JPS6239652B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6239652B2 JPS6239652B2 JP56166988A JP16698881A JPS6239652B2 JP S6239652 B2 JPS6239652 B2 JP S6239652B2 JP 56166988 A JP56166988 A JP 56166988A JP 16698881 A JP16698881 A JP 16698881A JP S6239652 B2 JPS6239652 B2 JP S6239652B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- engine
- heat exchanger
- output
- working machine
- 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
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は損失熱を利用して出力を向上させる
装置を備えた熱機関に関する。
装置を備えた熱機関に関する。
従来の熱機関では、排ガス及び冷却水の熱が利
用されないことから、入力されたエネルギーの大
部分を損失している。同様に、冷却されていない
機関部分からの幅射による損失も顕著である。
用されないことから、入力されたエネルギーの大
部分を損失している。同様に、冷却されていない
機関部分からの幅射による損失も顕著である。
即ち、例えば自動車用の水冷式ガソリン機関の
場合には、使用される燃料エネルギーの内の約25
％が利用可能な原動機の仕事としてクランク軸へ
与えられるに過ぎない。入力されたエネルギーの
約35％が排ガスと共に逸出し、約20％は冷却水を
介して、又約20％が幅射によつて、それぞれ損失
となる。
場合には、使用される燃料エネルギーの内の約25
％が利用可能な原動機の仕事としてクランク軸へ
与えられるに過ぎない。入力されたエネルギーの
約35％が排ガスと共に逸出し、約20％は冷却水を
介して、又約20％が幅射によつて、それぞれ損失
となる。
この発明の目的は、機械的仕事をする循環媒体
を導入することにより上記の全損失熱中の一部を
追加の機械的エネルギーに変換する熱機関を提供
することである。
を導入することにより上記の全損失熱中の一部を
追加の機械的エネルギーに変換する熱機関を提供
することである。
目的を達成するために案出した本発明の技術的
手段の特徴は、損失熱を利用して出力を向上させ
る装置をそなえた熱機関において、前記出力を向
上させる装置を、エンジンブロツクを冷却する熱
交換器と、この熱交換器との間で循環系を構成す
る凝縮器と、前記循環係の気相側に介装された熱
機関の出力軸に連結した作業機と、前記循環係の
液相側に介装した圧縮ポンプとで構成するととも
に、前記エンジンブロツクと前記熱交換器とを、
断熱被覆された小室内に収納し、この小室内の壁
部とエンジンブロツクとの間の空間に、幅射熱吸
収のための別の熱交換器を前記熱交換器と圧縮ポ
ンプとの間に介装して設けたことである。
手段の特徴は、損失熱を利用して出力を向上させ
る装置をそなえた熱機関において、前記出力を向
上させる装置を、エンジンブロツクを冷却する熱
交換器と、この熱交換器との間で循環系を構成す
る凝縮器と、前記循環係の気相側に介装された熱
機関の出力軸に連結した作業機と、前記循環係の
液相側に介装した圧縮ポンプとで構成するととも
に、前記エンジンブロツクと前記熱交換器とを、
断熱被覆された小室内に収納し、この小室内の壁
部とエンジンブロツクとの間の空間に、幅射熱吸
収のための別の熱交換器を前記熱交換器と圧縮ポ
ンプとの間に介装して設けたことである。
以上の特徴構成により本発明では次の作用効果
を生じる。すなわち、従来において無駄に捨てら
れていた熱エネルギーを回収し、これを機械的エ
ネルギーに変換して熱機関の出力の一部としたの
で、後述する実験例から明らかであるとおり従来
に比べて大幅な出力向上が実現できた。特に、前
記エンジンブロツクと熱交換器とを、断熱被覆さ
れた小室内に収納し、この小室内の幅射熱を吸収
するために別の熱交換器を設けて熱輸送流体の予
熱を行つたので、冷却されていない機関部分から
の幅射熱をも回収でき、熱回収効率が極めて高く
て効率の良い熱機関を得られた。
を生じる。すなわち、従来において無駄に捨てら
れていた熱エネルギーを回収し、これを機械的エ
ネルギーに変換して熱機関の出力の一部としたの
で、後述する実験例から明らかであるとおり従来
に比べて大幅な出力向上が実現できた。特に、前
記エンジンブロツクと熱交換器とを、断熱被覆さ
れた小室内に収納し、この小室内の幅射熱を吸収
するために別の熱交換器を設けて熱輸送流体の予
熱を行つたので、冷却されていない機関部分から
の幅射熱をも回収でき、熱回収効率が極めて高く
て効率の良い熱機関を得られた。
自動車用内燃機関についての一実施例を（模式
的な第１図により）以下に説明する。
的な第１図により）以下に説明する。
燃料１と空気２は、従来通りの気化乃至予熱と
混合ののち、シリンダ３の燃焼室へ供給される。
中間媒体としてのエチレングリコールを充填され
ているジヤケツト４がエンジンブロツクを冷却し
ている。この冷却系には適宜の熱交換器５も接続
されており、この熱交換器の内部で排ガスの熱が
グリコールへ伝導させられる。この加熱によりグ
リコールは気化する。グリコール蒸気室の中に熱
交換器６があり、その内部ではグリコールに吸収
された熱が循環媒体としてのフレオン11（登録商
標）（ドイツ名フリーゲン11）に与えられ、これ
を気化させる。その際グリコールは凝縮して液化
する。熱安定性のグリコールが循環媒体の熱分解
を防止している。
混合ののち、シリンダ３の燃焼室へ供給される。
中間媒体としてのエチレングリコールを充填され
ているジヤケツト４がエンジンブロツクを冷却し
ている。この冷却系には適宜の熱交換器５も接続
されており、この熱交換器の内部で排ガスの熱が
グリコールへ伝導させられる。この加熱によりグ
リコールは気化する。グリコール蒸気室の中に熱
交換器６があり、その内部ではグリコールに吸収
された熱が循環媒体としてのフレオン11（登録商
標）（ドイツ名フリーゲン11）に与えられ、これ
を気化させる。その際グリコールは凝縮して液化
する。熱安定性のグリコールが循環媒体の熱分解
を防止している。
加圧下のフレオン蒸気は、作業機としてのター
ビン７内で膨張する。そのときに得られる機械的
エネルギーは変速装置８、例えば遊星歯車装置、
とクラツチ９、例えば流体継手、とを介して前記
機関のクランク軸１０へ与えられるのである。
ビン７内で膨張する。そのときに得られる機械的
エネルギーは変速装置８、例えば遊星歯車装置、
とクラツチ９、例えば流体継手、とを介して前記
機関のクランク軸１０へ与えられるのである。
膨張後のフレオン蒸気は、ラジエータ１１の中
で凝縮してその底部１２に集められ、そこからフ
レオン気化器６へポンプ１３により所要の背圧を
加えつつ帰還させられる。
で凝縮してその底部１２に集められ、そこからフ
レオン気化器６へポンプ１３により所要の背圧を
加えつつ帰還させられる。
第１図に模式的に示す如く、幅射による外部へ
の熱損失を最小限にとどめうる状態にエンジンブ
ロツク全体に対する断熱手段が施されている。防
音を兼ねた断熱被覆１４の内部の熱は液状フレオ
ンの予熱器１５に一部利用されるが、残余の熱は
中間媒体たるグリコールによつて取去られる（冷
却）。
の熱損失を最小限にとどめうる状態にエンジンブ
ロツク全体に対する断熱手段が施されている。防
音を兼ねた断熱被覆１４の内部の熱は液状フレオ
ンの予熱器１５に一部利用されるが、残余の熱は
中間媒体たるグリコールによつて取去られる（冷
却）。
次に他の実施例をやはり模式的な断面図（第２
図）によつて説明する。この実施例が第１図の実
施例と相異する点は第２の予熱器１６が設けられ
ていることと、熱損失を一層少くするべくポンプ
１３が予熱器１６と共に断熱被覆１４の内部に収
納されていることである。ラジエータ１１で凝縮
させられたフレオンは先ず輻射熱利用型の予熱器
１５で加熱され、次いで前記熱交換器６から出て
ジヤケツト４へ向うグリコールの熱を利用する構
成の第２の予熱器１６で更に加熱される。従つて
この系の熱効率は第１図の場合よりも良好であ
る。
図）によつて説明する。この実施例が第１図の実
施例と相異する点は第２の予熱器１６が設けられ
ていることと、熱損失を一層少くするべくポンプ
１３が予熱器１６と共に断熱被覆１４の内部に収
納されていることである。ラジエータ１１で凝縮
させられたフレオンは先ず輻射熱利用型の予熱器
１５で加熱され、次いで前記熱交換器６から出て
ジヤケツト４へ向うグリコールの熱を利用する構
成の第２の予熱器１６で更に加熱される。従つて
この系の熱効率は第１図の場合よりも良好であ
る。
上述の構成ないし設備に対して下記の改変を加
えることができる。即ち、循環媒体を介して取得
されたエネルギーは膨張タービン７のほか、圧縮
機、偏向性ダイヤフラムあるいは従来構造の追加
シリンダへ与えることにより機械的エネルギーに
変換することができる。又、このエネルギーを、
前記熱機関と機械的にも液圧的にも連結されてい
ない別個の機械群、例えば発電機、を駆動するた
めに利用できる。排ガスの熱をとるための熱交換
器５に、有害物質放散量を減少させるための排ガ
ス触媒を収納できるようにしてもよい。
えることができる。即ち、循環媒体を介して取得
されたエネルギーは膨張タービン７のほか、圧縮
機、偏向性ダイヤフラムあるいは従来構造の追加
シリンダへ与えることにより機械的エネルギーに
変換することができる。又、このエネルギーを、
前記熱機関と機械的にも液圧的にも連結されてい
ない別個の機械群、例えば発電機、を駆動するた
めに利用できる。排ガスの熱をとるための熱交換
器５に、有害物質放散量を減少させるための排ガ
ス触媒を収納できるようにしてもよい。
実験例 １
対象：自動車用ガソリン機関
従来構造のクランク軸での出力：
100PS＝73.5KW
中間媒体：エチレングリコール（C2H6O2）
循環媒体：トリクロロフルオロメタン（CCl3F）
（登録商標：フレオン11）
タービンへ入るフレオン：26バール、160℃
タービンから出るフレオン：3.3バール、70℃
増進された結果の機関全出力：約105KW
即ち、本発明の方法によつて、従来型の自動車
用ガソリン機関に比べ約43％の出力向上となつた
のであり、換言すれば上記の全出力においてKW
当りの入力エネルギーを約30％減少できたのであ
る。
用ガソリン機関に比べ約43％の出力向上となつた
のであり、換言すれば上記の全出力においてKW
当りの入力エネルギーを約30％減少できたのであ
る。
実験例 ２
対象：自動車用４サイクル機関、従来構造、クラ
ンク軸出力100PS＝73.5KW 中間媒体：エチレングリコール（C2H6O2） 循環媒体：トリクロロフルオロメタン（CCl3F） （登録商標フレオン11）2.884Kg／ｈ エンジン冷却熱：完全に利用 輻射熱：75％利用（約25％損失） タービンへ入るフレオン：26バール、162℃ （２℃は過熱された分） タービンから出るフレオン：3.3バール、60℃ （第２図の循環系を参照） タービン出力：約31.2KW、等エントロピー勾配
Ｈから算出（熱回収を無視△＝μ・Ｈ、μ
＞１） 液状フレオン用のポンプ：所要馬力4.7KW（計
算値） タービンで付加されるエネルギーからフレオン
用ポンプの所要馬力を差引いて、機関の全出力は
約100KWに向上した。これは従来の自動車用４
サイクル機関に比べて出力が約36％向上したこと
を意味している。観点をかえるならば、所定の出
力を得るための燃料エネルギーがKW当り約26.5
％節約できるわけである。
ンク軸出力100PS＝73.5KW 中間媒体：エチレングリコール（C2H6O2） 循環媒体：トリクロロフルオロメタン（CCl3F） （登録商標フレオン11）2.884Kg／ｈ エンジン冷却熱：完全に利用 輻射熱：75％利用（約25％損失） タービンへ入るフレオン：26バール、162℃ （２℃は過熱された分） タービンから出るフレオン：3.3バール、60℃ （第２図の循環系を参照） タービン出力：約31.2KW、等エントロピー勾配
Ｈから算出（熱回収を無視△＝μ・Ｈ、μ
＞１） 液状フレオン用のポンプ：所要馬力4.7KW（計
算値） タービンで付加されるエネルギーからフレオン
用ポンプの所要馬力を差引いて、機関の全出力は
約100KWに向上した。これは従来の自動車用４
サイクル機関に比べて出力が約36％向上したこと
を意味している。観点をかえるならば、所定の出
力を得るための燃料エネルギーがKW当り約26.5
％節約できるわけである。
図はその発明の実施例を模式的に示したもので
あり、第１図は一実施例の断面図、第２図は他の
実施例についての断面図である。 １……燃料、２……空気、３……シリンダ、４
……ジヤケツト、５，６……熱交換器、７……タ
ービン、８……変速装置、９……クラツチ、１０
……クランク軸、１１……ラジエータ、１２……
ラジエータの底部、１３……ポンプ、１４……断
熱被覆、１５，１６……予熱器。
あり、第１図は一実施例の断面図、第２図は他の
実施例についての断面図である。 １……燃料、２……空気、３……シリンダ、４
……ジヤケツト、５，６……熱交換器、７……タ
ービン、８……変速装置、９……クラツチ、１０
……クランク軸、１１……ラジエータ、１２……
ラジエータの底部、１３……ポンプ、１４……断
熱被覆、１５，１６……予熱器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 損失熱を利用して出力を向上させる装置をそ
なえた熱機関において、前記出力を向上させる装
置を、エンジンブロツクを冷却する熱交換器と、
この熱交換器との間で循環系を構成する凝縮器
と、前記循環係の気相側に介装され熱機関の出力
軸に連結した作業機と、前記循環係の液相側に介
装した圧縮ポンプとで構成するとともに、前記エ
ンジンブロツクと前記熱交換器とを、断熱被覆さ
れた小室内に収納し、この小室内の壁部とエンジ
ンブロツクとの間の空間に、幅射熱吸収のための
別の熱交換器を前記熱交換器と圧縮ポンプとの間
に介装して設けたことを特徴とする熱機関。 ２ 前記の作業機がクラツチと変速装置とを介し
て前記出力軸に連結されている特許請求の範囲第
１項記載の熱機関。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19803039392 DE3039392A1 (de) | 1980-10-18 | 1980-10-18 | Verfahren zur leistungserhoehung bzw. verringerung des energieeinsatzes bei waermekraftmaschinen durch nutzung der verlustwaermen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5799222A JPS5799222A (en) | 1982-06-19 |
| JPS6239652B2 true JPS6239652B2 (ja) | 1987-08-24 |
Family
ID=6114675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56166988A Granted JPS5799222A (en) | 1980-10-18 | 1981-10-19 | Method of improving thermoengine and a one improved |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0050311A3 (ja) |
| JP (1) | JPS5799222A (ja) |
| DE (1) | DE3039392A1 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59141752A (ja) * | 1983-01-31 | 1984-08-14 | Kogata Gas Reibou Gijutsu Kenkyu Kumiai | 熱エンジンを用いた温水機 |
| JPS59170657U (ja) * | 1983-04-28 | 1984-11-15 | トヨタ自動車株式会社 | 廃熱回収装置 |
| GB2145162B (en) * | 1983-08-15 | 1987-01-14 | Andreas Demopoulos | Combined i.c.engine and vapour engine |
| DE3407470A1 (de) * | 1984-02-29 | 1985-09-12 | Hans-Jürgen 8391 Tittling Dietrich | Motor mit waerme-kraft-rueckgewinnung |
| DE4203438A1 (de) * | 1992-02-06 | 1993-08-12 | Josef Haslbeck | Energiesparende kraft-waermekopplung |
| GB2362683B (en) * | 2000-05-23 | 2004-04-21 | Dunstan Dunstan | Internal combustion engine secondary power generator |
| DE10259488A1 (de) | 2002-12-19 | 2004-07-01 | Bayerische Motoren Werke Ag | Wärmekraftmaschine |
| RU2353789C2 (ru) * | 2006-05-02 | 2009-04-27 | Александр Петрович Капишников | Способ подготовки топлива к сгоранию при утилизации тепловых выбросов двигателя внутреннего сгорания |
| DE102007038073A1 (de) | 2007-08-12 | 2009-02-19 | Alexander Gotter | Effiziente Energiewandlungsmaschine durch kombinierte Brennkraftmaschine mit Dampfprozess |
| EP2284458A4 (en) | 2008-05-01 | 2011-11-23 | Sanden Corp | DEVICE FOR USING RESIDUAL HEAT FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
| WO2010024246A1 (ja) | 2008-08-26 | 2010-03-04 | サンデン株式会社 | 内燃機関の廃熱利用装置 |
| JP5001928B2 (ja) | 2008-10-20 | 2012-08-15 | サンデン株式会社 | 内燃機関の廃熱回収システム |
| ITRM20080597A1 (it) * | 2008-11-05 | 2010-05-06 | Costantini Vittorio | Dispositivo per l incremento dell efficienza dei motori endotermici |
| CH705014A1 (de) * | 2011-05-27 | 2012-11-30 | Liebherr Machines Bulle Sa | Energierückgewinnungssystem. |
| JP6432498B2 (ja) | 2015-12-16 | 2018-12-05 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用ランキンサイクルシステム |
| JP6350507B2 (ja) * | 2015-12-16 | 2018-07-04 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用ランキンサイクルシステム |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4031705A (en) * | 1974-11-15 | 1977-06-28 | Berg John W | Auxiliary power system and apparatus |
| JPS5214153A (en) * | 1975-07-23 | 1977-02-02 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Power device in which solar heat is availed and is combined with diese l and rankine cycle engine |
| DE2544181A1 (de) * | 1975-10-03 | 1977-04-14 | Howard R Chapman | Zusatzeinrichtung fuer antriebsmaschinen zur erhoehung der leistungsausbeute |
| DE2639187C3 (de) * | 1976-08-31 | 1979-04-19 | Karl Dipl.-Ing. Dr. 8980 Oberstdorf Braus | Verfahren zur Nutzung von Abwärme |
| IT7753376U1 (it) * | 1977-07-29 | 1979-01-29 | Fiat Spa | Apparato per la produzione combinata di energia elettrica e di vapore |
| DE2750549A1 (de) * | 1977-11-11 | 1979-05-17 | Hans Forch | Kombinierter verbrennungs-dampfmotor |
| DE2822289A1 (de) * | 1978-05-22 | 1979-11-29 | Juergen Lochbuehler | Verfahren und anordnung zur erhoehung des wirkungsgrades von mit primaerenergie betriebenen kraftmaschinen |
| FR2459886A1 (fr) * | 1979-06-27 | 1981-01-16 | Sev Marchal | Dispositif de recuperation d'energie pour moteur a combustion interne |
-
1980
- 1980-10-18 DE DE19803039392 patent/DE3039392A1/de not_active Withdrawn
-
1981
- 1981-10-15 EP EP81108338A patent/EP0050311A3/de not_active Withdrawn
- 1981-10-19 JP JP56166988A patent/JPS5799222A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5799222A (en) | 1982-06-19 |
| DE3039392A1 (de) | 1982-05-19 |
| EP0050311A2 (de) | 1982-04-28 |
| EP0050311A3 (de) | 1982-10-27 |
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