JP2003227695A - 排気熱交換装置 - Google Patents
排気熱交換装置Info
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- 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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- 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
- F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
- F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
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- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
- F28F13/12—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation
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- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
- F28F3/025—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
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- 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
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
- F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
- F28F2250/10—Particular pattern of flow of the heat exchange media
- F28F2250/104—Particular pattern of flow of the heat exchange media with parallel flow
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＥＧＲガスクーラにおいて、排気通路の圧力
損失上昇を抑制し、熱交換能力が低下することを防止す
る。 【解決手段】 少なくとも、排気流入口２１ｂ側の第１
ボンネット２１の内壁にディンプル２１ｃを設ける。こ
れにより、第１ボンネット２１の内壁面近傍において排
気流れに乱れが発生して表面に乱流境界層が発生するの
で、層流境界層が発生するディンプル２１ｃが無い場合
に比べて、第１ボンネット２１の内壁面近傍を流れる排
気が第１ボンネット２１の内壁から剥離することなく、
熱交換器コア部１５側に流れていく。したがって、熱交
換器コア部１５の中心部より外側にずれた部位にて排気
流れが滞留してしまうことを防止できるので、ＰＭが付
着堆積していくことを防止でき、排気通路１１ａの圧力
損失上昇を抑制して熱交換能力が低下することを防止で
きる。
損失上昇を抑制し、熱交換能力が低下することを防止す
る。 【解決手段】 少なくとも、排気流入口２１ｂ側の第１
ボンネット２１の内壁にディンプル２１ｃを設ける。こ
れにより、第１ボンネット２１の内壁面近傍において排
気流れに乱れが発生して表面に乱流境界層が発生するの
で、層流境界層が発生するディンプル２１ｃが無い場合
に比べて、第１ボンネット２１の内壁面近傍を流れる排
気が第１ボンネット２１の内壁から剥離することなく、
熱交換器コア部１５側に流れていく。したがって、熱交
換器コア部１５の中心部より外側にずれた部位にて排気
流れが滞留してしまうことを防止できるので、ＰＭが付
着堆積していくことを防止でき、排気通路１１ａの圧力
損失上昇を抑制して熱交換能力が低下することを防止で
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関から排出
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。
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。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】図９は
発明者が試作検討したガスクーラ１０の外観図（一部断
面図）であり、このガスクーラ１０は、冷却水が流通す
る通路を構成する角パイプ状のケーシング２０、ケーシ
ング２０内に収納されて内部に排気を流通させる排気通
路１１ａを有する熱交換コア部１５、及びケーシング２
０の長手方向端部を閉塞するとともに、排気通路１１ａ
と排気管とを連通させるボンネット２１、２２等から構
成されたものである。
発明者が試作検討したガスクーラ１０の外観図（一部断
面図）であり、このガスクーラ１０は、冷却水が流通す
る通路を構成する角パイプ状のケーシング２０、ケーシ
ング２０内に収納されて内部に排気を流通させる排気通
路１１ａを有する熱交換コア部１５、及びケーシング２
０の長手方向端部を閉塞するとともに、排気通路１１ａ
と排気管とを連通させるボンネット２１、２２等から構
成されたものである。
【０００３】ところで、この試作品では、図１０に示す
ように、ボンネット２１に形成された排気流入口２１ｂ
の断面積が、熱交換器コア部１５の断面積より小さいの
で、熱交換器コア部１５のうち排気主流が流れる熱交換
器コア部１５の中心部より外側にずれた部位（図１０の
細かい斜線部分）において、排気流れが滞留し易くな
る。
ように、ボンネット２１に形成された排気流入口２１ｂ
の断面積が、熱交換器コア部１５の断面積より小さいの
で、熱交換器コア部１５のうち排気主流が流れる熱交換
器コア部１５の中心部より外側にずれた部位（図１０の
細かい斜線部分）において、排気流れが滞留し易くな
る。
【０００４】このため、図１１に示すように、排気が流
れ難い部位にＰａｔｉｃｕｒａｔｅＭａｔｔｅｒｓ（す
す）が堆積していき、やがて堆積したＰＭが排気通路１
１ａの入口側を塞いでしまうので、排気通路１１ａの圧
力損失が増大し、熱交換能力が低下してしまう。
れ難い部位にＰａｔｉｃｕｒａｔｅＭａｔｔｅｒｓ（す
す）が堆積していき、やがて堆積したＰＭが排気通路１
１ａの入口側を塞いでしまうので、排気通路１１ａの圧
力損失が増大し、熱交換能力が低下してしまう。
【０００５】なお、ここで、「熱交換器コア部１５の断
面積」とは、排気の流通方向から熱交換器コア部１５を
見たときの、排気通路１１ａを構成するチューブ１１の
外形線を連ねた線（図１０の太い一転鎖線）で囲まれた
部分の面積を言う。
面積」とは、排気の流通方向から熱交換器コア部１５を
見たときの、排気通路１１ａを構成するチューブ１１の
外形線を連ねた線（図１０の太い一転鎖線）で囲まれた
部分の面積を言う。
【０００６】本発明は、上記点に鑑み、排気通路の圧力
損失上昇を抑制し、熱交換能力が低下することを防止す
ることを目的とする。
損失上昇を抑制し、熱交換能力が低下することを防止す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
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、冷却流体が流通する流体通路（１６）
を構成するパイプ状のケーシング（２０）と、ケーシン
グ（２０）内に収納され、内部に排気を流通させる排気
通路（１１ａ）を有する熱交換コア部（１５）と、ケー
シング（２０）の長手方向端部を閉塞するとともに、排
気通路（１１ａ）と排気管（３０）とを連通させるボン
ネット（２１）とを備え、ボンネット（２１）に形成さ
れた排気流入口（２１ｂ）の断面積は、熱交換器コア部
（１５）の断面積より小さく、さらに、排気流入口（２
１ｂ）側のボンネット（２１）の内壁には、凹凸状のデ
ィンプル（２１ｃ）が設けられていることを特徴とす
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、冷却流体が流通する流体通路（１６）
を構成するパイプ状のケーシング（２０）と、ケーシン
グ（２０）内に収納され、内部に排気を流通させる排気
通路（１１ａ）を有する熱交換コア部（１５）と、ケー
シング（２０）の長手方向端部を閉塞するとともに、排
気通路（１１ａ）と排気管（３０）とを連通させるボン
ネット（２１）とを備え、ボンネット（２１）に形成さ
れた排気流入口（２１ｂ）の断面積は、熱交換器コア部
（１５）の断面積より小さく、さらに、排気流入口（２
１ｂ）側のボンネット（２１）の内壁には、凹凸状のデ
ィンプル（２１ｃ）が設けられていることを特徴とす
る。
【０００８】これにより、ボンネット（２１）の内壁面
近傍において排気流れに乱れが発生して表面に乱流境界
層が発生するので、層流境界層が発生するディンプル
（２１ｃ）が無い場合に比べて、ボンネット（２１）の
内壁面近傍を流れる排気がボンネット（２１）の内壁か
ら剥離することなく、熱交換器コア部（１５）側に流れ
ていく。
近傍において排気流れに乱れが発生して表面に乱流境界
層が発生するので、層流境界層が発生するディンプル
（２１ｃ）が無い場合に比べて、ボンネット（２１）の
内壁面近傍を流れる排気がボンネット（２１）の内壁か
ら剥離することなく、熱交換器コア部（１５）側に流れ
ていく。
【０００９】したがって、熱交換器コア部（１５）の中
心部より外側にずれた部位にて排気流れが滞留してしま
うことを防止できるので、ＰＭが付着堆積していくこと
を防止でき、排気通路（１１ａ）の圧力損失上昇を抑制
して熱交換能力が低下することを防止できる。
心部より外側にずれた部位にて排気流れが滞留してしま
うことを防止できるので、ＰＭが付着堆積していくこと
を防止でき、排気通路（１１ａ）の圧力損失上昇を抑制
して熱交換能力が低下することを防止できる。
【００１０】なお、請求項２に記載の発明ごとく、ボン
ネット（２１）を、その通路断面積が排気流入口（２１
ｂ）から熱交換器コア部（１５）に渡って連続的に拡大
するようにラッパ状に形成することが望ましい。
ネット（２１）を、その通路断面積が排気流入口（２１
ｂ）から熱交換器コア部（１５）に渡って連続的に拡大
するようにラッパ状に形成することが望ましい。
【００１１】また、請求項３に記載の発明のごとく、ボ
ンネット（２１）の開き角度（θ）は、最大１４°以上
とすれば、排気熱交換装置の軸方向寸法の小型化を図る
ことができる。
ンネット（２１）の開き角度（θ）は、最大１４°以上
とすれば、排気熱交換装置の軸方向寸法の小型化を図る
ことができる。
【００１２】請求項４に記載の発明では、排気通路（１
１ａ）内を複数の細流路（１１ｄ）に区画するように排
気通路（１１ａ）内に配設され、排気と冷却流体との熱
交換を促進するインナーフィン（１２）を備えることを
特徴とする。
１ａ）内を複数の細流路（１１ｄ）に区画するように排
気通路（１１ａ）内に配設され、排気と冷却流体との熱
交換を促進するインナーフィン（１２）を備えることを
特徴とする。
【００１３】これにより、熱交換器コア部（１５）の中
心部より外側にずれた部位に位置する細流路（１１ｄ）
の排気入口側において、ＰＭが堆積して細流路（１１
ｄ）を塞いでしまうことを未然に防止できるので、熱交
換器コア部（１５）の実質的な熱交換面積が減少しまう
ことを未然に防止できる。
心部より外側にずれた部位に位置する細流路（１１ｄ）
の排気入口側において、ＰＭが堆積して細流路（１１
ｄ）を塞いでしまうことを未然に防止できるので、熱交
換器コア部（１５）の実質的な熱交換面積が減少しまう
ことを未然に防止できる。
【００１４】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
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。
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。
【００１５】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
本発明に係る排気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。）１
０を用いたＥＧＲ（排気再循環装置）の模式図である。
本発明に係る排気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。）１
０を用いたＥＧＲ（排気再循環装置）の模式図である。
【００１６】そして、排気再循環管３０はエンジン３１
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。
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。
【００１７】ＥＧＲバルブ３２は排気再循環管３０の排
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。
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。
【００１８】次に、ガスクーラ１０の構造について述べ
る。
る。
【００１９】図２はガスクーラの外観図（一部断面図）
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。
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。
【００２０】また、チューブ１１内、つまり排気通路１
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。このため、排気通路１１ａ内に
は、チューブ１１の短径方向に複数本に区画された細流
路１１ｄが構成される。
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。このため、排気通路１１ａ内に
は、チューブ１１の短径方向に複数本に区画された細流
路１１ｄが構成される。
【００２１】因みに、インナーフィン１２及びチューブ
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。
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。
【００２２】また、図２中、ケーシング２０は、複数本
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。
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。
【００２３】そして、ケーシング２０の長手方向一端側
（紙面右側）の開口部には、この開口部を閉塞するよう
に各チューブ１１に排気を分配供給するタンク部２１ａ
を形成するとともに、排気再循環管３０を接続するため
の第１ボンネット２１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から集合回収するタンク部２２ａを形
成するとともに、排気再循環管３０を接続するための第
２ボンネット２２がろう付けされている。
（紙面右側）の開口部には、この開口部を閉塞するよう
に各チューブ１１に排気を分配供給するタンク部２１ａ
を形成するとともに、排気再循環管３０を接続するため
の第１ボンネット２１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から集合回収するタンク部２２ａを形
成するとともに、排気再循環管３０を接続するための第
２ボンネット２２がろう付けされている。
【００２４】このとき、第１ボンネット２１に形成され
た排気流入口２１ｂの断面積は、図５に示すように、熱
交換器コア部１５の断面積より小さいため、図２に示す
ように、第１ボンネット２１は、その通路断面積が排気
流入口２１ｂから熱交換器コア部１５に渡って連続的に
滑らかに拡大するようにラッパ状に形成されている。
た排気流入口２１ｂの断面積は、図５に示すように、熱
交換器コア部１５の断面積より小さいため、図２に示す
ように、第１ボンネット２１は、その通路断面積が排気
流入口２１ｂから熱交換器コア部１５に渡って連続的に
滑らかに拡大するようにラッパ状に形成されている。
【００２５】具体的には、図６に示すように、排気流入
口２１ｂにおける開き角度θを略０度として、熱交換器
コア部１５に近づくほど開き角度θが大きくなるよう
に、開き角度θを最大１４°以上まで拡大している。こ
こで、開き角度θとは、第１ボンネット２１の内壁に接
する接線と第１ボンネット２１の中心線とのなす角を言
う。
口２１ｂにおける開き角度θを略０度として、熱交換器
コア部１５に近づくほど開き角度θが大きくなるよう
に、開き角度θを最大１４°以上まで拡大している。こ
こで、開き角度θとは、第１ボンネット２１の内壁に接
する接線と第１ボンネット２１の中心線とのなす角を言
う。
【００２６】そして、少なくとも第１ボンネット２１の
内壁には、図６に示すように、圧印等の塑性加工やショ
ットピーニング及びサンドブラスト等の機械的処理によ
り凹凸状のディンプル２１ｃが設けられている。
内壁には、図６に示すように、圧印等の塑性加工やショ
ットピーニング及びサンドブラスト等の機械的処理によ
り凹凸状のディンプル２１ｃが設けられている。
【００２７】なお、第２ボンネット２２は、ディンプル
２１ｃが設けられていない点を除き、第１ボンネット２
１と同様な構造であり、排気流出口２２ｂから熱交換器
コア部１５に渡って連続的に滑らかに拡大するようにラ
ッパ状に形成されている。
２１ｃが設けられていない点を除き、第１ボンネット２
１と同様な構造であり、排気流出口２２ｂから熱交換器
コア部１５に渡って連続的に滑らかに拡大するようにラ
ッパ状に形成されている。
【００２８】因み、図２中、コアプレート２３はチュー
ブ１１を保持するとともに、冷却水通路１６とタンク部
２１ａ、２２ａとを仕切るものであり、このコアプレー
ト２３及び第１、２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。
ブ１１を保持するとともに、冷却水通路１６とタンク部
２１ａ、２２ａとを仕切るものであり、このコアプレー
ト２３及び第１、２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。
【００２９】また、ケーシング２０のうち排気の流入側
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。
【００３０】なお、本実施形態では、ケーシング２０内
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。
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。
【００３１】次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００３２】図７は本実施形態の作用効果を説明するた
めの説明図であり、排気流入口２１ｂから第１ボンネッ
ト２１に進入した排気は、コアンダ効果により第１ボン
ネット２１の内壁に沿って流れようとするが、ディンプ
ル２１ｃが設けられていない試作品では、第１ボンネッ
ト２１の内壁面近傍において排気流れに乱れ（渦）が発
生し難いので、第１ボンネット２１の内壁面近傍を流れ
る排気が、中央部を流れる排気の主流流れに吸引されて
第１ボンネット２１の内壁から剥離してしまい、「発明
が解決しようとする課題」の欄で述べたように、熱交換
器コア部１５の中心部より外側にずれた部位にて排気流
れが滞留し易くなる。
めの説明図であり、排気流入口２１ｂから第１ボンネッ
ト２１に進入した排気は、コアンダ効果により第１ボン
ネット２１の内壁に沿って流れようとするが、ディンプ
ル２１ｃが設けられていない試作品では、第１ボンネッ
ト２１の内壁面近傍において排気流れに乱れ（渦）が発
生し難いので、第１ボンネット２１の内壁面近傍を流れ
る排気が、中央部を流れる排気の主流流れに吸引されて
第１ボンネット２１の内壁から剥離してしまい、「発明
が解決しようとする課題」の欄で述べたように、熱交換
器コア部１５の中心部より外側にずれた部位にて排気流
れが滞留し易くなる。
【００３３】一方、本実施形態のごとく、第１ボンネッ
ト２１の内壁にディンプル２１ｃを設けた場合には、第
１ボンネット２１の内壁面近傍において排気流れに乱れ
が発生して表面に乱流境界層が発生するので、層流境界
層が発生するディンプル２１ｃが無い場合に比べて、第
１ボンネット２１の内壁面近傍を流れる排気が第１ボン
ネット２１の内壁から剥離することなく、熱交換器コア
部１５側に流れていく。
ト２１の内壁にディンプル２１ｃを設けた場合には、第
１ボンネット２１の内壁面近傍において排気流れに乱れ
が発生して表面に乱流境界層が発生するので、層流境界
層が発生するディンプル２１ｃが無い場合に比べて、第
１ボンネット２１の内壁面近傍を流れる排気が第１ボン
ネット２１の内壁から剥離することなく、熱交換器コア
部１５側に流れていく。
【００３４】したがって、熱交換器コア部１５の中心部
より外側にずれた部位にて排気流れが滞留してしまうこ
とを防止できるので、ＰＭが付着堆積していくことを防
止でき、排気通路１１ａの圧力損失上昇を抑制して熱交
換能力が低下することを防止できる。
より外側にずれた部位にて排気流れが滞留してしまうこ
とを防止できるので、ＰＭが付着堆積していくことを防
止でき、排気通路１１ａの圧力損失上昇を抑制して熱交
換能力が低下することを防止できる。
【００３５】特に、インナーフィン１２によって排気通
路１１ａが細流路１１ｄに区分された構造の場合、細流
路１１ｂの上流側にＰＭが堆積し、細流路１１ｄが塞が
れてしまうと、塞がれた細流路１１ｄには排気が流れな
くなるので、この塞がれた細流路１１ｄが熱交換に寄与
しなくなる。
路１１ａが細流路１１ｄに区分された構造の場合、細流
路１１ｂの上流側にＰＭが堆積し、細流路１１ｄが塞が
れてしまうと、塞がれた細流路１１ｄには排気が流れな
くなるので、この塞がれた細流路１１ｄが熱交換に寄与
しなくなる。
【００３６】これに対して、本実施形態では、局所的に
排気流れが滞留し、ＰＭが堆積してしまうことを防止で
きるので、一部の細流路１１ｄが塞がれ、そのＰＭが堆
積した細流路１１ｄの熱交換面積が減少してしまうこと
を抑制できる。
排気流れが滞留し、ＰＭが堆積してしまうことを防止で
きるので、一部の細流路１１ｄが塞がれ、そのＰＭが堆
積した細流路１１ｄの熱交換面積が減少してしまうこと
を抑制できる。
【００３７】ところで、第１ボンネット２１の内壁形状
を略円錐テーパ状とした場合には、開き角度θを約１４
°とすると、ディンプル２１ｃを設けることなく排気の
剥離を防止することができることが、発明者の検討によ
り明らかになっているが、開き角度θを１４°とする
と、第１ボンネット２１と軸方向寸法が大きくなってし
まい、車両への搭載性が著しく低下してしまう。
を略円錐テーパ状とした場合には、開き角度θを約１４
°とすると、ディンプル２１ｃを設けることなく排気の
剥離を防止することができることが、発明者の検討によ
り明らかになっているが、開き角度θを１４°とする
と、第１ボンネット２１と軸方向寸法が大きくなってし
まい、車両への搭載性が著しく低下してしまう。
【００３８】これに対して、本実施形態では、前述のご
とく、ディンプル２１ｃを設けることにより排気の剥離
を防止して熱交換器コア部１５の中心部より外側にずれ
た部位にて排気流れが滞留してしまうことを防止してい
るので、ガスクーラ１０の小型化を図りつつ、排気通路
１１ａの圧力損失上昇を抑制して熱交換能力が低下する
ことを防止できる。
とく、ディンプル２１ｃを設けることにより排気の剥離
を防止して熱交換器コア部１５の中心部より外側にずれ
た部位にて排気流れが滞留してしまうことを防止してい
るので、ガスクーラ１０の小型化を図りつつ、排気通路
１１ａの圧力損失上昇を抑制して熱交換能力が低下する
ことを防止できる。
【００３９】（第２実施形態）第１実施形態では、第１
ボンネット２１の内壁をラッパ状としたが、本実施形態
は、図８に示すように、開き角度θを１４°以上の固定
値として略円錐テーパ状としたものである。
ボンネット２１の内壁をラッパ状としたが、本実施形態
は、図８に示すように、開き角度θを１４°以上の固定
値として略円錐テーパ状としたものである。
【００４０】（その他の実施形態）上述の実施形態で
は、第１ボンネット２１のみにディンプル２１ｃ設けた
が、本発明はこれに限定されるものではなく、第２ボン
ネット２２にもディンプル２１ｃを設けてもよい。
は、第１ボンネット２１のみにディンプル２１ｃ設けた
が、本発明はこれに限定されるものではなく、第２ボン
ネット２２にもディンプル２１ｃを設けてもよい。
【００４１】また、インナーフィン１２は、上述の実施
形態（図４参照）に示されたストレートフィンに限定さ
れるものではなく、例えば周知のオフセットフィンとし
てもよい。また、インナーフィン１２を有していないガ
スクーラにも本発明を適用できることは、言うまでもな
い。
形態（図４参照）に示されたストレートフィンに限定さ
れるものではなく、例えば周知のオフセットフィンとし
てもよい。また、インナーフィン１２を有していないガ
スクーラにも本発明を適用できることは、言うまでもな
い。
【００４２】また、上述の実施形態では、ガスクーラ１
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。
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。
【図１】本発明の実施形態に係るガスクーラを用いたＥ
ＧＲガス冷却装置の模式図である。
ＧＲガス冷却装置の模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るガスクーラの外観
図である。
図である。
【図３】本発明の実施形態に係るガスクーラにおける排
気通路の断面図である。
気通路の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るガスクーラのインナー
フィンの斜視図である。
フィンの斜視図である。
【図５】図６のＡ矢視図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るガスクーラの第１
ボンネット部分の拡大図である。
ボンネット部分の拡大図である。
【図７】本発明の作用効果を説明するための説明図であ
る。
る。
【図８】本発明の第１実施形態に係るガスクーラの外観
図である。
図である。
【図９】試作検討品に係るガスクーラの外観図である。
【図１０】試作検討品に係るガスクーラの熱交換器コア
部における断面図である。
部における断面図である。
【図１１】試作検討品に係るガスクーラのボンネット部
分の拡大図である。
分の拡大図である。
１５…熱交換器コア部、２１…第１ボンネット、２１ａ
…排気流入口。
…排気流入口。
Claims (4)
- 【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、 前記冷却流体が流通する流体通路（１６）を構成するパ
イプ状のケーシング（２０）と、 前記ケーシング（２０）内に収納され、内部に前記排気
を流通させる排気通路（１１ａ）を有する熱交換コア部
（１５）と、 前記ケーシング（２０）の長手方向端部を閉塞するとと
もに、前記排気通路（１１ａ）と排気管（３０）とを連
通させるボンネット（２１）とを備え、 前記ボンネット（２１）に形成された排気流入口（２１
ｂ）の断面積は、前記熱交換器コア部（１５）の断面積
より小さく、 さらに、前記排気流入口（２１ｂ）側の前記ボンネット
（２１）の内壁には、凹凸状のディンプル（２１ｃ）が
設けられていることを特徴とする排気熱交換装置。 - 【請求項２】 前記ボンネット（２１）は、その通路断
面積が前記排気流入口（２１ｂ）から前記熱交換器コア
部（１５）に渡って連続的に拡大するようにラッパ状に
形成されて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】 前記ボンネット（２１）の最大開き角度
（θ）は、１４°以上であることを特徴とする請求項２
に記載の排気熱交換装置。 - 【請求項４】 前記排気通路（１１ａ）内を複数の細流
路（１１ｄ）に区画するように前記排気通路（１１ａ）
内に配設され、排気と冷却流体との熱交換を促進するイ
ンナーフィン（１２）を備えることを特徴とする請求項
１ないし３のいずれか１つに記載の排気熱交換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002029424A JP2003227695A (ja) | 2002-02-06 | 2002-02-06 | 排気熱交換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002029424A JP2003227695A (ja) | 2002-02-06 | 2002-02-06 | 排気熱交換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003227695A true JP2003227695A (ja) | 2003-08-15 |
Family
ID=27750141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002029424A Withdrawn JP2003227695A (ja) | 2002-02-06 | 2002-02-06 | 排気熱交換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003227695A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010190064A (ja) * | 2009-02-16 | 2010-09-02 | Denso Corp | Ｅｇｒガス冷却装置 |
| US8128399B1 (en) * | 2008-02-22 | 2012-03-06 | Great Southern Flameless, Llc | Method and apparatus for controlling gas flow patterns inside a heater chamber and equalizing radiant heat flux to a double fired coil |
| US8601985B2 (en) | 2011-02-08 | 2013-12-10 | Nippon Soken, Inc. | Exhaust gas cooling adapter |
| JP2020012563A (ja) * | 2018-07-13 | 2020-01-23 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | マイクロチャンネル熱交換器および冷凍サイクル装置 |
-
2002
- 2002-02-06 JP JP2002029424A patent/JP2003227695A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8128399B1 (en) * | 2008-02-22 | 2012-03-06 | Great Southern Flameless, Llc | Method and apparatus for controlling gas flow patterns inside a heater chamber and equalizing radiant heat flux to a double fired coil |
| JP2010190064A (ja) * | 2009-02-16 | 2010-09-02 | Denso Corp | Ｅｇｒガス冷却装置 |
| US8601985B2 (en) | 2011-02-08 | 2013-12-10 | Nippon Soken, Inc. | Exhaust gas cooling adapter |
| JP2020012563A (ja) * | 2018-07-13 | 2020-01-23 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | マイクロチャンネル熱交換器および冷凍サイクル装置 |
| JP7145667B2 (ja) | 2018-07-13 | 2022-10-03 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | マイクロチャンネル熱交換器および冷凍サイクル装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050510 |