JPS59217496A - 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１７ている。このシステム／ｄｘンジンからの軸
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大きくしな
ければならないなどの欠点を有している。

けた、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ために早期に熱交換性能が降下し
たり、グ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。またプレート
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・（香は小さい。

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
換性能を向上させ、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
であるへ 発明の構成 本発明は外側をウォータージャケットを囲み、内部空間
に伝熱管を配置し、その空間を伝熱管に固着し、複数の
小孔を設けた仕切板で複数の空間に分割し、その空間を
燃焼排ガスが通るように構成し、さらに、燃焼排ガスは
隣接する梁間で大略１８ｏ０方向転換して流れるように
仕切板の小孔１ｏ８１□０．い、０ 実施例の説明 以下本発明の一実施伜」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Ｖｉ複数の伝熱管６と、仕切板７〜１０
が伝熱管６と固着されて挿入されている。伝熱管６０両
端にはヘッダー１１とヘッダー１２が設けられており、
ヘッダー１２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。仕切板７，１ｏには小孔１６がランダムに
あけられ、各仕切板によって区分される空間１７〜２１
が設けられている。両端の空間２１．１７に排ガス導入
口２２、排ガス排出口２３が設けられている。

各仕切板に設けられる小孔と、仕切板によって構成され
る空間は、膨張型タイプの減音特性を考慮して決定され
、図に示すように、例えば共鳴型の消音器１９を１段設
けてもよい。

次にその動作を説明する。ま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を通り、水孔４から
ヘッダ〜１１に入り、各伝熱管６に分岐されて流れ、ヘ
ッダー１′２に入シ水排出管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２２より空間２１に入り、仕切板１０の
小孔から次の空間２０に入り、本実施例では次の共鳴型
消音器１９を通過して、次の空間１８に入り、さらに仕
切板の小孔を通って次の空間１７に入り排ガス排出口２
３よシ排出され、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。

Ｊ上のように本実施例によれば、エンジンから排ガス導
入口２２に導かれた排ガスは第１の空間２１で急拡大し
、さらに次の空間２ｏに入る前に小孔１６で急縮小され
、また次の空間で急拡大されるといったいわゆる膨張型
タイプの消音効果を発揮し、また共鳴型タイプ消音器１
９を通る時に共鳴タイプの消音効果によってエンジンな
どからの騒音が大幅に減少される。また排ガス空間はそ
の外側を物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。

また、このように複数の空間をつくるには単に仕切板を
伝熱管に適当な距離で固着させるだけで可能であるし、
仕切板の小孔径、孔装置も減音特性に応じて簡単にあけ
れば良いだけである。また排気量、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ッ
プができるし伝熱面積の増減も可能である。

第６図は、本発明の第２の実施例であり、仕切板２４に
あける小孔２６を第６図および第７−図に示すように半
面程度に集中させ、燃焼ガス流が隣接する空間で大略１
８０°方向転換するように仕切板を配置する。すなわち
、仕切板の半円に小孔を設け、隣接する仕切板相互間に
おいて小孔のある半円部が逆方向になるようにする。こ
のようにすれば、燃焼ガスが常に伝熱管２６をよぎる構
成になり、伝熱管−伝熱面の有効利用が図れるとともに
、エンジンの脈動流による効果がよシ大きぐなり、ウォ
ータージャケット内面への衝突による熱伝達率が増加す
る。また、第１図および第６図に示す実施例では燃焼ガ
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。

エンジンなどの排ガスから熱回収すると、凝縮水が発生
し、熱交換器表面を腐食する事があるが、本実施例では
、熱交換器を垂直に立てる事により、発生した凝縮水を
小孔より滴下させ回収する事も可能である。寸だ第６図
の場合のように、小孔が仕切板の一部にしか開孔してい
ない場合などは、熱交換器を垂直に立て、かつ仕切板を
小孔の開口している部分が下になるよう傾斜させると凝
縮水の滴下がしやすくなり、腐食を抑制する事ができ本
発明の熱交換器においては、消音器一体型の２　　　　
　　　熱交換器が簡単な構成でつくられるとともに、音
源の騒音特性に応じて簡単に対応でき、さらに熱源のス
ケールアッ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ととも
に、凝縮水の熱交換器への溜まり込みがなく腐食を抑制
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、第６
図は第４図のＡ　−Ａ’面断面図、第６図は本発明の異
なる実施例の断面図、第７図は第６図のＢ−Ｂ’而面面
図、第８図は第１図のＣ−Ｃ’面断面図である。 ４・・・・・ウォータージャケット、６・・・・・伝熱
管、８・・・・・仕切板、１１，１２・・−・ヘッダー
、１７〜２１・・・・・空間、１６・・・・小孔。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　畝　男　ほか１名第１
図 ４図 第−５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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、前記仕切板に複数の貫通孔を設
   け、前記空間部に排ガスを供給することを特徴とする熱
   交換器。 に））仕切板の貫通孔は前記仕切板の２分の１側に