JP2015081533A - Vehicle with waste heat recovery device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、廃熱回収装置の車両への搭載性を改良して、省燃費化を図った廃熱回収装置を備えた車両に関する。 The present invention relates to a vehicle provided with a waste heat recovery device that improves the mountability of the waste heat recovery device on a vehicle and saves fuel.
内燃機関を搭載した車両において、内燃機関の廃熱エネルギーを廃熱回収装置(ランキンサイクル回路)により動力として回生することで、内燃機関の熱効率向上を図ることが行われている。
廃熱回収装置は、内燃機関の廃熱エネルギーにより加熱された媒体(作動流体)を膨張機に通すことで廃熱エネルギーを動力として回収する回路である。
この動力で発電機を駆動することにより、廃熱エネルギーを電力として回収できる。
In vehicles equipped with an internal combustion engine, the heat efficiency of the internal combustion engine is improved by regenerating waste heat energy of the internal combustion engine as power by a waste heat recovery device (Rankine cycle circuit).
The waste heat recovery device is a circuit that recovers waste heat energy as power by passing a medium (working fluid) heated by waste heat energy of an internal combustion engine through an expander.
By driving the generator with this power, the waste heat energy can be recovered as electric power.
内燃機関の廃熱エネルギーとして、内燃機関を冷却した冷却水を利用する例が多い。
従って、廃熱回収装置には、内燃機関の冷却水回路から冷却水を廃熱回収装置の蒸発器に導入する。
蒸発器に導入された冷却水は、該蒸発器内で廃熱回収装置の作動流体と熱交換して、再び、冷却水回路に戻るようになっている。
そのため、廃熱回収装置は、作動流体に蓄えられた熱エネルギーを動力として取出すため複数の装置によって構成されている。
これらの装置を夫々車両に搭載するには、搭載性、コストの面から不利である。
このような状況を解決する技術が特許文献1に開示されている。
There are many examples of using cooling water that has cooled the internal combustion engine as waste heat energy of the internal combustion engine.
Therefore, in the waste heat recovery apparatus, cooling water is introduced from the cooling water circuit of the internal combustion engine into the evaporator of the waste heat recovery apparatus.
The cooling water introduced into the evaporator exchanges heat with the working fluid of the waste heat recovery device in the evaporator and returns to the cooling water circuit again.
Therefore, the waste heat recovery device is configured by a plurality of devices in order to take out the thermal energy stored in the working fluid as power.
Mounting these devices on a vehicle is disadvantageous from the standpoint of mountability and cost.
A technique for solving such a situation is disclosed in Patent Document 1.
特許文献1によると、作動流体が循環する廃熱回収装置であって、作動流体を圧送するポンプと、作動流体を膨張させる膨張機と、モータとしてポンプを駆動すると共に、発電機として膨張機の動力を利用して発電する負荷機とを連結して構成される一体ユニット化したものであって、膨張機とポンプとの間には遮断壁が設けられ、該遮断壁を介して、膨張機によって膨張された作動流体と、ポンプ内部の作動流体とが区画され、一体ユニットの内部において、遮断壁を介してポンプ内部の作動流体と膨張機によって膨張された作動流体とが熱交換を行うようにした技術が開示されている。 According to Patent Document 1, it is a waste heat recovery device in which a working fluid circulates, and includes a pump that pumps the working fluid, an expander that expands the working fluid, a pump as a motor, and an expander that serves as a generator. It is an integrated unit configured by connecting a load machine that generates power using motive power. A barrier wall is provided between the expander and the pump, and the expander is connected via the barrier wall. The working fluid expanded by the pump and the working fluid inside the pump are partitioned, and heat is exchanged between the working fluid inside the pump and the working fluid expanded by the expander through the blocking wall inside the integrated unit. This technique is disclosed.
このようにすることで、一体ユニット内部において、ポンプの内部の作動流体と膨張機によって膨張された作動流体とが熱交換を行うので、コストや搭載性の制限を受けずにランキンサイクル回路の効率を向上できる。 By doing so, the working fluid inside the pump and the working fluid expanded by the expander perform heat exchange inside the integrated unit, so the efficiency of the Rankine cycle circuit is not limited by cost and mountability. Can be improved.
特許文献1によると、一体ユニット化することで、車両への搭載性、コストの制限を受けずに廃熱回収装置の効率を向上できるとしているが、廃熱回収装置は複数の装置によって構成されている。
特に、凝縮器等の熱交換器は、熱交換するための面積によってその性能が左右され、熱効率を高くするために可能な限り大きくすることが求められている。
従って、一体ユニット化した廃熱回収装置は、相応の大きさを有しており、車両のどこの部分にでも、容易に搭載できる大きさにまで小さくできない。
車両の形態によっては、制約を受けて搭載できない場合、又は廃熱回収効率を低下させて搭載しなければならない不具合を有している。
According to Patent Document 1, the efficiency of the waste heat recovery device can be improved without being restricted by the unit mounting and the cost, but the waste heat recovery device is configured by a plurality of devices. ing.
In particular, the performance of a heat exchanger such as a condenser depends on the area for heat exchange, and is required to be as large as possible in order to increase the thermal efficiency.
Therefore, the waste heat recovery apparatus as an integrated unit has a corresponding size and cannot be reduced to a size that can be easily mounted on any part of the vehicle.
Depending on the form of the vehicle, there is a problem that the vehicle cannot be installed due to restrictions or must be mounted with reduced waste heat recovery efficiency.
本発明はかかる技術的課題に鑑み、廃熱回収装置の搭載が容易で且つ、廃熱回収エネルギーの回収効率の高いコスト低減型の廃熱回収装置を備えた車両の提供を目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the technical problem, an object of the present invention is to provide a vehicle including a cost reduction type waste heat recovery device that is easy to mount a waste heat recovery device and has high efficiency of recovery of waste heat recovery energy.
本発明はかかる課題を解決するため、車両の前部にキャブが搭載された車両であって、
前記車両に搭載された内燃機関から取出された冷却水を利用して、前記内燃機関の廃熱エネルギーを回収する廃熱回収装置と、
前記内燃機関と前記廃熱回収装置とを連結し、前記内燃機関の冷却水を前記廃熱回収装置に循環させる冷却水循環ホースとを備え、
前記廃熱回収装置は、該廃熱回収装置を構成する部品の少なくとも凝縮器を前記キャブの屋根に設置すると共に、該凝縮器の外気導入面が車両後方に向けて上方へ傾斜して配設されていることを特徴とする廃熱回収装置を備えた車両を提供できる。
In order to solve this problem, the present invention is a vehicle having a cab mounted on the front portion of the vehicle,
A waste heat recovery device that recovers waste heat energy of the internal combustion engine using cooling water taken out from the internal combustion engine mounted on the vehicle;
A cooling water circulation hose that connects the internal combustion engine and the waste heat recovery device, and circulates cooling water of the internal combustion engine to the waste heat recovery device;
In the waste heat recovery apparatus, at least the condenser of the components constituting the waste heat recovery apparatus is installed on the roof of the cab, and the outside air introduction surface of the condenser is inclined upward toward the rear of the vehicle. The vehicle provided with the waste heat recovery device characterized by being provided can be provided.
かかる発明によれば、廃熱回収装置によって内燃機関の冷却水に含まれる熱エネルギーを電気エネルギーとして回収し、該回収した電気エネルギーをバッテリに蓄積することで、車両で消費する電力を賄うことができ、内燃機関によって駆動されるオルタネータの駆動を減少させることで、内燃機関の負荷を軽減させて、車両の走行燃費向上が図れる。
廃熱回収装置が回収できるエネルギーは、凝縮器の熱交換面積が大きいほど、冷却水と廃熱回収装置の作動流体との熱交換量が多くなり、廃熱回収装置の出力が大きくなる。
従って、キャブの屋根に凝縮器を設置することで、熱交換面積の大きい凝縮器を設置することが可能となり、効率のよいエネルギー回収ができる。
さらに、凝縮器の外気導入面が車両後方に向けて上方へ傾斜して配設されているので、車両前方及びキャブ前面に沿って上昇してくる気流がキャブの屋根部において、気流の乱れが発生するのを抑制でき、車両の走行抵抗を軽減して、省燃費効果が得られる。
また、凝縮器を屋根に設置することで、走行風が凝縮器を通過し易くなるので、凝縮器に併設されている電動冷却ファンの駆動の減少又は停止が可能となり、省燃費効果が得られる。
According to this invention, the waste heat recovery device recovers the thermal energy contained in the cooling water of the internal combustion engine as electrical energy, and accumulates the recovered electrical energy in the battery to cover the power consumed by the vehicle. In addition, by reducing the drive of the alternator driven by the internal combustion engine, it is possible to reduce the load on the internal combustion engine and improve the running fuel consumption of the vehicle.
As for the energy that can be recovered by the waste heat recovery device, the larger the heat exchange area of the condenser, the greater the amount of heat exchange between the cooling water and the working fluid of the waste heat recovery device, and the greater the output of the waste heat recovery device.
Therefore, by installing a condenser on the roof of the cab, a condenser having a large heat exchange area can be installed, and efficient energy recovery can be performed.
Furthermore, since the outside air introduction surface of the condenser is inclined upward toward the rear of the vehicle, the air current rising along the front of the vehicle and the front surface of the cab is disturbed at the roof portion of the cab. Generation | occurrence | production can be suppressed, the driving | running | working resistance of a vehicle is reduced, and the fuel-saving effect is acquired.
In addition, by installing the condenser on the roof, it becomes easier for the traveling wind to pass through the condenser, so that the driving of the electric cooling fan attached to the condenser can be reduced or stopped, and a fuel saving effect is obtained. .
かかる発明によれば、廃熱回収装置の搭載が容易で且つ、廃熱回収エネルギーの回収効率の高いコスト低減型の廃熱回収装置を備えた車両の提供が可能となる。 According to this invention, it is possible to provide a vehicle equipped with a cost reduction type waste heat recovery device that is easy to mount the waste heat recovery device and has high efficiency of recovery of waste heat recovery energy.
以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて説明する。
但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、その相対配置などはとくに特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
尚、本実施形態において、方向性を示す場合は、右ハンドル車の運転席(図示省略)に着座した状態を基準にして、左右前後、及び上下方向を表示する。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
However, the dimensions, materials, and relative arrangements of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specified. Absent.
In the present embodiment, when the direction is indicated, the left / right front / rear and the up / down direction are displayed based on the state of being seated in the driver's seat (not shown) of the right-hand drive vehicle.
図1は廃熱回収装置3とエンジン2との関連図を示す。
内燃機関であるエンジン2は、エンジン本体2aと、該エンジン本体2aを冷却した冷却水Rを冷却するラジエータ21と、冷却水Rをラジエータ21と間を循環させる冷却水路25と、該冷却水路25に介装され、冷却水Rの温度が低い時に、ラジエータ21をバイパスさせるサーモスタット24と、エンジン本体2aの排ガスによって駆動されるターボチャージャ26と、ラジエータ21の前側に配置されターボチャージャ26によって加圧された給気を冷却するインタークーラ22と、該インタークーラ22及びラジエータ21に外気を通過させるラジエータファン25とで構成されている。
FIG. 1 shows a relationship between the waste
The engine 2 that is an internal combustion engine includes an engine
廃熱回収装置3は、エンジン2の冷却水路25から導入した冷却水Rと廃熱回収装置3の作動媒体である作動流体Wとを熱交換させる蒸発器31と、該蒸発器31によって高温高圧になった作動流体Wの膨張力によって回転され、回転力を動力として取出す膨張機32と、該膨張機32に同軸に連結され、取出されて動力によって発電する発電機37と、膨張機32で膨張した作動流体Wを冷却して、凝縮させる凝縮器33と、凝縮された作動流体Wを圧縮して蒸発器31に圧送する作動流体ポンプ34と、作動流体Wをこれらの機器類に循環させる循環路38とで構成されている。
35は、凝縮器33に外気を送付して、作動流体Wの凝縮を促進させる冷却ファンである。
The waste
A
また、蒸発器31の冷却水Rへの導入は、エンジン2側と廃熱回収装置3側とを連結して、冷却水Rを循環させる冷却水循環ホース36(36a、36b)を介して行われる。
冷却水循環ホース36は、エンジン本体2aから冷却水Rが流出してくる冷却水路25の上流側水路25aと蒸発器31の冷却水入口とを連結した上流側循環ホース36aと、蒸発器31の冷却水出口と冷却水路25のエンジン本体2aの冷却水入口側になる下流側水路25bとを連結し、冷却水Rを冷却水路25に戻す下流側循環ホース36bとで構成されている。
The
The cooling
図2は、本発明の実施形態かかる、凝縮器をキャブルーフに配設した状態図を示し、車両前部の側面視を表す。
尚、本実施形態では、キャブオーバタイプのトラックで且つ、バンボデー1Bの架装を施した車両100で説明する。
車両100のベースとなるシャシフレーム10には、該シャシフレーム10の車両前部に運転台であるキャブオーバタイプのキャブ1が配設されている。
該キャブ1のフロア14の下側にはエンジン本体2aが搭載されている。
エンジン本体2aの前側には、ラジエータ21、更にその前にはインタークーラ22が配設されている。
FIG. 2 shows a state diagram in which the condenser according to the embodiment of the present invention is arranged in the cab roof, and shows a side view of the front portion of the vehicle.
In the present embodiment, a description will be given of a
A
An
A
11はステアリングホイールであり、シート12に乗員が着座して、ステアリングホイール11を操作することで、前輪15の操舵を行う。
シャシフレーム10の左側面にバッテリボックス16が配設され、該バッテリボックス16内には、車両100に搭載された図示省略の電気機器類の電源になると共に、廃熱回収装置3によって発電した電力を蓄えるバッテリ16aが収納されている。
17はサイドガードで、前輪14と後輪15(図示省略)との間に、歩行者及び自転車等が巻きこまれないようにガードするもので、商用車には取付けられている。
そして、キャブ1の後側には、キャブルーフ1Rより高い箱型のバンボデー1Bが架装されている
A
Reference numeral 17 denotes a side guard which guards a pedestrian, a bicycle, and the like between the
A box-
キャブルーフ1Rには、廃熱回収装置3が配設されている。
上述の通り、廃熱回収装置3は、蒸発器31、膨張機32、凝縮器33(含む冷却ファン35)、作動流体ポンプ34、循環路38と、及びこれら各装置を連結して作動流体Wを循環させる循環路38を備えている。
そして、膨張機32には、該膨張機32に連結した発電機37が取付けられている。
A waste
As described above, the waste
A
そして、凝縮器33は、外気導入側の面を上側にして、前側辺がキャブ1の前端縁に固定され、後側辺がキャブルーフ1Rの後端部まで延在すると共に、上方へ傾斜させてある。
そして、凝縮器33の車幅方向両端部は、該車幅方向夫々の両端部からキャブルーフ1Rに垂下したカバー部材39、39にて閉塞されている。
尚、本実施形態において、凝縮器33は、車幅方向の大きさがキャブルーフ1Rの車幅方向端縁近傍まで延在させてある。
即ち、凝縮器33と、該凝縮器33の両端部に配設したカバー部材39、39及びキャブルーフ1Rによって、矩形状の閉断面構造に形成されている。
The
Then, both end portions in the vehicle width direction of the
In the present embodiment, the
In other words, the
更に、本実施形態において、凝縮器33は、該凝縮器33の後端縁と箱型のバンボデー1Bの上面との高さが略同じになるように傾斜させると共に、凝縮器33及び車幅方向の両端縁部のカバー部材39、39の後端縁と、バンボデー1Bの前端縁との間には、凝縮器33を冷却した空気が吸出される隙間mが設けてある。
これは、車両側面におけるキャブ1の幅と箱型のバンボデー1Bの幅とによる段差、凝縮器33の後端縁とバンボデー1Bの前端縁における屈曲形状によって、夫々のバンボデー1Bの前端縁後側に走行流による希薄部が生じ、凝縮器33、カバー部材39、39及びキャブルーフ1Rで囲まれた空間部50の空気が隙間mから希薄部に吸出されるようになっている。
従って、車両100が走行中は、空間部50が自然換気され、冷却ファン35の休止又は、ファン駆動の減速等による、電力消費の低減が可能となる。
また、39aは、冷却ファン35の外周部分を限界とした開口孔とし、カバー部材39、39及びキャブルーフ1Rで囲まれた部分を閉塞した遮蔽部材である。
遮蔽部材39aは、冷却ファン35を作動した際に、冷却ファン35の外周部から空気を吸込まないで、空気が凝縮器33を通過するようにするために設けてある。
Further, in the present embodiment, the
This is due to the difference between the width of the cab 1 and the width of the box-shaped
Therefore, while the
The shielding
また、本実施形態の場合、廃熱回収装置3の他の機器、即ち、蒸発器31、膨張機32、及び作動流体ポンプ34、これらの機器類に作動流体Wを循環させる循環路38と、該膨張機32に直結した発電機37とをパッケージ3aに収納して一体化した。
一体化したパッケージ3aは、空間部50に収納した。
パッケージ3aは、凝縮器33を冷却した空気の流通を妨げないように、キャブルーフ1Rに沿って載置されている。
そして、蒸発器31とエンジン2とを冷却水循環ホース36にて連結し、エンジン本体2aを冷却した冷却水を蒸発器31に循環させるようになっている。
廃熱回収装置3の凝縮器以外の装置をパッケージ3aに収納して、キャブルーフ1Rに載置したので、取付作業が簡素化されコスト低減を可能としている。
In the case of the present embodiment, other devices of the waste
The
The
And the
Since the devices other than the condenser of the waste
冷却水循環ホース36(36a、36b)は、ホース内を流通する冷却水Rを保温するために、断熱処置である断熱部材をホースの外周部に巻装されている。
断熱処置としては、グラスファイバーか、それに準ずる部材を巻装する方法、又は、ホースを構成する部材が断熱性の特性を有するものであってもよい。
尚、本実施形態では、膨張機32で取出した動力は、発電機37によって発電し、車両100に搭載された電気機器類に供給すると共に、余剰分はバッテリ16aに充電するようにしたが、回転動力を別の機器に連結してもよい。
In the cooling water circulation hose 36 (36a, 36b), a heat insulating member, which is a heat insulating treatment, is wound around the outer periphery of the hose in order to keep the cooling water R flowing through the hose.
As a heat insulation treatment, a method of winding glass fiber or a member equivalent thereto, or a member constituting a hose may have a heat insulating property.
In the present embodiment, the power extracted by the
このようにすることで、廃熱回収装置によって内燃機関の冷却水に含まれる熱エネルギーを電気エネルギーとして回収し、該回収した電気エネルギーをバッテリに蓄積することで、車両100で消費する電力を賄うことができ、エンジン2によって駆動されるオルタネータの駆動を減少させることで、エンジン2の負荷を低減させて車両100の走行燃費向上を図っている。
凝縮器33の熱交換面積を大きくできるので、凝縮器33における作動流体Wの冷却能力が大きくなるに伴い、蒸発器31における冷却水Rからの熱回収量が多くなり、廃熱回収装置3の性能向上が図れる。
また、凝縮器33の空気取入面を前端縁から後方に向け上方へ傾斜させたので、走行流が凝縮器33の空気取入面からバンボデー1Bの上面に沿って滑らかに流れるので、車両100の走行抵抗が軽減され、走行燃費の向上が得られる。
また、本実施形態の場合、廃熱回収装置3をキャブルーフ1Rの上方に形成された空間部に配設したので、多様な架装物が搭載されるトラックにおいて、廃熱回収装置3の搭載対応が可能となる。
In this way, the waste heat recovery device recovers the thermal energy contained in the cooling water of the internal combustion engine as electrical energy, and accumulates the recovered electrical energy in the battery to cover the power consumed by the
Since the heat exchange area of the
Further, since the air intake surface of the
In the case of the present embodiment, the waste
ランキンサイクル回路を利用した廃熱回収装置を搭載した車両に利用できる。 It can be used in vehicles equipped with a waste heat recovery device that uses a Rankine cycle circuit.
1 キャブ
1R キャブルーフ(屋根)
2 エンジン(内燃機関)
2a エンジン本体
3 廃熱回収装置
3a パッケージ
10 シャシフレーム
11 ステアリングホイール
12 シート
16 バッテリボックス
16a バッテリ
21 ラジエータ
25 冷却水路
31 蒸発器
32 膨張機
33 凝縮器
34 作動流体ポンプ
36 冷却水循環ホース
38 循環路
37 発電機
50 空間部
100 車両
R 冷却水
W 作動流体
1
2 Engine (Internal combustion engine)
Claims (1)
前記車両に搭載された内燃機関から取出された冷却水を利用して、前記内燃機関の廃熱エネルギーを回収する廃熱回収装置と、
前記内燃機関と前記廃熱回収装置とを連結し、前記内燃機関の冷却水を前記廃熱回収装置に循環させる冷却水循環ホースとを備え、
前記廃熱回収装置は、該廃熱回収装置を構成する部品の少なくとも凝縮器を前記キャブの屋根に設置すると共に、該凝縮器の外気導入面が車両後方に向けて上方へ傾斜して配設されていることを特徴とする廃熱回収装置を備えた車両。 A vehicle with a cab mounted on the front of the vehicle,
A waste heat recovery device that recovers waste heat energy of the internal combustion engine using cooling water taken out from the internal combustion engine mounted on the vehicle;
A cooling water circulation hose that connects the internal combustion engine and the waste heat recovery device, and circulates cooling water of the internal combustion engine to the waste heat recovery device;
In the waste heat recovery apparatus, at least the condenser of the components constituting the waste heat recovery apparatus is installed on the roof of the cab, and the outside air introduction surface of the condenser is inclined upward toward the rear of the vehicle. A vehicle equipped with a waste heat recovery device.
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JP2018079829A (en) * | 2016-11-17 | 2018-05-24 | いすゞ自動車株式会社 | Vehicular cooler structure |
WO2023282871A1 (en) * | 2021-07-05 | 2023-01-12 | Repg Enerji Sistemleri Sanayi Ve Ticaret Anonim Sirketi | An energy production system |
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