(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス流れ方向の排気マニホールド直後に消臭触媒を配置するとともに、同じくこの消臭触媒の直後にエンジン冷却水と排気ガスとの熱交換を行う廃熱回収器を設けて成り、前記排気マニホールドを、その長手方向がエンジンのクランク軸と平行になるように配置し、また排気ガス廃熱回収器を、エンジンの背面側で排気マニホールドに隣接して、その長手方向がクランク軸と平行になるように配置したことを特徴とするガスエンジンの廃熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主としてヒートポンプ用エンジンに用いられるガスエンジンの廃熱回収装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、都市ガスには、ガス漏れ対策として臭いが付けられており、かかる都市ガスを使用するヒートポンプ用のガスエンジンでは、排気ガス中の未燃ガスの臭気が周辺に漏れ、このために、ガス漏れが発生しているというユーザー側からの苦情が散発している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような臭気対策として、エンジンの排気経路中に、未燃ガスの臭気を取り除くための消臭触媒を設けることが行われるが、この消臭触媒は、高温であるほど活性化するとともに、触媒反応の際に熱を発生するという性質がある。
【０００４】
他方、ヒートポンプ用のエンジンは、当然ながら屋外に設置されることが多く、
【０００５】
冬季の寒冷地では、エンジンの冷却水温が低くなり過ぎることがあり、このためにエンジンの出力が落ち、暖房能力が低下する問題がある。
【０００６】
この発明は、上記のように排気経路中に消臭触媒を設けたものにおいて、消臭触媒の触媒作用による反応熱を有効に利用することで、エンジン冷却水温が低くなりすぎることを防止し、これにより冬季の暖房能力の低下を防止することを目的としてなされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明は、排気ガス流れ方向の排気マニホールド直後に消臭触媒を配置するとともに、同じくこの消臭触媒の直後にエンジン冷却水と排気ガスとの熱交換を行う廃熱回収器を設け設けて成り、前記排気マニホールドを、その長手方向がエンジンのクランク軸と平行になるように配置し、また排気ガス廃熱回収器を、エンジンの背面側で排気マニホールドに隣接して、その長手方向がクランク軸と平行になるように配置したことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１はガスエンジンを用いたヒートポンプ装置の冷媒とエンジン冷却水回路の概略図である。
【００１０】
図において、(１)は、この発明のガスエンジンを示し、(２)は、このガスエンジン(１)によって駆動される圧縮機である。圧縮機(２)によって圧縮された高温高圧のガスは、暖房サイクルにおいて、四方弁(３)から室内機(４)へ送られ、この室内機(４)で液化し、且つその液化時の凝縮熱によって室内空気を暖めた後、室外熱交換機(５)へ送られて、室外熱交換機(５)部分での外気との熱交換によって温められるとともに、それによって気化した冷媒が、四方弁(３)からアキュムレータ(６)へ供給される。このアキュムレータ(６)内での気化した冷媒を前記圧縮機(２)側へ吸い込むようにしている。
【００１１】
上記冷媒回路のアキュムレータ(６)の吸入ラインの途中、即ちアキュムレータ(６)と前記四方弁(３)との間の回路中に、後で述べる冷却水との熱交換によって、冷媒のガス化を促進させるための冷却水廃熱回収器(７)が配置されている。
【００１２】
他方、冷却水回路においては、エンジン(１)の出口(20)とラジエータ(９)との間に、サーモスタット(10)が配置され、通常、即ち、エンジン(１)からの冷却水温度が一定温度以上、例えば６０℃以上の場合には、ラジエータ(９)側へその冷却水を送って冷却した後、エンジン(１)の冷却水入り口(11)へ循環させるようにしている。他方、サーモスタット(10)は、エンジン冷却水温度が前記６０℃以下の場合には、ラジエータ(９)側に冷却水を循環させることなく、バイパス通路(13)から、エンジン(１)の入り口(11)側へ直接循環させるようにしている。(21)は冷却水ポンプである。
【００１３】
上記サーモスタット(10)の下流と前記ラジエータ(９)との間の回路中には、モータ式切替え弁(14)が設けられ、このモータ式切換え弁(14)の切り換えにより、エンジン(１)側から出た前記６０℃以上の冷却水を、前記冷却水廃熱回収器(７)側へ循環させて、この冷却水とアキュムレータ(６)への戻り側の冷媒との熱交換により、その冷媒の気化を促進させるようにしている。この冷却水廃熱回収器(７)において熱交換を終えた冷却水は、ラジエータ(９)側を通ることなくそのまま、即ちラジエータ(９)をバイパスして、エンジン(１)の入り口(11)側へ循環する。
【００１４】
さらに、前記エンジン(１)の排気マニホールド(16)の下流側には、その排気マニホールド(16)直後、即ち排気マンホールド(16)に近接して、その排気ガス中の未燃ガスとの化学反応により臭気を消臭する消臭触媒(17)が設けられ、さらにこの消臭触媒(17)の下流側において、その消臭触媒(17)に近接した直後に、排気ガス廃熱回収器(18)が設けられている。この排気ガス廃熱回収器(18)は、消臭触媒(17)を通った高温の排気ガスと、エンジン(１)における冷却水入れ口(11)直前の冷却水との熱交換により、その冷却水温度を上昇させるものであり、これによって、冬季寒冷地において、エンジン冷却水が低温になり過ぎるのを防止するようにしている。(19)は、前記排気ガス廃熱回収器(18)の後流側に設けられた排気消音器を示している。
【００１５】
即ち、前述したように、消臭触媒(17)は触媒反応の際に熱を発する性質があり、これによって温められた高温の排気ガスを、その排気ガスの温度が低下する前に、即わち、消臭触媒(17)の直後において、排気ガス廃熱回収器(18)で利用することによって、効率よく冷却水温度を上昇させることができる。また、同じく前述したように、消臭触媒(17)は高温のほうが活性化する性質があり、この消臭触媒(17)を、高温の排気ガス即ちエンジン(１)の出口(20)側である排気マニホールド(16)の直後に配置することで、より消臭作用を増大させることができるものである。なお、消臭触媒(17)は廃熱回収器(18)と一体に設けてもよい。
【００１６】
このようにして、冷却水温度の低下に伴うエンジン出力の低下を防止して、暖房能力の向上を図ることができるが、更に加えて、前記のようにモータ式切替え弁(14)から冷却水廃熱回収器(７)側へ冷却水を循環させるようにしたものにおいては、サーモスタット(10)からこのモータ式切替え弁(14)側へ流れる冷却水の時間の割合も長くなり、結果として、冷却水廃熱回収器(７)側での熱交換による冷媒の気化を促進し、このことによっても、暖房能力を向上できることになる。
【００１７】
図２は、このような消臭触媒を備えたヒートポンプ用エンジンユニットの具体例を示したもので、エンジン(１)のクランク軸(22)方向の側方部分に、圧縮機(２)が配置されているが、このエンジン(１)の正面側から見て背面にあたる位置、即ち、このエンジン(１)の背面側にある排気マニホールド(16)に近接して、消臭触媒(17)と排気ガス廃熱回収器(18)とが一体となった円筒状の消臭触媒付き排気ガス廃熱回収ユニット(20)が、その排気マニホールド(16)部分と平行にして設けられている。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、エンジンマニホールドの直後に消臭触媒を設けているため、そのエンジン排気ガス中の未燃ガスによる臭気が周辺に漏れるのを防止でき、これにより、ガス漏れではないかというユーザーからのクレームをなくすことができるのみならず、熱回収器で、その消臭触媒による反応熱を利用して、冷却水を昇温させるようにしているから、その消臭触媒による反応熱の有効利用により、冷却水温が低くなりすぎるのを防止することができ、ひいては、エンジン出力の低下に伴う暖房能力の低下を防止できるという効果がある。
【００１９】
特に、消臭触媒は、排気ガス温度の高いエンジンマニホールド直後に設けられているから、消臭触媒の活性化を促進し、これによって消臭作用をより促進できるのみならず、活性化することによって反応熱も高くなるから、廃熱回収器での熱交換効率も向上することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の冷媒回路と冷却水回路を示す概略図である。
【図２】  ヒートポンプ用エンジンユニットの概略斜視図である。
【符号の説明】
(１)  エンジン
(２)  圧縮機
(16)  排気マニホールド
(17)  脱臭触媒
(18)  排気ガス廃熱回収器
(11)  エンジンの冷却水入り口
【図１】
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【図２】
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