JP2871344B2 - エンジンの蓄熱装置 - Google Patents

エンジンの蓄熱装置

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JP2871344B2
JP2871344B2 JP4260141A JP26014192A JP2871344B2 JP 2871344 B2 JP2871344 B2 JP 2871344B2 JP 4260141 A JP4260141 A JP 4260141A JP 26014192 A JP26014192 A JP 26014192A JP 2871344 B2 JP2871344 B2 JP 2871344B2
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JP
Japan
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heat
heat storage
housing
heat transfer
exhaust gas
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公良 西沢
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの蓄熱装置の
改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】排気管の途中に触媒コンバータを備える
エンジンにおいて、エンジンの運転中に排気ガスの熱を
蓄え、エンジンの冷間時等に車室内暖房用空気を加熱す
る蓄熱装置を備えるものがある(例えば、実開昭59−
29579号公報、参照)。
【0003】従来のエンジンの蓄熱装置として、例えば
図7に示すように、排気管51の周囲にインナハウジン
グ52を介して蓄熱室53が画成され、インナハウジン
グ52の周囲を断熱部材54を介して覆うアウターハウ
ジング55を備えるものがある。
【0004】エンジンの通常運転時に高温排気ガスの熱
は排気管51を介して蓄熱室53に充填された蓄熱材5
6に伝えられる一方、冷間時等に蓄熱材56の熱が排気
管51を介して低温排気ガスに伝えられ、触媒の活性化
を促すようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のエンジンの蓄熱装置にあっては、排気管51
の周囲に蓄熱材56が充填されているため、蓄熱材56
から排気管51を介して外気に逃げる放熱量が大きく、
十分な蓄熱効果が得られないという問題点があった。
【0006】本発明は上記の問題点に着目し、外気に対
する断熱性の高いエンジンの蓄熱装置を提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を達成するための手段】第1の発明は、排気ガス
が流れる排気ガス流路と、蓄熱材が充填される蓄熱室
と、排気ガス流路と蓄熱室を仕切る伝熱壁と、伝熱壁と
の間で蓄熱室を画成するハウジングと、伝熱壁および
ウジングを間隙をもって収装するケーシングと、ケーシ
ングに対してハウジングまたは伝熱壁を支持する断熱部
材とを備える。第2の発明は、前記ハウジングを、イン
ナハウジングとアウターハウジングとから構成するとと
もに、インナハウジングとアウターハウジングとの間に
断熱空間を画成した。
【0008】
【作用】第1の発明では、排気ガスは伝熱壁に面して流
れ、伝熱壁を介して蓄熱材との間で熱交換が行われる。
これにより、エンジンの通常運転時の高温排気ガスの熱
は伝熱壁を介して蓄熱室に充填された蓄熱材に伝えられ
る一方、冷間時等に蓄熱材の熱が伝熱壁を介して低温排
気ガスに伝えられる。蓄熱材に当たる伝熱壁およびハウ
ジングはこれらを収装するケーシングに対して断熱部材
を介して支持されているため、伝熱壁およびハウジング
からケーシングを経て外気への放熱が抑えられ、十分な
蓄熱効果が確保される。
【0009】第2の発明では、蓄熱材に当たるインナハ
ウジングの周囲にはアウターハウジングを介して断熱空
間が設けられているため、インナハウジングからアウタ
ーハウジングへの放熱が抑えられる。
【0010】
【0011】
【実施例】以下、本発明を添付図面に基づいて説明す
る。
【0012】図2に示すように、エンジン1の排気通路
2の途中に触媒コンバータ3が介装され、触媒コンバー
タ3より上流側に一対の切換バルブ6,7を介してバイ
パス通路4が配設され、バイパス通路4の途中に蓄熱器
5が介装される。
【0013】蓄熱時または放熱時に各切換バルブ6,7
を介してバイパス通路4が開通され、エンジン1から排
出される排気ガスが図中実線の矢印で示すように蓄熱器
5を経て触媒コンバータ3に導かれる一方、それ以外の
運転時に各切換バルブ6,7を介してバイパス通路4の
両端が閉塞され、エンジン1から排出される排気ガスが
図中破線の矢印で示すように蓄熱器5を迂回して触媒コ
ンバータ3に導かれる。
【0014】図1において、11,13はバイパス通路
4を形成する排気管であり、この排気管11と13の間
に蓄熱器5のケーシング14が介装される。ケーシング
14は各排気管11と13の開口端に溶接により固着さ
れる。
【0015】ケーシング14の内側には伝熱管12が排
気管11と13と同軸上に配置される。伝熱管12は、
排気ガスが流れる排気ガス流路と、蓄熱材16が充填さ
れる蓄熱室10とを仕切る伝熱壁として機能する。
【0016】伝熱管12の両開口端は各排気管11,1
3の開口端に対して間隙25をもって配置され、伝熱管
12から各排気管11,13への伝熱を遮断するように
なっている。
【0017】伝熱管12の両端部には筒状のインナハウ
ジング17とアウターハウジング19がそれぞれ溶接に
より固着される。
【0018】インナハウジング17と伝熱管12の間に
蓄熱材16が充填される蓄熱室10が画成される。
【0019】インナハウジング17とアウターハウジン
グ19および伝熱管12の間に断熱空間18が画成され
る。この場合、断熱空間18は真空または低圧にされ、
インナハウジング17から断熱空間18を経てアウター
ハウジング19への伝熱を遮断するようになっている。
【0020】ケーシング14は伝熱管12およびアウタ
ーハウジング19に対して間隙25をもって配置され
る。アウターハウジング19はケーシング14に対して
断熱部材21,22を介して支持される。
【0021】一対の断熱部材21は環状に形成され、ア
ウタハウジング19の各側壁部19aとケーシング14
の側壁部14aの間にそれぞれ介装される。断熱部材2
2は筒状に形成され、アウタハウジング19の周壁部1
9bとケーシング14の周壁部14bの間に介装され
る。
【0022】次に、作用について説明する。
【0023】エンジン1の通常運転時に各切換バルブ
6,7を介してバイパス通路4が開通し、高温の排気ガ
スが図2に実線の矢印で示すように蓄熱器5に導かれ
る。このとき、高温排気ガスの熱は伝熱管12を介して
蓄熱材16に伝えられる。一方、冷間運転時等にもエン
ジン1から排出される低温の排気ガスがバイパス通路4
を介して蓄熱器5に導かれ、蓄熱材16の熱が伝熱管1
2を介して低温排気ガスに伝えられ、触媒コンバータ3
の活性化を促進する。
【0024】エンジン1の運転停止時等における蓄熱器
5の保温時、各切換バルブ6,7を介してバイパス通路
4が閉塞される。この状態で、蓄熱材16に当たるイン
ナハウジング17の周囲にはアウターハウジング19を
介して断熱空間18が設けられているため、インナハウ
ジング17からアウターハウジング19への放熱が抑え
られる。蓄熱材16に当たる伝熱管12はこれらを収装
するケーシング14に対して断熱部材21,22を介し
て支持されているため、伝熱管12からケーシング14
を経て外気への放熱が抑えられる。これにより、十分な
蓄熱効果が確保され、例えばエンジン停止時間が8時間
程度に達する時点で蓄熱材16の温度を300°C程度
に保つことが可能となる。
【0025】蓄熱材16が冷えてしまっている冷間時、
また排気ガス温度が蓄熱器5の許容温度を越えて上昇し
た運転時にも、各切換バルブ6,7を介してバイパス通
路4が閉塞される。
【0026】次に、図3に示す他の実施例について説明
する。
【0027】エンジン1の排気通路2の途中に触媒コン
バータ3が介装され、触媒コンバータ3より上流側にバ
タフライ式のバルブ9が介装され、このバルブ9を迂回
して排気ガスを触媒コンバータ3に導くバイパス通路4
が配設され、バイパス通路4の途中に蓄熱器5が介装さ
れる。
【0028】蓄熱時または放熱時にバルブ9が排気通路
2の途中を閉塞し、エンジン1から排出される排気ガス
が図中実線の矢印で示すように蓄熱器5を経て触媒コン
バータ3に導かれる一方、それ以外の運転時にバルブ9
が開き、エンジン1から排出される排気ガスが図中破線
の矢印で示すように蓄熱器5を迂回して触媒コンバータ
3に導かれる。
【0029】図4において、11,13はバイパス通路
4を形成する排気管であり、この排気管11と13は互
いに平行に配置され、各排気管11と13の開口端に筒
状の箱形をしたケーシング14が溶接により固着され
る。
【0030】ケーシング14の内側には伝熱管31,3
2が排気管11と13と同軸上に配置される。各伝熱管
31,32は、排気ガスが流れる排気ガス流路と、蓄熱
材16が充填される蓄熱室10とを仕切る伝熱壁として
機能する。
【0031】伝熱管31,32の両開口端は排気管1
1,13の開口端に対して間隙25をもって配置され、
伝熱管31,32から各排気管11,13への伝熱を遮
断するようになっている。
【0032】各伝熱管31,32は筒状の箱形をしたイ
ンナハウジング17とアウターハウジング19を貫通し
て設けられ、それぞれ溶接により固着される。
【0033】インナハウジング17と各伝熱管31,3
2の間に蓄熱材16が充填される蓄熱室10が画成され
る。
【0034】インナハウジング17とアウターハウジン
グ19および各伝熱管31,32の間に断熱空間18が
画成される。この場合、断熱空間18は真空または低圧
にされ、インナハウジング17から断熱空間18を経て
アウターハウジング19への伝熱を遮断するようになっ
ている。
【0035】ケーシング14は伝熱管31,32および
アウターハウジング19に対して間隙25をもって配置
される。アウターハウジング19はケーシング14に対
して断熱部材33,34,35を介して支持される。
【0036】図5に示すように、断熱部材33は環状部
33aと、各排気管31,32の間を仕切る中央部33
bとを有し、アウタハウジング19の各側壁部19aと
ケーシング14の側壁部14aの間にそれぞれ介装され
る。
【0037】断熱部材34は環状に形成され、アウタハ
ウジング19の各側壁部19cとケーシング14の側壁
部14cの間にそれぞれ介装される。
【0038】図6に示すように、断熱部材35は筒状に
形成され、アウタハウジング19の周壁部19bとケー
シング14の周壁部14bの間に介装される。
【0039】次に、作用について説明する。
【0040】エンジン1の通常運転時にバルブ9は閉
じ、高温の排気ガスが図3に実線の矢印で示すようにバ
イパス通路4を介して蓄熱器5に導かれる。このとき、
高温排気ガスの熱は各伝熱管31,32を介して蓄熱材
16に伝えられる。冷間運転時等にもバルブ9は閉じ、
エンジン1から排出される低温の排気ガスがバイパス通
路4を介して蓄熱器5に導かれ、蓄熱材16の熱が各伝
熱管31,32を介して排気ガスに伝えられ、触媒コン
バータ3の活性化を促進する。
【0041】蓄熱材16に当たるインナハウジング17
の周囲には断熱空間18が設けられるとともに、同じく
蓄熱材16に当たる各伝熱管31,32はこれらを収装
するケーシング14に対して断熱部材33,34,35
を介して支持されているため、蓄熱材16からケーシン
グ14を経て外気への放熱が抑えられる。
【0042】この場合、蓄熱器5の内部で排気ガスの流
れ方向を逆転させる構造のため、バイパス通路4を配設
するのに必要な排気通路2の長さを縮小し、触媒コンバ
ータ3をエンジン1に近づけることが可能となる。この
結果、触媒コンバータ3の温度を高めて、排気ガスの浄
化率を高められる。
【0043】以上説明したように第1の発明は、エンジ
ンの蓄熱装置において、排気ガスが流れる排気ガス流路
と、蓄熱材が充填される蓄熱室と、排気ガス流路と蓄熱
室を仕切る伝熱壁と、伝熱壁との間で蓄熱室を画成する
ハウジングと、伝熱壁およびハウジングを間隙をもって
収装するケーシングと、ケーシングに対してハウジング
または伝熱壁を支持する断熱部材とを備えたため、蓄熱
材を収装する伝熱壁およびハウジングからケーシングや
排気管を経て外気への放熱が抑えられ、エンジンを例え
ば8時間といった比較的長い時間にわたって停止したよ
うな場合でも十分に蓄熱効果が確保され、始動後の冷間
時に触媒の活性化を促進することができる。第2の発明
は、蓄熱材に当たるインナハウジングの周囲にはアウタ
ーハウジングを介して断熱空間が設けられているため、
インナハウジングからアウターハウジングへの放熱が抑
えられるので、より一層蓄熱効果を確保することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す蓄熱器の縦断面図であ
る。
【図2】同じく排気系の構成図である。
【図3】他の実施例を示す排気系の構成図である。
【図4】同じく蓄熱器の縦断面図である。
【図5】同じく図4のA−A線に沿う横断面図である。
【図6】同じく図4のB−B線に沿う横断面図である。
【図7】従来例を示す蓄熱器の縦断面図である。
【符号の説明】
5 蓄熱器 10 蓄熱室 11 排気管 12 伝熱管(伝熱壁) 13 排気管 14 ケーシング 16 蓄熱材 17 インナハウジング 18 断熱空間 19 アウターハウジング 21 断熱部材 22 断熱部材 25 間隙

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気ガスが流れる排気ガス流路と、蓄熱
    材が充填される蓄熱室と、排気ガス流路と蓄熱室を仕切
    る伝熱壁と、伝熱壁との間で蓄熱室を画成するハウジン
    と、伝熱壁およびハウジングを間隙をもって収装する
    ケーシングと、ケーシングに対してハウジングまたは伝
    熱壁を支持する断熱部材とを備えたことを特徴とするエ
    ンジンの蓄熱装置。
  2. 【請求項2】 前記ハウジングを、インナハウジングと
    アウターハウジングとから構成するとともに、インナハ
    ウジングとアウターハウジングとの間に断熱空間を画成
    したことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの蓄熱
    装置。
JP4260141A 1992-09-29 1992-09-29 エンジンの蓄熱装置 Expired - Lifetime JP2871344B2 (ja)

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WO2021119049A1 (en) * 2019-12-09 2021-06-17 Dresser-Rand Company Pumped heat energy storage system with annular ducting arrangement

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