JP2009108794A - Exhaust heat recovering device - Google Patents

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Toshihisa Sugiyama
敏久 杉山
Hideo Kobayashi
日出夫 小林
Katsuhiko Arisawa
克彦 蟻沢
Kenichi Yamada
賢一 山田
Kunihiko Hayashi
邦彦 林
Akihito Hosoi
章仁 細井
Akira Michikawauchi
亮 道川内
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust heat recovering device, in which good-quality dry steam of a high drying degree can be taken from an engine body. <P>SOLUTION: The exhaust heat recovering device 1 is provided with an exhaust manifold part 11 integrally formed with a cylinder head 5, and provided with an exhaust passage 11a in which exhaust of an engine 2 flows, a head side water jacket 13 formed around the exhaust manifold part 11, a power covering machine 21 to recover exhaust heat of the engine 2 through steam flowing from the water jacket 13, and a condenser 22 to return the steam passing the power recovering machine 21 to liquid phase. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジンにおける廃熱を蒸気を介して回収する廃熱回収装置に関する。   The present invention relates to a waste heat recovery apparatus that recovers waste heat in an engine via steam.

従来、内燃機関（エンジン）の駆動に伴って発生する廃熱を、ランキンサイクルを利用して回収する廃熱回収装置が知られている。このような廃熱回収装置には、例えば、エンジンの水冷冷却系統を密閉構造とし、エンジンにおける廃熱によって蒸発した冷却水、すなわち蒸気によって膨張機（タービン）を駆動して、その蒸気の持つ熱エネルギーを電気エネルギー等に変換して回収するものがある。このような廃熱回収装置を改良したものが、例えば、特許文献１に開示されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a waste heat recovery device that recovers waste heat generated by driving an internal combustion engine (engine) using a Rankine cycle. In such a waste heat recovery apparatus, for example, the engine water-cooled cooling system has a sealed structure, the cooling water evaporated by the waste heat in the engine, that is, the expander (turbine) is driven by steam, and the heat of the steam There is one that converts energy into electrical energy and recovers it. For example, Patent Document 1 discloses an improved version of such a waste heat recovery apparatus.

特開２０００−３４５８３５号公報JP 2000-345835 A

ところで、このような廃熱回収装置では、エンジン本体において蒸発した蒸気は温度が低く、水分を含む飽和蒸気である。このような蒸気は温度が僅かに低下することにより容易に液相へ戻るため、廃熱回収装置は、液相へ戻った冷媒と蒸気とを分離することを必要とする。さらに、蒸気は、乾き度の高い乾燥蒸気の状態でなければ膨張機において有効なエネルギーの回収が見込めない。また、液相へ戻った蒸気が膨張機に付着すると膨張機の腐食原因となる。   By the way, in such a waste heat recovery apparatus, the vapor | steam which evaporated in the engine main body is low temperature, and is saturated vapor | steam containing a water | moisture content. Since such steam easily returns to the liquid phase when the temperature is slightly lowered, the waste heat recovery apparatus needs to separate the refrigerant and the steam that have returned to the liquid phase. Furthermore, effective recovery of energy in the expander cannot be expected unless the steam is in a dry steam state with a high degree of dryness. Moreover, when the vapor | steam which returned to the liquid phase adheres to an expander, it will cause a corrosion of an expander.

そこで、本発明は、エンジン本体から乾き度の高い良質な乾燥蒸気を取り出す廃熱回収装置を提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the waste-heat recovery apparatus which takes out good-quality dry steam with a high dryness from an engine main body.

かかる課題を解決する本発明の廃熱回収装置は、エンジンの排気が流通する排気マニホールドと、当該排気マニホールドの周囲に形成され、エンジンの廃熱により蒸発した蒸気が流通する冷媒通路と、当該冷媒通路を通過した蒸気を介してエンジンの廃熱を回収する動力回収機と、蒸発した冷媒を液相に戻す凝縮器と、を備えたことを特徴とする（請求項１）。このような構成とすることにより、排気マニホールドを流通する高温の排気から蒸気通路を流通する蒸気へ熱を伝達することができる。このように、ウォータジャケット内で蒸発した蒸気は、蒸気通路を通過する間に受熱し、過熱され、乾き度の高い状態へ変化する。これにより、廃熱回収装置は、良質な蒸気をエンジン本体から取り出し、膨張機を備える動力回収機へ導入することができる。また、従来の廃熱回収装置には、排気マニホールドの下流側に連続する排気管上に過熱器を配置し、この過熱器において排気と蒸気との熱交換を行う構成としたものもあった。ところが、排気管内の排気は熱源となる燃焼室から遠ざかる程温度が低くなるため、本発明では、熱源となる燃焼室により近い排気マニホールドにおいて、排気と蒸気との熱交換を行うこととした。これにより、熱交換効率を向上することができる。このように、エンジン内部で発生した蒸気を排気マニホールドで過熱することにより、効率良く熱交換を行うことができる。   The waste heat recovery apparatus of the present invention that solves such problems includes an exhaust manifold through which engine exhaust flows, a refrigerant passage that is formed around the exhaust manifold and through which vapor evaporated by the waste heat of the engine flows, and the refrigerant A power recovery device that recovers waste heat of the engine through the steam that has passed through the passage, and a condenser that returns the evaporated refrigerant to a liquid phase are provided (claim 1). With such a configuration, heat can be transferred from the high-temperature exhaust gas flowing through the exhaust manifold to the vapor flowing through the steam passage. Thus, the vapor evaporated in the water jacket receives heat while passing through the vapor passage, is overheated, and changes to a dry state. Thereby, the waste heat recovery apparatus can take out high-quality steam from the engine body and introduce it into a power recovery machine including an expander. In addition, some conventional waste heat recovery apparatuses have a configuration in which a superheater is disposed on an exhaust pipe continuous downstream of the exhaust manifold, and heat exchange between exhaust and steam is performed in this superheater. However, since the temperature of the exhaust in the exhaust pipe decreases as the distance from the combustion chamber serving as a heat source decreases, in the present invention, heat exchange between exhaust and steam is performed in an exhaust manifold closer to the combustion chamber serving as a heat source. Thereby, heat exchange efficiency can be improved. Thus, heat can be efficiently exchanged by heating the steam generated in the engine with the exhaust manifold.

また、本発明の廃熱回収装置は、エンジンの排気が流通する排気マニホールドと、当該排気マニホールド内に形成され、エンジンの廃熱により蒸発した蒸気が流通する冷媒通路と、当該冷媒通路を通過した蒸気を介してエンジンの廃熱を回収する動力回収機と、蒸気を液相に戻す凝縮器と、を備えた構成とすることができる（実施例２）。このような構成とすることにより、高温の排気から蒸気へ熱伝達が行われ、乾き度の高い良質な蒸気を生成することができる。このように、冷媒通路が排気マニホールド内に形成されたものも、冷媒通路を排気マニホールドの周囲に形成した場合と同様の効果を得ることができる。   The waste heat recovery apparatus of the present invention passes through the exhaust manifold through which the exhaust of the engine flows, the refrigerant passage formed in the exhaust manifold through which the vapor evaporated by the waste heat of the engine flows, and the refrigerant passage. A power recovery machine that recovers waste heat of the engine via steam and a condenser that returns the steam to a liquid phase can be employed (Example 2). With such a configuration, heat is transferred from the high-temperature exhaust to the steam, and high-quality steam having a high dryness can be generated. Thus, what formed the refrigerant path in the exhaust manifold can also obtain the same effect as the case where the refrigerant path is formed around the exhaust manifold.

さらに、このような廃熱回収装置において、前記排気マニホールドをシリンダヘッドと一体に形成することができる（請求項３）。このような構成とすることにより、排気の熱量をより効率的に回収することができる。排気マニホールドがシリンダヘッドと一体なので、排気マニホールドを通過する排気から得られる熱量は、シリンダヘッドへ伝わる。シリンダヘッドへ伝わった熱量は、冷媒通路を流通する蒸気へ伝達される。このように熱交換効率を高め、冷媒の回収する熱量を増加させるので、回収効率を向上することができる。   Furthermore, in such a waste heat recovery apparatus, the exhaust manifold can be formed integrally with the cylinder head. By setting it as such a structure, the calorie | heat amount of exhaust_gas | exhaustion can be collect | recovered more efficiently. Since the exhaust manifold is integrated with the cylinder head, the amount of heat obtained from the exhaust passing through the exhaust manifold is transmitted to the cylinder head. The amount of heat transferred to the cylinder head is transferred to the steam flowing through the refrigerant passage. Thus, the heat exchange efficiency is increased and the amount of heat recovered by the refrigerant is increased, so that the recovery efficiency can be improved.

また、このような廃熱回収装置は、前記冷媒通路内に障害物を備えた構成とすることができる（請求項４）。このような構成とすることにより、蒸気通路を流れる蒸気は、冷媒通路を通過するのに時間を要する。このため、排気マニホールドを流通する排気から受熱する時間が増加し、さらに排気から蒸気への受熱量が増加する。これにより、蒸気の乾き度がさらに高まり、良質な乾燥蒸気を取り出すことができる。このような障害物として、壁、突起等を採用することができる。また、冷媒通路内を迷路構造に形成する構成としてもよい。   In addition, such a waste heat recovery apparatus can be configured such that an obstacle is provided in the refrigerant passage. By setting it as such a structure, it takes time for the vapor | steam which flows through a vapor path to pass a refrigerant path. For this reason, the time for receiving heat from the exhaust flowing through the exhaust manifold increases, and the amount of heat received from the exhaust to the steam further increases. Thereby, the dryness of the steam is further increased, and good quality dry steam can be taken out. Walls, protrusions, and the like can be employed as such obstacles. Moreover, it is good also as a structure which forms the inside of a refrigerant path in a maze structure.

本発明の廃熱回収装置は、高温の排気からエンジン本体で蒸発した蒸気へ効率良く熱を伝達し、蒸気を過熱することにより、乾き度の高い良質な蒸気を取り出すことができる。   The waste heat recovery apparatus of the present invention can efficiently extract heat from high-temperature exhaust gas to the vapor evaporated in the engine body and superheat the vapor to extract high-quality dry steam.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の廃熱回収装置１を組み込んだエンジン２の概略構成を示した説明図である。エンジン２は直列四気筒のエンジンで、ピストン３、シリンダブロック４、シリンダヘッド５を備えている。シリンダヘッド５内には、空気が導入される吸気ポート６と燃焼室７で発生した排気の排出される排気ポート８とが形成されている。また、吸気ポート６にはインテークバルブ９が配置され、排気ポート８にはエキゾーストバルブ１０が配置されている。さらに、シリンダヘッド５には、排気マニホールド部１１がシリンダヘッド５に一体となって形成されている。この排気マニホールド部１１に形成される排気通路１１ａは、排気ポート８と接続し、内部を排気が通過する構成となっている。   Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view showing a schematic configuration of an engine 2 incorporating a waste heat recovery apparatus 1 of the present invention. The engine 2 is an in-line four-cylinder engine and includes a piston 3, a cylinder block 4, and a cylinder head 5. In the cylinder head 5, an intake port 6 through which air is introduced and an exhaust port 8 through which exhaust generated in the combustion chamber 7 is discharged are formed. An intake valve 9 is disposed at the intake port 6, and an exhaust valve 10 is disposed at the exhaust port 8. Further, an exhaust manifold portion 11 is formed integrally with the cylinder head 5 in the cylinder head 5. The exhaust passage 11a formed in the exhaust manifold portion 11 is connected to the exhaust port 8 so that the exhaust passes through the inside.

シリンダブロック４内にブロック側ウォータジャケット１２が形成されている。さらに、シリンダヘッド５内の吸気ポート７及び排気ポート８、排気マニホールド部１１の周囲には、ヘッド側ウォータジャケット１３が形成されている。このヘッド側ウォータジャケット１３は本発明の冷媒通路に相当する。   A block-side water jacket 12 is formed in the cylinder block 4. Further, a head side water jacket 13 is formed around the intake port 7, the exhaust port 8 and the exhaust manifold portion 11 in the cylinder head 5. The head-side water jacket 13 corresponds to the refrigerant passage of the present invention.

次に、排気マニホールド部１１、ヘッド側ウォータジャケット１３について詳細に説明する。図２は、図１中に示した排気マニホールド部１１の周辺を拡大して示した説明図である。また、図３は、図２中に示したＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線における各断面を示した説明図であり、（ａ）はＡ−Ａ断面、（ｂ）はＢ−Ｂ断面、（ｃ）はＣ−Ｃ断面を示した説明図である。また、図３における各図中に示すＤ−Ｄ線における断面は図２を示したものである。なお、図２、図３の説明図では、説明の都合上、エキゾーストバルブ１０を示していない。   Next, the exhaust manifold portion 11 and the head side water jacket 13 will be described in detail. FIG. 2 is an explanatory view showing the periphery of the exhaust manifold section 11 shown in FIG. 1 in an enlarged manner. Moreover, FIG. 3 is explanatory drawing which showed each cross section in the AA line, BB line, and CC line shown in FIG. 2, (a) is an AA cross section, (b) is BB cross section, (c) is an explanatory view showing a CC cross section. Moreover, the cross section in the DD line | wire shown in each figure in FIG. 3 shows FIG. 2 and FIG. 3, the exhaust valve 10 is not shown for convenience of explanation.

排気マニホールド部１１に形成された排気通路１１ａは、各気筒から排出される排気ガスをまとめて、エンジン２の外部へ排出する。また、ヘッド側ウォータジャケット１３は、排気マニホールド１１の周囲に形成されている。すなわち、排気マニホールド１１を包み込むように形成されている。ヘッド側ウォータジャケット１３をこのように形成したことにより、ヘッド側ウォータジャケット１３を流通する冷媒が、排気通路１１ａを通過する高温の排気ガスから受熱する。   The exhaust passage 11 a formed in the exhaust manifold portion 11 collects exhaust gases discharged from the cylinders and discharges them to the outside of the engine 2. The head side water jacket 13 is formed around the exhaust manifold 11. That is, it is formed so as to wrap the exhaust manifold 11. By forming the head-side water jacket 13 in this way, the refrigerant flowing through the head-side water jacket 13 receives heat from the high-temperature exhaust gas that passes through the exhaust passage 11a.

さらに、シリンダヘッド５には、本発明の障害物に相当する壁１４が備えられている。図２、図３に示すように、壁１４はヘッド側ウォータジャケット１３内を流通する冷媒の流路を遮るように配置されている。壁１４に流路を遮られる冷媒は、図３（ｃ）中に示す通路１５でのみ流通可能である。なお、この壁１４は、排気通路１１ａを流れる排気ガスの流通を遮断することなく配置されている。   Further, the cylinder head 5 is provided with a wall 14 corresponding to the obstacle of the present invention. As shown in FIGS. 2 and 3, the wall 14 is disposed so as to block the flow path of the refrigerant flowing through the head-side water jacket 13. The refrigerant whose flow path is blocked by the wall 14 can only flow through the passage 15 shown in FIG. The wall 14 is arranged without blocking the flow of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 11a.

また、図１に示すように、廃熱回収装置１は冷媒噴射ノズル１６、冷媒供給経路１７、ポンプ１８、ウォータタンク１９、蒸気回収経路２０、動力回収機２１、凝縮器２２を備えている。   As shown in FIG. 1, the waste heat recovery apparatus 1 includes a refrigerant injection nozzle 16, a refrigerant supply path 17, a pump 18, a water tank 19, a steam recovery path 20, a power recovery machine 21, and a condenser 22.

冷媒噴射ノズル１６は、ブロック側ウォータジャケット１２内及びヘッド側ウォータジャケット１３内へ噴射口を開口している。冷媒供給経路１７は、冷媒噴射ノズル１６とウォータタンク１９とを接続している。ポンプ１８は、冷媒供給経路１７上に配置され、ウォータタンク１９内の冷媒を冷媒噴射ノズル１６へ供給する。こうして供給される冷媒は、冷媒噴射ノズル１６により、ブロック側ウォータジャケット１２内及びヘッド側ウォータジャケット１３内へ噴射される。冷媒噴射ノズル１６の冷媒噴射部位は、エンジン２内の高温となる部位であり、噴射された冷媒は蒸発して蒸気となる。   The refrigerant injection nozzle 16 opens an injection port into the block-side water jacket 12 and the head-side water jacket 13. The refrigerant supply path 17 connects the refrigerant injection nozzle 16 and the water tank 19. The pump 18 is disposed on the refrigerant supply path 17 and supplies the refrigerant in the water tank 19 to the refrigerant injection nozzle 16. The refrigerant thus supplied is jetted into the block-side water jacket 12 and the head-side water jacket 13 by the refrigerant jet nozzle 16. The refrigerant injection part of the refrigerant injection nozzle 16 is a part that becomes a high temperature in the engine 2, and the injected refrigerant evaporates to become steam.

蒸気回収経路２０の一端はヘッド側ウォータジャケット１３と接続され、他端は凝縮器２２に接続されている。蒸気回収経路２０上には、動力回収機２１が配置されている。動力回収機２１は、膨張機と発電機と（いずれも図示しない）を備え、ブロック側ウォータジャケット１２内及びヘッド側ウォータジャケット１３内で発生した蒸気を介してエンジン２の廃熱を回収する。凝縮器２２は、動力回収機２１を通過した蒸気を冷却し、液相の冷媒へ戻す。こうして液相に戻された冷媒は、ウォータタンク１９に送られる。   One end of the steam recovery path 20 is connected to the head-side water jacket 13, and the other end is connected to the condenser 22. A power recovery machine 21 is disposed on the steam recovery path 20. The power recovery machine 21 includes an expander and a generator (both not shown), and recovers waste heat of the engine 2 through steam generated in the block-side water jacket 12 and the head-side water jacket 13. The condenser 22 cools the steam that has passed through the power recovery machine 21 and returns it to the liquid phase refrigerant. The refrigerant thus returned to the liquid phase is sent to the water tank 19.

上述のブロック側ウォータジャケット１２及びヘッド側ウォータジャケット１３、動力回収機２１、凝縮器２２、ポンプ１８は、冷媒を作動流体として、蒸発した冷媒、すなわち、蒸気の熱エネルギーを機械エネルギーに変換するランキンサイクルシステムを構成している。   The block-side water jacket 12 and the head-side water jacket 13, the power recovery machine 21, the condenser 22, and the pump 18 described above are Rankine that converts the heat energy of evaporated refrigerant, that is, steam into mechanical energy using the refrigerant as a working fluid. A cycle system is configured.

次に、廃熱回収装置１において発生する蒸気について説明する。冷媒噴射ノズル１６から噴射された液相の冷媒は、ブロック側ウォータジャケット１２内及びヘッド側ウォータジャケット１３内において、エンジン２の燃焼によって発生する廃熱を吸収して蒸発し、蒸気となる。このようにブロック側ウォータジャケット１２、ヘッド側ウォータジャケット１３で発生した蒸気は、乾き度の低い飽和蒸気である。このような蒸気は、壁１４により、蒸気回収経路２０側へ向かう流れが抑制されて、ヘッド側ウォータジャケット１３内に滞留する。このようにヘッド側ウォータジャケット１３内で滞留する飽和蒸気は、排気通路１１ａを通過する排気ガスから受熱し温度が上昇する。これにより、蒸気は乾き度が上がり、エネルギー回収に適した乾燥蒸気となる。このような乾燥蒸気は、通路１５を通過し、蒸気回収経路２０へ流れ出る。この乾燥蒸気は、動力回収機２１において、エネルギーに変換され回収される。このような乾燥蒸気は、乾き度の高い良質な蒸気なので、動力回収機２１における回収効率も高くなる。   Next, steam generated in the waste heat recovery apparatus 1 will be described. The liquid-phase refrigerant injected from the refrigerant injection nozzle 16 absorbs waste heat generated by the combustion of the engine 2 in the block-side water jacket 12 and the head-side water jacket 13 and evaporates to become steam. Thus, the steam generated in the block-side water jacket 12 and the head-side water jacket 13 is saturated steam having a low dryness. The steam is restrained from flowing toward the steam recovery path 20 by the wall 14 and stays in the head-side water jacket 13. Thus, the saturated steam staying in the head-side water jacket 13 receives heat from the exhaust gas passing through the exhaust passage 11a, and the temperature rises. Thereby, the degree of dryness of the steam increases, and the steam becomes dry steam suitable for energy recovery. Such dry steam passes through the passage 15 and flows out to the steam recovery path 20. This dry steam is converted into energy and recovered in the power recovery machine 21. Since such dry steam is high-quality steam having a high degree of dryness, the recovery efficiency in the power recovery machine 21 is also increased.

以上のように、廃熱回収装置１は、シリンダヘッド５内において排気ガスからウォータジャケット内で発生した飽和蒸気へ熱を付与することにより、エネルギー回収の可能な乾燥蒸気を効率よく生成することができる。   As described above, the waste heat recovery apparatus 1 can efficiently generate dry steam capable of recovering energy by applying heat from exhaust gas to saturated steam generated in the water jacket in the cylinder head 5. it can.

次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例の廃熱回収装置は、実施例１の廃熱回収装置１とほぼ同様の構成をしている。但し、本実施例の廃熱回収装置は、排気マニホールド３０を備えている点で実施例１の廃熱回収装置１と相違している。また、本実施例の廃熱回収装置は、壁１４を備えていない点で実施例１の廃熱回収装置１と相違している。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. The waste heat recovery apparatus of the present embodiment has substantially the same configuration as the waste heat recovery apparatus 1 of the first embodiment. However, the waste heat recovery apparatus of the present embodiment is different from the waste heat recovery apparatus 1 of Embodiment 1 in that an exhaust manifold 30 is provided. Further, the waste heat recovery apparatus of the present embodiment is different from the waste heat recovery apparatus 1 of the first embodiment in that the wall 14 is not provided.

図４は、本実施例の廃熱回収装置の排気マニホールド３０の周辺を拡大して示した説明図である。廃熱回収装置のシリンダヘッド３３は、実施例１のシリンダヘッド５とほぼ同一であるが、内部に排気マニホールド部１１、壁１４を備えていない点でシリンダヘッド５と相違している。シリンダヘッド３３は、ヘッド側ウォータジャケット３４を備えている。ヘッド側ウォータジャケット３４は、排気ポート３５の周囲に形成されている。また、ヘッド側ウォータジャケット３４は、シリンダヘッド３３の外部に開口している。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing an enlarged view of the periphery of the exhaust manifold 30 of the waste heat recovery apparatus of the present embodiment. The cylinder head 33 of the waste heat recovery apparatus is substantially the same as the cylinder head 5 of the first embodiment, but differs from the cylinder head 5 in that the exhaust manifold portion 11 and the wall 14 are not provided inside. The cylinder head 33 includes a head side water jacket 34. The head-side water jacket 34 is formed around the exhaust port 35. The head side water jacket 34 opens to the outside of the cylinder head 33.

排気マニホールド３０には、排気通路３１と蒸気通路３２とが形成されている。排気通路３１は、各気筒の排気ポート３５と接続するように開口部を備えている。この排気通路３１は、各気筒から排出される排気ガスをまとめて、エンジン２の外部へ排出する。蒸気通路３２は、排気通路３１の周囲に形成されており、ヘッド側ウォータジャケット３４の接続口に対応するように開口している。この蒸気通路３２は本発明の冷媒通路に相当する。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、その詳細な説明は省略する。   An exhaust passage 31 and a steam passage 32 are formed in the exhaust manifold 30. The exhaust passage 31 has an opening so as to be connected to the exhaust port 35 of each cylinder. The exhaust passage 31 collects exhaust gases discharged from the cylinders and discharges them to the outside of the engine 2. The steam passage 32 is formed around the exhaust passage 31 and opens to correspond to the connection port of the head-side water jacket 34. The vapor passage 32 corresponds to the refrigerant passage of the present invention. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, detailed description of the same components as those of the first embodiment is omitted.

ブロック側ウォータジャケット１２内及びヘッド側ウォータジャケット３４内において、冷媒は、エンジン２の燃焼によって発生する廃熱を吸収して蒸発し、蒸気となる。このように発生した蒸気は、排気ポート３５を通過する排気ガスから受熱し、温度が上昇する。さらに、この蒸気はヘッド側ウォータジャケット３４から蒸気通路３２へ流入し、蒸気通路３２内において排気通路３１を通過する排気ガスから受熱し、高温となる。このような蒸気は、温度の上昇に伴って、乾き度が上がり、エネルギー回収に適した乾燥蒸気となり、蒸気回収経路２０へ流れ出る。このように良質な蒸気が得られるので、動力回収機２１において、効率良いエネルギーの回収に寄与する。   In the block-side water jacket 12 and the head-side water jacket 34, the refrigerant absorbs waste heat generated by the combustion of the engine 2 and evaporates to become steam. The generated steam receives heat from the exhaust gas passing through the exhaust port 35, and the temperature rises. Further, the steam flows from the head side water jacket 34 into the steam passage 32, receives heat from the exhaust gas passing through the exhaust passage 31 in the steam passage 32, and becomes high temperature. As the temperature rises, such steam increases in dryness, becomes dry steam suitable for energy recovery, and flows out to the steam recovery path 20. Since high-quality steam is obtained in this way, the power recovery machine 21 contributes to efficient energy recovery.

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。例えば、本発明の廃熱回収装置は、冷媒通路内に迷路構造を形成することができる。迷路構造は蒸気を冷媒通路内に留まる時間を延長させるため、蒸気はヘッド内を抜ける間にさらに熱を付与される。このため、蒸気の温度が上昇し、乾き度が上がるため、良質な乾燥蒸気を生成することができる。   The above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited thereto. Various modifications of these embodiments are within the scope of the present invention. It is apparent from the above description that various other embodiments are possible within the scope. For example, the waste heat recovery apparatus of the present invention can form a maze structure in the refrigerant passage. The labyrinth structure extends the time that the steam stays in the refrigerant passage, so that the steam is given more heat while passing through the head. For this reason, since the temperature of a vapor | steam rises and dryness goes up, a good-quality dry vapor | steam can be produced | generated.

廃熱回収装置を組み込んだエンジンの概略構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed schematic structure of the engine incorporating a waste heat recovery apparatus. 図１における排気マニホールド部の周辺を拡大して示した説明図であり、図３中に示したＤ−Ｄ線における断面を示した説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an enlarged periphery of an exhaust manifold portion in FIG. 1, and an explanatory diagram showing a cross section taken along line DD shown in FIG. 3. 図２中に示したＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線における各断面を示した説明図であって、（ａ）はＡ−Ａ断面、（ｂ）はＢ−Ｂ断面、（ｃ）はＣ−Ｃ断面を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed each cross section in the AA line shown in FIG. 2, BB line, and CC line, (a) is an AA cross section, (b) is a BB cross section, (C) is explanatory drawing which showed CC cross section. 実施例２における排気マニホールドの周辺を拡大した説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram in which the periphery of an exhaust manifold in Example 2 is enlarged.

符号の説明Explanation of symbols

１ 廃熱回収装置
２ エンジン
５、３３ シリンダヘッド
１１ 排気マニホールド部
１１ａ、３１ 排気通路
１２ ブロック側ウォータジャケット
１３、３４ ヘッド側ウォータジャケット
１４ 壁
２１ 動力回収機
２２ 凝縮器
３０ 排気マニホールド
３２ 蒸気通路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Waste heat recovery apparatus 2 Engine 5, 33 Cylinder head 11 Exhaust manifold part 11a, 31 Exhaust passage 12 Block side water jacket 13, 34 Head side water jacket 14 Wall 21 Power recovery machine 22 Condenser 30 Exhaust manifold 32 Steam passage

Claims (4)

エンジンの排気が流通する排気マニホールドと、
当該排気マニホールドの周囲に形成され、エンジンの廃熱により蒸発した蒸気が流通する冷媒通路と、
当該冷媒通路を通過した蒸気を介してエンジンの廃熱を回収する動力回収機と、
蒸気を液相に戻す凝縮器と、を備えたことを特徴とする廃熱回収装置。 An exhaust manifold through which engine exhaust flows,
A refrigerant passage formed around the exhaust manifold and through which steam evaporated by waste heat of the engine flows;
A power recovery machine that recovers waste heat of the engine through the steam passing through the refrigerant passage;
A waste heat recovery apparatus comprising: a condenser for returning steam to a liquid phase. エンジンの排気が流通する排気マニホールドと、
当該排気マニホールド内に形成され、エンジンの廃熱により蒸発した蒸気が流通する冷媒通路と、
当該冷媒通路を通過した蒸気を介してエンジンの廃熱を回収する動力回収機と、
蒸気を液相に戻す凝縮器と、を備えたことを特徴とする廃熱回収装置。 An exhaust manifold through which engine exhaust flows,
A refrigerant passage formed in the exhaust manifold and through which steam evaporated by waste heat of the engine flows;
A power recovery machine that recovers waste heat of the engine through the steam passing through the refrigerant passage;
A waste heat recovery apparatus comprising: a condenser for returning steam to a liquid phase. 請求項１又は２記載の廃熱回収装置において、
前記排気マニホールドは、シリンダヘッドと一体に形成されたことを特徴とする廃熱回収装置。 The waste heat recovery apparatus according to claim 1 or 2,
The waste heat recovery apparatus according to claim 1, wherein the exhaust manifold is formed integrally with a cylinder head. 請求項１又は２記載の廃熱回収装置において、
前記冷媒通路内に障害物を備えたことを特徴とする廃熱回収装置。 The waste heat recovery apparatus according to claim 1 or 2,
A waste heat recovery apparatus comprising an obstacle in the refrigerant passage.
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