JP2014152613A - 熱利用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが生じた際、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の継続的な漏れを阻止し、熱媒体ポンプによる熱媒体の移送を確保可能な熱利用装置を提供する。
【解決手段】本発明の熱利用装置は、駆動系１と、エンジン用冷却液回路３ａと、ランキンサイクル５と、フロンディテクタ７と、第１〜３開閉弁９ａ〜９ｃと、コントローラ１１とを備えている。ランキンサイクル５はボイラ２５を有しており、エンジン用冷却液回路３ａを循環する第１冷却液と、ランキンサイクル５を循環する作動流体とで熱交換が可能である。この熱利用装置では、ランキンサイクル５からエンジン用冷却液回路３ａへの作動流体の漏れが生じた際、コントローラ１１が第１、２開閉弁９ａ、９ｂを閉制御し、第３開閉弁９ｃを開制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は熱利用装置に関する。

特許文献１に従来の熱利用装置が開示されている。この熱利用装置は、駆動系と、熱媒体が流通する熱媒体回路と、作動流体を循環させるランキンサイクルとを備えている。駆動系は、内燃機関としてのエンジンと、ターボチャージャと、吸気系流体である加圧空気が流通する給気流路とを有している。

この熱利用装置において、熱媒体はエンジンを冷却する冷却液である。そして、熱媒体回路は、冷却液を移送する熱媒体ポンプと、冷却液を熱交換によって冷却する冷却液熱交換器と、冷却液流路とを有している。冷却液流路は、エンジン、第１ボイラ、冷却液熱交換器及び熱媒体ポンプの順で冷却液を循環させる。

ランキンサイクルは、作動流体ポンプと第１ボイラと第２ボイラと膨張機と凝縮器と作動流体流路とを有している。作動流体流路は、作動流体ポンプ、第１ボイラ、第２ボイラ、膨張機及び凝縮器の順で作動流体を循環させる。第１ボイラでは、冷却液流路を流通する冷却液と、作動流体路を流通する作動流体とで熱交換が可能である。第２ボイラでは、給気流路を流通する加圧空気と、作動流体流路を流通する作動流体とで熱交換が可能である。

この熱利用装置では、第１、２ボイラによって作動流体を加熱することが可能である。このため、この熱利用装置では、ランキンサイクルにおいて回収可能なエネルギーの量を大きくできる。

また、この熱利用装置では、冷却液熱交換器だけでなく、第１ボイラにおける熱交換によっても冷却液を冷却できるため、冷却液によってエンジンを好適に冷却することが可能となっている。さらに、第２ボイラにおける熱交換で加圧空気を冷却することにより、密度を小さくした状態で加圧空気をエンジンに供給することが可能となっている。これらのため、この熱利用装置では、エンジンの出力を向上させることも可能である。

特開２００８−８２２４号公報

しかし、上記従来の熱利用装置では、例えば、第１ボイラにおいて不具合が生じ、作動流体がランキンサイクルから熱媒体回路へ漏れが生じれば、それを阻止することができず、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが継続する。このため、漏れた作動流体によって冷却液が高温に加熱され、熱媒体ポンプにおいてキャビテーションが生じ易くなり、ひいては、熱媒体ポンプが損傷し易くなる。そして、熱媒体ポンプが損傷すれば、熱媒体回路において冷却液を循環させることができなくなる。この結果、この熱利用装置では、エンジンを冷却できず、エンジンの性能が低下してしまう。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが生じた際、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の継続的な漏れを阻止し、熱媒体ポンプによる熱媒体の移送を確保可能な熱利用装置を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の熱利用装置は、液相の熱媒体が流通する熱媒体回路と、作動流体が循環するランキンサイクルとを備え、
前記熱媒体回路は、前記熱媒体を移送する熱媒体ポンプと、前記熱媒体ポンプに接続され、前記熱媒体を流通させる熱媒体流路とを有し、
前記ランキンサイクルは、前記作動流体を移送する作動流体ポンプと、前記作動流体を熱交換によって加熱するボイラと、前記作動流体を膨張させる膨張機と、前記作動流体を熱交換によって凝縮する凝縮器と、前記作動流体ポンプ、前記ボイラ、前記膨張機及び前記凝縮器の順で前記作動流体を循環させる作動流体流路とを有し、
前記ボイラ又は前記凝縮器において、前記熱媒体と前記作動流体とが熱交換を行う熱利用装置であって、
前記ボイラ又は前記凝縮器を介した前記ランキンサイクルから前記熱媒体回路への前記作動流体の漏れを漏出情報として出力する出力手段と、
前記漏出情報に基づき、前記ボイラ又は前記凝縮器を介した前記ランキンサイクルから前記熱媒体回路への前記作動流体の漏れを阻止する漏れ阻止手段とを備えていることを特徴とする（請求項１）。

本発明の熱利用装置では、ボイラや凝縮器を介したランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが発生すれば、出力手段が漏出情報を出力する。そして、漏れ阻止手段は、この漏出情報に基づき、ボイラや凝縮器を介して、ランキンサイクルから熱媒体回路へ作動流体が漏れることを阻止する。なお、この反射的な効果として、熱媒体がボイラ又は凝縮器を介してランキンサイクルに漏れることも阻止することができる。

これにより、この熱利用装置では、例えボイラや凝縮器に不具合が生じた場合であっても、ランキンサイクルから熱媒体回路へ作動流体が継続して漏れることを阻止することが可能となる。このため、この熱利用装置では、熱媒体ポンプでのキャビテーションの発生を抑制でき、ひいては、熱媒体ポンプの損傷を防止できる。

したがって、本発明の熱利用装置は、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが生じた際、ランキンサイクルから熱媒体回路への継続的な作動流体の漏れを阻止し、熱媒体ポンプによる熱媒体の移送を確保できる。

液相の熱媒体としては、水やＬＬＣ（ロングライフクーラント）等の冷却液の他、潤滑油等を採用することができる。ここで、これらの冷却液等は、自身が有する熱量が小さいことから、ボイラにおいて作動流体と熱交換を行うに当たって、これらを加熱する加熱手段が別途必要となる場合が生じる。このような加熱手段としては、例えば、内燃機関の他、火力発電用ボイラ、原子炉、ヒータ等を採用できる。また、排気や吸気系流体の熱を利用することもできる。

本発明の熱利用装置は、内燃機関を有する駆動系を備え、
熱媒体は内燃機関を冷却する第１冷却液であり、
熱媒体回路は、第１冷却液を熱交換によって冷却する第１冷却液熱交換器を有し、
熱媒体流路は、内燃機関、熱媒体ポンプ、ボイラ及び第１冷却液熱交換器に接続され、内燃機関、熱媒体ポンプ、ボイラ及び第１冷却液熱交換器の間で第１冷却液を循環可能であり、
ボイラは、第１冷却液を流入させる冷却液流入口と、第１冷却液を流出させる冷却液流出口と、作動流体を流入させる作動流体流入口と、作動流体を流出させる作動流体流出口とを有し、
熱媒体流路は、冷却液流入口と接続され、第１冷却液をボイラに導くボイラ側冷却液流入路と、
冷却液流出口と接続され、ボイラから流出した第１冷却液が流通するボイラ側冷却液流出路とを有し、
作動流体流路は、作動流体流入口と接続され、作動流体をボイラに導くボイラ側作動流体流入路と、
作動流体流出口と接続され、ボイラから流出した作動流体が流通するボイラ側作動流体流出路とを有することが好ましい（請求項２）。

この場合、内燃機関によって加熱された第１冷却液と作動流体とがボイラにおいて熱交換を行うため、作動流体を好適に加熱することが可能となる。このため、ランキンサイクルにおいて回収可能なエネルギーの量を大きくすることが可能となる。なお、回収可能なエネルギーとしては、例えば、作動流体の圧力エネルギーを基に発電した電力や内燃機関に回生される動力等が挙げられる。

また、この熱利用装置では、ボイラにおける熱交換によって第１冷却液を冷却することが可能となる。ここで、第１冷却液は、ボイラにおける熱交換によって冷却される他、第１冷却液熱交換器における熱交換によっても冷却される。これにより、好適に冷却された第１冷却液によって内燃機関を十分に冷却することが可能となる。このため、この熱利用装置では、内燃機関の出力や耐久性等の性能を向上させることも可能となる。

さらに、この熱利用装置では、ボイラを介したランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが発生した際、ランキンサイクルから熱媒体回路へ作動流体が継続して漏れることが漏れ阻止手段によって阻止される。このため、この熱利用装置では、熱媒体ポンプによる第１冷却液の移送、すなわち、内燃機関に対する第１冷却液の供給を維持できる。これにより、この熱利用装置では、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが発生した場合における内燃機関の性能低下を抑制することが可能となる。

熱媒体流路は、冷却液流入口よりも上流側でボイラ側冷却液流入路と接続されるとともに、冷却液流出口よりも下流側でボイラ側冷却液流出路に接続され、第１冷却液にボイラを迂回させる第１バイパス路を有し得る。そして、漏れ阻止手段は、ボイラ側冷却液流入路における第１バイパス路の接続箇所と冷却液流入口との間に設けられ、開度を調整可能な第１調整弁と、ボイラ側冷却液流出路における第１バイパス路の接続箇所と冷却液流出口との間に設けられ、開度を調整可能な第２調整弁と、第１調整弁及び第２調整弁を制御可能な第１制御装置とを有していることが好ましい（請求項３）。

この場合、第１調整弁や第２調整弁の開度を調整することにより、ボイラ側冷却液流入路を経てボイラに流入する第１冷却液の流量と、第１バイパス路を流通する第１冷却液の流量とを調整することが可能となる。そして、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが発生した場合には、これらの第１、２調整弁の開度を制御することで、ボイラから熱媒体回路へ作動流体が継続して漏れることを阻止することが可能となる。

また、この熱利用装置では、ボイラを介してランキンサイクルから熱媒体回路へ作動流体が漏れることが漏れ阻止手段によって阻止された場合であっても、熱媒体回路では、第１バイパス路に第１冷却液を流通させることで、ボイラを迂回させつつ、熱媒体ポンプと、内燃機関と、第１冷却液熱交換器との間における第１冷却液の循環を継続することが可能である。このため、この熱利用装置では、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが発生した場合における内燃機関の性能低下を好適に抑制することが可能となる。

第１調整弁及び第２調整弁は、開度の調整によって第１冷却液の流量を調整可能であれば、種々の調整弁を採用することが可能である。このような調整弁としては、例えば、開状態では第１冷却液の流量が最大となり、閉状態では第１冷却液の流量がゼロとなるような開閉弁であっても良い。また、第１調整弁と第２調整弁について、同一の調整弁を採用しても良く、互いに異なる調整弁を採用しても良い。なお、第１調整弁については、ボイラ側冷却液流入路側からボイラへの第１冷却液の流通を許容する一方、ボイラからボイラ側冷却液流入路へ流通する作動流体の流量をゼロとする、つまり、ボイラからボイラ側冷却液流入路へ第１冷却液が流通することを禁止する逆止弁を採用することもできる。

また、漏れ阻止手段は、第１バイパス路に設けられ、開度を調整可能な第３調整弁をさらに有し得る。また、第１冷却液熱交換器は、第１バイパス路の接続箇所よりも下流側で冷却液流出路に接続され得る。そして、第１制御装置は、第３調整弁を制御するとともに、漏出情報に基づき、第１調整弁及び第２調整弁を閉制御し、第３調整弁を開制御することが好ましい（請求項４）。

この場合、第３調整弁の開度を調整することによっても、ボイラ側冷却液流入路を経てボイラに流入する第１冷却液の流量と、第１バイパス路を流通する第１冷却液の流量とを調整することが可能となる。また、第１バイパス路の接続箇所よりも下流側で第１冷却液熱交換器が冷却液流出路に接続されることにより、ボイラでの熱交換を行った第１冷却液と、第１バイパス路を流通した第１冷却液とが共に第１冷却液熱交換器において冷却されることとなる。

さらに、漏出情報に基づき、第１制御装置が第１調整弁及び第２調整弁を閉制御し、第３調整弁を開制御する。このため、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが発生した際、この熱利用装置における熱媒体回路では、ボイラを迂回することで、熱媒体ポンプと、内燃機関と、第１冷却液熱交換器との間における第１冷却液の循環を継続して行うことが可能となる。なお、第３調整弁は、上記の第１調整弁等と同一の調整弁でも良く、異なる調整弁でも良い。

また、第１冷却液熱交換器は第１バイパス路に設けられていることも好ましい（請求項５）。この場合、第１バイパス路を流通する第１冷却液は、第１冷却液熱交換器における熱交換によって冷却される。このため、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが発生した際に、熱媒体回路においてボイラを迂回させたとしても第１冷却液の冷却を行うことが可能となる。

さらに、この熱利用装置では、第１調整弁や第２調整弁の開度を調整することにより、例えば、出力手段が漏出情報を出力していない状態において、ボイラにおける熱交換と、第１冷却液熱交換器における熱交換とを併用して第１冷却液の冷却を行うこと可能である。一方、第１調整弁や第２調整弁の開度を調整することにより、出力手段が漏出情報を出力していない状態では、第１冷却液の冷却をボイラにおける熱交換のみによって行うことも可能である。

漏れ阻止手段は、作動流体流入路に設けられ、開度を調整可能な第４調整弁と、作動流体流出路に設けられ、開度を調整可能な第５調整弁と、第４調整弁及び第５調整弁を制御可能な第２制御装置とを有していることも好ましい（請求項６）。

この場合、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが発生した際に、第４調整弁の開度と第５調整弁の開度とをそれぞれ調整することで、ランキンサイクルでは作動流体がボイラに流入できなくなる。このため、この熱利用装置では、ボイラを介してランキンサイクルから熱媒体回路へ作動流体が継続して漏れることを阻止できる。なお、第４調整弁及び第５調整弁は、上記の第１調整弁等と同一の調整弁でも良く、異なる調整弁でも良い。

本発明の熱利用装置は、内燃機関と、内燃機関へ吸入される吸気系流体が流通する給気流路とを有する駆動系を備え、
熱媒体は吸気系流体を冷却する第２冷却液であり、
熱媒体回路は、第２冷却液を熱交換によって冷却する第２冷却液熱交換器と、吸気系流体と第２冷却液とで熱交換を行う気液熱交換器とを有し、
熱媒体流路は、熱媒体ポンプ、気液熱交換器、凝縮器及び第２冷却液熱交換器に接続され、熱媒体ポンプ、気液熱交換器、凝縮器及び第２冷却液熱交換器の間で前記第２冷却液を循環可能であり、
凝縮器は、第２冷却液を流入させる冷却液流入口と、第２冷却液を流出させる冷却液流出口と、作動流体を流入させる作動流体流入口と、作動流体を流出させる作動流体流出口とを有し、
熱媒体流路は、冷却液流入口と接続され、第２冷却液を凝縮器に導く凝縮器側冷却液流入路と、
冷却液流出口と接続され、凝縮器から流出した第２冷却液が流通する凝縮器側冷却液流出路とを有し、
作動流体流路は、作動流体流入口と接続され、作動流体を凝縮器に導く凝縮器側作動流体流入路と、
作動流体流出口と接続され、凝縮器から流出した作動流体が流通する凝縮器側作動流体流出路とを有し、
第２冷却液熱交換器は、凝縮器側冷却液流出路に接続されていることも好ましい（請求項７）。

この場合、凝縮器において、作動流体が第２冷却液と熱交換、すなわち、第２冷却液に対して放熱を行うことで、作動流体を冷却することが可能となる。また、気液熱交換器において、吸気系流体が第２冷却液に放熱を行うことで、吸気系流体を冷却することも可能となる。このため、内燃機関に対し、密度が高い状態で吸気系流体を供給できるため、内燃機関では出力や環境性能が向上する。

また、作動流体と吸気系流体とからの放熱によって加熱された第２冷却液は、第２冷却液熱交換器において放熱されて、冷却される。このため、この熱利用装置では、作動流体や吸気系流体の冷却を継続して行うことが可能となる。

さらに、この熱利用装置では、凝縮器を介したランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが発生した際、ランキンサイクルから熱媒体回路へ作動流体が継続して漏れることが漏れ阻止手段によって阻止される。このため、熱媒体ポンプによる第２冷却液の移送を継続でき、気液熱交換器における吸気系流体の冷却を継続することができる。これにより、この熱利用装置でも、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが発生した場合における、内燃機関の性能低下を抑制することが可能となる。

気液熱交換器としては、例えば、加圧空気や還流排気について、冷却液等の液相の媒体と熱交換によって冷却を行うことが可能な水冷インタークーラ等を採用することができる。

熱媒体流路は、冷却液流入口よりも上流側で凝縮器側冷却液流入路と接続されるとともに、冷却液流出口よりも下流側かつ第２冷却液熱交換器より上流側で凝縮器側冷却液流出路に接続され、第２冷却液に前記凝縮器を迂回させる第２バイパス路を有し得る。そして、漏れ阻止手段は、凝縮器側冷却液流入路における第２バイパス路の接続箇所と冷却液流入口との間に設けられ、開度を調整可能な第６調整弁と、凝縮器側冷却液流出路における第２バイパス路の接続箇所と冷却液流出口との間に設けられ、開度を調整可能な第７調整弁と、第６調整弁及び第７調整弁を制御可能な第３制御装置とを有していることが好ましい（請求項８）。

この場合、第６調整弁や第７調整弁の開度を調整することにより、凝縮器側冷却液流入路を経て凝縮器に流入する第２冷却液の流量と、第２バイパス路を流通する第２冷却液の流量とを調整することが可能となる。そして、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが発生した場合には、これらの第６、７調整弁の開度を制御することで、凝縮器を介してランキンサイクルから熱媒体回路へ作動流体が継続して漏れることを阻止することが可能となる。

また、この熱利用装置では、凝縮器を介してランキンサイクルから熱媒体回路へ作動流体が漏れることが漏れ阻止手段によって阻止されても、熱媒体回路では、第２バイパス路に第２冷却液を流通させることで、凝縮器を迂回させつつ、熱媒体ポンプと、気液熱交換器と、第２冷却液熱交換器との間における第２冷却液の循環を継続することが可能である。このため、この熱利用装置では、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが発生した場合における、内燃機関の性能低下を好適に抑制することが可能となる。なお、第６調整弁及び第７調整弁は、上記の第１調整弁と同一の調整弁でも良く、異なる調整弁でも良い。また、第６調整弁については、凝縮器側冷却液流入路側から凝縮器への第２冷却液の流通のみを許容する逆止弁を採用することもできる。

漏れ阻止手段は、第２バイパス路に設けられ、開度を調整可能な第８調整弁をさらに有し得る。また、気液熱交換器は、第２バイパス路の接続箇所よりも上流側で冷却液流入路に接続され得る。そして、第３制御装置は、第８調整弁を制御するとともに、漏出情報に基づき、第６調整弁及び第７調整弁を閉制御し、第８調整弁を開制御することが好ましい（請求項９）

この場合、第８調整弁の開度を調整することによっても、凝縮器側冷却液流入路を経て凝縮器に流入する第２冷却液の流量と、第２バイパス路を流通する第２冷却液の流量とを調整することが可能となる。また、第２バイパス路の接続箇所よりも上流側で気液熱交換器が冷却液流入路に接続されることにより、第２冷却液が膨張機において放熱を受ける前に、気液熱交換器では、吸気系流体が第２冷却液に対して放熱できる。このため、気液熱交換器において、吸気系流体を好適に冷却することが可能となり、内燃機関の性能を好適に向上させることが可能となる。

さらに、この熱利用装置では、漏出情報に基づき、第２制御装置が第６調整弁及び第７調整弁を閉制御し、第８調整弁を開制御する。このため、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが発生した際、この熱利用装置における熱媒体回路では、凝縮器を迂回しつつ、熱媒体ポンプと、気液熱交換器と、第２冷却液熱交換器との間における第２冷却液の循環を好適に行うことが可能となる。なお、第８調整弁は、上記の第１調整弁等と同一の調整弁でも良く、異なる調整弁でも良い。

また、気液熱交換器は第２バイパス路に設けられていることも好ましい（請求項１０）。この場合、凝縮器側冷却液流入路を経て凝縮器に流入する第２冷却液は、吸気系流体の放熱を受けることがない。このため、凝縮器において作動流体は、第２冷却液に対して好適に放熱を行うことが可能となり、作動流体を好適に冷却することが可能となる。同様に、第２バイパス路を流通する第２冷却液は凝縮器において作動流体の放熱を受けることがないため、気液熱交換器において吸気系流体は第２冷却液に対して十分に放熱を行うことが可能となる。このため、吸気系流体を好適に冷却することも可能となる。

また、この熱利用装置では、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが発生した際に、熱媒体回路において第２冷却液に凝縮器を迂回させたとしても吸気系流体の冷却を継続することできるため、内燃機関の性能を維持することが可能となる。

漏れ阻止手段は、作動流体流入路に設けられ、開度を調整可能な第９調整弁と、作動流体流出路に設けられ、開度を調整可能な第１０調整弁と、第９調整弁及び第１０調整弁を制御可能な第４制御装置とを有し得る。そして、第４制御装置は、漏出情報に基づき、第９調整弁及び第１０調整弁を閉制御することも好ましい（請求項１１）。

この場合、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが発生した際に、第９調整弁の開度と第１０調整弁の開度とをそれぞれ調整することで、ランキンサイクルでは作動流体が凝縮器に流入できなくなる。このため、この熱利用装置では、凝縮器を介してランキンサイクルから熱媒体回路へ作動流体が継続して漏れることを阻止できる。なお、第９調整弁及び第１０調整弁は、上記の第１調整弁と同一の調整弁でも良く、異なる調整弁でも良い。

本発明の熱利用装置において、出力手段は、ランキンサイクル内における作動流体の状態を検知し、検知情報を発信する検知手段と、検知情報に基づき、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れを判断する判断手段とを有することが好ましい（請求項１２）。

この場合、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが発生した際に、出力手段は漏出情報を精度高く出力することが可能となる。漏出情報としては、例えば、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが生じた際にＯＮ制御される漏出情報フラグ等が挙げられる。また、この場合、出力手段は、漏出情報フラグのＯＮ制御及びＯＦＦ制御を行うフラグ制御手段としても機能する。

ランキンサイクル内における作動流体の状態を検知するに当たっては、例えば、熱媒体流路を流通する熱媒体の流量に基づいて行うことができる。ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが生じ、熱媒体ポンプがキャビテーションを生じ始めることで、熱媒体流路を流通する熱媒体の流量が低下する。このため、熱媒体流路を流通する熱媒体の流量の変化によって、ランキンサイクル内における作動流体の状態を検知することが可能となる。

また、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが生じれば、熱媒体の温度が上昇する。このため、熱媒体流路を流通する熱媒体の温度変化に基づいて、ランキンサイクル内における作動流体の状態を検知することも可能である。ここで、熱媒体流路を流通する熱媒体の温度変化は、作動流体の漏れによる場合だけではなく、内燃機関の温度や吸気系流体の温度によっても変化し得る。このため、熱媒体流路を流通する熱媒体の温度変化に基づいて、ランキンサイクル内における作動流体の状態を検知する場合には、例えば、内燃機関から流出した第１冷却液の温度と、内燃機関に流入する第１冷却液の温度との温度差に基づいて行うことができる。また、このような温度差ではなく、内燃機関から流出した際における第１冷却液の温度等と閾値との差によって行うこともできる。

さらに、ランキンサイクルにおいて、ボイラに流入する作動流体の流量とボイラから流出する作動流体の流量の変化や、凝縮器に流入する作動流体の流量と凝縮器から流出する作動流体の流量の変化に基づいて、ランキンサイクル内における作動流体の状態を検知することも可能である。また、ボイラ等に流入する際における作動流体の流量等と閾値との差によって行うこともできる。

また、熱媒体ポンプや作動流体ポンプにおける回転数や、各ポンプに流入する作動流体の温度の他、各ポンプから吐出された作動流体の圧力の変化によって、ランキンサイクル内における作動流体の状態を検知することも可能である。例えば、これらの各ポンプの回転数や作動流体の温度及び圧力の変化は、閾値との比較によって行うことができる。

さらに、ランキンサイクルにおいて、凝縮器の下流に作動流体を貯留可能な貯留器やレシーバ等を設け、その貯留器等内における作動流体の液位の変化に基づき、ランキンサイクル内における作動流体の状態を検知することも可能である。液位の変化は、貯留器等内における作動流体の液位と、予め出力手段や判断手段等に記憶された閾値との比較によって行うことができる。

特に、検知手段は、熱媒体回路に設けられ、熱媒体中における作動流体の濃度を基にランキンサイクル内における作動流体の状態を検知することが好ましい（請求項１３）。ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが発生すれば、熱媒体中における作動流体の濃度が変化する。このため、熱媒体中における作動流体の濃度に基づくことで、ランキンサイクル内における作動流体の状態を好適に検知することが可能となる。これにより、判断手段はランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れを正確に判断することが可能となることから、出力手段は漏出情報を正確に出力することが可能となる。

本発明の熱利用装置は、ランキンサイクルから熱媒体回路への作動流体の漏れが生じた際、ランキンサイクルから熱媒体回路への継続的な作動流体の漏れを阻止し、熱媒体ポンプによる熱媒体の移送を確保できる。

実施例１の熱利用装置を示す模式構造図である。 実施例２の熱利用装置を示す模式構造図である。 実施例３の熱利用装置を示す模式構造図である。 実施例４の熱利用装置を示す模式構造図である。 実施例５の熱利用装置を示す模式構造図である。 実施例６の熱利用装置を示す模式構造図である。

以下、本発明を具体化した実施例１〜６を図面を参照しつつ説明する。実施例１〜６の熱利用装置は、いずれも車両に搭載されている。

（実施例１）
図１に示すように、実施例１の熱利用装置は、駆動系１と、エンジン用冷却液回路３ａと、ランキンサイクル５と、フロンディテクタ７と、第１〜３開閉弁９ａ〜９ｃと、コントローラ１１とを備えている。この熱利用装置において、エンジン用冷却液回路３ａが本発明における熱媒体回路に相当しており、フロンディテクタ７が本発明における検知手段に相当している。また、第１〜３開閉弁９ａ〜９ｃがそれぞれ本発明における第１〜３調整弁に相当している。さらに、コントローラ１１が本発明における出力手段、判断手段及び第１制御装置に相当している。そして、第１〜３開閉弁９ａ〜９ｃ及びコントローラ１１によって、本発明における漏れ阻止手段が構成されている。

駆動系１は、内燃機関としてのエンジン１３を有している。エンジン１３は水冷式ディーゼルエンジンである。エンジン１３の内部には図示しないウォータジャケットが設けられている。エンジン１３には、このウォータジャケットに第１冷却液であるＬＬＣを流入する流入口１３ａと、ウォータジャケットから第１冷却液を流出させる流出口１３ｂが形成されている。なお、エンジン１３として、水冷式ディーゼルエンジンに換えて水冷式ガソリンエンジンを採用することもできる。

エンジン用冷却液回路３ａは、熱媒体ポンプＰ１と、ラジエータ１５と、熱媒体流路としての配管１７〜２２と、第１バイパス路２３とを有している。配管１７〜２２及び第１バイパス路２３には、上記の第１冷却液が流通可能となっている。また、このエンジン用冷却液回路３ａに第１〜３開閉弁９ａ〜９ｃが設けられている。

熱媒体ポンプＰ１は、電動式の流体ポンプであり、コントローラ１１に電気的に接続されている。この熱媒体ポンプＰ１には、吐出口１０１と吸入口１０２とが形成されており、エンジン用冷却液回路３ａにおいて第１冷却液を移送することが可能となっている。

ラジエータ１５には、その内部に第１冷却液を流入させる流入口１５ａと、第１冷却液を流出させる流出口１５ｂとが形成されている。ラジエータ１５は、その内部を流通する第１冷却液と車外の空気との間で熱交換を行うことで、第１冷却液を冷却する。さらに、ラジエータ１５の近傍には、電動ファン１５ｃが設けられている。この電動ファン１５ｃは、コントローラ１１に電気的に接続されている。このラジエータ１５が本発明における第１冷却液熱交換器に相当する。

配管１７は、一端側がエンジン１３の流出口１３ｂに接続されており、他端側が第１開閉弁９ａに接続されている。配管１８は、一端側が第１開閉弁９ａに接続されており、他端側が後述するボイラ２５の冷却液流入口２５ａに接続されている。これらの配管１７、１８が本発明におけるボイラ側冷却液流入路に相当する。

配管１９は、一端側がボイラ２５の冷却液流出口２５ｂに接続されており、他端側が第２開閉弁９ｂに接続されている。配管２０は、一端側が第２開閉弁９ｂに接続されており、他端側がラジエータ１５の流入口１５ａに接続されている。これらの配管１９、２０が本発明におけるボイラ側冷却液流出路に相当する。

配管２１は、一端側がラジエータ１５の流出口１５ａに接続されており、他端側が熱媒体ポンプＰ１の吸入口１０２に接続されている。配管２２は、一端側が熱媒体ポンプＰ１の吐出口１０１に接続されており、他端側がエンジン１３の流入口１３ａに接続されている。これらの配管１７〜２２により、熱媒体ポンプＰ１によって移送された第１冷却液について、エンジン１３、ボイラ２５及びラジエータ１５の順で循環させることが可能となっている（同図の実線矢印参照）。

第１バイパス路２３は、一端側が配管１７に接続されており、他端側が配管２０に接続されている。これにより、第１バイパス路２３では、自身に第１冷却液を流通させることで、エンジン１３の流出口１３ｂから流出した第１冷却液について、ボイラ２５を迂回させつつ、ラジエータ１５の流入口１５ａに導くことが可能となっている。また、第１バイパス路２３には、第３開閉弁９ｃが設けられている。

第１〜３開閉弁９ａ〜９ｃは、それぞれコントローラ１１に電気的に接続されている。第１開閉弁９ａは、コントローラ１１によって開制御されることにより、配管１７と配管１８とを連通させて、配管１７を流通する第１冷却液を全て配管１８に流通させる。また、第１開閉弁９ａは、コントローラ１１によって閉制御されることにより、配管１７と配管１８との連通を遮断する。同様に、第２開閉弁９ｂは、開制御されることにより、配管１９と配管２０とを連通させて、配管１９を流通する第１冷却液を全て配管２０に流通させる。また、第２開閉弁９ｂは、閉制御されることにより、配管１９と配管２０との連通を遮断する。さらに、第３開閉弁９ｃは、開制御されることにより、配管１７を流通する第１冷却液が第１バイパス路２３を流通することを許容し、閉制御されることにより、第１バイパス路２３に第１冷却液が流通することを禁止する。

ランキンサイクル５は、作動流体ポンプＰ２と、ボイラ２５と、膨張機２７と、凝縮器２９と、作動流体路としての配管３１〜３４とを有している。配管３１〜３４には、作動流体としてのＨＦＣ１３４ａが流通可能となっている。

作動流体ポンプＰ２は、熱媒体ポンプＰ１と同様の電動式の流体ポンプであり、コントローラ１１に電気的に接続されている。この作動流体ポンプＰ２には、吐出口２０１と吸入口２０２とが形成されており、ランキンサイクル５において作動流体を移送することが可能となっている。

ボイラ２５には、第１冷却液を流入させる冷却液流入口２５ａと、第１冷却液を流出させる冷却液流出口２５ｂと、作動流体を流入させる作動流体流入口２５ｃと、作動流体を流出させる作動流体流出口２５ｄとが形成されている。また、ボイラ２５の内部には放熱板２５ｅが設けられている。この放熱板２５ｅにより、ボイラ２５の内部は、第１通路２５ｆと第２通路２５ｇとに区画されている。

第１通路２５ｆは、両端側でそれぞれ冷却液流入口２５ａと冷却液流出口２５ｂとに連通しており、第１冷却液が流通可能となっている。また、第２通路２５ｇは、両端側でそれぞれ作動流体流入口２５ｃと作動流体流出口２５ｄとに連通しており、作動流体が流通可能となっている。このボイラ２５では、第１通路２５ｆ内の第１冷却液と、第２通路２５ｇ内の作動流体とが放熱板２５ｅを介して熱交換を行うことで、第１冷却液の冷却と作動流体の加熱とを行うことが可能となっている。

膨張機２７には、その内部に作動流体を流入させる流入口２７ａと、作動流体を流出させる流出口２７ｂとが形成されている。膨張機２７では、ボイラ２５を経て加熱された作動流体を膨張させることにより回転駆動力を発生させる。この膨張機２７には図示しない公知の発電機が接続されている。発電機は膨張機２７の回転駆動力によって発電を行い、図示しないバッテリに電力を充電する。

凝縮器２９には、その内部に作動流体を流入させる流入口２９ａと、作動流体を流出させる流出口２９ｂとが形成されている。凝縮器２９は、その内部を流通する作動流体と車外の空気との間で熱交換を行い、膨張機２７での膨張によって減圧された作動流体を冷却する。凝縮器２９の近傍には電動ファン２９ｃが設けられている。この電動ファン２９ｃはコントローラ１１に電気的に接続されている。

これらの作動流体ポンプＰ２、ボイラ２５、膨張機２７及び凝縮器２９は、配管３１〜３４によって接続されている。具体的には、作動流体ポンプＰ２の吐出口２０１とボイラ２５の作動流体流入口２５ｃとが配管３１によって接続されている。ボイラ２５の作動流体流出口２５ｂと膨張機２７の流入口２７ａとが配管３２によって接続されている。膨張機２７の流出口２７ｂと凝縮器２９の流入口２９ａとが配管３３によって接続されている。そして、凝縮器２９の流出口２９ｂと作動流体ポンプＰ２の吸入口２０２とが配管３４によって接続されている。

このランキンサイクル５では、作動流体ポンプＰ２を作動させることにより、作動流体が配管３１〜３４内を循環する。具体的には、作動流体は、作動流体ポンプＰ２の吐出口２０１からボイラ２５、膨張機２７及び凝縮器２９を経て、作動流体ポンプＰ２の吸入口２０２に至る順で循環する。

フロンディテクタ７は、配管２２に設けられている。このフロンディテクタ７は、コントローラ１１に電気的に接続されている。フロンディテクタ７は、配管２２を流通する第１冷却液中における作動流体の濃度を検出することにより、ランキンサイクル５内における作動流体の状態を検知することが可能となっている。フロンディテクタ７は、検出した上記の作動流体の濃度を検出値としてコントローラ１１に発信する。

コントローラ１１は、熱媒体ポンプＰ１及び作動流体ポンプＰ２の各作動制御を行う。また、このコントローラ１１は、電動ファン１５ｃの作動制御を行うことで、ラジエータ１５において第１冷却液が外気に放熱する熱量の調整を行うとともに、電動ファン２９ｃの作動制御を行うことで、凝縮器２９において作動流体が外気に放熱する熱量の調整を行う。

さらに、コントローラ１１は、第１〜３開閉弁９ａ〜９ｃの制御を行うための制御マップを記憶している。また、コントローラ１１は、配管２２を流通する第１冷却液中における作動流体の濃度について、熱利用装置が正常に作動している状態での値を閾値として記憶している。ここで、熱利用装置が正常に作動している状態とは、ランキンサイクル５からエンジン用冷却液回路３ａへの作動流体の漏れが発生していない状態を指す。

また、このコントローラ１１には、フラグ制御部１１ａが設けられている。そして、コントローラ１１では、記憶されている閾値と、フロンディテクタ７から受信した検出値との比較を行う。ここで、検出値が閾値を上回れば、コントローラ１１は、ランキンサイクル５からエンジン用冷却液回路３ａへの作動流体の漏れが発生したと判断する。これにより、フラグ制御部１１ａでは、漏出情報フラグをＯＮ状態とする。このように漏出情報フラグをＯＮ状態とすることが本発明における漏出情報の出力に相当する。

コントローラ１１は、ＯＮ状態となった漏出情報フラグに基づき第１〜３開閉弁９ａ〜９ｃの各制御を行う。具体的には、第１、２開閉弁９ａ、９ｂについては閉制御を行い、第３開閉弁９ｃについては開制御を行う。

このように構成された熱利用装置では、車両を駆動させることにより以下のように作動する。

車両が駆動されることにより、駆動系１ではエンジン１３が作動する。そして、作動するエンジン１３の冷却を行うため、コントローラ１１は、熱媒体ポンプＰ１を作動させるとともに、電動ファン１５ｃを作動させる。これにより、エンジン１３によって加熱された第１冷却液が流出口１３ｂから流出し、配管１７を流通する。

ここで、熱利用装置が正常に作動している状態、すなわち、漏出情報フラグがＯＦＦ状態にあれば、コントローラ１１が第１、２開閉弁９ａ、９ｂについて開制御を行い、第３開閉弁９ｃについて閉制御を行う。これにより、エンジン用冷却液回路３ａでは、配管１７と第１バイパス路２３との連通が遮断され、配管１７を流通する第１冷却液は、全て配管１８及び冷却液流入口２５ａを経てボイラ２５の第１通路２５ｆを流通する。

また、コントローラ１１は、作動流体ポンプＰ２及び電動ファン２９ｃをそれぞれ作動させる。これにより、ランキンサイクル５では、作動流体ポンプＰ２の吐出口２０１から作動流体が吐出され、配管３１を経て、ボイラ２５の作動流体流入路２５ｃから第２通路２５ｇを流通する。

第２通路２５ｇ内を流通する作動流体は、第１通路２５ｆを流通する第１冷却液との間で熱交換を行う。これにより、第１冷却液の冷却が行われるとともに、作動流体の加熱が行われる。上記のように第１冷却液はエンジン１３の冷却を行うことで高温に加熱されているため、ボイラ２５での熱交換により、作動流体は好適に加熱されることとなる。

ボイラ２５において冷却された第１冷却液は、冷却液流出口２５ｂから流出し、配管１９、２０を流通し、流入口１５ａからラジエータ１５内に至る。そして、ラジエータ１５内の第１冷却液は、車外の空気に対して放熱されて冷却される。この際、コントローラ１１は、電動ファン１５ｃの作動量を適宜変更して、第１冷却液を好適に放熱させる。ラジエータ１５によって冷却された第１冷却液は、流出口１５ｂから流出し、配管２１、２２を流通する。この際、フロンディテクタ７は、配管２２を流通する第１冷却液中の作動流体の濃度を検出する。そして、エンジン１３の流入口１３ａに至った第１冷却液は、再びエンジン１３の冷却を行う。

一方、ボイラ２５において加熱された作動流体は、高温高圧の状態で作動流体流出路２５ｄから流出し、配管３２を経て膨張機２７の流入口２７ａから膨張機２７内へ至る。そして、膨張機２７内において、高温高圧の作動流体は膨張し、減圧される。この際の圧力エネルギーにより、膨張機２７に接続された発電機は発電を行う。こうして、この熱利用装置におけるランキンサイクル５では、作動流体の圧力エネルギーを電力として回収することができる。

膨張機２７内で減圧された作動流体は流出口２７ｂから流出し、配管３３を経て凝縮器２９の流入口２９ａから凝縮器２９内へ至る。凝縮器２９内に至った作動流体は、凝縮器２９の周りの空気に放熱を行い、冷却される。この際、コントローラ１１は電動ファン２９ｃの作動量を適宜変更して、作動流体を好適に放熱させる。冷却された作動流体は流出口２９ｂから流出し、配管３４を経て、吸入口２０２から作動流体ポンプＰ２内に吸入される。そして、作動流体は、再び吐出口２０１から配管３１へ吐出されることとなる。

このように、この熱利用装置では、エンジン１３によって加熱された第１冷却液と作動流体とがボイラ２５において熱交換を行うため、作動流体を好適に加熱することが可能となる。このため、この熱利用装置では、ランキンサイクル５において回収可能な電力の量を大きくすることが可能となっている。ここで、この熱利用装置では、エンジン１３の廃熱を利用することで、作動流体の加熱を行うに当たって専用の装置が不要となっている。こうして、この熱利用装置では、構成の簡素化を図るとともに、ランキンサイクル５において効率良く電力の回収を行うことが可能となっている。

また、この熱利用装置では、ボイラ２５における熱交換によって第１冷却液を冷却することが可能となっている。ここで、第１冷却液は、ボイラ２５における熱交換によって冷却される他、ラジエータ１５における熱交換によっても冷却される。これにより、好適に冷却された第１冷却液によってエンジン１３を十分に冷却することが可能である。このため、この熱利用装置では、エンジン１３の出力や耐久性等の性能を向上させることも可能となっている。

さらに、この廃熱利用装置では、例えば、放熱板２５ｅが損傷する等の要因により、ボイラ２５においてランキンサイクル５からエンジン用冷却液回路３ａへの作動流体の漏れが発生した際、以下のように作用する。

放熱板２５ｅが損傷すれば、第２通路２５ｇを流通する作動流体が第１通路２５ｆ内へ漏れ始める。このため、エンジン用冷却液回路３ａでは、第１冷却液と作動流体とが循環し、配管２２を流通する第１冷却液中の作動流体の濃度が変化する。これにより、コントローラ１１に記憶されている閾値よりもフロンディテクタ７が検出した検出値が上回り、コントローラ１１は、ランキンサイクル５からエンジン用冷却液回路３ａへの作動流体の漏れが発生したと判断する。そして、フラグ制御部１１ａは、漏出情報フラグをＯＮ状態とする。

このため、コントローラ１１は、第１、２開閉弁９ａ、９ｂについては閉制御を行い、第３開閉弁９ｃについては開制御を行う。この結果、エンジン用冷却液回路３ａでは、配管１７と配管１８との連通が遮断されるとともに、配管１９と配管２０との連通が遮断される。そして、配管１７及び配管２０と第１バイパス路２３とが連通する。このため、エンジン１３によって加熱された第１冷却液は、配管１７から第１バイパス路２３を流通することで、ボイラ２５を迂回しつつ、配管２０を流通してラジエータ１５内に至ることとなる。つまり、エンジン用冷却液回路３ａでは、熱媒体ポンプＰ１とエンジン１３とラジエータ１５との間で第１冷却液が循環し、ボイラ２５はエンジン用冷却液回路３ａにおける第１冷却液の循環から隔離された状態となる。

これにより、第２通路２５ｇから第１通路２５ｆへ漏れた作動流体について、配管１８から配管１７や第１バイパス路２３へ継続的に漏れたり、配管１９から配管２０や第１バイパス路２３へ継続的に漏れたりすることを阻止できる。

こうして、この熱利用装置では、エンジン用冷却液回路３ａに漏れた作動流体による熱媒体ポンプＰ１でのキャビテーションの発生を抑制できる。このため、この熱利用装置では、熱媒体ポンプＰ１の損傷を防止できる。なお、ボイラ２５がエンジン用冷却液回路３ａにおける第１冷却液の循環から隔離された状態となることで、ランキンサイクル５では、ボイラ２５において作動流体を加熱すことができず、結果として電力の回収を行うことができなくなる。このため、漏出情報フラグをＯＮ状態とした際、コントローラ１１は、作動流体ポンプＰ２の作動を停止させることが好ましい。

したがって、実施例１の熱利用装置は、ランキンサイクル５からエンジン用冷却液回路３ａへの作動流体の漏れが生じた際、ランキンサイクル５から熱媒体回路への継続的な作動流体の漏れを阻止し、熱媒体ポンプＰ１による第１冷却液の移送を確保できる。これにより、この熱利用装置では、ボイラ２５を介したランキンサイクル５からエンジン用冷却液回路３ａへの作動流体の漏れが生じた場合であっても、第１冷却液によるエンジン１３の冷却を継続することが可能となり、エンジン１３の出力や耐久性の低下を抑制することができる。

特に、この熱利用装置では、第１バイパス路２３を有しているとともに、第１〜３開閉弁９ａ〜９ｃの制御によって、第１冷却液をボイラ２５に流入させる場合と、第１バイパス路２３によって第１冷却液にボイラ２５を迂回させる場合とを切り替えることが可能となっている。このため、この熱利用装置では、ランキンサイクル５からエンジン用冷却液回路３ａへの作動流体の漏れが生じた場合であっても、第１バイパス路２３に第１冷却液を流通させることで、ボイラ２５を迂回させつつ、熱媒体ポンプＰ１とエンジン１３とラジエータ１５との間における第１冷却液の循環を好適に継続することが可能となっている。

また、この熱利用装置では、第１、２開閉弁９ａ、９ｂを共に閉制御することでエンジン用冷却液回路３ａにおける第１冷却液の循環からボイラ２５を隔離した状態とすることができるため、ランキンサイクル５からエンジン用冷却液回路３ａへの継続的な作動流体の漏れを確実性高く阻止することが可能である。さらに、エンジン用冷却液回路３ａにおける第１冷却液の循環からボイラ２５を隔離した状態とすることで、ボイラ２５を介して第１冷却液がランキンサイクル５に漏れることも阻止することができる。これにより、この熱利用装置では、ランキンサイクル５からエンジン用冷却液回路３ａへの作動流体の漏れが生じた際におけるエンジン用冷却液回路３ａ及びランキンサイクル５の損傷を最小限に止めることが可能となっている。

さらに、この熱利用装置では、フロンディテクタ７が検出した検出値と閾値との比較に基づくことで、コントローラ１１は、ランキンサイクル５からエンジン用冷却液回路３ａへの作動流体の漏れを正確に判断することが可能となっている。このため、フラグ制御部１１ａ、ひいては、コントローラ１１は、漏出情報フラグの制御を精度高く行うことが可能となっている。

（実施例２）
実施例２の熱利用装置は、実施例１におけるエンジン用冷却液回路３ａに換えて、図２に示すエンジン用冷却液回路３ｂを備えている。この熱利用装置において、エンジン用冷却液回路３ｂが本発明における熱媒体回路に相当する。また、この熱利用装置では、第３開閉弁９ｃが設けられていない。エンジン用冷却液回路３ｂでは、実施例１の熱利用装置における第１バイパス路２３に換えて、第１バイパス路２４を有しており、ラジエータ１５が第１バイパス路２４に設けられている。これにより、このエンジン用冷却液回路３ｂでは、配管２１が設けられず、配管２０の他端側が熱媒体ポンプＰ１の吸入口１０２に接続されている。

第１バイパス路２４は、上流側第１バイパス路２４ａと下流側第１バイパス路２４ｂとで構成されている。上流側第１バイパス路２４ａの一端側は配管１７に接続されており、他端側はラジエータ１５の流入口１５ａに接続されている。下流側第１バイパス路２４ａの一端側はラジエータ１５の流出口１５ｂに接続されており、他端側は配管２０に接続されている。この熱利用装置における他の構成は実施例１の熱利用装置と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。

この熱利用装置では、漏出情報フラグがＯＦＦ状態にあれば、コントローラ１１は、第１、２開閉弁９ａ、９ｂについて開制御を行う。これにより、配管１７を流通する第１冷却液の一部が配管１８を経てボイラ２５に至る。そして、配管１７から配管１８へ流通しなかった第１冷却液は、上流側第１バイパス路２４ａを流通し、ラジエータ１５に至る。つまり、エンジン用冷却液回路３ｂでは、エンジン１３によって加熱された第１冷却液の一部がボイラ２５における作動流体との熱交換によって冷却され、残りの第１冷却液は、ラジエータ１５における放熱によって冷却されることとなる。

一方、ボイラ２５を介してランキンサイクル５からエンジン用冷却液回路３ｂへ作動流体が漏れることにより、漏出情報フラグがＯＮ状態となれば、コントローラ１１は、第１、２開閉弁９ａ、９ｂについて閉制御を行う。これにより、この熱利用装置でも、実施例１の熱利用装置と同様、エンジン用冷却液回路３ｂにおける第１冷却液の循環からボイラ２５を隔離した状態とすることが可能となる。これにより、この熱利用装置においても、ランキンサイクル５からエンジン用冷却液回路３ｂへの継続的な作動流体の漏れを阻止することが可能となる。また、第１、２開閉弁９ａ、９ｂが共に閉制御されることで、エンジン用冷却液回路３ｂでは、配管１７を流通する第１冷却液は全て上流側第１バイパス路２４ａを流通し、ラジエータ１５に至ることとなる。そして、ラジエータ１５で放熱されて冷却された第１冷却液は下流側第１バイパス路２４ｂ、配管２０及び配管２２を経て、エンジン１３の流入口１３ａに至り、再びエンジン１３の冷却を行う。

このように、この熱利用装置でも、ランキンサイクル５からエンジン用冷却液回路３ｂへの作動流体の漏れが生じた際に、熱媒体ポンプＰ１でのキャビテーションの発生を抑制しつつ、熱媒体ポンプＰ１とエンジン１３とラジエータ１５との間での第１冷却液の循環を確保できる。この熱利用装置における他の作用は実施例１の熱利用装置と同様である。

（実施例３）
実施例３の熱利用装置は、実施例１の熱利用装置におけるエンジン用冷却液回路３ａ及びランキンサイクル５に換えて、図３に示すエンジン用冷却液回路３ｃ及びランキンサイクル５ａを備えている。また、この熱利用装置は、実施例１の熱利用装置における第１〜３開閉弁９ａ〜９ｃに換えて、第４、５開閉弁９ｄ、９ｅを備えている。この熱利用装置では、エンジン用冷却液回路３ｃが本発明における熱媒体回路に相当しており、第４、５開閉弁９ｄ、９ｅがそれぞれ本発明における第４、５調整弁に相当している。さらに、この熱利用装置では、コントローラ１１が出力手段、判断手段及び第２制御装置として機能し、第４、５開閉弁９ｄ、９ｅ及びコントローラ１１によって、漏れ阻止手段が構成されている。

エンジン用冷却液回路３ｃは、熱媒体ポンプＰ１と、ラジエータ１５と、熱媒体流路としての配管３５〜３８とを有している。配管３５〜３８には、第１冷却液が流通可能となっている。

配管３５は、一端側がエンジン１３の流出口１３ｂに接続されており、他端側がボイラ２５の冷却液流入口２５ａに接続されている。この配管３５が本発明におけるボイラ側冷却液流入路に相当する。

配管３６は、一端側がボイラ２５の冷却液流出口２５ｂに接続されており、他端側がラジエータ１５の流入口１５ａに接続されている。この配管３６が本発明におけるボイラ側冷却液流出路に相当する。

配管３７は、一端側がラジエータ１５の流出口１５ｂに接続されており、他端側が熱媒体ポンプＰ１の吸入口１０２に接続されている。配管３８は、一端側が熱媒体ポンプＰ１の吐出口１０１に接続されており、他端側がエンジン１３の流入口１３ａに接続されている。これらの配管３５〜３８により、エンジン用冷却液回路３ｃでは、熱媒体ポンプＰ１によって移送された第１冷却液について、エンジン１３、ボイラ２５及びラジエータ１５の順で循環させることが可能となっている（同図の実線矢印参照）。エンジン用冷却液回路３ｃにおける他の構成はエンジン用冷却液回路３ａと同様である。

ランキンサイクル５ａは、ランキンサイクル５の各構成に加えて、作動流体路としての配管３９、４０を有している。また、ランキンサイクル５ａに対して第４、５開閉弁９ｄ、９ｅが設けられている。

ランキンサイクル５ａでは、作動流体ポンプＰ２の吐出口２０１と第４開閉弁９ｄとが配管３１によって接続されている。第４開閉弁９ｄとボイラ２５の作動流体流入口２５ｃとが配管３９によって接続されている。ボイラ２５の作動流体流出口２５ｂと第５開閉弁９ｅとが配管３２によって接続されている。第５開閉弁９ｅと膨張機２７の流入口２７ａとが配管４０によって接続されている。配管３３、３４の各接続についてはランキンサイクル５と同様である。

第４、５開閉弁９ｄ、９ｅは、それぞれコントローラ１１に電気的に接続されている。第４開閉弁９ｄは、コントローラ１１によって開制御されることにより、配管３１と配管３９とを連通させて、配管３１を流通する作動流体を全て配管３９に流通させる。また、第５開閉弁９ｄは、コントローラ１１によって閉制御されることにより、配管３１と配管３９との連通を遮断する。同様に、第５開閉弁９ｅは、開制御されることにより、配管３２と配管４０とを連通させて、配管３２を流通する作動流体を全て配管４０に流通させる。また、第５開閉弁９ｅは、閉制御されることにより、配管３２と配管４０との連通を遮断する。

フロンディテクタ７は、配管３８に設けられている。フロンディテクタ７は、配管３８を流通する第１冷却液中における作動流体の濃度を検出するとともに、その作動流体の濃度を検出値としてコントローラ１１に発信する。また、コントローラ１１は、配管３８を流通する第１冷却液中における作動流体の濃度について、熱利用装置が正常に作動している状態での値を閾値として記憶している。この熱利用装置における他の構成は実施例１の熱利用装置と同様である。

この熱利用装置では、漏出情報フラグがＯＦＦ状態にあれば、コントローラ１１は、第４、５開閉弁９ｄ、９ｅについて開制御を行う。これにより、配管３１を流通する作動流体は配管３９を経てボイラ２５に至る。そして、ボイラ２５において、第１冷却液と熱交換を行うことによって加熱された作動流体は、配管３２から配管４０へ流通し、膨張機２７に至る。こうして、この熱利用装置におけるランキンサイクル５ａでも電力を回収することが可能となる。

一方、ボイラ２５を介してランキンサイクル５ａからエンジン用冷却液回路３ｃへ作動流体が流出し、漏出情報フラグがＯＮ状態となれば、コントローラ１１は、第４、５開閉弁９ｄ、９ｅについて閉制御を行う。これにより、配管３１と配管３９との連通が遮断されるとともに、配管３２と配管４０との連通が遮断されることで、ランキンサイクル５ａにおける作動流体の循環からボイラ２５が隔離された状態となる。このため、ランキンサイクル５ａでは、配管３９を通じて作動流体がボイラ２５に流入しなくなる。

この結果、この熱利用装置においても、ボイラ２５を介したランキンサイクル５ａからエンジン用冷却液回路３ｃへの継続的な作動流体の漏れを阻止することが可能となる。この熱利用装置における他の作用は実施例１の熱利用装置と同様である。

（実施例４）
図４に示すように、実施例４の熱利用装置は、駆動系１ａと、第２冷却液が循環可能な加圧空気用冷却液回路４１ａと、ランキンサイクル６と、フロンディテクタ７と、第６〜８開閉弁９ｆ〜９ｈと、コントローラ１１とを備えている。この熱利用装置では、加圧空気用冷却液回路４１ａが本発明における熱媒体回路に相当しており、また、第６〜８開閉弁９ｆ〜９ｈがそれぞれ本発明における第６〜８調整弁に相当している。さらに、コントローラ１１が本発明における出力手段、判断手段及び第３制御装置に相当している。そして、第６〜８開閉弁９ｆ〜９ｈ及びコントローラ１１によって、漏れ阻止手段が構成されている。また、第２冷却液は第１冷却液と同様のＬＬＣである。

駆動系１ａは、内燃機関としてのエンジン１４と、ターボチャージャ４３と、配管４５〜５０とを有している。エンジン１４は、実施例１〜３におけるエンジン１３と同様の水冷式ディーゼルエンジンである。また、エンジン１４には、排気を排出する排気口１４ａと、後述する加圧空気を吸入する吸気口１４ｂとが形成されている。なお、図示を省略しているものの、エンジン１４には第１冷却液を流入させる流入口と、第１冷却液を流出させる流出口とが形成されている。

ターボチャージャ４３は、エンジン１４から排出された排気によって作動され、エンジン１４に対し、車外の空気を加圧した加圧空気を供給する。

配管４５は、一端側がエンジン１４の排気口１４ａに接続されており、他端側が後述するボイラ６１の排気流入口６１ａに接続されている。配管４６は一端側がボイラ６１の排気流出口６１ｂに接続されており、他端側がターボチャージャ４３に接続されている。配管４７は一端側がターボチャージャ４３に接続されており、他端側が後述するインタークーラ５１の加圧空気流入口５１ａに接続されている。配管４８は一端側がインタークーラ５１の加圧空気流出口５１ｂに接続されており、他端側がエンジン１４の吸気口１４ｂに接続されている。この配管４８が本発明における給気流路に相当する。

また、ターボチャージャ４３には、配管４９、５０の各一端側が接続されている。配管４９の他端側は、図示しないマフラと接続されている。配管５０の他端側は図示しない車両の外気導入部に開口している。配管４９は、ターボチャージャ４３を介して配管４６と連通している。同様に、配管５０は、ターボチャージャ４３を介して配管４７と連通している。

加圧空気用冷却液回路４１ａは、熱媒体ポンプＰ３と、インタークーラ５１と、ラジエータ１６と、熱媒体流路としての配管５３〜５８と、第２バイパス路５９とを有している。配管５３〜５８及び第２バイパス路５９には、上記の第２冷却液が流通可能となっている。また、この加圧空気用冷却液回路４１ａに第６〜８開閉弁９ｆ〜９ｈが設けられている。

熱媒体ポンプＰ３は、熱媒体ポンプＰ１と同様の構成であり、吐出口３０１と吸入口３０２とが形成されている。熱媒体ポンプＰ３も、コントローラ１１に電気的に接続されている。熱媒体ポンプＰ３は、加圧空気用冷却液回路４１ａにおいて第２冷却液を移送することが可能となっている。

インタークーラ５１には、加圧空気を流入させる加圧空気流入口５１ａと、加圧空気を流出させる加圧空気出口５１ｂと、第２冷却液を流入させる冷却液流入口５１ｃと、第２冷却液を流出させる冷却液流出口５１ｄとが形成されている。また、インタークーラ５１の内部には放熱板５１ｅが設けられている。この放熱板５１ｅにより、インタークーラ５１の内部は、第３通路５１ｆと第４通路５１ｇとに区画されている。

第３通路５１ｆは、両端側でそれぞれ加圧空気流入口５１ａと加圧空気流出口５１ｂとに連通しており、加圧空気が流通可能となっている。また、第４通路５１ｇは、両端側でそれぞれ冷却液流入口５１ｃと冷却液流出口５１ｄとに連通しており、第２冷却液が流通可能となっている。このインタークーラ５１では、第３通路５１ｆ内の加圧空気と、第４通路５１ｇ内の第２冷却液とが放熱板５１ｅを介して熱交換を行うことで、加圧空気の冷却を行うことが可能となっている。この際、加圧空気からの放熱を受けることで第２冷却液が加熱される。このインタークーラ５１が本発明における気液熱交換器に相当する。

ラジエータ１６には、その内部に第２冷却液を流入させる流入口１６ａと、第２冷却液を流出させる流出口１６ｂとが形成されている。ラジエータ１６は、その内部を流通する第２冷却液と車外の空気との間で熱交換を行うことで、第２冷却液を冷却する。さらに、ラジエータ１６の近傍には、電動ファン１６ｃが設けられている。この電動ファン１６ｃは、コントローラ１１に電気的に接続されている。このラジエータ１６が本発明における第２冷却液熱交換器に相当する。

配管５３は、一端側がインタークーラ５１の冷却液流出口５１ｄに接続されており、他端側が第６開閉弁９ｆに接続されている。配管５４は、一端側が第６開閉弁９ｆに接続されており、他端側が後述する凝縮器６３の冷却液流入口６３ｃに接続されている。これらの配管５３、５４が本発明における凝縮器側冷却液流入路に相当する。

配管５５は、一端側が凝縮器６３の冷却液流出口６３ｄに接続されており、他端側が第７開閉弁９ｇに接続されている。配管５６は、一端側が第７開閉弁９ｇに接続されており、他端側がラジエータ１６の流入口１６ａに接続されている。これらの配管５５、５６が本発明における凝縮器側冷却液流出路に相当する。

配管５７は、一端側がラジエータ１６の流出口１６ｂに接続されており、他端側が熱媒体ポンプＰ３の吸入口３０２に接続されている。配管５８は、一端側が熱媒体ポンプＰ３の吐出口３０１に接続されており、他端側がインタークーラ５１の冷却液流入口５１ｃに接続されている。これらの配管５３〜５８により、熱媒体ポンプＰ３によって移送された第２冷却液について、インタークーラ５１、凝縮器６３及びラジエータ１６の順で循環させることが可能となっている（同図の実線矢印参照）。

第２バイパス路５９は、一端側が配管５３に接続されており、他端側がラジエータ１６の上流側で配管５６に接続されている。これにより、第２バイパス路５９では、自身に第２冷却液を流通させることで、インタークーラ５１の冷却液出口５１ｄから流出した第２冷却液について、凝縮器６３を迂回させつつ、ラジエータ１６の流入口１６ａに導くことが可能となっている。また、第２バイパス路５９には、第８開閉弁９ｈが設けられている。

第６〜８開閉弁９ｆ〜９ｈは、それぞれコントローラ１１に電気的に接続されている。第６開閉弁９ｆは、コントローラ１１によって開制御されることにより、配管５３と配管５４とを連通させて、配管５３を流通する第２冷却液を全て配管５４に流通させる。また、第６開閉弁９ｆは、コントローラ１１によって閉制御されることにより、配管５３と配管５４との連通を遮断する。同様に、第７開閉弁９ｇは、開制御されることにより、配管５５と配管５６とを連通させて、配管５５を流通する第２冷却液を全て配管５６に流通させる。また、第７開閉弁９ｇは、閉制御されることにより、配管５５と配管５６との連通を遮断する。さらに、第８開閉弁９ｈは、開制御されることにより、配管５３を流通する第２冷却液が第２バイパス路５９を流通することを許容し、閉制御されることにより、第２バイパス路５９に第２冷却液が流通することを禁止する。

ランキンサイクル６は、実施例１、２のランキンサイクル５におけるボイラ２５及び凝縮器２９に換えて、ボイラ６１及び凝縮器６３を設けることで構成している。

ボイラ６１には、排気を流入させる排気流入口６１ａと、排気を流出させる排気流出口６１ｂと、作動流体を流入させる作動流体流入口６１ｃと、作動流体を流出させる作動流体流出口６１ｄとが形成されている。また、ボイラ６１の内部には放熱板６１ｅが設けられている。この放熱板６１ｅにより、ボイラ６１の内部は、第５通路６１ｆと第６通路６１ｇとに区画されている。

第５通路６１ｆは、両端側でそれぞれ排気流入口６１ａと排気液流出口６１ｂとに連通しており、排気が流通可能となっている。また、第６通路６１ｇは、両端側でそれぞれ作動流体流入口６１ｃと作動流体流出口６１ｄとに連通しており、作動流体が流通可能となっている。このボイラ６１では、第５通路６１ｆ内の排気と、第６通路６１ｇ内の作動流体とが放熱板６１ｅを介して熱交換を行うことで、作動流体の加熱を行うことが可能となっている。また、この際、排気の冷却も副次的に行われる。

凝縮器６３には、作動流体を流入させる作動流体流入口６３ａと、作動流体を流出させる作動流体流出口６３ｂと、第２冷却液を流入させる冷却液流入口６３ｃと、第２冷却液を流出させる冷却液流出口６３ｄとが形成されている。また、凝縮器６３の内部には放熱板６３ｅが設けられている。この放熱板６３ｅにより、凝縮器６３の内部は、第７通路６３ｆと第８通路６３ｇとに区画されている。

第７通路６３ｆは、両端側でそれぞれ作動流体流入口６３ａと作動流体流出口６３ｂとに連通しており、作動流体が流通可能となっている。また、第８通路６３ｇは、両端側でそれぞれ冷却液流入口６３ｃと冷却液流出口６３ｄとに連通しており、第２冷却液が流通可能となっている。この凝縮器６３では、第７通路６３ｆ内の作動流体と、第８通路６３ｇ内の第２冷却液とが放熱板６３ｅを介して熱交換を行うことで、作動流体の冷却を行うことが可能となっている。そして、作動流体からの放熱を受けることで、第２冷却液は加熱される。

このランキンサイクル６おいて、配管３１の他端側はボイラ６１の作動流体流入口６１ｃに接続されている。また、配管３２の一端側はボイラ６１の作動流体流出口６１ｄに接続されている。さらに、配管３３の他端側は凝縮器６３の作動流体流入口６３ａ接続されている。そして、配管３４の一端側は凝縮器６３の作動流体流出口６３ｂに接続されている。これにより、ランキンサイクル６では、作動流体ポンプＰ２を作動させることにより、作動流体がボイラ６１、膨張機２７及び凝縮器６３を経て、作動流体ポンプＰ２に至る順で循環する。

フロンディテクタ７は、配管５６に設けられている。フロンディテクタ７は、配管５６内を流通する第２冷却液中における作動流体の濃度を検出することにより、ランキンサイクル５内における作動流体の状態を検知することが可能となっている。フロンディテクタ７は、検出した上記の作動流体の濃度を検出値としてコントローラ１１に発信する。

コントローラ１１は、熱媒体ポンプＰ３及び作動流体ポンプＰ２の各作動制御を行う他、電動ファン１６ｃの作動制御を行う。また、コントローラ１１は、第６〜８開閉弁９ｆ〜９ｈの制御を行うための制御マップを記憶している。さらに、コントローラ１１は、配管５６を流通する第２冷却液中における作動流体の濃度について、熱利用装置が正常に作動している状態での値を閾値として記憶しており、この閾値とフロンディテクタ７から受信した検出値との比較を行う。そして、コントローラ１１は、漏出情報フラグの状態に基づいて、第６〜８開閉弁９ｆ〜９ｈの各制御を行う。この熱利用装置における他の構成は実施例１の熱利用装置と同様である。

このように構成された熱利用装置では、車両を駆動させることにより以下のように作動する。

車両が駆動されることにより、駆動系１ａではエンジン１４が作動し、排気口１４ａから排出された排気が配管４５を流通する。そして、排気はボイラ６１に流入し、第５通路６１ｆ及び配管４６を経てターボチャージャ４３に至り、配管４９を経てマフラから車外に排出される。この際、排気によってターボチャージャ４３が作動される。これにより、車外の空気が配管５０よりターボチャージャ４３に吸引され、圧縮される。この空気は加圧空気として、配管４７、インタークーラ５１及び配管４８を経てエンジン１４の吸気口１４ｂよりエンジン１４内へ吸入される。

一方、コントローラ１１は、作動流体ポンプＰ２、熱媒体ポンプＰ３を作動させるとともに、電動ファン１６ｃを作動させる。これにより、ランキンサイクル６では作動流体が循環し、加圧空気用冷却液回路４１ａでは第２冷却液が循環する。

ボイラ６１に流入した作動流体は第６通路６１ｇを流通する。この際、作動流体は、第５通路６１ｆを流通する排気との間で熱交換を行う。これにより、作動流体の加熱が行われる。加熱された作動流体は膨張機２７内で膨張し、減圧される。こうして、ランキンサイクル５と同様、ランキンサイクル６でも電力の回収を行うことが可能となる。膨張機２７を経た作動流体は、配管３３を流通し、作動流体流入口６３ａから凝縮器６３に流入し、第７通路６３ｆを流通する。

熱媒体ポンプＰ３が作動することで、加圧空気用冷却液回路４１ａでは、配管５８内の第２冷却液が冷却液流入口５１ｃからインタークーラ５１内に流入し、第４通路５１ｇを流通する。この際、第２冷却液は、第３通路５１ｆを流通する加圧空気との間で熱交換を行う。これにより、加圧空気は冷却される。このため、加圧空気は、その密度が高くなった状態で配管４８を流通し、エンジン１４の吸気口１４ｂからエンジン１４に供給されることとなる。

一方、インタークーラ５１での熱交換によって加熱された第２冷却液は、冷却液流出口５１ｄから流出し、配管５３を流通する。ここで、漏出情報フラグがＯＦＦ状態にあれば、コントローラ１１が第６、７開閉弁９ｆ、９ｇについて開制御を行い、第８開閉弁９ｈについて閉制御を行う。これにより、配管５３と第２バイパス路５９との連通が遮断され、配管５３を流通する第２冷却液は、全て配管５４及び冷却液流入口６３ｃを経て凝縮器６３の第８通路６３ｇを流通する。

これにより、凝縮器６３内において、第７通路６３ｆを流通する作動流体と第８通路６３ｇを流通する第２冷却液とで熱交換が行われる。こうして、第７通路６３ｆを流通する作動流体は冷却され、作動流体流出口６３ｂから流出して配管３４を流通する。そして、この作動流体は、再びボイラ６１において加熱されることとなる。

第７通路６３ｆを流通する作動流体との熱交換によって加熱された第２冷却液は、冷却液流出口６３ｄから流出し、配管５５、５６を流通する。この際、フロンディテクタ７は、配管５６を流通する第２冷却液中の作動流体の濃度を検出する。配管５６を流通する第２冷却液は、流入口１６ａからラジエータ１６内に至る。そして、ラジエータ１６内の第２冷却液は、車外の空気に対して放熱されて冷却される。この際、コントローラ１１は、電動ファン１６ｃの作動量を適宜変更して、第２冷却液を好適に放熱させる。ラジエータ１６によって冷却された第２冷却液は、流出口１６ｂから流出し、配管５７、５８を流通する。そして、再びインタークーラ５１において加圧空気の冷却を行う。

このように、この熱利用装置では、第２冷却液によってインタークーラ５１にて加圧空気を好適に冷却することが可能となっている。これにより、この熱利用装置では、密度の高い加圧空気をエンジン１４に供給することが可能であり、エンジンの出力を向上させることが可能となっている。

また、この熱利用装置では、エンジン１４から排出された排気の熱によって作動流体を加熱することができるため、ランキンサイクル６において効率良く電力の回収を行うことが可能となっている。そして、この作動流体は、凝縮器６３において第２冷却液と熱交換を行うことで冷却可能である。

ここで、この熱利用装置では、インタークーラ５１での熱交換と、凝縮器６３での熱交換とによって第２冷却液が加熱されるものの、第２冷却液はラジエータ１６での放熱によって冷却することが可能である。このため、この熱利用装置では、加圧空気用冷却液回路４１ａを循環する第２冷却液によって、加圧空気と作動流体とを好適に冷却することが可能となっている。

さらに、この廃熱利用装置では、例えば、放熱板６３ｅが損傷する等の要因により、凝縮器６３を介してランキンサイクル６から加圧空気用冷却液回路４１ａの作動流体の漏れが発生した際、以下のように作用する。

放熱板６３ｅが損傷し、第７通路６３ｆを流通する作動流体が第８通路６３ｇ内へ流入し始めことで、加圧空気用冷却液回路４１ａでは、配管５６を流通する第２冷却液中の作動流体の濃度が変化する。これにより、実施例１〜３と同様、この熱利用装置では、コントローラ１１が、ランキンサイクル６から加圧空気用冷却液回路４１ａへの作動流体の漏れが発生したと判断する。これにより、フラグ制御部１１ａは、漏出情報フラグをＯＮ状態とする。

このため、コントローラ１１は、第６、７開閉弁９ｆ、９ｇについては閉制御を行い、第３開閉弁９ｈについては開制御を行う。この結果、加圧空気用冷却液回路４１ａでは、配管５３と配管５４との連通が遮断されるとともに、配管５５と配管５６との連通が遮断される。そして、配管５３及び配管５６と第２バイパス路５９とが連通する。このため、インタークーラ５１を経た第２冷却液は、配管５３から第２バイパス路５９に流通することで、凝縮器６３を迂回しつつ、配管５６を流通してラジエータ１６内に至ることとなる。つまり、加圧空気用冷却液回路４１ａでは、熱媒体ポンプＰ３とインタークーラ５１とラジエータ１６との間で第２冷却液が循環し、凝縮器６３は、加圧空気用冷却液回路４１ａにおける第２冷却液の循環から隔離された状態となる。

これにより、この熱利用装置では、凝縮器６３を介して第７通路６３ｆから第８通路６３ｇへ漏れた作動流体について、配管５４から配管５３や第２バイパス路５９へ継続的に漏れたり、配管５５から配管５６や第２バイパス路５９へ継続的に漏れたりすることを阻止できる。

こうして、この熱利用装置では、ランキンサイクル６から加圧空気用冷却液回路４１ａに漏れた作動流体による熱媒体ポンプＰ３でのキャビテーションの発生を抑制できる。このため、この熱利用装置では、熱媒体ポンプＰ３の損傷を防止できる。

ここで、上記のように第６、７開閉弁９ｆ、９ｇを共に閉制御することで、凝縮器６３における作動流体と第２冷却液との熱交換が不可能となる。このため、ランキンサイクル６では電力の回収を行うことが不可能となる。この際、ボイラ６１において作動流体が不必要に加熱されないように、漏出情報フラグがＯＮ状態となれば、コントローラ１１は、作動流体ポンプＰ２の作動を停止させることが好ましい。この熱利用装置における他の作用は実施例１の熱利用装置と同様である。

したがって、実施例４の熱利用装置は、ランキンサイクル６から加圧空気用冷却液回路４１ａへの作動流体の漏れが生じた際、ランキンサイクル６から加圧空気用冷却液回路４１ａへの継続的な作動流体の漏れを阻止し、熱媒体ポンプＰ３による第２冷却液の移送を確保できる。これにより、この熱利用装置では、凝縮器６３を介したランキンサイクル６から加圧空気用冷却液回路４１ａへの作動流体の漏れが生じた場合であっても、第２冷却液による加圧空気の冷却を継続することが可能となり、エンジン１４の出力低下を抑制することができる。

（実施例５）
実施例５の熱利用装置は、実施例４における加圧空気用冷却液回路４１ａに換えて、図５に示す加圧空気用冷却液回路４１ｂを備えている。この熱利用装置では、加圧空気用冷却液回路４１ｂが本発明における熱媒体回路に相当する。また、この熱利用装置では、第８開閉弁９ｈが設けられていない。加圧空気用冷却液回路４１ｂでは、実施例４の熱利用装置における第２バイパス路５９に換えて、第２バイパス路６５を有している。また、この加圧空気用冷却液回路４１ｂでは、インタークーラ５１が第２バイパス路６５に設けられている。これにより、この加圧空気用冷却液回路４１ｂでは、配管５８が設けられず、配管５３の他端側が熱媒体ポンプＰ３の吐出口３０１に接続されている。

第２バイパス路６５は、上流側第２バイパス路６５ａと下流側第２バイパス路６５ｂとで構成されている。上流側第２バイパス路６５ａの一端側は配管５３に接続されており、他端側はインタークーラ５１の冷却液流入口５１ｃに接続されている。下流側第２バイパス路６５ｂの一端側はインタークーラ５１の冷却液流出口５１ｄに接続されており、他端側はラジエータ１６の上流側で配管５６に接続されている。この熱利用装置における他の構成は実施例４の熱利用装置と同様である。

この熱利用装置における加圧空気用冷却液回路４１ｂでは、漏出情報フラグがＯＦＦ状態にあれば、コントローラ１１は、第６、７開閉弁９ｆ、９ｇについて開制御を行う。これにより、熱媒体ポンプＰ３から吐出されて配管５３を流通する第２冷却液の一部が配管５４を経て凝縮器６３に至る。そして、配管５３から配管５４へ流通しなかった第２冷却液は、上流側第２バイパス路６５ａを流通し、インタークーラ５１に至る。このように、この加圧空気用冷却液回路４１ｂでは、凝縮器６３に流入する第２冷却液はインタークーラ５１での熱交換を行っておらず、上記の加圧空気用冷却液回路４１ａと比較して、より低温となっている。このため、この熱利用装置では、凝縮器６３において作動流体をより好適に冷却することが可能となっている。

一方、凝縮器６３を介してランキンサイクル６から加圧空気用冷却液回路４１ｂへ作動流体が流出し、漏出情報フラグがＯＮ状態となれば、コントローラ１１は、第６、７開閉弁９ｆ、９ｇについて閉制御を行う。これにより、この熱利用装置でも、実施例４の熱利用装置と同様、加圧空気用冷却液回路４１ｂにおける第２冷却液の循環から凝縮器６３を隔離した状態とすることが可能となる。これにより、この熱利用装置においても、凝縮器６３を介したランキンサイクル６から加圧空気用冷却液回路４１ｂへの継続的な作動流体の漏れを阻止することが可能となる。そして、第６、７開閉弁９ｆ、９ｇが閉制御されることにより、加圧空気用冷却液回路４１ｂでは、熱媒体ポンプＰ３から吐出された第２冷却液が全てインタークーラ５１に流入することとなる。

このように、この熱利用装置でも、凝縮器６３を介してランキンサイクル６から加圧空気用冷却液回路４１ｂへの作動流体の漏れが生じた際に、熱媒体ポンプＰ３でのキャビテーションの発生を抑制しつつ、熱媒体ポンプＰ３とインタークーラ５１とラジエータ１６との間での第２冷却液の循環を確保できる。こうして、この熱利用装置でも、第２冷却液によって加圧空気の冷却を継続することができ、エンジン１４の出力低下を抑制することができる。この熱利用装置における他の作用は実施例１、４の熱利用装置と同様である。

（実施例６）
実施例６の熱利用装置は、実施例４の熱利用装置における加圧空気用冷却液回路４１ａ及びランキンサイクル６に換えて、図６に示す加圧空気用冷却液回路４１ｃ及びランキンサイクル６ａを備えている。また、この熱利用装置は、実施例４の熱利用装置における第６〜８開閉弁９ｆ〜９ｈに換えて、第９、１０開閉弁９ｉ、９ｊを備えている。この熱利用装置では、加圧空気用冷却液回路４１ｃが本発明における熱媒体回路に相当しており、第９、１０開閉弁９ｉ、９ｊがそれぞれ本発明における第９、１０調整弁に相当している。さらに、この熱利用装置では、コントローラ１１が出力手段、判断手段及び第４制御装置として機能し、第９、１０開閉弁９ｉ、９ｊ及びコントローラ１１によって、漏れ阻止手段が構成されている。

加圧空気用冷却液回路４１ｃは、熱媒体ポンプＰ３と、インタークーラ５１と、ラジエータ１６と、熱媒体流路としての配管６７〜７０とを有している。配管６７〜７０には、第２冷却液が流通可能となっている。

配管６７は、一端側がインタークーラ５１の冷却液流出口５１ｄに接続されており、他端側が凝縮器６３の冷却液流入口６３ｃに接続されている。この配管６７が本発明における凝縮器側冷却液流入路に相当する。

配管６８は、一端側が凝縮器６３の冷却液流出口６３ｄに接続されており、他端側がラジエータ１６の流入口１６ａに接続されている。この配管６８が本発明における凝縮器側冷却液流出路に相当する。

配管６９は、一端側がラジエータ１６の流出口１６ｂに接続されており、他端側が熱媒体ポンプＰ３の吸入口３０２に接続されている。配管７０は、一端側が熱媒体ポンプＰ３の吐出口３０１に接続されており、他端側がインタークーラ５１の冷却液流入口５１ｃに接続されている。これらの配管６８〜７０により、加圧空気用冷却液回路４１ｃでは、熱媒体ポンプＰ３によって移送された第２冷却液について、インタークーラ５１、凝縮器６３及びラジエータ１６の順で循環させることが可能となっている（同図の実線矢印参照）。加圧空気用冷却液回路４１ｃにおける他の構成は加圧空気用冷却液回路４１ａと同様である。

ランキンサイクル６ａは、ランキンサイクル６の各構成に加えて、作動流体路としての配管７１、７２を有している。また、ランキンサイクル６ａに対して第９、１０開閉弁９ｉ、９ｊが設けられている。

ランキンサイクル６ａでは、膨張機２７の流出口２７ｂと第９開閉弁９ｉとが配管３３によって接続されている。第９開閉弁９ｉと凝縮器６３の作動流体流入口６３ａとが配管７１によって接続されている。凝縮器６３の作動流体流出口６３ｂと第１０開閉弁９ｊとが配管３４によって接続されている。第１０開閉弁９ｊと作動流体ポンプＰ２の吸入口２０２とが配管７２によって接続されている。配管３１、３２の各接続についてはランキンサイクル６と同様である。

第９、１０開閉弁９ｉ、９ｊは、それぞれコントローラ１１に電気的に接続されている。第９開閉弁９ｉは、コントローラ１１によって開制御されることにより、配管３３と配管７１とを連通させて、配管３３を流通する作動流体を全て配管７１に流通させる。また、第９開閉弁９ｉは、コントローラ１１によって閉制御されることにより、配管３３と配管７１との連通を遮断する。同様に、第１０開閉弁９ｊは、開制御されることにより、配管３４と配管７２とを連通させて、配管３４を流通する作動流体を全て配管７２に流通させる。また、第１０開閉弁９ｊは、閉制御されることにより、配管３４と配管７２との連通を遮断する。

フロンディテクタ７は、配管６８に設けられている。フロンディテクタ７は、配管６８を流通する第２冷却液中における作動流体の濃度を検出するとともに、その作動流体の濃度を検出値としてコントローラ１１に発信する。また、コントローラ１１は、配管６８を流通する第２冷却液中における作動流体の濃度について、熱利用装置が正常に作動している状態での値を閾値として記憶している。この熱利用装置における他の構成は実施例４の熱利用装置と同様である。

この熱利用装置では、漏出情報フラグがＯＦＦ状態にあれば、コントローラ１１は、第９、１０開閉弁９ｉ、９ｊについて開制御を行う。これにより、ランキンサイクル６ａでは、膨張機２７を経た作動流体が配管３３、７１を流通して凝縮器６３に至る。そして、凝縮器６３において、第２冷却液と熱交換を行うことによって冷却された作動流体は、配管３４から配管７２へ流通し、作動流体ポンプＰ２を経てボイラ６１において再び加熱されることとなる。こうして、この熱利用装置におけるランキンサイクル６ａでも電力を回収することが可能である。

また、加圧空気用冷却液回路４１ｃでは、第２冷却液がインタークーラ５１において加圧空気と熱交換を行うことで、加圧空気の冷却を行う。さらに、インタークーラ５１を経た第２冷却液は配管６７を経て凝縮器６３に至り、作動流体との熱交換を行う。これらのインタークーラ５１及び凝縮器６３における熱交換によって加熱された第２冷却液は、配管６８を経てラジエータ１６に至り、冷却されることとなる。

一方、凝縮器６３を介してランキンサイクル６ａから加圧空気用冷却液回路４１ｃへ作動流体が流出し、漏出情報フラグがＯＮ状態となれば、コントローラ１１は、第９、１０開閉弁９ｉ、９ｊについて閉制御を行う。これにより、配管３３と配管７１との連通が遮断されるとともに、配管３４と配管７２との連通が遮断されることで、ランキンサイクル６ａにおける作動流体の循環からから凝縮器６３が隔離された状態となる。このため、ランキンサイクル６ａでは、配管３３、７１を通じて作動流体が凝縮器６３に流入しなくなる。

この結果、この熱利用装置においても、凝縮器６３を介したランキンサイクル６ａから加圧空気用冷却液回路４１ｃへの継続的な作動流体の漏れを阻止することが可能となる。この熱利用装置における他の作用は実施例１、４の熱利用装置と同様である。

以上において、本発明を実施例１〜６に即して説明したが、本発明は上記実施例１〜６に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、駆動系１、１ａと、エンジン用冷却液回路３ａ〜３ｃと、加圧空気用冷却液回路４１ａ〜４１ｃと、ランキンサイクル５、５ａ、６、６ａとを適宜組み合わせることで、熱利用装置を構成しても良い。

また、ランキンサイクル５、５ａにおいて、ボイラ２５の他に別のボイラを設けても良い。この場合、ボイラ２５に不具合が生じても他のボイラにおいて作動流体を加熱できるため、ランキンサイクル５、５ａにおいて、電力の回収を継続することができる。ここで、ランキンサイクル５ａにおいて、ボイラ２５の他に別のボイラを設ける場合、配管３１と配管４０とに接続するボイラバイパス路を設けることが好ましい。この場合、第４、５開閉弁９ｄ、９ｅが閉制御された場合であっても、ボイラバイパス路によってボイラ２５を迂回することが可能となり、ランキンサイクル５ａでの作動流体の循環を継続することができる。さらに、第４、５開閉弁９ｄ、９ｅが開制御されている場合にボイラバイパス路へ作動流体が流通することを禁止する調整弁をボイラバイパス路に設けることも好ましい。

同様に、ランキンサイクル６、６ａにおいて、凝縮器６３の他に別の凝縮器を設けても良い。この場合、凝縮器６３に不具合が生じても他の凝縮器において作動流体を冷却できるため、ランキンサイクル６、６ａにおいて、電力の回収を継続することができる。ここで、ランキンサイクル６ａにおいて、凝縮器６３の他に別の凝縮器を設ける場合、配管３３と配管７２とに接続する凝縮器バイパス路を設けることが好ましい。この場合、第９、１０開閉弁９ｉ、９ｊが閉制御された場合であっても、凝縮器バイパス路によって凝縮器６３を迂回することが可能となり、ランキンサイクル６ａでの作動流体の循環を継続することができる。さらに、第９、１０開閉弁９ｉ、９ｊが開制御されている場合に凝縮器バイパス路へ作動流体が流通することを禁止する調整弁を凝縮器バイパス路に設けることも好ましい。

また、実施例４〜６の熱利用装置において、配管４９を流通する排気と作動流体とがボイラ２５において熱交換を行う構成とすることもできる。

本発明は、トラックやバス等の運送車両や乗用自動車等の車両に搭載される熱利用装置の他、定置式の熱利用装置等に利用可能である。

１、１ａ…駆動系
３ａ〜３ｃ…エンジン用冷却液回路（熱媒体回路）
５、５ａ、６、６ａ…ランキンサイクル
７…フロンディテクタ（検知手段）
９ａ〜９ｊ…第１〜１０開閉弁（漏れ阻止手段、第１〜１０調整弁）
１１…コントローラ（出力手段、判断手段、漏れ阻止手段、第１〜４制御手段）
１３、１４…エンジン（内燃機関）
１５…ラジエータ（第１冷却液熱交換器）
１６…ラジエータ（第２冷却液熱交換器）
１７〜２２…配管（熱媒体流路）
２３、２４…第１バイパス路
２５…ボイラ
２７…膨張機
２９…凝縮器
３１〜３４…配管（作動流体流路）
３５〜３８…配管（熱媒体流路）
３９、４０…配管（作動流体流路）
４１ａ〜４１ｃ…加圧空気用冷却液回路（熱媒体回路）
４８…配管（給気流路）
５１…インタークーラ（気液熱交換器）
５３〜５８…配管（熱媒体流路）
５９…第２バイパス路
６１…ボイラ
６３…凝縮器
６５…第２バイパス路
７１、７２…配管（作動流体流路）
Ｐ１…熱媒体ポンプ
Ｐ２…作動流体ポンプ
Ｐ３…熱媒体ポンプ

Claims (13)

1. 液相の熱媒体が流通する熱媒体回路と、作動流体が循環するランキンサイクルとを備え、
   前記熱媒体回路は、前記熱媒体を移送する熱媒体ポンプと、前記熱媒体ポンプに接続され、前記熱媒体を流通させる熱媒体流路とを有し、
   前記ランキンサイクルは、前記作動流体を移送する作動流体ポンプと、前記作動流体を熱交換によって加熱するボイラと、前記作動流体を膨張させる膨張機と、前記作動流体を熱交換によって凝縮する凝縮器と、前記作動流体ポンプ、前記ボイラ、前記膨張機及び前記凝縮器の順で前記作動流体を循環させる作動流体流路とを有し、
   前記ボイラ又は前記凝縮器において、前記熱媒体と前記作動流体とが熱交換を行う熱利用装置であって、
   前記ボイラ又は前記凝縮器を介した前記ランキンサイクルから前記熱媒体回路への前記作動流体の漏れを漏出情報として出力する出力手段と、
   前記漏出情報に基づき、前記ボイラ又は前記凝縮器を介した前記ランキンサイクルから前記熱媒体回路への前記作動流体の漏れを阻止する漏れ阻止手段とを備えていることを特徴とする熱利用装置。
2. 内燃機関を有する駆動系を備え、
   前記熱媒体は前記内燃機関を冷却する第１冷却液であり、
   前記熱媒体回路は、前記第１冷却液を熱交換によって冷却する第１冷却液熱交換器を有し、
   前記熱媒体流路は、前記内燃機関、前記熱媒体ポンプ、前記ボイラ及び前記第１冷却液熱交換器に接続され、前記内燃機関、前記熱媒体ポンプ、前記ボイラ及び前記第１冷却液熱交換器の間で前記第１冷却液を循環可能であり、
   前記ボイラは、前記第１冷却液を流入させる冷却液流入口と、前記第１冷却液を流出させる冷却液流出口と、前記作動流体を流入させる作動流体流入口と、前記作動流体を流出させる作動流体流出口とを有し、
   前記熱媒体流路は、前記冷却液流入口と接続され、前記第１冷却液を前記ボイラに導くボイラ側冷却液流入路と、
   前記冷却液流出口と接続され、前記ボイラから流出した前記第１冷却液が流通するボイラ側冷却液流出路とを有し、
   前記作動流体流路は、前記作動流体流入口と接続され、前記作動流体を前記ボイラに導くボイラ側作動流体流入路と、
   前記作動流体流出口と接続され、前記ボイラから流出した前記作動流体が流通するボイラ側作動流体流出路とを有する請求項１記載の熱利用装置。
3. 前記熱媒体流路は、前記冷却液流入口よりも上流側で前記ボイラ側冷却液流入路と接続されるとともに、前記冷却液流出口よりも下流側で前記ボイラ側冷却液流出路に接続され、前記第１冷却液に前記ボイラを迂回させる第１バイパス路を有し、
   前記漏れ阻止手段は、前記ボイラ側冷却液流入路における前記第１バイパス路の接続箇所と前記冷却液流入口との間に設けられ、開度を調整可能な第１調整弁と、
   前記ボイラ側冷却液流出路における前記第１バイパス路の前記接続箇所と前記冷却液流出口との間に設けられ、開度を調整可能な第２調整弁と、
   前記第１調整弁及び前記第２調整弁を制御可能な第１制御装置とを有している請求項２記載の熱利用装置。
4. 前記漏れ阻止手段は、前記第１バイパス路に設けられ、開度を調整可能な第３調整弁をさらに有し、
   前記第１冷却液熱交換器は、前記第１バイパス路の前記接続箇所よりも下流側で前記冷却液流出路に接続され、
   前記第１制御装置は、前記第３調整弁を制御するとともに、前記漏出情報に基づき、前記第１調整弁及び前記第２調整弁を閉制御し、前記第３調整弁を開制御する請求項３記載の熱利用装置。
5. 前記第１冷却液熱交換器は前記第１バイパス路に設けられている請求項３記載の熱利用装置。
6. 前記漏れ阻止手段は、前記作動流体流入路に設けられ、開度を調整可能な第４調整弁と、
   前記作動流体流出路に設けられ、開度を調整可能な第５調整弁と、
   前記第４調整弁及び前記第５調整弁を制御可能な第２制御装置とを有している請求項２記載の熱利用装置。
7. 内燃機関と、前記内燃機関へ吸入される吸気系流体が流通する給気流路とを有する駆動系を備え、
   前記熱媒体は前記吸気系流体を冷却する第２冷却液であり、
   前記熱媒体回路は、前記第２冷却液を熱交換によって冷却する第２冷却液熱交換器と、前記吸気系流体と前記第２冷却液とで熱交換を行う気液熱交換器とを有し、
   前記熱媒体流路は、前記熱媒体ポンプ、前記気液熱交換器、前記凝縮器及び前記第２冷却液熱交換器に接続され、前記熱媒体ポンプ、前記気液熱交換器、前記凝縮器及び前記第２冷却液熱交換器の間で前記第２冷却液を循環可能であり、
   前記凝縮器は、前記第２冷却液を流入させる冷却液流入口と、前記第２冷却液を流出させる冷却液流出口と、前記作動流体を流入させる作動流体流入口と、前記作動流体を流出させる作動流体流出口とを有し、
   前記熱媒体流路は、前記冷却液流入口と接続され、前記第２冷却液を前記凝縮器に導く凝縮器側冷却液流入路と、
   前記冷却液流出口と接続され、前記凝縮器から流出した前記第２冷却液が流通する凝縮器側冷却液流出路とを有し、
   前記作動流体流路は、前記作動流体流入口と接続され、前記作動流体を前記凝縮器に導く凝縮器側作動流体流入路と、
   前記作動流体流出口と接続され、前記凝縮器から流出した前記作動流体が流通する凝縮器側作動流体流出路とを有し、
   前記第２冷却液熱交換器は、前記凝縮器側冷却液流出路に接続されている請求項１記載の熱利用装置。
8. 前記熱媒体流路は、前記冷却液流入口よりも上流側で前記凝縮器側冷却液流入路と接続されるとともに、前記冷却液流出口よりも下流側かつ前記第２冷却液熱交換器より上流側で前記凝縮器側冷却液流出路に接続され、前記第２冷却液に前記凝縮器を迂回させる第２バイパス路を有し、
   前記漏れ阻止手段は、前記凝縮器側冷却液流入路における前記第２バイパス路の前記接続箇所と前記冷却液流入口との間に設けられ、開度を調整可能な第６調整弁と、
   前記凝縮器側冷却液流出路における前記第２バイパス路の前記接続箇所と前記冷却液流出口との間に設けられ、開度を調整可能な第７調整弁と、
   前記第６調整弁及び前記第７調整弁を制御可能な第３制御装置とを有している請求項７記載の熱利用装置。
9. 前記漏れ阻止手段は、前記第２バイパス路に設けられ、開度を調整可能な第８調整弁をさらに有し、
   前記気液熱交換器は、前記第２バイパス路の前記接続箇所よりも上流側で前記冷却液流入路に接続され、
   前記第３制御装置は、前記第８調整弁を制御するとともに、前記漏出情報に基づき、前記第６調整弁及び前記第７調整弁を閉制御し、前記第８調整弁を開制御する請求項８記載の熱利用装置。
10. 前記気液熱交換器は前記第２バイパス路に設けられている請求項８記載の熱利用装置。
11. 前記漏れ阻止手段は、前記作動流体流入路に設けられ、開度を調整可能な第９調整弁と、
    前記作動流体流出路に設けられ、開度を調整可能な第１０調整弁と、
    前記第９調整弁及び前記第１０調整弁を制御可能な第４制御装置とを有し、
    前記第４制御装置は、前記漏出情報に基づき、前記第９調整弁及び前記第１０調整弁を閉制御する請求項７記載の熱利用装置。
12. 前記出力手段は、前記ランキンサイクル内における前記作動流体の状態を検知し、検知情報を発信する検知手段と、
    前記検知情報に基づき、前記ランキンサイクルから前記熱媒体回路への前記作動流体の漏れを判断する判断手段とを有する請求項１乃至１１のいずれか１項記載の熱利用装置。
13. 前記検知手段は、前記熱媒体回路に設けられ、前記熱媒体中における前記作動流体の濃度を基に前記ランキンサイクル内における前記作動流体の状態を検知する請求項１２記載の熱利用装置。

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