JPS6036775Y2 - 内燃機関の廃熱利用装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関の排気ガスの廃熱を機関冷却後の温水
となった冷却水に吸収させ、排気ガスの廃熱熱量および
機関の冷却熱量を有効に利用する装置に関するものであ
る。

内燃機関から放出される熱量のうち排気ガスと機関冷却
水の熱量が最も大きな割合を占め、ディーゼル機関にお
いては燃料の保有熱量の６０〜７０％が放出されるのが
普通である。

これらの放出熱量を回収し、システムとして有効利用で
きれば内燃機関の総合熱効率を大幅を向上することが可
能となるので従来このような内燃機関の廃熱を回収し有
効利用するための装置がいろいろと提案されている。

すなわち排ガスの熱量を回収する手段としては排ガスと
ボイラー給水との間で熱交換し、その給水から蒸気又は
高温水を得、ボイラ給水の予熱としたり、タービン用蒸
気としたり、あるいは暖房用温水として利用されている
。

また機関冷却水についても熱交換器によって給水に冷却
水の熱量を回収し排ガスの場合と同様に利用されている
。

この考案の目的は、上記の内燃機関の廃熱を有効に利用
する装置を提供するものである。

この考案は内燃機関１の冷却水送出管２がこの内燃機関
の排ガスの廃熱吸収器３を介して、温水タンク１１の高
温水タンク６に開放され、この高温水タンク６はポンプ
１６、管１２、高温水利用負荷装置４、管１３、を直列
に介して前記温水タンク１１の底温水タンク７に開放さ
れ、この底温水タンク７が管５及びポンプ１４を介して
前記内燃機関１の冷却水供給管３０に接続され、前記の
温水タンク１１は高温水タンク６と低温水タンク７とが
オーバフロー用隔壁８を介して隣接された内燃機関の廃
熱利用装置である。

また、前記隔壁８の高さを両温水の平均水面の高さより
わずかに高くし、且つこの隔壁の下方部分に両タンクを
連通ずる小孔９を設けた内燃機関の廃熱利用装置である
。

本考案の第１の特徴は排ガスの熱量を回収する媒体とし
て機関冷却水を直接使用することである。

例えば機関冷却後の約８０℃の冷却水で直接に熱交換器
を経て排気ガスの廃熱を回収し８０℃以上の高温水とし
、これを吸収式冷凍機のチラー作動の熱源として使用、
あるいは熱交換器を経て暖房用給水の加熱などに使用し
保有熱量が回収使用されたのちは約７０℃の低温水とな
るのでこれを再び機関冷却水として循環使用するのであ
る。

また第２の特徴は排気ガスの廃熱の回収し約８０℃以上
となって高温水の貯蔵タンクと作動熱源として使用され
てあとの約７０°Ｃの低温水の貯蔵タンクとが同一タン
ク内にオーバフロー用隔壁８をもって隣接して併設され
、さらに隔壁８の高さを温水の水面よりわずかに高＜シ
、かつ上記ふたつのタンクが底部において小孔９で連通
していることである。

本考案による冷却水回路においては循環水量はほぼ一定
であるので高温水および低温水の一方の減量は他方がほ
ぼ同量の増量と考えられ、本考案の構造によって水位の
少ない変動に対しては底部の連通小孔を通じて変動が相
殺され、また機関始動のときの如く急激に大きな水位変
動が発生したときは隔壁８の上方からオーバフロオする
ことによって対応されることとなる。

これらの水位変動の相殺作用にって、外部からの冷水補
給による水温低下を極力避けることができ保有熱量の有
効利用をはかることができる。

発電用内熱機関における本考案の事例につき以下第１図
及び第２図によって説明する。

エンジン１を冷却した送出管２中の７０〜８０℃の冷却
水はエンジンの排気管２２からの廃熱を熱交換器即ち廃
熱吸収器３によって回収し、８０〜９０℃の高温水とな
って温水タンク１１内の高温水タンク６に貯蔵される。

この高温水は吸収式冷凍機などの負荷装置４に管１２に
より供給され、その保有熱量が使用されたのちは約７０
℃の低温水となって管１３を通って底部水タンク７に貯
蔵される。

この低温水は再びエンジンの冷却水として使用され管５
及び水ポンプ１４によって送水され潤滑油クーラ１５及
び管３０を経てエンジン１を冷却し送出管２を出て再び
同じサイクルをくり返すこととなる。

第１図に示すごとく熱量の搬送媒体がエンジンの冷却水
であることが本考案の第１の特徴である。

第１図及び第２図中符号１６はポンプ、１７及び１８は
バルブ、１９はタワー出口管、２０及び２１は管である
。

これに対し第４図は一搬的な廃熱回収例のひとつである
が負荷が必要とする熱量の回収搬送媒体としてエンジン
冷却水とは異なる別の媒体が使用されている。

この媒体をもって内燃機関１からの冷却水送出管２中の
エンジン冷却水の保有廃熱を廃熱吸収器４０で回収し、
更に排気管２２のエンジン排気の保有廃熱を廃熱吸収器
３′で回収して高温媒体用管５０を経て温水タンク１１
′に貯蔵し高温媒体を熱源として要求する負荷装置４に
高温熱源として管１２により供給される。

一方送出管２のエンジン冷却水は廃熱吸収器４０を経て
さらにラジェター４１で冷却され再び冷却水として管５
及びポンプ１４によりエンジン１に供給される。

これに対し第１図の本考案によれば廃熱回収媒体として
直接にエンジンの冷却水を使用しているので第４図のご
とく廃熱吸収器４０およびラジェター４１を必要とせず
また廃熱吸収器４０の伝熱効率の低下分だけ有利となる
。

さらに別媒体を使用するための配管等の設備上の複雑さ
が簡略化されることとなる。

本例では水温が過上昇したときはクーリングタワー２３
にポンプ２４及び管２５で送水冷却され約７０℃に保持
されている。

負荷が必要とする高温水と水温と水量の確保するために
本例では発電機負荷の少ないなどで高温水温が低いとき
は水温リレ（図示せず）にって加熱用ヒータ２６を作動
させ所要水温まで昇温する。

この場合のヒータ２６の動力源として例えば発電機２７
で発生した電力を使用することができ、このようにする
ことによって発電機負荷を増加させて排気ガス温度を上
昇させ、この廃熱量を廃熱吸収器３で冷却水に回収する
ことができ高温水の温度を高めることができる。

また水温が高すぎる場合は隣接する低温水との熱循環に
よる調整、又はクーリングタワーによる冷却をおこなう
ほか水温リレ（図示せず）によって電磁弁２８を作動さ
せて過高温水を排出すると同時に給水弁２９により冷水
を補給して水温を下げることができる。

この考案は、前述のごとく高温水と低温水とを同一温水
タンクに収納しオーバーフロー用隔壁８及び連通小孔９
などを設けることによって高低温水の水量および水温の
調整制御を容易にすることができるとともに、高温水と
低温水がそれぞれ別個のタンクであれば、それぞれ設置
しなければならないオーバフロオバルブ、補給水バルブ
、排水弁、水面計などは本考案の構造によるタンクであ
れば共通のものとして１個づつ設置すれば事足りるし、
配管などについての簡略化をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による内燃機関の廃熱利用装置の実施例
の略図的配管図、第２図はその要部の拡大縦断正面図、
第３図は第２図の線■−■に沿って縦断して見た温水タ
ンクの略図的縦断側面図、第４図は従来のこの種廃熱利
用装置の略図的配管図である。 図面中、符号１は内燃機関、２は送出管、３は廃熱吸収
器、４は負荷装置、５は冷却水流入管、６は高温水タン
ク、７は低温水タンク、８は隔壁、９は小孔、１０は排
気管、１１は温水タンク、１２．１３は管、１４は水ポ
ンプ、１５は潤滑油クーラ、１６はポンプ、１７．１８
はバルブ、１９はタワー出口管、２０．２１は管、４０
は廃熱吸収器、２２は排気管、４１はラジェター、２３
はクーリングタワー ２４はポンプ、２５は管、２６は
加熱用ヒータ、２７は発電機、２８は電磁弁、２９は給
水弁である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 内燃機関１の冷却水送出管２がこの内燃機関の排ガ
   スの廃熱吸収器３を介して、温水タンク１１の高温水タ
   ンク６に開放され、この高温水タンク６はポンプ１６、
   管１２、高温水利用負荷装置４、管１３、を直列に介し
   て前記温水タンク１１の低温水タンク７に開放され、こ
   の低温水タンク７が管５及びポンプ１４を介して前記内
   燃機関１の冷却水供給管３０に接続され、前記の温水タ
   ンク１１は高温水タンク６と低温水タンク７とがオーバ
   フロー用隔壁８を介して隣接される内燃機関の廃熱利用
   装置。 ２ 前記隔壁８の高さを両温水の平均水面の高さよりわ
   ずかに高くし、且つこの隔壁の下方部分に両タンクを連
   通ずる小孔９を設けた実用新案登録請求の範囲第１項記
   載の内燃機関の廃熱利用装置。