特許 6552953 バイパスバルブ及びランキンサイクル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6552953

(24)【登録日】2019年7月12日

(45)【発行日】2019年7月31日

(54)【発明の名称】バイパスバルブ及びランキンサイクル装置

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/42 20060101AFI20190722BHJP

   F16K 31/40 20060101ALI20190722BHJP

   F02G 5/04 20060101ALI20190722BHJP

   F02G 5/02 20060101ALI20190722BHJP

   F02G 5/00 20060101ALI20190722BHJP

   F01K 23/02 20060101ALI20190722BHJP

   F01K 23/10 20060101ALI20190722BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20190722BHJP

   F01P 3/20 20060101ALI20190722BHJP

   F16K 11/24 20060101ALI20190722BHJP

【ＦＩ】

   F16K31/42 A

   F16K31/40 A

   F02G5/04 G

   F02G5/02 B

   F02G5/00 B

   F02G5/04 Q

   F01K23/02 P

   F01K23/10 G

   F01D25/00 D

   F01P3/20 G

   F16K11/24 Z

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-239412(P2015-239412)

(22)【出願日】2015年12月8日

(65)【公開番号】特開2017-106508(P2017-106508A)

(43)【公開日】2017年6月15日

【審査請求日】2018年9月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005463

【氏名又は名称】日野自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100130052

【弁理士】

【氏名又は名称】大阪 弘一

(72)【発明者】

【氏名】安藤 芳之

【審査官】 角田 貴章

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６２−０７７３８２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６１−１３９３７２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０３−２６０４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１６１３６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４６−００９３８５（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ １１／００−１１／２４

１７／３６−２４／０６

３１／１２−３１／１６５

３１／３６−３１／４２

Ｆ０１Ｄ ２５／００

Ｆ０１Ｋ ２３／０２

２３／１０

Ｆ０１Ｐ ３／２０

Ｆ０２Ｇ ５／００−５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリンダ内を所定方向に移動し、入力側流路の接続先を第１出力側流路と第２出力側流路との間で切り替えるスプールと、
前記シリンダ内において前記所定方向の一端側に設けられ、前記スプールを他端側に向けて付勢するリターンバネと、
前記入力側流路及び前記シリンダの前記一端側に接続された第１流路、前記第２出力側流路及び前記シリンダの前記一端側に接続された第２流路、前記入力側流路及び前記シリンダの前記他端側に接続された第３流路、並びに前記第２出力側流路及び前記シリンダの前記他端側に接続された第４流路と、
前記第１〜第４流路のそれぞれに設けられた第１〜第４電磁弁と、を備える、バイパスバルブ。

【請求項2】

前記第１〜第４電磁弁の開閉を制御する制御部を更に備え、
前記制御部は、前記入力側流路と前記第１出力側流路とを互いに接続する場合、前記第１電磁弁及び前記第４電磁弁を閉とし、前記第２電磁弁及び前記第３電磁弁を開とし、
前記入力側流路と前記第２出力側流路とを互いに接続する場合、前記第１電磁弁及び前記第４電磁弁を開とし、前記第２電磁弁及び前記第３電磁弁を閉とする、請求項１記載のバイパスバルブ。

【請求項3】

前記入力側流路の流路面積は、前記第２出力側流路の流路面積よりも小さい、請求項１又は２記載のバイパスバルブ。

【請求項4】

作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器から流出した前記作動媒体を膨張させることにより動力を回収する膨張機と、前記膨張機から流出した前記作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記蒸発器と前記膨張機との間に設けられた請求項１〜３のいずれか一項記載のバイパスバルブと、を備え、
前記バイパスバルブにおいて、
前記第１出力側流路は、前記膨張機に接続されたメイン流路に接続され、
前記第２出力側流路は、前記膨張機をバイパスするバイパス流路に接続されている、ランキンサイクル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バイパスバルブ及びランキンサイクル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えばランキンサイクル装置等のように配管内を流体が流れる装置において流体の流通経路を切り替えるための構成として、バイパスバルブが知られている。例えば、下記特許文献１には、シリンダ内を移動するスプールと、スプールを駆動する電磁アクチュエータと、を備えたバイパスバルブが開示されている。このバイパスバルブでは、電磁アクチュエータの駆動力によってスプールを移動させることで、流入した流体の出力先を切り替える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−１９２２６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に記載されたようなバイパスバルブでは、仮にその一部に不具合が生じたとしても所定の出力先に流体を流出させることが求められる場合がある。かかる要求を満たすための構成として、シリンダの一端側に強力なリターンバネを設けておき、仮に電磁アクチュエータが故障したとしてもリターンバネの付勢力によってスプールがシリンダの他端側に位置付けられるようにすることが考えられる。しかしながら、この場合、通常時においてもスプリングの付勢力の分だけ電磁アクチュエータを余分に作動させる必要があるため、消費電力が大きくなってしまうおそれがある。

【0005】

そこで、本発明は、不具合発生時の動作を確保しつつ、消費電力を抑制できるバイパスバルブ及びランキンサイクル装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のバイパスバルブは、シリンダ内を所定方向に移動し、入力側流路の接続先を第１出力側流路と第２出力側流路との間で切り替えるスプールと、シリンダ内において所定方向の一端側に設けられ、スプールを他端側に向けて付勢するリターンバネと、入力側流路及びシリンダの一端側に接続された第１流路、第２出力側流路及びシリンダの一端側に接続された第２流路、入力側流路及びシリンダの他端側に接続された第３流路、並びに第２出力側流路及びシリンダの他端側に接続された第４流路と、第１〜第４流路のそれぞれに設けられた第１〜第４電磁弁と、を備える。

【0007】

このバイパスバルブでは、第１〜第４電磁弁の開閉により、入力側流路を流れる比較的高圧の流体と第２出力側流路を流れる比較的低圧の流体とを第１〜第４流路に選択的に流入させることができる。これにより、シリンダの一端側と他端側との間に圧力差を生じさせ、スプールをシリンダの一端側又は他端側に位置付けることができる。このように、入力側と出力側との間の圧力差をスプールの操作力として利用することで、消費電力を抑制することが可能となる。さらに、このバイパスバルブでは、シリンダの一端側と他端側とで第１〜第４流路及び第１〜第４電磁弁が独立しており、かつスプールを他端側に向けて付勢するリターンバネが備えられている。これにより、例えば第１〜第４流路に詰まりが生じた場合や第１〜第４電磁弁が故障した場合等の不具合発生時でも、リターンバネの付勢力を利用してスプールをシリンダの他端側に確実に位置付けることができる。よって、このバイパスバルブによれば、不具合発生時の動作を確保しつつ、消費電力を抑制することができる。

【0008】

また、本発明のバイパスバルブは、第１〜第４電磁弁の開閉を制御する制御部を更に備え、制御部は、入力側流路と第１出力側流路とを互いに接続する場合、第１電磁弁及び第４電磁弁を閉とし、第２電磁弁及び第３電磁弁を開とし、入力側流路と第２出力側流路とを互いに接続する場合、第１電磁弁及び第４電磁弁を開とし、第２電磁弁及び第３電磁弁を閉としてもよい。この構成によれば、入力側流路の接続先を第１出力側流路と第２出力側流路との間で好適に切り替えることができると共に、不具合発生時でも、リターンバネの付勢力を利用してスプールをシリンダの他端側に確実に位置付けることができる。

【0009】

また、本発明のバイパスバルブでは、入力側流路の流路面積は、第２出力側流路の流路面積よりも小さくてもよい。この構成によれば、入力側流路を流れる流体の圧力と第２出力側流路を流れる流体の圧力との差が大きくなるため、シリンダの一端側と他端側との間に圧力差を生じさせ易くなる。

【0010】

本発明のランキンサイクル装置は、作動媒体を蒸発させる蒸発器と、蒸発器から流出した作動媒体を膨張させることにより動力を回収する膨張機と、膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、蒸発器と膨張機との間に設けられた上記バイパスバルブと、を備え、バイパスバルブにおいて、第１出力側流路は、膨張機に接続されたメイン流路に接続され、第２出力側流路は、膨張機をバイパスするバイパス流路に接続されている。

【0011】

このランキンサイクル装置では、バイパスバルブに流入した作動媒体をバイパス流路に流出させることで、膨張機への作動媒体の供給を停止させることができる。これにより、例えば膨張機に不具合が生じている場合等において作動媒体が膨張機に流入し、膨張機が故障又は劣化してしまう事態を回避することができる。また、上記バイパスバルブを備えていることから、入力側と出力側との間の圧力差をスプールの操作力として利用することができ、消費電力を抑制することが可能となる。さらに、バイパスバルブに不具合が発生した場合でも、リターンバネの付勢力を利用してスプールをシリンダの他端側に確実に位置付けることができる。よって、このランキンサイクル装置によれば、不具合発生時の動作を確保しつつ、消費電力を抑制することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、不具合発生時の動作を確保しつつ、消費電力を抑制できるバイパスバルブ及びランキンサイクル装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態に係るランキンサイクル装置の概略構成図である。

【図2】図１のバイパスバルブの概略構成図である。

【図3】図１のバイパスバルブの概略構成図である。

【図4】図１のバイパスバルブにおける第１〜第４電磁弁の状態とスプールの動作との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

【0015】

図１に示されるランキンサイクル装置１は、例えば車両に搭載され、燃費向上を図るために用いられる。搭載される車両としては、例えばトラックやバス等の商用車が挙げられる。車両としては、特に限定されるものではなく、例えば大型車両、中型車両、普通乗用車、小型車両又は軽車両等のいずれであってもよい。

【0016】

ランキンサイクル装置１は、例えば車両のエンジンの廃熱を入熱とし、当該廃熱の熱エネルギを動力に変換して出力する。ランキンサイクル装置１は、流路１１を備え、当該流路１１上に、ポンプ２１と、蒸発器２２と、膨張機２３と、凝縮器２４と、バイパスバルブ２５と、を有している。流路１１には、作動媒体Ｍが循環される。作動媒体Ｍとしては、種々のものを用いることができ、ここでは、低沸点媒体であるＲ１３４ａが用いられている。

【0017】

ポンプ２１は、凝縮器２４と蒸発器２２との間に設けられ、凝縮器２４から流入した作動媒体Ｍを蒸発器２２側へ圧送する。蒸発器２２は、ポンプ２１の下流側に設けられ、ポンプ２１で圧縮された作動媒体Ｍを加熱して蒸発させる。蒸発器２２は、例えばエンジン冷却水Ｃを熱源（高温側熱源）として利用して作動媒体Ｍを加熱する。

【0018】

蒸発器２２は、エンジン冷却水Ｃが流れる流路２６を有している。蒸発器２２では、エンジンで加熱されたエンジン冷却水Ｃと蒸発器２２内を流れる作動媒体Ｍとの熱交換により、作動媒体Ｍが加熱される。この例では、ランキンサイクル装置１は、排気ガスＧが流れる流路３１と、流路２６における蒸発器２２の上流側と流路３１とに跨って設けられた熱交換器（排気熱交換器）２７と、を更に有している。熱交換器２７では、排気ガスＧとの熱交換によってエンジン冷却水Ｃが加熱される。

【0019】

流路３１において熱交換器２７の上流側には、バイパスバルブ２８が設けられている。バイパスバルブ２８は、後述するバイパスバルブ２５と同様の構成を有する三方弁であり、流入した排気ガスＧをメイン流路３２又はバイパス流路３３に選択的に流出させる。メイン流路３２及びバイパス流路３３は流路３１を構成する流路であり、メイン流路３２は熱交換器２７に接続され、バイパス流路３３は熱交換器２７をバイパスして熱交換器２７の下流側に接続されている。

【0020】

バイパスバルブ２８の動作は、制御部５により制御される。制御部５は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むコンピュータにより構成されている。制御部５は、例えば、エンジン冷却水Ｃの温度が所定の閾値以上である場合や、ランキンサイクル装置１による廃熱回収処理の停止時に、バイパスバルブ２８に流入した排気ガスＧがバイパス流路３３に流出されるようにバイパスバルブ２８を制御する。これにより、エンジン冷却水Ｃが過度に加熱されることを抑制できる。

【0021】

膨張機２３は、蒸発器２２の下流側に設けられている。膨張機２３は、作動媒体Ｍが膨張することにより回転し、動力を出力する。膨張機２３としては、例えばタービン等が用いられ、例えば発電機を接続して電気出力を回収することができる。この場合、発電機には、整流器やインバータが更に接続される。また、膨張機２３では、機械出力が回収されてもよい。

【0022】

凝縮器２４は、膨張機２３の下流側に設けられ、作動媒体Ｍを冷却して凝縮させる。凝縮器２４は、例えば車両が走行する際の走行風Ｗを熱源（低温側熱源）として利用して作動媒体Ｍを冷却する。すなわち、凝縮器２４では、走行風Ｗと凝縮器２４内を流れる作動媒体Ｍとの間の熱交換により、作動媒体Ｍが冷却される。

【0023】

バイパスバルブ２５は、蒸発器２２と膨張機２３との間に設けられた三方弁であり、蒸発器２２から流入した作動媒体Ｍを後述するメイン流路１２又はバイパス流路１３に選択的に流出させる。バイパスバルブ２５の詳細については後述する。

【0024】

流路１１は、例えば配管等により構成されている。流路１１は、ポンプ２１、蒸発器２２、膨張機２３、凝縮器２４、及びバイパスバルブ２５に接続されたメイン流路１２と、膨張機２３をバイパスするバイパス流路１３と、を有している。バイパス流路１３は、バイパスバルブ２５と、メイン流路１２における膨張機２３と凝縮器２４との間の部分と、に接続されている。

【0025】

次に、図２及び図３を参照して、バイパスバルブ２５の構成について説明する。バイパスバルブ２５は、各部品を収容するケース４１を備えている。

【0026】

ケース４１内には、シリンダ４２と、入力側流路４３と、第１出力側流路４４と、第２出力側流路４５と、が設けられている。シリンダ４２は、例えば所定方向Ｄに延びる円柱状の空間である。入力側流路４３、第１出力側流路４４、及び第２出力側流路４５は、例えば断面円形状の流路である。入力側流路４３は、ケース４１の外部とシリンダ４２における所定方向Ｄの中間部とに接続されている。第１出力側流路４４は、ケース４１の外部とシリンダ４２における所定方向Ｄの一端側（図２及び図３の上側）４２ａとに接続されている。第２出力側流路４５は、ケース４１の外部とシリンダ４２における所定方向Ｄの他端側（図２及び図３の下側）４２ｂとに接続されている。

【0027】

この例では、入力側流路４３の内径ｄ１は、第２出力側流路４５の内径ｄ２よりも小さくなっている。すなわち、入力側流路４３の流路面積は、第２出力側流路４５の流路面積よりも小さくなっている。

【0028】

バイパスバルブ２５は、シリンダ４２内に、スプール４６と、リターンバネ４７と、を備えている。スプール４６は、シリンダ４２の形状と対応した円柱状の第１部分４６ａ及び第２部分４６ｂと、所定方向Ｄに延びて第１部分４６ａ及び第２部分４６ｂを連結する連結部４６ｃと、を有している。連結部４６ｃは、例えば第１部分４６ａ及び第２部分４６ｂよりも小径の円柱状に形成されている。スプール４６は、シリンダ４２内を所定方向Ｄに移動する。このとき、第１部分４６ａ及び第２部分４６ｂがシリンダ４２の内面を摺動する。

【0029】

具体的には、スプール４６は、図２に示される第１位置と、図３に示される第２位置との間でシリンダ４２内を移動する。スプール４６が第１位置に位置している場合には、第２部分４６ｂによって第２出力側流路４５が閉塞され、入力側流路４３と第１出力側流路４４とが接続される。スプール４６が第２位置に位置している場合には、第１部分４６ａによって第１出力側流路４４が閉塞され、入力側流路４３と第２出力側流路４５とが接続される。すなわち、スプール４６は、シリンダ４２内を所定方向Ｄに移動し、入力側流路４３の接続先を第１出力側流路４４と第２出力側流路４５との間で切り替える。リターンバネ４７は、シリンダ４２内において所定方向Ｄの一端側４２ａに設けられ、スプール４６を他端側４２ｂに向けて付勢している。

【0030】

ケース４１内には、入力側流路４３及びシリンダ４２の一端側４２ａに接続された第１流路５１、第２出力側流路４５及びシリンダ４２の一端側４２ａに接続された第２流路５２、入力側流路４３及びシリンダ４２の他端側４２ｂに接続された第３流路５３、並びに第２出力側流路４５及びシリンダ４２の他端側４２ｂに接続された第４流路５４が更に設けられている。

【0031】

第１流路５１には第１電磁弁５５が設けられ、第２流路５２には第２電磁弁５６が設けられ、第３流路５３には第３電磁弁５７が設けられ、第４流路５４には第４電磁弁５８が設けられている。ここでは、第１〜第４電磁弁５５〜５８のそれぞれは、第１〜第４流路５１〜５４の屈曲部に設けられている。第１〜第４電磁弁５５〜５８は、例えば電磁力を利用したソレノイドバルブである。第１〜第４電磁弁５５〜５８の開閉は、制御部５により制御される。

【0032】

続いて、図１〜図４を参照して、バイパスバルブ２５の動作について説明する。バイパスバルブ２５において、入力側流路４３は、メイン流路１２における蒸発器２２の下流側の部分に接続されている。第１出力側流路４４は、メイン流路１２に接続され、第２出力側流路４５は、バイパス流路１３に接続されている。以下では、入力側流路４３を流れる比較的高圧の作動媒体Ｍの圧力をＰ１とし、第２出力側流路４５を流れる比較的低圧の作動媒体Ｍの圧力をＰ２とする。圧力Ｐ１は圧力Ｐ２よりも常に大きくなっている。

【0033】

バイパスバルブ２５に流入した作動媒体Ｍを第１出力側流路４４（メイン流路１２）に流出させる場合、制御部５は、第１〜第４電磁弁５５〜５８のすべてを通電状態とすることで、第１電磁弁５５及び第４電磁弁５８を閉とし、第２電磁弁５６及び第３電磁弁５７を開とする。これにより、第１流路５１及び第４流路５４が閉鎖される一方、第２流路５２及び第３流路５３が開放され、第２流路５２からシリンダ４２の一端側４２ａに圧力Ｐ２の作動媒体Ｍが供給されると共に、第３流路５３から他端側４２ｂに圧力Ｐ１の作動媒体Ｍが供給される。その結果、シリンダ４２の他端側４２ｂが一端側４２ａよりも高圧となり、スプール４６が一端側４２ａの第１位置に位置付けられる（図２）。この状態では、入力側流路４３に流入した作動媒体Ｍが第１出力側流路４４（メイン流路１２）に流出する。なお、このとき、スプール４６は、リターンバネ４７の付勢力を受けているが、シリンダ４２内の圧力差によって一端側４２ａに向けて押圧される力（シリンダ４２内の圧力差（Ｐ１−Ｐ２）に第２部分４６ｂの所定方向Ｄの端面の面積を乗じた値）の方が大きいために、一端側４２ａの第１位置に位置付けられている。

【0034】

一方、バイパスバルブ２５に流入した作動媒体Ｍを第２出力側流路４５（バイパス流路１３）に流出させる場合、制御部５は、第１〜第４電磁弁５５〜５８のすべてを非通電（遮断）状態とすることで、第１電磁弁５５及び第４電磁弁５８を開とし、第２電磁弁５６及び第３電磁弁５７を閉とする。これにより、第２流路５２及び第３流路５３が閉鎖される一方、第１流路５１及び第４流路５４が開放され、第１流路５１からシリンダ４２の一端側４２ａに圧力Ｐ１の作動媒体Ｍが供給されると共に、第４流路５４から他端側４２ｂに圧力Ｐ２の作動媒体Ｍが供給される。その結果、シリンダ４２の一端側４２ａが他端側４２ｂよりも高圧となり、スプール４６が他端側４２ｂの第２位置に位置付けられる（図３）。この状態では、入力側流路４３に流入した作動媒体Ｍが第２出力側流路４５（バイパス流路１３）に流出する。なお、このとき、スプール４６は、リターンバネ４７の付勢力によっても他端側４２ｂに向けて押圧されている。

【0035】

ランキンサイクル装置１では、通常時には、バイパスバルブ２５に流入した作動媒体Ｍを第１出力側流路４４（メイン流路１２）に流出させ、膨張機２３に流入させて動力を回収する。一方、例えば膨張機２３に不具合が生じている場合等には、作動媒体Ｍを膨張機２３に流入させると膨張機２３が故障又は劣化してしまうおそれがある。そのため、バイパスバルブ２５に流入した作動媒体Ｍを第２出力側流路４５（バイパス流路１３）に流出させ、膨張機２３への作動媒体Ｍの供給を停止させる。膨張機２３に生じる不具合としては、発電式であれば発電機やインバータの故障、機械式であれば動力取出軸の故障等が挙げられる。また、蒸発器２２での蒸発が不十分である場合等にも、液相の作動媒体Ｍが膨張機２３に流入することで膨張機２３が故障又は劣化してしまうおそれがあることから、膨張機２３への作動媒体Ｍの供給を停止させてもよい。

【0036】

さらに、ランキンサイクル装置１では、上記のように膨張機２３に不具合が生じている場合等には、仮にバイパスバルブ２５の一部に不具合が生じたとしても、バイパスバルブ２５に流入した作動媒体Ｍを第２出力側流路４５に流出させることが求められる。作動媒体Ｍが膨張機２３に流入することによる膨張機２３の故障又は劣化を回避するためである。

【0037】

この点、本実施形態のバイパスバルブ２５では、例えば第１〜第４流路５１〜５４に詰まりが生じた場合や、第１〜第４電磁弁５５〜５８のいずれかが故障した場合等の不具合発生時でも、流入した作動媒体Ｍを第２出力側流路４５に流出させることが可能となっている。以下、この点について、図４を参照しつつ説明する。なお、以下では、第１〜第４電磁弁５５〜５８のいずれかが故障した場合を例に挙げて説明するが、第１〜第４流路５１〜５４に詰まりが生じた場合についても、電磁弁が故障し、開となるべきところが閉となっている場合と同様である。

【0038】

第１〜第４電磁弁５５〜５８のすべてが正常に動作している場合、上述したように、シリンダ４２の一端側が他端側よりも高圧となり、シリンダ４２の一端側４２ａと他端側４２ｂとの間の圧力差と、リターンバネ４７の付勢力とによってスプール４６が第２位置に位置付けられる。

【0039】

第１電磁弁５５が故障し、開となるべきところが閉となっている場合、第１流路５１が閉鎖され、第１流路５１からシリンダ４２の一端側４２ａに圧力Ｐ１の作動媒体Ｍが供給されない。そのため、シリンダ４２の一端側４２ａの圧力が比較的低くなり、最も低くなった場合（第１電磁弁５５が全く開いていない場合や、第１流路５１が完全に詰まった場合等）には、他端側４２ｂの圧力Ｐ２と等しくなることも考えられる。このような場合でも、バイパスバルブ２５では、リターンバネ４７が設けられているため、リターンバネ４７の付勢力によってスプール４６が第２位置に位置付けられる。

【0040】

第２電磁弁５６が故障し、閉となるべきところが開となっている場合、第２流路５２が開放され、第２流路５２からシリンダ４２の一端側４２ａに圧力Ｐ２の作動媒体Ｍが供給される。そのため、シリンダ４２の一端側４２ａの圧力が圧力Ｐ１と圧力Ｐ２の中間程度となり、最も低くなった場合（第２電磁弁５６が完全に開いている場合等）には、他端側４２ｂの圧力Ｐ２と等しくなることも考えられる。このような場合でも、バイパスバルブ２５では、リターンバネ４７が設けられているため、シリンダ４２内の圧力差と、リターンバネ４７の付勢力とによってスプール４６が第２位置に位置付けられる。

【0041】

第３電磁弁５７が故障し、閉となるべきところが開となっている場合、第３流路５３が開放され、第３流路５３からシリンダ４２の他端側４２ｂに圧力Ｐ１の作動媒体Ｍが供給される。そのため、シリンダ４２の他端側４２ｂの圧力が圧力Ｐ１と圧力Ｐ２の中間程度となり、最も高くなった場合（第３電磁弁５７が完全に開いている場合等）には、一端側４２ａの圧力Ｐ１と等しくなることも考えられる。このような場合でも、バイパスバルブ２５では、リターンバネ４７が設けられているため、シリンダ４２内の圧力差と、リターンバネ４７の付勢力とによってスプール４６が第２位置に位置付けられる。

【0042】

第４電磁弁５８が故障し、開となるべきところが閉となっている場合、第４流路５４が閉鎖され、第４流路５４からシリンダ４２の他端側４２ｂに圧力Ｐ２の作動媒体Ｍが供給されない。そのため、シリンダ４２の他端側４２ｂの圧力が比較的高くなり、最も高くなった場合（第４電磁弁５８が全く開いていない場合や、第４流路５４が完全に詰まった場合等）には、一端側４２ａの圧力Ｐ１と等しくなることも考えられる。このような場合でも、バイパスバルブ２５では、リターンバネ４７が設けられているため、リターンバネ４７の付勢力によってスプール４６が第２位置に位置付けられる。

【0043】

以上説明したように、バイパスバルブ２５では、第１〜第４電磁弁５５〜５８の開閉により、入力側流路４３を流れる比較的高圧（圧力Ｐ１）の作動媒体Ｍと第２出力側流路４５を流れる比較的低圧（圧力Ｐ２）の作動媒体Ｍとを第１〜第４流路５１〜５４に選択的に流入させることができる。これにより、シリンダ４２の一端側４２ａと他端側４２ｂとの間に圧力差を生じさせ、スプール４６をシリンダ４２の一端側４２ａ（第１位置）又は他端側４２ｂ（第２位置）に位置付けることができる。このように、入力側と出力側との間の圧力差をスプール４６の操作力として利用することで、消費電力を抑制することが可能となっている。

【0044】

さらに、バイパスバルブ２５では、シリンダ４２の一端側４２ａと他端側４２ｂとで第１〜第４流路５１〜５４及び第１〜第４電磁弁５５〜５８が独立しており、かつスプール４６を他端側４２ｂに向けて付勢するリターンバネ４７が備えられている。これにより、例えば第１〜第４流路５１〜５４に詰まりが生じた場合や第１〜第４電磁弁５５〜５８が故障した場合等の不具合発生時でも、リターンバネ４７の付勢力を利用してスプール４６をシリンダ４２の他端側４２ｂに確実に位置付けることができる。よって、バイパスバルブ２５によれば、不具合発生時の動作を確保しつつ、消費電力を抑制することができる。

【0045】

また、バイパスバルブ２５では、制御部５は、入力側流路４３と第１出力側流路４４とを互いに接続する場合、第１電磁弁５５及び第４電磁弁５８を閉とし、第２電磁弁５６及び第３電磁弁５７を開とし、入力側流路４３と第２出力側流路４５とを互いに接続する場合、第１電磁弁５５及び第４電磁弁５８を開とし、第２電磁弁５６及び第３電磁弁５７を閉とする。これにより、入力側流路４３の接続先を第１出力側流路４４と第２出力側流路４５との間で好適に切り替えることができると共に、不具合発生時でも、リターンバネ４７の付勢力を利用してスプール４６をシリンダ４２の他端側４２ｂに確実に位置付けることができる。

【0046】

また、バイパスバルブ２５では、入力側流路４３の流路面積は、第２出力側流路４５の流路面積よりも小さくなっている。これにより、入力側流路４３を流れる作動媒体Ｍの圧力Ｐ１と第２出力側流路４５を流れる作動媒体Ｍの圧力Ｐ２との差が大きくなるため、シリンダ４２内に圧力差を生じさせ易くなる。

【0047】

また、ランキンサイクル装置１では、バイパスバルブ２５に流入した作動媒体Ｍをバイパス流路１３に流出させることで、膨張機２３への作動媒体Ｍの供給を停止させることができる。これにより、例えば膨張機２３に不具合が生じている場合等において作動媒体Ｍが膨張機２３に流入し、膨張機２３が故障又は劣化してしまう事態を回避することができる。また、バイパスバルブ２５を備えていることから、入力側と出力側との間の圧力差をスプール４６の操作力として利用することができ、消費電力を抑制することが可能となっている。さらに、バイパスバルブ２５に不具合が発生した場合でも、リターンバネ４７の付勢力を利用してスプール４６をシリンダ４２の他端側４２ｂに確実に位置付けることができる。よって、ランキンサイクル装置１によれば、不具合発生時の動作を確保しつつ、消費電力を抑制することができる。

【0048】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではない。

【0049】

例えば、上記実施形態において、第１電磁弁５５と第４電磁弁５８とは一体に構成されていてもよく、同様に、第２電磁弁５６と第３電磁弁５７とが一体に構成されていてもよい。また、第１〜第４電磁弁５５〜５８のすべてが一体に構成されてもよい。蒸発器２２は、ＥＧＲガスを利用して作動媒体Ｍを加熱するものであってもよく、熱交換器２７、バイパスバルブ２８、及び流路３１は設けられていなくてもよい。入力側流路４３の流路面積は、第２出力側流路４５の流路面積と等しくてもよいし、それより小さくてもよい。バイパスバルブ２５を制御する制御部と、バイパスバルブ２８を制御する制御部とは、別であってもよい。また、本発明のバイパスバルブは、ランキンサイクル装置１以外の装置において流体の流通経路を切り替えるために用いられてもよく、例えば油圧回路等に適用されてもよい。

【符号の説明】

【0050】

１…ランキンサイクル装置、５…制御部、１２…メイン流路、１３…バイパス流路、２２…蒸発器、２３…膨張機、２４…凝縮器、２５，２８…バイパスバルブ、４２…シリンダ、４２ａ…シリンダの一端側、４２ｂ…シリンダの他端側、４３…入力側流路、４４…第１出力側流路、４５…第２出力側流路、４６…スプール、４７…リターンバネ、５１〜５４…第１〜第４流路、５５〜５８…第１〜第４電磁弁、Ｄ…所定方向、Ｍ…作動媒体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】