JP2019167830A - 作動媒体漏洩検知装置及び熱エネルギー回収装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】作動媒体を検知可能なセンサの誤検知を抑制可能な熱エネルギー作動媒体漏洩検知装置を提供する。【解決手段】作動媒体漏洩検知装置４０は、作動媒体を検知可能なセンサによって構成された第１センサ４５と、作動媒体を検知可能なセンサによって構成された第２センサ５５と、第１センサ４５が作動媒体を検知する一方で第２センサ５５が作動媒体を検知しないときに、作動媒体の漏洩を示す出力を行う制御部３８と、を備える。第１センサ４５は、過給機２０からエンジン１０に供給される空気が流れる吸気ライン１１と作動媒体が流れる循環流路３６とに接続された蒸発器３１におけるケーシング３１ｂ中の作動媒体を検知するように配置され、第２センサ５５は、蒸発器３１及び吸気ライン１１における蒸発器３１の下流側の部位の何れでもないところの作動媒体を検知するように配置される。【選択図】図１
Description
本発明は、作動媒体漏洩検知装置及び熱エネルギー回収装置に関する。
従来、過給機からエンジンへ供給される過給空気の熱を回収する熱エネルギー回収システムが知られている。例えば、特許文献１には、エンジンと、タービン及びコンプレッサーを有する過給機と、過給機からエンジンに供給される過給空気の熱を回収する排熱回収装置と、を備える排熱回収システム（熱エネルギー回収システム）が開示されている。タービンは、エンジンから排出された排ガスによって駆動される。コンプレッサーは、タービンに接続されており、前記過給空気を吐出する。排熱回収装置は、作動媒体を蒸発させる蒸発器と、膨張機と、動力回収機と、凝縮器と、ポンプと、を備えている。蒸発器は、過給機のコンプレッサーとエンジンとを接続する吸気ラインに設けられている。つまり、排熱回収装置では、蒸発器において、エンジンに供給される前の過給空気から作動媒体が熱を受け取り、この熱エネルギーが膨張機を介して動力回収機によって回収される。
特許文献１に記載されるような熱エネルギー回収システムでは、蒸発器としていわゆるフィンチューブ形式のものが用いられた場合において、蒸発器において作動媒体が伝熱管（チューブ）から漏出すると、その作動媒体がエンジンに流入する。作動媒体の漏出を検出するために、蒸発器における作動媒体の漏出を検出可能なセンサを設けることが考えられる。しかしながら、蒸発器ではドレンが生じ、このドレンには、作動媒体以外の成分（コンプレッサーに吸い込まれた排ガスに含まれる硫黄成分等）が含まれるため、センサがドレンに接触することにより、センサの誤検知が懸念される。
本発明の目的は、作動媒体を検知可能なセンサの誤検知を抑制することである。
前記の目的を達成するため、本発明は、作動媒体を検知可能なセンサによって構成された第１センサと、作動媒体を検知可能なセンサによって構成された第２センサと、前記第１センサが作動媒体を検知する一方で前記第２センサが作動媒体を検知しないときに、作動媒体の漏洩を示す出力を行う制御部と、を備える作動媒体漏洩検知装置である。前記第１センサは、過給機からエンジンに供給される空気が流れる吸気ラインと作動媒体が流れる循環流路とに接続された加熱器における空気流路中の作動媒体を検知するか、又は前記吸気ラインにおける前記加熱器の下流側の部位中の作動媒体を検知するように配置される。前記第２センサは、前記加熱器における前記空気流路及び前記吸気ラインにおける前記加熱器の下流側の部位の何れでもないところの作動媒体を検知するように配置される。
本発明では、第１センサが、加熱器における空気流路中の作動媒体を検知するように配置されるか、又は加熱器の下流側における吸気ライン中の作動媒体を検知するように配置される。一方、第２センサは、加熱器における前記空気流路及び吸気ラインにおける加熱器の下流側の部位の何れでもないところの作動媒体を検知するように配置される。このため、第１センサが作動媒体を検知する一方で第２センサが作動媒体を検知しないときには、加熱器において、循環流路の作動媒体が空気流路内又は吸気ライン内に漏れたこととなる。したがって、制御部が、第１センサが作動媒体を検知する一方で第２センサが作動媒体を検知しないときに、作動媒体の漏洩を示す出力を行うことにより、第１センサの誤検知の可能性を排除しつつ、空気流路又は吸気ラインへの作動媒体の漏洩を検知することができる。
前記作動媒体漏洩検知装置は、前記加熱器の前記空気流路、又は前記吸気ラインにおける前記加熱器と前記エンジンとの間の部位から一部の空気を抜き出す抜出流路と、前記抜出流路に設けられ、空気中に含まれる水分を除去する水分除去機構と、を備えてもよい。この場合、前記第１センサは、前記抜出流路に配置されていてもよい。
この態様では、抜出流路において、加熱器内の空気流路、又は吸気ラインにおける加熱器とエンジンとの間の部位から抜き出された空気から、水分除去機構によって水分が除去される。このため、抜出流路に配置された第１センサは、水分が除去された空気中の作動媒体の有無を検知する。すなわち、第１センサに作動媒体以外の成分を含む液体（水等）が接触することが抑制される。したがって、第１センサが作動媒体以外の水分を作動媒体として誤検知する可能性を低減することができる。また、第１センサの腐食の発生も抑制することができる。
前記水分除去機構は、液体の通過を許容しかつ気体の通過を禁止するドレントラップを含んでいてもよく、この場合、前記第１センサは、前記抜出流路における前記ドレントラップよりも上方に配置されていてもよい。
この態様では、抜出流路のうちドレントラップと第１センサとの間の部位に一定量（濃度）の作動媒体が蓄積したときに第１センサにより液成分が検知されるので、誤検知がより確実に抑制される。
前記抜出流路は、前記水分除去機構が設けられた主流路と、前記主流路から分岐した分岐流路と、を有してもよい。この場合、前記第１センサは、前記分岐流路に配置されていてもよい。
この態様では、分岐流路は水分除去機構が配置された主流路から分岐しているので、分岐流路には水分が除去された空気が流入し易くなる。この結果、分岐流路に配置された第１センサの誤検知や腐食の発生がより抑制され得る。
前記水分除去機構は、前記主流路と前記分岐流路との接続部に設けられており前記空気に含まれる水分を除去するドライヤをさらに有してもよい。この態様では、水分が第１センサに接触することをより抑制することができる。
前記水分除去機構は、前記空気に含まれる水分を除去するドライヤを有してもよい。この態様では、水分が第１センサに接触することをより抑制することができる。
前記作動媒体漏洩検知装置は、前記ドライヤで除去された水分を排出する排出流路と、前記排出流路に設けられており、液体の通過を許容しかつ気体の通過を禁止するドレントラップと、をさらに備えていてもよい。
この態様では、ドライヤで除去された水分が排出流路を通じて排出される一方で、気体についてはドレントラップから排出されない。ドライヤで除去された水分が確実に排出されることにより、その水分によるディタクタ誤検知を防止することができる。
前記第１センサ及び第２センサの少なくとも一方は、水分、前記作動媒体、一酸化炭素、硫化水素及びアンモニアを検知可能な半導体センサと、水分、前記作動媒体、一酸化炭素、二酸化炭素、二酸化硫黄及び窒素酸化物を検知可能な赤外線センサと、を含んでいてもよい。
この態様では、作動媒体の検知精度が高まる。具体的に、半導体センサ及び赤外線センサはともに水分を検知するものの、この水分は水分除去機構により実質的に除去されている。このため、半導体センサ及び赤外線センサの双方から検出信号が出力された場合、これらのセンサで検知されたガスは作動媒体であると判断することができる。
前記作動媒体漏洩検知装置は、一酸化炭素を除去可能な一酸化炭素除去部をさらに備えていてもよい。
半導体センサ及び赤外線センサは、ともに一酸化炭素を検知することが可能であるが、一酸化炭素除去部が設けられることにより、センサによる作動媒体の検知精度をより高めることができる。
前記抜出流路は、当該抜出流路の上流側の端部から前記第１センサへ向かう空気の流れを形成するための穴を有してもよい。この態様では、抜出流路の上流側の端部から第１センサへ向かう過給空気の流れが形成されるので、第１センサによる検知精度を高めることができる。
本発明は、過給機からエンジンに供給される空気が流れる吸気ラインと作動媒体が流れる循環流路とに接続された加熱器と、前記循環流路における前記加熱器の下流側の作動媒体によって駆動される膨張機に接続された動力回収機と、前記作動媒体漏洩検知装置と、を備えた熱エネルギー回収装置である。
本発明では、熱エネルギー回収装置の循環流路を流れる作動媒体が吸気ラインに漏洩したことを検知することができる。したがって、エンジンに作動媒体が吸入されることを抑制することができる。
前記熱エネルギー回収装置は、前記循環流路における前記加熱器よりも上流側に設けられた凝縮器と、前記循環流路における前記加熱器よりも下流側に設けられた膨張機と、前記循環流路のうち前記凝縮器と前記加熱器との間の部位に設けられた第１開閉弁と、前記循環流路のうち前記加熱器と前記膨張機との間の部位に設けられた第２開閉弁と、をさらに備えてもよい。この場合、前記制御部は、前記作動媒体の漏洩を示す出力を行うときに前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を閉じてもよい。
この態様では、循環流路から加熱器が切り離されるので、加熱器からの作動媒体の漏出を抑制され得る。
以上のように、本発明によれば、作動媒体を検知可能なセンサの誤検知を抑制することができる。
実施形態について、以下、図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
第１実施形態の熱エネルギー回収装置について、図１を参照しながら説明する。この熱エネルギー回収装置は、エンジン１０から過給機２０に向けて流れる空気の熱エネルギーを回収する熱エネルギー回収ユニット３０と、回収ユニット３０で用いられている作動媒体の漏洩を検知するための作動媒体漏洩検知装置４０と、を備えている。
第１実施形態の熱エネルギー回収装置について、図１を参照しながら説明する。この熱エネルギー回収装置は、エンジン１０から過給機２０に向けて流れる空気の熱エネルギーを回収する熱エネルギー回収ユニット３０と、回収ユニット３０で用いられている作動媒体の漏洩を検知するための作動媒体漏洩検知装置４０と、を備えている。
過給機２０は、エンジン１０から排出された排ガスによって駆動されるタービン２１と、タービン２１に接続されておりエンジン１０に供給するための過給空気を吐出するコンプレッサー２２と、を有する。コンプレッサー２２から吐出された過給空気は、コンプレッサー２２とエンジンとを接続する吸気ライン１１を通じてエンジンに供給される。エンジン１０から排出された排ガスは、エンジン１０とタービン２１とを接続する排気ライン１２を通じてタービン２１に供給される。
本実施形態では、吸気ライン１１にエアクーラ１５が設けられている。エアクーラ１５は、エンジン１０に供給される過給空気を冷却媒体（海水等）によって冷却する。本実施形態では、エアクーラ１５として、いわゆるフィンチューブ形式のものが用いられている。なお、エアクーラ１５を省略することが可能である。
熱エネルギー回収ユニット３０は、蒸発器３１と、膨張機３２と、動力回収機３３と、凝縮器３４と、ポンプ３５と、循環流路３６と、第１開閉弁Ｖ１と、第２開閉弁Ｖ２と、制御部３８と、を備えている。循環流路３６は、蒸発器３１、膨張機３２、凝縮器３４及びポンプ３５をこの順に接続している。
蒸発器３１は、吸気ライン１１のうちコンプレッサー２２とエアクーラ１５との間の部位に設けられている。したがって、蒸発器３１は、吸気ライン１１と循環流路３６とに接続されている。つまり、蒸発器３１は、吸気ライン１１と循環流路３６とに接続された加熱器として機能する。蒸発器３１は、コンプレッサー２２から吐出された（エンジン１０に供給される）過給空気と、空気の沸点よりも低い沸点を有しかつ空気の比重よりも大きな比重を有する作動媒体（例えばＲ２４５ｆａ）と、を熱交換させることによって作動媒体を蒸発させる。本実施形態では、蒸発器３１として、いわゆるフィンチューブ形式のものが用いられている。すなわち、蒸発器３１は、作動媒体が流れる伝熱管３１ａと、伝熱管３１ａを収容するケーシング３１ｂと、を有している。この蒸発器３１では、コンプレッサー２２から吐出された過給空気がケーシング３１ｂ内を通過する過程で伝熱管３１ａ内の作動媒体を蒸発させる。したがって、ケーシング３１ｂが、過給空気が流れる流路としての空気流路として機能する。
膨張機３２は、循環流路３６のうち蒸発器３１の下流側の部位に設けられている。膨張機３２は、蒸発器３１から流出した気相の作動媒体を膨張させる。本実施形態では、膨張機３２として、気相の作動媒体の膨張エネルギーにより回転駆動されるロータを有する容積式のスクリュ膨張機が用いられている。
動力回収機３３は、膨張機３２のロータ（図示省略）に接続されている。動力回収機３３は、膨張機３２の差動に伴って回転する。これにより動力回収機３３において、作動媒体のエネルギーを動力として回収することができる。本実施形態では、動力回収機３３として発電機が用いられている。なお、動力回収機３３として、圧縮機等が用いられてもよい。
凝縮器３４は、循環流路３６のうち膨張機３２の下流側の部位に設けられている。凝縮器３４は、膨張機３２から流出した作動媒体と冷却媒体（海水等）とを熱交換させることによって作動媒体を凝縮させる。
ポンプ３５は、循環流路３６のうち凝縮器３４の下流側の部位（凝縮器３４と蒸発器３１との間の部位）に設けられている。ポンプ３５は、凝縮器３４から流出した液相の作動媒体を蒸発器３１に送るように、作動媒体を加圧する。
第１開閉弁Ｖ１は、循環流路３６のうち凝縮器３４と蒸発器３１との間の部位に設けられている。より具体的には、第１開閉弁Ｖ１は、循環流路３６のうち凝縮器３４とポンプ３５との間の部位に設けられている。第２開閉弁Ｖ２は、循環流路３６のうち蒸発器３１と膨張機３２との間の部位に設けられている。各開閉弁Ｖ１，Ｖ２は、循環流路３６を開閉可能に構成されている。
作動媒体漏洩検知装置４０は、蒸発器３１内で作動媒体が漏れたことを検知可能なユニットである。作動媒体漏洩検知装置４０は、第１センサ４５と、第２センサ５５と、制御部３８と、を有する。
第１センサ４５は、蒸発器３１のケーシング３１に設けられている。第１センサ４５は、作動媒体（例えばＲ２４５ｆａ）を検知可能なセンサによって構成されており、ケーシング３１ｂ内の空気に作動媒体が含まれているかどうかを検知するために設けられている。第１センサ４５は、作動媒体の濃度に応じた信号を出力する。第１センサ４５から出力された信号は、制御部３８に入力される。
第２センサ５５は、吸気ライン１１における蒸発器３１よりも上流側の部位に配置されている。第２センサ５５は、第１センサと同様に、作動媒体（例えばＲ２４５ｆａ）を検知可能なセンサによって構成されており、蒸発器３１よりも上流側において、吸気ライン１１内を流れる空気に作動媒体が含まれているかどうかを検知するために設けられている。第２センサ５５は、作動媒体の濃度に応じた信号を出力する。第２センサ５５から出力された信号は、制御部３８に入力される。
制御部３８は、第１センサ４５から出力された信号及び第２センサ５５から出力された信号に基づいて、作動媒体の漏洩を示す出力を行う。具体的に、図２に示すように、制御部３８は、第１センサ４５からの信号（第１信号）を受信するとともに、第２センサ５５からの信号（第２信号）を受信する（ステップＳＴ１，ＳＴ２）。制御部３８は、第１信号及び第２信号から、蒸発器３１における作動媒体の漏洩の有無を判定する（ステップＳＴ３）。具体的に、第１信号が示す作動媒体の濃度が、空気中に作動媒体が含まれていることを示す濃度以上であることを表しており、かつ、第２信号が示す作動媒体の濃度が、空気中に作動媒体が含まれていることを示す濃度未満であることを表している場合には（ステップＳＴ３においてＹＥＳ）、制御部３８は、蒸発器３１からの作動媒体の漏洩を示す出力を行う（ステップＳＴ４）。この場合、第２センサ５５では作動媒体が検知されていないことから、第１センサ４５によって検知された作動媒体は、蒸発器３１から漏洩したものと判断できるからである。
一方、（１）第１信号が示す作動媒体の濃度が、空気中に作動媒体が含まれていることを示す濃度以上であり、かつ、第２信号が示す作動媒体の濃度が、空気中に作動媒体が含まれていることを示す濃度以上である場合、又は（２）第１信号が示す作動媒体の濃度が、空気中に作動媒体が含まれていることを示す濃度未満である場合には（ステップＳＴ３においてＮＯ）、蒸発器３１からの作動媒体の漏洩を示す出力を行わない（ステップＳＴ５）。この場合、第１センサ４５によって作動媒体が検知されたとしても、その作動媒体は、蒸発器３１から漏洩したものではなく、蒸発器３１よりも上流側から吸気ライン１１を流れてきたものであると判断できるからである。
ここで、蒸発器３１からの作動媒体の漏洩を示す出力は、第１開閉弁Ｖ１及び第２開閉弁Ｖ２を閉じるための制御信号として用いられる。したがって、作動媒体の漏洩が検知されたときには、第１開閉弁Ｖ１及び第２開閉弁Ｖ２が閉じられる。なお、作動媒体の漏洩を示す出力には、各開閉弁Ｖ１，Ｖ２を閉じるための制御信号の出力に加え、ポンプ３５を停止するための制御信号の出力が含まれていてもよい。この場合、各開閉弁Ｖ１，Ｖ２が閉じられるとともに、ポンプ３５が停止する。したがって、作動媒体の漏洩が検知されたときには、蒸発器３１に作動媒体が流入することが抑制される。なお、蒸発器３１からの作動媒体の漏洩を示す出力は、警報のための制御信号として用いられてもよい。
以上に説明したように、本実施形態の作動媒体漏洩検知装置４０では、第１センサ４５が、蒸発器３１におけるケーシング３１ｂ中の作動媒体を検知するように配置される。一方、第２センサ５５が、蒸発器３１及び吸気ライン１１における蒸発器３１の下流側の部位の何れでもないところの作動媒体を検知するように配置される。このため、第１センサ４５が作動媒体を検知する一方で第２センサ５５が作動媒体を検知しないときには、蒸発器３１において、伝熱管３１ａ内の作動媒体がケーシング３１ｂ内に漏れたこととなる。したがって、制御部３８が、第１センサ４５が作動媒体を検知する一方で第２センサ５５が作動媒体を検知しないときに、作動媒体の漏洩を示す出力を行うことにより、第１センサ４５の誤検知の可能性を排除しつつ、ケーシング３１ｂ又は吸気ライン１１への作動媒体の漏洩を検知することができる。
また本実施形態では、熱エネルギー回収装置の循環流路３６を流れる作動媒体が吸気ライン１１に漏洩したことを検知することができる。したがって、エンジン１０に作動媒体が吸入されることを抑制することができる。
また、制御部３８は、作動媒体の漏洩が検出されたときに第１開閉弁Ｖ１及び第２開閉弁Ｖ２を閉じる。これにより、循環流路３６から蒸発器３１が切り離されるので、蒸発器３１からの作動媒体の漏出が抑制される。
（第２実施形態）
図３を参照しながら、第２実施形態の熱エネルギー回収装置について説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。
図３を参照しながら、第２実施形態の熱エネルギー回収装置について説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。
第１実施形態では、第２センサ５５が、吸気ライン１１において、蒸発器３１に向かって流れる過給空気に含まれる作動媒体を検知する構成である。これに対し、第２実施形態では、図３に示すように、第２センサ５５は、大気中に含まれる作動媒体を検知する構成である。すなわち、第２センサ５５は、吸気ライン１１における蒸発器３１の上流側に配置される構成に限られず、熱エネルギー回収装置の周辺に設置される。言い換えると、第２センサ５５は、蒸発器３１等の加熱器における空気流路及び吸気ライン１１における前記加熱器の下流側の部位の何れでもないところの作動媒体を検知するように配置されていればよい。この場合でも、第２センサ５５からの信号を参照することにより、第１センサ４５によって検出された作動媒体が蒸発器３１からの漏洩によるものかどうかの判定をすることができる。したがって、制御部３８が図２に示す制御動作と同じ制御動作を行うことにより、第１センサ４５の誤検知の可能性を排除しつつ、蒸発器３１からの作動媒体の漏洩の有無を判定することができる。
なお、第２センサ５５が大気中に含まれる作動媒体を検知するように構成される態様は、以下の第３〜第８実施形態においても採用できる。
（第３実施形態）
次に、図４を参照しながら、本発明の第３実施形態の熱エネルギー回収装置について説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。
次に、図４を参照しながら、本発明の第３実施形態の熱エネルギー回収装置について説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。
第３実施形態では、蒸発器３１からエンジン１０に亘る領域において過給空気の一部を抜き出す流路である抜出流路（第１抜出流路）４１が設けられており、第１センサ４５は、抜出流路４１に配置されている。本実施形態では、抜出流路４１の一端部は、蒸発器３１のケーシング３１ｂの下部に連結されている。このため、抜出流路４１には、蒸発器３１のケーシング３１ｂ内の過給空気の一部が流入する。
抜出流路４１は、一端（上流側の端部）がケーシング３１ｂに接続された主流路（第１主流路）４２と、主流路４２の中間部から分岐した分岐流路（第１分岐流路）４３と、を有している。主流路４２の下流側の端部（他端）は、主流路４２の上流側の端部よりも下方に位置している。分岐流路４３の下流側の端部は、主流路４２の下流側の端部よりも上方に位置している。分岐流路４３には、主流路４２から分岐流路４３の下流側の端部へ向かう過給空気の流れを形成するための穴４３ｈが設けられている。なお、抜出流路４１は、吸気ライン１１のうち蒸発器３１よりも下流側の部位に接続されていてもよい。
抜出流路４１には、空気中に含まれる液成分を除去する水分除去機構が設けられている。具体的には、水分除去機構は、液体の通過を許容しかつ気体の通過を禁止するドレントラップ４４を含む。ドレントラップ４４は、主流路４２のうち当該主流路４２と分岐流路４３との接続部よりも下流側の部位に設けられている。
第１センサ４５は、抜出流路４１のうちドレントラップ４４よりも上流側から分岐したところに設けられている。具体的に、第１センサ４５は、分岐流路４３の下流側の端部に設けられている。そして、第１センサ４５は、ドレントラップ４４よりも上方に位置している。
第３実施形態では、吸気ライン１１における蒸発器３１よりも上流側の部位において過給空気の一部を抜き出す流路である第２抜出流路５１が設けられている。第２センサ５５は、第２抜出流路５１に配置されている。
第２抜出流路５１は、一端（上流側の端部）が吸気ライン１１に接続された第２主流路５２と、第２主流路５２の中間部から分岐した第２分岐流路５３と、を有している。第２主流路５２の下流側の端部（他端）は、第２主流路５２の上流側の端部よりも下方に位置している。第２分岐流路５３の下流側の端部は、第２主流路５２の上流側の端部よりも上方に位置している。第２センサ５５は、第２分岐流路５３の下流側端部に配置されている。第２分岐流路５３には、第２主流路５２から第２分岐流路５３の下流側の端部へ向かう過給空気の流れを形成するための穴５３ｈが設けられている。
第２抜出流路５１に第２ドレントラップ５４が設けられている。具体的には、第２ドレントラップ５４は、第２主流路５２のうち当該第２主流路５２と第２分岐流路５３との接続部よりも下流側の部位に設けられている。第２ドレントラップ５４は、液体の通過を許容しかつ気体の通過を禁止する。
第３実施形態の熱エネルギー回収装置では、第１センサ４５が設けられた抜出流路４１にドレントラップ４４が設けられている。このため、第１センサ４５に作動媒体以外の成分を含む液体（水等）が接触することが抑制される。よって、第１センサ４５の誤検知や腐食の発生が抑制され得る。
また、第１センサ４５は、ドレントラップ４４よりも上方に配置されているので、抜出流路４１のうちドレントラップ４４と第１センサ４５との間の部位に一定量（濃度）の作動媒体が蓄積したときに第１センサ４５により液成分が検知される。よって、誤検知がより確実に抑制される。
また、分岐流路４３が穴４３ｈを有するので、主流路４２から第１センサ４５へ向かう過給空気の流れが形成される。よって、第１センサ４５による検知精度が高まる。
また、第２センサ５５が設けられた第２抜出流路５１に第２ドレントラップ５４が設けられている。このため、第２センサ５５に作動媒体以外の成分を含む液体（水等）が接触することが抑制される。よって、第２センサ５５の誤検知や腐食の発生が抑制され得る。なお、第２ドレントラップ５４を省略することも可能である。
また、第２センサ５５は、第２ドレントラップ５４よりも上方に配置されているので、第２抜出流路５１のうち第２ドレントラップ５４と第２センサ５５との間の部位に一定量（濃度）の作動媒体が蓄積したときに第２センサ５５により液成分が検知される。よって、誤検知がより確実に抑制される。
また、第２分岐流路５３が穴５３ｈを有するので、第２主流路５２から第２センサ５５へ向かう過給空気の流れが形成される。よって、第２センサ５５による検知精度が高まる。
（第４実施形態）
次に、図５を参照しながら、第４実施形態の熱エネルギー回収装置について説明する。なお、第４実施形態では、第３実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第３実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。
次に、図５を参照しながら、第４実施形態の熱エネルギー回収装置について説明する。なお、第４実施形態では、第３実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第３実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。
第４実施形態では、作動媒体漏洩検知装置４０の構成が第１実施形態のそれと異なる。具体的に、第４実施形態では、水分除去機構が、ドライヤ４６を有している。
抜出流路４１は、吸気ライン１１のうち蒸発器３１とエアクーラ１５との間の部位に連結されている。なお、抜出流路４１は、第１実施形態と同様に、蒸発器３１のケーシング３１ｂに接続されていてもよい。
ドライヤ４６は、抜出流路４１の中間部分に設けられている。ドライヤ４６は、抜出流路４１を流れる過給空気に含まれる水分を除去する。ドライヤ４６としては、いわゆるエアドライヤ、メンブレンドライヤ、吸着式ドライヤ等が挙げられる。エアドライヤは、過給空気を冷却することによって生じた水分を除去した後、過給空気を常温程度に戻す装置である。メンブレンドライヤは、高分子からなる中空糸膜を有する装置である。中空糸膜は、当該中空糸膜内に流入した過給空気に含まれる水分を当該中空糸膜外へ透過させるとともに、過給空気の通過を許容する。吸着式ドライヤは、シリカゲル等の多孔質媒体中に過給空気を通すことにより、過給空気に含まれる水分を除去する装置である。
第１センサ４５は、抜出流路４１のうちドライヤ４６よりも下流側の部位に設けられている。
第２センサ５５は、吸気ライン１１において、蒸発器３１よりも上流側の部位に接続された第２抜出流路５１に設けられている。第２抜出流路５１の中間部には、ドライヤ４６と同じ構成の第２ドライヤ５６が設けられている。なお、第２ドライヤ５６を省略することも可能である。
第４実施形態の熱エネルギー回収装置では、抜出流路４１のうちドライヤ４６よりも下流側の部位に第１センサ４５が設けられているので、当該第１センサ４５に作動媒体以外の成分を含む液体（水等）が接触することが抑制される。また、第２センサ５５についても同様である。
また、作動媒体漏洩検知装置４０は、図６に示されるように、ドライヤ４６で除去された水分を排出する排出流路４７と、排出流路４７に設けられたドレントラップ４８と、をさらに有していてもよい。また、作動媒体漏洩検知装置４０は、図６に示されるように、第２ドライヤ５６で除去された水分を排出する第２排出流路５７と、第２排出流路５７に設けられた第２ドレントラップ５８と、をさらに有していてもよい。図６に示す形態において、第２排出流路５７及び第２ドレントラップ５８が省略されていてもよい。
排出流路４７が設けられた形態では、ドライヤ４６で除去された水分が排出流路４７を通じて排出されるので、ドライヤ４６内に水分が蓄積されず、熱エネルギー回収装置の継続運転が可能となる。第２排出流路５７についても同様である。
（第５実施形態）
次に、図７を参照しながら、本発明の第５実施形態の熱エネルギー回収装置について説明する。なお、第５実施形態では、第３実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第３実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。
次に、図７を参照しながら、本発明の第５実施形態の熱エネルギー回収装置について説明する。なお、第５実施形態では、第３実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第３実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。
第５実施形態では、第１センサ４５は、半導体センサ４５ａと、赤外線センサ４５ｂと、を含んでいる。半導体センサ４５ａ及び赤外線センサ４５ｂは、分岐流路４３のうち穴４３ｈよりも上流側の部位に設けられている。半導体センサ４５ａは、金属酸化物半導体がガスと接触したときに生じる抵抗値の変化をガスの濃度として検知する。この半導体センサ４５ａは、作動媒体に加え、水分、一酸化炭素、硫化水素及びアンモニアを検知する。半導体センサ４５ａは、検知したガス濃度に応じた信号を出力する。赤外線センサ４５ｂは、発光部（光源）から受光部に向けて照射された赤外線が発光部及び受光部間に存在するガスによって吸収される量に基づいてガスの濃度を検知する。この赤外線センサ４５ｂは、作動媒体に加え、水分、一酸化炭素、二酸化炭素、二酸化硫黄及び窒素酸化物を検知する。赤外線センサ４５ｂは、検知したガス濃度に応じた信号を出力する。
半導体センサ４５ａ及び赤外線センサ４５ｂは、ともに水分を検知するものの、本実施形態では、ドレントラップ４４により水分は実質的に除去されている。このため、半導体センサ４５ａ及び赤外線センサ４５ｂの双方から検出信号が出力された場合、これらのセンサ４５ａ，４５ｂで検知されたガスは作動媒体であると判断することができる。よって、本実施形態では、作動媒体の検知精度が高まる。なお、半導体センサ４５ａ及び赤外線センサ４５ｂは、ともに一酸化炭素を検知するものの、過給空気中の一酸化炭素の濃度は非常に低いため、誤検知のおそれは無視可能である。
第２センサ５５は、第１センサ４５と同様の構成であり、半導体センサ５５ａと赤外線センサ５５ｂとを含んでいる。なお、第２センサ５５は、第１センサ４５と同様の構成でなくてもよい。
半導体センサ５５ａ及び赤外線センサ５５ｂはともに水分を検知するものの、この水分は第２ドレントラップ５４により実質的に除去されている。このため、半導体センサ５５ａ及び赤外線センサ５５ｂの双方から検出信号が出力された場合、これらのセンサで検知されたガスは作動媒体であると判断することができる。
制御部３８は、第１センサ４５の半導体センサ４５ａからの信号（第１半導体信号）及び赤外線センサ４５ｂからの信号（第１赤外線信号）と、第２センサ５５の半導体センサ５５ａからの信号（第２半導体信号）及び赤外線センサ５５ｂからの信号（第２赤外線信号）とに基づいて、作動媒体の漏洩を示す出力を行う。具体的に、図８に示すように、制御部３８は、第１センサ４５からの信号（第１半導体信号及び第１赤外線信号）を受信するとともに、第２センサ５５からの信号（第２半導体信号及び第２赤外線信号）を受信する（ステップＳＴ１１，ＳＴ１２）。制御部３８は、第１センサ４５からの信号及び第２センサ５５からの信号から、蒸発器３１における作動媒体の漏洩の有無を判定する（ステップＳＴ１３）。ここで、制御部３８が、空気中に作動媒体が含まれていると判定するのは以下の条件が満たされた場合である。この条件が満たされる場合とは、（１）第１半導体信号が示すガス濃度が、空気中に作動媒体等が含まれていることを示す濃度以上であり、かつ、（２）第１赤外線信号が示すガス濃度が、空気中に作動媒体等が含まれていることを示す濃度以上であり、かつ、（３）第２半導体信号が示すガス濃度が、空気中に作動媒体等が含まれていることを示す濃度未満であり、かつ、（４）第２赤外線信号が示すガス濃度が、空気中に作動媒体等が含まれていることを示す濃度未満である場合である。空気中に作動媒体が含まれていると判定される条件が満たされたときには（ステップＳＴ１３においてＹＥＳ）、制御部３８は、蒸発器３１からの作動媒体の漏洩を示す出力を行う（ステップＳＴ１４）。この場合、第１センサ４５によって検知された作動媒体は、蒸発器３１から漏洩したものと判断できるからである。一方、上記条件が満たされないときには（ステップＳＴ１３においてＮＯ）、制御部３８は、蒸発器３１からの作動媒体の漏洩を示す出力を行なわない（ステップＳＴ１５）。
蒸発器３１からの作動媒体の漏洩を示す出力は、第１開閉弁Ｖ１及び第２開閉弁Ｖ２を閉じるための制御信号として用いられる。したがって、作動媒体の漏洩が検知されたときには、第１開閉弁Ｖ１及び第２開閉弁Ｖ２が閉じられる。なお、作動媒体の漏洩を示す出力には、各開閉弁Ｖ１，Ｖ２を閉じるための制御信号の出力に加え、ポンプ３５を停止するための制御信号の出力が含まれていてもよい。この場合、各開閉弁Ｖ１，Ｖ２が閉じられるとともに、ポンプ３５が停止する。したがって、作動媒体の漏洩が検知されたときには、蒸発器３１に作動媒体が流入することが抑制される。
なお、第１センサ４５が半導体センサ４５ａと赤外線センサ４５ｂとを含む構成は、第１センサ４５が蒸発器３１に配置される場合に限られるものではなく、吸気ライン１１における蒸発器３１よりも下流側に配置されてもよい。
また、第２センサ５５が半導体センサ５５ａと赤外線センサ５５ｂとを含む構成は、吸気ライン１１における蒸発器３１よりも上流側に配置される場合に限られるものではなく、例えば図３に示す構成のように、大気中のガスを検出する場合でもよい。
（第６実施形態）
次に、図９を参照しながら、本発明の第６実施形態の熱エネルギー回収装置について説明する。なお、第６実施形態では、第４実施形態の変形例（図６）と異なる部分についてのみ説明を行い、第４実施形態の変形例と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。
次に、図９を参照しながら、本発明の第６実施形態の熱エネルギー回収装置について説明する。なお、第６実施形態では、第４実施形態の変形例（図６）と異なる部分についてのみ説明を行い、第４実施形態の変形例と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。
本実施形態においても、第１センサ４５は、半導体センサ４５ａと、赤外線センサ４５ｂと、を含んでいる。半導体センサ４５ａ及び赤外線センサ４５ｂは、分岐流路４３のうち穴４３ｈよりも上流側の部位に設けられている。このため、本実施形態では、第４実施形態に比べて作動媒体の検知精度が高まる。また、第２センサ５５も、半導体センサ５５ａと赤外線センサ５５ｂとを含んでいる。なお、第２センサ５５は、これに限られるものではない。
本実施形態においても、第５実施形態と同様に、制御部３８は、作動媒体が含まれていると判定する条件が満たされた場合に、第１開閉弁Ｖ１及び第２開閉弁Ｖ２を閉じる。
なお、図９には、排出流路４７、第２排出流路５７、ドレントラップ４８及び第２ドレントラップ５８が示されているが、これらを省略することも可能である。
また、図１０に示されるように、作動媒体漏洩検知装置４０は、抜出流路４１のうちドライヤ４６と第１センサ４５との間の部位に設けられており一酸化炭素を除去可能な一酸化炭素除去部４９をさらに有していてもよい。この態様では、第１センサ４５による作動媒体の検知精度が一層高まる。なお、第２抜き出し流路５１のうち第２ドライヤ５６と第２センサ５５との間に第２一酸化炭素除去部５９が設けられていてもよい。一酸化炭素除去部４９は、第５実施形態において、分岐流路４３のうち各センサ４５ａ，４５ｂよりも上流側の部位に設けられてもよい。一酸化炭素除去部４９には、ドレン水が含まれている場合にそれを回収する目的でドレントラップ（図示省略）が取り付けられてもよい。
（第７実施形態）
次に、図１１を参照しながら、本発明の第７実施形態の熱エネルギー回収装置について説明する。なお、第７実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。
次に、図１１を参照しながら、本発明の第７実施形態の熱エネルギー回収装置について説明する。なお、第７実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。
第１実施形態〜第６実施形態では、蒸発器３１からの作動媒体の漏洩を検出することを目的とするものである。これに対し、第７実施形態では、蒸発器３１で気化した作動媒体を過熱させる過熱器６１からの作動媒体の漏洩を検出する構成である。具体的には、作動媒体の循環流路３６における蒸発器３１の下流側に過熱器６１が設けられている。過熱器６１は、作動媒体が流れる伝熱管６１ａと、伝熱管６１ａを収容するケーシング６１ｂと、を有している。ケーシング６１ｂ内には過給空気が流入する。過熱器６１は、ケーシング６１ｂ内の過給空気と伝熱管６１ａ内の作動媒体との間で熱交換を行わせる。これにより、作動媒体は過熱状態となる。すなわち、過熱器６１は、過給機２０からエンジン１０に供給される空気が流れる吸気ライン１１と作動媒体が流れる循環流路３６とに接続された加熱器として機能する。ケーシング６１ｂは、過給空気が流れる流路としての空気流路として機能する。なお、過熱器６１は、フィンアンドチューブ式の熱交換器に限られない。
第１センサ４５は、吸気ライン１１における過熱器６１よりも下流側に配置されている。これにより、過熱器６１において作動媒体との熱交換に供せられた過給空気に作動媒体が含まれているかどうかを検知することができる。なお、第１センサ４５は、過熱器６１のケーシング６１ｂに配置されていてもよい。
第７実施形態においても、第１〜第６実施形態で説明した態様に変更可能である。
（第８実施形態）
次に、図１２を参照しながら、本発明の第８実施形態の熱エネルギー回収装置について説明する。なお、第７実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。
次に、図１２を参照しながら、本発明の第８実施形態の熱エネルギー回収装置について説明する。なお、第７実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。
第８実施形態では、蒸発器３１に流入する前の作動媒体を予熱する予熱器６３からの作動媒体の漏洩を検出する構成である。具体的には、作動媒体の循環流路３６における蒸発器３１の上流側には、予熱器６３が設けられている。予熱器６３は、作動媒体が流れる伝熱管６３ａと、伝熱管６３ａを収容するケーシング６３ｂと、を有している。ケーシング６３ｂ内には過給空気が流入する。予熱器６３は、ケーシング６３ｂ内の過給空気と伝熱管６３ａ内の作動媒体との間で熱交換を行わせる。このとき、液状の作動媒体は液相のまま加熱されて伝熱管６３ａから流出する。予熱器６３から流出した作動媒体は蒸発器３１に流入する。予熱器６３は、過給機２０からエンジン１０に供給される空気が流れる吸気ライン１１と作動媒体が流れる循環流路３６とに接続された加熱器として機能する。ケーシング６３ｂは、過給空気が流れる流路としての空気流路として機能する。なお、予熱器６３は、フィンアンドチューブ式の熱交換器に限られない。
第１センサ４５は、吸気ライン１１における予熱器６３よりも下流側に配置されている。これにより、予熱器６３において作動媒体との熱交換に供せられた過給空気に作動媒体が含まれているかどうかを検知することができる。なお、第１センサ４５は、予熱器６３のケーシング６３ｂに配置されていてもよい。
第８実施形態においても、第１〜第６実施形態で説明した態様に変更可能である。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
例えば、第１実施形態において、図１３に示されるように、抜出流路４１の主流路４２と分岐流路４３との接続部にドライヤ４６が設けられてもよい。また、第２抜出流路５１の第２主流路５２と第２分岐流路５３との接続部に第２ドライヤ５６が設けられてもよい。
また、第６実施形態において、図１４に示されるように、水分除去機構は、抜出流路４１から下方に向かって延びるように分岐しており抜出流路４１から下向きに水分（液体）を排出可能な液抜き流路６５であってもよい。同様に、第２抜出流路５１に水分除去機構としての液抜き流路６６が設けられてもよい。液抜き流路６６は、第２抜出流路５１から下方に向かって延びる。なお、図５に示される形態において、ドライヤ４６及び第２ドライヤ５６の代わりに、水分除去機構としての液抜き流路が設けられていてもよい。また、図７に示される形態において、ドレントラップ４４及び第２ドレントラップ５４の代わりに、水分除去機構としての液抜き流路が設けられていてもよい。
また、図１５に示されるように、抜出流路４１の上流側の端部は、吸気ライン１１のうちエアクーラ１５とエンジン１０との間の部位に連結されてもよい。あるいは、抜出流路４１の上流側の端部は、エアクーラ１５のケーシングの下部や、吸気ライン１１のうち蒸発器３１とエアクーラ１５との間の部位に連結されてもよい。
また、第１開閉弁Ｖ１は、循環流路３６のうちポンプ３５と蒸発器３１との間の部位に設けられてもよい。
３０ 熱エネルギー回収ユニット
３１ 蒸発器（加熱器）
３１ｂ ケーシング（空気流路）
３２ 膨張機
３３ 動力回収機
３４ 凝縮器
３５ ポンプ
３６ 循環流路
３８ 制御部
４０ 作動媒体漏洩検知装置
４１ 抜出流路
４２ 主流路
４３ 分岐流路
４３ｈ 穴
４４ ドレントラップ
４５ 第１センサ
４５ａ 半導体センサ
４５ｂ 赤外線センサ
４６ ドライヤ
４７ 排出流路
４８ ドレントラップ
４９ 一酸化炭素除去部
５５ 第２センサ
５５ａ 半導体センサ
５５ｂ 赤外線センサ
６１ 過熱器（加熱器）
６１ｂ ケーシング（空気流路）
６３ 予熱器（加熱器）
６３ｂ ケーシング（空気流路）
Ｖ１ 第１開閉弁
Ｖ２ 第２開閉弁
３１ 蒸発器（加熱器）
３１ｂ ケーシング（空気流路）
３２ 膨張機
３３ 動力回収機
３４ 凝縮器
３５ ポンプ
３６ 循環流路
３８ 制御部
４０ 作動媒体漏洩検知装置
４１ 抜出流路
４２ 主流路
４３ 分岐流路
４３ｈ 穴
４４ ドレントラップ
４５ 第１センサ
４５ａ 半導体センサ
４５ｂ 赤外線センサ
４６ ドライヤ
４７ 排出流路
４８ ドレントラップ
４９ 一酸化炭素除去部
５５ 第２センサ
５５ａ 半導体センサ
５５ｂ 赤外線センサ
６１ 過熱器（加熱器）
６１ｂ ケーシング（空気流路）
６３ 予熱器（加熱器）
６３ｂ ケーシング（空気流路）
Ｖ１ 第１開閉弁
Ｖ２ 第２開閉弁
Claims (12)
- 作動媒体を検知可能なセンサによって構成された第１センサと、
作動媒体を検知可能なセンサによって構成された第２センサと、
前記第１センサが作動媒体を検知する一方で前記第２センサが作動媒体を検知しないときに、作動媒体の漏洩を示す出力を行う制御部と、を備え、
前記第１センサは、過給機からエンジンに供給される空気が流れる吸気ラインと作動媒体が流れる循環流路とに接続された加熱器における空気流路中の作動媒体を検知するか、又は前記吸気ラインにおける前記加熱器の下流側の部位中の作動媒体を検知するように配置され、
前記第２センサは、前記加熱器における前記空気流路及び前記吸気ラインにおける前記加熱器の下流側の部位の何れでもないところの作動媒体を検知するように配置される、作動媒体漏洩検知装置。 - 請求項１に記載の作動媒体漏洩検知装置において、
前記加熱器の前記空気流路、又は前記吸気ラインにおける前記加熱器と前記エンジンとの間の部位から一部の空気を抜き出す抜出流路と、
前記抜出流路に設けられ、空気中に含まれる水分を除去する水分除去機構と、を備え、
前記第１センサは、前記抜出流路に配置されている、作動媒体漏洩検知装置。 - 請求項２に記載の作動媒体漏洩検知装置において、
前記水分除去機構は、液体の通過を許容しかつ気体の通過を禁止するドレントラップを含み、
前記第１センサは、前記抜出流路における前記ドレントラップよりも上方に配置されている、作動媒体漏洩検知装置。 - 請求項２又は３に記載の作動媒体漏洩検知装置において、
前記抜出流路は、
前記水分除去機構が設けられた主流路と、
前記主流路から分岐した分岐流路と、を有し、
前記第１センサは、前記分岐流路に配置されている、作動媒体漏洩検知装置。 - 請求項４に記載の作動媒体漏洩検知装置において、
前記水分除去機構は、前記主流路と前記分岐流路との接続部に設けられており前記空気に含まれる水分を除去するドライヤをさらに有する、作動媒体漏洩検知装置。 - 請求項２に記載の作動媒体漏洩検知装置において、
前記水分除去機構は、前記空気に含まれる水分を除去するドライヤを有する、作動媒体漏洩検知装置。 - 請求項６に記載の作動媒体漏洩検知装置において、
前記ドライヤで除去された水分を排出する排出流路と、
前記排出流路に設けられており、液体の通過を許容しかつ気体の通過を禁止するドレントラップと、をさらに備えている、作動媒体漏洩検知装置。 - 請求項２から７のいずれか１項に記載の作動媒体漏洩検知装置において、
前記第１センサ及び第２センサの少なくとも一方は、
水分、前記作動媒体、一酸化炭素、硫化水素及びアンモニアを検知可能な半導体センサと、
水分、前記作動媒体、一酸化炭素、二酸化炭素、二酸化硫黄及び窒素酸化物を検知可能な赤外線センサと、を含む、作動媒体漏洩検知装置。 - 請求項８に記載の作動媒体漏洩検知装置において、
一酸化炭素を除去可能な一酸化炭素除去部をさらに備えている、作動媒体漏洩検知装置。 - 請求項２に記載の作動媒体漏洩検知装置において、
前記抜出流路は、当該抜出流路の上流側の端部から前記第１センサへ向かう空気の流れを形成するための穴を有する、作動媒体漏洩検知装置。 - 過給機からエンジンに供給される空気が流れる吸気ラインと作動媒体が流れる循環流路とに接続された加熱器と、
前記循環流路における前記加熱器の下流側の作動媒体によって駆動される膨張機に接続された動力回収機と、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の作動媒体漏洩検知装置と、を備えた熱エネルギー回収装置。 - 請求項１１に記載の熱エネルギー回収装置において、
前記循環流路における前記加熱器よりも上流側に設けられた凝縮器と、
前記循環流路における前記加熱器よりも下流側に設けられた膨張機と、
前記循環流路のうち前記凝縮器と前記加熱器との間の部位に設けられた第１開閉弁と、
前記循環流路のうち前記加熱器と前記膨張機との間の部位に設けられた第２開閉弁と、をさらに備え、
前記制御部は、前記作動媒体の漏洩を示す出力を行うときに前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を閉じる、熱エネルギー回収装置。
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