JPH0419366B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は例えばガス、ガソリン、軽油等を燃料
とする各種エンジン等の排ガス騒音を消音するサ
イレンサに係り、特に熱交換器を設けて消音の他
に排熱回収も同時に行わせることのできる熱交換
器付サイレンサに関するものである。

［従来の技術］ 一般に各種エンジン等には排ガス騒音を防止す
るためにサイレンサが取付けられており、エンジ
ン等から排出される排ガスはこのサイレンサを通
して外部に排気される。

近年の省エネルギ動向を反映して、エンジン等
の排ガスから熱を回収し、総合的なエネルギ効率
を向上させようという試みがなされている。

具体的にはエンジンと前記サイレンサとの間に
熱交換器が設けられ、排ガスは熱交換器で熱を回
収された後サイレンサを介して外部へ排出される
構成とされている。

熱交換器とサイレンサとが別体であると装置系
として複雑になるだけでなく設置スペースも広く
とらなければならない。そこで装置系のコンパク
ト化を目指してサイレンサと熱交換器を一体化し
た構成の装置も提案されている。

第４図はこのような一体型排ガス熱交換器付サ
イレンサ１（以下、外部水室タイプのサイレンサ
１と呼ぶ。）の構成図である。この熱交換器はそ
の外側に水室２が設けられ、この水室２に覆われ
た内部に排ガスの流通空間３が設けられているこ
とを大きな特徴としている。排ガスの流通空間３
は隔壁４によつて複数の室に分割されており、こ
れらの隔壁４を貫通して設けられた伝熱管５が前
記水室２のヘツダ部２ａ，２ｂを連通させてい
る。そして伝熱管５の隔壁４を貫通する部分に
は、外側に消音機能を有する排ガス管６が設けら
れ分割された各室を連通させている。導入管７か
ら流通空間３内に入つた排ガスは排ガス管６を通
り分割された各室を経て排出管８から外部へ排気
される。被加熱流体である水は入口９から導入さ
れ、各伝熱管５等において排ガスから熱を回収し
た後、出口１０から外部へ排出されていくように
なつている。

［発明が解決しようとする問題点］ 水室２の内部に二重管を多数配設するという複
雑な一体型の構造では、実際の製作が困難である
という問題点があつた。また実際に製作した場合
のコストが高くつくというだけでなく、前述のよ
うな構造の場合、溶接による一体構造とせざるを
得ず、後でのメンテナンス（清掃、部品の交換
等）が不可能となつてしまう。またこの装置を取
付けるエンジンのシステムによつては熱交換器部
分に通水せず、空だき状態で使用しなければなら
ない場合も発生するが、溶接による一体構造では
熱による膨張等を吸収することが困難であるため
空だき使用が難しい。

さらに、排ガスの流通空間３を水室２で覆つて
いる外部水室タイプのサイレンサ１では、通水の
有無によつて排ガスの透過音が大きく変化し、消
音性能に変動をきたしてしまう。

また、より高い消音性能を得るため該サイレン
サ１に吸音材を設けようとしても、外部水室タイ
プのサイレンサ１では伝熱効果が低下してしまう
ため内面側に吸音材を設けることはできないし、
外面側に設けてもほとんど吸音効果が得られない
という問題点もあつた。

［発明の目的］ 本発明は前記の問題点に鑑みてなされたもので
あり、熱交換器が着脱自在とされた簡単な構造で
あるため、製作しやすくメンテナンスが容易であ
り、空だき使用に適用するための付属装置類を簡
単に付設することもでき、しかも熱交換器とサイ
レンサの機能をそれぞれ独立して有効に発揮する
ことができる熱交換器付サイレンサを提供するこ
とを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 前記の目的を達成するための手段を、本発明の
第１の実施例を示す第１図を参照して説明する。

すなわち、本発明は、一端側に排ガスの導入口
（導入管３７）が設けられ他端側に排ガスの排出
口（排出管５６）が設けられて前記導入口から導
入された排ガスが内部の排ガスの流通空間３１内
で膨張収縮を繰り返しつつ移動することにより消
音されて前記排出口から排出される密閉筐体構造
のサイレンサ基体２８と、対向して設けられた入
口側ヘツダ４８と出口側ヘツダ５０の間に複数本
の伝熱管４２が渡設され、入口側ヘツダ４８から
流入された冷媒液（水）が伝熱管４２を通つて出
口側ヘツダ５０から流出される熱交換器３９と、
を具備している。

しかして、本発明は、前記熱交換器３９は、前
記サイレンサ基体２８内部の排ガスの流通空間３
１内に、サイレンサ基体２８の両端の端板２５，
２６の対向部に形成された開口を貫通して抜挿自
在に設けられ、熱交換器３２の一方のヘツダ（入
口側ヘツダ４８）外周とサイレンサ基体２８の対
向する端板２５の開口の内周とは閉鎖部材を介し
て着脱自在に閉鎖されて固定され、熱交換器３２
の他方のヘツダ（出口側ヘツダ５０）の外周とサ
イレンサ基体２８の対向する端板２６の開口との
内周とは、閉鎖部材及び軸方向に伸長する伸縮管
（ベローズ５３）を介して着脱自在且つ軸方向に
伸縮自在として閉鎖されて固定されていることを
特徴とする熱交換器付きサイレンサにある。

［作用］ 熱交換器３９の熱交換部を構成する伝熱管４２
は、サイレンサ基体２８の内部の排ガス流通空間
３１内に挿通されていることから、サイレンサに
熱交換器３９を設けて排ガス中の熱を利用する構
造でありながら、サイレンサの外形が拡大すると
いうことがなく、また排気ガスが伝熱管４２の外
周を移動する途中に伝熱と共に消音機能も発揮さ
れ、またサイレンサの消音機能は通水の有無に関
係なく発揮される。さらに、熱交換器３９の伝熱
管４２が排ガス流通空間３１内の熱の影響により
伸縮しても、これは伸縮管（ベローズ５３）によ
り吸収される。さらにまた、熱交換器３９は、サ
イレンサ基体２８から着脱自在とされているので
メンテナンスも容易である。

［実施例］ 本発明の熱交換器付サイレンサは、従来のサイ
レンサの基本的構造及び機能を損うことなく、該
サイレンサに熱交換器を着脱自在に取付けて構成
することができる。そこで、まず従来のサイレン
サの基本的構造を第３図によつて簡単に説明す
る。

第３図に示すように円筒形のドラム１１の開口
両端には略円形の端板１２，１３が固着されてお
り、サイレンサ１４の基体１５が構成されてい
る。基体１５の内部は排ガスの流通空間１６とさ
れており、該流通空間１６は隔壁１７によつて複
数の室に分割されている。各室は複数本の消音管
１８，１９，２０によつて互いに連通されてお
り、端板１２に設けられた導入管２１から入る排
ガスは各消音管１８，１９，２０を通り各室を経
て、他方の端板１３に設けられた排出管２２から
外部に排出される。また２３はロツクウール等よ
り成る吸音材であり、ドラム１１の内面側に設け
られて消音効果を高めている。

次に本発明の第１の実施例を説明する。本実施
例は、前述したサイレンサ１４の基本的構造はそ
のままとし、一部の消音パイプ１８等に若干の変
更を施して構成することができる。第１図は本実
施例の構造を示す断面図である。

第１図に示すように、円筒形のドラム２４の開
口両端には略円形の端板２５，２６が固着されて
おり、熱交換器付サイレンサ２７（以下、サイレ
ンサ２７と呼ぶ。）の基体２８が構成されている。
基体２８の内部にはドラム２４よりやや小径のパ
イプ２９が挿入固着されており、ドラム２４の周
壁とパイプ２９の周壁とが二重壁を構成すると共
に、二重壁の中空部にはグラスウール又はロツク
ウール等の吸音材３０（図中、破線のハツチング
で示している。）が充填されている。二重壁の内
側の空洞は排ガスの流通空間３１とされており、
該流通空間３１は隔壁３２，３３によつて大略３
つの空間３１ａ，３１ｂ，３１ｃに分割されてい
る。そして、これらの各空間３１ａ，３１ｂ，３
１ｃは複数の消音管３４，３５，３６によつて互
いに連通されている。

一方の端板２５には排ガスの導入管３７が設け
られている。この導入管３７を介して空間３１ａ
は外部のエンジン等の排気管に連通されるように
なつており、空間３１ａ内にある導入管３７の端
部には多数の孔３８ａが形成された消音管３８が
取付けられている。

前記端板２５及び他方の端板２６の間には消音
管３４が固設されている。この消音管３４は第３
図における消音管１８に相当するものであるが、
後述する熱交換器３９を挿着するため両端板２
５，２６に開口した構造とされている。また、空
間３１ａ内及び空間３１ｃ内に位置する消音管３
４の周壁部には、排ガスの流通径路となる孔４
０，４１がそれぞれ多数形成されており、空間３
１ａ内に流入した排ガスはこの消音管３４を通つ
て空間３１ｃ内に流れるように構成されている。

そして前記消音管３４には熱交換器３９が着脱
自在に挿着されている。本実施例の熱交換器３９
は、複数本の伝熱管４２を熱交換部４３としてい
る。この熱交換部４３は複数本の伝熱管４２の各
両端部を円盤形状の１対の管板４４，４５によつ
てそれぞれ固定し、所定間隔をあけて各伝熱管４
２を束ねた構成になるものである。そして熱交換
部４３の伝熱管４２には半円形状の仕切板４６が
互い違いの位置に複数枚取付けられており、消音
管３４内の排ガスの流れを乱すように構成されて
いる。

該熱交換器３９の入口側である管板４４は、他
方の端板２６に開口された消音管３４の一開口端
から挿入され、一方の端板２５の外面側に固着さ
れたリングプレート４７の内面側にガスケツトを
介して当接している。そして該管板４４は、リン
グプレート４７の外面にガスケツトを介して当接
された入口側ヘツダ４８と共にボルト４９によつ
て一体に締結され、サイレンサ２７の基体２８に
固定されている。熱交換器３９の出口側である管
板４５にはガスケツトを介して出口側ヘツダ５０
が取付けられており、該出口側ヘツダ５０にはガ
スケツト５１ａを介してリング状のベローズフラ
ンジ５１が取付けられている。これら管板４５、
出口側ヘツダ５０及びベローズフランジ５１は共
通のボルト５２によつて一体に締結されている。
消音管３４の一開口端には前記伝熱管４２の熱膨
張を吸収するための伸縮管であるベローズ５３が
固着されている。ベローズ５３の端部はフランジ
状に形成されており、前記ガスケツト５１ａを介
して前記ベローズフランジ５１及びリングプレー
ト５４に挟まれてボルト５５で固定されている。

次に空間３１ｃと空間３１ｂとは隔壁３３に設
けられた消音管３５によつて互いに連通されてい
る。また他方の端板２６に固設された排出管５６
には消音管３６の一端が取付けられており、該消
音管３６の他端は隔壁３３を貫通して空間３１ｂ
に開口している。隔壁３３と端板２６との間には
該消音管３６を外挿するパイプ５７が固設されて
おり、消音管３６とパイプ５７との隙間にはグラ
スウール又はロツクウール等の吸音材５８（図
中、破線のハツチングで示した。）が詰込まれて
いる。

次に以上説明した構成における作用について説
明する。

排ガスの導入管３７をエンジン等の排気管に接
続し、熱交換器３９の入口側ヘツダ４８及び出口
側ヘツダ５０を図示しない熱交換システムにおけ
る被加熱流体（本実施例では水。）の供給・排出
系に接続する。

入口側ヘツダ４８から流入する水は、排ガスの
流通空間３１内に配設された熱交換部４３の伝熱
管４２内を通り、出口側ヘツダ５０から排出され
ていく。

排ガスは導入管３７から消音管３８を通つて空
間３１ａに入り、孔４０から消音管３４内に流入
する。該消音管３４内において排ガスの熱は伝熱
管４２を介して水に伝導される。本実施例では伝
熱管４２に複数の仕切板４６が互い違いに設けら
れており、消音管３４内の排ガス流は仕切板４６
によつて乱され、伝熱管４２に対してほぼ直角方
向の流れとなるので、最も高い熱伝達係数を得る
ことができる。

そして排ガスは孔４１を通つて空間３１ｃに入
り、さらに、消音管３５を通つて空間３１ｂに流
入する。排ガスは消音管３６を通過し、排出管５
６から外部に放出される。

熱交換部４３はサイレンサ２７の内部に挿入さ
れており、熱交換部４３の水はサイレンサ２７の
消音性能とは関係がないから、熱交換器３９への
通水の有無によつてサイレンサ２７の消音性能が
変動することはない。また、外部水室タイプのサ
イレンサ１と異なり、ドラム２４の内側及び消音
管３６の周囲に吸音材３０，５８を設けてあるの
で消音効果はより高くなつている。

また、熱交換器３９の出口側の管板４５はベロ
ーズ５３を介してサイレンサ２７の基体２８に取
付けられているので、熱交換部４３に通水せずに
サイレンサ２７のみを使用することができる。即
ち伝熱管４２が熱膨張をおこしても、ベローズ５
３が伸びるので破損のおそれはない。

次に本発明の第２の実施例について説明する。
第２図は第２実施例の構造図である。

図中６０は熱交換器付サイレンサ５９（以下、
サイレンサ５９と呼ぶ。）の基体であり、基体６
０の内周壁には吸音材６０ｂが設けられている。
第１の実施例と同様に基体６０内の流通空間６１
は隔壁６２，６３によつて複数の空間６１ａ，６
１ｂ，６１ｃに分割されている。そして消音管６
４は空間６１ａと空間６１ｃとを連通させてお
り、消音管６５は空間６１ｃと空間６１ｂとを連
通させている。

図中６６は、隔壁６２，６３を貫通し両端板６
０ａ，６０ａから突出して設けられた消音管であ
り、該突出部には排ガスの導入口６７及び排出口
６８が設けられている。消音管６６の内部には熱
交換器６９の熱交換部７０が設けられている。熱
交換器６９の構成は第１の実施例とほぼ同じであ
り、熱交換部７０の一方の管板７１は消音管６６
の一端に固定されており、他方の管板７２は消音
管６６の他端に伸縮管としてのベローズ７３を介
して取付けられている。熱交換部７０の伝熱管７
４には排ガスの流れを乱す半円形の仕切板７５が
取付けられていると共に、消音管６６内の空間を
２分割する全円形の仕切板７６が設けられてい
る。

従つて矢印Ａに示すように伝熱管７４に通水
し、導入口６７から排ガスを入れると、破線の矢
印にて示すように排ガスは消音管６６と消音管６
４，６５を経て空間６１ａ，６１ｂ，６１ｃを通
過し、最後に再び消音管６６内を通つて排出口６
８から外部へと排気される。

以上説明した各実施例において、サイレンサ自
体は同じ大きさでも、熱交換器の伝熱管の長さや
本数、仕切板の配置等を変えれば、種々の熱交換
効率をもつ熱交換器付サイレンサを得ることがで
き、種々の条件の排ガスに対応することができ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の熱交換器付きサ
イレンサは、サイレンサ基体に対し、簡易な構造
で熱交換器を着脱自在に取付けてあるので、製作
が容易であると共にメンテナンスがしやすい。従
つてスス等の発生が多いため比較的頻繁に清掃を
しなければならないタイプのエンジン等にも適用
することができる。

また、その熱交換器の熱交換部としての伝熱管
は、密閉筐状のサイレンサ基体の両端板に設けた
開口より、サイレンサ基体内部の排ガス流通空間
内に抜挿自在に挿通されていることから、サイレ
ンサに熱交換器を設けて排ガス中の熱を有効に利
用する構造でありながら、サイレンサの外形が拡
大するということがなく、従来使用されているサ
イレンサと同等の大きさにまとめることができる
ので、設置スペースが小さくてすむという、効果
がある。

またさらに、熱交換器のヘツダの一方が、サイ
レンサ基体の端板に対し、伸縮管を介して密閉状
に取り付けられていることから、熱交換器の伝熱
管が、サイレンサ基体内部の排ガス流通空間内の
熱の影響により伸縮しても、これは伸縮管により
吸収され、安全性の点で優れている。

さらに、熱交換器の熱交換部としての伝熱管
が、サイレンサ基体の内部の排ガス流通空間内に
挿通されているので、排気ガスが上記伝熱管の外
周を移動する途中に伝熱と共に消音機能も発揮さ
れ、通水の有無によつてサイレンサの消音性能に
変動を生じることがなく、また、外部水室タイプ
のサイレンサと異なり、吸音材を利用することが
できるので、消音性能の向上をはかることができ
る等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す断面図、第
２図は同第２実施例を示す構造図、第３図は従来
使用されているサイレンサの一例を示す構造図、
第４図は従来の一体型排ガス熱交換器付サイレン
サの構成図である。 ２７，５９…熱交換器付サイレンサ（サイレン
サ）、３９，６９…熱交換器、４３，７０…熱交
換部、３０，５８，６１ｂ…吸音材、３１，６１
…流通空間、３４，３５，３６，３８，６４，６
５，６６…消音管、４６，７５…仕切板、５３，
７３…伸縮管としてのベローズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一端側に排ガスの導入口が設けられ他端側に
   排ガスの排出口が設けられて前記導入口から導入
   された排ガスが内部の排ガスの流通空間内で膨張
   収縮を繰り返しつつ移動することにより消音され
   て前記排出口から排出される密閉筐体構造のサイ
   レンサ基体と、 対向して設けられた入口側ヘツダと出口側ヘツ
   ダの間に複数本の伝熱管が渡設され、入口側ヘツ
   ダから流入された冷媒液が伝熱管を通つて出口側
   ヘツダから流出される熱交換器と、 を具備し、 前記熱交換器は、前記サイレンサ基体内部の排
   ガスの流通空間内に、サイレンサ基体の両端の端
   板の対向部に形成された開口を貫通して抜挿自在
   に設けられ、熱交換器の一方のヘツダの外周とサ
   イレンサ基体の対向する端板の開口の内周とは閉
   鎖部材を介して着脱自在に閉鎖されて固定され、
   熱変換器の他方のヘツダの外周とサイレンサ基体
   の対向する端板の開口との内周とは、閉鎖部材及
   び軸方向に伸長する伸縮管を介して着脱自在且つ
   軸方向に伸縮自在として閉鎖されて固定されてい
   ることを特徴とする熱変換器付サイレンサ。 ２ 前記熱交換器の伝熱管の一部に、排ガスの流
   れを乱す仕切板を取付けた特許請求の範囲第１項
   記載の熱変換器付サイレンサ。 ３ 前記サイレンサ基体の内面及び該基体内に設
   けられた消音管の少なくともいずれか一方に吸音
   材を取付けた特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の熱変換器付サイレンサ。