JPH0341043Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、排気と水との熱交換を行なう熱交換
器を設けて排気熱を回収するようにしたエンジン
の排気系構造に関する。

（従来技術） エンジンの排気熱を回収して暖房あるいはヒー
トポンプ回路の熱源として利用する装置におい
て、排気熱回収用熱交換器を設けたエンジンの排
気系構造としては、従来から例えば実開昭60−
1911号公報に示されるごとく、排気マニホールド
をウオータジヤケツトで囲んだ構成のもの、すな
わち、排気マニホールドをその内部の気体の流通
を妨げることなく、熱交換用ケースにて包囲して
密閉空間を形成し、この密閉空間に熱媒流体を流
入および流出させるよう構成したものが知られて
いる。

ところで、排気熱をより一層、効果的に回収す
るためには上記のような熱交換器としての排気マ
ニホールドの排気下流側に、別途に排熱回収用熱
交換器（以下、これを熱交換器と称す）を設ける
ことが考えられる。この場合、排気マニホールド
と熱交換器は、排気通路としての排気ガスポート
と冷却水通路とがそれぞれ接続されることにな
る。

ところが、上記接続を排気通路と冷却水通路と
で各々別々にパイプなどを用いて行なつていて
は、構成が複雑となり、組付作業性が良好でな
い。

一方、排気ガスポートは排熱回収効率向上のた
めには熱を大気中に逃がさないように周囲を冷却
水通路で包囲することが好ましい。ところが、上
記のごとき排気ガスポートと冷却水通路との接続
部における、ガスケツトシール性の確保や排気マ
ニホールドと熱交換器の組付作業性、構成の簡素
化、コンパクト化などの点から、上記排気ガスポ
ートの周囲を冷却水通路で包囲することが困難と
なる場合が多い。このようなときに、接続部のガ
スケツトシール性の確保が最優先され、その信頼
性を維持した上で、その次に、排気マニホールド
と熱交換器の組付作業性の確保を図ることが必要
とされる。

そして、このような要求を十分に満足する排気
マニホールドと熱交換器との接続部構成の実現
が、従来から望まれていた。

（考案の目的） 本考案は、上記背景に基きなされたもので、水
通路を有する排気マニホールドの排気下流側に排
気と水との熱交換器を設け、両者の排気通路と水
通路とのそれぞれの接続部におけるシール性を確
保しつつ、組付作業性の確保と構成の簡素化およ
びコンパクト化の可能なエンジンの排気系構造を
提供するものである。

（考案の構成） 本考案は、排気熱を回収する熱交換器を設けて
なるエンジンの排気系構造において、排気マニホ
ールドの外周の水通路を形成した排気マニホール
ド熱交換器の排気下流側に排気と水との熱交換を
行なう排熱回収熱交換器を設け、上記排気マニホ
ールド熱交換器と排熱回収熱交換器との接続フラ
ンジ部を菱形とするとともに、この接続フランジ
部の中央に排気通路を、長手方向側に排気通路を
はさんで水通路を形成し、４個所の上記菱形頂点
をボルト締結したものである。

この構成により、排気マニホールドと排熱回収
熱交換器の各々の排気通路と水通路とを別設のパ
イプなどを用いることなく組付作業性良く接続す
ることができ、また、水通路のない排気（ガス）
通路に近い部分でボルト締結されているので、排
気通路のシール面圧を確保することができるもの
である。

（実施例） 第１図，第２図および第３図はそれぞれ本考案
を実施したエンジンの側面、上面、および後面を
示し、１はエンジン本体、２はエンジン本体１の
側面上方に設けられ排気マニホールドの外周を水
通路で囲む構成とし排気と冷却水とが対向流とし
て流れる排気マニホールド熱交換器、３は上記排
気マニホールド熱交換器２の排気下流側に設けら
れ排気と水との熱交換を行なう排熱回収熱交換器
（以下、熱交換器と称す）で、この熱交換器３は
エンジン本体１の後面であつて排気マニホールド
熱交換器２の高さ位置よりも低い位置に設けら
れ、しかもこの熱交換器３と排気マニホールド熱
交換器２との接続部４を熱交換器３の上方に位置
させるとともに、熱交換器３の排気下流側部分を
下方に傾斜させている。

上記接続部４は排気マニホールド熱交換器２お
よび熱交換器３のそれぞれに設けたフランジ部４
ａ，４ｂをボルト５にて締結することにより構成
されている。このフランジ４ａ，４ｂ部分の詳細
構成は後述する。また、上記熱交換器３の傾斜下
端部に設けられた排気出口３ｃには下方に延びる
排気管６ａが接続され、さらにこの排気管６ａの
途中から分岐して排気管路６ｂが接続されてい
る。７は上記排気管６ａの下端に連結された凝縮
水ドレン機構で、８は上記熱交換器３の上方に設
けられ上記排気管路６ｂを通つて排ガスが流入す
るサイレンサである。

次に熱交換器３およびその排気マニホールドと
の接続部の構成について第４図〜第８図とともに
説明する。

熱交換器３は、排気通路として排気入口３ａ、
排気流通路３ｂ、排気出口３ｃを有し、また冷却
水通路として水入口３ｄ、熱交換器コア３ｅ、戻
り水通路３ｆおよび水出口３ｇを有する。そして
熱交換器コア３ｅの外周に排気流通路３ｂが位置
し、またこの排気流通路３ｂの外周に戻り水通路
３ｆが位置し、排気と水とは三層構造にて熱交換
し得る構成とされている。また、排気入口３ａと
水出口３ｇとは共に第７図，第８図に示されるよ
うに菱形のフランジ部４ｂに設けられ排気マニホ
ールド熱交換器２側の同形のフランジ部４ａ（第
１図，第２図）に連結されている。しかも、この
フランジ部４ｂにおける排気通路（排気入口３
ａ）は中央に形成され、水通路（水出口３ｇ）は
菱形の長手方向に上記排気通路をはさんで両側に
分かれて形成され、また、フランジ部４ｂの菱形
頂点（４か所）にボルト挿通穴５１〜５４が形成
されている。図示していないが排気マニホールド
２のフランジ部４ａにも上記熱交換器３のフラン
ジ部４ｂと合せ面を境に左右対称関係に排気通
路、水通路、ボルト挿通穴が形成されている。

そして、排気の流れは、排気マニホールド熱交
換器２から上記接続部４を介して熱交換器３の排
気入口３ａ，排気流通路３ｂ、排気出口３ｃを経
て排気管６ａ、排気管路６ｂを通過し、サイレン
サ８の入口８ａより排気口８ｂに至るものとな
る。また、冷却水の流れは、熱交換器３の水入口
３ｄから熱交換器コア３ｅ、戻り水通路３ｆ、水
出口３ｇを経て、接続部４を介して排気マニホー
ルド熱交換器２に流入し、さらにこの排気マニホ
ールド熱交換器２の外周を通つて水管路９ａ（第
１図）、ウオータポンプ１０を経てエンジン本体
１の内部のウオータジヤケツトに流入し、さらに
サーモスタツトおよび水管路９ｂを経て水出口９
ｃに至るものである。

次に上記構成の作用を説明する。

冷却水は熱交換器３の水入口３ｄより流入し、
熱交換器３および排気マニホールド熱交換器２に
て排気と熱交換し、排気熱を回収するとともに、
エンジン本体１内のウオータジヤケツト内に流入
してエンジンを冷却し、高温となつた水が水出口
９ｃより流出する。この温水をエンジンとは別に
設けた放熱器に送り室内の暖房用の熱源として利
用し、あるいは図示していないが、エンジン本体
１の出力軸にて駆動されるヒートポンプ冷媒回路
における冷媒加圧用コンプレツサを駆動し、この
ヒートポンプ冷媒回路における室外側の熱交換器
の熱源として利用する。このように温水が熱源と
して利用され、冷却された水が再び熱交換器３の
水入口３ｄに流入するようになつている。

ここに、排気マニホールド２の菱形フランジ部
４ａと、熱交換器３の菱形フランジ部４ｂとでな
る接続部４において、中央側に排気通路３ａを位
置させ、その長手方向両側に水通路３ｇを位置さ
せていることにより、部分的でも排気通路の外周
を水通路で包囲するごとく構成し、しかも菱形フ
ランジ部４ａ，４ｂの四頂点部をボルト締結５１
〜５４していることから、一方では排気の熱の大
気への放散を抑え排熱回収効果を上げ、他方では
一部のボルトすなわち水通路のない部分に対応す
るボルト５３，５４は排気通路に近い所で締結を
行なうことにより、特に必要な排気通路側のシー
ル面圧をかせいでいる。しかも、上記フランジ部
４ａ，４ｂのボルト締結による１個の接続部４の
みによつて、排気通路と水通路とを同時に連通さ
せるとともに、各々の合せ面のシールを行なうこ
とができ、別設のパイプなどを用いる必要がなく
構成簡単にして組付作業性の良好なものとなる。

なお、熱交換器コア３ｅにクラック等が発生す
ると、冷却水が排気流通路３ｂ中に漏出し、ある
いは排ガスが水回路に流入するおそれがあるが、
本実施例では熱交換器３と排気マニホールド熱交
換器２との接続部４をエンジン本体１の上方に位
置させるとともに、熱交換器３を排気下流側すな
わち排気出口３ｃ側を下方に傾斜させて設けてい
るので、上記のような故障が発生した場合におい
ても、冷却水が排気マニホールド熱交換器２側に
流入し、エンジンの燃焼室内に逆流するようなこ
とは防止される。また、上記実施例では熱交換器
３が排気と冷却水との三層構造のものを示した
が、単に排ガスと冷却水とが対向流となる二層の
ものであつてもよい。

（考案の効果） 以上のように本考案によれば、排気マニホール
ド熱交換器の排気下流側に排気と水との熱交換を
行なう排熱回収熱交換器を設け、この熱交換器と
排気マニホールド熱交換器との接続フランジ部を
菱形とし、その中央に排気通路、長手方向両側に
水通路を形成し、菱形頂点をボルト締結したこと
により、排気通路と水通路の接続構成をパイプな
どを用いることなく簡素化しつつ、大きなシール
面圧を必要とする排気通路側のシール性を十分に
確保し、しかも組付作業性の向上を図ることがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の排気系構造を実施したエンジ
ンの側面図、第２図は同エンジンの上面図、第３
図は後面図、第４図は同排気系構造における熱交
換器の上面図、第５図は第４図−線断面図、
第６図は第４図の−線断面図、第７図は第６
図の−線断面図、第８図は第６図のＡ矢視図
である。 １……エンジン本体、２……排気マニホールド
熱交換器、３……排熱回収熱交換器、３ａ……排
気入口、３ｇ……水出口、４……接続部、４ａ，
４ｂ……フランジ部、５……ボルト、５１〜５４
……ボルト挿通穴。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気熱を回収する熱交換器を設けてなるエンジ
   ンの排気系構造において、排気マニホールドの外
   周に水通路を形成した排気マニホールド熱交換器
   の排気下流側に排気と水との熱交換を行なう排熱
   回収熱交換器を設け、上記排気マニホールド熱交
   換器と排熱回収熱交換器との接続フランジ部を菱
   形とするとともに、この接続フランジ部の中央に
   排気通路を、長手方向側に排気通路をはさんで水
   通路を形成し、４個所の上記菱形頂点をボルト締
   結したことを特徴とするエンジンの排気系構造。