JP6020242B2 - Waste heat utilization device for internal combustion engine - Google Patents
Waste heat utilization device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP6020242B2 JP6020242B2 JP2013028740A JP2013028740A JP6020242B2 JP 6020242 B2 JP6020242 B2 JP 6020242B2 JP 2013028740 A JP2013028740 A JP 2013028740A JP 2013028740 A JP2013028740 A JP 2013028740A JP 6020242 B2 JP6020242 B2 JP 6020242B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- working fluid
- waste heat
- boiling
- combustion engine
- internal combustion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 title claims description 94
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 61
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 121
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 112
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 77
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 24
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 20
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
- Y02A30/274—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
本発明は、内燃機関の廃熱利用装置に関する。 The present invention relates to a waste heat utilization apparatus for an internal combustion engine.
従来、内燃機関の廃熱を利用する廃熱利用装置が知られている。例えば特許文献1には、内燃機関の排気の熱(すなわち廃熱)を用いて作動流体を気体にする沸騰器(特許文献1では蒸気発生器と称されている)と、沸騰器から排出された作動流体から熱エネルギを回収する回収装置(特許文献1では車室用暖房装置がこれに相当する)とを備える廃熱利用装置が開示されている。特許文献1に係る廃熱利用装置は、内燃機関の廃熱で加熱された作動流体から熱エネルギを回収して車室用の暖房に利用している。
Conventionally, a waste heat utilization apparatus that utilizes waste heat of an internal combustion engine is known. For example,
特許文献1に係る廃熱利用装置の場合、内燃機関が冷間始動時の場合には、沸騰器における作動流体の気化が不十分になる可能性がある。この場合、回収装置の性能を早期に発揮させることが困難になる可能性がある。
In the case of the waste heat utilization apparatus according to
本発明は、内燃機関の冷間始動時において回収装置の性能を早期に発揮させることができる内燃機関の廃熱利用装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a waste heat utilization device for an internal combustion engine that can quickly exhibit the performance of the recovery device at the time of cold start of the internal combustion engine.
本発明に係る内燃機関の廃熱利用装置は、作動流体からエネルギを回収する回収装置と、液体の前記作動流体を内燃機関の廃熱を利用して気体の前記作動流体にする第1沸騰器と、前記第1沸騰器の熱容量よりも小さい熱容量を有し、且つ液体の前記作動流体を前記内燃機関の廃熱を利用して気体の前記作動流体にする第2沸騰器と、前記第1沸騰器から排出された気体の前記作動流体を前記第2沸騰器または前記回収装置に供給する通路と、前記第2沸騰器から排出された気体の前記作動流体を前記回収装置に供給する通路と、前記回収装置から排出された液体の前記作動流体を前記第1沸騰器および前記第2沸騰器に供給する通路と、を備えることを特徴とする。 An internal combustion engine waste heat utilization device according to the present invention includes a recovery device that recovers energy from a working fluid, and a first boiling device that uses the liquid working fluid as a gaseous working fluid using waste heat of the internal combustion engine. A second boiling device having a heat capacity smaller than the heat capacity of the first boiling device and using the waste working heat of the internal combustion engine as the gaseous working fluid. A passage for supplying the gaseous working fluid discharged from the boiling device to the second boiling device or the recovery device; and a passage for supplying the gaseous working fluid discharged from the second boiling device to the recovery device; And a passage for supplying the working fluid of the liquid discharged from the recovery device to the first boiling device and the second boiling device.
本発明に係る内燃機関の廃熱利用装置によれば、第1沸騰器において内燃機関の廃熱を利用して気体の作動流体を生成し、この作動流体を第2沸騰器または回収装置に供給することができるとともに、第2沸騰器においても内燃機関の廃熱を利用して気体の作動流体を生成して回収装置に供給することができる。また第2沸騰器の熱容量が第1沸騰器の熱容量よりも小さいため、内燃機関が冷間始動時の場合であっても、第2沸騰器によって作動流体を早期に気化して回収装置に供給することができる。その結果、内燃機関の冷間始動時において回収装置の性能を早期に発揮させることができる。 According to the internal combustion engine waste heat utilization apparatus according to the present invention, the first boiling unit generates the gaseous working fluid using the waste heat of the internal combustion engine, and supplies the working fluid to the second boiling unit or the recovery apparatus. In addition, it is possible to generate a gaseous working fluid using the waste heat of the internal combustion engine and supply it to the recovery device also in the second boiler. In addition, since the heat capacity of the second boiler is smaller than the heat capacity of the first boiler, even when the internal combustion engine is cold start, the working fluid is quickly vaporized by the second boiler and supplied to the recovery device. can do. As a result, the performance of the recovery device can be exhibited at an early stage when the internal combustion engine is cold started.
上記構成において、前記内燃機関の廃熱は、前記内燃機関の排気の熱であり、前記第2沸騰器は前記第1沸騰器よりも前記排気の流動方向で上流側に配置されていてもよい。 In the above configuration, the waste heat of the internal combustion engine is heat of the exhaust gas of the internal combustion engine, and the second boiling device may be disposed upstream of the first boiling device in the flow direction of the exhaust gas. .
この構成によれば、第2沸騰器が第1沸騰器よりも排気の流動方向で下流側に配置されている場合に比較して、第2沸騰器によって作動流体を効果的に気化させることができる。その結果、内燃機関の冷間始動時において回収装置の性能をより早期に発揮させることができる。 According to this structure, compared with the case where the 2nd boiling machine is arrange | positioned in the flow direction of exhaust_gas | exhaustion rather than the 1st boiling machine, a working fluid can be vaporized effectively by a 2nd boiling machine. it can. As a result, the performance of the recovery device can be exhibited earlier when the internal combustion engine is cold started.
本発明によれば、内燃機関の冷間始動時において回収装置の性能を早期に発揮させることができる内燃機関の廃熱利用装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the waste heat utilization apparatus of the internal combustion engine which can exhibit the performance of a collection | recovery apparatus at the time of the cold start of an internal combustion engine can be provided.
以下、本発明を実施するための形態を説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.
本発明の実施例1に係る内燃機関の廃熱利用装置5について説明する。図1は廃熱利用装置5の構成を示す模式図である。図1に示す廃熱利用装置5は車両に搭載されている。廃熱利用装置5は、内燃機関10と、内燃機関10の排気が通過する排気通路15と、第1沸騰器20と、第2沸騰器30と、回収装置40とを備えている。また廃熱利用装置5は、廃熱利用装置5の作動流体が通過する通路として、通路50aと、通路50bと、通路60aと、通路60bとを備えている。内燃機関10の種類は特に限定されるものではなく、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の種々のエンジンを用いることができる。本実施例においては内燃機関10の一例としてガソリンエンジンを用いる。また作動流体の種類は、内燃機関10の排気の熱で加熱されて気体になることが可能なものであれば、特に限定されるものではない。本実施例においては、作動流体の一例として内燃機関10の冷却に使用可能な冷媒を用いる。冷媒の具体例としては、例えば水、水とエチレングリコールとが混合した不凍液等を用いることができる。本実施例においては、作動流体に用いられる冷媒の一例として、水を用いる。
An internal combustion engine waste heat utilization apparatus 5 according to
第1沸騰器20および第2沸騰器30は、液体の作動流体を内燃機関10の廃熱を利用して気体の作動流体にする装置である。本実施例においては、内燃機関10の廃熱の一例として内燃機関10の排気の熱を用いる。本実施例に係る第1沸騰器20および第2沸騰器30の構造は次のとおりである。まず、第1沸騰器20および第2沸騰器30の内部には排気通路15が挿通している。本実施例に係る第2沸騰器30は、第1沸騰器20よりも排気の流動方向で上流側に配置されている。第1沸騰器20の内部において、排気通路15よりも上方側を上部21と称し、下方側を下部22と称する。また第2沸騰器30の内部において、排気通路15よりも上方側を上部31と称し、下方側を下部32と称する。
The
第1沸騰器20の下部22には、液体の作動流体が貯留されている。下部22に貯留された液体の作動流体は、排気通路15の排気の熱によって加熱されることで沸騰する。その結果、第1沸騰器20において気体の作動流体(具体的には蒸気)が生成される。生成された気体の作動流体は上部21に貯留され、その後、後述する通路60aを通過して第2沸騰器30の上部31に流入する。第2沸騰器30の下部32には、液体の作動流体が貯留されている。下部32に貯留された液体の作動流体は、排気通路15の排気の熱によって加熱されることで沸騰する。その結果、第2沸騰器30において気体の作動流体が生成される。気体の作動流体は上部31に貯留され、その後、後述する通路60bを通過して回収装置40に供給される。
A liquid working fluid is stored in the
以上のように本実施例に係る第1沸騰器20および第2沸騰器30は、液体の作動流体を排気通路15の排気の熱(すなわち内燃機関10の廃熱)によって加熱することで気体の作動流体にしている。また第1沸騰器20の下部22および第2沸騰器30の下部32は、液体の作動流体を貯留する貯留部としての機能を有し、第1沸騰器20の上部21および第2沸騰器30の上部31は、気体の作動流体を貯留する貯留部としての機能を有している。なお第1沸騰器20および第2沸騰器30の構造自体は、これら沸騰器内の液体の作動流体を内燃機関10の廃熱で加熱して気体の作動流体にすることが可能なものであれば、図1の構造に限定されるものではない。
As described above, the
本実施例において、第2沸騰器30の熱容量(J/K)は、第1沸騰器20の熱容量よりも小さい。具体的には本実施例に係る第2沸騰器30の容積は、第1沸騰器20の容積よりも小さい。それにより、第2沸騰器30を単位時間当たり1℃上昇させるのに必要な熱量(すなわち熱容量)は、第1沸騰器20の熱容量よりも小さくなっている。
In the present embodiment, the heat capacity (J / K) of the
通路50aは、回収装置40と第1沸騰器20の下部22とを接続している。通路50bは、通路50aの通路途中と第2沸騰器30の下部32とを接続している。ここで、回収装置40から排出された作動流体は、主として液体である。したがって、通路50aは、回収装置40から排出された液体の作動流体を第1沸騰器20に供給する通路としての機能を有している。また通路50bは、回収装置40から排出された液体の作動流体を第2沸騰器30に供給する通路としての機能を有している。なお回収装置40から排出された作動流体には気体の作動流体が混合していることが考えられるが、この気体の作動流体も通路50aを通過して第1沸騰器20に供給され、通路50bを通過して第2沸騰器30に供給される。
The
通路60aは、第1沸騰器20の上部21と第2沸騰器30の上部31とを接続している。通路60bは、第2沸騰器30の上部31と回収装置40とを接続している。通路60aは、第1沸騰器20から排出された気体の作動流体を第2沸騰器30に供給する通路としての機能を有している。また通路60bは、第2沸騰器30から排出された気体の作動流体を回収装置40に供給する通路としての機能を有している。
The
回収装置40は、作動流体からエネルギを回収する装置である。本実施例においては回収装置40の一例として、車両の車室(キャビン)を暖める暖房装置を用いる。この場合、回収装置40は、通路60bを通過して回収装置40に供給された気体の作動流体の熱エネルギを利用して空気を暖め、暖められた空気を車室に送風する。具体的には本実施例に係る車室用暖房装置としての回収装置40の内部には、通路60bと通路50aとを連通する内部通路が設けられている。通路60bを通過した気体の作動流体が内部通路に流入した場合、内部通路内の作動流体の熱と内部通路の周囲の空気との間で熱交換が行われることで、内部通路の周囲の空気は暖められる。回収装置40は、この内部通路の周囲の空気を車室に送風する送風機を備えている。送風機は、車両のユーザが回収装置40の運転開始スイッチをONにした場合に、車室への送風を開始する。送風機が車室への送風を開始した場合、内部通路の周囲の暖かい空気は車室に供給される。このようにして本実施例に係る回収装置40は、内燃機関10の廃熱によって加熱された作動流体から熱エネルギを回収し、回収された熱エネルギによって暖められた空気を車室の暖房用に用いている。但し、車室用暖房装置としての回収装置40の具体的構成は、これに限定されるものではない。
The
なお、回収装置40の具体的構成は、本実施例のような車室用暖房装置に限定されるものではない。回収装置40の他の例を挙げると、例えば回収装置40として、内燃機関10の暖機を促進させるための暖機装置を用いることもできる。具体的には、この暖機装置として、内燃機関10(具体的には内燃機関10のシリンダブロックおよびシリンダヘッドの少なくとも一方)の周囲に配置された作動流体通路を用いることができる。この場合、通路60bを経由してこの暖機装置としての作動流体通路に供給された作動流体の熱エネルギは、作動流体通路において回収され、内燃機関10を暖めるために利用される。
In addition, the specific structure of the collection |
本実施例に係る廃熱利用装置5は次のように作動する。まず、第1沸騰器20の下部22および第2沸騰器30の下部32に貯留されている液体の作動流体は、排気通路15の排気の熱によって加熱されることで気化して気体の作動流体となり、それぞれ上部21および上部31に移動する。第1沸騰器20の上部21の作動流体は、通路60aを通過して第2沸騰器30の上部31に供給される。第2沸騰器30の上部31の作動流体は、通路60bを通過して回収装置40に供給される。回収装置40に供給された気体の作動流体の熱は、回収装置40において回収されて車室の暖房に利用される。その結果、気体の作動流体は凝縮して液体の作動流体になる。回収装置40から排出された作動流体は、通路50aを通過して、一部は第1沸騰器20の下部22に供給され、残部は通路50bを通過して第2沸騰器30の下部32に供給される。
The waste heat utilization apparatus 5 according to the present embodiment operates as follows. First, the liquid working fluid stored in the
なお廃熱利用装置5は、ポンプ等の作動流体圧送装置を例えば通路50a等に備え、この作動流体圧送装置によって強制的に第1沸騰器20または第2沸騰器30に液体の作動流体を供給する構成であってもよい。
The waste heat utilization device 5 is provided with a working fluid pumping device such as a pump in the
続いて廃熱利用装置5の効果について、比較例に係る廃熱利用装置100と比較しつつ説明する。図2は比較例に係る廃熱利用装置100の構成を示す模式図である。廃熱利用装置100は、第2沸騰器30、通路60a、通路60bおよび通路50bを備えていない点と、第1沸騰器20と回収装置40とを接続する通路110を備えている点とにおいて、本実施例に係る廃熱利用装置5と異なっている。比較例に係る廃熱利用装置100の場合、内燃機関10が冷間始動時の場合(具体的には内燃機関10の冷媒の温度が所定温度よりも低い状態で内燃機関10が始動した時の場合)、第1沸騰器20における作動流体の気化が不十分になる可能性がある。この場合、回収装置40の性能を早期に発揮させることが困難になる可能性がある。この比較例に係る廃熱利用装置100の問題点について具体的に説明すると次のようになる。
Then, the effect of the waste heat utilization apparatus 5 is demonstrated, comparing with the waste
図3(a)は作動流体の沸騰曲線を示す模式図である。縦軸は熱流束を示し、横軸は過熱度(作動流体の飽和温度と加熱面の温度(これは排気の温度と略等しい)との差)を示している。図3(a)には、作動流体の圧力が高圧の場合の沸騰曲線(曲線1)と低圧の場合の沸騰曲線(曲線2)とが図示されている。図3(a)において、A−Bの領域は非沸騰領域であり、B−C−Dの領域は核沸騰領域であり、D−Eの領域は遷移沸騰領域であり、E−Fの領域は膜沸騰領域である。図3(a)においてDに相当する過熱度(△Tsat)の作動流体が回収装置40に供給されることが理想的である。 FIG. 3A is a schematic diagram showing a boiling curve of the working fluid. The vertical axis represents the heat flux, and the horizontal axis represents the degree of superheat (the difference between the saturation temperature of the working fluid and the temperature of the heating surface (which is substantially equal to the exhaust temperature)). FIG. 3A shows a boiling curve (curve 1) when the pressure of the working fluid is high and a boiling curve (curve 2) when the pressure of the working fluid is low. In FIG. 3A, the AB region is a non-boiling region, the B-C-D region is a nucleate boiling region, the D-E region is a transition boiling region, and the E-F region. Is the film boiling region. Ideally, a working fluid having a degree of superheat (ΔT sat ) corresponding to D in FIG.
図3(a)のDに対応する過熱度(△Tsat)において曲線1と曲線2とを比較した場合、曲線1(高圧)の熱流束(q)の方が曲線2(低圧)の熱流束(q)よりも高くなっている。すなわち、気体の作動流体の圧力(これ以降、蒸気圧と称する場合がある)が高い方がより高い伝熱性能を有することができ、その結果、作動流体の蒸気圧が高くなるほど、回収装置40をより効率的に作動させることができることが分る。逆にいえば、作動流体の蒸気圧が低い場合には、回収装置40の性能を発揮させることが困難になることがあり得ると考えられる。これについて図を用いてさらに具体的に説明すると次のようになる。
When
図3(b)は、比較例に係る廃熱利用装置100の第1沸騰器20および回収装置40の伝熱性能を示す模式図である。具体的には図3(b)の第1沸騰器20の伝熱性能は、冷間始動時において第1沸騰器20が作動流体の熱を受熱する際の伝熱性能(すなわち受熱性能)を意味している。また図3(b)の回収装置40の伝熱性能は、冷間始動時において回収装置40が作動流体から熱を奪う際の伝熱性能(すなわち凝縮性能)を示している。比較例に係る廃熱利用装置100の場合、冷間始動時において、回収装置40における作動流体の凝縮性能の方が第1沸騰器20における作動流体の受熱性能よりも高くなっている。この場合、冷間始動時において作動流体は、回収装置40において速やかに凝縮してしまうため、回収装置40の暖機が進むまで通路110の作動流体の蒸気圧は十分に高圧化しない。したがって、比較例に係る廃熱利用装置100の場合、内燃機関10が冷間始動時の場合には、第1沸騰器20において十分に高圧な蒸気圧の作動流体を早期に生成することが困難になるため、回収装置40の性能を早期に発揮させることが困難になってしまう。
FIG. 3B is a schematic diagram showing the heat transfer performance of the first boiling
これに対して本実施例に係る廃熱利用装置5によれば、第1沸騰器20において内燃機関10の廃熱を利用して気体の作動流体を生成し、この作動流体を第2沸騰器30に供給することができるとともに、第2沸騰器30においても内燃機関10の廃熱を利用して気体の作動流体を生成して回収装置40に供給することができる。すなわち、第1沸騰器20と第2沸騰器30との両方によって作動流体を気体にして回収装置40に供給することができる。また第2沸騰器30の熱容量が第1沸騰器20の熱容量よりも小さいため、内燃機関10が冷間始動時の場合のように排気温度が低温の場合であっても、第2沸騰器30によって作動流体を早期に気化して回収装置40に供給することができる。それにより、回収装置40に蒸気圧の高い作動流体を早期に供給することができる。その結果、内燃機関10の冷間始動時において回収装置40の性能を早期に発揮させることができる。
On the other hand, according to the waste heat utilization apparatus 5 according to the present embodiment, the first boiling
上述した本実施例に係る廃熱利用装置5の効果を図を用いて説明すると次のようになる。図3(c)は、廃熱利用装置5の沸騰器全体(第1沸騰器20および第2沸騰器30)および回収装置40の伝熱性能を示す模式図である。具体的には図3(c)の沸騰器全体の伝熱性能は、冷間始動時における沸騰器全体の作動流体の受熱性能を意味している。図3(c)の回収装置40の伝熱性能は、冷間始動時における回収装置40の作動流体の凝縮性能を意味している。廃熱利用装置5によれば、冷間始動時において沸騰器全体の受熱性能が回収装置40の凝縮性能を上回っているため、冷間始動時において、作動流体を凝縮器全体で効果的に高圧化することができる。その結果、冷間始動時において回収装置40の性能を早期に発揮させることができる。また本実施例に係る回収装置40は車室用の暖房装置であるため、本実施例に係る廃熱利用装置5によれば、内燃機関10が冷間始動時であっても、車室用の暖房装置の性能を早期に発揮させて車室を早期に暖めることができる。
The effect of the waste heat utilization apparatus 5 according to the above-described embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 3C is a schematic diagram showing the heat transfer performance of the entire boiling device (first boiling
なお本実施例に係る廃熱利用装置5は、廃熱利用装置5が作動するに際して、作動流体が通過する通路を切替える等の特段の制御を実行する必要がないため、全体的にシンプルな構成といえる。そのため、廃熱利用装置5の車両への搭載の自由度は高い。したがって、廃熱利用装置5は幅広い車種に容易に搭載することが可能である。 The waste heat utilization apparatus 5 according to the present embodiment does not need to perform special control such as switching the passage through which the working fluid passes when the waste heat utilization apparatus 5 is operated, so that the overall configuration is simple. It can be said. Therefore, the degree of freedom of mounting the waste heat utilization device 5 on the vehicle is high. Therefore, the waste heat utilization device 5 can be easily mounted on a wide range of vehicle types.
なお本実施例において、第2沸騰器30は第1沸騰器20よりも排気の流動方向で上流側に配置されているが、これに限定されるものではない。第2沸騰器30が第1沸騰器20よりも排気の流動方向で下流側に配置されていても、廃熱利用装置5は上述した作用効果を奏することは可能である。しかしながら、排気通路15の排気の温度は上流側の方が下流側よりも高いため、本実施例のように第2沸騰器30が第1沸騰器20よりも排気の流動方向で上流側に配置されている方が、第2沸騰器30が第1沸騰器20よりも下流側に配置されている場合よりも、第2沸騰器30によって作動流体を効果的に気化させることができる。その結果、内燃機関10の冷間始動時において回収装置40の性能をより早期に発揮させることができる。
In the present embodiment, the second boiling
ところで、例えば図2の比較例に係る廃熱利用装置100が、第1沸騰器20に代えて第2沸騰器30を備えている場合(この廃熱利用装置を比較例2に係る廃熱利用装置と称する)、この比較例2に係る廃熱利用装置は、廃熱利用装置100よりも沸騰器全体の熱容量が小さいため、廃熱利用装置100に比較して冷間始動時において早期に作動流体を気化することが可能であるとも考えられる。しかしながら、比較例2に係る廃熱利用装置と本実施例に係る廃熱利用装置5とを比較した場合、本実施例に係る廃熱利用装置5の沸騰器全体(第1沸騰器20および第2沸騰器30)によって得られる蒸気量は、この比較例2に係る廃熱利用装置に係る沸騰器全体(第2沸騰器30のみ)によって得られる蒸気量よりも多いため、本実施例に係る廃熱利用装置5の方が比較例2に係る廃熱利用装置よりも冷間始動時において回収装置40をより効果的に作動させることができる。この点において、本実施例に係る廃熱利用装置5は比較例2に係る廃熱利用装置よりも優れている。
By the way, for example, when the waste
続いて本発明の実施例2に係る内燃機関の廃熱利用装置5aについて説明する。図4は廃熱利用装置5aの構成を示す模式図である。廃熱利用装置5aは、実施例1に係る廃熱利用装置5と同様に、車両に搭載されている。廃熱利用装置5aは、通路60aおよび通路60bを備える代わりに通路60cを備えている点において、図1に示す実施例1に係る廃熱利用装置5と異なっている。廃熱利用装置5aのその他の構成は廃熱利用装置5と同様である。
Next, an internal combustion engine waste
通路60cは、第1通路部61と第2通路部62とを備えている。第1通路部61は、第1沸騰器20の上部21と第2沸騰器30の上部31とを接続している。第2通路部62は、第1通路部61の通路途中と回収装置40とを接続している。第1沸騰器20の上部21に存在する気体の作動流体は、第1通路部61および第2通路部62を通過して回収装置40に流入する。第2沸騰器30の上部31に存在する気体の作動流体は、第1通路部61および第2通路部62を通過して回収装置40に流入する。このように本実施例に係る通路60cは、第1沸騰器20から排出された気体の作動流体を回収装置40に供給する通路としての機能を有するとともに、第2沸騰器30から排出された気体の作動流体を回収装置40に供給する通路としての機能も有している。
The
本実施例に係る廃熱利用装置5aは、次に説明するように実施例1と同様の効果を奏することができる。具体的には廃熱利用装置5aによれば、第1沸騰器20において内燃機関10の廃熱を利用して気体の作動流体を生成し、この作動流体を回収装置40に供給することができるとともに、第2沸騰器30においても内燃機関10の廃熱を利用して気体の作動流体を生成して回収装置40に供給することができる。すなわち本実施例においても実施例1と同様に、第1沸騰器20と第2沸騰器30との両方によって作動流体を気体にして回収装置40に供給することができる。それにより、内燃機関10が冷間始動時の場合であっても、熱容量の相対的に小さい第2沸騰器30によって作動流体を早期に気化して回収装置40に供給することができる。その結果、内燃機関10の冷間始動時において回収装置40の性能を早期に発揮させることができる。
The waste
また本実施例に係る廃熱利用装置5aにおいても、第2沸騰器30が第1沸騰器20よりも排気の流動方向で上流側に配置されていることから、第2沸騰器30によって作動流体を効果的に気化させることができる。その結果、第2沸騰器30が第1沸騰器20よりも下流側に配置されている場合に比較して、内燃機関10の冷間始動時において回収装置40の性能をより早期に発揮させることができる。また廃熱利用装置5aは、廃熱利用装置5aが作動するに際して作動流体が通過する通路を切替える等の特段の制御を実行する必要がないため、全体的にシンプルな構成となっている。そのため、廃熱利用装置5aの車両への搭載の自由度は高く、その結果、幅広い車種に容易に搭載することが可能である。
Also in the waste
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
5 廃熱利用装置
10 内燃機関
20 第1沸騰器
30 第2沸騰器
40 回収装置
50a,50b 通路
60a,60b,60c 通路
100 廃熱利用装置
110 通路
5 Waste
Claims (2)
液体の前記作動流体を内燃機関の廃熱を利用して気体の前記作動流体にする第1沸騰器と、
前記第1沸騰器の熱容量よりも小さい熱容量を有し、且つ液体の前記作動流体を前記内燃機関の廃熱を利用して気体の前記作動流体にする第2沸騰器と、
前記第1沸騰器から排出された気体の前記作動流体を前記第2沸騰器に供給する通路と、
前記第2沸騰器から排出された気体の前記作動流体を前記回収装置に供給する通路と、
前記回収装置から排出された液体の前記作動流体を前記第1沸騰器および前記第2沸騰器に供給する通路と、を備えることを特徴とする内燃機関の廃熱利用装置。 A recovery device for recovering energy from the working fluid;
A first boiling device that uses the waste heat of an internal combustion engine to convert the liquid working fluid into the gas working fluid;
A second boiler having a heat capacity smaller than the heat capacity of the first boiler and converting the liquid working fluid into the gaseous working fluid using waste heat of the internal combustion engine;
A passage for supplying the working fluid in the form of gas discharged from the first boiling device to the second boiling device ;
A passage for supplying the recovery device with the gaseous working fluid discharged from the second boiler;
A waste heat utilization device for an internal combustion engine, comprising: a passage for supplying the working fluid in a liquid discharged from the recovery device to the first boiling device and the second boiling device.
前記第2沸騰器は前記第1沸騰器よりも前記排気の流動方向で上流側に配置されている請求項1記載の内燃機関の廃熱利用装置。
The waste heat of the internal combustion engine is the heat of the exhaust gas of the internal combustion engine,
2. The waste heat utilization device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the second boiling device is disposed upstream of the first boiling device in the flow direction of the exhaust gas.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013028740A JP6020242B2 (en) | 2013-02-18 | 2013-02-18 | Waste heat utilization device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013028740A JP6020242B2 (en) | 2013-02-18 | 2013-02-18 | Waste heat utilization device for internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014156834A JP2014156834A (en) | 2014-08-28 |
JP6020242B2 true JP6020242B2 (en) | 2016-11-02 |
Family
ID=51577842
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013028740A Expired - Fee Related JP6020242B2 (en) | 2013-02-18 | 2013-02-18 | Waste heat utilization device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6020242B2 (en) |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10299574A (en) * | 1997-04-23 | 1998-11-10 | Isuzu Ceramics Kenkyusho:Kk | Ceramic engine driving compressor by exhaust heat recovery energy |
JP2006057597A (en) * | 2004-08-24 | 2006-03-02 | Osaka Gas Co Ltd | Exhaust heat recovery system |
JP4738222B2 (en) * | 2006-03-24 | 2011-08-03 | 大阪瓦斯株式会社 | Power system |
CN101415908B (en) * | 2006-04-12 | 2013-03-13 | 曼柴油机和涡轮公司,德国曼柴油机和涡轮欧洲股份公司的联营公司 | Large-sized turbo-charging diesel motor with energy recovery apparatus |
JP5008441B2 (en) * | 2007-04-09 | 2012-08-22 | サンデン株式会社 | Waste heat utilization device for internal combustion engine |
DE102007052117A1 (en) * | 2007-10-30 | 2009-05-07 | Voith Patent Gmbh | Powertrain, especially for trucks and rail vehicles |
JP2009191625A (en) * | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Toyota Motor Corp | Waste heat recovery device |
US8881523B2 (en) * | 2008-08-26 | 2014-11-11 | Sanden Corporation | Waste heat utilization device for internal combustion engine |
JP5326577B2 (en) * | 2009-01-05 | 2013-10-30 | トヨタ自動車株式会社 | Engine waste heat utilization device |
JP5631178B2 (en) * | 2010-11-30 | 2014-11-26 | 三菱電機株式会社 | Method for stopping operation of exhaust heat regenerator |
-
2013
- 2013-02-18 JP JP2013028740A patent/JP6020242B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014156834A (en) | 2014-08-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4908383B2 (en) | System with organic Rankine cycle circulation for driving at least one expansion device, heat exchanger for driving the expansion device and method for operating at least one expansion device | |
KR101280519B1 (en) | Rankine cycle system for ship | |
JP5328527B2 (en) | Waste heat regeneration system and control method thereof | |
US20110308253A1 (en) | Dual cycle rankine waste heat recovery cycle | |
JP5339193B2 (en) | Exhaust gas heat recovery device | |
JP5376046B2 (en) | Rankine cycle system | |
JP2010540837A (en) | Cascade type organic Rankine cycle (ORC) system using waste heat from reciprocating engine | |
JP2014001734A (en) | Internal combustion engine with combination of rankine cycle closed loop and water infusion circulation path into engine intake device | |
JP2009185773A (en) | Exhaust heat utilization device | |
JP2003278598A (en) | Exhaust heat recovery method and device for vehicle using rankine cycle | |
JP5452346B2 (en) | Engine exhaust heat regeneration system | |
JP2014092042A (en) | Rankine cycle system | |
JP2009138575A (en) | Engine exhaust heat recovering device | |
JP2010255604A (en) | Waste heat recovery device | |
JP5109393B2 (en) | Waste heat recovery device and engine | |
JP5169961B2 (en) | Engine cooling system | |
JP2008169760A (en) | Waste heat recovery device | |
JP5516433B2 (en) | Rankine cycle system equipment | |
JP5310622B2 (en) | Rankine cycle system | |
JP2009191625A (en) | Waste heat recovery device | |
JP2009052405A (en) | Waste heat recovery device | |
JP6020242B2 (en) | Waste heat utilization device for internal combustion engine | |
US11371393B2 (en) | Arrangement for converting thermal energy from lost heat of an internal combustion engine | |
JP2009250139A (en) | Engine waste heat collection system | |
US20190368383A1 (en) | Internal combustion engine with evaporative cooling and waste heat utilization |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150406 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151224 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160202 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160329 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160906 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160919 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6020242 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |