(57)【要約】【課題】複数の排熱回収機関を用いて排熱を回収する場合に、それぞれの排熱回収機関が発生する動力のばらつきを抑制すること。【解決手段】排熱回収システム１０は、内燃機関２０が排出する排ガスＥｘの熱エネルギーを、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂで回収する。バンク２２Ｂ１に設けられるスターリングエンジン１００Ａの高温側シリンダ１０１は＃１と＃２とで示す内燃機関シリンダ２２の間に配置され、低温側シリンダ１０２は＃２と＃３とで示す内燃機関シリンダ２２の間に配置される。また、バンク２２Ｂ２に設けられるスターリングエンジン１００Ｂの高温側シリンダ１０１は＃４と＃５とで示す内燃機関シリンダ２２の間に配置され、低温側シリンダ１０２は＃５と＃６とで示す内燃機関シリンダ２２の間に配置される。【選択図】        図４
2009299568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に配置される複数の内燃機関シリンダで構成される内燃機関シリンダ群、及びそれぞれの前記内燃機関シリンダの内部に配置される内燃機関ピストン、及び前記内燃機関ピストンの往復運動を回転運動に変換する内燃機関クランクシャフトを有し、前記内燃機関シリンダ群を一対備える内燃機関と、
ヒータと再生器とクーラーとを含んで構成される熱交換器、及び前記ヒータとの間で作動流体が流出入する高温側シリンダ、及び前記クーラーとの間で作動流体が流出入する低温側シリンダ、及び前記高温側シリンダ内を往復運動する高温側ピストン、及び前記低温側シリンダ内を往復運動する低温側ピストン、及び高温側ピストンの往復運動と前記低温側ピストンの往復運動とを回転運動に変換する排熱回収機関クランクシャフトを有し、前記ヒータは前記内燃機関から排出される排ガスで加熱される排熱回収機関と、を含み、
それぞれの前記内燃機関シリンダ群に対して少なくとも１台ずつ前記排熱回収機関を設けるとともに、一対の前記内燃機関シリンダ群の間において、前記高温側シリンダ同士及び前記低温側シリンダ同士が前記内燃機関クランクシャフトの回転軸に対して対称性を有して配置されることを特徴とする排熱回収システム。
【請求項２】
それぞれの前記排熱回収機関クランクシャフトの回転軸は、前記内燃機関クランクシャフトの回転軸と平行に配置されることを特徴とする請求項１に記載の排熱回収システム。
【請求項３】
それぞれの前記内燃機関シリンダ群において、前記高温側シリンダ及び前記低温側シリンダは、前記排熱回収機関クランクシャフトの回転軸と平行な方向における位置が、内燃機関シリンダに対してずらされて配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の排熱回収システム。
【請求項４】
それぞれの前記内燃機関シリンダ群において、前記高温側シリンダは、前記内燃機関シリンダの配列方向における前記内燃機関シリンダ群の中央部に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の排熱回収システム。
【請求項５】
それぞれの前記内燃機関シリンダ群に前記排熱回収機関が複数設けられ、
それぞれの前記内燃機関シリンダ群において、一対の前記排熱回収機関は、それぞれの前記排熱回収機関の前記高温側シリンダ同士を対向して配置することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の排熱回収システム。
【請求項６】
対向して配置される一対の前記高温側シリンダは、前記内燃機関シリンダの配列方向における前記内燃機関シリンダ群の中央部に配置されることを特徴とする請求項５に記載の排熱回収システム。
【請求項７】
前記内燃機関は車両に搭載されて前記車両の動力発生源となり、また、前記排熱回収機関は、前記内燃機関とともに前記車両に搭載されて前記車両の動力発生源となるスターリングエンジンであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の排熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排熱を回収する排熱回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱機関を用いることにより、乗用車やバス、トラック等の車両に搭載される内燃機関の排熱を回収する排熱回収装置がある。このような用途に用いられる排熱回収装置としては、例えば、理論熱効率に優れたスターリングエンジンがある。特許文献１には、熱機関と、熱機関が排出する排ガスの熱エネルギーを回収する排熱回収機関とを同一の構造体で構成し、また、熱機関の排気マニホールド内に排熱回収機関のヒータを配置した排熱回収装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０５２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された排熱回収装置は、排熱回収機関の出力低下を抑制することや排熱回収機関を車両に搭載する際の自由度を向上させることについて効果がある。ところで、複数の排熱回収機関を用いて内燃機関の排熱を回収する場合、それぞれの排熱回収機関が回収する排熱の温度環境が異なると、それぞれの排熱回収機関の発生する動力にばらつきが発生するおそれがある。その結果、複数の排熱回収機関の発生する動力を合成して取り出す場合には、それぞれの排熱回収機関が発生する動力のばらつきを吸収する機構が必要になる。本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の排熱回収機関を用いて排熱を回収する場合に、それぞれの排熱回収機関が発生する動力のばらつきを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するために、本発明に係る排熱回収システムは、直列に配置される複数の内燃機関シリンダで構成される内燃機関シリンダ群、及びそれぞれの前記内燃機関シリンダの内部に配置される内燃機関ピストン、及び前記内燃機関ピストンの往復運動を回転運動に変換する内燃機関クランクシャフトを有し、前記内燃機関シリンダ群を一対備える内燃機関と、ヒータと再生器とクーラーとを含んで構成される熱交換器、及び前記ヒータとの間で作動流体が流出入する高温側シリンダ、及び前記クーラーとの間で作動流体が流出入する低温側シリンダ、及び前記高温側シリンダ内を往復運動する高温側ピストン、及び前記低温側シリンダ内を往復運動する低温側ピストン、及び高温側ピストンの往復運動と前記低温側ピストンの往復運動とを回転運動に変換する排熱回収機関クランクシャフトを有し、前記ヒータは前記内燃機関から排出される排ガスで加熱される排熱回収機関と、を含み、それぞれの前記内燃機関シリンダ群に対して少なくとも１台ずつ前記排熱回収機関を設けるとともに、一対の前記内燃機関シリンダ群の間において、前記高温側シリンダ同士及び前記低温側シリンダ同士が前記内燃機関クランクシャフトの回転軸に対して対称性を有して配置されることを特徴とする。
【０００６】
本発明の望ましい態様としては、前記排熱回収システムにおいて、それぞれの前記排熱回収機関クランクシャフトの回転軸は、前記内燃機関クランクシャフトの回転軸と平行に配置されることが好ましい。
【０００７】
本発明の望ましい態様としては、前記排熱回収システムにおいて、それぞれの前記内燃機関シリンダ群において、前記高温側シリンダ及び前記低温側シリンダは、前記排熱回収機関クランクシャフトの回転軸と平行な方向における位置が、内燃機関シリンダに対してずらされて配置されることが好ましい。
【０００８】
本発明の望ましい態様としては、前記排熱回収システムにおいて、それぞれの前記内燃機関シリンダ群において、前記高温側シリンダは、前記内燃機関シリンダの配列方向における前記内燃機関シリンダ群の中央部に配置されることが好ましい。
【０００９】
本発明の望ましい態様としては、前記排熱回収システムにおいて、それぞれの前記内燃機関シリンダ群に前記排熱回収機関が複数設けられ、それぞれの前記内燃機関シリンダ群において、一対の前記排熱回収機関は、それぞれの前記排熱回収機関の前記高温側シリンダ同士を対向して配置することが好ましい。
【００１０】
本発明の望ましい態様としては、前記排熱回収システムにおいて、対向して配置される一対の前記高温側シリンダは、前記内燃機関シリンダの配列方向における前記内燃機関シリンダ群の中央部に配置されることが好ましい。
【００１１】
本発明の望ましい態様としては、前記排熱回収システムにおいて、前記内燃機関は車両に搭載されて前記車両の動力発生源となり、また、前記排熱回収機関は、前記内燃機関とともに前記車両に搭載されて前記車両の動力発生源となるスターリングエンジンであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、複数の排熱回収機関を用いて排熱を回収する場合に、それぞれの排熱回収機関が発生する動力のばらつきを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。なお、以下の説明では、排熱回収機関としてスターリングエンジンを用い、熱機関である内燃機関の排熱を回収する場合を例とする。排熱回収機関としては、スターリングエンジンの他、ブレイトンサイクルを利用した排熱回収機関等を用いてもよい。
【実施例１】
【００１４】
本実施例は、シリンダ内でピストンが往復運動するとともに、複数のシリンダがＶ型に配置されたいわゆるＶ型の内燃機関を排熱回収対象とし、同じくシリンダ内でピストンが往復運動する排熱回収機関で内燃機関から排出される排ガスの熱エネルギーを回収するものであり、内燃機関のそれぞれのバンクに排熱回収機関を設けるとともに、それぞれのバンク間においては排熱回収機関の高温側シリンダ同士及び低温側シリンダ同士が内燃機関クランクシャフトの回転軸に対して対称性を有するように配列される点に特徴がある。まず、本実施例に係る排熱回収システムを構成する排熱回収機関であるスターリングエンジンの構成を説明する。
【００１５】
図１は、実施例１に係るスターリングエンジンを示す断面図である。図２は、実施例１に係るスターリングエンジンが備える気体軸受の構成例、及びピストンの支持に用いる近似直線機構の構成例を示す断面図である。スターリングエンジン１００は、いわゆる外燃機関であり、内燃機関等から排出される排ガス等の熱エネルギーを運動エネルギーに変換し、クランクシャフト（以下排熱回収機関クランクシャフトという）１１０の回転運動として取り出すものである。すなわち、排熱回収機関クランクシャフト１１０は、スターリングエンジン１００の出力軸となる。なお、排熱回収機関クランクシャフト１１０は、回転軸（排熱回収機関回転軸）Ｚｓを中心として回転する。
【００１６】
本実施例において、スターリングエンジン１００は、外燃機関であり、α型の直列２気筒スターリングエンジンである。そして、第１シリンダである高温側シリンダ１０１の内部に収められた第１ピストンである高温側ピストン１０３と、第２シリンダである低温側シリンダ１０２の内部に収められた第２ピストンである低温側ピストン１０４とが一列に並んで、すなわち、直列に配置されている。ここで、高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２が排熱回収機関シリンダ（排熱回収機関であるスターリングエンジン１００のシリンダ）であり、高温側ピストン１０３及び低温側ピストン１０４が排熱回収機関ピストン（排熱回収機関であるスターリングエンジン１００のピストン）である。このように、スターリングエンジン１００は、レシプロ式の機関である。
【００１７】
高温側シリンダ１０１と低温側シリンダ１０２とは、基準体である基板１１１に、直接、又は間接的に支持されるとともに固定されている。本実施例に係るスターリングエンジン１００においては、この基板１１１が、スターリングエンジン１００の各構成要素の位置基準となる。このように構成することで、前記各構成要素の相対的な位置精度を確保できる。
【００１８】
後述するように、本実施例に係るスターリングエンジン１００は、高温側シリンダ１０１と高温側ピストン１０３との間、及び低温側シリンダ１０２と低温側ピストン１０４との間に気体軸受ＧＢを介在させる。基準体である基板１１１に、高温側シリンダ１０１と低温側シリンダ１０２とを直接又は間接的に取り付けることにより、ピストンとシリンダとのクリアランスを精度よく保持できるので、気体軸受ＧＢの機能を十分に発揮させることができる。さらに、スターリングエンジン１００の組み立ても容易になる。
【００１９】
高温側シリンダ１０１と低温側シリンダ１０２との間には、略Ｕ字形状のヒータ（加熱器）１０５と再生器１０６とクーラー１０７とで構成される熱交換器１０８が配置される。このように、ヒータ１０５を略Ｕ字形状にすることによって、内燃機関の排ガス通路内のような比較的狭い空間にも、ヒータ１０５を容易に配置することができる。また、このスターリングエンジン１００のように、高温側シリンダ１０１と低温側シリンダ１０２とを直列に配置することにより、内燃機関の排ガス通路５のような筒状の空間にもヒータ１０５を比較的容易に配置することができる。熱交換器１０８の構成要素のうち、少なくともヒータ１０５が、後述する排熱回収対象である内燃機関の排気マニホールド２８内に配置される。
【００２０】
ヒータ１０５の一方の端部は高温側シリンダ１０１と接続され、他方の端部は再生器１０６と接続される。再生器１０６は、一方の端部がヒータ１０５と接続され、他方の端部はクーラー１０７と接続される。クーラー１０７の一方の端部は再生器１０６と接続され、他方の端部は低温側シリンダ１０２と接続される。高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２及び熱交換器１０８内には作動流体（本実施例では空気）が封入されており、高温側シリンダ１０１とヒータ１０５との間、及びヒータ１０５と再生器１０６との間、及び再生器１０６とクーラー１０７との間、及びクーラー１０７と低温側シリンダ１０２との間で前記作動流体が流出入する。
【００２１】
このような構成により、ヒータ１０５から作動流体へ供給される熱、及びクーラー１０７で作動流体から排出される熱によってスターリングサイクルが構成される。これによって、スターリングエンジン１００が動力を発生する。スターリングエンジン１００が発生した動力は、排熱回収機関クランクシャフト１１０から取り出される。ここで、高温側シリンダ１０１の内部であって作動流体が存在する空間を高温側作動空間ＭＳＨ、低温側シリンダ１０２の内部であって作動流体が存在する空間を低温側作動空間ＭＳＬという。両者を区別しない場合には、単に作動空間ＭＳという。作動空間ＭＳは、内部の作動流体が膨張し又は圧縮される空間である。
【００２２】
ここで、ヒータ１０５、クーラー１０７は、例えば、熱伝導率が高く耐熱性に優れた材料（例えば銅や銅合金）のチューブを複数束ねた構成とすることができる。また、再生器１０６は、多孔質の蓄熱体で構成することができる。なお、ヒータ１０５、クーラー１０７及び再生器１０６の構成は、この例に限られるものではなく、熱源の熱条件やスターリングエンジン１００の仕様等によって、好適な構成を選択することができる。
【００２３】
高温側ピストン１０３及び低温側ピストン１０４は、高温側シリンダ１０１と低温側シリンダ１０２内に気体軸受ＧＢを介して支持されている。すなわち、潤滑油を用いないで、ピストンをシリンダ内で往復運動させる構造である。これによって、ピストンとシリンダとの摩擦を低減して、スターリングエンジン１００の熱効率を向上させることができる。また、ピストンとシリンダとの摩擦を低減することにより、例えば、内燃機関の排ガスから熱エネルギーを回収する場合のように、低熱源、低温度差の運転条件下において排熱回収を行う場合でも、スターリングエンジン１００を運転して熱エネルギーを回収できる。
【００２４】
気体軸受ＧＢを構成するため、図２に示す、高温側ピストン１０３と高温側シリンダ１０１とのクリアランスｔｃは、高温側ピストン１０３及びの高温側シリンダ１０１の全周にわたって十数μｍ〜数十μｍとする。なお、低温側ピストン１０４及び低温側シリンダ１０２も同様の構成である。高温側シリンダ１０１と高温側ピストン１０３と低温側シリンダ１０２と低温側ピストン１０４とは、例えば、加工の容易な金属材料を用いて構成することができる。
【００２５】
本実施例においては、高温側ピストン１０３及び低温側ピストン１０４の側壁に設けた給気口ＨＥから気体（本実施例では作動流体と同じ空気）ａを吹き出して、気体軸受ＧＢを形成する。図１、図２に示すように、高温側ピストン１０３及び低温側ピストン１０４の内部には、それぞれ高温側ピストン内空間１０３ＩＲ及び低温側ピストン内空間１０４ＩＲが形成される。
【００２６】
高温側ピストン１０３には、高温側ピストン内空間１０３ＩＲへ気体ａを供給するための気体導入口ＨＩが設けられており、低温側ピストン１０４には、低温側ピストン内空間１０４ＩＲへ気体ａを供給するための気体導入口ＨＩが設けられている。それぞれの気体導入口ＨＩには、気体供給管１１８が接続されている。気体供給管１１８の一端は、気体軸受用ポンプ１１７に接続されており、気体軸受用ポンプ１１７から吐出される気体ａを高温側ピストン内空間１０３ＩＲ及び低温側ピストン内空間１０４ＩＲへ導く。
【００２７】
高温側ピストン内空間１０３ＩＲ及び低温側ピストン内空間１０４ＩＲへ導入された気体ａは、高温側ピストン１０３及び低温側ピストン１０４の側壁に設けた給気口ＨＥから流出して、気体軸受ＧＢを形成する。なお、この気体軸受ＧＢは、静圧気体軸受である。また、高温側ピストン１０３及び低温側ピストン１０４の頂部に気体取り込み孔を設けて、この気体取り込み孔から高温側ピストン内空間１０３ＩＲ及び低温側ピストン内空間１０４ＩＲへ作動流体である気体ａを取り込み、給気口ＨＥから流出させて気体軸受ＧＢを構成してもよい。なお、本実施例の気体軸受ＧＢは静圧気体軸受であるが、動圧気体軸受を用いてもよい。
【００２８】
高温側ピストン１０３、低温側ピストン１０４の往復運動は、コネクティングロッド１０９によって出力軸である排熱回収機関クランクシャフト１１０に伝達され、ここで回転運動に変換される。なお、コネクティングロッド１０９は、図２に示す近似直線機構（例えばグラスホッパ機構）１１９によって支持してもよい。このようにすれば、高温側ピストン１０３及び低温側ピストン１０４を略直線状に往復運動させることができる。
【００２９】
このように、コネクティングロッド１０９を近似直線機構１１９によって支持すれば、高温側ピストン１０３のサイドフォースＦＳ（ピストンの径方向に向かう力）がほとんど０になるので、負荷能力の小さい気体軸受ＧＢによっても十分に高温側ピストン１０３、低温側ピストン１０４を支持することができる。本実施例では、近似直線機構１１９によってサイドフォースＦＳの大部分を支持し、低温側ピストン１０４等の往復運動が近似直線運動から外れる際に発生する分のサイドフォースＦＳを気体軸受ＧＢによって支持する。
【００３０】
図１に示すように、スターリングエンジン１００を構成する高温側シリンダ１０１、高温側ピストン１０３、コネクティングロッド１０９、排熱回収機関クランクシャフト１１０等の各構成要素は、排熱回収機関筐体１１４に格納される。ここで、スターリングエンジン１００の排熱回収機関筐体１１４は、排熱回収機関クランクケース１１４Ａと、排熱回収機関シリンダブロック１１４Ｂとを含んで構成されている。排熱回収機関筐体１１４内は、筐体内加圧手段である加圧用ポンプ１１５により加圧される。このように、加圧用ポンプ１１５で排熱回収機関筐体１１４内を加圧して、高温側作動空間ＭＳＨ、低温側作動空間ＭＳＬ、及び熱交換器１０８内の作動流体を加圧することにより、作動流体が熱エネルギーを取り込むときにおける作動流体の容量を大きくする。これによって、スターリングエンジン１００の出力軸である排熱回収機関クランクシャフト１１０から、より多くの出力を取り出すことができる。
【００３１】
スターリングエンジン１００が規定の出力を発生する場合、排熱回収機関筐体１１４の内部は、例えば規定の圧力（例えば１ＭＰａ程度）に加圧されている。このため、排熱回収機関クランクシャフト１１０と排熱回収機関筐体１１４との間の気密を保持するように構成して、排熱回収機関クランクシャフト１１０の回転運動を排熱回収機関筐体１１４の外部へ取り出す必要がある。
【００３２】
本実施例では、図１に示すように、排熱回収機関クランクシャフト１１０の回転を非接触で従動軸（磁気カップリング従動軸）２へ伝達する磁気カップリング９を介して、排熱回収機関クランクシャフト１１０の出力を排熱回収機関筐体１１４の外部へ取り出す。すなわち、スターリングエンジン１００の出力は、磁気カップリング９が備える従動軸２から取り出される。
【００３３】
このように、従動軸２は、スターリングエンジン１００の出力軸となる。なお、磁気カップリング９の代わりに、排熱回収機関クランクシャフト１１０と排熱回収機関筐体１１４を構成する排熱回収機関クランクケース１１４Ａとの間にシール軸受を設けて、排熱回収機関クランクシャフト１１０と排熱回収機関筐体１１４との間の気密を保持するようにしてもよい。
【００３４】
ここで、図１に示すように、排熱回収機関クランクシャフト１１０のトルクを変化させて出力する変換手段である増速装置３を設け、排熱回収機関クランクシャフト１１０の回転速度を増速してから磁気カップリング９へ入力してもよい。これによって、排熱回収機関クランクシャフト１１０のトルクを低下させることができるので、磁気カップリング９のトルク伝達容量を抑えることができる。また、スターリングエンジン１００を起動する際には、電動機のような起動手段の出力を従動軸２へ入力して排熱回収機関クランクシャフト１１０を回転させるが、この場合には増速装置３が減速装置として機能する。これによって、従動軸２への入力トルク（すなわち起動トルク）を小さくできるので、磁気カップリング９のトルク伝達容量を抑えることができる。次に、本実施例に係る排熱回収システムを説明する。
【００３５】
図３は、実施例１に係る排熱回収システムの構成を示す正面図である。図４は、実施例１に係る排熱回収システムのシリンダ配置を示す模式図である。図５、図６は、実施例１に係る排熱回収システムの他のシリンダ配置を示す模式図である。排熱回収システム１０は、例えば、乗用車やバス、トラック等の車両に搭載されて、前記車両の動力発生源となる。すなわち、排熱回収システム１０を構成する内燃機関２０は前記車両に搭載されて前記車両の動力発生源となり、また、排熱回収機関であるスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂは、内燃機関２０とともに前記車両に搭載されて前記車両の動力発生源となる。なお、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂを、前記車両に搭載されて前記車両が備える発電機等の補機の動力源としてもよい。
【００３６】
排熱回収システム１０は、２台のスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂと、排熱回収対象である熱機関である内燃機関２０とを合体させ、一体として構成される。これによって、本実施例に係る排熱回収システム１０では、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂと、内燃機関２０とが同一の構造体として取り扱われる。
【００３７】
内燃機関２０は、レシプロ式の内燃機関であり、複数（図４に示す例では３個、図５に示す例では４個、図６に示す例では５個）のシリンダ（以下、内燃機関シリンダという）２２が一列に、すなわち一方向に並んで配置された内燃機関シリンダ群（以下、必要に応じてバンクという）２２Ｂ１、２２Ｂ２を一対有する。そして、図３に示すように、内燃機関２０のクランクシャフト（以下、内燃機関クランクシャフトという）２５の回転軸（内燃機関回転軸）Ｚｅの方向から見た場合に、一対のバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２がＶ字形に組み合わされて、内燃機関２０が構成される。すなわち、一対のバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２間において、内燃機関シリンダ２２のシリンダ中心軸Ｚｃ＿ｅが０度よりも大きい角度で交差する。
【００３８】
一対のバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２のなす角度が１８０度未満である場合、内燃機関２０は、いわゆるＶ型の内燃機関である。また、一対のバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２のなす角度が１８０度である場合、内燃機関２０は、いわゆる水平対向型の内燃機関である。さらに、本実施例において、内燃機関２０は、それぞれのバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２が一対のバンクで構成されていてもよい。例えば、内燃機関２０は、それぞれのバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２が、狭角（例えば１０度〜２０度）のＶ型に構成される、いわゆるＷ型の内燃機関であってもよい。
【００３９】
内燃機関シリンダ２２の内部にはピストン（以下、内燃機関ピストンという）２１が配置されており、内燃機関シリンダ２２の内部を往復運動する。なお、内燃機関２０は、火花点火式であってもディーゼル式であってもよく、点火形式は問わない。また、内燃機関シリンダ２２の個数も問わない。内燃機関シリンダ２２は、内燃機関２０の内燃機関シリンダブロック２６内に配置される。内燃機関シリンダ２２と、シリンダヘッド２３と、内燃機関ピストン２１の頂面とで囲まれて形成される空間が、内燃機関２０へ供給される燃料が空気中の酸素と反応して燃焼する燃焼空間２０Ｂとなる。
【００４０】
内燃機関ピストン２１は、燃焼空間２０Ｂ内で燃料が空気中の酸素と反応して燃焼することによって内燃機関シリンダ２２内を往復運動する。内燃機関ピストン２１の往復運動は、コネクティングロッド２４を介して内燃機関クランクシャフト２５に伝達され、回転運動に変換される。内燃機関シリンダ２２は内燃機関シリンダブロック２６内に設けられる。また、内燃機関クランクシャフト２５は内燃機関クランクケース２７内に配置される。内燃機関２０の内燃機関筐体２０Ｃは、内燃機関シリンダブロック２６と内燃機関クランクケース２７とを含んで構成される。
【００４１】
内燃機関２０の排気口２３ｅ及び排気マニホールド２８は排熱回収システム１０の幅方向（内燃機関回転軸Ｚｅと直交する方向であり、図３の矢印Ｗ方向）外側に設けられるので、排熱回収機関であるスターリングエンジン１００も、排熱回収システム１０の幅方向外側に設けられる。後述するように、本実施例では、排熱回収機関クランクシャフト１１０と内燃機関クランクシャフト２５とが平行に配置されるので、２台の排熱回収システム１０をＶ型に配置した場合においても、排熱回収システム１０の幅方向における寸法の増加を抑制できる。
【００４２】
排熱回収システム１０は、排熱回収対象である内燃機関２０のそれぞれのバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２にそれぞれ１台のスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂを設ける。すなわち、バンク２２Ｂ１にスターリングエンジン１００Ａを設け、バンク２２Ｂ２はスターリングエンジン１００Ｂを設ける。そして、それぞれのバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２から排出される排ガスＥｘの熱エネルギーをそれぞれのスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂで回収する。なお、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂは、いずれも図１に示したスターリングエンジン１００と同様の構成であり、符号１００の後に付したＡ、Ｂは、２台のスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂが設けられる場所を区別するために便宜上付したものである。
【００４３】
図４に示すように、排熱回収システム１０は、それぞれの内燃機関シリンダ群に対して少なくとも１台ずつ排熱回収機関を設けるとともに、一対の内燃機関シリンダ群の間において、排熱回収機関を構成する高温側シリンダ同士及び低温側シリンダ同士が内燃機関回転軸Ｚｅに対して対称性を有して配置される。本実施例において、排熱回収システム１０は、それぞれのバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２に対してそれぞれ１台のスターリングエンジン（排熱回収機関）１００Ａ、１００Ｂを設け、一対のバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２の間においては、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂを構成する高温側シリンダ１０１同士及び低温側シリンダ１０２同士が、内燃機関回転軸Ｚｅに対して対称性を有して配置される。
【００４４】
これによって、排熱回収機関回転軸Ｚｓと平行な方向における高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２の配列順序が、それぞれのバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２の間で同一となるとともに、それぞれのバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２においては、それぞれのバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２を構成するそれぞれの内燃機関シリンダ２２に対する高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２の位置関係が同一になる。図４に示す例では、バンク２２Ｂ１は＃１、＃２、＃３で示される内燃機関シリンダ２２で構成され、バンク２２Ｂ２は＃４、＃５、＃６で示される内燃機関シリンダ２２で構成される。以下において、＃１、＃２等の表記は、内燃機関シリンダ２２を表すものとしても用いる。
【００４５】
それぞれのバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２において、バンク２２Ｂ１の＃１に対応する内燃機関シリンダ２２はバンク２２Ｂ２の＃４であり、バンク２２Ｂ１の＃２に対応する内燃機関シリンダ２２はバンク２２Ｂ２の＃５であり、バンク２２Ｂ１の＃３に対応する内燃機関シリンダ２２はバンク２２Ｂ２の＃６である。バンク２２Ｂ１に設けられるスターリングエンジン１００Ａの高温側シリンダ１０１は＃１と＃２との間に配置され、低温側シリンダ１０２は＃２と＃３との間に配置される。また、バンク２２Ｂ２に設けられるスターリングエンジン１００Ｂの高温側シリンダ１０１は＃４と＃５との間に配置され、低温側シリンダ１０２は＃５と＃６との間に配置される。
【００４６】
このように、本実施例では、一対のバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２において、バンク２２Ｂ１を構成するそれぞれの内燃機関シリンダ２２（＃１、＃２、＃３）に対する高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２の位置関係は、バンク２２Ｂ２を構成するそれぞれの内燃機関シリンダ２２（＃４、＃５、＃６）に対する高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２の位置関係と同一になる。したがって、バンク２２Ｂ１に設けられるスターリングエンジン１００Ａの高温側シリンダ１０１が＃１と＃２との間に配置され、低温側シリンダ１０２は＃２と＃３との間に配置されるが、バンク２２Ｂ２に設けられるスターリングエンジン１００Ｂの高温側シリンダ１０１が＃５と＃６との間に配置され、低温側シリンダ１０２が＃６の外側に配置される場合、前記位置関係は同一にならない。
【００４７】
ここで、内燃機関２０は、１本の内燃機関クランクシャフト２５で、それぞれのバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２を構成する内燃機関シリンダ２２内を往復運動する内燃機関ピストン２１の往復運動を回転運動に変換する。したがって、それぞれのバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２間において、内燃機関シリンダ２２同士は、内燃機関回転軸Ｚｅと平行な方向に対してずれて配置される。例えば、バンク２２Ｂ１の＃１で示される内燃機関シリンダ２２とバンク２２Ｂ２の＃４で示される内燃機関シリンダ２２とは、内燃機関回転軸Ｚｅと平行な方向に対してΔＬだけずれて配置される。
【００４８】
仮にΔＬ＝０であるとすると、それぞれのバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２間における内燃機関シリンダ２２のずれはなくなる。この場合、一対のバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２の間においては、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂを構成する高温側シリンダ１０１同士及び低温側シリンダ１０２同士が、内燃機関回転軸Ｚｅに対して対称（内燃機関回転軸Ｚｅを直線とした場合の線対称）に配置される。
【００４９】
実際はΔＬ≠０なので、一対のバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２間において、高温側シリンダ１０１同士及び低温側シリンダ１０２同士の関係は内燃機関回転軸Ｚｅに対して対称にはならない。しかし、上述したように、ΔＬ＝０である場合には高温側シリンダ１０１同士及び低温側シリンダ１０２同士の関係は対称（内燃機関回転軸Ｚｅを直線とした場合の線対称）になる。上記した「対称性を有して配置される」とは、一対のバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２間において内燃機関回転軸Ｚｅと平行な方向の内燃機関シリンダ２２のずれΔＬが０であると仮定した場合に、それぞれのバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２において、排熱回収機関（スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂ）同士、及びそれぞれの排熱回収機関の高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２同士が、内燃機関回転軸Ｚｅに対して対称に配置されるということである。
【００５０】
スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂは、内燃機関２０のそれぞれのバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２が備える排気マニホールド２８内にヒータ１０５が配置されて、それぞれの排気マニホールド２８内の排ガスＥｘが有する熱エネルギーを回収する。本実施例のように、内燃機関２０を構成するそれぞれのバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２の間において、それぞれのバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２に設けられるスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂの高温側シリンダ１０１同士及び低温側シリンダ１０２同士が対称性を有して配置されることにより、それぞれのバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２の間で、一対のバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２間におけるそれぞれの高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２の温度環境を揃えることができる。
【００５１】
これによって、それぞれのスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂの動力差を極めて小さくできる。その結果、後述するように、複数のスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂの動力を合成する場合は、それぞれのスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂの動力差を吸収する機構が不要、あるいは前記機構を簡易な構成とすることができる。
【００５２】
また、一対のバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２間におけるそれぞれの高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２の温度環境を揃えることにより、バンク２２Ｂ１、２２Ｂ２に対してスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂを専用に設計する必要はない。これによって、排熱回収システム１０の製造コストを低減できる。
【００５３】
図４に示すように、それぞれのバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２において、スターリングエンジン１００の高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２は、排熱回収機関クランクシャフト１１０の回転軸、すなわち排熱回収機関回転軸Ｚｓと平行な方向における位置が、排熱回収機関回転軸Ｚｓと平行な方向における内燃機関シリンダ２２の位置に対してずらされて配置される。これによって、排熱回収機関回転軸Ｚｓと平行な方向における排熱回収機関シリンダ、すなわち高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２の位置が、排熱回収機関回転軸Ｚｓと平行な方向における内燃機関シリンダ２２の位置と重ならないように構成されることになる。
【００５４】
後述するように、排熱回収システム１０は、排熱回収機関回転軸Ｚｓと内燃機関回転軸Ｚｅとが平行に配置される。したがって、排熱回収システム１０において、排熱回収機関回転軸Ｚｓ及び排熱回収機関シリンダのシリンダ中心軸Ｚｃ＿ｓに直交する直線は、内燃機関回転軸Ｚｅ及び内燃機関シリンダ２２のシリンダ中心軸Ｚｃ＿ｅに直交する直線と平行になり、両者は交差しない。このため、排熱回収機関回転軸Ｚｓ及び排熱回収機関シリンダのシリンダ中心軸Ｚｃ＿ｓに直交する方向から排熱回収システム１０を見た場合、内燃機関シリンダ２２同士の間にスターリングエンジン１００の高温側シリンダ１０１と低温側シリンダ１０２とのうち少なくとも一方（図４に示す例では両方）が配置される。
【００５５】
このように、排熱回収機関回転軸Ｚｓと平行な方向における高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２の位置を、排熱回収機関回転軸Ｚｓと平行な方向における内燃機関シリンダ２２の位置に対してずらして配置することにより、燃焼空間２０Ｂを有する内燃機関シリンダ２２とスターリングエンジン１００のヒータ１０５とを近接させて配置できるので、燃焼空間２０Ｂから排出された直後の最も温度が高い排ガスＥｘの温度低下を最小限に抑制した状態でヒータ１０５へ供給できる。その結果、スターリングエンジン１００の熱効率が向上するので、排熱回収システム１０は、内燃機関２０から排出される排ガスＥｘの熱エネルギーの回収効率を向上させることができる。
【００５６】
また、上記構成により、隣接する内燃機関シリンダ２２同士の間に、高温側シリンダ１０１や低温側シリンダ１０２を配置できる。したがって、両者の位置をずらさない場合と比較して、内燃機関２０とスターリングエンジン１００とをより近接させて配置できる。その結果、排熱回収システム１０の幅方向における寸法の増加を効果的に抑制できるので、内燃機関２０とスターリングエンジン１００とをよりコンパクトに配置できる。
【００５７】
それぞれのバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２において、排熱回収システム１０を構成するスターリングエンジン１００の高温側シリンダ１０１は、内燃機関シリンダ２２の配列方向（内燃機関回転軸Ｚｅと平行な方向）におけるバンク、すなわち内燃機関シリンダ群の中央部に配置される。内燃機関シリンダ群の中央部とは、それぞれのバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２で一列に配置される内燃機関シリンダ群の両端部における内燃機関シリンダ２２間である。ここで、図４の例では、＃１、＃２、＃３等が内燃機関シリンダ２２の番号を示す。
【００５８】
図４に示す排熱回収システム１０、すなわち、排熱回収対象である内燃機関２０がＶ型６気筒である場合には、バンク２２Ｂ１においては＃１の内燃機関シリンダ２２と＃３の内燃機関シリンダ２２との間が、内燃機関シリンダ群の中央部になる。また、バンク２２Ｂ２においては＃４の内燃機関シリンダ２２と＃６の内燃機関シリンダ２２との間が、内燃機関シリンダ群の中央部になる。すなわち、Ｖ型６気筒の内燃機関２０からスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂで排熱を回収する場合、バンク２２Ｂ１では＃１の内燃機関シリンダ２２と＃３の内燃機関シリンダ２２との間（より具体的には＃１と＃２との間）、バンク２２Ｂ２では＃４の内燃機関シリンダ２２と＃６の内燃機関シリンダ２２との間（より具体的には＃４と＃５との間）に高温側シリンダ１０１が配置される。
【００５９】
また、図５に示す排熱回収システム１０ａは、排熱回収対象である内燃機関２０ａがＶ型８気筒であるが、バンク２２Ｂａ１においては＃１の内燃機関シリンダ２２と＃４の内燃機関シリンダ２２との間が、内燃機関シリンダ群の中央部になる。また、バンク２２Ｂａ２においては＃５の内燃機関シリンダ２２と＃８の内燃機関シリンダ２２との間が、内燃機関シリンダ群の中央部になる。すなわち、Ｖ型８気筒の内燃機関２０ａからスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂで排熱を回収する場合、バンク２２Ｂａ１では＃１の内燃機関シリンダ２２と＃４の内燃機関シリンダ２２との間（より具体的には＃２と＃３との間）、バンク２２Ｂａ２では＃５の内燃機関シリンダ２２と＃８の内燃機関シリンダ２２との間（より具体的には＃６と＃７との間）に高温側シリンダ１０１が配置される。
【００６０】
また、図６に示す排熱回収システム１０ｂは、排熱回収対象である内燃機関２０ｂがＶ型１０気筒であるが、バンク２２Ｂｂ１においては＃１の内燃機関シリンダ２２と＃５の内燃機関シリンダ２２との間が、内燃機関シリンダ群の中央部になる。また、バンク２２Ｂｂ２においては＃６の内燃機関シリンダ２２と＃１０の内燃機関シリンダ２２との間が、内燃機関シリンダ群の中央部になる。すなわち、Ｖ型１０気筒の内燃機関２０ｂからスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂで排熱を回収する場合、バンク２２Ｂｂ１では＃１の内燃機関シリンダ２２と＃５の内燃機関シリンダ２２との間（より具体的には＃２と＃３との間）、バンク２２Ｂｂ２では＃６の内燃機関シリンダ２２と＃１０の内燃機関シリンダ２２との間（より具体的には＃７と＃８との間）に高温側シリンダ１０１が配置される。
【００６１】
これによって、高温側シリンダ１０１は、それぞれのバンク２２Ｂ１、２２Ｂ２、２２Ｂａ１、２２Ｂａ２、２２Ｂｂ１、２２Ｂｂ２において一列に配置される内燃機関シリンダ２２の両端部よりも外側に配置されることはない。したがって、スターリングエンジン１００のヒータ１０５は、内燃機関シリンダ２２の配列方向における内燃機関シリンダ２２の集まりにおいて、両端部の内燃機関シリンダ２２の間に配置される。その結果、内燃機関２０、２０ａ、２０ｂの燃焼空間２０Ｂから排出された直後の最も温度が高い排ガスＥｘが確実にヒータ１０５へ供給されるので、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂの熱効率が向上する。これによって、排熱回収システム１０、１０ａ、１０ｂは、内燃機関２０、２０ａ、２０ｂから排出される排ガスＥｘの熱エネルギーの回収効率を、より向上させることができる。
【００６２】
スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂは、ヒータ１０５の取り回しに制限がある。特に、排熱回収対象が車両に搭載される内燃機関であるような場合、ヒータ１０５の取り回しの制限は大きくなる。ここで、より高い温度の排ガスＥｘを利用するためには、可能な限り、排熱回収対象である内燃機関２０、２０ａ、２０ｂに近い位置に搭載する必要がある。そして、内燃機関２０の排気口２３ｅから排出された直後の排ガスＥｘは温度が最も高くなるため、これを利用するためには、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂのヒータ１０５を、内燃機関２０、２０ａ、２０ｂに最接近させて配置する必要がある。
【００６３】
これを実現するため、排熱回収システム１０、１０ａ、１０ｂは、排熱回収機関回転軸Ｚｓと平行な方向における高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２の位置を、排熱回収機関回転軸Ｚｓと平行な方向における内燃機関シリンダ２２の位置と重ならないようにする。これによって、隣接する内燃機関シリンダ２２同士の間に、高温側シリンダ１０１や低温側シリンダ１０２を配置できるので、高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２を内燃機関シリンダ２２により接近させることができる。その結果、車両のように、ヒータ１０５の取り回しに制限が多いものに排熱回収対象である内燃機関２０、２０ａ、２０ｂを搭載するような場合であっても、内燃機関２０、２０ａ、２０ｂから排出された直後の温度の高い排ガスＥｘから効率的に熱エネルギーを回収できる。
【００６４】
排熱回収システム１０、１０ａ、１０ｂは、内燃機関２０、２０ａ、２０ｂの出力軸である内燃機関クランクシャフト２５と、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂの出力軸である排熱回収機関クランクシャフト１１０とが平行に配置される。すなわち、内燃機関クランクシャフト２５の回転中心（内燃機関回転軸）Ｚｅと、排熱回収機関クランクシャフト１１０の回転中心、すなわち排熱回収機関回転軸Ｚｓとが平行に配置される。これによって、排熱回収システム１０の幅方向における寸法の増加を抑制できる。ここで、排熱回収システム１０の幅方向とは、内燃機関回転軸Ｚｅ及び排熱回収機関回転軸Ｚｓに直交する方向であり、図３〜図６に示す矢印Ｗの方向である。また、平行とは、完全に平行の場合のみならず、完全に平行でない場合であっても公差や製造上の誤差の範囲内であれば平行の概念に含まれる（以下同様）。
【００６５】
また、内燃機関回転軸Ｚｅと排熱回収機関回転軸Ｚｓとが平行であるため、例えば、排熱回収機関クランクシャフト１１０からの動力を、内燃機関クランクシャフト２５と合成して取り出す場合には、比較的簡単な構造で済むという利点がある。例えば、排熱回収機関クランクシャフト１１０と内燃機関クランクシャフト２５とが直交して配置される場合、排熱回収機関クランクシャフト１１０の出力の方向を一旦９０度変更する必要があるが、両者が平行に配置される場合には、この必要はない。なお、本実施例において、内燃機関２０の動力は内燃機関クランクシャフト２５から取り出され、それぞれのスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂの動力は、それぞれの磁気カップリング９を介して排熱回収機関クランクシャフト１１０に連結される従動軸２から取り出される。
【００６６】
上述したように、本実施例においては、排熱回収機関であるスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂと、内燃機関２０とを合体させて、両者が一体として構成される。このようにするため、排熱回収システム１０では、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂの排熱回収機関筐体１１４と、内燃機関２０の内燃機関筐体２０Ｃとを合体し、両者を一体とした排熱回収装置筺体とする。これによって、本実施例に係る排熱回収システム１０では、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂと、内燃機関２０とは同一の構造体として取り扱われる。そして、内燃機関２０とスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂとのうち少なくとも一方が運転中である場合には、両者は一体不可分の構造体として取り扱われる。
【００６７】
なお、排熱回収機関筐体１１４と内燃機関筐体２０Ｃとを合体させて一体とするにあたっては、すべてを同一の構造体とする必要はなく、一部を同一の構造体としてもよい。例えば、排熱回収機関クランクケース１１４Ａと内燃機関クランクケース２７とを同一の構造体として製造してもよい。もちろん、排熱回収機関シリンダブロック１１４Ｂと内燃機関シリンダブロック２６とを同一の構造体として製造してもよい。また、同一の構造体として製造した排熱回収機関クランクケース１１４Ａ及び内燃機関クランクケース２７と、排熱回収機関シリンダブロック１１４Ｂ及び内燃機関シリンダブロック２６とを合体させ一体として、排熱回収システム１０の筐体としてもよい。
【００６８】
スターリングエンジン１００と内燃機関２０とを合体させるためには、例えば、排熱回収機関筐体１１４と、内燃機関筐体２０Ｃとを鋳造によって同一の構造体として製造する手法がある。また、排熱回収機関筐体１１４と、内燃機関筐体２０Ｃとを別個の構造体として用意して、両者をボルト等の締結手段で取り付けて合体させたり、両者を溶接等の接合手段によって合体させたりする手法もある。
【００６９】
このように、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂと、内燃機関２０とを合体させ、両者を一体として排熱回収システム１０を構成することにより、排熱回収システム１０をコンパクトに構成できる。その結果、内燃機関２０を含む排熱回収システム１０を車両に搭載する際における配置の自由度が向上する。
【００７０】
なお、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂは、上述したように、排熱回収機関筐体１１４内が加圧される。すなわち、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂの運転中、すなわち排熱の回収中においては、排熱回収機関筐体１１４内の平均圧力は、内燃機関筐体２０Ｃ内の平均圧力よりも高くなる。このため、排熱回収機関筐体１１４内の気体が内燃機関筐体２０Ｃ内へ漏れないように、排熱回収機関筐体１１４の内部と内燃機関筐体２０Ｃの内部とは、仕切り手段（例えば仕切り板）１１によって仕切られる。これによって、排熱回収機関筐体１１４内の圧力を、内燃機関筐体２０Ｃ内の圧力とは別個独立に調整できる。
【００７１】
排熱回収システム１０は、内燃機関２０から排出される排ガスＥｘの熱エネルギーを、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂが発生する動力として回収する。排ガスＥｘは、内燃機関２０のシリンダヘッド２３に設けられる排気口２３ｅ、及び排気口２３ｅに取り付けられる排気マニホールド２８を通って内燃機関２０の燃焼空間２０Ｂから排出される。排気マニホールド２８は、内燃機関２０の各燃焼空間２０Ｂから排出される排ガスＥｘを通過させる排ガス通路である。排気マニホールド２８は浄化触媒２９に接続されており、内燃機関２０から排出された排ガスＥｘは、浄化触媒２９で未燃の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）等が浄化されてから、大気中へ排出される。
【００７２】
排熱回収システム１０は、内燃機関２０の排気口２３ｅから浄化触媒２９までの間における排ガス通路内に、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂの熱交換器１０８（図１参照）のうち少なくともヒータ１０５が配置される。本実施例では、排気マニホールド２８が、内燃機関２０の排気口２３ｅから浄化触媒２９までの間における排ガス通路に相当する。
【００７３】
図１に示すように、スターリングエンジン１００が備えるヒータ１０５は、略Ｕ字形状をしているので、排気マニホールド２８内のように比較的狭い空間内であっても容易に配置できる。なお、ヒータ１０５とともに、熱交換器１０８が備える再生器１０６（図１参照）を、内燃機関２０の排気口２３ｅから浄化触媒２９までの間における排ガス通路内（排気マニホールド２８内）に配置してもよい。なお、上述したように、排熱回収システム１０に搭載されるスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂは、図１に示すスターリングエンジン１００と同様の構成である。
【００７４】
図７〜図９は、実施例１の変形例に係る排熱回収システムのシリンダ配置を示す模式図である。本変形例は、実施例１と略同様であるが、内燃機関２０ｃのそれぞれのバンク２２Ｂｃ１、２２Ｂｃ２において、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂの排熱回収機関回転軸Ｚｓと平行な方向におけるスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂの高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２を、排熱回収機関回転軸Ｚｓと平行な方向における内燃機関シリンダ２２の位置に揃える点が異なる。他の構成は、実施例１と同様である。
【００７５】
図７の排熱回収システム１０ｃは、Ｖ型６気筒の内燃機関２０ｃを構成するそれぞれのバンク２２Ｂｃ１、２２Ｂｃ２に、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂを配置し、内燃機関２０ｃの排熱を回収するものである。図８の排熱回収システム１０ｄは、Ｖ型８気筒の内燃機関２０ｄを構成するそれぞれのバンク２２Ｂｄ１、２２Ｂｄ２に、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂを配置し、内燃機関２０ｄの排熱を回収するものである。図９の排熱回収システム１０ｅは、Ｖ型１０気筒の内燃機関２０ｅを構成するそれぞれのバンク２２Ｂｅ１、２２Ｂｅ２に、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂを配置し、内燃機関２０ｅの排熱を回収するものである。このような構成としても、上述した実施例１と同様の作用、効果が得られる。
【００７６】
以上、本実施例では、シリンダ内でピストンが往復運動するＶ型の内燃機関を排熱回収対象とし、同じくシリンダ内でピストンが往復運動する排熱回収機関で内燃機関から排出される排ガスの熱エネルギーを回収するものにおいて、内燃機関のそれぞれのバンクに排熱回収機関を設けるとともに、それぞれのバンク間においては排熱回収機関の高温側シリンダ同士及び低温側シリンダ同士が内燃機関クランクシャフトの回転軸に対して対称性を有するように配列される。これによって、それぞれのバンク間において、高温側シリンダ及び低温側シリンダの温度環境を揃えることができる。これによって、複数の排熱回収機関を用いて排熱を回収する場合に、それぞれの排熱回収機関が発生する動力のばらつきを抑制できる。なお、本実施例で開示した構成は、以下の実施例でも適宜適用できる。
【実施例２】
【００７７】
図１０は、実施例２に係る排熱回収システムのシリンダ配置を示す模式図である。図１１は、実施例２に係る排熱回収システムにおけるスターリングエンジンの組み合わせ方を示す模式図である。図１２、図１３は、実施例２に係る排熱回収システムの他のシリンダ配置を示す模式図である。なお、実施例２において、排熱回収システム１０ｆ〜１０ｈの正面図は、図３に示す排熱回収システム１０と同様である。実施例２は、実施例１と略同様の構成であるが、排熱回収機関であるスターリングエンジンを複数備える点が異なる。他の構成は、実施例１と同様である。
【００７８】
図１０に示す排熱回収システム１０ｆは、内燃機関２０ｆ及び複数（本実施例では４台）のスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄを含んで構成される。なお、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄは、いずれも図１に示したスターリングエンジン１００と同様の構成であり、符号１００の後に付したＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、４台のスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄが設けられる場所を区別するために便宜上付したものである。
【００７９】
内燃機関２０ｆは、Ｖ型６気筒の内燃機関であり、バンク２２Ｂｆ１にはスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂが設けられ、バンク２２Ｂｆ２にはスターリングエンジン１００Ｃ、１００Ｄが設けられる。このように、内燃機関２０ｆは、それぞれのバンク２２Ｂｆ１、２２Ｂｆ２にそれぞれ２台ずつスターリングエンジンを備える。バンク２２Ｂｆ１において、複数のスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂは、それぞれの高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２が一列に並んで配列されるとともに、バンク２２Ｂｆ１に対して一方の側、より具体的には排気側（図４の排気マニホールド２８側）のみに配置される。もう一方のバンク２２Ｂｆ２についても複数のスターリングエンジン１００Ｃ、１００Ｄは同様に配置される。
【００８０】
バンク２２Ｂｆ１において、隣接する一対のスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂは、それぞれのスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂの高温側シリンダ１０１同士が対向して配置される。同様に、バンク２２Ｂｆ２において、隣接する一対のスターリングエンジン１００Ｃ、１００Ｄは、それぞれのスターリングエンジン１００Ｃ、１００Ｄの高温側シリンダ１０１同士が対向して配置される。また、実施例１と同様に、排熱回収システム１０ｆは、バンク２２Ｂｆ１において、排熱回収機関回転軸Ｚｓと平行な方向における、それぞれのスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂの高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２の位置が、排熱回収機関回転軸Ｚｓと平行な方向における内燃機関シリンダ２２の位置と重ならないように構成される。バンク２２Ｂｆ２においても同様である。
【００８１】
図１０、図１１に示すように、バンク２２Ｂｆ１に設けられる複数のスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂは、それぞれの排熱回収機関クランクシャフト１１０が一体化されるとともに、複数のスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂのクランクケース１１４Ａを共通として一つのクランクケースとする。同様に、バンク２２Ｂｆ２に設けられる複数のスターリングエンジン１００Ｃ、１００Ｄは、それぞれの排熱回収機関クランクシャフト１１０が一体化されるとともに、複数のスターリングエンジン１００Ｃ、１００Ｄのクランクケース１１４を共通として一つのクランクケースとする。
【００８２】
なお、実施例１で説明したように、磁気カップリング９の代わりに、排熱回収機関クランクシャフト１１０と図１に示す排熱回収機関クランクケース１１４Ａとの間にシール軸受を設けて、排熱回収機関クランクシャフト１１０を排熱回収機関クランクケース１１４Ａから直接取り出してもよい。この場合、スターリングエンジン１００Ａ（１００Ｃ）、１００Ｂ（１００Ｄ）のそれぞれの排熱回収機関クランクシャフト１１０が、例えば、オルダム継ぎ手によって連結される。このように、本実施例では、それぞれのスターリングエンジン１００Ａ（１００Ｃ）、１００Ｂ（１００Ｄ）の排熱回収機関クランクシャフト１１０同士を、間接的に、又は直接連結する。
【００８３】
それぞれのスターリングエンジン１００Ａ（１００Ｃ）、１００Ｂ（１００Ｄ）が備える排熱回収機関クランクシャフト１１０同士を連結することにより、それぞれのスターリングエンジン１００Ａ（１００Ｃ）、１００Ｂ（１００Ｄ）の発生する動力が合成される。合成された複数のスターリングエンジン１００Ａ（１００Ｃ）、１００Ｂ（１００Ｄ）の動力は、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｃの磁気カップリング９を構成する従動軸２から出力される。
【００８４】
本実施例では、それぞれのバンク２２Ｂｆ１、２２Ｂｆ２において、隣接する一対のスターリングエンジン１００Ａ（１００Ｃ）、１００Ｂ（１００Ｄ）の高温側シリンダ１０１同士が対向して配置される。これによって、それぞれのスターリングエンジン１００Ａ（１００Ｃ）、１００Ｂ（１００Ｄ）の高温側シリンダ１０１同士を接近して配置できるので、それぞれの高温側シリンダ１０１に接続されるヒータ１０５（図１参照）も接近して配置できる。このようにすると、それぞれのバンク２２Ｂｆ１、２２Ｂｆ２において、スターリングエンジン１００Ａ（１００Ｃ）、１００Ｂ（１００Ｄ）それぞれの高温側シリンダ１０１側におけるヒータ１０５には、内燃機関２０ｆから排出された直後で最も温度が高く、かつ温度分布の小さい排ガスＥｘが供給される。その結果、それぞれのヒータ１０５の温度環境が略同様になるので、それぞれのスターリングエンジン１００Ａ（１００Ｃ）、１００Ｂ（１００Ｄ）の動力差を極めて小さくできる。これによって、本実施例のように、それぞれのバンク２２Ｂｆ１、２２Ｂｆ２において、複数のスターリングエンジン１００Ａ（１００Ｃ）、１００Ｂ（１００Ｄ）の動力を合成する場合は、それぞれのスターリングエンジン１００Ａ（１００Ｃ）、１００Ｂ（１００Ｄ）の動力差を吸収する機構が不要、あるいは前記機構を簡易な構成とすることができる。
【００８５】
また、それぞれのバンク２２Ｂｆ１、２２Ｂｆ２において、複数のスターリングエンジン１００Ａ（１００Ｃ）、１００Ｂ（１００Ｄ）の高温側シリンダ１０１は、内燃機関シリンダ２２の配列方向における内燃機関シリンダ群の中央部に配置される。内燃機関シリンダ群の中央部については、実施例１で説明した通りである。ここで、図１０、図１２、図１３の例では、＃１、＃２、＃３等が内燃機関シリンダ２２の番号を示す。
【００８６】
図１０に示す排熱回収システム１０ｆ、すなわち、排熱回収対象である内燃機関２０ｆがＶ型６気筒である場合、バンク２２Ｂｆ１においては＃１の内燃機関シリンダ２２と＃３の内燃機関シリンダ２２との間が内燃機関シリンダ群の中央部になり、バンク２２Ｂｆ２においては＃４の内燃機関シリンダ２２と＃６の内燃機関シリンダ２２との間が内燃機関シリンダ群の中央部になる。スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００ＤがＶ型６気筒の内燃機関２０ｆから排熱を回収する場合、バンク２２Ｂｆ１においては＃１の内燃機関シリンダ２２と＃２の内燃機関シリンダ２２との間にスターリングエンジン１００Ａの高温側シリンダ１０１が配置され、＃２の内燃機関シリンダ２２と＃３の内燃機関シリンダ２２との間にスターリングエンジン１００Ｂの高温側シリンダ１０１が配置される。また、バンク２２Ｂｆ２においては＃４の内燃機関シリンダ２２と＃５の内燃機関シリンダ２２との間にスターリングエンジン１００Ｃの高温側シリンダ１０１が配置され、＃５の内燃機関シリンダ２２と＃６の内燃機関シリンダ２２との間にスターリングエンジン１００Ｄの高温側シリンダ１０１が配置される。
【００８７】
また、図１２に示す排熱回収システム１０ｇは、排熱回収対象である内燃機関２０ｇがＶ型８気筒であるが、バンク２２Ｂｇ１においては＃１の内燃機関シリンダ２２と＃４の内燃機関シリンダ２２との間が内燃機関シリンダ群の中央部になり、バンク２２Ｂｇ２においては＃５の内燃機関シリンダ２２と＃８の内燃機関シリンダ２２との間が内燃機関シリンダ群の中央部になる。スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００ＤがＶ型８気筒の内燃機関２０ｇから排熱を回収する場合、バンク２２Ｂｇ１においては＃１の内燃機関シリンダ２２と＃２の内燃機関シリンダ２２との間にスターリングエンジン１００Ａの高温側シリンダ１０１が配置され、＃２の内燃機関シリンダ２２と＃３の内燃機関シリンダ２２との間にスターリングエンジン１００Ｂの高温側シリンダ１０１が配置される。また、バンク２２Ｂｇ２においては＃５の内燃機関シリンダ２２と＃６の内燃機関シリンダ２２との間にスターリングエンジン１００Ｃの高温側シリンダ１０１が配置され、＃６の内燃機関シリンダ２２と＃７の内燃機関シリンダ２２との間にスターリングエンジン１００Ｄの高温側シリンダ１０１が配置される。
【００８８】
また、図１３に示す排熱回収システム１０ｈは、排熱回収対象である内燃機関２０ｈがＶ型１０気筒であるが、バンク２２Ｂｈ１においては＃１の内燃機関シリンダ２２と＃５の内燃機関シリンダ２２との間が内燃機関シリンダ群の中央部になり、バンク２２Ｂｈ２においては＃６の内燃機関シリンダ２２と＃１０の内燃機関シリンダ２２との間が内燃機関シリンダ群の中央部になる。スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００ＤがＶ型１０気筒の内燃機関２０ｈから排熱を回収する場合、バンク２２Ｂｈ１においては＃２の内燃機関シリンダ２２と＃３の内燃機関シリンダ２２との間にスターリングエンジン１００Ａの高温側シリンダ１０１が配置され、＃３の内燃機関シリンダ２２と＃４の内燃機関シリンダ２２との間にスターリングエンジン１００Ｂの高温側シリンダ１０１が配置される。また、バンク２２Ｂｈ２においては＃７の内燃機関シリンダ２２と＃８の内燃機関シリンダ２２との間にスターリングエンジン１００Ｃの高温側シリンダ１０１が配置され、＃８の内燃機関シリンダ２２と＃９の内燃機関シリンダ２２との間にスターリングエンジン１００Ｄの高温側シリンダ１０１が配置される。
【００８９】
これによって、複数のスターリングエンジン１００Ａ（１００Ｃ）、１００Ｂ（１００Ｄ）が備える高温側シリンダ１０１は、一方のバンクにおいて一列に配置される内燃機関シリンダ２２の集まりの両端部よりも外側に配置されることはない。したがって、スターリングエンジン１００Ａ（１００Ｃ）、１００Ｂ（１００Ｄ）のヒータ１０５は、内燃機関シリンダ２２の配列方向における内燃機関シリンダ２２の集まりにおいて、両端部の内燃機関シリンダ２２の間に配置される。
【００９０】
その結果、燃焼空間２０Ｂから排出された直後の最も温度が高い排ガスＥｘが確実にヒータ１０５へ供給されるので、複数のスターリングエンジン１００Ａ（１００Ｃ）、１００Ｂ（１００Ｄ）の熱効率が向上する。これによって、排熱回収システム１０ｆ、１０ｇ、１０ｈは、内燃機関２０ｆ、２０ｇ、２０ｈから排出される排ガスＥｘの熱エネルギーの回収効率を向上させることができる。
【００９１】
また、内燃機関シリンダ２２の配列方向における内燃機関シリンダ２２の集まりにおいて、ヒータ１０５を両端部の内燃機関シリンダ２２の間に配置することにより、それぞれのバンク２２Ｂｆ１、２２Ｂｆ２等においては、それぞれのスターリングエンジン１００Ａ（１００Ｃ）、１００Ｂ（１００Ｄ）が備えるヒータ１０５の温度環境を略同様に揃えることができる。その結果、それぞれのバンク２２Ｂｆ１、２２Ｂｆ２等において、スターリングエンジン１００Ａ（１００Ｃ）、１００Ｂ（１００Ｄ）の動力差を極めて小さくできる。
【００９２】
また、排熱回収システム１０ｆ、１０ｇ、１０ｈは、バンク２２Ｂｆ１等を構成するそれぞれの内燃機関シリンダ２２に対する高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２の位置関係が、バンク２２Ｂｆ２等を構成するそれぞれの内燃機関シリンダ２２に対する高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２の位置関係と同一になる。これによって、一対のバンク２２Ｂｆ１、２２Ｂｆ２間等において、対向するスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂ同士、スターリングエンジン１００Ｂ、１００Ｃ同士の動力差を極めて小さくできる。
【００９３】
このように、排熱回収システム１０ｆ、１０ｇ、１０ｈは、それぞれのバンク２２Ｂｆ１、２２Ｂｆ２内等における複数のスターリングエンジンの動力差、及び一対のバンク２２Ｂｆ１、２２Ｂｆ２間等において対向するスターリングエンジン同士の動力差を極めて小さくできる。その結果、排熱回収システム１０ｆ、１０ｇ、１０ｈを構成するスターリングエンジン全体の動力差を抑制できる。
【００９４】
図１４は、実施例２の変形例に係る排熱回収システムのシリンダ配置を示す模式図である。図１５は、実施例２の変形例に係る排熱回収システムにおけるスターリングエンジンの組み合わせ方を示す模式図である。本変形例は、実施例２と略同様であるが、排熱回収機関であるスターリングエンジンの台数が実施例２よりも多い点が異なる。他の構成は、実施例２と同様である。
【００９５】
図１４に示す排熱回収システム１０ｉは、内燃機関２０ｉ及び複数（本実施例では６台）のスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆを含んで構成される。なお、スターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆは、いずれも図１に示したスターリングエンジン１００と同様の構成であり、符号１００の後に付したＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆは、６台のスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆが設けられる場所を区別するために便宜上付したものである。
【００９６】
内燃機関２０ｉは、Ｖ型１０気筒の内燃機関であり、バンク２２Ｂｉ１にはスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃが設けられ、バンク２２Ｂｉ２にはスターリングエンジン１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆが設けられる。このように、内燃機関２０ｉは、それぞれのバンク２２Ｂｉ１、２２Ｂｉ２にそれぞれ３台ずつスターリングエンジンを備える。バンク２２Ｂｉ１において、複数のスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃは、それぞれの高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２が一列に並んで配列されるとともに、バンク２２Ｂｉ１に対して一方の側、より具体的には排気側（図４の排気マニホールド２８側）のみに配置される。もう一方のバンク２２Ｂｉ２についても複数のスターリングエンジン１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆは同様に配置される。
【００９７】
一方のバンク２２Ｂｉ１において、複数のスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃのうち、隣接する一対のスターリングエンジン１００Ｂ、１００Ｃは、それぞれのスターリングエンジン１００Ｂ、１００Ｃの高温側シリンダ１０１同士が対向して配置される。また、実施例１、実施例２と同様に、排熱回収システム１０ｉは、一方のバンク２２Ｂｉ１において、排熱回収機関回転軸Ｚｓと平行な方向における、それぞれのスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２の位置が、排熱回収機関回転軸Ｚｓと平行な方向における内燃機関シリンダ２２の位置と重ならないように構成される。もう一方のバンク２２Ｂｉ２に設けられる複数のスターリングエンジン１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆについても、バンク２２Ｂｉ１と同様である。なお、それぞれのスターリングエンジン１００Ａ（１００Ｄ）、１００Ｂ（１００Ｅ）、１００Ｃ（１００Ｆ）の排熱回収機関クランクシャフト１１０を一体化するとともに、複数のスターリングエンジン１００Ａ（１００Ｄ）、１００Ｂ（１００Ｅ）、１００Ｃ（１００Ｆ）のクランクケースを共通として一つのクランクケースとする。
【００９８】
それぞれのスターリングエンジン１００Ａ（１００Ｄ）、１００Ｂ（１００Ｅ）、１００Ｃ（１００Ｆ）が備える排熱回収機関クランクシャフト１１０同士を連結することにより、それぞれのスターリングエンジン１００Ａ（１００Ｄ）、１００Ｂ（１００Ｅ）、１００Ｃ（１００Ｆ）の発生する動力が合成される。合成された複数のスターリングエンジン１００Ａ（１００Ｄ）、１００Ｂ（１００Ｅ）、１００Ｃ（１００Ｆ）の動力は、スターリングエンジン１００Ａ（１００Ｄ）の磁気カップリング９を構成する従動軸２から出力される。
【００９９】
本変形例のように、排熱回収システム１０ｉが、排熱回収機関であるスターリングエンジンを奇数台備える場合、対向して配置できない高温側シリンダ１０１が発生する。図１４に示すように、本変形例では、スターリングエンジン１００Ｂ（１００Ｅ）、１００Ｃ（１００Ｆ）の高温側シリンダ１０１同士は対向して配置されるが、スターリングエンジン１００Ａ（１００Ｄ）の高温側シリンダ１０１は、スターリングエンジン１００Ａ（１００Ｄ）に隣接して配置されるスターリングエンジン１００Ｂ（１００Ｅ）の低温側シリンダ１０２と対向して配置される。
【０１００】
排熱回収システム１０ｉでは、複数のスターリングエンジン１００Ａ（１００Ｄ）、１００Ｂ（１００Ｅ）、１００Ｃ（１００Ｆ）の高温側シリンダ１０１は、内燃機関シリンダ２２の配列方向における内燃機関シリンダ群の中央部に配置される。図１４の例では、＃１、＃２、＃３等が内燃機関シリンダ２２の番号を示す。
【０１０１】
図１４に示す排熱回収システム１０ｉは、排熱回収対象である内燃機関２０ｉがＶ型１０気筒であるが、この場合、バンク２２Ｂｉ１においては＃１の内燃機関シリンダ２２と＃５の内燃機関シリンダ２２との間が内燃機関シリンダ群の中央部になり、バンク２２Ｂｉ２においては、＃６の内燃機関シリンダ２２と＃１０の内燃機関シリンダ２２との間が内燃機関シリンダ群の中央部になる。そして、バンク２２Ｂｉ１では、＃１の内燃機関シリンダ２２と＃２の内燃機関シリンダ２２との間にスターリングエンジン１００Ａの高温側シリンダ１０１が配置され、＃３の内燃機関シリンダ２２と＃４の内燃機関シリンダ２２との間にスターリングエンジン１００Ｂの高温側シリンダ１０１が配置される。また、＃４の内燃機関シリンダ２２と＃５の内燃機関シリンダ２２との間にスターリングエンジン１００Ｃの高温側シリンダ１０１が配置される。
【０１０２】
同様に、バンク２２Ｂｉ２では、＃６の内燃機関シリンダ２２と＃７の内燃機関シリンダ２２との間にスターリングエンジン１００Ｄの高温側シリンダ１０１が配置され、＃８の内燃機関シリンダ２２と＃９の内燃機関シリンダ２２との間にスターリングエンジン１００Ｅの高温側シリンダ１０１が配置される。また、＃９の内燃機関シリンダ２２と＃１０の内燃機関シリンダ２２との間にスターリングエンジン１００Ｆの高温側シリンダ１０１が配置される。
【０１０３】
このような構成により、複数のスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆが備えるヒータ１０５は、それぞれのバンク２２Ｂｉ１、２２Ｂｉ２において、両端部の内燃機関シリンダ２２の間に配置されることになる。これによって、内燃機関２０ｉから排出された直後の最も温度が高い排ガスＥｘが確実にヒータ１０５へ供給される。その結果、対向して配置できない高温側シリンダ１０１が発生しても、排熱回収システム１０ｉは、内燃機関２０ｉから排出される排ガスＥｘの熱エネルギーの回収効率を向上させることができる。
【０１０４】
また、ヒータ１０５を内燃機関シリンダ群の中央部に配置することにより、それぞれのバンク２２Ｂｉ１、２２Ｂｉ２においては、それぞれのスターリングエンジン１００Ａ（１００Ｄ）、１００Ｂ（１００Ｅ）、１００Ｃ（１００Ｆ）が備えるヒータ１０５の温度環境を略同様に揃えることができる。その結果、それぞれのバンク２２Ｂｉ１、２２Ｂｉ２において、スターリングエンジン１００Ａ（１００Ｄ）、１００Ｂ（１００Ｅ）、１００Ｃ（１００Ｆ）の動力差を極めて小さくできる。
【０１０５】
また、排熱回収システム１０ｉは、バンク２２Ｂｉ１を構成するそれぞれの内燃機関シリンダ２２（＃１〜＃５）に対する高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２の位置関係が、バンク２２Ｂｉ２を構成するそれぞれの内燃機関シリンダ２２（＃６〜＃１０）に対する高温側シリンダ１０１及び低温側シリンダ１０２の位置関係と同一になる。これによって、一対のバンク２２Ｂｉ１、２２Ｂｉ２間において、対向するスターリングエンジン１００Ａ、１００Ｄ同士、スターリングエンジン１００Ｂ、１００Ｅ同士、スターリングエンジン１００Ｃ、１００Ｆ同士の動力差を極めて小さくできる。
【０１０６】
このように、排熱回収システム１０ｉは、それぞれのバンク２２Ｂｉ１、２２Ｂｉ２内における複数のスターリングエンジンの動力差、及び一対のバンク２２Ｂｉ１、２２Ｂｉ２間において対向するスターリングエンジン同士の動力差を極めて小さくできる。その結果、排熱回収システム１０ｉを構成するスターリングエンジン全体の動力差を抑制できる。
【０１０７】
以上、本実施例及びその変形例では、上述した実施例１の作用、効果に加え、排熱回収機関を複数備えるとともに、排熱回収機関の高温側シリンダを対向して配置する。これによって、それぞれの高温側シリンダに接続されるヒータも接近して配置できるので、それぞれのヒータには、排熱回収対象である内燃機関から排出された直後で最も温度が高く、かつ温度分布の小さい排ガスが供給される。その結果、それぞれのヒータの温度条件は略同様になるので、それぞれの排熱回収機関の動力差を極めて小さくできる。
【０１０８】
また、本実施例及びその変形例では、複数の排熱回収機関の高温側シリンダは、排熱回収対象である内燃機関シリンダの配列方向における内燃機関シリンダの群の中央部に配置される。これによって、内燃機関から排出された直後の最も温度が高い排ガスが確実に排熱回収機関のヒータへ供給される。その結果、それぞれのヒータの温度条件は略同様になるので、それぞれの排熱回収機関の動力差を極めて小さくできる。また、排熱回収機関の熱効率が向上して、排熱回収システムは、内燃機関から排出される排ガスＥｘの熱エネルギーの回収効率をより向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
以上のように、本発明に係る排熱回収システムは、内燃機関から排出される排ガスの熱エネルギーを回収することに有用であり、特に、複数の排熱回収機関を用いる場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】実施例１に係るスターリングエンジンを示す断面図である。
【図２】実施例１に係るスターリングエンジンが備える気体軸受の構成例、及びピストンの支持に用いる近似直線機構の構成例を示す断面図である。
【図３】実施例１に係る排熱回収システムの構成を示す正面図である。
【図４】実施例１に係る排熱回収システムのシリンダ配置を示す模式図である。
【図５】実施例１の他に係る排熱回収システムの他のシリンダ配置を示す模式図である。
【図６】実施例１に係る排熱回収システムの他のシリンダ配置を示す模式図である。
【図７】実施例１の変形例に係る排熱回収システムのシリンダ配置を示す模式図である。
【図８】実施例１の変形例に係る排熱回収システムのシリンダ配置を示す模式図である。
【図９】実施例１の変形例に係る排熱回収システムのシリンダ配置を示す模式図である。
【図１０】実施例２に係る排熱回収システムのシリンダ配置を示す模式図である。
【図１１】実施例２に係る排熱回収システムにおけるスターリングエンジンの組み合わせ方を示す模式図である。
【図１２】実施例２に係る排熱回収システムの他のシリンダ配置を示す模式図である。
【図１３】実施例２に係る排熱回収システムの他のシリンダ配置を示す模式図である。
【図１４】実施例２の変形例に係る排熱回収システムのシリンダ配置を示す模式図である。
【図１５】実施例２の変形例に係る排熱回収システムにおけるスターリングエンジンの組み合わせ方を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ、１０ｉ  排熱回収システム
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ、２０ｉ  内燃機関
２１  内燃機関ピストン
２２  内燃機関シリンダ
２２Ｂ１、２２Ｂ２、２２Ｂａ１、２２Ｂａ２、２２Ｂｂ１、２２Ｂｂ２、２２Ｂｃ１、２２Ｂｃ２、２２Ｂｄ１、２２Ｂｄ２、２２Ｂｅ１、２２Ｂｅ２、２２Ｂｆ１、２２Ｂｆ２、２２Ｂｇ１、２２Ｂｇ２、２２Ｂｈ１、２２Ｂｈ２、２２Ｂｉ１、２２Ｂｉ２  バンク
２３  シリンダヘッド
２５  内燃機関クランクシャフト
２８  排気マニホールド
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ  スターリングエンジン
１０１  高温側シリンダ
１０２  低温側シリンダ
１０５  ヒータ
１０９  コネクティングロッド
１１０  排熱回収機関クランクシャフト
【図１】
2009299568.tif 000003
【図２】
2009299568.tif 000004
【図３】
2009299568.tif 000005
【図４】
2009299568.tif 000006
【図５】
2009299568.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009299568.tif 000009
【図８】
2009299568.tif 000010
【図９】
2009299568.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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