JP2001182543A - 高温圧縮ガスを水と空気で冷却する熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この熱交換器は，エンジンに供給する吸気に
利用するため高温圧縮ガスを水と空気で冷却すると共
に，タービンの駆動力をアップする熱水を生成するため
水を高温圧縮ガスで加熱する。 【解決手段】 熱交換器５は，外周部が隔壁で形成され
且つ内部が多数のハニカム通路３６を備えた高温圧縮ガ
スが流れるガスパイプ３５，ガスパイプ３５の外周部に
近接した水が通過できる多数の水通路３７が形成され且
つ水通路３７を通過する水が侵入して気化できる多孔通
路を備えた多孔体３８，及び内部に取り込んだ空気を多
孔体３８に当てて多量の熱水を生成させるため多孔体３
８を取り囲むように配置された入口３９と出口４１を備
えたハウジング４０から構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，例えば，エンジ
ンに供給する吸気に利用するため高温圧縮ガスを水と空
気で冷却すると共に，タービンの駆動力をアップする熱
水を生成するため水を高温圧縮ガスで加熱する熱交換器
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，ターボチャージャを備えた遮熱型
エンジンは，排気系の一段目にタービンとコンプレッサ
を備えたターボチャージャを設置し，該ターボチャージ
ャの後流に発電機を持つタービンから成るエネルギー回
収装置を設置している。該遮熱型エンジンでは，燃焼室
が遮熱構造に構成され，燃焼室から排出される排気ガス
の熱エネルギがターボチャージャやエネルギ回収装置に
よって電力として回収されたり，ターボチャージャのコ
ンプレッサの駆動によって過給することによって回収さ
れている。上記のような遮熱型エンジンに対して排気ガ
スエネルギの回収効率を低減させないようなエネルギ回
収システムとして，例えば，特開平５−１７９９７２号
公報に開示されたものがある。

【０００３】また，コージェネレーションシステムは，
動力を発電機で電気エネルギとして取り出し，排気ガス
が有する熱エネルギを電力や排気通路に設けた熱交換器
で水を加熱して温水にして給湯用として利用している。
上記コージェネレーションシステムとして，例えば，特
開平６−３３７０７号公報に開示されたものがある。

【０００４】また，ターボチャージャを通過した排気ガ
スから熱エネルギを回収するため，ターボチャージャの
後流に熱交換器を設けたランキンサイクルによって排気
ガス熱エネルギを回収することが知られている（例え
ば，特開平１１−６６０１号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで，エンジンに
おいて，燃焼室に排気ガスの一部をＥＧＲガスとして供
給することによって，排気ガス中のＮＯ_X の発生を抑制
することは知られているが，排気ガスの温度が高温であ
ると，燃焼室へのＥＧＲガスの供給量が膨張によって低
減し，多量のＥＧＲガスを燃焼室に供給できず，ＥＧＲ
の効果が低減する。そこで，燃焼室に供給するＥＧＲガ
スの温度を低下させるため，ＥＧＲガスを冷却装置によ
って冷却し，低温の排気ガスをＥＧＲガスとして燃焼室
に供給することによって多量のＥＧＲガスを燃焼室に供
給することができ，ＥＧＲの効果を発揮させることがで
きる。同様に，ＥＧＲガスと共に燃焼室に供給する圧縮
空気の温度を低減することによって，適正な吸気量を燃
焼室に供給でき，しかも圧縮空気及びＥＧＲガスが有す
る熱エネルギを回収することができることになる。

【０００６】即ち，コージェネレーションシステム等の
定置型エンジンは，燃焼室に供給する圧縮空気を冷却す
る装置として内側を空気が通過し，外側を冷却水が通過
し，圧縮空気を冷却し，冷却水を加熱して蒸気を発生さ
せ，該蒸気をターボチャージャのタービンに送り込んむ
ことができれば，エンジンの効率を向上させることがで
きる。また，ターボコンパウンドエンジン，即ち，発電
機を持つターボチャージャを排気管に組み込んだエンジ
ンでは，エネルギ回収装置の排気タービンの動力として
排気ガスのエネルギに加えて蒸気力を用いると，回収エ
ネルギが増加し，トータル的にエンジンの出力が増す。

【０００７】そこで，蒸気を発生させる熱エネルギとし
て，圧縮空気の熱を利用し，水源として水タンク又は水
道水を用いる場合に，圧縮空気はできるだけ低温にする
ように冷却し，水蒸気はできるだけ高温にすることが好
ましい。ところが，空気を冷却するために多量の水を用
いると，冷却水は熱水或いは蒸気に変換されず，無駄に
なり，また，冷却水を少なくすると，圧縮空気は冷却さ
れないということになる。従って，燃焼室に供給する圧
縮空気，ＥＧＲガスの高温圧縮ガスを適量の冷却水を使
用して十分に冷却する必要があるが，如何なる構造の冷
却装置を用いればよいかの課題がある。更に，加熱され
た熱水をパイプを用いてターボチャージャの後流に配置
された別の熱交換器へ送り込む場合に，熱水そのものは
液体であるので十分な量を送ることができるが，熱水に
蒸気が加わった場合には，蒸気が気体であって膨張して
いるため，熱交換器へ送り込む熱水の絶対量が少なくな
り，水通路による熱交換器への供給量が少なくなり，熱
交換器での熱エネルギの吸収が少なくなり，高温蒸気の
十分な量を確保できず，排気ガスの熱エネルギを排気ガ
スとして外部に排出することになる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
の問題を解決することであり，例えば，エンジンに供給
する吸気に利用するため高温圧縮ガスを水と空気で冷却
すると共に，タービンの駆動力をアップする熱水を生成
するため水を高温圧縮ガスで加熱するものであり，燃焼
室から排出される排気ガスでターボチャージャを駆動
し，次いでターボチャージャから排出された排気ガスが
有する熱エネルギを熱交換器によって回収する場合に，
ターボチャージャのコンプレッサから送り出される圧縮
空気とタービンを通過した排気ガスから成るＥＧＲガス
とから成る高温圧縮ガスを燃焼室に供給するのに先立っ
て水と空気とで冷却し，多量のＥＧＲガスを燃焼室に供
給することを可能にすると共に，水による高温圧縮ガス
の冷却によって発生する熱水をターボチャージャの後流
に配置した熱交換器で加熱して高温蒸気にし，該高温蒸
気をターボチャージャのタービンに送り込んでタービン
の駆動力をアップさせ，排気ガスエネルギを有効に回収
することを可能にした高温圧縮ガスを水と空気で冷却す
る熱交換器を提供することである。

【０００９】この発明は，外周部が隔壁で形成され且つ
内部がハニカム等の多数の通路を備えた高温圧縮ガスが
流れるガスパイプ，該ガスパイプの外周を取り囲んで配
置され且つ前記ガスパイプの前記外周部に近接した水が
通過できる多数の水通路が形成されていると共に前記水
通路を通過する前記水が侵入して気化できる多孔通路を
備えた多孔体，並びに該多孔体を取り囲んで前記多孔体
に空気流に当てるため空気を取り入れる入口及び前記空
気と前記多孔体内で発生した水蒸気とを外部へ排出する
出口を備えたハウジング，から成る高温圧縮ガスを水と
空気で冷却する熱交換器に関する。

【００１０】この熱交換器は，前記ハウジングの前記入
口から前記ハウジングの前記内部へ前記空気を送り込む
ための送風ファンが前記入口に設けられている。

【００１１】前記高温圧縮ガスは，前記水と前記空気で
冷却されてエンジンに吸気として供給されるのに使用さ
れる。

【００１２】前記多孔体の前記水通路を通過した熱水
は，前記エンジンに設けたターボチャージャの後流に設
けられた別の熱交換器に送り込まれ，前記別の熱交換器
で加熱されて水蒸気に変換され，前記水蒸気は前記ター
ボチャージャのタービンに送り込まれるのに使用され
る。

【００１３】また，前記高温圧縮ガスは，エンジンから
排出された排気ガスの一部から成るＥＧＲガスと吸入空
気とから構成されている。

【００１４】前記多孔体へ前記水を加圧供給するため前
記水通路の入口には，エンジンの作動状態に応じて水量
を制御できる水ポンプが設けられている。

【００１５】前記多孔体へ供給される前記水は，水タン
ク又は水道を水源としている。

【００１６】この熱交換器は，燃焼室からの排気ガスを
流す排気管に設けられたターボチャージャ，前記ターボ
チャージャのタービンの後流に設けられた第１熱交換
器，及び前記ターボチャージャのコンプレッサから送り
出される前記高温圧縮ガスを冷却すると共に前記第１熱
交換器に熱水を供給するための第２熱交換器から成るエ
ネルギ回収装置を備えたエンジンにおける前記第２熱交
換器として適用されるものである。

【００１７】更に，前記エネルギ回収装置は，前記第１
熱交換器を通過した前記排気ガスの一部をＥＧＲガスと
して前記燃焼室に送り込むため前記排気管に設けられた
ＥＧＲ制御弁，前記第１熱交換器によって排気ガスエネ
ルギによって発生した蒸気を前記タービンに送り込むた
め前記タービンの上流側に設けられた合流制御弁，前記
第２熱交換器に前記水を供給すると共に前記第２熱交換
器で加熱された熱水を前記第１熱交換器に加圧供給する
水ポンプ，及び前記第１熱交換器の熱水導入部に設けら
れた噴射ノズルを備えている。

【００１８】この熱交換器は，上記のように，内側をハ
ニカム等を用いた熱伝達面積の大きな構造とし，隔壁を
隔てて多孔質材から構成し，該多孔質材の内側に水流水
路を設けた冷却可能な構造を配置しているので，内側の
ハニカム通路からの熱伝導により温度が上昇し，多孔質
材であるため気孔部に水が浸入し，熱伝導面積が増加
し，内筒からの熱移動が容易になり，冷却水が通路とな
がら温度が上昇し，また，外側にも水が浸入して温度が
高くなり，水流下流では外側で気化が始まり，多孔体全
体の温度を低下させる。また，多孔体の外側では，気化
熱が放散され易いように空気流を作るとより効果的に熱
が放散でき，熱放散を多量に要する場合には気流速度を
増すように，ファン等を用いて多孔体表面の水蒸気を多
量に放出するようにする。更に，この熱交換器では，水
通路を通過する水は，１００℃以上に加熱されて熱水と
なり，ターボチャージャの後流に設けられた熱交換器に
送り込まれ，そこで水蒸気に変換される。また，熱交換
器からの熱水は，ターボチャージャの後流の熱交換器に
噴射ノズル等によって噴射することによって確実に且つ
良好に熱交換して高温蒸気に変換でき，該高温蒸気をタ
ービンに排気ガスと共に供給することによってタービン
の駆動力をアップできる。

【００１９】この熱交換器は，水で１００℃以上の温度
の熱水を作り，蒸気を含んでいない熱水のみを第２熱交
換器から水通路を通じて第１熱交換器へ送り込むことが
できるので，十分な量の熱水を第１熱交換器に送り込む
ことができる。第１熱交換器では，熱水は排気ガスから
十分に熱エネルギを吸収することができ，気化して気化
熱を含んだ状態の高温蒸気になり，該高温蒸気をターボ
チャージャのタービンに排気ガスと共に送り込めば，タ
ービンの駆動力をアップさせることができ，ターボチャ
ージャに設けた発電機の発電力を高めることができ，ま
た，コンプレッサの駆動をアップして圧縮ガスを高温に
できる。即ち，第２熱交換器で発生する熱水は，ポンプ
の作動によって高圧にして第２熱交換器から水通路を通
じて噴射ノズルで第１熱交換器に噴霧すれば，第１熱交
換器での排気ガスの熱エネルギを十分に吸収でき，盛ん
に気化して高温蒸気を発生させることになる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
による高温圧縮ガスを水と空気で冷却する熱交換器を説
明する。図１はこの発明による高温圧縮ガスを水と空気
で冷却する熱交換器の一実施例を示す断面図，図２は図
１の熱交換器のＡ−Ａ断面を示す断面図，及び図３はこ
の熱交換器が組み込まれたエネルギ回収装置を備えたエ
ンジンの概略説明図である。

【００２１】この高温圧縮ガスを水と空気で冷却する熱
交換器５は，圧縮空気やＥＧＲガス等の高温の圧縮ガス
を水と空気とで冷却し，水を高温圧縮ガスで加熱して熱
水に変換し，図３に示すように，冷却された圧縮ガスを
燃焼室２に供給し，また，加熱された熱水をターボチャ
ージャ３の後流の排気管１３に設けられた熱交換器４に
供給して高温蒸気に変換し，該高温蒸気をターボチャー
ジャ３のタービン２０に供給してタービン２０の駆動力
をアップさせるのに適用される。

【００２２】この高温圧縮ガスを水と空気で冷却する熱
交換器５（第２熱交換器）は，特に，外周部が隔壁で形
成され且つ内部が多数のハニカム通路３６を備えた高温
圧縮ガスが流れるガスパイプ３５，及びガスパイプ３５
の外周を取り囲んで配置され且つガスパイプ３５の外周
部に近接した水が通過できる多数の水通路３７が形成さ
れていると共に水通路３７を通過する水が侵入して気化
できる多孔通路を備えた多孔体３８，並びに空気を内部
に取り込む入口３９及び空気と多孔体３８で発生した水
蒸気との出口４１を備えた多孔体３８を取り囲むハウジ
ング４０から構成されている。多孔体３８に形成された
水通路３７の入口側には，水通路２６（図３）から分岐
した水パイプ４４がそれぞれ接続されている。また，水
通路３７の出口側には，燃料が流れる水パイプ４５がそ
れぞれ接続され，水パイプ４５は集合して水通路２４
（図３）に接続されている。

【００２３】ハウジング４０は，円筒状に形成されたハ
ウジング本体４８，及びハウジング本体４８の両端に固
定された端板４２，４３から構成されている。ハウジン
グ４０に形成された入口３９からハウジング４０の内部
即ち中空部４７へ空気を送り込むための送風ファン４６
が入口３９に設けられている。

【００２４】熱交換器５は，例えば，図３に示すエンジ
ン回収装置を備えたエンジン１に組み込まれて使用され
る。その際には，圧縮空気とＥＧＲガスから成る高温圧
縮ガスは，ハニカム通路３６を通過する時に水と空気で
冷却されてエンジン１に吸気として供給されるのに使用
される。多孔体３８の水通路３７を通過した熱水は，エ
ンジン１に設けたターボチャージャ３の後流に設けられ
た熱交換器４（第１熱交換器）に送り込まれ，熱交換器
４で加熱されて高温蒸気に変換され，該高温蒸気がター
ボチャージャ３のタービン２０に送り込まれるのに使用
される。高温圧縮ガスは，エンジン１から排出された排
気ガスの一部と吸入空気とから構成され，エンジン１の
燃焼室２へ排気ガスの一部がＥＧＲガスとして供給され
るのに使用される。更に，多孔体３８へ水を加圧供給す
るため水通路３７の入口には，エンジンの作動状態に応
じて水量を制御できる水ポンプ９が設けられている。熱
交換器５で加熱された熱水は，水ポンプ９で加圧されて
熱交換器４へ供給される。多孔体３８へ供給される水
は，水タンク又は水道を水源としている。

【００２５】図３に示すように，熱交換器４，５が組み
込まれたエンジン１は，例えば，吸入行程，圧縮行程，
膨張行程及び排気行程の４つの行程を順次繰り返すこと
によって作動されるものであり，定置式のコージェネレ
ーションシステムにおける負荷変動が小さいエンジンに
適用することが好ましいものである。エンジン１は，天
然ガス等のガス体，軽油，ガソリン等を燃料とし，例え
ば，コージェネレーションシステムや自動車用エンジン
に適用できるものである。エンジン１は，多気筒エンジ
ンに構成され，各燃焼室２からの排気ガスを排出するた
め排気マニホルド３１と，吸気通路２５を通じて燃焼室
２へ吸気を供給するため吸気マニホルド２７とを備えて
いる。吸気通路２５からの吸入空気とＥＧＲガスとは吸
気マニホルド２７を通じて各気筒の燃焼室２へ供給さ
れ，また，各燃焼室２からの排気ガスは排気マニホルド
３１によって集合して排気管１２へ排出される。燃焼室
２は，セラミック部材，遮熱層等によって遮熱構造に構
成されている。

【００２６】エンジン１は，燃焼室２から排出された排
気ガスを流す排気系に設けられたエネルギ回収装置で発
生した蒸気をターボチャージャ３のタービン２０へ供給
してタービン２０の駆動力をアップし，更に発電・電動
機２２とコンプレッサ２１を駆動して排気ガスエネルギ
を回収するエネルギ回収装置を有すると共に，排気ガス
の一部をＥＧＲガスとして燃焼室２に再循環させるＥＧ
Ｒ装置に設けた水分離装置を有する。

【００２７】エンジン１は，燃焼室２から排出される排
気ガスを流す排気管１２に設けられたターボチャージャ
３，ターボチャージャ３の後流の排気管１３に設けられ
た熱交換器４，及び熱交換器４を通過した排気ガスの一
部をＥＧＲガスとして燃焼室２に送り込むため熱交換器
４の後流の排気管１４に設けられたＥＧＲ制御弁７を有
する。ターボチャージャ３は，排気ガスで駆動されるタ
ービン２０，タービン２０を連結したシャフト２３に取
り付けられたコンプレッサ２１及びタービン２０とコン
プレッサ２１との間でシャフト２３に設けられた発電・
電動機２２から構成されている。発電・電動機２２は，
タービン２０の回転力を電力として取り出して排気ガス
エネルギを電気エネルギとして回収することができる。

【００２８】エンジン１では，ＥＧＲ制御弁７からの排
気ガスをターボチャージャ３のコンプレッサ２１に送り
込むため，ＥＧＲ制御弁７から延びるＥＧＲガス通路１
６がコンプレッサ２１へ吸入空気を供給する吸気通路１
７に連結され，ＥＧＲガス通路１６と吸気通路１７との
合流部に水分離装置８が設けられている。吸入空気は，
エアクリーナ２８を通じて水分離装置８へ供給され，水
分離装置８でＥＧＲガスと混合され，水分が除去された
ガスを吸気として燃焼室２へ供給され，水分はドレン管
３３から外部へ排水されるようになる。更に，コンプレ
ッサ２１から送り出される吸気は，熱交換器５（第２熱
交換器）で冷却され，次いで吸気に含まれる水分を分離
する水分離装置１１を通って吸気マニホルド２７からそ
れぞれの燃焼室２へ供給される。水分離装置１１で分離
された水分はドレン管３４から外部へ排水される。

【００２９】水ポンプ９によって送り込まれる水道，水
タンク等の水は，水通路２６から熱交換器５（第２熱交
換器）を通過し，コンプレッサ２１から送り出されるＥ
ＧＲガスと吸入空気から成る高温圧縮ガスの熱エネルギ
によって加熱されて熱水となり，次いで，熱水が噴射ノ
ズル５０によって熱交換器４に噴霧して送り込まれる。
熱交換器５は，上記のように，熱水のみを水通路２４を
通じて熱交換器４へ供給できる。一方，コンプレッサ２
１から熱交換器５に送り込まれた空気とＥＧＲガスの一
部とからなる高温圧縮ガスは，水ポンプ９からの水及び
ハウジング４０の入口３９から取り入れられた空気で冷
却される。高温圧縮ガスは，冷却されることによって飽
和水蒸気圧が低下し，若干の水分が発生するので，その
水分が水分離装置１１で分離され，冷却され且つ水分が
分離された吸気が燃焼室２へ供給され，水分はドレン管
３４から外部へ排水される。

【００３０】また，エンジン１は，ＥＧＲ装置を備えて
いる。ＥＧＲ装置は，熱交換器４の後流の排気管１４に
設けられたＥＧＲ制御弁７によってエンジン１の作動状
態に応じて排気ガス流量が制御されるように構成されて
いる。エンジン１には，エンジン負荷を検出する負荷セ
ンサ２９，エンジン回転数を検出する回転センサ３０及
び排気ガス温度を検出する温度センサ３２が設けられて
いる。コントローラ１０は，負荷センサ２９，回転セン
サ３０及び温度センサ３２からの検出信号，即ち，エン
ジンの作動状態に応じてＥＧＲ制御弁７によって排気ガ
ス流量即ちＥＧＲガス流量が制御されると共に，水ポン
プ９及び合流制御弁６によって熱交換器４，５へ供給す
る水流量及びタービン２０へ供給する蒸気量が制御さ
れ，最適なエネルギ回収システムを構成することができ
る。ＥＧＲ制御弁７からＥＧＲガス通路１６に送り込ま
れた排気ガスは，水分離装置８によって水分が分離され
ると共に，エアクリーナ２８から取り入れられた吸入空
気と混合されてドライなＥＧＲガスと空気とから成る吸
気を生成する。

【００３１】熱交換器５から水通路２４を通じて熱交換
器４へ送り込まれた熱水は，熱交換器４の熱水導入口に
設けた噴射ノズル５０によって熱交換器４へ噴霧され，
噴霧された熱水は熱交換器４において排気ガスの熱エネ
ルギで加熱されて高温蒸気に変換される。熱交換器４で
生成された高温蒸気は，蒸気通路１９を通って合流制御
弁６によって蒸気流量が制御されて排気管１２へ送り込
まれる。排気管１２へ送り込まれた高温蒸気は，排気ガ
スと混合され，ターボチャージャ３のタービン２０に働
き，タービン２０の駆動力をアップする。言い換えれ
ば，熱交換器５で加熱された熱水は，次いで熱交換器４
で加熱されて高温蒸気となり，その蒸気エネルギは，タ
ービン２０に与えられ，エネルギ回収装置の一部を構成
することになる。また，コントローラ１０は，発電・電
動機２２の発電機運転によって発電した電力を補機で消
費したり，或いはバッテリに蓄電する制御を行う。コン
トローラ１０は，場合によっては，発電・電動機２２を
電動機運転し，バッテリに蓄電した電力を使用してコン
プレッサ２１による過給等を行う制御をする。

【００３２】熱交換器４は，それらの構造の詳細に示し
ていないが，例えば，内部に多孔質セラミック部材等の
熱接触面積を増大させる構造を有している。また，発電
・電動機２２で発電された電力は，バッテリに蓄電され
たり，補機を駆動するのに消費される。エンジン１で
は，熱交換器４，５で加熱された水は，高温蒸気に変換
され，タービン２０を駆動し，排気ガス中に含まれた状
態で排気管１５から排出されると共に，水分離装置８，
１１で蒸気や吸気から分離されてドレン管３３，３４か
ら外部に排出される。

【００３３】

【発明の効果】この発明による熱交換器は，上記のよう
に構成されているので，高温圧縮ガスが水と空気で冷却
されると共に，高温圧縮ガスによって水が加熱されて熱
水を効率的に発生させることができる。従って，水と空
気で冷却された高温圧縮ガスが効率的に冷却されるの
で，冷却された圧縮ガスを吸気としてエンジンに供給す
る場合には，圧縮ガスのうちのＥＧＲガスを多量に燃焼
室に供給することができ，ＮＯ_X の発生を低減できる。
また，高温圧縮ガスで加熱された水は熱水となってター
ボチャージャの後流の熱交換器で更に加熱されて高温蒸
気に変換され，その高温蒸気をターボチャージャのター
ビンに供給すると，タービンの駆動力をアップさせるこ
とができ，ターボチャージャに設けた発電機で電気エネ
ルギとして回収することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による高温圧縮ガスを水と空気で冷却
する熱交換器の一実施例を示す断面図である。

【図２】図１の熱交換器のＡ−Ａ断面を示す断面図であ
る。

【図３】この熱交換器が組み込まれたエネルギ回収装置
を備えたエンジンの概略説明図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 燃焼室 ３ ターボチャージャ ４ 熱交換器（第１熱交換器） ５ 熱交換器（第２熱交換器） ６ 合流制御弁 ７ ＥＧＲ制御弁 ９ 水ポンプ １０ コントローラ １２，１３，１４，１５ 排気管 １６ ＥＧＲガス通路 １７，１８，２５ 吸気通路 １９ 蒸気通路 ２０ タービン ２１ コンプレッサ ２２ 発電・電動機 ２４ 水通路 ３５ ガスパイプ ３６ ハニカム通路 ３７ 水通路 ３８ 多孔体 ３９ 入口 ４０ ハウジング ４１ 出口 ４２，４３ ハウジング端板 ４４ 水パイプ ４５ 熱水パイプ ４６ 送風ファン ４７ 中空部 ５０ 噴射ノズル

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周部が隔壁で形成され且つ内部がハニ
   カム等の多数の通路を備えた高温圧縮ガスが流れるガス
   パイプ，該ガスパイプの外周を取り囲んで配置され且つ
   前記ガスパイプの前記外周部に近接した水が通過できる
   多数の水通路が形成されていると共に前記水通路を通過
   する前記水が侵入して気化できる多孔通路を備えた多孔
   体，並びに該多孔体を取り囲んで前記多孔体に空気流に
   当てるため空気を取り入れる入口及び前記空気と前記多
   孔体内で発生した水蒸気とを外部へ排出する出口を備え
   たハウジング，から成る高温圧縮ガスを水と空気で冷却
   する熱交換器。
2. 【請求項２】 前記ハウジングの前記入口から前記ハウ
   ジングの前記内部へ前記空気を送り込むための送風ファ
   ンが前記入口に設けられていることから成る請求項１に
   記載の高温圧縮ガスを水と空気で冷却する熱交換器。
3. 【請求項３】 前記高温圧縮ガスは，前記水と前記空気
   で冷却されてエンジンに吸気として供給されるのに使用
   されることから成る請求項１に記載の高温圧縮ガスを水
   と空気で冷却する熱交換器。
4. 【請求項４】 前記多孔体の前記水通路を通過した熱水
   は，前記エンジンに設けたターボチャージャの後流に設
   けられた別の熱交換器に送り込まれ，前記別の熱交換器
   で加熱されて水蒸気に変換され，前記水蒸気は前記ター
   ボチャージャのタービンに送り込まれるのに使用される
   ことから成る請求項１に記載の高温圧縮ガスを水と空気
   で冷却する熱交換器。
5. 【請求項５】 前記高温圧縮ガスは，エンジンから排出
   された排気ガスの一部から成るＥＧＲガスと吸入空気と
   から構成されていることから成る請求項１に記載の高温
   圧縮ガスを水と空気で冷却する熱交換器。
6. 【請求項６】 前記多孔体へ前記水を加圧供給するため
   前記水通路の入口には，エンジンの作動状態に応じて水
   量を制御できる水ポンプが設けられていることから成る
   請求項１に記載の高温圧縮ガスを水と空気で冷却する熱
   交換器。
7. 【請求項７】 前記多孔体へ供給される前記水は水タン
   ク又は水道を水源としていることから成る請求項１に記
   載の高温圧縮ガスを水と空気で冷却する熱交換器。
8. 【請求項８】 燃焼室からの排気ガスを流す排気管に設
   けられたターボチャージャ，前記ターボチャージャのタ
   ービンの後流に設けられた第１熱交換器，及び前記ター
   ボチャージャのコンプレッサから送り出される前記高温
   圧縮ガスを冷却すると共に前記第１熱交換器に熱水を供
   給するための第２熱交換器から成るエネルギ回収装置を
   備えたエンジンにおける前記第２熱交換器として適用さ
   れることから成る請求項１に記載の高温圧縮ガスを水と
   空気で冷却する熱交換器。
9. 【請求項９】 前記エネルギ回収装置は，前記第１熱交
   換器を通過した前記排気ガスの一部をＥＧＲガスとして
   前記燃焼室に送り込むため前記排気管に設けられたＥＧ
   Ｒ制御弁，前記第１熱交換器によって排気ガスエネルギ
   によって発生した蒸気を前記タービンに送り込むため前
   記タービンの上流側に設けられた合流制御弁，前記第２
   熱交換器に前記水を供給すると共に前記第２熱交換器で
   加熱された熱水を前記第１熱交換器に加圧供給する水ポ
   ンプ，及び前記第１熱交換器の熱水導入部に設けられた
   噴射ノズルを備えていることから成る請求項８に記載の
   高温圧縮ガスを水と空気で冷却する熱交換器。