JPS6396449A - 車両搭載用の排熱利用装置 - Google Patents
車両搭載用の排熱利用装置Info
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- JPS6396449A JPS6396449A JP61241557A JP24155786A JPS6396449A JP S6396449 A JPS6396449 A JP S6396449A JP 61241557 A JP61241557 A JP 61241557A JP 24155786 A JP24155786 A JP 24155786A JP S6396449 A JPS6396449 A JP S6396449A
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- Japan
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- internal combustion
- exhaust heat
- refrigeration cycle
- cycle circuit
- combustion engine
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- 239000002918 waste heat Substances 0.000 title 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 22
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- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 claims description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 5
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- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 12
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 12
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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
- 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)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は自動車等の内燃機関の排熱を利用する動力回収
に係り、特に空調用冷凍サイクル回路を備えた内燃癲閏
用の排熱利用装置に関する。
に係り、特に空調用冷凍サイクル回路を備えた内燃癲閏
用の排熱利用装置に関する。
自動車等の内燃機関から排出されるエネルギを回収し、
動力として該内燃機関の軸出力増大に寄与させる装置と
して、例えば［エンジンの排気エネルギの有効利用］：
自自動反技術Ｖｏｌ、 ３７ 、 Ｎ。
動力として該内燃機関の軸出力増大に寄与させる装置と
して、例えば［エンジンの排気エネルギの有効利用］：
自自動反技術Ｖｏｌ、 ３７ 、 Ｎ。
３ （１９８３）第２８７〜２９４頁に見られる様に、
ターボコンパウンド・システムやランキンボトミング・
システムなどが知られている。
ターボコンパウンド・システムやランキンボトミング・
システムなどが知られている。
これらのうち、ランキンボトミング・システムは第５図
に示すように、蒸発器１０１、出力タービン１０２．再
生器１０４および加圧ポンプ１０６を含むランキンサイ
クル熱機関で、蒸発器１０１の熱源としてエンジン１０
０の排気ガスを利用するものである。同１ナイクルにお
いて、作動流体は蒸発器１０１での加熱により蒸気とな
って出力タービン１０２を駆動し、その後コンデンサ１
０５で冷却されて液化する。作動流体は次いでポンプ１
０６により再生器１０４へ送られ、予熱後に再び蒸発器
１０１へ戻る。出力タービン１０２の駆動力はギヤ装置
１０３を介してエンジン１００の出力軸へ伝達され、か
くしてエンジンの軸出力を増加させる。
に示すように、蒸発器１０１、出力タービン１０２．再
生器１０４および加圧ポンプ１０６を含むランキンサイ
クル熱機関で、蒸発器１０１の熱源としてエンジン１０
０の排気ガスを利用するものである。同１ナイクルにお
いて、作動流体は蒸発器１０１での加熱により蒸気とな
って出力タービン１０２を駆動し、その後コンデンサ１
０５で冷却されて液化する。作動流体は次いでポンプ１
０６により再生器１０４へ送られ、予熱後に再び蒸発器
１０１へ戻る。出力タービン１０２の駆動力はギヤ装置
１０３を介してエンジン１００の出力軸へ伝達され、か
くしてエンジンの軸出力を増加させる。
従来のこの種の装置は、上述のランキンボトミンク・シ
ステムを含めていずれも動力回収のみを目途とした独立
の構成を必要としている。このため、この種の装置をエ
ンジンに付設すると、エンジンに付属する構成要素が多
くなってエンジン廻りの配置が複雑となり、製造コスト
や重量の増大をＪｌ ＜といった問題が有る。前述の問
題は殊に空調用冷凍サイクル回路を備えた内燃数量にお
いて顕著である。
ステムを含めていずれも動力回収のみを目途とした独立
の構成を必要としている。このため、この種の装置をエ
ンジンに付設すると、エンジンに付属する構成要素が多
くなってエンジン廻りの配置が複雑となり、製造コスト
や重量の増大をＪｌ ＜といった問題が有る。前述の問
題は殊に空調用冷凍サイクル回路を備えた内燃数量にお
いて顕著である。
本発明は従来技術の問題点に鑑み、構成要素の少ない簡
潔な構成によって効率的に動力回収を行うことのできる
、空調用冷凍サイクル回路を備えた内燃機関用の排熱利
用装置の提供を目的とする。
潔な構成によって効率的に動力回収を行うことのできる
、空調用冷凍サイクル回路を備えた内燃機関用の排熱利
用装置の提供を目的とする。
〔問題点を解決するための手段および作用〕上述の目的
のため本発明によれば、内燃機関の排熱を熱源とする高
温蒸発器および加圧ポンプを空調用冷凍サイクル回路の
蒸発器と並列に設けると共に、この冷凍サイクル回路の
圧縮機を膨張機兼用に構成し、高温蒸発器および加圧ポ
ンプを選択的に冷凍サイクル回路に接続して該冷凍サイ
クル回路の冷媒を作動流体とするランギンサイクル回路
を形成する排熱利用装置が提供される。
のため本発明によれば、内燃機関の排熱を熱源とする高
温蒸発器および加圧ポンプを空調用冷凍サイクル回路の
蒸発器と並列に設けると共に、この冷凍サイクル回路の
圧縮機を膨張機兼用に構成し、高温蒸発器および加圧ポ
ンプを選択的に冷凍サイクル回路に接続して該冷凍サイ
クル回路の冷媒を作動流体とするランギンサイクル回路
を形成する排熱利用装置が提供される。
上記の構成では、凝縮器および圧縮／膨張機を冷凍サイ
クル回路と共用化することによって、ランキンサイクル
回路の構成要素の減少が計られている。冷凍サイクル作
動時には、従来と同様に、内燃機関の駆動によって圧縮
機が作動し、冷媒を圧縮／膨張機−凝縮器一膨張手段一
蒸発器一圧縮／膨張□に循環させる。また、排熱利用装
置の作ａ時には、冷媒を作動流体として高温蒸発器−圧
縮／膨張機−凝縮器−加圧ボンブー高温蒸発器を循環さ
せるランキンサイクル回路が形成され、圧縮／膨張機の
駆動力を内燃機関に伝達してその軸出力を増加させる。
クル回路と共用化することによって、ランキンサイクル
回路の構成要素の減少が計られている。冷凍サイクル作
動時には、従来と同様に、内燃機関の駆動によって圧縮
機が作動し、冷媒を圧縮／膨張機−凝縮器一膨張手段一
蒸発器一圧縮／膨張□に循環させる。また、排熱利用装
置の作ａ時には、冷媒を作動流体として高温蒸発器−圧
縮／膨張機−凝縮器−加圧ボンブー高温蒸発器を循環さ
せるランキンサイクル回路が形成され、圧縮／膨張機の
駆動力を内燃機関に伝達してその軸出力を増加させる。
以下、添付図面に示す実施例に基づいて本発明を説明す
る。
る。
第１図は、本発明の実施例による排熱利用５Ａ首を付設
した自動車用エンジン１の全体構成を示す。
した自動車用エンジン１の全体構成を示す。
エンジン１には、車室空調用のヒータ回路２と冷凍サイ
クル回路３とが付設されている。ヒータ回路２は、従来
の通りエンジン１およびラジェター４の間をポンプ５の
加圧で循環される冷却水を利用するもので、第２図に示
す如く温風を車宮内へ導入するように配置されたヒータ
６を備える。ヒータ６は管路７ａおよび７ｂを介してエ
ンジン１とラジェター４との間に直列に接続され、管路
７ａと７ｂ間にはバイパス管路７Ｃが設けられている。
クル回路３とが付設されている。ヒータ回路２は、従来
の通りエンジン１およびラジェター４の間をポンプ５の
加圧で循環される冷却水を利用するもので、第２図に示
す如く温風を車宮内へ導入するように配置されたヒータ
６を備える。ヒータ６は管路７ａおよび７ｂを介してエ
ンジン１とラジェター４との間に直列に接続され、管路
７ａと７ｂ間にはバイパス管路７Ｃが設けられている。
なお、参照符号１ａはエンジン１の排気管を示す。 一
方、冷凍サイクル回路３も、従来と同様に凝縮器８、受
液器９、膨張弁１０、蒸発器１１および圧縮機を順次管
路で直列に接続して形成されている。しかし、圧縮機は
本発明に従って膨張機と兼用であり、ロークリ式圧縮／
膨張機１２で構成される。圧縮／膨張様１２の駆動軸に
はアイドルプーリ１３が装着され、このアイドルプーリ
は電磁クラッチにより駆動軸との係合を断続可能である
。圧縮／膨張機１２はアイドルプーリ１３およびエンジ
ン側プーリ１４を介してエンジン１にベルト接続され、
同エンジンによって駆動される。
方、冷凍サイクル回路３も、従来と同様に凝縮器８、受
液器９、膨張弁１０、蒸発器１１および圧縮機を順次管
路で直列に接続して形成されている。しかし、圧縮機は
本発明に従って膨張機と兼用であり、ロークリ式圧縮／
膨張機１２で構成される。圧縮／膨張様１２の駆動軸に
はアイドルプーリ１３が装着され、このアイドルプーリ
は電磁クラッチにより駆動軸との係合を断続可能である
。圧縮／膨張機１２はアイドルプーリ１３およびエンジ
ン側プーリ１４を介してエンジン１にベルト接続され、
同エンジンによって駆動される。
さらに、冷凍サイクル回路３には、高温蒸発器１５およ
び電動式の加圧ポンプ１６が電磁制御式三方弁１７．１
８を介して蒸発器１１および膨張弁１０に並列に接続さ
れている。高温蒸発器１５はさらにソレノイド弁１８と
逆止弁１９とを介してヒータ６と並列にヒータ回路２に
接続されており、冷凍サイクル回路３の冷媒（例えばＲ
−１２）がヒータ回路２の温水と熱交換される。
び電動式の加圧ポンプ１６が電磁制御式三方弁１７．１
８を介して蒸発器１１および膨張弁１０に並列に接続さ
れている。高温蒸発器１５はさらにソレノイド弁１８と
逆止弁１９とを介してヒータ６と並列にヒータ回路２に
接続されており、冷凍サイクル回路３の冷媒（例えばＲ
−１２）がヒータ回路２の温水と熱交換される。
また、冷凍サイクル回路とランキンサイクル回路とを切
換えるために、制御１１器２０が設けられている。制御
器２０は、アイドルプーリ１３の電磁クラッチ、三方弁
１７および１８、加圧ポンプ１６、ソレノイド弁１８、
ざらにり〜ラスインチ２１、ランキンサイクルスイッチ
２１ａを介して電源にそれぞれ接続され、これら構成部
品への電力供給を制御７Ｊする。制御器２０にはさらに
送風機２２が接続されている。この送風機２２は第２図
にみられる様に蒸発器１１およびヒータ６と直列にダク
ト内に配置され、これら魚介器およびヒータを通して送
気するようになっている。
換えるために、制御１１器２０が設けられている。制御
器２０は、アイドルプーリ１３の電磁クラッチ、三方弁
１７および１８、加圧ポンプ１６、ソレノイド弁１８、
ざらにり〜ラスインチ２１、ランキンサイクルスイッチ
２１ａを介して電源にそれぞれ接続され、これら構成部
品への電力供給を制御７Ｊする。制御器２０にはさらに
送風機２２が接続されている。この送風機２２は第２図
にみられる様に蒸発器１１およびヒータ６と直列にダク
ト内に配置され、これら魚介器およびヒータを通して送
気するようになっている。
次に、第３図の圧力−エンタルピ線図を参照して第１図
の実施例の作動について説明する。
の実施例の作動について説明する。
まず、クーラスイッチ２１をＯＮにすると、三方弁１７
．１８が蒸発器１１へ冷媒を流すように制御器２０を介
して制御される。このため、第１図に破線の矢印で示す
様に、圧縮／膨張機１２−凝縮器８−受液器９−膨張弁
１〇−蒸発器１１−圧縮／膨張機１２を巡る冷凍ナイク
ル回路３が形成される。また、アイドルプーリ１３の電
磁クラッチが作動して同ブーりを圧縮／膨張機１２の駆
動軸に係合させ、エンジン１による圧縮／＠３張機１２
の駆動が始まる。圧縮されたガス冷媒（第３図のＡＩＡ
態）は凝縮器８で冷部されて液化しく第３図のＢ状態）
、受液器９にて気液分離される。
．１８が蒸発器１１へ冷媒を流すように制御器２０を介
して制御される。このため、第１図に破線の矢印で示す
様に、圧縮／膨張機１２−凝縮器８−受液器９−膨張弁
１〇−蒸発器１１−圧縮／膨張機１２を巡る冷凍ナイク
ル回路３が形成される。また、アイドルプーリ１３の電
磁クラッチが作動して同ブーりを圧縮／膨張機１２の駆
動軸に係合させ、エンジン１による圧縮／＠３張機１２
の駆動が始まる。圧縮されたガス冷媒（第３図のＡＩＡ
態）は凝縮器８で冷部されて液化しく第３図のＢ状態）
、受液器９にて気液分離される。
受液９の液冷媒は、膨張弁１０を介して減圧された（第
３図のＣ状態）後、蒸発器１１へ送られる。
３図のＣ状態）後、蒸発器１１へ送られる。
ここで液冷媒は熱交換して気化しく第３図のＤ状態）、
続いて圧縮／Ｉｆ！張機１２に戻され再び冷凍サイクル
回路３を循環する。同時に、送風機２２の作動により蒸
発器１１を通して送気が行われ、車室内が冷房される。
続いて圧縮／Ｉｆ！張機１２に戻され再び冷凍サイクル
回路３を循環する。同時に、送風機２２の作動により蒸
発器１１を通して送気が行われ、車室内が冷房される。
なお、冷房時には加圧ポンプ１６が非作動であり、ソレ
ノイド弁１８は閉状態に維持される。
ノイド弁１８は閉状態に維持される。
一方、動力回収時には、クーラスイッチ２１をＯＦＦと
しランキンサイクルスイッチ２１ａをＯＮにして、三方
弁１７．１８が加圧ポンプ１６および高温蒸発器１５へ
冷媒を流すように制御される。この結果、第１図に実線
の矢印で示す様に、高温蒸発器１５−圧縮／膨張機１２
−凝縮器８−受液器９−加圧ボンブ１６−高温蒸発器１
５をつなぐランキンサイクル回路が形成される。同時に
、加圧ポンプ１６が作動して液冷媒を昇圧しく第３Ｅ図
状態）高温蒸発器１５へ送ると共に、ソレノイド弁１８
の開作動によってヒータ回路２の温水が７５温蒸発器１
５へ供給され、液冷媒はこの温水で加熱され蒸発する（
第３図Ｆ状態）。高温・高圧の冷媒蒸気は圧縮／膨張機
１２へ導かれ、同圧縮／膨張機のロータを駆動しｍ３図
中のΔｉ分の仕事を行う。この駆動力はプーリ１３．１
４および電磁クラッチを介してエンジン側へ伝達され、
その軸出力を増加する。減圧された冷媒蒸気（第３図Ｇ
状態）は次いで凝縮器８にて液化しく第３図Ｂ状態）、
受液器９および三方弁１８を経て加圧ポンプ１６に送ら
れ、界圧後再び回路２３を循環する。
しランキンサイクルスイッチ２１ａをＯＮにして、三方
弁１７．１８が加圧ポンプ１６および高温蒸発器１５へ
冷媒を流すように制御される。この結果、第１図に実線
の矢印で示す様に、高温蒸発器１５−圧縮／膨張機１２
−凝縮器８−受液器９−加圧ボンブ１６−高温蒸発器１
５をつなぐランキンサイクル回路が形成される。同時に
、加圧ポンプ１６が作動して液冷媒を昇圧しく第３Ｅ図
状態）高温蒸発器１５へ送ると共に、ソレノイド弁１８
の開作動によってヒータ回路２の温水が７５温蒸発器１
５へ供給され、液冷媒はこの温水で加熱され蒸発する（
第３図Ｆ状態）。高温・高圧の冷媒蒸気は圧縮／膨張機
１２へ導かれ、同圧縮／膨張機のロータを駆動しｍ３図
中のΔｉ分の仕事を行う。この駆動力はプーリ１３．１
４および電磁クラッチを介してエンジン側へ伝達され、
その軸出力を増加する。減圧された冷媒蒸気（第３図Ｇ
状態）は次いで凝縮器８にて液化しく第３図Ｂ状態）、
受液器９および三方弁１８を経て加圧ポンプ１６に送ら
れ、界圧後再び回路２３を循環する。
以上の構成および作動により、従来の冷凍サイクル回路
をそのまま部分的に利用してランキンサイクル回路を形
成し、エンジンの排熱から動力回収を行うことが出来る
。
をそのまま部分的に利用してランキンサイクル回路を形
成し、エンジンの排熱から動力回収を行うことが出来る
。
第４図は本発明の他の実施例を示している。本実施例で
は、エンジン１のｔ−ＩＶ気ガスを高温蒸発器２５へ導
き、前述の実施例におけるヒータ回路２の温水に代えて
この排気ガスを高温蒸発器２５の熱源としている。その
他の構成部分は前述の実施例と同様であり、同様な参照
符号を用いて詳細な説明を省略する。本実施例も前述の
実施例と同様に作動し、エンジン１の排熱から動力回収
を行うことができる。
は、エンジン１のｔ−ＩＶ気ガスを高温蒸発器２５へ導
き、前述の実施例におけるヒータ回路２の温水に代えて
この排気ガスを高温蒸発器２５の熱源としている。その
他の構成部分は前述の実施例と同様であり、同様な参照
符号を用いて詳細な説明を省略する。本実施例も前述の
実施例と同様に作動し、エンジン１の排熱から動力回収
を行うことができる。
上述の実施例では圧縮／膨張機を膨張効率の良いロータ
リ式としたが、圧縮／膨張機はこれに限定されるもので
はなく、圧縮と膨張の両件用を兼ねるものであれば往復
式を用いても良いうまた、三方弁１７を用いる代りに、
高温蒸発器１５又は２５、蒸発器１１の出口側にそれぞ
れ逆止弁を設けても、同様の作用が１５られる。
リ式としたが、圧縮／膨張機はこれに限定されるもので
はなく、圧縮と膨張の両件用を兼ねるものであれば往復
式を用いても良いうまた、三方弁１７を用いる代りに、
高温蒸発器１５又は２５、蒸発器１１の出口側にそれぞ
れ逆止弁を設けても、同様の作用が１５られる。
本発明によれば、僅かな構造要素の追加により従来の冷
凍サイクル回路をそのまま利用してランキンサイクル回
路を形成することができる。従って、製造コストや１ｍ
の大幅な増大を招くことなく装置を付設することが可能
であり、エンジンの排熱を効率的に利用して動力回収を
行うことが出来る。
凍サイクル回路をそのまま利用してランキンサイクル回
路を形成することができる。従って、製造コストや１ｍ
の大幅な増大を招くことなく装置を付設することが可能
であり、エンジンの排熱を効率的に利用して動力回収を
行うことが出来る。
第１図は本発明の実施例に成る排熱利用装置を付設した
自動車用エンジンの全体構成図、第２図は同実施例のエ
ンジン・ルームへの装着状態を示す概略図、第３図は第
１図の実施例における冷媒の状態変化を示すＰ−ｉ（圧
力−エンタルピ）線図、第４図は本発明の他の実施例を
付設した自動車用エンジンの全体構成図、そして第５図
は従来のランキンボトミング・システムの構成を示す概
略図である。 図中、１・・・・・・エンジン、２・・・・・・ヒータ
回路、３・・・・・・冷凍サイクル回路、１０・・・・
・・膨張弁、１１・・・・・・蒸発器、１２・・・・・
・圧縮／膨張機、１５．２５・・・・・・高温蒸発器、 １６・・・・・・加圧ポンプ、１７．１８・・・・・・
三方弁、２０・・・・・・制御器、 ２３・・・・・・ランキンサイクル回路。
自動車用エンジンの全体構成図、第２図は同実施例のエ
ンジン・ルームへの装着状態を示す概略図、第３図は第
１図の実施例における冷媒の状態変化を示すＰ−ｉ（圧
力−エンタルピ）線図、第４図は本発明の他の実施例を
付設した自動車用エンジンの全体構成図、そして第５図
は従来のランキンボトミング・システムの構成を示す概
略図である。 図中、１・・・・・・エンジン、２・・・・・・ヒータ
回路、３・・・・・・冷凍サイクル回路、１０・・・・
・・膨張弁、１１・・・・・・蒸発器、１２・・・・・
・圧縮／膨張機、１５．２５・・・・・・高温蒸発器、 １６・・・・・・加圧ポンプ、１７．１８・・・・・・
三方弁、２０・・・・・・制御器、 ２３・・・・・・ランキンサイクル回路。
Claims (4)
- （１）空調用冷凍サイクル回路を付設された内燃機関の
排熱から動力を回収する排熱利用装置にして、内燃機関
の排熱を熱源とする高温蒸発器および加圧ポンプを空調
用冷凍サイクル回路の蒸発器と並列に設けると共に、こ
の冷凍サイクル回路の圧縮機を膨張機兼用に構成し、前
記高温蒸発器および加圧ポンプを選択的に前記冷凍サイ
クル回路に接続して該冷凍サイクル回路の冷媒を作動流
体とするランキンサイクル回路を形成することを特徴と
する排熱利用装置。 - （２）特許請求の範囲第１項記載の排熱利用装置におい
て、前記高温蒸発器が内燃機関の冷却に用いられた温水
と熱交換する構成である排熱利用装置。 - （３）特許請求の範囲第１項記載の排熱利用装置におい
て、前記高温蒸発器が内燃機関の排気により直接加熱さ
れる構成である排熱利用装置。 - （４）特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか一項
記載の排熱利用装置において、前記膨張機兼用の圧縮機
がロータリ式である排熱利用装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61241557A JP2540738B2 (ja) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | 車両搭載用の排熱利用装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61241557A JP2540738B2 (ja) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | 車両搭載用の排熱利用装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6396449A true JPS6396449A (ja) | 1988-04-27 |
| JP2540738B2 JP2540738B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=17076121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61241557A Expired - Fee Related JP2540738B2 (ja) | 1986-10-13 | 1986-10-13 | 車両搭載用の排熱利用装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2540738B2 (ja) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05166574A (ja) * | 1991-12-12 | 1993-07-02 | Seibu Denki Kogyo Kk | コネクタ圧接工具の配線架台枠近傍位置への取付装置、並びに配線架台枠に装架される屋外側試験断器への屋外側ケーブル心線の配線方法 |
| JP2006017108A (ja) * | 2004-05-31 | 2006-01-19 | Denso Corp | 熱サイクル装置 |
| US7028475B2 (en) | 2003-05-20 | 2006-04-18 | Denso Corporation | Fluid machine |
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