JPH0665953B2 - 排気ガス熱交換装置 - Google Patents

排気ガス熱交換装置

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JPH0665953B2
JPH0665953B2 JP60000326A JP32685A JPH0665953B2 JP H0665953 B2 JPH0665953 B2 JP H0665953B2 JP 60000326 A JP60000326 A JP 60000326A JP 32685 A JP32685 A JP 32685A JP H0665953 B2 JPH0665953 B2 JP H0665953B2
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JP
Japan
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exhaust gas
jacket
water
pipe
cylinder
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JPS61161390A (ja
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英治 野上
久 数田
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Yamaha Motor Co Ltd
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Yamaha Motor Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16Heat-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の排気ガス消音器等を利用した熱交
換装置に関するものである。
〔従来の技術〕
エンジン駆動による熱ポンプ式給湯機等では、エンジン
からの排気ガス熱をも給湯水加熱に積極利用するように
したもの(例えば、実開昭58−97484号公報参照)があ
る。従来例においては、排気ガス通過用の熱交換器本体
の両端に水の供給ジャケットと排出ジャケットとを連結
し、供給ジャケットと排出ジャケットの間を通水管(パ
イプ)により連結し、熱交換器本体に排気ガス入口管と
排気ガス出口管とを直接接続する。熱交換器本体内部を
貫通す通水管内を水が通過し、熱交換器本体内における
通水管の外側の空間を高温ガスが通過する。熱交換器本
体の内部に通水管と交叉状に複数の流路形成板(仕切
板)が配設され、流路形成板の上下端部が交互に切欠か
れていることにより、熱交換器本体内における通水管の
外側の空間が排気ガス入口管から排気ガス出口に至る蛇
行状の通路とされる。こうした蛇行状の通路を設けただ
けでは、十分の消音効果が得られず、また熱交換器本体
の内部の供給ジャケット、排出ジャケット、通水管が腐
食ないし破損を防止することができなかった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、排気ガス熱交換装置において、十分な
消音効果を発揮し、排気ガス熱交換装置の内部の腐食を
防止することにある。
〔発明の構成〕
上記目的を達成するために、本発明は、排気ガス熱交換
装置において、排気ガス通過用筒体の両端に水の供給ジ
ャケットと排出ジャケットとを連結すると共に、該排気
ガス通過用筒体の本体に排気ガス入口管と排気ガス出口
管とを前記供給ジャケットや排出ジャケットに貫通させ
ることなく直接接続し、前記供給ジャケットと排出ジャ
ケットの間を前記排気ガス通過用筒体内部を貫通する通
水管により連結し、前記排気ガス通過用筒体内部で排気
ガス入口管と排気ガス出口管との間に領域Aと領域Bと
を設け、領域Aでは前記通水管上を小径通気孔が全面に
形成された複数の仕切板により複数の小室に仕切り、領
域Bでは前記通水管上を中径通気孔が片側半面に交互に
形成された複数の仕切板により複数の小室に仕切り、領
域A及び領域Bの複数の仕切板の支持孔をいずれも前記
通水管に対して接合すると共に、前記仕切板の外周をい
ずれも前記排気ガス通過用筒体の内壁に非接合状態に
し、前記通水管の1本又は数本にイオン化傾向の大きな
犠牲腐食金属棒を挿入し、該犠牲腐食金属棒を支持する
ボルトの両端を前記供給ジャケット及び排出ジャケット
の鏡板にそれぞれ固定したことを構成とする。
〔実施例〕
第1図〜第4図は、本発明の実施例を示す。
第1図において、都市ガスやプロパンガス等を燃料とす
るエンジン2の上面に、ステー3を介して排気ガス熱交
換装置1が支持されている。排気ガス熱交換装置1は、
中央部に消音器4を配置している。この消音器4は、外
周にステンレス鋼板からなる排気ガス通過用筒体5を有
し、筒体5の一端下部(第1図では左端下部)にエンジ
ン2の排気孔に連通する排ガス入口管10を、他端上部
(第1図では右端上部)に排気ガス出口管11を、また他
端下部にドレン抜き管29をそれぞれ溶接により接続して
いる。筒体5の両端には、それぞれステンレス鋼板製の
仕切板6,7を介して、同じくステンレス鋼板で成形され
た鏡板8a,9aが溶接され、それらの内部に水の供給ジャ
ケット8と排出ジャケット9とがそれぞれ形成されてい
る。供給ジャケット8と排出ジャケット9は、排気ガス
入口管10と排気ガス出口管11とを、その内側に包含しな
いようにしている。消音器4とその両端の供給および排
出ジャケット8,9は、その外周全体が断熱材28によって
覆われている。
供給ジャケット8の下部には水の入口管12が溶接され、
また排出ジャケット9の上部には水の出口管13が溶接さ
れている。また、仕切板6と仕切板7との間には、筒体
5の内部を貫通する複数本の通水管14が接続され、通水
管14によって供給ジャケット8と排出ジャケット9とを
連通させている。通水管14の大部分には、螺旋状に捩ら
れた撹拌羽根15が挿入され、排気ガス熱と水との熱交換
を促進するようにしている。また、通水管14の残り1本
或いは数本には、アルミニウム等のイオン化傾向の大き
な犠牲腐蝕金属棒16が挿入されている。犠牲腐蝕金属棒
16はボルト17によって支持され、そのボルト17は両端を
鏡板8a,9aに固定されている。犠牲腐蝕金属棒16は自ら
腐蝕することにより、本体の筒体5、供給ジャケット8
や排出ジャケット9の壁面が腐蝕するのを防止する。
この犠牲腐蝕金属棒は、第2図に示すように犠牲腐蝕金
属塊16′に形成し、この犠牲腐蝕金属塊16′に一体に鋳
込んだステンレス鋼等の帯板17′を介して鏡板8aに溶接
固定するようにしてもよい。
排気ガス通過用筒体5の内部で排気ガス入口管10と排気
ガス出口管11との間に、第1図に示すように排気ガス入
口管10に近い領域Aと、排気ガス出口管11に近い領域B
とを設ける。領域Aの区間を複数の仕切板20によって多
数の小室20′に仕切り、引続く領域Bの区間を複数の仕
切板21によって上記小室20′よりやや大きな容積の多数
の小室21′に仕切る。小室20′群の前方(第1図で左
方)は、大容積の第1膨張室19になっている。このよう
に構成された消音器4に対し、排気ガス入口管10から第
1膨張室19に供給された排気ガスは、多数の小室20及び
小室21′を順次通過する間に、膨張と収縮を繰り返しな
がら消音を行い、排気ガス出口管11から排出される。ま
た、排気ガス熱はその間に仕切板20,仕切板21及び通気
管14により吸熱され、その熱を通水管14を通る水と熱交
換する。
仕切板20は正面視の形状が第3図のようになっている。
この仕切板20には、通水管14を支持するための複数(実
施例では6個)の支持孔22が、同一円周上に等配列され
ており、また排気ガスを通すための多数の小径の通気孔
23が全面に穿孔されている。(ただし、図に示す通気孔
23は簡単のため部分省略してある。)この通気孔23群が
仕切板20の全面積に占める面積比は、20〜40%であるこ
とが好ましい。
仕切板21は正面視の形状が第4図のようになっている。
この仕切板21にも、同様に通水管14を支持するための複
数(実施例では6個)の支持孔24、同一円周上に等配列
されている。また、排気ガスを通すための通気孔25は、
通気孔23より開口面積の大きい中径ものが、片側半面だ
けに2個配置され、これと対称の片側半面には盲状の円
形突起26が4個配列されている。通気孔25群が仕切板21
の全面積に占める面積比は、5%以下、好ましくは1〜
3%にするとよい。また、上下縁部には、ドレンを通す
切溝27が設けられている。
仕切板21は、片側半面ずつに配列した通気孔25と円形突
起26とを、それぞれ左右互いに反対側に入れ替えたもの
が、領域B内に交互に配置されている。このような交互
配置により、領域Bを排気ガス左右にジグザグ状に通過
し、仕切板21に対する伝熱を高めるようにしている。
仕切板20,21は、いずれもそれらの支持孔22,24が通水管
14に対して接合されているが、外周は筒体5に対して接
合されていない。このような非接合の構造によって、仕
切板20,21から筒体5側への伝熱を少なくし、通水管14
側への伝熱を増加するようにしている。
上述した排気ガス熱交換装置は、消音器4を形成する排
気ガス通過用の筒体5に対し、排気ガス入口管10および
排気ガス出口管11が直接取付けられている。そのため、
排気ガス入口管10と排気ガス出口管11の筒体5に対する
溶接箇所には、熱歪が発生せず、溶接割れを低減するこ
とができる。また、たとえ排気ガス入口管10や排気ガス
出口管11に溶接割れを生じたとしても、従来装置のよう
に水ジャケットの内側にはないから、簡単に補修を行う
ことができる。
〔発明の効果〕
本発明では、排気ガス通過用筒体内部で排気ガス入口管
と排気ガス出口管との間に領域Aと領域Bとを設け、領
域Aでは通水管上を小径通気孔が全面に形成された複数
の仕切板により複数数の小室に仕切り、領域Bでは通水
管上を中径通気孔が片側半面に交互に形成された複数の
仕切板により複数の小室に仕切った。従って、領域Aで
は、比較的短い排気ガス通路で排気ガスの膨張及び収縮
が繰り返し行われ、領域Bでは、ジグザグ状の長い排気
ガス通路で排気ガスの膨張及び収縮が繰り返し行われ、
領域A及び領域Bにより排気ガスの脈動が整流され、十
分な消音効果が得られる。また、ジグザグ状の長い排気
ガス通路により、仕切板に対する排気ガス熱の伝熱が高
まる。
本発明では、領域A及び領域Bの複数の仕切板の支持孔
をいずれも通水管に対して接合すると共に、仕切板の外
周をいずれも排気ガス通過用筒体の内壁に非接合状態に
している。従って、仕切板によって集熱される排気ガス
の熱が、主として仕切板から通水管へ伝熱され、仕切板
から排気ガス通過用筒体への伝熱が少なく、排気ガス熱
交換装置の熱交換の効率が上昇し、排気ガス通過用筒体
の過熱を防止する。
本発明では、通水管の1本又は数本にイオン化傾向の大
きな犠牲腐食金属棒を挿入し、犠牲腐食金属棒を支持す
るボルトの両端を供給ジャケット及び排出ジャケットの
鏡板にそれぞれ固定した。従って、犠牲腐食金属棒が自
ら腐食することによって、排気ガス熱交換装置の排気ガ
ス通過用筒体、供給ジャケット、排出ジャケット等の壁
面の腐食が防止される。また、犠牲腐食金属棒を支持す
るボルトの両端を供給ジャケット及び排出ジャケットの
鏡板にそれぞれ固定したので、ボルトが補強部材として
機能し、振動を受ける排気ガス熱交換装置の強度が向上
する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の排気ガス熱交換装置の縦断面
図、第2図は他の実施例による要部の縦断面図、第3図
および第4図は、それぞれ上記装置に使用される仕切板
の正面図である。 1……排気ガス熱交換装置、5……排気ガス通過用筒
体、8……供給ジャケット、9……排出ジャケット、10
……排気ガス入口管、11……排気ガス出口管、20、21…
…仕切板、13……(水の)出口管、16……犠牲腐食金属
棒、17……ボルト、20,21……仕切板、21′,21′……小
室、

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排気ガス通過用筒体の両端に水の供給ジャ
    ケットと排出ジャケットとを連結すると共に、該排気ガ
    ス通過用筒体の本体に排気ガス入口管と排気ガス出口管
    とを前記供給ジャケットや排出ジャケットに貫通させる
    ことなく直接接続し、前記供給ジャケットと排出ジャケ
    ットの間を前記排気ガス通過用筒体内部を貫通する通水
    管により連結し、前記排気ガス通過用筒体内部で排気ガ
    ス入口管と排気ガス出口管との間に領域Aと領域Bとを
    設け、領域Aでは前記通水管上を小径通気孔が全面に形
    成された複数の仕切板により複数の小室に仕切り、領域
    Bでは前記通水管上を中径通気孔が片側半面に交互に形
    成された複数の仕切板により複数の小室に仕切り、領域
    A及び領域Bの複数の仕切板の支持孔をいずれも前記通
    水管に対して接合すると共に、前記仕切板の外周をいず
    れも前記排気ガス通過用筒体の内壁に非接合状態にし、
    前記通水管の1本又は数本にイオン化傾向の大きな犠牲
    腐食金属棒を挿入し、該犠牲腐食金属棒を支持するボル
    トの両端を前記供給ジャケット及び排出ジャケットの鏡
    板にそれぞれ固定した排気ガス熱交換装置。
JP60000326A 1985-01-08 1985-01-08 排気ガス熱交換装置 Expired - Lifetime JPH0665953B2 (ja)

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JPS61161390A JPS61161390A (ja) 1986-07-22
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JP2536974Y2 (ja) * 1990-09-03 1997-05-28 アイシン精機株式会社 排気ガス熱交換装置
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