JP2009228570A - エンジン排気ガスドレン水フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン排気装置において、ドレン水経路の排気ガス侵入防止と共に油水分離機能も有するエンジン排気ガスドレン水フィルタを提供する。
【解決手段】エンジン排気ガス経路の複数箇所からドレン水を導くドレン水導入管２１・２２を想定水面Ｄ１より水中に差し込んで排気ガスを水封する水封室３１と、方解石２５を収納する中和室３２と、排水室３３と、を有するエンジン排気ガスドレン水フィルタ２０において、前記水封室３１において、エンジン排気ガス経路でエンジン１０に近い位置からの前記ドレン水導入管２１を前記想定水面Ｄ１より深く水中に差し込み、エンジン１０から遠い位置からの前記ドレン水導入管２１を前記想定水面Ｄ１より浅く差し込み、前記水封室３１の想定水面Ｄ１からの溢水を前記中和室３２に導くドレン水接続管２３を備え、前記中和室３２には前記ドレン水接続管２３出口に対向する位置に油吸収シート２４が配置される。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジン排気装置におけるエンジン排気ガスドレン水フィルタの構成技術に関する。

従来、エンジン駆動式ヒートポンプ又はエンジン発電機等のエンジン駆動式作業機に設けられるエンジン排気装置は公知である。エンジン排気装置は、エンジンから排出される排気ガスをエンジン駆動式作業機外へ導く装置である。一般的に、エンジン排気装置は、排気消音器及びミストセパレータ等を排気管によって接続して構成されている。

エンジン排気装置では、エンジンの停止とともに排気管内の温度低下によって排気ガス中の水分が液化してドレン水が発生する。ドレン水は、酸性のため、未処理のままエンジン駆動式作業機外へ拡散排出されてはならない。そのため、エンジン排気装置内において、ドレン水を捕捉し、中和してエンジン駆動式作業機外へ排水する必要がある。ここで、補足したドレン水を中和するエンジン排気ガスドレン水フィルタも公知となっている。

エンジン排気ガスドレン水フィルタには、排気ガスが侵入する可能性がある。この排気ガスが侵入すると、ドレン水が十分に中和される以前に押し出されてしまう場合がある。そのため、エンジン排気ガスドレン水フィルタでは、排気ガスの侵入を防止する、或いは、侵入した排気ガスを排気管へ戻す必要がある。ここで、エンジン排気ガスドレン水フィルタにおいて、排気ガスを水封することで中和室への侵入を防止して排気管へ戻す構成も公知となっている。

特許文献１は、エンジン排気装置において、排気ガス中の水分の結露によるドレン水をエンジン駆動式ヒートポンプ機外に排出するのにあたり、ドレン水の酸性成分を中和するエンジン排気ガスドレン水フィルタを設け、排気ガス熱交換器、排気消音器、及びミストセパレータの各箇所からドレン水をドレン水導入管によってドレン水フィルタに導き、ドレン水導入管から侵入する排気ガスを水封することで中和室への侵入を防止して排気管へ戻す構成を開示している。
特開平７−２５９５４９号公報

しかしながら、前記構成は、エンジンに近い位置からのドレン水管を想定水面の近くで開放し、遠い位置からのドレン水管を想定水面から深い位置で開放して水封室へ侵入した排気ガスを排気管へ戻す構成であるため、排気ガスの中和室への侵入は防止できるものの、水封室への侵入は避けられず、ドレン水を中和前に押し出すおそれがある。
また、ドレン水には、排気ガス中の油分が含まれる。そのため、エンジン排気ガスドレン水フィルタにおいて、ドレン水中に含まれる油分を分離し回収する必要がある。
そこで、エンジン排気装置において、ドレン水ファイルタ自体への排気ガス侵入防止と共に油水分離機能も有するエンジン排気ガスドレン水フィルタを提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、エンジン排気ガス経路の複数箇所からドレン水を導くドレン水導入管を想定水面より水中に差し込んで排気ガスを水封する水封室と、前記水封室下流に設けられ、中和剤を収納する中和室と、前記中和室下流に設けられる排水室と、を有するエンジン排気ガスドレン水フィルタにおいて、前記水封室において、エンジン排気ガス経路でエンジンに近い位置からの前記ドレン水導入管を前記想定水面より深く水中に差し込み、エンジンから遠い位置からの前記ドレン水導入管を前記想定水面より浅く差し込み、前記水封室の想定水面からの溢水を前記中和室に導くドレン水接続管を備え、前記中和室には前記ドレン水接続管出口に対向する位置に油分離材が配置されるものである。

請求項２においては、請求項１記載のエンジン排気ガスドレン水フィルタにおいて、前記エンジン排気ガス経路は、エンジン冷却水とエンジン排気ガスとを熱交換する排気ガス熱交換器、排気消音器、及びミストセパレータを少なくとも備え、前記水封室において、排気ガス熱交換器又は排気消音器からの前記ドレン水導入管を前記想定水面より深く水中に差し込み、ミストセパレータからの前記ドレン水導入管を前記想定水面より浅く差し込むものである。

請求項３においては、請求項１記載のエンジン排気ガスドレン水フィルタにおいて、前記排水室には上部にドレン水排水口が設けられ、前記中和室から前記排水室の下部にドレン水を導くものである。

請求項４においては、請求項１記載のエンジン排気ガスドレン水フィルタにおいて、前記水封室と中和室とのドレン水接続管を高さ方向に曲がりを有する部材で構成して前記水封室と前記中和室双方の上面を接続する構成としたものである。

請求項５においては、請求項１から４のいずれか一項に記載のエンジン排気ガスドレン水フィルタを排気ガス経路に備えてなるエンジン駆動式作業機である。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、排気ガス圧力の高い箇所からのドレン水導入管は、想定水面より深く水中に差し込むため、高水圧によりドレン水フィルタ自体への排気ガスの侵入を防止できる。同時に、想定水面から溢水するドレン水を油分離材にあてるため、ドレン水に含まれる油分をドレン水より分離して回収することができる。

請求項２においては、請求項１と同様の効果を排気ガス経路に少なくともエンジン冷却水とエンジン排気ガスとを熱交換する排気ガス熱交換器、排気消音器、及びミストセパレータを備えるエンジンにおいて得ることができる。

請求項３においては、水と油との比重の違いによる油水分離ができる。つまり、油分離材による油分離及び比重の違いによる油水分離により、確実にエンジン駆動式作業機外への油分流出を防止できる。

請求項４においては、ドレン水接続管の立上げ高さ分だけ水封効果を追加できる。

請求項５においては、請求項１から４いずれか一項の効果をエンジン駆動式作業機において得ることができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に係るエンジン駆動式ヒートポンプの全体的な構成を示した正面図、図２は同じくエンジン排気装置を示す斜視図、図３は同じくエンジン排気装置における排気ガス及びドレン水の流れを示す構成図である。図４は同じくエンジン排気ガスドレン水フィルタを示す一部を断面図とする側面図である。

まず、図１を用いて、エンジン駆動式作業機としてのエンジン駆動式ヒートポンプ１について、簡単に説明する。
図１に示すように、エンジン駆動式ヒートポンプ１は、隔壁４によって上下に仕切られた上側の熱交換室２と、下側の機器室３と、を備えて構成されている。熱交換室２には、ミストセパレータ１４が配置されている。機器室３には、エンジン１０、排気ガス熱交換器１１、排気消音器１２、及びエンジン排気ガスドレン水フィルタ２０が配置されている。なお、機器室３には、冷媒機器及びエンジン吸気装置が配置されているが、本実施例では説明を省略する。

また、図２を用いて、エンジン排気装置５の構成について、詳細に説明する。なお、図２は、分かり易く説明するため、隔壁４を二点破線で示している。
図２に示すように、エンジン排気装置５は、エンジン排気ガス経路と、ドレン水経路と、を備えて構成されている。エンジン排気ガス経路は、消臭触媒装置１５と、排気ガス熱交換器１１と、排気消音器１２と、ミストセパレータ１４と、を排気管１８によって接続して構成されている。排気ガス熱交換器１１は、排気ガスとエンジン冷却水とを熱交換する熱交換器である。消臭触媒装置１５は、未燃ガスを除去するものである。なお、消臭触媒装置１５及び排気ガス熱交換器１１は、エンジン１０に取り付けられる構成とされている。排気消音器１２は、排気騒音を低減する装置である。ミストセパレータ１４は、排気ガス中の煤を捕集する装置である。

ドレン水経路は、ミストセパレータ１４とエンジン排気ガスドレン水フィルタ２０とをドレン水導入管２２によって接続して、並びに排気消音器１２とエンジン排気ガスドレン水フィルタ２０とをドレン水導入管２１によって接続して、構成されている。なお、エンジン排気ガスドレン水フィルタ２０については、詳しくは後述する。また、ドレン水導入管２２は、排気管１８に支持されている。

また、図３を用いて、エンジン排気装置５の作用について、詳細に説明する。なお、図３において、破線矢印は、排気ガスの流れを示し、実線矢印は、ドレン水の流れを示している。
図３に示すように、排気ガスは、排気マニホールド（図示略）から排気され、排気ガス熱交換器１１、排気消音器１２、排気管１８、及びミストセパレータ１４を経由してエンジン駆動式ヒートポンプ１機外へ排出される。一方、ドレン水は、排気消音器１２及びミストセパレータ１４によって排気ガス中から分離され、それぞれドレン水導入管２１・２２、及びエンジン排気ガスドレン水フィルタ２０を経由して、排水管（図示略）よりエンジン駆動式ヒートポンプ１外へ排出される。なお、排気消音器１２及びミストセパレータ１４において、排気ガス中よりドレン水を分離する構成については、説明を省略する。

ここで、図３及び図４を用いて、エンジン排気ガスドレン水フィルタ２０の構成について、詳細に説明する。
図３及び図４に示すように、エンジン排気ガスドレン水フィルタ２０は、水封室３１と、中和室３２と、排水室３３と、を備えて構成されている。ドレン水は、エンジン排気ガスドレン水フィルタ２０において、水封室３１、中和室３２、及び排水室３３の順に通過して、エンジン駆動式ヒートポンプ１外へ排出される。
水封室３１には、ドレン水導入管２１・２２が差し込まれている。また、水封室３１は、上面において、ドレン水接続管２３によって、中和室３２と接続されている。ここで、水封室３１の想定水面Ｄ１は、水封室３１の上面である。なお、想定水面Ｄ１について、詳しくは後述する。また、特記すべき事項として、エンジン１０に近い位置に接続されるドレン水導入管２１は、水封室３１において上面からＨ１の深さ分差し込まれ、エンジン１０に遠い位置に接続されるドレン水導入管２２は、水封室３１において上面からＨ２の深さ分差し込まれている。さらに、Ｈ１は、Ｈ２よりも十分に深いものとする。

中和室３２は、上面において、ドレン水接続管２３によって、水封室３１の上面と接続されている。ドレン水接続管２３は、逆Ｕ字状に形成される管によって構成されている。
また、中和室３２には、ドレン水接続管２３の出口と対向する位置に油分離材として油吸収シート２４が配置され、中和室３２におけるドレン水の水面すなわち後述する想定水面Ｄ２上に位置する。油吸収シート２４は、ポリエチレン等を含有するシートである。
さらに、中和室３２には、中和剤としての方解石２５が収納されている。方解石２５は、炭酸カルシウムを含み、酸性のドレン水を中和する物質である。中和剤は、特に方解石２５に限定されるものではない。中和室３２と排水室３３とは、仕切り板２８下端の開口部２６において、連通している。ここで、中和室３２の想定水面Ｄ２は、排水室３３の想定水面Ｄ３と同一の高さである。なお、想定水面Ｄ２・Ｄ３について、詳しくは後述する。

排水室３３では、上部にドレン水排水口２７が設けられている。ドレン水排水口２７は、排水ホース（図示略）によって、エンジン駆動式ヒートポンプ１外と連通されている。

エンジン排気ガスフィルタ２０にドレン水が十分に滞留すれば、ドレン水排水口２７より排水される。このとき、水封室３１、中和室３２、及び排水室３３のそれぞれにおける上限水面を想定水面という。
図４に示すように、排水室３３の想定水面Ｄ３は、ドレン水排水口２７の下端面と同一高さとなる。また、中和室３２の想定水面Ｄ２は、中和室３２と排水室３３とが開口部２６によって連通しているため、排水室３３の想定水面Ｄ３と同一高さとなる。
また、水封室３１は、ドレン水導入管２１・２２及びドレン水接続管２３以外は略密閉されている室である。つまりドレン水導入管２１・２２より導入されるドレン水は、ドレン水接続管２３のみが出口である。そのため、水封室３１の想定水面Ｄ１は、水封室３１の上面となる。
さらに、ドレン水接続管２３の想定水面Ｄ４は、中和室３２にドレン水が流れ出す位置である水平部２３ａの下端である。ここで、上述したように水封室３１は、略密閉されている室である。そのため、ドレン水導入管２１・２２の想定水面は、ドレン水接続管２３の想定水面Ｄ４と同一である。

ここで、図３及び図４を用いて、エンジン排気ガスドレン水フィルタ２０の作用について、詳細に説明する。
ドレン水は、ドレン水導入管２１・２２によって水封室３１に導かれ、水封室３１の上面である想定水面Ｄ１より溢水すれば、ドレン水接続管２３によって中和室３２に導かれる。ここで、エンジン排気ガス経路では、エンジン１０から近ければ排気ガス圧力が高い。そのため、ミストセパレータ１４と排気消音器１２とでは、排気消音器１２の排気ガス圧力が高い。つまり、ドレン水導入管２１は、（Ｈ１＋Ｈ３）の深さ分の水圧によって、排気ガスを水封することになる。そのため、ドレン水導入管２１の排気ガスは、（Ｈ１＋Ｈ３）の深さ分の水圧より大きい圧力でなければ水封室３１に侵入できない。一方、ドレン水導入管２２は、（Ｈ２＋Ｈ３）の深さ分の水圧によって水封されていることになる。そのため、ドレン水導入管２２の排気ガスは、（Ｈ２＋Ｈ３）の深さ分の水圧より大きい圧力でなければ水封室３１に侵入できない。すなわち、ドレン水導入管２１・２２の開口を高圧の排気ガス程、より高圧の水圧で水封することで、エンジン排気ガスドレン水フィルタ２０自体への排気ガスの侵入防止を図っているのである。

ドレン水は、ドレン水接続管２３によって中和室３２に導かれ、開口部２６より排水室３３に導かれる。ここで、油は水よりも比重が小さい。そのため、ドレン水に含まれる油分は、中和室３２において、想定水面Ｄ２にて浮上する。このとき、ドレン水に含まれる油分は、想定水面Ｄ２において、油吸収シート２４に吸収される。さらに、ドレン水に含まれる油分は、中和室３２の下端に位置する開口部２６より排水室３３に導かれることはない。なお、油吸収シート２４は、エンジン駆動式ヒートポンプ１の定期点検時に必要に応じて交換される。また、ドレン水は、中和室３２において、方解石２５によって中和される。

中和され油分離されたドレン水は、開口部２６より排水室３３に導かれ、ドレン水排水口２７に接続される排水ホース（図示略）よりエンジン駆動式ヒートポンプ１外へ排出される。

このようにして、ドレン水経路における排気ガス侵入防止、並びにドレン水経路の油分離性能の向上を両立できる。

本発明の実施例に係るエンジン駆動式ヒートポンプの全体的な構成を示した正面図。 同じくエンジン排気装置を示す斜視図。 同じくエンジン排気装置における排気ガス及びドレン水の流れを示す構成図。 同じくエンジン排気ガスドレン水フィルタを示す一部を断面図とする側面図。

符号の説明

１ エンジン駆動式ヒートポンプ
５ エンジン排気装置
１０ エンジン
１２ 排気消音器
１４ ミストセパレータ
１８ 排気管
２０ エンジン排気ガスドレン水フィルタ
２１ ドレン水導入管
２２ ドレン水導入管
２３ ドレン水接続管
２４ 油吸収シート
２５ 方解石
２７ ドレン水排水口
３１ 水封室
３２ 中和室
３３ 排水室
Ｄ１ 想定水面（水封室）
Ｄ２ 想定水面（中和室）
Ｄ３ 想定水面（排水室）

Claims (5)

1. エンジン排気ガス経路の複数箇所からドレン水を導くドレン水導入管を想定水面より水中に差し込んで排気ガスを水封する水封室と、
   前記水封室下流に設けられ、中和剤を収納する中和室と、
   前記中和室下流に設けられる排水室と、
   を有するエンジン排気ガスドレン水フィルタにおいて、
   前記水封室において、エンジン排気ガス経路でエンジンに近い位置からの前記ドレン水導入管を前記想定水面より深く水中に差し込み、エンジンから遠い位置からの前記ドレン水導入管を前記想定水面より浅く差し込み、
   前記水封室の想定水面からの溢水を前記中和室に導くドレン水接続管を備え、
   前記中和室には前記ドレン水接続管出口に対向する位置に油分離材が配置されることを特徴とするエンジン排気ガスドレン水フィルタ。
2. 請求項１記載のエンジン排気ガスドレン水フィルタにおいて、
   前記エンジン排気ガス経路は、エンジン冷却水とエンジン排気ガスとを熱交換する排気ガス熱交換器、排気消音器、及びミストセパレータを少なくとも備え、
   前記水封室において、排気ガス熱交換器又は排気消音器からの前記ドレン水導入管を前記想定水面より深く水中に差し込み、ミストセパレータからの前記ドレン水導入管を前記想定水面より浅く差し込むことを特徴とするエンジン排気ガスドレン水フィルタ。
3. 請求項１記載のエンジン排気ガスドレン水フィルタにおいて、
   前記排水室には上部にドレン水排水口が設けられ、
   前記中和室から前記排水室の下部にドレン水を導くことを特徴とするエンジン排気ガスドレン水フィルタ。
4. 請求項１記載のエンジン排気ガスドレン水フィルタにおいて、
   前記水封室と中和室とのドレン水接続管を高さ方向に曲がりを有する部材で構成して前記水封室と前記中和室双方の上面を接続する構成としたことを特徴とするエンジン排気ガスドレン水フィルタ。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のエンジン排気ガスドレン水フィルタを排気ガス経路に備えてなるエンジン駆動式作業機。