(57)【要約】【課題】可燃性冷媒を使用するランキンサイクル回路を安全に且つ適正に機能させることができる内燃機関の廃熱利用装置を提供する。【解決手段】内燃機関(4)の廃熱を熱媒体から熱回収する廃熱利用装置(2)であって、可燃性の作動流体が循環する循環路(9)に、蒸発器(12)、膨張機(16)、凝縮器(18)、ポンプ(20)が順次介挿されるランキンサイクル回路(8)と、ランキンサイクル回路を密閉して収容する筐体(30)と、筐体内を化学的に不活性状態にする不活性化手段(38)とを備える。【選択図】図１
2008255923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の廃熱を熱媒体から熱回収する廃熱利用装置であって、
可燃性の作動流体が循環する循環路に、前記熱媒体から熱回収して前記作動流体を加熱する蒸発器、該蒸発器を経由した作動流体を膨張させて駆動力を発生する膨張機、該膨張機を経由した作動流体を凝縮させる凝縮器、該凝縮器を経由した作動流体を前記蒸発器に向けて圧送するポンプが順次介挿されるランキンサイクル回路と、
前記ランキンサイクル回路を密閉して収容する筐体と、
前記筐体内を化学的に不活性状態にする不活性化手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の廃熱利用装置。
【請求項２】
前記不活性化手段は、前記筐体内を真空状態にすべく該筐体に真空引きポートを有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の廃熱利用装置。
【請求項３】
前記不活性化手段は、前記筐体内に不活性ガスを充填すべく該筐体にガス充填ポートを有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の廃熱利用装置。
【請求項４】
前記ランキンサイクル回路の異常を検出して処理する異常処理手段を更に備え、
該異常処理手段が前記ランキンサイクル回路の異常を検出したとき、前記筐体外へ警報を出力するとともに前記ポンプの駆動を停止することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の廃熱利用装置。
【請求項５】
前記異常処理手段は、前記筐体内における前記作動流体の漏洩を検出する作動流体漏洩検出手段を含むことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の廃熱利用装置。
【請求項６】
前記異常処理手段は、前記筐体内の圧力上昇を検出する圧力上昇検出手段を含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関の廃熱利用装置。
【請求項７】
前記熱媒体は前記内燃機関を冷却する冷却水であり、前記内燃機関を経由した冷却水が前記蒸発器を経由して循環する冷却水回路と、
前記筐体外に配されて冷却水を外気で冷却する放熱器が介挿され、該放熱器を経由した冷却水が前記凝縮器を経由して循環する第２冷却水回路と、
前記筐体に設けられ、前記冷却水回路及び前記第２冷却水回路をそれぞれ前記筐体内から前記筐体外に向けて気密に延設する管路接続手段とを更に備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の内燃機関の廃熱利用装置。
【請求項８】
前記筐体内に設けられ、前記膨張機で発生した駆動力を電力に変換する発電機と、
前記筐体に設けられ、該発電機で発生した電力を前記筐体内からの前記筐体外に向けて気密に取り出すターミナルとを更に備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の内燃機関の廃熱利用装置。
【請求項９】
前記異常処理手段による前記ランキンサイクル回路の異常の検出、及び前記ポンプの駆動の停止は前記ターミナルを介して実施されることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の廃熱利用装置。
【請求項１０】
前記発電機で発電される電力量を検出する電力量検出手段と、
前記内燃機関を経由した冷却水が前記放熱器を経由して循環する第３冷却水回路と、
前記内燃機関を経由した冷却水を前記第１冷却水回路と前記第３冷却水回路とに配分して流入させる流量配分手段とを更に備え、
前記流量配分手段は、前記電力量検出手段で検出される電力量が所定の電力量設定値以上のとき、前記内燃機関を経由して前記第３冷却水回路に流入する冷却水の流量を増加させることを特徴とする請求項８又は９に記載の内燃機関の廃熱利用装置。
【請求項１１】
前記流量配分手段は、前記異常処理手段が前記ランキンサイクル回路の異常を検出したとき、前記内燃機関を経由する冷却水の全量を前記第３冷却水回路に流入させることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の廃熱利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の廃熱利用装置に係り、詳しくは、車両に好適な内燃機関の廃熱利用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の廃熱利用装置として、例えば特許文献１では、車両用内燃機関の冷却装置が開示されている。
この冷却装置は、作動流体（以下、冷媒という）であるフロンが循環する循環路に、蒸発器、膨張機及び凝縮器が順次介挿され、蒸発器において車両のエンジンの冷却水とフロンとを熱交換するランキンサイクル回路を構成している。そして、膨張機で発生する駆動力で凝縮器の放熱ファンが駆動され、凝縮器で凝縮されたフロンでエンジンが冷却される。
【特許文献１】特開昭６１−１５５６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、現在では、このような冷却装置の冷媒としてオゾン層破壊を阻止するためにＲ１３４ａ等の代替フロンが利用されている。しかしながら、このような代替フロンは温暖化係数が高く、依然として環境への影響が懸念される。
そこで、上記従来技術において、自然冷媒である炭化水素系の冷媒を使用することが考えられる。しかしながら、炭化水素系の冷媒は可燃性であるため、この冷媒が循環路や蒸発器、膨張機等から漏洩すると発火し、最悪の場合は爆発する虞がある。
【０００４】
また、上記従来技術では、膨張機で発生する駆動力で凝縮器の放熱ファンを駆動するため、何等かの理由でランキンサイクル回路が故障したり、膨張機で発生する駆動力が減少したりすると、エンジンを十分に冷却できなくなるとの問題もある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、可燃性冷媒を使用するランキンサイクル回路を安全に且つ適正に機能させることができる内燃機関の廃熱利用装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するべく、請求項１記載の内燃機関の廃熱利用装置は、内燃機関の廃熱を熱媒体から熱回収する廃熱利用装置であって、可燃性の作動流体が循環する循環路に、熱媒体から熱回収して作動流体を加熱する蒸発器、蒸発器を経由した作動流体を膨張させて駆動力を発生する膨張機、膨張機を経由した作動流体を凝縮させる凝縮器、凝縮器を経由した作動流体を蒸発器に向けて圧送するポンプが順次介挿されるランキンサイクル回路と、ランキンサイクル回路を密閉して収容する筐体と、筐体内を化学的に不活性状態にする不活性化手段とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２記載の発明では、請求項１において、不活性化手段は、筐体内を真空状態にすべく筐体に真空引きポートを有することを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、請求項１において、不活性化手段は、筐体内に不活性ガスを充填すべく筐体にガス充填ポートを有することを特徴としている。
更にまた、請求項４記載の発明では、請求項１から３のいずれかにおいて、ランキンサイクル回路の異常を検出して処理する異常処理手段を更に備え、異常処理手段がランキンサイクル回路の異常を検出したとき、筐体外へ警報を出力するとともにポンプの駆動を停止することを特徴としている。
【０００７】
また、請求項５記載の発明では、請求項４において、異常処理手段が筐体内における作動流体の漏洩を検出する作動流体漏洩検出手段を含むことを特徴としている。
更に、請求項６記載の発明では、請求項４又は５において、異常処理手段が筐体内の圧力上昇を検出する圧力上昇検出手段を含むことを特徴としている。
更にまた、請求項７記載の発明では、請求項１から６のいずれかにおいて、熱媒体は内燃機関を冷却する冷却水であり、内燃機関を経由した冷却水が蒸発器を経由して循環する冷却水回路と、筐体外に配されて冷却水を外気で冷却する放熱器が介挿され、放熱器を経由した冷却水が凝縮器を経由して循環する第２冷却水回路と、筐体に設けられ、冷却水回路及び第２冷却水回路をそれぞれ筐体内から筐体外に向けて気密に延設する管路接続手段とを更に備えることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項８記載の発明では、請求項１から７のいずれかにおいて、筐体内に設けられ、膨張機で発生した駆動力を電力に変換する発電機と、筐体に設けられ、発電機で発生した電力を筐体内からの筐体外に向けて気密に取り出すターミナルとを更に備えることを特徴としている。
更に、請求項９記載の発明では、請求項８において、異常処理手段によるランキンサイクル回路の異常の検出、及びポンプの駆動の停止はターミナルを介して実施されることを特徴としている。
【０００９】
更にまた、請求項１０記載の発明では、請求項８又は９において、発電機で発電される電力量を検出する電力量検出手段と、内燃機関を経由した冷却水が放熱器を経由して循環する第３冷却水回路と、内燃機関を経由した冷却水を第１冷却水回路と第３冷却水回路とに配分して流入させる流量配分手段とを更に備え、流量配分手段は、電力量検出手段で検出される電力量が所定の電力量設定値以上のとき、内燃機関を経由して第３冷却水回路に流入する冷却水の流量を増加させることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項１１記載の発明では、請求項１０において、流量配分手段は、異常処理手段がランキンサイクル回路の異常を検出したとき、内燃機関を経由する冷却水の全量を第３冷却水回路に流入させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の本発明の内燃機関の廃熱利用装置によれば、この廃熱利用装置は可燃性の作動流体が循環するランキンサイクル回路を密閉して収容する筐体と、筐体内を化学的に不活性状態にする不活性化手段とを備えている。これにより、ランキンサイクル回路から漏洩した可燃性の作動流体が化学的に酸化反応して発火等をすることを防止でき、ランキンサイクル回路、ひいては廃熱利用装置の安全性を向上できる。
【００１２】
具体的には、請求項２及び３記載の発明によれば、不活性化手段は真空引きポート又はガス充填ポートを有しており、筐体内を真空状態又は不活性ガス充満状態にすることができる。これにより、筐体内が無酸素状態となることから、ランキンサイクル回路から漏洩した可燃性の作動流体の発火等を確実に防止でき、ランキンサイクル回路、ひいては廃熱利用装置の安全性を更に向上できる。
【００１３】
また、筐体内を真空状態、又は不活性ガス充満状態にすることにより、ランキンサイクル回路で生じる熱の筐体及び筐体外への伝達を遮断でき、断熱材を用いなくてもランキンサイクル回路、ひいては廃熱利用装置の断熱性を大幅に向上できる。
更に、筐体内を真空状態にする場合には、ランキンサイクル回路の作動音の筐体及び筐体外への伝達を遮断でき、ランキンサイクル回路、ひいては廃熱利用装置の静穏性を大幅に向上できる。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、異常処理手段によってランキンサイクル回路の異常が検出されると、筐体外へ警報を出力するとともに、ランキンサイクル回路において作動流体を循環させるポンプの駆動を停止する。これにより、ランキンサイクル回路からの可燃性の作動流体の漏洩を早期に検出してランキンサイクル回路の稼動を停止するため、その漏洩量を最小限にすることができ、ランキンサイクル回路、ひいては廃熱利用装置の安全性を更に向上できる。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、異常処理手段が筐体内における作動流体の漏洩を検出する作動流体漏洩検出手段を含むことにより、ランキンサイクル回路からの可燃性の作動流体の漏洩を確実に検出することができ、ランキンサイクル回路、ひいては廃熱利用装置の安全性をより一層向上できる。
請求項６記載の発明によれば、異常処理手段が筐体内の圧力上昇を検出する圧力上昇検出手段を含むことにより、ランキンサイクル回路からの可燃性の作動流体の漏洩のみならず、筐体が破損して筐体外から筐体内に空気が流入した場合をも検出することができ、ランキンサイクル回路、ひいては廃熱利用装置の安全性を大幅に向上できる。
【００１６】
請求項７記載の発明によれば、筐体外に配される内燃機関を経由した冷却水が蒸発器を経由して循環する冷却水回路、筐体外に配される放熱器を経由した冷却水が凝縮器を経由して循環する第２冷却水回路を備え、これら冷却水回路は、筐体に設けられる管路接続手段によって筐体内から筐体外に向けて気密に延設される。これにより、筐体内の気密性を損なうことなく、内燃機関からの熱回収、作動流体の外気冷却、凝縮が実施できる。従って、ランキンサイクル回路を適正に機能させながら、ランキンサイクル回路、ひいては廃熱利用装置の安全性、静穏性、断熱性を確実に向上できる。
【００１７】
請求項８記載の発明によれば、筐体には発電機で発生した電力を筐体内からの筐体外に向けて気密に取り出すターミナルが設けられるため、筐体内の気密性を保持しつつ、発電機で発電された電力の回収を適切に行うことができ、ランキンサイクル回路を適正に機能させながら、ランキンサイクル回路、ひいては廃熱利用装置の安全性、静穏性、断熱性を更に確実に向上できる。
【００１８】
請求項９記載の発明によれば、異常処理手段による異常検出、異常処理がターミナルを介して実施されるため、筐体内の気密性を保持しつつ異常処理手段の実行を適切に行うことができ、ランキンサイクル回路、ひいては廃熱利用装置の安全性、静穏性、断熱性を更に確実に向上できる。
請求項１０記載の発明によれば、内燃機関を経由した冷却水を冷却水回路と内燃機関を経由した冷却水が放熱器を経由して循環する第３冷却水回路とに配分して流入させる流量配分手段を更に備え、この流量配分手段は、電力量検出手段で検出される電力量が所定の電力量設定値以上のとき、内燃機関を経由して第３冷却水回路に流入する冷却水の流量を増加させる。これにより、実発電量が要求発電量以上になると、発電量が減少する方向にランキンサイクル回路を稼動できるため、筐体内での発電機の過負荷に伴う過熱を防止でき、この発電機の過熱と可燃性の作動流体の漏洩とが同時に生じた場合の作動流体の発火等を確実に防止できる。従って、ランキンサイクル回路ひいては廃熱利用装置の安全性をより一層向上できる。
【００１９】
請求項１１記載の発明によれば、流量配分手段は、異常処理手段がランキンサイクル回路の異常を検出したとき、内燃機関を経由する冷却水の全量を第３冷却水回路に流入させる。これにより、ランキンサイクル回路が故障したり停止したりして異常状態となっても、内燃機関を放熱器において外気で冷却することができ、ランキンサイクル回路をより一層安全に且つ適正に機能させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
先ず、第１実施形態について説明する。
図１は本実施形態の内燃機関の廃熱利用装置２の構成を示す模式図であり、廃熱利用装置２は、冷却水が循環して例えば車両のエンジン（内燃機関)４を冷却する第１冷却水回路６と、可燃性の炭化水素系（ＨＣ）冷媒が循環してエンジン４の廃熱を回収するランキンサイクル回路８（以下、サイクル８という）と、冷却水が循環して冷媒を冷却する第２冷却水回路１０とから構成されている。
【００２１】
冷却水回路６は、エンジン４から延設される循環路７に蒸発器１２、水ポンプ１４が順に介挿されて閉回路を構成し、水ポンプ１４を駆動することによって冷却水が循環する。
蒸発器１２は、冷却水回路６を循環する冷却水とサイクル８を循環する冷媒とを熱交換させる熱交換器であって、エンジン４で加熱された冷却水、すなわち温水を熱媒体としてサイクル８側にエンジン４の廃熱を回収させる。一方、蒸発器１２を通過し、冷媒に吸熱されて温度低下した冷却水は、エンジン４を冷却することにより再び加熱された温水となる。
【００２２】
水ポンプ１４は、エンジン４の回転数に応じて駆動され、冷却水回路６全体において冷却水を好適に循環させる。
これに対しサイクル８は、循環路（作動流体循環路）９に、蒸発器１２、膨張機１６、凝縮器１８、冷媒ポンプ（ポンプ）２０が順に介挿されて閉回路を構成し、冷媒ポンプ２０を駆動することによって冷媒が循環する。
【００２３】
膨張機１６は、蒸発器１２で加熱され過熱蒸気の状態となった冷媒の膨張によって回転等に係る駆動力を発生させる流体機器である。膨張機１６には発電機２２が連結され、好ましくは膨張機１６及び発電機２２は密閉された一体化構造をなしており、膨張機１６で発生した駆動力は発電機２２で気密に電力変換されて廃熱利用装置２の外部にある電力利用装置２４で利用可能となっている。
【００２４】
凝縮器１８は、膨張機１６から吐出される冷媒を第２冷却水回路１０を循環する冷却水と熱交換させて凝縮液化する熱交換器であり、凝縮器１８で凝縮された液冷媒は冷媒ポンプ２０で蒸発器１２に圧送される。
冷媒ポンプ２０は、このポンプ２０の駆動部に入力される信号に応じて可動部を駆動する電動ポンプであり、サイクル８全体において冷媒を好適に循環させる。なお、ポンプ２０は膨張機１６と一体的に構成しても良く、この場合にはポンプ２０は膨張機１６の動力で駆動される。
【００２５】
一方、第２冷却水回路１０は、循環路１１に、凝縮器１８、放熱器２６、第２水ポンプ２８が順に介挿されて閉回路を構成し、第２水ポンプ２８を駆動することによって冷却水が循環する。
放熱器２６は、第２冷却水回路１０を循環する冷却水と外気とを熱交換させる熱交換器であって、電動ファン２７を駆動することにより、凝縮器１８で加熱された冷却水、すなわち温水を外気で冷却する。一方、放熱器２６を通過し、外気に吸熱されて温度低下した冷却水は、凝縮器１８を通過して冷媒を冷却することにより再び加熱された温水となる。
【００２６】
第２水ポンプ２８は、このポンプ２８の駆動部に入力される信号に応じて可動部を駆動する電動ポンプであり、第２冷却水回路１０全体において冷却水を好適に循環させる。
ところで、サイクル８は筐体３０に密閉して収容されている。
図２にも示されるように、筐体３０は、ともに縁部３１を有するハット状の上蓋部３２と下蓋部３４とから構成され、各縁部３１がシール部材３６を介して重ね合わされ、複数のボルトで締結されている。
【００２７】
下蓋部３４の適宜位置には、真空引きポート３８が設けられ、真空引きポート３８に図示しないポンプ等を接続して真空引きすることにより、筐体３０内を真空状態にすることができる（不活性化手段）。
また、筐体３０内の適宜位置には、ＨＣからなる冷媒の漏洩を検出するＨＣセンサ（作動流体漏洩検出手段）４０が設置されている。このＨＣセンサ４０からは通電可能なリード線が延び、このリード線は筐体３０の適宜位置に設けられたターミナル４２に電気的に接続されている。
【００２８】
ターミナル４２は、筐体３０内と筐体３０外とを電気的に接続するコネクタであって、このターミナル４２には、ＨＣセンサ４０のリード線のみならず、ポンプ２０や発電機２２から延びるリード線も接続されており、筐体３０内の気密性を保持しながら、筐体３０内に設置された電気機器を筐体３０外と電気的に接続可能に構成されている。
また、上蓋部３２及び下蓋部３４の外面の適宜位置には、それぞれ循環路７及び循環路１１を筐体３０内から筐体３０外に向けて気密に延設するフランジ（管路接続手段）４４が溶着されており、図２はフランジ４４やターミナル４２、真空引きポート３８を加工取り付けする前の孔４５だけを穿孔した上蓋部３２及び下蓋部３４の状態を示している。
【００２９】
このようなターミナル４２やフランジ４４を設けることにより、筐体３０内を真空に保持しつつサイクル８を円滑に稼動させることができる。特に、ターミナル４２は、電力利用装置２４と電気的に接続され、発電機２２で発電される電力を円滑に回収することができる他、車両及び廃熱利用装置２の総合的な制御を行う電子コントロールユニット（ＥＣＵ）４６にも電気的に接続されている。
【００３０】
ＥＣＵ４６には警報ユニット４８が電気的に接続されており、ＥＣＵ４６は、ターミナル４２を介してＥＣＵ４６に入力されるＨＣセンサ４０からのＨＣ漏洩信号に応じて、警報ユニット４８で警報を発報するとともにサイクル８の稼動を停止する、サイクル８の異常処理制御を実施している（異常処理手段）。
以下、図３に示されるフローチャートを参照して異常処理制御の制御ルーチンについて詳しく説明する。
【００３１】
先ず、異常処理制御が開始されるとＳ１に移行する（以下、Ｓはステップを表す）。
Ｓ１では、筐体３０内でＨＣが検出されるか否かを判定する。判定結果が真（Ｙｅｓ）でＨＣが検出されたと判定された場合には、Ｓ２に移行して警報ユニット４８でＨＣ漏洩警報を発報させるとともにＳ３に移行し、判定結果が偽（Ｎｏ）でＨＣが検出されないと判定された場合には再びＳ１のステップを実行する。
【００３２】
Ｓ３に移行した場合には、筐体３０内で検出されたＨＣ量が所定のＨＣ量上限設定値ＨＣＨ以上か否かを判定する。判定結果が真（Ｙｅｓ）でＨＣ量が所定のＨＣ量上限設定値ＨＣＨ以上と判定された場合にはＳ４に移行し、判定結果が偽（Ｎｏ）でＨＣ量が所定のＨＣ量上限設定値ＨＣＨより小さいと判定された場合には、再びＳ３のステップを実行する。
【００３３】
Ｓ４では、ポンプ２０の駆動を停止し、その後に異常処理制御を終了する。
以上のように、本実施形態では、サイクル８から漏洩したＨＣ冷媒を検出し、その検出量に応じて警報を発報し、ポンプ２０を停止する異常処理制御を適切に実施している。
更に本願発明では、サイクル８を密閉して収容する筐体３０を備え、この筐体３０には筐体３０内を真空にする真空引きポート３８が設けられている。よって、筐体３０内を真空引きポート３８から真空引きすることにより、サイクル８が収容される筐体３０内を無酸素状態とすることができる。これにより、サイクル８から漏洩したＨＣ冷媒が発火等することを確実に防止でき、サイクル８、ひいては廃熱利用装置２の安全性を向上できる。
【００３４】
また、筐体３０内を真空状態にすることにより、サイクル８の作動音の筐体３０及び筐体３０外への伝達が遮断され、サイクル８、ひいては廃熱利用装置２の静穏性を大幅に向上できるとともに、サイクル８で生じる熱の筐体３０及び筐体外３０への伝達が遮断され、断熱材を用いなくてもサイクル８、ひいては廃熱利用装置２の断熱性を大幅に向上できる。
【００３５】
しかも、冷却水回路６及び第２冷却水回路は、筐体３０に設けられるフランジ４４によって筐体３０内から筐体３０外に向けて気密に延設される。よって、筐体３０内の気密性を損なうことなく、エンジン４からの熱回収、ＨＣ冷媒の外気冷却、凝縮を円滑に実施できる。
また、筐体には発電機２２で発生した電力を筐体３０内からの筐体３０外に向けて気密に取り出すターミナル４２が設けられ、異常処理制御による異常検出、異常処理もこのターミナル４２を介して実施される。これにより、筐体３０内の気密性を保持しつつ、発電機２２で発電された電力の回収、及び異常処理制御の実行を適切に行うことができる。従って、サイクル８を適正に機能させながら、サイクル８、ひいては廃熱利用装置２の安全性、静穏性、断熱性を更に確実に向上できる。
【００３６】
具体的には、異常処理制御は、ＨＣの漏洩により筐体３０外へ警報を出力するとともに、漏洩ＨＣ量が所定のＨＣ量上限設定値ＨＣＨ以上となるとき、サイクル８において冷媒を循環させるポンプ２０の駆動を停止する。ここで、この上限設定値ＨＣＨを例えば空気中にＨＣ冷媒が漏洩した場合に引火しない範囲の比率に予め設定することにより、ＨＣ冷媒の漏洩が止まらない場合にはサイクル８の稼動を停止できるため、サイクル８からのＨＣ冷媒の漏洩を早期に検出し、且つその漏洩量を最小限にすることができ、サイクル８、ひいては廃熱利用装置２の安全性を更に向上できる。
【００３７】
次に、第２実施形態について説明する。
図４は当該第２実施形態の廃熱利用装置５０を示しており、この廃熱利用装置５０は放熱器２６とエンジン４との間で冷却水を循環させる第３冷却水回路５２を形成し、この第３冷却水回路５２を構成する三方弁５４の弁開度制御を実施するものであり、他は上記第１実施形態と同一の構成をなしているため、主としてこの異なる点について説明する。
【００３８】
第３冷却水回路５２は、筐体３０外に形成され、エンジン４から延設される循環路５３に、三方弁５４、放熱器２６、逆止弁５６、水ポンプ１４が順に介挿されて閉回路を構成している。そして、水ポンプ１４を駆動することにより、エンジン４を経由した冷却水が放熱器２６を経由して循環する。なお、循環路５３のうち、エンジン４から三方弁５４までの流路と、逆止弁５６から水ポンプ１４までの一部の流路とは循環路７と共用しており、また、循環路５３のうち、放熱器２６の前後の流路は循環路１１と共用している。
【００３９】
三方弁５４は、１つの入口ポートと２つの出口ポートとを有するリニア電動弁であって、三方弁５４の駆動部に入力される入力信号に比例して１つの弁体を連続的に可変駆動することにより、入口ポートに流入する冷却水を各出口ポートに配分して流出させ、これら各配分流量を微調整可能に構成されている。三方弁５４の入口ポートとその対向する出口ポートとは循環路７に介挿され、一方、他方の出口ポートは循環路５３の流路を経て放熱器２６の上流側で循環路１１に合流している。
【００４０】
逆止弁５６は、循環路７を流れる冷却水が循環路５３に逆流するのを防止している。なお、循環路５３を流れる冷却水が循環路１１に逆流するのを防止するために、循環路１１における放熱器２６の上流側には逆止弁５８が介挿されている。
ここで、発電機２２で発電される電力は、ターミナル４２を経由した後にその電力量が電力センサ６０で検出され、この電力センサ６０は三方弁５４とともにＥＣＵ４６に電気的に接続されている。
【００４１】
そして、ＥＣＵ４６は、異常処理制御に加えて、電力センサ６０で検出された電力量ＥＰに応じて三方弁５４を駆動する弁開度制御を実施している。
以下、図５に示されるフローチャートを参照して弁開度制御の制御ルーチンについて詳しく説明する。
弁開度制御が開始されると、Ｓ１０１に移行する。なお、本制御ルーチンは以下の各ステップの実行中でも弁開度制御が停止されると、所定の初期状態に戻るリセット機能を有している。
【００４２】
Ｓ１０１では、異常処理制御においてサイクル８の異常が検出されたか否か、具体的には本実施形態の場合、ＨＣ漏洩警報が発報され且つポンプ２０が停止したか否かを判定する。判定結果が真（Ｙｅｓ）でサイクル８が異常であると判定された場合にはＳ１０２に移行し、判定結果が偽（Ｎｏ）でサイクル８が異常ではないと判定された場合にはＳ１０３に移行する。
【００４３】
Ｓ１０２に移行した場合には、三方弁５４を放熱器２６側に全開駆動するとともに蒸発器１２側に全閉駆動し、第３冷却水回路５２を形成した後、Ｓ１０１に戻る。
一方、Ｓ１０３に移行した場合には、電力センサ６０で検出される電力量ＥＰが所定の電力量上限設定値ＥＰＨ以上であるか否かを判定する。判定結果が真（Ｙｅｓ）で電力量ＥＰが所定の電力量上限設定値ＥＰＨ以上と判定された場合にはＳ１０４に移行し、判定結果が偽（Ｎｏ）で電力量ＥＰが所定の電力量上限設定値ＥＰＨより小さいと判定された場合にはＳ１０５に移行する。
【００４４】
Ｓ１０４に移行した場合には、三方弁５４を放熱器２６側に開駆動するとともに蒸発器１２側に閉駆動した後、Ｓ１０１に戻る。
一方、Ｓ１０５に移行した場合には、三方弁５４を蒸発器１２側に開駆動するとともに放熱器２６側に閉駆動した後、Ｓ１０１に戻る。
こうして弁開度制御に係る制御ルーチンが開始されると、上記Ｓ１０１，Ｓ１０２、又は上記Ｓ１０１，Ｓ１０３，Ｓ１０４、或いはＳ１０１，Ｓ１０３，Ｓ１０５の一連のステップが繰り返し実行されるが、弁開度制御の制御ルーチンを上記Ｓ１０１，Ｓ１０２ステップと、上記Ｓ１０１，Ｓ１０３〜Ｓ１０５のステップとに切り離して別個の構成にしても良い。
【００４５】
このように、上記第１実施形態と同様、第２実施形態に係る廃熱利用装置５０においても、サイクル８を適正に機能させながら、サイクル８、ひいては廃熱利用装置２の安全性、静穏性、断熱性を確実に向上できる。
特に当該第２実施形態の場合には、エンジン４を経由した冷却水が放熱器２６を経由して循環する第３冷却水回路５２が形成され、エンジン４を経由した冷却水を三方弁５４によって冷却水回路６と第３冷却水回路５２とに配分して流入させる弁開度制御を実施している。これにより、発電機２２における実発電量が要求発電量以上になると、発電量が減少する方向にサイクル８を稼動できるため、筐体３０内において発電機２２の過負荷に伴う過熱が生じるのが防止され、この発電機２２の過熱と筐体３０内におけるＨＣ冷媒の漏洩とが同時に生じた場合のＨＣ冷媒の発火等を確実に防止できる。従って、サイクル８、ひいては廃熱利用装置５０の安全性をより一層向上できる。
【００４６】
しかも、弁開度制御では、異常処理制御でサイクル８の異常が検出されると、エンジン４を経由する冷却水の全量を第３冷却水回路５２に流入させる。これにより、サイクル８が故障したり停止したりして異常状態となっても、エンジン４を放熱器２６において外気で冷却することができ、サイクル８をより一層安全に且つ適正に機能させることができる。
【００４７】
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記各実施形態では、筐体３０内を真空状態にしているが、筐体３０内が化学的に不活性状態となって筐体３０内における酸化反応を防止できれば良く、例えば、真空引きポート３８の代わりに図示しないガス充填ポートを設け、このガス充填ポートを介して窒素ガスや炭酸ガス等の不活性ガスを筐体３０内に充填しても良い（不活性化手段）。これにより、冷媒が筐体３０内に漏洩したとしても発火等を防止できて廃熱利用装置２の安全性を向上できるとともに、熱伝達率の低い不活性ガスを使用すればその断熱性をも向上できる。
【００４８】
また、上記各実施形態では、ＨＣセンサ４０で検出されたＨＣ量に応じて異常処理制御を実施しているが、特に筐体３０内が真空状態である限り、筐体３０内の圧力上昇に応じて異常処理制御を実施しても良く、ＨＣセンサ４０に代わって圧力センサを筐体３０内に設置しても良い。
この場合には、図６のフローチャートに示されるように、筐体３０内の圧力Ｐが所定の圧力設定値Ｐ０以上となるとき（Ｓ１１で真（Ｙｅｓ）の判定）、圧力上昇警報を発報し（Ｓ１２）、圧力Ｐが更に上昇して所定の圧力上限設定値ＰＨ以上となるとき（Ｓ１３で真（Ｙｅｓ）の判定）、冷媒ポンプ２０を停止する（Ｓ１４）ことにより、例えば圧力設定値Ｐ０を絶対圧力ゼロとして予め設定しておけば、筐体３０内でのＨＣ冷媒の漏洩を確実に検出できる。
【００４９】
しかも、この場合には、筐体３０が破損して筐体３０外から筐体３０内に空気が流入し、筐体３０内の圧力が上昇した場合をも検出することができ、サイクル８、ひいては廃熱利用装置の安全性をより一層向上できる。
また、上記圧力センサとＨＣセンサ４０との両方を筐体３０内に設置しても良く、この場合には、図７のフローチャートに示されるように、警報に関してのみ云えば、先ず筐体３０内の圧力Ｐを判定し（Ｓ２１）、次に筐体３０内のＨＣ漏洩の有無を判定することにより(Ｓ２２)、圧力上昇警報（Ｓ２３）、ＨＣ漏洩警報（Ｓ２４）、筐体破損警報（Ｓ２５）の三種類の警報を発報することができ、サイクル８の異常を更に迅速に且つ的確に検出できるため、サイクル８、ひいては廃熱利用装置の安全性をより一層向上できる。
【００５０】
更に、上記各実施形態においてポンプ２０を膨張機１６と一体的に構成した場合には、ポンプ２０は膨張機１６の動力で駆動されるため、異常処理制御におけるポンプ２０の駆動の停止処理は、ＥＣＵ４６から発電機２２に発電機２２の駆動を停止する信号がターミナル４２を介して出力されることとなる。
更にまた、上記各実施形態において冷却水回路６に図示しないラジエータを介挿し、エンジン４の冷却を更に促進させるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関の廃熱利用装置を示した模式図である。
【図２】図１の筐体を示した斜視図である。
【図３】図１のＥＣＵで実行される異常処理制御の制御ルーチンを示したフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る内燃機関の廃熱利用装置を示した模式図である。
【図５】図４のＥＣＵで実行される弁開度制御の制御ルーチンを示したフローチャートである。
【図６】図１のＥＣＵで実行される異常処理制御の変形例となる制御ルーチンを示したフローチャートである。
【図７】図１のＥＣＵで実行される異常処理制御における警報発報に関する変形例となる制御ルーチンを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
２，５０    廃熱利用装置
４      エンジン（内燃機関）
６      冷却水回路
８      ランキンサイクル回路
９      循環路
１０    第２冷却水回路
１２    蒸発器
１６    膨張機
１８    凝縮器
２０    冷媒ポンプ（ポンプ）
２２    発電機
２６    放熱器
３０    筐体
３８    真空引きポート（不活性化手段）
４０    ＨＣセンサ（作動流体漏洩検出手段）
４２    ターミナル
４４    フランジ（管路接続手段）
５２    第３冷却水回路
６０    電力センサ（電力量検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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