JPH0573893B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、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造のもの、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、熱交換器としての排気マニホールド
においては、排気が冷却され排気中の水分が凝縮
し易く、その場合、酸性度の高い凝縮水が発生す
るために排気マニホールドの内壁は腐蝕を受け易
く壁に穴が開き易い。また熱回収効果を高めるた
めに、排気マニホールドの排気下流側にさらに熱
交換器を設けることも提案されているが、この場
合には熱交換器の入口部と出口部では熱回収の結
果、温度勾配が大きいことから、特に熱交換器コ
アにはクラツクが発生し易い。

このように排気マニホールドあるいは熱交換器
の壁に穴が開いたりクラツクが発生すると、熱交
換用の水が排気マニホールドを介してエンジン内
に流入したり、あるいは排ガスが水回路に混入す
ることになる。

（発明の目的） 本発明は、上記従来の問題点を解消するもの
で、熱交換器の壁にクラツク等が発生しても水が
エンジン内へ流入することを防止でき、エンジン
の信頼性を向上したエンジンの排気系構造を提供
するものである。

（発明の構成） 本発明は、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
ールドの排気下流側に排気と水との熱交換を行な
う熱交換器を設け、この熱交換器と排気マニホー
ルドとの接続部を熱交換器上方に位置させるとと
もに、上記熱交換器を排気下流側に向けて下方に
傾斜させたものである。

この構成により、熱交換器の壁にクラツクが発
生しても水が排気マニホールドを通つてエンジン
の燃焼室内に逆流することが防止できるものであ
る。

（実施例） 第１図、第２図および第３図はそれぞれ本発明
を実施したエンジンの後面、上面、および側面を
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熱交換器で、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４ａ，４ｂをボルト５
にて締結することにより構成されている。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の構造について第４図〜第６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の外周に排気通路３ｂが位置し、
またこの排気通路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とは共にフランジ４ｂ部分に設けられ排気マ
ニホールド熱交換器２側のフランジ４ａに連結さ
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から接続部４を介して熱交換器３の排気入
口３ａ、排気通路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３
ｇ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から水管路９ａ（第３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９ｃ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、高温となつて水が水出口
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。

ここに熱交換器３において、高温の排ガスは排
気入口３ａより流入し、排気通路３ｂを通過し、
熱交換器コア３ｅにて水との熱交換がなされ、排
気出口３ｃ部分での排ガス温度は大きく低下して
おり、したがつてこの熱交換器コア３ｅでの温度
勾配は厳しくクラツクが発生し易い状況下にあ
る。また排ガスが熱交換器コア３ｅ内を通過する
冷却水により冷却されることにより、凝縮水が発
生し易く、この凝縮水は酸性度が高いため熱交換
器コア３ｅは腐蝕を受け易く穴が開き易い。熱交
換器コア３ｅにクラツク等が発生すると、冷却水
が排気通路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、本発明では熱交
換器３と排気マニホールド熱交換器２との接続部
４を熱交換器３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。

なお、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。また、上記実施例では冷却水通路として排気
マニホールド熱交換器２からウオータポンプ１
０、エンジン本体１内のウオータジヤケツト、サ
ーモスタツトを経て水出口９ｃに至るものを示し
たが、エンジンの暖機運転、温度調節等をより的
確に図るためには排気マニホールド熱交換器２か
ら直接に水出口９ｃに至るバイパス水通路を設け
ることが望ましい。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、排気マニホール
ドの排気下流側に排気と水との熱交換を行なう熱
交換器を設け、この熱交換器と排気マニホールド
との接続部をエンジン本体上方に位置させるとと
もに、熱交換器を排気下流側に向けて下方に傾斜
させたことにより、熱交換器内の熱交換器コア等
にクラツクが発生しても冷却水が排気マニホール
ドからエンジン内の燃焼室に逆流することを防止
でき、エンジンを損傷することなく、その信頼性
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の排気系構造を実施したエンジ
ンの後面図、第２図は同エンジンの上面図、第３
図は側面図、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−線断面図である。 １……エンジン本体、２……排気マニホールド
熱交換器、３……熱交換器、３ｂ……排気通路、
３ｃ……排気出口、３ｅ……熱交換器コア、４…
…接続部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   排気下流側に排気と水との熱交換を行なう熱交換
   器を設け、この熱交換器と排気マニホールドとの
   接続部を熱交換器上方に位置させるとともに、上
   記熱交換器を排気下流側に向けて下方に傾斜させ
   たことを特徴とするエンジンの排気系構造。