JPH0145559B2

JPH0145559B2 -

Info

Publication number: JPH0145559B2
Application number: JP58250478A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Fujita; Shigeo Suzuki
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-12-26
Filing date: 1983-12-26
Publication date: 1989-10-04
Also published as: JPS60138396A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、エンジン等の燃焼装置に用いられる
排ガス熱交換器に関するものである。

従来例の構成とその問題点近年、省エネルギー動向を反映し、エンジン等
の排ガスの熱をも回収し、総合エネルギー効率を
高めようとする第１図に示すようなシステムが考
えられており、エンジン１からの軸出力を動力と
して取り出し、排熱を熱交換器２で回収し、消音
器３を通して、排出する構成をとつている。

しかしながら、このようなシステムでは、エン
ジン１からの排熱回収を行なう熱交換器２と、消
音器３は別々に設けられているため、システムと
して複雑になるだけでなく、消音器３本体からの
透過音が大きく、これを抑えるために、消音器３
を大きくしなければならない等の欠点があつた。
特に、消音器３側壁からの透過音にも、多大な低
周波成分が含まれており、これが２次騒音を発生
することもあり、低周波成分の低減が困難である
ことからも、この点が騒音レベルの面でも大きな
問題となつている。また、従来の排熱回収用の熱
交換器としては、第２図に示すような、フインタ
イプのものが多いが、エンジンからの排ガスの流
れは、脈動流であり、このような形式では、脈動
流の効果を十分に生かせず、さらに、排熱回収効
率を上げようとすると、排ガスが凝縮し、フイン
表面の腐食が進行したり、フインの板厚が薄いた
めに、急速に熱交換性能が低下したりするという
ような問題点があつた。

発明の目的本発明は、従来の問題点に鑑み、高効率、か
つ、低周波成分の音圧レベルを効果的に低減する
消音器一体型排ガス熱交換器を提供することを目
的とする。

発明の構成本発明は、被加熱流体の入つた水室中に、複数
の穴を有する円筒を設置し、水室で囲まれた排ガ
ス空間を、仕切板により、複数に分割し、内側を
伝熱管、外側を排ガス管とする二重管を、少なく
とも一本、仕切板に対し貫通させ、かつ、二重管
を形成する排ガス管部を、異なる排ガス空間に開
放する構成とした熱交換器である。

実施例の説明以下、図面を用いて、具体的説明を行なう。

第３図は、本発明の熱交換器の一実施例を示す
ものである。熱交換器は、その外側を水室４で囲
い水室４中に、複数の穴５を有する円筒６を設置
しており、水室４で囲まれた空間を、排ガス空間
７としている。そして、排ガス空間７は、複数の
仕切板８により、分割されており、水室４には、
水導入管９が設けられている。また、ヘツダーＡ
１０は、水孔１１によつて水室４と連通され、ヘ
ツダーＢ１２には、水排出管１３が取りつけられ
ている。そして、仕切板８を貫通する部分におい
ては、内側を伝熱管１４、外側を排ガス管１５と
する二重管となつており、排ガス管１５の先端
は、異なる排ガス空間７に開放されており、排ガ
ス管１５の長さは任意に変化できるようになつて
いる。また、排ガス空間７には、排ガス導入管１
６、及び排ガス排出管１７が設けられており、凝
縮水の排出用のために、凝縮水排出管１８を装着
している。さらに、排ガス管１５の一部には、共
鳴型消音器を形成することをねらいとして、共鳴
穴１９を設けている。次に、その作動についての
説明を行なう。まず、被加熱流体は、水導入管９
から、水室４を通り、水孔１１からヘツダーＡ１
０に入り、伝熱管１４に分岐されて流れ、ヘツダ
ーＢ１２を介して水排出管１３より排出される。
この際、水導入管９から、水室４に入つた被加熱
流体は、円筒６に設けられた複数の穴５を通過す
ることにより乱れを発生する。一方、加熱流体で
あるエンジン等からの排ガスは、排ガス導入管１
６より排ガス空間７に入り、その後、二重管を形
成している排ガス管１５内を通過していき、排ガ
ス排出管１７から排出される。そして、排ガス
が、水室４の内側面や伝熱管１４に、直接、衝突
したり、二重管内を通過することにより、効果的
に熱交換を行なうものである。また、排ガス空間
７は、仕切板８により、分割されているが、この
細分された空間に対し、排ガス管１５の長さを変
化させ、排ガス管１５の開口端と仕切板８の距離
を小さくすることにより、排ガスが空間を素通り
することなく、仕切板８に衝突し、上流側に迂回
するため、熱交換、及び減音性能を向上させるこ
とができる。そして、本実施例によれば、排ガス
が、排ガス空間７に入り二重管を形成する排ガス
管１５に入りこむが、ここで、流れが急縮小さ
れ、膨張形の消音器を構成し、さらに、排ガス空
間７が複数に分割されていることにより、多段膨
張形の消音効果を成すものである。また、排ガス
管１５が、各空間に突出しているため、消音器と
しても内部挿入管形の減音効果を達成することが
でき、排ガス管１５の長さを変えることによつて
エンジン等の騒音特性に応じた減音特性を形成す
ることもできる。そして、本実施例においては、
排ガス空間７の周囲を質量の大きい水室４で囲つ
ているため、遮音効果を高めることができる。一
般に、エンジン等の騒音には、かなり低周波成分
が含まれており、この低周波成分は、流れ方向だ
けでなく、水室４からも透過する。そして、この
低周波成分については、質量則による遮音だけで
は、大幅な低減は望めない。そこで、本発明で
は、水室４中に、複数の穴５を有する円筒６を設
置し、共鳴吸音を形成している。すなわち、一種
のヘルムホルツ共鳴を成すものであり、円筒６の
厚さや長さ、及び円筒６の穴５の面積を変えるこ
とにより、共鳴周波数を設定するものである。こ
れにより、所定の低周波成分を、大幅に低減する
ことができる。また、熱交換性能に関しても、二
重管内の細い空間を、排ガスが高速で通過するた
め、境界層の発達が抑制され、顕著に熱伝達特性
が向上する。さらに、排熱回収効率を高めようと
すると、凝縮水が発生し、熱交換器表面を腐食さ
せることもあつたが、本実施例では、流れが高速
であるため凝縮水をためることなく、外部に噴出
させることができ、腐食を抑制することができ
る。一部、熱交内に残つた凝縮水についても、凝
縮水排出管１８により、外部に排出できるように
なつている。また、本実施例においては、共鳴穴
１９を設け、共鳴形消音器も形成でき、流れ方向
の低周波音の低減も可能となつている。

発明の効果以上、説明したように、本発明の熱交換器は、
外側を水室で囲い、その水室中に共鳴吸音を形成
することにより、熱交換器側壁からの低周波音を
大幅に低減することができる。さらに、多段挿入
管付膨張形消音器の構成をとつているので、優れ
た減音効果を有し、エンジン等の異なる騒音特性
に対しても、容易に対処できるものである。また
境界層の発達を抑制することにより、熱伝達特性
を向上でき、しかも、消音器一体型の熱交換器構
成をとつているため、小型化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の排ガス熱交換器のシステム構成
を示す概略図、第２図は従来の熱交換器を示す構
成図、第３図は本発明の一実施例の熱交換器を示
す構成図である。４……水室、６……円筒、７……排ガス空間、
１４……伝熱管、１５……排ガス管、１９……共
鳴穴。

Claims

【特許請求の範囲】

１被加熱流体の入つた水室中に、複数の穴を有
する円筒を設置し、前記水室で囲まれた排ガス空
間を、仕切板により複数に分割し、内側を伝熱
管、外側を排ガス管とする二重管を、少なくとも
一本前記仕切板に対し貫通させ、前記二重管の排
ガス管部を前記分割した異なる排ガス空間に開放
した熱交換器。