JP2003222488A - 排気熱交換装置 - Google Patents
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Abstract
Mの堆積防止を図る。 【解決手段】 インナーフィン12の平板部12aに三
角状のルーバ13を設けるとともに、このルーバ13に
排気流れに沿って傾きが交互するように千鳥状に並べ
る。一方、立板部12bのうちルーバ13の後端側から
このルーバ13の後流側に位置するルーバ13との間に
対応する部位であって、少なくとも平板部12aと立板
部12bとの連結部分に穴部14を設ける。これによ
り、ルーバ13の後流側に発生した縦渦の一部は、穴部
14を通って隣接する排気通路に流れ込み、穴部14近
傍の内壁、つまりチューブの内壁のうちルーバ13の反
対側に対応する面に堆積したPMを吹き飛ばすようにし
て熱伝達率を向上させる。
Description
される排気と冷却流体との間で熱交換を行う排気熱交換
装置に関するもので、EGR(排気再循環装置)用の排
気を冷却するガスクーラに適用して有効である。
出願人が試作検討しているガスクーラ用のインナーフィ
ンであり、このインナーフィンはEGR用の排気が流通
するチューブ内に配設されて排気と冷却水との熱交換を
促進するものである。
は、その一部を切り起こして三角状のルーバ13を設け
ることにより、チューブ内の流通する排気の流れを乱し
て渦を発生させて、インナーフィンと排気との熱伝達率
の向上を図りながら、インナーフィン近傍のガス流速を
高めてインナーフィンに付着したPaticurate
Matters(すす)等の未燃焼物質を吹き飛ばし
てPMがインナーフィンに堆積していくことを防止して
いる。
は、排気の流通方向から見た断面形状が矩形波状となる
ように形成されているため、チューブ11内のガス通路
は、図10に示すように、インナーフィン12により複
数の通路に仕切られた状態となる。
により仕切られた通路の一面側のみに連続的に設けられ
ているので、チューブ11の内壁のうちルーバ13の反
対側に発生する渦が少ない。このため、図11に示すよ
うに、チューブ11の内壁のうちルーバ13の反対側
に、その他の部位に比べて、多量のPMが堆積してしま
い、十分な効果、つまり熱伝達率の向上及びPMの堆積
防止効果を得ることができなかった。
において、熱伝達率の向上及びPMの堆積防止を図るこ
とを目的とする。
成するために、請求項1に記載の発明では、燃焼により
発生する排気と冷却流体との間で熱交換を行う排気熱交
換装置であって、排気が流通する扁平状の排気通路(1
1a)内に配設され、排気の流通方向に帯状に延びる2
種類の壁部材(12a、12b)を有して排気の流通方
向から見た断面形状が略矩形波状となるように形成され
たフィン(12)とを備え、2種類の壁部材(12a、
12b)のうち排気通路(11a)の長径方向と略平行
な面を有する第1の壁部材(12a)には、排気流れ下
流側に向かうほど第1の壁部材(12a)からの突出寸
法が大きくなるように排気流れに対して傾いた面(S)
を有する板状の突起部(13)が設けられ、2種類の壁
部材(12a、12b)のうち排気通路(11a)の短
径方向と略平行な面を有する第2の壁部材(12b)に
は、第2の壁部材(12b)を貫通させる穴部(14)
が設けられており、さらに、穴部(14)は、突起部
(13)の後端側からこの突起部(13)の後流側に位
置する突起部(13)との間に対応する部位であって、
少なくとも第1の壁部材(12a)と第2の壁部材(1
2b)との連結部分にて開口していることを特徴とす
る。
生した縦渦の一部は、穴部(14)を通って隣接する排
気通路に流れ込み、穴部(14)近傍の内壁、つまり排
気通路(11a)の内壁のうちルーバ(13)の反対側
に対応する面に堆積したPMを吹き飛ばすようにして熱
伝達率を向上させる。
って複数本に仕切られた排気通路(11a)において、
ルーバ(13)の後流側に発生した縦渦の一部を穴部
(14)を通して隣接する排気通路に導くことにより、
排気通路(11a)の内壁のうちルーバ(13)の反対
側に対応する面に堆積したPMを吹き飛ばすことができ
るので、排気熱交換装置の熱伝達率の向上及びPMの堆
積防止を確実に図ることができる。
(13)は、排気流れに沿って千鳥状に並んでいること
を特徴とするものである。
冷却するガスクーラとして、請求項1又は2に記載の排
気熱交換器(10)を備えることを特徴とする排気再循
環装置である。
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。
熱交換装置をディーゼル式のエンジン用排気冷却装置に
適用したものであり、図1は本実施形態に係る排気冷却
装置(以下、ガスクーラと呼ぶ。)10を用いたEGR
(排気再循環装置)の模式図である。
から排出される排気の一部をエンジン31の吸気側に還
流させる配管である。
気流れ途中に配設されて、エンジン31の稼働状態に応
じて排気量を調節する周知のものであり、ガスクーラ1
0は、エンジン31の排気側とEGRバルブ32との間
に配設されて排気とエンジンの冷却水との間で熱交換を
行い排気を冷却する。
る。
であり、チューブ11は排気が流通する排気通路11a
を構成する扁平状の管であり、このチューブ11は、図
3に示すように、所定形状にプレス成形された2枚のプ
レート11bをろう付け接合することにより形成されて
いる。
1a内には、排気と冷却水との熱交換を促進するインナ
ーフィン12が配設されており、このインナーフィン1
2は、図4に示すように、排気の流通方向に帯状に延び
て互いに交差する2種類の壁部材12a、12bを有
し、排気の流通方向から見た断面形状が矩形波状となる
ように形成されている。
路11aの長径方向と略平行でプレート11bと接触す
る第1の壁部材である平板部12aには、その一部を切
り起こすことにより、排気流れ下流側に向かうほどイン
ナーフィン12の平板部12aからの突出寸法が大きく
なるように排気流れに対して傾いた三角状の面Sを有す
る突起部、すなわちルーバ13がインナーフィン12か
ら切り起こされて形成されており、このルーバ13は、
排気流れに沿って傾きが交互するように千鳥状に並んで
いる。
な第2の壁部材である立板部12bには、立板部12b
を貫通させる穴部14が設けられており、この穴部14
は、ルーバ13の後端側からこのルーバ13の後流側に
位置するルーバ13との間に対応する部位であって、少
なくとも平板部12aと立板部12bとの連結部分にて
開口している。
11は耐食性に優れた金属(本実施形態では、ステンレ
ス)にプレス加工を施すことにより成形されており、イ
ンナーフィン12及びチューブ11はろう付けにより一
体接合されている。
のチューブ11をその短径方向(紙面上下方向)に積層
して接合した熱交換コア15を収納するとともに、熱交
換コア15周りに冷却水が流通する冷却水通路16を形
成する角パイプ状に形成されたものであり、このケーシ
ング20は、耐食性に優れた金属(本実施形態では、ス
テンレス)製である。
(紙面右側)の開口部には、各チューブ11に排気を分
配供給するボンネット部21を形成するとともに、排気
配管(図示せず。)を接続するためのフランジ部21a
がろう付けされ、一方、長手方向他端側(紙面左側)の
開口部には、熱交換を終えた排気を各チューブ11から
集合回収するボンネット部22を形成するとともに、排
気配管(図示せず。)を接続するためのフランジ部22
aがろう付けされている。
保持するとともに、冷却水通路16とボンネット部2
1、22とを仕切るものであり、このコアプレート23
及びボンネット21、22も耐食性に優れた金属(本実
施形態では、ステンレス)製である。
には、チューブ11の長径方向側から冷却水を冷却水通
路16内に導入する流入口24が設けられ、ケーシング
20のうち排気の流出側には、チューブ11の短径方向
側から熱交換を終えた冷却水を排出する流出口25が設
けられている。
における排気も流通の向きと冷却水の流通の向きとを同
一の向きとし、かつ、チューブ11の外壁側にチューブ
11の長径方向に延びる突起部11cを設けて、冷却水
通路16のうち流入口24近傍を比較的に小さな空間に
仕切り、排気入口近傍における冷却水の流速を増大させ
る増速手段を構成しているとともに、チューブ11間の
隙間寸法を確保する位置決め手段を構成している。
示す模式図であり、ルーバ13に衝突した排気は、ルー
バ13を乗り越える際に排気流れが乱されて縦渦となっ
て下流側に流れているので、ルーバ13の根元側、つま
り平板部12aにおける排気流速が増大して、ルーバ1
3の後流側の平板部12aに堆積したPMを吹き飛ばす
ようにして熱伝達率を向上させる。
の一部は、穴部14を通って隣接する排気通路に流れ込
み、穴部14近傍の内壁、つまりチューブ11の内壁の
うちルーバ13の反対側に対応する面に堆積したPMを
吹き飛ばすようにして熱伝達率を向上させる。
12によって複数本に仕切られた排気通路11aにおい
て、ルーバ13の後流側に発生した縦渦の一部を穴部1
4を通して隣接する排気通路に導くことにより、チュー
ブ11の内壁のうちルーバ13の反対側に対応する面に
堆積したPMを吹き飛ばすことができるので、ガスクー
ラ10の熱伝達率の向上及びPMの堆積防止を確実に図
ることができる。
は、ルーバ13を排気流れに沿って千鳥状に配置した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、2枚のル
ーバ13を1組として、その組を成す2枚のルーバ13
が、排気流れ下流側に向かうほど、ルーバ13間の距離
が増大するようにハの字状に並んだものであってもよ
い。
としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、図
7に示すように、ルーバ13の後端側のうち平板部12
aからの距離が最も大きくなる頂部の角部を略90°以
上としたものである。
とすることにより頂部Iの角部を略90°以上とした例
であり、図7(b)に示すように、頂部Iの外縁形状を
滑らかな曲線状とすることにより頂部Iの角部を略90
°以上とした例である。
のうち排気の流通方向の平行な部位の寸法wを、ルーバ
13の後端側からこのルーバ13の下流側に位置するル
ーバ13の前端側まで寸法pと同じとしてもよい。
0に本発明に係る排気熱交換装置を適用したが、マフラ
ー内に配設されて排気の熱エネルギを回収する熱交換器
等のその他の熱交換器にも適用してもよい。
12の一部を切り起こすことによりルーバ13を形成し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、インナ
ーフィン12と別体の板状部材にルーバ13を形成し、
このルーバ13が形成された板状部材をろう付け等の接
合手段によりインナーフィン12に接合してもよい。
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、円形
や多角形であってもよい。
GRガス冷却装置の模式図である。
ある。
気通路の断面図である。
フィンの斜視図である。
図である。
図である。
ィンの斜視図である。
斜視図である。
図である。
るための説明図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 燃焼により発生する排気と冷却流体との
間で熱交換を行う排気熱交換装置であって、 排気が流通する扁平状の排気通路(11a)内に配設さ
れ、排気の流通方向に帯状に延びる2種類の壁部材(1
2a、12b)を有して排気の流通方向から見た断面形
状が略矩形波状となるように形成されたフィン(12)
とを備え、 前記2種類の壁部材(12a、12b)のうち前記排気
通路(11a)の長径方向と略平行な面を有する第1の
壁部材(12a)には、排気流れ下流側に向かうほど前
記第1の壁部材(12a)からの突出寸法が大きくなる
ように排気流れに対して傾いた面(S)を有する板状の
突起部(13)が設けられ、 前記2種類の壁部材(12a、12b)のうち前記排気
通路(11a)の短径方向と略平行な面を有する第2の
壁部材(12b)には、前記第2の壁部材(12b)を
貫通させる穴部(14)が設けられており、 さらに、前記穴部(14)は、前記突起部(13)の後
端側からこの突起部(13)の後流側に位置する前記突
起部(13)との間に対応する部位であって、少なくと
も前記第1の壁部材(12a)と前記第2の壁部材(1
2b)との連結部分にて開口していることを特徴とする
排気熱交換装置。 - 【請求項2】 前記突起部(13)は、排気流れに沿っ
て千鳥状に並んでいることを特徴とする請求項1に記載
の排気熱交換装置。 - 【請求項3】 排気を冷却するガスクーラとして、請求
項1又は2に記載の排気熱交換器(10)を備えること
を特徴とする排気再循環装置。
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