(57)【要約】【課題】封入されている作動ガスの漏れの抑制【解決手段】燃料及び当該燃料の燃焼に伴って動力を発生させる作動ガスが供給される燃焼室ＣＣを備えたエンジン本体１０と、燃焼室ＣＣの吸気口と排気口とを繋ぎ、作動ガスを大気へと放出させない作動ガス循環経路２０と、作動ガス循環経路２０上に配設し、燃料の燃焼による生成物と作動ガスとを含む燃焼後の排出ガスの中から当該生成物を凝縮して取り除く凝縮器６０と、を備えた作動ガス循環型エンジン１において、作動ガス循環経路２０におけるエンジン本体１０の排気出口と凝縮器６０とを繋ぐ第２作動ガス循環通路２１Ｂの全体又は一部に、第２作動ガス循環通路２１Ｂの温度上昇を抑える冷却装置７０を設けること。【選択図】図１
2011094565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料及び当該燃料の燃焼に伴って動力を発生させる作動ガスが供給される燃焼室を備えたエンジン本体と、前記燃焼室の吸気口と排気口とを繋ぎ、前記作動ガスを大気へと放出させない作動ガス循環経路と、該作動ガス循環経路上に配設し、前記燃料の燃焼による生成物と前記作動ガスとを含む燃焼後の排出ガスの中から当該生成物を凝縮して取り除く凝縮器と、を備えた作動ガス循環型エンジンにおいて、
前記作動ガス循環経路における前記エンジン本体の排気出口と前記凝縮器とを繋ぐ作動ガス循環通路の全体又は一部に、該作動ガス循環通路の温度上昇を抑える冷却装置又は断熱装置を設けたことを特徴とする作動ガス循環型エンジン。
【請求項２】
前記冷却装置又は前記断熱装置は、前記作動ガス循環通路の少なくとも前記凝縮器側に設けたことを特徴とする請求項１記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項３】
前記作動ガス循環通路は、内管の内方が前記排出ガスの流路となる二重管構造を備え、前記冷却装置は、前記作動ガス循環通路の二重管構造部分における外管と内管との間に冷媒を供給することを特徴とした請求項１又は２に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項４】
前記冷却装置は、前記内管の内周面又は外周面に断熱材又は断熱層を備えたことを特徴とする請求項３記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項５】
前記冷媒には前記エンジン本体の冷却用のエンジン冷却水を用いることを特徴とした請求項３又は４に記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項６】
前記作動ガス循環通路における前記エンジン本体への接続部は、該エンジン本体の接続部位と同じ材料又は当該接続部位と同等の線膨張係数の材料とすることを特徴とした請求項１から５の内の何れか１つに記載の作動ガス循環型エンジン。
【請求項７】
前記断熱装置は、前記作動ガス循環通路内の排出ガスと当該作動ガス循環通路との間の熱の移動を抑える断熱材又は断熱層であることを特徴とした請求項１又は２に記載の作動ガス循環型エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室と当該燃焼室の吸気側及び排気側を繋ぐ作動ガス循環経路とを備えたガス循環型エンジンに係り、特に、酸化剤、この酸化剤によって燃焼が促される被酸化燃料及び当該被酸化燃料の燃焼に伴って動力を発生させる作動ガスが供給される燃焼室と、この燃焼室の吸気側と排気側とを繋ぐ作動ガス循環経路と、を備え、その作動ガスが大気へと放出されることなく作動ガス循環経路を介して再び燃焼室に供給されるよう構成した作動ガス循環型エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の作動ガス循環型エンジンとは、所謂閉サイクルエンジンと呼ばれるものであり、例えば下記の特許文献１に開示されたものが知られている。この特許文献１の作動ガス循環型エンジンにおいては、酸化剤として酸素が供給されると共に被酸化燃料として水素が供給され、熱効率を高めるべく作動ガスとしてアルゴンが循環させられている。この作動ガス循環型エンジンは、燃焼室内での水素の燃焼によってアルゴンを熱膨張させ、これによりピストンを押し下げて動力を発生させる。ここで、その燃焼室内では水素の燃焼に伴って水蒸気が発生するので、作動ガス循環経路には、アルゴンと共にその水蒸気が排出される。これが為、この作動ガス循環型エンジンにおいては、その水蒸気とアルゴンを分けて取り出す為の凝縮器が作動ガス循環経路上に配設されている。その凝縮器においては、水蒸気が凝縮分離（つまり液化）されて、これにより出来た凝縮水が減圧室に導かれる。そして、この凝縮器は、その減圧室において凝縮水を減圧してアルゴンを取り出す。この作動ガス循環型エンジンにおいては、取り出されたアルゴンのみが再び燃焼室に供給される。
【０００３】
尚、下記の特許文献２には、シリンダヘッドにおけるエンジン冷却水の排出口を排気マニホルドの排気経路近傍に配置し、その排出口を排気マニホルドの排気経路周囲の冷却水経路に連結パイプで繋いだものが開示されている。その排気マニホルドの冷却水経路には、排気マニホルドの排気経路の排気ガス出口近傍で且つシリンダヘッド側の端面に冷却水吸入口が形成されており、この冷却水吸入口に上記の連結パイプが接続されている。更に、この排気マニホルドの冷却水経路には、その冷却水吸入口から離れた部分に冷却水排出口が形成されている。つまり、この特許文献２には、シリンダヘッドから排出されたエンジン冷却水を排気マニホルドの排気ガス出口側から流し入れ、これにより排気マニホルドを効率良く冷却させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０６４０９２号公報
【特許文献２】特開２００３−２６２１２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した作動ガス循環型エンジンにおいては、エンジン本体の排気側と凝縮器における排気ガス（水蒸気及びアルゴン）の入口側とが例えば金属等の材料で成形された配管で連結される。例えば、その配管は、端部にフランジ等の接続部を備えており、その接続部を介してエンジン本体の排気側や凝縮器に接続される。ここで、エンジン本体の排気側が高温であるのに対して、凝縮器は、低温であり、そのエンジン本体の排気側に対する温度差が大きい。また、その配管は、周囲に熱源が無ければ、凝縮器に近づくにつれて温度が下がっていくが、何れにせよ凝縮器と比べれば高温であることに変わりはない。従って、その配管と凝縮器との間で熱膨張差が生じ、その熱膨張差によって排気ガス（水蒸気及びアルゴン）が配管と凝縮器の接続部分から外に漏れ出てしまう可能性がある。つまり、その熱膨張差が配管のフランジと凝縮器の取り付け点との間に隙間を生じさせてしまい、その隙間から作動ガスたるアルゴンが漏れてしまう可能性がある。また、その配管は、凝縮器側だけでなく、エンジン本体の排気側との間においても熱膨張差を発生させる可能性がある。何故ならば、エンジン本体が冷却水で冷却される一方、その配管には高温の排気ガスが流れるので、その配管とエンジン本体の接続部分において温度差を生じさせる虞があるからである。従って、凝縮器側と同様に、その熱膨張差が配管のフランジとエンジン本体の取り付け点との間に隙間を生じさせてしまい、その隙間から作動ガスたるアルゴンが漏れてしまう可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、封入されている作動ガスの漏れの抑制に効果的な作動ガス循環型エンジンを提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する為、本発明は、燃料及び当該燃料の燃焼に伴って動力を発生させる作動ガスが供給される燃焼室を備えたエンジン本体と、前記燃焼室の吸気口と排気口とを繋ぎ、前記作動ガスを大気へと放出させない作動ガス循環経路と、この作動ガス循環経路上に配設し、前記燃料の燃焼による生成物と前記作動ガスとを含む燃焼後の排出ガスの中から当該生成物を凝縮して取り除く凝縮器と、を備えた作動ガス循環型エンジンにおいて、前記作動ガス循環経路における前記エンジン本体の排気出口と前記凝縮器とを繋ぐ作動ガス循環通路の全体又は一部に、その作動ガス循環通路の温度上昇を抑える冷却装置又は断熱装置を設けることを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記冷却装置又は前記断熱装置は、前記作動ガス循環通路の少なくとも前記凝縮器側に設けることが望ましい。
【０００９】
また、前記作動ガス循環通路は、内管の内方が前記排出ガスの流路となる二重管構造を備え、前記冷却装置は、前記作動ガス循環通路の二重管構造部分における外管と内管との間に冷媒を供給することが望ましい。
【００１０】
更に、その冷却装置は、前記内管の内周面又は外周面に断熱材又は断熱層を備えることが望ましい。
【００１１】
また、前記冷媒には前記エンジン本体の冷却用のエンジン冷却水を用いることが望ましい。
【００１２】
ここで、前記作動ガス循環通路における前記エンジン本体への接続部は、そのエンジン本体の接続部位と同じ材料又は当該接続部位と同等の線膨張係数の材料とすることが望ましい。
【００１３】
また、前記断熱装置は、前記作動ガス循環通路内の排出ガスと当該作動ガス循環通路との間の熱の移動を抑える断熱材又は断熱層であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る作動ガス循環型エンジンは、作動ガス循環通路の全体又は一部に冷却装置又は断熱装置を設けているので、高温の排出ガスの熱が作動ガス循環通路に伝わり難くなっており、その作動ガス循環通路の温度上昇を抑えることができる。つまり、その冷却装置又は断熱装置は、作動ガス循環通路と凝縮器とを接続する為に作動ガス循環通路に設けた接続部についても、その温度上昇を抑えることができる。これが為、この冷却装置又は断熱装置は、その接続部と凝縮器の接続部位との間の熱膨張差を小さくし、その間に隙間を生じさせないので、その間からの排出ガス（燃料の燃焼による生成物及び作動ガス）の漏れを抑制することができる。従って、本発明に係る作動ガス循環型エンジンにおいては、作動ガスの量を最初に閉じ込めたまま保つことができるので、動力性能の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明に係る作動ガス循環型エンジンの実施例１の構成を示す図である。
【図２】図２は、第２作動ガス循環通路における排気マニホルドを示す図である。
【図３】図３は、第２作動ガス循環通路と冷却装置の別の構成を示す図である。
【図４】図４は、第２作動ガス循環通路と冷却装置の更に別の構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明に係る作動ガス循環型エンジンの実施例２の構成を示す図である。
【図６】図６は、本発明に係る作動ガス循環型エンジンの実施例３の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る作動ガス循環型エンジンの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
［実施例１］
本発明に係る作動ガス循環型エンジンの実施例１を図１から図４に基づいて説明する。
【００１８】
この作動ガス循環型エンジンは、燃料としての被酸化燃料、この被酸化燃料の燃焼を促進させる酸化剤及び作動ガスが供給される燃焼室と、この燃焼室の吸気口と排気口とを繋ぐ作動ガス循環経路と、を備え、その作動ガスが大気へと放出されることなく作動ガス循環経路を介して燃焼室への供給と当該燃焼室からの排出を繰り返すよう構成した所謂閉サイクルエンジンである。この作動ガス循環型エンジンにおいては、燃焼室内で被酸化燃料を燃焼させ、これにより作動ガスを熱膨張させて動力を発生させる。
【００１９】
最初に、本実施例１において例示する作動ガス循環型エンジンの具体的な構成についての説明を図１に基づき行う。
【００２０】
図１の符号１は、本実施例１の作動ガス循環型エンジンを示す。この作動ガス循環型エンジン１は、エンジン本体１０と、このエンジン本体１０の燃焼室ＣＣの吸気口と排気口とを繋ぐ作動ガス循環経路２０と、その燃焼室ＣＣに酸化剤を供給する酸化剤供給装置３０と、その燃焼室ＣＣに被酸化燃料を供給する被酸化燃料供給装置４０と、を備えている。その燃焼室ＣＣと作動ガス循環経路２０とで形成される閉塞された空間内には作動ガスが充填されており、その作動ガスは、その閉塞された空間内を循環する。尚、図１においては１気筒のみを図示しているが、本発明は、これに限らず、多気筒のエンジン本体１０にも適用可能である。
【００２１】
先ず、エンジン本体１０について説明する。
【００２２】
このエンジン本体１０は、所謂内燃機関と呼ばれる熱機関と同等の構成、つまり燃焼室ＣＣを形成するシリンダヘッド１１、シリンダブロック１２及びピストン１３等を備えている。そのシリンダヘッド１１には、作動ガス循環経路２０の一部を成すと共に一端が燃焼室ＣＣ内に開口している吸気ポート１１ｂと排気ポート１１ｃが形成されている。このエンジン本体１０においては、吸気バルブ１４が開弁することで、閉じられている吸気ポート１１ｂの開口部分（換言するならば、燃焼室ＣＣの吸気口）が開き、燃焼室ＣＣに酸化剤と共に作動ガスが供給される。また、このエンジン本体１０においては、排気バルブ１５が開弁することで、閉じられている排気ポート１１ｃの開口部分（換言するならば、燃焼室ＣＣの排気口）が開き、被酸化燃料の燃焼後の組成物と共に作動ガスが燃焼室ＣＣから排気ポート１１ｃに排出される。
【００２３】
ここで、このエンジン本体１０内には、エンジン冷却水が環流している。そのエンジン冷却水は、ウォーターポンプ１６の駆動に従ってエンジン本体１０内とラジエータ１７との間を循環している。
【００２４】
次に、作動ガス循環経路２０について説明する。
【００２５】
この作動ガス循環経路２０は、上述した吸気ポート１１ｂ及び排気ポート１１ｃと、その吸気ポート１１ｂの他端（エンジン本体１０の吸気入口）と排気ポート１１ｃの他端（エンジン本体１０の排気出口）とを連通させる作動ガス循環通路２１と、によって構成する。この作動ガス循環経路２０に充填する作動ガスとしては、空気よりも比熱比の高いものであって、不活性ガス、例えば単原子ガス（具体的にはアルゴンやヘリウム等の希ガス）を使用する。本実施例１においては、アルゴンＡｒを用いるものとする。この作動ガス循環型エンジン１においては、その作動ガスが作動ガス循環経路２０の吸気ポート１１ｂ側から燃焼室ＣＣ内へと、この燃焼室ＣＣから作動ガス循環経路２０の排気ポート１１ｃ側へと、そして、この排気ポート１１ｃ側から作動ガス循環通路２１を介して吸気ポート１１ｂ側へと環流する。
【００２６】
本実施例１の作動ガス循環通路２１は、具体的に、第１から第３の作動ガス循環通路２１Ａ〜２１Ｃで構成されている。その第１作動ガス循環通路２１Ａは、吸気ポート１１ｂの他端と酸化剤供給装置３０における後述する酸化剤供給部３１の排出口３１ａとを連通させるものである。また、第２作動ガス循環通路２１Ｂは、排気ポート１１ｃの他端と後述する凝縮器６０の排出ガス導入口６０ａとを連通させるものである。また、第３作動ガス循環通路２１Ｃは、その凝縮器６０の作動ガス排出口６０ｂと酸化剤供給部３１の作動ガス導入口３１ｂとを連通させるものである。ここで、エンジン本体１０が多気筒の場合、図示しないが、第１作動ガス循環通路２１Ａは、シリンダヘッド１１側に夫々の燃焼室ＣＣの吸気ポート１１ｂと連通する吸気マニホルドを備えている。また、第２作動ガス循環通路２１Ｂは、シリンダヘッド１１側に夫々の燃焼室ＣＣの排気ポート１１ｃと連通する図２に示す排気マニホルド２１ｂを備えている。この排気マニホルド２１ｂにおいては、夫々の排気ポート１１ｃとの接続部位を成す１枚の後述する接続部２１Ｂ１が配設されている。
【００２７】
次に、酸化剤供給装置３０について説明する。
【００２８】
この酸化剤供給装置３０は、図示しない酸化剤貯留タンクに高圧の状態で貯留されている酸化剤を作動ガス循環通路２１に供給する酸化剤供給部３１を備える。ここで、本実施例１においては、酸化剤を単に作動ガス循環通路２１へと供給するのではなく、その作動ガス循環通路２１の作動ガスと混ぜ合わせて作動ガス循環通路２１に送り込む。これが為、ここで用いる酸化剤供給部３１としては、酸化剤貯留タンクから送られてきた酸化剤と作動ガス導入口３１ｂから流入してきた作動ガスとを混合して、その混合された酸化剤及び作動ガスを排出口３１ａから作動ガス循環通路２１の下流側（吸気ポート１１ｂ側であって第１作動ガス循環通路２１Ａ）に流すものを利用する。本実施例１においては、その酸化剤として酸素Ｏ２が利用されるものとする。
【００２９】
次に、被酸化燃料供給装置４０について説明する。
【００３０】
この被酸化燃料供給装置４０は、図示しない被酸化燃料貯留タンクに高圧の状態で貯留されている被酸化燃料を噴射する被酸化燃料噴射部４１を備える。ここで、本実施例１においては、被酸化燃料を燃焼室ＣＣ内に直接噴射させるべく、シリンダヘッド１１に被酸化燃料噴射部４１を配設する。この被酸化燃料噴射部４１は、その噴射動作が電子制御装置（ＥＣＵ）５０によって制御される所謂燃料噴射弁である。本実施例１においては、その被酸化燃料として水素Ｈ２が利用されるものとする。
【００３１】
本実施例１の作動ガス循環型エンジン１は、燃焼室ＣＣ内に被酸化燃料たる水素Ｈ２と酸化剤たる酸素Ｏ２を供給し、その水素Ｈ２を拡散燃焼させる。従って、この作動ガス循環型エンジン１においては、燃焼室ＣＣ内に形成された高温の圧縮ガス（酸素Ｏ２及びアルゴンＡｒ）の中に高圧の水素Ｈ２を噴射することによりその水素Ｈ２の一部が自己着火し、その水素Ｈ２と圧縮ガス（酸素Ｏ２）が拡散混合しながら燃焼する。その水素Ｈ２の燃焼によって、燃焼室ＣＣの中では、水素Ｈ２と酸素Ｏ２が結合して水蒸気Ｈ２Ｏが生成されると共に、比熱比の高いアルゴンＡｒが熱膨張を起こす。これが為、この作動ガス循環型エンジン１は、水素Ｈ２の拡散燃焼とアルゴンＡｒの熱膨張によってピストン１３が押し下げられ、これにより動力を発生する。
【００３２】
その水素Ｈ２の燃焼とアルゴンＡｒの熱膨張が一通り終わった際（例えば、ピストン１３が下死点近くに位置しているとき）、燃焼室ＣＣ内からは、排気バルブ１５の開弁に伴って、水蒸気Ｈ２ＯとアルゴンＡｒが排気ポート１１ｃに排出される。ここで、排出されたアルゴンＡｒは、エンジン本体１０の熱効率を高める為に、作動ガス循環経路２０を経て再び吸気側から燃焼室ＣＣに供給する。しかしながら、これと同時に排出された水蒸気Ｈ２Ｏは、３原子からなり、単原子からなるアルゴンＡｒよりも比熱比が小さいので、アルゴンＡｒと共に燃焼室ＣＣへ循環させると、エンジン本体１０の熱効率を低下させる要因となる。これが為、この作動ガス循環型エンジン１においては、排出ガスの中に含まれる水蒸気Ｈ２Ｏを取り除く装置を作動ガス循環経路２０上に設ける。
【００３３】
その水蒸気Ｈ２Ｏを取り除く装置としては、作動ガス循環通路２１上（第２作動ガス循環通路２１Ｂと第３作動ガス循環通路２１Ｃとの間）に配設した図１に示す凝縮器６０を利用する。その凝縮器６０は、作動ガスたるアルゴンＡｒと水蒸気Ｈ２Ｏを含む排出ガスを冷媒（ここでは冷却水とする）で冷却し、その排出ガスの中の水蒸気Ｈ２Ｏを液化・凝縮させることによってアルゴンＡｒと凝縮水Ｈ２Ｏとに分離するものである。その冷却水は、ウォーターポンプ６１の駆動に従って凝縮器６０の内部とラジエータ６２との間を循環している。この凝縮器６０で分離されたアルゴンＡｒは、作動ガス排出口６０ｂを介して第３作動ガス循環通路２１Ｃに排出される。一方、凝縮水Ｈ２Ｏは、凝縮水排出口６０ｃを介して凝縮水通路２２に排出され、作動ガス循環型エンジン１の外部に排水される。
【００３４】
その凝縮器６０とラジエータ６２については、エンジン運転中に想定し得る最も高温の排出ガスが燃焼室ＣＣから排出された際に、その排出ガス中の全ての水蒸気Ｈ２Ｏが液化・凝縮される温度（常温）にまで排出ガスの温度を最終的に下げることのできる容量（換言すれば排出ガスの冷却性能）に設定する。つまり、この凝縮器６０とラジエータ６２は、排出ガスが凝縮器６０を通過し終えるまでの間に、その排出ガスの中の水蒸気Ｈ２Ｏの殆ど又は全てが取り除かれるように設定する。これにより、作動ガスたるアルゴンＡｒが燃焼室ＣＣに戻されるときには、このアルゴンＡｒよりも比熱比の小さい水蒸気Ｈ２Ｏの燃焼室ＣＣへの供給を抑えることができる。従って、この作動ガス循環型エンジン１は、アルゴンＡｒによる熱効率の高い運転を行うことができる。
【００３５】
ところで、第２作動ガス循環通路２１Ｂは、燃焼室ＣＣから排出された高温の排出ガス（水蒸気Ｈ２Ｏ及びアルゴンＡｒ）が流れるので、その温度に耐え得るよう例えば金属等の材料が使われている。これと同じ理由から、この第２作動ガス循環通路２１Ｂの両端に夫々設けている接続部２１Ｂ１，２１Ｂ２についても同様の材料が使われている。例えば、その接続部２１Ｂ１，２１Ｂ２は、第２作動ガス循環通路２１Ｂの端部の外周面を覆う環状且つ板状のフランジであり、第２作動ガス循環通路２１Ｂが円筒状のものならば円環の板状体に成形されている。この図１に例示の第２作動ガス循環通路２１Ｂは、図示しないネジ部材等を介して接続部２１Ｂ１，２１Ｂ２を夫々シリンダヘッド１１と凝縮器６０に固定する。
【００３６】
ここで、そのシリンダヘッド１１と凝縮器６０における第２作動ガス循環通路２１Ｂの接続部位を比すれば、シリンダヘッド１１側よりも冷却水の流れている凝縮器６０側の方が低温であり、夫々の温度差が大きい。また、第２作動ガス循環通路２１Ｂは、その周囲に熱源が存在しないのであれば、シリンダヘッド１１側が最も高温であり、凝縮器６０に近づくにつれて温度が低くなるが、凝縮器６０における上記の接続部位に比べれば高温になっている。これが為、その第２作動ガス循環通路２１Ｂの接続部２１Ｂ２と凝縮器６０の接続部位との間で熱膨張差が生じ、その間の接触面に隙間が出来てしまう虞がある。そして、その際には、その隙間から排出ガス（水蒸気Ｈ２Ｏ及びアルゴンＡｒ）が外に漏れ出てしまう可能性がある。この作動ガス循環型エンジン１の場合、水蒸気Ｈ２Ｏについては、後で凝縮水Ｈ２Ｏとして取り出すので、動力性能を低下させるほどの問題は生じない。これに対して、アルゴンＡｒが漏れ出たときには、燃焼室ＣＣ内での熱膨張が少なくなるので、動力性能を低下させてしまう。
【００３７】
そこで、ここでは、第２作動ガス循環通路２１Ｂの全体又は一部に断熱装置又は冷却装置を設け、上記の如き熱膨張差に起因した排出ガス（水蒸気Ｈ２Ｏ及びアルゴンＡｒ）の漏れを回避させる。その断熱装置や冷却装置は、第２作動ガス循環通路２１Ｂの両端又は何れか一端において熱膨張差に伴う隙間を発生させる可能性がある場合に用意されるものであり、その可能性のある両端又は何れか一端における相手側の接続部位との間の熱膨張差を小さくし、その間において隙間を生じさせないようにするものである。ここで、この断熱装置や冷却装置は、第２作動ガス循環通路２１Ｂの両端で隙間発生の虞があるならば、第２作動ガス循環通路２１Ｂの全体又は少なくともその両端夫々に設けることが熱膨張差を抑制する上で好ましく、また、何れか一端で隙間発生の虞があるならば、少なくともその該当する端部に設けることが好ましい。以下、その具体的な構成について例示する。
【００３８】
例えば、図示しないが、第２作動ガス循環通路２１Ｂが一重管の場合には、その第２作動ガス循環通路２１Ｂに断熱装置としての断熱材を配設して、第２作動ガス循環通路２１Ｂ内の作動ガスと第２作動ガス循環通路２１Ｂとの間の熱の移動を抑える。その断熱材は、第２作動ガス循環通路２１Ｂの内周面の全体又は一部に配設する。これにより、その断熱材によって排出ガスの熱が接続部２１Ｂ１や接続部２１Ｂ２に伝わり難くなるので、シリンダヘッド１１や凝縮器６０の接続部位との間の熱膨張差が小さくなり、排出ガスの漏れを抑制することができる。
【００３９】
ここで、その断熱材の配設箇所については、どの部分の熱膨張差を抑制するのかによって決める。例えば、特に凝縮器６０側での熱膨張差を抑えたい場合、その断熱材は、第２作動ガス循環通路２１Ｂの内周面における少なくとも凝縮器６０側の端部から所定の長さだけ配設すればよい。その所定の長さについては、少なくともこの凝縮器６０側での排出ガスの漏れを抑制させる長さに設定する。その際、その所定の長さよりも長めに断熱材を配設したならば、接続部２１Ｂ２の温度上昇を更に抑えることができ、更なる熱膨張差の縮小を図ることができる。シリンダヘッド１１側での熱膨張差を特に抑えたい場合についても同様に構成すればよい。
【００４０】
また、その第２作動ガス循環通路２１Ｂの全体又は一部を密閉された二重管構造にすることで断熱装置を構成してもよい。この場合には、その二重管構造部分における同心円の外管と内管との間に空気層が出来るので、その空気層が断熱層となって、内管の内側を通る排出ガスの熱を接続部２１Ｂ１や接続部２１Ｂ２に伝わり難くすることができる。従って、このように断熱装置を構成しても、その接続部２１Ｂ１とシリンダヘッド１１の接続部位との間の熱膨張差や、接続部２１Ｂ２と凝縮器６０の接続部位との間の熱膨張差が小さくなり、排出ガスの漏れを抑制することができる。
【００４１】
ここで、その二重管構造部分の形成箇所については、上記の断熱材と同じようにして決めればよく、例えば特に凝縮器６０側での熱膨張差を抑えたい場合、第２作動ガス循環通路２１Ｂにおける少なくとも凝縮器６０側の端部から所定の長さだけ形成すればよい。この場合の所定の長さについても、上記の断熱材のときと同様に設定する。その際、その所定の長さよりも長めに二重管構造部分を形成したならば、接続部２１Ｂ２の温度上昇を更に抑えることができ、更なる熱膨張差の縮小を図ることができる。シリンダヘッド１１側での熱膨張差を特に抑えたい場合についても同様に構成すればよい。
【００４２】
これらのような断熱装置は、第２作動ガス循環通路２１Ｂのみに設けることで完結できるので、接続部２１Ｂ１や接続部２１Ｂ２への排出ガスからの伝熱量を抑えつつ、作動ガス循環型エンジン１の大型化を抑えることができる。しかしながら、長きに渡り高温の排出ガスが排出される作動ガス循環型エンジン１においては、その伝熱量の抑制効果が不足する可能性もある。これが為、接続部２１Ｂ１や接続部２１Ｂ２の温度上昇を強制的に抑えることが可能な冷却装置の方が断熱装置よりも好ましいことがあり得る。
【００４３】
本実施例１の冷却装置は、第２作動ガス循環通路２１Ｂの全体又は一部を二重管構造にして、その二重管構造部分における同心円の外管と内管との間の空間部分に冷媒を環流させるよう構成する。例えば、図１には、その冷却装置の一例について示している。
【００４４】
その図１に示す冷却装置７０において、第２作動ガス循環通路２１Ｂは、全体を二重管に成型したものであり、その外管２１Ｂ３と内管２１Ｂ４とで形成される空間部分を冷媒通路７１として利用すると共に、内管２１Ｂ４の内側を排出ガスの通路として利用する。その冷媒通路７１を流す冷媒は、例えば冷却水であり、ラジエータ７２との間で循環させる。
【００４５】
その外管２１Ｂ３には、冷媒通路７１に冷媒を供給する冷媒供給口２１Ｂ５が一端に形成され、且つ、冷媒通路７１から冷媒を排出する冷媒排出口２１Ｂ６が他端に形成される。ここで、例えば凝縮器６０側の冷却を主目的とする場合には、循環している中でも最も温度の低い冷媒を凝縮器６０側に供給するべく、凝縮器６０側の端部に冷媒供給口２１Ｂ５を設けることが好ましい。その冷媒供給口２１Ｂ５には、ラジエータ７２から冷媒を導く冷媒供給通路７３が接続される。その冷媒供給通路７３上には、ラジエータ７２で冷やされた冷媒を冷媒供給口２１Ｂ５へ送り込むウォーターポンプ７４が配設されている。また、冷媒排出口２１Ｂ６には、吸熱後の冷媒をラジエータ７２に戻す冷媒リターン通路７５が接続される。尚、シリンダヘッド１１側の冷却を主目的とする場合には、冷媒供給口２１Ｂ５と冷媒排出口２１Ｂ６を入れ替えて、冷媒の流動方向を逆転させればよい。
【００４６】
この冷却装置７０は、内管２１Ｂ４に伝わった排出ガスの熱を冷媒通路７１の冷媒が奪うので、その熱の外管２１Ｂ３への伝達を抑えることができる。更に、この冷却装置７０は、その冷媒が最大で当該冷媒の温度まで外管２１Ｂ３の温度を低下させることができる。これが為、この冷却装置７０は、その外管２１Ｂ３の温度上昇の抑制が可能になり、この外管２１Ｂ３の外周面に配設されている接続部２１Ｂ１や接続部２１Ｂ２の温度上昇も抑えることができる。特に、凝縮器６０側においては、最も低温の冷媒が供給されるので、その熱伝達の抑制効果と外管２１Ｂ３の冷却効果が高まっている。従って、この構成では、接続部２１Ｂ１よりも接続部２１Ｂ２の温度上昇の抑制効果が良好になる。冷媒通路７１で吸熱した冷媒は、ラジエータ７２に戻され、冷却後に再び冷媒通路７１に供給される。
【００４７】
この冷却装置７０は、その繰り返しにより接続部２１Ｂ１や接続部２１Ｂ２の温度上昇を抑え続けることができるので、その接続部２１Ｂ１とシリンダヘッド１１の接続部位との間の熱膨張差、そして、接続部２１Ｂ２と凝縮器６０の接続部位との間の熱膨張差が小さくなる。これにより、この冷却装置７０は、その間に隙間を生じさせなくなるので、排出ガス（水蒸気Ｈ２Ｏ及びアルゴンＡｒ）の漏れを抑制することができる。従って、本実施例１の作動ガス循環型エンジン１においては、作動ガスたるアルゴンＡｒの量を最初に閉じ込めたまま保つことができるので、動力性能の低下を抑えることができる。
【００４８】
また、そのシリンダヘッド１１側の接続部２１Ｂ１は、シリンダヘッド１１と同じ材料又はシリンダヘッド１１と同等の線膨張係数の材料で成形することが望ましい。例えば、そのシリンダヘッド１１の接続部位がアルミニウムで作られている場合、接続部２１Ｂ１は、同じアルミニウムで成形すればよい。これにより、その接続部２１Ｂ１とシリンダヘッド１１の接続部位との間の熱膨張差が小さくなるので、その間からの排出ガスの漏れを更に抑えることができる。従って、この作動ガス循環型エンジン１は、より的確に排出ガスの外部への漏れを抑えることができるので、より確実に動力性能の低下の抑制等を実現することができる。この接続部２１Ｂ１については、前述した断熱装置を有する構成に適用してもよく、これにより、この冷却装置７０に適用した構成と同様の効果を得ることができる。尚、その接続部２１Ｂ１がシリンダブロック１２に接続されるならば、接続部２１Ｂ１は、シリンダブロック１２と同じ材料又はシリンダブロック１２と同等の線膨張係数の材料で成形することが望ましい。
【００４９】
また、この冷却装置７０は、冷却対象に応じた必要最小限の量の冷媒を冷媒通路７１に流すことが望ましい。つまり、その点を考慮して、冷媒通路７１の容積、ラジエータ７２の大きさに影響を与える冷却性能、ウォーターポンプ７４の駆動性能を決めればよい。これにより、冷却装置７０の大型化を必要最小限に抑えつつ、排出ガスの漏れを抑えることができる。例えば、凝縮器６０側の冷却を主目的とするならば、この凝縮器６０側での排出ガスの漏れの抑制を実現させる為の必要最小限の量の冷媒を冷媒通路７１に流せばよい。尚、その冷媒通路７１の冷媒で内管２１Ｂ４の内側の排出ガスを冷却して、水蒸気Ｈ２Ｏを凝縮させるように設定することも可能である。この場合には、凝縮器６０の小型化が可能になる。
【００５０】
更に、この作動ガス循環型エンジン１は、その冷却装置７０を図３に示す冷却装置１７０又は図４に示す冷却装置２７０に置き換えてもよい。その図３，４においては、各々冷却装置１７０，２７０の要部の断面を示している。
【００５１】
先ず、図３に示す冷却装置１７０は、上述した冷却装置７０における第２作動ガス循環通路２１Ｂを図３に示す第２作動ガス循環通路１２１Ｂに置き換えたものである。その第２作動ガス循環通路１２１Ｂは、第２作動ガス循環通路２１Ｂに断熱材１７６を配設したものである。
【００５２】
ここで、その断熱材１７６は、内管２１Ｂ４の内周面の全体又は一部に配設する。例えば凝縮器６０側の熱膨張差の抑制を特に必要とする場合、その断熱材１７６は、内管２１Ｂ４の内周面における少なくとも凝縮器６０側の端部から所定の長さだけ配設すればよい。その所定の長さは、接続部２１Ｂ２と凝縮器６０の接続部位との間の熱膨張差を小さくして、その間からの排出ガスの漏れの抑制が可能になる長さに設定する。また、この所定の長さについては、冷媒通路の長さに合わせてもよく、求める上記の効果に応じて冷媒通路とは異なる長さに設定してもよい。シリンダヘッド１１側の熱膨張差の抑制を強く望む場合も同様である。
【００５３】
これにより、この冷却装置１７０は、断熱材１７６によって排出ガスの熱を上述した冷却装置７０よりも内管２１Ｂ４に伝え難いので、接続部２１Ｂ１や接続部２１Ｂ２の温度上昇を更に抑えることができ、更なる熱膨張差の縮小を図ることができる。従って、この冷却装置１７０は、冷却装置７０に対して、接続部２１Ｂ１とシリンダヘッド１１の接続部位との間の熱膨張差や、接続部２１Ｂ２と凝縮器６０の接続部位との間の熱膨張差を小さくし易いので、その間からの排出ガス（水蒸気Ｈ２Ｏ及びアルゴンＡｒ）の漏れを抑え、作動ガス循環型エンジン１の動力性能の低下の抑制等をより効果的に実現することができる。
【００５４】
更に、この冷却装置１７０は、その断熱材１７６によって排出ガスから冷媒への熱の移動を減らせるので、その冷媒の流量が少なくても接続部２１Ｂ２の温度上昇を抑えることができる。つまり、この冷却装置１７０は、断熱材１７６が無い冷却装置７０と同じ状態で所望の熱膨張差の縮小が図れている（即ち冷却装置７０の構成で十分な冷却性能が確保されている）のであれば、その冷却装置７０よりも冷媒の流量を減らすことが可能である。これが為、第２作動ガス循環通路１２１Ｂは、第２作動ガス循環通路２１Ｂに対して、冷媒通路７１の容積を減らせるので、外管２１Ｂ３の外径を縮小して小型化できる。従って、この冷却装置１７０は、冷却装置７０よりも作動ガス循環型エンジン１の小型化を図ることができる。また、この冷却装置１７０は、冷却装置７０の構成で十分な冷却性能が確保されているのであれば、ラジエータ７２の容量を小さくすることができるので、そのラジエータ７２の小型化が可能になる。これが為、この冷却装置１７０は、これによっても作動ガス循環型エンジン１の小型化を図ることができる。
【００５５】
このように、この冷却装置１７０において、断熱材１７６は、排出ガスから冷媒への熱の伝達量の減少を主たる目的として配設している。これが為、この冷却装置１７０においては、その断熱材１７６を冷媒通路７１側（つまり内管２１Ｂ４の外周面）に配設してもよく、これによっても同様の効果を得ることができる。また、内管２１Ｂ４の内周面又は外周面の内の少なくとも一方には、その内管２１Ｂ４内の排出ガスと冷媒通路７１内の冷媒との間の熱の移動を抑えることができるのであれば、その断熱材１７６に替えて断熱層（図示略）を設けてもよい。例えば、第２作動ガス循環通路１２１Ｂを更に多重の配管に成形し、これにより形成された空間部分を断熱層として利用すればよく、このようにしても同様の効果を得ることができる。また、その第２作動ガス循環通路１２１Ｂにおいても、上述したように、シリンダヘッド１１側の接続部２１Ｂ１は、シリンダヘッド１１と同じ材料又はシリンダヘッド１１と同等の線膨張係数の材料で成形してもよく、これによっても同様の効果を得ることができる。
【００５６】
尚、この作動ガス循環型エンジン１が多気筒の場合、この第２作動ガス循環通路１２１Ｂは、前述したように、シリンダヘッド１１側に排気マニホルドを有している。
【００５７】
次に、図４に示す冷却装置２７０は、上述した冷却装置７０，１７０における第２作動ガス循環通路２１Ｂ，１２１Ｂを図４に示す第２作動ガス循環通路２２１Ｂに置き換えると共に、冷媒通路７１も図４に示す冷媒通路２７１に置き換えたものである。
【００５８】
先ず、その第２作動ガス循環通路２２１Ｂは、一重管に成型されたものであり、図示しないが、配管本体２２１Ｂ３に第２作動ガス循環通路２１Ｂの接続部２１Ｂ１，２１Ｂ２と同様の接続部が設けられている。更に、この第２作動ガス循環通路２２１Ｂには、配管本体２２１Ｂ３の内周面に断熱材２７６が配設されている。その断熱材２７６は、配管本体２２１Ｂ３の全体又は一部に配設する。例えば凝縮器６０側の熱膨張差の抑制を特に必要とする場合、その断熱材２７６は、図３の断熱材１７６と同様にして設定した所定の長さだけ配設すればよい。シリンダヘッド１１側の熱膨張差の抑制を強く望む場合も同じである。
【００５９】
また、冷媒通路２７１は、配管本体２２１Ｂ３の外周面に巻き付けた配管であり、夫々の端部が第２作動ガス循環通路２１Ｂの冷媒供給口２１Ｂ５と冷媒排出口２１Ｂ６に相当する冷媒供給口と冷媒排出口とになる。これが為、第２作動ガス循環通路２２１Ｂには、第２作動ガス循環通路２１Ｂに存在している冷媒供給口２１Ｂ５と冷媒排出口２１Ｂ６とが形成されていない。この冷媒通路２７１は、配管本体２２１Ｂ３の長さ方向においてその全体又は一部に配設する。例えば凝縮器６０側の熱膨張差の抑制を特に必要とする場合、この冷媒通路２７１は、配管本体２２１Ｂ３おける少なくとも凝縮器６０側の端部から当該配管本体２２１Ｂ３の長さ方向に所定の長さだけ配設すればよい。更に、この冷媒通路２７１を例えば配管本体２２１Ｂ３の長さ方向における全体に配設する場合、冷媒供給口と冷媒排出口は、シリンダヘッド１１側と凝縮器６０側のどちらに設定してもよい。図４の例示においては、凝縮器６０側に冷媒供給口を設けて当該凝縮器６０側の冷却に重きを置くことにしている。
【００６０】
このように構成することによって、冷却装置２７０は、断熱材２７６が排出ガスの熱を配管本体２２１Ｂ３に伝わり難くし、且つ、冷媒通路２７１を流れる冷媒によって配管本体２２１Ｂ３を外周面側から冷却することができる。これが為、この冷却装置２７０は、凝縮器６０側の接続部の温度上昇の抑制が可能になるので、その接続部と凝縮器６０の接続部位との間の熱膨張差を小さくし、その間からの排出ガス（水蒸気Ｈ２Ｏ及びアルゴンＡｒ）の漏れを抑えることができる。従って、作動ガス循環型エンジン１は、この冷却装置２７０に置き換えても動力性能の低下の抑制等を図ることができる。また、この冷却装置２７０は、第２作動ガス循環通路２２１Ｂが一重管なので、二重管構造を採っている上記の冷却装置７０，１７０よりも構成の簡素化を図ることができる。ここで、その第２作動ガス循環通路２２１Ｂにおいても、上述したように、シリンダヘッド１１側の接続部は、シリンダヘッド１１と同じ材料又はシリンダヘッド１１と同等の線膨張係数の材料で成形してもよく、これにより同様の効果を得ることができる。
【００６１】
尚、この作動ガス循環型エンジン１が多気筒の場合、この第２作動ガス循環通路２２１Ｂは、前述したように、シリンダヘッド１１側に排気マニホルドを有している。
【００６２】
［実施例２］
次に、本発明に係る作動ガス循環型エンジンの実施例２を図５に基づいて説明する。
【００６３】
前述した実施例１においては、冷却装置７０，１７０，２７０を構成する為に、これ専用のラジエータ７２を設けている。これが為、この実施例１においては、そのラジエータ７２の存在によって、作動ガス循環型エンジン１の大型化を招く。そこで、本実施例２においては、既存のラジエータ、具体的にはエンジン本体１０のラジエータ１７との共用化を図る。
【００６４】
その一例について図５を用いて説明する。この図５の符号３０１は、本実施例２の作動ガス循環型エンジンを示す。本実施例２の作動ガス循環型エンジン３０１は、前述した実施例１の作動ガス循環型エンジン１において、第２作動ガス循環通路２１Ｂ，１２１Ｂ，２２１Ｂを第２作動ガス循環通路３２１Ｂに置き換えると共に、冷却装置７０，１７０，２７０を冷却装置３７０に置き換えたものである。
【００６５】
先ず、本実施例２の第２作動ガス循環通路３２１Ｂは、実施例１の第２作動ガス循環通路２１Ｂと同様の形を示すものであるが、それよりも外径を大きくして冷却装置３７０における冷媒通路３７１の容積を増やしている。これは、エンジン本体１０で必要とされるラジエータ１７からの冷媒（エンジン冷却水）の流量が冷却装置３７０で必要とされる流量よりも多いので、冷媒通路３７１にも多くの冷媒を環流させてエンジン本体１０側での流量不足を回避する為である。
【００６６】
具体的に、この第２作動ガス循環通路３２１Ｂは、第２作動ガス循環通路２１Ｂと同様の接続部３２１Ｂ１，３２１Ｂ２を備えており、この接続部３２１Ｂ１，３２１Ｂ２によってシリンダヘッド１１と凝縮器６０に固定する。また、この第２作動ガス循環通路３２１Ｂは、第２作動ガス循環通路２１Ｂの外管２１Ｂ３よりも外径及び内径の大きい外管３２１Ｂ３と、内管２１Ｂ４と略同等の外径及び内径の内管３２１Ｂ４と、を有する二重管である。これにより、この第２作動ガス循環通路３２１Ｂにおいては、第２作動ガス循環通路２１Ｂよりも冷媒通路３７１の容積が多くなり、冷媒の流量が増える。また、この第２作動ガス循環通路３２１Ｂには、冷媒供給口３２１Ｂ５と冷媒排出口３２１Ｂ６も形成されている。この例示においては、シリンダヘッド１１側に冷媒供給口３２１Ｂ５を形成し、凝縮器６０側に冷媒排出口３２１Ｂ６を形成する。尚、作動ガス循環型エンジン３０１が多気筒の場合、第２作動ガス循環通路３２１Ｂは、シリンダヘッド１１側に排気マニホルドを有している。
【００６７】
次に、本実施例２の冷却装置３７０は、その第２作動ガス循環通路３２１Ｂの冷媒通路３７１と、本来ならエンジン本体１０用のラジエータ１７に戻すエンジン冷却水を冷媒通路３７１の冷媒供給口３２１Ｂ５に導く冷媒供給通路３７３と、冷媒排出口３２１Ｂ６から排出されたエンジン冷却水（冷媒）をラジエータ１７に戻す冷媒リターン通路３７５と、を備える。つまり、この冷却装置３７０は、エンジン本体１０から排出されたエンジン冷却水を利用して凝縮器６０側の接続部３２１Ｂ２の温度上昇を抑えるものである。これが為、ここでは、そのラジエータ１７やウォーターポンプ１６等のエンジン本体１０を冷却する為の構成についても冷却装置３７０の構成と云える。
【００６８】
従って、この冷却装置３７０は、専用のラジエータを用いずとも、接続部３２１Ｂ２と凝縮器６０の接続部位との間の熱膨張差を小さくして、その間からの排出ガス（水蒸気Ｈ２Ｏ及びアルゴンＡｒ）の漏れを抑えることができるので、作動ガス循環型エンジン３０１の動力性能の低下を抑制でき、且つ、排出ガスが漏れ出た際の周辺部品への影響を回避できる。更に、この冷却装置３７０は、専用のラジエータが不要なので、作動ガス循環型エンジン３０１の小型化も可能になる。
【００６９】
ここで、冷媒供給通路３７３は、シリンダヘッド１１又はシリンダブロック１２の内の何れに接続してもよい。例えば、図５に示す如くシリンダヘッド１１に冷媒供給通路３７３を繋いだ場合には、シリンダヘッド１１のエンジン冷却水が冷媒通路３７１にシリンダヘッド１１側から流入するので、外管３２１Ｂ３及び内管３２１Ｂ４のシリンダヘッド１１側とシリンダヘッド１１の温度差が略無くなる。これが為、この場合には、シリンダヘッド１１側の接続部３２１Ｂ１とシリンダヘッド１１の接続部位との間の温度差も略無くなって熱膨張差が更に小さくなるので、その間からの排出ガスの漏れを抑えることができる。従って、この場合の作動ガス循環型エンジン３０１は、より的確に排出ガスの外部への漏れを抑えることができるので、より確実に動力性能の低下の抑制等を実現することができる。
【００７０】
また、本実施例２の第２作動ガス循環通路３２１Ｂにおいても、シリンダヘッド１１側の接続部３２１Ｂ１は、シリンダヘッド１１と同じ材料又はシリンダヘッド１１と同等の線膨張係数の材料で成形してもよく、これにより同様の効果を得ることができる。
【００７１】
また、この作動ガス循環型エンジン３０１においても、その第２作動ガス循環通路３２１Ｂを図３に示す第２作動ガス循環通路１２１Ｂ又は図４に示す第２作動ガス循環通路２２１Ｂの如き構成のものに置き換えてもよく、このようにしても同様の効果を得ることができる。
【００７２】
［実施例３］
次に、本発明に係る作動ガス循環型エンジンの実施例３を図６に基づいて説明する。
【００７３】
前述した実施例２のエンジン本体１０から排出されたエンジン冷却水は、その全てが一旦第２作動ガス循環通路３２１Ｂの冷媒通路３７１を通過してからラジエータ１７に戻される。これが為、この実施例２の作動ガス循環型エンジン３０１においては、冷媒通路３７１が抵抗となってエンジン冷却水（冷媒）の流速が低下し、これによりエンジン本体１０に送られるエンジン冷却水が不足するという事態が生じ得る。この事態を回避する為には冷媒通路３７１の容積を大きくすればよいのだが、この場合には、第２作動ガス循環通路３２１Ｂの外径が大きくなって作動ガス循環型エンジン３０１の大型化を招いてしまう虞がある。
【００７４】
そこで、本実施例３の作動ガス循環型エンジン４０１は、かかる大型化という不都合を回避すべく、実施例２の作動ガス循環型エンジン３０１において、第２作動ガス循環通路３２１Ｂを図６に示す第２作動ガス循環通路４２１Ｂに置き換えると共に、冷却装置３７０を図６に示す冷却装置４７０に置き換えて構成する。
【００７５】
本実施例３の第２作動ガス循環通路４２１Ｂは、実施例２の第２作動ガス循環通路３２１Ｂと同様の構成を有するものであり、両端の接続部４２１Ｂ１，４２１Ｂ２と、外管４２１Ｂ３と、内管４２１Ｂ４と、冷媒供給口４２１Ｂ５と、冷媒排出口４２１Ｂ６、とを備えているが、その外管４２１Ｂ３が第２作動ガス循環通路２１Ｂの外管２１Ｂ３と略同等の外径及び内径を有するものとなっている。即ち、この第２作動ガス循環通路４２１Ｂにおいても外管４２１Ｂ３と内管４２１Ｂ４との間に冷媒通路４７１が形成されるのであるが、その冷媒通路４７１は、実施例２の冷媒通路３７１よりも容積が小さくなっている。これにより、本実施例３の作動ガス循環型エンジン４０１は、実施例２の作動ガス循環型エンジン３０１に対して小型化できる。尚、この作動ガス循環型エンジン４０１が多気筒の場合、第２作動ガス循環通路４２１Ｂは、シリンダヘッド１１側に排気マニホルドを有している。
【００７６】
次に、本実施例３の冷却装置４７０は、第２作動ガス循環通路４２１Ｂの冷媒通路４７１と、エンジン冷却水をエンジン本体１０からラジエータ１７に戻すエンジン冷却水リターン通路１８と冷媒供給口４２１Ｂ５とを連通させる冷媒供給通路４７３と、冷媒排出口４２１Ｂ６とエンジン冷却水リターン通路１８とを連通させる冷媒リターン通路４７５と、を備える。エンジン冷却水リターン通路１８上において、冷媒供給通路４７３は、冷媒リターン通路４７５に対して、エンジン冷却水リターン通路１８内のエンジン冷却水の流れ方向の上流側に接続する。この冷却装置４７０においては、エンジン冷却水リターン通路１８内のエンジン冷却水（冷媒）を冷媒供給通路４７３から冷媒通路４７１に分流させ、この冷媒通路４７１を流れたエンジン冷却水（冷媒）を冷媒リターン通路４７５からエンジン冷却水リターン通路１８に戻す。つまり、この冷却装置４７０は、実施例２の冷却装置３７０と同様にエンジン本体１０から排出されたエンジン冷却水を利用して凝縮器６０側の接続部４２１Ｂ２の温度上昇を抑えるものであるが、その冷却装置３７０とは違い、エンジン冷却水リターン通路１８を流れるエンジン冷却水（冷媒）の一部を冷媒通路４７１に分流して、接続部４２１Ｂ２の温度上昇を抑える。このように、本実施例３の冷却装置４７０は、エンジン冷却水リターン通路１８内のエンジン冷却水（冷媒）の一部のみを冷媒通路４７１に流す構成を採っているので、その冷媒通路４７１の容積を減らすことができ、外管４２１Ｂ３の外径及び内径を小さくすることができる。
【００７７】
従って、本実施例３の作動ガス循環型エンジン４０１は、その大型化を抑制しつつ実施例２の作動ガス循環型エンジン３０１と同様の効果を得ることができる。また、この作動ガス循環型エンジン４０１は、エンジン冷却水リターン通路１８内のエンジン冷却水（冷媒）の一部のみが冷媒通路４７１に移されるので、そのエンジン冷却水リターン通路１８の内径を従来通りの大きさに設定でき、エンジン本体１０へのエンジン冷却水不足が起こらない。
【００７８】
ここで、エンジン冷却水リターン通路１８がシリンダヘッド１１に接続されているならば、冷媒供給通路４７３は、可能な限りエンジン冷却水リターン通路１８のシリンダヘッド１１側に繋ぐことが望ましい。これにより、その冷媒通路４７１には、シリンダヘッド１１のエンジン冷却水が温度を殆ど変えぬまま供給されることになる。従って、この場合には、実施例３の構成と同様に、シリンダヘッド１１側の接続部４２１Ｂ１とシリンダヘッド１１の接続部位との間の温度差が略無くなり、その間からの排出ガスの漏れを抑えることが可能になる。これが為、この場合の作動ガス循環型エンジン４０１は、より的確に排出ガスの外部への漏れを抑えることができ、より確実に動力性能の低下の抑制等を実現することができる。
【００７９】
ところで、本実施例３の第２作動ガス循環通路４２１Ｂにおいても、シリンダヘッド１１側の接続部４２１Ｂ１は、シリンダヘッド１１と同じ材料又はシリンダヘッド１１と同等の線膨張係数の材料で成形してもよく、これにより同様の効果を得ることができる。
【００８０】
また、この作動ガス循環型エンジン４０１においても、その第２作動ガス循環通路４２１Ｂを図３に示す第２作動ガス循環通路１２１Ｂ又は図４に示す第２作動ガス循環通路２２１Ｂの如き構成のものに置き換えてもよく、このようにしても同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上のように、本発明に係る作動ガス循環型エンジンは、封入されている作動ガスの漏れを抑制する技術に有用である。
【符号の説明】
【００８２】
１，３０１，４０１  作動ガス循環型エンジン
１０  エンジン本体
１１  シリンダヘッド
１１ｂ  吸気ポート
１１ｃ  排気ポート
１６，７４  ウォーターポンプ
１７，７２  ラジエータ
１８  エンジン冷却水リターン通路
２０  作動ガス循環経路
２１  作動ガス循環通路
２１Ｂ，１２１Ｂ，２２１Ｂ，３２１Ｂ，４２１Ｂ  第２作動ガス循環通路
２１Ｂ１，２１Ｂ２，３２１Ｂ１，３２１Ｂ２，４２１Ｂ１，４２１Ｂ２  接続部
２１ｂ  排気マニホルド
２１Ｂ５，３２１Ｂ５，４２１Ｂ５  冷媒供給口
２１Ｂ６，３２１Ｂ６，４２１Ｂ６  冷媒排出口
３０  酸化剤供給装置
４０  被酸化燃料供給装置
６０  凝縮器
７０，１７０，２７０，３７０，４７０  冷却装置
７１，２７１，３７１，４７１  冷媒通路
７３，３７３，４７３  冷媒供給通路
７５，３７５，４７５  冷媒リターン通路
１７６，２７６  断熱材
ＣＣ  燃焼室
【図１】
2011094565.tif 000003
【図２】
2011094565.tif 000004
【図３】
2011094565.tif 000005
【図４】
2011094565.tif 000006
【図５】
2011094565.tif 000007
【図６】
2011094565.tif 000008