(57)【要約】  【課題】  排気ガスの浄化温度は低下せずに、放出する際の排気ガスの温度は低下して地球温暖化に対して貢献し、さらに、余分な消費を行わない排気ガス冷却装置を提供することである。【解決手段】  複数の排気ガス流通管４と該流通管の周囲に設ける冷却水の流路スペース３とを有する排気ガス流通冷却部と、前記流路スペースに冷却水を循環するポンプ６を備える循環路５と、前記循環路に冷却水を供給する冷却水タンク７とを備えて、触媒により浄化処理した後の高温の排気ガスを、循環する冷却水で冷却した後大気中に放出する構成とした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車やトラック等の車両から排出される浄化後の排気ガスの温度を低下する排気ガス冷却装置であって、
排気ガス流入管と排気ガス排出管とをその両端にそれぞれ備える筒状本体の中央部に、複数の排気ガス流通管と該流通管の周囲に設ける冷却水の流路スペースとを有する排気ガス流通冷却部を設け、前記排気ガス流入管と前記排気ガス流通冷却部との間に流入する排気ガスを一旦膨張する第一膨張室を設け、前記排気ガス流通冷却部と前記排気ガス排出管との間に流出する排気ガスを一旦膨張する第二膨張室を設けると共に、前記筒状本体の前記流路スペースに冷却水を供給し循環するための冷却水循環手段を設けたことを特徴とする排気ガス冷却装置。
【請求項２】
前記冷却水循環手段が、前記流路スペースに冷却水を循環させる冷却水循環路と、該冷却水循環路に接続される冷却水タンクとポンプとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス冷却装置。
【請求項３】
前記排気ガス流通管が前記流路スペースを貫通して設けられ螺旋状に旋回する複数の断面円形の丸型鋼管であり、４本の前記丸型鋼管製の排気ガス流通管を非接触状態に離間して、同時に螺旋状に旋回した構成とし、前記複数の排気ガス流通管の流路面積の合計を前記排気ガス流入管の流路面積以上としたことを特徴とする請求項１または２に記載の排気ガス冷却装置。
【請求項４】
前記流路スペース内の水温を検出する温度センサを設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の排気ガス冷却装置。
【請求項５】
前記温度センサにより検出された水温から、前記ポンプの駆動を制御する制御装置を設けたことを特徴とする請求項４に記載の排気ガス冷却装置。
【請求項６】
前記冷却水タンクがラジエータ部を備えていることを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の排気ガス冷却装置。
【請求項７】
前記冷却水が不凍液であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の排気ガス冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスの温度を低下する冷却装置に係り、詳しくは、自動車やトラック等の車両より排出される排気ガスの温度を、その放出前に低下させる排気ガス冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車やトラック等の車両から排出される排気ガスは、排気ガス中の有害物質を除去するために、触媒との反応を効果的とするために、高温状態で触媒反応を行いそのままマフラーを経由して排出されている。
【０００３】
そのために、高温状態の排気ガスが、そのまま大気中に放出されることになり、地球温暖化に対しても好ましくなく、より低温状態の排気ガスとして排出することが望まれている。
【０００４】
しかし、ＣＯやＮＯｘ等の有害物質を無毒化するためには、高温状態で触媒反応を行う必要があり、車両の内燃機関から排出される排気ガス温度を低下することはできない。
【０００５】
また、触媒による浄化処理後の排気ガス中に、水を霧吹き状態に噴出して、短時間で排気ガスを低温として放出するとした排気ガスの冷却装置が既に出願されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３００９２０号公報（第１−６頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
自動車やトラック等の車両から排出される排気ガスを浄化するには、排気ガスの温度は高温のほうが好ましい。また、大気中に放出する排気ガスが高温であれば、地球温暖化や都市部のヒートアイランド現象を増長させることになる。
【０００７】
しかし、排気ガス中に水を噴霧して冷却させる上記の特許文献１に記載の冷却装置では、絶えず水を消費することになり、道路を水浸しにする虞があると共に、車両に大きな水タンクを搭載し、さらに定期的に水を補給する必要がある。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、排気ガスの浄化温度は低下せずに、放出する際の排気ガスの温度は低下して地球温暖化に対して貢献し、さらに、余分な消費を行わない排気ガス冷却装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために請求項１に係る発明は、自動車やトラック等の車両から排出される浄化後の排気ガスの温度を低下する排気ガス冷却装置であって、排気ガス流入管と排気ガス排出管とをその両端にそれぞれ備える筒状本体の中央部に、複数の排気ガス流通管と該流通管の周囲に設ける冷却水の流路スペースとを有する排気ガス流通冷却部を設け、前記排気ガス流入管と前記排気ガス流通冷却部との間に流入する排気ガスを一旦膨張する第一膨張室を設け、前記排気ガス流通冷却部と前記排気ガス排出管との間に流出する排気ガスを一旦膨張する第二膨張室を設けると共に、前記筒状本体の前記流路スペースに冷却水を供給し循環するための冷却水循環手段を設けたことを特徴としている。
【００１０】
上記の構成を有する請求項１に係る発明によれば、冷却水が循環する冷却水の流路スペース内を排気ガス流通管が貫通しているので、前記排気ガス流通管内を挿通する浄化処理後の排気ガスを冷却水により冷却することができる。また、前記排気ガス流入管から送り込まれてくる排気ガスを前記第一膨張室で一旦膨張し、前記複数の排気ガス流通管から排出される排気ガスを前記第二膨張室で再度膨張するので、排気ガスの膨張と収縮を複数回繰り返すことで、昇温効果も発揮することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前記冷却水循環手段が、前記流路スペースに冷却水を循環させる冷却水循環路と、該冷却水循環路に接続される冷却水タンクとポンプとを備えていることを特徴としている。
【００１２】
上記の構成を有する請求項２に係る発明によれば、冷却するのに必要な量の冷却水を貯留し、また循環させることができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、前記排気ガス流通管が前記流路スペースを貫通して設けられ螺旋状に旋回する複数の断面円形の丸型鋼管であり、４本の前記丸型鋼管製の排気ガス流通管を非接触状態に離間して、同時に螺旋状に旋回した構成とし、前記複数の排気ガス流通管の流路面積の合計を前記排気ガス流入管の流路面積以上としたことを特徴としている。
【００１４】
上記の構成を有する請求項３に係る発明によれば、周囲を冷却水に囲まれ螺旋状に旋回している複数の排気ガス流通管内を排気ガスが挿通するので、排気ガスの周囲を均等に冷却することになり、所定の温度まで均一に確実に低下することができる。
【００１５】
請求項４に係る発明は、前記流路スペース内の水温を検出する温度センサを設けたことを特徴としている。
【００１６】
上記の構成を有する請求項４に係る発明によれば、冷却水の温度を確認して、水温が高くなったら、低温度の新しい冷却水に交換することができる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、前記温度センサにより検出された水温から、前記ポンプの駆動を制御する制御装置を設けたことを特徴としている。
【００１８】
上記の構成を有する請求項５に係る発明によれば、冷却水の温度により、ポンプ流量を増減して、水温が高いときには冷却水の流通速度を上げ、水温が低いときには流通速度を低くして、所定の冷却効果を発揮する構成とすることができる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、前記冷却水タンクがラジエータ部を備えていることを特徴としている。
【００２０】
上記の構成を有する請求項６に係る発明によれば、冷却水を空冷して常に冷やしておくことができるので、タンク内の冷却水を長期間に亘って冷却用媒体として繰り返し使用することができる。
【００２１】
請求項７に係る発明は、前記冷却水が不凍液であることを特徴としている。
【００２２】
上記の構成を有する請求項７に係る発明によれば、冬でも寒冷地でも使用可能な排気ガス冷却装置とすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
上記したように本発明によれば、触媒により浄化処理した後の高温の排気ガスを、循環する冷却水で冷却し、その後で大気中に放出する構成とし、高温度の排気ガスをそのまま排出しないので、地球温暖化や都市部のヒートアイランド化に対して有効な装置となる。さらに、冷却水を繰り返し冷却用媒体として使用するので、冷却水を浪費しない排気ガス冷却装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る排気ガス冷却装置の実施の形態を図１から図３に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る排気ガス冷却装置を備える排気ガス流通経路を示す構成図であって、（ａ）は消音マフラーの下流側に排気ガス冷却装置を設けた例を示し、（ｂ）は消音マフラーの上流側に排気ガス冷却装置を設けた例を示し、（ｃ）は排気ガス冷却装置を消音マフラー部として兼用した例を示している。図２は本発明に係る排気ガス冷却装置の要部拡大図である。図３は図２の各部の断面図を示し、（ａ）はＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図であり、(ｃ)はＣ−Ｃ断面図であり、(ｄ)はＤ−Ｄ断面図であり、（ｅ）はＥ−Ｅ断面図である。
【００２５】
本発明に係る排気ガス冷却装置１は触媒を備えた浄化装置の下流側に配設されて、高温状態で触媒作用により浄化処理された排気ガスを冷却した後で大気に放出する装置である。そのために、図１（ａ）に示すように、エンジン１１と浄化装置１２とマフラー１３の直後に排気ガス冷却装置１を設けることも、図１（ｂ）に示すように、浄化装置１２とマフラー１３の間に配設することも可能である。さらには、図１（ｃ）に示すように、前記排気ガス冷却装置１にマフラー機能を持たせてマフラーと兼用する構成とすることも可能である。
【００２６】
マフラー部に浄化装置を備える車両では、図１（ａ）に示すマフラー１３の直後に配設すればよいのは明らかであって、上記のいずれの構成であっても、エンジン１１から排出される高温の排気ガスを浄化した後で、所定の温度まで冷却して大気中に放出することができる。
【００２７】
次に排気ガス冷却装置１の構成について図２および図３より説明する。
【００２８】
排気ガス冷却装置１は、両端にそれぞれ排気ガス流入管８と排気ガス排出管９とを備える筒状本体２の中央部に、複数の排気ガス流通管４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）と該流通管４の周囲に設ける冷却水の流路スペース３とを有する排気ガス流通冷却部Ｌを備えている。また、前記排気ガス流入管８と前記排気ガス流通冷却部Ｌとの間に第一膨張室２Ａを設け、前記排気ガス排出管９と前記排気ガス流通冷却部Ｌとの間に第二膨張室２Ｂを設けると共に、前記筒状本体２の前記流路スペース３に冷却水を供給し循環するための冷却水循環手段を設けた構成としている。
【００２９】
つまり、自動車やトラック等の車両の内燃機関から排出される高温の排気ガスが、排気ガス流入管８から拡径された第一膨張室２Ａを経由して、複数の小径の排気ガス流通管４に送り込まれて、所定温度の冷却水により冷却されながら、第二膨張室２Ｂに至り、冷却された排気ガスが所定径の排気ガス排出管９から大気へ放出される構成である。
【００３０】
前記複数の排気ガス流通管内を挿通する高温の排気ガスを、管の周囲の冷却媒体により素早く冷却するためには、前記冷却媒体を循環させることが好ましい。そのために、数前記冷却水循環手段を、前記流路スペースに冷却水を循環させる冷却水循環路５と、該冷却水循環路５に接続される冷却水タンク７とポンプ６とから構成し、冷却するのに必要な量の冷却水を貯留し、また所定の速度で循環させる構成としている。
【００３１】
冷却水タンク７は、冷却水を繰り返し使用可能とするために熱交換機能を備えるラジエータ型が好ましい。また、強制的に冷却して冷却水を所定温度に維持する冷却装置を備える冷却水タンクとすることも可能である。
【００３２】
排気ガス流通管４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）は螺旋状に旋回しており、その周囲を冷却水に囲まれた構成であり、排気ガスを速やかに、また長い距離流動させて均一に冷却するよう考慮されている。そのために、それぞれの排気ガス流通管４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）の流路面積は、その合計を流入管８の流路面積以上（好ましくは１．２倍以上）の大きさとし、排気抵抗を増加しない構成としている。
【００３３】
また、前記筒状本体２は、流入管８に連なる第一膨張室２Ａと、排出管９に連なる第二膨張室２Ｂとを備える形状としているので、排気ガスが膨張と収縮を繰り返しながら、排出されていくことになり、膨張に際に排気ガスの圧力が低下することによる消音効果を発揮する。そのために、元々消音機能を有するマフラーと本発明に係る排気ガス冷却装置１とを併用した構成とすると、より大きな消音機能を発揮することができる。
【００３４】
前記排気ガス冷却装置１は排気ガスを冷却する作用と消音作用とを有しているので、前記第一膨張室２Ａと、前記第二膨張室２Ｂと、前記排気ガス流通管４の流路面積等を所定大きさとすることで、マフラー機能を兼用可能となる。これは、膨張しながら複数の流通管を挿通することになるので、排気ガスを複数の膨張室で消音する消音機能を発揮するだけでなく、冷却による排気ガスの圧力低下による消音機能も発揮するからである。そのために、マフラーを用いずに、この排気ガス冷却装置１を装着するだけで、排気ガスの冷却と消音を行うことも可能となる。
【００３５】
排気ガス流通管４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）は図３（ａ）〜（ｅ）の、入口部となる前記第一膨張室２Ａ部のＡ−Ａ断面、少し進んだＢ−Ｂ断面、中間位置のＣ−Ｃ断面、さらに少し進んだＤ−Ｄ断面、出口部となる前記第二膨張室２Ｂ部のＥ−Ｅ断面に示すように、螺旋状に旋回している。
【００３６】
前記排気ガス流通管４は、それぞれが断面円形の丸型鋼管であり、図示するように、例えば４本の前記丸型鋼管製の排気ガス流通管を非接触状態に離間して、同時に螺旋状に旋回した構成としている。それぞれの排気ガス流通管の周囲は冷却水の流路スペース３に囲まれているので、前記流通管の全周を均等に冷却する構成である。また、複数の流通管を備える構成としているので、排気ガスを冷却するための冷却水との接触面積をさらに増加させることになって、高温の排気ガスを速やかに冷却することができる。
【００３７】
つまり、複数の排気ガス流通管４と該流通管の周囲に設ける冷却水の流路スペース３とで、排気ガスを冷却水に接触させる排気ガス流通冷却部Ｌを構成しており、複数、例えば４本の排気ガス流通管に排気ガスを挿通して大気中に放出するだけで、所定温度まで冷却した排気ガスを排出する構成である。
【００３８】
さらに、４本以上の多数本の小径の排気ガス流通管４を備える排気ガス流通冷却部Ｌとすることも可能であり、排気ガスを冷却するための総面積をさらに増加させて、さらに冷却効果を増加させることもできる。
【００３９】
また、車両の大きさ、つまりエンジンの排気量に応じた大きさの排気ガス流通冷却部Ｌを備える排気ガス冷却装置１とすればよく、自家用車やトラックにも適宜適応することが可能である。
【００４０】
上記したように、本発明に係る排気ガス冷却装置１によれば、高温の排気ガスを速やかにまた均等に冷却することが可能である。さらには、膨張と収縮を繰り返すことでさらなる消音効果をも発揮するという効果を有する。
【００４１】
冷却水タンク７に供給した冷却水は、ただ前記排気ガス流通管４を循環するだけであるので、冷却水が消費されることはない。ただ、水温が上がり過ぎると、所定の冷却効果が発揮できないので、低温の冷却水に交換することが必要である。そのために、本実施の形態においては、前記筒状本体２の所定の位置に水温を検出する温度センサ１０を配設している。
【００４２】
例えば、図に示すように、流路スペース３の出口側、排気ガス排出管９の近くに設ける構成とすれば、排気ガス流通冷却部Ｌの終端部付近に配設することになり、排気ガスの冷却を終えた冷却水の温度を測定する状態となる。また、流路スペース３の入口側、排気ガス流入管８の近くに設ける構成とすれば、冷却する前の冷却水の温度を測定する状態となる。ただし、冷却を終えた冷却水の温度を検知する構成であれば、最高水温を正しく検知可能となり、冷却水の交換時期を正確に判断でき好適である。また、冷却水の入口側と出口側の両方に配設することも可能である。
【００４３】
上記のいずれの場合であっても、前記流路スペース３内の冷却水温を検出して、冷却水の温度が上がり過ぎて冷却効果が減少したことを検知して低温の冷却水と交換することができる。さらに、前記ポンプを駆動するスイッチやポンプ流量を制御する制御装置（不図示）を設ける構成とすれば、冷却水の温度により、ポンプ流量を増減して、水温が高いときには冷却水の流通速度を上げ、水温が低いときには流通速度を低くして、所定の冷却効果を発揮する構成とすることが可能となる。
【００４４】
そのために、大気中に排出する排気ガスの温度を所定範囲にまで低下させる機能を維持することができ、例えば、数百度の高温状態の排気ガスを１００℃以下にして放出することが可能となり、地球温暖化やヒートアイランド現象に対して有効な対策手段を与えることができる。
【００４５】
また、前述したように、冷却水タンク７を、ラジエータ機能を有するタンクもしくはラジエータ部を備えるタンクとすれば、常に冷却水を所定温度に維持しておくことが可能となり、冷却水の消費を節約することができる。
【００４６】
さらに前記冷却水は不凍液であることが望ましい。冷却水が不凍液であれば、冬季でも寒冷地でも冷却水が凍結せず、季節や場所に拘わらずに使用可能な冷却用媒体を備える排気ガス冷却装置とすることができる。
【００４７】
上記したように、本発明に係る排気ガス冷却装置は、触媒により浄化処理した後の高温の排気ガスを循環する冷却水で冷却した後大気中に放出する構成としているので、高温度状態の排気ガスをそのまま排出して周囲の温度を上げることを防止することができる。そのために、これからますます増加する車両による地球温暖化や都市部のヒートアイランド化に対して有効な手段となる。
【００４８】
さらに、冷却水を繰り返し冷却用媒体として使用するので、冷却水を浪費しない排気ガス冷却装置とすることができ、環境に優しい冷却装置を提供することになる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る排気ガス冷却装置を備える排気ガス流通経路を示す構成図であって、（ａ）は消音マフラーの下流側に排気ガス冷却装置を設けた例を示し、（ｂ）は消音マフラーの上流側に排気ガス冷却装置を設けた例を示し、（ｃ）は排気ガス冷却装置を消音マフラー部として兼用した例を示している。
【図２】本発明に係る排気ガス冷却装置の要部拡大図である。
【図３】図２の各部の断面図を示し、（ａ）はＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図であり、(ｃ)はＣ−Ｃ断面図であり、(ｄ)はＤ−Ｄ断面図であり、（ｅ）はＥ−Ｅ断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  排気ガス冷却装置
２  筒状本体
３  流路スペース
４  排気ガス流通管
５  循環路
６  ポンプ
７  冷却水タンク
１０  温度センサ
１３  マフラー
【図１】
2008057517.tif 000003
【図２】
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【図３】
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