JP4737230B2 - 排熱回収システム - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関から排出される排ガスの熱エネルギーを回収する排熱回収システムに関する。
熱機関を用いることにより、乗用車やバス、トラック等の車両に搭載される内燃機関の排熱を回収する排熱回収装置がある。このような用途に用いられる排熱回収装置としては、例えば、理論熱効率に優れたスターリングエンジンがある。特許文献1には、内燃機関から排出される排ガスの通路内に第1スターリングエンジンのヒータ及び第2スターリングエンジンのヒータを設けるとともに、第1スターリングエンジンを排ガスの浄化触媒の下流側に、第2スターリングエンジンを排ガスの浄化触媒の上流側に配置するものが開示されている。
特許文献1に開示された技術は、排ガスの流れに対してそれぞれの熱交換器のヒータが重なってしまうため、排ガスの流れ方向の上流側のヒータで熱エネルギーが回収されて温度が低下した排ガスが、排ガスの流れ方向の下流側のヒータに導入される。また、内燃機関から排出された排ガスは、まず上流側に配置されるヒータに導入されるので、下流側に配置されるヒータには排ガスが流れにくくなる。その結果、複数のスターリングエンジン間において、発生する動力に差が生ずるおそれがある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の排熱回収機関を用いて排熱を回収する場合に、それぞれの排熱回収機関が発生する動力の差を低減することを目的とする。
上述の目的を達成するために、本発明に係る排熱回収システムは、排熱回収対象から排出される熱媒体の熱エネルギーを作動流体に与えるヒータを有し、前記熱媒体の熱エネルギーによって動力を発生する複数の排熱回収機関と、少なくとも前記排熱回収機関の個数分設けられて、前記熱媒体を通過させる熱媒体通路と、を含み、それぞれの前記熱媒体通路の内部にそれぞれの前記排熱回収機関が備える前記ヒータが設けられ、かつ、それぞれの前記ヒータは、前記熱媒体の流れる方向の上流側から下流側に向かって配置されることを特徴とする。
本発明の望ましい態様としては、前記排熱回収システムにおいて、それぞれの前記排熱回収機関が備える前記ヒータ同士の間に設けられる仕切り部材によって単一の管を仕切ることにより、それぞれの前記熱媒体通路を構成することが好ましい。
本発明の望ましい態様としては、前記排熱回収システムにおいて、前記熱媒体の流れ方向の上流側に配置される前記ヒータと、前記熱媒体の流れ方向の下流側に配置される前記ヒータが設けられる前記熱媒体通路との間には、断熱材が設けられることが好ましい。
本発明の望ましい態様としては、前記排熱回収システムにおいて、それぞれの前記熱媒体通路は、それぞれ独立した異なる管で構成されることが好ましい。
本発明の望ましい態様としては、前記排熱回収システムにおいて、それぞれの前記ヒータは、前記排熱回収機関の出力軸の中心軸と直交する方向において、互いに反対の方向にずれて配置されることが好ましい。
本発明の望ましい態様としては、前記排熱回収システムにおいて、複数の前記排熱回収機関は、それぞれの出力軸が互いに連結されることが好ましい。
本発明は、複数の排熱回収機関を用いて排熱を回収する場合に、それぞれの排熱回収機関が発生する動力の差を低減できる。
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。なお、下記の説明により本発明が限定されるものではない。また、下記の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
以下においては、排熱回収機関の一例として外燃機関であるスターリングエンジンを取り上げる。また、以下においては、排熱回収機関であるスターリングエンジンを用いて、車両等に搭載される内燃機関が排出する排ガスの熱エネルギーを回収する例、すなわち、排熱の回収対象は内燃機関である例を説明するが、排熱の回収対象はこれに限られない。本実施例においては、例えば、工場やプラント、あるいは発電施設の排熱を回収対象としてもよい。
本実施例は、内燃機関から排出される熱媒体、すなわち排ガスの熱エネルギーを回収する複数の排熱回収機関と、少なくとも排熱回収機関の個数分設けられて、内燃機関から排出される熱媒体、すなわち排ガスを通過させる熱媒体通路と、を含み、それぞれの熱媒体通路の内部にそれぞれの排熱回収機関が備えるヒータが設けられ、かつ、それぞれのヒータは、熱媒体の流れる方向の上流側から下流側に向かって配置される点に特徴がある。まず、本実施例に係る排熱回収システムを構成する排熱回収機関であるスターリングエンジンの構成を説明する。
図1は、実施例1に係るスターリングエンジンを示す断面図である。図2は、実施例1に係るスターリングエンジンが備える気体軸受の構成例、及びピストンの支持に用いる近似直線機構の構成例を示す断面図である。スターリングエンジン100は、いわゆる外燃機関であり、排熱の回収対象である内燃機関のような熱機関等から排出される排ガス(熱媒体に相当する)等が有する熱エネルギーを運動エネルギーに変換し、クランクシャフト110の回転運動として取り出すものである。クランクシャフト110は、スターリングエンジン100の出力軸となる。なお、クランクシャフト110は、回転軸(排熱回収機関回転軸)Zsを中心として回転する。排熱回収機関回転軸Zsは、スターリングエンジン100の出力軸であるクランクシャフト110の中心軸である。
本実施例において、スターリングエンジン100は、α型の直列2気筒スターリングエンジンである。スターリングエンジン100は、第1シリンダである高温側シリンダ101の内部に収められた第1ピストンである高温側ピストン103と、第2シリンダである低温側シリンダ102の内部に収められた第2ピストンである低温側ピストン104とが一列に並んで、すなわち、直列に配置されている。そして、スターリングエンジン100は、高温側シリンダ101の内部を高温側ピストン103が往復運動し、低温側シリンダ102の内部を低温側ピストン104が往復運動する、レシプロ式の熱機関である。
高温側シリンダ101と低温側シリンダ102とは、基準体である基板111に、直接、又は間接的に支持されるとともに固定されている。本実施例に係るスターリングエンジン100においては、この基板111が、スターリングエンジン100の各構成要素の位置基準となる。このように構成することで、前記各構成要素の相対的な位置精度を確保できる。
後述するように、本実施例に係るスターリングエンジン100は、高温側シリンダ101と高温側ピストン103との間、及び低温側シリンダ102と低温側ピストン104との間に気体軸受GBを介在させる。基準体である基板111に、高温側シリンダ101と低温側シリンダ102とを直接又は間接的に取り付けることにより、ピストンとシリンダとのクリアランスを精度よく保持できるので、気体軸受GBの機能を十分に発揮させることができる。さらに、スターリングエンジン100の組み立ても容易になる。
高温側シリンダ101と低温側シリンダ102との間には、略U字形状のヒータ(加熱器)105と再生器106とクーラー107とで構成される熱交換器108が配置される。このように、ヒータ105を略U字形状にすることによって、内燃機関の排気通路内のような比較的狭い空間にも、ヒータ105を容易に配置することができる。また、このスターリングエンジン100のように、高温側シリンダ101と低温側シリンダ102とを直列に配置することにより、内燃機関の排気通路のような筒状の空間にもヒータ105を比較的容易に配置することができる。熱交換器108の構成要素のうち、少なくともヒータ105が、排熱回収対象である内燃機関の排気通路(熱媒体通路に相当する)28内に配置される。
ヒータ105の一方の端部は高温側シリンダ101と接続され、他方の端部は再生器106と接続される。再生器106は、一方の端部がヒータ105と接続され、他方の端部はクーラー107と接続される。クーラー107の一方の端部は再生器106と接続され、他方の端部は低温側シリンダ102と接続される。高温側シリンダ101及び低温側シリンダ102及び熱交換器108内には作動流体(本実施例では空気)が封入されており、高温側シリンダ101とヒータ105との間、及びヒータ105と再生器106との間、及び再生器106とクーラー107との間、及びクーラー107と低温側シリンダ102との間で前記作動流体が流出入する。
このような構成により、ヒータ105によって排ガスの熱エネルギーが作動流体へ与えられ、また、クーラー107で作動流体から熱が放出されて、スターリングサイクルが構成される。これによって、スターリングエンジン100が動力を発生する。スターリングエンジン100が発生した動力は、クランクシャフト110から取り出される。ここで、高温側シリンダ101の内部であって作動流体が存在する空間を高温側作動空間MSH、低温側シリンダ102の内部であって作動流体が存在する空間を低温側作動空間MSLという。両者を区別しない場合には、単に作動空間MSという。作動空間MSは、内部の作動流体が膨張し又は圧縮される空間である。
ヒータ105、クーラー107は、例えば、熱伝導率が高く耐熱性に優れた材料(例えば銅や銅合金)のチューブを複数束ねた構成とすることができる。また、再生器106は、多孔質の蓄熱体で構成することができる。なお、ヒータ105、クーラー107及び再生器106の構成は、この例に限られるものではなく、熱源の熱条件やスターリングエンジン100の仕様等によって、好適な構成を選択することができる。
高温側ピストン103及び低温側ピストン104は、高温側シリンダ101と低温側シリンダ102内に気体軸受GBを介して支持されている。すなわち、潤滑油を用いないで、ピストンをシリンダ内で往復運動させる構造である。これによって、ピストンとシリンダとの摩擦を低減して、スターリングエンジン100の熱効率を向上させることができる。また、ピストンとシリンダとの摩擦を低減することにより、例えば、内燃機関の排ガスから熱エネルギーを回収する場合のように、低熱源、低温度差の運転条件下において排熱回収を行う場合でも、スターリングエンジン100を運転して熱エネルギーを回収できる。
気体軸受GBを構成するため、図2に示す、高温側ピストン103と高温側シリンダ101とのクリアランスtcは、高温側ピストン103及びの高温側シリンダ101の全周にわたって十数μm〜数十μmとする。なお、低温側ピストン104及び低温側シリンダ102も同様の構成である。高温側シリンダ101と高温側ピストン103と低温側シリンダ102と低温側ピストン104とは、例えば、加工の容易な金属材料を用いて構成することができる。
本実施例においては、高温側ピストン103及び低温側ピストン104の側壁に設けた給気口HEから気体(本実施例では作動流体と同じ空気)aを流出させて、気体軸受GBを形成する。図1、図2に示すように、高温側ピストン103及び低温側ピストン104の内部には、それぞれ高温側ピストン内空間103IR及び低温側ピストン内空間104IRが形成される。
高温側ピストン103には、高温側ピストン内空間103IRへ気体aを供給するための気体導入口HIが設けられており、低温側ピストン104には、低温側ピストン内空間104IRへ気体aを供給するための気体導入口HIが設けられている。それぞれの気体導入口HIには、気体供給管118が接続されている。気体供給管118の一端は、気体軸受用ポンプ117に接続されており、気体軸受用ポンプ117から吐出される気体aを高温側ピストン内空間103IR及び低温側ピストン内空間104IRへ導く。
高温側ピストン内空間103IR及び低温側ピストン内空間104IRへ導入された気体aは、高温側ピストン103及び低温側ピストン104の側壁に設けた給気口HEから流出して、気体軸受GBを形成する。なお、この気体軸受GBは、静圧気体軸受である。なお、本実施例の気体軸受GBは静圧気体軸受であるが、動圧気体軸受を用いてもよい。
高温側ピストン103、低温側ピストン104の往復運動は、コネクティングロッド109によって出力軸であるクランクシャフト110に伝達され、ここで回転運動に変換される。なお、コネクティングロッド109は、図2に示す近似直線機構(例えばグラスホッパ機構やワットリンク機構)119によって支持してもよい。このようにすれば、高温側ピストン103及び低温側ピストン104を略直線状に往復運動させることができる。
このように、コネクティングロッド109を近似直線機構119によって支持すれば、高温側ピストン103のサイドフォースFS(ピストンの径方向に向かう力)がほとんど0になるので、負荷能力の小さい気体軸受GBによっても十分に高温側ピストン103、低温側ピストン104を支持できる。本実施例では、近似直線機構119によってサイドフォースFSの大部分を支持し、低温側ピストン104等の往復運動が近似直線運動から外れる際に発生する分のサイドフォースFSを気体軸受GBによって支持する。
図1に示すように、スターリングエンジン100を構成する高温側シリンダ101、高温側ピストン103、コネクティングロッド109、クランクシャフト110等の各構成要素は、筐体114に格納される。ここで、スターリングエンジン100の筐体114は、クランクケース114Aと、シリンダブロック114Bとを含んで構成されている。筐体114内は、筐体内加圧手段である加圧用ポンプ115により加圧される。このように、加圧用ポンプ115で筐体114内を加圧して、高温側作動空間MSH、低温側作動空間MSL、及び熱交換器108内の作動流体を加圧することにより、作動流体が熱エネルギーを取り込むときにおける作動流体の容量を大きくする。これによって、スターリングエンジン100の出力軸であるクランクシャフト110から、より多くの出力を取り出すことができる。
スターリングエンジン100が規定の出力を発生する場合、筐体114の内部は、例えば規定の圧力(例えば1MPa程度)に加圧されている。このため、クランクシャフト110と筐体114との間の気密を保持するように構成して、クランクシャフト110の回転運動を筐体114の外部へ取り出す必要がある。本実施例では、図1に示すように、クランクシャフト110の回転を非接触で従動軸(磁気カップリング従動軸)2へ伝達する磁気カップリング9を介して、クランクシャフト110の出力を筐体114の外部へ取り出す。すなわち、スターリングエンジン100の出力は、磁気カップリング9が備える従動軸2から取り出される。
このように、従動軸2は、スターリングエンジン100の出力軸となる。従動軸2は、排熱回収機関回転軸Zsを中心として回転する。排熱回収機関回転軸Zsは、スターリングエンジン100の出力軸である従動軸2の中心軸である。なお、磁気カップリング9の代わりに、クランクシャフト110と筐体114を構成するクランクケース114Aとの間にシール軸受を設けて、クランクシャフト110と筐体114との間の気密を保持するようにしてもよい。
ここで、図1に示すように、クランクシャフト110のトルクを変化させて出力する変換手段である増速装置3を設け、クランクシャフト110の回転速度を増速してから磁気カップリング9へ入力してもよい。これによって、クランクシャフト110のトルクを低下させることができるので、磁気カップリング9のトルク伝達容量を抑えることができる。また、スターリングエンジン100を起動する際には、電動機のような起動手段の出力を従動軸2へ入力してクランクシャフト110を回転させるが、この場合には増速装置3が減速装置として機能する。これによって、磁気カップリング9のトルク伝達容量を抑えることができる。
図1に示すスターリングエンジン100は、高温側シリンダ101側に磁気カップリング9及び増速装置9が配置される。ここで、2台のスターリングエンジン100のクランクシャフト110を連結する場合、低温側シリンダ102側にも磁気カップリング(入力用磁気カップリング)9Iを配置する。そして、1台のスターリングエンジン100が備える入力側磁気カップリング9Iの従動軸と、もう1台のスターリングエンジン100が備える磁気カップリング9の従動軸2とを連結してもよい。このようにすれば、2台のスターリングエンジン100が発生する動力を合成して取り出すことができる。なお、スターリングエンジン100を単独で用いる場合、磁気カップリング9は、高温側シリンダ101側又は低温側シリンダ102側のいずれかに配置されていればよい。
図3−1は、実施例1に係る排熱回収システムを用いて車両に搭載される内燃機関の排熱回収を実行する場合の構成例を示す模式図である。図3−2は、実施例1に係る排熱回収システムが車両に搭載された状態を示す側面図である。図3−3は、実施例1に係る排熱回収システムが車両に搭載された状態を示す正面図である。本実施例に係る排熱回収システム1は、複数台(本実施例では2台)のスターリングエンジン100A、100Bを備える。そして、それぞれのスターリングエンジン100A、100Bのヒータ105を、排熱回収対象である内燃機関71の排気通路28の内部に配置し、内燃機関71から排出される排ガスExの熱エネルギーを回収する。スターリングエンジン100A、100Bのそれぞれのヒータは、排ガスExが流れる方向の上流側から下流側に向かって配置される。したがって、スターリングエンジン100A、100Bも、排ガスExが流れる方向の上流側から下流側に向かって配置される。
本実施例において、内燃機関71は、例えば、乗用車やトラック等の車両200に搭載されて、車両200の動力源となる。内燃機関71は、車両200の走行中においては主たる動力源として動力を発生し、車両200を走行させる。一方、スターリングエンジン100A、100Bは、排ガスExの温度がある程度の温度にならないと、必要最低限の出力を生み出すことができない。したがって、本実施例において、スターリングエンジン100A、100Bは、内燃機関71の排出する排ガスExの温度が所定温度を超えたら内燃機関71の排ガスExから熱エネルギーを回収して出力を発生し、内燃機関71とともに車両200を走行させる。このように、スターリングエンジン100A、100Bは、車両200の従たる動力源となる。
本実施例において、スターリングエンジン100A、100Bを用いて回収した排ガスExの熱エネルギーは、スターリングエンジン100A、100Bで運動エネルギーに変換される。スターリングエンジン100A、100Bの出力軸同士は連結シャフト8によって連結される。これによって、本実施例では、スターリングエンジン100A、100Bの動力を合成して、スターリングエンジン100Aの出力軸である従動軸2から取り出す。従動軸2には、動力断続手段であるクラッチ76が取り付けられており、スターリングエンジン100A、100Bの出力は、クラッチ76を介してスターリングエンジン用変速機75に伝達される。
内燃機関71の出力は、内燃機関71の出力軸71sを介して内燃機関用変速機74に入力される。そして、内燃機関用変速機74は、内燃機関71の動力と、スターリングエンジン用変速機75から出力されるスターリングエンジン100の動力とを合成して変速機出力軸79に出力し、デファレンシャルギヤ80を介して駆動輪81を駆動する。
ここで、動力断続手段であるクラッチ76は、内燃機関用変速機74とスターリングエンジン100Aとの間に設けられる。本実施例では、スターリングエンジン用変速機75の入力軸75sとスターリングエンジン100の従動軸2との間に設けられる。クラッチ76は、係合、解放することによって、スターリングエンジン100Aの従動軸2と、スターリングエンジン用変速機75の入力軸75sとの機械的な接続を断続する。ここで、クラッチ76は、機関ECU(Electronic Control Unit)50によって制御される。
クラッチ76を係合すると、スターリングエンジン100Aの従動軸2と内燃機関71の出力軸71sとは、スターリングエンジン用変速機75及び内燃機関用変速機74を介して直結される。これによって、スターリングエンジン100A、100Bの発生する動力及び内燃機関71の発生する動力は内燃機関用変速機74で合成され、変速機出力軸79から取り出される。一方、クラッチ76を開放すると、内燃機関71の出力軸71sはスターリングエンジン100Aの従動軸2と切り離されて回転する。このように、本実施例では、排熱回収システム1を構成する複数のスターリングエンジン100A、100Bの動力を、スターリングエンジン用変速機75を介して内燃機関用変速機74へ入力し、内燃機関71の動力と合成して取り出して、車両200を走行させる。
図3−2、図3−3に示すように、排熱回収システム1を構成するスターリングエンジン100A、100Bは、車両200の床201の路面側、すなわち床下に搭載される。一般に、車両200の床下は狭いので、複数のスターリングエンジン100A、100Bを車両200の床下に搭載する場合、高さH方向に複数のスターリングエンジン100A、100Bを並べて配置することは困難である。一方、車両200の長さL方向及び幅W方向にはある程度余裕があるため、車両200の長さL方向及び幅W方向に複数のスターリングエンジン100A、100Bを並べて配置することは比較的容易である。また、車両200に搭載される内燃機関71の排ガスExを流す方向は、車両200の長さ方向である。したがって、車両200の床下に複数のスターリングエンジン100A、100Bを配置する場合、本実施例のように、車両200の長さL方向に並べて配置することが合理的である。
図4は、実施例1に係る排熱回収システムにおけるスターリングエンジン出力軸の連結手法を示す模式図である。排熱回収システム1を構成する複数のスターリングエンジン100A、100Bは、スターリングエンジン100Bの磁気カップリング9とスターリングエンジン100Aの入力用磁気カップリング9Iとが連結シャフト8で連結される。
スターリングエンジン100Bのクランクシャフト110は磁気カップリング9に連結されており、また、スターリングエンジン100Aの入力用磁気カップリング9Iはスターリングエンジン100Aのクランクシャフト110に連結されている。このような構成により、スターリングエンジン100Bのクランクシャフト110は、磁気カップリング9、連結シャフト8、入力用磁気カップリング9Iを介して、スターリングエンジン100Aのクランクシャフト110と連結される。
なお、上述したように、磁気カップリング9及び入力用磁気カップリング9Iの代わりに、クランクシャフト110と図1に示すクランクケース114Aとの間にシール軸受を設けて、クランクシャフト110をクランクケース114Aから直接取り出してもよい。この場合、スターリングエンジン100A、100Bのそれぞれのクランクシャフト110が、例えば、継ぎ手によって連結される。このように、本実施例では、それぞれのスターリングエンジン100A、100Bのクランクシャフト110同士を、間接的に、又は直接連結する。
それぞれのスターリングエンジン100A、100Bが備えるクランクシャフト110同士を連結することにより、それぞれのスターリングエンジン100A、100Bの発生する動力が合成される。合成された複数のスターリングエンジン100A、100Bの動力は、スターリングエンジン100Aの磁気カップリング9を構成する従動軸2から出力された後、上述したように、内燃機関71の動力と合成される。
図4に示すように、排ガスExが流れる方向の上流側に配置されるスターリングエンジン100Aと、排ガスExが流れる方向において、スターリングエンジン100Aよりも下流側に配置されるスターリングエンジン100Bとは、いずれも高温側シリンダ101が、排ガスExが流れる方向の上流側に配置される。これによって、温度の高い排ガスExがヒータ105の高温側シリンダ101側を流れるので、高温側シリンダ101内に流入する作動流体を効率的に加熱できる。その結果、高温側シリンダ101内に流入する作動流体の温度を高くできるので、スターリングエンジン100A、100Bの熱効率が向上する。
図5は、実施例1に係る排熱回収システムを構成するスターリングエンジンの他の構成例を示す模式図である。この例では、複数(より具体的には2台)のスターリングエンジン100A、100Bは、クランクケース114A及びクランクシャフト110を共通としている。スターリングエンジン100Aは排ガスExが流れる方向の上流側に配置され、スターリングエンジン100Bは、排ガスExが流れる方向においてスターリングエンジン100Aの下流側に配置される。そして、排ガスExが流れる方向に向かって、スターリングエンジン100Aの高温側シリンダ101、低温側シリンダ102、スターリングエンジン100Bの高温側シリンダ101、低温側シリンダ102の順に配列される。
スターリングエンジン100A側のクランクシャフト110とスターリングエンジン100B側のクランクシャフト110とは一体化されており、クランクシャフト110の回転は、磁気カップリング9を介して従動軸2へ伝達される。このように、本実施例においては、図3−1等に示す排熱回収システム1を構成する複数のスターリングエンジン100A、100Bのクランクケース114A及びクランクシャフト110を共通としてもよい。このようにすれば、複数のスターリングエンジン100A、100Bの出力軸同士を連結する手段が不要になるので、スターリングエンジン100A、100Bの出力軸方向の寸法をコンパクトにできる。
本実施例においては、高温側シリンダ101と熱交換器108と低温側シリンダ102との組み合せが一つで一個のスターリングエンジン100とし、図5に示すように、クランクシャフト110や筐体の一部であるクランクケース114Aを共通とする場合は、複数(図5の例では2個)のスターリングエンジン100A、100Bであるとする。次に、本実施例に係る排熱回収システムを説明する。以下において、複数台のスターリングエンジン100A、100Bの出力軸同士の連結構造や筐体を共通とするか否かは問わない。
図6は、実施例1に係る排熱回収システムを示す側面図である。図7は、実施例1に係る排熱回収システムの正面図である。排熱回収システム1は、複数のスターリングエンジン100A、100Bを備えており、車両の床201と路面との間、すなわち車両の床下に搭載される。排熱回収システム1を構成するそれぞれのスターリングエンジン100A、100Bのヒータ105は、熱媒体通路である排気通路28内に配置される。
排気通路28は、排ガスExが流れる方向の上流側(以下、上流側という)に配置されるスターリングエンジン100Aへ排ガスExを導く第1の排気通路(第1の熱媒体通路)28Aと、排ガスExが流れる方向において、スターリングエンジン100Aよりも下流側(以下、下流側という)に配置されるスターリングエンジン100Bへ排ガスExを導く第2の排気通路(第2の熱媒体通路)28Bとで構成される。このように、排気通路28は、少なくとも複数のスターリングエンジン100A、100Bの個数分設けられる。ここで、スターリングエンジン100A、100Bは、いずれも図1に示すスターリングエンジン100と同様の構成であり、記号A、Bは、上流側と下流側とを区別するためのものである。
本実施例において、排熱回収システム1を構成するスターリングエンジン100A、100Bは、排ガスExが流れる方向に向かって、スターリングエンジン100Aの高温側シリンダ101、低温側シリンダ102、スターリングエンジン100Bの高温側シリンダ101、低温側シリンダ102の順に一列に並んで配列される。すなわち、それぞれのシリンダ中心軸Zcは、排熱回収機関回転軸Zsに対してすべて同じ角度となっている。スターリングエンジン100A、100Bの高温側シリンダ101は、いずれも排ガスExの流れ方向の上流側に配置される。また、それぞれのスターリングエンジン100A、100Bの排熱回収機関回転軸Zsは、排ガスExの流れ方向に対して略平行になるように配置される。また、複数のスターリングエンジン100A、100Bは、上述したように、それぞれの出力軸同士が互いに連結されるので、複数のスターリングエンジン100A、100Bの出力軸の中心軸、すなわち、排熱回収機関回転軸Zsが同一になる。これによって、排熱回収システム1は、長手方向(排熱回収機関回転軸Zs方向)及び幅方向(排熱回収機関回転軸Zs及びシリンダ中心軸Zcと直交する方向)の寸法をコンパクトにできる。
この排熱回収システム1では、排熱回収機関回転軸Zsの方向からスターリングエンジン100A、100Bを見た場合、ヒータ105はシリンダ中心軸Zcに対して略平行に配置される。すなわち、ヒータ105の中心軸Zhは、シリンダ中心軸Zcと略平行に配置される。したがって、排熱回収機関回転軸Zsの方向からスターリングエンジン100A、100Bを見た場合、図7に示すように、下流側に配置されるスターリングエンジン100Bのヒータ105は、上流側に配置されるスターリングエンジン100Aのヒータ105に隠れてしまう。したがって、排気通路28を単一の管で形成するとともに、スターリングエンジン100A、100Bのヒータを単一の管の中に配置すると、下流側に配置されるスターリングエンジン100Bのヒータ105に排ガスが流れにくくなる。その結果、スターリングエンジン100Aとスターリングエンジン100Bとの間で、動力差が発生するおそれがある。
そこで、本実施例では、上流側のスターリングエンジン100Aのヒータ105と下流側のスターリングエンジン100Bのヒータ105との間に、仕切り部材29を設ける。これによって、単一の管で構成される排気通路28の内部を仕切り部材29で仕切って、単一の管で構成される排気通路28の内部に、第1の排気通路28Aと第2の排気通路28Bとを構成する。そして、排ガスExは、第1の排気通路28Aの入口28I1と第2の排気通路28Bの入口28I2との両方に流入して、それぞれのスターリングエンジン100A、100Bのヒータ105へ流入した後、第1の排気通路28Aの出口28W1と第2の排気通路28Bの出口28W2との両方から流出する。
このような構成により、第1の排気通路28Aと第2の排気通路28Bとの両方に、それぞれ別個に排ガスExが導入されるので、上流側のスターリングエンジン100Aのヒータ105及び下流側のスターリングエンジン100Bのヒータ105に供給される排ガスExは、それぞれ同程度の温度となる。その結果、スターリングエンジン100Aとスターリングエンジン100Bとが発生する動力は同程度になるので、両者の動力差が低減される。これによって、排熱回収システム1のように、複数のスターリングエンジン100A、100Bの動力を合成して取り出す場合には、それぞれのスターリングエンジン100A、100Bの動力差を吸収する機構が不要、あるいは簡易な構成とすることができる。
仕切り部材29は、上流側に配置されるスターリングエンジン100Aのヒータ105と、下流側に配置されるスターリングエンジン100Bのヒータ105との間に設けられていればよい。すなわち、仕切り部材29は、上流側に配置されるスターリングエンジン100Aのヒータ105の低温側シリンダ102側と、下流側に配置されるスターリングエンジン100Bのヒータ105の高温側シリンダ101側との間(図6のA、Bで示す部分)に渡されていればよい。しかし、本実施例のように、上流側に配置されるスターリングエンジン100Aのヒータ105の側部及び下流側に配置されるスターリングエンジン100Bのヒータ105の側部にも仕切り部材29を設けると、より確実に排ガスExを分岐させて、それぞれのスターリングエンジン100A、100Bのヒータへ導入できる。なお、図1に示す再生器106を第1排気通路28A及び第2排気通路28Bの内部へ配置する場合、再生器106の側部にも仕切り部材29を設けることが好ましい。
特に、本実施例では、第2の排気通路28Bが上流側に配置されるスターリングエンジン100Aのヒータ105と隣接して設けられ、また、第1の排気通路28Aが下流側に配置されるスターリングエンジン100Bのヒータ105と隣接して設けられる。したがって、仕切り部材29をヒータ105の側部にも設けることにより、それぞれのスターリングエンジン100A、100Bのヒータ105と、第1の排気通路28Aを流れる排ガスExあるいは第2の排気通路28Bを流れる排ガスExとの接触を抑制できる。
すなわち、第2の排気通路28Bにおいては、上流側に配置されるスターリングエンジン100Aのヒータ105と、第2の排気通路28Bを流れる排ガスExとの接触が抑制されるので、排ガスExは温度低下が最小限に抑えられた状態で下流側に配置されるスターリングエンジン100Bのヒータ105へ流入する。また、第1の排気通路28Aにおいては、上流側に配置されるスターリングエンジン100Aのヒータ105を通過した後の温度が低下した排ガスExと、下流側に配置されるスターリングエンジン100Bのヒータ105との接触が抑制されるので、下流側のヒータ105の温度低下が抑制できる。その結果、複数のスターリングエンジン100A、100Bの動力差をより確実に低減できる。
また、排ガスExが流れる方向の上流側に配置されるヒータ105と、排ガスExが流れる方向の下流側に配置されるヒータ105が設けられる熱媒体通路、すなわち、第2の排気通路28Bとの間には、断熱材30を設けてもよい(以下の例でも同様)。これによって、第2の排気通路28Bを流れる排ガスExの熱が、第2の排気通路28Bに隣接して設けられる、上流側に配置されるスターリングエンジン100Aのヒータ105へ移動することを抑制できる。その結果、下流側に配置されるスターリングエンジン100Bのヒータ105へ流入する排ガスExの温度低下をより確実に抑制できるので、複数のスターリングエンジン100A、100Bの動力差をより確実に低減できる。なお、断熱材30は、第2の排気通路28B側に設けても、上流側に配置されるスターリングエンジン100Aのヒータ105側に設けてもよい。また、仕切り部材29自体に断熱構造を設けてもよい。
また、第1の排気通路28Aが下流側に配置されるスターリングエンジン100Bのヒータ105と隣接する部分には、上流側に配置されるスターリングエンジン100Aのヒータ105で熱エネルギーが回収され、温度の低下した排ガスExが流れる。このため、排ガスExが流れる方向の下流側に配置されるヒータ105と、排ガスExが流れる方向の上流側に配置されるヒータ105が設けられる熱媒体通路、すなわち、第1の排気通路28Aとの間にも、断熱材を設けてもよい(以下の例でも同様)。
これによって、下流側に配置されるスターリングエンジン100Bのヒータ105に流入した排ガスExの熱が第1の排気通路28Aを流れる温度の低下した排ガスExに奪われることを抑制できる。その結果、スターリングエンジン100A、100Bそれぞれのヒータ105の温度差を抑制できるので、複数のスターリングエンジン100A、100Bの動力差をより確実に低減できる。なお、この断熱材も、第1の排気通路28A側に設けても、下流側に配置されるスターリングエンジン100Bのヒータ105側に設けてもよい。また、仕切り部材29自体を断熱構造としてもよい。
仕切り部材29は、例えば、板状の部材であり、排気通路28の内部に取り付けてもよいし、スターリングエンジン100A、100Bに取り付けてもよい。仕切り部材29を排気通路の内部に取り付ける場合、例えば、スターリングエンジン100A、100Bのヒータ105と向かい合う側の排気通路内壁面に溶接等で取り付ける。また、仕切り部材29をスターリングエンジン100A、100Bに取り付ける場合、例えば、ヒータ105に仕切り部材29を固定したり、図1に示す基板111に仕切り部材29を固定したりする。
排熱回収システム1は、2台のスターリングエンジン100A、100Bを備えるが、スターリングエンジンの個数はこれに限定されるものではない。熱媒体通路である排気通路28は、スターリングエンジンの個数に応じて、少なくともスターリングエンジンの個数分に仕切られる。
(第1変形例)
図8は、実施例1の第1変形例に係る排熱回収システムを示す側面図である。図9は、実施例1の第1変形例に係る排熱回収システムの正面図である。本変形例は、上述した実施例1と略同様の構成であるが、スターリングエンジン100Aa、100Baのそれぞれのヒータ105aを傾斜させる点が異なる。他の構成は、上述した実施例1と同様であり、実施例1で開示した構成は、本変形例にも適用できる。
図8は、実施例1の第1変形例に係る排熱回収システムを示す側面図である。図9は、実施例1の第1変形例に係る排熱回収システムの正面図である。本変形例は、上述した実施例1と略同様の構成であるが、スターリングエンジン100Aa、100Baのそれぞれのヒータ105aを傾斜させる点が異なる。他の構成は、上述した実施例1と同様であり、実施例1で開示した構成は、本変形例にも適用できる。
図8、図9に示すように、排熱回収システム1aは、上流側に配置されるスターリングエンジン100Aaのヒータ105aと下流側に配置されるスターリングエンジン100Baのヒータ105aとの間に、仕切り部材29aが設けられる。これによって、単一の管で構成される排気通路28aの内部を仕切り部材29aで仕切って、単一の管で構成される排気通路28aの内部に、第1の排気通路28Aaと第2の排気通路28Baとを構成する。
図9に示すように、排熱回収システム1aを構成する上流側のスターリングエンジン100Aa及び下流側のスターリングエンジン100Baは、シリンダ中心軸Zc及び排熱回収機関回転軸Zsを含む平面に対してそれぞれのヒータ105aが反対の方向に傾斜している。すなわち、それぞれのヒータ105aの中心軸Zhが所定の角度θ1で交差する。そして、スターリングエンジン100Aa、100Baそれぞれのヒータ105aは、前記平面に対して傾斜した状態で、第1の排気通路28Aaの内部と第2の排気通路28Baの内部とに配置される。これによって、スターリングエンジン100Aa、100Baそれぞれのヒータ105aは、出力軸の中心軸である排熱回収機関回転軸Zsと直交する方向において、互いに反対の方向にずれて配置される。なお、スターリングエンジン100Aa、100Baのそれぞれの高温側シリンダ101、低温側シリンダ102は、一列に並べて配置されて、シリンダ中心軸Zcがすべて平行になるように構成される。
上述のように、スターリングエンジン100Aa、100Baのヒータを傾斜させることにより、排熱回収機関回転軸Zsの方向からスターリングエンジン100Aa、100Baを見た場合、上流側のヒータ105aと下流側のヒータ105aとが重なる部分はヒータ105aを傾斜させない場合よりも小さくなる。これによって、スターリングエンジン100Aa、100Baそれぞれのヒータ105aを傾斜させない場合と比較して、第1の排気通路28Aa及び第2の排気通路28Baの屈曲部を低減できる。その結果、本変形例は、上記実施例1の奏する作用、効果に加え、排ガスExが流れる際の抵抗を低減できるので、排熱回収対象である熱機関、すなわち、図3−1に示す内燃機関71の排気効率の低下が抑制されるという作用、効果が得られる。また、排熱回収システム1aは、ヒータ105aを傾斜させない場合と比較して仕切り部材29aの形状を簡素化できるので、排熱回収システム1aの製造や保守、点検が容易になる。
(第2変形例)
図10は、実施例1の第2変形例に係る排熱回収システムを示す側面図である。図11は、実施例1の第2変形例に係る排熱回収システムの正面図である。本変形例は、上述した実施例1の第1変形例と略同様であって、スターリングエンジン100Abの高温側シリンダ101及び低温側シリンダ102と、スターリングエンジン100Bbの高温側シリンダ101及び低温側シリンダ102とを傾斜させることにより、スターリングエンジン100Ab、100Bbのヒータ105bを傾斜させる点が異なる。他の構成は、上述した実施例1の第1変形例と同様であり、実施例1の第1変形例で開示した構成は、本変形例にも適用できる。
図10は、実施例1の第2変形例に係る排熱回収システムを示す側面図である。図11は、実施例1の第2変形例に係る排熱回収システムの正面図である。本変形例は、上述した実施例1の第1変形例と略同様であって、スターリングエンジン100Abの高温側シリンダ101及び低温側シリンダ102と、スターリングエンジン100Bbの高温側シリンダ101及び低温側シリンダ102とを傾斜させることにより、スターリングエンジン100Ab、100Bbのヒータ105bを傾斜させる点が異なる。他の構成は、上述した実施例1の第1変形例と同様であり、実施例1の第1変形例で開示した構成は、本変形例にも適用できる。
図10、図11に示すように、排熱回収システム1bは、上流側に配置されるスターリングエンジン100Abのヒータ105bと下流側に配置されるスターリングエンジン100Bbのヒータ105bとの間に、仕切り部材29bが設けられる。これによって、単一の管で構成される排気通路28bの内部を仕切り部材29bで仕切って、単一の管で構成される排気通路28bの内部に、第1の排気通路28Abと第2の排気通路28Bbとを構成する。
図11に示すように、上流側のスターリングエンジン100Abを構成する高温側シリンダ101及び低温側シリンダ102と、下流側のスターリングエンジン100Bbを構成する高温側シリンダ101及び低温側シリンダ102とは、排熱回収機関回転軸Zsを中心として、シリンダ中心軸Zcがそれぞれ反対の方向に傾斜している。それぞれのスターリングエンジン100Ab、100Bbは、ヒータ105bの中心軸Zhとシリンダ中心軸Zcとが平行なので、上記構成により、それぞれのヒータ105bは、排熱回収機関回転軸Zsを中心として異なる方向に傾斜し、それぞれのヒータ105bの中心軸Zhは、所定の角度θ2で交差する。これによって、スターリングエンジン100Ab、100Bbそれぞれのヒータ105bは、出力軸の中心軸である排熱回収機関回転軸Zsと直交する方向において、互いに反対の方向にずれて配置される。
このように構成しても、スターリングエンジン100Ab、100Bbそれぞれのヒータ105aを傾斜させない場合と比較して、第1の排気通路28Ab及び第2の排気通路28Bbの屈曲部を低減できる。その結果、本変形例は、上述した実施例1の第1変形例と同様の作用、効果を奏する。
以上、本実施例及びその変形例では、排熱回収対象から排出される熱媒体の熱エネルギーを回収する複数の排熱回収機関と、少なくとも排熱回収機関の個数分設けられて、熱媒体を通過させる熱媒体通路と、を含み、それぞれの熱媒体通路の内部にそれぞれの排熱回収機関が備えるヒータが設けられ、かつ、それぞれのヒータは、熱媒体の流れる方向の上流側から下流側に向かって配置される。これによって、それぞれの排熱回収機関が備えるヒータに独立して熱媒体が供給されるので、それぞれのヒータに供給される熱媒体の温度差を低減できる。その結果、それぞれの排熱回収機関は同程度の大きさの動力を発生するので、複数の排熱回収機関を用いて排熱を回収する場合に、それぞれの排熱回収機関が発生する動力の差を低減できる。
実施例2は、実施例1と略同様の構成であるが、熱媒体が流れる方向の上流側に配置される排熱回収機関のヒータを設ける熱媒体通路と、熱媒体が流れる方向の下流側に配置される排熱回収機関のヒータを設ける熱媒体通路とを、それぞれ独立した異なる管で構成する点が異なる。他の構成は実施例1と同様である。
図12は、実施例2に係る排熱回収システムを示す平面図である。図13は、実施例2に係る排熱回収システムの正面図である。排熱回収システム1cを構成する複数のスターリングエンジン100Ac、100Bcの配置やこれらのシリンダ配置は、上述した実施例1と同様であるので説明を省略する。
排熱回収システム1cを構成する複数のスターリングエンジン100Ac、100Bcのヒータ105cへ、図3−1に示す内燃機関71の排ガスExを供給する熱媒体通路である排気通路28cは、異なる2本の管で構成される。すなわち、排気通路28cは、上流側に配置されるスターリングエンジン100Acのヒータ105cが内部に配置される第1の排気通路28Acと、下流側に配置されるスターリングエンジン100Bcのヒータ105cが内部に配置される第2の排気通路28Bcとで構成される。
このように、複数のスターリングエンジン100Ac、100Bcそれぞれのヒータ105cを、異なる管で構成される第1の排気通路28Acの内部と第2の排気通路28Bcの内部とに設ける。これによって、第1の排気通路28Acと第2の排気通路28Bcとの両方に、それぞれ別個に排ガスExが導入されるので、上流側のスターリングエンジン100Acのヒータ105a及び下流側のスターリングエンジン100Bcのヒータ105aに供給される排ガスExは、それぞれ同程度の温度となる。その結果、スターリングエンジン100Acとスターリングエンジン100Bcとが発生する動力は同程度になるので、両者の動力差が低減される。
また、排熱回収システム1cは、別個独立の第1の排気通路28Acと第2の排気通路28Bcとにそれぞれのスターリングエンジン100Ac、100Bcのヒータ105cを格納する。これによって、第1の排気通路28Ac内の排ガスExと第2の排気通路28Bc内の排ガスExとの干渉を完全に排除できるので、複数のスターリングエンジン100Ac、100Bcそれぞれのヒータ105cへ供給される排ガスExの温度管理が比較的容易になる。また、排熱回収システム1cは、単一の排気通路内を仕切るための仕切り部材が不要になるので、比較的簡易に構成できる。
(第1変形例)
図14は、実施例2の第1変形例に係る排熱回収システムを示す側面図である。図15は、実施例2の第1変形例に係る排熱回収システムの正面図である。本変形例は、上述した実施例2と略同様の構成であるが、スターリングエンジン100Ad、100Bdのヒータ105dを傾斜させる点が異なる。他の構成は、上述した実施例2と同様であり、実施例2で開示した構成は、本変形例にも適用できる。
図14は、実施例2の第1変形例に係る排熱回収システムを示す側面図である。図15は、実施例2の第1変形例に係る排熱回収システムの正面図である。本変形例は、上述した実施例2と略同様の構成であるが、スターリングエンジン100Ad、100Bdのヒータ105dを傾斜させる点が異なる。他の構成は、上述した実施例2と同様であり、実施例2で開示した構成は、本変形例にも適用できる。
図15に示すように、排熱回収システム1dを構成する上流側のスターリングエンジン100Ad及び下流側のスターリングエンジン100Bdは、シリンダ中心軸Zc及び排熱回収機関回転軸Zsを含む平面に対してそれぞれのヒータ105dが異なる方向に傾斜している。すなわち、それぞれのヒータ105dの中心軸Zhが所定の角度θ1で交差する。そして、スターリングエンジン100Ad、100Bdそれぞれのヒータ105dは、前記平面に対して傾斜した状態で、第1の排気通路28Adの内部と第2の排気通路28Bdの内部とに配置される。これによって、スターリングエンジン100Ad、100Bdそれぞれのヒータ105dは、出力軸の中心軸である排熱回収機関回転軸Zsと直交する方向において、互いに反対の方向にずれて配置される。なお、スターリングエンジン100Ad、100Bdのそれぞれの高温側シリンダ101、低温側シリンダ102は、一列に並べて配置されて、シリンダ中心軸Zcがすべて平行になるように構成される。
図14、図15に示すように、排熱回収システム1dは、複数のスターリングエンジン100Ad、100Bdへ排ガスExを供給するための排気通路28dを異なる管で構成する。すなわち、排気通路28dは、第1の排気通路28Ad、第2の排気通路28Bdで構成される。そして、上流側に配置されるスターリングエンジン100Adのヒータ105dは第1の排気通路28Adの内部に格納され、下流側に配置されるスターリングエンジン100Bdのヒータ105dは第2の排気通路28Bdの内部に格納される。
排熱回収システム1dは、スターリングエンジン100Ad、100Bdのヒータ105dを傾斜させるので、それぞれのヒータ105dを傾斜させない場合と比較して、第1の排気通路28Ad及び第2の排気通路28Bdの屈曲部を低減できる。その結果、本変形例は、上記実施例2の奏する作用、効果に加え、排ガスExが流れる際の抵抗を低減できるので、排熱回収対象である熱機関、すなわち、図3−1に示す内燃機関71の排気効率の低下が抑制されるという作用、効果が得られる。
(第2変形例)
図16は、実施例2の第2変形例に係る排熱回収システムを示す側面図である。図17は、実施例2の第2変形例に係る排熱回収システムの正面図である。本変形例は、上述した実施例2の第1変形例と略同様であって、スターリングエンジン100Aeの高温側シリンダ101及び低温側シリンダ102と、スターリングエンジン100Beの高温側シリンダ101及び低温側シリンダ102とを傾斜させることにより、スターリングエンジン100Ae、100Beのヒータ105eを傾斜させる点が異なる。他の構成は、上述した実施例2の第1変形例と同様であり、実施例2の第1変形例で開示した構成は、本変形例にも適用できる。
図16は、実施例2の第2変形例に係る排熱回収システムを示す側面図である。図17は、実施例2の第2変形例に係る排熱回収システムの正面図である。本変形例は、上述した実施例2の第1変形例と略同様であって、スターリングエンジン100Aeの高温側シリンダ101及び低温側シリンダ102と、スターリングエンジン100Beの高温側シリンダ101及び低温側シリンダ102とを傾斜させることにより、スターリングエンジン100Ae、100Beのヒータ105eを傾斜させる点が異なる。他の構成は、上述した実施例2の第1変形例と同様であり、実施例2の第1変形例で開示した構成は、本変形例にも適用できる。
図17に示すように、上流側のスターリングエンジン100Aeを構成する高温側シリンダ101及び低温側シリンダ102と、下流側のスターリングエンジン100Beを構成する高温側シリンダ101及び低温側シリンダ102とは、排熱回収機関回転軸Zsを中心として、シリンダ中心軸Zcがそれぞれ異なる方向に傾斜している。それぞれのスターリングエンジン100Ae、100Beは、ヒータ105eの中心軸Zhとシリンダ中心軸Zcとが平行なので、上記構成により、それぞれのヒータ105eは、排熱回収機関回転軸Zsを中心として異なる方向に傾斜し、それぞれのヒータ105eの中心軸Zhは、所定の角度θ2で交差する。これによって、スターリングエンジン100Ae、100Beそれぞれのヒータ105eは、出力軸の中心軸である排熱回収機関回転軸Zsと直交する方向において、互いに反対の方向にずれて配置される。
図16、図17に示すように、排熱回収システム1eは、複数のスターリングエンジン100Ae、100Beへ排ガスExを供給するための排気通路28eを異なる管で構成する。すなわち、排気通路28eは、第1の排気通路28Ae、第2の排気通路28Beで構成される。そして、上流側に配置されるスターリングエンジン100Aeのヒータ105eは第1の排気通路28Aeの内部に格納され、下流側に配置されるスターリングエンジン100Beのヒータ105eは第2の排気通路28Beの内部に格納される。
このように構成しても、スターリングエンジン100Ae、100Beそれぞれのヒータ105eを傾斜させない場合と比較して、第1の排気通路28Ae及び第2の排気通路28Beの屈曲部を低減できる。その結果、本変形例は、上述した実施例2の第1変形例と同様の作用、効果を奏する。
以上、実施例2及びその変形例は、実施例1及びその変形例と共通する構成を有するので、実施例1及びその変形例と同様の作用、効果を奏する。実施例2及びその変形例は、複数の排熱回収機関のヒータへ熱媒体を供給する熱媒体通路を、別個独立の管で構成する。これによって、それぞれの熱媒体通路内を流れる熱媒体同士干渉を完全に排除できるので、複数の排熱回収機関それぞれのヒータへ供給される熱媒体の温度管理が比較的容易になる。
以上のように、本発明に係る排熱回収システムは、複数の排熱回収機関を用いて排熱を回収する場合に有用であり、特に、それぞれの排熱回収機関が発生する動力の差を低減することに適している。
1、1a、1b、1c、1d、1e 排熱回収システム
2 従動軸
8 連結シャフト
28、28A、28B、28a、28Aa、28Ba、28b、28Ab、28Bb、28c、28Ac、28Bc、28d、28Ad、28Bd、28e、28Ae、28Be 排気通路
29、29a、29b 仕切り部材
30 断熱材
71 内燃機関
100、100A、100B、100Aa、100Ba、100Ab、100Bb、100Ac、100Bc、100Ad、100Bd、100Ae、100Be スターリングエンジン
101 高温側シリンダ
102 低温側シリンダ
103 高温側ピストン
104 低温側ピストン
105、105a、105b、105c、105d、105e ヒータ
106 再生器
107 クーラー
108 熱交換器
110 クランクシャフト
114 筐体
114A クランクケース
114B シリンダブロック
200 車両
201 床
2 従動軸
8 連結シャフト
28、28A、28B、28a、28Aa、28Ba、28b、28Ab、28Bb、28c、28Ac、28Bc、28d、28Ad、28Bd、28e、28Ae、28Be 排気通路
29、29a、29b 仕切り部材
30 断熱材
71 内燃機関
100、100A、100B、100Aa、100Ba、100Ab、100Bb、100Ac、100Bc、100Ad、100Bd、100Ae、100Be スターリングエンジン
101 高温側シリンダ
102 低温側シリンダ
103 高温側ピストン
104 低温側ピストン
105、105a、105b、105c、105d、105e ヒータ
106 再生器
107 クーラー
108 熱交換器
110 クランクシャフト
114 筐体
114A クランクケース
114B シリンダブロック
200 車両
201 床
Claims (6)
- 排熱回収対象から排出される熱媒体の熱エネルギーを作動流体に与えるヒータを有し、前記熱媒体の熱エネルギーによって動力を発生する複数の排熱回収機関と、
少なくとも前記排熱回収機関の個数分設けられて、前記熱媒体を通過させる熱媒体通路と、を含み、
それぞれの前記熱媒体通路の内部にそれぞれの前記排熱回収機関が備える前記ヒータが設けられ、かつ、それぞれの前記ヒータは、前記熱媒体の流れる方向の上流側から下流側に向かって配置されることを特徴とする排熱回収システム。 - それぞれの前記排熱回収機関が備える前記ヒータ同士の間に設けられる仕切り部材によって単一の管を仕切ることにより、それぞれの前記熱媒体通路を構成することを特徴とする請求項1に記載の排熱回収システム。
- 前記熱媒体の流れ方向の上流側に配置される前記ヒータと、前記熱媒体の流れ方向の下流側に配置される前記ヒータが設けられる前記熱媒体通路との間には、断熱材が設けられることを特徴とする請求項2に記載の排熱回収システム。
- それぞれの前記熱媒体通路は、それぞれ独立した異なる管で構成されることを特徴とする請求項1に記載の排熱回収システム。
- それぞれの前記ヒータは、前記排熱回収機関の出力軸の中心軸と直交する方向において、互いに反対の方向にずれて配置されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の排熱回収システム。
- 複数の前記排熱回収機関は、それぞれの出力軸が互いに連結されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の排熱回収システム。
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