(57)【要約】  【課題】排気ガスから回収された凝縮水の水分を従来よりも効率良く蒸発させ、確実な油水分離を行うことができる凝縮水の油水分離装置の提供にある。  【解決手段】内燃機関の排気ガスに含まれる凝縮水を貯留する貯留槽２２と、貯留槽２２における凝縮水ＣＷの液面高さ以上の高さで貯留槽２２内を横断する排気ガス管２１と、貯留槽２２上部と外部空間との間に設けたドレンフィルタ２３とを有し、排気ガス管２１と貯留槽２２の底部付近とを結ぶ吸水機能を有する吸水部材が備えられ、吸水部材は排気ガス管２１の表面と接触する管接触面と、貯留槽の空間に露出される露出面を有し、管接触面は排気ガス管２１の排気ガス熱を吸水部材へ伝達する伝熱面であり、露出面は吸水部材に含まれる水分が蒸発する蒸発面である。  【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガスに含まれる凝縮水を貯留する貯留槽と、該貯留槽における凝縮水の液面高さ以上の高さで前記貯留槽内を横断する排気ガス管と、前記貯留槽上部と外部空間との間に設けたドレンフィルタとを有し、
前記排気ガス管と前記貯留槽の底部付近を結ぶ吸水機能を有する吸水部材が備えられ、
前記吸水部材は前記排気ガス管の表面と接触する管接触面と、前記貯留槽の空間に露出される露出面を有し、
前記管接触面は、前記排気ガス管の排気ガス熱を前記吸水部材へ伝達する伝熱面であり、
前記露出面は、前記吸水部材に含まれる水分が蒸発する蒸発面であることを特徴とする凝縮水の油水分離装置。
【請求項２】
前記排気ガス管の排気ガス温度を制御する排気ガス温度制御手段が備えられ、前記貯留槽内の前記凝縮水の水位を検知する第１水位検知センサが、前記貯留槽における前記凝縮水の上限水位に対応する位置に備えられ、前記第１水位検知センサによる上限水位の検知に基づき、前記排気ガス温度制御手段は排気ガスの排気温度を上昇させることを特徴とする請求項１記載の凝縮水の油水分離装置。
【請求項３】
前記貯留槽内の前記凝縮水の水位を検知する第２水位検知センサが、前記貯留槽における前記凝縮水の下限水位に対応する位置に備えられ、前記排気ガス温度制御手段は、前記第２水位検知センサによる下限水位の検知に基づき、排気ガスの排気温度を下降させることを特徴とする請求項２記載の凝縮水の油水分離装置。
【請求項４】
前記貯留槽内の前記凝縮水の液面と前記吸水部材との干渉を防止する液面干渉防止体が備えられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の凝縮水の油水分離装置。
【請求項５】
前記吸水部材は平面状の繊維体であり、該繊維体は前記排気ガス管に懸装されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の凝縮水の油水分離装置。
【請求項６】
前記排気ガス管はガスヒートポンプ用の内燃機関と接続されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の凝縮水の油水分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は排気ガスから凝縮される凝縮水の油水分離装置に関し、特に、内燃機関を用いたガスヒートポンプ等に好適な凝縮水の油水分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気ガスには燃焼によって生成される水蒸気と、未燃・未炭化の潤滑油がミスト状となって含まれている。
従来から、排気ガスに含まれる水分と油分を分離する技術は散見されるが、第１の従来技術として、例えば、特許文献１に開示されたエンジンの排気システムを挙げることができる。
このエンジンの排気システムは、排気消音器及びミストセパレータと、油水分離器と、排気消音器と油脂分離器とを連通するドレンホースと、ミストセパレータと油水分離器とを連通する別のドレンホースと、各ドレンホースに設けられた加熱器とを有する。
【０００３】
この技術では、排気ガス中の水蒸気が、排気消音器と油水分離器とを連通するドレンホースと、ミストセパレータと油水分離器とを連通する別のドレンホースを凝縮水となって通る。
各ドレンホースを通る凝縮水には潤滑油分が含まれており、この潤滑油分が乳化することによりマヨネーズ・スラッジが生じるおそれがある。
この技術では、各ドレンホースを加熱器により加熱することにより、ドレンホース内でのマヨネーズ・スラッジの水分を蒸発させ、油分と水分を分離する。
蒸発された水分は油水分離器に流入して凝縮水となり、さらに、油水分離器と接続されたホースを通過して中和器に送られ、中和された凝縮水はドレン水として排出される。
一方、ホース内の油分は油水分離器に流入するが、比重差により水分とは分離された状態で回収される。
【０００４】
また、第２の従来技術としては、例えば、特許文献２に開示された２サイクルガソリンエンジン機関の排気装置が知られている。
この排気装置には、潤滑油が導入されるキャッチタンクが排気管外壁面に隣接して設けられている。
このキャッチタンクの上部には内部を大気に開放するブリーザ穴が形成されており、キャッチタンクの下部には潤滑油取出用の開口が設けられている。
【０００５】
この排気装置では、排気管内を流れる排気中に混在する潤滑油を排気から分離して排気管外へ排出するが、油分を含む凝縮水を排気管の外壁面に隣接して設けたキャッチタンクに導入し、排気管の熱により凝縮水の水分を蒸気とて放散させ、キャッチタンク内には潤滑油のみを貯留させるようにしている。
【特許文献１】特開２００５−１８０２８４号公報
【特許文献２】特開平５−１９５７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、第１の従来技術では、ドレンホースを加熱してマヨネーズ・スラッジに含まれる水分を直接的に蒸発させるに過ぎず、しかも、ドレンホースを加熱する加熱器を別途必要とする。
また、この種の技術では、ドレンホースから油水分離器へ油分と凝縮水を導入し、油水分離器では比重差により油分と分離した凝縮水を単に中和器を通して抜き出すとしているが、この場合、油水分離器に回収された凝縮水は排気に曝された状態で回収されており、中和器を通る凝縮水には油分混入のおそれが避けられず、中和器にオイルフィルタを設ける等の対策が必要となる。
【０００７】
一方、第２の従来技術では、排気管の熱を利用して凝縮水の水分を蒸気として放散させているものの、排気管の外壁面が有する熱を凝縮水に対して直接的に作用させているに過ぎない。
この種の装置では、排気管の外壁面が有する熱は、凝縮水を直接的に蒸発させることができる程度の十分な熱を有する必要があり、このため、十分な熱を得るだけの排気温度が必要になるという問題がある。
例えば、排気温度が１００℃程度の比較的低い場合には、凝縮水の蒸発が促進されず凝縮水の貯留量が増大し続けるという現象が生じる。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、排気ガスから回収された凝縮水の水分を従来よりも効率良く蒸発させ、確実な油水分離を行うことができる凝縮水の油水分離装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成するため、本発明は、内燃機関の排気ガスに含まれる凝縮水を貯留する貯留槽と、該貯留槽における凝縮水の液面高さ以上の高さで前記貯留槽内を横断する排気ガス管と、前記貯留槽上部と外部空間との間に設けたドレンフィルタとを有し、前記排気ガス管と前記貯留槽の底部付近を結ぶ吸水機能を有する吸水部材が備えられ、前記吸水部材は前記排気ガス管の表面と接触する管接触面と、前記貯留槽の空間に露出される露出面を有し、前記管接触面は、前記排気ガス管の排気ガス熱を前記吸水部材へ伝達する伝熱面であり、前記露出面は、前記吸水部材に含まれる水分が蒸発する蒸発面であることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、上記の構成により、貯留槽に貯留した凝縮水が吸水部材に吸水される一方、排気ガス管の熱が管接触面を通じて吸水部材に伝達されるから、吸水部材が含む凝縮水は熱を受け易く、また、吸水部材が貯留槽の空間に露出される露出面を有することから、熱を受けた凝縮水のうち水分の蒸発が露出面を通じて促進される。
従って、伝熱面と露出面を有する吸水部材を通じて排気ガスの凝縮水への伝熱と吸水部材からの水分蒸発を図ることから、従来よりも効率的な油水分離が可能となるほか、凝縮水の水分のみを確実に抽出することができる。
【００１１】
また、上記の凝縮水の油水分離装置において、前記排気ガス管の排気ガス温度を制御する排気ガス温度制御手段が備えられ、前記貯留槽内の前記凝縮水の水位を検知する第１水位検知センサが、前記貯留槽における前記凝縮水の上限水位に対応する位置に備えられ、前記第１水位検知センサによる上限水位の検知に基づき、前記排気ガス温度制御手段は排気ガスの排気温度を上昇させるようにしてもよい。
【００１２】
この場合、貯留槽の凝縮水の水位が上限水位に達すると、第１水位検知センサは凝縮水の水位が上限水位に達したことを示す信号を発する。
第１水位検知センサの信号により排気ガス温度制御手段が排気ガスの温度を上昇させるから、伝熱面を通じて吸水部材に供給される熱が増大する。
このため、吸収部材において凝縮水の水分の蒸発が促進され、貯留槽の凝縮水の水位は下降し、凝縮水の貯留を最大に許容する上限水位を大きく越えることがなく、凝縮水の貯留槽における過度の貯留を防止することができる。
なお、第１水位検知センサは、排気管の下面よりも下の位置に設定することが好ましく、この場合、凝縮水と排気管との干渉を回避することができる。
【００１３】
また、上記の凝縮水の油水分離装置において、前記貯留槽内の前記凝縮水の水位を検知する第２水位検知センサが、前記貯留槽における前記凝縮水の下限水位に対応する位置に備えられ、前記排気ガス温度制御手段は、前記第２水位検知センサによる下限水位の検知に基づき、排気ガスの排気温度を下降させてもよい。
【００１４】
この場合、貯留槽の凝縮水の水位が下限水位に達すると、第２水位検知センサは凝縮水の水位が下限水位に達したことを示す信号を発する。
第２水位検知センサの信号により排気ガス温度制御手段が排気ガスの温度を下降させるから、伝熱面を通じて吸水部材に供給される熱が減少する。
このため、吸収部材において凝縮水の水分の蒸発が抑制され、貯留槽の凝縮水の水位が上昇し、凝縮水の貯留を最少に許容する下限水位を下回ることがなく、凝縮水の貯留槽における過度の減少を防止することができる。
なお、第２水位検知センサは、吸水部材の最下端より上の位置に設定することが好ましく、この場合、水分層の上に油分層が存在しても吸水部材の最下端と油分層との干渉を回避することができ、油分層の吸収による吸収部材の吸水力の低下を防止することができる。
【００１５】
また、上記の凝縮水の油水分離装置において、前記貯留槽内の前記凝縮水の液面と前記吸水部材との干渉を防止する液面干渉防止体が備えられてもよい。
【００１６】
この場合、液面干渉防止体が凝縮水の液面と吸水部材との干渉を防止するから、水分層の上に油分層が存在しても、油分層は吸水部材と干渉することはない。
従って、油分層の吸水部材への付着等により、吸水部材の吸水力の低下や、蒸発面の面積減少を招くことがない。
【００１７】
また、上記の凝縮水の油水分離装置において、前記吸水部材は平面状の繊維体であり、該繊維体は前記排気ガス管に懸装されてもよい。
【００１８】
この場合、吸水部材としての平面状の繊維体が排気ガス管に懸装されているから、伝熱面及び蒸発面を十分に確保しやすい。
伝熱面及び蒸発面が十分に確保できることにより、排気温度が低い場合であっても十分に凝縮水の蒸発を促進させることができる。
【００１９】
また、上記の凝縮水の油水分離装置において、前記排気ガス管はガスヒートポンプ用の内燃機関と接続されてもよい。
【００２０】
この場合、ガスヒートポンプにおける排気ガスの熱を利用した熱交換により、排気ガス管における排気ガス温度が車両用内燃機関の排気ガス温度よりも低い場合であっても、凝縮水の蒸発促進と油水分離を確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、排気ガスから回収された凝縮水の水分を従来よりも効率良く蒸発させ、確実な油水分離を行うことができる凝縮水の油水分離装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態に係る凝縮水の油水分離装置（以下、単に「油水分離装置」と表記する。）について図１〜図４に基づき説明する。
この実施形態に係るガスヒートポンプ１０は、図１に示すように、駆動源である内燃機関としてのエンジン１１と、排気ガスＧの熱を利用して熱媒体の熱交換を行う熱交換機構１５と、排気ガスの油分を含む凝縮水ＣＷを油水分離する油水分離装置２０と、エンジン１１の燃料供給制御及び熱交換機構１５の熱交換媒体の流量制御を行う制御部３２を有する。
【００２３】
エンジン１１はガソリンエンジンもしくはディーセルエンジンであり、エンジン１１には制御部３２により燃料供給が制御される燃料供給部１２を有する。
エンジン１１の排気管１３は熱交換機構１５と接続されている。
【００２４】
熱交換機構１５は、熱交換媒体が一方向へ流れる媒体配管１６と、媒体配管１６を通した熱交換容器１７とを有する。
熱交換容器１７内における媒体配管１６の周囲はエンジン１１の排気ガスが通され、媒体配管１６は排気ガスの熱を受けるものとなっている。
熱交換媒体は水であり、媒体配管１６における熱交換容器１７の入口側には制御部３２により開閉制御される開閉弁１８が設けられている。
開閉弁１８の開閉に応じて熱交換機構１５を通過する熱交換媒体の流量が決定される。
【００２５】
媒体配管１６は熱交換容器１７内において屈曲された配管であり、これにより排気ガスＧとの接触面積を十分に確保して効率的な熱交換が実現される構成となっている。
媒体配管１６を通る熱交換媒体は、熱交換容器１７内において排気ガスＧとの熱交換を行う。
なお、媒体配管１６の出口側は熱交換された高温の熱媒体が通過する。
【００２６】
熱交換機構１５において使用されたエンジン１１の排気ガスＧは排気ガス管２１を通じて油水分離装置２０に供給される。
油水分離装置２０は、排気ガス管２１を通る排気ガスＧに含まれる凝縮水ＣＷを貯留する貯留槽２２を備えている。
貯留槽２２は、側壁２２ａ、２２ｂ、天井２２ｃ、底板２２ｄを有するタンクである。
貯留槽２２の上部、すなわち天井２２ｃ寄りの側壁２２ａ付近と外部空間との間は開口されており、この開口にはドレンフィルタ２３が設けられている。
ドレンフィルタ２３には酸性溶液を中和するための消石灰等の中和剤が充填されている。
【００２７】
貯留槽２２の底部から一定の高さには熱交換機構１５からの排気ガス管２１が貯留槽２２内の一方の側壁２２ａを貫通し、貯留槽２２内を水平に横断するように他方の側壁２２ｂを貫通して配置されている。
他方の側壁２２ｂを貫通して突出した排気ガス管２１は上方へ向かう垂直排気ガス管２４と下方へ向かう凝縮水導入管２５に分岐されている。
垂直排気ガス管２４は排気ガスＧを外部へ放出するための配管である。
凝縮水導入管２５は貯留槽２２の底部に接続され、貯留槽２２の内部空間と連通されている。
なお、垂直排気ガス管２４の内壁面を垂直面とすることにより、排気ガスＧ中に含まれる凝縮水ＣＷを回収しやすくしている。
【００２８】
図２及び図３に示すように、貯留槽２２内の排気ガス管２１には耐熱性を有する平面状の繊維体２６がカバー部材２７とともに懸装されている。
繊維体２６は吸水機能を有する吸水部材に相当するもので、毛細管現象により凝縮水ＣＷの水分を繊維体２６全体に亘って吸水保持することができるものである。
この実施形態では、繊維体２６は排気ガス管２１から貯留槽２２の底板２２ｄまでを結ぶように垂れ下げられている。
繊維体２６の上端は、排気ガス管２１との懸装による管接触面を有しており、管接触面は排気ガス管２１から熱伝達を受ける伝熱面となっている。
繊維体２６の上端は固定部材であるクリップ式固定具２８を介して排気ガス管２１に固定されている。
【００２９】
繊維体２６の下端は貯留槽２２の底板２２ｄに達しており、繊維体２６の下端付近の一部は底板２２ｄに沿っている。
これにより、貯留槽２２に貯留される凝縮水ＣＷの水位が底部付近であっても繊維体２６への吸い上げを可能としている。
繊維体２６の下端は別の固定部材であるボルト２９により貯留槽の底板２２ｄと固定されている。
【００３０】
この実施形態のカバー部材２７は液面干渉防止体に相当し、図３及び図４に示すように、繊維体２６のうち伝熱面を除く大部分を覆うものとなっている。
カバー部材２７は水分及び油分の通過を妨げる折り曲げ自在な樹脂材料より形成されており、筒状であって中央付近に開口部２７ａが形成されている。
図４に示すように、展開状態にしたカバー部材２７の内部に繊維体２６を挿通すると、カバー部材２７の両端部から繊維体２６の端部が突出するとともに、開口部２７ａにおいて繊維体２６の一部が露出される。
開口部２７ａが排気ガス管２１に位置するように両者２６、２７が排気ガス管２１に沿わせて懸装されており、開口部２７ａにおいて露出される繊維体２６の一部は排気ガス管２１と接触する。
なお、カバー部材２７と排気ガス管２１はボルト１９により固定されている。
【００３１】
この実施形態では、図３に示すように、断面略方形状の排気ガス管２１を用いているため、排気ガス管２１の表面における上面及び両側面の一部と繊維体２６が接触しており、繊維体２６において排気ガス管２１と接触する面が管接触面に相当する。
開口部２７ａから露出される繊維体２６において管接触面を除く面は、貯留槽２２の開口部２７ａに露出された露出面であり、この露出面は蒸発面に相当する。
蒸発面は繊維体２６に含まれる水分を蒸発する部位である。
この実施形態では、管接触面と露出面が繊維体２６においてほぼ表裏の関係になっている。
【００３２】
このように構成されたカバー部材２７及び繊維体２６は、貯留槽２２において油分を含む凝縮水ＣＷが貯留されたとき、カバー部材２７の存在により凝縮水ＣＷの液面と繊維体２６との干渉を防止する。
【００３３】
ところで、貯留槽２２の一方の側壁２２ａは、貯留槽２２内の排気ガス管２１の下面より下の高さとなるように取り付けた第１水位検知センサ３０と、貯留槽２２の底板２２ｄよりもやや上の高さとなるように取り付けた第２水位検知センサ３１とを有する。
第１水位検知センサ３０は、貯留槽２２における凝縮水ＣＷの貯留を最大に許容する上限水位ＨＬを検知したとき、貯留槽２２内の凝縮水ＣＷが増大して上限水位ＨＬに達したことを示す信号を制御部３２へ伝達する。
第２水位検知センサ３１は、凝縮水ＣＷの貯留を最少に許容する下限水位ＢＬを検知したとき、貯留槽２２内の凝縮水ＣＷが減少して下限水位ＢＬに達したことを示す信号を制御部３２へ伝達する。
【００３４】
制御部３２は排気ガス温度制御手段に相当し、第１水位検知センサ３０及び第２水位検知センサ３１の信号に基づいて排気ガスＧの温度制御を行う。
具体的には、制御部３２は第１水位検知センサ３０の信号に基づいて開閉弁１８を閉じる方向に動かす制御を行い、熱媒体の流量を少なくすることにより、熱交換機構１５における排気ガスＧの熱の使用を抑制し、その結果、油水分離装置２０を通過する排気ガスＧの温度を上昇させる。
あるいは、制御部３２は第１水位検知センサ３０の信号に基づいてエンジン１１の燃料供給部１２を制御し、エンジン１１への燃料供給量を増大させてエンジン１１の排気ガスＧの温度上昇を図る。
第１水位検知センサ３０の信号に基づく排気ガスＧの温度上昇の制御は、凝縮水ＣＷの水分蒸発を促進させ、貯留槽２２における凝縮水ＣＷの水位を低下させることになる。
【００３５】
さらに、制御部３２は、第２水位検知センサ３１の信号に基づいて開閉弁１８を開く方向に動かす、あるいは燃料供給量を減少させて、油水分離装置２０を通過する排気ガスＧの温度を低下させる。
第２水位検知センサ３１の信号に基づく排気ガスＧの温度低下の制御は、凝縮水ＣＷの蒸発を抑制し、貯留槽２２における凝縮水ＣＷの水位を上昇させることになる。
この実施形態では、開閉弁１８の開閉及び燃料供給部１２の制御による燃料の増減により、排気ガスＧの温度制御を行うとしたが、いずれか一方の制御を選択してもよく、両者１２、１８の制御を併用してもよい。
【００３６】
次に、この実施形態に油水分離装置２０の作用について説明する。
ガスヒートポンプ１０が稼動されているとき、エンジン１１の排気ガスは熱交換機構１５を通過する。
排気ガスＧの熱は、熱交換機構１５において熱交換媒体との熱交換により、１００℃程度まで低下する。
排気ガスＧは、排気ガス管２１を通じて熱交換機構１５から油水分離装置２０を通過する。
【００３７】
排気ガス管２１を通過する排気ガスＧ中には、燃焼により生成された水分のほか未燃焼の潤滑油がミスト状態で含まれている。
排気ガスＧが、排気ガス管２１及び垂直排気ガス管２４の垂直壁を通過する際に、油分を含む凝縮水ＣＷが凝縮水導入管２５へ導入される。
凝縮水導入管２５に導入された凝縮水ＣＷは貯留槽２２において貯留される。
【００３８】
ここでは、凝縮水ＣＷが貯留槽２２にある程度貯留されている状態を前提にして説明する。
貯留槽２２にある程度の凝縮水ＣＷが貯留されていると、貯留された凝縮水ＣＷにより、排気ガスＧと完全に遮断された空間部が貯留槽２２における凝縮水ＣＷ上に形成される。
油分を含んだ凝縮水ＣＷは油分と水分との比重差から、水分層ＷＬの上に油分層ＯＬが位置する状態となる。
凝縮水ＣＷが貯留されている状態では、カバー部材２７及び繊維体２６は一部が水没した状態にある。
貯留槽２２の底板２２ｄにはカバー部材２７から突出する繊維体２６の端部が存在しており、カバー部材２７は凝縮水ＣＷの液面と繊維体２６との干渉が妨げられている。
カバー部材２７の存在により油分層ＯＬは繊維体２６に触れることがない。
【００３９】
カバー部材２７から突出する繊維体２６の端部は凝縮水ＣＷ内に存在しており、繊維体２６の端部から凝縮水ＣＷが毛細管現象により吸い上げられ、凝縮水ＣＷは繊維体２６の全体に行き渡る。
排気ガス管２１と接触する繊維体２６の管接触面は排気ガスＧからの熱伝達を受ける。
排気ガスＧの熱を受けた繊維体２６は、吸水された凝縮水ＣＷの水分に熱を与え、露出面における水分蒸発を促す。
蒸発された水分は、貯留槽２２内において排気ガスＧと遮断された空間に存在するため油分を含まない。
【００４０】
露出面から蒸発された水分は貯留槽２２の上部のドレンフィルタ２３に導入される。
ドレンフィルタ２３では、中和剤により導入された水分の酸性度が中和され、ドレンフィルタ２３において中和された水分はドレン水ＤＷとなって排出される。
【００４１】
ところで、繊維体２６における露出面からの蒸発される水分の蒸発量と、排気ガスＧから凝縮される凝縮水ＣＷの回収量とは一致することは稀である。
例えば、凝縮水ＣＷの回収量が水分の蒸発量よりも上回っている場合には、貯留槽２２における凝縮水ＣＷの水位が経時的に上昇する。
凝縮水ＣＷの水位が上昇して、上限水位ＨＬに達すると第１水位検知センサ３０が凝縮水ＣＷの水位を検知する。
第１水位検知センサ３０は、凝縮水ＣＷが上限水位ＨＬに達したことを示す信号を制御部３２へ伝達する。
制御部３２は第１水位検知センサ３０の信号に基づき、排気ガスＧの温度を上昇させるように開閉弁１８を閉じる方向へ制御する。
【００４２】
開閉弁１８を閉じる方向へ制御することにより、熱交換機構１５を通過する熱交換媒体の流量が減少する。
このため、熱交換機構１５において使用される排気ガスＧの熱が少なくなり、油水分離装置２０へ送り込まれる排気ガスＧの温度は開閉弁１８の閉弁前と比較して高くなる。
油水分離装置２０における排気ガスＧの温度が高くなることは、管接触面から伝達される熱が増大される。
これにより、繊維体２６における水分の蒸発量が増大し、水分の蒸発量が凝縮水ＣＷの回収量を上回れば、凝縮水ＣＷの水位は時間とともに上限水位から下がる。
【００４３】
なお、開閉弁１８を閉じても水分の蒸発量が凝縮水ＣＷの回収量を上回らない場合には、エンジン１１の燃料供給量を増大させ、エンジン１１の排気ガスＧの温度を燃焼により高くするようにする。
通常の稼動では、開閉弁１８の閉弁操作及び燃料供給量の増大の少なくとも一方を実施すれば、凝縮水ＣＷの水位は上限水位を超えない。
【００４４】
逆に、凝縮水ＣＷの回収量が水分の蒸発量よりも下回っている場合には、凝縮水ＣＷの水位が経時的に下降する。
凝縮水ＣＷの水位が下降して、下限水位ＢＬに達すると第２水位検知センサ３１が凝縮水ＣＷの水位を検知する。
第２水位検知センサ３１は、凝縮水ＣＷが下限水位ＢＬに達したことを示す信号を制御部３２へ伝達する。
【００４５】
制御部３２は第２水位検知センサ３１の信号に基づき、排気ガスＧの温度を下降させるように開閉弁１８を開く方向へ制御する。
このため、熱交換機構１５において使用される排気ガスＧの熱が増大し、油水分離装置２０へ送り込まれる排気ガスＧの温度は開閉弁１８の開弁前と比較して低くなる。
【００４６】
油水分離装置２０における排気ガスＧの温度が低くなることは、管接触面から伝達される熱が減少される。
これにより、繊維体２６における水分の蒸発量が抑制し、水分の蒸発量が凝縮水ＣＷの回収量を下回れば、凝縮水ＣＷの水位は時間とともに下限水位ＢＬから上昇する。
なお、開閉弁１８を開いても水分の蒸発量が凝縮水ＣＷの回収量を下回らない場合には、エンジン１１の燃料供給量を減少させ、エンジン１１の排気ガスＧの温度を燃焼により低くするようにすればよい。
開閉弁１８の開弁操作及び燃料供給量の減少の少なくとも一方を実施すれば、凝縮水ＣＷの水位は下限水位ＢＬを下回ることはない。
【００４７】
本発明に係る実施形態によれば以下の効果を奏する。
（１）貯留槽２２に貯留した凝縮水ＣＷが繊維体２６に吸水される一方、排気ガス管２１の熱が管接触面を通じて繊維体２６に伝達されるから、繊維体２６が含む凝縮水ＣＷは熱を受け易く、また、繊維体２６が貯留槽２２の内部空間に露出される露出面を有することから、熱を受けた凝縮水ＣＷのうち水分の蒸発が露出面を通じて促進される。従って、伝熱面と露出面を有する繊維体２６を通じて排気ガスの凝縮水ＣＷへの伝熱と繊維体２６からの水分蒸発を図ることにより、従来よりも効率的な油水分離が可能となるほか、凝縮水ＣＷの水分のみを確実に抽出することができる。
【００４８】
（２）貯留槽２２の凝縮水ＣＷの水位が、凝縮水ＣＷの貯留を最大に許容する上限水位ＨＬに達すると、第１水位検知センサ３０が凝縮水ＣＷの水位を検知し、第１水位検知センサ３０の信号に基づき繊維体２６に供給される熱が増大する。このため、繊維体２６において凝縮水ＣＷの水分蒸発が促進され、貯留槽２２の凝縮水ＣＷの水位は下降し、凝縮水ＣＷの貯留を最大に許容する上限水位ＨＬを大きく越えることがなく、凝縮水ＣＷの貯留槽２２における過度の貯留を防止することができる。
【００４９】
（３）第１水位検知センサ３０が排気ガス管２１の下面よりやや下の位置に設定されているから、貯留された凝縮水ＣＷの水位が上限水位ＨＬに達しても、凝縮水ＣＷと排気ガス管２１が互いに干渉することがない。つまり、貯留されている凝縮水ＣＷと排気ガス管２１との干渉による熱損失を回避することができ、排気ガス管２１の熱は繊維体２６を介した水分の蒸発のために効率的に利用することができる。
【００５０】
（４）貯留槽の凝縮水ＣＷの水位が、凝縮水ＣＷの貯留を最少に許容する下限水位ＢＬに達すると、第２水位検知センサ３１が凝縮水ＣＷの水位を検知し、第２水位検知センサ３１の信号により制御部３２が排気ガスＧの温度を下降させるから、伝熱面を通じて繊維体２６に供給される熱が減少する。このため、繊維体２６において凝縮水ＣＷの水分の蒸発が抑制され、貯留槽２２の凝縮水ＣＷの水位が上昇し、凝縮水ＣＷの貯留を最少に許容する下限水位ＢＬを下回ることがなく、凝縮水ＣＷの貯留槽２２における過度の水位低下を防止することができる。
【００５１】
（５）カバー部材２７が凝縮水ＣＷの液面と繊維体２６との干渉を防止するから、水分層ＷＬの上に油分層ＯＬが存在しても、油分層ＯＬは繊維体２６と干渉することはない。従って、油分層ＯＬが繊維体２６に付着することにより、油分層ＯＬの付着による繊維体２６の吸水力の低下を防止することができる。
【００５２】
（６）第２水位検知センサ３１がカバー部材２７の最下端より上の位置に設定されているから、貯留された凝縮水ＣＷの水分層ＷＬの上に油分層ＯＬが存在しても、油分層ＯＬがカバー部材２７の最下端を下回ることがない。つまり、カバー部材２７から突出された繊維体２６の下端付近と油分層ＯＬとの干渉を回避することができ、繊維体２６における油分層ＯＬ付着による吸水力の低下を防止することができる。
【００５３】
（７）排気ガス管２１が水平に設置されているため、カバー部材２７及び平面状の繊維体２６の排気ガス管２１への懸装が容易である。また、繊維体２６における排気ガス管２１との十分な管接触面を確保し易く、水分蒸発に有利な上方を臨む露出面の確保が容易である。
【００５４】
（８）繊維体２６が平面状であるから排気ガス管２１に懸装して伝熱面及び蒸発面を十分に確保しやすく、繊維体２６において伝熱面及び蒸発面が十分に確保されることにより、例えば、排気ガスＧの温度が車両用の排気ガスＧの温度より低い場合であっても従来よりも凝縮水ＣＷの蒸発を促進させることができるなど、排気ガスＧの温度の制約を受けにくい効率的な油水分離が可能となる。特に、排気ガス管２１における排気ガスＧの温度が熱交換により低くなりがちで、大量の凝縮水ＣＷが生じやすいガスヒートポンプ１０における油水分離に好適である。
【００５５】
（９）この実施形態の油水分離装置２０は、内燃機関の排気ガスＧに含まれる凝縮水ＣＷを貯留する貯留槽２２と、貯留槽２２内を横断する排気ガス管２１と、貯留槽２２上部と外部空間との間に設けたドレンフィルタ２３と、排気ガス管２１と貯留槽２２の底板２２ｄとを結ぶ繊維体２６と、凝縮水ＣＷの液面と繊維体２６との干渉を防止するカバー部材２７と、第１水位検知センサ３０と、第２水位検知センサ３１とから主に構成されるから、装置としての構造が比較的簡素である。
【００５６】
（１０）凝縮水ＣＷの水分のみを排気ガスＧから遮断された空間へ蒸発させ、蒸発された水分をドレンフィルタ２３に回収するからドレンフィルタ２３に油分が混入することがない。従って、ドレンフィルタ２３のオイルによる汚損が生じることがなく、ドレンフィルタ２３へのオイルフィルタの設置は必要としない。
【００５７】
本発明は、上記の実施形態、変形例及び別例に限定されるものではなく、下記のように発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。
○  上記の実施形態では、液面干渉防止部材であるカバー部材を有する場合について説明したが、液面干渉部材を使用せず吸水部材を排気ガス管に懸装することを妨げるものではない。この場合、液面干渉防止部材を用いた場合と比較して、吸水部材の吸水力は油層分の付着等により低下するものの、吸水部材には凝縮水の水分が吸い上げられ、露出面を通じて水分が蒸発される。
【００５８】
○  上記の実施形態では、吸水部材として平面状の繊維体を用いたが、吸水部材は毛細管現象による凝縮水の吸水機能を有し、排気ガス管との管接触面と、水分蒸発のための露出面を形成することができる材料により形成されていればよく、例えば、海綿状材料、多孔質材料、紙系材料が好適である。なお、吸水部材は熱の伝達を受けるため耐熱性を有することが好ましい。
○  上記の実施形態では、断面略方形の排気ガス管を用いたが、排気ガス管の断面形状は、円状、環状、多角形状等自由に設定してもよく、排気ガス管の配管も直線状の水平配置に限定されず、例えば、屈曲又は湾曲させたり、傾斜配置としてもよい。また、貯留槽を通す排気ガス管の数や分岐の有無も特に制限されない。
【００５９】
○  上記の実施形態では、吸水部材の下端と貯留槽底部とを固定する固定部材としてのボルトを用いたが、固定部材はボルトに限らず吸水部材の下端を貯留槽底部に留めておくことができる手段であれば特に限定されず、例えば、錘部材や磁石を用いてもよい。同様に、排気ガス管と吸水部材とを固定する固定部材も適宜自由に採用することができる。
○  上記の実施形態では、吸引部材である繊維体を排気ガス管に懸装するようにしたが、吸引部材は必ずしも排気ガス管に懸装する必要はなく、例えば、繊維体を貯留槽の天井側から底側まで吊り下げ、繊維体の一部が管接触面として排気ガス管に接触する状態であってもよい。
【００６０】
○  上記の実施形態では、液面干渉防止体は排気ガス管に固定するとしたが、液面干渉防止体が排気ガス管に固定されることを限定する趣旨ではない。貯留槽の側壁や底、天井に固定されることを妨げるものではなく、あるいは、オイルフェンスのように凝縮水の液面上において浮遊し、吸水部材の周囲を取り囲む浮遊式の液面干渉防止体を用いてもよい。
○  上記の実施形態では、吸水部材において排気ガス管と接触する面を吸水部材の管接触面としたが、例えば、吸水部材を排気ガス管に巻きつけて管接触面の面積を拡張してもよい。管接触面の面積拡張により吸水部材への熱の伝達が促進され、水分の蒸発が面積拡張に応じて増大する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施形態に係る油水分離装置を適用したガスヒートポンプの要部を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る油水分離装置の概要を破断して示す側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る油水分離装置の要部を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る繊維体とカバー部材の関係を示す展開図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０  ガスヒートポンプ
１１  エンジン
１２  燃料供給部
１３  排気管
１５  熱交換機構
１６  媒体配管
１７  熱交換容器
１８  開閉弁
２０  油水分離装置
２１  排気ガス管
２２  貯留槽
２３  ドレンフィルタ
２６  繊維体
２７  カバー部材
３０  第１水位検知センサ
３１  第２水位検知センサ
３２  制御部
ＣＷ  凝縮水
ＷＬ  水分層
ＯＬ  油分層
ＨＬ  上限水位
ＢＬ  下限水位
Ｇ  排気ガス
【図１】
2008161785.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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