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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024136087
(43)【公開日】2024-10-04
(54)【発明の名称】排熱回収アセンブリ及び排熱回収システム
(51)【国際特許分類】
F01D 15/10 20060101AFI20240927BHJP
F01B 23/10 20060101ALI20240927BHJP
F01N 5/02 20060101ALI20240927BHJP
F01D 25/12 20060101ALI20240927BHJP
F01D 25/16 20060101ALI20240927BHJP
F01K 23/02 20060101ALI20240927BHJP
【ＦＩ】
F01D15/10 A
F01B23/10
F01N5/02 B
F01N5/02 J
F01D25/12 Z
F01D25/16 J
F01K23/02 P
【審査請求】有
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023047061
(22)【出願日】2023-03-23
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2024-07-09
(71)【出願人】
【識別番号】000000170
【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(72)【発明者】
【氏名】阿部 誠
【テーマコード（参考）】
3G081
【Ｆターム（参考）】
3G081BA02
3G081BC06
3G081BC30
(57)【要約】 （修正有）
【課題】高温高圧の作動流体で膨張機を駆動する際に、発電機に沿って作動流体が通っても、発電機の温度上昇を抑制し得る排熱回収アセンブリを提供する。
【解決手段】外装ケースの外側から外装ケース内に作動流体を流入させる入口配管と、入口配管の外側を回転可能なロータと、ロータの外側に設けられ外装ケースに固定されるステータとを有する発電機と、外装ケース内で発電機に隣接して設けられる膨張機と、外装ケース内でロータ及び膨張機の回転軸としてロータ及び膨張機が固定されるシャフトと、シャフトと入口配管との間を軸シールするシール部と、シャフトに設けられ、膨張機を回転させる作動流体を外装ケース内の膨張機に導入する第１の流路と、外装ケースに設けられ、シャフトの第１の流路及び膨張機を通した作動流体を、外装ケース内に充満させる第２の流路と、外装ケースの第２の流路から作動流体を外装ケースの外側に流出させる出口配管と、を有する。
【選択図】図３
【解決手段】外装ケースの外側から外装ケース内に作動流体を流入させる入口配管と、入口配管の外側を回転可能なロータと、ロータの外側に設けられ外装ケースに固定されるステータとを有する発電機と、外装ケース内で発電機に隣接して設けられる膨張機と、外装ケース内でロータ及び膨張機の回転軸としてロータ及び膨張機が固定されるシャフトと、シャフトと入口配管との間を軸シールするシール部と、シャフトに設けられ、膨張機を回転させる作動流体を外装ケース内の膨張機に導入する第１の流路と、外装ケースに設けられ、シャフトの第１の流路及び膨張機を通した作動流体を、外装ケース内に充満させる第２の流路と、外装ケースの第２の流路から作動流体を外装ケースの外側に流出させる出口配管と、を有する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外装ケースと、
前記外装ケースに設けられ、前記外装ケースの外側から前記外装ケース内に作動流体を流入させる入口配管と、
前記外装ケース内に設けられ、前記入口配管の外側を回転可能なロータと、前記ロータの外側に設けられ前記外装ケースに固定されるステータとを有する発電機と、
前記外装ケース内で、前記発電機に隣接して設けられる膨張機と、
前記外装ケース内に設けられ、前記ロータ及び前記膨張機の回転軸として前記ロータ及び前記膨張機が固定されるシャフトと、
前記シャフトと前記入口配管との間を軸シールするシール部と、
前記シャフトに設けられ、前記膨張機を回転させる作動流体を前記外装ケース内の前記膨張機に導入する第１の流路と、
前記外装ケース内に設けられ、前記シャフトの前記第１の流路及び前記膨張機を通した前記作動流体を、前記外装ケース内に導入する第２の流路と、
前記外装ケースに設けられ、前記外装ケースの前記第２の流路から前記作動流体を前記外装ケースの外側に流出させる出口配管と、
を有する、排熱回収アセンブリ。
前記外装ケースに設けられ、前記外装ケースの外側から前記外装ケース内に作動流体を流入させる入口配管と、
前記外装ケース内に設けられ、前記入口配管の外側を回転可能なロータと、前記ロータの外側に設けられ前記外装ケースに固定されるステータとを有する発電機と、
前記外装ケース内で、前記発電機に隣接して設けられる膨張機と、
前記外装ケース内に設けられ、前記ロータ及び前記膨張機の回転軸として前記ロータ及び前記膨張機が固定されるシャフトと、
前記シャフトと前記入口配管との間を軸シールするシール部と、
前記シャフトに設けられ、前記膨張機を回転させる作動流体を前記外装ケース内の前記膨張機に導入する第１の流路と、
前記外装ケース内に設けられ、前記シャフトの前記第１の流路及び前記膨張機を通した前記作動流体を、前記外装ケース内に導入する第２の流路と、
前記外装ケースに設けられ、前記外装ケースの前記第２の流路から前記作動流体を前記外装ケースの外側に流出させる出口配管と、
を有する、排熱回収アセンブリ。
【請求項2】
前記シャフトは、前記ロータと前記膨張機とを連結し、
前記シール部は、前記入口配管の外側と前記シャフトの内側との間をシールする、請求項１に記載の排熱回収アセンブリ。
前記シール部は、前記入口配管の外側と前記シャフトの内側との間をシールする、請求項１に記載の排熱回収アセンブリ。
【請求項3】
前記第２の流路は、前記シャフトの前記第１の流路及び前記膨張機を通した前記作動流体を、前記外装ケース内に充満させる、請求項１又は請求項２に記載の排熱回収アセンブリ。
【請求項4】
前記第２の流路は、前記シャフトの前記第１の流路及び前記膨張機を通した前記作動流体が、前記発電機と熱交換が可能なように、前記外装ケース内に設けられる流路である、請求項１又は請求項２に排熱回収アセンブリ。
【請求項5】
前記出口配管は、前記発電機の外方又は前記膨張機の外方に設けられる、請求項１又は請求項２に記載の排熱回収アセンブリ。
【請求項6】
前記入口配管を通す前記外装ケース内への前記作動流体の流入方向と、前記出口配管から前記外装ケース外への前記作動流体の流出方向とが交差する、請求項１又は請求項２に記載の排熱回収アセンブリ。
【請求項7】
前記入口配管を通す前記外装ケース内への前記作動流体の流入方向は、前記出口配管から前記外装ケース外への前記作動流体の流出方向に沿う、請求項１又は請求項２に記載の排熱回収アセンブリ。
【請求項8】
請求項１又は請求項２に記載の排熱回収アセンブリと、
前記作動流体を前記排熱回収アセンブリに向けて送るポンプと、
前記ポンプと前記排熱回収アセンブリとの間に設けられ、前記作動流体を加熱する熱交換器と、
前記排熱回収アセンブリの前記入口配管に連通し、前記熱交換器を通して送られる前記作動流体を前記入口配管に流入させる上流側管路と、
前記排熱回収アセンブリの前記出口配管に連通し、前記排熱回収アセンブリの前記第２の流路を通過した前記作動流体を前記出口配管から流出させる下流側管路と、
前記排熱回収アセンブリと前記ポンプとの間に設けられ、前記作動流体を冷却する凝縮器と
を有する、排熱回収システム。
前記作動流体を前記排熱回収アセンブリに向けて送るポンプと、
前記ポンプと前記排熱回収アセンブリとの間に設けられ、前記作動流体を加熱する熱交換器と、
前記排熱回収アセンブリの前記入口配管に連通し、前記熱交換器を通して送られる前記作動流体を前記入口配管に流入させる上流側管路と、
前記排熱回収アセンブリの前記出口配管に連通し、前記排熱回収アセンブリの前記第２の流路を通過した前記作動流体を前記出口配管から流出させる下流側管路と、
前記排熱回収アセンブリと前記ポンプとの間に設けられ、前記作動流体を冷却する凝縮器と
を有する、排熱回収システム。
【請求項9】
請求項８に記載の排熱回収システムと
前記熱交換器で熱交換して冷却される内燃機関と
を有する車両。
前記熱交換器で熱交換して冷却される内燃機関と
を有する車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、作動流体で駆動する膨張機と膨張機に連結される発電機とを備える排熱回収アセンブリ、排熱回収システム、及び、車両に関する。
【背景技術】
【0002】
発電機と膨張機とが密閉された外装ケースに収容された排熱回収アセンブリを有する排熱回収システム（トリラテラルサイクルシステム）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の排熱回収システムの排熱回収アセンブリは、発電機のロータの中心軸を通して、作動流体で膨張機を駆動するとともに、発電機のロータを回転させ、発電機で発電させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２２－１４６０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
高温高圧の作動流体で膨張機を駆動する際に、発電機に沿って作動流体が通ると、作動流体から発電機に熱伝達され、発電機の温度が上昇する可能性が生じる。
【0005】
本発明は、高温高圧の作動流体で膨張機を駆動する際に、発電機に沿って作動流体が通っても、発電機の温度上昇を抑制し得る、排熱回収アセンブリ、排熱回収システム、及び、車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様に係る排熱回収アセンブリは、外装ケースと、前記外装ケースに設けられ、前記外装ケースの外側から前記外装ケース内に作動流体を流入させる入口配管と、前記外装ケース内に設けられ、前記入口配管の外側を回転可能なロータと、前記ロータの外側に設けられ前記外装ケースに固定されるステータとを有する発電機と、前記外装ケース内で、前記発電機に隣接して設けられる膨張機と、前記外装ケース内に設けられ、前記ロータ及び前記膨張機の回転軸として前記ロータ及び前記膨張機が固定されるシャフトと、前記シャフトと前記入口配管との間を軸シールするシール部と、前記シャフトに設けられ、前記膨張機を回転させる作動流体を前記外装ケース内の前記膨張機に導入する第１の流路と、前記外装ケース内に設けられ、前記シャフトの前記第１の流路及び前記膨張機を通した前記作動流体を、前記外装ケース内に充満させる第２の流路と、前記外装ケースに設けられ、前記外装ケースの前記第２の流路から前記作動流体を前記外装ケースの外側に流出させる出口配管と、を有する。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、高温高圧の作動流体で膨張機を駆動する際に、発電機に沿って作動流体が通っても、発電機の温度上昇を抑制し得る、排熱回収アセンブリ及び排熱回収システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
【0010】
図１に示すように、車両１は、例えば４つ以上の車輪２を有する。車両１は、車両１の内燃機関（圧縮機）３を駆動させると、トランスミッション４を介して車輪２に駆動力が伝達され、移動し得る。
【0011】
図２に示すように、車両１の内燃機関３には、例えば内燃機関３に設けられる熱交換器（ラジエータ）１４を通る冷却液が循環する。すなわち、内燃機関３は、熱交換器（ラジエータ）１４で冷却され、熱交換器１４及び内燃機関３を循環する冷却液により冷却される。なお、図２において、白抜き矢印は熱交換器１４及び内燃機関３を通る冷却液の流れを示し、塗り潰し矢印は排熱回収システム１０の作動流体の流れを示す。
なお、熱交換器１４には、冷却液を熱交換器１４に対して受け渡すサブタンク１４ａ（図１参照）が接続される。
なお、熱交換器１４には、冷却液を熱交換器１４に対して受け渡すサブタンク１４ａ（図１参照）が接続される。
【0012】
図２に示すように、実施形態の排熱回収システム１０は、例えば内燃機関３の排熱を電力に変換して回収する。内燃機関の排熱としては、燃焼による熱が例示される。本実施形態に係る排熱回収システム１０の膨張機３８に流入する作動流体の状態は、乾き蒸気ではなく、気液二相の状態であり、例えば１００℃以下の低温の場合でも排熱を回収することが可能である。それ故、排熱回収システム１０の熱源としては、内燃機関３の冷却水が好適であり、本実施形態の排熱回収システム１０は排熱として熱交換器１４で熱交換される冷却水からの熱を採用し得る。
【0013】
排熱回収システム１０は、作動流体が循環する循環通路２０に作動流体の流れに関して順に、ポンプ１２、熱交換器１４、排熱回収アセンブリ１６、および、凝縮器１８が配置される。
【0014】
ポンプ１２は、循環通路２０内の作動流体を循環させる。作動流体としてはエタノール、フロン等が例示される。循環通路２０は、熱交換器１４と排熱回収アセンブリ１６との間の、排熱回収アセンブリ１６の上流側の管路を上流側管路２０ａとする。循環通路２０は、排熱回収アセンブリ１６と凝縮器１８の間の、排熱回収アセンブリ１６の下流側の管路を下流側管路２０ｂとする。
【0015】
熱交換器１４は、例えば内燃機関３を循環する冷却水と熱交換する。熱交換器１４の上流側の作動流体は、主に液体であり、熱交換器１４の下流側の作動流体は熱交換器１４で加熱されて気液二相となる。
【0016】
排熱回収アセンブリ１６は、外装ケース３２と、入口配管３４と、発電機３６と、膨張機３８と、回転軸（シャフト）４０と、シール部４２と、作動流体の第１の流路４４と、作動流体の第２の流路４６と、出口配管４８と、を備える。
【0017】
外装ケース３２は、例えば略円柱状の外観を有する。外装ケース３２は密閉構造を有する。外装ケース３２は、例えば、アルミニウム合金、鉄等の金属材料で形成される。外装ケース３２には、発電機３６、膨張機３８、回転軸（シャフト）４０、シール部４２、作動流体の第１の流路４４、及び、作動流体の第２の流路４６が収容される。外装ケース３２は、作動流体の流れに沿って、発電機３６を膨張機３８の上流側に収納する。
【0018】
外装ケース３２には作動流体の入口配管３４が接続される。入口配管３４は循環通路２０を構成する配管の一つであり、熱交換器１４を通過後の作動流体を、外装ケース３２の外側から外装ケース３２内に流入させる配管である。入口配管３４は円柱状の外装ケース３２の一端の中心軸上を貫通する。入口配管３４の下流側端部は外装ケース３２内に配置される。
【0019】
発電機３６は、外装ケース３２内に設けられる。発電機３６には、外装ケース３２内の入口配管３４が挿通される。発電機３６は、入口配管３４の外側を回転可能なロータ５２と、ロータ５２の外側に設けられ外装ケース３２に対して静止する（固定される）ステータ５４とを有する。ロータ５２として例えばコイルが用いられる。ステータ５４として例えば永久磁石が用いられる。発電機３６は図示しないインバータを介してバッテリ（図示せず）に電気的に接続される。そして、バッテリには、発電機３６で発電する電力が蓄電される。
【0020】
膨張機３８は、外装ケース３２内で、発電機３６に隣接して設けられる。膨張機３８と発電機３６との中心軸は同軸である。膨張機３８は、気液二相流の作動流体のエネルギを回転軸４０の回転運動に変換する流体機器６２と、その流体機器６２を収納する膨張機用筐体６４とを有する。流体機器６２としてはターボ型（遠心式タービンや軸流式タービン）や容積型（ベーン膨張機、スクロール膨張機、スクリュー膨張機）が例示され、特に限定されるものではない。なお、膨張機用筐体６４は、第２の流路４６に連通し、流体機器６２を回転させた作動流体を第２の流路４６に排出する排出路６４ａを有する。
【0021】
回転軸４０は、外装ケース３２内で、発電機３６及び膨張機３８の中心軸上に設けられる。回転軸４０は、発電機３６のロータ５２及び膨張機３８の流体機器６２の回転軸として発電機３６のロータ５２及び膨張機３８の流体機器６２が固定される。すなわち、外装ケース３２の内部で、発電機３６のロータ５２及び膨張機３８の流体機器６２は、共通の回転軸４０に連結する。
【0022】
シール部４２は、回転軸４０と入口配管３４との間を軸シールする。より詳細には、シール部４２は、入口配管３４の外側と回転軸（シャフト）４０の内側との間をシールする。シール部４２は、膨張機３８とロータ５２とが一体となった回転軸４０と作動流体の入口配管３４とを軸シールで圧力遮断する。なお、シール部４２は、Ｏリング状などの円環状であるとする。
【0023】
第１の流路４４は、入口配管３４に連通し、回転軸４０に設けられる。第１の流路４４は、例えば回転軸４０の中心軸に沿って形成される。そして、第１の流路４４は、入口配管３４の流路に連通する。第１の流路４４は、膨張機３８の流体機器６２を回転させる作動流体を外装ケース３２の膨張機３８の膨張機用筐体６４内に導入する。
【0024】
第２の流路４６は、外装ケース３２内に設けられる。第２の流路４６は、外装ケース３２の例えば膨張機３８の膨張機用筐体６４の外側と発電機３６との間、発電機３６の外側等に通される。第２の流路４６は、入口配管３４、回転軸４０の第１の流路４４、膨張機３８を通した作動流体を、発電機３６の外側に導く。
【0025】
外装ケース３２には作動流体の出口配管４８が接続される。出口配管４８は膨張機３８を通過し、外装ケース３２内の第２の流路４６から作動流体を外装ケース３２の外側に流出させる配管である。すなわち、出口配管４８は、第２の流路４６に連通する。出口配管４８は、発電機３６のステータ５４の外側に設けられる。
【0026】
凝縮器１８は、排熱回収アセンブリ１６を通過し、循環通路２０を流れる作動流体を冷却する。凝縮器１８は、例えば、凝縮器１８に流入した作動流体を凝縮器１８内の水により冷却する。
【0027】
次に、本実施形態に係る排熱回収システム１０の作用について説明する。
【0028】
ポンプ１２は、液体の作動流体を、作動流体の循環通路２０を介して熱交換器１４、排熱回収アセンブリ１６、凝縮器１８の順に搬送する。
【0029】
ポンプ１２により熱交換器１４に向けて送られる液体の作動流体は、例えば内燃機関３を循環する冷却水との熱交換により熱交換器１４で加熱され、液体及び気体の気液二相の作動流体に相変化する。熱交換器１４から排出された気液二相の作動流体は、排熱回収アセンブリ１６の入口配管３４から外装ケース３２内に導入される。このときの作動流体は、高温高圧である。
【0030】
高温高圧の作動流体は、入口配管３４に連通する第１の流路４４を通って、膨張機３８の流体機器６２に流入する。このとき、作動流体は、膨張機３８の流体機器６２に流入する前で、膨張機３８を駆動する前に、発電機３６のロータ５２の中心軸に沿って通る。このため、作動流体の一部の熱は、回転軸４０を通して発電機３６に熱伝達しようとし、発電機３６の温度を上昇させ得る。
【0031】
そして、高温高圧の作動流体は、膨張機３８の膨張機用筐体６４内で膨張し、膨張機３８の流体機器６２及び流体機器６２に固定される回転軸４０を回転させる。膨張機３８の回転軸４０は、発電機３６のロータ５２の回転軸４０でもあるため、回転軸４０の回転によりロータ５２がステータ５４に対して回転し、発電機３６で発電される。このとき、作動流体は、その圧力及び温度が膨張機３８の膨張機用筐体６４内で低下する。すなわち、作動流体は、膨張機３８を通る前に比べて、低温低圧となる。
【0032】
発電機３６で発電した電力は例えば図示しないバッテリに蓄電されたり、適宜の機器により消費される。
【0033】
シール部４２は、入口配管３４と、回転軸４０及び／又は発電機３６のロータ５２との間をシールする。このため、シール部４２は、入口配管３４と、回転軸４０及び／又は発電機３６のロータ５２との間の作動流体の行き来を遮断する。すなわち、シール部４２は、膨張機３８とロータ５２とが一体となった回転軸４０と作動流体の入口配管３４とを軸シールして圧力遮断する。このため、外装ケース３２内の第２の流路４６に、直接、高圧の作動流体が流れることを防止する。したがって、外装ケース３２の肉厚を、外装ケース３２内の第２の流路４６に、直接、高圧の作動流体が流れる場合に比べて薄くすることができる。また、入口配管３４と発電機３６のロータ５２との間にシール部４２を形成することで、高温の作動流体が入口配管３４を流れるときに、入口配管３４と発電機３６のロータ５２とが直接接触する場合に比べて、入口配管３４から発電機３６のロータ５２への熱伝達が抑制される。
【0034】
作動流体は、膨張機３８の排出路６４ａを通して、膨張機用筐体６４の外側と外装ケース３２との間の第２の流路４６に流入する。そして、作動流体は、第２の流路４６である、膨張機３８の膨張機用筐体６４の外側と外装ケース３２との間、膨張機３８の膨張機用筐体６４と発電機３６との間、発電機３６と外装ケース３２との間、を通って、発電機３６の外側の出口配管４８を通して、外装ケース３２から排出される。第２の流路４６は、作動流体を、外装ケース３２の内部に導入して、行き渡らせる。第２の流路４６は、膨張機３８を通過した作動流体が、発電機３６と熱交換が可能なように、外装ケース３２内に設けられる流路である。なお、膨張機３８の排出路６４ａを通した作動流体は、外装ケース３２内を充満する。このため、外装ケース３２の内壁に対する温度及び圧力は位置によらず一定である。また、外装ケース３２の内壁に対する温度及び圧力が位置によって異なっていても、その変動幅は僅かである。
【0035】
作動流体が第２の流路４６を通過する際、発電機３６の温度が作動流体の温度よりも高い場合、作動流体の液相は発電機３６の熱により蒸発し、蒸発する過程で発電機３６から気化熱を奪う。これにより、発電機３６が冷却される。
【0036】
そして、作動流体は、出口配管４８に連通する循環通路２０（下流側通路２０ｂ）を通して凝縮器１８に流入する。凝縮器１８に流入した作動流体は、凝縮器１８内の水により冷却され、液体の作動流体に相変化する。このように液体となった作動流体は再びポンプ１２から液体の作動流体を、作動流体の循環通路２０を介して熱交換器１４、排熱回収アセンブリ１６、凝縮器１８の順に搬送する。
【0037】
このように、熱交換器１４を通過し、温められた気液二相流の作動流体は、入口配管３４、第１の流路４４、膨張機３８、第２の流路４６、及び、出口配管４８の順に流通する。
【0038】
以上のように、本実施形態の排熱回収システム１０は、高温高圧の気液二相の作動流体を排熱回収アセンブリ１６の膨張機３８に導入し、発電機３６のロータ５２をステータ５４に対して回転させて、電力を得ることができる。このため、排熱回収アセンブリ１６は、循環通路２０を通る作動流体を用いて、内燃機関３等の排熱により、電力といったエネルギを得ることができる。
【0039】
また、シール部４２により、膨張機３８と発電機３６のロータ５２が一体となった回転軸４０と作動流体の入口配管３４を軸シールして圧力遮断し、膨張機３８内に直接、高温高圧の作動流体を入れる。そして、膨張仕事を終えた低温低圧の作動流体を外装ケース３２内を通して、外装ケース３２に対して突出する出口配管４８から排出することができる。排熱回収アセンブリ１６内において、膨張機３８を通って低温低圧となった気液二相の作動流体を、外装ケース３２内の発電機３６の周囲（ロータ５２の周囲、及び、ステータ５４の周囲）を通すことで、発電機３６を冷却することができる。したがって、本実施形態によれば、高温高圧の作動流体で膨張機３８を駆動する際に、発電機３６に沿って作動流体が通っても、発電機３６の温度上昇を抑制し得る、排熱回収アセンブリ１６及び排熱回収システム１０を提供することができる。
【0040】
本実施形態に係る排熱回収システム１０の排熱回収アセンブリ１６は、シール部４２により、外装ケース３２の内壁に、入口配管３４に導入される高圧の気液二相の作動流体が直接、圧力を作用させることが防止される。外装ケース３２の内壁には、低圧の気液二相の作動流体の圧力が作用するだけである。したがって、外装ケース３２を薄くすることができ、外装ケース３２を軽量化することができる。また、外装ケース３２の外側の大きさを維持することができる。
【0041】
（変形例）
上述した実施形態では、出口配管４８が、発電機３６のステータ５４の外側に設けられ、入口配管３４を通す外装ケース３２内への作動流体の流入方向と、出口配管４８から外装ケース３２外への作動流体の流出方向とが直交する。このように、上述した実施形態では、入口配管３４を通す外装ケース３２内への作動流体の流入方向と、出口配管４８から外装ケース３２外への作動流体の流出方向とが交差する例について説明した。
上述した実施形態では、出口配管４８が、発電機３６のステータ５４の外側に設けられ、入口配管３４を通す外装ケース３２内への作動流体の流入方向と、出口配管４８から外装ケース３２外への作動流体の流出方向とが直交する。このように、上述した実施形態では、入口配管３４を通す外装ケース３２内への作動流体の流入方向と、出口配管４８から外装ケース３２外への作動流体の流出方向とが交差する例について説明した。
【0042】
図４に示すように、出口配管４８は、入口配管３４に隣接する位置に設けられることも好適である。図４に示す例では、入口配管３４を通す外装ケース３２内への作動流体の流入方向は、出口配管４８から外装ケース３２外への作動流体の流出方向に沿う。本実施形態では、入口配管３４と出口配管４８とが互いに平行に設けられる。すなわち、出口配管４８は、作動流体が発電機３６のステータ５４の外側を経由した後の下流側に設けられる。このため、より確実に、発電機３６の周囲に低温低圧の作動流体を外装ケース３２内に行きわたらせ、発電機３６を冷却することができる。
【0043】
したがって、出口配管４８の位置は、例えば、第２の流路４６を通る低温低圧の作動流体によって、発電機３６を冷却することができれば、外装ケース３２のうち、発電機３６の外側や、入口配管３４に隣接する位置など、適宜の位置に形成される。また、上述したように、膨張機３８の排出路６４ａを通した作動流体は、外装ケース３２を充満する。このため、外装ケース３２の内壁に対する温度及び圧力は位置によらず一定であるか、また、位置によって異なっていても、その変動幅は僅かである。このため、出口配管４８の位置は、膨張機３８の外側にあってもよい。すなわち、出口配管４８は、外装ケース３２のうち、発電機３６の外方又は膨張機３８の外方に設けられる。このように、外装ケース３２に設けられる出口配管４８の位置に自由度がある。このため、本実施形態に係る排熱回収アセンブリ１６を用いる場合、良好な車両１の設計等に寄与し得る。
【0044】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【0045】
１０…排熱回収システム、１２…ポンプ、１４…熱交換器、１６…排熱回収アセンブリ、１８…凝縮器、２０…循環通路、２０ａ…上流側管路、２０ｂ…下流側管路、３２…外装ケース、３４…入口配管、３６…発電機、３８…膨張機、４０…回転軸、４２…シール部、４４…第１の流路、４６…第２の流路、４８…出口配管、５２…ロータ、５４…ステータ、６２…流体機器、６４…膨張機用筐体。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【手続補正書】
【提出日】2024-04-05
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外装ケースと、
前記外装ケースに設けられ、前記外装ケースの外側から前記外装ケース内に作動流体を流入させる入口配管と、
前記外装ケース内に設けられ、前記入口配管が挿通され前記入口配管の外側に対して回転可能なロータと、前記ロータの外側に設けられ前記外装ケースに固定されるステータとを有する発電機と、
前記外装ケース内で、前記発電機に隣接して設けられる膨張機と、
前記外装ケース内に設けられ、前記ロータ及び前記膨張機の回転軸として前記ロータ及び前記膨張機が固定されるシャフトと、
前記入口配管と前記シャフト及び／又は前記発電機の前記ロータとの間を軸シールするシール部と、
前記シャフトに設けられ、前記膨張機を回転させる前記作動流体を前記外装ケース内の前記膨張機に導入する第１の流路と、
前記外装ケース内に設けられ、前記シャフトの前記第１の流路及び前記膨張機を通した前記作動流体を、前記外装ケース内に導入する第２の流路と、
前記外装ケースに設けられ、前記外装ケースの前記第２の流路から前記作動流体を前記外装ケースの外側に流出させる出口配管と、
を有する、排熱回収アセンブリ。
前記外装ケースに設けられ、前記外装ケースの外側から前記外装ケース内に作動流体を流入させる入口配管と、
前記外装ケース内に設けられ、前記入口配管が挿通され前記入口配管の外側に対して回転可能なロータと、前記ロータの外側に設けられ前記外装ケースに固定されるステータとを有する発電機と、
前記外装ケース内で、前記発電機に隣接して設けられる膨張機と、
前記外装ケース内に設けられ、前記ロータ及び前記膨張機の回転軸として前記ロータ及び前記膨張機が固定されるシャフトと、
前記入口配管と前記シャフト及び／又は前記発電機の前記ロータとの間を軸シールするシール部と、
前記シャフトに設けられ、前記膨張機を回転させる前記作動流体を前記外装ケース内の前記膨張機に導入する第１の流路と、
前記外装ケース内に設けられ、前記シャフトの前記第１の流路及び前記膨張機を通した前記作動流体を、前記外装ケース内に導入する第２の流路と、
前記外装ケースに設けられ、前記外装ケースの前記第２の流路から前記作動流体を前記外装ケースの外側に流出させる出口配管と、
を有する、排熱回収アセンブリ。
【請求項2】
前記シャフトは、前記ロータと前記膨張機とを連結し、
前記シール部は、前記入口配管の外側と前記シャフトの内側との間をシールする、請求項１に記載の排熱回収アセンブリ。
前記シール部は、前記入口配管の外側と前記シャフトの内側との間をシールする、請求項１に記載の排熱回収アセンブリ。
【請求項3】
前記第２の流路は、前記シャフトの前記第１の流路及び前記膨張機を通した前記作動流体を、前記外装ケース内に充満させる、請求項１又は請求項２に記載の排熱回収アセンブリ。
【請求項4】
前記第２の流路は、前記シャフトの前記第１の流路及び前記膨張機を通した前記作動流体が、前記発電機と熱交換が可能なように、前記外装ケース内に設けられる流路である、請求項１又は請求項２に排熱回収アセンブリ。
【請求項5】
前記出口配管は、前記発電機の外方又は前記膨張機の外方に設けられる、請求項１又は請求項２に記載の排熱回収アセンブリ。
【請求項6】
前記入口配管を通す前記外装ケース内への前記作動流体の流入方向と、前記出口配管から前記外装ケース外への前記作動流体の流出方向とが交差する、請求項１又は請求項２に記載の排熱回収アセンブリ。
【請求項7】
前記入口配管を通す前記外装ケース内への前記作動流体の流入方向は、前記出口配管から前記外装ケース外への前記作動流体の流出方向に沿う、請求項１又は請求項２に記載の排熱回収アセンブリ。
【請求項8】
請求項１又は請求項２に記載の排熱回収アセンブリと、
前記作動流体を前記排熱回収アセンブリに向けて送るポンプと、
前記ポンプと前記排熱回収アセンブリとの間に設けられ、前記作動流体を加熱する熱交換器と、
前記排熱回収アセンブリの前記入口配管に連通し、前記熱交換器を通して送られる前記作動流体を前記入口配管に流入させる上流側管路と、
前記排熱回収アセンブリの前記出口配管に連通し、前記排熱回収アセンブリの前記第２の流路を通過した前記作動流体を前記出口配管から流出させる下流側管路と、
前記排熱回収アセンブリと前記ポンプとの間に設けられ、前記作動流体を冷却する凝縮器と
を有する、排熱回収システム。
前記作動流体を前記排熱回収アセンブリに向けて送るポンプと、
前記ポンプと前記排熱回収アセンブリとの間に設けられ、前記作動流体を加熱する熱交換器と、
前記排熱回収アセンブリの前記入口配管に連通し、前記熱交換器を通して送られる前記作動流体を前記入口配管に流入させる上流側管路と、
前記排熱回収アセンブリの前記出口配管に連通し、前記排熱回収アセンブリの前記第２の流路を通過した前記作動流体を前記出口配管から流出させる下流側管路と、
前記排熱回収アセンブリと前記ポンプとの間に設けられ、前記作動流体を冷却する凝縮器と
を有する、排熱回収システム。
【請求項9】
請求項８に記載の排熱回収システムと
前記熱交換器で熱交換して冷却される内燃機関と
を有する車両。
前記熱交換器で熱交換して冷却される内燃機関と
を有する車両。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】
本発明の一態様に係る排熱回収アセンブリは、外装ケースと、前記外装ケースに設けられ、前記外装ケースの外側から前記外装ケース内に作動流体を流入させる入口配管と、前記外装ケース内に設けられ、前記入口配管が挿通され前記入口配管の外側に対して回転可能なロータと、前記ロータの外側に設けられ前記外装ケースに固定されるステータとを有する発電機と、前記外装ケース内で、前記発電機に隣接して設けられる膨張機と、前記外装ケース内に設けられ、前記ロータ及び前記膨張機の回転軸として前記ロータ及び前記膨張機が固定されるシャフトと、前記入口配管と前記シャフト及び／又は前記発電機の前記ロータとの間を軸シールするシール部と、前記シャフトに設けられ、前記膨張機を回転させる前記作動流体を前記外装ケース内の前記膨張機に導入する第１の流路と、前記外装ケース内に設けられ、前記シャフトの前記第１の流路及び前記膨張機を通した前記作動流体を、前記外装ケース内に充満させる第２の流路と、前記外装ケースに設けられ、前記外装ケースの前記第２の流路から前記作動流体を前記外装ケースの外側に流出させる出口配管と、を有する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0044】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
以下、この出願の特許出願時の特許請求の範囲を付記する。
［付記１］
外装ケースと、
前記外装ケースに設けられ、前記外装ケースの外側から前記外装ケース内に作動流体を流入させる入口配管と、
前記外装ケース内に設けられ、前記入口配管の外側を回転可能なロータと、前記ロータの外側に設けられ前記外装ケースに固定されるステータとを有する発電機と、
前記外装ケース内で、前記発電機に隣接して設けられる膨張機と、
前記外装ケース内に設けられ、前記ロータ及び前記膨張機の回転軸として前記ロータ及び前記膨張機が固定されるシャフトと、
前記シャフトと前記入口配管との間を軸シールするシール部と、
前記シャフトに設けられ、前記膨張機を回転させる作動流体を前記外装ケース内の前記膨張機に導入する第１の流路と、
前記外装ケース内に設けられ、前記シャフトの前記第１の流路及び前記膨張機を通した前記作動流体を、前記外装ケース内に導入する第２の流路と、
前記外装ケースに設けられ、前記外装ケースの前記第２の流路から前記作動流体を前記外装ケースの外側に流出させる出口配管と、
を有する、排熱回収アセンブリ。
［付記２］
前記シャフトは、前記ロータと前記膨張機とを連結し、
前記シール部は、前記入口配管の外側と前記シャフトの内側との間をシールする、付記１に記載の排熱回収アセンブリ。
［付記３］
前記第２の流路は、前記シャフトの前記第１の流路及び前記膨張機を通した前記作動流体を、前記外装ケース内に充満させる、付記１又は付記２に記載の排熱回収アセンブリ。
［付記４］
前記第２の流路は、前記シャフトの前記第１の流路及び前記膨張機を通した前記作動流体が、前記発電機と熱交換が可能なように、前記外装ケース内に設けられる流路である、付記１又は付記２に排熱回収アセンブリ。
［付記５］
前記出口配管は、前記発電機の外方又は前記膨張機の外方に設けられる、付記１又は付記２に記載の排熱回収アセンブリ。
［付記６］
前記入口配管を通す前記外装ケース内への前記作動流体の流入方向と、前記出口配管から前記外装ケース外への前記作動流体の流出方向とが交差する、付記１又は付記２に記載の排熱回収アセンブリ。
［付記７］
前記入口配管を通す前記外装ケース内への前記作動流体の流入方向は、前記出口配管から前記外装ケース外への前記作動流体の流出方向に沿う、付記１又は付記２に記載の排熱回収アセンブリ。
［付記８］
付記１又は付記２に記載の排熱回収アセンブリと、
前記作動流体を前記排熱回収アセンブリに向けて送るポンプと、
前記ポンプと前記排熱回収アセンブリとの間に設けられ、前記作動流体を加熱する熱交換器と、
前記排熱回収アセンブリの前記入口配管に連通し、前記熱交換器を通して送られる前記作動流体を前記入口配管に流入させる上流側管路と、
前記排熱回収アセンブリの前記出口配管に連通し、前記排熱回収アセンブリの前記第２の流路を通過した前記作動流体を前記出口配管から流出させる下流側管路と、
前記排熱回収アセンブリと前記ポンプとの間に設けられ、前記作動流体を冷却する凝縮器と
を有する、排熱回収システム。
［付記９］
付記８に記載の排熱回収システムと
前記熱交換器で熱交換して冷却される内燃機関と
を有する車両。
以下、この出願の特許出願時の特許請求の範囲を付記する。
［付記１］
外装ケースと、
前記外装ケースに設けられ、前記外装ケースの外側から前記外装ケース内に作動流体を流入させる入口配管と、
前記外装ケース内に設けられ、前記入口配管の外側を回転可能なロータと、前記ロータの外側に設けられ前記外装ケースに固定されるステータとを有する発電機と、
前記外装ケース内で、前記発電機に隣接して設けられる膨張機と、
前記外装ケース内に設けられ、前記ロータ及び前記膨張機の回転軸として前記ロータ及び前記膨張機が固定されるシャフトと、
前記シャフトと前記入口配管との間を軸シールするシール部と、
前記シャフトに設けられ、前記膨張機を回転させる作動流体を前記外装ケース内の前記膨張機に導入する第１の流路と、
前記外装ケース内に設けられ、前記シャフトの前記第１の流路及び前記膨張機を通した前記作動流体を、前記外装ケース内に導入する第２の流路と、
前記外装ケースに設けられ、前記外装ケースの前記第２の流路から前記作動流体を前記外装ケースの外側に流出させる出口配管と、
を有する、排熱回収アセンブリ。
［付記２］
前記シャフトは、前記ロータと前記膨張機とを連結し、
前記シール部は、前記入口配管の外側と前記シャフトの内側との間をシールする、付記１に記載の排熱回収アセンブリ。
［付記３］
前記第２の流路は、前記シャフトの前記第１の流路及び前記膨張機を通した前記作動流体を、前記外装ケース内に充満させる、付記１又は付記２に記載の排熱回収アセンブリ。
［付記４］
前記第２の流路は、前記シャフトの前記第１の流路及び前記膨張機を通した前記作動流体が、前記発電機と熱交換が可能なように、前記外装ケース内に設けられる流路である、付記１又は付記２に排熱回収アセンブリ。
［付記５］
前記出口配管は、前記発電機の外方又は前記膨張機の外方に設けられる、付記１又は付記２に記載の排熱回収アセンブリ。
［付記６］
前記入口配管を通す前記外装ケース内への前記作動流体の流入方向と、前記出口配管から前記外装ケース外への前記作動流体の流出方向とが交差する、付記１又は付記２に記載の排熱回収アセンブリ。
［付記７］
前記入口配管を通す前記外装ケース内への前記作動流体の流入方向は、前記出口配管から前記外装ケース外への前記作動流体の流出方向に沿う、付記１又は付記２に記載の排熱回収アセンブリ。
［付記８］
付記１又は付記２に記載の排熱回収アセンブリと、
前記作動流体を前記排熱回収アセンブリに向けて送るポンプと、
前記ポンプと前記排熱回収アセンブリとの間に設けられ、前記作動流体を加熱する熱交換器と、
前記排熱回収アセンブリの前記入口配管に連通し、前記熱交換器を通して送られる前記作動流体を前記入口配管に流入させる上流側管路と、
前記排熱回収アセンブリの前記出口配管に連通し、前記排熱回収アセンブリの前記第２の流路を通過した前記作動流体を前記出口配管から流出させる下流側管路と、
前記排熱回収アセンブリと前記ポンプとの間に設けられ、前記作動流体を冷却する凝縮器と
を有する、排熱回収システム。
［付記９］
付記８に記載の排熱回収システムと
前記熱交換器で熱交換して冷却される内燃機関と
を有する車両。