JPS6067752A - エンジンを利用した熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンジンを利用した熱交換器に関し、より詳細
には熱媒用の液体を溜めた液槽内に作業機駆動用のエン
ジンを設置し、エンジンの熱により液体を加熱するよう
にした熱交換器に関する。

一般にこの種の熱交換器では、エンジンの熱を利用して
熱媒用の液体（例えば水）を加熱でき、かつ熱媒用の液
体によりエンジンを冷却できるという利点がある。とこ
ろが従来の熱交換器では、熱媒用の液体に対する加熱効
率やエンジンに対する冷却効率が低いという不具合があ
る。

本発明は上記不具合を解決することを目的とするもので
、熱媒用液体の液槽内にクランク軸が上下に延びる姿勢
でエンジンを配装置し、エンジンの上端部にフライホイ
ールを囲む防水型フライホイールハウジングを設け、フ
ライホイールハウジングの上端にエンジン吊下用のマウ
ンティングフランジを設け、上記液体の液面をマウンテ
ィングフランジとエンジン本体の間かつマウンティング
フランジに可及的に接近した位置に設定したことを特徴
としている。

次に実施例を図面により説明する。一部切欠き正面略図
である第１図において、水１又はその他の熱媒用の液を
溜めた液槽２内にエンジン３が設けである。エンジン３
はクランク軸５を凧直にして設置されており、クランク
ケース６に対してシリンダブロック７とシリンダヘッド
８は水平に並んでいる。シリンダヘッド８の下方には排
気熱交換器１０が設けてあり、シリンダヘッド８の下面
から下方へ延びる排気管１１が熱交換器１ｏに接続して
いる。クランクケース６の下方には排気サイレンサ１２
が設けてあり、熱交換器１ｏと排気サイレンサ１２は連
絡管１３を介して接続している。クランクケース６の下
側にはギヤヶースエ５が設けられ、熱交換器ｌｏはブラ
ケット１６を介してギヤケース１５に固定されている。

ギヤケース１５の下側にはオイルタンク１７が設けてあ
り、タンク１７に固定したオイルタンクステー１８に排
気サイレンサ１２が取り付けである。排気サイレンサ１
２の底部には排出パイプ２ｏが接続している。排出パイ
プ２ｏは液槽２の外部まで延びており、サイリンサ１２
内の凝縮水を排出するようになっている。

クランク軸５はクランクケース６から上方へ突出してお
り、その突出端部にフライホイール２１が固定しである
。フライホイール２１は水１の水面１ａよりも下方に位
置している。フライホイール２１の設置Ｖ間２２に水が
侵入することを防止するために、フライホイール２１を
下方及び周囲から囲むフライホイールハウジング２３が
クランクケース６の上側に設けである。フライホイール
ハウジング２３及びクランフケ−・ス６はクランク軸５
を囲むボス２５．２６を備えており、ボス２５．２６が
水密状態でボルト２７により固定されている。

ボス２５の上面には発電コイル２８がボルト２７により
固定されており、フライホイール２１の下面には発電コ
イル２８を囲むフライホイールマグネット２９が取り付
けである。このマグネット２９やコイル２８からなる発
電装置は例えばスタータ用バッテリを充電するためのも
のである。

フライホイール２１の上面には継手３ｏが取り付けてあ
り、継手３ｏには作業＠３１の垂直な入力軸３２の下端
が連結している。作業機３１は具体的には冷暖房機のコ
ンプレッサ又は発電機、温水循環用のポンプ等である。

なお作業機３１が冷暖房機のコンプレッサである場合、
冷暖房機の凝縮器又は蒸発器を液槽２内に設置すること
ができる。

フライホイールハウジング２３の上端には環状板からな
るマウンティングフランジ３３の外周゛部下面が取り付
けである。前記作業機３１は下端外周部３１ａにおいて
フランジ３３の内周に上方からいんろう型式に嵌合して
ボルト止めされている。

フランジ３３の上面にはエアクリーナ３５、オイルこし
器３６、ステップモータ３７等が設けである。エアクリ
ーナ３５はフライホイールハウジング２３の筒状壁２４
よりも概ね半径方向外側に位置し、図示されていないが
マウンティングフランジ３３の外周部にはエアクリーナ
３５の吸気出口を形成する吸気通路孔が設けである。エ
アクリーナ３５の下方において筒状壁２４の上端部外周
面には継手３９が一体に設けてあり、フランジ３３の上
記吸気通路孔は継手３９を介して吸気管４０に接続して
いる。吸気ｗ４０は概ね上下に延びでおり、上端がゴム
シール４１を介して継手３９に固市六れ一下銖が９リン
々゛へ・７ド８のＨ１τ因市されている。又吸気管４０
は途中部分が曲っており、上部が下部よりも筒状壁２４
側へ偏倚している。

オイルこし器３６の下側において筒状壁２４の上端部に
は半径方向外方へ張り出したボス４２が設けてあり、ボ
ス４２の内部にオイルこし器３６に連通する油孔４３が
設けである。油孔４３の下端には水１内に設置したオイ
ルパイプ４４の上端が接続している。パイプ４４はクラ
ンクケース６の近傍を上下に延びており、下端がギヤケ
ース１５に接続している。ギヤケース１５内には図示さ
れていないギヤポンプが設けてあり、オイルはオイルタ
ンク１７かうオイルこし器（図示せず）を通してギヤポ
ンプに吸引され、オイルこし器３６蛋こパイプ４４を通
して送られ、その後、パイプ４４と平行に設置された戻
りパイプ（図示せず）を経てギヤケース１５に戻り、連
結口（図示せず）からクランク軸５、主軸受、その他摺
動部品に送られてそれらを潤滑し、その後にオイルタン
ク１７へ戻るようになっている。

ステップモータ３７は外部からのノ（Ｊレス信号を受け
てカバナーレバー軸の角度位置を制御するためのもので
、図示されていないが、ステップモータ３７の凧直な出
力軸はフランジ３３の孔を血って下方へ延びており、ガ
バナーレ／＜−軸のクランクケース６から水中へ突出し
た端部にモータ３７の出力軸の下端が連結している。

マウンティングフランジ３３の外周部上面には環状のエ
ンジンマウント４５の内周部が環状ゴムシール４５ａを
介してボルト４６により固定されている。マウント４５
は例えば内部に発泡スチロール等の消音材４７を充填し
た合成樹脂の中空体で構成されており、外周部の下面が
環状のゴムシール４９を介して液槽２に支持されている
。液槽２はシール４９を下方から支持する外向きフラン
ジ２ａを上縁部に備え、又フランジ２ａの外周縁からは
筒状部２ｂが上方へ突出している。

マウント４５の内周寄りの部分の上面にはタンクカバー
５０の外周部がボルト５１により固定されている。カバ
ー５０は浅い　状の例えば合成樹脂成形品で、内面全体
に吸音材５２又は制扱材あるいはその両方を兼ねる部材
が貼り付けてあり、例えば中央部に小径の外気連絡通路
５３が設けである。

水１の水面１ａは液槽２の上端近傍と同じ高さにある。

エンジン３はフライホイールハウジング２３の上端近傍
まで水１に浸けてあり、クランクケース６、シリンダブ
ロック７、シリンダへラド８かうなるエンジンボディ５
５は液槽２内の比較的深い位置にあり、排気熱交換器１
０や排気サイレンサ１２は液槽２の底に近い位置にある
。このように発熱量の多いエンジンボディ５５や排気熱
交換器１０、排気サイレンサ１２を深い位置に設置する
ことにより、対流現象を利用して液槽２内の水Ｊ、全全
体効率良く加熱し、液槽２の上半部に常に高温の水１ｂ
を溜めることができる。

そして上記温水１ｂを熱源として利用するために、液槽
２の上半部内には熱交換パイプ５６が設けである。パイ
プ５６は液槽２の内周面２Ｃの近傍を螺旋状に延びてお
り、パイプ５６の内部に給湯器や暖房器用の水等を流し
て温水１ｂで加熱するようになっている。又パイプ５６
を全長にわたって効率良く加熱するために、クランク軸
５が液槽２の中心Ｏ−０に対して偏芯しており、シリン
ダブロック７やシリンダへ・ラド８は液槽中心０−０に
比較的近い位置にある。このようにエンジン３を偏芯さ
せることにより、シリンダヘッド８とクランクケース６
の両方が液槽内周面２Ｃに対して充分に離れ、エンジン
３の周囲全体に充分な広さの隙間５７が形成される。従
って隙間５７の一部分に水ｌが滞留する仁とはな（、隙
間５７全体に温水１ｂが流入し、熱交換パイプ５６が効
率良く加熱される。

第１図の一部切欠きｎ−ｍ矢視図である第２図の如く、
マウンティングフランジ３３の外周部にはキャップ５８
Ｈにより閉鎖される補油口５８が設けである。補油口５
８は検油棒取付孔及びドレン孔を兼ねており、明確には
図示されていないが、第１図のオイルタンク１７に連通
している。第１図の如くフライホイール２１の上端部外
周にはリングギヤ５９ａが設けてあり、ギヤ５９ａを駆
動するスタータ５９が第２図の如くフライホイール１１
ウジング２３内に設けである。

第２図のＡ−Ａはシリンダ中心線で、前記排気サイレン
サ１２はシリンダ中心線Ａ−Ａに対して概ね直角に長く
延びており、第２図の如く上方から見て、サイレンサ１
２の入口側端部１２ａと出口側端部１２ｂはフランジ３
３の半径方向外方へ張り出している。なお６０は出口排
気管で、一端がサイレンサ１２の出口側端部１２ｂに接
続し、他端が液槽２外まで延びている。又第１図の如く
サイレンサ１２は出口側端部１２ｂが入口側端部１２ａ
よりも下方に位置するように傾斜しており、前記凝縮水
排出パイプ２０は出口側端部１２ｂの底に接続している
。

次に各部の構造を更に詳細に説明する。

第１図の拡大部分図である第３図の如く、クランクケー
ス６のボス２６とフライホイールハウジング２３のボス
２５は環状端面において互に水密状態に接合されている
。又ボス２５の内周部には筒状部２５ａが形成され、筒
状部２５ａが防水シール２５ｂを介してボス２６の内周
にい入ろう型式に嵌合している。ボス２５の上部内周と
クランク軸５の間にはオイルシール５ａが設けである。

ボス２６の下半部内周とクランク軸５の間には軸受５ｂ
が設けである。

第４図の如く吸気管４０用の継手３９には吸気管４０の
周囲を」ニガへ延びる筒状部３９ａが一体に設けである
。前記ゴムシール４１は筒状部３９ａの外周に嵌合固定
される筒状部分４１ａと、吸気管４０の上端部外周に嵌
合固定される筒状部分４１ｂと、両部会４１ａ１４１ｂ
の上端を一体に連続させる環状部分４１ｃとを備えてい
る。部分４１Ｃは薄肉で断面が湾曲しており、高い柔軟
性を備えている。

第１図の如くシリンダブロック７の外周面には多数の放
熱フィン７ａが設けである。フィン７ａは互に間隔を隔
てて上下に延びており、フィン７ａにより水１を効率良
く加熱し、かつエンジン３を効率良く冷却できるように
なっている。

垂直断面部分路間である第５図の如く、シリンダヘッド
８の内部には水路８ａが設けである。水路８ａは通常の
水冷エンジンの冷却水ジャケットに相当する位置に設け
てあり、弁腕室８ｂの底壁と燃焼室７ｂの天井の間に形
成されており、上端と下端が開口している。従って液槽
２内の水１は水路８ａを上下に通過することができ、こ
の構造によっても水１は効率良く加熱され、シリンダヘ
ッド８は効率良（冷却される。

断面拡大部分図である第６図の如く、排気熱交換器１０
は上下に長い筒状のケース６１を備え、前記排気管１１
（排気導入管）はケース６１の天壁６２の中心部を貫通
してケース底壁６３の近傍まで上下に延び、下端に下向
きに開口する排気出口６４を備えている。ケース天壁６
２の外周部には連絡管１３（排気排出管）の入口端部が
取り付けてあり、連絡管１３の入口６５は天井６２の近
傍においてケース６１内の空間に連通している。

ケース６１の上端部には水平な多孔板６６又は網等から
なる粒子排出防止機構が設けである。多孔板６６の外周
と内周はそれぞれケース６１と排気管１１に嵌合してお
り、次に説明する衝突粒子６７が連絡管１３へ侵入する
ことを防止して０る。粒子６７は例えばシリカやアルミ
ナで作られており、ケース内に多数収容されている。第
６図のエンジン停止状態では、粒子６７は自重をζよ’
）底壁６３上に集積している。底＠６３はチー／４：状
で、中心部が最も下方に位置しており、粒子６７ζよ底
壁６３の中心部すなわち排気管出口６４の近傍に最も多
（集積している。

第７図は第６図の一部切欠き■−■矢視図で、第７図及
び第６図の如（、ケース６１内番ζζよ多数の熱交換バ
イブロ９が互に平行かつ間隔を隔てて排気管１１と直角
に延びている。各〕（イブ６９の両端はケース６１外へ
突出しており、液槽２内の水１がバイブロ９内を流れる
ようになって（する。

バイブロ９よりも下側において、排気管１１に１よ屋根
状の邪魔板７０が取り付けである。邪魔板７０は第６図
の如くバイブロ９と平行に延びており、第７図の如くそ
の幅は排気管１１の直径よりも多７０はバイブロ９の非
設置空間（第７図で幅ｌの空間）を下方から覆っている
。換言すれば、ケース中心部を幅ｌにわたってバイブロ
９と平行に延びる空間には、排気管１１が設けである関
係上、バイブロ９を設置することができないが、そのバ
イブ非設置空間（Ｉりの下方に邪魔板７０が設けである
。

上記排気熱交換器１０に゛よると、エンジン運転時には
排気ガスが出口６４から下向きに噴出し、ケース６１内
を上昇して連絡管１３へ流入し、その間にバイブロ９内
の水を加熱する。」方、粒子６７は上記排気ガスにより
上方へ飛散させられてバイブロ９に衝突し、この衝突に
よりバイブロ９の境界層が破壊されると共に、バイブロ
９に付着した排気ガス中のカーボンがバイブロ９から脱
落浮遊し、排気排出管１３より排出される。又邪魔板７
０は粒子６７がパイプ非設置空間へ無駄に飛散すること
を防止する。

以上説明したように本発明によると、フライホイール２
１を防水型のフライホイールハウジング２３で囲んでエ
ンジン３を上端のマウンティングフランジ３３の近傍ま
で水１内に深く沈めたので、エンジン３により対流現象
を利用して水１を効率良（加熱することができ、多量の
高温水を得ると共に、エンジン３を効率よく冷却するこ
とができる。特に熱交換パイプ５６を液槽２内に設置す
る型式の熱交換器においては、パイプ５６を上下方向に
広い範囲にわたって設置することができ、パイプ５８に
対する加熱量や加熱効率を高めることができる。又フラ
イホイール２１が水１を禮絆することを防止し、パワー
ロスを防ぐことができる。

更に図示の実施例の如く、マウンティングフランジ３３
の上面にエアクリーナ３５やオイルこし器３６等の補益
を設置すると、補器のレイアウウトに苦慮することなく
、補益をコンパクトにまとめて平面上に設置することが
できる。

本発明を第８図の如く具体化することもできる。

第８図において第１図の各部と対応する部分には同一符
号が付してあり、第８図の構造は第１図の構造と比べて
以下の点が異なっている。

第８図のマウンティングフランジ３３は大径で、外周部
３３ａが液槽２の上端部の外向きフランジ２ａの上方に
達している。フランジ外周部３３ａはダンパー４９ａを
介してフランジ２ａの上面で支持され、外周部３３ａと
フランジ２ａはボルト４９ｂニよす固定されている。ダ
ンパー４９ａはフランジ外局部３３ａの全周化沿って環
状に設置することもでき、外周部３３ａの複数箇所の下
側だけに設けることもできる。

マウンティングフランジ３３の外周縁には上方へ突出し
た筒状フランジ３３ｂが設けてあり、液槽２の上端の筒
状部２ｂとフランジ３３ｂの間（７）　隙１７ｆｉが環
状シール７５により全周にわたって密閉されている。シ
ール７５は下方へ突出した３個のリップ７５ａ　１７５
ｂ　、　７５ｃを備え、内周側のリップ７５ｃがフラン
ジ３３ｂの外周面に密着している。中間のり穫プ７５ｂ
と外周側のリップ７５ａはそれぞれ筒状部２ｂの内周面
と外周面に密着している。

上記実施例によると、第１図のエンジンマウン）４５や
タンクカバー５０を廃止できるので、構造が簡単になる
という利点がある。

排気熱交換器として第６図、第７図の構造以外のものを
採用することもでき、又排気熱交換器１０を廃止するこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した熱交換器の一部切欠き正面略
図、第２図は！１図の一部切欠きＩＩ　−１［矢視部分
―、第３図、第４図はそれぞれ第１図の拡大部分図、第
５図はシリンダヘッドの垂直断面略図、第６図は排気熱
交換器の垂直断面図、第７図は第６図の一部切欠き■−
■矢視図、第８図は別の実施例の熱交換器の一部切欠き
正面略図である。１・・・水（液体）、１ａ・・・水面
（液面）、２・・・液槽、３・・・エンジン、５・・・
クランク軸、２１・・・フライホイール、２３・・・フ
ライホイールハウジング、３１・・・作業機、３３ψ・
・マウンテイングフランジ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱媒用液体の液槽内にクランク軸が上下に延びる姿勢で
   エンジンを配置し、エンジンの上端部にフライホイール
   を囲む防水型フライホイールハウジングを設け、フライ
   ホイールハウジングの上端にエンジン吊下用のマウンテ
   ィングフランジを設け、上記液体の液面をマウンティン
   グフランジとエンジン本体の間かつマウンティングフラ
   ンジに可及的に接近した位置に設定したことを特徴とす
   るエンジンを利用した熱交換器。