(57)【要約】【課題】  エンジンの排気ガスを通過する熱交換器からの凝縮水（強酸性）を排出する際に中和して、外部環境への負荷を軽減する。また、凝縮水に混じるオイル分による中和剤の汚染を防止する。【解決手段】  エンジンの排気ガスの熱を取り出す熱交換器１０７に凝縮水排出口１１が備えられる。この凝縮水排出口１１から排出された凝縮水を通過させるオイル層１５がハウジング１３内に形成される。ハウジング１３に設置される斜板１４は、前記凝縮水が前記オイル層１５に対し斜めに供給されるように、その流れる向きを案内する。前記オイル層１５を通過した凝縮水は、中和剤槽１７の中和剤によって中和された後、中和水排出口２１から排出される。オイル層１５の油面が所定高さを上回ったときに当該オイル層１５のオイルを排出するオイル排出口１６を設ける。このオイル排出口１６は、前記中和水排出口２１よりも高い位置に設けられている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気ガスの熱を取り出す熱交換器に備えられた凝縮水排出口に接続される凝縮水中和装置であって、
前記凝縮水排出口から排出された凝縮水を通過させるオイル層と、
前記凝縮水排出口からの前記凝縮水が前記オイル層に対し斜めに供給されるように当該凝縮水の向きを案内する案内路と、
前記オイル層を通過した凝縮水を中和する中和剤と、
中和された凝縮水を排出する中和水排出口と、
を備えた凝縮水中和装置。
【請求項２】
請求項１に記載の凝縮水中和装置であって、オイル層の油面が所定高さを上回ったときに当該オイル層のオイルを排出するオイル排出口を設けたことを特徴とする凝縮水中和装置。
【請求項３】
請求項２に記載の凝縮水中和装置であって、前記オイル排出口は、前記中和水排出口よりも高い位置に設けられていることを特徴とする凝縮水中和装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の凝縮水中和装置であって、
前記熱交換器はガスヒートポンプ用のエンジンの排気ガスの熱を取り出すために用いられていることを特徴とする凝縮水中和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気ガスを利用する熱交換器から排出される水を処理する構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気系において、特にＣＮＧ（天然ガス）等を燃料とする場合、排気中の水成分が多くなる。この点に鑑み、特許文献１は、排気系の凝縮水を外部へ排出する水抜き構造を開示している。特許文献１の図１を参照してこの構成を説明すると、マフラ１の最下部にドレーンパイプ４が接続され、他端側は下方へストレートに延びてタンク３内の底部に開口される。貯水タンク３の上部（ドレーンパイプ４下端よりも高い所定位置）には、外部への排水路を形成するオーバフローパイプ５が設けられる。オーバフローパイプ５はこの場合、タンク３の上部に接続され、他端側は湾曲部を介して下方へ向けられる。
【０００３】
このような構成により、排気管２のマフラ１に溜まる水は、ドレーンパイプ４を介して貯水タンク３へ流下する。そして、タンク３内の水は所定量を越えると、オーバフローパイプ５から外部へ向けて排出される。この構成では、貯水タンク３に一定量の水を常に溜めておくことで、ドレーンパイプ４の下端部はその水に浸漬され、排気や騒音の漏れを防止しつつ、オーバフロー分の水だけを外部へ排出できる。
【特許文献１】特開平８−９３４６５号公報（図１、段落番号００１１〜００１５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、例えばガスヒートポンプ用のエンジンの場合、その熱効率を上げるために、エンジンの排気ガスの熱を熱交換器で回収して利用することがある。この場合、排気ガスは熱交換器で急激に冷却されるために、多量の凝縮水が発生し、この凝縮水には排気ガス中の成分が溶け込んで高い酸性度を呈することになる。
【０００５】
この点、前記特許文献１の構成は、マフラからの水を単純に外部に排出する構成であるため、これをそのまま熱交換器の凝縮水の排出のために適用すると、強酸性の凝縮水がそのまま排出されてしまい、環境への負荷の観点から問題がある。
【０００６】
本発明は以上の観点に鑑みてされたものであり、その目的は、エンジンの排気ガスを通過させる熱交換器から排出される凝縮水を中和して排出可能な中和装置を提供することにある。また他の目的は、その中和能力を長期間にわたって良好に維持できる中和装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【０００８】
◆本発明の観点によれば、以下のように構成する、凝縮水中和装置が提供される。エンジンの排気ガスの熱を取り出す熱交換器に備えられた凝縮水排出口に接続するように構成される。前記凝縮水排出口から排出された凝縮水を通過させるオイル層と、前記凝縮水排出口からの前記凝縮水が前記オイル層に対し斜めに供給されるように当該凝縮水の向きを案内する案内路と、前記オイル層を通過した凝縮水を中和する中和剤と、中和された凝縮水を排出する中和水排出口と、を備える。
【０００９】
これにより、強酸性の凝縮水が外部に排出される前に中和剤によって中和されるので、外部環境への負荷を小さくすることができる。また、凝縮水に混じっているオイル分は前記オイル層を通過する際に当該オイル層に取り込まれて除去されるので、凝縮水に混じるオイル分が中和剤を汚染することが防止され、中和剤の中和能力低下を回避することができる。
また、凝縮水は案内路によってオイル層に対し斜めとなりながら当該オイル層に供給されるので、凝縮水がオイル層を通過するのに長時間を要し、その間に凝縮水のオイル分をオイル層に確実に取り込んで除去することができる。また、凝縮水がオイル層に対して案内路に沿う緩やかな向きでオイル層へ供給されるので、凝縮水は自然落下する場合よりも流速を減じられた状態でオイル層へ流れ込む。従って、凝縮水の水勢によってオイル層が壊れ、オイル分除去能力が低下することを防止できる。
【００１０】
◆前記の凝縮水中和装置においては、オイル層の油面が所定高さを上回ったときに当該オイル層のオイルを排出するオイル排出口を設けたことが好ましい。
【００１１】
これにより、オイル層の厚みをある程度確保しながら、凝縮水中のオイル分を取り込んで過剰となったオイルを特別な操作の必要なく外部に排出することができる。
【００１２】
◆前記の凝縮水中和装置においては、前記オイル排出口は、前記中和水排出口よりも高い位置に設けられていることが好ましい。
【００１３】
これにより、凝縮水がオイル排出口から漏れてしまうことを防止できる。また、中和水排出口の高さとオイル排出口の高さとの間にオイル層を確実に形成できるので、凝縮水のオイル分除去能力を安定して維持することができる。
【００１４】
◆前記の凝縮水中和装置においては、前記熱交換器はガスヒートポンプ用のエンジンの排気ガスの熱を取り出すために用いられていることが好ましい。
【００１５】
これにより、外部環境への負荷を抑制したガスヒートポンプを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、発明の実施の形態を説明する。図１は、内燃機関を備えるガスヒートポンプの系統図の一例を示した図である。図２は、凝縮水中和装置の構成を示す模式立面断面図である。
【００１７】
図１には、内燃機関を備えるガスヒートポンプの系統図の一例が示される。このガスヒートポンプ１００は、都市ガス（天然ガス）を用いた内燃機関（ガスエンジン）によって、ヒートポンプサイクルを駆動し、冷暖房を行うものである。なお図１には、暖房サイクルとして機能している場合の系統を例示している。
【００１８】
ガスヒートポンプ１００は、室外機１０１と室内機１０２とを備える。室外機１０１は、内燃機関（ガスエンジン）１と、このエンジン１によって駆動されるコンプレッサ１０３と、熱交換器１０４・１０５と、膨張弁１０６と、を含む。
【００１９】
冷媒は、室内機１０２側の熱交換器で凝縮され、液化することで熱を放出し、室内を暖房する。その後、矢印ａのように流れて、膨張弁１０６を通過して膨張し、低温低圧の液体になる。更に矢印ｂのように流れて、室外機１０１の熱交換器１０４で蒸発して吸熱し、低温低圧の気体になる。次いで矢印ｃのように流れて、コンプレッサ１０３で圧縮されて高温・高圧の気体になる。その後矢印ｄのように流れ、再び室内機１０２で液化して熱を放出する。ガスヒートポンプ１００では、このような暖房サイクルが反復されている。
【００２０】
エンジン１には熱交換器１０７が設置されており、この熱交換器１０７と、室外機１０１の熱交換器１０５との間で温水を循環させている。この構成で、エンジン１側の熱交換器１０７でエンジン排気ガスの熱を温水に回収し、この温水を熱交換器１０５に送ることで冷媒を温め、熱効率の向上を図っている。
【００２１】
本実施形態の凝縮水中和装置１０は、上記の熱交換器１０７の凝縮水排出口１１（図２参照）に対し、ドレン通路１２を介して接続されている。図２に示すように、凝縮水中和装置１０は中空のハウジング１３を有している。熱交換器１０７から排出される凝縮水は、ドレン通路１２を介して、ハウジング１３内に上面側から導入されるようになっている。
【００２２】
凝縮水中和装置１０のハウジング１３の上部には複数の斜板１４が交互に配設され、この斜板１４上に案内路が構成されている。また、ハウジング１３の底部側には、凝縮水を貯溜可能になっている。また、ハウジング１３の底部側に貯溜された凝縮水の水面上には、エンジンオイルからなる適宜深さのオイル層１５が形成されている。即ち、凝縮水と適量のオイルとがハウジング１３内に充填されている結果、比重の軽さゆえにオイル分は上層に移動し、比重の重い水分が下層に移動するので、図２に示すように、下層の凝縮水層と上層のオイル層１５とに分かれた状態で安定して存在している。
【００２３】
なお、このオイル層１５の油面が適宜の高さを上回ったときにそのオーバーフロー分を排出するオイル排出口１６が、ハウジング１３の側部に形成されている。なお、このオイル排出口１６から出たオイルは、適宜の経路（前記中和剤槽１７を通過しない経路）を通じて、図示しないオイルタンクへ排出される。
【００２４】
ハウジング１３の底部には中和剤槽１７が流通口１８を介して接続されている。中和剤槽１７には、炭酸カルシウム（石灰石）を主成分とした中和剤が充填されている。中和剤槽１７の内部には交互に仕切板１９が配設され、所謂ラビリンス構造を形成している。中和剤槽１７の出口２０と中和水排出口２１とは、排出路２２を通じて接続されている。
【００２５】
以上の構成で、熱交換器１０７の凝縮水排出口１１からドレン通路１２内を流下した凝縮水は、凝縮水中和装置１０のハウジング１３内部に上面側から導入され、斜板１４上に落下する。そして、次々と斜板１４上を伝いながら（前記案内路を流れながら）オイル層１５を通過し、底部側の凝縮水層へ供給される。
【００２６】
なお、排気ガスが熱交換器１０７で冷却され凝縮水が生じるときに、排気ガス中のオイル分が凝縮水に混合することがある。この場合でも、凝縮水内のオイル分は、前記オイル層１５を通過する際に、オイルの疎水性、及びオイル同士の親和性により、オイル層１５に取り込まれて除去されることになる。従って、オイル混じりの凝縮水が流通口１８から中和剤槽１７に取り込まれることが防止され、中和剤のオイル汚染による中和能力の低下が回避される。
【００２７】
以上のようにオイル分を除去された凝縮水は、流通口１８から中和剤槽１７内に導入され、中和剤により中和された後に出口２０から出て、排出路２２を介して中和水排出口２１から外部に排出される。このように強酸性の凝縮水を中和剤により中和してから外部に排出するので、外部環境への負荷を少ないガスヒートポンプを提供することができる。
【００２８】
ここで、中和水排出口２１の位置はハウジング１３の底面よりも高い位置に設定され、ハウジング１３の底部に貯溜された凝縮水層の水面が当該中和水排出口２１の高さまで至らない限り、中和水が中和水排出口２１から排出されないようになっている。従って、凝縮水層の水面の高さは所定の高さとなるように保たれ、オイル層１５のオイルが流通口１８から中和剤槽１７へ入り込むことが防止されている。
【００２９】
前述したドレン通路１２やハウジング１３、斜板１４等は、防錆性を有する例えばステンレス鋼で製造されることが好ましい。また、前記の斜板１４は、凝縮水層の量が減少して前記オイル層１５が下方へ移動しても斜板１４が当該オイル層１５に浸漬されるように（凝縮水が斜板１４上を流れながらオイル層１５を通過するように）、その下端を図２に示すように前記中和水排出口２１の高さ程度まで延出して設けることが望ましい。
【００３０】
本実施形態では以上に説明したとおり、前記熱交換器１０７に備えられた凝縮水排出口１１から排出された凝縮水がオイル層１５を通過するようにしている。そして、オイル層１５を通過した凝縮水は、中和剤槽１７の中和剤によって中和され、中和水から排出されるように構成している。
従って、酸性の凝縮水が外部に排出される前に中和剤によって中和されるので、外部環境への負荷を小さくすることができる。また、凝縮水に混じっているオイル分は前記オイル層１５を通過する際に当該オイル層１５に取り込まれて除去されるので、凝縮水に混じるオイル分が中和剤を汚染することが防止され、中和剤の中和能力低下を回避することができる。これは、中和剤の交換の必要頻度を低減できることを意味する。
【００３１】
また図２に示すように、凝縮水は、前記斜板１４によって、オイル層１５に対し斜めに供給されるようにその流れる向きを案内される構成となっている。従って、凝縮水がオイル層１５を斜めに通過するために、通過に長時間を要し、その間に凝縮水のオイル分をオイル層１５に確実に取り込んで除去することができる。また、凝縮水がオイル層１５に対して緩やかな向きで供給され（凝縮水がオイル層１５に自然落下することが前記斜板１４によって防止され）、凝縮水は流速を減じられた状態でオイル層１５に流れ込むので、凝縮水の水勢によってオイル層１５が壊れることを防止できる。
【００３２】
また図２に示すように、凝縮水中和装置１０は、オイル層１５の油面が所定高さを上回ったときに当該オイル層１５のオイルを排出するオイル排出口１６を備えている。
従って、オイル層１５の厚みをある程度確保しながら、凝縮水中のオイル分を取り込んで過剰となったオイルを特別な操作の必要なく外部に排出することができる。
【００３３】
加えて、本実施形態の凝縮水中和装置１０は、前記オイル排出口１６が前記中和水排出口２１よりも高い位置に設けられている。
従って、凝縮水がオイル排出口１６から漏れてしまうことを防止できる。また、中和水排出口２１の高さとオイル排出口１６の高さとの間にオイル層１５を確実に形成できるので、凝縮水のオイル分除去能力を安定して維持することができる。
【００３４】
以上に本発明の好ましい実施形態を示したが、本発明は以上の構成に限定されない。例えば、前記斜板１４は交互に複数設ける構成とせず、一直線状の斜板を単一で設けても良い。また、斜板１４は直線状に限らず、例えば螺旋状の斜板を採用しても良い。また、ガスヒートポンプ用のエンジン１のみならず、他の用途のエンジンの熱交換器にも、本発明の構成を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】内燃機関を備えるガスヒートポンプの系統図の一例を示した図。
【図２】凝縮水中和装置の構成を示す模式断面図。
【符号の説明】
【００３６】
１  エンジン
１１  凝縮水排出口
１４  斜板（案内路を構成する部材）
１５  オイル層
１６  オイル排出口
１７  中和剤槽
２１  中和水排出口
１００  ガスヒートポンプ
１０７  熱交換器
【図１】
2005169166.tif 000003
【図２】
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