂ、３１ａ、３２ａ、開閉弁３５、モータ部３３ｂを不要として、ランキンサイクル３０Ａの単独運転、冷凍サイクル２０Ａの単独運転、ランキンサイクル３０Ａと冷凍サイクル２０Ａの同時運転を可能とすることができる。   Thereby, in the waste heat utilization apparatus 20 of this embodiment, compared with the said 1st Embodiment, the valve mechanism 21a, the non-return valve 25b, 31a, 32a, the on-off valve 35, and the motor part 33b are unnecessary, and a Rankine cycle is carried out. The single operation of 30A, the single operation of the refrigeration cycle 20A, and the simultaneous operation of the Rankine cycle 30A and the refrigeration cycle 20A can be made possible.

更に、ランキンサイクル３０Ａの運転時は、起動時制御、通常運転時制御、異常時制御を行うことで、上記第１〜第３実施形態と同様の効果を得ることができる。   Further, during the operation of the Rankine cycle 30A, the same effects as those in the first to third embodiments can be obtained by performing the startup control, the normal operation control, and the abnormality control.

（その他の実施形態）
上記各実施形態では、廃熱利用装置２０として、ランキンサイクル３０Ａに冷凍サイクル２０Ａを備えるものとして説明したが、図１０に示すように、ランキンサイクル３０Ａのみを備えるものとしても良い。 (Other embodiments)
In each of the embodiments described above, the waste heat utilization apparatus 20 has been described as having the refrigeration cycle 20A in the Rankine cycle 30A. However, as shown in FIG. 10, only the Rankine cycle 30A may be provided.

また、ランキンサイクル３０Ａの制御にあたっては、いわゆるフィードバック制御として凝縮器出口圧力Ｐ３が各設定値（Ｐ３Ｄ１〜４）に収束するようにしたが、例えば凝縮器出口圧力Ｐ３に加えて車両側の条件（外気温度や車速等）も加えて、これら条件が変化しても常に凝縮器２２での凝縮能力があるべき能力となるように、フィードフォワード制御として膨張機兼圧縮機２１（膨張機２１Ａ）、冷媒ポンプ３３（ポンプ部３３ａ）、冷却ファン２２ａ等を制御するようにしても良い。   Further, in the control of the Rankine cycle 30A, the condenser outlet pressure P3 is converged to each set value (P3D1 to P4) as so-called feedback control. For example, in addition to the condenser outlet pressure P3, vehicle-side conditions ( In addition to the outside air temperature, the vehicle speed, etc.), the expander / compressor 21 (expander 21A) is used as feedforward control so that the condenser 22 always has a condensing capacity even if these conditions change. You may make it control the refrigerant | coolant pump 33 (pump part 33a), the cooling fan 22a, etc. FIG.

また、ランキンサイクル３０Ａの制御において低圧側圧力として、凝縮器出口圧力Ｐ３を用いるようにしたが、凝縮器２２の冷媒入口側となる凝縮器入口圧力を用いるようにしても良い。更には、圧力に代えて、それに相関する温度（低圧側温度）を検出して、その温度値を用いた制御としても良い。   Further, although the condenser outlet pressure P3 is used as the low pressure side pressure in the control of the Rankine cycle 30A, the condenser inlet pressure on the refrigerant inlet side of the condenser 22 may be used. Furthermore, instead of the pressure, a temperature (low-pressure side temperature) correlated with the pressure may be detected, and control using the temperature value may be performed.

また、膨張機兼圧縮機２１で回収した駆動力で発電機兼電動機２１ｂを作動させて、電気エネルギーとしてバッテリに蓄えるようにしたが、フライホイールによる運動エネルギー、またはバネによる弾性エネルギー等の機械的エネルギーとして蓄えても良い。   Further, the generator / motor 21b is operated by the driving force recovered by the expander / compressor 21 and stored in the battery as electric energy. However, mechanical energy such as kinetic energy by a flywheel or elastic energy by a spring is used. It may be stored as energy.

また、加熱器３４に廃熱を与える発熱機器としては、エンジン（内燃機関）１０に限らず、例えば、外燃機関、燃料電池車両の燃料電池スタック、各種モータ、インバータ等のように作動時に発熱を伴い、温度制御のためにその熱の一部を捨てるもの（廃熱が発生するもの）であれば、広く適用することができる。その場合、加熱器３４に対する加熱源は、各種廃熱機器の冷却用の流体となる。   In addition, the heat generating device that gives waste heat to the heater 34 is not limited to the engine (internal combustion engine) 10, but generates heat during operation, such as an external combustion engine, a fuel cell stack of a fuel cell vehicle, various motors, an inverter, and the like. Therefore, it can be widely applied as long as a part of the heat is discarded for temperature control (waste heat is generated). In that case, the heating source for the heater 34 is a fluid for cooling various waste heat equipment.

第１実施形態における車両用廃熱利用装置の全体構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole structure of the waste heat utilization apparatus for vehicles in 1st Embodiment. 第１実施形態におけるランキンサイクル起動時制御のフローチャートである。It is a flowchart of the Rankine cycle starting time control in 1st Embodiment. 第１実施形態におけるランキンサイクル通常運転時制御のフローチャートである（膨張機制御）。It is a flowchart of the Rankine cycle normal operation control in the first embodiment (expander control). 第１実施形態におけるランキンサイクル通常運転時制御のフローチャートである（冷媒ポンプ制御）。It is a flowchart of the Rankine cycle normal operation control in 1st Embodiment (refrigerant pump control). 第１実施形態におけるランキンサイクル通常運転時制御のフローチャートである（冷却ファン制御）。It is a flowchart of the Rankine cycle normal operation control in 1st Embodiment (cooling fan control). 第１実施形態におけるランキンサイクル異常時制御のフローチャートである。It is a flowchart of Rankine cycle abnormality time control in a 1st embodiment. 第２実施形態におけるランキンサイクル起動時制御のフローチャートである。It is a flowchart of the Rankine cycle starting time control in 2nd Embodiment. 第３実施形態におけるランキンサイクル通常運転時制御のフローチャートである。It is a flowchart of the control at the time of Rankine cycle normal operation in a 3rd embodiment. 第４実施形態における車両用廃熱利用装置の全体構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole structure of the waste heat utilization apparatus for vehicles in 4th Embodiment. その他の実施形態における車両用廃熱利用装置の全体構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole structure of the waste heat utilization apparatus for vehicles in other embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１０ エンジン（発熱機器）
２０ 車両用廃熱利用装置
２０Ａ 冷凍サイクル
２１ 膨張機兼圧縮機（膨張機）
２１ｂ 発電機兼電動機（発電機）
２２ 凝縮器
２２ａ 冷却ファン（送風機）
２２ｂ 圧力センサ（高圧側圧力検出手段）
３０Ａ ランキンサイクル
３３ 冷媒ポンプ（ポンプ）
３４ 加熱器
４０ 制御装置（制御手段） 10 Engine (heat generation equipment)
20 Vehicle Waste Heat Utilization Device 20A Refrigeration Cycle 21 Expander / Compressor (Expander)
21b Generator / motor (generator)
22 Condenser 22a Cooling fan (blower)
22b Pressure sensor (high pressure side pressure detection means)
30A Rankine cycle 33 Refrigerant pump (pump)
34 Heater 40 Control device (control means)

Claims (30)

車両に搭載されるものであって、
ポンプ（３３）によって循環される作動流体を、前記車両用の発熱機器（１０）の廃熱によって加熱して過熱蒸気とする加熱器（３４）、前記加熱器（３４）からの前記過熱蒸気の膨張によって駆動力を発生する膨張機（２１）、前記車両外部から流入する流入空気との熱交換により前記過熱蒸気を凝縮して前記ポンプ（３３）側に流出する凝縮器（２２）を有するランキンサイクル（３０Ａ）と、
前記ランキンサイクル（３０Ａ）の作動を制御する制御手段（４０）とを備える車両用廃熱利用装置において、
前記制御手段（４０）は、前記ランキンサイクル（３０Ａ）を起動させる時に、前記ランキンサイクル（３０Ａ）の低圧側圧力が、あるいはこの低圧側圧力に相関する低圧側物理量が、予め定めた第１所定値よりも高い場合に、前記ランキンサイクル（３０Ａ）の起動を実行することを特徴とする車両用廃熱利用装置。 Mounted on the vehicle,
The working fluid circulated by the pump (33) is heated by the waste heat of the vehicle heat generating device (10) to form superheated steam, and the superheated steam from the heater (34) is heated. Rankine which has an expander (21) which generates driving force by expansion, and a condenser (22) which condenses the superheated steam by heat exchange with inflow air which flows in from the outside of the vehicle, and flows out to the pump (33) side Cycle (30A);
In a vehicle waste heat utilization apparatus comprising a control means (40) for controlling the operation of the Rankine cycle (30A),
When the Rankine cycle (30A) is started, the control means (40) is configured to determine whether the low pressure side pressure of the Rankine cycle (30A) or the low pressure side physical quantity correlated with the low pressure side pressure is a first predetermined value. When the value is higher than the value, the Rankine cycle (30A) is activated. 前記凝縮器（２２）を共用して形成されると共に、前記制御手段（４０）によってその作動が制御される冷凍サイクル（２０Ａ）を有し、
前記制御手段（４０）は、前記ランキンサイクル（３０Ａ）を起動させる時に、前記低圧側圧力が、あるいは前記低圧側物理量が、前記第１所定値以下であると、前記冷凍サイクル（２０Ａ）を作動させた後に、前記ランキンサイクル（３０Ａ）の起動を実行することを特徴とする請求項１に記載の車両用廃熱利用装置。 A refrigeration cycle (20A) that is formed by sharing the condenser (22) and whose operation is controlled by the control means (40);
The control means (40) operates the refrigeration cycle (20A) when the low-pressure side pressure or the low-pressure side physical quantity is equal to or less than the first predetermined value when starting the Rankine cycle (30A). The waste heat utilization apparatus for a vehicle according to claim 1, wherein the Rankine cycle (30A) is started after being activated. 前記制御手段（４０）は、前記ランキンサイクル（３０Ａ）の起動を実行する際に、前記ポンプ（３３）を起動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用廃熱利用装置。   The vehicle waste heat utilization according to claim 1 or 2, wherein the control means (40) activates the pump (33) when the Rankine cycle (30A) is activated. apparatus. 前記凝縮器（２２）を共用して形成されると共に、前記制御手段（４０）によってその作動が制御される冷凍サイクル（２０Ａ）を有し、
前記冷凍サイクル（２０Ａ）は、前記冷凍サイクル（２０Ａ）の高圧側圧力、あるいはこの高圧側圧力に相関する高圧側物理量を検出する高圧側圧力検出手段（２２ｂ）を備え、
前記制御手段（４０）は、前記高圧側圧力検出手段（２２ｂ）で得られる検出値を前記低圧側圧力あるいは前記低圧側物理量として、前記ランキンサイクル（３０Ａ）の起動を制御することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の車両用廃熱利用装置。 A refrigeration cycle (20A) that is formed by sharing the condenser (22) and whose operation is controlled by the control means (40);
The refrigeration cycle (20A) includes a high pressure side pressure detecting means (22b) for detecting a high pressure side pressure of the refrigeration cycle (20A) or a high pressure side physical quantity correlated with the high pressure side pressure,
The control means (40) controls the start-up of the Rankine cycle (30A) using the detection value obtained by the high pressure side pressure detection means (22b) as the low pressure side pressure or the low pressure side physical quantity. The waste heat utilization apparatus for vehicles as described in any one of Claims 1-3. 車両に搭載されるものであって、
ポンプ（３３）によって循環される作動流体を、前記車両用の発熱機器（１０）の廃熱によって加熱して過熱蒸気とする加熱器（３４）、前記加熱器（３４）からの前記過熱蒸気の膨張によって駆動力を発生する膨張機（２１）、前記車両外部から流入する流入空気との熱交換により前記過熱蒸気を凝縮して前記ポンプ（３３）側に流出する凝縮器（２２）を有するランキンサイクル（３０Ａ）と、
前記ポンプ（３３）、前記膨張機（２１）の作動を制御する制御手段（４０）とを備える車両用廃熱利用装置において、
前記制御手段（４０）は、前記ランキンサイクル（３０Ａ）の運転中に、前記凝縮器（２２）の凝縮能力が予め定めた所定凝縮能力となるように、前記ポンプ（３３）、前記膨張機（２１）の少なくとも一方の作動回転数を制御することを特徴とする車両用廃熱利用装置。 Mounted on the vehicle,
The working fluid circulated by the pump (33) is heated by the waste heat of the vehicle heat generating device (10) to form superheated steam, and the superheated steam from the heater (34) is heated. Rankine which has an expander (21) which generates driving force by expansion, and a condenser (22) which condenses the superheated steam by heat exchange with inflow air which flows in from the outside of the vehicle, and flows out to the pump (33) side Cycle (30A);
In the vehicle waste heat utilization apparatus comprising the pump (33) and a control means (40) for controlling the operation of the expander (21).
The control means (40) is configured to control the pump (33), the expander (30) so that the condensation capacity of the condenser (22) becomes a predetermined condensation capacity during operation of the Rankine cycle (30A). 21) A waste heat utilization apparatus for a vehicle, which controls the rotational speed of at least one of 21). 前記制御手段（４０）は、前記凝縮能力を前記ランキンサイクル（３０Ａ）の低圧側圧力で把握することを特徴とする請求項５に記載の車両用廃熱利用装置。   6. The vehicle waste heat utilization apparatus according to claim 5, wherein the control means (40) grasps the condensing capacity from a low pressure side pressure of the Rankine cycle (30A). 前記制御手段（４０）は、前記低圧側圧力が予め定めた第２所定値より低いと、前記ポンプ（３３）、あるいは前記膨張機（２１）の少なくとも一方の作動回転数を増加させることを特徴とする請求項６に記載の車両用廃熱利用装置。   The control means (40) increases the operating rotational speed of at least one of the pump (33) or the expander (21) when the low-pressure side pressure is lower than a predetermined second predetermined value. The vehicle waste heat utilization apparatus according to claim 6. 前記制御手段（４０）によって、その作動が制御されると共に、前記凝縮器（２２）に対して強制的に冷却用空気を供給する送風機（２２ａ）を有し、
前記制御手段（４０）は、前記低圧側圧力が予め定めた第２所定値より低いと、前記送風機（２２ａ）の作動回転数を低下させることを特徴とする請求項６に記載の車両用廃熱利用装置。 The operation is controlled by the control means (40), and a blower (22a) for forcibly supplying cooling air to the condenser (22) is provided.
The vehicle waste according to claim 6, wherein the control means (40) reduces the operating rotational speed of the blower (22a) when the low-pressure side pressure is lower than a predetermined second predetermined value. Heat utilization device. 前記制御手段（４０）によって、その作動が制御されると共に、前記凝縮器（２２）に対して強制的に冷却用空気を供給する送風機（２２ａ）を有し、
前記制御手段（４０）は、前記低圧側圧力が予め定めた第３所定値より高いと、前記ポンプ（３３）の作動回転数を低下させる、前記膨張機（２１）の作動回転数を低下させる、前記送風機（２２ａ）の作動回転数を増加させる、のうち少なくとも１つを実行することを特徴とする請求項６に記載の車両用廃熱利用装置。 The operation is controlled by the control means (40), and a blower (22a) for forcibly supplying cooling air to the condenser (22) is provided.
When the low-pressure side pressure is higher than a predetermined third predetermined value, the control means (40) decreases the operating speed of the expander (21), which decreases the operating speed of the pump (33). The vehicle waste heat utilization device according to claim 6, wherein at least one of the operation rotational speed of the blower (22 a) is increased. 前記制御手段（４０）は、前記低圧側圧力が予め定めた第４所定値より高いと、前記ランキンサイクル（３０Ａ）の運転を停止することを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれか１つに記載の車両用廃熱利用装置。   The control means (40) stops the operation of the Rankine cycle (30A) when the low pressure side pressure is higher than a predetermined fourth predetermined value. The waste heat utilization apparatus for vehicles as described in one. 前記制御手段（４０）は、前記ランキンサイクル（３０Ａ）の運転を停止する際に、前記ポンプ（３３）を停止することを特徴とする請求項１０に記載の車両用廃熱利用装置。   11. The vehicle waste heat utilization apparatus according to claim 10, wherein the control means (40) stops the pump (33) when stopping the operation of the Rankine cycle (30A). 前記凝縮器（２２）を共用して形成されると共に、前記制御手段（４０）によってその作動が制御される冷凍サイクル（２０Ａ）を有し、
前記冷凍サイクル（２０Ａ）は、前記冷凍サイクル（２０Ａ）の高圧側圧力、あるいはこの高圧側圧力に相関する高圧側物理量を検出する高圧側圧力検出手段（２２ｂ）を備え、
前記制御手段（４０）は、前記高圧側圧力検出手段（２２ｂ）で得られる検出値を前記凝縮能力として、前記ポンプ（３３）、前記膨張機（２１）の少なくとも一方の作動回転数を制御することを特徴とする請求項５〜請求項１１のいずれか１つに記載の車両用廃熱利用装置。 A refrigeration cycle (20A) that is formed by sharing the condenser (22) and whose operation is controlled by the control means (40);
The refrigeration cycle (20A) includes a high pressure side pressure detecting means (22b) for detecting a high pressure side pressure of the refrigeration cycle (20A) or a high pressure side physical quantity correlated with the high pressure side pressure,
The control means (40) controls the operating rotational speed of at least one of the pump (33) and the expander (21) using the detection value obtained by the high pressure side pressure detection means (22b) as the condensation capacity. The vehicle waste heat utilization apparatus according to any one of claims 5 to 11, wherein 前記凝縮器（２２）を共用して形成されると共に、前記制御手段（４０）によってその作動が制御される冷凍サイクル（２０Ａ）を有し、
前記制御手段（４０）は、前記凝縮能力の値を前記冷凍サイクル（２０Ａ）の作動制御にも活用することを特徴とする請求項５に記載の車両用廃熱利用装置。 A refrigeration cycle (20A) that is formed by sharing the condenser (22) and whose operation is controlled by the control means (40);
6. The vehicle waste heat utilization device according to claim 5, wherein the control means (40) also utilizes the value of the condensing capacity for operation control of the refrigeration cycle (20A). 前記制御装置（４０）は、前記凝縮能力の値を、前記冷凍サイクル（２０Ａ）の高圧側圧力、あるいはこの高圧側圧力に相関する高圧側物理量を検出する高圧側圧力検出手段（２２ｂ）で得られる検出値として把握することを特徴とする請求項１３に記載の車両用廃熱利用装置。   The control device (40) obtains the value of the condensing capacity by a high pressure side pressure detecting means (22b) for detecting a high pressure side pressure of the refrigeration cycle (20A) or a high pressure side physical quantity correlated with the high pressure side pressure. The vehicle waste heat utilization apparatus according to claim 13, wherein the vehicle waste heat utilization apparatus is grasped as a detected value. 前記膨張機（２１）には、この膨張機（２１）の駆動力によって作動されて、発電する発電機（２１ｂ）が接続されたことを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれか１つに記載の車両用廃熱利用装置。   The generator (21b), which is actuated by the driving force of the expander (21) and generates power, is connected to the expander (21). The waste heat utilization apparatus for vehicles as described in one. 車両に搭載されると共に、
ポンプ（３３）によって循環される作動流体を、前記車両用の発熱機器（１０）の廃熱によって加熱して過熱蒸気とする加熱器（３４）、前記加熱器（３４）からの前記過熱蒸気の膨張によって駆動力を発生する膨張機（２１）、前記車両外部から流入する流入空気との熱交換により前記過熱蒸気を凝縮して前記ポンプ（３３）側に流出する凝縮器（２２）を有するランキンサイクル（３０Ａ）を用いた車両用廃熱利用装置の制御方法であって、
前記ランキンサイクル（３０Ａ）を起動させる時に、前記ランキンサイクル（３０Ａ）の低圧側圧力が、あるいはこの低圧側圧力に相関する低圧側物理量が、予め定めた第１所定値よりも高い場合に、前記ランキンサイクル（３０Ａ）の起動を実行することを特徴とする車両用廃熱利用装置の制御方法。 Mounted on the vehicle,
The working fluid circulated by the pump (33) is heated by the waste heat of the vehicle heat generating device (10) to form superheated steam, and the superheated steam from the heater (34) is heated. Rankine which has an expander (21) which generates driving force by expansion, and a condenser (22) which condenses the superheated steam by heat exchange with inflow air which flows in from the outside of the vehicle, and flows out to the pump (33) side A control method for a vehicle waste heat utilization device using a cycle (30A),
When starting the Rankine cycle (30A), if the low pressure side pressure of the Rankine cycle (30A) or the low pressure side physical quantity correlated with the low pressure side pressure is higher than a predetermined first predetermined value, A method for controlling a waste heat utilization apparatus for a vehicle, wherein the Rankine cycle (30A) is activated. 前記凝縮器（２１）を共用して形成される冷凍サイクル（２０Ａ）を備え、
前記ランキンサイクル（３０Ａ）を起動させる時に、前記低圧側圧力が、あるいは前記低圧側物理量が、予め定めた第１所定値以下であると、前記冷凍サイクル（２０Ａ）を作動させた後に、前記ランキンサイクル（３０Ａ）の起動を実行することを特徴とする請求項１６に記載の車両用廃熱利用装置の制御方法。 A refrigeration cycle (20A) formed using the condenser (21) in common,
When the Rankine cycle (30A) is started, if the low-pressure side pressure or the low-pressure side physical quantity is equal to or lower than a first predetermined value, the Rankine cycle (30A) is operated after the refrigeration cycle (20A) is operated. 17. The method for controlling a waste heat utilization apparatus for a vehicle according to claim 16, wherein the cycle (30A) is activated. 前記ランキンサイクル（３０Ａ）の起動を実行する際に、前記ポンプ（３３）を起動することを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の車両用廃熱利用装置の制御方法。   The method for controlling a waste heat utilization apparatus for a vehicle according to claim 16 or 17, wherein the pump (33) is activated when the Rankine cycle (30A) is activated. 前記凝縮器（２２）を共用して形成される冷凍サイクル（２０Ａ）を有し、
前記冷凍サイクル（２０Ａ）は、前記冷凍サイクル（２０Ａ）の高圧側圧力、あるいはこの高圧側圧力に相関する高圧側物理量を検出する高圧側圧力検出手段（２２ｂ）を備え、
前記高圧側圧力検出手段（２２ｂ）で得られる検出値を前記低圧側圧力あるいは前記低圧側物理量として、前記ランキンサイクル（３０Ａ）の起動を制御することを特徴とする請求項１６〜請求項１８のいずれか１つに記載の車両用廃熱利用装置の制御方法。 Having a refrigeration cycle (20A) formed in common with the condenser (22);
The refrigeration cycle (20A) includes a high pressure side pressure detecting means (22b) for detecting a high pressure side pressure of the refrigeration cycle (20A) or a high pressure side physical quantity correlated with the high pressure side pressure,
The start value of the Rankine cycle (30A) is controlled using the detection value obtained by the high pressure side pressure detection means (22b) as the low pressure side pressure or the low pressure side physical quantity. The control method of the waste heat utilization apparatus for vehicles as described in any one. 車両に搭載されると共に、
ポンプ（３３）によって循環される作動流体を、前記車両用の発熱機器（１０）の廃熱によって加熱して過熱蒸気とする加熱器（３４）、前記加熱器（３４）からの前記過熱蒸気の膨張によって駆動力を発生する膨張機（２１）、前記車両外部から流入する流入空気との熱交換により前記過熱蒸気を凝縮して前記ポンプ（３３）側に流出する凝縮器（２２）を有するランキンサイクル（３０Ａ）を用いた車両用廃熱利用装置の制御方法であって、
前記ランキンサイクル（３０Ａ）の運転中に、前記凝縮器（２２）の凝縮能力が予め定めた所定凝縮能力となるように、前記ポンプ（３３）、前記膨張機（２１）の少なくとも一方の作動回転数を制御することを特徴とする車両用廃熱利用装置の制御方法。 Mounted on the vehicle,
The working fluid circulated by the pump (33) is heated by the waste heat of the vehicle heat generating device (10) to form superheated steam, and the superheated steam from the heater (34) is heated. Rankine which has an expander (21) which generates driving force by expansion, and a condenser (22) which condenses the superheated steam by heat exchange with inflow air which flows in from the outside of the vehicle, and flows out to the pump (33) side A control method for a vehicle waste heat utilization device using a cycle (30A),
During the operation of the Rankine cycle (30A), at least one of the pump (33) and the expander (21) is rotated so that the condensation capacity of the condenser (22) becomes a predetermined condensation capacity. A control method for a vehicle waste heat utilization device, wherein the number is controlled. 前記凝縮能力を前記ランキンサイクル（３０Ａ）の低圧側圧力で把握することを特徴とする請求項２０に記載の車両用廃熱利用装置の制御方法。   21. The method for controlling a waste heat utilization apparatus for a vehicle according to claim 20, wherein the condensing capacity is grasped by a low-pressure side pressure of the Rankine cycle (30A). 前記低圧側圧力が予め定めた第２所定値より低いと、前記ポンプ（３３）、あるいは前記膨張機（２１）の少なくとも一方の作動回転数を増加させることを特徴とする請求項２１に記載の車両用廃熱利用装置の制御方法。   The operating speed of at least one of the pump (33) or the expander (21) is increased when the low-pressure side pressure is lower than a predetermined second predetermined value. A method for controlling a vehicle waste heat utilization device. 前記凝縮器（２２）に対して強制的に冷却用空気を供給する送風機（２２ａ）を有し、
前記低圧側圧力が予め定めた第２所定値より低いと、前記送風機（２２ａ）の作動回転数を低下させることを特徴とする請求項２１に記載の車両用廃熱利用装置の制御方法。 A blower (22a) for forcibly supplying cooling air to the condenser (22);
The method for controlling a waste heat utilization apparatus for a vehicle according to claim 21, wherein when the low-pressure side pressure is lower than a predetermined second predetermined value, the operating rotational speed of the blower (22a) is reduced. 前記凝縮器（２２）に対して強制的に冷却用空気を供給する送風機（２２ａ）を有し、
前記低圧側圧力が予め定めた第３所定値より高いと、前記ポンプ（３３）の作動回転数を低下させる、前記膨張機（２１）の作動回転数を低下させる、前記送風機（２２ａ）の作動回転数を増加させる、のうち少なくとも１つを実行することを特徴とする請求項２１に記載の車両用廃熱利用装置の制御方法。 A blower (22a) for forcibly supplying cooling air to the condenser (22);
When the low-pressure side pressure is higher than a predetermined third predetermined value, the operation speed of the blower (22a) is decreased, the operation speed of the expander (21) is decreased, and the operation speed of the pump (33) is decreased. The method for controlling a waste heat utilization apparatus for a vehicle according to claim 21, wherein at least one of increasing the number of rotations is executed. 前記低圧側圧力が予め定めた第４所定値より高いと、前記ランキンサイクル（３０Ａ）の運転を停止することを特徴とする請求項２１〜請求項２４のいずれか１つに記載の車両用廃熱利用装置の制御方法。   The vehicle waste according to any one of claims 21 to 24, wherein when the low-pressure side pressure is higher than a predetermined fourth predetermined value, the operation of the Rankine cycle (30A) is stopped. Control method of heat utilization device. 前記ランキンサイクル（３０Ａ）の運転を停止する際に、前記ポンプ（３３）を停止することを特徴とする請求項２５に記載の車両用廃熱利用装置の制御方法。   The method for controlling a waste heat utilization apparatus for a vehicle according to claim 25, wherein the pump (33) is stopped when the operation of the Rankine cycle (30A) is stopped. 前記凝縮器（２２）を共用して形成される冷凍サイクル（２０Ａ）を有し、
前記冷凍サイクル（２０Ａ）は、前記冷凍サイクル（２０Ａ）の高圧側圧力、あるいはこの高圧側圧力に相関する高圧側物理量を検出する高圧側圧力検出手段（２２ｂ）を備え、
前記高圧側圧力検出手段（２２ｂ）で得られる検出値を前記凝縮能力として、前記ポンプ（３３）、前記膨張機（２１）の少なくとも一方の作動回転数を制御することを特徴とする請求項２０〜請求項２６のいずれか１つに記載の車両用廃熱利用装置の制御方法。 Having a refrigeration cycle (20A) formed in common with the condenser (22);
The refrigeration cycle (20A) includes a high pressure side pressure detecting means (22b) for detecting a high pressure side pressure of the refrigeration cycle (20A) or a high pressure side physical quantity correlated with the high pressure side pressure,
21. The operating rotational speed of at least one of the pump (33) and the expander (21) is controlled using the detection value obtained by the high pressure side pressure detection means (22b) as the condensation capacity. The method for controlling a waste heat utilization apparatus for a vehicle according to any one of claims 26. 前記凝縮器（２２）を共用する冷凍サイクル（２０Ａ）を有し、
前記凝縮能力の値を前記冷凍サイクル（２０Ａ）の作動制御にも活用することを特徴とする請求項２０に記載の車両用廃熱利用装置の制御方法。 A refrigeration cycle (20A) sharing the condenser (22);
21. The method for controlling a waste heat utilization apparatus for a vehicle according to claim 20, wherein the value of the condensing capacity is also utilized for operation control of the refrigeration cycle (20A). 前記凝縮能力の値を、前記冷凍サイクル（２０Ａ）の高圧側圧力、あるいはこの高圧側圧力に相関する高圧側物理量を検出する高圧側圧力検出手段（２２ｂ）で得られる検出値として把握することを特徴とする請求項２８に記載の車両用廃熱利用装置の制御方法。   Grasping the value of the condensing capacity as a detection value obtained by the high pressure side pressure detecting means (22b) for detecting the high pressure side pressure of the refrigeration cycle (20A) or the high pressure side physical quantity correlated with the high pressure side pressure. The method for controlling a waste heat utilization apparatus for a vehicle according to claim 28. 前記膨張機（２１）には、この膨張機（２１）の駆動力によって作動されて、発電する発電機（２１ｂ）が接続されたことを特徴とする請求項１６〜請求項２９のいずれか１つに記載の車両用廃熱利用装置の制御方法。   30. The generator according to any one of claims 16 to 29, wherein the expander (21) is connected to a generator (21b) that is operated by a driving force of the expander (21) to generate electric power. The control method of the waste heat utilization apparatus for vehicles as described in one.

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