(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気側に接続され、排気ガスを含むドレンを受け、中和剤で中和し、ドレン排水管を通じて中和されたドレンを排出する中和器を備えたエンジン排気処理装置において、上記中和器とエンジンの吸気側とを排ガス戻し管で接続し、上記排ガス戻し管に流量調整機構を設け、上記中和器が圧力計を備え、この圧力計が所定圧力に達した場合、上記流量調整機構を開くことを特徴とするエンジン排気処理装置。
【請求項２】
冷凍サイクルを構成する圧縮機と、この圧縮機を駆動するエンジンとを備え、このエンジンの排気側に接続され、排気ガスを含むドレンを受け、中和剤で中和し、ドレン排水管を通じて中和されたドレンを排出する中和器を備えたエンジン駆動式ヒートポンプ装置において、上記中和器とエンジンの吸気側とを排ガス戻し管で接続し、上記排ガス戻し管に流量調整機構を設け、上記中和器が圧力計を備え、この圧力計が所定圧力に達した場合、上記流量調整機構を開くことを特徴とするエンジン駆動式ヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドレンを中和する中和器を備えたエンジン排気処理装置及びそれを用いたエンジン駆動式ヒートポンプ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術では、例えば空気調和装置等に使用される圧縮機をエンジンにより駆動するエンジン駆動式ヒートポンプ装置が知られている。この種のものでは、エンジンの排気ガスを処理する排気ガス処理装置が付設されている。
【０００３】
図３は従来のガスエンジンの吸気、排気系及びドレンのフロー図である。３０はガスエンジン、１０１はマフラ、１０２は排気トップ、１０３は中和器を示している。ガスエンジン３０はインテークマニホールド３０Ｂと、燃焼室３０Ａと、排ガス熱交換器３０Ｃとを有する。１０５はエアフィルタ、１０６は空気供給配管である。燃焼室３０Ａからの排気ガスは、排ガス熱交換器３０Ｃで熱交換し、排気管１１１を介してマフラ１０１に流入し、排気管１１２を介して排気トップ１０２に入り、ここから排気される。
【０００４】
マフラ１０１および排気トップ１０２ではドレンが発生し、このドレンはドレン管１１３，１１４を介して中和器１０３に入り、ここで中和された後、ドレン排水管１１６を介して外へ排出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成では、エンジン負荷が上昇すると、燃料の燃焼量が増加し、それに伴う排気ガス量が増加し、排気ガス処理装置のマフラ１０１及び排気トップ１０２内部の圧力損失が増加する。
【０００６】
この圧力損失が増加すると、中和器１０３の内部圧力が増加し、この圧力によって、中和器１０３の内部液面が下がり、中和されない排気ガスが、ドレン排水管１１６からガス状態のまま外へ排出されるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、中和器において、中和されない排気ガスが、ドレン排水管を通じて外へ排出されることのない、エンジン排気処理装置及びそれを用いたエンジン駆動式ヒートポンプ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、エンジンの排気側に接続され、排気ガスを含むドレンを受け、中和剤で中和し、ドレン排水管を通じて中和されたドレンを排出する中和器を備えたエンジン排気処理装置において、上記中和器とエンジンの吸気側とを排ガス戻し管で接続し、上記排ガス戻し管に流量調整機構を設け、上記中和器が圧力計を備え、この圧力計が所定圧力に達した場合、上記流量調整機構を開くことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、冷凍サイクルを構成する圧縮機と、この圧縮機を駆動するエンジンとを備え、このエンジンの排気側に接続され、排気ガスを含むドレンを受け、中和剤で中和し、ドレン排水管を通じて中和されたドレンを排出する中和器を備えたエンジン駆動式ヒートポンプ装置において、上記中和器とエンジンの吸気側とを排ガス戻し管で接続し、上記排ガス戻し管に流量調整機構を設け、上記中和器が圧力計を備え、この圧力計が所定圧力に達した場合、上記流量調整機構を開くことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプ装置の一実施の形態が適用された空気調和装置における冷媒回路を示す回路図である。
【００１６】
この図１に示すように、冷凍装置としての空気調和装置１０は、室外機１１、複数台（例えば２台）の室内機１２Ａ，１２Ｂ及び制御装置１３を有してなり、室外機１１の室外冷媒配管１４と室内機１２Ａ，１２Ｂの各室内冷媒配管１５Ａ，１５Ｂとが連結されている。
【００１７】
室外機１１は室外に設置され、室外冷媒配管１４には圧縮機１６が配設されるとともに、この圧縮機１６の吸込側にアキュムレータ１７が、吐出側に四方弁１８がそれぞれ配設され、この四方弁１８側に室外熱交換器１９、室外膨張弁２４、ドライコア２５が順次配設されて構成される。室外熱交換器１９には、この室外熱交換器１９へ向かって送風する室外ファン２０が隣接して配置されている。また、圧縮機１６は、フレキシブルカップリング２７等を介してガスエンジン３０に連結され、このガスエンジン３０により駆動される。更に、室外膨張弁２４をバイパスしてバイパス管２６が配設されている。
【００１８】
一方、室内機１２Ａ，１２Ｂはそれぞれ室内に設置され、それぞれ、室内冷媒配管１５Ａ，１５Ｂに室内熱交換器２１Ａ，２１Ｂが配設されるとともに、室内冷媒配管１５Ａ，１５Ｂのそれぞれにおいて室内熱交換器２１Ａ，２１Ｂの近傍に室内膨張弁２２Ａ，２２Ｂが配設されて構成される。上記室内熱交換器２１Ａ，２１Ｂには、これらの室内熱交換器２１Ａ，２１Ｂへ送風する室内ファン２３Ａ，２３Ｂが隣接して配置されている。
【００１９】
尚、図１中の符号２８はストレーナを示す。また、符号２９は、圧縮機１６の吐出側の冷媒圧力を圧縮機１６の吸込側へ逃す電動弁である。
【００２０】
また、上記制御装置１３は室外機１１に設置され、室外機１１及び室内機１２Ａ，１２Ｂの運転を制御する。具体的には、制御装置１３は、室外機１１におけるガスエンジン３０（即ち圧縮機１６）、四方弁１８、室外ファン２０及び室外膨張弁２４、並びに室内機１２Ａ，１２Ｂにおける室内膨張弁２２Ａ，２２Ｂ、及び室内ファン２３Ａ，２３Ｂをそれぞれ制御する。
【００２１】
制御装置１３により四方弁１８が切り替えられることにより、空気調和装置１０が冷房運転又は暖房運転に設定される。つまり、制御装置１３が四方弁１８を冷房側に切り換えたときには、冷媒が実線矢印の如く流れ、室外熱交換器１９が凝縮器に、室内熱交換器２１Ａ，２１Ｂが蒸発器になって冷房運転状態となり、各室内熱交換器２１Ａ，２１Ｂが室内を冷房する。また、制御装置１３が四方弁１８を暖房側に切り換えたときには、冷媒が破線矢印の如く流れ、室内熱交換器２１Ａ，２１Ｂが凝縮器に、室外熱交換器１９が蒸発器になって暖房運転状態となり、各室内熱交換器２１Ａ，２１Ｂが室内を暖房する。
【００２２】
また、制御装置１３は、冷房運転時には、室内膨張弁２２Ａ，２２Ｂのそれぞれの弁開度を空調負荷に応じて制御する。暖房運転時には、制御装置１３は、室外膨張弁２４及び室内膨張弁２２Ａ，２２Ｂのそれぞれの弁開度を空調負荷に応じて制御する。
【００２３】
一方、圧縮機１６を駆動するガスエンジン３０の燃焼室には、エンジン燃料供給装置３１から燃料と空気との混合気が供給される。このエンジン燃料供給装置３１は、燃料供給配管３２に、燃料遮断弁３３、ゼロガバナ３４、燃料調整弁３５及びスロットルバルブ３６が順次配設され、この燃料供給配管３２のスロットルバルブ３６側端部がガスエンジン３０の上記燃焼室に接続されて構成される。
【００２４】
燃料遮断弁３３は、閉鎖型の燃料遮断弁機構を構成し、燃料遮断弁３３が全閉または全開し、燃料ガスの漏れのない遮断と連通とを択一に実施する。
【００２５】
ゼロガバナ３４は、燃料供給配管３２内における当該ゼロガバナ３４の前後の１次側燃料ガス圧力（一次圧ａ）と２次側燃料ガス圧力（二次圧ｂ）とのうち、一次圧ａの変動によっても二次圧ｂを一定の所定圧に調整して、ガスエンジン３０の運転を安定化させる。
【００２６】
燃料調整弁３５は、スロットルバルブ３６の上流側から空気が導入されることで生成される混合気の空燃比を最適に調整するものである。このスロットルバルブ３６の上流側にエンジンユニット外から空気を吸入する空気供給配管１０６が接続されている。この空気供給配管１０６の吸込口にはエアフィルタ１０５が配設されている。
【００２７】
また、スロットルバルブ３６は、ガスエンジン３０の燃焼室３０Ａへ供給される混合気の供給量を調整して、ガスエンジン３０の回転数を制御する。
【００２８】
ガスエンジン３０には、エンジンオイル供給装置３７が接続されている。このエンジンオイル供給装置３７は、オイル供給配管３８にオイル遮断弁３９及びオイル供給ポンプ４０等が配設されたものであり、ガスエンジン３０へエンジンオイルを適宜供給する。
【００２９】
また、ガスエンジン３０は、エンジン冷却装置４１内を循環するエンジン冷却水により冷却される。このエンジン冷却装置４１は、冷却水配管４２を備え、この冷却水配管４２には、ワックス三方弁４３、ラジエータ４６及び循環ポンプ４７が順次配設されて構成される。
【００３０】
上記循環ポンプ４７は、稼働時にエンジン冷却水を昇圧して、このエンジン冷却水を冷却水配管４２内で循環させる。
【００３１】
上記ワックス三方弁４３は、ガスエンジン３０を速やかに暖機させるためのものである。このワックス三方弁４３は、入口４３Ａが、冷却水配管４２におけるガスエンジン３０に付設の排ガス熱交換器側に接続され、低温側出口４３Ｂが、冷却水配管４２における循環ポンプ４７の吸込側に接続され、高温側出口４３Ｃが冷却水配管４２におけるラジエータ４６側に接続される。
【００３２】
前記制御装置１３によるガスエンジン３０の制御は、具体的には、エンジン燃料供給装置３１の燃料遮断弁３３、ゼロガバナ３４、燃料調整弁３５及びスロットルバルブ３６、並びにエンジンオイル供給装置３７のオイル遮断弁３９及びオイル供給ポンプ４０、冷却装置４１の循環ポンプ４７を制御装置１３が制御することによってなされる。
【００３３】
本実施形態では、ガスエンジン３０の排気側に、図２に示すように、排気処理装置１００が接続されている。この排気処理装置１００は、ガスエンジン３０、マフラ１０１、排気トップ１０２、中和器１０３を有して構成されている。ガスエンジン３０の燃焼室３０Ａの吸気側には、インテークマニホールド３０Ｂが付設されており、このインテークマニホールド３０Ｂの吸気側には、エンジンユニット外から空気を供給する空気供給配管１０６が接続されている。１０５はエアフィルタである。ガスエンジン３０の燃焼室３０Ａの排気側には、排ガス熱交換器３０Ｃが付設されている。
【００３４】
この排ガス熱交換器３０Ｃは、上記冷却装置４１の冷却水配管４２を流れるエンジン冷却水と、エンジンの排気ガス間で熱交換する。
【００３５】
この排ガス熱交換器３０Ｃを流れる排気ガスと上記エンジン冷却装置４１内を循環するエンジン冷却水とが熱交換され、排ガス熱交換器３０Ｃで例えば約１００℃まで冷却される。この排気ガス中の水蒸気が排ガス熱交換器３０Ｃで冷えて凝縮し、凝縮水（ドレン）と排気ガスとが排出される。
【００３６】
この排気ガスが冷えて生成されたドレンには、排気ガス中に含まれるＳＯｘやＮＯｘ等の有害物質が溶解している。
【００３７】
上記排ガス熱交換器３０Ｃの排気側と、マフラ１０１の吸気側とは、排気管１１１を介して接続されている。このマフラ１０１は、その内部に流入する気体のの膨張、収縮及び共鳴効果による音エネルギを吸収する。
【００３８】
上記排ガス熱交換３０Ｃから排出されたドレンと排気ガスとが、排気管１１１を通じてマフラ１０１へ流入する。このマフラ１０１内部に溜まったドレンが、マフラドレン管１１３を通じて中和器１０３に導かれる。この中和器１０３は、ドレンに含まれる排気ガス中のＳＯｘやＮＯｘ等の有害物質を中和するものである。上記マフラ１０１と排気トップ１０２とは、排気管１１２を介して接続されており、上記マフラ１０１を通過した排気ガスが、排気管１１２を通じて排気トップ１０２に流入する。この排気ガスは排気トップ１０２内で冷却され、排気ガス中の水蒸気が冷却しドレンが発生して、最終的な排気ガスは、この排気トップ１０２を介して外に排気される。排気トップ１０２内部で発生したドレンは、ドレン管１１４を通じ中和器１０３へ導かれる。中和器１０３に送られたドレンは、中和器１０３内部に配設された中和剤により、ドレン中に溶け込んでいる排気ガス中のＳＯｘやＮＯｘ等が除去される。この中和器１０３で中和されたドレンは、ドレン排水管１１６を通じて外へ排出される。
【００３９】
さて、上記中和器１０３の本体内部は、例えば多数の小孔を有する板等により、流入空間１０３ａ、中和空間１０３ｂ、排出空間１０３ｃに仕切られている。流入空間１０３ａに、上記マフラドレン管１１３と上記ドレン管１１４とが挿入されている。この流入空間１０３ａには、上記マフラ１０１及び上記排気トップ１０２で発生したドレンが貯留される。
【００４０】
中和空間１０３ｂは、その内部に充填した中和剤により上記流入空間１０３ａに貯留されたドレンを中和する。ここで、中和剤は、例えば方解石（大理石）等のアルカリ成分を有している。
【００４１】
この中和空間１０３ｂは、中和空間１０３ｂの底面及び天面から突設される複数の区画壁１１７を有し、これら区画壁１１７は中和空間１０３ｂの空間途中まで延びている。この区画壁１１７により、中和空間１０３ｂの内部には蛇行した通路が形成される。この中和空間１０３ｂ内で中和されたドレンは、排出空間１０３ｃ内に貯留される。この排出空間１０３ｃにはドレン排水管１１６が接続され、その先端が排出空間１０３ｃ底部近傍まで挿入されている。
【００４２】
そして、排出空間１０３ｃ内に滞留する中和されたドレンは、ドレン排水管１１６を介して外へ排出される。
【００４３】
本実施形態では、中和器１０３とエンジンの吸気側（空気供給配管１１６）とが排ガス戻し管１１５で接続され、排ガス戻し管１１５には排気ガス流量調整弁（流量調整機構）１０４が接続される。排気ガス戻し管１１５は、インテークマニホールド３０Ｂに接続してもよい。
【００４４】
上記構成では、エンジン負荷が上昇すると、燃料の燃焼量が増加し、それに伴う排気ガス量が増加し、排気ガス処理装置１００のマフラ１０１及び排気トップ１０２内部の圧力損失が増加する。
【００４５】
この圧力損失が増加すると、中和器１０３の内部圧力が増加し、この圧力によって、中和器１０３の内部液面が下がり、中和されない排気ガスが、ドレン排水管１１６からガス状態のまま外へ排出される恐れがあった。
【００４６】
本実施形態では、中和器１０３の内部圧力を検出する圧力計（図示せず）が設置され、上述のように、エンジン負荷が上昇して中和器１０３の内部圧力が増加した場合、この圧力計がそれを検知し、流量調整弁１０４を開放する。これによれば、中和器１０３内の排気ガスが、排ガス戻し管１１５を介してエンジンの吸気側に戻されるため、中和器１０３内は略大気圧となり、その内部液面が下がることがなく、中和されない排気ガスが、そのままガス状態でドレン排水管１１６から外へ排出されることがない。
【００４７】
上記排ガス戻し管１１５に配設された排気ガス流量調整弁１０４の流量制御により、上記中和器１０３から排気ガス戻し管１１５に排出される排気ガスの流量を調整することができる。この排気ガス流量を調整することにより、中和器１０３の内部圧力が例えば大気圧なるように調整することで、中和器１０３内部はドレンで満たされる。従って、中和器１０３の内部液面が下がることはなく、排気ガスがドレン排水管１１６に排出されることがなく、中和器１０３の中和剤とドレンとの反応時間を長くすることができる。
【００４８】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４９】
例えば、上記排気ガス流量調整弁１０４はオリフィスで構成してもよい。この場合、中和器１０３内の排気ガスは、上記排ガス戻し管１１５およびオリフィスを介して常時エンジンの吸気側に戻される。
【００５０】
これによれば、中和器１０３内は常に略大気圧となり、その内部液面が下がることがなく、中和されない排気ガスが、そのままガス状態でドレン排水管１１６から外へ排出されることがない。
【００５１】
【発明の効果】
本発明では、中和されない排気ガスがドレン排水管を通じてガス状態のまま外へ排出されることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエンジン駆動式ヒートポンプの一実施の形態が適用された空気調和装置における冷媒回路を示す回路図である。
【図２】本発明に係るガスエンジンの吸気系・排気系及びドレンのフロー図である。
【図３】従来のガスエンジンの吸気系・排気系及びドレンのフロー図である。
【符号の説明】
１０  空気調和装置
３０  ガスエンジン
３０Ａ  燃焼室
３０Ｂ  排ガス熱交換器
３０Ｃ  インテークマニホールド
１００  排気処理装置
１０１  マフラ
１０２  排気トップ
１０３  中和器
１０４  排気ガス流量調整弁
１１５  排気ガス戻し管
１０６  空気供給配管
１１６  ドレン排水管
【図１】
0004243036.tif 000002
【図２】
0004243036.tif 000003
【図３】
0004243036.tif 000004