JP2011033228A - 排ガス熱回収装置の取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】架台に排ガス熱交換器を装着する場合において、組立て時に部品の製造寸法のばらつき等による排ガス熱交換器とエンジン及び架台との間の組付け位置の誤差を吸収して、無理な組立てによる応力の発生を防止する排ガス熱交換器の取付け構造を提供すること。
【解決手段】上下２つの平行部１１ａ、１１ｂと該２つの平行部を連結する垂直部１１ｃからなるアングル状の架台１１と、前記架台のアングル状部に沿って配置されて前記垂直部にボルト１３で固定された板材の組立体からなるとともに、前記排ガス熱交換器２００の下部に装着されたボルト１４の締め付け位置により上下方向及び左右方向に調整移動可能な長孔１２ｂを有する複数の下部ステー１２とを備え、前記排ガス熱交換器２００が架台１１に対して上下方向及び左右方向に調整移動可能に構成したことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、コジェネレーションガスエンジン発電装置等に適用され、排ガス入口から外筒の内部に導入された排ガスと冷却媒体入口から導入された冷却媒体を熱交換して排ガスの熱量を冷却媒体で回収する縦型の排ガス熱交換器の取付け構造に関する。

エンジンに装着された、排ガス熱交換器を備えた排ガス熱回収装置の１つとして、特許文献１（特許第４１０９７５９号公報）が提供されている。

かかる特許文献１の技術においては、図５に示すように、排ガスが導入される排ガス入口０１と該排ガス入口０１に連通され、触媒０２が収納された大径の排ガス入口管０３と、該排ガス入口管０３に連通される排ガス通路０４等を備え、該排ガス通路０４の内部に水冷却管０５が通り、該水冷却管０５へ冷却水導入パイプ０９から冷却水が導入されるようになっており、該水冷却管０５を流れる水で排ガス通路０４の排ガスを冷却して、排ガスの熱を水で回収している。
そして、特許文献１（特許第４１０９７５９号公報）においては、前記構成からなる排ガス熱交換器０６をエンジン０７の側部にボルト０８で装着して、排ガス熱交換器０６の取付け部のコンパクト化を図っている。

特許第４１０９７５９号公報

前記特許文献１においては、前記構成からなる排ガス熱交換器０６をエンジン０７の側部に装着して、排ガス熱交換器０６の取付け部のコンパクト化を図っているが、架台に排ガス熱交換器を装着するものではない。
本発明のように、架台に排ガス熱交換器を装着する場合、排ガス熱交換器と架台との配置にずれ、つまり排ガス熱交換器の排ガス出入口管のずれや、冷却媒体の出入口管のずれ等が発生して、かかるずれにより、排ガス出入口管部や冷却媒体の出入口管部の継ぎ目に漏れが発生しやすくなる。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、架台に排ガス熱交換器を装着する場合において、組立て時に部品の製造寸法のばらつき等による排ガス熱交換器とエンジン及び架台との間の組付け位置の誤差を吸収して、無理な組立てによる応力の発生を防止する排ガス熱交換器の取付け構造を提供することを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、排ガス入口から外筒の内部に導入された排ガスと冷却媒体入口から導入された冷却媒体を熱交換して排ガスの熱量を冷却媒体で回収する縦型の排ガス熱交換器の取付け構造において、上下２つの平行部と該２つの平行部を連結する垂直部からなるアングル状の架台と、前記架台のアングル状部に沿って配置されて前記垂直部にボルトで固定された板材の組立体からなるとともに、前記排ガス熱交換器の下部に装着されたボルトの締め付け位置により上下方向及び左右方向に調整移動可能な長孔を有する複数の下部ステーとを備え、前記複数の下部ステーと前記架台とは前記アングル状部にてボルトにより固定され、前記排ガス熱交換器と複数の下部ステーとは前記長孔内でボルトの締め付け位置により上下方向及び左右方向に調整移動可能に構成したことを特徴とする。

かかる発明において、好ましくは、前記排ガス熱交換器の上部に設置された蓋を延長して、前記エンジンに取付けるための排気フランジ部と一体化するとよい。
また、好ましくは、前記下部ステーを前記架台に固定するボルトと架台の取付孔との隙間によって下部ステーの架台への取り付け位置を前後方向に調整移動可能に構成したことを特徴とする。

本発明によれば、排ガス熱交換器の取付け構造において、アングル状に形成された架台と、前記架台のアングル状部にて固定された板材の組立体からなり排ガス熱交換器の下部に装着されたボルトの締め付け位置により上下方向及び左右方向に調整移動可能な長孔を有する複数の下部ステーとを備え、前記複数の下部ステーと前記架台とは前記アングル状部にて固定され、前記排ガス熱交換器と複数の下部ステーとは長孔内でボルトの締め付け位置により上下方向及び左右方向に調整移動可能に構成したので、排ガス熱交換器とアングル状に形成された架台との間を、該排ガス熱交換器が架台に対して最適位置になるように調整することができる。

従って、組立て時に、部品の製造寸法のばらつき等による排ガス熱交換器と架台との間の組付け位置の集積誤差を、前記下部ステーの長孔内でボルトの締め付け位置により上下方向及び左右方向に調整することにより、吸収することができ、排ガス熱交換器を前記複数の下部ステーの設置により、最適位置に設置できる。

また、かかる発明において、前記排ガス熱交換器の上部に設置された蓋を延長して、前記エンジンに取付けるための排気フランジ部と一体化するように構成するとよい。蓋と排気フランジ部までの部品を一体化することにより部品点数が削減でき、また前記一体化によりガスシール部が無くなり、組立てが簡単となり、ガスシール部の減少によりガス漏れを防止できる。
また、前記のように、組立て時において部品の製造寸法のばらつき等による排ガス熱交換器と架台との間の組付け位置の集積誤差を下部ステーの設置により吸収できるので、前記蓋を延長して排気フランジ部と一体化しても、組立上の問題は生じない。

また、かかる発明において、前記下部ステーを前記架台に固定するボルトと架台の取付孔との隙間によって下部ステーの架台への取り付け位置を前後方向に調整移動可能に構成するとよい。
このように構成することによって、前記排ガス熱交換器と複数の下部ステーとは長孔内でボルトの締め付け位置により上下方向及び左右方向に調整移動可能に構成したことに加えて、前後方向にも調整が可能になるため、すなわち、上下左右前後の３次元的に調整が可能になるので、組立て時において部品の製造寸法のばらつき等による排ガス熱交換器と架台との間の組付け位置の集積誤差を下部ステーの設置により一層効果的に吸収できる。

本発明の実施例にかかるコジェネレーションガスエンジン発電装置の排ガス熱交換器の配置を示す概略斜視図である。 本発明の実施例における排ガス熱交換器の側面図である。 本発明の実施例における図２のＡ線矢視図である。 （Ａ）は本発明の実施例における図３のＹ部拡大図（図２のＹ１、Ｙ２部の２箇所相当）である。（Ｂ）は（Ａ）のＢ―Ｂ線断面図である。（Ｃ）は図３のＺ矢視図である。 従来技術を示す説明図である。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１〜３において、この例はコジェネレーションガスエンジン発電装置の排ガス熱交換器２００であって、排ガス流を排ガス管内に流動させ、かかる排ガスを冷却室で冷却する縦型排ガス流動方式の排ガス熱交換器である。
かかる排ガス熱交換器２００の内部構造は、本発明の要旨ではないので、詳細な説明は省略するが、排ガス熱交換器２００は、外筒１の内部に排ガス熱交換ユニットが組み込まれ、エンジン２０２の排気通路に接続する排気フランジ６ｂから排ガス入口６ａを経て導入された排ガスは、冷却媒体入口４から外筒１内に導入された冷却媒体（例えば冷却水）と熱交換して該冷却媒体を加温し、該熱回収した冷却媒体は上方の冷却媒体出口５から排出され、温度が低下した排ガスは、排ガス出口３から外部に排出される。

尚、図１において、排ガス熱交換器２００の他に、エンジン２０２、余剰電力ヒーター２０１、発電機２０３、前記排ガス熱交換器２００の冷却媒体入口４及び冷却媒体出口５、そして本発明の要旨であるアングル状の架台１１、左右各１個の下部ステー１２、１２が示めされている。

次に、図１及び図２〜図４を参照して本発明の実施例を説明する。
前記排ガス熱交換器２００は、縦型の排ガス熱交換器２００に構成されている。
前記排ガス熱交換器２００を支持するアングル状の架台１１は、図３のように、上下２つの平行部１１ａ、１１ｂと該２つの平行部１１ａ、１１ｂを連結する垂直部１１ｃからなり、略コ字形断面のアングル状に構成された架台である。

前記アングル状の架台１１と前記排ガス熱交換器２００との間には、複数（この例では２個）の下部ステー１２が設けられている。該下部ステー１２は板材の組立体からなり、その下部側は、図３に示すように、前記架台１１の平行部１１ａ、垂直部１１ｃに沿って配置された湾曲部１２ｇを備え、該湾曲部１２ｇは前記架台１１の垂直部１１ｃにボルト１３で固定されている。架台１１の垂直部１１ｃに沿う湾曲部１２ｇの垂直部分にはボルト１３が螺合するナット１３ｃが溶接されている。
また、前記下部ステー１２の上部は、前記湾曲部１２ｇの上縁に接続されて上方に延びる取付け部１２ａが設置されている。

前記取付け部１２ａは、図３、図４に示すように、前記排ガス熱交換器２００を上下方向及び左右方向に調整移動可能な長孔１２ｂが設けられている。図４（Ａ）において、前記長孔１２ｂの移動代は、左右方向にｃ、ｃ、上下方向にｄ、ｄである。
また、図４（Ｃ）のように前記排ガス熱交換器２００の外筒１の外周には、直角形状の角部を形成したブラケット１ａが固定され、下部ステー１２の取付け部１２ａをボルト１４によって締結するようになっている。該角部の外筒１側にはナット１７が溶接されている。このように取付部１２ａのボルト１４の取付面と、湾曲部１２ｇのボルト１３の取付面とは直角方向に角度を異ならせて設けられている。

図４（Ａ）、（Ｂ）のように、前記ボルト１４のねじ部１４ａは、ブラケット１ａを相通してナット１７に螺合して取り付け部１２ａをブラケット１ａに締め付けている。該ボルト１４は大径のワッシャ１４ｂを介して、前記取付け部１２ａの長孔１２ｂの周囲を締め付けている。

また、かかる実施例において、前記排ガス熱交換器２００の上部に設置された蓋６は、これを上方に延長して、該排ガス入口６ａを前記エンジン２０２（図１参照）に取付けるための排気フランジ部６ｂと一体化するように構成している。
このようにすれば、蓋６と排気フランジ部６ｂまでの部品の排ガス入口６ａを一体化することにより部品点数が削減でき、また前記一体化によりガスシール部が無くなり、組立てが簡単となり、ガスシール部の減少によりガス漏れの恐れが減少する。

本発明の実施例においては、前記のように、下部ステー１２は、アングル状に形成された架台１１の１１ａ〜１１ｃにボルト１３にて固定される湾曲部１２ｇと、排ガス熱交換器２００の下部に装着されたブラケット１ａにボルト１４にて締め付け固定される取付部１２ａとを有した板材の組立体からなっており、前後２個の下部ステー１２によって排ガス熱交換器２００を架台１１上に固定している。

また、前記複数の下部ステー１２と前記架台１１とは前記アングル状部にて固定されるとともに、前記排ガス熱交換器２００と複数の下部ステー１２とは長孔１２ｂ内でボルト１４の締め付け位置により、左右方向（図４（Ａ）のｃ、ｃ方向）及び上下方向（図４（Ａ）のｄ、ｄ方向）に調整移動可能に構成している。

また、前記架台１１の垂直部１１ｃに前記下部ステー１２を固定する長孔の取付孔１１ｄとボルト１３のねじ部との隙間内で該下部ステー１２を前後方向（図２のｅ、ｅ方向）に調整移動可能に構成している。なお、取付孔１１ｄについては必ずしも長孔でなくボルト１３のねじ部より大きい通し孔であってもよい。さらに、前後方向の調整は、排気フランジ部６ｂの取付孔をシリンダヘッドに固定するボルト３５のねじ部３５ａより大きくして該取付孔の隙間によって前後方向に調整移動可能にしてもよく、このように排気フランジ部６ｂの取付孔の隙間を利用することで、前後方向の調整をより一層容易にできる。

次に、前記排ガス熱交換器２００を架台１１に取り付ける手順について説明する。
まず、前記エンジン２０２（図１参照）に取付けるための排気フランジ部６ｂとエンジンとの間に断熱材（ガスケット）が付いていることを確認する。次に、排ガス熱交換器２００のブラケット１ａに前後２個の下部ステー１２をボルト１４で仮締めする。
そして、排ガス熱交換器２００を架台１１に乗せ、下部ステー１２と架台１１を仮締めする。その後、排気フランジ部６ｂをボルト３５でエンジンに仮締めする。次に、排ガス熱交換器の位置を調整し、再度、排気フランジ部６ｂをエンジンに本締めする。次に、下部ステー１２と架台１１とを本締めし、その後、排ガス熱交換器２００のブラケット１ａに前後２個の下部ステー１２を本締めする。

以上のような手順で、ボルト１３、１４によって排ガス熱交換器２００を架台１１に取り付けることにより、排ガス熱交換器２００の下部に装着されたボルト１４の長孔１２ｂへの締め付け位置によって上下方向（図４（Ａ）のｄ、ｄ方向）及び左右方向（図４（Ａ）のｃ、ｃ方向）に調整移動可能に、さらに、ボルト１３の長孔１１ｄへの締め付け位置によって前後方向に調整移動可能にすることによって、排ガス熱交換器２００とアングル状に形成された架台１１との間を、該排ガス熱交換器２００が架台１１に対して最適位置になるように調整することができる。

従って、組立て時に、部品の製造寸法のばらつき等による排ガス熱交換器２００と架台１１との間の組付け位置の集積誤差を、前記下部ステー１２の取付部１２ａの長孔１２ｂ内でボルト１４の締め付け位置により上下方向及び左右方向に調整することにより、吸収することができ、さらに、前記架台１１の垂直部１１ｃに形成された長孔１１ｄ内でボルト１３の締め付け位置により前後方向に調整することができ、排ガス熱交換器２００は前記複数の下部ステー１２の設置により、最適位置に設置できる。

前記のように、組立て時における部品の製造寸法のばらつき等による排ガス熱交換器２００と架台１１との間の組付け位置の集積誤差を下部ステー１２の設置により吸収できるので、すなわち、排気フランジ部６ｂをエンジンに本締めする作業を先に行いその後に、下部ステー１２の位置を固定するとともに、ボルトと長穴との関係で前後左右上下の位置調整が可能であるので、排ガス熱交換器２００の上部に設置された蓋６に排ガス入口６ａおよび排気フランジ部６ｂを一体化しても、組立上の問題は生じない。

また、本発明の実施例によれば、下部ステー１２を架台１１の平行部１１ａでなく垂直部１１ｃにボルト１３によって固定したので、架台１１の平行部１１ａに固定すると、排ガス熱交換器２００のブラケット１ａに下部ステー１２を固定するボルト１４と接近してボルト頭同士または工具が干渉する場合を回避できる。
さらに、下部ステー１２を架台１１の平行部１１ａでなく垂直部１１ｃにボルト１３によって固定したので、排気フランジ部６ｂのボルト３５の締め付け作業と、下部ステー１２の架台１１への取り付けのためのボルト１３の締め付け作業とが、同一側からの作業とすることができるため（図３の矢印Ｗ方向の同一方向からの作業）、エンジンが収納された匡体のメンテナンスパネル側から同時に組み付けができるようになり、取り付け、取り外しが容易となる。

本発明によれば、架台に排ガス熱交換器を装着する場合において、組立て時に部品の製造寸法のばらつき等による排ガス熱交換器とエンジン及び架台との間の組付け位置の誤差を吸収して、無理な組立てによる応力の発生を防止する排ガス熱交換器の取付け構造を提供できるので、コジェネレーションガスエンジン発電装置の排ガス熱回収装置、エンジンの排ガス熱回収装置等の取付け構造として広く適用できる。

１ 外筒
１ａ ブラケット
６ａ 排ガス入口
３ 排ガス出口
４ 冷却媒体入口
５ 冷却媒体出口
６ 蓋
１１ 架台
１１ａ、１１ｂ 平行部
１１ｃ 垂直部
１２ 下部ステー
１２ａ 取付け部
１２ｂ 長孔
１２ｇ 湾曲部
１３ ボルト
１４ ボルト
１４ａ ボルトねじ部
１４ｂ ワッシャ
３５ ボルト
３５ａ ボルトねじ部
２００ 排ガス熱交換器
２０２ エンジン

Claims (3)

1. 排ガス入口から外筒の内部に導入された排ガスと冷却媒体入口から導入された冷却媒体を熱交換して排ガスの熱量を冷却媒体で回収する縦型の排ガス熱交換器の取付け構造において、
   上下２つの平行部と該２つの平行部を連結する垂直部からなるアングル状の架台と、前記架台のアングル状部に沿って配置されて前記垂直部にボルトで固定された板材の組立体からなるとともに、前記排ガス熱交換器の下部に装着されたボルトの締め付け位置により上下方向及び左右方向に調整移動可能な長孔を有する複数の下部ステーとを備え、前記複数の下部ステーと前記架台とは前記アングル状部にてボルトにより固定され、前記排ガス熱交換器と複数の下部ステーとは前記長孔内でボルトの締め付け位置により上下方向及び左右方向に調整移動可能に構成したことを特徴とする排ガス熱交換器の取付け構造。
2. 前記排ガス熱交換器の上部に設置された蓋を延長して、エンジンに取付けるための排気フランジ部と一体化したことを特徴とする請求項１に記載の排ガス熱交換器の取付け構造。
3. 前記下部ステーを前記架台に固定するボルトと架台の取付孔との隙間によって下部ステーの架台への取り付け位置を前後方向に調整移動可能に構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の排ガス熱交換器の取付け構造。

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