(57)【要約】  【課題】エンジンのエネルギ利用効率を改善する。  【解決手段】油圧回路25のエネルギロスにより温度上昇した作動油を冷却するオイルクーラ16aと、エンジン11を冷却して温度上昇したエンジン冷却水を冷却するラジエータ16bと、ターボチャージャで圧縮されて温度上昇したエンジン吸入空気を冷却するＡＴＡＡＣ16cとに、これらから熱を吸収して低沸点媒体を蒸気化させるヒートパイプ41a，41b，41cを設置する。エンジン11に対して、蒸気化した低沸点媒体が有するエネルギで回転する動力回生用のタービン24を設置する。オイルクーラ16a、ラジエータ16bおよびＡＴＡＡＣ16cのヒートパイプ41a，41b，41cからタービン24にわたって、廃熱エネルギにて蒸気化された低沸点媒体をタービン24に供給してタービン24を駆動する低沸点媒体回路38を配設する。  【選択図】図１
2006090156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンで駆動されるポンプを含む油圧回路のエネルギロスにより温度上昇した作動油の廃熱エネルギと、エンジンの運転に伴ない温度上昇した他の流体の廃熱エネルギとを低沸点媒体を用いて吸熱し、
吸熱した低沸点媒体を蒸気化させて動力回生用のタービンを回転させ、
タービンによりエンジンを動力アシストして廃熱エネルギを回生させる
ことを特徴とする廃熱エネルギ再生方法。
【請求項２】
エンジンで駆動されるポンプを含む油圧回路のエネルギロスにより温度上昇した作動油を冷却するオイルクーラと、
エンジンの運転に伴ない温度上昇した他の流体を冷却する他の冷却手段と、
エンジンに対して設けられ蒸気化された低沸点媒体が有するエネルギで回転される動力回生用のタービンと、
オイルクーラおよび他の冷却手段からの廃熱エネルギにて蒸気化された低沸点媒体をタービンに供給してタービンを駆動する低沸点媒体回路と
を具備したことを特徴とする廃熱エネルギ再生装置。
【請求項３】
他の冷却手段は、
エンジンを冷却して温度上昇したエンジン冷却水を冷却するラジエータである
ことを特徴とする請求項２記載の廃熱エネルギ再生装置。
【請求項４】
他の冷却手段は、
ターボチャージャで圧縮されて温度上昇したエンジン吸入空気を冷却する吸気クーラである
ことを特徴とする請求項２記載の廃熱エネルギ再生装置。
【請求項５】
エンジンで駆動されるポンプを含む油圧回路のエネルギロスにより温度上昇した作動油を冷却するオイルクーラと、
エンジンを冷却して温度上昇したエンジン冷却水を冷却するラジエータと、
ターボチャージャで圧縮されて温度上昇したエンジン吸入空気を冷却する吸気クーラと、
エンジンに対して設けられ蒸気化された低沸点媒体が有するエネルギで回転される動力回生用のタービンと、
オイルクーラと、ラジエータおよび吸気クーラからの廃熱エネルギにて蒸気化された低沸点媒体をタービンに供給してタービンを駆動する低沸点媒体回路と
を具備したことを特徴とする廃熱エネルギ再生装置。
【請求項６】
低沸点媒体回路は、
建設機械に搭載されている圧縮機、凝縮器、受液器、低沸点媒体ポンプ、膨張弁および蒸発器が無端状に接続された空気調和装置回路における低沸点媒体ポンプから蒸発器に供給される低沸点媒体の一部を分流させてオイルクーラおよび他の冷却手段を通すことでこれらのオイルクーラおよび他の冷却手段から熱を吸収して低沸点媒体を蒸気化させるヒートパイプと、
ヒートパイプ内で蒸気化された低沸点媒体をタービンに供給する供給管路と、
タービンから低沸点媒体を空気調和装置回路の圧縮機の吸込側に戻す戻し管路と
を具備したことを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の廃熱エネルギ再生装置。
【請求項７】
タービンは、エンジンがポンプを駆動する動力伝達部から分岐された動力伝達系に設置された
ことを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の廃熱エネルギ再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧回路などから発生する廃熱エネルギを回生させる廃熱エネルギ再生方法および廃熱エネルギ再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現状の建設機械は、エンジンであるディーゼルエンジンよりメインポンプに動力が供給され、メインポンプよりアクチュエータ用制御弁に圧油が供給される。
【０００３】
さらに、アクチュエータ用制御弁より圧油が供給されたアクチュエータでは、ある一定量の正味仕事を外部に対し行うが、それ以外のエネルギは、各種リリーフ弁や、制御弁内の絞りや、配管抵抗ロスとして、熱エネルギとなり空中に散逸してしまう。
【０００４】
また、作動油温度も上昇し、これによってオイルの熱劣化や粘度低下を引き起こし、油圧機器にダメージを及ぼすため、オイルクーラで作動油温度を下げているが、このオイルクーラの放熱フィンを外部から冷却するクーリング用の回転式流体機械（冷却ファン）を駆動するには、エンジンより別の動力を供給しなければならない（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この従来技術を図２で説明すると、ディーゼルエンジン11で駆動されるメインポンプ12の吐出油は、チェック弁12aを介してアクチュエータ用制御弁13に圧油として供給される。また、このアクチュエータ用制御弁13より管路14aを経て圧油が供給されたアクチュエータ14では、ある一定量の正味仕事を外部に対し行うが、それ以外のエネルギは、アクチュエータ14の発熱や、各種リリーフ弁15、アクチュエータ用制御弁13内の絞りR1、管路14a内の配管抵抗R2などによるエネルギロスで熱エネルギとなり、多くは作動油の温度を上昇させる形で散逸してしまう。
【０００６】
作動油温度の上昇は、作動油の熱劣化や粘度低下を引き起こし、油圧機器の寿命低下につながるため、オイルクーラ16aの放熱フィンを外部のクーリング用油圧モータ17で駆動される冷却ファン18により空冷して、作動油温度を下げているが、このクーリング用油圧モータ17を駆動するために、エンジン11でギア駆動されるクーリング用油圧ポンプ19を設置し、このクーリング用油圧ポンプ19から圧油をクーリング用油圧モータ17に供給しているため、エンジン11はメインポンプ12以外にも別の動力を追加供給しなければならない。
【０００７】
同様に、エンジン11の冷却系統においても、エンジン11内で軽油などの化石燃料が燃焼し軸動力としてポンプ側にエネルギを供給する以外の動力のうち、多くが熱エネルギとなり、エンジン冷却水温度が上昇するので、エンジン冷却水回路に設置された熱交換器であるラジエータ16bの放熱フィンを、上記クーリング用油圧モータ17で駆動される上記冷却ファン18によって空冷して、エンジン冷却水温度を下げている。熱エネルギは、ラジエータ16bの放熱フィンより空中に散逸してしまう。
【０００８】
さらに、エンジン吸気系に設けられたターボチャージャ（図示せず）によって圧縮されたエンジン吸入空気は高温になるので、インタクーラ回路に設置されたエア・トゥ・エア・アフタクーラ（以下、「ＡＴＡＡＣ」という）16cの放熱フィンを、上記クーリング用油圧モータ17で駆動される上記冷却ファン18によって空冷して、エンジン吸入空気を冷却することで、エンジン11への吸気効率を高めるとともに、燃焼温度を下げて窒素酸化物の発生を減少させることができる。圧縮されたエンジン吸入空気中の熱エネルギは、ＡＴＡＡＣ16cの放熱フィンより空中に散逸してしまう。
【特許文献１】特開２０００−２５７６０８号公報（第３頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、オイルクーラ16aの放熱フィンや、ラジエータ16bの放熱フィンや、ＡＴＡＡＣ16cの放熱フィンを外部のクーリング用油圧モータ17で駆動される冷却ファン18により空冷して、作動油温度や、その他の流体温度（エンジン冷却水温度およびエンジン吸入空気温度）を下げているが、このクーリング用油圧モータ17を駆動するために、エンジン11の出力軸に設置されたポンプアセンブリ中にメインポンプ12以外にクーリング用油圧ポンプ19を設置し、このクーリング用油圧ポンプ19から圧油をクーリング用油圧モータ17に供給している。
【００１０】
このために、エンジン11はメインポンプ12以外にも別の動力を追加供給しなければならない。また、熱エネルギが、熱交換器であるオイルクーラ16a、ラジエータ16bおよびＡＴＡＡＣ16cの各放熱フィンより空中に散逸してしまう。
【００１１】
したがって、エンジン11の動力損失が大きく、非常にエネルギ利用効率が悪いという問題がある。
【００１２】
図２において、この状況を数値例で説明すると、エンジン11の軸出力１００％中の９５％が、メインポンプ12への有効軸入力となり、その他の５％がクーリング用油圧ポンプ19への有効軸入力となる。
【００１３】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、エンジンのエネルギ利用効率を改善することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載された発明は、エンジンで駆動されるポンプを含む油圧回路のエネルギロスにより温度上昇した作動油の廃熱エネルギと、エンジンの運転に伴ない温度上昇した他の流体の廃熱エネルギとを低沸点媒体を用いて吸熱し、吸熱した低沸点媒体を蒸気化させて動力回生用のタービンを回転させ、タービンによりエンジンを動力アシストして廃熱エネルギを回生させる廃熱エネルギ再生方法であり、そして、油圧回路のエネルギロスにより温度上昇した作動油、およびエンジンの運転に伴ない温度上昇した他の流体から、それらが有する廃熱エネルギを低沸点媒体に移動させることで、作動油および他の流体を冷却するとともに低沸点媒体を蒸気化させ、この低沸点媒体によりタービンを回転させ、このタービンによりエンジンを動力アシストして廃熱エネルギを回生させるので、作動油および他の流体の廃熱エネルギとして無駄に空中に散逸していたエンジンの動力損失の一部が、タービンを介してエンジンに有効に回生され、エンジンのエネルギ利用効率が向上する。
【００１５】
請求項２に記載された発明は、エンジンで駆動されるポンプを含む油圧回路のエネルギロスにより温度上昇した作動油を冷却するオイルクーラと、エンジンの運転に伴ない温度上昇した他の流体を冷却する他の冷却手段と、エンジンに対して設けられ蒸気化された低沸点媒体が有するエネルギで回転される動力回生用のタービンと、オイルクーラおよび他の冷却手段からの廃熱エネルギにて蒸気化された低沸点媒体をタービンに供給してタービンを駆動する低沸点媒体回路とを具備した廃熱エネルギ再生装置であり、そして、オイルクーラおよび他の冷却手段において、油圧回路のエネルギロスにより温度上昇した作動油、およびエンジンの運転に伴ない温度上昇した他の流体から、それらが有する廃熱エネルギを低沸点媒体に移動させることで、作動油および他の流体を冷却するとともに低沸点媒体を蒸気化させ、この蒸気化した低沸点媒体を低沸点媒体回路によりタービンに供給してタービンを駆動し、このタービンによりエンジンを動力アシストして廃熱エネルギを回生させるので、オイルクーラおよび他の冷却手段から廃熱エネルギとして無駄に空中に散逸していたエンジンの動力損失の一部が、低沸点媒体回路およびタービンによりエンジンに有効に回生され、エンジンのエネルギ利用効率が向上する。
【００１６】
請求項３に記載された発明は、請求項２記載の廃熱エネルギ再生装置における他の冷却手段を、エンジンを冷却して温度上昇したエンジン冷却水を冷却するラジエータとしたものであり、そして、オイルクーラおよびラジエータにおいて、作動油およびエンジン冷却水から、それらが有する廃熱エネルギを低沸点媒体に移動させることで、作動油およびエンジン冷却水を冷却するとともに低沸点媒体を蒸気化させ、この蒸気化した低沸点媒体を低沸点媒体回路によりタービンに供給してタービンを駆動し、このタービンによりエンジンを動力アシストして廃熱エネルギを回生させるので、オイルクーラおよびラジエータから廃熱エネルギとして無駄に空中に散逸していたエンジンの動力損失の一部が、低沸点媒体回路およびタービンによりエンジンに有効に回生され、エンジンのエネルギ利用効率が向上する。
【００１７】
請求項４に記載された発明は、請求項２記載の廃熱エネルギ再生装置における他の冷却手段を、ターボチャージャで圧縮されて温度上昇したエンジン吸入空気を冷却する吸気クーラとしたものであり、そして、オイルクーラおよび吸気クーラにおいて、油圧回路のエネルギロスにより温度上昇した作動油、およびターボチャージャで圧縮されて温度上昇したエンジン吸入空気から、それらが有する廃熱エネルギを低沸点媒体に移動させることで、作動油およびエンジン吸入空気を冷却するとともに低沸点媒体を蒸気化させ、この蒸気化した低沸点媒体を低沸点媒体回路によりタービンに供給してタービンを駆動し、このタービンによりエンジンを動力アシストして廃熱エネルギを回生させるので、オイルクーラおよび吸気クーラから廃熱エネルギとして無駄に空中に散逸していたエンジンの動力損失の一部が、低沸点媒体回路およびタービンによりエンジンに有効に回生され、エンジンのエネルギ利用効率が向上する。
【００１８】
請求項５に記載された発明は、エンジンで駆動されるポンプを含む油圧回路のエネルギロスにより温度上昇した作動油を冷却するオイルクーラと、エンジンを冷却して温度上昇したエンジン冷却水を冷却するラジエータと、ターボチャージャで圧縮されて温度上昇したエンジン吸入空気を冷却する吸気クーラと、エンジンに対して設けられ蒸気化された低沸点媒体が有するエネルギで回転される動力回生用のタービンと、オイルクーラと、ラジエータおよび吸気クーラからの廃熱エネルギにて蒸気化された低沸点媒体をタービンに供給してタービンを駆動する低沸点媒体回路とを具備した廃熱エネルギ再生装置であり、そして、オイルクーラ、ラジエータおよび吸気クーラにおいて、油圧回路のエネルギロスにより温度上昇した作動油、エンジンを冷却して温度上昇したエンジン冷却水およびターボチャージャで圧縮されて温度上昇したエンジン吸入空気から、それらが有する廃熱エネルギを低沸点媒体に移動させることで、作動油、エンジン冷却水およびエンジン吸入空気を冷却するとともに低沸点媒体を蒸気化させ、この蒸気化した低沸点媒体を低沸点媒体回路によりタービンに供給してタービンを駆動し、このタービンによりエンジンを動力アシストして廃熱エネルギを回生させるので、オイルクーラ、ラジエータおよび吸気クーラから廃熱エネルギとして無駄に空中に散逸していたエンジンの動力損失の一部が、低沸点媒体回路およびタービンによりエンジンに有効に回生され、エンジンのエネルギ利用効率が向上する。
【００１９】
請求項６に記載された発明は、請求項２乃至５のいずれかに記載の廃熱エネルギ再生装置における低沸点媒体回路が、建設機械に搭載されている圧縮機、凝縮器、受液器、低沸点媒体ポンプ、膨張弁および蒸発器が無端状に接続された空気調和装置回路における低沸点媒体ポンプから蒸発器に供給される低沸点媒体の一部を分流させてオイルクーラおよび他の冷却手段を通すことでこれらのオイルクーラおよび他の冷却手段から熱を吸収して低沸点媒体を蒸気化させるヒートパイプと、ヒートパイプ内で蒸気化された低沸点媒体をタービンに供給する供給管路と、タービンから低沸点媒体を空気調和装置回路の圧縮機の吸込側に戻す戻し管路とを具備したものであり、そして、建設機械に搭載されている空気調和装置回路の蒸発器に供給される低沸点媒体の一部を分流させて、オイルクーラおよび他の冷却手段の各ヒートパイプに通す際に、油圧回路のエネルギロスにより温度上昇した作動油、およびエンジンの運転に伴ない温度上昇した他の流体が有する廃熱エネルギを低沸点媒体に移動させることで、作動油および他の流体を冷却するとともにヒートパイプ内の低沸点媒体を蒸気化させ、この蒸気化した低沸点媒体を供給管路によりタービンに供給してタービンを駆動し、タービンからの低沸点媒体を戻し管路により圧縮機の吸込側に戻すので、建設機械に搭載されている空気調和装置回路の一部を有効利用して、低沸点媒体回路を安価に構成し、また、従来の高価な冷却ファン駆動用のクーリング用モータおよびクーリング用ポンプが不要となり、クーリング用ポンプを駆動する際の動力損失もなくなるので、経済的である。
【００２０】
請求項７に記載された発明は、請求項２乃至６のいずれかに記載の廃熱エネルギ再生装置において、エンジンがポンプを駆動する動力伝達部から分岐された動力伝達系にタービンを設置したものであり、そして、エンジンがポンプを駆動する動力伝達部から分岐された動力伝達系を利用して、タービンの設置が容易になり、また、オイルクーラからの廃熱エネルギと、他の冷却手段からの廃熱エネルギとで蒸気化された低沸点媒体によりタービンを駆動し、このタービンで発生した駆動トルクを動力伝達系を介してエンジンに回生供給することで、エンジンのポンプ駆動動力が軽減されエネルギ消費量が低減され、油圧回路などで発生した熱エネルギ損失が有効に再生回収される。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１記載の発明によれば、油圧回路のエネルギロスにより温度上昇した作動油、およびエンジンの運転に伴ない温度上昇した他の流体から、それらが有する廃熱エネルギを低沸点媒体に移動させることで、作動油および他の流体を冷却するとともに低沸点媒体を蒸気化させ、この低沸点媒体によりタービンを回転させ、このタービンによりエンジンを動力アシストして廃熱エネルギを回生させるので、作動油および他の流体から廃熱エネルギとして無駄に空中に散逸していたエンジンの動力損失の一部を、タービンを介してエンジンに有効に回生でき、エンジンのエネルギ利用効率を向上できる。
【００２２】
請求項２記載の発明によれば、オイルクーラおよび他の冷却手段において、油圧回路のエネルギロスにより温度上昇した作動油、およびエンジンの運転に伴ない温度上昇した他の流体から、それらが有する廃熱エネルギを低沸点媒体に移動させることで、作動油および他の流体を冷却するとともに低沸点媒体を蒸気化させ、この蒸気化した低沸点媒体を低沸点媒体回路によりタービンに供給してタービンを駆動し、このタービンによりエンジンを動力アシストして廃熱エネルギを回生させるので、オイルクーラおよび他の冷却手段から廃熱エネルギとして無駄に空中に散逸していたエンジンの動力損失の一部を、低沸点媒体回路およびタービンによりエンジンに有効に回生でき、エンジンのエネルギ利用効率を向上できる。
【００２３】
請求項３記載の発明によれば、オイルクーラおよびラジエータにおいて、作動油およびエンジン冷却水から、それらが有する廃熱エネルギを低沸点媒体に移動させることで、作動油およびエンジン冷却水を冷却するとともに低沸点媒体を蒸気化させ、この蒸気化した低沸点媒体を低沸点媒体回路によりタービンに供給してタービンを駆動し、このタービンによりエンジンを動力アシストして廃熱エネルギを回生させるので、オイルクーラおよびラジエータから廃熱エネルギとして無駄に空中に散逸していたエンジンの動力損失の一部を、低沸点媒体回路およびタービンによりエンジンに有効に回生でき、エンジンのエネルギ利用効率を向上できる。
【００２４】
請求項４記載の発明によれば、オイルクーラおよび吸気クーラにおいて、油圧回路のエネルギロスにより温度上昇した作動油、およびターボチャージャで圧縮されて温度上昇したエンジン吸入空気から、それらが有する廃熱エネルギを低沸点媒体に移動させることで、作動油およびエンジン吸入空気を冷却するとともに低沸点媒体を蒸気化させ、この蒸気化した低沸点媒体を低沸点媒体回路によりタービンに供給してタービンを駆動し、このタービンによりエンジンを動力アシストして廃熱エネルギを回生させるので、オイルクーラおよび吸気クーラから廃熱エネルギとして無駄に空中に散逸していたエンジンの動力損失の一部を、低沸点媒体回路およびタービンによりエンジンに有効に回生でき、エンジンのエネルギ利用効率を向上できる。
【００２５】
請求項５記載の発明によれば、オイルクーラ、ラジエータおよび吸気クーラにおいて、油圧回路のエネルギロスにより温度上昇した作動油、エンジンを冷却して温度上昇したエンジン冷却水およびターボチャージャで圧縮されて温度上昇したエンジン吸入空気から、それらが有する廃熱エネルギを低沸点媒体に移動させることで、作動油、エンジン冷却水およびエンジン吸入空気を冷却するとともに低沸点媒体を蒸気化させ、この蒸気化した低沸点媒体を低沸点媒体回路によりタービンに供給してタービンを駆動し、このタービンによりエンジンを動力アシストして廃熱エネルギを回生させるので、オイルクーラ、ラジエータおよび吸気クーラから廃熱エネルギとして無駄に空中に散逸していたエンジンの動力損失の一部を、低沸点媒体回路およびタービンによりエンジンに有効に回生でき、エンジンのエネルギ利用効率を向上できる。
【００２６】
請求項６記載の発明によれば、建設機械に搭載されている空気調和装置回路の蒸発器に供給される低沸点媒体の一部を分流させて、オイルクーラおよび他の冷却手段の各ヒートパイプに通す際に、油圧回路のエネルギロスにより温度上昇した作動油、およびエンジンの運転に伴ない温度上昇した他の流体が有する廃熱エネルギを低沸点媒体に移動させることで、作動油および他の流体を冷却するとともにヒートパイプ内の低沸点媒体を蒸気化させ、この蒸気化した低沸点媒体を供給管路によりタービンに供給してタービンを駆動し、タービンからの低沸点媒体を戻し管路により圧縮機の吸込側に戻すので、建設機械に搭載されている空気調和装置回路の一部を有効利用して、低沸点媒体回路を安価に構成でき、また、従来の高価な冷却ファン駆動用のクーリング用モータおよびクーリング用ポンプを不要とすることができるとともに、クーリング用ポンプを駆動する際の動力損失も防止できるので、コスト低減を図れる。
【００２７】
請求項７記載の発明によれば、エンジンがポンプを駆動する動力伝達部から分岐された動力伝達系を利用して、タービンを容易に設置でき、また、オイルクーラからの廃熱エネルギと、他の冷却手段からの廃熱エネルギとで蒸気化された低沸点媒体によりタービンを駆動し、このタービンで発生した駆動トルクを動力伝達系を介してエンジンに回生供給することで、エンジンのポンプ駆動動力を軽減できエネルギ消費量を低減でき、油圧回路などで発生した熱エネルギ損失を有効に再生回収できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施の形態を図１を参照しながら説明する。なお、図２に示された従来技術と同様の部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００２９】
図１に示されるように、油圧ショベルなどの建設機械に搭載されたエンジンとしてのディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」という）11でポンプとしてのメインポンプ12を駆動する動力伝達部としての駆動軸部21から分岐された動力伝達系としてのエンジンギア部22の軸23に、従来のクーリング用油圧ポンプ19（図２）の代わりに、蒸気化された低沸点媒体（いわゆる冷媒）が有するエネルギで回転駆動される小型の動力回生用のタービンとしての蒸気タービン（以下、単に「タービン」という）24が連結され、エンジン11に対して設置されている。
【００３０】
メインポンプ12を含む油圧回路25中の油圧出力から油圧エネルギ損失の結果発生する、温度上昇した作動油の熱エネルギは、殆どが作動油戻り回路26に設置された熱交換器であるオイルクーラ16aを通過するので、このオイルクーラ16aにより、油圧回路25のエネルギロスにより温度上昇した作動油を冷却するようにしている。
【００３１】
また、オイルクーラ16aと同様に、エンジン11の運転に伴ない温度上昇した他の流体としてのエンジン冷却水を冷却する他の冷却手段としてのラジエータ16bと、エンジン11の運転に伴ない温度上昇した他の流体としてのエンジン吸入空気を冷却する他の冷却手段としての吸気クーラ、例えばエア・トゥ・エア・アフタクーラ（以下、「ＡＴＡＡＣ」という）16cとが設置されている。
【００３２】
すなわち、エンジン11の冷却系統においても、エンジン11内で軽油などの化石燃料を燃焼して軸動力としてポンプ側にエネルギを供給する以外の動力のうち、多くが熱エネルギとなり、その熱エネルギは、エンジン冷却水回路に設置されたラジエータ16bを通過するので、このラジエータ16bにより、エンジン11の燃焼エネルギロスにより温度上昇した、すなわちエンジン11を冷却して温度上昇したエンジン冷却水を冷却するようにしている。
【００３３】
さらに、エンジン吸気系に設けられたターボチャージャ（図示せず）で圧縮され温度上昇したエンジン吸入空気は、インタクーラ回路に設置されたＡＴＡＡＣ16cにより冷却することで、エンジン11への吸気効率を高めるとともに、燃焼温度を下げて窒素酸化物の発生を減少させるようにしている。
【００３４】
一方、油圧ショベルなどの建設機械に搭載された通常の空気調和装置（以下、この空気調和装置を「エアコン」という）は、モータ31により駆動される圧縮機（コンプレッサ）32と、代替えフロンなどの低沸点媒体から外部へ熱を放出させることにより低沸点媒体を凝縮させる凝縮器（コンデンサ）33と、凝縮した低沸点媒体34を溜める受液器35と、上記モータ31により駆動され低沸点媒体34を圧送する低沸点媒体ポンプ36と、低沸点媒体の圧力を減少させる膨張弁（図示せず）と、膨張弁を経て蒸気化する低沸点媒体に外部から熱を吸収させる蒸発器（エバポレータ、図示せず）とが、順次無端状に接続構成された空気調和装置回路としてのエアコン回路37を備えている。なお、このエアコン回路37は、従来機にも設置されているため、図２（従来技術）にも記載する。
【００３５】
このエアコン回路37を利用して、少なくともオイルクーラ16a、ラジエータ16bおよびＡＴＡＡＣ16cからタービン24にわたって、オイルクーラ16a、ラジエータ16bおよびＡＴＡＡＣ16cから回収した廃熱エネルギにて蒸気化された低沸点媒体をタービン24に供給してこのタービン24を駆動する低沸点媒体回路38が配設されている。
【００３６】
この低沸点媒体回路38は、低沸点媒体ポンプ36から建設機械キャブ内に搭載されているエアコン回路37の膨張弁および蒸発器に供給される低沸点媒体の一部をエアコン回路37から分流させてオイルクーラ16a内、ラジエータ16b内およびＡＴＡＡＣ16c内に通すことでこれらの作動油、エンジン冷却水およびエンジン吸入空気から熱を吸収して低沸点媒体を蒸気化させるヒートパイプ41a，41b，41cと、これらのヒートパイプ41a，41b，41c内で蒸気化された低沸点媒体をタービン24に供給する供給管路42と、タービン24から低沸点媒体をエアコン回路37の圧縮機32の吸込側に戻す戻し管路43とを具備している。
【００３７】
次に、図１に示された一実施の形態の作用効果を説明する。
【００３８】
メインポンプ12を含む油圧回路25では、アクチュエータ用制御弁13、リリーフ弁15、配管、アクチュエータ14での油圧エネルギ損失の結果発生する熱エネルギは殆どが作動油の温度上昇を惹起し、この高温作動油は作動油戻り回路26にあるオイルクーラ16aを通過するが、建設機械に設置されているエアコン回路37の蒸発器に供給される代替えフロンなどの低沸点媒体34をエアコン回路37から分流させ通過させるヒートパイプ41aをオイルクーラ16a内に設置したので、従来のクーリング用油圧モータ17で駆動される冷却ファン18による空冷の代わりに、低沸点媒体がオイルクーラ16aの高温作動油の熱エネルギで蒸気化する際に、高温作動油より熱を奪い、作動油温度を低下させるとともに、熱エネルギを回収することができる。
【００３９】
この蒸気化した低沸点媒体を、エンジン11によりメインポンプ駆動を行う部分のエンジンギア部22に設置したタービン24に供給し、この低沸点媒体蒸気によりタービン24を駆動するので、このタービン24で発生した駆動トルクによりエンジン11のメインポンプ駆動動力を軽減でき、このため、エンジン燃料消費量の低減とともに、油圧回路25で発生した熱エネルギ損失の有効再生回収が可能となる。
【００４０】
このようにして、メインポンプ12を含む油圧回路25のエネルギロスの結果発生する作動油の温度上昇熱エネルギを、低沸点媒体を用いて吸収し、蒸気化させてタービン24を回転させ、そのタービン24でエンジン11の動力アシストを行わせ、エネルギ回生を行う。
【００４１】
このようなエネルギ回生作用は、オイルクーラ16aだけでなく、オイルクーラ16a、ラジエータ16bおよびＡＴＡＡＣ16cの全てにおいて同時に行なうことが、エンジン11のエネルギ利用効率を上げる上で望ましい。
【００４２】
すなわち、低沸点媒体ポンプ36からエアコン回路37の蒸発器に供給される凝縮状態の低沸点媒体34の一部をエアコン回路37から分流させ、オイルクーラ16a、ラジエータ16bおよびＡＴＡＡＣ16c内に設置されたヒートパイプ41a，41b，41c中を通過させ、このとき、従来の冷却ファン18（図２）による空冷の代わりに、作動油、ラジエータ温水およびエンジン吸入空気からの発熱を低沸点媒体（冷媒）34の蒸発で吸熱して冷却する。
【００４３】
このとき、油圧回路25の温度上昇した作動油が有する熱エネルギを、オイルクーラ16aのヒートパイプ41a中の低沸点媒体が吸収して蒸気化するとともに、低沸点媒体に気化熱を放出した作動油を冷却し、同時に、エンジン11を冷却して温度上昇したラジエータ温水が有する熱エネルギを、ラジエータ16bのヒートパイプ41b中の低沸点媒体が吸収して蒸気化するとともに、低沸点媒体に気化熱を放出したラジエータ温水を冷却して冷却水に戻し、同時に、ターボチャージャで圧縮されて温度上昇したエンジン吸入空気が有する熱エネルギを、ＡＴＡＡＣ16cのヒートパイプ41c中の低沸点媒体が吸収して蒸気化するとともに、低沸点媒体に気化熱を放出したエンジン吸入空気を冷却する。
【００４４】
そして、これらのヒートパイプ41a，41b，41c中で蒸気化した低沸点媒体を、上記エンジン11からメインポンプ12以外にも駆動動力を取出すためのエンジンギア部22の軸23に設置されたタービン24に供給し、このタービン24で発生した駆動トルクによりエンジン11のメインポンプ駆動動力を軽減する。
【００４５】
エンジン11では、メインポンプ駆動を行う部分のエンジンギア部22に、従来のクーリング用油圧ポンプ19（図２）の代わりに、低沸点媒体蒸気で駆動される小型の動力回生用のタービン24を設置したので、エンジン11にとってクーリング用油圧ポンプ19を駆動する動力損失分が軽減される。
【００４６】
以上のように、建設機械用のエンジン11でメインポンプ駆動を行う部分のエンジンギア部22に、従来のクーリング用油圧ポンプ19の代わりに、低沸点媒体蒸気で駆動される小型の動力回生用のタービン24を設置し、建設機械に通常設置されているエアコン回路37の蒸発器に供給される低沸点媒体34をエアコン回路37から分流させ通過させるヒートパイプ41a，41b，41cをオイルクーラ16a、ラジエータ16bおよびＡＴＡＡＣ16c内に設置したので、従来の油圧モータ駆動ファンによる空冷の代わりに、低沸点媒体34をオイルクーラ16a、ラジエータ16bおよびＡＴＡＡＣ16c内の高温流体の熱エネルギで蒸発させ、その高温流体より熱を奪い温度を低下させるとともに、熱エネルギを回収することにより、従来の高価な冷却ファン駆動用のクーリング用油圧モータ17およびポンプ19を取除くことができ、コスト低減を図れる。
【００４７】
さらに、建設機械に搭載されているエアコン回路37の蒸発器に供給される低沸点媒体の一部を分流させてオイルクーラ16a、ラジエータ16bおよびＡＴＡＡＣ16c内のヒートパイプ41a，41b，41cに通すことで、オイルクーラ16a、ラジエータ16bおよびＡＴＡＡＣ16cから廃熱エネルギを吸収して低沸点媒体を蒸気化させ、ヒートパイプ41a，41b，41c内で蒸気化された低沸点媒体を供給管路42によりタービン24に供給し、タービン24からの低沸点媒体を戻し管路43によりエアコン回路37の圧縮機32の吸込側に戻すので、建設機械に搭載されているエアコン回路37の一部を有効利用して、ヒートパイプ41a，41b，41c、供給管路42、戻し管路43を追加設置することで、低沸点媒体回路38を安価に構成できる。
【００４８】
また、エンジン11がメインポンプ12を駆動する駆動軸部21から分岐された動力伝達系としてのエンジンギア部22を利用して、タービン24を容易に設置でき、オイルクーラ16a、ラジエータ16bおよびＡＴＡＡＣ16cのヒートパイプ41a，41b，41c内で蒸気化した低沸点媒体を、エンジン11がメインポンプ駆動を行うエンジンギア部22に設置したタービン24に供給し、この低沸点媒体蒸気によりタービン24で発生した駆動トルクによってエンジン11のメインポンプ駆動動力を軽減できるため、エンジン燃料消費量の低減とともに、油圧回路25で発生した熱エネルギ損失の有効な再生回収が可能となる。
【００４９】
さらに、これらにより、下記の効果が期待できる。
【００５０】
すなわち、エンジン11のエネルギ利用効率を改善でき、エンジン出力を９２％程度まで低減でき、１クラス下のエンジンでも使用可能となり、エンジン11の小型化およびコスト低減に役立つ。
【００５１】
また、作動油の使用温度レベルを低下させて、作動油寿命を延長できるとともに、作動油の粘度低下を防止して油圧機器の摺動部分の寿命を延長できる。
【００５２】
さらに、高価な冷却ファン用ポンプおよびモータが不要となり、クーリングユニットの小型化およびコスト低減を図れるとともに、冷却ファンの風切音などのノイズが発生しないとともに、空冷用空気に含まれる塵埃による熱交換器目詰まりが発生せず、また、外界に熱を放出しないので環境の熱汚染を防止でき、これらから、ユーザフレンドリーな冷却システムを構築できる。
【００５３】
なお、図示された実施の形態では、オイルクーラ16a、他の冷却手段としてのラジエータ16bおよびＡＴＡＡＣ16c内に通したヒートパイプ41a，41b，41cによって、オイルクーラ16a、ラジエータ16bおよびＡＴＡＡＣ16cから熱を吸収して低沸点媒体を蒸気化させることで、エネルギをタービン24に回生するようにしているが、オイルクーラ16a内に通したヒートパイプ41aによって熱を吸収するとともに、ラジエータ16bおよびＡＴＡＡＣ16cのいずれか一方に通したヒートパイプ41b，41cのいずれか一方によって熱を吸収して、低沸点媒体を蒸気化させることで、エネルギをタービン24に回生するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の廃熱エネルギ再生装置に係る一実施の形態を示す流体回路図である。
【図２】従来の油圧回路を示す回路図である。
【符号の説明】
【００５５】
11    エンジン
12    ポンプとしてのメインポンプ
16a   オイルクーラ
16b   他の冷却手段としてのラジエータ
16c   他の冷却手段としての吸気クーラ（ＡＴＡＡＣ）
21    動力伝達部としての駆動軸部
22    動力伝達系としてのエンジンギア部
24    タービン
25    油圧回路
32    圧縮機
33    凝縮器
34    低沸点媒体
35    受液器
36    低沸点媒体ポンプ
37    空気調和装置回路としてのエアコン回路
38    低沸点媒体回路
41a，41b，41c    ヒートパイプ
42    供給管路
43    戻し管路
【図１】
2006090156.tif 000003
【図２】
2006090156.tif 000004