JPS60101486A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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排ガスからの熱回収装置に利用さ
れる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 近年の省エネルギー志向から、エンジン等の熱源からの
排ガスからの熱をも回収し、トータルのエネルギー効率
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
れ稼動している。このシステムはエンジン３からの軸出
力を動力として取シ出し、排熱を熱交換器１で回収し、
消音器２を通して排出するシステムである。従来このよ
うなシステムでは、エンジン３からの排熱回収を行なう
熱交換器１と消音器２は別々に設けられており、それ故
システムとして繁雑になるとともに、消音器本体からの
透過音が大きく、そのために消音器質量を太きくしなけ
ればならないなどの欠点を有している。

まだ、従来の排熱回収用の熱交換器としては第２図、第
３図に示すようないわゆるフィンタイプやプレート式な
どの形式が多いが、エンジンからの流れは脈動流であり
、これらの形式ではこの脈動流の効果を充分に生かせる
構成となっていない。

また、排ガスからの熱回収の効率を上げると排ガスが凝
縮し、フィン表面やプレート表面の腐食が進行されるが
、フィンの板厚が薄いだめに早期に熱交換性能が降下し
たり、プレート式ではプレート空間に凝縮水が堆積し腐
食を進行させるなどの欠点を有している。まだプレート
式ではプレート空間で燃焼排ガス流の急縮小、急拡大が
なされ若干の減音効果は期待されるものの、急縮小、急
拡大の割合が小さいためにその効果は小さい。

まだ、エンジンを動力源として圧縮機を駆動し冷暖房を
行なう場合には、回転数を変えて能力制御を行なってい
る。この時、エンジン排気音の周波数成分は回転数によ
って変わるが、従来の消音マフラでは単一回転数での周
波数成分ピークに合わせて消音マフラを設計しているか
、殆んど考慮されていないために、回転数変化によって
発生する周波数成分あるいはその倍音が減衰されずに、
むしろ音が増幅される場合があった。

発明の目的 本発明は上記欠点に鑑み、消音器と熱交換器を一体にし
てシステム構成が簡単になるようにするとともに、装交
換性能を向」二さぜ、減音性能が優れ、かつ熱交換器、
消音器のスケールアップが簡単な熱交換器を提供するも
のである。

発明の構成 本発明は外側をウォータージャケットで囲み、内部空間
に伝熱管を配置し、その空間に伝熱管を固着し、複数の
仕切板で複数の空間に分割し、分割された空間のうち複
数個の容積の異なる空間には、共鳴型消音器構成となる
ように相隣る仕切板に管の周囲に複数の穴を設けた加熱
流体通過管を固着させて共鳴空間を形成し、このような
共鳴空間は、エンジン回転数が段階的に変化する時の各
回転数で発生する周波数成分の周波数ピークに対応する
周波数が減音されるように空間容積と燃焼ガス通過管の
穴径を変えた共鳴形消音器を複数設けている。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。

第４図は本発明の一実施例の熱交換器を示す図である。

４はウォータージャケットであり、ウォータージャケッ
ト４の空間５には複数の伝熱管６と、仕切板７〜１２が
伝熱管６と固着されて挿入されている。伝熱管６の両端
にはヘッダー１１とヘッダー１２が設けられておシ、ヘ
ッダー１２には水排出管１３が設けられ、ヘッダー１１
は水孔１４によってウォータージャケットと連通され、
さらにウォータージャケット４には水導入管１５が設け
られている。両端の空間に排ガス導入口１６、排ガス排
出口１７が設けられている。

仕切板７と８および仕切板９と１０、さらに仕切板１１
と１２によって形成される空間１８゜１９　、２０には
側仕切板に固着され、かつ周囲に複数の穴２１，２２．
２３を設けた加熱流体通過管２４．２５．２６が設けら
れ、さらにこれら加熱流体通過管の仕切板上の位置が、
燃焼ガス流の流れ方向に対して、次段の加熱流体通過管
開口位置よりずらして配置しである。

丑だ、これら共鳴形消音空間に相隣る空間は膨張形消音
空間となるようにその容積を変えである。

次にその動作を説明する。壕ず加熱される流体は水導入
管１５からウォータージャケット４を通電水孔１４から
ヘッダー１１に入り、各伝熱管６に分岐されて流れ、ヘ
ッタ−１２に入り水排出管１３より排出される。

一方、加熱流体であるエンジンなどの熱源からの排ガス
は排ガス導入口１６より空間２７に入って膨張し、次に
加熱流体通過管２４を通って空間２８に入って再膨張し
、さらに次の加熱流体通過管２５を通り次の膨張空間３
ｏに入り、排ガス排出口１７よシ排出される。このよう
に排ガスが流れる間にウォータージャケット４の内面や
、伝熱管６表面で熱交換されるものである。

以上のように本実施例によれば１、エンジンから排ガス
導入口１６に導かれた排ガス゛は第１の膨張空間２７で
急拡大されて減音し、次に共鳴空間１８で、その容積と
加熱流体通過管に設けられた穴径によって決定される周
波数成分が減音される。

本実施例では、このような共鳴空間を複数設け、その空
間での共鳴による周波数特性がエンジンを各段階毎の回
転数で運転した時に発生する回転数に応じた次式による
周波数に合せる事によって、また排ガス空間はその外側
を質量の大きいウォータージャケット４で囲んであるの
で、透過音を減少できるものである。このように複数の
空間をつくるには単に仕切板を伝熱管に適尚な距離で固
着させるだけで可能であるし、共鳴空間に設ける加熱流
体通過管の穴径や、その容積も減音特性に応じて変える
だけで良い。まだ排気量、排熱量の異なるエンジンなど
に用いる場合には、このままの径で長さを変えたり、空
間の大きさを変えるだけで簡単にスケールアンプができ
るし、伝熱面積の増減も可能である。

また本構成のような熱交換器では、燃焼ガス流そのもの
が脈動流となっており、さらに膨張空間での膨張に際し
て伝熱管への燃焼ガス流の衝突効果が増大されて伝熱促
進がなされ、伝熱性能の向上が図れる。

また本実施例では燃焼ガスと、水とは対向流型とし、温
度効率を高めるようにしている。

発明の効果 本発明の熱交換器においては、消音器一体型の熱交換器
が簡単な構成でつくられるとともに、音源であるエンジ
ン回転数の変化に対しても、その減音特性を良好ならし
めるとともに、熱源のスケールアンプにも簡単に対応で
きる。またエンジンなどの脈動を充分に活用して伝熱性
能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は排熱回収熱交換器を設けたエンジンシステムの
概略図、第２図は従来のフィンタイプの熱交換器の断面
図、第３図は従来のプレートタイプの熱交換器の断面図
、第４図は本発明の一実施例の熱交換器の断面図である
。 ４・・・・・・ウォータージャケット、６・・・・・・
伝熱管、７．８，９，１０，１１．１２・・・・・・仕
切板、１８゜１９　、２０−−−−・共鳴空間、２７　
、２８　、２９．３０・・・・・・膨張空間、２４．２
５．２６・・・・・・加熱流体通過管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被加熱流体が通る伝熱管を複数本設けたウォータージャ
   ケットの空間部を、前記伝熱管の軸方向に複数の仕切板
   を配して分割し、前記仕切板により仕切られた空間のう
   ち少なくとも１空間以上は、隣接する前記仕切板に固着
   され、かつ前記空間に対して開口する小孔を設けた複数
   の加熱流体通過管を設けた空間で構成された事を特徴と
   する熱交換器。