(57)【要約】      （修正有）【課題】自動車のエンジン冷却用・冷却水の排熱を有効して発電する装置を提供する。【解決手段】冷凍サイクル発電機は、通常の冷凍サイクルとは一部異なった冷凍サイクルを使用する。動作としては、冷媒液タンクに溜められた、中温中圧の冷媒液をエンジン冷却用・冷却水（８０℃〜８５℃）によって加熱し、高温高圧の液化冷媒に変化させ、次に冷媒制御用バルブによって絞り膨張させて、中温中圧の冷媒ガスを作り、この中温中圧の冷媒ガスによって発電用・冷媒ガスタービンを回転させて電気を作り出す、発電用・冷媒ガスタービンを出た冷媒ガスは凝縮器に入り冷却されて、中温中圧の冷媒液なる、この加熱冷却動作によってサイクル中に圧力差生じさせて、動力を使用しないで発電用・冷媒ガスタービンを回転させて発電する。【選択図】図１
2013060940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のエンジン冷却用・冷却水の排熱を有効利用する為に、通常の冷凍サイクルとは異なった、今回発明の冷凍サイクル発電機によって、冷媒液を加熱し高温高圧の冷媒液を作り、次にこの高温高圧の冷媒液を、冷媒制御用バルブ（膨張弁）を通過させて、高温高圧の冷媒液より中温中圧の冷媒ガスに、絞り膨張した中温中圧の冷媒ガスを、発電用冷媒ガスタービンに送り、冷媒ガスの流れによって、発電用・冷媒ガスタービンを回転させて、その動力を発電機に伝達し発電する、次に発電用・冷媒ガスタービンを出た中温中圧の冷媒ガスを凝縮器に送り冷却して凝縮する、その時に生じる、発電用・冷媒ガスタービンと凝縮器の間の圧力差によって、冷媒ガスタービンを回転させて、その時の動力を利用して発電する。従って本冷凍サイクル発電機用の動力は、自動車エンジンの排熱を利用している為に、無動力の発電機である。従って今までにない新技術で省エネルギーが達成される。
冷凍サイクル発電機の冷凍サイクル−−過熱→膨張→冷媒ガスタービン→凝縮、と
冷媒の流れ
＊サイクル中の冷媒ガスの圧力差によって冷媒ガスタービン回転している為に、外部よりの動力は無しです。
通常の冷凍サイクル−−圧縮→凝縮→膨張→蒸発、と冷媒の流れ
＊圧縮工程には電気式圧縮機が必要である。
【請求項２】
冷凍サイクル発電機は、安定した一定の温度差があり、冷凍サイクルが成立すれば、本装置は使用可能となります。他の熱源としては、地熱、温泉水、焼却場の排熱等が考える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、自動車エンジンの付属部品として取付けられた、ラジエターよりの排熱を利用した冷凍サイクル式発電機です。冷凍サイクルと言っても、圧縮機がない為に無動力の冷凍サイクルです。自動車エンジンの冷却用冷却水の排熱を有効利用して、冷媒液を加熱→絞り膨張し、中温中圧の冷媒ガスを作り、この冷媒ガスによって、発電用・冷媒ガスタービンを回転させて、発電機へ駆動し発電する、この電力によって自動車の走行動力を補助して、エネルギー消費量を少なくする。又冷凍サイクル発電機は、安定した一定の温度差があり、冷凍サイクルが成立すれば、本装置は使用可能となり、他の熱源としては、地熱、温泉水、焼却場の排熱等が考えられる。
【背景技術】
【０００２】  従来の技術としては、熱ポンプとして冷凍サイクルを使用していますが、成績係数としては、近年では４前後ではあるが、冷凍サイクルの四要素（圧縮→凝縮→膨張→蒸発）である圧縮工程には、電動機駆動式の圧縮機を使用している為に、必ず動力源が必要である。故に、本装置には電気式圧縮機を使用せずに、自動車エンジンの冷却水、排熱によって冷媒を加熱し、ラジエターにより冷却する事によってサイクル中に圧力差を生じさせて、冷凍サイクルが成立している為に動力源は必要としない。この圧力差によって、発電用・冷媒ガスタービンを回転させて無動力で発電する。又、各冷凍機、機器メーカでは圧縮機の、圧縮方法は（レシプロ式からロータリー式、スクリュウ式、スクロール式と）進化して、高効率な圧縮機が開発されていますが必ず動力源が必要となる冷凍サイクルである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  近年ハイブリッド車等の開発により、自動車の減速時に発生するエネルギーを利用して発電し、そして蓄電した電気によって、自動車走行時に補助動力として使用し、ガソリン消費量を減らしてきましたが、この方法は構造が複雑で部品点数が多く高価な装置である。本発明の目的は、ハイブリッド車と同じであるが、方法は自動車ラジエターにより放熱処分されていた熱を回収し、発電そして蓄電し自動車走行の補助動力として利用する。回収の方法としては冷凍サイクル発電機を使用する。冷凍サイクル発電機とは、冷媒を加熱、冷却する事によってサイクル中に圧力差を生じさせて、冷凍サイクルを成立している為に動力源は必要としない、故に、この圧力差によって、発電用・冷媒ガスタービンを回転させて発電している為に、今までにない方法により排熱より、熱回収を行いガソリンの消費量を減らす事を目的として、発明された自動車用の発電機である、又構造は簡単で、製品価格も安価である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  この課題を解決するための請求項１の発明は、自動車エンジンの冷却用・冷却水の排熱を有効利用する発電装置です、今回発明の冷凍サイクル発電機は通常の冷凍サイクルとは一部異なったサイクルを使用する。動作としては、冷媒液タンクに溜められた、中温中圧の冷媒液をエンジン冷却用・冷却水（８０℃〜８５℃）によって加熱し、高温高圧の冷媒液に変化させる、次に冷媒制御用バルブによって絞り膨張させて、中温中圧の冷媒ガスを作り、この中温中圧の冷媒ガスによって発電用・冷媒ガスタービンを回転させて電気を作り出す、発電用・冷媒ガスタービンを出た冷媒ガスは凝縮器に入り冷却されて、中温中圧の冷媒液なる、この加熱冷却動作によってサイクル中に圧力差を生じさせて、動力を使用しないで発電用・冷媒ガスタービンを回転させる事が可能である事が最大の特徴である。又この一連動作の二系統を交互運転する事によって連続的に発電を可能にした。以上の如く冷凍サイクル発電機は自動車エンジン冷却用・冷却水の排熱を動力源にした無動力の発電機である。【０００５】冷凍サイクル発電機は、安定した一定の温度差があり、冷凍サイクルが成立すれば、本装置は使用可能となります。他の熱源としては、地熱、温泉水、焼却場の排熱等が考える。
【発明の効果】
【０００６】  ガソリン消費量の少ないハイブリッド車は、自動車の減速時に発生するエネルギーを利用して発電し、そして蓄電した電気によって、自動車走行時に補助動力として使用し、ガソリン消費量を減らしてきましたが、この方法は構造が複雑で部品点数が多く高価な装置である。本発明の目的は、ハイブリッド車と同じであるが、方法は自動車・ラジエターにより放熱処分されていた熱を回収し、発電そして蓄電し自動車走行の補助動力として利用する。回収の方法としては冷凍サイクル発電機を使用する。冷凍サイクル発電機とは、冷媒を加熱、冷却する事によってサイクル中に圧力差を生じさせて、冷凍サイクルを成立している為に動力源は必要としない、この圧力差によって、発電用・冷媒ガスタービンを回転させて発電する、本発明は今までにない方法により排熱より熱回収を行って発電している為に、ガソリンの消費量を減らす事が出来る。又構造は簡単で故障の発生率は少ない、製品価格も部品点数が少ない為に安価である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】以下、本発明の実施の形態を図１〜図２に基ずいて具体的に説明する。【０００８】図１  Ａ系統、回路使用の場合について説明する。【０００９】＊Ｉ：空冷式エンジンは、通常市販の自動車エンジンである＊次にＩＩ：送風機は、ラジエターより放熱させる為に、エンジンよりベルトによって伝達された動力により冷却ハネを回転させる＊次に、ＩＩＩ：冷却水循環ポンプは、ラジエター下部より冷却されたを冷却水を、ラジエター下部→冷却水循環ポンプ→エンジン→ラジエター上部へと、冷却水を循環させる為の、循環ポンプである。【００１０】Ａ系統・冷凍サイクル使用の場合
Ａ１：冷媒液タンクは、冷却されて凝縮した冷媒液を溜める為の、タンクである。
Ａ２：冷媒液加熱用熱交換器は、冷媒液タンクに溜められた、冷媒液を冷媒加熱用熱交換器に加熱用冷却水（８０℃〜８５℃）を通水して、中温中圧の冷媒液を高温高圧の冷媒液に変える。Ａ３：冷媒出口管は、冷媒液タンクに溜められた高温高圧の冷媒液を、液タンク内面底より１０ｍｍ上がった位置より冷媒液を取り出し、冷媒液・切替用電磁バルブまで送り出す配管である。Ａ４：冷媒液・切替用電磁バルブは、高温高圧の冷媒液を、Ａ系統又はＢ系統と使用回路によって切替えて連続運転を実現する為の、電磁バルブである。５：冷媒出口管は、冷媒液・切替用電磁バルブより出た高温高圧の冷媒液を冷媒制御用バルブへの導入管である。６：冷媒制御用バルブは、高温高圧の冷媒液を中温中圧の冷媒ガスに変える。（通常の冷凍サイクルでは、膨張弁作用である）７：発電用・冷媒ガスタービン導入管は、冷媒制御用バルブより送り出された中温中圧の冷媒ガスを発電用・冷媒ガスタービンへの導入管である。８：発電用・冷媒ガスタービンは、中温中圧の冷媒ガスの流れを利用して、冷媒ガスタービンを回転せて動力を発生させる。９：発電機は、冷媒ガスタービンより動力を受けて発電機を回転し電気を発生させる。１０：空冷式・凝縮器導入管は、冷媒ガスタービンより出た中温中圧の冷媒がスを凝縮器入口側への導入管である。１１：空冷式・凝縮器は、自動車のラジエター前面に取付け、冷却については自動車用ラジエターの冷却動作と同じ動作で冷却される様取り付ける。１２：熱交換器は、中温中圧の冷媒ガスを中温中圧の冷媒液に凝縮し、その時に生じる少しの圧力差を効率よく利用して冷媒ガスタービンを回転させる。１３：空冷式・凝縮器出口管は、熱交換器により中温中圧の冷媒液に凝縮した冷媒液を、冷媒液・切替用電磁バルブへの導入管である。Ａ１４：冷媒液・切替用電磁バルブは、中温中圧の冷媒液をＡ系統又はＢ系統と使用回路によって切替えて連続運転を実現する為の、電磁バルブである。Ａ１５：冷媒液タンク導入管は、冷媒液・切替用電磁バルブより中温中圧の冷媒液を冷媒タンクへの導入管である。Ａ１６：冷媒タンク用均圧管は、熱交換器により凝縮された冷媒液を、冷媒液タンクに移送する時、落差と少しの圧力差によって行う為に、安定した圧力バランスが必要である、その為の均圧管である。１７：冷却水送り管は、自動車エンジン、ウォーターポンプ出口配管で分岐し、冷却水・切替用電磁バルブへの導入管である。Ａ１８：冷却水・切替用電磁バルブは、自動車エンジン用冷却水（８０℃〜８５℃）をＡ系統又はＢ系統と使用回路によって切替えて連続運転を実現する為の、電磁バルブである。Ａ１９：冷却水・冷媒加熱用熱交換器導入管は、冷却水・切替用電磁バルブより出た冷却水を、冷媒加熱用熱交換器への導入管である。Ａ２０：冷却水・冷媒加熱用熱交換器出口管は、冷媒過熱用熱交換器より出た冷却水を冷却水・返り管への導入管である。２１：冷却水・返り管は、冷却水・冷媒加熱用熱交換器出口管と自動車エンジン、ウォーターポンプ吸込み側へ分岐接続する配管である。【００１１】図２  Ｂ系統、回路使用の場合について説明する。【００１２】＊Ｉ：空冷式エンジンは、通常市販の自動車エンジンである＊次にＩＩ：送風機は、ラジエターよ���放熱させる為に、エンジンよりベルトによって伝達された動力により冷却ハネを回転させる＊次に、ＩＩＩ：冷却水循環ポンプは、ラジエター下部より冷却されたを冷却水を、ラジエター下部→冷却水循環ポンプ→エンジン→ラジエター上部へと、冷却水を循環させる為の、循環ポンプである。【００１３】Ｂ系統・冷凍サイクル使用の場合
Ｂ１：冷媒液タンクは、冷却されて凝縮した冷媒液を溜める為の、タンクである。
Ｂ２：冷媒液加熱用熱交換器は、冷媒液タンクに溜められた、冷媒液を冷媒加熱用熱交換器に加熱用冷却水（８０℃〜８５℃）を通水して、中温中圧の冷媒液を高温高圧の冷媒液に変える。Ｂ３：冷媒出口管は、冷媒液タンクに溜められた高温高圧の冷媒液を、液タンク内面底より１０ｍｍ上がった位置より冷媒液を取り出し、冷媒液・切替用電磁バルブまでの送り出す配管である。Ｂ４：冷媒液・切替用電磁バルブは、高温高圧の冷媒液を、Ａ系統又はＢ系統と使用回路によって切替えて連続運転を実現する為の、電磁バルブである。５：冷媒出口管は、冷媒液・切替用電磁バルブより出た高温高圧の冷媒液を冷媒制御用バルブへの導入管である。６：冷媒制御用バルブは、高温高圧の冷媒液を中温中圧の冷媒ガスに変える。（通常の冷凍サイクルでは、膨張弁作用である）７：発電用・冷媒ガスタービン導入管は、冷媒制御用バルブより送り出された中温中圧の冷媒ガスを発電用・冷媒ガスタービンへの導入管である。８：発電用・冷媒ガスタービンは、中温中圧の冷媒ガスの流れを利用して、冷媒ガスタービンを回転せて動力を発生させる。９：発電機は、冷媒ガスタービンより動力を受けて発電機を回転し電気を発生させる。１０：空冷式・凝縮器導入管は、冷媒ガスタービンより出た中温中圧の冷媒がスを凝縮器入口側への導入管である。１１：空冷式・凝縮器は、自動車のラジエター前面に取付け、冷却については自動車用ラジエターの冷却動作と同じ動作で冷却される様取り付ける。１２：熱交換器は、中温中圧の冷媒ガスを中温中圧の冷媒液に凝縮し、その時に生じる少しの圧力差を効率よく利用して冷媒ガスタービンを回転させる。１３：空冷式・凝縮器出口管は、熱交換器により中温中圧の冷媒液に凝縮した冷媒液を、冷媒液・切替用電磁バルブへの導入管である。Ｂ１４：冷媒液・切替用電磁バルブは、中温中圧の冷媒液をＡ系統又はＢ系統と使用回路によって切替えて連続運転を実現する為の、電磁バルブである。Ｂ１５：冷媒液タンク導入管は、冷媒液・切替用電磁バルブより中温中圧の冷媒液を冷媒タンクへの導入管である。Ｂ１６：冷媒タンク用均圧管は、熱交換器により凝縮された冷媒液を、冷媒液タンクに移送する時、落差と少しの圧力差によって行う為に、安定した圧力バランスが必要である、その為の均圧管である。１７：冷却水送り管は、自動車エンジン、ウォーターポンプ出口配管で分岐し、冷却水・切替用電磁バルブへの導入管である。Ｂ１８：冷却水・切替用電磁バルブは、自動車エンジン用冷却水（８０℃〜８５℃）をＡ系統又はＢ系統と使用回路によって切替えて連続運転を実現する為の、電磁バルブである。Ｂ１９：冷却水・冷媒加熱用熱交換器導入管は、冷却水・切替用電磁バルブより出た冷却水を、冷媒加熱用熱交換器への導入管である。Ｂ２０：冷却水・冷媒加熱用熱交換器出口管は、冷媒過熱用熱交換器より出た冷却水を冷却水・返り管への導入管である。２１：冷却水・返り管は、冷却水・冷媒加熱用熱交換器出口管と自動車エンジン、ウォーターポンプ吸込み側へ分岐接続する配管である。
【産業上の利用可能性】
【００１４】  本発明に係る冷凍サイクル発電機は、工業的に量産する事が可能であるため、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】  Ａ系統の、冷媒液タンク及び冷媒加熱用熱交換器、を使用した場合の冷凍サイクルである。
【図２】  Ｂ系統の、冷媒液タンク及び冷媒加熱用熱交換器、を使用した場合の冷凍サイクルである。
【符号の説明】
【００１６】Ａ系統・回路使用の場合（図１）
＊冷媒液タンクＡ１−使用  冷媒液タンクＢ１−休止
＊冷媒加熱用熱交換器Ａ２−使用  冷媒加熱用熱交換器Ｂ２−休止
＊電磁弁関係Ａ４．Ａ１４．Ａ１８−開  電磁弁関係Ｂ４．Ｂ１４．Ｂ１８−閉
Ｉ：空冷式エンジン
ＩＩ：送風機
ＩＩＩ：冷却水循環ポンプ
Ａ１：冷媒液タンク
Ａ２：冷媒液加熱用熱交換器
Ａ３：冷媒出口管（高温高圧の液）
Ａ４：冷媒液・切替用電磁バルブ（高温高圧の液）
５：冷媒出口管（高温高圧の液）
６：冷媒制御用バルブ（高温高圧の冷媒液を中圧中温の冷媒ガスへ）
７：発電用・冷媒ガスタービン導入管（中圧中温のガス）
８：発電用・冷媒ガスタービン
９：発電機
１０：空冷式・凝縮器導入管（中温中圧のガス）
１１：空冷式・凝縮器
１２：熱交換器（中温中圧の冷媒ガスを中温中圧の冷媒液へ凝縮）
１３：空冷式・凝縮器出口管（中温中圧の液）
Ａ１４：冷媒液・切替用電磁バルブ（中温中圧の液）
Ａ１５：冷媒液タンク導入管（中温中圧の液）
Ａ１６：冷媒液タンク用均圧管（中温中圧のガス）
１７：冷却水・送り管
Ａ１８：冷却水・切替用電磁バルブ
Ａ１９：冷却水・冷媒加熱用熱交換器導入管
Ａ２０：冷却水・冷媒加熱用熱交換器出口管
２１：冷却水・返り管【００１７】Ｂ系統・回路使用の場合（図２）
＊冷媒液タンクＢ１−使用  冷媒液タンクＡ１−休止＊
＊冷媒加熱用熱交換器Ｂ２−使用  冷媒家熱用熱交換器Ａ２−休止＊
＊電磁弁関係Ｂ４．Ｂ１４．Ｂ１８−開  電磁弁関係Ａ４．Ａ１４．Ａ１８−閉＊
Ｉ：空冷式エンジン
ＩＩ：送風機
ＩＩＩ：冷却水循環ポンプ
Ｂ１：冷媒液タンク
Ｂ２：冷媒液加熱用熱交換器
Ｂ３：冷媒出口管（高温高圧の液）
Ｂ４：冷媒液・切替用電磁バルブ（高温高圧の液）
５：冷媒出口管（高温高圧の液）
６：冷媒制御用バルブ（高温高圧の冷媒液を中圧中温の冷媒ガスへ）
７：発電用・冷媒ガスタービン導入管（中圧中温のガス）
８：発電用・冷媒ガスタービン
９：発電機
１０：空冷式・凝縮器導入管（中温中圧のガス）
１１：空冷式・凝縮器
１２：熱交換器（中温中圧の冷媒ガスを中温中圧の冷媒液へ凝縮）
１３：空冷式・凝縮器出口管（中温中圧の液）
Ｂ１４：冷媒液・切替用電磁バルブ（中温中圧の液）
Ｂ１５：冷媒液タンク導入管（中温中圧の液）
Ｂ１６：冷媒液タンク用均圧管（中温中圧のガス）
１７：冷却水・送り管
Ｂ１８：冷却水・切替用電磁バルブ
Ｂ１９：冷却水・冷媒加熱用熱交換器導入管
Ｂ２０：冷却水・冷媒加熱用熱交換器出口管
２１：冷却水・返り管
【図１】
2013060940.tif 000003
【図２】
2013060940.tif 000004