特許 6763835 熱エネルギー回収システム及び検知ユニット

(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】6763835

(24)【登録日】2020年9月14日

(45)【発行日】2020年9月30日

(54)【発明の名称】熱エネルギー回収システム及び検知ユニット

(51)【国際特許分類】

   F01K 23/02 20060101AFI20200917BHJP

   F02G 5/00 20060101ALI20200917BHJP

   F02B 37/00 20060101ALI20200917BHJP

   F02B 29/04 20060101ALI20200917BHJP

【ＦＩ】

   F01K23/02 P

   F02G5/00 C

   F02B37/00 302B

   F02B29/04 N

【請求項の数】15

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-145234(P2017-145234)

(22)【出願日】2017年7月27日

(65)【公開番号】特開2018-189075(P2018-189075A)

(43)【公開日】2018年11月29日

【審査請求日】2019年9月30日

(31)【優先権主張番号】特願2017-93496(P2017-93496)

(32)【優先日】2017年5月10日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100176315

【弁理士】

【氏名又は名称】荒田 秀明

(72)【発明者】

【氏名】足立 成人

(72)【発明者】

【氏名】西村 和真

(72)【発明者】

【氏名】長平良 綾香

(72)【発明者】

【氏名】成川 裕

(72)【発明者】

【氏名】荒平 一也

【審査官】 小岩 智明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−２１４９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２５５９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０６６９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２１５１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２００１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１９０２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１５２６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２２１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２５５８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１４４９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０２３３２０（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０３２２８２１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０２８５１０２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１２８１１１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１２２２１１５３（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１１１１７０５４（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１３−０１１９３０６（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｋ ２３／００−２３／１０

Ｆ０２Ｇ ５／００− ５／０４

Ｆ０１Ｐ ３／２０− ３／２２

Ｆ０２Ｂ ２９／０４，３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、
前記エンジンから排出された排ガスにより駆動されるタービン及び前記タービンに接続されており前記エンジンに供給するための過給空気を吐出するコンプレッサーを有する過給機と、
前記コンプレッサーから吐出された過給空気と作動媒体とを熱交換させることによって前記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作動媒体を膨張させる膨張機と、
前記膨張機に接続された動力回収機と、
前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器から流出した作動媒体を前記蒸発器へ送るポンプと、
前記蒸発器、前記膨張機、前記凝縮器及び前記ポンプをこの順に接続する循環流路と、
前記蒸発器内で前記作動媒体が漏れたことを検知可能な検知ユニットと、を備え、
前記検知ユニットは、
前記蒸発器と前記エンジンとの間において前記過給空気の一部を抜き出す抜出流路と、
前記抜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、
前記抜出流路のうち前記ドレントラップよりも上流側の部位に設けられており、前記作動媒体を検知可能なセンサと、を有する、熱エネルギー回収システム。

【請求項2】

請求項１に記載の熱エネルギー回収システムにおいて、
前記センサは、前記ドレントラップよりも上方に配置されている、熱エネルギー回収システム。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の熱エネルギー回収システムにおいて、
前記抜出流路は、
前記ドレントラップが設けられた主流路と、
前記主流路から分岐しており、前記センサが設けられた分岐流路と、を有する、熱エネルギー回収システム。

【請求項4】

請求項３に記載の熱エネルギー回収システムにおいて、
前記検知ユニットは、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過給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、熱エネルギー回収システム。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれかに記載の熱エネルギー回収システムにおいて、
前記センサは、
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、熱エネルギー回収システム。

【請求項6】

請求項４に記載の熱エネルギー回収システムにおいて、
前記検知ユニットは、前記抜出流路のうち前記ドライヤと前記センサ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をさらに有する、熱エネルギー回収システム。

【請求項7】

エンジンと、
前記エンジンから排出された排ガスにより駆動されるタービン及び前記タービンに接続
されており前記エンジンに供給するための過給空気を吐出するコンプレッサーを有する過給機と、
前記コンプレッサーから吐出された過給空気と作動媒体とを熱交換させることによって前記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作動媒体を膨張させる膨張機と、
前記膨張機に接続された動力回収機と、
前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器から流出した作動媒体を前記蒸発器へ送るポンプと、
前記蒸発器、前記膨張機、前記凝縮器及び前記ポンプをこの順に接続する循環流路と、
前記蒸発器内で前記作動媒体が漏れたことを検知可能な検知ユニットと、を備え、
前記検知ユニットは、
前記蒸発器と前記エンジンとの間において前記過給空気の一部を抜き出す抜出流路と、
前記抜出流路に設けられており、前記抜出流路に流入した過給空気に含まれる水分を除去する水分除去機構と、
前記抜出流路のうち前記水分除去機構よりも下流側の部位に設けられており、前記作動媒体を検知可能なセンサと、を有する、熱エネルギー回収システム。

【請求項8】

請求項７に記載の熱エネルギー回収システムにおいて、
前記水分除去機構は、前記過給空気に含まれる水分を除去するドライヤを有する、熱エネルギー回収システム。

【請求項9】

請求項８に記載の熱エネルギー回収システムにおいて、
前記検知ユニットは、
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、をさらに有する、熱エネルギー回収システム。

【請求項10】

請求項７ないし９のいずれかに記載の熱エネルギー回収システムにおいて、
前記センサは、
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、熱エネルギー回収システム。

【請求項11】

請求項１０に記載の熱エネルギー回収システムにおいて、
前記検知ユニットは、前記抜出流路のうち前記水分除去機構と前記センサ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をさらに有する、熱エネルギー回収システム。

【請求項12】

請求項１ないし１１のいずれかに記載の熱エネルギー回収システムにおいて、
前記抜出流路は、前記抜出流路の上流側の端部から前記センサへ向かう前記過給空気の流れを形成するための穴を有する、熱エネルギー回収システム。

【請求項13】

請求項１ないし１２のいずれかに記載の熱エネルギー回収システムにおいて、
前記循環流路のうち前記凝縮器と前記蒸発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蒸発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、
前記センサが前記作動媒体を検知したときに前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を閉じる制御部と、をさらに備える、熱エネルギー回収システム。

【請求項14】

過給機からエンジンに供給される過給空気と作動媒体とを熱交換させることによって当該作動媒体を蒸発させる蒸発器内で前記作動媒体が漏れたことを検知可能な検知ユニットであって、
前記蒸発器と前記エンジンとの間において前記過給空気の一部を抜き出す抜出流路と、
前記抜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、
前記抜出流路のうち前記ドレントラップよりも上流側に設けられており、前記作動媒体を検知可能なセンサと、を有する、検知ユニット。

【請求項15】

過給機からエンジンに供給される過給空気と作動媒体とを熱交換させることによって当該作動媒体を蒸発させる蒸発器内で前記作動媒体が漏れたことを検知可能な検知ユニットであって、
前記蒸発器と前記エンジンとの間において前記過給空気の一部を抜き出す抜出流路と、
前記抜出流路に設けられており、前記抜出流路に流入した水分を除去する水分除去機構と、
前記抜出流路のうち前記水分除去機構が設けられた部位よりも下流側の部位に設けられており、前記作動媒体を検知可能なセンサと、を有する、検知ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱エネルギー回収システムに関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−２００１８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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、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。こ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、センサの誤検知や腐食の発生が懸念される。

【0005】

本発明の目的は、作動媒体を検知可能なセンサの誤検知及び腐食の発生を抑制可能な熱エネルギー回収システム及び検知ユニットを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記の目的を達成するため、本発明は、エンジンと、前記エンジンから排出された排ガスにより駆動されるタービン及び前記タービンに接続されており前記エンジンに供給するための過給空気を吐出するコンプレッサーを有する過給機と、前記コンプレッサーから吐出された過給空気と作動媒体とを熱交換させることによって前記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作動媒体を膨張させる膨張機と、前記膨張機に接続された動力回収機と、前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器から流出した作動媒体を前記蒸発器へ送るポンプと、前記蒸発器、前記膨張機、前記凝縮器及び前記ポンプをこの順に接続する循環流路と、前記蒸発器内で前記作動媒体が漏れたことを検知可能な検知ユニットと、を備え、前記検知ユニットは、前記蒸発器と前記エンジンとの間において前記過給空気の一部を抜き出す抜出流路と、前記抜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、前記抜出流路のうち前記ドレントラップよりも上流側の部位に設けられており、前記作動媒体を検知可能なセンサと、を有する、熱エネルギー回収システムを提供する。

【0007】

本熱エネルギー回収システムでは、抜出流路のうちドレントラップよりも上流側の部位にセンサが設けられているので、当該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。よって、センサの誤検知や腐食の発生が抑制される。

【0008】

この場合において、前記センサは、前記ドレントラップよりも上方に配置されていることが好ましい。

【0009】

このようにすれば、抜出流路のうちドレントラップと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センサによりそのことが検知されるので、誤検知がより確実に抑制される。

【0010】

また、前記抜出流路は、前記ドレントラップが設けられた主流路と、前記主流路から分岐しており、前記センサが設けられた分岐流路と、を有することが好ましい。

【0011】

このようにすれば、分岐流路には水分が除去された過給空気が流入するので、センサの誤検知や腐食の発生がより確実に抑制される。

【0012】

この場合において、前記検知ユニットは、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過給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ことが好ましい。

【0013】

このようにすれば、センサに作動媒体以外の成分を含む液体（水等）が接触することがより確実に抑制される。

【0014】

また、前記センサは、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、を含むことが好ましい。

【0015】

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、この水分はドレントラップにより実質的に除去されているので、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。

【0016】

ここで、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。このため、前記検知ユニットは、前記抜出流路のうち前記ドライヤと前記センサ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をさらに有することが好ましい。

【0017】

このようにすれば、センサによる作動媒体の検知精度が一層高まる。

【0018】

また、本発明は、エンジンと、前記エンジンから排出された排ガスにより駆動されるタービン及び前記タービンに接続されており前記エンジンに供給するための過給空気を吐出するコンプレッサーを有する過給機と、前記コンプレッサーから吐出された過給空気と作動媒体とを熱交換させることによって前記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作動媒体を膨張させる膨張機と、前記膨張機に接続された動力回収機と、前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器から流出した作動媒体を前記蒸発器へ送るポンプと、前記蒸発器、前記膨張機、前記凝縮器及び前記ポンプをこの順に接続する循環流路と、前記蒸発器内で前記作動媒体が漏れたことを検知可能な検知ユニットと、を備え、前記検知ユニットは、前記蒸発器と前記エンジンとの間において前記過給空気の一部を抜き出す抜出流路と、前記抜出流路に設けられており、前記抜出流路に流入した過給空気に含まれる水分を除去する水分除去機構と、前記抜出流路のうち前記水分除去機構よりも下流側の部位に設けられており、前記作動媒体を検知可能なセンサと、を有する、熱エネルギー回収システムを提供する。

【0019】

本熱エネルギー回収システムでは、抜出流路のうち水分除去機構よりも下流側の部位にセンサが設けられているので、当該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。よって、センサの誤検知や腐食の発生が抑制される。

【0020】

具体的に、前記水分除去機構は、前記過給空気に含まれる水分を除去するドライヤを有することが好ましい。

【0021】

このようにすれば、ドライヤで有効に水分が除去される。

【0022】

この場合において、前記検知ユニットは、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、をさらに有することが好ましい。

【0023】

このようにすれば、ドライヤで除去された水分が排出流路を通じてドライヤから排出されるので、熱エネルギー回収システムの継続運転が可能となる。

【0024】

また、前記センサは、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、を含むことが好ましい。

【0025】

この場合において、前記検知ユニットは、前記抜出流路のうち前記水分除去機構と前記センサ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をさらに有することが好ましい。

【0026】

また、前記熱エネルギー回収システムにおいて、前記抜出流路は、前記抜出流路の上流側の端部から前記センサへ向かう前記過給空気の流れを形成するための穴を有することが好ましい。

【0027】

このようにすれば、抜出流路の上流側の端部からセンサへ向かう過給空気の流れが形成されるので、センサによる検知精度が高まる。

【0028】

また、前記熱エネルギー回収システムにおいて、前記循環流路のうち前記凝縮器と前記蒸発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蒸発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、前記センサが前記作動媒体を検知したときに前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を閉じる制御部と、をさらに備えることが好ましい。

【0029】

このようにすれば、センサにより作動媒体の漏れが検知されたときに、循環流路から蒸発器が切り離されるので、蒸発器からの作動媒体の漏出が抑制される。

【0030】

また、本発明は、過給機からエンジンに供給される過給空気と作動媒体とを熱交換させることによって当該作動媒体を蒸発させる蒸発器内で前記作動媒体が漏れたことを検知可能な検知ユニットであって、前記蒸発器と前記エンジンとの間において前記過給空気の一部を抜き出す抜出流路と、前記抜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、前記抜出流路のうち前記ドレントラップよりも上流側に設けられており、前記作動媒体を検知可能なセンサと、を有する、検知ユニットを提供する。

【0031】

本検知ユニットは、蒸発器とエンジンとの間に連結されることにより、蒸発器で作動媒体が漏れたことを検知でき、しかも、当該検知ユニットでは、抜出流路のうちドレントラップよりも上流側にセンサが設けられているので、当該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。よって、センサの誤検知や腐食の発生が抑制される。

【0032】

また、本発明は、過給機からエンジンに供給される過給空気と作動媒体とを熱交換させることによって当該作動媒体を蒸発させる蒸発器内で前記作動媒体が漏れたことを検知可能な検知ユニットであって、前記蒸発器と前記エンジンとの間において前記過給空気の一部を抜き出す抜出流路と、前記抜出流路に設けられており、前記抜出流路に流入した水分を除去する水分除去機構と、前記抜出流路のうち前記水分除去機構が設けられた部位よりも下流側の部位に設けられており、前記作動媒体を検知可能なセンサと、を有する、検知ユニットを提供する。

【0033】

本検知ユニットにおいても、上記と同様の効果が得られる。

【発明の効果】

【0034】

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及び腐食の発生を抑制可能な熱エネルギー回収システム及び検知ユニットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】本発明の第１実施形態の熱エネルギー回収システムの構成を概略的に示す図である。

【図2】本発明の第２実施形態の熱エネルギー回収システムの構成を概略的に示す図である。

【図3】本発明の第２実施形態の熱エネルギー回収システムの変形例を概略的に示す図である。

【図4】本発明の第１実施形態の熱エネルギー回収システムの変形例を概略的に示す図である。

【図5】本発明の第３実施形態の熱エネルギー回収システムの構成を概略的に示す図である。

【図6】本発明の第４実施形態の熱エネルギー回収システムの構成を概略的に示す図である。

【図7】本発明の第４実施形態の熱エネルギー回収システムの変形例を概略的に示す図である。

【図8】水分除去機構の変形例を概略的に示す図である。

【図9】検知ユニットの連結位置の変形例を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

本発明の好ましい実施形態について、以下、図面を参照しながら説明する。

【0037】

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の熱エネルギー回収システムについて、図１を参照しながら説明する。この熱エネルギー回収システムは、エンジン１０と、過給機２０と、熱エネルギー回収ユニット３０と、検知ユニット４０と、を備えている。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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、蒸発器３１、膨張機３２、凝縮器３４及びポンプ３５をこの順に接続する循環流路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。

【0041】

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。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。

【0042】

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。

【0043】

動力回収機３３は、膨張機３２に接続されている。動力回収機３３は、膨張機３２の駆動に伴って回転することにより作動媒体から動力を回収する。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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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、開閉可能に構成されている。

【0047】

制御部３８は、第１開閉弁Ｖ１の開閉、第２開閉弁Ｖ２の開閉、及び、ポンプ３５を制御する。制御部３８の制御内容については後述する。

【0048】

検知ユニット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。検知ユニット４０は、抜出流路４１と、ドレントラップ４４と、センサ４５と、を有する。

【0049】

抜出流路４１は、蒸発器３１とエンジン１０との間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４１の一端には、連結部４２ａが設けられている。この連結部４２ａは、蒸発器３１のケーシング３１ｂの下部に連結されている。抜出流路４１は、その一端（上流側の端部）に連結部４２ａが形成された主流路４２と、主流路４２の中間部から分岐した分岐流路４３と、を有している。主流路４２の下流側の端部は、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の下流側の端部には、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。

【0050】

ドレントラップ４４は、抜出流路４１に設けられている。具体的には、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。ドレントラップ４４は、液体の通過を許容しかつ気体の通過を禁止する。

【0051】

センサ４５は、作動媒体を検知可能である。このセンサ４５は、抜出流路４１のうちドレントラップ４４よりも上流側に設けられている。具体的に、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。センサ４５は、ドレントラップ４４よりも上方に設けられている。センサ４５は、作動媒体の濃度に応じた検出値を出力する。

【0052】

ここで、制御部３８について説明する。制御部３８は、センサ４５が作動媒体を検知したときに第１開閉弁Ｖ１及び第２開閉弁Ｖ２を閉じる。より詳細には、制御部３８は、センサ４５の検出値が閾値以上となったとき（蒸発器３１の伝熱管３１ａから漏出した作動媒体の濃度が基準値以上になったとき）に第１開閉弁Ｖ１及び第２開閉弁Ｖ２を閉じる。制御部３８は、各開閉弁Ｖ１，Ｖ２を閉じるとともにポンプ３５を停止してもよい。

【0053】

以上に説明したように、本実施形態の熱エネルギー回収システムでは、抜出流路４１のうちドレントラップ４４よりも上流側の部位にセンサ４５が設けられているので、当該センサ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、センサ４５の誤検知や腐食の発生が抑制される。

【0054】

また、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センサ４５によりそのことが検知される。よって、誤検知がより確実に抑制される。

【0055】

また、分岐流路４３が穴４３ｈを有するので、主流路４２からセンサ４５へ向かう過給空気の流れが形成される。よって、センサ４５による検知精度が高まる。

【0056】

また、制御部３８は、センサ４５の検出値が閾値以上となったときに第１開閉弁Ｖ１及び第２開閉弁Ｖ２を閉じるので、つまり、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。

【0057】

（第２実施形態）
次に、図２を参照しながら、本発明の第２実施形態の熱エネルギー回収システムについて説明する。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。

【0058】

本実施形態では、検知ユニット４０の構成が第１実施形態のそれと異なる。具体的に、本実施形態の検知ユニット４０は、抜出流路４１と、センサ４５と、水分除去機構４６と、を有している。本実施形態では、水分除去機構４６として、ドライヤ（以下、「ドライヤ４６」と表記する。）が採用されている。

【0059】

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。

【0060】

ドライヤ４６は、抜出流路４１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。

【0061】

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。

【0062】

以上のように、本実施形態の熱エネルギー回収システムでは、抜出流路４１のうちドライヤ４６よりも下流側の部位にセンサ４５が設けられているので、当該センサ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、本実施形態においても、センサ４５の誤検知や腐食の発生が抑制される。

【0063】

また、検知ユニット４０は、図３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。

【0064】

この態様では、ドライヤ４６で除去された水分が排出流路４７を通じてドライヤ４６から排出されるので、熱エネルギー回収システムの継続運転が可能となる。

【0065】

（第３実施形態）
次に、図５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システムについて説明する。なお、第３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。

【0066】

本実施形態では、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。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。

【0067】

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ので、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。

【0068】

このため、本実施形態では、制御部３８は、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を受信したときに、第１開閉弁Ｖ１及び第２開閉弁Ｖ２を閉じる。

【0069】

（第４実施形態）
次に、図６を参照しながら、本発明の第４実施形態の熱エネルギー回収システムについて説明する。なお、第４実施形態では、第２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。

【0070】

本実施形態においても、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、抜出流路４１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２実施形態に比べて作動媒体の検知精度が高まる。

【0071】

なお、本実施形態においても、第３実施形態と同様に、制御部３８は、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を受信したときに、第１開閉弁Ｖ１及び第２開閉弁Ｖ２を閉じる。

【0072】

また、図７に示されるように、検知ユニット４０は、抜出流路４１のうちドライヤ４６とセンサ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、センサ４５による作動媒体の検知精度が一層高まる。なお、一酸化炭素除去部４９は、第３実施形態において、抜出流路４１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が取り付けられてもよい。

【0073】

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。

【0074】

例えば、第１実施形態において、図４に示されるように、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。

【0075】

また、第４実施形態において、図８に示されるように、水分除去機構４６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）を排出可能な液抜流路であってもよい。このことは、図２及び図３に示される形態についても同様である。

【0076】

また、図９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。

【0077】

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。

【符号の説明】

【0078】

１０ エンジン
２０ 過給機
２１ タービン
２２ コンプレッサー
３０ 熱エネルギー回収ユニット
３１ 蒸発器
３１ａ 伝熱管
３１ｂ ケーシング
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 検知ユニット
４１ 抜出流路
４２ 主流路
４２ａ 連結部
４３ 分岐流路
４３ｈ 穴
４４ ドレントラップ
４５ センサ
４５ａ 半導体センサ
４５ｂ 赤外線センサ
４６ 水分除去機構（ドライヤ、液抜流路）
４７ 排出流路
４８ ドレントラップ
４９ 一酸化炭素除去部
Ｖ１ 第１開閉弁
Ｖ２ 第２開閉弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】