(57)【要約】    【課題】  コンパクトな構成で、内部に流通する排気圧に十分耐えうる排気熱交換器とすること。     【解決手段】  排気熱交換器５０のハウジング５１の表面に波打ち形状部５１ｅを設けた。波打ち形状部５１ｅが補強リブ的な機能を果たしてハウジングの変形を防止するので、ハウジングを卵型のように大型化せずともガスエンジンからの排気の圧力に耐えうる構造とすることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスエンジンの排気とガスエンジンを冷却する冷却水とを熱交換する排気熱交換器において、
該排気熱交換器のハウジングの表面に波打ち形状部を設けたことを特徴とする、排気熱交換器。
【請求項２】
請求項１において、
前記ハウジングの内部には、内部に排気が流通する排気流路が形成された複数の排気プレートが積層して配置されてなり、冷却水は前記排気プレートの間又は前記排気プレートと前記ハウジングの内壁の間を流通することを特徴とする、排気熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスエンジンの排気とガスエンジンを冷却する冷却水との熱交換を行う排気熱交換器に係り、特に、ＧＨＰ（ガスヒートポンプ）に使用される排気熱交換器の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧＨＰ（ガスヒートポンプ）は、空調機の一種であり、ガスエンジンを利用して空気調和を行うものである。具体的には、ガスエンジンによって冷媒回路に接続されたコンプレッサを駆動して冷媒を冷媒回路内で循環させ、冷媒の凝縮及び蒸発に伴う熱の移動により空気調和を行うものである。
【０００３】
ＧＨＰにおいて、暖房時に外気が非常に低温の場合等は、冷媒回路中の冷媒から回収できる熱量が要求される熱量よりも少ないために暖房能力が低下するおそれがあり、これを防止するため、種々の熱交換器を冷媒回路中に設けて周りから熱を集めることが可能な構成が採用される。このような熱交換器のひとつに、冷媒−冷却水熱交換器がある。これは、ガスエンジンを冷却する冷却水と冷媒とを熱交換させて、エンジンを冷却することにより加熱された冷却水の熱を冷媒に受け渡すための熱交換器である。
【０００４】
また、ガスエンジンから排出される排気ガスの熱も有効な熱源として利用できるため、排気ガスの熱を冷媒回路に与えることも考えられる。このような熱交換器は、排気熱交換器と呼ばれる。排気熱交換器は、一般的には、エンジン冷却水回路中に設けら、エンジンの排気ガスとエンジン冷却水とで熱交換を行い、排気ガスで加熱された冷却水と冷媒とが冷媒−冷却水熱交換器で熱交換することで、排気ガスの熱が間接的に冷媒回路に受け渡される。
【特許文献１】特開２００４−１２５２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
排気熱交換器は、内部にエンジン冷却水が流通するが、この冷却水はかなりの高圧である。そのため、例えば排気熱交換器のハウジングが直方体状のものであると、冷却水の圧力によりハウジングの角部に応力集中し、変形する可能性がある。このため従来においては、排気熱交換器のハウジング全体を卵型のようにして、応力集中が発生する箇所を無くすことにより高圧による不具合に対処していた。
【０００６】
しかしながら、上記従来の方策によれば、排気熱交換器のハウジングの全体を卵型にするため、ハウジング表面が全体的に出っ張り、排気熱交換器が大型化するためにスペース的に不利であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、それ故に、上記問題を解決するためになされたものであり、排気熱交換器をコンパクトにしたままで、内部に流通する冷却水圧に十分耐えうる排気熱交換器の構成にすることを、その技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記技術的課題を解決するために講じた請求項１の発明は、
ガスエンジンの排気とガスエンジンを冷却する冷却水とを熱交換する排気熱交換器において、
該排気熱交換器のハウジングの表面に波打ち形状部を設けたことを特徴とする、排気熱交換器とすることである。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、
前記ハウジングの内部には、内部に排気が流通する排気流路が形成された複数の排気プレートが積層して配置されてなり、冷却水は前記排気プレートの間又は前記排気プレートと前記ハウジングの内壁の間を流通することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、排気熱交換器のハウジングの表面に波打ち形状部を設けた。このため、この波打ち形状部が補強リブのような機能を果たしてハウジングの変形を防止し、ハウジングを卵型のように大型化せずとも冷却水圧に耐えうる構造とすることができる。
【００１１】
また、請求項２の発明によれば、内部に排気が流通する排気流路が形成された複数の排気プレートをハウジング内部に積層配置し、冷却水を排気プレートの間又は排気プレートとハウジングの内壁の間を流通させるように構成し、いわゆるプレート熱交換器の態様としたため、ハウジング形状を排気プレートを覆うように断面四角形形状とすることができる。このため、内部構造的にも排ハウジングを卵型のように膨らませることなく排気熱交換器を構成でき、コンパクトな形状でかつ効率的な熱交換をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本例における排気熱交換器を使用するＧＨＰの構成概略図である。
【００１４】
図において、ＧＨＰ１００は、エンジン１０を備える。エンジン１０はその出力軸がコンプレッサ２０に接続されており、エンジン１０の駆動によりコンプレッサ２０が駆動するようにされている。コンプレッサ２０は吐出口２０ａ及び吸入口２０ｂを持ち、吸入口２０ｂから吸入した低圧の冷媒を内部で圧縮して高圧冷媒を吐出口２０ａから吐出する。
【００１５】
コンプレッサ２０の吐出口２０ａと吸入口２０ｂとの間には、冷媒回路３０が接続される。この冷媒回路３０には、凝縮熱交換器３１、膨張弁３２、蒸発熱交換器３３、冷媒―冷却水熱交換器３４、アキュムレータ３５が取り付けられている。凝縮熱交換器３１は、冷媒回路中を流れる冷媒と周囲の空気などとを熱交換させて冷媒を凝縮させるものである。膨張弁３２は冷媒回路中の冷媒を膨張させて低圧化させるものである。蒸発熱交換器３３は、冷媒回路中を流れる冷媒と周囲の空気などとを熱交換させて冷媒を蒸発させるものである。冷媒―冷却水熱交換器３４は、後述するエンジンを冷却するための冷却水と冷媒とを熱交換させるものである。アキュムレータ３５は、冷媒回路中の冷媒を気液分離するものである。
【００１６】
さらに、ＧＨＰ１００には、エンジン１０の駆動により発生する熱を除去してエンジン１０を冷却するための冷却水回路４０が形成されている。この冷却水回路４０は、ポンプ４１により内部の冷却水が回路内を循環するようにされている。また、冷却水回路４０には、排気熱交換器５０及び冷媒―冷却水熱交換器３１が取り付けられるとともに、回路の一部がエンジン１０内の流路に流れ込んでエンジンを冷却するようになっている。
【００１７】
このような構成において、エンジン１０が駆動してコンプレッサ２０を駆動すると、コンプレッサ２０の吐出口２０ａより高圧の冷媒が吐出される。吐出された冷媒は、凝縮熱交換器３１に入る。凝縮熱交換器３１内では、冷媒は周囲の空気等と熱交換して凝縮し、凝縮熱を吐き出して回りを加熱する。従って、この凝縮熱交換器３１が室内機として機能すれば、室内暖房が行われる。凝縮熱交換器３１を出た冷媒は膨張弁３２で膨張させられて低圧化し、蒸発熱交換器３３に入る。蒸発熱交換器３３では、冷媒は周囲の空気等と熱交換して蒸発し、周りから蒸発熱を奪うことにより周りを冷却する。従って、この蒸発熱交換器３３が室内機として機能すれば、室内冷房が行われる。蒸発熱交換器３３を出た冷媒は、冷媒―冷却水熱交換器３４内に入り、冷却水の熱をもらって加熱する。尚、冷媒回路中の冷媒が冷媒―冷却水熱交換器３４で熱をもらう必要が無い場合には、この冷媒―冷却水熱交換器３４を迂回するような回路構成にしても良い。冷媒―冷却水熱交換器３４を出た冷媒は、その後、アキュムレータ３５に入り、ここで気液分離される。そして、気体冷媒のみがコンプレッサ２０の吸入口２０ｂよりコンプレッサ２０に帰還する。このようなサイクルを繰り返すことにより、室内空調（暖房・冷房）が行われる。
【００１８】
また、エンジン１０が駆動するに伴い、ポンプ４１も駆動し、冷却水回路４０内を冷却水が循環する。ポンプ４１を出た冷却水は、まず排気熱交換器５０に入り、エンジンの排気熱を受け取り、高温化する。その後、エンジン１０に入り、エンジン１０からの熱を受け取り、高温化するとともにエンジン１０を冷却する。その後、冷却水は、冷媒―冷却水熱交換器３１に入り、エンジン排気熱及びエンジン１０から受け取った熱を冷媒に受け渡して低温化する。そして、ポンプ４１に戻る。このように、冷却水回路４０は、エンジン１０を冷却するとともに、エンジン排気熱及びエンジンの熱を、冷却水を媒介して冷媒に受け渡す機能を有する。尚、ポンプ４１から出た冷却水は、先にエンジン１０に入ってエンジン１０を冷却するような構成としても良い。
【００１９】
図２は、排気熱交換器５０を示す図である。排気熱交換器５０は、内部が中空のハウジング５１を備える。このハウジング５１には、その一方端にエンジン１０からの排気が流入する排気入口５１ａが、またその他方端に排気が流出する排気出口５１ｂが形成されている。また、排気入口５１ａと排気出口５１ｂとを結ぶ軸線に対して略直角な方向を軸として、冷却水が流入する冷却水入口５１ｃ、及び、冷却水が流出する冷却水出口５１ｄが、それぞれハウジング５１に形成されている。
【００２０】
また、図からわかるように、本例における排気熱交換器５０のハウジング５１の表面には、波打ち形状部５１ｅが設けられている。冷却水の圧力はかなりの高圧であるが、このように波打ち形状部５１ｅを設けることによって、この波打ち形状部５１ｅがハウジング５１の補強リブのような機能を果たしてハウジング５１の変形を防止する。このため、ハウジング５１を従来のように卵型のようにして大型化せずとも冷却水の圧力に耐えうる構造とすることができる。
【００２１】
図３は、排気熱交換器５０の内部構造を示す断面図である。図３に示すように、排気熱交換器５０のハウジング５１の内部には、排気プレート５２が、複数枚（本例では４枚）積層状態で配設されている。この排気プレート５２は、内部に複数の排気流路５２ａが同一方向（図３においては紙面と直角方向）に沿って形成された薄形のプレートであり、この排気流路５２ａ内には、排気入口５１ａから流入された排気が分配されて流れる。そして、排気流路５２ａ内を流れた排気は合流されて、排気出口５１ｂより排気熱交換器５０から流出する。
【００２２】
また、各排気プレート５２は、所定の隙間を保って積層状態で配置されている。そして、冷却水入口５１ｃからハウジング５１内に流入した冷却水は、この排気プレート５２間の隙間、または排気プレート５２とハウジング５１の内壁との間を通り、排気プレート５２の排気流路５２ａを横断するように流れて、冷却水出口５１ｄに達する。そして、冷却水出口５１ｄより排気熱交換器５０から流出する。
【００２３】
このように、排気熱交換器５０をプレート熱交換器の態様としたため、ハウジング形状を排気プレート５２を覆うように構成すれば、わざわざ卵型のように膨らませることなどせずに、構造的にも略断面四角形形状となる。よって、コンパクトな形状でかつ効率的な熱交換をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態における、ＧＨＰの概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態における、排気熱交換器を示す図である。
【図３】本発明の実施形態における、排気熱交換器の内部構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０：エンジン、  ２０：コンプレッサ、  ２０ａ：吐出口、  ２０ｂ：吸入口、  ３０：冷媒回路、  ３１：凝縮熱交換器、  ３２：膨張弁、  ３３：蒸発熱交換器、  ３４：冷媒―冷却水熱交換器、  ３５：アキュムレータ、  ４０：冷却水回路、  ４１：ポンプ、  ５０：排気熱交換器、  ５１：ハウジング、  ５１ａ：排気入口、  ５１ｂ：排気出口、  ５１ｃ：冷却水入口、  ５１ｄ：冷却水出口、  ５１ｅ：波打ち形状部、  ５２：排気プレート、  ５２ａ：排気流路、  １００：ＧＨＰ
【図１】
2006145062.tif 000003
【図２】
2006145062.tif 000004
【図３】
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