JP3052989B2 - 排熱発電システム - Google Patents

排熱発電システム

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JP3052989B2
JP3052989B2 JP7091844A JP9184495A JP3052989B2 JP 3052989 B2 JP3052989 B2 JP 3052989B2 JP 7091844 A JP7091844 A JP 7091844A JP 9184495 A JP9184495 A JP 9184495A JP 3052989 B2 JP3052989 B2 JP 3052989B2
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克彦 横島
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三菱自動車工業株式会社
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの排熱を利用
して効率よく発電できるシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の車両におけるエンジン排熱回収装
置は、実開平4−131528号公報に例示されている
ように、熱発電素子を挟む金属板間の温度差で発電する
熱発電ユニットに吸熱器と冷却器とを設け、エンジンの
排気を熱源として吸熱器へ導くと共に、ラジエータで冷
却されたエンジン冷却水の一部を冷却媒体として冷却器
へ導き、熱発電ユニットにより発電を行わせることによ
って、排熱エネルギを電気エネルギとして回収するよう
に構成しているが、この場合には、エンジンが高負荷の
ため吸熱器へ導かれる排気温度が上昇すれば、冷却器へ
導かれる冷却水温度も上昇するので、熱発電ユニットに
おける発電効率が低下することは避けられず、また、熱
発電ユニットに対する冷却能力を増大させるために、ラ
ジエータで冷却されたエンジン冷却水を冷却器へ優先的
に送給するようにすれば、エンジンの冷却性能が低下し
てエンジンがオーバヒートを起こすおそれがあった。
【0003】さらに、特開昭64−29622号公報に
示すエンジンの排気エネルギ−回収装置においては、発
電機を駆動するパワータービンを排気通路に設け、排気
エネルギ−の増大に応じて発電機の界磁電流を制御する
ことにより、排気エネルギ−の回収効率を向上させるよ
うにしているが、エンジンの低負荷時にはパワータービ
ンにより駆動される発電機の発電効率が低下するばかり
でなく、パワータービンの回動が負荷となって、エンジ
ンの出力低下や燃費悪化を招く等の不具合があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、エンジンの
排気エネルギを利用して、常に効率よく発電できるよう
にしようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明にかかる排熱発電システムは、ラジエータに
連通して排熱発電専用冷却水が導かれる冷却水流路、エ
ンジンの排気が導かれる排気流路、及び、熱発電素子を
そなえて一側面に上記冷却水流路が配置されると共に他
側面に上記排気流路が配置された熱発電ユニットを有
し、上記排気流路のエンジン排気により駆動されて上記
冷却水流路に上記排熱発電専用冷却水を流通させるポン
プが設けられている。
【0006】
【作用】従って、熱発電ユニットの一側面に配置された
冷却水流路内の排熱発電専用冷却水と、熱発電ユニット
の他側面に配置された排気流路内のエンジン排気とによ
って、熱発電ユニットの両面に温度差が与えられるの
で、熱発電ユニットの熱発電素子が発電を行うことがで
き、しかも、冷却水流路内には排熱発電専用冷却水が導
かれて、エンジンにおける負荷の大小に関係なく比較的
低温の冷却水が冷却水流路に導かれ、かつ、排気流路の
エンジン排気により駆動されるポンプが冷却水流路に排
熱発電専用冷却水を積極的に流通させて、その排熱発電
専用冷却水が熱発電ユニット1の一側面を十分に冷却す
ることができるので、熱発電ユニットの熱発電素子は常
に効率よく発電することができる。
【0007】
【実施例】以下、図面に示す本発明の実施例について具
体的に説明する。トラック等の車両において、図1及び
図2に示されているように、熱発電素子をそなえた熱発
電ユニット1の一側面には、排熱発電専用冷却水が導か
れる冷却水流路2が配置される一方、熱発電ユニット1
の他側面には図示しないエンジンの排気が矢印Aのよう
に導かれる排気流路3が配置され、冷却水流路2は排熱
発電専用ラジエータ4と、サーモスタット5から分岐す
る分岐路6とに接続され、ラジエータ4には予備ファン
7が設けられている。
【0008】また、冷却水流路2及び排気流路3に跨が
ってポンプタービン8が設置され、ポンプタービン8
は、排気流路3内に配置されてエンジン排気により駆動
されるプロペラタービン9と、プロペラタービン9の回
転を伝える回転軸10と、回転軸10の回転を減速して
回転軸11を回転させる減速ギヤ機構12と、冷却水流
路2内に配置されて回転軸11により駆動されるスクリ
ュウ13とを有し、エンジンの稼動に応じて矢印Bのよ
うに冷却水流路2内に排熱発電専用冷却水を流通させ、
この冷却水はラジエータ4を流過するとき車両の走行風
により冷却される。
【0009】なお、サーモスタット5は極寒地で作動し
て冷却水がラジエータ4をバイパスさせることにより、
熱発電ユニット1の一側面が過冷却されないようにする
ものであり、また、予備ファン7は冷却水流路2内を流
通する排熱発電専用冷却水の温度が比較的高くなったと
き稼動して、ラジエータ4による排熱発電専用冷却水の
放熱作用を増大させるものである。
【0010】上記排熱発電システムにおいては、熱発電
ユニット1の一側面に配置された冷却水流路2に排熱発
電専用冷却水が導かれ、この冷却水はエンジン冷却水と
比較して容易に低温とすることができ、しかも、その水
温はエンジン負荷の大小に直接的な関係がないため、熱
発電ユニット1の他側面に配置された排気流路3へ導か
れるエンジン排気との間に常に大きな温度差を維持する
ことができるので、熱発電素子を利用した熱発電ユニッ
ト1の発電効率を容易に向上させることができる。
【0011】また、排熱発電専用冷却水は車両が走行さ
えすれば、ラジエータ4を流過する走行風により積極的
に冷却されて比較的低温に保たれるので、冷却水流路2
に導かれた冷却水によって熱発電ユニット1の一側面を
十分に冷却することができ、従って、冷却水流路2やラ
ジエータ4をコンパクトに構成してコスト低減を図り、
かつ、排熱発電専用冷却水も少量ですませることができ
て、重量増加を抑制することが可能となる。
【0012】さらに、排熱発電専用冷却水は上記のよう
に少量でよく、かつ、冷却水流路2やラジエータ4の構
造は簡単であるため、冷却水流路2、ラジエータ4等を
循環させるためのポンプタービン8の容量も小さくてす
むので、ポンプタービン8は排気流路3内の背圧をとく
に高めることなくエンジン排気により十分に駆動され
て、外に動力源を必要としないばかりでなく、エンジン
負荷の増大により排気流路3内の排気温度が上昇すれ
ば、排気流量の増大に応じてポンプタービン8により冷
却水流路2に導かれる排熱発電専用冷却水の流量も自動
的に増加し、熱発電ユニット1の一側面を十分に冷却す
ることができるため、熱発電ユニット1の発電効率を常
時高く維持させることができ、とくに、道路状況等に応
じてエンジン負荷がひんぱんに変動する車両において
は、高い発電効率の維持効果が大きい。
【0013】従って、この排熱発電システムは、エンジ
ンの低負荷から高負荷に至るまで、熱発電ユニット1に
よる発電効率を常に高く維持して、排気の熱エネルギを
効率良く電気エネルギとして回収することができるの
で、図3に示されているように、熱電素子を利用した電
子冷却蓄冷パネル20を車室内休憩ベッド21の壁面2
2に取り付け、熱発電ユニット1により得られた電気を
夏期に蓄冷パネル20へ導いて、休憩ベッド21の近傍
を適宜冷房したり、図4に示されているように、車両の
フロントガラス23やドアガラス24を、合わせ面に金
属薄膜をコーティングしたいわゆる電熱ガラスによりそ
れぞれ構成し、熱発電ユニット1により得られた電気を
冬期等に窓ガラス23、24へ導いて、それらのデフロ
ストを行わせたり、あるいは、熱発電ユニット1により
得られた電気を車両に装備された図示しないクーラボッ
クスの電子冷却、車両の床やシートに対する電熱暖房、
もしくは、車両に搭載されたバッテリの充電等に適宜利
用することも可能である。
【0014】このため、上記電気機器の使用により車室
内の居住性や快適性の向上を図りつつ、バッテリの容量
不足を来すことを容易に防止できると共に、熱発電ユニ
ット1の稼動に伴ってエンジンがオーバヒートを起こす
ようなことは確実に排除でき、また、上記のように熱発
電ユニット1により得られた電気によって窓ガラス2
3、24のデフロストを行わせるようにすれば、車室内
の温風によるデフロストが不要となるため、車室内の温
風を暖房専用とすることにより、極寒地等での車室内暖
房不足も容易に解消できる利点がある。
【0015】なお、上記実施例においては、排気流路に
導かれるエンジン排気の一部によりポンプタービンを駆
動させるようにしているが、必要に応じて上記排気全体
によりポンプタービンを駆動させるようにし、さらに
は、ポンプタービンが設置される排気流路を適宜絞っ
て、エンジン排気によるポンプタービンの駆動力を増加
させるようにしてもよいことはいうまでもない。
【0016】
【発明の効果】本発明にかかる排熱発電システムにおい
ては、熱発電ユニットの一側面に配置された冷却水流路
内の排熱発電専用冷却水と、熱発電ユニットの他側面に
配置された排気流路内のエンジン排気とによって、熱発
電ユニットの両面に温度差が与えられるので、エンジン
における負荷の大小に関係なく比較的低温の冷却水によ
って、熱発電ユニットが常に効率よく発電することがで
きると共に、システム全体をコンパクト及び軽量に構成
してコストを容易に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における概略配置図。
【図2】上記実施例の一部拡大縦断面図。
【図3】上記実施例の利用説明図。
【図4】上記実施例の他の利用説明図。
【符号の説明】
1 熱発電ユニット 2 冷却水流路 3 排気流路 4 ラジエータ 8 ポンプタービン 20 電子冷却蓄冷パネル 21 休憩ベッド 22 フロントガラス 23 ドアガラス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F01P 9/00 F01P 9/00 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02G 5/02 F01N 5/02 F01N 5/04 F01P 3/20 F01P 5/12 F01P 9/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ラジエータに連通して排熱発電専用冷却
    水が導かれる冷却水流路、エンジンの排気が導かれる排
    気流路、及び、熱発電素子をそなえて一側面に上記冷却
    水流路が配置されると共に他側面に上記排気流路が配置
    された熱発電ユニットを有し、上記排気流路のエンジン
    排気により駆動されて上記冷却水流路に上記排熱発電専
    用冷却水を流通させるポンプが設けられた排熱発電シス
    テム。
  2. 【請求項2】 請求項において、車室内に電子冷却蓄
    冷パネルが設置され、上記熱発電ユニットにより得られ
    た電気が上記電子冷却蓄冷パネルを作動させて上記車室
    内を冷房するように構成された排熱発電システム。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2において、電熱
    ガラスにより形成された車室の窓ガラスを有し、上記熱
    発電ユニットにより得られた電気が上記窓ガラスに供給
    されて上記窓ガラスのデフロストを行うように構成され
    た排熱発電システム。
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