JP4932898B2 - スプリットサイクルエンジンのための排熱回収のシステムと方法 - Google Patents
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Description
クランクシャフト軸を中心に回転可能なクランクシャフトと、
パワーシリンダの中にスライド可能に受けられ、クランクシャフトが1回転する間に動力(または膨張)行程(stroke)と排気行程を1往復するようにクランクシャフトに動作的に接続されたパワーピストンと、
圧縮シリンダの中にスライド可能に受けられ、クランクシャフトが1回転する間に吸気行程と圧縮行程を1往復するようにクランクシャフトに動作的に接続された圧縮シリンダと、
パワーシリンダと圧縮シリンダを相互に接続するガス流路であって、吸気弁と排気(またはクロスオーバー)弁を有し、それらの弁の間に圧力チャンバが画定されるガス流路と、
を備える。
Claims (22)
- 圧縮シリンダと、パワーシリンダと、圧縮シリンダとパワーシリンダを相互接続するガス流路を有するスプリットサイクルエンジンのための排熱回収システムであって、
熱交換ユニットと、
熱交換ユニットと流体連通する空気圧縮装置と、
エンジンから排熱を受け取り、熱交換ユニットと流体連通する排熱入力部と、
空気圧縮装置に接続され、空気を空気圧縮装置に取り込むための外気取り入れ口と、
空気圧縮装置上にあり、スプリットサイクルエンジンの圧縮シリンダと流体連通し、空気圧縮装置からの圧縮空気を圧縮シリンダに供給するための圧縮空気排出部材と、
を備え、
エンジン排熱は熱交換ユニットに伝えられ、熱交換ユニットにおいて熱交換媒体がエンジン排熱によって加熱され、加熱された熱交換媒体からのエネルギーが空気圧縮装置を駆動するために使用されることを特徴とする排熱回収システム。 - 請求項1に記載の排熱回収システムであって、
エンジン冷却液サブシステムが熱交換ユニットと連通しており、エンジン冷却液はエンジンから熱交換ユニット内に循環させられることを特徴とする排熱回収システム。 - 請求項1に記載の排熱回収システムであって、
エンジン排気サブシステムが熱交換ユニットと連通しており、エンジン排ガスを熱交換ユニットに受け渡すことを特徴とする排熱回収システム。 - 請求項1に記載の排熱回収システムであって、
熱交換媒体を熱交換ユニットと空気圧縮装置の間で循環させるための循環ラインを備えることを特徴とする排熱回収システム。 - 請求項4に記載の排熱回収システムであって、
前記熱交換媒体は冷媒か水のいずれか一方であることを特徴とする排熱回収システム。 - 請求項4に記載の排熱回収システムであって、
循環ラインに動作的に接続された復水器を備えることを特徴とする排熱回収システム。 - 請求項4に記載の排熱回収システムであって、
循環ラインに動作的に接続され、熱交換媒体を循環ライン内に送り出すポンプを備えることを特徴とする排熱回収システム。 - 請求項1に記載の排熱回収システムであって、
スプリットサイクルエンジンは貯気タンクを備え、圧縮空気は貯気タンク内に保存されることを特徴とする排熱回収システム。 - 請求項8に記載の排熱回収システムであって、
貯気タンクへの流入を制御する第一の弁と、貯気タンクからの流出を制御する第二の弁と、ガス流路内の流れを制御する第三の弁を備え、貯気タンクへの流入と貯気タンクからの流出を制御する第一と第二の弁が開状態で、ガス流路内の流れを制御する第三の弁が閉状態のときに、圧縮空気は貯気タンクに導入されるのと同時に、パワーシリンダを駆動することを特徴とする排熱回収システム。 - 圧縮シリンダとパワーシリンダと圧縮シリンダおよびパワーシリンダを相互接続するガス流路とを有するスプリットサイクルエンジンのための排熱回収システムであって、
エンジン排熱からの熱エネルギーを熱交換媒体に伝えるための熱交換ユニットであって、排熱側と熱交換媒体側を有する熱交換ユニットを備え、
熱交換ユニットの排熱側はエンジンからの排熱を受け取る排熱入力部を有し、
熱交換ユニットの熱交換媒体側は熱交換媒体を受けるための熱交換媒体注入口を有し、
熱交換ユニットの排熱側に接続された排熱排出口と、
熱交換ユニットの熱交換媒体側に接続された熱交換媒体排出口と、
以下を備える空気圧縮装置、
熱交換ユニットの熱交換媒体排出口と連通する熱交換媒体注入口、
熱交換ユニットの熱交換媒体注入口にループ方式で動作的に接続された熱交換媒体排出口、
外気を空気圧縮装置に取り入れるための外気取り入れ口、
スプリットサイクルエンジンの圧縮シリンダの吸気口に接続され、圧縮空気を圧縮シリンダに供給するための圧縮空気排出口、
とを備え、
熱交換媒体から抽出されたエネルギーが空気圧縮装置を駆動することを特徴とする排熱回収システム。 - 圧縮シリンダとパワーシリンダと圧縮シリンダおよびパワーシリンダを相互接続するガス流路とを備えるスプリットサイクルエンジンからの排熱を回収する方法であって、
空気圧縮装置を有する空気圧縮システムを設置するステップと、
エンジンからの排熱を空気圧縮システムに供給するステップと、
空気圧縮システムに設置した熱交換ユニットおいて、前記排熱を利用して、熱交換媒体を液相から気相に変換するステップと、
気相に変換された熱交換媒体からのエネルギーを利用して空気圧縮装置の動力とするステップと、
空気圧縮装置からの、前記動力により生成された圧縮空気をスプリットサイクルエンジンの圧縮シリンダに供給するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項11に記載の方法であって、
エンジンからの排熱を空気圧縮システムに供給するステップは、
エンジン冷却液をエンジンと熱交換ユニット内に循環させるステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項11に記載の方法であって、
エンジンからの排熱を空気圧縮システムに供給するステップは、
エンジンの排ガスをエンジンから熱交換ユニット内へと通過させるステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項13に記載の方法であって、
排ガスが熱交換ユニットを通過した後に、排ガスをエンジン排気システムから大気中に排出するステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項11に記載の方法であって、
熱交換媒体を熱交換ユニットと空気圧縮装置内に循環させるステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項15に記載の方法であって、
熱交換媒体を循環させるステップは、
熱交換媒体をポンプで送り込むステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項15に記載の方法であって、
空気圧縮装置の下流に復水器を設置して、熱交換媒体を気相から液相に変換するステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項17に記載の方法であって、
復水器からの余分な熱を大気中に排出するステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項11に記載の方法であって、
外気取り入れ口から空気圧縮装置に外気を取り込むステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項11に記載の方法であって、
排熱から生成された圧縮空気を、圧縮シリンダの吸気口に動作的に接続された圧縮空気排出口から圧縮シリンダに供給するステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項11に記載の方法であって、
圧縮シリンダからの、排熱から生成された圧縮空気をスプリットサイクルエンジンの貯気タンクに保存するステップを含むことを特徴とする方法。 - 請求項11に記載の方法であって、
スプリットサイクルエンジンの貯気タンクに圧縮シリンダからの、排熱により生成された圧縮空気を導入するステップと、
同時に、貯気タンクからの、排熱により生成された圧縮空気でパワーシリンダを駆動するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
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