JP6467284B2 - 水回収装置 - Google Patents
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Description
燃料を燃焼させて、水蒸気を含む排気ガスを排出する燃焼装置に接続され、該燃焼装置により排出された排気ガスの排気路を形成する排気ガス管と、前記排気ガス管中の排気ガスを冷却して該排気ガス中の水蒸気を凝結させることで水を生成する水生成部と、前記排気路上に設けられ、前記水生成部によって生成された水を収容する水収容部と、を備え、
前記水生成部が、前記排気ガス管から熱を吸収し該熱を、振動することで音波を伝搬する作動流体に与えて振動させることにより、音波を発生する音波発生部と、前記作動流体によって内部が満たされ、前記音波発生部により発生した音波を該作動流体の振動により伝播する伝播管と、前記伝播管により伝播されて来た音波を受けて該音波に熱を渡すことで冷熱を生成して前記排気ガス管に供給する冷熱生成部と、を有するものであり、前記音波発生部は、2つの端面の間を貫通する貫通孔であって前記作動流体によって内部が満たされる貫通孔を形成する壁部を有し、該壁部と前記作動流体との間で授受される熱と、前記作動流体の振動による音波のエネルギーとを相互に変換する第1の熱・音波変換部品を備えたものであり、前記冷熱生成部は、2つの端面の間を貫通する貫通孔であって前記作動流体によって内部が満たされ前記伝播管によって伝播されてきた音波が進行する貫通孔を形成する壁部を有し、該壁部と前記作動流体との間で授受される熱と、前記作動流体の振動による音波のエネルギーとを相互に変換する第2の熱・音波変換部品を備えたものであって、前記第1の熱・音波変換部品および前記第2の熱・音波変換部品のそれぞれは、前記壁部として、前記2つの端面の間を延在する複数のセルを区画形成する隔壁を有するハニカム構造体であり、前記ハニカム構造体の前記セルの貫通方向に垂直な前記セルの断面の面積をS、該断面の周長をCとしたときにHD=4×S/Cで定義される水力直径HDが0.4mm以下であり、前記ハニカム構造体の各端面における開口率が60%以上93%以下である水回収装置。
前記伝播管は、該伝播管の一方の端部で前記第1の熱・音波変換部品の前記他方の端面に直接あるいは間接に接続され、該他方の端面から出てくる音波を該伝播管の他方の端部に向けて伝播するものであり、
前記冷熱生成部は、前記排気ガス管に接触するとともに、前記第2の熱・音波変換部品の前記2つの端面のうちの、前記貫通孔中の音波の進行方向上流側の端面に近接して設けられ、前記伝播管の他方の端部と接続された第2の熱交換器であって、前記伝播管により伝播されて来た音波に熱を渡して前記進行方向上流側の前記端面を前記進行方向下流側の端面よりも相対的に低温化する第2の熱交換器を備えたものである請求項1に記載の水回収装置。
ハニカム構造体〈1〉は、上記の実施例において熱・音波変換部品として用いられたコージェライト製ハニカム構造体であり、上述したように、このハニカム構造体〈1〉では、各セルの貫通方向に垂直な面内におけるセルの水力直径HDが0.3mm、ハニカム構造体〈1〉の端面における開口率は74%である。
上述のハニカム構造体〈1〉の製造方法とは、押出成形の際に用いる口金が異なる点を除き同じ製造方法を用いて、上述の2種類のパラメータのうちセルの水力直径HDの値のみがハニカム構造体〈1〉とは異なるハニカム構造体〈2〉およびハニカム構造体〈3〉を作製した。
上述のハニカム構造体〈1〉の製造方法とは、押出成形の際に用いる口金が異なる点を除き同じ製造方法を用いて、端面の開口率(各セルの貫通方向に垂直な面内の開口率と同じ)の値がハニカム構造体〈1〉とは異なるハニカム構造体〈4〉〜〈7〉を作製した。
Claims (7)
- 水蒸気を含む排気ガスから水を回収する水回収装置において、
燃料を燃焼させて、水蒸気を含む排気ガスを排出する燃焼装置に接続され、該燃焼装置により排出された排気ガスの排気路を形成する排気ガス管と、
前記排気ガス管中の排気ガスを冷却して該排気ガス中の水蒸気を凝結させることで水を生成する水生成部と、
前記排気路上に設けられ、前記水生成部によって生成された水を収容する水収容部と、を備え、
前記水生成部が、
前記排気ガス管から熱を吸収し該熱を、振動することで音波を伝搬する作動流体に与えて振動させることにより、音波を発生する音波発生部と、
前記作動流体によって内部が満たされ、前記音波発生部により発生した音波を該作動流体の振動により伝播する伝播管と、
前記伝播管により伝播されて来た音波を受けて該音波に熱を渡すことで冷熱を生成して前記排気ガス管に供給する冷熱生成部と、を有するものであり、
前記音波発生部は、2つの端面の間を貫通する貫通孔であって前記作動流体によって内部が満たされる貫通孔を形成する壁部を有し、該壁部と前記作動流体との間で授受される熱と、前記作動流体の振動による音波のエネルギーとを相互に変換する第1の熱・音波変換部品を備えたものであり、
前記冷熱生成部は、2つの端面の間を貫通する貫通孔であって前記作動流体によって内部が満たされ前記伝播管によって伝播されてきた音波が進行する貫通孔を形成する壁部を有し、該壁部と前記作動流体との間で授受される熱と、前記作動流体の振動による音波のエネルギーとを相互に変換する第2の熱・音波変換部品を備えたものであって、
前記第1の熱・音波変換部品および前記第2の熱・音波変換部品のそれぞれは、前記壁部として、前記2つの端面の間を延在する複数のセルを区画形成する隔壁を有するハニカム構造体であり、
前記ハニカム構造体の前記セルの貫通方向に垂直な前記セルの断面の面積をS、該断面の周長をCとしたときにHD=4×S/Cで定義される水力直径HDが0.4mm以下であり、
前記ハニカム構造体の各端面における開口率が60%以上93%以下である水回収装置。 - 前記音波発生部は、前記排気ガス管に接触するとともに、前記第1の熱・音波変換部品の前記2つの端面のうちの一方の端面に近接して設けられた第1の熱交換器であって、前記排気ガス管から該一方の端面へ熱の伝達を行って該一方の端面を他方の端面よりも相対的に高温化する第1の熱交換器を備えたものであり、
前記伝播管は、該伝播管の一方の端部で前記第1の熱・音波変換部品の前記他方の端面に直接あるいは間接に接続され、該他方の端面から出てくる音波を該伝播管の他方の端部に向けて伝播するものであり、
前記冷熱生成部は、前記排気ガス管に接触するとともに、前記第2の熱・音波変換部品の前記2つの端面のうちの、前記貫通孔中の音波の進行方向上流側の端面に近接して設けられ、前記伝播管の他方の端部と接続された第2の熱交換器であって、前記伝播管により伝播されて来た音波に熱を渡して前記進行方向上流側の前記端面を前記進行方向下流側の端面よりも相対的に低温化する第2の熱交換器を備えたものである請求項1に記載の水回収装置。 - 前記音波発生部は、前記第1の熱・音波変換部品の前記2つの端面のうちの前記他方の端面に近接して設けられ、周囲の大気との間で熱交換を行って該他方の端面の温度をほぼ大気の温度に維持する第3の熱交換器をさらに備えたものであり、
前記冷熱生成部は、前記第2の熱・音波変換部品の前記2つの端面のうちの前記進行方向下流側の前記端面に近接して設けられ、周囲の大気との間で熱交換を行って前記進行方向下流側の前記端面の温度をほぼ大気の温度に維持する第4の熱交換器をさらに備えたものである請求項2に記載の水回収装置。 - 前記第1の熱・音波変換部品および前記第2の熱・音波変換部品のうちの少なくとも一方は、コージェライト製のハニカム構造体である請求項1〜3のいずれか1項に記載の水回収装置。
- 前記燃焼装置は、燃料を気化して燃焼させることで動力を生成するエンジンであって、気化した燃料に水を噴射して混入させる水混入機構を有するものであり、
前記水収容部により収容された水を前記水混入機構に供給する水供給機構をさらに備えた請求項1〜4のいずれか1項に記載の水回収装置。 - 前記排気ガス管は、前記燃焼装置により排出される全排気ガスの1〜50体積%の排気ガスについての排気路を形成するバイパス排気管である請求項5に記載の水回収装置。
- 該排気ガス管の外部に向かって突出し、該排気ガス管の熱を該排気ガス管外部に放出する放熱部材を前記排気ガス管上に備えた請求項1〜6のいずれか1項に記載の水回収装置。
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