JPS5917262B2 - エンジンの廃熱を利用した温湯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジンのウォータジャケット及びマフラの
廃熱を利用した温湯装置であり、エンジン始動後の暖機
運転時におげろ熱回収効率の早期上昇及び暖機後の定膏
運転時におけるエンジンの過熱防止と熱回収効率の高維
持を目的とする。

本発明者は、建物に定置したエンジンの廃熱を利用して
温水を得て、建物内に給湯することを考え、エンジン本
体とマフラとの両方から熱回収することを企図した。

先ず、第４図に示すように、エンジンＥにより冷却水循
環用ポンプＰを駆動させ、エンジンＥのウォータジャケ
ットＷからの温水を暖房用や給温用の貯湯槽りに導くエ
ンジン側水路Ａと、マフラＭの冷却水室りからの温水を
貯湯槽りに導くマフラ側水路Ｂとを、並列に配置するシ
ステムを考えたが、始動後の暖機運転に比較的時間がか
かり、エンジンの応答性能が低いうえ、エンジンが十分
に暖っていないので、不完全燃焼を起しやすく、ウォー
タジャケット及びマフラでの熱回収効率が悪い。

そこで、第５図に示すように、エンジンＥのウォータジ
ャケットＷをマフラＭの冷却水室りの下手側に直列接続
することにより、冷却水を冷却水室りで温ためてからウ
ォータジャケットに供給して、エンジンの暖機運転を速
めることを考えた。

この場合、速やかなエンジン応答性能を得て、上記熱回
収効率を向上できるが、始動後の定常運転の際、エンジ
ンが過熱によって焼付きを起こす虞れがある。

本発明は上記両システムの各欠点を解消するもので、並
列に設けたウォータジャケット側水路とマフラ側水路の
マフラ出口とウォータジャケット入口を接続した上で、
全体水路の所定箇所に開閉弁を設けることにより、エン
ジンの暖機運転時の熱回収効率の早期上昇と定常運転時
のエンジン焼付防止とをはかるものである。

以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は水冷エンジンを動力源及び熱源とするヒートポ
ンプの系統図、第２図はその略示系統図、第３図はマフ
ラの縦断側面図である。

当該ヒートポンプシステムは、水冷エンジン１０、冷却
水循環用ポンプ１及び貯湯槽４から成り、水冷エンジン
１０のエンジンシリンダにはこれを冷却するウォータジ
ャケット′７が配置し、右方には前後に亘って円筒型の
マフラ８が設けられている。

マフラ８は導気ケース２１、触媒ケース２２及び冷却水
室９から成り、排気導入孔２３から入った高温の排気は
２個のブロック状の触媒が充填された触媒ケース２２を
通って排気中の未燃成分を再燃焼させて排気浄化を図る
とともに、冷却水室９に送られる排気をより高温にする
。

斯くして、この高温排気は多数の細管２４に分かれて排
気管２５から排出されるが、この際、冷却水室９におい
ては流入口１２から流出口１１に抜ける冷却水との間で
熱交換を行なう。

一方冷却水循環用ポンプ１はエンジン１０で駆動され、
貯湯槽４から供給される冷却水をその吐出口３からエン
ジン１０へ圧送する。

貯湯槽４においては、エンジンで加熱された温湯が蛇管
２６を通る間に、槽内を循環する水との間で熱交換を行
なって戻し口５から冷却水となってポンプ１の吸入口２
に接続する。

ポンプ吐出口３から出た水路をエンジンのウォータジャ
ケット７０入口１４に接続するとともに、その出口１７
から出た水路を貯湯槽４の入口６に接続してエンジン側
水路Ａを形成し、ウォータジャケット内を流れる温水温
度が８０℃になれば、内蔵する水温センサによって出口
１７を閉ざすサーモスタット弁２０を附設する。

一方、ポンプ吐出口３から出たもう一つの水路をマフラ
８の入口１２に接続し、その出口１１を貯湯槽の入口６
に接続する。

又、マフラ８の冷却水室９の出口１１をエンジン１０の
ウォータジャケラ）７の入口１４に接続して始動用水路
Ｃを形成するとともに、エンジン側水路Ａのウォータジ
ャケットより上手側部分及びマフラ側水路Ｂのマフラよ
り下手側部分及び始動用水路Ｃにそれぞれ開閉弁１５，
１６を設げて、水温検知によって自動切換可能とする。

斯＜シて、エンジンの始動状態では、エンジン側水路Ａ
及びマフラ側水路Ｂの各開閉弁１５が閉じると共に、始
動用水路Ｃの開閉弁１６が開（ように設定して、ポンプ
より圧送される冷却水をマフラ８からウォータジャケッ
ト７に直列的に流入させて熱回収を行ない、又、エンジ
ンの定常運転状態では、エンジン側水路Ａ及びマフラ側
水路Ｂの各開閉弁１５が開くと共に、始動用水路Ｃの開
閉弁１６が閉じるように設定して、冷却水をマフラ８及
びウォータジャケット７に並列的に流入させて各々熱回
収を行なう。

尚、上記温湯装置においては、マフラは冷却水室を設け
たものであれば触媒充填型に限る必要はない。

そして各水路に設ける開閉弁は手動操作で切換可能にし
ても良く、又、ウォータジャケットの出口１７へのサー
モスタット弁２０の附設も、循環させる冷却水を予め十
分に加温して以後の熱回収効率を高めるのに役立つが、
当該弁を省略して漸次冷却水が加温されるようにしても
差支えない。

更に、貯湯槽４は熱交換式に代えて、直接的に水を供給
して循環して来た温湯を系外に移すようにしても良い。

斯くして、本発明の詳細な説明すると、エンジン始動後
の暖機運転時には、始動側水路が開いて、マフラの冷却
水室とエンジンのウォータジャケットとが直列に接続し
、マフラの冷却水室で熱回収を行なった循環水がウォー
タジャケット内に入り込む結果、エンジンの暖機時間を
短縮して、冷却水のエンジンにおげろ熱回収効率を早期
に上昇させるとともに、エンジンの応答性能をも高めて
、不完全燃焼を解消し、排気ガスによる大気汚染を防止
できる。

又、エンジン定常運転時には、始動側水路が閉じてマフ
ラ側水路とエンジン側水路が並列持続される結果、マフ
ラの冷却水室から温水がウオータジャケットに流入しな
いので、エンジンの過熱を防いで焼付をなくし、しかも
エンジン自体が一定高温に達していることから、冷却水
の熱回収効率を高く維持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は水冷エンジンを動力源及び熱源とするヒートポ
ンプシステムの系統図、第２図はその略示系統図、第３
図はマフラの縦断側面図、第４図及び第５図は先行案を
示す第２図相当図である。 １・・・・・・冷却水循環用ポンプ、２・・・・・・ポ
ンプ吸入口、３・・・・・・ポンプ吐出口、４・・・・
・・貯湯槽、５・・・・・・貯湯槽戻し口、６・・・・
・・貯湯槽入口、７・・・・・・ウォータジャケット、
８・・・・・・マフラ、９・・・・・・冷却水室、１０
・・・・・・エンジン、１１・・・・・・冷却水室出口
、１４・・・・・・ウォータジャケット入口、１５，１
６・・・・・・開閉弁、１７・・・・・・ウォータジャ
ケット出口、２０・・・・・・サーモスタット弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷却水循環用ポンプ１の吸入口２に貯湯槽４の戻し
   口５を連通し、ポンプ１の吐出口３を貯湯槽４の入口６
   に、エンジン側水路Ａとマフラ側水路Ｂとを並列に介し
   て接続し、エンジン側水路Ａにエンジン１０のウォータ
   ジャケット１を介在させるとともに、マフラ側水路Ｂに
   エンジン１０のマフラ８の冷却水室９を介在させ、マフ
   ラ８の冷却水室９の出口１１をエンジン１０のウォータ
   ジャケット７の入口１４に始動用水路Ｃで接続し、エン
   ジン側水路Ａのウォータジャケット７より上手側部分、
   マフラ側水路Ｂのマフラより下手側部分、及び始動用水
   路Ｃにそれぞれ開閉弁１５，１６を設け、エンジンの始
   動後の暖機運転状態では、エンジン側水路Ａ及びマフラ
   側水路Ｂの各開閉弁１５が閉じるとともに、始動用水路
   Ｃの開閉弁１６が開いて、ポンプ１と貯湯槽４との間に
   マフラの冷却水室９とエンジンのウォータジャケット７
   とが直列に接続される状態となり、エンジン１０の暖機
   後の定常運転状態では、エンジン側水路Ａ及びマフラ側
   水路Ｂの各開閉弁１５が開くとともに、始動用水路Ｃの
   開閉弁１６が閉じて、ポンプ１と貯湯槽４との間にマフ
   ラの冷却水室９とエンジンのウォータジャケット７とが
   並列に接続される状態となるように構成したエンジンの
   廃熱を利用した温湯装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の温湯装置において、
   エンジンのウォータジャケット７の出口１７にサーモス
   タット弁２０を附設したもの。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項に記載した温湯装
   置において、開閉弁１５，１６が水温を検知して自動的
   に開閉するもの。