JPS6347612Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、デイーゼルエンジン等の内燃機関の
排気ガスの熱回収装置に関する。

一般に、デイーゼルエンジン等の内燃機関の排
気ガスは多量の熱エネルギーを有しており、この
熱エネルギーを有効利用する方法の一つとして、
流動層熱交換器を用いて熱エネルギーを回収する
方法がある。この方法に用いられる流動層熱交換
器は、例えば第１図に示すように、箱体１内に設
けられた多孔板２の上の２本の熱回収用ヘツダ
（管寄せ）３，４の間に、内部に水を流通させて
排気ガスの熱を回収する伝熱体５が連結され、箱
体１の下部側面及び上面に、排気ガス用パイプ
６，７が連結されると共に、箱体１内に砂（固体
粒子）が充填されて成り、下部側面の排気ガス用
パイプ６から排気ガスを箱体１内に送ることによ
つて、箱体１内の砂を流動化させて流動層を形成
させ、水を熱回収ヘツダ３、伝熱体５、熱回収ヘ
ツダ４内に流通させて、効率的に排気ガスの熱エ
ネルギーを回収するようにした装置である。

しかしながら、このように構成された流動層熱
交換器にあつては、内燃機関運転開始時に、箱体
１内を予熱しない状態で排気ガスを箱体１内に送
ると、排気ガス内に含まれる水蒸気が凝縮して、
砂を固着させるため流動層を形成することができ
なくなるという不具合がある。従つて、従来は内
燃機関運転開始時に、箱体１内の砂を暖めるため
に温水ボイラやヒータ等を設ける必要があり、こ
のため設備費が極めて高くなるというのが欠点で
あつた。

本考案は、流動層熱交換器の排気ガス流路に、
内燃機関運転開始時に排気ガス流路を閉鎖するを
ダンパを設け、熱回収用流路と内燃機関の冷却用
液体を流通させる冷却用流路との間に、ダンパに
よる排気ガス流路閉鎖時には、冷却用液体を熱回
収用流路に流通させて流動層熱交換器を暖気し、
かつ流動層熱交換器使用時には、熱回収用流路と
冷却用流路との流通を遮断する切換弁を設けるこ
とによつて、上記従来の欠点を解消したもので、
温水ボイラやヒータ等の暖気運転のための設備を
設ける必要がなく、設備費を大幅に低減すること
ができる排気ガスの熱回収装置を提供することを
目的とする。

以下、図面を参照して本考案を具体的に説明す
る。

第２図は本考案の一実施例を示すもので、図中
符号１０は流動層熱交換器であり、その構造は上
記従来の流動層熱交換器と同様なので説明は省略
する。この流動層熱交換器１０の水流入側の熱回
収用ヘツダ３は流入配管１１を介して逆止弁１２
及び流入配管１８を介して三方弁から成る第１切
換弁１３に連結されており、逆止弁１２は配管１
４を介して給水ヘツダ（管寄せ）１５に連結され
ている。そして、第１切換弁１３は配管１６を介
して温水ヘツダ（管寄せ）１７に連結されている
と共に、流入配管１８を介して温度によつて流路
が切換わる温調弁１９に連結されている。また、
この温調弁１９は流入配管２０を介してデイーゼ
ルエンジン等の内燃機関２１に連結されていると
共に、配管２２を介して上記給水ヘツダ１５及び
ジヤケツト冷却水ポンプ２３に連結されている。
そして、ジヤケツト冷却水ポンプ２３は配管２４
を介してエンジン２１に連結されている。なお、
２５は給水ヘツダ１５に水を供給する給水ポンプ
である。

一方上記流動層熱交換器１０の水流出側の熱回
収用ヘツダ４は環流配管２６を介して三方弁から
成る第２切換弁２７に連結されており、この第２
切換弁２７は配管２８を介して上記温水ヘツダ１
７に連結されていると共に、配管２９を介してジ
ヤケツト冷却水ポンプ２３に連結されている。

また、上記内燃機関２１の排気出口２１ａは排
気管３０を介して、第１ダンパ３１及び第２ダン
パ３２に連結されている。そして、第１ダンパ３
１は熱交換器排気入口６に連結されており同じく
熱交換器排気出口７は第３ダンパ３３に連結され
ている。また、第２ダンパ３２及び第３ダンパ３
３は排気バイパス管３４に連結されている。

次に、上記のように構成された排気ガスの熱回
収装置の作用について説明する。

まず、第１ダンパ３１と第３ダンパ３３を閉
じ、かつ第２ダンパ３２を開いて、排気ガスが流
動層熱交換器１０内を通らない状態にした後、内
燃機関２１の運転を開始し、同時にジヤケツト冷
却水ポンプ２３を作動させる。すると、温調弁１
９が配管２０，２２を連通させているので、冷却
水はジヤケツト冷却水ポンプ２３、内燃機関２
１、温調弁１９を循環して冷却水温度は上昇す
る。この時、給水ポンプ２５は作動していないの
で、他の部分の水は流通していない。冷却水温度
が約85℃に達すると、温調弁１９が切換わり、流
入配管２０と流入配管１８が連通すると共に、第
１切換弁１３を切換えて流入配管１８と流入配管
１１を連通させ、かつ第２切換弁２７を切換えて
環流配管２６と環流配管２９を連通させる。この
結果、内燃機関２１で熱せられた温水は温調弁１
９、第１切換弁１３を介して流動層熱交換器１０
内を通つて、第２切換弁２７から、ジヤケツト冷
却水ポンプ２３に戻る流路を循環する。この状態
を約15分間続けて流動層熱交換器１０内を暖め
る。この時、逆止弁１２があるので、温水は環流
配管１１から配管１４側には流れることはない。

流動層熱交換器１０が暖められた後第２ダンパ
３２を閉じ、第１ダンパ３１及び第３ダンパ３３
を開いて排気ガスを流動層熱交換器１０内に送る
と共に、第１切換弁１３を切り換えて流入配管１
８と配管１６とを連通させ、かつ第２切換弁２７
を切り換えて環流配管２６と配管２８とを連通さ
せる。それと同時に、給水ポンプ２５を運転する
と、給水ヘツダ１５、配管１４、逆止弁１２及び
配管１１を経て水が流動層熱交換器１０内に供給
される。従つて、内燃機関２１から発生した排気
ガスは流動層熱交換器１０内を通る時に、その熱
エネルギーを流動層熱交換器１０内で形成された
流動層を介して給水ポンプ２５から供給された水
に伝え、水の温度を上昇させる。そして、流動層
熱交換器１０内で暖められた水は環流配管２６、
第２切換弁２７、配管２８及び温水ヘツド１７を
通つて回収される。また、給水ポンプ２５から供
給された水は給水ヘツダ１５、ジヤケツト冷却水
ポンプ２３を経て、内燃機関２１内を冷却する。
そして、冷却後の水は流入配管２０、温調弁１
９、流入配管１８、第１切換弁１３、配管１６及
び温水ヘツダ１７を通つて回収される。

このようにして、エンジン運転開始時には、第
１、第２、第３ダンパ３１，３２，３３の開閉に
よつて、排気ガスが流動層熱交換器１０内に送ら
れないようにすると共に、内燃機関２１で暖めら
れた冷却水を循環させて流動層熱交換器１０内を
暖め流動層熱交換器１０が十分暖まつた後に、排
気ガスを流動層熱交換器１０内に送つて、排気ガ
スのもつ熱エネルギーを回収するようにしたので
エンジン運転開始時に流動層熱交換器１０内の砂
が排気ガスの水蒸気の凝縮によつて固着すること
はない。また、第１及び第２切換弁１３，２７や
温調弁１９等を用いて、エンジンの冷却系と排気
ガスの熱回収系の２つの流体回路系を合理的に制
御する構成にしたので、エンジンの冷却あるいは
排気ガスの熱回収を行なうのに複雑な構造の装置
や手間のかかる操作の必要がない。

以上説明したように、本考案は、排気ガス流路
に、内燃機関運転開始時に一定時間排気ガス流路
を閉鎖するダンパが設けられ熱回収用流路と冷却
用流路との間に、ダンパによる排気ガス流路閉鎖
時には、内燃機関の冷却後の冷却用液体を熱回収
用流路にエンジンのジヤケツト冷却水ポンプによ
つて流通させ、又流動層熱交換器使用時には、熱
回収用流路と冷却用流路との流通を遮断する切換
弁が設けられているから、従来のように、エンジ
ン運転開始時に流動層熱交換器内に充填されてい
る砂を暖めて、排気ガス中に含まれる水蒸気の凝
縮によつて砂が固着して流動層が形成できなくな
るのを防止するために設けていた温水ボイラやヒ
ータ等の暖気運転用の設備を設置する必要がな
く、設備費を大幅に低減できる上に、排気ガス中
に含まれる熱エネルギーを効率的に回収できると
いう優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の流動層熱交換器を示す斜視図、
第２図は本考案の一実施例を示す配管図である。 ３，４……熱回収用ヘツダ（管寄せ）、５……
伝熱体、６……熱交換器排気入口、７……熱交換
器排気出口、１０……流動層熱交換器、１３……
第１切換弁、１６……配管、１８……流入配管、
２０……流入配管、２２……配管、２３……ジヤ
ケツト冷却水ポンプ、２４……配管、２７……第
２切換弁、３１……第１ダンパ、３３……第３ダ
ンパ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内燃機関の排気ガス流路に熱回収用の液体を通
   す熱回収用流路が接続されて成る流動層熱交換器
   が設けられ、該流動層熱交換器により上記排気ガ
   スの廃熱を回収する排気ガスの熱回収装置におい
   て、上記排気ガス流路に設けられ、上記内燃機関
   運転開始時に一定時間上記排気ガス流路を閉鎖す
   るダンパと、上記熱回収流路における流動層熱交
   換器の入口側と、上記内燃機関の冷却用液体を流
   通させる冷却用流路における内燃機関の出口側を
   結ぶ流入配管との間に設けられ上記ダンパによる
   上記排気ガス流路閉鎖時には、上記熱回収用流路
   と冷却用流路とを連通させて上記内燃機関の冷却
   後の冷却用液体を上記熱回収用流路に流通させる
   第１切換弁と、上記熱回収用流路における流動層
   熱交換器の出口側と上記冷却用液体流路における
   内燃機関の入口側とを結ぶ還流配管に設けられ上
   記ダンパによる上記排気ガス流路閉鎖時には、上
   記配管を連通させ、かつ上記流動層熱交換器使用
   時には上記熱回収流路と冷却用流路との流通を遮
   断する第２切換弁が設けられたことを特徴とする
   排気ガスの熱回収装置。