JPS59188058A - 内燃機関の廃熱利用装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の廃熱を回収してこの熱を有効に利用
する装置に関する。

各種分野に広く使用されているガソリンエンジンやディ
ーゼルエンジン等の内燃機関は運転中に多量の熱を発生
することは知られているが、従来ではこの熱が機関の運
転上好ましくないものとして外部に無駄に捨てらｎてい
た。

このような内燃機関の廃熱を有効に利用しようとしてた
とえば「特開昭５６−１０５２４４号公報」が提案され
ている。このものは断熱性容器内に水およびこの水に浸
漬された内燃機関を収容し１内燃機関の運転に伴って発
生する熱を水に伝えてこの水を加熱し、該温水の熱を利
用しようとするものである。

このような装置においては断熱性容器内の水に、エンジ
ンおよび付属品の防錆のための防錆剤や凍結防止のため
の不凍液を混入するので、この容器内で加熱された温水
を直接に飲用、洗用、浴用などに使用することはできな
い。したがって温水の熱を利用するにはこの温水と、直
接に使用する水などとの間で熱交換する必要があシ、熱
交換器を使用しなければならない。しかしながら上記公
報に開示された装置は、占有スペースの大きな熱交換器
を内燃機関とともに断熱性容器内に収容しであるため、
断熱性容器が大形になるとともに、容器内に収容する水
の量が多くなるのでこの水の温度上昇割合が良くなく、
原動機過冷却による出力効率が低くなる不具合がある。

尿発明の目的とするところは、断熱性容器の小形化を可
能とし、容器内に収容する熱媒、たとえば水の量を少く
して熱媒温度上昇割合を早め原動機出力効率を高める内
燃機関の廃熱利用装置を提供しようとするものである。

すなわち本発明は内燃機関によシ加熱される熱媒を、断
熱性容器内と、この容器の外部に設けられた熱交換器と
の間で循環させるようにし、占有スペースの大きな熱交
換器を容器の外部に設置するので容器が小形化し、これ
に伴って容器内“Ｋ収容する熱媒の量が少くなって温度
上昇速度が早くなシ原動機出力効率が向上するようにし
たことを特徴とする。

以下本発明の第１実施例を第１図および第２図にもとづ
き説明する。

図において１は断熱性容器を示し、金属もしくは非金属
製のケーシング２の外周面を断熱材３により覆っている
。容器１は第２図に示すように一側面に形成した開口４
を蓋体５によシ液密に閉塞しである。容器ｌの上部には
りデーパタンク６が連設されており、このリゾ−バタン
クロは大気開放孔７を介して外部に通じている。

また容器１の底部には第２図°に示されるごとく容器ド
レイン８が設けら几ている。なお容器１はラバマウント
によシ脚９・・・にょって支えられている。

容器１内には熱媒１０．たとえば防錆剤、不凍液を混入
した水が収容されているとともに、エンジン１１が収容
されている。エンジン１１は容器１の底面に、上記脚９
・・・の上部に位置して載置されている。エンジン１ノ
の図示しないクランク軸は、フライホイール１２、クラ
ッチ１３を介して被駆動体たとえば本実施例では空調装
置の圧縮機１４を駆動する。本実施例ではフライホイー
ル１２、クラッチ１３および圧縮機１４が容器１の外部
に設けら九ておシ、かつフライホイール１２を駆動する
セルフスタータ１５が容器１の外部に設りらｎでいる。

圧縮機１４は空調装置における公知のフロン系々どの冷
媒を循環させるもので、この冷媒循環経路は４方切換弁
５０、室内側熱交換ユニット５１１キヤピラリテー−プ
５２室外側熱交換ユニット５３によシ構成されている。

室内を暖房する場合には、圧縮機１４から吐出さｎた高
温、高圧の冷媒ガスを実線矢印で示すように室内側ユニ
ット５１に送り、ここで室内の空気を暖める。そして室
内側ユニット５１にょシ凝縮液化された高圧の冷媒はキ
ャビラリテー−プ５２によシ減圧さｔたのち室外側ユニ
ット５３において室外の大気から熱を奪ってガス化し、
４方切換弁５０を経て圧縮機１４へ戻さｎる。

一方、冷房運転時には圧縮機１４から吐出された高温、
高圧の冷媒ガスは４方切換弁５ｏによって破線矢印で示
すように室外側ユニット５３へ送られ、ここで室外の空
気と熱交換されて凝縮液化される。この冷媒はキャピラ
リチューブ５２で減圧されたのち室内側ユニット５ノに
至９、この室内側ユニット５１にて室内の空気の熱を奪
って気化する。この際室内の空気を冷却する。気化した
冷媒は４方切換弁５０を経て圧縮機１４へ帰還される。

したがってこのヒートポンプ式空調装置は４方切換弁５
０を操作することによシ、暖房および冷房のいづれにも
選択使用できる。

エンジン１ノにはクランク軸によって駆動される熱媒循
環ポンプ１６が一体的に取着されている。この循環ポン
プ１６は容器ｌ内に収容されておシ、熱媒吸入パイプ１
７によシ、対流によって高温となる上層部の熱媒１０を
吸入する。

そしてこの循環ボンｆ１６は熱媒吐出・ぐイブ１８によ
って熱媒を送出する。吐出パイプ１８は容器１の外部へ
導びかｒしており、容器１とは別体の貯湯タンク１９内
に導入さｔ′Ｌでいる。貯湯タンク１９の底部には熱交
換器２０が設置されていて上記吐出パイプ１８はこの熱
交換器２０に接続されている。熱交換器２０は熱媒戻し
パイプ２１に接続されておシ、この戻しノヤイグ２１は
容器１内に導びかれている。したがって容器１内の熱媒
１０は、吸入パイグ１７→循猿ポング１６→吐出パイグ
１８→熱交換器２゜→戻しノ４イｆ２１→容器ＩＫよっ
て構成される経路を循環される。なお２２は熱媒ドレイ
ンである。

貯湯タンク１９は底部に接続した導入パイプ２３により
１熱しようとする媒体、たとえば水道水２４を導入する
。貯湯タンク１９内において水道水２４は上記熱交換器
２ｏにょシ加熱される。これにょシ温度上昇した水道水
、っまシ湯は貯湯タンク１９の上部に接続した供給パイ
ｆ２５を介して台所、浴場、温水ヒータ、その他の湯水
使用箇所へ供給される。

エンジン１ノの吸気管２６は気化器２７もしくは空燃混
合器を介してエアクリーナ２８に連結されている。気化
器２７はスロットル弁（図示しない）を作動するスロッ
トルアクチーエータ２９を付設しである。気化器２７、
エアクリーナ２８、スロットルアクチュエータ２９は容
器１の外部に設置されている。

エンジン１１の排気管３ｏはマフラ：ｘＫ接続されてお
シ、このマフラ３ノは排ガス熱交換器３２を連設してい
る。マフラ３１、排ガス熱交換器３２は容器１内に収容
され１特にエンジン１ノ上方もしくｉ側方に配置されて
いる。マフラ３１に接続された排気パイプ３３は容器１
の上方外部に開口されている。なお３４は排ガス熱交換
器３２のドレインパイプであり、容器１の下部より外部
に導出されている。

エンジン１１の点火プラグ３５は防水パイプ３６によシ
包囲されておシ、この防水パイプ３６は第２図に示すよ
うに容器１の他側壁を貫通して外部に開放されている。

したがって容器１の外部から点火プラグ３５のメンテナ
ンスが行える。また、オイルフイラ兼オイルドレイン３
７、オイルフィルタ３８、オイルドレイン３９もそれぞ
れ容器１の他側壁を貫通して外部に露出されてお沙、容
器ｌの外部からメンテナンス、給油、排油等の各操作が
行えるようになっている。

４０はマイクロコンビーータなどのエンジンコントロー
ラを示し、フライホイル１２に設置した回転速度検出器
４１からエンジンの運転状態を信号として受け、また室
内側熱交換ユニット５１、貯湯槽１９の温度に応じてエ
ンジン運転信号を送るシステムコントローラ４０　’ａ
から運転指令信号を受ける。このエンジンコントローラ
４０はシステムコントローラ４０ａからの指令信号に応
じて点火系４２ｔ−通じて点火プラグ３５に点火信号を
送シ、かつスロットルアクチェエータ２９へ作動指令を
供出し、また指動操作をも指令する。上記コントローラ
４０、点火系４２はともに容器１の外部に設置されてい
る。

このような構成に係る第１の実施例は、エンジン１ノの
運転によシ、圧縮機１４および循環ポンプ１６を駆動す
る。圧縮機゛１４は前述の通シ空調装置の暖房運転もし
くは冷戻運転を行う。

また循環ポンプ１６は前述のように容器１内の熱媒１０
を外部の熱交換器２０との間で循環させる。エンジン１
１の運転によジエンジン１１が発熱すると、この熱は容
器１内の熱媒１０を直接に加熱するので熱媒１０が温度
上昇する。

この熱媒ｌＯは循環ボン７ａ１６によジ熱交換器２０を
循環されるので、熱媒１０の熱が熱交換器２０を介して
貯湯タンク１９内の水を加熱する０したがって貯湯タン
ク１９内の加熱媒体たとえば水道水によジエンジン１１
の廃熱を回収して有効に利用することができる。

本実施例においては占有スペースの大きな熱交換器２０
を断熱性容器１の外部に設置したのでこの容器１が小形
になる。容器１の小形化は該容器１内に収容される熱媒
１０の容量を少くすることができるので、熱媒１０の温
度上昇具合が早くなシよって原動機出力効率が向上する
。

また本実施例においては、エアクリーナ２８、気化器２
７、スロットルアクチュエータ２９、セルフスターター
１５などを容器１の外部に設置したので、容器１５の外
部でメンテナンスが行える。特に点火プラグ３５、セル
フスタータ１５、エンジンコントローラ４０および点火
系４２は電装品であるため、直接に熱媒１０と触れない
ようにしであるから、浅水等によるこれら電装品の故障
を招かない。

そしてまたフライホイル１２、クラッチ１３を容器１の
外部に設置したのでこれらフライホイル１２、クラッチ
１３内に熱媒１０が浸入することがなくなる。万が−フ
ライホイル１２やクラッチ１３が熱媒ＩＱに浸漬される
と、これらは高回転部品であるため熱媒１０との接触に
よシ摩擦ロスを生じ、軸出力の低下を招くが、本実施例
ではこのような不具合がなくなる。なお、エンジン１１
側からフライホイル１２、クラッチ１３および圧縮機１
４の順に設置すると、取付が容易となシ、軸受構造も簡
素化される。

またフライホイル１２のカバーが容器１の側壁の一部を
業ねることもできる。

また、マフラ３１および排ガス熱交換器３２を熱媒１０
の水面下であ夛ながら比較的上部に設置したので、対流
によυ熱媒１０の上層部の昇温か早いことに加えて、こ
れらマフラ３１および排ガス熱交換器３２からの発熱に
よって熱媒１０の上層部の温度上昇がきわめて早くなる
。

このように早く高温となる上層部に吸入パイグ１７を開
口させであるので熱回収効率は一層向上する。またエン
ジン１においては下部のクランククース部分に比べて上
部の〃リンダ部分が小さいものであり、よって容器１内
においては、エンジン１１の上部と容器１との間に大き
なスペースが形成される。このようなスペースニ上記マ
クラ３１および排ガス熱交換器３２を設置したから、容
器１内を有効に利用でき、このことも容器１の小形化を
促進し、熱媒容量も少くなって熱回収効率の向上に寄与
する。

第３図に示された本発明の第２実施例は、容器１の開口
４および蓋体５を容器１の他側面に設け、この開口４に
臨んで、オイルフイラ３７、オイルフィルタ３８、オイ
ルドレイン３９を容器１内部に設ｉである。またこのも
のは耐水性蓋体３６ｈ内に収容された点火グラブ（図示
しない）のハイテンションコード６０を容器１の上面か
ら導出してあシ、さらに容器１の上面にはタペット調整
用の蓋６ｊを取シ付けである。

その他の構成は第１の実施例と同様である。

第４図に示す第３の実施例は、フライホイール１２およ
びセルフスタータ１５をクランク軸の他方へ設置した場
合であシ、フライホイール１２に循環ポンダ１６を取シ
付けたものである。

第５図における第４実施例の場合は循環ポンプ６５を外
部に設けたもので、このボンｆ６５はエンジン１１の軸
出力以外の動力、たとえばモータ等によシ駆動される。

また第５図の例はフライホイール１２、セルフスタータ
１５を容器１の外部、っまシ圧縮機１４とは反対側に位
置して設置した例である。

さらに第６図に示す第５実施例においては、７７う７θ
、排ガス熱交換器７１、サイレンサ７２を上から順に縦
方向に沿って設置した例を示し、排ガスドレイン溜シフ
３がらドレインパイグ３４を導びいである。

上記各実施例においては、軸出力により２調装置の圧縮
機１４を駆動する例について説明したが不発、明はこれ
に限らず、軸出力の利用は何であってもよい。

また各実施例においては熱媒熱交換器２０を貯湯タンク
１９内に設置した例について説明したが本発明はこれに
限らず、熱交換器２ｏは廃熱を利用しようとする対象物
と熱交換されるものであればよく、シたがって熱交換器
２０の構造も自由に選択可能である。

以上詳述した通）本発明によれば、内燃機関によシ加熱
される熱媒を、これら内燃機関および熱媒を収容した断
熱性容器内と、この容器の外部に設置した熱回収用熱交
換器との間を循環させるようにしたから、占有スペース
の大きな熱交換器が上記容器の外部に設置され、よって
容器を小形化できる。そして容器の小形化は熱媒の容量
を少くできるので熱媒の温度上昇が早くなシ、原動機出
力効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示し、第１図
は廃熱利用装置およびその使用例を示す説明図、第２図
は第１図中■−■線に沿う断面図である。第３図ないし
第６図は本発明の第２ないし第５実施例をそれぞれ示す
断面図である。 １・・・断熱性容器、ｌＯ・・・熱媒、１１・・・エン
ジ：／、１６・・・循環ポンプ、１７・・・吸入パイプ
、１８・・・吐出Ａ’イブ、２０・・・熱交換器、２１
・・・戻しノ千イグ、１４・・・圧縮機、１９・・・貯
湯タンク。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第２− 第３図 第４図 Ｊ　　　　　　　　ソ　　Ｊ！：ｌ　　　　Ｌ：Ｉ　　
　３４第５図 ソ　　　　ｊソ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 断熱性容器内に、熱媒およびこの熱媒に浸漬された内燃
   機関を収容し、この内燃機関の運転に伴う発熱によシ上
   記熱媒を加熱し、との熱媒を上記容器内と容器の外に設
   けた熱交換部とを循環させ、この熱交換部によシ上記内
   燃機関の廃熱を取シ出すことを特徴とする内燃機関の廃
   熱利用装置。