JPS58220945A

JPS58220945A - Heat energy recovery device in engine

Info

Publication number: JPS58220945A
Application number: JP57102367A
Authority: JP
Inventors: Soichiro Miyazaki; 宮崎　総一郎
Original assignee: Toyo Radiator Co Ltd
Current assignee: T Rad Co Ltd
Priority date: 1982-06-15
Filing date: 1982-06-15
Publication date: 1983-12-22

Abstract

PURPOSE:To aim at the promotion of recovering engine waste heat, by recovering the waste heat of an engine as operating energy for a steam turbine. CONSTITUTION:During engine operation, cooling water inside a condenser 7 is made to flow into a cooling water circuit 6 in a cylinder block 2 by means of a water pump 5 and thereby a cylinder is cooled. Warm water or steam running out of a pipe outlet of the cooling water circuit 6 is heated by exhaust gases from an exhaust pipe 9 at the inside of an exhaust pipe heat exchanger 11, turning it into high temperature steam, and this steam is fed to a steam turbine 12 via a pipe 15 and, after rotating the steam turbine 12, steam is led into the condenser 7 by way of a pipe 16 and operation for the radiation of heat and condensate takes place.

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、自動車等のエンジン稼動時に発生する熱エネ
ルギーを有効に再利用するようにしたエンジンにおける
熱エネルギー回収装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a thermal energy recovery device for an engine of an automobile or the like, which effectively reuses the thermal energy generated during operation of the engine.

自動車等における水冷式エンジンにおいては、冷却水に
よってシリンダ壁や燃焼室壁から奪った熱を、ラジェー
タによって大気中に放熱しており、自動車用ガソリン機
関におけるこの冷却損失は、う０へ　３り燃料の持つ全エネルギーの計か≦キ雫％の熱量に達する
といわれている。In water-cooled engines in automobiles, the heat taken from the cylinder walls and combustion chamber walls by the cooling water is radiated into the atmosphere by the radiator, and this cooling loss in automobile gasoline engines is reduced to zero. It is said that the amount of heat is equal to or less than 1% of the total energy possessed by.

本発明は、上述のようにして無駄に失ガわれるエネルギ
ーの大部升を回収し、エンジンの動力として再利用する
ようにしだ熱エネルギー回収装置を提供しようとするも
のである。The present invention aims to provide a thermal energy recovery device that recovers most of the energy wasted as described above and reuses it as power for the engine.

すなわち、本発明は、エンジンを冷却するだめの凝縮器
の冷却水循環回路内に、排気ガスの熱回収回路と、蒸気
タービンの作動回路を配設することによって、熱エネル
ギーの回収を行なうとするものである。That is, the present invention recovers thermal energy by disposing an exhaust gas heat recovery circuit and a steam turbine operating circuit in the cooling water circulation circuit of the condenser that cools the engine. It is.

以下本発明を、図示の一実施例に基づいて詳細に説明す
る。The present invention will be described in detail below based on an illustrated embodiment.

（１）は、自動車の四サイクルのエンジンで、そのシリ
ンダブロック（２）内では、複数のピストンが往復動し
、クランクシャフトをもって、出力軸（３）を回転させ
うるようになっている。(1) is a four-cycle automobile engine, in which a plurality of pistons reciprocate within a cylinder block (2), and an output shaft (3) can be rotated by a crankshaft.

シリンダブロック（２）の前面には、ファン（４）が装
着され、このファン軸（４ａ）とベルト掛けによって駆
動される水ポンプ（５）が、同じくシリンダブロック（
２）に取付けられている。A fan (4) is attached to the front of the cylinder block (2), and a water pump (5) driven by this fan shaft (4a) and a belt hook is connected to the cylinder block (2).
2) is installed.

シリンダブロック（２）の壁には、燃焼室壁から燃焼熱
を奪うだめの冷却水回路（６）、すなわちウォータジャ
ケット等冷却水の循環回路が形成されており、この冷却
水回路（６）の前端は、前記水ポンプ（５）に接続され
ている。A cooling water circuit (6) for removing combustion heat from the combustion chamber wall, that is, a circulation circuit of cooling water such as a water jacket, is formed on the wall of the cylinder block (2). The front end is connected to the water pump (5).

（７）は、放熱を行うだめの凝縮器、すなわち、コルゲ
ートフィン型のコンデンサで、前記ファン（４）にコア
を対向させて設けられ、このコンデンサ（力の出口管（
７ａ）と水ポンプ（５）とは、パイプ（８）をもって接
続されている。(7) is a condenser for dissipating heat, that is, a corrugated fin type condenser, which is installed with its core facing the fan (4).
7a) and the water pump (5) are connected through a pipe (8).

（９）は排気管で、エンジン（１）からの燃焼後に生じ
る排気ガスを放出する。(9) is an exhaust pipe that releases exhaust gas generated after combustion from the engine (1).

上記排気管（９）の中位部（９ａ）には、この排気管（
９）を１次流体管とし、排気ガスの熱を奪う排気ガスの
熱回収回路００）を２次流体管とする板式の熱交換器０
０が介設されている。ユ０２）は蒸気タービンで、その回転軸（１２ａ）にはギ
ア（１３）が装着されている。The middle part (9a) of the exhaust pipe (9) has this exhaust pipe (
Plate heat exchanger 0 in which 9) is the primary fluid pipe and the exhaust gas heat recovery circuit 00) which removes heat from exhaust gas is the secondary fluid pipe.
0 is inserted. U02) is a steam turbine, and a gear (13) is attached to its rotating shaft (12a).

蒸気タービン（１２１は、ノズルから噴出する蒸気で羽
根車を回す公知のものであり、詳しい説明は省略する。The steam turbine (121) is a known type that rotates an impeller using steam ejected from a nozzle, and detailed description thereof will be omitted.

また、前記冷却水回路（６）の管出口は、熱回収回路Ｑ
〔の管入口にパイプ■をもって接続され、この熱回収回
路（１０）の管出口は、パイプＱつをもって、蒸気ター
ビン（１２）の管入口に接続されている。Further, the pipe outlet of the cooling water circuit (6) is connected to the heat recovery circuit Q
The heat recovery circuit (10) is connected to the inlet of the heat recovery circuit (10) with a pipe (2), and the outlet of the heat recovery circuit (10) is connected to the inlet of the steam turbine (12) with two pipes (Q).

さらに、蒸気タービン（１２１の管出口は、）ξイブ（
１６１１をもって、前記コンデンサ（７）の入口管（７
ｂ）に接続されている。Furthermore, the pipe outlet of the steam turbine (121) is
1611, the inlet pipe (7) of the condenser (7)
b) connected to.

そして、コンデンサ（力と、エンジン（１）と、熱交換
器ＯＯと、蒸気タービンａ２との四者を結んで、冷却水
の循環回路が形成されている。A cooling water circulation circuit is formed by connecting the condenser, the engine (1), the heat exchanger OO, and the steam turbine a2.

なお、配管途中の逆止弁等は、図面では省略しである。Note that check valves, etc. in the middle of the piping are omitted in the drawings.

（１７）は流体接手で、この流体接手Ｑ７）の一方の入
力軸（１７ａ）に固着されたギア０８）は、前記蒸気タ
ービン０２）のギア０３）と噛合しており、他方の出力
軸０７ｂ）に固着されたギア（１３は、前記出力軸（３
）に固着されたギア（２０）と噛合している。(17) is a fluid joint, and the gear 08) fixed to one input shaft (17a) of this fluid joint Q7) meshes with the gear 03) of the steam turbine 02), and the other output shaft 07b The gear (13) fixed to the output shaft (3
) is meshed with a gear (20) fixed to the shaft.

マタ、ギア０９は、所要の操作をもってギア（２１）と
噛合しうるように構成され、このギア（２１）を固着し
だ軸（２２ａ）は、バッテリー充電用の発電機（２２）
を回転しうるようになっている。The gear 09 is configured so that it can mesh with the gear (21) with the required operation, and the shaft (22a) that fixes the gear (21) is connected to the generator (22) for charging the battery.
can be rotated.

れている。この排気タービン（２０）の回転軸（２３ａ
）に固着されたギア（２５）は、前記ギア（１３）と噛
合している。It is. The rotating shaft (23a) of this exhaust turbine (20)
) is in mesh with the gear (13).

しかして、エンジン（１）を稼動した場合には、水ポン
プ（５）によって、コンデンサ（力内の冷却水は、シリ
ンダブロック（２）の冷却水回路（６）へ流入し、シ化
する。Thus, when the engine (1) is operated, the water pump (5) causes the cooling water in the condenser (power) to flow into the cooling water circuit (6) of the cylinder block (2) and become oxidized.

この蒸気は、蒸気タービン（１２）を回転させ、その後
、コンデンサ（７）によって放熱され、復水される。This steam rotates a steam turbine (12), after which heat is radiated by a condenser (7) and condensed.

蒸気タービン（１２）の回転、及び排気タービン（２６
）の回転は、各ギア（２５Ｘ１３Ｘ’１８）を介して、
流体接手０ｎに伝達され、さらにギア（１９Ｘ２０）を
介して出力軸（３）に伝えられるか、あるいはギア（２
１）を介して発電機（２２）に伝えられる。The rotation of the steam turbine (12) and the exhaust turbine (26)
) is rotated through each gear (25X13X'18),
It is transmitted to the fluid coupling 0n and further transmitted to the output shaft (3) via the gear (19x20) or the gear (2
1) to the generator (22).

なお、上記実施例における発電機（２２）又は排気ター
ビン（２ろ）を設置せず、簡単な構成とすることもでき
る。It should be noted that the generator (22) or the exhaust turbine (2) in the above embodiments may not be installed, resulting in a simple configuration.

以上、詳細に説明したように、本発明においては、エン
ジンの冷却水回路における熱交換によって加熱された冷
却水を、排ガスの熱回収回路を通して、さらに加熱して
蒸気化し、この蒸気で、蒸気タービンを回して動力を取
出すように構成している。As explained in detail above, in the present invention, the cooling water heated by heat exchange in the engine cooling water circuit is further heated and vaporized through the exhaust gas heat recovery circuit, and this steam is used to generate the steam turbine. It is configured to extract power by turning the

しだがって、エンジンの燃焼熱の大部分が、冷却水を蒸
気化するだめの熱として利用されるため、無駄に放熱さ
れることがなく、熱エネルギー回収の効率が良いという
利点を有する。Therefore, most of the combustion heat of the engine is used as heat for vaporizing the cooling water, so there is no wasted heat radiated, and there is an advantage that thermal energy recovery is efficient.

特に、本発明を自動車エンジンに適用した場合は、従来
のエンジンの構造を若干変更するだけで、実施できる大
きな利点がある。Particularly, when the present invention is applied to an automobile engine, there is a great advantage that it can be implemented by only slightly changing the structure of a conventional engine.

[Brief explanation of the drawing]

図は本発明の一実施例を示す概略構成図である。（１）　　工／ジン　　　　（２）　　シリンダブ゛ロ
ック（３）出力軸　　　　（５）水ポンプ（６）冷却水回路　　　（７）凝縮器（９）排気管　　　　　００）熱回収回路（１１）熱交
換器　　　　（１２）蒸気タービン０７）　　流体接手
　　　　（２２）発電機（２ろ）排気タービンThe figure is a schematic configuration diagram showing one embodiment of the present invention. (1) Engineering/engine (2) Cylinder block (3) Output shaft (5) Water pump (6) Cooling water circuit (7) Condenser (9) Exhaust pipe 00) Heat recovery circuit (11) Heat exchanger ( 12) Steam turbine 07) Fluid coupling (22) Generator (2nd) Exhaust turbine

Claims

[Claims]

In the cooling water circulation circuit of the condenser, a closed circuit is formed in which an engine cooling water circuit, an exhaust gas heat recovery circuit, and a steam turbine operating circuit are arranged in this order, and the hot water in the cooling water circuit is heated. A thermal energy recovery device for an engine, which generates power by vaporizing it in a recovery circuit and rotating a steam turbine.