JP4166020B2 - 中和器及び空気調和装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排ガスから生成されるドレン水を中和する中和器、及び圧縮機がエンジンにより駆動されると共に上記中和器を備えた空気調和装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
空気調和装置には、圧縮機がガスエンジンにより駆動されるガスヒートポンプ式空気調和装置が知られている。このような空気調和装置では、ガスエンジンからの排ガスは、排ガス熱交換器にて熱交換されて冷却され、さらにマフラにより消音されて排気トップから排出される。
【0003】
上記排ガス中の水分は、排ガス熱交換器内で凝縮されてミスト状になり、このミスト状の水分がマフラ内の消音板に衝突してドレン水となる。このドレン水は、亜硝酸系で酸性であることから、中和器により中和されて排出される。図6に示すように、中和器100の導入口101から内部に導入されたドレン水は、中和剤102により中和されて排出口103から大気中へ排出される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このとき、中和器本体104内へは導入口101からドレン水の他、排ガスも導入されるので、中和器本体104内の圧力Q1によって、中和器本体104内におけるドレン水の液面105が低下する。中和器本体104内には、排出口103近傍にカバー106が配置されており、中和器本体104内の排ガスの圧力Q1が、大気圧に連通する排出口103の圧力Q2よりも、カバー106の下縁107に至る水頭圧Δhを越える程度にまで上昇すると、中和器本体104内の排ガスは、カバー106の下縁107の下方から排出口103へ向かって流れ出し、中和器100外へドレン水とともに排出される恐れがある。
【0005】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、エンジンの排ガスがドレン水とともに排出されることを防止できる中和器及び空気調和装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、エンジンの排ガスから生成されるドレン水を導入部から導いて中和し、排出部から排出する中和器において、上記導入部から上記排出部へ向かって順次減圧される、中和剤を配設した複数の圧力室を備え、上記複数の圧力室は、上方から下方へ延在されて先端に開口を備えた上側隔壁と、下方から上方へ延在されて先端に開口を備えた下側隔壁とが、導入部と排出部との間に交互に配置されて構成され、上記上側隔壁の開口上縁と上記下側隔壁の開口下縁との間の高さの差を導入部から排出部へいくほど小さくして排ガスの減圧量を徐々に低減したことを特徴とするものである。
【0007】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記下側隔壁の高さを挿入部から排出部へいくほど低くしたことを特徴とするものである。
【0008】
請求項3に記載の発明は、室外機に設置された圧縮機がエンジンにより駆動され、このエンジンの排ガスから生成されるドレン水を中和器が中和して排出する空気調和装置において、上記中和器は、ドレン水を導く導入部からドレン水を配置する排出部へ向かって順次減圧される、中和剤を配設した複数の圧力室を備え、上記複数の圧力室は、上方から下方へ延在されて先端に開口を備えた上側隔壁と、下方から上方へ延在されて先端に開口を備えた下側隔壁とが、導入部と排出部との間に交互に配置されて構成され、上記上側隔壁の開口上縁と上記下側隔壁の開口下縁との間の高さの差を導入部から排出部へいくほど小さくして排ガスの減圧量を徐々に低減したことを特徴とするものである。
【0009】
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、上記下側隔壁の高さを挿入部から排出部へいくほど低くしたことを特徴とするものである。
【0010】
請求項1乃至4に記載の発明には、次の作用がある。
【0011】
中和器が、導入部から排出部へ向かって順次減圧される、中和剤を配設した複数の圧力室を備え、これら隣接する圧力室が連通可能に構成されたことから、導入部にドレン水とともに導かれる高圧のエンジンの排ガスは、複数の圧力室を経て順次減圧され、排出部に至ることがないので、中和器外へ排出されることを防止できる。
【0012】
【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。
【0013】
図1は、本発明に係る空気調和装置の一実施の形態が適用された標準仕様の空気調和装置における冷媒回路を示す回路図である。
【0014】
この図1に示すように、冷凍装置としてのヒートポンプ式空気調和装置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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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の吸込側へ逃すバイパス弁である。
【0018】
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、バイパス弁29、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。更に、制御装置13は、後述するエンジン冷却装置41の循環ポンプ47を制御する。
【0019】
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、ヒートポンプ式空気調和装置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。
【0020】
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。
【0021】
一方、圧縮機16を駆動するガスエンジン30の燃焼室(不図示)には、エンジン燃料供給装置31から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、2個の燃料遮断弁33、ゼロガバナ34、燃料調整弁35及びアクチュエータ36が順次配設され、この燃料供給配管32のアクチュエータ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。
【0022】
燃料遮断弁33は、直列に2個配設されて2閉鎖型の燃料遮断弁機構を構成し、2個の燃料遮断弁33が連動して全閉または全開し、燃料ガスの漏れのない遮断と連通とを択一に実施する。
【0023】
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。
【0024】
燃料調整弁35は、アクチュエータ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。また、アクチュエータ36は、ガスエンジン30の燃焼室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。
【0025】
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。
【0026】
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及びアクチュエータ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を制御装置13が制御することによってなされる。
【0027】
さて、上記ガスエンジン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、図1及び図2に示すように、一端がガスエンジン30に付設された排ガス熱交換器48を介してガスエンジン30に接続されると共に、他端がガスエンジン30に直接接続された略閉ループ形状の冷却水配管42にワックス三方弁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。
【0028】
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。
【0029】
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、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、高温側出口43Cが冷却水配管42におけるラジエータ46側にそれぞれ接続される。
【0030】
エンジン冷却水は、循環ポンプ47の吐出側から約40℃でガスエンジン30の排ガス熱交換器48へ流入し、ガスエンジン30の排熱(排気ガスの熱)を回収した後にガスエンジン30内を流れてこのガスエンジン30を冷却し、約80℃に加熱される。ガスエンジン30からワックス三方弁43に流入したエンジン冷却水は、低温(例えば80℃以下)のときには低温側出口43Bから循環ポンプ47に戻されてガスエンジン30を速やかに暖機し、高温(例えば80℃以上)のときには高温側出口43Cからラジエータ46へ流れる。
【0031】
このラジエータ46は、エンジン冷却水を放熱して、このエンジン冷却水を約40℃に冷却するものである。このラジエータ46にて冷却されたエンジン冷却水は、循環ポンプ47の吸込側を経てガスエンジン30の排ガス熱交換器48へ戻され、ガスエンジン30を冷却する。また、このラジエータ46は、空気調和装置10の室外熱交換器19に隣接配置される。
【0032】
空気調和装置10の冷房または暖房運転時に、エンジン冷却装置41の循環ポンプ47が稼働されてエンジン冷却水が循環し、このエンジン冷却水がガスエンジン30を冷却する。ガスエンジン30を冷却したエンジン冷却水は、ラジエータ46にて放熱されて冷却される。特に、空気調和装置10の暖房運転時には、ラジエータ46にて放熱された熱は、蒸発器として機能する室外熱交換器19に取り込まれ、蒸発器の熱源として利用される。
【0033】
ところで、ガスエンジン30から排出される排ガスは排ガス熱交換器48内で冷却され、その水分が凝縮されてリスト状になり、マフラ49内に至る。排ガスは、マフラ49内で消音板(不図示)に衝突して消音されると共に、ミスト状の水分が上記消音板に衝突してドレン水となる。マフラ49を経て消音された排ガスは、排気トップ50を経て大気中に放出される。また、マフラ49内で生成されたドレン水は、亜硝酸系の酸性を呈するため、中和器51に導入されて中和された後、排出される。
【0034】
この中和器51は、図3に示すように、中和器本体56において、排ガスおよびドレン水を導く導入口52から、ドレン水を排出する排出口53に至る経路に、それぞれの圧力P1、P2、P3、P4が順次減圧される複数の圧力室54A、54B、54C、54Dが形成されて構成される。これらの圧力室54A、54B、54C、54Dは、中和器本体56の天面57から下方に延在し先端に開口59を備えた上側隔壁60と、中和器本体56の底面58から上方に延在し先端に開口61を備えた下側隔壁62とが、導入口52と排出口53との間に交互に配置され、上側隔壁60の開口59における上縁59Aを越えて中和器本体56内にドレン水が貯溜されることにより、上側隔壁60によって区画されて構成される。
【0035】
隣接する圧力室54A、54B、54C、54Dは、上側隔壁60の開口59によって連通可能とされる。また、圧力室54A、54B、54C,54D内には、酸性のドレン水を中和する中和剤55(例えば炭酸カルシウム)が充填されている。従って、マフラ49から導入口52に導入されたドレン水は、開口59を通って各圧力室54A、54B、54C、54Dを流れる間に中和剤により中和されて、排出口53から外部(大気)へ排出される。
【0036】
また、マフラ49からドレン水と共に、ガスエンジン30の排ガスが導入口52に導入されたとき、この排ガスは各圧力室54A、54B、54C、54D内で液面67を低下させる。
【0037】
このとき、排ガスは、導入口52に連通する圧力室54A内では、圧力P1のまま減圧されることがないものの、液面67を上側隔壁60(圧力室54Aと圧力室54Bとを隔てる上側隔壁60)の開口59における上縁59Aまで低下させ、圧力室54B内に流入したとき、この圧力室54B内で圧力P2に減圧される。この圧力P1と圧力P2との関係は、圧力室54Aと圧力室54Bとを区画する上側隔壁60の開口59における上縁59Aと、圧力室54B内の下側隔壁62における開口61の下縁61Aとの距離に相当する水頭圧をΔH1とすると、
P1=P2+ΔH1
に規定される。
【0038】
また、圧力室54B内で圧力P2に減圧された排ガスは、液面67を上側隔壁60(圧力室54Bと圧力室54Cとを隔てる上側隔壁60)の開口59における上縁59Aまで低下させ、圧力室54C内に流入したとき、この圧力室54C内で圧力P3に減圧される。この圧力P2と圧力P3との関係は、圧力室54Bと圧力室54Cとを区画する上側隔壁60の開口59における上縁59Aと、圧力室54C内の下側隔壁62における開口61の下縁61Aとの距離に相当する水頭圧をΔH2とすると、
P2=P3+ΔH2
に規定される。
【0039】
更に、圧力室54C内で圧力P3に減圧された排ガスは、液面67を上側隔壁60(圧力室54Cと圧力室54Dとを隔てる上側隔壁60)の開口59における上縁59Aまで低下させて圧力室54D内に流入したとき、この圧力室54B内で圧力P4に減圧される。この圧力P3と圧力P4との関係は、圧力室54Cと圧力室54Dとを区画する上側隔壁60の開口59における上縁59Aと排出口53の下縁53Aとの距離に相当する水頭圧をΔH3とすると、
P3=P4+ΔH3
に規定される。
【0040】
従って、
P1=P4+(ΔH1+ΔH2+ΔH3)
となるので、導入口52を経て圧力室54A内に導入される排ガスの圧力P1が、排出口53を経て外気に連通される圧力室54D(大気圧)よりも、上記水頭圧ΔH1、ΔH2、ΔH3の総和に相当する圧力以上でなければ、中和器51内に導入された排ガスは、圧力室54Cと圧力室54Dとを区画する上側隔壁60の開口59における上縁59Aの下方から、圧力室54D内へ流れ出ることが防止され、この結果、排出口53から排出されることが防止される。
【0041】
排気トップ50は、具体的には、図4及び図5に示すように、中和器本体56が、上部開口を備えたメイン容器63と、このメイン容器63の上部開口を閉塞する蓋64とを有して構成される。メイン容器63内は仕切板65により、一部を除いて図4の左右方向に仕切られ、これら左側室と右側室のそれぞれに、上側隔壁60と下側隔壁62とが交互に配置され、左側室と右側室は、上述のごとく上側隔壁60により複数の圧力室54に区画される。
【0042】
マフラ49からのドレン水および排ガスは、メイン容器63に形成された導入口52を経て中和器本体56内に導入され、右側室の複数の圧力室54、左側室の複数の圧力室54を矢印に示す如く流れ、ドレン水が排出口53から排出される。排ガスは、上記複数の圧力室54内を通る間に順次減圧されて、排出口53から排出されることが防止される。
【0043】
なお、図40の符号66は、メイン容器63と蓋64との間で上側隔壁60を保持するためのスペースである。
【0044】
以上のように構成されたことから、上記実施の形態によれば次の効果を奏する。
【0045】
中和器51が、導入口52から排出口53へ向かって順次減圧される、中和剤55を充填した複数の圧力室54、54A、54B、54C、54Dを備え、これら隣接する圧力室が連通可能に構成されたことから、導入口52にドレン水とともに導かれる高圧のガスエンジン30の排ガスは、複数の圧力室54、54A、54B、54C、54Dを経て順次減圧され、排出口53に至ることがないので、中和器51外へ排出されることを防止できる。
【0046】
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。
【0047】
【発明の効果】
請求項1及び2に記載の発明に係る中和器によれば、エンジンの排ガスがドレン水とともに排出されることを防止できる。
【0048】
請求項3及び4に記載の発明に係る空気調和装置によれば、中和器からエンジンの排ガスがドレン水と共に排出されることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る空気調和装置の一実施の形態が適用された冷媒回路等を示す回路図である。
【図2】図1のエンジン周りを示す回路図である。
【図3】図1の中和器を示す縦断面図である。
【図4】図1の中和器を示す分解斜視図である。
【図5】図4の一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図6】従来の中和器を示す縦断面図である。
【符号の説明】
10 空気調和装置
11 室外機
16 圧縮機
30 ガスエンジン
51 中和器
52 導入口(導入部)
53 排出口(排出部)
54、54A、54B、54C、54D 圧力室
55 中和剤
59 開口
60 上側隔壁
61 開口
62 下側隔壁
P1、P2、P3、P4 圧力
Claims (4)
- エンジンの排ガスから生成されるドレン水を導入部から導いて中和し、排出部から排出する中和器において、
上記導入部から上記排出部へ向かって順次減圧される、中和剤を配設した複数の圧力室を備え、上記複数の圧力室は、上方から下方へ延在されて先端に開口を備えた上側隔壁と、下方から上方へ延在されて先端に開口を備えた下側隔壁とが、導入部と排出部との間に交互に配置されて構成され、上記上側隔壁の開口上縁と上記下側隔壁の開口下縁との間の高さの差を導入部から排出部へいくほど小さくして排ガスの減圧量を徐々に低減したことを特徴とする中和器。 - 上記下側隔壁の高さを挿入部から排出部へいくほど低くしたことを特徴とする請求項1に記載の中和器。
- 室外機に設置された圧縮機がエンジンにより駆動され、このエンジンの排ガスから生成されるドレン水を中和器が中和して排出する空気調和装置において、
上記中和器は、ドレン水を導く導入部からドレン水を配置する排出部へ向かって順次減圧される、中和剤を配設した複数の圧力室を備え、上記複数の圧力室は、上方から下方へ延在されて先端に開口を備えた上側隔壁と、下方から上方へ延在されて先端に開口を備えた下側隔壁とが、導入部と排出部との間に交互に配置されて構成され、上記上側隔壁の開口上縁と上記下側隔壁の開口下縁との間の高さの差を導入部から排出部へいくほど小さくして排ガスの減圧量を徐々に低減したことを特徴とする空気調和装置。 - 上記下側隔壁の高さを挿入部から排出部へいくほど低くしたことを特徴とする請求項3に記載の空気調和装置。
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