(57)【要約】【課題】新たな部品の追加をできるだけ抑えつつ排気ガスの不浄性を低減する。【解決手段】ウォータポンプ１２の下流かつラジエータ１５の上流となる配管１６の途中に接続された水供給管１８の先端には噴霧ノズル１９が装着されている。噴霧ノズル１９における噴霧方向は、排気管１７内かつ排気ガスの流れ方向を指向している。水供給管１８へ流れた冷却水Ｗは、ウォータポンプ１２の吐出作用によって噴霧ノズル１９から排気管１７内へ噴霧される。排気管１７内へ噴霧された霧状の水は、排気管１７内を流れる排気ガスと気液接触する。排気ガスと気液接触した水は、分離板２０，２１に衝突して水受け容器２２に滴下する。水受け容器２２内の冷却水Ｗは、ウォータポンプ１２の吸引作用によって水回収管２３を介して配管１３へ回収される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジエータ及びウォータポンプを有し、前記ウォータポンプの作動により冷却水を循環させて内燃機関を冷却するための冷却手段を備えた内燃機関における排気ガス浄化装置において、
前記ウォータポンプの作動により前記排気ガスの排気経路内に前記冷却水を噴射する水噴射手段と、
前記水噴射手段から噴射された冷却水を前記冷却手段における水循環経路へ回収するための回収手段とを備えた内燃機関における排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記水噴射手段は、前記ウォータポンプの下流かつ前記ラジエータの上流における前記水循環経路に分岐接続された水供給通路と、前記水供給通路に接続された噴射ノズルとを備えており、前記回収手段は、排気ガス流から水を分離するために前記排気経路上に介在された水分離手段と、前記ウォータポンプの上流かつ前記ラジエータの下流における水循環経路と前記水分離手段とを繋ぐ水回収通路とを備えている請求項１に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記水分離手段は、排気ガス流を遮るように前記排気経路上に介在された分離板と、前記分離板の直下に設けられた水受け容器とを備えている請求項２に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記噴射ノズルは、冷却水を霧状に噴射する噴霧ノズルである請求項２及び請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却水を循環させて内燃機関を冷却するための冷却手段を備えた内燃機関における排気ガス浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関で発生する排気ガスに含まれる不浄物質（黒煙粒子、窒素酸化物、排気臭成分等）を除去するための浄化装置が例えば特許文献１，２に開示されている。
特許文献１に開示の装置では、排気通路となる管体内に噴霧ノズルから液体を噴霧するようになっている。噴霧ノズルから噴霧された液体は、液体回収器に回収され、液体回収器に回収された液体は、ポンプによって再び噴霧ノズルから噴霧される。特許文献２に開示の装置では、薬剤注入された洗浄液をスプレーノズルから排気通路となる洗浄塔内に噴霧するようになっている。
【０００３】
特許文献１，２に開示の装置は、噴霧された液体と排気ガスとの気液接触によって排気ガスから不浄物質を除去して排気ガスを浄化しようとするものである。
【特許文献１】実開平５−３２７１１号公報
【特許文献２】特開２００２−２７３１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、液体を噴霧するための装置としては、専用の液タンク、液循環ポンプ等が新たに必要となる。このような新たな部品の追加は、例えば重量制約や搭載スペースの制約の大きい車両には望ましくない。
【０００５】
本発明は、新たな部品の追加をできるだけ抑えつつ排気ガスの不浄性を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのために本発明は、ラジエータ及びウォータポンプを有し、前記ウォータポンプの作動により冷却水を循環させて内燃機関を冷却するための冷却手段を備えた内燃機関における排気ガス浄化装置を対象とし、請求項１の発明では、前記ウォータポンプの作動により前記排気ガスの排気経路内に前記冷却水を噴射する水噴射手段と、前記水噴射手段から噴射された冷却水を前記冷却手段における水循環経路へ回収するための回収手段とを備えた排気ガス浄化装置を構成した。
【０００７】
内燃機関を冷却するための冷却水に気液接触された排気ガスに含まれる不浄物質（排気ガスの臭いの成分であるアルデヒドや黒煙粒子等）の少なくとも一部は、水噴射手段から噴射された冷却水に捕捉される。内燃機関を冷却するための冷却水を排気ガスの浄化に利用するので、新たな部品の追加が従来よりも少なくなる。排気ガスと気液接触させるための冷却水を噴射するためにウォータポンプの吐出圧を利用する構成は、新たなウォータポンプの追加を不要とする。
【０００８】
請求項２の発明では、請求項１において、前記ウォータポンプの下流かつ前記ラジエータの上流における前記水循環経路に分岐接続された水供給通路と、前記水供給通路に接続された噴射ノズルとを備えた前記水噴射手段を構成し、排気ガス流から水を分離するために前記排気経路上に介在された水分離手段と、前記ウォータポンプの上流かつ前記ラジエータの下流における水循環経路と前記水分離手段とを繋ぐ水回収通路とを備えた前記回収手段を構成した。
【０００９】
水循環経路内の冷却水の一部は、ウォータポンプの吐出圧によって水供給通路へ送られると共に、噴射ノズルから噴射される。排気ガスと気液接触した冷却水は、排気経路上の水分離手段によって排気ガスから分離されてウォータポンプの上流かつラジエータの下流の水循環経路へ回収される。
【００１０】
請求項３の発明では、請求項２において、排気ガス流を遮るように前記排気経路上に介在された分離板と、前記分離板の直下に設けられて前記ウォータポンプの上流の水循環経路に通じる水受け容器とを備えた前記水分離手段を構成した。
【００１１】
水を含む排気ガス流は、分離板に衝突し、この衝突によって排気ガス流と共に流動する水が排気ガス流から分離される。分離された水は、水受け容器を経由してウォータポンプの上流の水循環経路に還流する。
【００１２】
請求項４の発明では、請求項２及び請求項３のいずれか１項において、冷却水を霧状に噴射する噴霧ノズルを前記噴射ノズとした。
噴霧水は、排気ガスとの気液接触効率が良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、新たな部品の追加をできるだけ抑えつつ排気ガスの不浄性を低減できるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。
図１（ａ）に示すように、内燃機関１１から回転駆動力を得るウォータポンプ１２には配管１３，１４が接続されている。配管１３は、ラジエータ１５の水出口に接続されており、配管１４は、内燃機関１１内の図示しない水経路の入口に接続されている。内燃機関１１内の図示しない水経路の出口には配管１６が接続されている。配管１６は、ラジエータ１５の水入口に接続されている。なお、ラジエータ１５内には図示しない冷却水タンクが収容されている。
【００１５】
ウォータポンプ１２、ラジエータ１５及び配管１３，１４，１６は、冷却水を循環させて内燃機関を冷却するための冷却手段を構成する。配管１３，１４，１６は、水循環経路を構成する。
【００１６】
内燃機関１１で発生する排気ガスは、排気管１７を介して大気へ排出される。ウォータポンプ１２の下流かつラジエータ１５の上流となる配管１６の途中には水供給管１８が分岐接続されている。水供給通路としての水供給管１８の先端には噴霧ノズル１９が装着されている。噴霧ノズル１９は、排気経路としての排気管１７の途中の屈曲部に接続されている。噴射ノズルとしての噴霧ノズル１９における噴霧方向は、排気管１７内かつ排気ガスの流れ方向を指向している。
【００１７】
図１（ｂ）に示すように、水供給管１８と排気管１７との接続部よりも下流における排気管１７の途中には一対の分離板２０，２１が配設されている。分離板２０，２１は、排気管１７における排気ガスの流れ方向と直交し、かつ排気ガスの流れ方向に間隔を置いて並設されている。分離板２０，２１の直下には水受け容器２２が配設されている。水受け容器２２は、排気管１７の周面に連結されており、排気管１７内の排気ガスが排気管１７と水受け容器２２との連結部から外部に洩れることはない。
【００１８】
水受け容器２２の底壁には水回収管２３が接続されている。水回収通路としての水回収管２３は、ウォータポンプ１２の上流かつラジエータ１５の下流となる配管１３に接続されている。
【００１９】
内燃機関１１が作動されると、ウォータポンプ１２が配管１３内の冷却水Ｗを吸引して配管１４側へ吐出する。配管１４へ吐出された冷却水Ｗは、内燃機関１１内の水経路を通過して内燃機関１１を冷却し、内燃機関１１を冷却した冷却水Ｗは、配管１６へ流出する。配管１６へ流出した冷却水Ｗの一部は、ラジエータ１５側へ流れ、残りは水供給管１８へ流れる。ラジエータ１５側へ流れた冷却水Ｗは、ラジエータ１５内の冷却水タンクを経由して配管１３へ還流する。
【００２０】
水供給管１８へ流れた冷却水Ｗは、ウォータポンプ１２の吐出作用によって噴霧ノズル１９から排気管１７内へ噴霧される。排気管１７内へ噴霧された霧状の水は、排気管１７内を流れる排気ガスと気液接触する。排気ガスと気液接触した水は、分離板２０，２１に衝突して水受け容器２２に滴下する。水受け容器２２内の冷却水Ｗは、ウォータポンプ１２の吸引作用によって水回収管２３を介して配管１３へ回収される。排気ガスは、分離板２０，２１の下側を通って排気管１７外へ排出される。
【００２１】
水供給管１８及び噴霧ノズル１９は、ウォータポンプ１２の作動により排気管１７内に冷却水Ｗを噴射する水噴射手段を構成する。分離板２０，２１及び水回収管２３は、排気ガス流から水を分離するための水分離手段を構成する。水分離手段及び水回収管２３は、水噴射手段から噴射された冷却水を冷却手段における水循環経路へ回収するための回収手段を構成する。
【００２２】
第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１−１）排気管１７内で霧状の冷却水に気液接触された排気ガスに含まれる不浄物質（排気ガスの臭いの成分であるアルデヒドや黒煙粒子等）の少なくとも一部は、霧状の冷却水に捕捉される。内燃機関１１を冷却するための冷却水Ｗは、霧状にして排気ガスの浄化に利用される。冷却水Ｗを霧状にするための噴霧手段は、従来より用いられる内燃機関冷却用の冷却手段に対し、水供給管１８及び噴霧ノズル１９を新たに追加することによって構成できる。
【００２３】
噴霧ノズル１９から噴霧された霧状の冷却水を冷却手段における水循環経路へ回収するための回収手段は、従来より用いられる内燃機関冷却用の冷却手段に対し、分離板２０，２１，水受け容器２２及び水回収管２３を新たに追加することによって構成できる。
【００２４】
内燃機関冷却用の冷却手段における冷却水以外の水を用いて排気浄化を行なう従来装置では、専用の水タンク、専用の水循環ポンプ等が新たに必要となる。本実施形態では、専用の水タンク、専用の水循環ポンプが不要になるので、新たな部品の追加が従来よりも少なくなる。
【００２５】
（１−２）排気ガスとの気液接触効率が高い噴霧水を含む排気ガス流は、分離板２０，２１に衝突し、この衝突によって排気ガス中の噴霧状水が排気ガス流から分離される。分離された水は、分離板２０，２１の直下の水受け容器２２及び水回収管２３を経由してウォータポンプ１２の上流の水循環経路（配管１３）に還流する。噴霧水を含む排気ガス流を分離板２０，２１に衝突させて排気ガス流から水を分離させる構成は、簡素な構成で効率よく水分離を行なう上で好適である。
【００２６】
（１−３）噴霧ノズル１９からの水噴霧の方向は、排気ガスの流れ方向に沿っている。つまり、噴霧ノズル１９からの水噴霧が排気ガスに関する排気抵抗となることはなく、噴霧ノズル１９からの水噴霧の方向を排気ガスの流れ方向に合わせた構成は、排気抵抗増を回避する上で好適である。又、噴霧水が排気管１７の内壁に付着し難くなり、噴霧水によって排気管１７が腐食されるおそれはない。
【００２７】
（１−４）冷却水Ｗに捕捉された排気ガス中の不浄物質は、冷却水Ｗの凍結温度を下げる働きをする。
次に、図２の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
【００２８】
第２の実施形態では、ラジエータ１５外に冷却水タンク２４が設けられている。冷却水タンク２４内にはラジエータ１５とウォータポンプ１２との間の配管１３Ａ，１３Ｂが接続されており、排気管１７Ａ，１７Ｂも冷却水タンク２４内に接続されている。冷却水タンク２４内には常に一定以上の冷却水Ｗが貯留されるようになっている。
【００２９】
冷却水タンク２４内の配管１３Ｂは、冷却水タンク２４内の冷却水Ｗの液面よりも常に下にあるようにしてある。内燃機関１１が作動すると、冷却水タンク２４内の冷却水がウォータポンプ１２の吸引作用によって配管１３Ｂを経由して汲み上げられると共に、配管１４を介して内燃機関１１へ送られる。内燃機関１１からラジエータ１５へ送られた冷却水Ｗは、配管１３Ａを経由して冷却水タンク２４内へ送られる。
【００３０】
冷却水タンク２４内の排気管１７Ａ，１７Ｂは、冷却水タンク２４内の冷却水Ｗの液面よりも常に上にあるようにしてある。内燃機関１１で発生する排気ガスは、排気管１７Ａ、冷却水タンク２４内及び排気管１７Ｂを経由して大気へ排出される。
【００３１】
排気管１７Ａの先端側は、下方を向いて冷却水タンク２４内に接続されており、噴霧ノズル１９が排気管１７Ａの屈曲部に接続されている。水供給管１８の先端に接続された噴霧ノズル１９における噴霧方向は、下方を向く排気管１７Ａ内かつ下方を指向している。ウォータポンプ１２の吐出作用により噴霧ノズル１９から排気管１７Ａ内へ噴霧された霧状の水は、排気管１７Ａ内を流れる排気ガスと気液接触する。排気ガスと気液接触した水は、冷却水タンク２４内の貯留水に混じる。
【００３２】
第２の実施形態では、第１の実施形態における（１−１）項及び（１−３）項と同様の効果が得られる。又、第２の実施形態では、噴霧ノズル１９から排気管１７Ａ内へ噴霧された噴霧水が冷却水タンク２４内の貯留水の液面に向けて吹き付けられるので、第１の実施形態の場合よりも更に効率よく水分離（つまり、冷却水の回収）を行なうことができる。
【００３３】
次に、図３の第３の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
第３の実施形態では、水供給管１８上に電磁開閉弁２５が介在されている。電磁開閉弁２５は、制御装置２６の励消磁制御を受け、制御装置２６は、排気温度検出器２７によって得られる温度検出情報に基づいて電磁開閉弁２５の励消磁を制御する。排気温度検出器２７は、排気管１７内の排気ガスの温度を検出する。排気温度検出器２７によって検出された温度が予め設定された基準温度よりも低い場合には、制御装置２６は、電磁開閉弁２５を励磁して弁開状態とする。ウォータポンプ１２が作動している場合、電磁開閉弁２５が弁開状態では、噴霧ノズル１９から冷却水が噴霧される。排気温度検出器２７によって検出された温度が予め設定された基準温度以上である場合には、制御装置２６は、電磁開閉弁２５を消磁して弁閉状態とする。電磁開閉弁２５が弁閉状態では、噴霧ノズル１９から冷却水が噴霧されることはない。
【００３４】
アルデヒドや黒煙粒子は、排気温度が低い状態のときに発生し易い。噴霧された冷却水の一部が排気ガスと共に大気に放出されてしまうような場合にも、排気温度が低い状態のときにのみ噴霧ノズル１９から冷却水を噴霧してやれば、アルデヒドや黒煙粒子を効率よく冷却水で捕捉しつつ、冷却水の減り方を抑制することができる。
【００３５】
本発明では以下のような実施形態も可能である。
（１）第１の実施形態において、水供給管１８上にフィルタを介在し、噴霧水によって捕捉された排気ガス中の不浄物質を前記フィルタによって冷却水から除去するようにしてもよい。
【００３６】
（２）第１の実施形態において、直線状の噴射水を分離板２０に衝突させて飛散させ、この飛散水によって排気ガスを浄化するようにしてもよい。
前記した実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
【００３７】
〔１〕前記水噴射手段における水噴射方向を排気ガスの流れ方向に沿わせた請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１の実施形態を示し、（ａ），（ｂ）は、冷却手段及び排気浄化装置の構成図。
【図２】第２の実施形態を示す冷却手段及び排気ガス浄化装置の構成図。
【図３】第３の実施形態を示す冷却手段及び排気ガス浄化装置の構成図。
【符号の説明】
【００３９】
１１…内燃機関。１２…ウォータポンプ。１３，１４，１６…水循環経路を構成する配管。１５…冷却手段を構成するラジエータ。１７…排気経路となる排気管。１８…水噴射手段を構成する水供給通路となる水供給管。１９…水噴射手段を構成する噴射ノズルとしての噴霧ノズル。２０，２１…水分離手段を構成する分離板。２２…水分離手段を構成する水受け容器。２３…回収手段を構成する水回収通路としての水回収管。Ｗ…冷却水。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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