(57)【要約】車両動力供給システムは、「閉鎖システム」内に配置される内燃エンジン（１）と、蒸気発生器（２）とを備える。内燃エンジン（１）からの排熱を使用して加熱されるとすぐに、水または別の適切な作動流体が蒸気発生器（２）に供給される。生成される蒸気は、後まで貯蔵タンク（３）に貯蔵され、例えば、内燃エンジン（１）が稼動していないときに、熱および／または動力を車両に提供するために、蒸気が使用される。例えば、蒸気は、エキスパンダ（４）を介して発生器（５）を駆動し、車両内の様々な電気系統に動力を供給するための電気を提供することができる。さらに、エキスパンダ（４）からの高温の排気（７）をラジエータ（８）に供給して、車両キャビンの暖房を提供することができる。
2010504462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジンを含む車両のための動力供給システムであって、
該内燃エンジンが稼動しているときに、排熱を回収するための手段と、
該回収された熱エネルギーを、熱エネルギーとして少なくとも部分的に貯蔵するための手段と、
該車両に対して熱および／または動力を提供するように、後において該貯蔵された熱エネルギーを提供するための手段と
を備える、システム。
【請求項２】
排熱を回収するための前記手段は、前記内燃エンジンからの該排熱を使用して、作動流体を加熱するための手段を備え、
該回収された熱エネルギーを貯蔵するための前記手段は、該加熱された作動流体を貯蔵するための手段を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
内燃エンジンを含む車両のための動力供給システムであって、
作動流体を加熱するために、該内燃エンジンからの排熱を使用するための手段と、
該加熱される作動流体を貯蔵するための手段であって、それにより、それは、後において該車両に対して熱および／または動力を提供するために使用されてもよい、手段と
を備える、システム。
【請求項４】
前記作動流体を加熱するために、前記エンジン排気および／またはエンジン排気ガスを使用するための手段を備える、請求項２または３に記載のシステム。
【請求項５】
前記内燃エンジンの周囲またはその上方で前記作動流体を循環するための手段であって、それにより、該作動流体は、使用中の該エンジンによって加熱される、手段を備える、請求項２、３、または４に記載のシステム。
【請求項６】
流体が加熱されるために提供されることができる作動流体供給源をさらに備え、
前記加熱される作動流体は、一旦使用されると、該作動流体供給源に戻される、請求項２〜５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記加熱される作動流体は、気体の形態で貯蔵される、請求項２〜６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記加熱される作動流体は、液体の形態で貯蔵される、請求項２〜７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記内燃エンジンおよび気体の形態の前記加熱される作動流体の両方によって駆動されてもよい、ピストン装置をさらに備える、請求項２〜８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
内燃エンジンと、
作動流体を加熱するように、該内燃エンジンからの排熱を使用するための手段と、
該内燃エンジンおよび気体の形態の該加熱される作動流体の両方によって駆動されてもよい、ピストン装置と
を備える、動力供給システム。
【請求項１１】
前記ピストン装置は、一方の側が前記内燃エンジンによって駆動され、他方の側が前記作動流体によって駆動される、請求項９または１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ピストン装置によって駆動される発電機をさらに備える、請求項９、１０、または１１に記載のシステム。
【請求項１３】
電気を生成するために、前記貯蔵された熱エネルギーまたは貯蔵された加熱される作動流体を使用するための手段をさらに備える、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記車両の触媒コンバータ排気ガス処理装置の触媒を加熱するために、前記貯蔵された熱エネルギーまたは貯蔵された加熱される作動流体を使用するための手段をさらに備える、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
触媒コンバータ排気ガス処理装置を含む車両の内燃エンジンのためのシステムであって、
作動流体を加熱するために、該内燃エンジンからの排熱を使用するための手段と、
該排気ガス処理装置の触媒を加熱するために、該加熱される作動流体を使用するための手段と
を備える、システム。
【請求項１６】
前記内燃エンジンからの排熱によって駆動されてもよい、固体発電装置をさらに備える、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
内燃エンジンと、
該内燃エンジンからの排熱を使用して、作動流体を加熱するための手段と、
該内燃エンジンからの排熱によって駆動されてもよい、固体発電装置と
を備える、動力供給システム。
【請求項１８】
前記固体発電装置は、熱電発電機である、請求項１６または１７に記載のシステム。
【請求項１９】
内燃エンジンを備える、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記作動流体は、水である、請求項２〜１９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２１】
前記加熱される水は、少なくとも部分的に蒸気の形態で貯蔵される、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記加熱される水は、飽和状態で貯蔵される、請求項２０または２１に記載のシステム。
【請求項２３】
内燃エンジンを含む車両のための動力供給を動作する方法であって、
該内燃エンジンが稼動しているときに、排熱を回収することと、
該回収された熱エネルギーを、少なくと部分的に熱エネルギーとして貯蔵することと、
該車両に対して熱および／または動力を提供するために、後において該貯蔵された熱エネルギーを提供することと
を備える、方法。
【請求項２４】
前記排熱を回収するステップは、作動流体を加熱するために該排熱を使用することを備え、
該回収された熱エネルギーを前記貯蔵するステップは、該加熱される作動流体を貯蔵することを備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
内燃エンジンを含む車両のための動力供給システムを動作する方法であって、
作動流体を加熱するために、内燃エンジンからの排熱を使用することと、
該加熱される作動流体を貯蔵することであって、それにより、それは、後において該車両に熱および／または動力を提供するために使用されてもよい、ことと
を備える、方法。
【請求項２６】
前記エンジン排気および／またはエンジン排気ガスを使用して、前記作動流体を加熱することを備える、請求項２４または２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記内燃エンジンが使用されている間、該内燃エンジンの周囲またはその上方で前記作動流体を循環することによって、該作動流体を加熱することを備える、請求項２４、２５、または２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記エンジン排気および／またはエンジン排気ガスを使用して前記作動流体を加熱する前に、前記エンジンが使用されている間、前記内燃エンジンの周囲またはその上方で該作動流体を循環することによって、該作動流体を予熱することを備える、請求項２４、２５、２６、または２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記加熱されるべき流体を作動流体供給源から供給することと、
一旦使用されると、該加熱される作動流体を該作動流体供給源に戻すことと
をさらに備える、請求項２４〜２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記加熱される作動流体を気体の形態で貯蔵することをさらに備える、請求項２４〜２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記加熱される作動流体を液体の形態で貯蔵することをさらに備える、請求項２４〜３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記内燃エンジンおよび気体の形態の前記加熱される作動流体の両方を使用して、ピストン装置を駆動することをさらに備える、請求項２４〜３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
内燃エンジンと、作動流体システムと、ピストン装置とを備える、動力供給システムを動作する方法であって、
該内燃エンジンからの排熱を使用して、該作動流体を加熱することと、
該内燃エンジンおよび気体の形態の該加熱される作動流体の両方を使用して、該ピストン装置を駆動することと
を備える、方法。
【請求項３４】
前記ピストン装置は、一つの側が前記内燃エンジンによって駆動され、他の側が前記作動流体によって駆動される、請求項３２または３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記ピストン装置を使用して発電機を駆動することによって、電気を生成することをさらに備える、請求項３２、３３、または３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記内燃エンジンの同時的な動作なしで、前記車両に対して熱および／または動力を供給するために、前記貯蔵された熱エネルギーまたは貯蔵された加熱される作動流体を使用することをさらに備える、請求項２３〜３５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３７】
前記貯蔵された熱エネルギーまたは貯蔵された加熱される作動流体を使用して、電気を生成することをさらに備える、請求項２３〜３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３８】
前記車両の触媒コンバータ排気ガス処理装置の前記触媒を加熱するために、前記貯蔵された熱エネルギーまたは貯蔵された加熱される作動流体を使用することをさらに備える、請求項２３〜３７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３９】
内燃エンジンと、触媒コンバータ排気ガス処理装置とを含む、車両のエンジンシステムを動作する方法であって、
作動流体を加熱するために、該内燃エンジンからの排熱を使用することと、
該排気ガス処理装置の触媒を加熱するために、該加熱される作動流体を使用することと
を備える、方法。
【請求項４０】
前記内燃エンジンからの排熱を使用して、固体発電装置を加熱することをさらに備える、請求項２３〜３９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４１】
内燃エンジンと、作動流体システムと、固体発電装置とを備える、動力供給システムを動作する方法であって、
該内燃エンジンからの排熱を使用して、該作動流体を加熱することと、
該内燃エンジンからの排熱を使用して、該固体発電装置を加熱することと
を備える、方法。
【請求項４２】
前記固体発電装置は、熱電発電機である、請求項４０または４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記作動流体は、水である、請求項２３〜４２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４４】
前記加熱される水を、少なくとも部分的に蒸気の形態で貯蔵することを備える、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記加熱される水を、飽和状態で貯蔵することを備える、請求項４３または４４に記載の方法。
【請求項４６】
請求項１〜２２のいずれか１項に記載のシステムを含むか、または請求項２３〜４５のいずれか１項に記載の方法に従って動作させられる、車両。
【請求項４７】
プログラム要素がデータ処理手段上で実行されるときに、請求項２３〜４５のいずれか１項に記載の方法を実施するためのコンピュータソフトウェアコード部分を備える、コンピュータプログラム要素。
【請求項４８】
添付図面のいずれか１つを参照して実質的に本明細書に記載されるような、動力供給システム。
【請求項４９】
前記添付図面のいずれか１つを参照して本明細書に記載されるような、車両の内燃エンジンのためのシステム。
【請求項５０】
前記添付図面のいずれか１つを参照して本明細書に記載されるような、動力供給システムを動作する方法。
【請求項５１】
前記添付図面のいずれか１つを参照して本明細書に記載されるような、車両のエンジンシステムを動作する方法。
【請求項５２】
前記添付図面のいずれか１つを参照して本明細書に記載されるような、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、車両のための動力供給システムに関し、特に、道路車両のための動力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
大型および中型（米国クラス８および６）トラックにとって、実際に積荷を輸送していないときにも、それらの内燃エンジンを空転させることが一般的である。そのような空転は、概して、一般的に「ホテル負荷（ｈｏｔｅｌ  ｌｏａｄ）」と称されるもの、すなわち、車両が停止しているときに運転手の快適さのための動力を提供するためのものである。ホテル負荷は、例えば、キャビンおよび補助機器、温度および湿度の制御ユニット（暖房および冷房）等の使用を含む。１日当たり５時間もの空転時間が存在する場合がある。
【０００３】
ホテル負荷の動力を提供するためにトラックのエンジンを空転させる必要性は、重要な問題であり得る。例えば、燃料を消費し、エンジンの消耗を促進する。エンジンを空転に近い状態で動作させることは、特に非効率的である。また、ホテル負荷動力を提供するためのトラックの空転によってもたらされる、排気放出および騒音公害の問題も存在する。
【０００４】
したがって、トラック等の車両におけるホテル負荷用に、動力を提供するためにエンジンの空転を使用する必要性を低減する試みが数多く提案されてきた。例えば、ホテル負荷のために必要とされる動力の一部またはすべてを提供するための、例えばバッテリ、補助発生器、または燃料電池等の形態の補助動力ユニットを提供することが既知である。しかしながら、これらの装置にも不利な点がある。例えば、バッテリの場合、バッテリを充電するために、依然としてエンジンを搭載する必要がある。補助発生器は、電気を生成するために主内燃エンジンを使用するよりも効率的である一方で、依然として排気放出が生じ、限られた寿命を有する傾向がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、出願人は、車両のための動力供給システム、および特にトラック等の道路車両におけるホテル負荷のための動力の供給に関して、改善の余地が残存すると考える。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の側面によると、
内燃エンジンと、
作動流体を加熱するために、該内燃エンジンからの排熱を使用するための手段と、
該加熱される作動流体を貯蔵するための手段であって、それにより、それは、後に該車両に対して熱および／または動力を提供するために使用されてもよい、手段と
を備える、車両のための動力供給システムが提供される。
【０００７】
本発明の第２の側面によると、内燃エンジンを含む車両のための動力供給システムを動作する方法であって、
作動流体を加熱するために、該内燃エンジンからの排熱を使用するステップと、
加熱される作動流体を貯蔵するステップであって、それにより、それは、後で該車両に対して熱および／または動力を提供するために使用されてもよい、ステップと
を備える、方法が提供される。
【０００８】
本発明においては、内燃エンジンによって生成される排熱は、水等の作動流体を加熱するために使用される。しかしながら、エンジンの動力を補うため、および／または電気を生成するために、加熱される流体をその時に単に使用する代わりに、加熱流体は、車両に対する動力および／または熱を提供するように、後において使用するために貯蔵される。
【０００９】
この方法で加熱作動流体を貯蔵することによって、例えば、および以下でより詳細に説明されるように、ホテル負荷需要を満たすため、加熱または発電等に後でそれを使用できるようになる。したがって、これは、ホテル負荷需要のためのエンジンの空転時間を削減するために使用することができ、したがって、上述されるように、例えば、効率を向上し、排気放出を削減し、騒音公害を削減する。
【００１０】
つまり、本発明においては、内燃エンジンが稼動している時に、排熱を回収し、それを貯蔵し、次いで、例えば、後におけるホテル負荷需要を満たすため、ならびに、例えば、および特に、内燃エンジンが稼動していない時に、回収された（貯蔵された）エネルギーを提供するために、作動流体蓄積装置が使用される。
【００１１】
したがって、本発明の第３の側面によると、内燃エンジンを含む車両のための動力供給を動作するための方法であって、
該内燃エンジンが稼動している時に、排熱を回収するステップと、
該回収された熱エネルギーを、少なくとも部分的に熱エネルギーとして貯蔵するステップと、
該車両に対して熱および／または動力を提供するように、後で該貯蔵された熱エネルギーを提供するステップと
を備える、方法が提供される。
【００１２】
本発明の第４の側面によると、内燃エンジンを含む車両のための動力供給システムであって、
該内燃エンジンが稼動している時に、排熱を回収するための手段と、
該回収された熱エネルギーを、少なくとも部分的に熱エネルギーとして貯蔵するための手段と、
該車両に対して熱および／または動力を提供するように、後で該貯蔵された熱エネルギーを提供するための手段と
を備える、システムが提供される。
【００１３】
当該技術分野に精通する者によって理解されるように、本発明のこれらの側面は、必要に応じて、本明細書に記載される、本発明の好ましい、および任意の特長のいずれか１つ以上またはすべてを含むことができ、好ましくは含む。したがって、例えば、好ましくは、水等の作動流体を加熱するために、それを使用することによって排熱が回収され、次いで加熱作動流体を貯蔵することによって貯蔵される。回収された熱エネルギーは、内燃エンジンが稼動していない時に、動力および／または熱を提供するために、好ましくは同様に使用される。
【００１４】
本発明において使用され、加熱される作動流体は、いずれかの適切なそのような流体であってよい。特に好ましい実施形態においては、作動流体は水であり、したがって水を加熱するため、最も好ましくは蒸気（次いでこれは、上述されるように、後で使用するために、好ましくは貯蔵される）を生成するために、排熱が使用される。水は、使用するのに特に便利かつ効率的な作動流体である。しかしながら、所望により、イソペンタンまたはＲ２４５ｃａ等の有機流体等、その他の流体が、代わりに、または同時に使用されてもよい。
【００１５】
本発明においては、作動流体（例えば、水）は、内燃エンジンによって生成された排熱（エンジンによって廃棄される熱）によって加熱されてもよく、内燃エンジンの排気（廃棄された）熱は、いずれかの適した方法で回収されてもよい。
【００１６】
特に好ましい実施形態においては、エンジンの排熱が回収され、エンジン排気および／またはエンジン排気ガスからの熱移動によって作動流体が加熱される。したがって、好ましい実施形態においては、作動流体が加熱され、好ましくは熱交換器装置等の内燃エンジの排気システムの周囲装置手段によって、熱エネルギーが回収される。したがって、本発明のシステムは、好ましくは、内燃エンジンの排気（廃棄）熱を使用して作動流体を加熱するための排気ガス熱交換器装置を備える。
【００１７】
エンジンからの排気（廃棄）熱を捕捉し、回収し、こうして作動流体を加熱するためのその他の加熱装置がもちろん可能であり得る。例えば、好ましくは、使用中のエンジン、例えば、エンジンの冷却ジャケット内の周囲で作動流体を循環することによって作動流体を加熱するために、例えば、燃焼シリンダからのもの等のエンジン自体の熱は、以下により詳細に記載されるように、同時に、または代わりに使用されてもよい。したがって、好ましい実施形態においては、本発明のシステムは、エンジンの周囲もしくはその上方において作動流体を循環するための装置、または循環するステップを備え、それによって作動流体は、使用中のエンジンによって加熱されてもよい。
【００１８】
最も好ましくは、作動流体は、エンジンの排気および／または排気ガスを使用して、少なくとも加熱される。以下により詳細に記載されるように、特に好ましい実施形態においては、作動流体は、エンジン自体およびエンジンの排気システムの両方によって（例えば、それを、両方の周囲で循環することによって）加熱される。
【００１９】
当該技術分野に精通する者によって理解されるように、加熱することができる作動流体（例えば、水）の供給源が必要となる。この流体供給源は、所望により提供することができるが、好ましくは、所望により加熱するために提供することができる、作動流体（例えば、水）の貯蔵容器またはリザーバが存在する。したがって、好ましくは、システムは、流体を、所望により加熱するために、加熱手段（例えば、排熱交換器）に提供することができ、好ましくは水リザーバの形態の作動流体供給源を備える。好ましくは、閉鎖流体供給システムが使用される、すなわち、いったん使用されると、加熱流体（例えば、蒸気に変換された水）は、（低温）流体供給（リザーバ）に戻る（再生利用される）。しかしながら、所望により、加熱作動流体が再生利用されない、開放システムが使用されてもよい。
【００２０】
したがって、特に好ましい実施形態においては、作動流体加熱および貯蔵システムは、「閉鎖」システムとして、すなわち継続的に再循環することができる作動流体（例えば、水および蒸気）の閉回路が存在するように、配置される。好ましくは、装置は、貯蔵される加熱流体（例えば、蒸気または水）の所定または特定の容量が達成された場合に、いかなる過剰な作動流体（例えば、蒸気または温水）も、貯蔵するより、むしろ、連続サイクルを通して流すことができる（例えば、以下により詳細に記載されるように、電気を生成するために）、および／または雰囲気に排気することができる。
【００２１】
特に好ましい実施形態においては、加熱されるように（排気）熱交換器に供給される作動流体（例えば、水）は、例えば、および好ましくは、水の場合、１００℃に近い温度まで、最初に予熱される。これは、所望により達成することができる。特に好ましい装置においては、流体は、内燃エンジン（例えば、および好ましくは、エンジンの冷却ジャケット内）の周囲でそれを循環させることによって、予熱される。これは、エンジンの排気（廃棄）熱エネルギーをさらに回収することを助長する。
【００２２】
出願人は、該装置が、エンジン冷却目的のための従来のエンジンラジエータ装置の代わりに使用できることをさらに認識した。特に、エンジンラジエータの使用よりも、エンジン熱を（その後、エンジン排気ガスを使用してさらに加熱されてもよい、好ましくは加熱される）作動流体に移動することができる。該装置においては、必要に応じて、エンジン冷却機能を維持するための作動流体の再生利用を可能にするために、凝縮器を使用することができる。
【００２３】
したがって、好ましい実施形態においては、好ましくは、作動流体を加熱するために、エンジンの熱を使用し、次いで排気の熱を使用する、２段階の加熱プロセスが存在する。
【００２４】
したがって、作動流体が水を備える、好ましい実施形態においては、本発明のシステムは、好ましくは、それが蒸気発生手段（またはステップ）に供給される前に、内燃エンジンの周囲で水を循環するための装置の形態（または循環するステップ）の、それが蒸気発生手段（またはステップ）に供給される前に、水を加熱するための手段（または加熱するステップ）を備える。
【００２５】
作動流体が一旦加熱される（排熱が回収される）と、本発明においては、上述されるように、これは、車両に対する動力および／または熱を提供するように、後で使用するために、いくつかの形態で貯蔵される。この貯蔵は、いずれかの適切な、および所望の方法で実施することができる。
【００２６】
例えば、作動流体は、気体の形態で貯蔵することができ、一実施形態においては、好ましくは、気体の形態で貯蔵される。したがって、蒸気が生成される水の場合、生成された蒸気は、後で使用するために、例えば、「蒸気」として貯蔵されることができ、および好ましい一実施形態においては、例えば、リザーバまたはアキュムレータ等の適切な蒸気貯蔵容器内に、「蒸気」として貯蔵される。
【００２７】
また、液体の形態で、加熱される作動流体を貯蔵することも可能である。したがって、例えば、蒸気が生成される水の場合、生成された蒸気は、凝縮され、結果として生じる温水は、次いで貯蔵される（この場合もやはり、リザーバまたはタンク等の適した容器内に）。これは、加熱作動流体（例えば、蒸気）が、以下に記載されるように、例えば、車両または発生器を駆動するために直ちに使用され、したがって高温の液体（例えば、温水）として凝縮され、貯蔵することができる場合、より適切であり得るか、または望まれ得る。したがって、好ましい一実施形態においては、加熱作動流体は、後の車両に対する熱および／または動力の提供のために、高温の液体（例えば、水）として貯蔵される。
【００２８】
したがって、好ましい実施形態においては、本発明のシステムは、加熱作動流体を高温の液体に変換する（例えば、生成された蒸気を温水に変換する）ための手段または変換するステップと、車両に対して熱および／または動力を提供するように、後で使用するために、高温の液体（例えば、水）を貯蔵するための手段または貯蔵するステップとを備える。最も好ましくは、高温の液体（例えば、水）を提供するために、加熱作動流体（例えば、蒸気）を凝縮するための凝縮器が提供される。これらの装置は、例えば、加熱作動流体が車両のキャビン内部の暖房を提供するために使用される場合に望まれ得る（この場合のように、キャビンラジエータを通して高温の液体を循環することが好まれ得る）。
【００２９】
特に好ましい実施形態においては、加熱作動流体は、飽和状態（すなわち、ちょうど沸騰が開始する点）まで加熱される（および好ましくは、初期に飽和状態で貯蔵される）。次いでこれは、好ましくは、この（飽和）状態（温度）に維持される。当業者に既知であるように、飽和状態の作動流体は、実際には、大部分（例えば、９０％）が液体であり、残りを気体として有する。
【００３０】
特に好ましい実施形態においては、本発明のシステムは、排気ガス熱の回収によって、生成された高温の気体および高温の液体の両方を貯蔵するための手段、または貯蔵するステップを備える。例えば、水が作動流体である場合、蒸気は貯蔵することができ、次いで蒸気が使用された場合、いずれかの残留温水も同様に、後で使用するために、貯蔵することができる。したがって、本発明のシステムは、好ましくは、内燃エンジンからの排熱を使用して生成された気体（例えば、蒸気）を貯蔵するステップまたは貯蔵するための手段と、内燃エンジンからの排熱を使用して生成された高温の気体（例えば、蒸気）から生じる高温の液体（例えば、水）を貯蔵するステップまたは貯蔵するための手段とを備える。
【００３１】
特に好ましい該装置においては、気体（例えば、蒸気）貯蔵装置の下流に配置された高温の液体（例えば、水）貯蔵器を有する、２段階の貯蔵装置が存在する。最も好ましくは、より高圧の気体（例えば、蒸気）の貯蔵器、およびより低圧の高温の液体（例えば、水）の貯蔵器もまた存在する。これは、以下により詳細に記載されるように、例えば、電気を生成するため、および加熱目的の両方に、生成された気体（例えば、蒸気）を使用することを促進する。これらの装置においては、好ましくは、要求に応じて、および要求される場合、例えば、高温の液体（例えば、水）貯蔵温度が低い場合に、高温の液体（例えば、水）貯蔵器を補填するために、気体（例えば、蒸気）貯蔵器からの高温の気体（例えば、蒸気）が、供給されることができる。これは、高温の液体の貯蔵を所望の温度（例えば、所望の加熱温度）で維持することを容易にする。
【００３２】
これらの装置においては、比較的高圧、高温の「気体」貯蔵装置は、好ましくは、加熱作動流体を、実際には、一部を液体、そして一部を気体として貯蔵し、好ましくは、上述されるように、飽和状態で（およびしたがって液体と気体の組み合わせとして）貯蔵する。
【００３３】
加熱作動流体（例えば、蒸気および／または温水）は、いずれかの適切な方法で貯蔵されてよい。これは、好ましくは、車両の上またはその中の動力供給システムに関連して提供される適切な（単数または複数の）リザーバまたは（単数または複数の）アキュムレータ内に貯蔵される。貯蔵手段（例えば、リザーバ）は、主エンジンが停止した後、例えば、数時間、熱が維持されるように、好ましくは、熱的に被覆される。加熱作動流体（例えば、蒸気および／または温水）は、好ましくは、一定の、例えば、選択される温度で貯蔵される。上述されるように、好ましくは、これは、飽和状態における少なくともひとつの点で、貯蔵される。
【００３４】
蒸気が貯蔵されている場合、好ましくは、これは、５〜５０バール等、比較的高い圧力で貯蔵される。これは、貯蔵器をより小型化することを助長する。しかしながら、また、貯蔵圧力は、好ましくは、例えば、効率的な蒸気流動および熱変換を達成するように、選択される。当該技術分野に精通する者によって理解されるように、貯蔵圧力は、これらの因子、したがって、例えば、効率とリザーバのサイズとの間の適した妥協点に影響を及ぼし、構造物は、好ましく作製される。
【００３５】
例えば、加熱作動流体をより高い圧力で貯蔵することは、電気を生成するために、エキスパンダ（以下参照）を駆動するために使用される場合に、より高い効率を提供し、任意のエネルギー貯蔵容量に対して、システムのサイズを減少する。一方、より高い圧力での貯蔵は、より重い（より巨大な）システムを必要とし、比例した材料費および製造費の増加を伴う。
【００３６】
より低い作動圧力は、作動流体への排熱のより高い熱移動速度を提供する。これは、所与の排熱温度に対して、より低い作動流体圧力は、より低い温度、したがって排熱とのより大きな温度差（および、したがって、より高い熱移動速度）を示すためである。
【００３７】
したがって、出願人は、動作圧力を変化させることによって、例えば、熱移動速度を制御できることを認識させられた。同様に、例えば、電気を生成するために加熱流体が放出される時に圧力が上昇させられる場合に、膨張および発電プロセスをより効率的にすることができる。したがって、特に好ましい実施形態においては、作動流体の動作圧力（例えば、貯蔵および／または作動圧力）は、使用中に変化させることができる。したがって、本発明のシステムは、好ましくは、使用中に作動流体の動作圧力を変化させるための手段または変化させるステップを備える。
【００３８】
上述されるように、および当該技術分野に精通する者によって理解されるように、「気体」（例えば、「蒸気」）貯蔵は、一般的に、例えば、貯蔵の圧力および温度に基づいて、実際は、加熱作動流体（例えば、水）を液体と気体（例えば、水および蒸気）との混合物として貯蔵する。したがって、本明細書における加熱作動流体（例えば、生成された蒸気）を「気体」として貯蔵することに対する言及は、気体および液体（例えば、蒸気および水）の組み合わせを貯蔵することを含むこと、すなわち、加熱作動流体の少なくとも一部は、気体の形態となる（例えば、加熱される水の一部は、蒸気の形態となる）ことを示すことを理解されたい。
【００３９】
上述されるように、貯蔵された加熱作動流体（例えば、蒸気および／または水）および／または回収された熱は、車両に対する動力および／または熱の提供のために、後において使用される。したがって、好ましい実施形態においては、本発明は、車両に対する動力および／または熱を提供するために、貯蔵された加熱作動流体および／または回収された熱を使用するための手段または使用するステップをさらに含む。これは、好ましくは、内燃エンジンが稼動していない時に行うことができ、好ましくは、行われる。つまり、貯蔵された加熱作動流体（例えば、蒸気および／または温水）、および／または回収された熱は、好ましくは、車両の内燃エンジンの同時的な動作とは独立に、およびそれを伴わずに、動力および／または熱を提供するために使用することができ、好ましくは、使用される。
【００４０】
貯蔵された加熱作動流体および／または回収された熱は、いずれかの所望の、および適した方法で車両に対する動力および／または熱を提供するために、使用されることができる。例えば、これは、車両に対する推進力を提供するために、直接使用されることができる。
【００４１】
特に好ましい実施形態においては、電気を生成するために、加熱作動流体（例えば、生成されたおよび／または貯蔵された蒸気）が使用される。これらの装置においては、作動流体（例えば、蒸気）は、いずれかの適した方法で電気を生成するために、使用することができる。例えば、これは、好ましくは、エキスパンダを介して発生器（例えば、回転または往復（直線）発生器）を駆動するために使用することができ、好ましくは使用される。生成された電気は、車両の電気ユニットまたは電気系統に直接動力を供給するために使用されてもよく、または、例えば、バッテリ（次いで、これは車両の電気ユニット（システム）に動力を供給するために使用されてもよい）を充電するために使用されてもよい。このような発電は、内燃エンジンが稼動していない時に実行されることができ、好ましくは実行される。
【００４２】
電気を生成するために加熱作動流体（例えば、蒸気）を使用することができる、好ましい実施形態においては、好ましくは、内燃エンジンが稼動している間、電気を生成するために、すなわち、所望により、内燃エンジン（主エンジン）が稼動している間、作動流体システムによって継続的に電気を生成できるように、加熱作動流体がまた、もしくは代わりに、使用されることができ、好ましくは、使用される。
【００４３】
電気を生成するために（貯蔵された）加熱作動流体（例えば、蒸気）が使用される、これらの装置においては、発生器（例えば、エキスパンダ）からの排気作動流体（例えば、蒸気および／または水）は、好ましくは、捕捉され、将来での使用のために、作動流体システムにポンプで送り戻される。これは、例えば、捕捉され、作動流体（例えば、蒸気生成）貯蔵システムに送り戻されることができる。あるいは、またはさらに、これは、上述されるように、高温の流体、例えば、液体、（例えば、水／蒸気）貯蔵装置に提供することができ、好ましくは、提供され、次いで、例えば、加熱目的のために使用することができる（以下により詳細に説明されるように）。
【００４４】
特に好ましい実施形態においては、車両のキャビンに暖房を提供するために、（貯蔵された）加熱作動流体（例えば、蒸気および／または温水）がまた、もしくは代わりに使用されることができ、好ましくは、それがまた、もしくは代わりに使用される。これは、いずれかの適切な、および適した方法で行うことができる。例えば、および好ましくは、貯蔵された加熱流体（例えば、蒸気および／または温水）は、キャビンの暖房のためのラジエータヒータに提供されることができる。そのような装置においては、キャビンのヒータ（例えば、ラジエータ）からの生産物は、例えば、後において使用するために再度加熱されるように、低温作動流体供給源に戻されてもよく、または加熱回路の周囲の連続サイクルを通って流されてもよい。さらに、本装置は、好ましくは、主エンジンが稼動している間、および主エンジンが停止している間の両方において使用することができる。前者の場合、少なくともこれは、好ましくは、連続サイクルで動作される。
【００４５】
特に好ましい実施形態においては、生成された（および、例えば、貯蔵された）加熱作動流体は、動力、例えば、および好ましくは、電気を生成するため、ならびに暖房を提供するための両方に使用することができる。また、これは、好ましくは、同時に、および互いとは独立して、そのようにすることができ、例えば、および好ましくは、操作者（使用者）の制御の下にある。
【００４６】
特に好ましい該装置においては、発電からの排気加熱作動流体（例えば、蒸気）は、上述されるように、捕捉され（および例えば、凝縮され）、所望により、および所望される場合に、加熱を提供することに使用するために、次いで、例えば、高温の液体（例えば、水）として貯蔵され、使用される。
【００４７】
本発明の特に好ましい実施形態においては、生成され、貯蔵された加熱作動流体（例えば、蒸気および／または温水）は、車両の（排気）触媒を加熱するために使用されることができる。これは、例えば、所望により、および所望される場合に、貯蔵された加熱作動流体（例えば、蒸気または温水）が提供されてもよい、触媒の周囲の適切な熱交換器／流体循環装置を提供することによって、達成されることができる。好ましくは、例えば、触媒の温度調節を提供するために、触媒加熱回路を通る加熱作動流体（例えば、蒸気および／または温水）の圧力および流動を制御できるような装置である。これは、例えば、制御弁の適切な装置を使用することによって、達成することができる。
【００４８】
本発明の本装置の特定の好ましい実施形態においては、触媒を加熱するために供給される作動流体（例えば、蒸気）の圧力は、触媒加熱装置に供給される前に、上昇させられることができる。これは、潜熱のため、流体（例えば、蒸気）の温度を上昇させる。
【００４９】
エンジンの触媒を加熱するために貯蔵された加熱作動流体を使用することは、数多くの利点を有する。例えば、これは、エンジンの起動前に、触媒を動作温度に加熱するために使用することができ、したがって、例えば、点火時間、およびエンジンが冷えた状態から起動される場合の放出を削減する。また、これは、例えば、使用中の触媒を所望の動作温度に維持することを助長するために、使用することができる。これは、例えば、より安価な触媒を使用できるようにし得る。
【００５０】
触媒を加熱するために使用される加熱作動流体（例えば、蒸気および／または温水）は、好ましくは、その後の再利用のため、例えば、より多くの蒸気を生成するために、再循環させられる。好ましい実施形態においては、これは、上述されるように、加熱を提供することに使用するために、回収され、高温の流体貯蔵装置内に貯蔵されることができる、および回収され、貯蔵される。同様に、加熱作動流体は、電気を生成するために、最初に使用されることができ、好ましくは、使用され、次いで触媒加熱に使用されるために、排気作動流体が捕捉され、貯蔵されることができ、好ましくは捕捉され、貯蔵される。
【００５１】
車両の触媒に加熱を提供するための加熱作動流体の使用は、それ自体で新しく、有利であり得ると考えられる。したがって、本発明の第５の側面によると、触媒コンバータ排気ガス処理装置を含む、車両の内燃エンジンのためのシステムであって、
作動流体を加熱するために、該内燃エンジンからの排熱を使用するための手段と、
該排気ガス処理装置の該触媒を加熱するために、該加熱作動流体を使用するための手段とを備える、システムが提供される。
【００５２】
本発明の第６の側面によると、内燃エンジンと、触媒コンバータ排気ガス処理装置と、を含む、車両のエンジンシステムを動作する、方法であって、
作動流体を加熱するために、該内燃エンジンからの排熱を使用するステップと、
該排気ガス処理装置の該触媒を加熱するために、該加熱作動流体を使用するステップと、
を備える、方法が提供される。
【００５３】
当該技術分野に精通する者によって理解されるように、本発明のこれらの側面は、必要に応じて、本明細書に記載される、本発明の好ましい、および選択的な特長のいずれか１つ以上またはすべてを含むことができ、好ましくは、含む。したがって、例えば、加熱作動流体は、好ましくは、貯蔵され、後において、好ましくは、内燃エンジンが稼動していない時に、触媒を加熱するために使用される。同様に、作動流体は、好ましくは水であり、水は、好ましくは、蒸気を生成するために加熱され、この場合、生成された蒸気は、触媒を加熱するために、蒸気として、または温水の形態で使用されてもよい。
【００５４】
本発明のシステム内で生成された高温の作動流体を使用するための、上述の装置に加え、その他の装置が可能であり得る。例えば、エンジンが稼動している間、所望により、さらなる推進力（機械的動力）を提供するために、内燃エンジンと並行して、加熱作動流体（例えば、蒸気）を使用することもまた、可能であり得る。同様に、作動流体駆動発生器および内燃エンジンは、電気を生成するため、例えば、バッテリを充電するために、同時に稼動されることができる。
【００５５】
生成され、貯蔵された加熱作動流体（例えば、蒸気および／または温水）もまた、例えば、放出制御および／または処理後の排気ガスの温度管理を提供するために、内燃エンジンおよび／または排気ガスのシリンダに注入することができる。
【００５６】
本発明の別の特に好ましい実施形態においては、動力供給システムは、（単数または複数の）ピストンが、内燃エンジンによって、若しくは加熱作動流体、例えば、排熱を使用して生成された蒸気等の気体によって、または内燃エンジンおよび作動流体の両方によって同時に、駆動されることができるように、配置される。これは、利用可能であるか、および／または適しているどちらかの動力源を使用することができる、ハイブリッド、二重媒体（燃料）の動力供給装置を有することを容易にする。
【００５７】
そのような装置は、所望により達成することができる。最も好ましくは、ピストンは、それらを、内燃エンジンによって一方の側から（一方向に）駆動することができ、加熱作動流体（例えば、蒸気）によって他方の側から（反対方向に）駆動することができるように、配置される。（単数または複数の）ピストンは、好ましくは、直線的に往復している。
【００５８】
特に好ましい該実施形態においては、非接続ピストン装置が使用され、すなわち、この場合においては、ピストンの一方向への動力行程は、ピストンの反対方向への移動に対して圧縮行程として直接働く。この場合、当業者に既知であるように、実際には、背合わせで取り付けられた２つのピストンであってもよく、一方は、内燃エンジンによって一方向に駆動され、他方は、作動流体（例えば、蒸気）によって逆方向に駆動される。しかしながら、好ましい実施形態においては、単一の、好ましくは、直線的に往復するピストンが存在し、その一方の側は、内燃エンジンによって駆動されることができ、他方の側は、作動流体（例えば、および好ましくは、蒸気）によって駆動されることができる。
【００５９】
非接続ピストン装置は、とりわけ、その柔軟性およびコンパクト性のために、有利である。
【００６０】
これらの装置においては、ピストンの内燃エンジンによって駆動される側は、好ましくは、通常の方法、すなわち、オットーサイクルまたはディーゼルサイクル等の以下の従来の内燃サイクルで動作する。
【００６１】
作動流体（例えば、蒸気）によって駆動される（単数または複数の）ピストンの側は、同様に、好ましくは、従来の流体（例えば、蒸気）膨張サイクルを使用して動作する。最も好ましくは、ランキン蒸気膨張サイクルが使用される。開放ループの一方向流動流体（例えば、蒸気）膨張装置を使用することができる。しかしながら、閉鎖ループ、Ｕ字型の流動装置は、制御におけるより高い精度を容易にするため、好ましい。閉鎖ループの作動流体（例えば、蒸気）サイクルが使用される場合、ループ装置を完成するために、凝縮器およびポンプが提供されてもよい。
【００６２】
これらの装置においては、（単数または複数の）ピストンは、好ましくは、内燃エンジン単独によって駆動される。これは、例えば、作動流体（例えば、蒸気）供給源が利用できない、またはまだ生成されていない場合に（例えば、エンジンの起動時に）、所望され得るか、または必要であり得る。この場合、ピストンの「作動流体」（例えば、「蒸気」）側の弁は、膨張行程後に（単数または複数の）ピストンを後方に移動するためのバネ作用を生させるために、好ましくは、閉じられたままである。
【００６３】
（単数または複数の）ピストンはまた、好ましくは、もしくは代わりに（および好ましくは、これもまた）作動流体（例えば、蒸気）単独によって駆動される。この場合、好ましくは、（単数または複数の）ピストンの一方の側のみ（内燃エンジンによって駆動されない側）が、作動流体によって駆動されるが、所望により、適切な配置の弁等を用いて、ピストンの両側が作動流体によって駆動されるようにすることもまた、可能であり得る。作動流体によって（単数または複数の）ピストンを駆動することは、例えば、内燃エンジンを稼動する必要がない、および／または内燃エンジンは、他の目的のため、例えば、車両に対する推進力を提供するために稼動している場合に、望まれ得る。
【００６４】
特に好ましい実施形態においては、（単数または複数の）ピストンもまた、もしくは代わりに（および好ましくは、これもまた）、内燃および加熱作動流体（例えば、蒸気）の両方によって同時に駆動することができ、それぞれは、適切なサイクル内において（単数または複数の）ピストンの対向する側に作用する。この場合、作動流体（例えば、蒸気）サイクルの動力行程は、好ましくは、内燃サイクルの圧縮行程と同期化される。実際の行程シーケンスは、所望するように配置することができる。例えば、１回の内燃サイクル当たり２回の作動流体（例えば、蒸気）の膨張、または１回の内燃サイクル当たり１回の作動流体の膨張を使用することができる。
【００６５】
これらの装置においては、駆動されるピストンは、車両に対して機械的動力を直接提供するために、使用することができる。しかしながら、好ましい実施形態においては、（単数または複数の）ピストンの運動は、電気を生成するため（この電気は、次いで、例えば適切な制御回路、車両の動力補助電気ユニットによって、車両の車輪モータを駆動するため（それに対する推進力を提供するため）、および／または車両のバッテリ装置を充電するために、使用されてもよい）に、使用される。また、本装置は、例えば、固定された動力発生ユニットとして、ならびに列車および船舶等のその他のエンジン用途に使用することができる。
【００６６】
したがって、本発明の第７の側面によると、動力供給システムであって、
内燃エンジンと、
作動流体を加熱するために、該内燃エンジンからの排熱を使用するための手段と、
該内燃エンジンと該加熱動流体との両方によって駆動されてもよいピストン装置と
を備える、動力供給システムが提供される。
【００６７】
本発明の第８の側面によると、内燃エンジンと、作動流体を加熱するために内燃エンジンからの排熱を使用するための手段と、ピストン装置とを備える、動力供給システムを動作する方法であって、
該内燃エンジンと該加熱動流体との両方を使用して、該ピストン装置を駆動するステップを備える、方法が提供される。
【００６８】
当該技術分野に精通する者によって理解されるように、本発明のこれらの側面および実施形態は、本明細書に記載される、本発明の好ましい、および選択的な特長のいずれか１つ以上またはすべてを含んでもよい。したがって、例えば、作動流体は、好ましくは、水であり、そして、それは、好ましくは、ピストン装置を駆動するための蒸気を生成するために、加熱される。同様に、ピストン装置は、好ましくは、内燃エンジンによって一方の側が駆動され、作動流体によって他方の側が駆動され、好ましくは、非接続ピストン装置である。ピストン装置は、好ましくは、内燃エンジン単独によって、作動流体単独によって、および内燃エンジンおよび作動流体の組み合わせによって駆動されることができる。装置は、好ましくは、例えば、電気を生成するために使用され、および、好ましくは、発生器を駆動するために使用されているピストン装置によって使用される。
【００６９】
電気を生成するために、本発明のこれらの態様および装置が使用されている場合、そのとき、発電機は、いずれかの適した、および所望の装置を有することができる。しかしながら、特に好ましい実施形態においては、直線的に往復するピストン装置を連結するために特に機械的に便利であることから、リニア発電機が、好ましくは、永久磁石型のリニア発電機が使用される。実際、リニア発電機を使用するためのすべての装置および本発明の態様において、リニア発電機、特に、直線的に往復するピストン装置（例えば、本発明の方法で生成された蒸気等の作動流体によって駆動される）が使用されるリニア発電機を使用することが一般的に好ましい。
【００７０】
当該技術分野に精通する者によって理解されるように、本発明の方法において、加熱作動流体の生成および貯蔵は、車両の内燃エンジンが稼動している間、および稼動している時はいつでも、連続して実施されることができる一方において、これは、必須ではなく、所望される場合には、断続的に、および／または所望により、もしくは要求に応じて、または所望もしくは要求される場合に、実施することができる。例えば、加熱作動流体は、所望される場合に、適切な、蓄積された加熱作動流体リザーバを維持するために、要求に応じて、および要求される場合に、生成されることができるが、その他の時は生成されないようにできる。
【００７１】
また、作動流体を加熱するために使用することに加え、他の方法においてエンジンの排熱を使用することも可能であり得る。例えば、熱は、また、電気を生成するために、熱電対もしくは熱電対列等の熱電発電機、または同様の固体（ｓｏｌｉｄ  ｓｔａｔｅ）デバイスを加熱するために、使用することができ、好ましくは、使用される。これは、全体の効率をさらに向上する。したがって、好ましい実施形態においては、作動流体の加熱は、固体発電によって補完され、本発明のシステムは、好ましくは、固体発電のための手段、またはそのステップを備える。また、例えば、所望される場合に、例えば、排気触媒の加熱を提供するために、例えば、熱電発電機を使用することも可能であり得る。
【００７２】
実際、出願人は、作動流体を加熱するために該熱を使用することと合わせて、エンジンの排熱を使用する固体発電装置の使用は、加熱作動流体が、例えば、発電のために後で使用するために、そのとき貯蔵されるか、単に直ちに使用されるかに関わらず、有利であり得ると考える。なぜなら、それは、例えば、単に作動流体だけを加熱するよりも、エンジンの捨てられた（廃棄の）熱から有益な作用を抽出するためのより効率的な機構を提供できるからである。このような装置においては、熱電対列等の熱電発電機は、熱電発電機および作動流体の両方がエンジンの高温の排気によって加熱されるように、作動流体装置と共に（例えば、および好ましくは、熱電発電機を挟持する作動流体装置および排気システムと共に）エンジンの排気システムに近接して配置されることができる。
【００７３】
したがって、本発明の第９の態様によると、動力供給システムであって、
内燃エンジンと、
該内燃エンジンからの排熱を使用して、作動流体を加熱するための手段と、
該内燃エンジンからの排熱によって駆動されてもよい固体発電装置と
を備える、動力供給システムが提供される。
【００７４】
本発明の第１０の態様によると、内燃エンジンと、作動流体システムと、固体発電装置とを備える動力供給システムを、動作する方法であって、
該内燃エンジンからの排熱を使用して、該作動流体を加熱するステップと、
該内燃エンジンからの排熱を使用して、該固体発電装置を加熱するステップと
を備える、方法が提供される。
【００７５】
当該技術分野に精通する者によって理解されるように、本発明のこれらの側面および装置は、本明細書に記載される、本発明の好ましい、および選択的な特長のいずれか１つ以上またはすべてを含むことができ、好ましくは、含む。したがって、例えば、固体発電装置は、好ましくは、熱電発電機、および好ましくは、熱電対列である。同様に、作動流体は、好ましくは、水であり、加熱作動流体は、好ましくは、後において使用するために貯蔵され（これは、必須ではなく、上述されるように、直ちに使用することができる）、作動流体は、好ましくは、発電に使用される。同様に、固体発電機（例えば、熱電対列）および作動流体は、好ましくは、エンジンの排気システムによって（排気システムからの熱移動によって）加熱され、最も好ましくは、装置は、作動流体加熱装置が排気システムに対して固体発電装置（例えば、熱電発電機）を挟持し、それによって、作動流体と固体発電機装置との両方が排気システムからの廃棄（捨てられた）熱によって加熱されてもよい。
【００７６】
本発明の動力供給システム内の内燃エンジンは、ディーゼルまたはガソリンエンジン等のいずれかの適したそのようなエンジンであってよい。これは、好ましくは、レシプロエンジンである。
【００７７】
本発明のシステムは、任意の適した車両およびエンジン装置に適用することができる。これは、道路車両に特に適用可能であり、そのため、好ましい実施形態においては、システムは、道路車両のためのものであり、および／またはその上、もしくはその中に存在する。最も好ましくは、本発明のシステムは、トラック等の大型車両、ならびにキャンピングカーおよび高級車に使用される。
【００７８】
また、このことは、本発明の装置が、固定された動力発生ユニットとして、ならびに列車および船舶等のその他のエンジン用途に、使用することができることを示している。
【００７９】
当該技術分野に精通する者によって理解されるように、本明細書に記載される、本発明のすべての側面および実施形態は、必要に応じて本明細書に記載される、本発明の好ましい、および選択的な特長のいずれか１つ以上またはすべてを含んでもよく、好ましくは、含む。
【００８０】
本発明に従う方法は、ソフトウェア、例えば、コンピュータプログラムを少なくとも部分的に使用して、実施されてもよい。したがって、さらなる側面から見られる場合には、プログラム要素がデータ処理手段にインストールされると、本明細書に記載される（単数または複数の）方法を実施するように特に適合されるコンピュータソフトウェア、プログラムがデータ処理システム上で実行されると、本明細書に記載される（単数または複数の）方法を実施するためのコンピュータソフトウェアコード部分を含むコンピュータプログラム要素、および、プログラムがデータ処理システム上で実行されると、本明細書に記載される（単数または複数の）方法の全てのステップを実施するように適合されたコード手段を含むコンピュータプログラムを、本発明が提供することが分かるであろう。また、データ処理手段を備える動力供給システムを動作するために使用されると、該データ処理手段と連携して、該システムに本発明の方法のステップを実施させるようなソフトウェアを備えるコンピュータソフトウェア記憶媒体にまで、本発明は及ぶ。該コンピュータソフトウェア記憶媒体は、ＲＯＭチップ、ＣＤ−ＲＯＭ、またはディスク等の物理記憶媒体であってもよく、または、配線上の電気信号、光信号、もしくは衛星等までの無線信号等の信号であってもよい。
【００８１】
本発明の方法のすべてのステップがコンピュータソフトウェアによって実施される必要はなく、したがって、さらに広範囲の側面から、本発明は、コンピュータソフトウェアと、本明細書に記載される方法のステップのうちの少なくとも１つを実施するためにコンピュータソフトウェア記憶媒体上にインストールされた該ソフトウェアとを提供することが、さらに理解されるであろう。
【００８２】
したがって、本発明は、コンピュータシステムで使用するためのコンピュータプログラム製品として好適に具現化されてもよい。該実装には、コンピュータ可読媒体、例えば、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、またはハードディスク等の有形媒体に固定されているか、または、光もしくはアナログ通信回路を含むが、それらに限定されない、有形媒体、または電磁波、赤外線、もしくはその他の伝送技術を含むが、それらに限定されない、無形で無線技術を使用するもののいずれかの上で、モデムもしくはその他のインタフェースデバイスを介してコンピュータシステムに伝送可能であるか、のいずれかである、一連のコンピュータ可読命令を含んでもよい。一連のコンピュータ可読命令は、すでに本明細書に記載された機能のすべてまたは一部を具現化する。
【００８３】
当該技術分野に精通する者は、該コンピュータ可読命令は、多くのコンピュータアーキテクチャまたはオペレーティングシステムで使用する、数多くのプログラミング言語で書かれることができることを理解するであろう。さらに、該命令は、半導体、磁気、光学、を含むが、それらに限定されない、既存の、もしくは今後のいずれかのメモリ技術を使用して記憶されてもよく、あるいは、光、赤外線、もしくは電磁波を含むが、それらに限定されない、既存の、もしくは今後のいずれかの通信技術を使用して伝送されてもよい。該コンピュータプログラム製品は、添付の印刷文書または電子文書を有する取り外し可能な媒体、例えば、市販のソフトウェア、コンピュータシステム、例えば、システムＲＯＭまたは固定ディスク上に予め組み込まれたものとして流通されてもよく、またはネットワーク、例えば、インターネットまたはワールドワイドウェブ上のサーバまたは電子掲示板から配信されてもよいことが意図される。
【００８４】
ほんの一例として、次に示す添付図面を参照して、本発明の数多くの好ましい実施形態が記載される。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】図１は、本発明に従う、動力供給システムの第１の実施形態を図式的に示す。
【図２】図２は、本発明に従う、動力供給システムの第２の実施形態を図式的に示す。
【図３】図３は、本発明に従う、動力供給システムの第３の実施形態を図式的に示す。
【図４】図４は、本発明に従う、動力供給システムの第４の実施形態を図式的に示す。
【図５】図５は、本発明に従う、動力供給システムの第５の実施形態を図式的に示す。
【図６】図６は、本発明に従う、動力供給システムの第６の実施形態を図式的に示す。
【図７】図７は、本発明において使用されることができる、水を予熱するための装置を図式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００８６】
図面を通して、類似の構成要素に対して類似の参照番号が使用される。
【００８７】
本発明の以下の好ましい実施形態は、すべて、加熱および使用される作動流体として、水を使用することと関連して説明される。しかしながら、当該技術分野に精通する者によって理解されるように、および上述されるように、本発明は、作動流体として水を使用することに限定されず、所望により、イソペンタンまたはＲ２４５ｃａ等の適切な有機流体等、その他の作動流体を、代わりに、または、同様に使用することができる。この場合、システムは、別の作動流体によって水（および／または蒸気）が置換されているが、類似の態様で動作する。
【００８８】
図１は、本発明に従う、トラック等の道路車両のための動力供給システムの第１の実施形態を図式的に示す。
【００８９】
図１に示される動力供給システムは、内燃エンジン１を備える。稼動している時の内燃エンジン１からの排熱は、蒸気を生成するために、蒸気発生器システム２において作動流体、この場合、水を加熱するために使用される。生成される蒸気は、後に、例えば、内燃エンジン１が稼動していない時に使用するために、貯蔵タンク３に貯蔵される。
【００９０】
貯蔵タンク３から貯蔵された蒸気を使用することが望まれる場合、空調設備等の車両の電気器具６を稼動するための電気を生成する発生器５を駆動するために、エキスパンダ４に蒸気が提供される。
【００９１】
エキスパンダ４からの高温の排気７は、キャビンの暖房のためのラジエータヒータ８を駆動するために使用される。
【００９２】
ポンプ９は、再利用のために、ラジエータヒータ８からの水を蒸気発生器２に戻すために提供される。
【００９３】
本装置は、内燃エンジン１からの排熱を回収し、それを貯蔵し（蒸気の形態で）、次いで、例えば、後の車両のホテル負荷需要を満たすためにそれを使用することができる、動力供給システムを提供する。
【００９４】
第２の好ましい本発明の実施形態が、図２に図式的に示される。
【００９５】
本実施形態は、図１に示される実施形態と類似するが、本実施形態においては、生成された蒸気は、電気を生成するためのエキスパンダを駆動するために直ちに使用され、エキスパンダからの高温の排気が、後に加熱に使用するために貯蔵される。
【００９６】
したがって、図２に示されるように、この場合もやはり、蒸気を生成するために、内燃エンジン１からの高温の排気を使用する、内燃エンジン１および蒸気発生器２が存在する。この場合、蒸気発生器２によって生成された蒸気は、次いで車両の電気器具６に動力を供給するために使用されることができるバッテリ１０を充電するために使用される電気を生成するために、発生器５を駆動するエキスパンダ４に直接供給される。
【００９７】
この場合もやはり、エキスパンダ４からの高温の排気蒸気７は、回収されるが、この場合、凝縮され、温水として凝縮器／貯蔵ユニット１１内に貯蔵される。貯蔵ユニット１１内に貯蔵された温水は、所望により、および所望される場合に、車両のキャビンの貯蔵ヒータ１２に提供することができる。本加熱システムを駆動するために、重力供給機構、またはバッテリ１０によって駆動される小さな電気ポンプが使用される。
【００９８】
この場合もやはり、再利用のために、凝縮器／貯蔵ユニット１１からの水を蒸気発生器２に戻すために、必要に応じて、ポンプ９が使用される。
【００９９】
本装置の様々な代替が可能であり得る。例えば、生成された蒸気は、生成された蒸気によって供給されている熱を用いて吸収サイクル空調設備システムを稼動するために、使用することができる。ヒータ１２は、火を使用しないボイラ技術に基づくものであってもよい。エキスパンダ４は、例えば、車両推進力用に、動力供給システムに送り戻すために、これもまた、もしくは代わりに、使用することができる。
【０１００】
本発明に従う、動力供給システムの第３の好ましい実施形態が図３に示される。
【０１０１】
本実施形態においては、内燃エンジンからの排熱は、車両の触媒コンバータを加熱することに使用するために、次に貯蔵される温水を生成するために使用される。（当業者に既知であるように、排ガス処理後の触媒効率は、触媒温度に依存する。エンジンが冷えた状態から起動される場合、触媒が動作温度まで温まるのにある程度の時間が掛かり、この時間まで触媒は正常に機能しない。最初に触媒を温めるために、排気ガス熱の回収によって生成された蒸気を使用することによって、触媒点火時間、ひいては排気放出を削減することができる。）
図３に示されるように、本実施形態においては、内燃エンジン１からの排熱は、水を加熱するために、排気ガス熱交換器装置２０において再度使用される。次いで加熱水は、断熱温水貯蔵容器（リザーバ）２１内に加圧下で貯蔵される。貯蔵された高温の流体は、点火スイッチがオンになった場合に、触媒コンバータ２３の加熱ジャケット２２に放出される。作動は、触媒の周囲での温水の循環を作動させる電気スイッチによって行われる。エンジンの点火は、触媒２３が温まるまで遅延される。
【０１０２】
触媒加熱ジャケット２２からの排気流体２４は、回収されて水貯蔵タンク２５内に貯蔵され、次に、要求に応じて、および要求される場合に、新しい温水を生成するために、ポンプ９を介して排気ガス熱交換器２０に戻される。
【０１０３】
図４は、上述される実施形態の機能を組み合わせた、さらに好ましい本発明の実施形態を示す。
【０１０４】
本実施形態においては、内燃エンジン（図示せず）からの高温の排気ガスは、蒸気を生成するために、排気ガス熱交換器蒸気発生器３０で再度使用される。蒸気が生成され、その後、高圧力（５〜５０バール）下で蒸気発生器および貯蔵システム３０内に貯蔵される。蒸気貯蔵リザーバ３０は、主エンジンの運転停止の数時間後においても、依然として蒸気を使用できるようにするために、熱的に被覆される。
【０１０５】
蒸気リザーバ３０からの蒸気は、第１の制御弁３１を介して、発電機５を駆動する蒸気エキスパンダ４（例えば、回転または往復エキスパンダであってもよい）を備える、発電装置に提供することができる。生成された電気は、次いで車両の電気器具６に動力を供給するため、および例えば、ホテル負荷需要を満たすため、ならびに車両の補助動力ユニットとして使用することができる、バッテリ１０を充電するために使用される。
【０１０６】
本実施形態においては、電気は、内燃エンジン（主エンジン）が稼動している時に、本手段によって継続的に生成される。また、電気は、内燃エンジンが稼動していない時には、蒸気リザーバ３０内に貯蔵された蒸気を使用する本方法において生成（および貯蔵）することができる。
【０１０７】
エキスパンダ４からの排気蒸気（高温の凝縮物）７は、第２の制御弁３２を介して、熱的に被覆された温水貯蔵リザーバ３３（以下に記載されるように、例えば、主エンジンが稼動していない時に、ラジエータを介して車両キャビンを暖めるために、その時に、そこから使用することができる）、または液体を蒸気発生器および貯蔵システム３０にポンプで送り戻すことによって、連続回路（サイクル）を完成するポンプ９に凝縮物（水）を渡す凝縮器３４のいずれかの中に送られる。後者の装置は、温水貯蔵器３３が所定の容量で満たされている場合、すなわち、温水貯蔵器３３が所定の容量で満たされている場合に、使用され、蒸気は、温水貯蔵器３３を迂回して、代わりに連続サイクルを通って流れる（例えば、内燃エンジンが稼動している時に、次いで連続的な蒸気巡回および発電が起こるように）ように、使用される。
【０１０８】
上述されるように、温水貯蔵器リザーバ３３内に貯蔵された高温の液体は、車両キャビンの暖房を提供するために、ラジエータヒータ８を通して送ることができる。ラジエータヒータ８からの産出物は、冷水貯蔵タンク３５内に貯蔵されるか、または連続サイクルを通して流すためにポンプ９に提供されるかのいずれかである。連続サイクルは、内燃エンジンが稼動している時に使用される。そうでなければ、ラジエータヒータ８からの排気水は、より多くの蒸気生成が要求されるまで、冷水貯蔵器３５内に貯蔵される。
【０１０９】
蒸気発生器／貯蔵システム３０からの高温の蒸気は、要求に応じて、例えば、温水貯蔵器リザーバ３３内が低温である場合に、温水貯蔵器リザーバ３３を補填するために、温水貯蔵器リザーバ３３に流込させることができる。これは、ラジエータヒータ８の温度を所望の設定レベルに維持できるようにする。
【０１１０】
電気を生成し、キャビンの暖房を提供するための上記の装置に加え、また、本実施形態のシステムは、図３を参照して上記に記載されるものと同様の方法で、車両の触媒コンバータ内の触媒の加熱を提供するために、使用することができる。
【０１１１】
したがって、図４に示されるように、蒸気発生器および貯蔵システム３０内において生成され、貯蔵された蒸気は、制御弁３１を介して、高圧力で蒸気発生器／貯蔵システム３０から所要量の蒸気／水を触媒コンバータ２３の加熱コイル２２に放出することによって、車両の触媒２３を加熱し、その温度を調節するためにも使用することができる。これは、内燃エンジンの起動前に（触媒の消火時間を削減するために）、最初に触媒を加熱するために行われる。したがって、触媒２３の温度は、第１の制御弁３１および第２の制御弁３２を使用して、加熱コイル２２を通る高温の蒸気の流量を調節することによって、調節される。触媒２３の温度調節は、加熱回路２２を通る蒸気の圧力および流量を制御することによって、達成される。
【０１１２】
この場合もやはり、触媒加熱コイル２２からの排気蒸気は、いずれかの制御弁３２によって、キャビンの暖房目的に使用することができる温水貯蔵容器３３に提供することができ、または凝縮器３４およびポンプ９を介して直ちに再循環することができる。
【０１１３】
ここで、本発明の別の好ましい実施形態が、図５を参照して記載される。
【０１１４】
本実施形態は、復動式非接続ピストン装置を有する非接続ピストンエンジンを備えており、復動式非接続ピストン装置は、ピストンの一方の側において従来の内燃サイクル（例えば、オットーまたはディーゼルサイクル）、ピストンの他方の側において蒸気膨張サイクル（例えば、ランキン蒸気膨張サイクル）によって動き、そして、例えば、電気を生成するために使用されることができる。
【０１１５】
したがって、図５に示されるように、本装置のピストン４０は、内燃サイクルによって駆動される一方の側４１を有し、この側は、例えば、オットーまたはディーゼルサイクルに基づいて作動する。これは、２行程サイクルまたは４行程サイクルのいずれかによって駆動されることができる。
【０１１６】
内燃エンジンサイクルからの排気ガスは、蒸気を生成するために、それが、水リザーバ４３からの水（ポンプ４４を介して排気ガス熱交換器４２に提供される）を加熱する排気ガス熱交換器４２に供給される。生成された蒸気は、蒸気アキュムレータ４５内に貯蔵される。
【０１１７】
蒸気アキュムレータ４５からの蒸気は、ピストン４０の反対側４６に提供され、ランキン蒸気サイクルにおいてピストンを駆動するために、ピストン４０の他方の側４６で膨張させられることができる。
【０１１８】
より優れた精度および制御を可能にするので、Ｕ字型流動弁によって動作される誘導および排気が、蒸気サイクルに使用される。しかしながら、所望により、一方向の流動蒸気膨張を使用することができる。
【０１１９】
ピストン４０は、リニア発電機４７を駆動するために使用される。その他の装置が可能であり得るが、リニア発電機４７は、永久磁石型のものである。生成された電気は、例えば、適切な制御回路を介して車両の車輪モータを駆動するため、および／またはバッテリを充電するため、もしくは車両の電気系統を駆動するために使用することができる。また、装置は、固定動力発生ユニットとして、ならびに列車および船舶等のその他のエンジン用途に、使用することができる。
【０１２０】
本実施形態においては、ピストン４０は、内燃エンジン単独によって、蒸気単独によって、または内燃エンジンと蒸気サイクルとが共に動作することによって、駆動されることができる。
【０１２１】
内燃エンジンを単独使用する動作の場合、当業者に既知であるように、ピストン４０の内燃エンジン側４１は、燃焼の高温の生成物によって推進される。この場合、ピストンの蒸気側４６の両方の弁は、ピストンを後方に移動するためのバネ作用を生じるために、閉じられたままである。本装置は、例えば、エンジンを起動する場合、およびピストンの蒸気側を動作するために十分な蒸気がない場合に、有用であり得る。
【０１２２】
蒸気のみを使用してピストン４０を駆動する場合、ピストン４０の内燃エンジン側４１の弁は閉じられ、ピストン４０の蒸気側４６は、蒸気アキュムレータ４５内に貯蔵された蒸気を使用して駆動される。（所望により、蒸気をピストン４０の両側４１および４６に提供するための弁の適切な配置も可能であり得る。）
ピストン４０を駆動するために、内燃エンジンと蒸気サイクルとの両方を使用する場合、ピストン４０の内燃エンジン側４１は、内燃エンジンからの燃焼の高温の生成物によって駆動され、ピストンの蒸気側４６は、蒸気アキュムレータ４５からの蒸気（排気ガス熱交換器４２によって生成された）によって駆動される。１回の内燃エンジンサイクル当たり２回の蒸気膨張、または内燃サイクル当たり１回の蒸気膨張を使用することができる。蒸気サイクルの動力行程は、内燃サイクルの圧縮行程と同期化される。
【０１２３】
図５に示される装置は、すなわち排気蒸気が単に雰囲気に排気されるような、開放ループ蒸気サイクルを有する。
【０１２４】
また、ピストン４０の蒸気側４６から排気された蒸気が、より多くの蒸気を生成することに使用するために、回収され、排気ガス熱交換器に戻される、閉鎖ループ蒸気サイクルを有することも可能であり得る。図６は、この装置を示す。この場合、図５に示される装置からの唯一の変更は、ピストン４０の蒸気側４６からの排気蒸気が、より多くの蒸気の生成のために排気ガス熱交換器４２に戻すために、凝縮器４８を介してポンプ４４に再循環されることである。
【０１２５】
当該技術分野に精通する者によって理解されるように、必要に応じて、および所望により、本発明の上記の実施形態に対して様々な修正および変更を行うことができる。
【０１２６】
例えば、蒸気の生成に使用される水は、排気ガス熱交換器（蒸気生成）システムに提供する前に、内燃エンジンの周囲でそれを最初に循環することによって、予熱することができる。図７は、該装置を図式的に示す。この場合、水リザーバ５０からの水は、実質的に、例えば、１００℃近くまで水を予熱する、エンジン冷却ジャケット装置５１に提供される。次いで水は、エンジン冷却ジャケット回路５１から、適切な制御機構５２を介して、例えば、蒸気生成の準備が整っている別の水リザーバ、または直接的に排気ガス熱蒸気発生装置に、渡される。
【０１２７】
上述から分かるように、好ましい実施形態の本発明は、主エンジンが稼動している間、それによって車両の主内燃エンジンからの排熱を回収し、貯蔵し、次いで、例えば、車両のホテル負荷需要を満たすために、後で使用することができる装置を少なくとも備える。また、回収された熱エネルギーは、触媒の加熱ならびに動力の生成および貯蔵に使用することができる。例えば、このことは、例えば、放出および騒音公害における同程度の削減とともに、例えば、トラック等の大型車両、ならびに高級車およびキャンピングカーのエンジンの空転時間、およびホテル負荷需要を満たすためにエンジンを空転する必要性の削減を促進する。
【図１】
2010504462.tif 000003
【図２】
2010504462.tif 000004
【図３】
2010504462.tif 000005
【図４】
2010504462.tif 000006
【図５】
2010504462.tif 000007
【図６】
2010504462.tif 000008
【図７】
2010504462.tif 000009
【国際調査報告】
2010504462.tif 000010
2010504462.tif 000011
2010504462.tif 000012
2010504462.tif 000013
2010504462.tif 000014