CN101187329A - 利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，主要包含有一组内燃机单元、一组废热能转换单元及一组输出单元，该内燃机单元具有一个可产生爆发能及高温废气的内燃机，该废热能转换单元具有一个内部装容有水液的锅炉、一条可导入废气热量以加热水液产生蒸汽的加热管、一组可容收处理该蒸汽的循环供水回路、以及一个可接受蒸汽驱转的汽轮机构，该输出单元具有一个可接受汽轮机构带动产生电力的发电机构。本发明所提供的利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，可有效将废气热能转化为新能量，以达到节省能源及有助于提升整体的输出效率。

Description

利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置
技术领域
本发明是涉及一种内燃机装置，特别是涉及一种可节省能源成本且有助于提升整体输出效率的利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置。
背景技术
参见图1所示，一般的动力机械(如机车、汽车等等)通常是设有一个内燃机1以作为动能输出设备，该内燃机1主要是将燃料与空气以预定比例混合后，在内燃机1内部点燃以产生出爆发能，利用该爆发能可推动接设在内燃机1上的动力输出轴2，借以带动整部动力机械作运转，由于燃料在燃烧过程中会产生出带有高温的废气，该废气会影响内部燃料的燃烧效率，因此一般内燃机1通常会向外接出一条可导出废气的排气管3，该排气管3再接设至一组处理器4上，使废气进入该处理器4内进行过滤及降温后，最后再向外排出至外界空气中。
上述内燃机1确实是沿用已久且可产生动力的机构，但是其动力输出功率却一直受限于燃料的燃烧效率而无法有效提升，一般内燃机1的动力来源主要是取自于燃料燃烧后所产生的爆发能，然而一般燃料并不能完全百分百燃烧，依据能量守衡定律，燃料未能转化为爆发能的部分会残存在废气中，最后向外排放出去，一般内燃机1只运用燃料产出爆发能的部分作动力输出，因此其输出功率始终有限，无法再提高，而残存在废气中剩余的能量则被舍弃不用，因此燃料的能量未能充分运用，造成能源成本的浪费。
发明内容
本发明目的在于提供一种可有效地将废气热能转换为可供利用的新能量的利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置。
本发明提供一种利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，其包含有一组内燃机单元、一组废热能转换单元及一组输出单元，其中：该内燃机单元主要具有一个内燃机，该内燃机内部具有一个燃烧室，该燃烧室可注入预定燃料进行燃烧，借以产生爆发能及带有高温的废气，内燃机外部设有一个可接受该爆发能驱动以进行动力输出的出力端、以及一条与燃烧室连接可将该废气导出的排气管，该废热能转换单元具有一个锅炉、一条设置在锅炉内且与排气管相接的加热管、一组接设在锅炉上的循环供水回路、以及一个设置在循环供水回路上的汽轮机构，该锅炉内部装容有预定水液，该加热管导入高温废气热量可对水液加热借以产生蒸汽，蒸汽通过循环供水回路可带动汽轮机构运转，该输出单元主要具有一个发电机构，该发电机构可接受汽轮机构驱转而新产生电能。
本发明所述的利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，该加热管具有一个设置在锅炉内部呈连续凹弯形状的加热部、以及一个自加热部末端延伸至锅炉外侧的废气排出口。
本发明所述的利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，该锅炉在预定位置处设有一个安全泄压阀。
本发明所述的利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，该循环供水回路具有一条由锅炉接出连接至汽轮机构的高压蒸汽管、以及一条由汽轮机构接出连接至锅炉的冷却管。
本发明所述的利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，该循环供水回路具有一个设在冷却管上的冷凝机构。
本发明所述的利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，该冷凝机构具有一条呈连续凹弯状可对蒸汽冷却还原成水液的冷凝管、一个接设在冷凝管后端可容收该水液的储水槽、以及一个可将储水槽内装容的该水液泵送回锅炉内的高压泵。
本发明所述的利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，该汽轮机构具有一个轮机本体、一组轴设在轮机本体内部可接受蒸汽推动枢转的涡轮叶片、以及一根接设在涡轮叶片上作连动的转轴。
本发明所述的利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，该输出单元具有一个可对发电机构产生的电能进行储能的蓄电池。
本发明所述的利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，该输出单元具有一个可接受蓄电池电能而产生运转的马达。
本发明所述的利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，该内燃机单元具有一个可接受内燃机出力端驱转借以产生电力的发电机。
本发明主要功效是将内燃机所产生的废气热能，导入至废热能转换单元内，再使其另外产生新的能量，借此达到节省能源及提升输出效率的工作效果。
附图说明
图1是一般内燃机装置的构造示意图；
图2是本发明利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置第一较佳实施例的构造示意图，说明本发明运用在动力机械的新增动力系统上，主要构件包含有一组内燃机单元、一组废热能转换单元以及一组输出单元；
图3是本发明第二较佳实施例的构造示意图，说明本发明运用在发电机械的新增电力系统上。
具体实施方式
有关本发明前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合二较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。
参见图2所示，本发明利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置在第一较佳实施例中，主要是运用在一般动力机械(如机车、汽车)的新增动力系统上，其包含有一组内燃机单元20、一组废热能转换单元30以及一组输出单元40，接着，再将上述各单元的构造及组接型态详述于后。
该内燃机单元20主要具有一个内燃机21，本实施例的内燃机21指的是动力机械采用的引擎，该内燃机21具有一个本体211、一个设置在本体211内部的燃烧室212、一个设在本体211外部的出力端213、以及一条与燃烧室212相连接并接出至本体211外侧的排气管214，该燃烧室212可供预定燃料输入，该燃料可使用汽油、柴油、瓦斯等燃料，燃料以气态型式进入燃烧室212内进行点燃，可产生出爆发能，利用该爆发能可对出力端213进行驱转，该出力端213指的是动力输出轴，因此本实施例的最终输出能量为“动能”，燃料在燃烧后还会另外产生带有高温热量的废气副产品，该废气的温度相当高，以目前一般引擎而言，实际测出的温度大约是在800℃～1000℃左右，接着，该废气可由燃烧室212导入排气管214内。
该废热能转换单元30具有一个锅炉31、一条设置在锅炉31内且与排气管214相接的加热管32、一组接设在锅炉31上的循环供水回路33、一个设置在循环供水回路33上的汽轮机构34、以及一个设置在循环供水回路33上的冷凝机构35，该锅炉31内部凹空形成有一个可供装容预定水液的容室311，上方处接设有一个安全泄压阀312，该加热管32具有一个设置在锅炉31内部且呈连续凹弯形状的加热部321、以及一个自加热部321末端延伸至锅炉31外侧的废气排出口322，该加热部321与排气管214相连接，使废气可由排气管214导入锅炉31内，利用高温废气的热量，足以让加热管32的温度维持在让水蒸发成气态蒸汽的高温，该加热管32做成连续凹弯形状，有助于扩大面积借以提升加热效率，当锅炉31内部压力过高时，可设定安全泄压阀312在到达预定压力时就进行泄压释放，以达到安全的效果，该循环供水回路33包含有一条由锅炉31上方接出连接至汽轮机构34的高压蒸汽管331、以及一条由汽轮机构34接出连接至锅炉31的冷却管332，该锅炉31内部水液在接受加热管32高温热能蒸发后，可形成蒸汽进入高压蒸汽管331内，该蒸汽经由高压蒸汽管331到达汽轮机构34，该汽轮机构34主要具有一个轮机本体341、一组轴设在轮机本体341内部可接受蒸汽推动进行枢转的涡轮叶片342、以及一根接设在涡轮叶片342中央处作连动的转轴343，通过汽轮机构34的蒸汽会进入冷却管332内到达冷凝机构35，该冷凝机构35具有一条呈连续凹弯状可对蒸汽冷却还原成水液的冷凝管351、一个接设在冷凝管351后端可容收该冷凝水的储水槽352、以及一个可将储水槽352内装容的冷凝水泵送回锅炉31内的高压泵353，废热能转换单元30的运作主要是利用加热管32对锅炉31内水液加热以产生蒸汽，蒸汽可带动汽轮机构34运转，冷凝机构35对蒸汽冷凝成水，水再泵送回锅炉31内，如此构成内循环式的供水系统。
该输出单元40主要具有一个发电机构41、一个与发电机构41相接的蓄电池42、以及一个与蓄电池42相接的马达43，在本实施例中，该发电机构41使用的是一般发电机，发电机构41与汽轮机构34的转轴343相接，该转轴343在运转后可令该发电机构41产生新的电能，新电能传输至该蓄电池42进行蓄电，令电压获得稳定控制后，再输出带动该马达43进行运转，该马达43可将产生的动力传达至内燃机21的出力端213上，如此本发明除了具有内燃机21原本提供的动力来源以外，更增加了该马达43的输出功率。
依据本发明上述的技术手段，可衍生出不同的实施例，本发明第二实施例主要是运用在发电机械的新增电力系统上，参见图3所示，本发明第二实施例同样具有一组内燃机单元50、一组废热能转换单元30及一组输出单元60，其中该废热能转换单元30的组成构造与第一实施例相同，因此就不再多加赘述，本实施例与上一实施例不同的是，该内燃机单元50是由一个内燃机51及一个发电机52所组成，该发电机52可受到内燃机51出力端511驱转借以产生出电力，因此本实施例的最终输出能量为“电能”，该输出单元60具有一个发电机构61，将内燃机51所产生的废气导入废热能转换单元30后，其汽轮机构34可对发电机构61驱转再产生出新的电力，如此，本发明在内燃机51使用相同份量的燃料下，可较一般的发电机产出更多更大的电量。
以上为本发明利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置的内部结构及连接型态的概述，接着，再将本发明预期所能达成的功效陈述如后：
(1)可节省能源成本：本发明主要是运用在动力机械或发电机械上，更清楚地就是运用在可产生爆发能及高温废气的内燃机21(51)上，本发明除了可接受爆发能作为动力输出以外，最重要的是本发明针对废气能量进行再利用，使废气能成为有用的功，因此本发明在单位燃料成本下，可让工作机械增加额外的输出功率及产能，借以节省能源成本，对于目前石油价格飙涨能源短缺的现代社会而言，本发明的技术具有极高的经济价值。
(2)可有效提升输出功率：本发明主要是结合内燃机单元20(50)、废热能转换单元30及输出单元40(60)三种组件技术，可将内燃机21(51)产生的废气导入废热能转换单元30后，利用废气的高温热能产出蒸汽，通过蒸汽驱转汽轮机构34后，再带动该输出单元40(60)产生出一新的动能或电能，如此本发明运用在动力机械时，可将新动能回馈至动力输出端，提升动力机械的输出马力功率，而用于发电机械时，本发明在使用相同份量的燃料下，可新增加更多的电力产能，因此本发明具有较佳的使用效率。

Claims (10)

1.一种利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，其包含有一组内燃机单元，该内燃机单元具有一个内燃机，内燃机内部设有一个可供注入预定燃料以产生爆发能及带有高温废气的燃烧室，内燃机外部设有一个可接受该爆发能驱动以进行动力输出的出力端、以及一条与燃烧室连接可将该高温废气导出的排气管，其特征在于，
一组废热能转换单元，具有一个内部装容有预定水液的锅炉、一条与排气管相接可导入高温废气对锅炉内水液加热以产生蒸汽的加热管、一组接设在锅炉上的循环供水回路、以及一个设置在循环供水回路上可接受蒸汽驱动运转的汽轮机构；及
一组输出单元，具有一个可接受汽轮机构驱转而产生电能的发电机构。
2.根据权利要求1所述的利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，其特征在于，该加热管具有一个设置在锅炉内部呈连续凹弯形状的加热部、以及一个自加热部末端延伸至锅炉外侧的废气排出口。
3.根据权利要求1所述的利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，其特征在于，该锅炉在预定位置处设有一个安全泄压阀。
4.根据权利要求1所述的利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，其特征在于，该循环供水回路具有一条由锅炉接出连接至汽轮机构的高压蒸汽管、以及一条由汽轮机构接出连接至锅炉的冷却管。
5.根据权利要求4所述的利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，其特征在于，该循环供水回路具有一个设在冷却管上的冷凝机构。
6.根据权利要求5所述的利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，其特征在于，该冷凝机构具有一条呈连续凹弯状可对蒸汽冷却还原成水液的冷凝管、一个接设在冷凝管后端可容收该水液的储水槽、以及一个可将储水槽内装容的该水液泵送回锅炉内的高压泵。
7.根据权利要求1所述的利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，其特征在于，该汽轮机构具有一个轮机本体、一组轴设在轮机本体内部可接受蒸汽推动枢转的涡轮叶片、以及一根接设在涡轮叶片上作连动的转轴。
8.根据权利要求1所述的利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，其特征在于，该输出单元具有一个可对发电机构产生的电能进行储能的蓄电池。
9.根据权利要求8所述的利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，其特征在于，该输出单元具有一个可接受蓄电池电能而产生运转的马达。
10.根据权利要求1所述的利用内燃机废热能转换以产生新能量的装置，其特征在于，该内燃机单元具有一个可接受内燃机出力端驱转借以产生电力的发电机。
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