JPH0346750B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、硫黄分を含む石油系燃料を使用する
エンジンの排気ガスを中和処理するための排気ガ
ス処理装置に関するものである。

（従来技術） 第３図にはガスエンジン１０１を動力源とする
従来のエンジン駆動式空気調和機Z₀が示されてい
る。この空気調和機Z₀は、室内側熱交換器１０７
を有する室外ユニツトX₀と、室外側熱交換器１
１０を有する室外ユニツトY₀の二つユニツトで
構成されている。

室外ユニツトX₀は、ケーシング１１６を隔壁
板１１９により上下２室即ち、該隔壁板１１９よ
り上方に位置する熱交換室１１７と該隔壁板１１
９より下方に位置するエンジン室１１８の２室に
区画し、該熱交換室１１７内に、室外側ユニツト
１０７と室外フアン１１３と四方弁１０５とアキ
ユムレータ１０６と室外側電磁弁１０８と室外側
膨張弁１０９と冷却水ポンプ１２２を、またエン
ジン室１１８には、ガスエンジン１０１と該ガス
エンジン１０１によつて駆動される圧縮機１０４
とガスエンジン１０１の排気ポートに接続される
排気熱交換器１０２と排気消音器１０３をそれぞ
れ収容している。又、排気消音器１０３の排気筒
１３４には、室外側熱交換器１０７の内側を通つ
て熱交換器室１１７を上下方向に貫通する尾管１
２９が取付けられている。さらに、排気熱交換器
１０２は、冷却水管１２３を介して別設置の給湯
タンク１２１に接続されている。

一方、室内ユニツトY₀は、室内側熱交換器１
１０と室内側フアン１１５と室内側電磁弁１１１
と室内側膨張弁１１２とを有している。

この空気調和機Z₀は、ガスエンジン１０１によ
り圧縮機１０４を駆動することにより暖房運転あ
るいは冷房運転を行なう。今、この空気調和機Z₀
の作動を暖房運転時を例にとつて簡単に説明する
と、暖房運転時には、圧縮機１０４において圧縮
された高温高圧の冷媒ガスは、四方弁１０５を経
て室内ユニツトY₀に至り、該室内ユニツトY₀の
室内側熱交換器１１０において凝縮して凝縮熱を
発し所定の暖房作用を行なう。室内側熱交換器１
１０において凝縮した液冷媒は、室内側膨張弁１
１２を通つて室外ユニツトX₀の室内側熱交換器
１０７に至り、該室内側熱交換器１０７において
蒸発して低温の冷媒ガスとなつたあと、室外側電
磁弁１０８から四方弁１０５さらにアキユムレー
タ１０６を経て圧縮機１０４に戻る一連の暖房サ
イクルを行なう。

一方、ガスエンジン１０１の運転により該ガス
エンジン１０１から排出される排気ガスは、排気
熱交換器１０２から排気消音器１０３を経て尾管
１２９から外部へ排出される。この際、ガスエン
ジン１０１から排出された高温の排気ガスは、排
気熱交換器１０２においてエンジン冷却水と熱交
換を行ない、さらに排気消音器１０３内において
膨張・圧縮を繰り返えすに従つて次第にそのガス
温度が低下せしめられ、特に尾管１２９部分にお
いては大気温度が低温である（冬期）上に室外側
熱交換器１０７において吸熱作用（蒸発作用）が
働らくため一層冷却される。このため、排気ガス
内に含まれていた水蒸気は、排気熱交換器１０
２、排気消音器１０３及び尾管１２９内において
凝縮して凝縮水となり、第１排水管１２５及び第
２排水管１２４を通つて外部へ排出され、また排
気ガスは尾管１２９から外部へ放出される。

ところが、このように排気熱交換器１０２と排
気消音器１０３と尾管１２９が直列に連結され、
しかも排気消音器１０３と尾管１２９が上向きに
配置された排気系においては、排気消音器１０３
及び尾管１２９内の流れが下向きの流れとなるた
め、排気消音器１０３内部の連通管１３２，１３
３の下端部１３２ａ，１３３ａや絞り通路１３５
Ａ，１３５Ｂ，１３５Ｃにおいて該排気消音器１
０３内部を上方に向つて吹き抜ける排気ガス流と
下方に向つて流下する凝縮水とが衝突し、ゴボゴ
ボという不快な低周波音を発生することになる
（騒音の増大）。

一方、本発明者らの実験によれば凝縮作用の大
きい尾管１２９を取り除くことにより凝縮量が激
減し、それに伴なつて排気系からの低周波音が低
下することが確認された。例えば、エンジン回転
数Ｎ＝2000rpm、暖房部屋部（室内ユニツト数）
ｎ＝２、外気温度Ｔ＝７℃の条件下において尾管
１２９を取付けた場合の騒音レベルと尾管１２９
を取り除いた場合の騒音レベルとを室外ユニツト
X₀の前方１ｍの位置で測定したところ、尾管１
２９を取付けた場合には55.5dBであつた騒音レ
ベルが尾管１２９を取除くことにより54dBまで
低下した。従つて、エンジンの排気騒音を低下さ
せるためには、尾管１２９を取り除けばよいとい
うことがいえる。

しかしながら、尾管１２９を取り除くと、排気
ガスが排気消音器１０３からそのまま熱交換器室
１１７内に放出され、該熱交換器室１１７内のア
ルミニウム、銅あるいは鉄等の酸に弱い材料で形
成された室外側熱交換器１０７、フアン駆動モー
タ１１４あるいはケーシング１１６が排気ガス中
の水蒸気あるいは水蒸気の露結による水滴（凝縮
水）に直接晒されるため、該各機器が腐食損傷す
るおそれがある。即ち、天然ガス、軽油等の石油
系燃料には硫黄分が含まれており、特に天然ガス
中にはガス洩れ検知用にさらに硫黄系の付臭剤が
添加されている。従つて、この硫黄分を含む天然
ガス等の燃料が燃焼すると、燃料中の硫黄系物質
と水との反応により硫酸あるいは塩酸等の強酸性
物質が生成され、その結果、排気ガス中の水分
（水蒸気）は約PH３〜４（天然ガスの場合）の強酸
性を示す。

尚、排気ガス中の水蒸気が凝縮して起こる上記
の如き不具合は、空気調和機Z₀を暖房運転する場
合、換言すれば冬期の如く外気温の低い場合に発
生するものであり、冷房運転する場合、換言すれ
ば夏季の如く外気温の高い場合にはほとんど発生
しない。

尚、給湯タンク１２１内の水は、ガスエンジン
１０１で回収される燃焼熱と、排気熱交換器１０
２で回収される排気熱により加熱される。

（発明の目的） 本発明は、上記の如き従来の排気ガス処理装置
の問題に鑑み、排気ガスを中和処理することによ
り機器の腐食損傷を可及的に抑制してその耐久性
の向上を図り、さらに凝縮水と排気ガス流の衝突
に起因する低周波音の発生を抑えることにより排
気騒音の低減化を図るようにした排気ガス処理装
置を提供することを目的としてなされたものであ
る。

（発明の構成） 本発明の排気ガス処理装置は、排気導入口と排
気出口とを有する処理室内に、排気ガスを接触す
ることにより該排気ガスを中和させる如く作用す
る中和剤よりなる中和剤層と適宜の熱導体よりな
る熱導体層とを前記排気ガスの流通方向に多層状
に配置するとともに、前記処理室の底部に、該処
理室内において凝縮した凝縮水を排出するための
排水口を形成したことを特徴とするものである。

（実施例） 以下、本発明の排気ガス処理装置をガスエンジ
ン駆動式空気調和機のガスエンジンの排気系に適
用した場合を実施例として説明すると、第１図に
はガスエンジン駆動式空気調和機Ｚの全体システ
ム図が示されている。この空気調和機Ｚは、前述
の従来例の空気調和機Z₀（第３図参照）とは排気
系の一部が異なるのみで全体的にはほぼ同一構造
を有しているため、同一構造部分については簡単
に部品の説明のみを行ない、その重複説明を避け
る。

第１図において符号Ｘは室外ユニツト、Ｙは室
内ユニツトであり、この室外ユニツトＸと室内ユ
ニツトＹで空気調和機Ｚが構成されている。又、
符号１は圧縮機４駆動用のガスエンジン、２は排
気熱交換器、３は排気消音器、５は四方弁、６は
アキユムレータ、７は室外側ユニツト、８は室外
側電磁弁、９は室外側膨張弁、１０は室内側熱交
換器、１１は室内側電磁弁、１２は室内側膨張
弁、１３は室外フアン、１４はフアンモータ、１
５は室内フアン、１６は室外ユニツトＸのケーシ
ング、１７はケーシング１６内に形成された熱交
換器室、１８はエンジン室、１９は熱交換器室１
７とエンジン室１８を区画する隔壁板、２１は給
湯タンク、２２は冷却水ポンプ、２３は冷却水
管、２４は排気熱交換器２内の凝縮水を排出する
第１排出管、２５は排気消音器３内の凝縮水を排
出する第２排水管である。

排気消音器３から上方に突出する排気筒３４に
は、本発明実施例に係る排気ガス処理装置４０が
取付けられている。この排気ガス処理装置４０
は、第２図に拡大図示する如く密閉容器状の外ケ
ース４１と、該外ケース４１内に嵌装され該外ケ
ース４１との間に略環状の閉空間４４を形成する
有底筒状の内ケース４２よりなる処理ケース４７
を有している（この処理ケース４７内の閉空間４
４は、排気ガスＧの処理室となるものであり、以
下の説明においてはこの閉空間４４を処理室４４
という）。外ケース４１は、その下部外周面４１
ａに周方向に等間隔で適宜大きさの排気出口４
３，４３…を、また底面４１ｂに適宜径の排水口
４６をそれぞれ形成している。又、内ケース４２
の上部外側面４２ａには適宜径の排気ガス導入口
４５，４５…が多数形成されている。この処理ケ
ース４７は、排気消音器３の排気筒３４の外側に
内ケース４２を嵌挿させた状態で取付ボルト４９
により固着される。従つて、排気消音器３から排
出された排気ガスＧは、内ケース４２の排気ガス
導入口４５，４５…を通つて処理室４４内に流入
したのち、該処理室４４を径方向に横断しながら
流下し、外ケース４１の排気出口４３，４３…か
ら外部に放出される。

さらに、処理室４４内には、排気ガスＧの流れ
を横切る如く該処理室４４の内周面側から外周面
側に向つて、ステンレス製金網を充填してなる円
筒状の内側熱導体層５２とマグネシウムを充填し
てなる円筒状の中和剤層５１とステンレス製金網
を充填してなる円筒状の外側熱導体層５３が三層
に積層形成されている。尚、内側熱導体層５２及
び外側熱導体層５３は、排気ガスの流通抵抗を所
定値以下に抑えられるようにそのステンレス製金
網の充填度が設定される。

又、処理ケース４７の底面４１ｂに形成した排
水口４６は、排気消音器３内を通過することなく
第３排水管２６を介してそのまま外部に連通せし
められている。

上述の如く構成された排気ガス処理装置４０を
排気消音器３の排気筒３４に装着すると、排気消
音器３から排出された排気ガスＧは、排気ガス導
入口４５，４５…から処理室４４内に流入したの
ち排気出口４３，４３…から外部へ排出されるわ
けであるが、その場合、排気ガスＧが内側熱導体
層５２及び外側熱導体層５３を通過する間に各熱
導体層５２，５３のスチレン金網によつて冷却さ
れるため、該排気ガスＧ中に含まれていた水蒸気
は各熱導体層５２，５３において順次凝縮せしめ
られると同時に、中和剤層５１のマグネシユムと
接触して強酸性から中和され、中性の凝縮水Ｗと
なつて排水口４６から第３排水管２６を通つて外
部へ排出される。従つて、排気出口４３，４３…
から熱交換器室１７を経て外部へ排出される排気
ガスＧ中には、ほとんど硫黄成分を含んだ水蒸気
は含まれておらず、このため、排気ガスＧが熱交
換器室１７内の室外側熱交換器室７とかフアンモ
ータ１１４とかの酸に弱い材質よりなる機器に直
接触れてもこれら機器にはほとんど腐食損傷は発
生しないことになる。

又、外部へ排出される凝縮水Ｗは、中和剤によ
つて中和されているため、たとえ排出途中におい
て他の装置機器等と接触してもこれら装置・機器
を腐食させるようなこともない。さらに、この凝
縮水Ｗは、第３図に示した従来構造のものの如く
高温の排気ガスＧの流通する排気消音器３内に流
入しないため、排気ガスＧにより加熱されてその
酸性濃度が凝縮されるというようなおそれもな
い。即ち、凝縮水Ｗは、常に中和された状態で外
部へ排出されることになる。

さらに、処理室４４内において凝縮した凝縮水
Ｗは、該処理室４４からそのまま第３排水管２６
を通つて外部へ排出されるため、第３図に示す従
来構造のものの如く凝縮水Ｗが排気消音器３内を
下向きに流下して該排気消音器３内を上方に向つ
て流通する排気ガスと連通管３２，３３の下端部
３２ａ，３３ａあるいは絞り通路３５Ａ，３５
Ｂ，３５Ｃにおいて衝突し、不快な低周波音を発
生するというようなことがなくなる。

上述の如くこの排気ガス処理装置４０は、排気
ガスＧ中の水分を凝縮させて凝縮水Ｗとし、これ
をさらに中和剤によつて中和するようにしている
ため、図示実施例の如くエンジン周辺を酸に弱い
材質よりなる装置、機器が配置され且つ燃料とし
て特に硫黄分の含有率（付臭剤も含む）の多い天
然ガスを燃料とするガスエンジンを備えたエンジ
ン駆動式空気調和機に適用した場合には特に顕著
な結果が得られる。

（発明の効果） 本発明の排気ガス処理装置は、処理室内に、中
和剤層と熱導体層とを排気ガスの流通方向に多層
状に配置し、排気ガス中に含まれている強酸性を
示す水蒸気を熱導体層部分において凝縮させると
同時に、中和層において中和して外部へ排出する
ようにしているため、エンジンから排出された排
気ガスを中和処理を施すことなくそのまま外部へ
排出するような場合の如く排気ガス中の強酸性水
分によつて周辺機器が腐食損傷するということが
なく、エンジンを備えた装置全体の耐久性が向上
するという効果がある。

さらに、排気ガス中に含まれていた水蒸気の凝
縮水を排気消音器等の排気系に戻すことなく処理
室から直接外部へ排出するようにしているため、
第３図に示す従来例の如く排気消音器内に流入す
る凝縮水と排気ガス流の衝突によつて低周波音が
発生するということがほとんどなく、それだけエ
ンジンの排気騒音が低下し、エンジンの静粛運転
が可能になるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例に係る排気ガス処理装置
を備えたエンジン駆動式空気調和機の全体システ
ム図、第２図は第１図の部拡大縦断面図、第３
図は従来構造のエンジン駆動式空気調和機の全体
システム図である。 ４３……排気出口、４４……処理室、４５……
排気ガス導入口、４６……排水口、５１……中和
剤層、５２，５３……熱導体層、Ｇ……排気ガ
ス、Ｗ……凝縮水。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 排気導入口４５，４５…と排気出口４３，４
   ３…とを有する処理室４４内に、排気ガスＧと接
   触することにより該排気ガスＧを中和させる如く
   作用する中和剤よりなる中和剤層５１と適宜の熱
   導体よりなる熱導体層５２，５３とを前記排気ガ
   スＧの流通方向に多層状に配置するとともに、前
   記処理室４４の底部４４ａに、該処理室４４内に
   おいて凝縮した凝縮水Ｗを排出するための排水口
   ４６を形成したことを特徴とする排気ガス処理装
   置。