(57)【要約】【課題】駆動系が排気還流路及び過給器の少なくとも一方を採用している場合において、ポンプが故障した場合でも内燃機関の性能を維持可能な廃熱利用装置を提供する。【解決手段】実施例１の廃熱利用装置は、ランキンサイクル３、第１回転軸２９、第２回転軸３１、ツーウェイクラッチ３３、圧力センサ３５、コントローラ３７及び電熱ヒータ３９を備えている。駆動系１はターボチャージャ７を有している。ランキンサイクル３は電動ポンプＰ１等を有している。ツーウェイクラッチ３３は、第２回転軸３１の回転力を第１回転軸２９に伝達可能な第１状態と、第１回転軸２９の回転力を第２回転軸３１に伝達可能な第２状態とを実現可能である。この廃熱利用装置では、コントローラ３７が電動ポンプＰ１の故障を検知すれば、電熱ヒータ３９が作動される。これにより、ツーウェイクラッチ３３は第１状態から第２状態に切り替わる。【選択図】図１
2013133752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を有する駆動系に用いられ、ポンプ、ボイラ及び膨張機を有して作動流体を循環させるランキンサイクルを備えた廃熱利用装置であって、
前記駆動系は、前記内燃機関の排気の一部を還流排気として該内燃機関に還流させる排気還流路及び該内燃機関に対して加圧空気を供給する過給器の少なくとも一方を有し、
前記ボイラは該還流排気及び該加圧空気の少なくとも一方と該作動流体との間で熱交換を行い、
該内燃機関によって回転するとともに、該内燃機関を駆動可能な第１回転軸と、
前記膨張機によって回転する第２回転軸と、
該第１回転軸と該第２回転軸との間に設けられた断接装置と、
該断接装置を制御する制御手段とを備え、
該断接装置は、該第２回転軸の回転力を該第１回転軸に伝達可能である一方、該第１回転軸の回転力は該第２回転軸に伝達不能な第１状態と、該第１回転軸から該第２回転軸へ回転力を伝達可能である第２状態とを実現可能であり、
該制御手段は、前記ポンプの状態を検出するポンプ状態検出手段と、該ポンプ状態検出手段が検出した該ポンプの状態に基づいて、該ポンプが故障したことを検知するポンプ故障検知手段と、該ポンプ故障検知手段が該ポンプが故障したことを検知すれば、該第１状態を該第２状態に切り替える切替手段とを有していることを特徴とする廃熱利用装置。
【請求項２】
前記ポンプ状態検出手段は、前記ポンプと前記膨張機との間に設けられ、前記作動流体の圧力を検出する圧力センサであり、
前記ポンプ故障検知手段は、該圧力センサの検出値により該ポンプが故障したことを検知する請求項１記載の廃熱利用装置。
【請求項３】
前記断接装置は、前記第１状態と前記第２状態とが温度によって切り替わるものである請求項１又は２記載の廃熱利用装置。
【請求項４】
前記断接装置は、前記第１状態と前記第２状態とが磁力によって切り替わるものである請求項１又は２記載の廃熱利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃熱利用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に従来の廃熱利用装置が開示されている。この廃熱利用装置は、内燃機関としてのエンジンを有す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。ランキンサイクルは、ポンプ、ボイラ、膨張機及び発電機を有しており、作動流体を循環可能となっている。これらのポンプ、膨張機及び発電機は一体であり、流体機械を構成している。また、ボイラでは、エンジンから生じた排気と作動流体との熱交換により、作動流体を加熱可能である。
【０００３】
また、この廃熱利用装置は、エンジンと流体機械との間に電磁クラッチを備えている。電磁クラッチをＯＮすれば、エンジンの動力を流体機械に伝達可能な状態となり、電磁クラッチをＯＦＦすれば、エンジンの動力を流体機械に伝達不可能な状態となる。
【０００４】
さらに、この廃熱利用装置における流体機械には、上記の電磁クラッチを介してエンジンにより回転される第１回転軸と、膨張機によって回転される第２回転軸とが設けられている。そして、第１回転軸と第２回転軸との間にワンウェイクラッチが設けられている。このワンウェイクラッチは、第２回転軸の回転力を第１回転軸に伝達可能である一方、第１回転軸の回転力を第２回転軸に伝達することが不可能となっている。
【０００５】
この廃熱利用装置を始動させる際、電磁クラッチをＯＮしてエンジンの動力をポンプに伝達する。これにより、ポンプが作動されて作動流体がランキンサイクルを循環する。これにより、ボイラで加熱された作動流体が膨張機で膨張及び減圧される。ランキンサイクルは、この際に生じる圧力エネルギーを電力等として回収する。
【０００６】
ここで、始動直後の初期状態では、排気の熱量が小さいことから、圧力エネルギーが小さく、第２回転軸の回転速度が第１回転軸の回転速度よりも低い。このため、初期状態の間は、ワンウェイクラッチによって第１回転軸が第２回転軸に対して空転し、エンジンの動力が膨張機に伝達されない。
【０００７】
一方、初期状態の経過後、排気の熱量が大きくなれば、圧力エネルギーも大きくなることから、第２回転軸の回転速度が第１回転軸の回転速度に達する。これにより、ワンウェイクラッチにより、第２回転軸の回転力が第１回転軸に伝達され、膨張機の動力がポンプ及びエンジンに伝達される。これにより、ランキンサイクルでは、膨張機の動力によってポンプが作動し、作動流体が循環することとなる。この状態では、エンジンによりポンプを作動させる必要がなく、さらに、ポンプの駆動に要した動力の残りは、エンジンに回生されるため、エンジンの負荷が低減される。こうして、この廃熱利用装置では、効率良く圧力エネルギーの回収を行うことが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２７４８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記のような廃熱利用装置では、駆動系において、内燃機関の排気の一部を還流排気として内燃機関に還流させる排気還流路や、内燃機関に対して加圧空気を供給する過給器等が設けられ得る。このような場合、ボイラでは、還流排気や加圧空気と作動流体とで熱交換が行われ得る。つまり、ボイラは、単に作動流体を加熱する加熱装置として機能するだけでなく、還流排気や加圧空気を冷却する冷却装置としても機能する。これにより、廃熱利用装置では、圧力エネルギーの回収だけでなく、内燃機関の性能の向上を図ることも可能となる。
【００１０】
一方、上記の場合、還流排気や加圧空気の冷却が不十分となると、内燃機関の性能が低下してしまう。このため、ランキンサイクルでは、加圧エネルギーの回収の目的以外に、還流排気や加圧空気を冷却させるためにも、ポンプを作動させて作動流体を循環させる必要が生じる。
【００１１】
しかし、上記従来の廃熱利用装置では、ポンプが故障した際には作動流体をランキンサイクル内で循環させることができない。このため、上記従来の廃熱利用装置では、還流排気や加圧空気の冷却が不十分となり、内燃機関の性能が低下してしまう。
【００１２】
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、駆動系が排気還流路及び過給器の少なくとも一方を採用している場合において、ポンプが故障した場合でも内燃機関の性能を維持可能な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】
【００１３】
本発明の廃熱利用装置は、内燃機関を有する駆動系に用いられ、ポンプ、ボイラ及び膨張機を有して作動流体を循環させるランキンサイクルを備えた廃熱利用装置であって、
前記駆動系は、前記内燃機関の排気の一部を還流排気として該内燃機関に還流させる排気還流路及び該内燃機関に対して加圧空気を供給する過給器の少なくとも一方を有し、
前記ボイラは該還流排気及び該加圧空気の少なくとも一方と該作動流体との間で熱交換を行い、
該内燃機関によって回転するとともに、該内燃機関を駆動可能な第１回転軸と、
前記膨張機によって回転する第２回転軸と、
該第１回転軸と該第２回転軸との間に設けられた断接装置と、
該断接装置を制御する制御手段とを備え、
該断接装置は、該第２回転軸の回転力を該第１回転軸に伝達可能である一方、該第１回転軸の回転力は該第２回転軸に伝達不能な第１状態と、該第１回転軸から該第２回転軸へ回転力を伝達可能である第２状態とを実現可能であり、
該制御手段は、前記ポンプの状態を検出するポンプ状態検出手段と、該ポンプ状態検出手段が検出した該ポンプの状態に基づいて、該ポンプが故障したことを検知するポンプ故障検知手段と、該ポンプ故障検知手段が該ポンプが故障したことを検知すれば、該第１状態を該第２状態に切り替える切替手段とを有していることを特徴とする（請求項１）。
【００１４】
本発明の廃熱利用装置は、ランキンサイクルを備えている。このランキンサイクルは、駆動系に用いられ、ポンプ、ボイラ及び膨張機を有して作動流体を循環させる。駆動系は、内燃機関を有する他、内燃機関の排気の一部を還流排気として内燃機関に還流させる排気還流路及び内燃機関に対して加圧空気を供給する過給器の少なくとも一方を有している。ランキンサイクルのボイラは、還流排気及び加圧空気の少なくとも一方と作動流体との間で熱交換を行う。
【００１５】
この間、発明者らの知見によれば、過給器によって圧縮された加圧空気は、約１５０°Ｃ程度の温度となり、還流排気の温度は約５００°Ｃ程度となる。このため、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。
【００１６】
また、この廃熱利用装置では、ボイラにおける熱交換によって、還流排気や加圧空気を冷却させることが可能である。このため、還流排気や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内燃機関に還流又は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、内燃機関の出力を向上させたり、最終的に大気中に放出された際の排気中における窒素酸化物の含有量を低減させたりすることが可能である。
【００１７】
さらに、この廃熱利用装置では、第１回転軸が内燃機関によって回転するとともに、内燃機関を駆動可能である。第２回転軸は、膨張機によって回転、すなわち、膨張機における圧力エネルギーによって回転する。第１回転軸と第２回転軸との間に設けられた断接装置は、第１状態と第２状態とを実現可能である。断接装置は、第１状態では、第２回転軸の回転力を第１回転軸に伝達するが、第１回転軸の回転力は第２回転軸に伝達しない。一方、断接装置は、切替手段により第２状態となることで、第１回転軸から第２回転軸へ回転力を伝達可能となる。これにより、第１回転軸は第２回転軸を回転可能となる。
【００１８】
このため、この廃熱利用装置では、断接装置が第１状態にあれば、第２回転軸及び第１回転軸を介して、圧力エネルギーを膨張機から内燃機関に回生することが可能となる。
【００１９】
また、この廃熱利用装置では、断接装置が第１状態ある場合、第１回転軸から第２回転軸へは回転力が伝達不能である。このため、膨張機における圧力エネルギーが小さく、第２回転軸の回転速度が第１回転軸の回転速度を下回れば、第１回転軸が第２回転軸に対して空転する。つまり、内燃機関の動力が膨張機に伝達されず、内燃機関の負担が軽減される。
【００２０】
さらに、この廃熱利用装置では、ポンプ状態検出手段によってポンプの状態が検出される。そして、このポンプ状態検出手段が検出したポンプの状態に基づいて、ポンプ故障検知手段によってポンプが故障したことを検知すれば、切替手段が断接装置を第１状態から第２状態に切り替える。これにより、この廃熱利用装置では、切替手段により断接装置を第２状態とすることで、第１回転軸が第２回転軸を回転可能となり、内燃機関の動力によって膨張機を作動させることが可能となる。これにより、この廃熱利用装置では、ポンプが故障した場合であっても、膨張機によって作動流体をランキンサイクル内で循環させることが可能となり、還流排気や加圧空気の冷却を維持することが可能となる。このため、この廃熱利用装置では、ポンプの故障時であっても、内燃機関の性能を維持することが可能となる。
【００２１】
したがって、本発明の廃熱利用装置は、駆動系が排気還流路及び過給器の少なくとも一方を採用している場合において、ポンプが故障した場合でも内燃機関の性能を維持可能である。
【００２２】
内燃機関としては、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、これらのエンジンは空冷式でも水冷式でも良い。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、内燃機関や過給機は複数であっても良い。
【００２３】
本発明の廃熱利用装置において、ポンプ状態検出手段は、ポンプと膨張機との間に設けられ、作動流体の圧力を検出する圧力センサであり得る。そして、ポンプ故障検知手段は、圧力センサの検出値によりポンプが故障したことを検知することが好ましい（請求項２）。ランキンサイクルにおいて循環する作動流体は、ポンプと膨張機との間で高圧の状態となる。このため、圧力センサによってポンプと膨張機との間の作動流体の圧力を検出することで、ポンプ故障検知手段はポンプの状態をより正確に検知することが可能となる。このため、この廃熱利用装置では、ポンプの故障時における内燃機関の性能維持をより好適に行うことが可能となる。
【００２４】
また、断接装置は、第１状態と第２状態とが交互に変化するように構成されても良く、第１状態から第２状態への変化のみ可能に構成されても良い。ここで、本発明の廃熱利用装置において、断接装置は、第１状態と第２状態とが温度によって切り替わるものであり得る（請求項３）。また、本発明の廃熱利用装置において、断接装置は、第１状態と第２状態とが磁力によって切り替わるものであり得る（請求項４）。これらの場合、断接装置の構成が複雑化することを抑制しつつ、第１状態と第２状態との切り替えを容易に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の廃熱利用装置は、本発明の廃熱利用装置は、駆動系が排気還流路及び過給器の少なくとも一方を採用している場合において、ポンプが故障した場合でも内燃機関の性能を維持可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１の廃熱利用装置を示す模式構造図である。
【図２】実施例１の廃熱利用装置に係り、ツーウェイクラッチを示す軸方向の断面図である。
【図３】実施例１の廃熱利用装置に係り、ツーウェイクラッチを示す軸直角方向の部分拡大断面図である。（Ａ）は第１状態のツーウェイクラッチを示しており、（Ｂ）は第２状態のツーウェイクラッチを示している。
【図４】実施例１の廃熱利用装置に係り、スペーサを示す正面図である。（Ａ）はスペーサの初期形状を示しており、（Ｂ）はスペーサの組付形状を示している。
【図５】実施例１の廃熱利用装置に係り、始動直後の初期状態を示す模式構造図である。
【図６】実施例１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７】実施例１の廃熱利用装置に係り、電動ポンプが故障した状態を示す模式構造図である。
【図８】実施例２の廃熱利用装置に係り、ツーウェイクラッチを示す正面図である。（Ａ）は第１状態のツーウェイクラッチを示しており、（Ｂ）は第２状態のツーウェイクラッチを示している。
【図９】実施例２の廃熱利用装置に係り、ツーウェイクラッチを示す軸直角方向の部分拡大断面図である。（Ａ）は第１状態のツーウェイクラッチを示しており、（Ｂ）は第２状態のツーウェイクラッチを示している。
【図１０】実施例３の廃熱利用装置に係り、ツーウェイクラッチを示す軸直角方向の部分拡大断面図である。（Ａ）及び（Ｂ）は第１状態のツーウェイクラッチを示しており、（Ｃ）は第２状態のツーウェイクラッチを示している。
【図１１】実施例３の廃熱利用装置に係り、電磁石と切替プレートとの位置関係を示す断面図である。（Ａ）は第１状態における電磁石と切替プレートとの位置関係を示しており、（Ｂ）は第２状態における電磁石と切替プレートとの位置関係を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を具体化した実施例１〜３を図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
（実施例１）
実施例１の廃熱利用装置は、車両に搭載され、図１に示すように、車両の駆動系１に用いられている。この廃熱利用装置は、ランキンサイクル３と、第１回転軸２９と、第２回転軸３１と、ツーウェイクラッチ３３と、圧力センサ３５と、コントローラ３７と、図２に示す電熱ヒータ３９とを備えている。ツーウェイクラッチが断接装置に相当しており、コントローラ３７がポンプ故障検知手段に相当している。また、電熱ヒータ３９が切替手段に相当している。
【００２９】
図１に示すように、駆動系１は、内燃機関としてのエンジン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、公知の水冷式ガソリンエンジンである。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。
【００３０】
ターボチャージャ７には公用品が採用されている。ターボチャージャ７は、エンジン５から生じた排気によって作動され、エンジン５に対し、車外の空気を加圧した加圧空気を供給する。
【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１９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１９の第１流入口１９ａとに接続されている。配管１１はボイラ１９の第１流出口１９ｂ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】
また、エンジン５はクランクシャフト１５を介して公知のプーリ１７と接続されている。プーリ１７は、第１、２プーリドラム１７ａ、１７ｂと、第１プーリドラム１７ａと第２プーリドラム１７ｂとを動力伝達可能に連結するプーリベルト１７ｃとを有している。クランクシャフト１５は第１プーリドラム１７ａに接続されている。
【００３４】
一方、第２プーリドラム１７ｂには、第１回転軸２９の一端側が接続されている。このプーリ１７では、エンジン５の動力により第１プーリドラム１７ａを回転可能である。このため、エンジン５の動力により第１プーリドラム１７ａ、プーリベルト１７ｃ及び第２プーリドラム１７ｂを介して、第１回転軸２９を回転可能である。また、このプーリ１７では、第２プーリドラム１７ｂ、プーリベルト１７ｃ、第１プーリドラム１７ａ及びクランクシャフト１５を介して、第１回転軸２９の回転力をエンジン５に伝達可能である。つまり、第１回転軸２９はプーリ１７を介して、エンジン５を駆動可能となっている。
【００３５】
ランキンサイクル３は、電動ポンプＰ１と、ボイラ１９と、膨張機２１と、凝縮器２３と、配管２５〜２８とを有している。また、配管２５〜２８には、作動流体としてのＨＦＣ１３４ａが流通可能となっている。
【００３６】
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はコントローラ３７に電気的に接続されている。
【００３７】
ボイラ１９には、第１流入口１９ａ及び第１流出口１９ｂと、第２流入口１９ｃ及び第２流出口１９ｄとが形成されている。また、ボイラ１９内には、両端側でそれぞれ第１流入口１９ａ及び第１流出口１９ｂと連通する第１通路１９ｅと、両端側でそれぞれ第２流入口１９ｃ及び第２流出口１９ｄと連通する第２通路１９ｆとが設けられている。このボイラ１９では、第１通路１９ｅ内の加圧空気と、第２通路１９ｆ内の作動流体との熱交換により、加圧空気の冷却と作動流体の加熱とを行う。
【００３８】
膨張機２１には、その内部に作動流体を流入させる流入口２１ａと、作動流体を流出させる流出口２１ｂとが形成されている。また、膨張機２１には第２回転軸３１の一端側が接続されている。膨張機２１は、ボイラ１９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力を発生させる。この回転力により、膨張機２１は第２回転軸３１を回転可能となっている。
【００３９】
さらに、この膨張機２１では、第２回転軸３１側からの回転力が伝達されることによっても作動可能である。これにより膨張機２１は、流入口２１ａから作動流体を膨張機２１内に流入させることが可能となっているとともに、膨張機２１内に流入させた作動流体を流出口２１ｂから流出させることが可能となっている。
【００４０】
凝縮器２３には、その内部に作動流体を流入させる流入口２３ａと、作動流体を流出させる流出口２３ｂとが形成されている。凝縮器２３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２１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２３の近傍には電動ファン２３ｃが設けられている。この電動ファン２３ｃはコントローラ３７に電気的に接続されている。
【００４１】
これらの電動ポンプＰ１、ボイラ１９、膨張機２１及び凝縮器２３は、配管２５〜２８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１９の第２流入口１９ｃとが配管２５によって接続されている。ボイラ１９の第２流出口１９ｄと膨張機２１の流入口２１ａとが配管２６によって接続されている。また、膨張機２１の流出口２１ｂと凝縮器２３の流入口２３ａとが配管２７によって接続されている。そして、凝縮器２３の流出口２３ｂと電動ポンプＰ１の吸入口１０２とが配管２８によって接続されている。
【００４２】
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、図５に示すように、作動流体が配管２５〜２８内を循環する。つまり、作動流体は、電動ポンプＰ１を作動させることによって、電動ポンプＰ１の吐出口１０１からボイラ１９及び膨張機２１を経て、凝縮器２３から電動ポンプＰ１の吸入口１０２に至ることとなる。また、このランキンサイクル３では、電動ポンプＰ１によって作動流体を循環させることに替えて、プーリ１７及び第１回転軸２９を介してエンジン５によって膨張機２１を作動させることによっても、作動流体を循環させることが可能となっている。
【００４３】
図２に示すように、ツーウェイクラッチ３３は、メインハウジング３３０と、メインハウジング３３０内に設けられたクラッチ本体３３１とを有している。メインハウジング３３０には第１挿通孔３３０ａ及び第２挿通孔３３０ｂが形成されている。第１挿通孔３３０ａには第１回転軸２９が挿通されている。一方、第２挿通孔３３０ｂには第２回転軸３１が挿通されている。
【００４４】
また、メインハウジング３３０内には上記の電熱ヒータ３９が固定されている。この電熱ヒータ３９は図１に示すコントローラ３７と電気的に接続されている。なお、電熱ヒータ３９の構成は公知の電熱ヒータと同様であり、構成に関する詳細な説明を省略する。
【００４５】
図２に示すように、クラッチ本体３３１はクラッチハウジング３３２を有している。このクラッチハウジング３３２には、挿通孔３３３と固定部３３４とが形成されている。挿通孔３３３には、第１回転軸２９の他端側が挿通されている。この際、挿通孔３３３に挿通された第１回転軸２９と、クラッチハウジング３３２とは当接しておらず、第１回転軸２９の回転力がクラッチハウジング３３２に直接伝達しないようになっている。一方、固定部３３４には第２回転軸３１の他端側が固定されており、第２回転軸３１の回転力がクラッチハウジング３３２に直接伝達するようになっている。
【００４６】
また、クラッチハウジング３３２の内部には、図３に示すように、複数の凹部３３５が形成されている。各凹部３３５の回転方向の下流側には、それぞれ下流側が第１回転軸２９の転動面２９ａに近づく傾斜面３３６が形成されている。各凹部３３５内には、スペーサ３３７、コイルばね３３９及びコロ３３８がそれぞれ回転方向の上流側から下流側に向かってこの順番で設けられている。
【００４７】
スペーサ３３７は形状記憶合金製である。図４に示すように、このスペーサ３３７は転動面２９ａ側が開いたＵ字形状に形成されている。このスペーサ３３７は、同図の（Ａ）に示す形状で製造されている（以下、図４の（Ａ）に示すスペーサ３３７の形状を初期形状という。）。そして、このスペーサ３３７は、同図の（Ｂ）に示すように、初期状態よりもその直径が狭められた形状に変形されて凹部３３５内に配置されている（以下、図４の（Ｂ）に示すスペーサ３３７の形状を組付形状という。）。このスペーサ３３７は、図２に示す電熱ヒータ３９によって加熱されることにより、組付形状から初期形状に変形する。
【００４８】
これにより、凹部３３５内において、スペーサ３３７の形状が組付形状であれば、ツーウェイクラッチ３３は第１状態（図３の（Ａ）参照）となる。一方、凹部３３５内において、スペーサ３３７の形状が初期形状となれば、ツーウェイクラッチ３３は第２状態（図３の（Ｂ）参照）に切り替わる。こうして、ツーウェイクラッチ３３では第１状態と第２状態とを実現可能となっている。つまり、電熱ヒータ３９によってスペーサ３３７が加熱されない限り、ツーウェイクラッチ３３は第１状態を維持する。
【００４９】
図２及び図３に示すように、コロ３３８は円柱状である。このコロ３３８は挿通孔３３３に挿通された状態の第１回転軸２９の転動面２９ａと当接している。また、図３に示すように、スペーサ３３７とコロ３３８との間にはコイルばね３３９が配置されている。このコイルばね３３９の付勢力により、コロ３３８は傾斜面３３６に当接した状態となる。
【００５０】
このツーウェイクラッチ３３では、図３の（Ａ）に示す第１状態のときに、第２回転軸３１側から第１回転軸２９側への一方向のみ回転力が伝達可能となっている。一方、ツーウェイクラッチ３３が同図の（Ｂ）に示す第２状態のときには、第１回転軸２９側から第２回転軸３１側へ回転力を伝達可能となっている。このツーウェイクラッチ３３の具体的な作用は後述する。
【００５１】
図１に示すように、圧力センサ３５は配管２６に設けられている。この圧力センサ３５は公用品が採用されている。この圧力センサ３５は、配管２６を流通する作動流体の圧力を検出することで、電動ポンプＰ１の状態を検出する。圧力センサ３５はコントローラ３７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３７に向けて発信する。
【００５２】
コントローラ３７は、電動ポンプＰ１が故障しているか否かを判断する判断ルーチンを記憶している。この判断ルーチンに基づき、圧力センサ３５から発信された上記の検出値が閾値を下回っていれば、コントローラ３７は電動ポンプＰ１が故障したことを検知する。電動ポンプＰ１が故障したことを検知することで、コントローラ３７は、図２に示す電熱ヒータ３９の作動制御を行う。
【００５３】
さらに、このコントローラ３７は電動ポンプＰ１の作動制御を行う。また、このコントローラ３７は電動ファン２３ｃ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。
【００５４】
この廃熱利用装置では、上記の圧力センサ３５と、コントローラ３７と、電熱ヒータ３９とによって制御手段が構成されている。
【００５５】
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。
【００５６】
図５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１９の第１通路１９ｅ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。
【００５７】
また、コントローラ３７は、電動ポンプＰ１及び電動ファン２３ｃをそれぞれ作動させる。これにより、ランキンサイクル３では、同図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２５を経て、ボイラ１９の第２流入口１９ｃから第２通路１９ｆに至る。そして、作動流体はボイラ１９において加圧空気と熱交換される。この際、第１通路１９ｅ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１９ｆを流通する作動流体は、好適に加熱される。一方、第１通路１９ｅを流通する加圧空気は、第２通路１９ｆ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。
【００５８】
こうして、ボイラ１９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１９ｄから流出し、配管２６へ流入する。この際、圧力センサ３５は配管２６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３７に向けて発信する。ここで、圧力センサ３５から発信された検出値が閾値を上回っていれば、コントローラ３７は電動ポンプＰ１が正常に作動していると判断し、電熱ヒータ３９を作動させない。このため、ツーウェイクラッチ３３は第１状態を維持する。
【００５９】
配管２６を流通する作動流体は膨張機２１の流入口２１ａから膨張機２１内へ至る。そして、高温高圧の作動流体は膨張機２１内で膨張し、減圧される。この際の圧力エネルギーにより、膨張機２１には回転力が生じる。この回転力により第２回転軸３１が回転する。
【００６０】
また、エンジン５が作動することにより、この廃熱利用装置ではクランクシャフト１５及びプーリ１７を介して第１回転軸２９が回転する。上記のように、ツーウェイクラッチ３３は、図３の（Ａ）に示す第１状態である。この廃熱利用装置では、第１回転軸２９及び第２回転軸３１が同図に示す実線矢印方向（反時計回り）に回転する。この際、第２回転軸３１により、ツーウェイクラッチ３３のクラッチハウジング３３２も反時計回りに回転する。
【００６１】
ここで、ランキンサイクル３において、作動流体が配管２５〜２８を循環し始めた段階、すなわち、廃熱利用装置の始動直後の初期状態では、作動流体の温度及び圧力が十分に高くなっておらず、圧力エネルギーが小さいことから、膨張機２１で生じる回転力が小さくなる。このため、第１回転軸２９の回転速度が第２回転軸３１（クラッチハウジング３３２）の回転速度より速い状態となる。
【００６２】
これにより、ツーウェイクラッチ３３のクラッチ本体３３１では、転動面２９ａを転動するコロ３３８が第１回転軸２９の回転の影響を受け、コイルばね３３９の付勢力に抗しつつ、凹部３３５内で第１回転軸２９の回転方向と同方向（実線矢印方向）に移動する。この際、コロ３３８の移動速度はクラッチハウジング３３２の回転速度よりも速くなるため、コロ３３８と傾斜面３３６とが当接しなくなる。この結果、廃熱利用装置の始動直後の初期状態で、かつ、ツーウェイクラッチ３３が第１状態にあるときは、第１回転軸２９の回転力がクラッチハウジング３３２、ひいては、第２回転軸３１に伝達しない（図５中の白色矢印参照）。この際、第１回転軸２９はツーウェイクラッチ３３内で空転することとなる。
【００６３】
膨張機２１内で減圧された作動流体は流出口２１ｂから流出し、凝縮器２３の流入口２３ａから凝縮器２３内へ至る。凝縮器２３内の作動流体は、凝縮器２３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３７は電動ファン２３ｃ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２３ｂから流出し、配管２８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。
【００６４】
図６に示すように、廃熱利用装置が一定時間作動され、作動流体の温度及び圧力が十分に高くなることで圧力エネルギーが大きくなれば、膨張機２１で生じる回転力が大きくなる。これにより、第２回転軸３１（クラッチハウジング３３２）の回転速度が第１回転軸２９の回転速度と同じになる。
【００６５】
このため、図３の（Ａ）に示すように、ツーウェイクラッチ３３のクラッチ本体３３１では、傾斜面３３６に当接するコロ３３８がクラッチハウジング３３２の回転の影響を受け、コイルばね３３９の付勢力に抗しつつ、凹部３３５内でクラッチハウジング３３２の回転方向と同方向に移動する。この際、コロ３３８の移動速度はクラッチハウジング３３２の回転速度と等しいため、コロ３３８と傾斜面３３６とが当接したままの状態となる。この結果、膨張機２１で生じる回転力が大きくなり、かつ、ツーウェイクラッチ３３が第１状態にあるときは、第２回転軸３１の回転力がクラッチ本体３３１によって第１回転軸２９に伝達されることとなる（図６中の白色矢印参照）。これにより、第１回転軸２９から第２回転軸３１へ回転力が伝達され、膨張機２１で生じる回転力が第１回転軸２９、プーリ１７及びクランクシャフト１５を介してエンジン５に伝達されることとなる。
【００６６】
一方、図７に示すように、何らかの原因により電動ポンプＰ１が正常に作動しなくなれば、ランキンサイクル３では、配管２５〜２８を循環する作動流体の循環速度及び圧力が次第に低下し、第２回転軸３１の回転速度も低下する。そして、最終的には作動流体が配管２５〜２８を循環しない状態となる。そこで、圧力センサ３５から発信された検出値が閾値を下回っていれば、コントローラ３７は電動ポンプＰ１が故障したことを検知し、電熱ヒータ３９を作動させる。これにより、図４の（Ａ）に示すように、スペーサ３３７の形状が初期形状に変形する。このため、図３の（Ｂ）に示すように、ツーウェイクラッチ３３は第２状態に切り替わる。
【００６７】
この第２状態では、スペーサ３３７の形状が初期形状となることで、コイルばね３３９の付勢力により、コロ３３８が傾斜面３３６に強く押し当てられた状態となる。このため、コロ３３８は凹部内３３５を移動することができなくなり、コロ３３８と傾斜面３３６とが当接した状態が維持される。このため、ツーウェイクラッチ３３が第２状態にあるときは、第１状態では第１回転軸２９の回転速度が第２回転軸３１の回転速度より速くなるような場合であっても、第１回転軸２９の回転力がコロ３３８を介してクラッチハウジング３３２に伝達される。このため、第１回転軸２９の回転力がクラッチ本体３３１によって第２回転軸３１に伝達されることとなる（図７中の白色矢印参照）。これにより、第２回転軸３１は第１回転軸２９によって回転、すなわち、エンジン５の動力によって、膨張機２１が作動されることとなる。これにより、この廃熱利用装置では、故障により電動ポンプＰ１が正常に作動しない場合であっても、ランキンサイクル３において、作動流体を循環させることが可能となっている。
【００６８】
このように、この廃熱利用装置では、ボイラ１９における加圧空気と作動流体との熱交換で作動流体を十分に加熱することが可能となる。
【００６９】
また、この廃熱利用装置では、ボイラ１９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が可能となっている。
【００７０】
さらに、この廃熱利用装置では、上記のように、ツーウェイクラッチ３３が第１状態にあるときには、第１回転軸２９の回転力が第２回転軸３１に伝達されない。これにより、廃熱利用装置が始動直後の初期状態等にあり、作動流体の圧力エネルギーが小さい間は、エンジン５の回転力が膨張機２１に伝達されない。このため、この廃熱利用装置では、エンジン５の負荷を軽減することが可能となっている。
【００７１】
一方、この廃熱利用装置では、上記のように、作動流体の圧力エネルギーが大きくなり、第２回転軸３１の回転速度が第１回転軸２９と同じになれば、ツーウェイクラッチ３３により、第２回転軸３１の回転力が第１回転軸２９に伝達される。このため、この廃熱利用装置では、膨張機２１で生じる回転力をエンジン５に回生可能となっている。
【００７２】
また、この廃熱利用装置では、ツーウェイクラッチ３３が第２状態になることで、エンジン５の回転力によって膨張機２１を作動させる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、電動ポンプＰ１が故障した場合であっても、膨張機２１によって作動流体をランキンサイクル３内で循環させることが可能となり、ボイラ１９において、加圧空気の冷却を維持することが可能となっている。このため、この廃熱利用装置では、電動ポンプＰ１の故障時であっても、エンジン５の性能を維持することが可能となっている。
【００７３】
したがって、実施例１の廃熱利用装置は、駆動系１がターボチャージャ７を採用している場合において、電動ポンプＰ１が故障した場合でもエンジン５の性能を維持可能である。
【００７４】
特に、この廃熱利用装置では、圧力センサ３５によって検出された配管２６を流れる作動流体の圧力、すなわち、電動ポンプＰ１と膨張機２１との間の作動流体の圧力に基づき、コントローラ３７は電動ポンプＰ１の故障を検知することが可能となっている。このため、この廃熱利用装置では、コントローラ３７が電動ポンプＰ１の故障を正確に検知することが可能となっている。このため、この廃熱利用装置では、電動ポンプＰ１の故障時におけるエンジン５の性能維持を好適に行うことが可能となっている。
【００７５】
また、この廃熱利用装置では、スペーサ３３７が温度によって変形することで、ツーウェイクラッチ３３が第１状態から第２状態に切り替わる。このため、このツーウェイクラッチ３３では、構成が複雑化することを抑制しつつ、第１状態と第２状態との切り替えを容易に行うことが可能となっている。
【００７６】
（実施例２）
実施例２の廃熱利用装置は、実施例１の廃熱利用装置におけるツーウェイクラッチ３３に替えて、図８に示すツーウェイクラッチ４１を備えている。このツーウェイクラッチ４１は、クラッチハウジング４１０と、切替レバー４１１と、ストッパ４１２と、スペーサ３３７と、コイルばね３３９とを有している。ストッパ４１２は、クラッチハウジング４１０から径外方向に突設されている。切替レバー４１１は後述する保持器４１６から径外方向に突設されている。ストッパ４１２及び切替レバー４１１には互いに向き合うばね座が形成されている。
【００７７】
また、ツーウェイクラッチ４１の近傍、すなわち、スペーサ３３７の近傍には電熱ヒータ３９が配置されている。なお、実施例１の廃熱利用装置におけるツーウェイクラッチ３３と同様、このツーウェイクラッチ４１に対してもメインハウジング３３０（図２参照）を設け、このメインハウジング３３０の内部に電熱ヒータ３９を固定しても良い。また、ストッパ４１２に電熱ヒータ３９を固定しても良い。
【００７８】
スペーサ３３７及びコイルばね３３９は、切替レバー４１１のばね座とストッパ４１２のばね座との間に配置されている。このスペーサ３３７は、同図の（Ａ）に示すように、組付形状で配置されている。このスペーサ３３７は、電熱ヒータ３９を作動させることにより、組付形状から初期形状に変形する（図４参照）。つまり、このツーウェイクラッチ４１では、図８の（Ａ）に示す状態が第１状態となり、同図の（Ｂ）に示す状態が第２状態となる。こうして、ツーウェイクラッチ４１では第１状態と第２状態とを実現可能となっている。
【００７９】
クラッチハウジング４１０には、挿通孔４１３と図示しない固定部とが形成されている。挿通孔４１３には、第１回転軸２９の他端側が挿通されている。この際、挿通孔４１３に挿通された第１回転軸２９と、クラッチハウジング４１０とは当接しておらず、第１回転軸２９の回転力がクラッチハウジング４１０に直接伝達しないようになっている。一方、固定部には図１に示す第２回転軸３１の他端側が固定されており、第２回転軸３１の回転力が図８に示すクラッチハウジング４１０に直接伝達するようになっている。
【００８０】
クラッチハウジング４１０の内部は、図９に示すように、複数の頂部４１５が形成されている。周方向で隣り合う頂部４１５同士間には、転動面２９ａに近づくように傾斜する傾斜面４１４が形成されている。これらの傾斜面４１４及び頂部４１５と転動面２９ａとの間には、頂部４１５と同数のコロ３３８と、保持器４１６と、コイルばね４１７とが設けられている。
【００８１】
図９に示すように、各コロ３３８は保持器４１６の爪の間に配置されている。また、コイルばね４１７は、各コロ３３８と保持器４１６の爪との間に配置されている。
【００８２】
この廃熱利用装置における他の構成は実施例１の廃熱利用装置と同様であり、同一の構成に関しては同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。
【００８３】
この廃熱利用装置では、図１に示すエンジン５が作動することにより、第１回転軸２９が図９に示す実線矢印方向（反時計回り）に回転する。図１に示す膨張機２１の回転力によって回転される第２回転軸３１の回転方向も同じである。この際、ツーウェイクラッチ４１は、図８の（Ａ）に示す第１状態であり、切替レバー４１１はストッパ４１２と角度αだけ隔てられた状態でストッパ４１２とともにクラッチハウジング４１０及び第２回転軸３１と同期回転している。このため、図９の（Ａ）に示すように、保持器４１６はクラッチハウジング４１０と角度αを有する状態とされている。
【００８４】
このため、第１回転軸２９の回転速度が第２回転軸３１の回転速度よりも速くなる廃熱利用装置の始動直後の初期状態では、転動面２９ａを転動するコロ３３８が転動面２９ａの回転の影響を受け、第１回転軸２９の回転方向と同方向（実線矢印方向）に移動する。この際、コロ３３８の移動速度はクラッチハウジング４１０の回転速度よりも速くなるため、コロ３３８は頂部４１５側に移動し、コロ３３８が傾斜面４１４と当接しなくなる。この結果、廃熱利用装置の始動直後の初期状態で、かつ、ツーウェイクラッチ４１が第１状態にあるときは、第１回転軸２９はツーウェイクラッチ４１内で空転し、第１回転軸２９の回転力が第２回転軸３１に伝達しなくなる。このため、この廃熱利用装置では、エンジン５の負荷を軽減することが可能となっている（図５参照）。
【００８５】
その後、作動流体の温度及び圧力が十分に高くなり、膨張機２１で生じる回転力が大きくなれば、第２回転軸３１（クラッチハウジング４１０）の回転速度が第１回転軸２９の回転速度と同じになる。
【００８６】
このため、ツーウェイクラッチ４１では、傾斜面４１４に当接するコロ３３８がクラッチハウジング４１０の回転の影響を受け、クラッチハウジング４１０の回転方向と同方向に移動する。この際、コロ３３８の移動速度はクラッチハウジング４１０の回転速度と等しいため、コロ３３８と傾斜面４１４とが当接した状態のままとなる。この結果、膨張機２１で生じる回転力が大きくなり、かつ、ツーウェイクラッチ４１が第１状態にあるときは、第２回転軸３１の回転力がツーウェイクラッチ４１によって第１回転軸２９に伝達されることとなる。これにより、この廃熱利用装置では、膨張機２１で生じる回転力をエンジン５に回生することが可能となっている（図６参照）。
【００８７】
また、この廃熱利用装置でも、コントローラ３７が電動ポンプＰ１の故障を検知すれば、電熱ヒータ３９が作動される。これにより、図８の（Ｂ）に示すように、スペーサ３３７の形状が初期形状に変形し、ツーウェイクラッチ４１は第２状態に切り替わる。この第２状態では、切替レバー４１１はストッパ４１２と角度β（β＞α）だけ隔てられた状態でストッパ４１２とともにクラッチハウジング４１０及び第２回転軸３１と同期回転している。このため、図９の（Ｂ）に示すように、保持器４１６はクラッチハウジング４１０と角度βを有する状態とされている。
【００８８】
このため、第１回転軸２９が実線矢印方向に回転すれば、傾斜面４１４とコロ３３８とが当接したままで、コロ３３８は第１回転軸２９と同方向に移動することとなる。さらに、この状態では、コロ３３８が上記のように移動すれば、コロ３３８が傾斜面４１４に強く押し当てられた状態となるため、コロ３３８と傾斜面４１４とが当接した状態がより強く維持されることとなる。このため、ツーウェイクラッチ４１が第２状態になることで、第１回転軸２９の回転力がコロ３３８を介してクラッチハウジング４１０、ひいては、第２回転軸３１に伝達されることとなる。このため、この廃熱利用装置でも、エンジン５によって膨張機２１を作動させ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、電動ポンプＰ１の故障時であっても、エンジン５の性能を維持することが可能となっている。この廃熱利用装置における他の作用効果は、実施例１の廃熱利用装置と同様である。
【００８９】
したがって、実施例２の廃熱利用装置も、駆動系１がターボチャージャ７を採用している場合において、電動ポンプＰ１が故障した場合でもエンジン５の性能を維持可能である。
【００９０】
（実施例３）
実施例３の廃熱利用装置では、上記の第１、２実施例の廃熱利用装置における電熱ヒータ３９に替えて、ソレノイド４３６が切替手段に相当しており、図１に示す圧力センサ３５及びコントローラ３７とともに制御手段を構成している。
【００９１】
また、この廃熱利用装置は、実施例１の廃熱利用装置におけるツーウェイクラッチ３３に替えて、図１０に示すツーウェイクラッチ４３を備えている。このツーウェイクラッチ４３は、クラッチハウジング４３０を有している。クラッチハウジング４３０には、挿通孔４３１と図示しない固定部とが形成されている。挿通孔４３１には、第１回転軸２９の他端側が挿通されている。この際、挿通孔４３１に挿通された第１回転軸２９と、クラッチハウジング４３０とは当接しておらず、第１回転軸２９の回転力がクラッチハウジング４３０に直接伝達しないようになっている。一方、固定部には図１に示す第２回転軸３１の他端側が固定されており、第２回転軸３１の回転力が図１０に示すクラッチハウジング４３０に直接伝達するようになっている。
【００９２】
クラッチハウジング４３０内には、複数のスプラグ４３２が揺動可能に収納されている。また、クラッチハウジング４３０内には、各スプラグ４３２間にカム機構４３９が設けられている。そして、図１１に示すように、クラッチハウジング４３０の奥側には、各カム機構４３９と対面可能なソレノイド４３６が設けられている。
【００９３】
図１０に示すように、各スプラグ４３２には、第１接合面４３２ａと第２接合面４３２ｂとが形成されている。各スプラグ４３２は、傾斜することによって第１接合面４３２ａが第１回転軸２９の転動面２９ａと当接せず、かつ第２接合面４３２ｂがクラッチハウジング４３０の転動面４３０ａと当接しない非伝達姿勢となる。また、各スプラグ４３２は、起立することによって第１接合面４３２ａが転動面２９ａと接合点Ｐ１で当接し、かつ第２接合面４３２ｂが転動面４３０ａと接合点Ｐ２で当接する伝達姿勢となる。
【００９４】
各カム機構４３９は、図１１に示すように、切替プレート４３５と、第１、２作動片４３３、４３４と、コイルばね４３８と、図１０に示すように、２個の押圧ばね４３７とからなる。
【００９５】
切替プレート４３５は、図１１に示すように、ばね座４３５ａと、ばね座４３５ａと一体をなし、ばね座４３５ａから離れるに従って板厚が薄くなる楔部４３５ｂと、楔部４３５ｂの先端側で楔部４３５ｂと一体をなす磁気吸引部４３５ｃとからなる。磁気吸引部４３５ｃの先端側にはクラッチハウジング４３０の内フランジ４３０ｂが配置されている。内フランジ４３０ｂの外部では、ソレノイド４３６が図示しないメインハウジングに固定されている。ソレノイド４３６は図１に示すコントローラ３７に電気的に接続されている。
【００９６】
第１、２作動片４３３、４３４とばね座４３５ａとの間には、磁気吸引部４３５ｃが内フランジ４３０ｂから離れる方向に付勢力を有するコイルばね４３８が設けられている。また、第１、２作動片４３３、４３４は、図１０にも示すように、両者間に楔部４３５ｂを配置した状態で互いに対面している。第１、２作動片４３３、４３４は、各スプラグ４３２に向かって楔部４３５ｂから離れる方向に突出するストッパ部４３３ａ、４３４ａを有している。また、第１、２作動片４３３、４３４と各スプラグ４３２との間には、各スプラグ４３２が伝達姿勢になる方向の付勢力を有する押圧ばね４３７が設けられている。
【００９７】
この廃熱利用装置では、図１示すエンジン５が作動することにより、第１回転軸２９が図１０に示す実線矢印方向（反時計回り）に回転する。図１に示す膨張機２１の回転力によって回転される第２回転軸３１の回転方向も同じである。この際、ツーウェイクラッチ４３は、図１０の（Ａ）に示す第１状態である。
【００９８】
このため、第１回転軸２９の回転速度が第２回転軸３１の回転速度よりも速くなる廃熱利用装置の始動直後の初期状態では、転動面２９ａに当接する第１接合面４３２ａが転動面２９ａの回転の影響を受け、各スプラグ４３２が時計回りに揺動する（同図の破線矢印参照。）。このため、第２接合面４３２ｂは転動面４３０ａと当接しなくなる。つまり、各スプラグ４３２は、コイルばね４３７の付勢力に抗して傾斜し、非伝達姿勢となる。なお、第１作動片４３３又は第２作動片４３４は、ストッパ部４３３ａ、４３４ａが各スプラグ４３２と当接し、各スプラグ４３２が非伝達姿勢を超えて揺動することを規制する。
【００９９】
この結果、廃熱利用装置の始動直後の初期状態で、かつ、ツーウェイクラッチ４３が第１状態にあるときは、第１回転軸２９はツーウェイクラッチ４３内で空転し、第１回転軸２９の回転力が第２回転軸３１に伝達しなくなる。このため、この廃熱利用装置では、エンジン５の負荷を軽減することが可能となっている（図５参照）。
【０１００】
その後、作動流体の温度及び圧力が十分に高くなり、膨張機２１で生じる回転力が大きくなれば、第２回転軸３１（クラッチハウジング４３０）の回転速度が第１回転軸２９の回転速度と同じになる。
【０１０１】
この場合、ツーウェイクラッチ４３では、第２接合面４３２ｂが転動面４３０ａの影響を受け、図１０の（Ｂ）に示すように、各スプラグ４３２が反時計回りに揺動する（同図の破線矢印参照。）。このため、第１接合面４３２ａも転動面２９ａと当接する。つまり、各スプラグ４３２は、コイルばね４３７の付勢力に屈して起立し、伝達姿勢となる。なお、第１接合面４３２ａ及び第２接合面４３２ｂにより、各スプラグ４３２は起立状態を超えて更に揺動することが規制される。
【０１０２】
この結果、第２回転軸３１の回転速度が第１回転軸２９の回転速度と同じになり、かつ、ツーウェイクラッチ４３が第１状態にあるときは、第２回転軸３１の回転力がツーウェイクラッチ４３によって第１回転軸２９に伝達されることとなる。これにより、この廃熱利用装置では、膨張機２１で生じる回転力をエンジン５に回生することが可能となる（図６参照）。
【０１０３】
また、この廃熱利用装置では、コントローラ３７が電動ポンプＰ１の故障を検知すれば、図１１の（Ｂ）に示すように、ソレノイド４３６に通電が行われ、ソレノイド４３６に磁界が発生する。これにより、磁気吸引部４３５ｃが内フランジ４３０ｂに吸引され、楔部４３５ｂが第１、２作動片４３３、４３４を互いに遠隔する。このため、図１０の（Ｃ）に示すように、各スプラグ４３２が強制的に起立し、伝達姿勢となる。こうして、ツーウェイクラッチ４３が第２状態となる。
【０１０４】
このため、第１状態では第１回転軸２９の回転速度が第２回転軸３１の回転速度より速くなる場合であっても、第２状態とすることにより、第１回転軸２９の回転力がクラッチハウジング４３０、ひいては、第２回転軸３１に伝達されることとなる。このため、この廃熱利用装置でも、エンジン５によって膨張機２１を作動させ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、電動ポンプＰ１の故障時であっても、エンジン５の性能を維持することが可能となっている。
【０１０５】
特に、この廃熱利用装置におけるツーウェイクラッチ４３では、ソレノイド４３６に対する通電を切り替えることで、第１状態と第２状態とを相互に切り替えることが可能となっている。この廃熱利用装置における他の作用効果は、実施例１の廃熱利用装置と同様である。
【０１０６】
したがって、実施例３の廃熱利用装置も、駆動系１がターボチャージャ７を採用している場合において、電動ポンプＰ１が故障した場合でもエンジン５の性能を維持可能である。
【０１０７】
以上において、本発明を実施例１〜３に即して説明したが、本発明は上記実施例１〜３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。
【０１０８】
例えば、ターボチャージャ７に替えて、エンジン５の排気の一部を還流排気としてエンジン５に還流させる排気還流路を駆動系１に設けても良い。この場合、排気還流路は配管９に接続される。また、ボイラ１９では、還流排気と作動流体との熱交換が行われ、作動流体の加熱と還流排気の冷却とが行われることとなる。この廃熱利用装置では、上記のように電動ポンプＰ１が故障した場合であってもランキンサイクル３において作動流体を循環可能であるため、還流排気を好適に冷却した状態でエンジン５に還流させることが可能となる。このため、この廃熱利用装置では、駆動系１に排気還流路を設けた場合に、最終的に大気中に放出された際の排気中における窒素酸化物の含有量を低減させることが可能となる。
【０１０９】
また、ターボチャージャ７と、上記の還流排気とを共に駆動系１に設けても良い。この場合、ボイラ１９を複数設けて、一方のボイラ１９では、加圧空気と作動流体との熱交換を行い、他方のボイラ１９では還流排気と作動流体との熱交換を行うことも可能である。
【０１１０】
さらに、実施例１〜３の廃熱利用装置における断接装置として、第２状態に切り替えると、第１回転軸２９から第２回転軸３１へ回転力を伝達可能である一方、第２回転軸３１から第１回転軸２９へは回転力を伝達不能とするツーウェイクラッチを採用しても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は車両等に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
１…駆動系
３…ランキンサイクル
５…エンジン（内燃機関）
７…ターボチャージャ（過給器）
１９…ボイラ
２１…膨張機
２３…凝縮器
２５〜２８…配管
２９…第１回転軸
３１…第２回転軸
３３…ツーウェイクラッチ（断接装置）
３５…圧力センサ（制御手段、ポンプ状態検出手段）
３７…コントローラ（制御手段、ポンプ故障検知手段）
３９…電熱ヒータ（制御手段、切替手段）
４１…ツーウェイクラッチ（断接装置）
４３…ツーウェイクラッチ（断接装置）
４３６…ソレノイド（制御手段、切替手段）
Ｐ１…電動ポンプ（ポンプ）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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