JP2001065339A - 排気ガス熱交換器及びこれを用いたエンジン及び空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で、熱交換効率が高く、構造も簡単な排
気ガス熱交換器を提供する。 【解決手段】 シェル２内にチューブ３を収納し、チュ
ーブ３内にエンジン冷却水又はブラインを流し、シェル
２とチューブ３外側との間にエンジンの排気ガスを流し
て熱交換を行い、エンジン冷却水又はブラインを加熱す
る排気ガス熱交換器１において、外縁がシェル２の内側
形状に合わせた形状をなし、多数のルーバ１１ｄが形成
されたルーバフィンプレート１１をチューブ３に軸方向
に沿って複数装着し、排気ガスを、チューブ３に平行な
方向に各ルーバフィンプレート１１のルーバ１１ｄを貫
流させるように流して熱交換を行い、エンジン冷却水又
はブラインを加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの排気ガ
スをエンジン冷却水又はブライン（熱搬送媒体）に熱交
換する排気ガス熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】空調装置としては、冷媒を圧縮するコン
プレッサをエンジンにより駆動するタイプのものがあ
る。このタイプの空調装置においては、暖房運転時には
排気ガスによりエンジン冷却水を加熱する。即ち、エン
ジン冷却水は、冷却水ポンプにより循環され、排気ガス
熱交換器及びエンジンにより加熱を受けた後、アキュー
ムレータ内の冷媒加熱用熱交換器にて冷媒に熱を与え、
冷却水ポンプに戻る構成とされている。

【０００３】排気ガス熱交換器としては、プレートフィ
ンタイプ、シェル＆チューブタイプ、フィン＆チューブ
（平行流れ）タイプ、ルーバフィン＆チューブ（平行流
れ）タイプ等種々のものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ビルの空調
装置においては、室外機をビルの屋上に設置するため
に、専有面積を極力小さくすることが好ましく、前記エ
ンジンにより圧縮機を駆動するタイプの空調装置におい
ては、小型で、熱交換効率の高い排気ガス熱交換器が要
望されている。

【０００５】しかしながら、上記従来の排気ガス熱交換
器において、プレートフィンタイプのものは、形状がや
や大きいものの構造が簡単であり、取付スペース的にも
略設置条件を満たし、熱交換性能も良いが、カーボンの
目詰まりが発生しやすく、メンテナンスに手間が掛か
る。また、シェル＆チューブタイプのものは、構造が簡
単であるが、熱交換性能が悪く、しかも、形状が非常に
大きく、エンジンの水平投影面内からはみ出してしま
い、排気ガス熱交換器を含めたエンジンの専有面積が大
きくなり、室外機の専有面積が大きくなる。フィン＆チ
ューブタイプのものは、冷却水ヘッダの構造が複雑であ
り、熱交換効率も余り良くはなく、室外機への取付も困
難である。また、ルーバフィン＆チューブタイプのもの
は、熱交換効率は良いが、冷却水ヘッドの構造が複雑で
あり、室外機への取付も困難である。

【０００６】このように、小型のタイプのものは、構造
が複雑であり、メンテナンスに手間が掛かり、コストも
高くなる。また、構造が簡単なものは、大型で装着スペ
ースが大きく、エンジンの水平投影面内、又は水平投影
幅内から大きくはみ出してしまうために室外機における
エンジン、排気ガス熱交換器の専有面積が大きくなり、
エンジンルーム上部にサブフレームを介して蒸発器を設
置する等の対策が必要となり、室外機の高さ寸法が高く
なり、構造も複雑となり、コストが高くなる。

【０００７】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、小型で、熱交換効率が高く、構造も簡単な排気ガス
熱交換器及びこれを用いたエンジン及び空調装置を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明では、シェル内にチューブを収納し、
前記チューブ内にエンジン冷却水又はブラインを流し、
前記シェルと前記チューブ外側との間に前記エンジンの
排気ガスを流して熱交換を行い、前記エンジン冷却水又
はブラインを加熱する排気ガス熱交換器において、外縁
が前記シェルの内側形状に合わせた形状をなし、多数の
貫通孔又はスリットが形成されたルーバフィンプレート
を前記チューブに軸方向に沿って複数装着し、前記排気
ガスを、前記各ルーバフィンプレートを貫流させるよう
に流すことを特徴とする。

【０００９】排気ガスは、チューブと平行な方向に各ル
ーバフィンプレートの貫通孔又はスリットを貫流するこ
とで、乱流となり、各ルーバフィンプレートを介してチ
ューブに効率よく熱伝達が行われ、チューブ内を流れる
エンジン冷却水又はブラインを加熱する。請求項２の発
明では、円筒状のシェル内にチューブを収納し、前記チ
ューブ内にエンジン冷却水又はブラインを流し、前記シ
ェルと前記チューブ外側との間に前記エンジンの排気ガ
スを流して熱交換を行い、前記エンジン冷却水又はブラ
インを加熱する排気ガス熱交換器において、帯板の幅方
向に切り起こし成形により形成したフィンを長手方向に
沿って多数設け、前記チューブの外周面に螺旋状に巻回
したスパイラルフィンチューブ又は、放射状のフィンを
多数有するラジアルフィンプレートを前記チューブに多
数装着したラジアルフィンチューブを前記円筒状のシェ
ルに収納し、排気ガスを、前記フィンを貫流させるよう
に流すことを特徴とする。

【００１０】排気ガスは、チューブと平行な方向に各ス
パイラル又はラジアルフィンの各フィンに当たりながら
貫流することで、乱流となり、各フィンを介してチュー
ブに効率よく熱伝達が行われ、チューブ内を流れるエン
ジン冷却水又はブラインを加熱する。請求項３の発明で
は、請求項１又は２記載の排気ガス熱交換器において、
前記シェルを内筒と外筒とにより二重に構成し、これら
の間に形成される環状空間にエンジン冷却水又はブライ
ンの一部を流すことを特徴とする。

【００１１】内筒内を貫流する排気ガスは、ルーバフィ
ンプレート又はスパイラルフィン又はラジアルフィンを
介してチューブに効率よく熱を伝達してチューブ内のエ
ンジン冷却水又はブラインを加熱すると共に、内筒と外
筒との間に流れるエンジン冷却水又はブラインも加熱す
る。これにより熱交換効率が更に向上する。また、外筒
からの熱輻射が防止される。

【００１２】請求項４の発明では、クランクシャフトが
シリンダ中心からオフセットされたエンジンであって、
クランクケースの前記オフセットされた側の上方且つシ
リンダブロックの側部に請求項１乃至３に記載の排気ガ
ス熱交換器を並置することを特徴とする。オフセットク
ランクシャフトエンジンのクランクケースのオフセット
された側の上方、且つシリンダブロックの側部に請求項
１乃至３の排気ガス熱交換器を配置して、エンジン水平
投影面内、又は水平投影幅内に前記排気ガス熱交換器を
納める。これにより、スペースの有効利用が図られる。

【００１３】請求項５の発明では、冷媒を圧縮するコン
プレッサをエンジンにより駆動し、排気ガス熱交換器に
よりエンジン冷却水を加熱する空調装置において、請求
項４に記載のエンジンと空調装置の熱交換器とを室外機
のベース上に並列に設置することを特徴とする。冷媒を
圧縮するコンプレッサをエンジンにより駆動し、排気ガ
ス熱交換器によりエンジン冷却水を加熱する空調装置に
請求項４のエンジンを使用することで、前記エンジンと
空調装置の熱交換器とを室外機のベース上に並列に設置
することが可能となる。これにより、室外機設置個所の
スペースの有効利用が図られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により詳細に説明する。 （第１の実施の形態）図１乃至図３に示すように排気ガ
ス熱交換器１は、円筒形状のシェル２内にチューブ３が
複数例えば、６本収納され、各チューブ３の両端は、仕
切板４、５及び端板６、７により画成されたヘッダ部
８、９に開口されている。チューブ３内には螺旋状に形
成された乱流発生板１０が略全長に亘り嵌挿されてい
る。シェル２内には熱交換プレートとしてのフィンプレ
ート１１例えば、ルーバフィンプレート１１が僅かな間
隙を存して軸方向に沿って多数配列され、各チューブ３
がこれらのルーバフィンプレート１１を貫通している。
仕切板５、４と対向する両側のルーバフィンプレート１
１、１１との間に排気ガス室１２、１３が画成されてい
る。

【００１５】端板６には熱搬送媒体としての例えば、エ
ンジン冷却水をヘッダ部８に導入する導入パイプ１５
が、端板７には、ヘッダ部９からエンジン冷却水を導出
する導出パイプ１６が設けられている。また、仕切板５
には、排気ガス室１２に排気ガスを導入する排気ガス導
入パイプ１７がヘッダ部９を液密に貫通して設けられて
おり、仕切板４には、排気ガス導出パイプ１８がヘッダ
部８を液密に貫通して設けられている。また、排気ガス
を導出する側の排気ガス室１３にはドレンパイプ１９が
設けられている。

【００１６】図３及び図４に示すようにルーバフィンプ
レート１１は、外縁がシェル２の内側形状に合わせた形
状即ち、円板状をなし、外周縁部１１ａが全周に亘り一
側に略直角に折曲されてフランジとされ円筒状のシェル
２の内周面に当接嵌合され、各チューブ３が夫々挿通す
るチューブ挿通孔１１ｂが穿設され、且つその周縁部１
１ｃが全周に亘り外周縁部１１ａと同じ側に膨出されて
フランジとされ、その内周面がチューブ３の外周面に全
周に亘り圧接されて熱的に良好に接続されている。そし
て、ルーバフィンプレート１１には、各チューブ挿通孔
１１ｂの間にルーバ１１ｄが多数形成されている。これ
らのルーバ１１ｄは、外周縁部１１ａの幅（高さ）より
も低く形成されている。各ルーバフィンプレート１１
は、外周縁部１１ａが同じ側を向けて配置され、且つ各
外周縁１１ａの幅の間隔を存して離隔対向している。ま
た、隣り合うルーバフィンプレート１１、１１のルーバ
１１ｄ、１１ｄは、互いに反対方向を向いて形成されて
いる。

【００１７】この排気ガス熱交換器１は、例えば、エン
ジンに並置され、導入パイプ１５、１６がエンジン冷却
水通路の途中に接続され、排気ガス導入パイプ１７、１
８が排気管の途中に接続される。そして、エンジン冷却
水の流れの方向は、排気ガスの流れの方向と反対方向と
される。図１及び図４に示すようにヘッダ部８に導入さ
れたエンジン冷却水は、各チューブ３に分配されてこれ
らのチューブ３内をヘッダ部９に向かって流れる。チュ
ーブ３内を流れるエンジン冷却水は、乱流発生板１０に
より螺旋状をなす乱流とされてチューブ３の内周面に満
遍なく接触すると共に流速が速められる。これにより、
熱交換効率の向上が図られる。一方、排気ガス室１２に
導入された高温の排気ガスは、熱交換プレートとしての
多数のルーバフィンプレート１１のルーバ１１ｄの間を
チューブ３と平行な方向に貫流して排気ガス室１３へ至
る。そして、各ルーバフィンプレート１１の各ルーバ１
１ｄを通り抜ける即ち、貫流する際に乱流とされ、しか
も、隣り合うルーバフィンプレート１１の各ルーバ１１
ｄが互いに反対方向を向いて形成されていることで、乱
流が促進され、各ルーバフィンプレート１１に排気ガス
熱を効率よく伝達しながら、ガス室１３へと流れる。各
ルーバフィンプレート１１に伝達された熱は、各チュー
ブ３に伝達され、エンジン冷却水を加熱する。排気ガス
室１３に流れ込んだ排気ガスは低温（約８０℃程度）と
なり、結露した水分がドレンパイプ１９から外部に排出
される。

【００１８】排気ガス熱交換器１は、各ルーバフィンプ
レート１１に排気ガスの熱を効率よく伝達することで熱
交換性能が大幅に向上する。これに伴い排気ガス熱交換
器１の小型化が図られる。尚、熱交換プレートとして
は、貫通孔として前記ルーバ１１ｄに替えて図５に示す
ようにフィンプレート１１に小孔１ｆａを多数穿設して
もよく、或いは、図６に示すようにスリット１１ｇを多
数穿設してもよい。尚、本願明細書において、フィンプ
レート１１に貫通孔としてのルーバ１１ｄ、又は小孔１
１ｆ、又はスリット１１ｇが設けられている熱交換プレ
ートをルーバフィンプレートと称することとする。

【００１９】（第２の実施の形態）図７は、本発明に係
る排気ガス熱交換器の第２の実施の形態を示す。図７に
おいて図１に示す第１の実施の形態と同一部材には同一
符号を付して説明を省略する。図７に示すように排気ガ
ス熱交換器２０は、シェル２１を二重構造としたもの
で、シェル２１は、内筒２２と外筒２３とにより構成さ
れ、これらの間に環状空間２４が形成されている。この
環状空間２４は、エンジン冷却水の通路とされ、ヘッダ
部８、９を画成する内筒２２の各端部に夫々孔２２ａ、
２２ｂが多数穿設されて連通されている。他の構成は第
１の実施の形態と同様である。

【００２０】ヘッダ部８に導入されたエンジン冷却水の
一部は、各チューブ３に流入してルーバフィンプレート
１１を介して排気ガスにより加熱され、残部は、環状空
間２４に流入して、内筒２２を介して排気ガスにより加
熱される。これにより、外筒２３からの熱輻射を防止す
ることができると共に、熱交換効率も更に高くなる。
尚、熱交換プレートとして、図５又は図６に示すフィン
プレートを使用しても良いことは勿論である。

【００２１】（第３の実施の形態）図８は、本発明に係
る排気ガス熱交換器の第３の実施の形態を示す。図８に
おいて排気ガス熱交換器２５は、円筒状のシェル２６に
チューブ２７が収納されており、このチューブ２７の外
周面には熱交換プレートとしてフィンプレート例えば、
螺旋状にスパイラルフィン２８が設けられている。スパ
イラルフィン２８は、図１０に示すように帯鋼板２８に
一側縁から他側縁近傍まで幅方向に沿い、長手方向に所
定の間隔でスリット２８ａを多数設け、縁部２８ｂ側を
板面に対して略直角に起こしてフィン２８ｃを形成した
ものである。フィン２８ｃの高さは、シェル２６の内周
面とチューブ２７の外周面との間隔よりも僅かに低く設
定されている。このスパイラルフィン２８は、縁部２８
ｂをチューブ２７の外周面に螺旋状に巻き回されて固定
され、熱的に接続される。図９に示すようにフィン２８
ｃは、チューブ２７の外側に放射状に広がり、排気ガス
との熱交換が可能となる。

【００２２】シェル２６の両端近傍には排気ガス導入パ
イプ２９、排気ガス導出パイプ３０が設けられ、両端に
は端板３１、３２が装着されている。チューブ２７は、
両端が夫々端板３１、３２に貫通固定されている。端板
３１、３２の周縁部には、熱応力緩和ビード３１ａ、３
２ａが設けられており、高温の排気ガスによるシェル２
６とチューブ２７との間の膨張差を吸収している。ま
た、チューブ２７内には、乱流発生板１０が嵌挿されて
いる。

【００２３】排気ガス導入パイプ２９からシェル２６内
に導入された排気ガスは、スパイラルフィン２８の放射
状に拡がる多数のフィン２８ｃに当たりながら、これら
の各フィン２８ｃの隙間を通って（貫流して）矢印で示
すようにチューブ２７と平行な方向に乱流となって排気
ガス導出パイプ３０へと流れる。これにより、スパイラ
ルフィン２８が効率よく熱交換を行い、チューブ２７内
を流れるエンジン冷却水を効率よく加熱する。

【００２４】尚、フィン２８ｃに捻れを加えても良く、
更に、隣り合うフィン２８ｃの捻れの方向を交互に変え
ても良い。このようにフィン２８ｃを捻ることで、更な
る乱流を発生させることができる。これにより、熱交換
器の小型化を図ることが可能となり、また、スパイラル
フィン２８は、構造が極めて簡単であり、排気ガス熱交
換器を安価に構成することが可能である。

【００２５】また、シェル２６を内筒と外筒とにより二
重構造として、これらの間の環状空間にエンジン冷却水
の一部を流すようにしても良い。 （第４の実施の形態）図１１は、本発明に係る排気ガス
熱交換器の第４の実施の形態を示す。図１１において排
気ガス熱交換器３５は、図８に示す排気ガス熱交換器２
５の熱交換プレートとしてスパイラルフィン２８に代え
てチューブ２７に円板状のラジアルフィンプレート３６
を多数設けた構成としたものである。

【００２６】ラジアルフィンプレート３６は、図１２に
示すように環状円板３６の孔３６ａの内周縁部３６ｂが
一側に折曲されてフランジとされ、この内周縁部からフ
ィン３６ｃが放射状をなし、且つ一方向に捻られて多数
形成されている。このフィンプレート３６は、チューブ
２７に外嵌されて孔３６ａの内周縁部３６ｂがチューブ
２７の外周面に圧接して熱的に接続されている。そし
て、図１３に示すように隣り合うフィンプレート３６
は、フィン３６ｃの捻れの方向が交互になるように配置
されている。

【００２７】円筒状のシェル２６の両端には、Ｌ形の排
気ガス導入パイプ３７、排気ガス導出パイプ３８が接続
されており、チューブ２７の両端がこれらのパイプ３
７、３８の屈曲部を貫通して固定されている。シェル２
６の両端の排気ガス導入パイプ３７、排気ガス導出パイ
プ３８との接続部には全周に亘り熱応力緩和ビード２６
ａ、２６ｂが設けられており、高温の排気ガスによるシ
ェル２６とチューブ２７との間の膨張差を吸収してい
る。また、チューブ２７内には、乱流発生板１０が嵌挿
されている。

【００２８】排気ガス導入パイプ３７からシェル２６内
に導入された排気ガスは、ラジアルフィンプレート３６
の放射状に拡がる多数のフィン３６ｃに当たりながら、
これらの各フィン３６ｃの隙間を通って（貫流して）矢
印で示すようにチューブ２７と平行な方向に乱流となっ
て排気ガス導出パイプ３８へと流れる。これにより、フ
ィンプレート３６が効率よく熱交換を行い、チューブ２
７内を流れるエンジン冷却水を効率よく加熱する。

【００２９】この排気ガス熱交換器３５も小型化を図る
ことが可能となり、また、フィンプレート３６は、構造
が極めて簡単であり、排気ガス熱交換器３５を安価に構
成することが可能である。また、シェル２６を内筒と外
筒とにより二重構造として、これらの間の環状空間にエ
ンジン冷却水の一部を流すようにしても良い。

【００３０】（第５の実施の形態）図１４は、本発明に
係る排気ガス熱交換器の第５の実施の形態を示す。図１
４において排気ガス熱交換器４０は、図１１に示す排気
ガス熱交換器３５を複数本例えば、３本纏めた構成とし
たものである。尚、図１１に示す部材と同一部材には同
一符号を付してある。

【００３１】図１４乃至図１６に示すように各シェル２
６の両端は、略カップ状をなすホルダ４１、４２の端面
に穿設された孔４１ａ〜４１ｃ、４２ａ〜４２ｃに嵌合
接続され、各チューブ２７の両端は、ホルダ４１、４２
に内嵌された仕切板４３と端板４４、仕切板４５と端板
４６とにより画成されたヘッダ部４７、４８に連通され
ている。ホルダ４２の端面と仕切板４５、ホルダ４１の
端面と仕切板４３との間に排気ガス室４９、５０が画成
されている。

【００３２】端板４４にはエンジン冷却水をヘッダ部４
７に導入する導入パイプ５１が、端板４６には、ヘッダ
部４８からエンジン冷却水を導出する導出パイプ５２が
設けられている。また、仕切板４５には排気ガス室４９
に排気ガスを導入する排気ガス導入パイプ５３がヘッダ
部４８を液密に貫通して設けられており、仕切板４３に
は排気ガス導出パイプ５４がヘッダ部４７を液密に貫通
して設けられている。

【００３３】ヘッダ部４７に導入されたエンジン冷却水
は、各チューブ２７に分配されてこれらのチューブ２７
内をヘッダ部４８に向かって流れ、且つ乱流発生板１０
により螺旋状をなす乱流とされてチューブ２７の内周面
に満遍なく接触する。排気ガス室４９に導入された排気
ガスは、ラジアルフィンプレート３６の放射状に拡がる
多数のフィン３６ｃに当たりながら、これらの各フィン
３６ｃの隙間を通って（貫流して）矢印で示すようにチ
ューブ２７と平行な方向に乱流となって排気ガス室５０
へと流れる。これにより、ラジアルフィンプレート３６
が効率よく熱交換を行い、チューブ２７内を流れるエン
ジン冷却水を効率よく加熱する。

【００３４】（第６の実施の形態）図１７は、本発明に
係る排気ガス熱交換器を適用した空調装置の室外機の概
略構成を示す。図１７において、室外機７０は、筺体７
１内に収納されており、ベース７２にエンジン７３、冷
凍サイクルのタンク７４〜７６、及び冷凍サイクル用熱
交換器（蒸発器）７７が並列に設置されており、エンジ
ン７３の上方にコントロールユニット７８が配置され、
これらの上方にファンモータ７９及びファン８０が配置
されている。

【００３５】エンジン７３は、冷媒ガスを圧縮するコン
プレッサを駆動するためのもので、クランクシャフト８
１がシリンダ８２の中心から排気マニホールド８５側に
オフセットされたオフセットクランクタイプの多気筒エ
ンジンとされている。更に、混合気吸入管８６、空気吸
入管８７がカムシャフト８８の両側に、且つシリンダヘ
ッド上方に配置されている。クランクケース８３は、ク
ランクシャフト８１がオフセットされた側の側壁８３ａ
が、シリンダブロック８４よりも側方に膨出した形状と
されている。これにより、シリンダブロック８４の側部
でクランクケース８３の側壁８３ａの上方にスペースが
確保される。

【００３６】シリンダブロック８４の排気マニホールド
８５と反対側のオイルセパレータ８９が当該シリンダブ
ロック８４に沿って配置されており、排気マニホールド
８５の上方にエアクリーナ９０が配置され、図１７及び
図１８に示すように排気マニホールド８５とクランクケ
ース８３の側壁８３ａの上部との間に触媒装置９１と排
気ガス熱交換器例えば、図８に示すスパイラルフィンタ
イプの排気ガス熱交換器２５が、エンジン７３の長手方
向に沿って水平に配置されている。排気ガス熱交換器２
５は、小型化が図られており、長さがエンジン７３の長
さ程度とされ、外径がクランクケース８３の側壁８３ａ
のシリンダブロック８４の側部からの膨出幅程度とされ
ている。これにより、エンジン７３の水平投影面内若し
くは、水平投影幅内に排気ガス熱交換器２５を配置する
ことが可能となり、スペースの有効利用が図られる。

【００３７】排気マニホールド８５の下流に触媒装置９
１が接続され、当該触媒装置９０の下流に排気ガス熱交
換器２５の排気ガス導入パイプ２９が接続され、排気ガ
ス導出パイプ３０の下流に不図示の消音器が接続され
る。そして、排気ガス熱交換器２５のチューブ２７がエ
ンジン７３のエンジン冷却水通路の途中に接続される。
これらの排気マニホールド８５、触媒装置９１、及び排
気ガス熱交換器２５は、防熱壁９２により覆われ、更に
エンジン全体が防音壁９３により覆われている（図１
７）。防音壁９３は、排気ガス熱交換器２５がエンジン
７３の水平投影面内、又は水平投影面幅内に配置されて
いることで、箱形構造とすることができ、構造の簡素化
が図られる。これにより、前述したように、ベース７２
にエンジン７３、冷凍サイクルのタンク７４〜７６、及
び冷凍サイクル用熱交換器（蒸発器）７７を並列に設置
することが可能となる。更に、筺体７１にサブフレーム
を組み付けることなく、エンジン７３の防熱壁９３の上
方にコントロールユニット７８を配置することが可能と
なり、筺体７１の高さを低く抑えることができると共
に、構造も簡素化することが可能となる。

【００３８】図１９は、上述した室外機７０を備えた空
調装置の概略構成を示す。図１９において、空調装置が
暖房サイクルのときには、エンジン７３によりコンプレ
ッサ１００を駆動し、冷媒ガスを圧縮する。圧縮され、
高温・高圧になった冷媒ガスは、オイルセパレータ１０
１、四方弁１０２を経て室内ユニット１１０の熱交換器
（凝縮器）１１１で室内空気によって冷却され液化す
る。このとき、室内空気が凝縮熱により加熱され、暖房
効果を生じる。熱交換器１１１で液化した冷媒は、膨張
弁１１２で減圧される。低圧となった冷媒液は、室外機
７０の熱交換器（蒸発器）７７で外気の熱を奪うと共
に、メインアキュームレータ７５内の冷媒加熱用熱交換
器１０４でエンジン冷却水の熱を奪い蒸発する。蒸発し
た冷媒ガスは、サブアキュームレータ７６を経てコンプ
レッサ１００に戻り、同様なサイクルを繰り返す。

【００３９】エンジン冷却水は、太線で示すように冷却
水ポンプ１０５、１０６により循環され、排気ガス熱交
換器２５においてエンジン７３の排気ガスによる加熱を
受け、更にエンジン７３のシリンダにおいて加熱を受け
た後、アキュームレータ７５内の冷媒加熱用熱交換器１
０４により冷媒に熱を与え、冷却水ポンプ１０５、１０
６に戻る。排気ガス熱交換器２５は、小型化されている
ことで、水容積が少なく、エンジン冷却水が温まり易
く、暖房の立ち上がりが速くなる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、排気ガスは、チューブに平行な方向に各ルーバフィ
ンプレートを貫流することで、乱流となり、各ルーバフ
ィンプレートを介してチューブに効率よく熱伝達が行わ
れ、チューブ内を流れるエンジン冷却水又はブラインを
良好に加熱することができる。これにより、熱交換効率
の向上が図られると共に、排気ガス熱交換器の小型化が
図られる。

【００４１】請求項２の発明では、排気ガスは、チュー
ブに平行な方向に各スパイラルフィン又はラジアルフィ
ンの各フィンに当たりながら貫流することで、乱流とな
り、各フィンを介してチューブに効率よく熱伝達が行わ
れ、熱交換効率の向上が図られ、小型化が図られる。請
求項３の発明では、シェルを内筒と外筒とにより二重に
構成し、これらの間に形成される環状空間にエンジン冷
却水又はブラインを流すことで、内筒内を貫流する排気
ガスは、ルーバフィンプレート又はスパイラルフィンを
介してチューブに効率よく熱を伝達してチューブ内のエ
ンジン冷却水又はブラインを加熱すると共に、内筒と外
筒との間に流れるエンジン冷却水又はブラインも加熱す
る。これにより熱交換効率が更に向上する。また、外筒
からの熱輻射が大幅に低減される。

【００４２】請求項４の発明では、オフセットクランク
シャフトタイプのエンジンの、クランクケースのオフセ
ットされた側の上方且つシリンダの側部に排気ガス熱交
換器を並置することで、エンジン水平投影面内又は水平
投影幅内に前記排気ガス熱交換器を納めることが可能と
なり、室外機のエンジンと熱交換器とをベースに並列に
配置することが可能となり、小型化及び簡素化が図ら
れ、スペースの有効利用が図られる。

【００４３】請求項５の発明では、冷媒を圧縮するコン
プレッサをエンジンにより駆動する空調装置において、
請求項４のエンジンを使用することで、室外機のエンジ
ンと熱交換器とをベースに並列に配置することが可能と
なり、室外機の小型化及び簡素化が図られ、スペースの
有効利用が図られる。更に、前記排気ガス熱交換器は、
小型化されることで、水容積が少なく、エンジン冷却水
が温まり易く、暖房の立ち上がりが速くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排気ガス熱交換器の第１の実施の
形態を示す断面図である。

【図２】図１の矢線II−IIに沿う断面図である。

【図３】図１の矢線III−IIIに沿う断面図である。

【図４】図１の要部拡大図である。

【図５】図３に示す熱交換プレートの別の実施例を示す
平面図である。

【図６】図３に示す熱交換プレートの更に別の実施例を
示す平面図である。

【図７】本発明に係る排気ガス熱交換器の第２の実施の
形態を示す断面図である。

【図８】本発明に係る排気ガス熱交換器の第３の実施の
形態の断面図である。

【図９】図８の矢線IX−IXに沿う断面図である。

【図１０】図８のスパイラルフィンの説明図である。

【図１１】本発明に係る排気ガス熱交換器の第４の実施
の形態を示す断面図である。

【図１２】図１１の矢線XII−XIIに沿う断面図である。

【図１３】図１１の要部拡大図である。

【図１４】本発明に係る排気ガス熱交換器の第５の実施
の形態を示す断面図である。

【図１５】図１４の矢線XＶ−XＶに沿う断面図である。

【図１６】図１４の矢線XVI−XVIに沿う断面図である。

【図１７】本発明に係る排気ガス熱交換器を適用した空
調装置の室外機の一例を示す概略構成図である。

【図１８】図１７のエンジンの側面図である。

【図１９】図１７に示す室外機を備えた空調装置の概略
構成図である。

【符号の説明】 １、２０、２５、３５、４０ 排気ガス熱交換器 ２、２１、２６ シェル ３、２７ チューブ ４、５、４３、４５ 仕切板 ６、７、３１、３２、４４、４６ 端板 ８、９、４７、４８ ヘッダ部 １０ 乱流発生板 １１ ルーバフィンプレート １１ｄ ルーバ（貫通孔） １１ｆ 小孔（貫通孔） １１ｇ スリット（貫通孔） ２８ スパイラルフィン ３６ ラジアルフィンプレート ２８ｃ、３６ｃ フィン １５、５１ 冷却水導入パイプ １６、５２ 冷却水導出パイプ １７、２９、３７、５３ 排気ガス導入パイプ １８、３０、３８、５４ 排気ガス導出パイプ ７０ 室外機 ７１ 筺体 ７２ ベース ７３ オフセットクランクシャフトエンジン ８３ クランクケース ８４ シリンダブロック

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シェル内にチューブを収納し、前記チュ
   ーブ内にエンジン冷却水又はブラインを流し、前記シェ
   ルと前記チューブ外側との間に前記エンジンの排気ガス
   を流して熱交換を行い、前記エンジン冷却水又はブライ
   ンを加熱する排気ガス熱交換器において、 外縁が前記シェルの内側形状に合わせた形状をなし、多
   数の貫通孔又はスリットが形成されたルーバフィンプレ
   ートを前記チューブに軸方向に沿って複数装着し、前記
   排気ガスを、前記各ルーバフィンプレートを貫流させる
   ように流すことを特徴とする排気ガス熱交換器。
2. 【請求項２】 円筒状のシェル内にチューブを収納し、
   前記チューブ内にエンジン冷却水又はブラインを流し、
   前記シェルと前記チューブ外側との間に前記エンジンの
   排気ガスを流して熱交換を行い、前記エンジン冷却水又
   はブラインを加熱する排気ガス熱交換器において、 帯板の幅方向に切り起こし成形により形成したフィンを
   長手方向に沿って多数設け、前記チューブの外周面に螺
   旋状に巻回したスパイラルフィンチューブ又は、放射状
   のフィンを多数有するラジアルフィンプレートを、前記
   チューブに軸方向に多数装着したラジアルフィンチュー
   ブを前記円筒状のシェルに収納し、排気ガスを前記フィ
   ンを貫流させるように流すことを特徴とする排気ガス熱
   交換器。
3. 【請求項３】 前記シェルを内筒と外筒とにより二重に
   構成し、これらの間に形成される環状空間にエンジン冷
   却水又はブラインの一部を流すことを特徴とする請求項
   １又は２記載の排気ガス熱交換器。
4. 【請求項４】 クランクシャフトがシリンダ中心からオ
   フセットされたエンジンであって、クランクケースの前
   記オフセットされた側の上方且つシリンダブロックの側
   部に請求項１乃至３に記載の排気ガス熱交換器を並置す
   ることを特徴とするエンジン。
5. 【請求項５】 冷媒を圧縮するコンプレッサをエンジン
   により駆動し、排気ガス熱交換器によりエンジン冷却水
   を加熱する空調装置において、請求項４に記載のエンジ
   ンと空調装置の熱交換器とを室外機のベース上に並列に
   設置することを特徴とする空調装置。