JP2002295992A - 熱交換装置 - Google Patents
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- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
- F28F9/0263—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by varying the geometry or cross-section of header box
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
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- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
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- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エンジンのＥＧＲ装置等に用いられる熱交換
装置に関し、ガスの流速分布の影響による圧力損失の発
生を抑えた、効率の良い熱交換装置を提供することを課
題とする。 【解決手段】 内部で熱交換が行われる筒状のシェル
と、このシェルの両端部にそれぞれ設けられ、少なくと
もガスの流入側には、流入口がシェルの径よりも小さく
形成されたヘッダーと、上記シェルと上記各ヘッダーと
の間に介在するエンドプレートと、これら両エンドプレ
ート間に、端部がエンドプレートを貫通して設けられる
複数のチューブと、上記チューブ内に、チューブを二分
する形態で設けられ、ガスの流入側における先端部が、
上記シェルの断面中央部から放射方向に沿う向きに配置
される長尺板状のフィンと、を有する構造とした。
装置に関し、ガスの流速分布の影響による圧力損失の発
生を抑えた、効率の良い熱交換装置を提供することを課
題とする。 【解決手段】 内部で熱交換が行われる筒状のシェル
と、このシェルの両端部にそれぞれ設けられ、少なくと
もガスの流入側には、流入口がシェルの径よりも小さく
形成されたヘッダーと、上記シェルと上記各ヘッダーと
の間に介在するエンドプレートと、これら両エンドプレ
ート間に、端部がエンドプレートを貫通して設けられる
複数のチューブと、上記チューブ内に、チューブを二分
する形態で設けられ、ガスの流入側における先端部が、
上記シェルの断面中央部から放射方向に沿う向きに配置
される長尺板状のフィンと、を有する構造とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンのＥＧＲ
装置等に用いられる熱交換装置に関する。
装置等に用いられる熱交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱交換装置は、例えば図３に示すよう
に、ＥＧＲ(排気再循環)システムにおいて排気ガスの冷
却装置として用いられている。ＥＧＲシステムでは、エ
ンジン３１の排気系３７のエキゾーストマニホールド３
６から排出される排気ガス３２の一部を熱交換装置２１
で冷却し、この排気ガス３２を吸気系３８の混合気３５
に加える。
に、ＥＧＲ(排気再循環)システムにおいて排気ガスの冷
却装置として用いられている。ＥＧＲシステムでは、エ
ンジン３１の排気系３７のエキゾーストマニホールド３
６から排出される排気ガス３２の一部を熱交換装置２１
で冷却し、この排気ガス３２を吸気系３８の混合気３５
に加える。
【０００３】この熱交換装置２１は、図４に示すよう
に、円筒状のシェル１の両端部にそれぞれヘッダー３，
４が設けられ、またシェル１の一端部側には冷却液の流
入口２２が、他端部側には冷却液の流出口２３が設けら
れている。シェル１内には複数のチューブ２が環状に配
置され、ヘッダー３から流入した排気ガス３２は、チュ
ーブ２内を通過し、その間に冷却されてヘッダー４から
流出する。
に、円筒状のシェル１の両端部にそれぞれヘッダー３，
４が設けられ、またシェル１の一端部側には冷却液の流
入口２２が、他端部側には冷却液の流出口２３が設けら
れている。シェル１内には複数のチューブ２が環状に配
置され、ヘッダー３から流入した排気ガス３２は、チュ
ーブ２内を通過し、その間に冷却されてヘッダー４から
流出する。
【０００４】そして、エキゾーストマニホールド３６か
ら排出される排気ガス３２の圧力と、インテークマニホ
ールド３４内の混合気の圧力との差圧を利用し、高い圧
力の排気ガス３２をそれより低い圧力のインテークマニ
ホールド３４内に送り込む。このようにＥＧＲシステム
では、混合気に排出ガスを加えることで吸入空気に含ま
れる酸素の量をコントロールし、排気ガス中のＮＯｘの
量を低減している。
ら排出される排気ガス３２の圧力と、インテークマニホ
ールド３４内の混合気の圧力との差圧を利用し、高い圧
力の排気ガス３２をそれより低い圧力のインテークマニ
ホールド３４内に送り込む。このようにＥＧＲシステム
では、混合気に排出ガスを加えることで吸入空気に含ま
れる酸素の量をコントロールし、排気ガス中のＮＯｘの
量を低減している。
【０００５】ここで、熱交換装置２１におけるガスの冷
却が不十分である場合、吸気系３８に戻された排出ガス
の温度が高いと体積が膨張してガスの濃度が希薄とな
り、必要な排気ガスの量が確保できない。一方、熱交換
装置２１において排気ガスの流通抵抗が高いと、装置を
通過後の排気ガス３２の圧力が低下して混合気３５との
圧力差が少なくなり、排気ガス３２を規定された量だけ
吸気系３８に戻すことができない。このように、排気ガ
スの量が確保できず、規定量を吸気系３８に戻すことが
できないと、ＮＯｘの低減に支障をきたしＥＧＲシステ
ムの機能が低下する。
却が不十分である場合、吸気系３８に戻された排出ガス
の温度が高いと体積が膨張してガスの濃度が希薄とな
り、必要な排気ガスの量が確保できない。一方、熱交換
装置２１において排気ガスの流通抵抗が高いと、装置を
通過後の排気ガス３２の圧力が低下して混合気３５との
圧力差が少なくなり、排気ガス３２を規定された量だけ
吸気系３８に戻すことができない。このように、排気ガ
スの量が確保できず、規定量を吸気系３８に戻すことが
できないと、ＮＯｘの低減に支障をきたしＥＧＲシステ
ムの機能が低下する。
【０００６】このため、熱交換装置２１の設計において
は、熱交換器としての冷却能力に加えて装置内を通過す
る排気ガスの流通抵抗にも配慮が必要である。一般に、
熱交換装置２１における放熱量（冷却量）と流通抵抗
（排気ガスの圧力損失）とは、正比例の関係にある。つ
まり、放熱量が増加すると装置の流通抵抗も増加する関
係にある。ただし、放熱量に対する圧力損失の割合は、
熱交換器の種類（シェルチューブ式、プレート式等）に
よって異なる。
は、熱交換器としての冷却能力に加えて装置内を通過す
る排気ガスの流通抵抗にも配慮が必要である。一般に、
熱交換装置２１における放熱量（冷却量）と流通抵抗
（排気ガスの圧力損失）とは、正比例の関係にある。つ
まり、放熱量が増加すると装置の流通抵抗も増加する関
係にある。ただし、放熱量に対する圧力損失の割合は、
熱交換器の種類（シェルチューブ式、プレート式等）に
よって異なる。
【０００７】ＥＧＲシステムにおいても、シェル１にチ
ューブ２が内蔵されたシェル＆チューブ式の上記熱交換
装置２１では、チューブ２素管のままでは熱伝導に限界
があるため、チューブ２内に冷却効率を高めるフィン２
５を設けたり、或いはチューブ素管にビード等を設けて
熱伝導効率の改善が行われている。
ューブ２が内蔵されたシェル＆チューブ式の上記熱交換
装置２１では、チューブ２素管のままでは熱伝導に限界
があるため、チューブ２内に冷却効率を高めるフィン２
５を設けたり、或いはチューブ素管にビード等を設けて
熱伝導効率の改善が行われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】さて、図５（ａ）に示
すように、熱交換装置２１では、排気系の配管の直径
(Φ１、これはヘッダー３の流入口の直径と同じである)
に対して、通常はシェル２の直径(Φ２)の方が大きいた
め、排気ガス３２が装置内に流入したとき、内部が円錐
状に拡開するヘッダー３によって流速分布が発生する。
この流速分布は、図５（ｂ）に示すように、中央部の流
速は速く（Ｆ）、外周部に向かうほど流速は遅く（Ｓ）
なる。
すように、熱交換装置２１では、排気系の配管の直径
(Φ１、これはヘッダー３の流入口の直径と同じである)
に対して、通常はシェル２の直径(Φ２)の方が大きいた
め、排気ガス３２が装置内に流入したとき、内部が円錐
状に拡開するヘッダー３によって流速分布が発生する。
この流速分布は、図５（ｂ）に示すように、中央部の流
速は速く（Ｆ）、外周部に向かうほど流速は遅く（Ｓ）
なる。
【０００９】このとき、同図に示すようにチューブ２に
設けられたフィン２５の配列（向き）がまちまちだと、
フィン２５とチューブ２によって区切られた流路部
“Ａ”及び“Ｂ”には異なった流量の排気ガス３２が流
れることになる。この場合、熱交換装置２１で冷却され
た排気ガス３２は、流路部“Ａ”及び“Ｂ”とでガス密
度が異なるため、出口側で密度差による圧力損失を生ず
る。このため、熱交換装置２１から出力された排気ガス
３２のガス圧は圧力損失により低下する。また、フィン
２５の先端が、チューブ２の先端と同じ位置にある場合
は、チューブ２の流路がここで完全に分割された状態に
なるため、流速分布の影響をそのまま受けてしまう。
設けられたフィン２５の配列（向き）がまちまちだと、
フィン２５とチューブ２によって区切られた流路部
“Ａ”及び“Ｂ”には異なった流量の排気ガス３２が流
れることになる。この場合、熱交換装置２１で冷却され
た排気ガス３２は、流路部“Ａ”及び“Ｂ”とでガス密
度が異なるため、出口側で密度差による圧力損失を生ず
る。このため、熱交換装置２１から出力された排気ガス
３２のガス圧は圧力損失により低下する。また、フィン
２５の先端が、チューブ２の先端と同じ位置にある場合
は、チューブ２の流路がここで完全に分割された状態に
なるため、流速分布の影響をそのまま受けてしまう。
【００１０】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、ガスの流速分布の影響による圧力損失の発生
を抑え、安定して熱交換が行える熱交換装置を提供する
ことを目的とする。
のであり、ガスの流速分布の影響による圧力損失の発生
を抑え、安定して熱交換が行える熱交換装置を提供する
ことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】以上の技術的課題を解決
するため、本発明に係る熱交換装置は、図１に示すよう
に、内部で熱交換が行われる筒状のシェルと、このシェ
ルの両端部にそれぞれ設けられ、少なくともガスの流入
側には、流入口がシェルの径よりも小さく形成されたヘ
ッダーと、上記シェルと上記各ヘッダーとの間に介在す
るエンドプレートと、これら両エンドプレート間に、端
部がエンドプレートを貫通して設けられる複数のチュー
ブと、上記チューブ内に、チューブを二分する形態で設
けられ、ガスの流入側における先端部が、上記シェルの
断面中央部から放射方向に沿う向きに配置される長尺板
状のフィンと、を有する構成である。
するため、本発明に係る熱交換装置は、図１に示すよう
に、内部で熱交換が行われる筒状のシェルと、このシェ
ルの両端部にそれぞれ設けられ、少なくともガスの流入
側には、流入口がシェルの径よりも小さく形成されたヘ
ッダーと、上記シェルと上記各ヘッダーとの間に介在す
るエンドプレートと、これら両エンドプレート間に、端
部がエンドプレートを貫通して設けられる複数のチュー
ブと、上記チューブ内に、チューブを二分する形態で設
けられ、ガスの流入側における先端部が、上記シェルの
断面中央部から放射方向に沿う向きに配置される長尺板
状のフィンと、を有する構成である。
【００１２】また、本発明に係る熱交換装置は、内部で
熱交換が行われる筒状のシェルと、このシェルの両端部
にそれぞれ設けられ、少なくともガスの流入側には、流
入口がシェルの径よりも小さく形成されたヘッダーと、
上記シェルと上記各ヘッダーとの間に介在するエンドプ
レートと、これら両エンドプレート間に、端部がエンド
プレートを貫通して設けられる複数のチューブと、上記
チューブ内に、チューブを二分する形態で設けられ、ガ
スの流入側における先端部が、チューブ先端部よりチュ
ーブ径の１／３以上の寸法後退した位置に配置される長
尺板状のフィンと、を有する構成である。
熱交換が行われる筒状のシェルと、このシェルの両端部
にそれぞれ設けられ、少なくともガスの流入側には、流
入口がシェルの径よりも小さく形成されたヘッダーと、
上記シェルと上記各ヘッダーとの間に介在するエンドプ
レートと、これら両エンドプレート間に、端部がエンド
プレートを貫通して設けられる複数のチューブと、上記
チューブ内に、チューブを二分する形態で設けられ、ガ
スの流入側における先端部が、チューブ先端部よりチュ
ーブ径の１／３以上の寸法後退した位置に配置される長
尺板状のフィンと、を有する構成である。
【００１３】本発明に係る熱交換装置は、内部で熱交換
が行われる筒状のシェルと、このシェルの両端部にそれ
ぞれ設けられ、少なくともガスの流入側には、流入口が
シェルの径よりも小さく形成されたヘッダーと、上記シ
ェルと上記各ヘッダーとの間に介在するエンドプレート
と、これら両エンドプレート間に、端部がエンドプレー
トを貫通して設けられる複数のチューブと、上記チュー
ブ内に、チューブを二分する形態で設けられ、ガスの流
入側における先端部が、上記シェルの断面中央部から放
射方向に沿う向きに配置されるとともにチューブ先端部
よりチューブ径の１／３以上の寸法後退した位置に配置
される長尺板状のフィンと、を有する構成である。
が行われる筒状のシェルと、このシェルの両端部にそれ
ぞれ設けられ、少なくともガスの流入側には、流入口が
シェルの径よりも小さく形成されたヘッダーと、上記シ
ェルと上記各ヘッダーとの間に介在するエンドプレート
と、これら両エンドプレート間に、端部がエンドプレー
トを貫通して設けられる複数のチューブと、上記チュー
ブ内に、チューブを二分する形態で設けられ、ガスの流
入側における先端部が、上記シェルの断面中央部から放
射方向に沿う向きに配置されるとともにチューブ先端部
よりチューブ径の１／３以上の寸法後退した位置に配置
される長尺板状のフィンと、を有する構成である。
【００１４】また、本発明に係る熱交換装置は、上記チ
ューブの先端部に拡管部を設けて流入口を拡げた構成で
ある。
ューブの先端部に拡管部を設けて流入口を拡げた構成で
ある。
【００１５】また、本発明に係る熱交換装置は、上記チ
ューブを３本以上用い、上記シェル１の断面中心部から
一定の距離で等間隔に配置した構成である。
ューブを３本以上用い、上記シェル１の断面中心部から
一定の距離で等間隔に配置した構成である。
【００１６】また、本発明に係る熱交換装置は、ＥＧＲ
システムにおける排気ガスの冷却に用いる構成である。
システムにおける排気ガスの冷却に用いる構成である。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。この実施の形態は、熱交換装置を
ＥＧＲシステムにおける排気ガスの冷却装置に適用した
ものである。この熱交換装置１０の全体の形態は、上記
従来技術の欄で説明した熱交換装置２１（図４）と同様
であるのでここでの説明は省略する。図１（ａ）（ｂ）
は、熱交換装置１０の排気ガス３２の流入側を示したも
のであり、円筒状のシェル１内に、中央部に円管状のチ
ューブ２を配置し、このシェル１の中心部から等距離の
位置に一定の間隔をおいて６本のチューブ２が配置され
ている。これらチューブ２の端部は、シェル１の端部を
閉塞するエンドプレート７に固定され、かつエンドプレ
ート７に設けた貫通口から突出した状態である。
に基づいて説明する。この実施の形態は、熱交換装置を
ＥＧＲシステムにおける排気ガスの冷却装置に適用した
ものである。この熱交換装置１０の全体の形態は、上記
従来技術の欄で説明した熱交換装置２１（図４）と同様
であるのでここでの説明は省略する。図１（ａ）（ｂ）
は、熱交換装置１０の排気ガス３２の流入側を示したも
のであり、円筒状のシェル１内に、中央部に円管状のチ
ューブ２を配置し、このシェル１の中心部から等距離の
位置に一定の間隔をおいて６本のチューブ２が配置され
ている。これらチューブ２の端部は、シェル１の端部を
閉塞するエンドプレート７に固定され、かつエンドプレ
ート７に設けた貫通口から突出した状態である。
【００１８】各チューブ２には、チューブ２内を２等分
する状態で、長尺板状のフィン５がチューブ２の全体に
わたって配置されている。このフィン５は、排気ガス３
２の冷却効率を高めるための冷却用フィンである。さら
に、中央部のチューブ２を除いた周囲の６本のチューブ
２について、各チューブ２に設けられたフィン５の先端
部を、ヘッダー３側から見て、シェル１の断面の中心部
から放射方向(半径方向)に沿った向きに配置している。
中央部のチューブ２については、フィン５の向きは特に
定められるものではない。
する状態で、長尺板状のフィン５がチューブ２の全体に
わたって配置されている。このフィン５は、排気ガス３
２の冷却効率を高めるための冷却用フィンである。さら
に、中央部のチューブ２を除いた周囲の６本のチューブ
２について、各チューブ２に設けられたフィン５の先端
部を、ヘッダー３側から見て、シェル１の断面の中心部
から放射方向(半径方向)に沿った向きに配置している。
中央部のチューブ２については、フィン５の向きは特に
定められるものではない。
【００１９】上記フィン５の向きを放射状にしたことか
ら、フィン５を挟んで流路Ａと流路Ｂが形成され、これ
ら流路Ａ，Ｂは、シェル１の中心から見て対称な形態で
ある。また、排気ガス３２の速度の分布はヘッダー３の
中心が速く、同心円状に遅い範囲が形成される。したが
って図１（ｃ）に示すように、流路Ａと流路Ｂにはそれ
ぞれ速い（Ｆ）流速と、遅い（Ｓ）流速の排気ガス３２
がバランスよく混ざり、全体としては流路Ａと流路Ｂに
はそれぞれ同一の流量の排気ガスが流入する。そして、
流路Ａと流路Ｂに流れる排気ガスは同程度に冷却され
る。
ら、フィン５を挟んで流路Ａと流路Ｂが形成され、これ
ら流路Ａ，Ｂは、シェル１の中心から見て対称な形態で
ある。また、排気ガス３２の速度の分布はヘッダー３の
中心が速く、同心円状に遅い範囲が形成される。したが
って図１（ｃ）に示すように、流路Ａと流路Ｂにはそれ
ぞれ速い（Ｆ）流速と、遅い（Ｓ）流速の排気ガス３２
がバランスよく混ざり、全体としては流路Ａと流路Ｂに
はそれぞれ同一の流量の排気ガスが流入する。そして、
流路Ａと流路Ｂに流れる排気ガスは同程度に冷却され
る。
【００２０】またチューブ２の流出側においては、排気
ガスの密度差が同じであることから、流路Ａと流路Ｂか
ら流出する排気ガス３２同士の干渉がないので、圧力損
失が生じない。社内における試験結果によれば、図５に
示す従来の熱交換装置２１に比べて、この実施の形態に
係る熱交換装置１０では、圧力損失の改善が見られた。
したがって、上記熱交換装置１０によれば、排気ガスの
圧力が十分維持された状態でエンジンのインテークマニ
ホールドに戻せるので、吸気系に於いて十分な量の排気
ガスが得られＥＧＲシステムが良好に機能する。
ガスの密度差が同じであることから、流路Ａと流路Ｂか
ら流出する排気ガス３２同士の干渉がないので、圧力損
失が生じない。社内における試験結果によれば、図５に
示す従来の熱交換装置２１に比べて、この実施の形態に
係る熱交換装置１０では、圧力損失の改善が見られた。
したがって、上記熱交換装置１０によれば、排気ガスの
圧力が十分維持された状態でエンジンのインテークマニ
ホールドに戻せるので、吸気系に於いて十分な量の排気
ガスが得られＥＧＲシステムが良好に機能する。
【００２１】図２（ａ）は、他の実施の形態に係る熱交
換装置２０を示したものである。この熱交換装置２０
は、チューブ１２およびフィン１５以外の構造について
は上記熱交換装置１０と同様である。この熱交換装置１
０は、各チューブ１２内に設けられたフィン１５の先端
位置を、チューブ１２の先端部より間隔Ｌだけ後退させ
て配置する。この間隔Ｌは、チューブ１２の直径をΦと
したとき、ＬはΦ／３以上が好適である。さらに、チュ
ーブ１２の先端部に拡管部１３を設けて流入口を拡げて
いる。
換装置２０を示したものである。この熱交換装置２０
は、チューブ１２およびフィン１５以外の構造について
は上記熱交換装置１０と同様である。この熱交換装置１
０は、各チューブ１２内に設けられたフィン１５の先端
位置を、チューブ１２の先端部より間隔Ｌだけ後退させ
て配置する。この間隔Ｌは、チューブ１２の直径をΦと
したとき、ＬはΦ／３以上が好適である。さらに、チュ
ーブ１２の先端部に拡管部１３を設けて流入口を拡げて
いる。
【００２２】通常、図２（ｂ）に示すように、フィン２
５の先端はチューブ２の先端と同じ位置に設けている。
この場合、チューブ２の流路がこの位置でフィン２５に
よって完全に分割されるので、排気ガス３２の流速分布
の影響をそのまま受けてしまう。しかし、図２（ｃ）に
示すように、フィン１５を後退させて配置したことによ
り、密度の異なる排気ガス３２が間隔Ｌの間で混ざり合
い、フィン１５の先端部に到達したときにはチューブ１
２口の全体にわたって略一定の流速分布の状態となっ
て、フィン１５に流入する。さらに、上記チューブ１２
の先端部に拡管部１３を設けることで、排気ガス３２が
より混ざり合って流速分布が均一になる。
５の先端はチューブ２の先端と同じ位置に設けている。
この場合、チューブ２の流路がこの位置でフィン２５に
よって完全に分割されるので、排気ガス３２の流速分布
の影響をそのまま受けてしまう。しかし、図２（ｃ）に
示すように、フィン１５を後退させて配置したことによ
り、密度の異なる排気ガス３２が間隔Ｌの間で混ざり合
い、フィン１５の先端部に到達したときにはチューブ１
２口の全体にわたって略一定の流速分布の状態となっ
て、フィン１５に流入する。さらに、上記チューブ１２
の先端部に拡管部１３を設けることで、排気ガス３２が
より混ざり合って流速分布が均一になる。
【００２３】このため、この熱交換装置２０において
は、フィン１５の手前で排気ガス３２の流速分布が均一
化するので、フィン１５の各流路には同程度の排気ガス
３２が流入する。よって、この実施の形態においては、
フィン１５の形態には影響されず、例えば図５（ｂ）に
示すようなまちまちの形態でもよい。さらに好適には、
フィン１５の形態として、図１（ｂ）に示すように放射
方向に沿う向きに配置するのが良い。社内における試験
結果によれば、図５に示す従来の熱交換装置２１に比べ
て、この実施の形態に係る熱交換装置２０についても、
圧力損失の改善が見られた。したがって、上記熱交換装
置２０によっても、排気ガスの圧力が十分維持された状
態でエンジンのインテークマニホールドに戻せるので、
吸気系に於いて十分な量の排気ガスが得られＥＧＲシス
テムが良好に機能する。
は、フィン１５の手前で排気ガス３２の流速分布が均一
化するので、フィン１５の各流路には同程度の排気ガス
３２が流入する。よって、この実施の形態においては、
フィン１５の形態には影響されず、例えば図５（ｂ）に
示すようなまちまちの形態でもよい。さらに好適には、
フィン１５の形態として、図１（ｂ）に示すように放射
方向に沿う向きに配置するのが良い。社内における試験
結果によれば、図５に示す従来の熱交換装置２１に比べ
て、この実施の形態に係る熱交換装置２０についても、
圧力損失の改善が見られた。したがって、上記熱交換装
置２０によっても、排気ガスの圧力が十分維持された状
態でエンジンのインテークマニホールドに戻せるので、
吸気系に於いて十分な量の排気ガスが得られＥＧＲシス
テムが良好に機能する。
【００２４】なお、上記熱交換装置１０及び熱交換装置
２０の何れについても、フィンは平板を平坦な状態で用
いているが、これらフィンをスパイラル状に捩った状態
で用いても同様な効果が得られる。さらに、フィンをス
パイラル状に形成することによりチューブ内を通過する
排気ガスに旋回流が起り、フィン表面に排気ガスの煤が
付着するのを防止できる。また、上記熱交換装置１０，
２０は、ＥＧＲシステムの排気ガスの冷却に限らず、一
般的なガス冷却、或いは熱交換に適用できる。
２０の何れについても、フィンは平板を平坦な状態で用
いているが、これらフィンをスパイラル状に捩った状態
で用いても同様な効果が得られる。さらに、フィンをス
パイラル状に形成することによりチューブ内を通過する
排気ガスに旋回流が起り、フィン表面に排気ガスの煤が
付着するのを防止できる。また、上記熱交換装置１０，
２０は、ＥＧＲシステムの排気ガスの冷却に限らず、一
般的なガス冷却、或いは熱交換に適用できる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る熱交
換装置によれば、フィンを、ガスの流入側における先端
部がシェルの断面中央部から放射方向に沿う方向に向け
て配置する構成を採用したから、ガスの流速分布の影響
による圧力損失の発生が防止でき、安定した熱交換が行
えるという効果を奏する。
換装置によれば、フィンを、ガスの流入側における先端
部がシェルの断面中央部から放射方向に沿う方向に向け
て配置する構成を採用したから、ガスの流速分布の影響
による圧力損失の発生が防止でき、安定した熱交換が行
えるという効果を奏する。
【００２６】また、本発明に係る熱交換装置によれば、
フィンを、ガスの流入側における先端部がチューブ先端
部より、チューブ径の１／３以上の寸法後退した位置に
配置し、さらにはチューブの先端部に拡管部を設けて流
入口を拡げた構成を採用したから、ガスの流速分布の影
響による圧力損失の発生が防止でき、安定した熱交換が
行えるという効果を奏する。
フィンを、ガスの流入側における先端部がチューブ先端
部より、チューブ径の１／３以上の寸法後退した位置に
配置し、さらにはチューブの先端部に拡管部を設けて流
入口を拡げた構成を採用したから、ガスの流速分布の影
響による圧力損失の発生が防止でき、安定した熱交換が
行えるという効果を奏する。
【００２７】また、本発明に係る熱交換装置によれば、
フィンを、ガスの流入側における先端部がシェルの断面
中央部から放射方向に沿う方向に向けて配置するととも
に、ガスの流入側における先端部がチューブ先端部よ
り、チューブ径の１／３以上の寸法後退した位置に配置
する構成を採用したから、さらに、ガスの流速分布の影
響による圧力損失の発生が防止できるという効果を奏す
る。
フィンを、ガスの流入側における先端部がシェルの断面
中央部から放射方向に沿う方向に向けて配置するととも
に、ガスの流入側における先端部がチューブ先端部よ
り、チューブ径の１／３以上の寸法後退した位置に配置
する構成を採用したから、さらに、ガスの流速分布の影
響による圧力損失の発生が防止できるという効果を奏す
る。
【００２８】また、本発明に係る熱交換装置は、チュー
ブを３本以上、シェル１の断面中心部から一定の距離で
等間隔で配置した構成とし、また、ＥＧＲシステムにお
ける排気ガスの冷却に用いる構成としたから、上記効果
を有するとともにより実用的な熱交換が行えるという効
果がある。
ブを３本以上、シェル１の断面中心部から一定の距離で
等間隔で配置した構成とし、また、ＥＧＲシステムにお
ける排気ガスの冷却に用いる構成としたから、上記効果
を有するとともにより実用的な熱交換が行えるという効
果がある。
【図１】本発明の実施の形態に係る熱交換装置の、
（ａ）は排気ガスの流入側の部分断面図、（ｂ）はヘッ
ダーから見たチューブ及びフィンの形態を示す図、
（ｃ）は排気ガスの流入状態を示す図である。
（ａ）は排気ガスの流入側の部分断面図、（ｂ）はヘッ
ダーから見たチューブ及びフィンの形態を示す図、
（ｃ）は排気ガスの流入状態を示す図である。
【図２】他の実施の形態に係る熱交換装置の、（ａ）は
排気ガスの流入側の部分断面図、（ｂ）は従来例に係る
排気ガスの流入状態を示す図、（ｃ）はこの実施の形態
に係る排気ガスの流入状態を示す図である。
排気ガスの流入側の部分断面図、（ｂ）は従来例に係る
排気ガスの流入状態を示す図、（ｃ）はこの実施の形態
に係る排気ガスの流入状態を示す図である。
【図３】エンジンにおけるＥＧＲシステムを示す図であ
る。
る。
【図４】熱交換装置の外観を示す図である。
【図５】従来例に係る熱交換装置の、（ａ）は排気ガス
の流入側の部分断面図、（ｂ）はヘッダーから見たチュ
ーブ及びフィンの形態を示す図である。
の流入側の部分断面図、（ｂ）はヘッダーから見たチュ
ーブ及びフィンの形態を示す図である。
１ シェル ２，１２ チューブ ３，４ ヘッダー ５，１５ フィン ７ エンドプレート １３ 拡管部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２８Ｆ 1/40 Ｆ２８Ｆ 1/40 Ｊ (72)発明者 木村 茂樹 神奈川県藤沢市遠藤2002番地１ 東京ラヂ エーター製造株式会社内 (72)発明者 古財 晋 神奈川県藤沢市遠藤2002番地１ 東京ラヂ エーター製造株式会社内 (72)発明者 大木 健三 東京都中野区南台５丁目24番15号 カルソ ニックカンセイ株式会社内 (72)発明者 小澤 達央 東京都中野区南台５丁目24番15号 カルソ ニックカンセイ株式会社内 Ｆターム(参考） 3G062 ED08 3G091 AA11 BA05 CA07 HB05 3L065 DA08 3L103 AA17 BB17 CC24 DD03 DD42 DD44
Claims (6)
- 【請求項１】 内部で熱交換が行われる筒状のシェル
と、 このシェルの両端部にそれぞれ設けられ、少なくともガ
スの流入側には、流入口がシェルの径よりも小さく形成
されたヘッダーと、 上記シェルと上記各ヘッダーとの間に介在するエンドプ
レートと、 これら両エンドプレート間に、端部がエンドプレートを
貫通して設けられる複数のチューブと、 上記チューブ内に、チューブを二分する形態で設けら
れ、ガスの流入側における先端部が、上記シェルの断面
中央部から放射方向に沿う向きに配置される長尺板状の
フィンと、を有することを特徴とする熱交換装置。 - 【請求項２】 内部で熱交換が行われる筒状のシェル
と、 このシェルの両端部にそれぞれ設けられ、少なくともガ
スの流入側には、流入口がシェルの径よりも小さく形成
されたヘッダーと、 上記シェルと上記各ヘッダーとの間に介在するエンドプ
レートと、 これら両エンドプレート間に、端部がエンドプレートを
貫通して設けられる複数のチューブと、 上記チューブ内に、チューブを二分する形態で設けら
れ、ガスの流入側における先端部が、チューブ先端部よ
りチューブ径の１／３以上の寸法後退した位置に配置さ
れる長尺板状のフィンと、を有することを特徴とする熱
交換装置。 - 【請求項３】 内部で熱交換が行われる筒状のシェル
と、 このシェルの両端部にそれぞれ設けられ、少なくともガ
スの流入側には、流入口がシェルの径よりも小さく形成
されたヘッダーと、 上記シェルと上記各ヘッダーとの間に介在するエンドプ
レートと、 これら両エンドプレート間に、端部がエンドプレートを
貫通して設けられる複数のチューブと、 上記チューブ内に、チューブを二分する形態で設けら
れ、ガスの流入側における先端部が、上記シェルの断面
中央部から放射方向に沿う向きに配置されるとともにチ
ューブ先端部よりチューブ径の１／３以上の寸法後退し
た位置に配置される長尺板状のフィンと、を有すること
を特徴とする熱交換装置。 - 【請求項４】 上記チューブの先端部に拡管部を設けて
流入口を拡げたことを特徴とする請求項２又は請求項３
記載の熱交換装置。 - 【請求項５】 上記チューブを３本以上用い、上記シェ
ル１の断面中心部から一定の距離で等間隔に配置したこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
の熱交換装置。 - 【請求項６】 ＥＧＲシステムにおける排気ガスの冷却
に用いることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいず
れかに記載の熱交換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001093825A JP2002295992A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 熱交換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001093825A JP2002295992A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 熱交換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002295992A true JP2002295992A (ja) | 2002-10-09 |
Family
ID=18948112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001093825A Pending JP2002295992A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 熱交換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002295992A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4801789B1 (ja) * | 2010-10-07 | 2011-10-26 | 株式会社超高温材料研究センター | 加熱炉の熱効率改善方法及び加熱炉の熱効率改善装置 |
| JP2012247108A (ja) * | 2011-05-26 | 2012-12-13 | Japan Ultra-High Temperature Materials Research Center | 熱処理炉の熱効率改善方法及び熱処理炉 |
| WO2014094304A1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Trane International Inc. | Shell and tube evaporator |
| CN109780925A (zh) * | 2019-01-15 | 2019-05-21 | 浙江工业大学 | 一种板翅式换热器挡板喷头结构封头 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5636988U (ja) * | 1979-08-31 | 1981-04-08 | ||
| JPS6042594A (ja) * | 1983-08-18 | 1985-03-06 | Seiichi Konaka | フイン付熱交換装置 |
| JPS635277U (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-14 | ||
| JPH0933103A (ja) * | 1995-07-14 | 1997-02-07 | Frontier Inc | ガス瞬間温水器 |
| JPH1136995A (ja) * | 1997-07-15 | 1999-02-09 | Isuzu Motors Ltd | 排気ガス冷却装置 |
-
2001
- 2001-03-28 JP JP2001093825A patent/JP2002295992A/ja active Pending
Patent Citations (5)
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| CN103201579A (zh) * | 2010-10-07 | 2013-07-10 | 宇部兴产株式会社 | 加热炉的热效率改善方法及加热炉的热效率改善装置 |
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| CN104956162B (zh) * | 2012-12-21 | 2017-11-21 | 特灵国际有限公司 | 管壳式蒸发器 |
| CN109780925A (zh) * | 2019-01-15 | 2019-05-21 | 浙江工业大学 | 一种板翅式换热器挡板喷头结构封头 |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100928 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101012 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110222 |