(57)【要約】【課題】作動流体の漏出時におけるエンジンの性能低下を緊急避難的に抑制可能な車両用廃熱利用装置を提供する。【解決手段】実施例の廃熱利用装置は、駆動系１に用いられるランキンサイクル３と、補充用タンク２５等とを備えている。駆動系１はエンジン５とターボチャージャ７とを有している。ランキンサイクル３は、ボイラ１５及び配管２１〜２４等を有している。配管２１〜２４では作動流体が循環する。また配管２１には補充口２１ａが形成されている。補充口２１ａには補充用タンク２５が接続されている。この廃熱利用装置では、配管２１〜２４内の作動流体が漏出した際に、補充用タンク２５内の水を補充口２５ａから配管２１〜２４内に補充する。これにより、この廃熱利用装置では、補充された水を作動流体として、加圧空気との間で熱交換を行うことが可能となり、ボイラ１５において、加圧空気を冷却することが可能となっている。【選択図】図１
2013122173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンを有して車両を駆動させる駆動系に用いられ、作動流体を循環させるランキンサイクルを備え、
該ランキンサイクルは、ポンプと、ボイラと、膨張機と、凝縮器と、該ポンプ、該ボイラ、該膨張機及び該凝縮器の順で該作動流体を循環させる配管とを有する車両用廃熱利用装置において、
前記駆動系は、冷却液路、過給器及び排気還流路の少なくとも一つを有し、
該冷却液路は前記エンジンの冷却を行う冷却液が流通し、
該過給器は、外気を吸入して該エンジンに対して加圧空気を供給し、
該排気還流路は、該エンジンで生じた排気の一部を該エンジンに還流排気として還流させ、
前記ボイラでは、該冷却液、該加圧空気及び該還流排気のいずれか一つと、前記作動流体とで熱交換が可能であり、
前記配管には、該作動流体の漏出時に、前記車両の外部に対して該配管の内部を該配管の外部に開放し、該配管の外部から新たな作動流体を補充可能な補充口が形成されていることを特徴とする車両用廃熱利用装置。
【請求項２】
前記配管には、該配管の内部の空気を該配管の外部へ排出する空気排出手段が設けられている請求項１記載の車両用廃熱利用装置。
【請求項３】
前記補充口には補充用タンクが接続されている請求項１又は２記載の車両用廃熱利用装置。
【請求項４】
前記補充口には、該補充口を閉鎖し、該配管の外部に対して該配管の内部を密閉する密閉状態と、該補充口を開放し、該配管の内部を該配管の外部に開放する開放状態とを実現可能な封止手段が設けられ、
該封止手段は、該補充口より前記新たな作動流体が補充された後は該開放状態を維持する請求項１乃至３のいずれか１項記載の車両用廃熱利用装置。
【請求項５】
前記駆動系は前記過給器を有し、
前記ボイラでは前記加圧空気と前記作動流体とで熱交換が可能である請求項１乃至４のいずれか１項記載の車両用廃熱利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用廃熱利用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に従来の車両用廃熱利用装置が開示されている。この車両用廃熱利用装置は、エンジンを有して車両を駆動させる駆動系に用いられており、ランキンサイクルを備えている。駆動系は、過給器としてのターボチャージャを有している。このターボチャージャは、車外の空気である外気を吸入し、エンジンに対して加圧空気を供給する。一方、ランキンサイクルは、ポンプ、ボイラ、膨張機、凝縮器及び配管を有している。配管は、ボイラ、膨張機、凝縮器及びポンプの順で作動流体を循環させている。ボイラでは加圧空気と作動流体とが熱交換可能となっている。
【０００３】
この車両用廃熱利用装置では、ボイラ内において加圧空気によって作動流体が加熱される。そして、作動流体が膨張機で膨張及び減圧される際の圧力エネルギーを回収することが可能となっている。
【０００４】
また、この車両用廃熱利用装置では、ボイラにおける熱交換によって加圧空気の冷却が可能である。これにより、この車両用廃熱利用装置では、加圧空気の密度を大きくして、より多くの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。このため、この車両用廃熱利用装置では、エンジンの出力を向上させることも可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−８２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のような車両用廃熱利用装置を備えた車両では、走行時に何らかの原因により、配管から作動流体が漏れ出てしまう事態を完全には否定できない。
【０００７】
そして、このように作動流体が漏れ出てしまうことで、上記従来の車両用廃熱利用装置では、ボイラでの熱交換ができなくなる。これにより、この車両用廃熱利用装置では、ランキンサイクルにおいて圧力エネルギーの回収が不可能となるだけでなく、冷却によって加圧空気の容積を減少させることも不可能となる。このため、この車両用廃熱利用装置では、作動流体の漏出により、エンジンに対して加圧空気を好適に供給することができなくなり、エンジンの出力低下が生じる等、場合によっては車両の走行が不可能となる場合も生じ得る。このような問題は、作動流体が漏れ出た際における車両の走行環境や時間的な理由等により、早急に修理工場等で車両の修理を行えない場合に特に顕著となる。
【０００８】
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、作動流体の漏出時におけるエンジンの性能低下を緊急避難的に抑制可能な車両用廃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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の車両用廃熱利用装置は、エンジンを有して車両を駆動させる駆動系に用いられ、作動流体を循環させるランキンサイクルを備え、
該ランキンサイクルは、ポンプと、ボイラと、膨張機と、凝縮器と、該ポンプ、該ボイラ、該膨張機及び該凝縮器の順で該作動流体を循環させる配管とを有する車両用廃熱利用装置において、
前記駆動系は、冷却液路、過給器及び排気還流路の少なくとも一つを有し、
該冷却液路は前記エンジンの冷却を行う冷却液が流通し、
該過給器は、外気を吸入して該エンジンに対して加圧空気を供給し、
該排気還流路は、該エンジンで生じた排気の一部を該エンジンに還流排気として還流させ、
前記ボイラでは、該冷却液、該加圧空気及び該還流排気のいずれか一つと、前記作動流体とで熱交換が可能であり、
前記配管には、該作動流体の漏出時に、前記車両の外部に対して該配管の内部を該配管の外部に開放し、該配管の外部から新たな作動流体を補充可能な補充口が形成されていることを特徴とする（請求項１）。
【００１０】
本発明の車両用廃熱利用装置（以下、廃熱利用装置という。）では、ランキンサイクルにおいて作動流体が循環することにより、冷却液、加圧空気及び還流排気の少なくとも一つと作動流体とがボイラで熱交換を行う。この際、冷却液、作動流体及び還流排気はいずれも高温となることから、この廃熱利用装置では、ボイラにおける熱交換で作動流体が十分に加熱されることとなる。このため、この廃熱利用装置では、膨張機で作動流体を膨張及び減圧させた際の圧力エネルギーを大きくすることが可能である。そして、ランキンサイクルでは、この圧力エネルギーを回収する。
【００１１】
また、この状態の廃熱利用装置では、ボイラにおける熱交換によって、冷却液、作動流体及び還流排気の少なくとも一つを冷却することが可能である。ここで、冷却液を冷却すれば、エンジンの発熱を好適に抑制可能となり、エンジンの温度を好適に調整可能となる。また、加圧空気を冷却すれば、その密度を大きくさせた状態でエンジンに供給することが可能となる。これにより、エンジンの出力を向上させることが可能である。また、還流排気を冷却すれば、還流排気の密度が大きくなり、還流排気を好適にエンジンに還流させることが可能となる。このため、エンジンから最終的に車外に排出される排気中の窒素酸化物を減少させることが可能となる。これらのように、この廃熱利用装置によれば、エンジンの性能を向上させることも可能となる。
【００１２】
さらに、この廃熱利用装置では、配管に補充口が形成されている。これにより、この廃熱利用装置では、走行時に何らかの原因により、例え、配管から作動流体が漏れ出てしまったとしても、補充口から新たに作動流体を補充することが可能となる。このため、この廃熱利用装置では、この新たに補充された作動流体により、引き続き冷却液や加圧空気や還流排気の冷却を行うことが可能となる。
【００１３】
なお、このように補充口より作動流体を新たに補充した場合であっても、この作動流体は、時間の経過により従前の作動流体と同様、配管から漏出することとなる。このため、新たに補充された作動流体との熱交換による冷却液等の冷却は一時的、応急的な効果となる。しかし、本発明の廃熱利用装置を備える車両では、山中を走行している場合や、当該車両によって配送業務等を行っている場合等、早急に修理工場等で車両の修理が行えない状況で作動流体が漏れ出た場合に、操縦者自身で作動流体の補充を行うことが可能となる。このため、例え、一時的・応急的であっても、エンジンの性能低下を抑制できる本発明の廃熱利用装置の効果は大きい。
【００１４】
したがって、本発明の廃熱利用装置では、作動流体の漏出時におけるエンジンの性能低下を緊急避難的に抑制可能である。
【００１５】
エンジンとしては、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の他、種々の形式のエンジンを採用することができる。また、これらのエンジンはモータを組み合わせたハイブリッドエンジンでも良い。さらに、駆動系が上記の冷却液路を有さない場合には、これらのエンジンを空冷式とすることもできる。一方、過給器としては、ターボチャージャやスーパーチャージャ等を採用することができる。なお、エンジンや過給機は複数であっても良い。
【００１６】
また、冷却液としては、ロングライフクーラント（ＬＬＣ）等の他、水等を採用することができる。作動流体としては、ＨＦＣ１３４ａ等を採用することができる。ここで、補充口より補充される作動流体としては、上記のＨＦＣ１３４ａの他、ＬＬＣや水等を採用することもできる。すなわち、補充口より補充される作動流体は、配管から漏れ出した作動流体と同一であっても良く、異なっていても良い。
【００１７】
本発明の廃熱利用装置において、配管には、配管の内部の空気を配管の外部へ排出する空気排出手段が設けられていることが好ましい（請求項２）。この場合、補充口から新たな作動流体を補充する際に配管内の空気が好適に排出されることとなる。このため、この廃熱利用装置では、配管に対して新たな作動流体が好適に補充されるとともに、補充された作動流体がランキンサイクルを好適に循環する。この空気排出手段としては、大気開放弁を採用できる他、配管の外部に開いた抽気口等を採用することができる。
【００１８】
また、補充口には補充用タンクが接続されていることが好ましい（請求項３）。この場合、補充用タンクを介して新たな作動流体を補充することが可能となり、補充作業がより容易になる。さらに、この補充用タンクの容量がランキンサイクルにおいて必要とされる作動流体の量と同等であれば、ランキンサイクルに対して新たな作動流体を過不足なく補充することが可能となる。また、例えば、補充用タンク内に予め補充用の作動流体を充填しておくことで、作動流体を補充する際に補充用の作動流体を別途手配することが不要となる。このため、例えば、山中で作動流体の補充作業を行う場合に、補充用の作動流体が手配できないという事態を回避できる。
【００１９】
補充口と補充用タンクとは直接接続されていても良く、他の配管等を介して間接的に接続されても良い。また、補充用タンクは、車両が乗用車である場合、エンジンルーム等に配置することができる。一方、車両がトラック等の運送車両である場合、補充用タンクは、キャビン後方の車両フレームや荷台近傍の車両フレーム等に配置することができる。
【００２０】
本発明の廃熱利用装置において、補充口には、補充口を閉鎖し、配管の外部に対して配管の内部を密閉する密閉状態と、補充口を開放し、配管の内部を配管の外部に開放する開放状態とを実現可能な封止手段が設けられ得る。そして、封止手段は、補充口より新たな作動流体が補充された後は開放状態を維持することが好ましい（請求項４）。
【００２１】
この場合、封止部材が密閉状態にあり、配管内の作動流体が漏れ出ていない間は、ボイラにおける熱交換によって加熱された作動流体の圧力を一定に維持することが可能となり、ランキンサイクルにおいて回収される圧力エネルギー量を安定させることが可能となる。これにより、廃熱利用装置の性能を向上させることが可能となる。
【００２２】
一方、補充口より新たな作動流体が補充された後は封止部材が開放状態を維持することにより、補充された作動流体の圧力が配管内で高まり過ぎることを防止することが可能となる。これにより、この廃熱利用装置では、新たに補充した作動流体の漏出量を減らすことができ、エンジンの性能低下を防止可能な時間を長くすることができる。
【００２３】
封止手段としては、例えば、開閉バルブを採用することができる。この場合、開閉バルブについて、閉状態から開状態への移行のみ可能に構成することで、新たな作動流体を補充した後に開閉バルブの開放状態を維持させることが可能となる。また、新たな作動流体を補充する際に開閉バルブの開操作を行い、作動流体を補充した後は開閉バルブを開状態で放置することによって、開閉バルブを開放状態で維持させることも可能となる。
【００２４】
さらに、封止手段として、例えば、破壊又は貫通等されることで補充口を密閉状態から開放状態に移行可能な薄板状の蓋部材や膜状のシール材を採用することが可能である。また、封止部材として、例えば、補充口に取り付けられたねじ切り式の蓋部材や再接着が不可能な粘着剤によって補充口に貼着された蓋部材等を採用することもできる。
【００２５】
本発明の廃熱利用装置において、駆動系は過給器を有し得る。そして、ボイラでは加圧空気と作動流体とで熱交換が可能であることが好ましい（請求項５）。この場合、駆動系が過給器を有することでエンジンの出力が向上することとなる。その一方で、作動流体が漏れ出し、ボイラにおいて加圧空気の冷却が行えない場合には、エンジンの性能低下が顕著となる。この点、この廃熱利用装置では、補充口から新たに補充した作動流体によって、引き続き加圧空気の冷却を行うことが可能となるため、エンジンの性能低下を効果的に抑制可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の廃熱利用装置では、作動流体の漏出時におけるエンジンの性能低下を緊急避難的に抑制可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例の廃熱利用装置を示す模式構造図である。
【図２】実施例の廃熱利用装置に係り、補充口と、閉状態の開閉バルブと、抽気口と、閉状態の抽気口開閉バルブと、補充用タンクとを示す部分拡大断面図である。
【図３】実施例の廃熱利用装置に係り、補充口と、開状態の開閉バルブと、抽気口と、開状態の抽気口開閉バルブと、補充用タンクとを示す部分拡大断面図である。
【図４】実施例の廃熱利用装置に係り、作動中の状態を示す模式構造図である。
【図５】実施例の廃熱利用装置に係り、水の補充時の状態を示す模式構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
（実施例）
実施例の廃熱利用装置は、運送車両であるトラック（以下、単に車両という。）に搭載されている。この廃熱利用装置は、図１に示すように、車両を駆動させる駆動系１に用いられるランキンサイクル３と、補充用タンク２５と、開閉バルブ２７とを備えている。
【００３０】
駆動系１は、エンジン５と、過給器としてのターボチャージャ７と、図示しないラジエータとを有している。エンジン５は、公知の水冷式ディーゼルエンジンである。エンジン５の内部には冷却水が流通可能なウォータジャケット（図示略）が形成されている。エンジン５には、このウォータジャケットとそれぞれ連通する流出口と流入口と（いずれも図示を省略する。）が形成されている。また、エンジン５には、排気を排出する排気口５ａと、後述する加圧空気を吸入する吸気口５ｂとが形成されている。
【００３１】
エンジン５とターボチャージャ７とは配管９〜１１によって接続されている。また、配管１０と配管１１とには後述するボイラ１５が接続されている。配管９は内部を排気が流通可能となっており、エンジン５の排気口５ａとターボチャージャ７とに接続されている。一方、配管１０及び配管１１は内部を加圧空気が流通可能となっている。配管１０はターボチャージャ７と、ボイラ１５の第１流入口１５ａとに接続されている。配管１１はボイラ１５の第１流出口１５ｂと、エンジン５の吸気口５ｂとに接続されている。
【００３２】
さらに、ターボチャージャ７には、配管１２、１３の各一端側が接続されている。配管１２の他端側は、図示しないマフラと接続されている。配管１３の他端側は図示しない車両のエアインテークに開口している。配管１２は、ターボチャージャ７を介して配管９と連通している。同様に、配管１３は、ターボチャージャ７を介して配管１０と連通している。
【００３３】
ランキンサイクル３は、電動ポンプＰ１と、ボイラ１５と、膨張機１７と、凝縮器１９と、配管２１〜２４とを有している。また、配管２１〜２４には、作動流体としてのＨＦＣ１３４ａ又は水が流通可能となっている。このランキンサイクル３では、初期状態において、ＨＦＣ１３４ａが配管２１〜２４内を流通している。
【００３４】
電動ポンプＰ１には公用品が採用されている。電動ポンプＰ１には、吐出口１０１と吸入口１０２とが形成されている。この電動ポンプＰ１は後述するコントローラ３１に電気的に接続されている。
【００３５】
ボイラ１５には、第１流入口１５ａ及び第１流出口１５ｂと、第２流入口１５ｃ及び第２流出口１５ｄとが形成されている。また、ボイラ１５内には、両端側でそれぞれ第１流入口１５ａ及び第１流出口１５ｂと連通する第１通路１５ｅと、両端側でそれぞれ第２流入口１５ｃ及び第２流出口１５ｄと連通する第２通路１５ｆとが設けられている。このボイラ１５では、第１通路１５ｅ内の加圧空気と、第２通路１５ｆ内の作動流体との熱交換により作動流体の加熱を行うとともに、加圧空気の冷却を行う。
【００３６】
膨張機１７には、その内部に作動流体を流入させる流入口１７ａと、作動流体を流出させる流出口１７ｂとが形成されている。膨張機１７では、ボイラ１５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１７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１７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。
【００３７】
凝縮器１９には、その内部に作動流体を流入させる流入口１９ａと、作動流体を流出させる流出口１９ｂとが形成されている。凝縮器１９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１７での膨張によって減圧された作動流体を冷却して液化させる。凝縮器１９の近傍には電動ファン１９ｃが設けられている。この電動ファン１９ｃはコントローラ３１に電気的に接続されている。
【００３８】
これらの電動ポンプＰ１、ボイラ１５、膨張機１７及び凝縮器１９は、配管２１〜２４によって接続されている。具体的には、電動ポンプＰ１の吐出口１０１と、ボイラ１５の第２流入口１５ｃとが配管２１によって接続されている。ボイラ１５の第２流出口１５ｄと、膨張機１７の流入口１７ａとが配管２２によって接続されている。また、膨張機１７の流出口１７ｂと凝縮器１９の流入口１９ａとが配管２３によって接続されている。そして、凝縮器１９の流出口１９ｂと電動ポンプＰ１の吸入口１０２とが配管２４によって接続されている。
【００３９】
このランキンサイクル３では、電動ポンプＰ１を作動させることにより、作動流体が配管２１〜２４内を循環する（図４及び図５参照）。つまり、作動流体は、電動ポンプＰ１の吐出口１０１からボイラ１５及び膨張機１７を経て、凝縮器１９から電動ポンプＰ１の吸入口１０２に至ることとなる。
【００４０】
また、配管２１には、図２に示すように、補充口２１ａと抽気口２１ｂとが形成されている。この補充口２１ａは配管２１内に連通しているとともに一端側が車両の外部に開いている。そして、この補充口２１ａには、上記の補充用タンク２５が接続されている。また、補充口２１ａには上記の開閉バルブ２７が取り付けられている。この開閉バルブ２７が封止手段に相当する。なお、同図に示すように、補充口２１ａは配管２１の鉛直方向上方に形成されることが好ましい。
【００４１】
抽気口２１ｂは、配管２１内に連通しているとともに一端側が車両の外部に開いている。また、抽気口２１ｂには抽気口開閉バルブ２８が取り付けられている。この抽気口開閉バルブ２８は、上記の開閉バルブ２７の開閉と連動可能となっている。抽気口２１ｂ及び抽気口開閉バルブ２８が空気排出手段に相当する。
【００４２】
補充用タンク２５は図示しない車両のフレームに固定されており、荷台又はエンジンルームに配置されている。この補充用タンク２５内には、補充用の作動流体である水が充填されている。この補充用タンク２５では、補充用タンク２５に設定された規定値まで水を注入することにより、ランキンサイクル３において必要とされる作動流体の水量とすることが可能となっている。なお、補充用タンク２５内には、水に替えて例えばＬＬＣ等を充填しても良い。
【００４３】
また、補充用タンク２５には蓋部材２５ａが取り付けられており、補充用タンク２５内の水が補充用タンク２５の外に流出することが防止されている。この蓋部材２５ａには、通気口２５０が形成されている。
【００４４】
開閉バルブ２７には、開閉用コック２７ａが取り付けられている。この開閉バルブ２７は、開閉用コック２７ａを操作することにより、開閉バルブ２７の閉状態である密閉状態と、開閉バルブ２７の開状態である開放状態（図３参照）とを実現可能となっている。この際、抽気口開閉バルブ２８も開閉バルブ２７の開閉と連動し、開閉バルブ２７が閉状態にあるときには抽気口開閉バルブ２８も閉状態となり、開閉バルブ２７が開状態にあるときには抽気口開閉バルブ２８も開状態となる。これにより、密閉状態では、補充口２１ａ及び抽気口２１ｂを閉鎖し、配管２１の外部、すなわち、車両の外部に対して配管２１の内部を密閉する。また、開放状態では、図３に示すように、補充口２１ａ及び抽気口２１ｂを開放し、車両の外部に対して配管２１の内部を配管の外部に開放する。
【００４５】
この開閉バルブ２７及びこれに連動する抽気口開閉バルブ２８は、初期状態において閉状態、すなわち密閉状態が維持されている（図２参照）。そして、車両の操縦者等が開閉用コック２７ａを開操作することにより、開閉バルブ２７及び抽気口開閉バルブ２８は閉状態から開状態、すなわち密閉状態から開放状態に移行する（図３参照。）。この開閉バルブ２７及び抽気口開閉バルブ２８では、開閉用コック２７ａを開操作した後に閉操作した場合であっても、操縦者等が開閉用コック２７ａを再び閉操作しない限りは車両の外部に対して配管２１の内部は密閉されない状態となる。つまり、この開閉バルブ２７及び抽気口開閉バルブ２８では、開閉用コック２７ａの開操作後は開放状態が維持される。
【００４６】
また、図１に示すように、配管２２には、圧力センサ２９が取り付けられている。この圧力センサ２９は公用品が採用されている。この圧力センサ２９は、配管２２を流通する作動流体の圧力を検出することで、ランキンサイクル３を流通する作動流体の状態を検出する。圧力センサ２９はコントローラ３１と電気的に接続されており、作動流体の圧力の検出値をコントローラ３１に向けて発信する。
【００４７】
コントローラ３１は、圧力センサ２９から発信され上記の検出値がゼロ又は所定値以下となった場合にランキンサイクル３における作動流体の漏出を検知する。コントローラ３１は、作動流体の漏出を検知した際、操縦者に対して作動流体の漏出を報知する。この操縦者に対する報知は車室内に設けられた警告灯を点灯させることによって行う。なお、操縦者に対する報知として、例えば、警告音等によって行うこともできる。
【００４８】
また、コントローラ３１は電動ポンプＰ１の作動制御を行う。さらに、このコントローラ３１は電動ファン１９ｃの作動制御を行うことで、作動流体が外気に放熱する熱量の調整を行う。
【００４９】
このように構成された廃熱利用装置では、車両を駆動させることにより以下のように作動する。
【００５０】
図４に示すように、車両が駆動されることにより、駆動系１ではエンジン５が作動する。これにより、排気口５ａから排出された排気が配管９、ターボチャージャ７及び配管１２を経てマフラから車外に排出される（同図の一点鎖線矢印参照）。この際、排気によってターボチャージャ７が作動される。これにより、車外の空気が配管１３よりターボチャージャ７に吸引され、圧縮される。この空気は加圧空気として、配管１０、ボイラ１５の第１通路１５ｅ及び配管１１を経てエンジン５の吸気口５ｂよりエンジン５内へ吸入される（同図の二点鎖線矢印参照）。なお、図示を省略しているものの、エンジン５（流出口及び流入口）とラジエータとの間で冷却水が循環し、エンジン５の冷却も行われる。
【００５１】
また、コントローラ３１は、電動ポンプＰ１及び電動ファン１９ｃをそれぞれ作動させる。この際、上記のように開閉バルブ２７は閉状態であり、図２に示すように補充口２１ａが閉鎖されることで、配管２１〜２４内が密閉されている。
【００５２】
これにより、ランキンサイクル３では、図４の実線矢印に示すように、電動ポンプＰ１の吐出口１０１から吐出された作動流体が配管２１を経て、ボイラ１５の第２流入口１５ｃから第２通路１５ｆに至る。そして、作動流体はボイラ１５において加圧空気と熱交換される。この際、第１通路１５ｅを流通する加圧空気は約１５０°Ｃ程度の熱を有しているため、第２通路１５ｆを流通する作動流体は、好適に加熱される。一方、第１通路１５ｅを流通する加圧空気は、第２通路１５ｆを流通する作動流体に対して放熱を行うため、加圧空気は冷却された状態で吸気口５ｂからエンジン５内に至ることとなる。
【００５３】
こうして、ボイラ１５によって加熱された作動流体は、高温高圧の状態で第２流出口１５ｄから流出し、配管２２へ流入する。この際、圧力センサ２９は配管２２を流通する作動流体の圧力を検出し、その検出値をコントローラ３１に向けて発信する。
【００５４】
配管２２を流通する作動流体は膨張機１７の流入口１７ａから膨張機１７内へ至る。そして、高温高圧の作動流体は膨張機１７内で膨張し、減圧される。この際の圧力エネルギーによって膨張機１７に接続された発電機は発電を行う。これにより、この廃熱利用装置におけるランキンサイクル３では、上記の圧力エネルギーを電力として回収する。
【００５５】
膨張機１７内で減圧された作動流体は流出口１７ｂから流出し、配管２３を経て凝縮器１９の流入口１９ａから凝縮器１９内へ至る。凝縮器１９内の作動流体は、凝縮器１９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３１は電動ファン１９ｃの作動量を適宜変更して、作動流体を好適に放熱させて液化させる。冷却された作動流体は流出口１９ｂから流出し、配管２４を経て電動ポンプＰ１の吸入口１０２に吸入され、再び、電動ポンプＰ１の吐出口１０１から吐出されることとなる。
【００５６】
このように、この廃熱利用装置では、ボイラ１５における加圧空気と作動流体との熱交換により作動流体を十分に加熱することが可能となる。このため、この廃熱利用装置では、膨張機１７で作動流体を膨張及び減圧させた際の圧力エネルギーを大きくすることができる。このため、この廃熱利用装置では、ランキンサイクル３において回収可能なエネルギーの量、すなわち、電力量を大きくすることが可能となっている。
【００５７】
また、この廃熱利用装置では、ボイラ１５における熱交換によって、加圧空気を冷却させることが可能となっている。このため、加圧空気は十分に冷却され、その密度が大きくなった状態でエンジン５に吸入されることとなる。これにより、この廃熱利用装置では、エンジン５の出力を向上させることも可能となっている。
【００５８】
一方、車両の走行中に、例えば配管２１〜２４等に亀裂が生じて配管２１〜２４から作動流体が漏れ出した場合、ランキンサイクル３では、配管２１〜２４を循環する作動流体の流量が次第に低下し、最終的には、配管２１〜２４を循環する作動流体の流量がゼロとなる。この際、作動流体の圧力も次第に低下し、最終的には、圧力センサ２９からコントローラ３１へ発信される検出値がゼロ又は所定値以下となる。このため、コントローラ３１は、警告灯を点灯させ、操縦者に対して配管２１〜２４から作動流体が漏出したことを報知する。
【００５９】
これにより、操縦者は車両を停車させ、図３に示すように、開閉用コック２７ａの開操作を行う。これにより、開閉バルブ２７及び抽気口開閉バルブ２８が開状態となり、補充口２１ａ及び抽気口２１ｂが開放されることで、補充用タンク２５内の水が補充口２１ａを介して配管２１〜２４内に補充されることとなる（同図の実線矢印参照。）。ここで、補充用タンク２５内の水を全て配管２１内に補充する。また、補充用タンク２５内の水を配管２１内に補充する際、配管２１〜２４内の空気は、抽気口２１ｂから好適に車外に排出される（同図の破線矢印参照。）。
【００６０】
配管２１〜２４内への水の補充作業が終了すれば、操縦者は再び車両を駆動させて、廃熱利用装置を作動させる。これにより、図５に示すように、ランキンサイクル３では、新たな作動流体、すなわち、補充した水が電動ポンプＰ１によって、配管２１〜２４内を循環する。このため、ボイラ１５では、第１通路１５ｅを流通する加圧空気と、第２通路１５ｆを流通する水（作動流体）との熱交換が行われる。これにより、加圧空気は水に対して放熱を行うことで、引き続き冷却されることとなる。一方、ボイラ１５において加圧空気からの放熱によって加熱された水は、凝縮器１９において車外の空気と熱交換されることで冷却される。
【００６１】
このように、この廃熱利用装置では、走行時に何らかの原因により、例え、配管２１〜２４から作動流体が漏れ出てしまったとしても、補充口２１ａに接続された補充用タンク２５から新たに作動流体（水）を補充することが可能となっている。このため、この廃熱利用装置を備えた車両では、山中を走行している場合や、配送業務等を行っている場合等により、早急に修理工場等で車両の修理が行えない状況であったとしても、操縦者自身で水の補充を行うことが可能となっている。このため、この廃熱利用装置では、例え、一時的・応急的であっても、この新たに補充された水によって、引き続き加圧空気の冷却を行うことが可能となり、エンジン５の性能低下を抑制することができる。
【００６２】
したがって、実施例の廃熱利用装置では、作動流体の漏出時におけるエンジン５の性能低下を緊急避難的に抑制可能である。
【００６３】
また、この廃熱利用装置では、補充用タンク２５内の水を配管２１内に補充する際に、配管２１〜２４内の空気が抽気口２１ｂから好適に車外に排出される。このため、この廃熱利用装置では、配管２１〜２４に対して水が好適に補充されるとともに、補充された水がランキンサイクル３を好適に循環するようになっている。
【００６４】
さらに、この廃熱利用装置では、補充口２１ａに接続された補充用タンク２５を介して水を補充することが可能となっており、水の補充作業が容易となっている。さらに、この補充用タンク２５の規定値まで水を注入することにより、ランキンサイクル３に対して水を過不足なく補充することが可能となっている。また、この廃熱利用装置では、補充用タンク２５内に予め補充用の水を充填しているため、水を補充する際に補充用の水を別途手配することが不要となっている。
【００６５】
また、この廃熱利用装置では、補充口２１ａに開閉バルブ２７が設けられている。そして、この開閉バルブ２７及びこれに連動する抽気口開閉バルブ２８は、補充口２１ａより水を補充する前は密閉状態を維持する。このため、この廃熱利用装置では、配管２１〜２４内の作動流体が漏れ出ていない間、つまり、ランキンサイクルにおいてＨＦＣ１３４ａが循環している間は、ボイラ１５における熱交換によって加熱された作動流体の圧力を一定に維持することが可能となっており、ランキンサイクル３において回収される電力量を安定させることが可能となっている。
【００６６】
一方、補充口２１ａより水が補充された後は開閉バルブ２７及びこれに連動する抽気口開閉バルブ２８が開放状態を維持することにより、補充された水の圧力が配管２１〜２４内で高まり過ぎることを防止することが可能となっている。これにより、この廃熱利用装置では、新たに補充した作動流体（水）の漏出量を減らすことができ、エンジン５の性能低下を防止可能な時間を長くすることができる。
【００６７】
以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例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。
【００６８】
例えば、ボイラ１５では、加圧空気と作動流体との熱交換に替えて、冷却水と作動流体との熱交換を行っても良い。また、駆動系１において、エンジン５で生じた排気の一部をエンジン５に還流排気として還流させる排気還流路を設け、ボイラ１５では、この排気還流路を流通する還流排気と作動流体との熱交換を行う構成としても良い。また、ボイラ１５を複数設けて、加圧空気と作動流体との熱交換と、冷却水と作動流体との熱交換と、還流排気と作動流体との熱交換とをそれぞれ行う構成としても良い。
【００６９】
また、補充口２１ａ及び抽気口２１ｂは、配管２２又は配管２３又は配管２４に設けられても良い。この際、補充口２１ａが形成される配管と、抽気口２１ｂが形成される配管とは、同一であっても良く別々であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明はトラックやバス等の運送車両の他、乗用自動車等の車両に利用可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１…駆動系
３…ランキンサイクル
５…エンジン
７…ターボチャージャ（過給器）
１５…ボイラ
１７…膨張機
１９…凝縮器
２１〜２４…配管
２１ａ…補充口
２１ｂ…抽気口（空気排出手段）
２５…補充用タンク
２７…開閉バルブ（封止手段）
２８…抽気口開閉バルブ（空気排出手段）
Ｐ１…電動ポンプ（ポンプ）
【図１】
2013122173.tif 000003
【図２】
2013122173.tif 000004
【図３】
2013122173.tif 000005
【図４】
2013122173.tif 000006
【図５】
2013122173.tif 000007