JP2002266701A - 内燃機関の排気熱エネルギ回収装置 - Google Patents
内燃機関の排気熱エネルギ回収装置Info
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- JP2002266701A JP2002266701A JP2001067466A JP2001067466A JP2002266701A JP 2002266701 A JP2002266701 A JP 2002266701A JP 2001067466 A JP2001067466 A JP 2001067466A JP 2001067466 A JP2001067466 A JP 2001067466A JP 2002266701 A JP2002266701 A JP 2002266701A
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 内燃機関の排気系に介裝される触媒コンバー
タで発生する高い排気浄化反応熱エネルギを外燃機関の
駆動エネルギに有効利用可能にする。 【解決手段】 内燃機関Ｅの排気系１に，排ガスを通過
させるハウジング６と，このハウジング６内に収容さ
れ，触媒を担持させた受熱体８とからなる排気浄化用触
媒コンバータ５を介裝し，前記受熱体８をスターリング
エンジンＳ等の外燃機関の加熱部に接続する。
タで発生する高い排気浄化反応熱エネルギを外燃機関の
駆動エネルギに有効利用可能にする。 【解決手段】 内燃機関Ｅの排気系１に，排ガスを通過
させるハウジング６と，このハウジング６内に収容さ
れ，触媒を担持させた受熱体８とからなる排気浄化用触
媒コンバータ５を介裝し，前記受熱体８をスターリング
エンジンＳ等の外燃機関の加熱部に接続する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，内燃機関の排気熱
エネルギを外燃機関の駆動エネルギに有効利用するため
の排気熱エネルギ回収装置に関する。
エネルギを外燃機関の駆動エネルギに有効利用するため
の排気熱エネルギ回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年，２輪，４輪の自動車の多くは，そ
の内燃機関の排気系に排ガスの浄化のための触媒コンバ
ータを備えている。
の内燃機関の排気系に排ガスの浄化のための触媒コンバ
ータを備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】内燃機関の排気系の排
気系に介裝される触媒コンバータの周囲は，その排気浄
化反応熱により極めて高温となるため，その熱害を回避
する種々の防護手段が講じられているが，その高熱の有
効利用が可能となれば，触媒コンバータの周囲温度を下
げることができ，前記熱害防護手段の簡略化を図ること
ができるであろう。
気系に介裝される触媒コンバータの周囲は，その排気浄
化反応熱により極めて高温となるため，その熱害を回避
する種々の防護手段が講じられているが，その高熱の有
効利用が可能となれば，触媒コンバータの周囲温度を下
げることができ，前記熱害防護手段の簡略化を図ること
ができるであろう。
【０００４】本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたも
ので，内燃機関の排気系に介裝される触媒コンバータで
発生する高い排気浄化反応熱エネルギを外燃機関の駆動
エネルギに有効利用することを可能にする，内燃機関の
排気熱エネルギ回収装置を提供することを目的とする。
ので，内燃機関の排気系に介裝される触媒コンバータで
発生する高い排気浄化反応熱エネルギを外燃機関の駆動
エネルギに有効利用することを可能にする，内燃機関の
排気熱エネルギ回収装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明は，内燃機関の排気系に，排ガスを通過させ
るハウジングと，このハウジング内に収容され，触媒を
担持させた受熱体とからなる排気浄化用触媒コンバータ
を介裝し，前記受熱体を外燃機関の加熱部に接続したこ
とを第１の特徴とする。
に，本発明は，内燃機関の排気系に，排ガスを通過させ
るハウジングと，このハウジング内に収容され，触媒を
担持させた受熱体とからなる排気浄化用触媒コンバータ
を介裝し，前記受熱体を外燃機関の加熱部に接続したこ
とを第１の特徴とする。
【０００６】この第１の特徴によれば，外燃機関の加熱
部に接続される受熱体が触媒コンバータの触媒担持体を
兼ねることになるから，内燃機関の排ガスが触媒コンバ
ータ内で浄化されるとき発生する，排ガスより高温の反
応熱を受熱体が直接受けて，この外燃機関の加熱部を効
率良く加熱することができ，したがって，排気エネルギ
を有効に利用して外燃機関を作動することができる。し
かも，その外燃機関は，触媒コンバータの発生熱を奪う
ことになるから，触媒コンバータの過熱を効果的に防ぐ
ことができ，触媒コンバータに隣接する内燃機関や車体
等の隣接部に対する熱害防護手段を簡略化することが可
能となる。
部に接続される受熱体が触媒コンバータの触媒担持体を
兼ねることになるから，内燃機関の排ガスが触媒コンバ
ータ内で浄化されるとき発生する，排ガスより高温の反
応熱を受熱体が直接受けて，この外燃機関の加熱部を効
率良く加熱することができ，したがって，排気エネルギ
を有効に利用して外燃機関を作動することができる。し
かも，その外燃機関は，触媒コンバータの発生熱を奪う
ことになるから，触媒コンバータの過熱を効果的に防ぐ
ことができ，触媒コンバータに隣接する内燃機関や車体
等の隣接部に対する熱害防護手段を簡略化することが可
能となる。
【０００７】また本発明は，第１の特徴に加えて，前記
外燃機関がスターリングエンジンであることを第２の特
徴とする。
外燃機関がスターリングエンジンであることを第２の特
徴とする。
【０００８】この第２の特徴によれば，排気エネルギを
有効に利用してスターリングエンジンを作動することが
できる。
有効に利用してスターリングエンジンを作動することが
できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を，添付図面
に示す本発明の一実施例に基づいて説明する。
に示す本発明の一実施例に基づいて説明する。
【００１０】図１は本発明の第１実施例に係る内燃機関
の排気熱エネルギ回収装置の縦断面図，図２は本発明の
第２実施例を示す，内燃機関の排気系の要部の縦断面図
である。
の排気熱エネルギ回収装置の縦断面図，図２は本発明の
第２実施例を示す，内燃機関の排気系の要部の縦断面図
である。
【００１１】先ず，図１に示す本発明の第１実施例の説
明より始める。
明より始める。
【００１２】符号Ｅは自動車の内燃機関を示す。この内
燃機関Ｅの排気系１は，内燃機関Ｅの排気ポートに接続
される排気管２と，この排気管２の下流端にマフラ３と
を備えており，排気管２の途中には，排気浄化用の第１
触媒コンバータ４と，この第１触媒コンバータ４の下流
端に隣接する第２触媒コンバータ５とが介裝される。即
ち，第１及び第２触媒コンバータ４，５は，排ガスの流
れに沿って直列に配置される。
燃機関Ｅの排気系１は，内燃機関Ｅの排気ポートに接続
される排気管２と，この排気管２の下流端にマフラ３と
を備えており，排気管２の途中には，排気浄化用の第１
触媒コンバータ４と，この第１触媒コンバータ４の下流
端に隣接する第２触媒コンバータ５とが介裝される。即
ち，第１及び第２触媒コンバータ４，５は，排ガスの流
れに沿って直列に配置される。
【００１３】第１及び第２触媒コンバータ４，５は，排
気管２に接続され共通のハウジング６を備えており，第
１触媒コンバータ４は，このハウジング６の上流側半部
に，触媒を担持させたハニカム筒体７を嵌装して構成さ
れ，また第２触媒コンバータ５は，ハウジング６の下流
側半部に，触媒を各表面に担持させた受熱体８を収容し
て構成される。その受熱体８は，複数の伝熱管８ａと，
これら伝熱管８ａを相互に連結する多数の受熱板８ｂと
で構成され，受熱板８ｂは，ハウジング６内での排ガス
の流れに沿って配置される。
気管２に接続され共通のハウジング６を備えており，第
１触媒コンバータ４は，このハウジング６の上流側半部
に，触媒を担持させたハニカム筒体７を嵌装して構成さ
れ，また第２触媒コンバータ５は，ハウジング６の下流
側半部に，触媒を各表面に担持させた受熱体８を収容し
て構成される。その受熱体８は，複数の伝熱管８ａと，
これら伝熱管８ａを相互に連結する多数の受熱板８ｂと
で構成され，受熱板８ｂは，ハウジング６内での排ガス
の流れに沿って配置される。
【００１４】この内燃機関Ｅの冷却装置１０は水冷式
で，シリンダブロック１１に形成されたウォータジャケ
ット１２と，内燃機関Ｅの前部に配設されるラジエータ
１３と，それらの間に冷却水を循環させるウォータポン
プ１４とで構成される。
で，シリンダブロック１１に形成されたウォータジャケ
ット１２と，内燃機関Ｅの前部に配設されるラジエータ
１３と，それらの間に冷却水を循環させるウォータポン
プ１４とで構成される。
【００１５】前記第２触媒コンバータ５は，スターリン
グエンジンＳの加熱器に利用されるもので，先ず，その
スターリングエンジンＳについて説明する。
グエンジンＳの加熱器に利用されるもので，先ず，その
スターリングエンジンＳについて説明する。
【００１６】スターリングエンジンＳは，ディスプレッ
サシリンダ１５及びパワーシリンダ１６を有しており，
ディスプレッサシリンダ１５内には，その頭部側に膨張
室１７，底部側に圧縮室１８を画成するディスプレッサ
ピストン１９が摺動自在に嵌装され，またパワーシリン
ダ１６内には，その頭部側に前記圧縮室１８とポート２
８を介して連通する作動室２１を画成するパワーピスト
ン２０が摺動自在に嵌装される。ディスプレッサピスト
ン１９及びパワーピストン２０は，出力軸たるクランク
軸２２に進角コンロッド２３及びパワーコンロッド２４
をそれぞれ介して連接される。その際，パワーピストン
２０には，ディスプレッサピストン１９に対してクラン
ク角度で９０°の位相遅れが付与される。
サシリンダ１５及びパワーシリンダ１６を有しており，
ディスプレッサシリンダ１５内には，その頭部側に膨張
室１７，底部側に圧縮室１８を画成するディスプレッサ
ピストン１９が摺動自在に嵌装され，またパワーシリン
ダ１６内には，その頭部側に前記圧縮室１８とポート２
８を介して連通する作動室２１を画成するパワーピスト
ン２０が摺動自在に嵌装される。ディスプレッサピスト
ン１９及びパワーピストン２０は，出力軸たるクランク
軸２２に進角コンロッド２３及びパワーコンロッド２４
をそれぞれ介して連接される。その際，パワーピストン
２０には，ディスプレッサピストン１９に対してクラン
ク角度で９０°の位相遅れが付与される。
【００１７】前記第２触媒コンバータ５をこのスターリ
ングエンジンＳの加熱器として利用すべく，前記伝熱管
８ａが，ハウジング６外に突出させた基端をディスプレ
ッサシリンダ１５の頭部に一体に接続される。
ングエンジンＳの加熱器として利用すべく，前記伝熱管
８ａが，ハウジング６外に突出させた基端をディスプレ
ッサシリンダ１５の頭部に一体に接続される。
【００１８】ディスプレッサシリンダ１５の側部には再
生器２６が，さらに該シリンダ１５の底部には水冷式の
冷却器２７がそれぞれ配設され，その再生器２６の一端
はポート２９を介して膨張室１７に，その他端はポート
２９′を介して圧縮室１８にそれぞれ連通される。冷却
器２７はウォータジャケットで構成されるもので，前記
内燃機関Ｅのウォータポンプ１４及びウォータジャケッ
ト１２に接続され，内燃機関Ｅの冷却水が流されるよう
になっている。
生器２６が，さらに該シリンダ１５の底部には水冷式の
冷却器２７がそれぞれ配設され，その再生器２６の一端
はポート２９を介して膨張室１７に，その他端はポート
２９′を介して圧縮室１８にそれぞれ連通される。冷却
器２７はウォータジャケットで構成されるもので，前記
内燃機関Ｅのウォータポンプ１４及びウォータジャケッ
ト１２に接続され，内燃機関Ｅの冷却水が流されるよう
になっている。
【００１９】次に，この実施例の作用について説明す
る。
る。
【００２０】内燃機関Ｅの運転中，排気管２に排出され
る排ガスは第１及び第２触媒コンバータ４，５を順次通
過する間に浄化され，それに伴い各触媒コンバータ４，
５は浄化反応熱を発生する。この場合，特に第１触媒コ
ンバータ４の下流側に隣接する第２触媒コンバータ５で
は，第１触媒コンバータ４の反応熱が排ガスにより持ち
込まれるため，一層高い反応熱を発生することになり，
この熱が伝熱管８ａを通してディスプレッサシリンダ１
５の頭部に伝達され，膨張室１７を一定の高温状態に保
つ。一方，冷却器２７では，そこを流れる冷却水により
圧縮室１８を一定の低温状態に保つ。その結果，ディス
プレッサピストン１９の昇降に伴い，作動ガスが膨張室
１７から圧縮室１８へ向かうとき，作動ガスは再生器２
６で放熱し，反対に圧縮室１８から膨張室１７へ向かう
とき，作動ガスは再生器２６で吸熱する。そして，ディ
スプレッサピストン１９の昇降は，パワーシリンダ１６
の作動室２１の圧力を振幅させ，パワーピストン２０を
往復動させるので，両ピストン１９，２０の協働により
クランク軸２２を駆動し，これから機械的エネルギを取
り出すことができ，その機械的エネルギは発電機その他
の自動車用補機の駆動に供される。
る排ガスは第１及び第２触媒コンバータ４，５を順次通
過する間に浄化され，それに伴い各触媒コンバータ４，
５は浄化反応熱を発生する。この場合，特に第１触媒コ
ンバータ４の下流側に隣接する第２触媒コンバータ５で
は，第１触媒コンバータ４の反応熱が排ガスにより持ち
込まれるため，一層高い反応熱を発生することになり，
この熱が伝熱管８ａを通してディスプレッサシリンダ１
５の頭部に伝達され，膨張室１７を一定の高温状態に保
つ。一方，冷却器２７では，そこを流れる冷却水により
圧縮室１８を一定の低温状態に保つ。その結果，ディス
プレッサピストン１９の昇降に伴い，作動ガスが膨張室
１７から圧縮室１８へ向かうとき，作動ガスは再生器２
６で放熱し，反対に圧縮室１８から膨張室１７へ向かう
とき，作動ガスは再生器２６で吸熱する。そして，ディ
スプレッサピストン１９の昇降は，パワーシリンダ１６
の作動室２１の圧力を振幅させ，パワーピストン２０を
往復動させるので，両ピストン１９，２０の協働により
クランク軸２２を駆動し，これから機械的エネルギを取
り出すことができ，その機械的エネルギは発電機その他
の自動車用補機の駆動に供される。
【００２１】このように，スターリングエンジンＳの加
熱器となる第２触媒コンバータ５は，排気系１を流れる
排ガスの浄化中，排ガス自体より遙かに高温の排気浄化
反応熱を発生するので，ディスプレッサシリンダ１５の
膨張室１７を効果的に加熱して，膨張室１７の高温状態
を維持し，クランク軸２２からの機械的エネルギの取り
出しに大いに貢献することができる。しかも，スターリ
ングエンジンＳが第２触媒コンバータ５の発生熱を奪う
ことにより，第２触媒コンバータ５の過熱を防ぐことが
できるから，第２触媒コンバータ５に隣接する内燃機関
Ｅや車体等の隣接部に対する熱害防護手段を簡略化する
ことが可能となる。
熱器となる第２触媒コンバータ５は，排気系１を流れる
排ガスの浄化中，排ガス自体より遙かに高温の排気浄化
反応熱を発生するので，ディスプレッサシリンダ１５の
膨張室１７を効果的に加熱して，膨張室１７の高温状態
を維持し，クランク軸２２からの機械的エネルギの取り
出しに大いに貢献することができる。しかも，スターリ
ングエンジンＳが第２触媒コンバータ５の発生熱を奪う
ことにより，第２触媒コンバータ５の過熱を防ぐことが
できるから，第２触媒コンバータ５に隣接する内燃機関
Ｅや車体等の隣接部に対する熱害防護手段を簡略化する
ことが可能となる。
【００２２】次に，図２に示す本発明の第２実施例につ
いて説明する。この第２実施例では，第１及び第２触媒
コンバータ４，５が共通のハウジング６内に排ガスの流
れに対して並列に配置される。その他の構成は，前実施
例と同様であるので，図中，前実施例との対応部分には
同一の参照符号を付して，その説明を省略する。
いて説明する。この第２実施例では，第１及び第２触媒
コンバータ４，５が共通のハウジング６内に排ガスの流
れに対して並列に配置される。その他の構成は，前実施
例と同様であるので，図中，前実施例との対応部分には
同一の参照符号を付して，その説明を省略する。
【００２３】この第２実施例によれば，ハウジング６に
流入した排ガスは，第１及び第２触媒コンバータ４，５
に分流するので，第１触媒コンバータ４は排ガスの浄化
のみに関与し，第２触媒コンバータ５は，排ガスの浄化
及びスターリングエンジンＳの膨張室１７の加熱に関与
する。しかも，排ガスが第１及び第２触媒コンバータ
４，５に分流することにより，排気抵抗の減少を図るこ
とができる。
流入した排ガスは，第１及び第２触媒コンバータ４，５
に分流するので，第１触媒コンバータ４は排ガスの浄化
のみに関与し，第２触媒コンバータ５は，排ガスの浄化
及びスターリングエンジンＳの膨張室１７の加熱に関与
する。しかも，排ガスが第１及び第２触媒コンバータ
４，５に分流することにより，排気抵抗の減少を図るこ
とができる。
【００２４】本発明は，上記実施例に限定されるもので
はなく，その要旨の範囲を逸脱することなく種々の設計
変更が可能である。例えば，本発明は，スターリングエ
ンジンＳ以外の外燃機関にも適用が可能であり，またス
ターリングエンジンＳを採用する場合でも，実施例以外
の形式のスターリングエンジンを採用することができ
る。
はなく，その要旨の範囲を逸脱することなく種々の設計
変更が可能である。例えば，本発明は，スターリングエ
ンジンＳ以外の外燃機関にも適用が可能であり，またス
ターリングエンジンＳを採用する場合でも，実施例以外
の形式のスターリングエンジンを採用することができ
る。
【００２５】
【発明の効果】以上のように本発明の第１の特徴によれ
ば，内燃機関の排気系に，排ガスを通過させるハウジン
グと，このハウジング内に収容され，触媒を担持させた
受熱体とからなる排気浄化用触媒コンバータを介裝し，
前記受熱体を外燃機関の加熱部に接続したので，外燃機
関の加熱部に接続される受熱体が触媒コンバータの触媒
担持体を兼ねることになり，内燃機関の排ガスが触媒コ
ンバータ内で浄化されるとき発生する，排ガスより高温
の反応熱を受熱体が直接受けて，この外燃機関の加熱部
を効率良く加熱することができ，したがって，排気エネ
ルギを有効に利用して外燃機関を作動することができ
る。しかも，その外燃機関は，触媒コンバータの発生熱
を奪うことになるから，触媒コンバータの過熱を効果的
に防ぐことができ，触媒コンバータに隣接する内燃機関
や車体等の隣接部に対する熱害防護手段を簡略化するこ
とが可能となる。
ば，内燃機関の排気系に，排ガスを通過させるハウジン
グと，このハウジング内に収容され，触媒を担持させた
受熱体とからなる排気浄化用触媒コンバータを介裝し，
前記受熱体を外燃機関の加熱部に接続したので，外燃機
関の加熱部に接続される受熱体が触媒コンバータの触媒
担持体を兼ねることになり，内燃機関の排ガスが触媒コ
ンバータ内で浄化されるとき発生する，排ガスより高温
の反応熱を受熱体が直接受けて，この外燃機関の加熱部
を効率良く加熱することができ，したがって，排気エネ
ルギを有効に利用して外燃機関を作動することができ
る。しかも，その外燃機関は，触媒コンバータの発生熱
を奪うことになるから，触媒コンバータの過熱を効果的
に防ぐことができ，触媒コンバータに隣接する内燃機関
や車体等の隣接部に対する熱害防護手段を簡略化するこ
とが可能となる。
【００２６】また本発明の第２の特徴によれば，前記外
燃機関をスターリングエンジンとしたので，排気エネル
ギを有効に利用してスターリングエンジンを作動するこ
とができる。
燃機関をスターリングエンジンとしたので，排気エネル
ギを有効に利用してスターリングエンジンを作動するこ
とができる。
【図１】本発明の第１実施例に係る内燃機関の排気熱エ
ネルギ回収装置の縦断面図。
ネルギ回収装置の縦断面図。
【図２】本発明の第２実施例を示す，内燃機関の排気系
の要部の縦断面図。
の要部の縦断面図。
Ｅ・・・・・・内燃機関 Ｓ・・・・・・外燃機関（スターリングエンジン） １・・・・・・排気系 ５・・・・・・触媒コンバータ（第２触媒コンバータ） ６・・・・・・ハウジング ８・・・・・・受熱体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｇ 5/04 Ｆ０２Ｇ 5/04 Ｂ
Claims (2)
- 【請求項１】 内燃機関（Ｅ）の排気系（１）に，排ガ
スを通過させるハウジング（６）と，このハウジング
（６）内に収容され，触媒を担持させた受熱体（８）と
からなる排気浄化用触媒コンバータ（５）を介裝し，前
記受熱体（８）を外燃機関（Ｓ）の加熱部に接続したこ
とを特徴とする，内燃機関の排気熱エネルギ回収装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の内燃機関の排気熱エネル
ギ回収装置において，前記外燃機関をスターリングエン
ジン（Ｓ）としたことを特徴とする，内燃機関の排気熱
エネルギ回収装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001067466A JP2002266701A (ja) | 2001-03-09 | 2001-03-09 | 内燃機関の排気熱エネルギ回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001067466A JP2002266701A (ja) | 2001-03-09 | 2001-03-09 | 内燃機関の排気熱エネルギ回収装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002266701A true JP2002266701A (ja) | 2002-09-18 |
Family
ID=18925812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001067466A Pending JP2002266701A (ja) | 2001-03-09 | 2001-03-09 | 内燃機関の排気熱エネルギ回収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002266701A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1722091A1 (en) * | 2003-10-01 | 2006-11-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Waste heat recovery device |
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| US7181912B2 (en) | 2003-05-09 | 2007-02-27 | Honda Motor Co., Ltd. | Power device equipped with combustion engine and stirling engine |
| WO2007142292A1 (ja) * | 2006-06-08 | 2007-12-13 | Denso Corporation | 排熱回収装置 |
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| US7603857B2 (en) | 2005-06-29 | 2009-10-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust heat recovery apparatus |
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