JPH0552403B2 - - Google Patents

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JPH0552403B2
JPH0552403B2 JP21852887A JP21852887A JPH0552403B2 JP H0552403 B2 JPH0552403 B2 JP H0552403B2 JP 21852887 A JP21852887 A JP 21852887A JP 21852887 A JP21852887 A JP 21852887A JP H0552403 B2 JPH0552403 B2 JP H0552403B2
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JP
Japan
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heat
medium liquid
heat medium
exhaust
exhaust gas
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JP21852887A
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JPS6460713A (en
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Shinji Nakai
Fumio Yamashita
Hiroyuki Tsuda
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Kubota Corp
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Kubota Corp
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Publication date
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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
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • 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
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/26Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for allowing differential expansion between elements

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

Description

【発明の詳細な説明】 ≪産業上の利用分野≫ この発明は、エンジン排気を熱源として熱媒液
体(主として水)を加温して各種用途に利用する
ための熱回収装置に関し、ヒートポンプ装置や
コ・ジエネレーシヨン装置等に利用される。
≪従来技術≫ エンジンの排気ガスが保有している熱で熱媒液
体を加温して各種用途に利用するための熱回収装
置として、従来、例えば、本出願人が先に提案し
た実開昭62−39169号がある。
これは、内部を中空に形成した偏平状のコアを
多数積層して放熱コアを形成し、この放熱コアを
内装してなる熱交換器を排気マニホールド上に配
置し、放熱コアの一側端部を排気マニホールドの
排気導出管に連通させるとともに、放熱コアの他
側端部をマフラに連通させるように構成し、熱交
換器内を流れる熱媒液と放熱コア内を流れる排気
ガスとの間で熱交換して、熱媒液を加温するよう
にした構造になつている。
≪解決しようとする問題点≫ 従来の排気回収装置では、並流型の熱交換器を
排気マニホールドの上側に配置しているから、熱
交換器内では熱媒液の流量が一定となり、放熱コ
アのプレート温度が排気ガス流入側と排気ガス流
出側とでは大きな差となり、この温度差により生
じた熱応力がプレートが歪んだり、割れたりする
ことがあつた。
≪問題点を解決するための手段≫ 本発明は、熱交換器内で放熱コアに温度落差が
生じないようにするもので、そのために、排気ブ
ロツクの上側に配置する熱交換器を直交流型熱交
換器で構成し、この直交流型交換器の熱媒液流入
口及び熱媒液導出部を排気ガス流入口側に偏よせ
て配置することにより、排気ガス温度の高い部分
に多量の熱媒液を流すようにしたことを特徴とす
るものである。
≪作用≫ 本発明では、排気ブロツクの上側に配置する熱
交換器を直交流型熱交換器で構成し、この直交流
型熱交換器の熱媒液流入口及び熱媒液導出部を排
気ガス流入口側に偏よせて配置することにより、
排気ガス温度の高い部分に多量の熱媒液を流すよ
うにしているので、排気ガス流入部側では高い熱
交換立で排気ガスと熱媒液が熱交換することにな
り、排気ガス流出部側では熱媒液の流量が排気ガ
ス流入部側より少なくなることから排気ガスと熱
媒液との熱交換効率が排気ガス流入部側より悪く
なる。これにより、放熱コアのプレートに生じる
温度落差が小さくなる。
≪実施例≫ 第1図は本発明の一実施形態を示す中央横断平
面図、第2図は縦断側面図、第3図は縦断正面
図、第4図は第2図のX−X線断面図である。
図において、1は排気熱回収装置であり、この
排気熱回収装置1は排気マニホールドブロツク2
と、排気マニホールドブロツク2の上側に直結状
に配置した熱交換器3とで構成されている。
排気マニホールドブロツク2は、内部にエンジ
ン本体4の各排気ポート5に連通する排気マニホ
ールド6と、この排気マニホールド6の外周部を
取囲む状態に形成した熱媒液室7とを有してお
り、排気マニホールド6内を流れる排気ガスと熱
媒液室7内を流れる熱媒液との間で熱交換を行な
う補助熱交換器として作用するようになつてい
る。
熱交換器3は、熱媒液通路8を形成するケーシ
ング9と、偏平中空状のコア部材10を上下に多
数積層し、上下に位置するコア部材同士を前後二
個所で連結管11で連結して構成した放熱コア1
2とで構成されている。この放熱コア12は、そ
の一端側の連通部11aを排気マニホールドブロ
ツク2の排気マニホールド6の合流管13部分
に、他端側の連通部11bを排気マニホールドブ
ロツク2の排気連通路14部分にそれぞれ連通さ
せてある。
排気マニホールドブロツク2内に形成した熱媒
液室7と熱交換器3内に形成した熱媒液通路8と
は排気マニホールドブロツク2の上壁15に開口
している連通口16及び熱媒液流込路17で連通
してある。この連通口16及び熱媒液流込路は放
熱コア12内を流れる排気ガスの流れに沿う側壁
側で、熱交換器3への排気ガス流入部(合流管
側)の近傍に形成してある。また、この熱媒液流
込路17に対向する状態で熱媒液導出部18が形
成してある。熱媒液導出部18には二つの導出口
19,20開口するとともに、サーモスタツト弁
21が配置してあり、サーモースタツト弁21の
作動で導出口19,20を択一的にケーシング9
内の熱媒液通路8に連通させるようにしてある。
排気マニホールドブロツク2の熱媒液室7の熱
交換器3の熱媒液通路8とを連通する熱媒液流込
路17は、第4図に示すように、熱媒液通路8へ
の放流口22の開口面積を上下で異ならせること
により、放熱コア12の下方側に多量の熱媒液を
流して各コア部材10での放熱量を均一化するよ
うに構成してある。
なお、排気マニホールドブロツク2の上壁15
の一端部には熱媒液流入口23が設けてある。
従つて、この排気熱回収装置1では、熱媒液流
入口23から排気マニホールドブロツク2内に熱
媒液室7に流入した熱媒液は、排気マニホールド
6内を流れる排気ガスと熱交換した後、連通口1
6から熱交換器3内に流入し、熱交換器3内で放
熱コア11内を流れる排気ガスと熱交換して、熱
媒液導出口19,20のいずれか一方から流出す
ることになる。そして、熱交換器3内では、熱媒
液は排気ガスの流れ方向に対して直交に流れるこ
とになる。
また、この排気熱回収装置1では、排気マニホ
ールドブロツク2の底壁24に液抜路25が透設
してあり、この液抜路25の一端部を排気マニホ
ールド6における集合管26部分の最下位に開口
させるとともに、その他端部をマフラ27に連通
している排気連通路14部分で、排気ポート5へ
の連通口に対応する高さよりも低い位置に開口さ
せている。なお、集合管26の底部は排気ポート
5への連通口よりも低く位置している。
従つて、この排気熱回収装置1では、放熱コア
12に亀裂が生じて、排気ガス路内に漏れ出した
熱媒液が排気マニホールド6内に浸入することが
あつても、その熱媒液は液抜路25から排気取出
管14側に流出し、排気マニホールド6内に溜る
ことがない。これにより、漏出した熱媒液が排気
ポート5部分から燃焼室側に流れ込むことはなく
なる。なお、液抜路25に水検知器や温度検知器
等のコア漏水検知器を配置するようにしてもよ
い。
第5図〜9図は熱媒液室7と熱媒液通路8とを
連通させる熱媒液流込路17の変形例を示すもの
で、いずれも放熱コア12への熱媒液供給量を制
御するための構造である。
第5図及び第6図に示すものは、熱媒液流込路
17部分のケーシング9を横方向で上すぼまりの
テーパー状に形成したものである。第7図に示す
ものは、熱媒液流込路17を上下方向で段付き状
に形成したものである。第8図に示すものは、熱
媒液流込路17部分のケーシング9を上へ行くほ
ど放熱コア12側へ近ずく形状にしたものであ
る。また、第9図に示すものは、熱媒液流込路1
7と熱媒液通路8との間にフイン28を上下に配
置し、上下フイン28間を熱媒液通路8への放流
口22に形成したものである。
第10図は、この排気熱回収装置を使用した
コ・ジエネレーシヨン装置の概略流れ図を示し、
エンジン本体4で駆動される発電機29からの電
力を各部に供給できるようにしてある。また、エ
ンジン本体4の前側にはラジエータ30が配置し
てあり、このラジエータ30とエンジン本体4と
の間でエンジン冷却水を循環させるように構成し
てある。エンジン冷却水はエンジン本体4を冷却
後、排気マニホールドブロツク2の熱媒液流路
7、熱交換器3内の熱媒液通路8を順に通つて熱
交換器3の導出部18に達する。このときの冷却
水温がサーモスタツト弁21の作動温度よりも低
い間は、一方の導出口19からウオータポンプ3
1の吸込側に戻されるようになつている。熱交換
器3の導出部18に達したエンジン冷却水の水温
がサーモースタツト弁21の作動温度よりも高く
なると、サーモスタツト弁21が作動して、熱媒
液通路8に連通する導出口19,20を切換え、
他方の導出口20からラジエータ30に流れるよ
うになつている。また、ラジエータ30と並列に
熱エネルギー取出用熱交換器32が配設してあ
り、ラジエータ30への配管と熱エネルギー取出
用熱交換器32との分岐部に方向切換弁33が配
置してある。
なお、上記実施例では、多気筒エンジンで説明
したが、本発明は単気筒エンジンにも適用するこ
とができる。
≪効果≫ 本発明では、排気ブロツク上側に配置する熱交
換器を直交流型熱交換器で構成し、この直交流型
熱交換器の熱媒液流入口及び熱媒液導出部を排気
ガス流入口側に偏よせて配置することにより、排
気ガス温度の高い部分に多量の熱媒液を流すよう
にしているので、排気ガス流入部側では高い熱交
換効率で排気ガスと熱媒液が熱交換することにな
り、排気ガス流出部側では熱媒液の流量が排気ガ
ス流入部側より少なくなることから排気ガスと熱
媒液との熱交換効率が排気ガス流入部側より悪く
なる。これにより、放熱コアのプレートに生じる
温度落差が小さくなり、放熱コアに作用する熱応
力が小さくなつて放熱プレートが歪んだり、割れ
たりするのを防止することができる。
また、排気の下流側での過冷却がなくなること
から、部分負荷域での排ガス中の凝縮水の発生も
押えることができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示し、第1図は本発明
の一実施形態を示す中央横断平面図、第2図は縦
断側面図、第3図は縦断正面図、第4図は第2図
のX−X線断面図、第5図は別実施例の第2図相
当図、第6図は第5図のY−Y線断面図、第7図
は他の実施例の第6図相当図、第8図及び第9図
はそれぞれ異なる実施例の第5図相当図、第10
図は本案排気熱回収装置を使用したコ・ジエネレ
ーシヨン装置の概略流れ図である。 2……排気ブロツク、3……熱交換器、5……
排気ポート、6……排気導出路、7……熱媒液
室、8……熱媒液通路、12……放熱コア、14
……排気連通路、16……熱媒液連通口、18…
…熱媒液導出部、27……マフラ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 排気導出路6の外周に熱媒液室7を形成して
    なる排気ブロツク2をエンジンの排気ポート5に
    連通連結し、この排気ブロツク2の上側に熱交換
    器3を配置し、熱交換器3内に配置した放熱コア
    12の一端部を排気導出路6に連通連結するとと
    もに、放熱コア12の他端部をマフラ27に排気
    連通路14を介して連通連結し、熱交換器3内の
    熱媒液通路8と排気ブロツク2の熱媒液室7とを
    連通連結することにより、排気ガスの保有熱を熱
    媒液で回収するようにしたエンジンの排気熱回収
    装置において、 排気ブロツク2の熱媒液室7と熱交換器3の熱
    媒液通路8とを連通させる熱媒液連通口16を、
    放熱コア12内での排気ガスの流れ方向に沿う一
    側下部で排気ガス流入口近傍部に位置させて開設
    するとともに、熱媒液導出部18を、放熱コア1
    2内での排気ガスの流れ方向に沿う他側で排気ガ
    ス流入口近傍部に位置させて配置することによ
    り、熱媒液の主流を熱交換器3内の排気ガス流れ
    方向上流側で排気ガス流に直交させるように構成
    したことを特徴とするエンジンの排気熱回収装
    置。
JP21852887A 1987-08-31 1987-08-31 Exhaust heat recovery device for engine Granted JPS6460713A (en)

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JP2006138508A (ja) * 2004-11-10 2006-06-01 Tokyo Roki Co Ltd 積層型熱交換器の取付構造
JP5747494B2 (ja) * 2010-12-14 2015-07-15 日産自動車株式会社 排気熱交換装置

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