(57)【要約】本発明は、内燃機関の余熱利用システムに関し、この余熱利用システムは、冷却媒体、冷却媒体貯蔵タンク（９）、冷却媒体輸送管（８）、循環ポンプ（７）、高圧配管（１５）、エネルギー貯蔵タンク（１４、１２）、蒸気タービン（１３、１１）、放熱器（１０）を備え、冷却媒体は、内燃機関及び排気ガスの余熱を吸収することにより高温高圧ガスを生成し、この高温高圧ガスで蒸気タービンが仕事をするように駆動し、それにより熱エネルギーを運動エネルギーに変換する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の高効率化・省エネ化余熱利用技術であって、
内燃機関に循環システムが取り付けられており、前記循環システムは、冷却媒体、冷却媒
体貯蔵タンク、冷却媒体輸送管、循環ポンプ、高圧配管、エネルギー貯蔵タンク、蒸気タ
ービン、放熱器を備え、冷却媒体は、常圧で低沸点の物質であり、冷却媒体貯蔵タンクは
、冷却媒体輸送管を介して循環ポンプに接続され、循環ポンプは、接続管を介して内燃機
関の循環液の入口に接続され、
内燃機関の排気管の外壁には密閉中間層が設けられ、内燃機関の循環液の出口が排気管の
中間層の一端に接続され、排気管の中間層の他端が高圧配管を介してエネルギー貯蔵タン
クに接続され、エネルギー貯蔵タンクは蒸気タービンに接続され、蒸気タービンの出力端
から運動エネルギーが出力され、仕事をした気液混合物が放熱フィンに入り、完全に液化
されて冷却媒体貯蔵タンクに入り、次の循環に用いられる、ことを特徴とする内燃機関の
高効率化・省エネ化余熱利用技術。
【請求項２】
冷却媒体は、常圧沸点が３５〜６５℃の液体物質である、ことを特徴とする請求項１に記
載の内燃機関の高効率化・省エネ化余熱利用技術。
【請求項３】
冷却媒体は、好ましくは、酢、塩化メチレン、ｔ−ブチルブロモアセテート、メタノール
である、ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の高効率化・省エネ化余熱利用技術
。
【請求項４】
蒸気タービンは一段又は多段蒸気タービンを用いる、ことを特徴とする請求項１に記載の
内燃機関の高効率化・省エネ化余熱利用技術。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の高効率化・省エネ化余熱利用技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
資料によれば、現在、主流の量産ガソリン内燃機関の直接燃料効率は約３０％であり、Ｂ
ＭＷなどの先進的な量産ガソリンエンジンなど、過給技術を使用するいくつかの量産エン
ジンは約４０％に達する。効率を制限するボトルネックは、主に、仕事をするために抗さ
なければならない摩擦力、燃料の量など、技術的・物理的な課題にあり、循環効率、機械
効率、燃焼効率、ガス室効率、気密性の効率や製造プロセスと技術など、多くの要因があ
る。現在、多くの研究所や自動車メーカーは、複合セラミックシリンダーブロック技術、
熱電変換（エネルギー回収技術）、過給技術、燃料効率化（点火、霧化）など、全体的な
効率の向上に取り組んでおり、理論的効率は、高い場合、約６０％に達し、主に低摩擦化
技術、熱電変換ハイブリッド出力（車両全体の出力効率、厳密に言えばエンジンの直接効
率ではない）である。本質的には、内燃機関は非常に無駄な機械装置であり、燃料に含ま
れるエネルギーの１／３だけが内燃機関によって機械運動に変換されて車を走行駆動し、
残りのエネルギーは、一部が排気管を通して排出されて無駄になり、別の一部として、内
燃機関の作動時の温度が高くなりすぎるのを防ぐために、循環流体によって吸収された熱
が放熱フィンで放散されて無駄になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
自動車の燃料効率を向上させ、エネルギーを節約するために、現在一般的に使用されてい
る方法には、主にガソリン洗浄剤の使用、タービンの過給、及びガス路と油路の頻繁なク
リーニングが含まれ、ガソリン洗浄剤の使用は、燃料を完全に燃焼させ、燃料の使用効率
を向上させ、タービンの過給は、内燃機関の運動エネルギーをより強力にし、使用効率を
向上させ、ガス路と油路の頻繁なクリーニングも、燃料の効率を向上させ、運動エネルギ
ーを増加することができ、ただし、これらの方法は、実際には、効率を僅かに向上させる
しかできず、基本的には燃料の利用率を大幅に向上できない。したがって、エネルギーを
回収する方法は、従来から重要な技術的課題であり、また、将来の内燃機関技術の開発方
向でもある。
【０００４】
本発明の目的は、内燃機関の余熱と排気ガスの余熱を最大限に活用し、常圧で低沸点の物
質から高圧ガスを発生させて蒸気タービンが運動エネルギーを出力するように駆動し、す
なわち回収した余熱を運動エネルギーに変換することで、燃料の利用効率を向上させ、内
燃機関のエネルギー変換率を向上させ、エネルギーを節約し、大気への排気ガスの排出を
減らす、高効率化・省エネ化余熱利用技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的を実現するために使用される技術案は、以下のとおりである。内燃機関に循
環システムが取り付けられており、前記循環システムは、冷却媒体、冷却媒体貯蔵タンク
、冷却媒体輸送管、循環ポンプ、高圧配管、エネルギー貯蔵タンク、蒸気タービン、放熱
器を備え、冷却媒体は、常圧で低沸点の物質であり、冷却媒体貯蔵タンクは、冷却媒体輸
送管を介して循環ポンプに接続され、循環ポンプは、接続管を介して内燃機関の循環液の
入口に接続され、
内燃機関の排気管の外壁には密閉中間層が設けられ、内燃機関の循環液の出口が排気管の
中間層の一端に接続され、排気管の中間層の他端が高圧配管を介してエネルギー貯蔵タン
クに接続され、エネルギー貯蔵タンクは蒸気タービンに接続され、蒸気タービンの出力端
から運動エネルギーが出力され、仕事をした気液混合物が放熱フィンに入り、完全に液化
されて冷却媒体貯蔵タンクに入り、次の循環に用いられる。
【０００６】
冷却媒体は、常圧沸点が３５〜６５℃の液体物質である。
【０００７】
冷却媒体は、好ましくは、酢、塩化メチレン、ｔ−ブチルブロモアセテート、メタノール
である。
【０００８】
蒸気タービンは一段又は多段蒸気タービンを用いる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の有益な効果は、以下のとおりである。システムは、全体として構造がシンプルで
あり、取り付けやすく、内燃機関の余熱と排ガスの余熱を十分に活用でき、常圧で低沸点
の物質は、熱を吸収することにより気化され、高圧ガスを生成し、蒸気タービンが運動エ
ネルギーを出力するように駆動し、つまり、回収した余熱を運動エネルギーに変換するこ
とで、燃料の利用効率を向上させ、内燃機関のエネルギー変換率を向上させ、エネルギー
を節約し、大気への排気ガスの排出を減らす。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の作動原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の作動原理は図１に示され、内燃機関４に循環システムが取り付けられており、該
循環システムは、冷却媒体、冷却媒体貯蔵タンク９、冷却媒体輸送管８、循環ポンプ７、
高圧配管１５、エネルギー貯蔵タンク１４、１２、蒸気タービン１３、１１、放熱器１０
を備え、冷却媒体貯蔵タンク９は、冷却媒体輸送管８を介して循環ポンプ７に接続され、
循環ポンプ７は、接続管６を介して内燃機関４の循環液の入口に接続され、内燃機関４の
排気管１の外壁には密閉中間層２が設けられ、内燃機関４の循環液の出口が排気管の中間
層２の一端に接続され、排気管の中間層２の他端が高圧配管１５を介して第１エネルギー
貯蔵タンク１４に接続され、第１エネルギー貯蔵タンク１４は一段蒸気タービン１３に接
続され、一段蒸気タービン１３の出力端が運動エネルギーを出力し、仕事をした高圧高温
ガスが第２エネルギー貯蔵タンク１２に入り、第２エネルギー貯蔵タンク１２は二段蒸気
タービン１１に接続され、仕事をした気液混合物が放熱器１０に入って冷却され、完全に
液化された後冷却媒体貯蔵タンク９に入り、次の循環に用いられる。
【００１２】
冷却媒体は、常圧沸点が３５〜６５℃の液体物質、たとえば、塩化メチレン、メタノール
などであり、冷却媒体貯蔵タンク９は、冷却媒体輸送管を介して循環ポンプに接続され、
循環ポンプ７は、接続管６を介して内燃機関４の循環液の入口に接続される。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
機械が作動するときに、循環ポンプ７が始動し、内燃機関４の循環液の入口から冷却媒体
が入り、内燃機関４を通過した冷却媒体が内燃機関の余熱を吸収して加熱され、内燃機関
の循環液の出口から出た冷却媒体が予備加熱されて排気管の中間層２に入り、排気ガスか
ら余熱を再び吸収する。内燃機関の作動温度は通常９０℃程度に維持される一方、内燃機
関の排気ガスの温度は通常数百℃程度であるため、内燃機関４で予備加熱された媒体は通
常作動温度である９０℃に達し、次に排気管の中間層２に入り、数百℃の排気ガスで加熱
される。冷却媒体の温度が媒体の沸点温度を大幅に超えるほど大幅に上昇するため、高圧
配管１５に入った余熱を吸収した冷却媒体の圧力が急激に上昇する。高圧配管１５内の高
温高圧冷却媒体が第１エネルギー貯蔵タンク１４に入ると、その容器の急激な容積増加に
より、高圧配管１５内の高温高圧冷却媒体が急速に気化し、高温高圧ガスとなり、次に、
高温高圧ガスは１段蒸気タービン１３に入り、高温高圧ガスは、１段蒸気タービン１３を
通過して、熱エネルギーを運動エネルギーに変換し、たとえば、接続軸を介して発電機を
発電駆動したり、フレキシブルなトランスミッションシャフトを介して機械の本体による
仕事（この部分の内容は別に特許申請）を支援したりすることができ、１段蒸気タービン
１３により仕事をされた冷却媒体の温度と圧力が大幅に低下し、温度と圧力を下げ続ける
ために２段蒸気タービン１１が設置されてもよく、この場合、２段蒸気タービン１１によ
り仕事をされて温度と圧力が下がった後、気液混合物は放熱器１０に入る。放熱器１０に
は、電子ファンと温度センサが取り付けられており、温度センサは、冷却媒体の液化温度
よりも低い温度に設定され、冷却媒体が第２段蒸気タービンにより温度と圧力を低下され
た後にも、液化温度に到達できない場合、放熱器１０の電子ファンが始動し、最終的に、
放熱器１０を通過した冷却媒体を液化温度にし、液化した冷却媒体は配管を通って冷却媒
体貯蔵タンク９に入り、その後、内燃機関の循環システムの配管に入る。内燃機関のシリ
ンダブロックが燃焼する冷却シリンダには、温度センサ５が取り付けられており、この温
度センサは循環ポンプ７に接続され、温度センサ５には内燃機関の作動温度が設定され、
内燃機関４の作動温度が設定温度より高い場合、循環ポンプ７は起動し、設定温度未満で
ある場合、循環ポンプ７は停止し、それにより、内燃機関の正常な作動が確保される。
【図１】
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【国際調査報告】
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