JP2000045764A - エンジンの排ガス浄化およびその排ガス熱回収装置 - Google Patents
エンジンの排ガス浄化およびその排ガス熱回収装置Info
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- JP2000045764A JP2000045764A JP10216810A JP21681098A JP2000045764A JP 2000045764 A JP2000045764 A JP 2000045764A JP 10216810 A JP10216810 A JP 10216810A JP 21681098 A JP21681098 A JP 21681098A JP 2000045764 A JP2000045764 A JP 2000045764A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 エンジンの排ガスを浄化し、かつその排ガス
熱を回収するための装置であって、その装置全体をコン
パクトに形成するとともに排ガスの浄化効率と、排ガス
熱の回収効率を高めるようにした。 【解決手段】 エンジンＥのシリンダヘッド１直下に筒
状の触媒ＣＡを設け、その触媒ＣＡの外側にこれと同心
円状に熱交換器Ｈを設け、触媒ＣＡにより排ガスを浄化
し、また熱交換器Ｈによりその排ガスとエンジンＥの冷
却水との間で熱交換を行ない、排ガス熱をその冷却水を
介して回収する。
熱を回収するための装置であって、その装置全体をコン
パクトに形成するとともに排ガスの浄化効率と、排ガス
熱の回収効率を高めるようにした。 【解決手段】 エンジンＥのシリンダヘッド１直下に筒
状の触媒ＣＡを設け、その触媒ＣＡの外側にこれと同心
円状に熱交換器Ｈを設け、触媒ＣＡにより排ガスを浄化
し、また熱交換器Ｈによりその排ガスとエンジンＥの冷
却水との間で熱交換を行ない、排ガス熱をその冷却水を
介して回収する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排ガス
を浄化すると共にその排ガス熱を回収するようにした、
新規なエンジンの排ガス浄化およびその排ガス熱回収装
置に関するものである。
を浄化すると共にその排ガス熱を回収するようにした、
新規なエンジンの排ガス浄化およびその排ガス熱回収装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に空調システムの空調機器の駆動用
の駆動源として電動モータに代えて内燃エンジンを使用
したものが知られている。ところでかかるエンジンに
は、エミッション対策や臭気対策のため、触媒が付設さ
れ、さらに排ガス熱を回収してその排熱を再利用するた
めの熱交換器が付設されるのが通常であるが、従来の空
調システムでは、前記触媒および熱交換器は、それぞれ
エンジンとは別の場所に据付けられているのが一般的で
ある。このため空調システム全体が大型化してしまい、
広い据付けスペースが必要になるばかりでなく、触媒お
よび熱交換器がエンジンから離れるため、排ガス浄化お
よび熱交換効率が悪くなるという不都合がある。
の駆動源として電動モータに代えて内燃エンジンを使用
したものが知られている。ところでかかるエンジンに
は、エミッション対策や臭気対策のため、触媒が付設さ
れ、さらに排ガス熱を回収してその排熱を再利用するた
めの熱交換器が付設されるのが通常であるが、従来の空
調システムでは、前記触媒および熱交換器は、それぞれ
エンジンとは別の場所に据付けられているのが一般的で
ある。このため空調システム全体が大型化してしまい、
広い据付けスペースが必要になるばかりでなく、触媒お
よび熱交換器がエンジンから離れるため、排ガス浄化お
よび熱交換効率が悪くなるという不都合がある。
【０００３】そこでかかる不都合を解消すべく、一つの
ケース内に触媒および熱交換器を纏めて設けた触媒一体
型排ガス熱交換器（特開昭５８−１４４６２０号公報参
照）も提案されている。
ケース内に触媒および熱交換器を纏めて設けた触媒一体
型排ガス熱交換器（特開昭５８−１４４６２０号公報参
照）も提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところがこのものでは
触媒および熱交換器がいずれもエンジンの排気管から偏
った位置に設けられるので、これも空調システム全体が
大型化し、しかも触媒は排気管から離れた位置にあり、
触媒性能および熱交換性能を十分に発揮することができ
ないという問題がある。
触媒および熱交換器がいずれもエンジンの排気管から偏
った位置に設けられるので、これも空調システム全体が
大型化し、しかも触媒は排気管から離れた位置にあり、
触媒性能および熱交換性能を十分に発揮することができ
ないという問題がある。
【０００５】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、エンジンのシリンダヘッドに触媒および熱交換
器を同心円状に配置できるようにして全体をコンパクト
に構成できると共に触媒を早期に十分活性化することが
でき、さらに熱交換器の熱効率を大幅に高めることがで
きるようにした、新規なエンジンの排ガス浄化およびそ
の排ガス熱回収装置を提供することを目的とするもので
ある。
であり、エンジンのシリンダヘッドに触媒および熱交換
器を同心円状に配置できるようにして全体をコンパクト
に構成できると共に触媒を早期に十分活性化することが
でき、さらに熱交換器の熱効率を大幅に高めることがで
きるようにした、新規なエンジンの排ガス浄化およびそ
の排ガス熱回収装置を提供することを目的とするもので
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的達成のため、本
請求項１記載の発明によれば、エンジンのシリンダヘッ
ドに接続される筒状の触媒と、この触媒の外側にこれと
同心円状に配設される熱交換器とよりなり、前記熱交換
器は、前記触媒を取り囲むように筒状に形成されて触媒
から排出される浄化後の排ガスを流通させる熱交換室
と、この熱交換室内に間隙を存して配設される複数の熱
交換パイプとを備え、前記熱交換室を流れる排ガスと、
前記熱交換パイプを流れる流体との間で熱の授受が行な
われ、排ガス熱をその流体を介して回収できるようにし
たことを特徴としており、かかる特徴によれば、エンジ
ンの排ガス浄化およびその排ガス熱回収装置全体を可及
的にコンパクトに構成することができ、また触媒を早期
に活性化すると共に該触媒の保温性を高めて排ガスの浄
化効率を大幅に高めることができる。
請求項１記載の発明によれば、エンジンのシリンダヘッ
ドに接続される筒状の触媒と、この触媒の外側にこれと
同心円状に配設される熱交換器とよりなり、前記熱交換
器は、前記触媒を取り囲むように筒状に形成されて触媒
から排出される浄化後の排ガスを流通させる熱交換室
と、この熱交換室内に間隙を存して配設される複数の熱
交換パイプとを備え、前記熱交換室を流れる排ガスと、
前記熱交換パイプを流れる流体との間で熱の授受が行な
われ、排ガス熱をその流体を介して回収できるようにし
たことを特徴としており、かかる特徴によれば、エンジ
ンの排ガス浄化およびその排ガス熱回収装置全体を可及
的にコンパクトに構成することができ、また触媒を早期
に活性化すると共に該触媒の保温性を高めて排ガスの浄
化効率を大幅に高めることができる。
【０００７】また前記目的達成のため、本請求項２記載
の発明によれば、前記請求項１記載のものにおいて、前
記エンジンは、バーチカル４サイクルエンジンであっ
て、前記エンジンの横方向に延長されるシリンダヘッド
の直下に、前記触媒および熱交換器とが配設されている
ことを特徴としており、かかる特徴によれば、エンジン
の排ガス浄化およびその排ガス熱回収装置をシリンダヘ
ッド直下のデッドスペースに配設することができ、前記
装置の一層のコンパクト化が可能になり、また触媒を早
期に活性化すると共に該触媒の保温性を高めて排ガスの
浄化効率を大幅に高めることができる。
の発明によれば、前記請求項１記載のものにおいて、前
記エンジンは、バーチカル４サイクルエンジンであっ
て、前記エンジンの横方向に延長されるシリンダヘッド
の直下に、前記触媒および熱交換器とが配設されている
ことを特徴としており、かかる特徴によれば、エンジン
の排ガス浄化およびその排ガス熱回収装置をシリンダヘ
ッド直下のデッドスペースに配設することができ、前記
装置の一層のコンパクト化が可能になり、また触媒を早
期に活性化すると共に該触媒の保温性を高めて排ガスの
浄化効率を大幅に高めることができる。
【０００８】さらに前記目的達成のため、本請求項３記
載の発明によれば、前記請求項１または２記載のものに
おいて、前記記エンジンは水冷式であって、前記熱交換
パイプ内を流れる流体は前記エンジンの水ジャケットを
流れる冷却水であることを特徴としており、かかる特徴
によれば、前記請求項１または２記載の発明と同等の効
果を奏する上に、エンジンの冷却水の温度を排ガス熱に
より高めて、略一定に保つことができ、エンジン性能の
向上に寄与することができる。
載の発明によれば、前記請求項１または２記載のものに
おいて、前記記エンジンは水冷式であって、前記熱交換
パイプ内を流れる流体は前記エンジンの水ジャケットを
流れる冷却水であることを特徴としており、かかる特徴
によれば、前記請求項１または２記載の発明と同等の効
果を奏する上に、エンジンの冷却水の温度を排ガス熱に
より高めて、略一定に保つことができ、エンジン性能の
向上に寄与することができる。
【０００９】さらにまた前記目的達成のため、本請求項
４記載の発明によれば、前記請求項１，２または３記載
のものにおいて、前記熱交換室は迷路に形成されてお
り、前記熱交換パイプはその迷路を貫通していることを
特徴としており、かかる特徴によれば、前記請求項１，
２または３記載の発明と同等の効果を奏する上に熱交換
器の熱交換効率を高めることができる。
４記載の発明によれば、前記請求項１，２または３記載
のものにおいて、前記熱交換室は迷路に形成されてお
り、前記熱交換パイプはその迷路を貫通していることを
特徴としており、かかる特徴によれば、前記請求項１，
２または３記載の発明と同等の効果を奏する上に熱交換
器の熱交換効率を高めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１１】図１は、空調機全体の概略正面図、図２
は、エンジンの頭部と、触媒および熱交換器の一部破断
拡大図、図３は、触媒および熱交換器の図４の３−３線
に沿う縦断面図、図４は、図３の４−４線に沿う横断面
図、図５は、図３の５−５線に沿う横断面図、図６は、
図３の６−６線に沿う横断面図、図７は、触媒および熱
交換器の分解縦断面図である。
は、エンジンの頭部と、触媒および熱交換器の一部破断
拡大図、図３は、触媒および熱交換器の図４の３−３線
に沿う縦断面図、図４は、図３の４−４線に沿う横断面
図、図５は、図３の５−５線に沿う横断面図、図６は、
図３の６−６線に沿う横断面図、図７は、触媒および熱
交換器の分解縦断面図である。
【００１２】図１において、室外用空調機の密閉状ケー
シングＣ内には、空調機本体Ａと、該空調機本体Ａを駆
動する、後述の触媒ＣＡおよび熱交換器Ｈ付きの内燃エ
ンジンＥと、該エンジンＥから排出される排ガスを消音
するためにその排気系に接続されるれ第１および第２消
音器Ｍ1 ，Ｍ2 が設けられ、排気系の出口はケーシング
Ｃの外に開口される。
シングＣ内には、空調機本体Ａと、該空調機本体Ａを駆
動する、後述の触媒ＣＡおよび熱交換器Ｈ付きの内燃エ
ンジンＥと、該エンジンＥから排出される排ガスを消音
するためにその排気系に接続されるれ第１および第２消
音器Ｍ1 ，Ｍ2 が設けられ、排気系の出口はケーシング
Ｃの外に開口される。
【００１３】前記内燃エンジンは、水冷式、バーチカル
（クランク軸が鉛直方向に配置）型の単気筒四サイクル
エンジンであり、その内燃エンジンのシリンダ中心線は
略水平に延びており、そのシリンダヘッド１は片持状に
略水平に延長されており、このシリンダヘッド１内に
は、通常のようにシリンダボア２に連通する燃焼室３
と、この燃焼室３に連通する吸、排気ポート４，５がユ
ニフロー式に形成されており、吸気ポート４はシリンダ
ヘッド１の上面に開口されて吸気系７に接続され、また
排気ポート５はシリンダヘッド１の下面に開口して後述
する排気系の触媒ＣＡに接続される。またシリンダヘッ
ド１には前記吸、排気ポート４，５を開閉する吸、排気
弁８，９およびそれらを開閉駆動する動弁機構１０が設
けられる。
（クランク軸が鉛直方向に配置）型の単気筒四サイクル
エンジンであり、その内燃エンジンのシリンダ中心線は
略水平に延びており、そのシリンダヘッド１は片持状に
略水平に延長されており、このシリンダヘッド１内に
は、通常のようにシリンダボア２に連通する燃焼室３
と、この燃焼室３に連通する吸、排気ポート４，５がユ
ニフロー式に形成されており、吸気ポート４はシリンダ
ヘッド１の上面に開口されて吸気系７に接続され、また
排気ポート５はシリンダヘッド１の下面に開口して後述
する排気系の触媒ＣＡに接続される。またシリンダヘッ
ド１には前記吸、排気ポート４，５を開閉する吸、排気
弁８，９およびそれらを開閉駆動する動弁機構１０が設
けられる。
【００１４】シリンダヘッド１の下面には、エキゾース
トパイプ１１がガスケットＧを介して一体に接続されて
おり、このエキゾーストパイプ１１にエンジンＥの排ガ
ス浄化装置としての二元触媒ＣＡおよび熱交換器Ｈが一
体に懸吊支持される。
トパイプ１１がガスケットＧを介して一体に接続されて
おり、このエキゾーストパイプ１１にエンジンＥの排ガ
ス浄化装置としての二元触媒ＣＡおよび熱交換器Ｈが一
体に懸吊支持される。
【００１５】二元触媒ＣＡは、円筒状のケーシング１３
内に触媒エレメント１２を担持させて構成されており、
その導入パイプ１４には、第１の連結フランジ１５およ
び第２の連結フランジ１６の、中央部が軸方向に間隔を
あけて貫通固着されている。第１の連結フランジ１５に
は、周方向に間隔をあけて複数本のスタッドボルト１７
が立設されており、これらのスタッドボルト１７は、前
記エキゾーストパイプ１１のフランジ部に穿設したボル
ト孔１８を貫通し、それらの上端にナット１９が螺着さ
れてエキゾーストパイプ１１のフランジ部には、第１の
連結フランジ１５を介して前記二元触媒ＣＡが着脱自在
に一体に懸吊支持される。そして二元触媒ＣＡの導入パ
イプ１４は、エキゾーストパイプ１１の通孔２０を介し
てシリンダヘッド１の排気ポート５に連通され、この排
気ポート５の中心軸線は、二元触媒ＣＡの中心軸線と略
一致しており、排気ポート５から排出される排ガスは直
接二元触媒ＣＡの中央部に直接導入される。
内に触媒エレメント１２を担持させて構成されており、
その導入パイプ１４には、第１の連結フランジ１５およ
び第２の連結フランジ１６の、中央部が軸方向に間隔を
あけて貫通固着されている。第１の連結フランジ１５に
は、周方向に間隔をあけて複数本のスタッドボルト１７
が立設されており、これらのスタッドボルト１７は、前
記エキゾーストパイプ１１のフランジ部に穿設したボル
ト孔１８を貫通し、それらの上端にナット１９が螺着さ
れてエキゾーストパイプ１１のフランジ部には、第１の
連結フランジ１５を介して前記二元触媒ＣＡが着脱自在
に一体に懸吊支持される。そして二元触媒ＣＡの導入パ
イプ１４は、エキゾーストパイプ１１の通孔２０を介し
てシリンダヘッド１の排気ポート５に連通され、この排
気ポート５の中心軸線は、二元触媒ＣＡの中心軸線と略
一致しており、排気ポート５から排出される排ガスは直
接二元触媒ＣＡの中央部に直接導入される。
【００１６】また前記熱交換器Ｈは、円筒状の二元触媒
ＣＡを囲繞するように、同じく円筒状に形成されてその
二元触媒ＣＡの外側に配設される。
ＣＡを囲繞するように、同じく円筒状に形成されてその
二元触媒ＣＡの外側に配設される。
【００１７】次にこの熱交換器Ｈの構造について説明す
るに、この熱交換器Ｈのハウジング２２は有底の中空円
筒状に形成されていて、その上面に盤状の接続プレート
２３が一体に設けられ、この接続プレート２３には、そ
の周方向に間隔をあけて複数のスタッドボルト２４が立
設され、これらのスタッドボルト２４は、前記第２の連
結フランジ１６に穿設した複数のボルト孔２５を貫通し
てその上端にナット２６が螺着され、これによりこの熱
交換器Ｈは、シリンダヘッド１に着脱自在に懸吊支持さ
れ、さらにその一側がブラケットＢを介してエンジンＥ
の下部に着脱可能に支持される。
るに、この熱交換器Ｈのハウジング２２は有底の中空円
筒状に形成されていて、その上面に盤状の接続プレート
２３が一体に設けられ、この接続プレート２３には、そ
の周方向に間隔をあけて複数のスタッドボルト２４が立
設され、これらのスタッドボルト２４は、前記第２の連
結フランジ１６に穿設した複数のボルト孔２５を貫通し
てその上端にナット２６が螺着され、これによりこの熱
交換器Ｈは、シリンダヘッド１に着脱自在に懸吊支持さ
れ、さらにその一側がブラケットＢを介してエンジンＥ
の下部に着脱可能に支持される。
【００１８】前記熱交換器Ｈのハウジング２２内には、
前記二元触媒ＣＡを同心円状に囲繞する円筒状の熱交換
器本体２８が収容されている。この熱交換器本体２８
は、二元触媒ＣＡの外側に空隙を存してこれと同心円状
に配置される有底円筒状の内筒２９と、その外側に同じ
く同心円状に配置される円筒状の外筒３０とを有して、
それらの間には環状の熱交換室３１が形成され、この熱
交換室３１には、周方向に等間隔を存して複数本（２４
本）の熱交換パイプ３２が縦方向に配設されており、こ
れらの熱交換パイプ３２の上端および下端は、熱交換器
本体２８の上端壁３３および下端壁３４により支持され
ている。前記熱交換室３１内は、複数枚（３枚）の環状
仕切板３５により複数の室Ｃ1 〜Ｃ4 に区画されてお
り、前記熱交換パイプ３２の中間部は、それらの環状の
仕切板３５により支持されている。図４，５に示すよう
に各仕切板３５には、中心角が約４５°の三角状の切欠
孔３６がそれぞれ開口されており、互いに隣り合う上下
の仕切板３５の、前記三角状切欠孔３６は相互に略１８
０°位相がずらされており、したがって複数枚の仕切板
３５は熱交換室３１内に迷路を形成して、後に述べるよ
うに、熱交換室３１を流れる排ガスは、熱交換パイプ３
２の回りを迂回して流れるようになっている。
前記二元触媒ＣＡを同心円状に囲繞する円筒状の熱交換
器本体２８が収容されている。この熱交換器本体２８
は、二元触媒ＣＡの外側に空隙を存してこれと同心円状
に配置される有底円筒状の内筒２９と、その外側に同じ
く同心円状に配置される円筒状の外筒３０とを有して、
それらの間には環状の熱交換室３１が形成され、この熱
交換室３１には、周方向に等間隔を存して複数本（２４
本）の熱交換パイプ３２が縦方向に配設されており、こ
れらの熱交換パイプ３２の上端および下端は、熱交換器
本体２８の上端壁３３および下端壁３４により支持され
ている。前記熱交換室３１内は、複数枚（３枚）の環状
仕切板３５により複数の室Ｃ1 〜Ｃ4 に区画されてお
り、前記熱交換パイプ３２の中間部は、それらの環状の
仕切板３５により支持されている。図４，５に示すよう
に各仕切板３５には、中心角が約４５°の三角状の切欠
孔３６がそれぞれ開口されており、互いに隣り合う上下
の仕切板３５の、前記三角状切欠孔３６は相互に略１８
０°位相がずらされており、したがって複数枚の仕切板
３５は熱交換室３１内に迷路を形成して、後に述べるよ
うに、熱交換室３１を流れる排ガスは、熱交換パイプ３
２の回りを迂回して流れるようになっている。
【００１９】前記二元触媒ＣＡと内筒２９との間には一
次排ガス室３７が形成されており、二元触媒ＣＡの出口
は、この一次排ガス室３７の下部に連通されている。内
筒２９の上部には、周方向に間隔を存して複数の連通孔
３８が穿設されており、前記一次排ガス室３７は、これ
らの連通孔３８を通して排ガス流通路を形成する前記熱
交換室３１の上部に連通されており、さらにこの熱交換
室３１（排ガス流通路）は、ハウジング２２の底壁２２
1 と内筒２９の底部間に形成される二次排ガス室３９に
連通されている。ハウジング２２の底壁２２1 の中央部
には、この二次排ガス室３９を大気に開口するテールパ
イプ４０が接続されている。したがって二次触媒ＣＡに
より浄化された排ガスは、一次排ガス室３７から連通孔
３８を通って熱交換室３１へと流れ、ここで熱交換が行
なわれた後、二次排ガス室３９へと流れ、そこからテー
ルパイプ４０を通り、前記第１、第２消音器Ｍ1 、Ｍ2
（図１参照）を通って大気に放出される。
次排ガス室３７が形成されており、二元触媒ＣＡの出口
は、この一次排ガス室３７の下部に連通されている。内
筒２９の上部には、周方向に間隔を存して複数の連通孔
３８が穿設されており、前記一次排ガス室３７は、これ
らの連通孔３８を通して排ガス流通路を形成する前記熱
交換室３１の上部に連通されており、さらにこの熱交換
室３１（排ガス流通路）は、ハウジング２２の底壁２２
1 と内筒２９の底部間に形成される二次排ガス室３９に
連通されている。ハウジング２２の底壁２２1 の中央部
には、この二次排ガス室３９を大気に開口するテールパ
イプ４０が接続されている。したがって二次触媒ＣＡに
より浄化された排ガスは、一次排ガス室３７から連通孔
３８を通って熱交換室３１へと流れ、ここで熱交換が行
なわれた後、二次排ガス室３９へと流れ、そこからテー
ルパイプ４０を通り、前記第１、第２消音器Ｍ1 、Ｍ2
（図１参照）を通って大気に放出される。
【００２０】ハウジング２２の外周壁と、外筒３０との
間には、環状の流体通路すなわち冷却水通路４１が画成
されており、この冷却水通路４１の上部の入口には、エ
ルボ状に湾曲される冷却水導入パイプ４２が接続されて
いる。この冷却水導入パイプはエンジンＥのシリンダヘ
ッド１の水ジャケットの出口に連通される。また冷却水
通路４１の下部の出口は、ハウジング２２の下部に形成
される下部貯留室４４を介して前記複数本の熱交換パイ
プ３２下端の入口に連通され、さらにこれらの熱交換パ
イプ３２の上端の出口は、ハウジング２２の上部に形成
される上部貯留室４３に連通されている。この上部貯留
室４３は、前記第１および第２の連結フランジ１５，１
６に設けられる連絡パイプ４５およびエキゾーストパイ
プ１１に形成した連通路４６を介して前記エンジンＥの
シリンダヘッド１に形成される水ジャケットの入口に連
通される。したがってエンジンＥの水ジャケット内を流
れる冷却水の一部は、冷却水導入パイプ４２よりハウジ
ング２２内の冷却水通路４１に入り、下部貯留室４４よ
り複数の熱交換パイプ３２に分流して流れ、ここで排ガ
スとの間に熱交換を行なった後、上部貯留室４３よりエ
ンジンＥの水ジャケット内に還流される。
間には、環状の流体通路すなわち冷却水通路４１が画成
されており、この冷却水通路４１の上部の入口には、エ
ルボ状に湾曲される冷却水導入パイプ４２が接続されて
いる。この冷却水導入パイプはエンジンＥのシリンダヘ
ッド１の水ジャケットの出口に連通される。また冷却水
通路４１の下部の出口は、ハウジング２２の下部に形成
される下部貯留室４４を介して前記複数本の熱交換パイ
プ３２下端の入口に連通され、さらにこれらの熱交換パ
イプ３２の上端の出口は、ハウジング２２の上部に形成
される上部貯留室４３に連通されている。この上部貯留
室４３は、前記第１および第２の連結フランジ１５，１
６に設けられる連絡パイプ４５およびエキゾーストパイ
プ１１に形成した連通路４６を介して前記エンジンＥの
シリンダヘッド１に形成される水ジャケットの入口に連
通される。したがってエンジンＥの水ジャケット内を流
れる冷却水の一部は、冷却水導入パイプ４２よりハウジ
ング２２内の冷却水通路４１に入り、下部貯留室４４よ
り複数の熱交換パイプ３２に分流して流れ、ここで排ガ
スとの間に熱交換を行なった後、上部貯留室４３よりエ
ンジンＥの水ジャケット内に還流される。
【００２１】次にこの実施例の作用について説明する
に、いま空調機を運転すべく、エンジンを始動すると、
その排気ポート５より排出される排ガスは、その排気ポ
ート５直下の二元触媒ＣＡに入り、ここでＨＣ、ＣＯ等
の有害成分を酸化除去するとともに臭気を消去して浄化
する。図３実線矢印に示すように、二元触媒ＣＡにより
排出された浄化後の排ガスは、一次排ガス室３７に入
り、二元触媒ＣＡ直下の、内筒２９の底壁に当たった
後、上向きに流れて一次排ガス室３７内を上昇して連通
孔３８より熱交換室３１内に流入する。熱交換室３１に
入った排ガスは複数の環状の仕切板３５に開口した切欠
孔３６を通って複数の室Ｃ1 〜Ｃ4 を上から下へと複数
の熱交換パイプ３２の外周を迂回して流れ、その下部の
出口より二次排ガス室３９を通ってテールパイプ４０よ
り、第１、第２消音器Ｍ1 ，Ｍ2 を通って大気に放出さ
れる。
に、いま空調機を運転すべく、エンジンを始動すると、
その排気ポート５より排出される排ガスは、その排気ポ
ート５直下の二元触媒ＣＡに入り、ここでＨＣ、ＣＯ等
の有害成分を酸化除去するとともに臭気を消去して浄化
する。図３実線矢印に示すように、二元触媒ＣＡにより
排出された浄化後の排ガスは、一次排ガス室３７に入
り、二元触媒ＣＡ直下の、内筒２９の底壁に当たった
後、上向きに流れて一次排ガス室３７内を上昇して連通
孔３８より熱交換室３１内に流入する。熱交換室３１に
入った排ガスは複数の環状の仕切板３５に開口した切欠
孔３６を通って複数の室Ｃ1 〜Ｃ4 を上から下へと複数
の熱交換パイプ３２の外周を迂回して流れ、その下部の
出口より二次排ガス室３９を通ってテールパイプ４０よ
り、第１、第２消音器Ｍ1 ，Ｍ2 を通って大気に放出さ
れる。
【００２２】ところで二元触媒ＣＡは、一次排ガス室３
７により囲繞されているため、該二元触媒ＣＡを通過す
る排ガスは、その一次排ガス室３７内を流れる高温の排
ガスで保温されて高温度に維持されたままになり、二元
触媒ＣＡの浄化効率を高めることができる。
７により囲繞されているため、該二元触媒ＣＡを通過す
る排ガスは、その一次排ガス室３７内を流れる高温の排
ガスで保温されて高温度に維持されたままになり、二元
触媒ＣＡの浄化効率を高めることができる。
【００２３】一方、図３二点鎖線で示すように、エンジ
ンＥのシリンダヘッド１の水ジャケット内の冷却水の一
部は、冷却水導入パイプ４３を通ってハウジング２２内
の環状の冷却水通路４１内を下向きに流れて下部貯留室
４４に達し、そこから複数の熱交換パイプ３２内に分流
され、それらの熱交換パイプ３２内を上昇して上部貯留
室４３に至り、そこから連絡パイプ４５、連通路４６を
通り、エンジンＥのシリンダヘッド１の水ジャケットに
還流される。
ンＥのシリンダヘッド１の水ジャケット内の冷却水の一
部は、冷却水導入パイプ４３を通ってハウジング２２内
の環状の冷却水通路４１内を下向きに流れて下部貯留室
４４に達し、そこから複数の熱交換パイプ３２内に分流
され、それらの熱交換パイプ３２内を上昇して上部貯留
室４３に至り、そこから連絡パイプ４５、連通路４６を
通り、エンジンＥのシリンダヘッド１の水ジャケットに
還流される。
【００２４】ところで前記熱交換器Ｈ内では、熱交換室
３１内を流れる高温の排ガスと、複数本の熱交換パイプ
３２内を流れる、エンジンＥからの冷却水との間で熱交
換が行なわれ、すなわち高温の排ガス熱は、それよりも
低温の冷却水へと伝導されて、その冷却水を適温に加熱
することができる。
３１内を流れる高温の排ガスと、複数本の熱交換パイプ
３２内を流れる、エンジンＥからの冷却水との間で熱交
換が行なわれ、すなわち高温の排ガス熱は、それよりも
低温の冷却水へと伝導されて、その冷却水を適温に加熱
することができる。
【００２５】而して前述のように排ガスと冷却水との間
で熱の授受が行なわれるとき、 ．高温の排ガスは、冷却水の流れる複数本の熱交換パ
イプ３２の回りを上下方向に迂回して、すなわち、複数
の環状仕切板３５に順次略１８０°の位相差を存して開
口した三角状切欠孔３６を通って流れるので、排ガスは
熱交換パイプ３２の外周面に万遍なく接触させることが
でき、しかもその接触時間を長くとることができる。
で熱の授受が行なわれるとき、 ．高温の排ガスは、冷却水の流れる複数本の熱交換パ
イプ３２の回りを上下方向に迂回して、すなわち、複数
の環状仕切板３５に順次略１８０°の位相差を存して開
口した三角状切欠孔３６を通って流れるので、排ガスは
熱交換パイプ３２の外周面に万遍なく接触させることが
でき、しかもその接触時間を長くとることができる。
【００２６】．熱交換室３１の外周は、外気よりも高
温の冷却水が流れる冷却水通路４１により囲繞されてお
り、高温の排ガスにさらされる熱交換器Ｈの壁面が、外
気との境界壁であるハウジング２２の外壁と直接対面す
る面積を可及的に低減することができるので、熱交換器
Ｈの熱損失を低減することができる。
温の冷却水が流れる冷却水通路４１により囲繞されてお
り、高温の排ガスにさらされる熱交換器Ｈの壁面が、外
気との境界壁であるハウジング２２の外壁と直接対面す
る面積を可及的に低減することができるので、熱交換器
Ｈの熱損失を低減することができる。
【００２７】したがって排ガスと冷却水との間できわめ
て効率のよい熱交換が行なわれる。
て効率のよい熱交換が行なわれる。
【００２８】なお、前記空調機の駆動用として内燃エン
ジンが使用される場合、図１に示すように限られたスペ
ース内に第１、第２消音器Ｍ1 ，Ｍ2 が配設されるが、
これらは軽量化のため樹脂製であったり、レイアウトの
自由度を高めるため、ゴム製のパイピングを使用したり
することがあり、できるだけエンジンの排ガス温度を下
げたい要望があり、それ故排ガス温度を熱交換器により
一気に低下させたい狙いがある。
ジンが使用される場合、図１に示すように限られたスペ
ース内に第１、第２消音器Ｍ1 ，Ｍ2 が配設されるが、
これらは軽量化のため樹脂製であったり、レイアウトの
自由度を高めるため、ゴム製のパイピングを使用したり
することがあり、できるだけエンジンの排ガス温度を下
げたい要望があり、それ故排ガス温度を熱交換器により
一気に低下させたい狙いがある。
【００２９】また、エンジンの冷却水を排ガス熱により
加熱する理由は、エンジンの冷却水の温度を予め一定の
高温に保持しておくためであり、エンジン内の冷却水と
排ガスとの温度差およびエンジン始動直後から暖機に至
るまでの冷却水の温度変化を考慮するとき、排ガス熱で
冷却水の水温を上昇させることが望ましい。
加熱する理由は、エンジンの冷却水の温度を予め一定の
高温に保持しておくためであり、エンジン内の冷却水と
排ガスとの温度差およびエンジン始動直後から暖機に至
るまでの冷却水の温度変化を考慮するとき、排ガス熱で
冷却水の水温を上昇させることが望ましい。
【００３０】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明はその実施例に限定されることなく、本発明
の範囲内で種々の実施例が可能である。たとえば前記実
施例の二元触媒ＣＡに代えて三元触媒を使用してもよ
い。また前記実施例の熱交換器の外筒を、そのハウジン
グに兼用してもよく、さらに排ガス熱により加熱される
冷却水は、他の用途に使用してもよい。
が、本発明はその実施例に限定されることなく、本発明
の範囲内で種々の実施例が可能である。たとえば前記実
施例の二元触媒ＣＡに代えて三元触媒を使用してもよ
い。また前記実施例の熱交換器の外筒を、そのハウジン
グに兼用してもよく、さらに排ガス熱により加熱される
冷却水は、他の用途に使用してもよい。
【００３１】
【発明の効果】以上のように、本請求項１記載の発明に
よれば、エンジンの排ガス浄化およびその排ガス熱回収
装置全体を可及的にコンパクトに構成することができ、
また触媒を早期に活性化すると共に該触媒の保温性を高
めて排ガスの浄化効率を大幅に高めることができる。
よれば、エンジンの排ガス浄化およびその排ガス熱回収
装置全体を可及的にコンパクトに構成することができ、
また触媒を早期に活性化すると共に該触媒の保温性を高
めて排ガスの浄化効率を大幅に高めることができる。
【００３２】また本請求項２記載の発明によれば、エン
ジンの排ガス浄化およびその排ガス熱回収装置をシリン
ダヘッド直下のデッドスペースに配設することができ、
前記装置の一層のコンパクト化が可能になり、また触媒
を早期に活性化すると共に該触媒の保温性を高めて排ガ
スの浄化効率を大幅に高めることができる。
ジンの排ガス浄化およびその排ガス熱回収装置をシリン
ダヘッド直下のデッドスペースに配設することができ、
前記装置の一層のコンパクト化が可能になり、また触媒
を早期に活性化すると共に該触媒の保温性を高めて排ガ
スの浄化効率を大幅に高めることができる。
【００３３】さらに本請求項３記載の発明によれば、前
記請求項１または２記載の発明と同等の効果を奏する上
に、エンジンの冷却水の温度を排ガス熱により高めて、
略一定に保つことができ、エンジン性能の向上に寄与す
ることができる。
記請求項１または２記載の発明と同等の効果を奏する上
に、エンジンの冷却水の温度を排ガス熱により高めて、
略一定に保つことができ、エンジン性能の向上に寄与す
ることができる。
【００３４】さらにまた本請求項４記載の発明によれ
ば、前記請求項１，２または３記載の発明と同等の効果
を奏する上に熱交換器の熱交換効率を高めることができ
る。
ば、前記請求項１，２または３記載の発明と同等の効果
を奏する上に熱交換器の熱交換効率を高めることができ
る。
【図１】空調機全体の概略正面図
【図２】エンジンの頭部と、触媒および熱交換器の一部
破断拡大図
破断拡大図
【図３】触媒および熱交換器の図４の３−３線に沿う縦
断面図
断面図
【図４】図３の４−４線に沿う横断面図
【図５】図３の５−５線に沿う横断面図
【図６】図３の６−６線に沿う横断面図
【図７】触媒および熱交換器の分解縦断面図
１・・・・・・・・シリンダヘッド ３１・・・・・・・熱交換室 ３２・・・・・・・熱交換パイプ ＣＡ・・・・・・・触媒 Ｅ・・・・・・・・エンジン Ｈ・・・・・・・・熱交換器
Claims (4)
- 【請求項１】 エンジン（Ｅ）のシリンダヘッド（１）
に接続される筒状の触媒（ＣＡ）と、この触媒（ＣＡ）
の外側にこれと同心円状に配設される熱交換器（Ｈ）と
よりなり、前記熱交換器（Ｈ）は、前記触媒（ＣＡ）を
取り囲むように筒状に形成されて、触媒（ＣＡ）から排
出される浄化後の排ガスを流通させる熱交換室（３１）
と、この熱交換室（３１）内に間隙を存して配設される
複数の熱交換パイプ（３２）とを備え、前記熱交換室
（３１）を流れる排ガスと、前記熱交換パイプ（３２）
を流れる流体との間で熱の授受が行なわれ、排ガス熱を
その流体を介して回収できるようにしたことを特徴とす
る、エンジンの排ガス浄化およびその排ガス熱回収装
置。 - 【請求項２】 前記エンジンＥは、バーチカル４サイク
ルエンジンであって、前記エンジン（Ｅ）の横方向に延
長されるシリンダヘッド（１）の直下に、前記触媒（Ｃ
Ａ）および熱交換器（Ｈ）とが配設されていることを特
徴とする、前記請求項１記載のエンジンの排ガス浄化お
よびその排ガス熱回収装置。 - 【請求項３】 前記エンジン（Ｅ）は水冷式であって、
前記熱交換パイプ（３２）内を流れる流体は前記エンジ
ン（Ｅ）の水ジャケットを流れる冷却水であることを特
徴とする、前記請求項１または３記載のエンジンの排ガ
ス浄化およびその排ガス熱回収装置。 - 【請求項４】 前記前記熱交換室（３１）は迷路に形成
されており、前記熱交換パイプ（３２）はその迷路を貫
通していることを特徴とする、前記請求項１，２または
３記載のエンジンの排ガス浄化およびその排ガス熱回収
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21681098A JP4109758B2 (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | エンジンの排ガス浄化およびその排ガス熱回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21681098A JP4109758B2 (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | エンジンの排ガス浄化およびその排ガス熱回収装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000045764A true JP2000045764A (ja) | 2000-02-15 |
| JP4109758B2 JP4109758B2 (ja) | 2008-07-02 |
Family
ID=16694254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21681098A Expired - Fee Related JP4109758B2 (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | エンジンの排ガス浄化およびその排ガス熱回収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4109758B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001323813A (ja) * | 2000-05-15 | 2001-11-22 | Toyo Radiator Co Ltd | 排気ガス熱回収用の触媒一体型熱交換器 |
| WO2002059467A1 (fr) * | 2001-01-26 | 2002-08-01 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Moteur a combustion interne |
| JP2002327620A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-15 | Toyo Radiator Co Ltd | 排気ガス熱回収用の触媒一体型熱交換器 |
| JP2009293448A (ja) * | 2008-06-03 | 2009-12-17 | Honda Motor Co Ltd | コージェネレーション装置 |
| JP2013068374A (ja) * | 2011-09-25 | 2013-04-18 | Yutaka Giken Co Ltd | 熱交換器 |
| JP2014517184A (ja) * | 2011-04-13 | 2014-07-17 | エミテック ゲゼルシヤフト フユア エミツシオンステクノロギー ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 自動車の熱電発電装置用の熱交換器を有する装置 |
-
1998
- 1998-07-31 JP JP21681098A patent/JP4109758B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001323813A (ja) * | 2000-05-15 | 2001-11-22 | Toyo Radiator Co Ltd | 排気ガス熱回収用の触媒一体型熱交換器 |
| JP4493799B2 (ja) * | 2000-05-15 | 2010-06-30 | 株式会社ティラド | 排気ガス熱回収用の触媒一体型熱交換器 |
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| US7096664B2 (en) | 2001-01-26 | 2006-08-29 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
| JP2002327620A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-15 | Toyo Radiator Co Ltd | 排気ガス熱回収用の触媒一体型熱交換器 |
| JP4484394B2 (ja) * | 2001-04-27 | 2010-06-16 | 株式会社ティラド | 排気ガス熱回収用の触媒一体型熱交換器 |
| JP2009293448A (ja) * | 2008-06-03 | 2009-12-17 | Honda Motor Co Ltd | コージェネレーション装置 |
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| JP2013068374A (ja) * | 2011-09-25 | 2013-04-18 | Yutaka Giken Co Ltd | 熱交換器 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4109758B2 (ja) | 2008-07-02 |
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