JP4408326B2

JP4408326B2 - エンジン用排気消音装置

Info

Publication number: JP4408326B2
Application number: JP2000238140A
Authority: JP
Inventors: 洋志上原; 稔大久保
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2000-08-07
Filing date: 2000-08-07
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2020-08-07
Also published as: JP2002047929A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気消音器の消音効果を低下させずに、排気消音器に溜まる凝縮水を排出できるようにする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、エンジンにより燃焼した後の排ガス中には水蒸気（水分）が含まれており、特に、天然ガスを燃焼させるガスエンジンは多い傾向がある。この排ガス中に含まれる水蒸気は、排気通路中の消音器で膨張するときに、膨張冷却して凝縮したり、或いは、エンジン停止後に排出されずに消音器内に残った空気中の水分が冷えることによって結露し、消音器内に水が溜まるようになる。この水は腐食の原因となったり、消音効果を低下させるので、消音器に水抜き配管やドレン孔を形成した技術が公知となっている。例えば、実開平５−２１１２２や特開平１１−１８２２３９の技術である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記実開平５−２１１２２の技術は、消音器内を複数の室に区画し、この室に区画する隔壁の底部に通水孔を開口し、アウトレットパイプの上流側端の室に溜まった凝縮水をインナパイプから噴出する排気流によって吹き飛ばして機外に排出するようにしている。
また、特開平１１−１８２２３９の技術は、円筒のハウジングが３個の隔壁で区画され、それぞれの隔壁の下部にドレン水用孔が開口され、下流側の膨張室のドレン排出部に取り付けられた配管から排出されるように構成している。
しかし、前記両者の技術とも、隔壁にドレン水用の通路孔を開口した構成であるため、音響的には、その隔壁は壁としての役割を果たせず開放端となってしまい、その区画部での音の減衰量は低下する。その結果、排気消音器としての消音性能は劣化するのである。また、前者の技術ではエンジン停止後には凝縮水は排出されないことになり、腐食の原因となっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
請求項１においては、ハウジング（３２）内部を上下の複数の室に区画したエンジン用排気消音器（９）において、一の室（４１）と他の室（４２）に仕切る隔壁（３３）に、周壁を有するドレン水流通路（３７）を設け、該ドレン水流通路（３７）を隔壁（３３）の両側の室に（４１・４２）に突出し、前記ドレン水流通路（３７）と隔壁（３３）が交差するドレン水上流側の流通路の一部を欠損したものである。
【０００６】
請求項２においては、請求項１記載のエンジン用排気消音装置において、前記ドレン水流通路（３７）を一の隔壁（３３Ｂ）から少なくとも他の一の隔壁（３３Ａ）まで設けたものである。
【０００７】
請求項３においては、請求項１記載のエンジン用排気消音装置において、前記ドレン水流通路（３７）を一の室の隔壁（３３）から少なくとも一の室の外壁（３２ａ）まで設けたものである。
【０００８】
請求項４においては、請求項３記載のエンジン用排気消音装置において、前記ドレン水流通路（３７）を外部排出管と兼用したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
図１はエンジンヒートポンプ装置を示す斜視図、図２は同じく正面図、図３は同じく平面図、図４はエンジンヒートポンプ装置の冷媒回路を示す図、図５はドレン水流通路の第一実施例を示す排気消音器の断面図、図６はドレン水流通路の第二実施例を示す排気消音器の断面図、図７はドレン水流通路の第三実施例を示す排気消音器の断面図、図８はドレン水流通路の第四実施例を示す排気消音器の断面図、図９はドレン水流通路の第五実施例を示す排気消音器の断面図、図１０はドレン水流通路の第六実施例を示す排気消音器の断面図である。
【００１１】
まず、本発明のエンジン用排気消音器を装備したヒートポンプ装置について、図１乃至図４により説明する。エンジンヒートポンプ装置のパッケージ４は上下に二分され、上方に熱交換室１が配置され、下方にエンジンルーム２が配置されている。ここで、熱交換室１は、熱交換の為に外気が通風出来る室であり、エンジンルーム２は吸気管や排気管を通じてのみ外部とつながる略密閉状態である。
【００１２】
エンジンルーム２内には、エンジン３、圧縮機７及びアキュムレータ１６等が設置され、該エンジン３には吸気消音器８や排気消音器９等が付設されている。また、エンジン３の底部付近には、該エンジン３の潤滑油を貯留するオイルパン５及び該オイルパン５と連通している補助オイルパン６が配置されている。また、制御装置等の電装部材が収納された電装ボックス１１、リキッドレシーバ１３、及び冷媒回路１２等が設置されるとともに、オイルパン５とは別個に設けられ潤滑油を貯留しているオイルタンク１０が配置されている。
【００１３】
該オイルタンク１０と前記補助オイルパン６とは連結されており、連結途中に介装された潤滑油ポンプ１８により、オイルタンク１０内に貯留された潤滑油を補助オイルパン６へ補充するように構成している。該潤滑油ポンプ１８は、エンジンルーム２内の天井面２ａ近傍に配置されている。また、エンジンルーム２上方の熱交換室１の天井面には、放熱用のファン１５・１５が設けられており、また、排気口１４を開口して、排気消音器９を通過した後のエンジン３からの排気を該排気口１４から外部へ排出するように構成している。
【００１４】
このように構成されるエンジンヒートポンプ装置の冷媒回路１２の流れを、例えば、暖房時における流れを図４により説明する。まず、エンジン３により圧縮機７を駆動して、冷媒を高温高圧過熱蒸気の状態とし、オイルセパレータ２１により冷媒内に混合している油分を分離する。油分を分離した後の高温高圧過熱蒸気は、暖房方向へ切り換えられた四方弁１９により室内熱交換器２３に至る。該室内熱交換器２３にて冷媒は熱が放出されて、高温高圧過熱蒸気の状態から高圧液体状態となる。この放出熱により室内の暖房が行われる。
【００１５】
高圧液体状態の冷媒はリキッドレシーバ１３を通過した後、膨張弁２４にて急激に膨張して低温低圧蒸気状態となり、室外熱交換器２２を通過するする間に外気から熱を得て過熱状態の蒸気となる。この過熱状態の冷媒は、アキュムレータ１６に戻り、完全な蒸気相となって再び圧縮機７へ案内されて、以降同様のサイクルを繰り返す。
また、冷房時は、四方弁１９から室外熱交換器２２、リキッドレシーバ１３、膨張弁２４、室内熱交換器２３、及び四方弁１９の順で冷媒が流れる。
【００１６】
一方、エンジン３の冷却水は、冷却水回路２０内をポンプ２９により循環されており、該エンジン３内で高温になった冷却水をラジエータ２６によって冷却するようにしている。また、前記冷媒回路１２内おいて、アキュムレータ１６に戻る冷媒が、十分に気化していない場合には、三方弁２８を切り換えて、高温の冷却水を冷媒補助蒸発器２５へ案内し、冷媒に熱を与えるように構成している。さらに、冷却水回路２０にはサーモスタット２７を設けて、冷却水の温度がさほど高くなく冷却する必要がない場合には、冷却水がラジエータ２６を通過することなく直接エンジン３へ戻るように構成している。尚、冷却水回路２０には、排気ガス熱交換器３０を設けて、エンジン３からの排気と熱交換するようにしている。
【００１７】
次に、本発明のエンジン用排気消音器９について説明する。図５において、エンジン用排気消音器９は消音器ハウジング３２を円筒形や箱形等筐体で構成して、隔壁３３によってハウジング３２内部を複数の室に区画している。なお、本実施例では、ハウジング３２を上下方向に配置して、隔壁３３を水平方向に配置して上下に区画する構成としていが、左右方向に区画する構成とすることもでき、限定するものではない。また、本実施例では、一つまたは二つの隔壁によってハウジング３２内を区画しているが、３以上の隔壁によって区画することも可能であり、限定するものではない。
【００１８】
エンジン用排気消音器９は図５に示すように、ハウジング３２内が上下中途部の水平方向の面で構成した隔壁３３によって、上方に位置する上流側の第一膨張室４１と、下方に位置する下流側の第二膨張室４２に区画されている。該第一膨張室４１にはエンジンの排気ポートに連通される導入管３４（本実施例では排気ガス熱交換器３０が介装されている）の先端が挿入され、また、前記第一膨張室４１と第二膨張室４２を仕切る隔壁３３にはインナパイプ３５が貫通して設けられて、第一膨張室４１と第二膨張室４２の間を連通している。そして、該第二膨張室４２とハウジング３２外を連通するために導出管３６が設けられており、本実施例では、導出管３６の一端が第二膨張室４２内に臨むように配置し、他側が第一膨張室４１を貫通してハウジング３２より上方に突出している。こうして、エンジンの排気ポートからの排気は、導入管３４から第一膨張室４１、インナパイプ３５を介して第二膨張室４２に入り、消音される。
【００１９】
そして、本発明は前記隔壁３３にドレン水流通路３７を設けており、該ドレン水流通路３７は隔壁３３を構成する板に連通孔３３ａを開けただけの構成ではなく、連通孔３３ａから延出して周壁を有するドレン水流通路３７を隔壁３３に対して直角または傾斜して配置している。この周壁を有するドレン水流通路３７を設けることによって、音響的には連通孔３３ａが開放端とならず、その区画部での音の減衰量の低下は殆ど生じないのである。そして、該ドレン水流通路３７によって第一膨張室４１から第二膨張室４２に凝縮した水が流れ落ち、該第二膨張室４２に溜まった水は第二膨張室４２の底面に連通した外部排出管４０よりハウジング外に排出するようにしている。
【００２０】
先ず、図５よりドレン水流通路３７の第一実施例より説明する。第一実施例のドレン水流通路３７は両端が開放されパイプ状に構成したドレン管５１の一端（上端）を隔壁３３に開口した連通孔３３ａの下方から連通固定して、他側（下側）のドレン水下流側の区画室である第二膨張室４２内に突出している。なお、この第二膨張室４２への突出長さはエンジンから発生する音の波長に合わせて伝播しない程度の長さに適宜決定される。こうして、第一膨張室４１内に溜まった凝縮水は連通孔３３ａからドレン管５１を介して第二膨張室４２内に入り、外部排出管４０よりハウジング外に排出されるのである。そして、ドレン管５１は音響的に開放されていないので、消音効果を低下させることがない。
【００２１】
第二実施例のドレン水流通路３７は図６に示すように、パイプ状に構成したドレン管５２が隔壁３３に開口した連通孔３３ａを貫通して、第一膨張室４１及び第二膨張室４２に跨がって突出して固定されている。そして、ドレン管５２と隔壁３３が交差する連通孔３３ａ部分の上流側のドレン管５２に、凝縮水が流れ込む程度の欠損部５２ａが設けられている。つまり、両端が開放されたドレン管５２の中途部が隔壁３３を貫通して固定され、該隔壁３３の上面と同じ高さの位置のドレン管５２側面に中空の内部と連通する孔（欠損部５２ａ）を設けている。即ち、このドレン管５２に開口する孔はドレン水上流側の第一膨張室４１に面して開口され、第一膨張室４１で発生した凝縮水は欠損部５２ａからドレン管５２内に入り、下端より第二膨張室４２内に入り、外部排出管４０よりハウジング外に排出されるのである。そして、ドレン管５２はドレン管５１と同様に音響的に開放されていないので、消音効果を低下させることがない。なお、前記欠損部５２ａの大きさや形状は限定するものではない。また、このドレン管５２はインナパイプ３５と略同じ構成となるので、ドレン管５２とインナパイプ３５を一つの管で構成することも可能であるが、欠損部を設ける為、インナパイプ３５による消音効果を低減することになるので、別々に配置するほうが好ましい。また、別々に設ける場合にはドレン管５２の上端は閉じても構わない。
【００２２】
第三実施例のドレン水流通路３７は、図７に示すように、ハウジング３２内を複数（三つ以上）の室に分割する隔壁３３Ａ・３３Ｂ・３３Ｃ・・・の一方から他方に貫通して、下側の室内に延出するようにドレン管５３を設けている。つまり、隔壁３３Ａ・３３Ｂの二つの隔壁によって第一膨張室４１と第二膨張室４２と第三膨張室４３の三つの室に分離した実施例で説明すると、第一膨張室４１内に導入管３４が挿入され、インナパイプ３５が隔壁３３Ａを貫通して第一膨張室４１と第二膨張室４２を連通し、インナパイプ３８が隔壁３３Ａ・３３Ｂを貫通して第二膨張室４２と第三膨張室４３を連通し、導出管３９が隔壁３３Ａ・３３Ｂとハウジング３２を貫通して第三膨張室４３と外部を連通している。
【００２３】
そして、パイプ状に構成したドレン管５３の一端（上端）が隔壁３３Ａに開口した連通孔３３ａに連通し、他側（下側）は隔壁３３Ｂに開口した連通孔３３ｂを貫通して第三膨張室４３内に延出している。そして、ドレン管５３と隔壁３３Ｂが交差する連通孔３３ｂ部分の上流側のドレン管５３に、凝縮水が流れ込む程度の欠損部５３ａが設けられている。つまり、両端が開放されたドレン管５３の上端が隔壁３３Ａに固定されて、連通孔３３ａと連通し、中途部が隔壁３３Ｂを貫通して固定され、該隔壁３３Ｂの上面と同じ高さの位置のドレン管５３側面に中空の内部と連通する孔（欠損部５３ａ）を設けている。
【００２４】
このようにして、第一膨張室４１で発生した凝縮水は、第一膨張室４１に面して開口された欠損部５３ａからドレン管５３内に入り、第二膨張室４２内で発生した凝縮水は連通孔３３ｂよりドレン管５３内に入り、該ドレン管５３下端より第三膨張室４３内に入り、外部排出管４０よりハウジング外に排出されるのである。そして、ドレン管５３はドレン管５１・５２と同様に音響的に開放されていないので、消音効果を低下させることがない。また、ドレン管５３は隔壁３３Ａ・３３Ｂを連結するので、支柱の役目を果たして剛性をアップすることができる。なお、ドレン管５３はドレン管５２と同様にインナパイプ３８と兼用した構成とすることもできる。
【００２５】
第四実施例のドレン水流通路３７は図８に示すように、ハウジング３２及び消音器の構成は実施例１、２と略同じであり、パイプ状に構成したドレン管５４が隔壁３３に開口した連通孔３３ａを貫通して、該ドレン管５４の上端は第一膨張室４１の外壁３２ａまで延設して固設され、ドレン管５４の下端は第二膨張室４２内に延出されている。そして、ドレン管５４と隔壁３３が交差する連通孔３３ａ部分の上流側のドレン管５４に、凝縮水が流れ込む程度の欠損部５４ａが設けられている。つまり、隔壁３３を貫通したドレン管５４の中途部において、該隔壁３３の上面と同じ高さの位置のドレン管５４側面に中空の内部と連通する孔（欠損部５４ａ）を設けている。
【００２６】
こうして、ドレン水上流側の第一膨張室４１に面して開口された欠損部５２ａから、第一膨張室４１で発生した凝縮水がドレン管５４内に入り、下端より第二膨張室４２内に入り、外部排出管４０よりハウジング外に排出されるのである。このドレン管５４はドレン管５１・５２と同様に音響的に開放されていないので、消音効果を低下させることがない。そして、ドレン管５４の上端は外壁３２ａに連結固定しているので、外壁３２ａと隔壁３３との間の剛性を高めることができる。
【００２７】
第五実施例のドレン水流通路３７は図９に示すように、ハウジング３２及び消音器の構成は実施例１、２と略同じであり、上下を開放したパイプ状に構成したドレン管５５の上端は隔壁３３に開口した連通孔３３ａと連通され、ドレン管５５の中途部は第二膨張室４２の下外壁３２ｂを貫通してハウジング３２外に延出されている。そして、ドレン管５４と前記下外壁３２ｂが交差する部分の下外壁３２ｂの上面（内面）位置と同じ高さの位置のドレン管５５に、凝縮水が流れ込む程度の欠損部５５ａが設けられている。つまり、ドレン管５４の中途部に欠損部５５ａを設けて第二膨張室４２内とドレン管５５内部とを連通する構成としている。そして、ドレン管５５下端はハウジング３２外に延出して外部排出管と兼用させている。
【００２８】
こうして、ドレン水上流側の第一膨張室４１で発生した凝縮水は隔壁３３に開口した連通孔３３ａからドレン管５５上端の開口部に入り、第二膨張室４２内の凝縮水は欠損部５５ａよりドレン管５５内に入る。そして、ドレン管５５下端よりハウジング外に排出されるのである。このドレン管５５はドレン管５１・５２等と同様に音響的に開放されていないので、消音効果を低下させることがない。そして、ドレン管５５の中途部は隔壁３３に固定し、中途部は下外壁３２ｂに連結固定しているので、ハウジング３２の剛性を高めることができる。また、該ドレン管５５は外部排出管４０と兼用した構成となり、部品点数を削減できるのである。
【００２９】
第６実施例のドレン水流通路３７は図１０に示すように、前記第四実施例と第五実施例を合体させたものであり、パイプ状に構成したドレン管５６が隔壁３３に開口した連通孔３３ａと下外壁３２ｂを貫通して、該ドレン管５６の上端は第一膨張室４１の外壁３２ａに固設され、ドレン管５４の下端はハウジング３２外に延出させて外部排出管と兼用させている。そして、ドレン管５６と隔壁３３が交差する連通孔３３ａ部分の上流側のドレン管５６に、凝縮水が流れ込む程度の欠損部５６ａが設けられ、ドレン管５６と前記下外壁３２ｂが交差する部分の下外壁３２ｂの上面（内面）位置と同じ高さの位置のドレン管５６に、凝縮水が流れ込む程度の欠損部５６ｂが設けられている。つまり、ドレン管５６の欠損部５５ａは第一膨張室４１と、欠損部５６ｂは第二膨張室４２内とそれぞれドレン管５６内部とを連通する構成としている。
【００３０】
こうして、ドレン水上流側の第一膨張室４１に面して開口された欠損部５６ａから、第一膨張室４１で発生した凝縮水がドレン管５６内に入り、第二膨張室４２に面して開口された欠損部５６ｂから、第二膨張室４２で発生した凝縮水がドレン管５６内に入り、下端よりハウジング外に排出されるのである。このドレン管５４はドレン管５１・５２と同様に音響的に開放されていないので、消音効果を低下させることがない。そして、ドレン管５６の上端は外壁３２ａに連結固定され、中途部は隔壁３３に固定され、下部は下外壁３２ｂに固定されるので、ハウジング３２の剛性を高めることができる。なお、ドレン管５１〜５６は丸パイプで構成しているが、角パイプ状やボックス状等中空で構成されたもの、或いは、周壁を有するものであれば限定するものではない。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。
請求項１記載の如く、ハウジング（３２）内部を上下の複数の室に区画したエンジン用排気消音器（９）において、一の室（４１）と他の室（４２）に仕切る隔壁（３３）に、周壁を有するドレン水流通路（３７）を設け、該ドレン水流通路（３７）を隔壁（３３）の両側の室に（４１・４２）に突出し、前記ドレン水流通路（３７）と隔壁（３３）が交差するドレン水上流側の流通路の一部を欠損したので、一の室から他の室へのドレン水流通路に周壁があるため、隔壁に設けたドレン水用孔が音響的には、閉じたと同等の結果となり、各室は音響的に閉空間となり、各室での膨張減衰性能はドレン水流通路を設けない時と同等の減衰性能が得られ、消音性能の低下がなくドレン水流通路からは凝縮水を排出することができて、ハウジングの劣化を防止でき、ドレン水流通路から自然落下で排出することができる。
【００３２】
また、ドレン水流通路に周壁を設けるに当たって、上流側と下流側に突出させたので、周壁が長くなって騒音の通過を更に減少して消音効果の低減を抑えることができる。
また、欠損部分よりドレン水を排出でき、その欠損位置は周壁の任意位置に設けることができて、最も適正な位置に配置することができる。
【００３３】
請求項２記載の如く、請求項１記載のエンジン用排気消音装置において、前記ドレン水流通路（３７）を一の隔壁（３３Ｂ）から少なくとも他の一の隔壁（３３Ａ）まで設けたので、請求項１の効果に加えて、隔壁同士を連結することになり、消音器自体の剛性をアップすることができて、消音効果も高めることができる。また、内部区画を三室以上とした場合には、二室以上の室のドレン水流通路が一本で済み、構成が簡単で部品点数を低減できて、生産コストを低減できる。
【００３４】
請求項３記載の如く、請求項１記載のエンジン用排気消音装置において、前記ドレン水流通路（３７）を一の室の隔壁（３３）から少なくとも一の室の外壁（３２ａ）まで設けたので、請求項１の効果に加えて、ドレン水流通路が支柱の役目を果たし、排気消音器自体の剛性を高めることができて、消音効果を高めることができる。
【００３５】
請求項４記載の如く、請求項３記載のエンジン用排気消音装置において、前記ドレン水流通路（３７）を外部排出管と兼用したので、請求項３の効果に加えて、ドレン水流通路と外部排出管を一つの部材で構成でき、排気消音器の生産コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンヒートポンプ装置を示す斜視図である。
【図２】同じく正面図である。
【図３】同じく平面図である。
【図４】エンジンヒートポンプ装置の冷媒回路を示す図である。
【図５】ドレン水流通路の第一実施例を示す排気消音器の断面図である。
【図６】ドレン水流通路の第二実施例を示す排気消音器の断面図である。
【図７】ドレン水流通路の第三実施例を示す排気消音器の断面図である。
【図８】ドレン水流通路の第四実施例を示す排気消音器の断面図である。
【図９】ドレン水流通路の第五実施例を示す排気消音器の断面図である。
【図１０】ドレン水流通路の第六実施例を示す排気消音器の断面図である。
【符号の説明】
９排気消音器
３２ハウジング
３３隔壁
３７ドレン水流通路
４１・４２室

Claims

ハウジング（３２）内部を上下の複数の室に区画したエンジン用排気消音器（９）において、一の室（４１）と他の室（４２）に仕切る隔壁（３３）に、周壁を有するドレン水流通路（３７）を設け、該ドレン水流通路（３７）を隔壁（３３）の両側の室に（４１・４２）に突出し、前記ドレン水流通路（３７）と隔壁（３３）が交差するドレン水上流側の流通路の一部を欠損したことを特徴とするエンジン用排気消音装置。
請求項１記載のエンジン用排気消音装置において、前記ドレン水流通路（３７）を一の隔壁（３３Ｂ）から少なくとも他の一の隔壁（３３Ａ）まで設けたことを特徴とするエンジン用排気消音装置。
請求項１記載のエンジン用排気消音装置において、前記ドレン水流通路（３７）を一の室の隔壁（３３）から少なくとも一の室の外壁（３２ａ）まで設けたことを特徴とするエンジン用排気消音装置。
請求項３記載のエンジン用排気消音装置において、前記ドレン水流通路（３７）を外部排出管と兼用したことを特徴とするエンジン用排気消音装置。