JPS60129599A

JPS60129599A - 熱交換器

Info

Publication number: JPS60129599A
Application number: JP58236609A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Fujita; 龍夫藤田; Shigeo Suzuki; 茂夫鈴木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-12-15
Filing date: 1983-12-15
Publication date: 1985-07-10

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シ、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ってい
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を太きくしなければならない等の欠点があ
った。また、エンジン等を用いる場合には、エンジン回
転数の変化によシ、熱交換器に入ってくる排熱量も変わ
ってくるが、特に、エンジン回転数を低下させると、熱
交換器内で排熱を有効に熱交換できない部分が発生する
ようになる。

すなわち、熱交換器内での排ガス流の最適化が、失なわ
れるために有効な伝熱面積が減少するわけであシ、これ
は、熱交換器としても熱効率の低下につながる。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、フィ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ない。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、フィン表面の腐食が
進行したシ、フィ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があった。

発明の目的本発明は、従来の問題点に鑑みエンジン等の広範囲な運
転領域において、高効率低騒音の消音器一体型排ガス熱
交換器を提供することを目卿とする。

発明の構成本発明は、被加熱流体の入った氷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、二重管の排ガス管部を分割した異なる排ガ
ス空間に開放し、さらに、異なる排ガス空間に開放した
排ガス管部の円周方向に複数の穴を設け、その穴の下流
域、かつ、排ガス管部の内壁に逆止弁を設置する構成と
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で囲まれ
た内部の空間を排ガス空間５としている。そして、排ガ
ス空間６は複数の仕切板６により分割されており、水室
４には水導入管７が設けられている。また、ヘッダーＡ
８は水孔９によって水室４と連通され、ヘッダーＢ１０
には水排出管１１が取９つけられている。さらに、伝熱
管１２が仕切板６を貫通し、へラダーへ８とヘッダーＢ
１０を連通している。そして、仕切板６を貫通する部分
においては、内側を伝熱管１２、外側を排ガス管１３と
する二重管となっており、排ガス管１３の先端は異なる
排ガス空間６に開放されており、排ガス管１３の長さは
任意に変化できるようになっている。さらに、異なる排
ガス空間６に開放された排ガス管１３の円周方向には複
数の穴１４が設けられており、その穴１４の下流域かつ
、排ガス管１３の内壁には、逆止弁１６が設置されてい
る。この逆止弁１６は、排ガス管１３内を通る流体の動
圧により、□その開度が変化するようになっている。ま
た、排ガス空間７には、排ガス導入管１６、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が取□りつけられている。さらに、
排ガス管１３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７から、水室４を通シ水孔９からへしｌ
”　Ａｓに入り、伝熱管１２に分岐されて流れ、ヘッダ
ーＢ１０を介して水排出管１１より排出される。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１６より排ガス空間５に入りζその後、二重管を形成
している排ガス管１３内を通過していき、排ガス排出管
１７から排出される。この際、排ガスが水室４の内側面
尋伝熱管１２に、直接、衝突したり、二重管内を通過し
たりすることにより、効果的に、熱交換を行なうもので
ある。そして、エンジン回転数が大きく、排ガス流速が
大きい場合には、排ガス管１３内の動圧が高く、逆止弁
１６が開かれ、排ガスは排ガス管１３内を通過していく
が、エンジン回転数が小さく排ガス流速が小さい場合に
は、排ガス管１３内の動圧が低く、逆止弁１５が閉じら
れ、排ガスは排ガス管１３の円周方向に設けられた複数
の穴１４から噴出し、その周囲に存在する伝熱管１２に
衝突し熱交換を行なう。

すなわち、エンジン回転数が小食い場合にけ１．Ｖどみ
領域で熱交換させることなく、排ガスを穴１４よシ高速
で噴出させ、かつ、伝熱管１２表面に垂直に衝突させる
ことにより、有効な熱交換を行なわせるものである。こ
こで、逆止弁１６の開度は、逆止弁１５及び排ガス管１
３の穴１４の圧損によシ設定される。また、本実施例に
よれば、排ガスが排ガス空間６に入り、二重管を構成す
る排ガス管１３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形成し、さらに、排ガス空間６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。そして排ガス管１３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１３の長さを変
えることによっ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。また、排ガス空間６の周囲
を質量の大きい水室４で囲っているため遮音効果も高め
られる。さらに、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。また、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ったが、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、
熱交換器内に残った凝縮水についても、凝縮水排出管１
８により、外部に排出できるようになっている。

さらに、本実施例においては、共鳴穴１９を設けて共鳴
形消音器も形成でき、膨張形消音器では減音しにくい低
周波音の低減も可能とな−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、エンジン回
転数の変化に対応し、加熱流体の流れ方向を変え、広範
囲な運転領域において、高効率を達成できるものである
。さらに多段挿入管付膨張形消音器の構成をとっている
ので優れた減音効果を有し、異なる騒音特性に対しても
容易に対処できる。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、消音器一体型の熱交換
器構成をとっているため、小型化を図ることも可能であ
る。

第２図は同熱交換器の要部構成図、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、５・・・・・・排ガス空間、１２
・・・・・・伝熱管、１３・・・・・・排ガス管、１４
・・・・・・穴、１５・・・・・・逆止弁、１９・・・
・・・共鳴穴・

Claims

【特許請求の範囲】

被加熱流体の入った氷室で囲まれた排ガス空間を仕切板
（よシ複数に分割し、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、前記具なる排ガス空間に開放した排
ガス管部の円周方向に複数の穴を設け、前記穴の下流域
における前記排ガス管部の内壁に逆止弁を設置したこと
を特徴とする熱交換器。