JP2017532474A5 - - Google Patents

Claims (16)

1. 内燃機関熱エネルギ回収システムであって、
   内燃機関の少なくとも１つの熱エネルギ源と前記システムの作動流体と流体接続により熱的に接続されるように配置されて、前記熱エネルギ源から前記システムの前記作動流体へと熱エネルギを伝達する第１熱交換器と、
   軸動力を生成するよう前記作動流体を膨張させるために前記第１熱交換器において加熱された前記作動流体と流体接続されるよう配置されるタービンと、
   前記膨張された作動流体と流体接続により熱的に接続されるように配置されて、該作動流体から廃熱を取り出し、大気などの外部源に伝達する第２熱交換器と、
   前記第２熱交換器から出てくる作動流体と流体接続されるよう配置されて、前記冷却された作動流体の圧力を前記第１熱交換器へと入る前に増加させる第１コンプレッサと、
   を備えるシステムであり、
   前記システムの前記作動流体が少なくとも前記タービンへと入る前に超臨界流体であり、
   前記第１熱交換器に入る前に、前記内燃機関から出て行く際に作動流体へと熱エネルギを伝達するよう、作動流体と流体接続により熱的に接続されるように配置される復熱器を備える、
   内燃機関熱エネルギ回収システム。
2. 内燃機関熱エネルギ回収システムであって、
   内燃機関の第１熱エネルギ源および前記内燃機関の第２熱エネルギ源と流体接続により熱的に接続されるように配置されて、前記第１熱エネルギ源から前記内燃機関の前記第２熱エネルギ源へと熱エネルギを伝達する第１熱交換器と、
   前記第１熱交換器において加熱された前記内燃機関の前記第２熱エネルギ源と前記システムの作動流体とに熱的に接続されるよう配置されて、前記第２熱エネルギ源から前記システムの前記作動流体へと熱エネルギを伝達する中間熱交換器と、
   軸動力を生成するよう前記作動流体を膨張させるために前記中間熱交換器において加熱された前記作動流体と流体接続されるよう配置されるタービンと、
   前記膨張された作動流体と流体接続により熱的に接続されるように配置されて、該作動流体から廃熱を取り出し、大気などの外部源に伝達する第２熱交換器と、
   前記第２熱交換器から出てくる作動流体と流体接続されるよう配置されて、前記冷却された作動流体の圧力を前記中間熱交換器へと入る前に増加させる第１コンプレッサと、
   を備えるシステムであり、
   前記システムの前記作動流体が少なくとも前記タービンへと入る前に実質的に超臨界流体であり、
   前記第１熱交換器に入る前に、前記内燃機関から出て行く際に作動流体へと熱エネルギを伝達するよう、作動流体と流体接続により熱的に接続されるように配置される復熱器を備える、
   内燃機関熱エネルギ回収システム。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関熱エネルギ回収システムであって、
   前記作動流体は超臨界二酸化炭素か、超臨界水か、他の超臨界冷媒のいずれかである
   内燃機関熱エネルギ回収システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１に記載の内燃機関熱エネルギ回収システムであって、
   前記システムは、前記タービンによって生成された軸動力を電力へと変換するよう前記タービンに機能的に関係する発電機を有し、
   前記システムは、任意に、前記発電機によって生成された電力を貯蔵するための電池を有し、
   前記システムは、好ましくは、前記電池から電力を取り出すよう配置されるモータを有し、
   前記第１コンプレッサは、好ましくは、前記モータと機能的に関係しており、前記モータによって駆動される
   内燃機関熱エネルギ回収システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１に記載の内燃機関熱エネルギ回収システムであって、
   前記内燃機関の前記少なくとも１つの熱エネルギ源または前記第１熱エネルギ源は排気ガスである、および／または、
   前記内燃機関の前記少なくとも１つの熱エネルギ源または前記第２熱エネルギ源はエンジン冷却液である
   内燃機関熱エネルギ回収システム。
6. 請求項５に記載の内燃機関熱エネルギ回収システムであって、
   前記システムは、前記第１熱交換器によって冷却されたエンジン冷却液を前記内燃機関へと戻るよう再循環させるよう配置される冷却液再循環導管を有し、
   前記冷却液再循環導管は、好ましくは、水回路における前記機関内に前記エンジン冷却液を再循環させるよう配置され、
   好ましくは、水回路が作動流体の循環に対して前記機関内に配置される
   内燃機関熱エネルギ回収システム。
7. 請求項１〜６のいずれか１に記載の内燃機関熱エネルギ回収システムであって、
   前記内燃機関の前記少なくとも１つの熱エネルギ源または前記第１熱エネルギ源はエンジンオイルであり、
   好ましくは、前記システムは、前記第１熱交換器によって冷却されたエンジンオイルを前記内燃機関へと戻るよう再循環させるよう配置されるエンジンオイル再循環導管を有し、
   好ましくは、前記エンジンオイル再循環導管は、オイル回路において前記機関内に戻るようエンジンオイルを再循環させるよう配置される
   内燃機関熱エネルギ回収システム。
8. 請求項１〜７のいずれか１に記載の内燃機関熱エネルギ回収システムであって、
   前記少なくとも１つの熱エネルギ源は、乗り物の空調装置によって放出される凝縮器熱である
   内燃機関熱エネルギ回収システム。
9. 請求項１〜８のいずれか１に記載の内燃機関熱エネルギ回収システムであって、
   前記システムは、前記内燃機関の複数の熱エネルギ源から熱エネルギを回収するよう配置され、
   好ましくは、前記第１熱交換器は、エンジン排気の態様の第１熱エネルギ源およびエンジン冷却液の態様の第２熱エネルギ源のそれぞれと特に流体接続により熱的に接続されるように配置され、
   好ましくは、前記第１熱交換器は、排気ガスから作動流体へと熱エネルギを伝達する排気ガス受取熱交換器と、エンジン冷却液から作動流体へと熱エネルギを伝達する冷却液受取熱交換器と、を備え、
   好ましくは、前記第１熱交換器はさらに、エンジンオイルの態様のさらなる熱エネルギ源と特に流体接続により熱的に接続されるように配置されてエンジンオイルから作動流体へと熱エネルギを伝達するオイル受取熱交換器を有する
   内燃機関熱エネルギ回収システム。
10. 請求項１〜９のいずれか１に記載の内燃機関熱エネルギ回収システムであって、
    前記第１コンプレッサは、前記タービンによって駆動されるように前記タービンの前記出力軸と機能的に関係している、および／または、
    前記第１コンプレッサは前記内燃機関によって生成された軸動力によって駆動される
    内燃機関熱エネルギ回収システム。
11. 請求項４に記載の内燃機関熱エネルギ回収システムであって、
    前記第１コンプレッサは、前記発電機によって生成された電力によって直接駆動される、および／または、
    前記システムはさらに、前記発電機から電力を取り出すよう配置された貯蔵機能内蔵デジタル制御モータ装置を有する
    内燃機関熱エネルギ回収システム。
12. 請求項１１に記載の内燃機関熱エネルギ回収システムであって、
    前記デジタル制御モータ装置は、機械的動力を貯蔵するためのフライホイールを備え、
    好ましくは、前記デジタル制御モータ装置はさらに、前記フライホイールと磁気的に接続されるよう配置されるロータを有し、好ましくは、前記フライホイールと前記ロータとは種々の回転速度で動作するよう構成されており、
    任意に、前記デジタル制御モータ装置によって生成された電力の少なくとも一部は、前記第１コンプレッサを駆動するために用いられる、および／または、
    任意に、前記デジタル制御モータ装置は、生成した電力の少なくとも１部を貯蔵するために前記電池へと振り分けるよう配置される
    内燃機関熱エネルギ回収システム。
13. 請求項１〜１４のいずれか１に記載の内燃機関熱エネルギ回収システムであって、
    前記システムはさらに、空気供給器と流体接続される第２コンプレッサと、前記第２コンプレッサから出て来る圧縮空気を冷却するために配置される第１中間冷却器と、を有しており、
    前記冷却された圧縮空気は、前記内燃機関の吸込口と流体接続されるよう配置され、
    任意に、前記第２熱交換器によって冷却された作動流体の一部は、圧縮空気を冷却するために、前記第１コンプレッサへと入る前に、前記中間冷却器を通るよう分流される、および／または、
    任意に、前記システムは、前記第１中間冷却器と特に流体接続により熱的に接続される第２中間冷却器を有し、前記第１中間冷却器と前記第２中間冷却器とは中間冷却器流体が流れる閉ループに配置されており、
    前記第２熱交換器によって冷却された作動流体の一部は、前記第１コンプレッサへと入る前に、前記中間冷却器流体と熱交換するために前記第２中間冷却器を通るよう分流され、
    好ましくは、前記中間冷却器流体は水である
    内燃機関熱エネルギ回収システム。
14. 請求項４〜１３のいずれか１に記載の、請求項４に従属する内燃機関熱エネルギ回収システムであって、
    前記システムはさらに、前記電池に貯蔵された電力の一部によって動力が供給されるモータ発電機を有し、
    任意に、前記モータ発電機は、前記内燃機関によって動力が供給される乗り物の駆動軸と機能的に関係しており、
    好ましくは、前記モータ発電機は、前記乗り物の駆動軸を回転させるよう前記電池から電力を取り出すように構成されている
    内燃機関熱エネルギ回収システム。
15. 請求項１〜１４のいずれか１に記載の内燃機関熱エネルギ回収システムであって、
    作動流体は、前記第１熱交換器に入る前に、少なくとも１つの機関部品と熱的に接続され該少なくとも１つの機関部品から作動流体へと熱エネルギを伝達するよう前記内燃機関を通じて循環し、
    好ましくは、前記少なくとも１つの機関部品は燃焼シリンダである、および／または、エンジンオイルである
    内燃機関熱エネルギ回収システム。
16. 請求項１〜１５のいずれか１に記載の内燃機関熱エネルギ回収システムであって、
    前記復熱器はまた、前記第２熱交換器に入る前に、作動流体から熱エネルギを伝達するよう、前記膨張された作動流体と流体接続により熱的に接続されるように配置されており、
    任意に、前記復熱器は、前記中間熱交換器に入る前に、前記第１コンプレッサから出て行く際に作動流体へと熱エネルギを伝達するよう、作動流体と熱的に接続されるよう、好ましくは流体接続されるよう配置されている
    内燃機関熱エネルギ回収システム。