JP2008175461A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱回収効率を向上させることができる。
【解決手段】熱交換器10では、排気ガスによって加熱された排気管12の熱が、流通路16内を流れるエンジン冷却水に伝達されることで熱交換が行われる。ここで、流通路16内へエンジン冷却水を導入するための導入管18、及び流通路16内のエンジン冷却水を排出するための排出管20は、それぞれの先端が排気パイプ12の外周に近接して配置されている。このため、流通路16内を流れるエンジン冷却水の主流が排気パイプ12の外周に接近する。しかも、導入管18及び排出管20の各先端が排気パイプ12の外周に近接して配置されることで、導入管18及び排出管20の各先端と排気パイプ12の外周との間の隙間が狭くなっている。このため、当該隙間を流れるエンジン冷却水には、乱流や渦流などが発生しやすくなり、排気パイプ12の外周面(熱交換表面)の流れが活性化される。
【選択図】図1
【解決手段】熱交換器10では、排気ガスによって加熱された排気管12の熱が、流通路16内を流れるエンジン冷却水に伝達されることで熱交換が行われる。ここで、流通路16内へエンジン冷却水を導入するための導入管18、及び流通路16内のエンジン冷却水を排出するための排出管20は、それぞれの先端が排気パイプ12の外周に近接して配置されている。このため、流通路16内を流れるエンジン冷却水の主流が排気パイプ12の外周に接近する。しかも、導入管18及び排出管20の各先端が排気パイプ12の外周に近接して配置されることで、導入管18及び排出管20の各先端と排気パイプ12の外周との間の隙間が狭くなっている。このため、当該隙間を流れるエンジン冷却水には、乱流や渦流などが発生しやすくなり、排気パイプ12の外周面(熱交換表面)の流れが活性化される。
【選択図】図1
Description
本発明は、熱交換器に関する。
従来、二重配管式熱交換器では、内側に加熱媒体が流れる内管と、内管との間に冷却媒体用の流通路を形成する外管と、流通路内に冷却媒体を導入するために外管に取り付けられた導入管と、流通路内の冷却媒体を排出するために外管に取り付けられた排出管とを有するものがある(例えば、特許文献1参照)。このような二重配管式熱交換器では、流通路内を流れる冷却媒体に内管の熱が伝達されることで熱交換が行われる。
特開2000−130964号公報
しかしながら、上述の如き二重配管式熱交換器では、流通路内における冷却媒体の主流が導入管と排出管との間の最短距離を流れてしまう可能性がある。このため、内管から冷却媒体への熱伝達の量が少なくなり、熱回収効率が低下することが懸念される。
本発明は上記事実を考慮し、熱回収効率を向上させることができる熱交換器を得ることが目的である。
請求項1に記載の発明に係る熱交換器は、内側に加熱媒体が流れる内筒部材と、前記内筒部材の外周を離間して包囲し、前記内筒部材との間に冷却媒体用の流通路を形成する外筒部材と、前記流通路内に冷却媒体を導入するために前記外筒部材に取り付けられた導入管と、前記流通路内の冷却媒体を排出するために前記外筒部材に取り付けられた排出管と、を有し、前記導入管及び前記排出管の少なくとも一方は、前記外筒部材の周壁を貫通し、先端が前記内筒部材の外周部に近接して配置されたことを特徴としている。
請求項1に記載の熱交換器では、導入管及び排出管の少なくとも一方の先端が内筒部材の外周に近接して配置されている。このため、流通路内を流れる冷却媒体の主流が内筒部材の外周に接近する。しかも、導入管及び排出管の少なくとも一方の先端が内筒部材の外周に近接して配置されることで、前記少なくとも一方の先端と内筒部材の外周との間の隙間が狭くなっている。このため、当該隙間を流れる冷却媒体には、乱流や渦流などが生じやすくなる。これにより、内筒部材から冷却媒体への熱伝達の量を増加させることができるので、熱回収効率を向上させることができる。
請求項2に記載の発明に係る熱交換器は、請求項1に記載の熱交換器において、前記少なくとも一方は、前記流通路内に配置された先端部が前記内筒部材に接近するに従い拡径して形成されたことを特徴としている。
請求項2に記載の熱交換器では、導入管及び排出管の少なくとも一方は、流通路内に配置された先端部が内筒部材に接近するに従い拡径して形成されている。このため、前記少なくとも一方の先端と内筒部材の外周との間の隙間を通過する冷却媒体が内筒部材の外周に沿って流れやすくなる。これにより、内筒部材から冷却媒体への熱伝達の量を更に増加させることができるので、熱回収効率を更に向上させることができる。
請求項3に記載の発明に係る熱交換器は、内側に加熱媒体が流れる内筒部材と、前記内筒部材の外周を離間して包囲し、前記内筒部材との間に冷却媒体用の流通路を形成する外筒部材と、前記流通路内に冷却媒体を導入するために前記外筒部材に取り付けられた導入管と、前記流通路内の冷却媒体を排出するために前記外筒部材の上部側に取り付けられ、前記外筒部材の周壁を貫通し且つ中心軸が水平よりも上向きの姿勢で配置され、前記流通路内に配置された周壁の一部に貫通孔が形成された排出管と、を有することを特徴としている。
請求項3に記載の熱交換器では、外筒部材の上部側に取り付けられる排出管は、外筒部材の周壁を貫通し且つ中心軸が水平よりも上向きの姿勢で配置されている。また、排出管には、流通路内に配置された周壁の一部に貫通孔が形成されている。このため、内筒部材の熱で加熱されて流通路の上部側へ移動する高温の冷却媒体は、排出管の貫通孔から排出管内へと流れ込むことで、流通路内から排出される。これにより、高温の冷却媒体が流通路の上部側に滞留することを抑制できるので、熱回収効率を向上させることができる。
請求項4に記載の発明に係る熱交換器は、請求項3に記載の熱交換器において、前記貫通孔は、前記排出管の周壁における前記導入管側と反対側の部分に形成されたことを特徴としている。
請求項4に記載の熱交換器では、排出管の貫通孔は、排出管の周壁における導入管側と反対側の部分に形成されている。このため、流通路内の冷却媒体には、排出管の先端と内筒部材の外周との間の隙間を通過して排出管の貫通孔へ向かう流れが発生しやすくなる。ここで、冷却媒体は、上記隙間を通過する際に内筒部材の外周に沿って流れるため、内筒部材から冷却媒体への熱伝達の量を更に増加させることができる。したがって、熱回収効率を更に向上させることができる。
請求項5に記載の発明に係る熱交換器は、内側に加熱媒体が流れると共に屈曲部を有する内筒部材と、前記屈曲部の下流側で前記内筒部材の外周を離間して包囲し、前記内筒部材との間に冷却媒体用の流通路を形成する外筒部材と、前記流通路内に冷却媒体を導入するために前記外筒部材に取り付けられる導入管と、前記流通路内の冷却媒体を排出するために前記外筒部材に取り付けられる排出管と、を有し、前記導入管及び前記排出管の少なくとも一方は、前記内筒部材の大径側の外周に近接して配置されたことを特徴としている。
請求項5に記載の熱交換器では、内筒部材に屈曲部が設けられているため、屈曲部の下流側では、加熱媒体の主流が内筒部材の大径側を流れることになる。このため、屈曲部の下流側では、内筒部材の大径側の周壁が高温になる。ここで、導入管及び排出管は、内筒部材の屈曲部の下流側に設けられた外筒部材に取り付けられている。また、導入管及び排出管の少なくとも一方(冷却媒体の主流が通過するところ)は、内筒部材の大径側の外周(高温になる部分)に近接して配置されている。したがって、内筒部材から冷却媒体への熱伝達の量を増加させることができるので、熱回収効率を向上させることができる。
以上説明したように、本発明の請求項1に係る熱交換器では、熱回収効率を向上させることができる。
本発明の請求項2に係る熱交換器では、熱回収効率を更に向上させることができる。
本発明の請求項3に係る熱交換器では、熱回収効率を向上させることができる。
本発明の請求項4に係る熱交換器では、熱回収効率を更に向上させることができる。
本発明の請求項5に係る熱交換器では、熱回収効率を向上させることができる。
<第1の実施形態>
図1には、本発明の第1の実施形態に係る熱交換器10の概略全体構成が側断面図にて示されている。なお、図1の矢印UPは、熱交換器10の上方を示している。
図1には、本発明の第1の実施形態に係る熱交換器10の概略全体構成が側断面図にて示されている。なお、図1の矢印UPは、熱交換器10の上方を示している。
本第1の実施形態に係る熱交換器10は、自動車のエンジン(共に図示省略)の排気ガス(加熱媒体)の熱をエンジン冷却水(冷却媒体)に回収させるための排気熱回収用熱交換器であり、例えば自動車の車体床部に設けられたトンネル部内に配置されている。
図1に示されるように、熱交換器10は、円筒状に形成された内筒部材としての排気パイプ12を有している。この排気パイプ12は、エンジンに接続されており、内側にエンジンの排気ガスが流れるようになっている。なお、図1の矢印Aは、排気ガスが流れる方向を示している。
排気パイプ12の外周外側には、円筒状に形成された外筒部材としてのウォータージャケット14が設けられている。このウォータージャケット14は、排気パイプ12と同軸的に配置されており、排気パイプ12の外周を離間して包囲している。ウォータージャケット14の軸線方向両端部は、絞り加工されて排気パイプ12の外周部に接合されており、ウォータージャケット14と排気パイプ12との間には、エンジン冷却水を流通させるための流通路16が形成されている。
ウォータージャケット14の上部には、流通路16内にエンジン冷却水を導入するための導入管18と、流通路16内からエンジン冷却水を排出するための排出管20とが取り付けられている。これらの導入管18及び排出管20は、ウォータージャケット14の周壁を貫通した状態でウォータージャケット14に取り付けられている。このため、導入管18及び排出管20の各先端側には、それぞれ流通路16内へ突出する流通路内突出部18A、20Aが設けられている。また、流通路内突出部18A、20Aの各先端(すなわち導入管18及び排出管20の各先端)は、排出管20の外周に近接して配置されており、導入管18及び排出管20の内側は、流通路16内に連通している。
これらの導入管18及び排出管20は、図示しない基端側がエンジンやヒータコア(図示省略)に接続されており、エンジンに設けられたウォーターポンプ(図示省略)が作動すると、エンジン冷却水が導入管18を介して流通路16内へ導入されると共に(図1の矢印B参照)、流通路16内のエンジン冷却水が排出管20を介して排出される(図1の矢印C参照)。これにより、本熱交換器10、エンジン、ヒータコア間でエンジン冷却水が循環するようになっている。
次に、本第1の実施形態の作用について説明する。
上記構成の熱交換器10では、排気ガスによって加熱された排気パイプ12の熱が、流通路16内を流れるエンジン冷却水に伝達されることで熱交換が行われ、排気熱がエンジン冷却水に回収される。そして、排気熱を回収したエンジン冷却水がエンジンやヒータコアを循環することで、排気熱が暖機や暖房に利用される。
ここで、この熱交換器10では、流通路16内へエンジン冷却水を導入するための導入管18、及び流通路16内のエンジン冷却水を排出するための排出管20は、それぞれの先端が排気パイプ12の外周に近接して配置されている。このため、流通路16内を流れるエンジン冷却水の主流が排気パイプ12の外周に接近する。しかも、導入管18及び排出管20の各先端が排気パイプ12の外周に近接して配置されることで、導入管18及び排出管20の各先端と排気パイプ12の外周との間の隙間が狭くなっている。このため、当該隙間を流れるエンジン冷却水には、乱流や渦流などが発生しやすくなり、排気パイプ12の外周面(熱交換表面)の流れが活性化される。以上のことにより、排気パイプ12からエンジン冷却水への熱伝達の量が増加されるので、熱交換効率を向上させることができ、結果として熱回収効率を向上させることができる。
なお、上記第1の実施形態では、導入管18及び排出管20が、ウォータージャケット14の上部に取り付けられた構成としたが、導入管18及び排出管20の取付位置はこれに限らず、適宜設定変更することができる。すなわち、例えば図2に示されるように、導入管18がウォータージャケット14の下部側に取り付けられる構成にしてもよい。この点は、以下に説明する本発明の他の実施形態においても同様である。
また、上記第1の実施形態では、導入管18及び排出管20の両方の先端が、排気パイプ12の外周に近接して配置された構成としたが、本発明はこれに限らず、導入管18及び排出管20の一方の先端が、排気パイプ12の外周に近接して配置され、導入管18及び排出管20の他方の先端が、排気パイプ12の外周から離間して配置される構成にしてもよい。この点は、以下に説明する本発明の他の実施形態においても同様である。
次に、本発明の他の実施形態について説明する。なお、前記第1の実施形態と基本的に同様の構成・作用については、前記第1の実施形態と同符号を付与し、その説明を省略する。
<第2の実施形態>
図3には、本発明の第2の実施形態に係る熱交換器30の概略全体構成が側断面図にて示されている。この熱交換器30は、前記第1の実施形態に係る熱交換器10と基本的に同様の構成とされている。但し、この熱交換器30では、導入管32及び排出管34の構成が、前記第1の実施形態に係る導入管18及び排出管20と異なっている。
<第2の実施形態>
図3には、本発明の第2の実施形態に係る熱交換器30の概略全体構成が側断面図にて示されている。この熱交換器30は、前記第1の実施形態に係る熱交換器10と基本的に同様の構成とされている。但し、この熱交換器30では、導入管32及び排出管34の構成が、前記第1の実施形態に係る導入管18及び排出管20と異なっている。
導入管32及び排出管34は、前記第1の実施形態に係る導入管18及び排出管20と基本的に同様の構成とされているが、流通路16内に配置された各先端部(流通路内突出部32A、34Aの各先端部)が排気パイプ12に接近するに従い拡径するフレア形状(ラッパ状)に形成されている。
次に、本第2の実施形態の作用について説明する。
上記構成の熱交換器30では、前記第1の実施形態に係る熱交換器10と基本的に同様の作用効果を奏する。しかも、この熱交換器30では、導入管32及び排出管34の各先端と排気パイプ12の外周との間の隙間を通過するエンジン冷却水が、排気パイプ12の外周に沿って流れやすくなる(図3の矢印D、E参照)。したがって、排気パイプ12からエンジン冷却水への熱伝達の量を更に増加させることができるので、熱回収効率を更に向上させることができる。
なお、上記第2の実施形態では、導入管32及び排出管34の両方の先端部が、排気パイプ12に接近するに従い拡径して形成された構成としたが、本発明はこれに限らず、導入管32及び排出管34の一方の先端部だけが、排気パイプ12に接近するに従い拡径して形成される構成にしてもよい。
<第3の実施形態>
図4には、本発明の第3の実施形態に係る熱交換器40の概略全体構成が側断面図にて示されている。この熱交換器40は、前記第1の実施形態に係る熱交換器10と基本的に同様の構成とされている。但し、この熱交換器40では、排出管20の流通路内突出部20Aの周壁の一部に、貫通孔42が形成されている。この貫通孔42は、流通路内突出部20Aの周壁における導入管18側の部分に形成されており、ウォータージャケット14の内周面に近接して配置されている。
<第3の実施形態>
図4には、本発明の第3の実施形態に係る熱交換器40の概略全体構成が側断面図にて示されている。この熱交換器40は、前記第1の実施形態に係る熱交換器10と基本的に同様の構成とされている。但し、この熱交換器40では、排出管20の流通路内突出部20Aの周壁の一部に、貫通孔42が形成されている。この貫通孔42は、流通路内突出部20Aの周壁における導入管18側の部分に形成されており、ウォータージャケット14の内周面に近接して配置されている。
なお、本第3の実施形態に係る排出管20は、上記以外の点では前記第1の実施形態と同様の構成とされており、ウォータージャケット14に接続される先端側周辺の中心軸が上下方向に沿って配置されている。
次に、本第3の実施形態の作用について説明する。
上記構成の熱交換器40では、前記第1の実施形態に係る熱交換器10と基本的に同様の作用効果を奏する。しかも、この熱交換器40では、排気パイプ12の熱で加熱されて流通路16の上部側へ移動する高温のエンジン冷却水は、排出管20の貫通孔42から排出管20内へと流れ込み(図4の矢印F参照)、流通路16内から排出される。これにより、高温のエンジン冷却水が流通路16の上部側(流通路内突出部18A、20Aの外周面とウォータージャケット14上部の内周面との間)に滞留することを抑制できるので、熱回収効率を向上させることができる。
また、エンジンの停止後には、ウォーターポンプが停止することでエンジン冷却水の強制的な循環が停止されるが、流通路16内のエンジン冷却水は排気パイプ12の余熱で高温に熱せられる。このため、排出管20に貫通孔42が無い場合には、流通路16の上部に高温のエンジン冷却水が滞留して沸騰する場合がある。この点、本実施形態のように排出管20に貫通孔42が形成されている場合には、流通路16上部の高温のエンジン冷却水が貫通孔42から排出管20内へと流れ込み、自然に循環される。したがって、上述の如きエンジン冷却水の沸騰を防止することができる。
なお、上記第3の実施形態では、排出管20の先端側周辺の中心軸が上下方向に沿って配置された構成としたが、本発明はこれに限らず、排出管20は、ウォータージャケット14の上部側に取り付けられ、先端側周辺の中心軸が水平よりも上向きの姿勢で配置されていればよい。
<第4の実施形態>
図5には、本発明の第4の実施形態に係る熱交換器50の概略全体構成が側断面図にて示されている。この熱交換器50は、前記第3の実施形態に係る熱交換器40と基本的に同様の構成とされており、排出管20の流通路内突出部20Aの周壁の一部に貫通孔42が形成されている。但し、この貫通孔42は、流通路内突出部20Aの周壁における導入管18側と反対側の部分に形成されている。
<第4の実施形態>
図5には、本発明の第4の実施形態に係る熱交換器50の概略全体構成が側断面図にて示されている。この熱交換器50は、前記第3の実施形態に係る熱交換器40と基本的に同様の構成とされており、排出管20の流通路内突出部20Aの周壁の一部に貫通孔42が形成されている。但し、この貫通孔42は、流通路内突出部20Aの周壁における導入管18側と反対側の部分に形成されている。
次に、本第4の実施形態の作用について説明する。
上記構成の熱交換器50では、前記第3の実施形態に係る熱交換器40と基本的に同様の作用効果を奏する。しかも、この熱交換器50では、上述の如く排出管20の貫通孔42が、流通路内突出部20Aの周壁における導入管18側と反対側の部分に形成されている。このため、流通路16内のエンジン冷却水には、排出管20の先端と排気パイプ12の外周との間の隙間を通過して貫通孔42へ向かう流れ(図5の矢印G参照)が発生しやすくなる。ここで、エンジン冷却水は、上記隙間を通過する際に排気パイプ12の外周に沿って流れるため、排気パイプ12からエンジン冷却水への熱伝達の量を更に増加させることができる。したがって、熱回収効率を更に向上させることができる。
<第5の実施形態>
図6には、本発明の第5の実施形態に係る熱交換器60の概略全体構成が側断面図にて示されている。この熱交換器60は、前記第1の実施形態に係る熱交換器10と基本的に同様の構成とされている。但し、この熱交換器60では、排気パイプ12の軸線方向中間部に屈曲部12Aが形成されている。また、ウォータージャケット14は、屈曲部12Aに対して排気ガスの流れの下流側(以下、単に下流側という)に配置されており、屈曲部12Aの下流側の一部がウォータージャケット14によって覆われている。なお、排気パイプ12は、屈曲部12Aの上流側で下向きに傾斜しており、排気パイプ12の一部(図示省略)がウォータージャケット14よりも下方に配置されている。
<第5の実施形態>
図6には、本発明の第5の実施形態に係る熱交換器60の概略全体構成が側断面図にて示されている。この熱交換器60は、前記第1の実施形態に係る熱交換器10と基本的に同様の構成とされている。但し、この熱交換器60では、排気パイプ12の軸線方向中間部に屈曲部12Aが形成されている。また、ウォータージャケット14は、屈曲部12Aに対して排気ガスの流れの下流側(以下、単に下流側という)に配置されており、屈曲部12Aの下流側の一部がウォータージャケット14によって覆われている。なお、排気パイプ12は、屈曲部12Aの上流側で下向きに傾斜しており、排気パイプ12の一部(図示省略)がウォータージャケット14よりも下方に配置されている。
さらに、この熱交換器60では、ウォータージャケット14に取り付けられる排出管20は、先端(流通路内突出部20Aの先端)が屈曲部12Aの大径側(排気パイプ12の大径側、図6では上側)の外周に近接して配置されている。
次に、本第5の実施形態の作用について説明する。
上記構成の熱交換器60では、前記第1の実施形態に係る熱交換器10と基本的に同様の作用効果を奏する。しかも、この熱交換器60では、排気パイプ12に屈曲部12Aが設けられているため、屈曲部12Aの下流側では、排気ガスの主流が排気パイプ12の大径側を流れることになる(図6の矢印H参照)。このため、屈曲部12Aの下流側では、排気パイプ12の大径側の周壁が高温になる。
ここで、排出管20の先端(エンジン冷却水の主流が必ず通過するところ)は、屈曲部12の下流側で屈曲部12Aの大径側の外周(高温になる部分)に近接して配置されている。したがって、排気パイプ12からエンジン冷却水への熱伝達の量を増加させることができるので、熱回収効率を向上させることができる。
また、この熱交換器60では、排気パイプ12の一部がウォータージャケット14よりも下方に配置されている。このため、自動車の車体床部の下面に何らかの衝突物が衝突した場合でも、排気パイプ12が衝突物に干渉することで、衝突物がウォータージャケット14に干渉することを抑制できる。
なお、上記第5の実施形態では、ウォータージャケット14が屈曲部12Aの下流側に配置され、屈曲部12Aの下流側の一部がウォータージャケット14によって覆われた構成としたが、本発明はこれに限らず、ウォータージャケット14が図6に示される位置よりも更に下流側に配置され、屈曲部12Aが完全にウォータージャケット14の外側に配置された構成にしてもよい。また、ウォータージャケット14が図6に示される位置よりも上流側に配置され、屈曲部12Aの全体がウォータージャケット14によって覆われた構成にしてもよい。
また、上記第5の実施形態では、導入管18よりも上流側に配置された排出管20の先端が、屈曲部12Aの大径側の外周に近接して配置された構成としたが、本発明はこれに限らず、導入管18を排出管20よりも上流側に配置することで(導入管18と排出管20の取付位置を入れ替えることで)、導入管18の先端が屈曲部12Aの大径側の外周に近接して配置される構成にしてもよい。また、前述のように、屈曲部12Aの全体がウォータージャケット14によって覆われた構成にした場合には、導入管18及び排出管20の両方の先端が屈曲部12Aの大径側の外周に近接して配置される構成にしてもよい。
さらに、上記第5の実施形態では、導入管18及び排出管20に、流通路内突出部18A、20Aが設けられた構成としたが、本発明はこれに限らず、流通路内突出部18A、20Aが省略された構成にしてもよい。
<第6の実施形態>
図7には、本発明の第6の実施形態に係る熱交換器70の概略全体構成が側断面図にて示されている。この熱交換器70は、前記第1の実施形態に係る熱交換器10と基本的に同様の構成とされている。但し、この熱交換器70では、排気パイプ12とウォータージャケット14との間に、円筒状に形成された筒部材72が介在されている。筒部材72は、排気パイプ12と同軸的に配置されており、排気パイプ12の外周を離間して包囲している。筒部材72の軸線方向両端部は、絞り加工されて排気パイプ12の外周部に接合されており、筒部材72と排気パイプ12との間には、排気ガスを流通させるための排気ガス熱交換路74が形成されている。
<第6の実施形態>
図7には、本発明の第6の実施形態に係る熱交換器70の概略全体構成が側断面図にて示されている。この熱交換器70は、前記第1の実施形態に係る熱交換器10と基本的に同様の構成とされている。但し、この熱交換器70では、排気パイプ12とウォータージャケット14との間に、円筒状に形成された筒部材72が介在されている。筒部材72は、排気パイプ12と同軸的に配置されており、排気パイプ12の外周を離間して包囲している。筒部材72の軸線方向両端部は、絞り加工されて排気パイプ12の外周部に接合されており、筒部材72と排気パイプ12との間には、排気ガスを流通させるための排気ガス熱交換路74が形成されている。
また、排気パイプ12の周壁には、排気ガス熱交換路74の一端側(排気ガスの流れの上流側)において、複数の排気ガス導入孔76が形成されており、これらの排気ガス導入孔76を介して排気パイプ12の内部と排気ガス熱交換路74とが連通している。また、排気パイプ12の周壁には、排気ガス熱交換路74の他端側(排気ガスの流れの下流側)において、複数の排気ガス排出孔78が形成されており、これらの排気ガス排出孔78を介して排気パイプ12の内部と排気ガス熱交換路74とが連通している。
さらに、複数の排気ガス導入孔76と複数の排気ガス排出孔78との間で排気パイプ12の内部には、弁装置80が設けられている。弁装置80は、円板状に形成された弁体82を有しており、弁体82は回転軸84周りに回転可能とされている。この弁体82は、回転軸84周りに回転されることで、排気パイプ12の内側(排気ガスの流路86)を閉塞する閉塞位置と、排気ガスの流路86を開放する開放位置との間で移動可能とされている。
一方、ウォータージャケット14は、絞り加工された軸線方向両端部が筒部材72の外周部に接合されており、ウォータージャケット14と筒部材72との間には、エンジン冷却水を流通させるための流通路16が形成されている。なお、ウォータージャケット14に取り付けられた導入管18及び排出管20は、前記第1の実施形態と同様の取り付け状態になっている。
次に、本第6の実施形態の作用について説明する。
上記構成の熱交換器70では、エンジンの暖機が必要な時には、弁装置80の弁体82が閉塞位置へと移動される。弁体82が閉塞位置に配置されると、排気ガスの主流が排気ガス導入孔76を介して排気ガス熱交換路74内へ導入される(図7の矢印J参照)。排気ガス熱交換路74内に導入された排気ガスは、排気ガス排出孔78から排気パイプ12内へ排出され(図7の矢印K参照)、排気ガス熱交換路74内に排気ガスの主流が流れる。このため、排気ガス熱交換路74内を流れる排気ガスによって筒部材72が熱せられ、流通路16内を流れるエンジン冷却水に筒部材72の熱が伝達される。これにより、排気ガスとエンジン冷却水との熱交換が行われ、前記第1の実施形態と基本的に同様の作用効果を奏する。
そして、エンジンが充分に暖まると、弁装置80の弁体82が開放位置へと移動される。弁体82が開放位置に配置されると、排気ガスの主流が排気パイプ12内を流れ、排気ガス熱交換路74内を流れる排気ガスが大幅に減少する。これにより、筒部材72からエンジン冷却水への熱伝達の量が大幅に減少し、排気ガスとエンジン冷却水との熱交換効率が大幅に低下する。
このように、この熱交換器70では、弁装置80の弁体82を閉塞位置と開放位置との間で移動させることで、排気ガスとエンジン冷却水との熱交換効率を変更することができる。
なお、前記第1の実施形態乃至上記第6の実施形態では、自動車のエンジンの排気ガスが加熱媒体とされ、エンジン冷却水が冷却媒体とされた構成としたが、加熱媒体及び冷却媒体は、別のものにしてもよい。
10 熱交換器
12 排気パイプ(内筒部材)
12A 屈曲部
14 ウォータージャケット(外筒部材)
16 流通路
18 導入管
20 排出管
30 熱交換器
32 導入管
34 排出管
40 熱交換器
42 貫通孔
50 熱交換器
60 熱交換器
70 熱交換器
12 排気パイプ(内筒部材)
12A 屈曲部
14 ウォータージャケット(外筒部材)
16 流通路
18 導入管
20 排出管
30 熱交換器
32 導入管
34 排出管
40 熱交換器
42 貫通孔
50 熱交換器
60 熱交換器
70 熱交換器
Claims (5)
- 内側に加熱媒体が流れる内筒部材と、
前記内筒部材の外周を離間して包囲し、前記内筒部材との間に冷却媒体用の流通路を形成する外筒部材と、
前記流通路内に冷却媒体を導入するために前記外筒部材に取り付けられた導入管と、
前記流通路内の冷却媒体を排出するために前記外筒部材に取り付けられた排出管と、
を有し、前記導入管及び前記排出管の少なくとも一方は、前記外筒部材の周壁を貫通し、先端が前記内筒部材の外周に近接して配置されたことを特徴とする熱交換器。 - 前記少なくとも一方は、前記流通路内に配置された先端部が前記内筒部材に接近するに従い拡径して形成されたことを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
- 内側に加熱媒体が流れる内筒部材と、
前記内筒部材の外周を離間して包囲し、前記内筒部材との間に冷却媒体用の流通路を形成する外筒部材と、
前記流通路内に冷却媒体を導入するために前記外筒部材に取り付けられた導入管と、
前記流通路内の冷却媒体を排出するために前記外筒部材の上部側に取り付けられ、前記外筒部材の周壁を貫通し且つ中心軸が水平よりも上向きの姿勢で配置され、前記流通路内に配置された周壁の一部に貫通孔が形成された排出管と、
を有する熱交換器。 - 前記貫通孔は、前記排出管の周壁における前記導入管側と反対側の部分に形成されたことを特徴とする請求項3に記載の熱交換器。
- 内側に加熱媒体が流れると共に屈曲部を有する内筒部材と、
前記屈曲部の下流側で前記内筒部材の外周を離間して包囲し、前記内筒部材との間に冷却媒体用の流通路を形成する外筒部材と、
前記流通路内に冷却媒体を導入するために前記外筒部材に取り付けられた導入管と、
前記流通路内の冷却媒体を排出するために前記外筒部材に取り付けられた排出管と、
を有し、前記導入管及び前記排出管の少なくとも一方は、前記内筒部材の大径側の外周に近接して配置されたことを特徴とする熱交換器。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007009288A JP2008175461A (ja) | 2007-01-18 | 2007-01-18 | 熱交換器 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2008175461A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100942012B1 (ko) * | 2008-04-16 | 2010-02-12 | 윤성구 | 보일러의 폐열회수장치 |
EP2546491A1 (en) * | 2010-03-12 | 2013-01-16 | Yanmar Co., Ltd. | Engine exhaust gas heat exchanger and energy supply device using same |
US20160341489A1 (en) * | 2014-01-30 | 2016-11-24 | Calsonic Kansei Corporation | Exhaust waste heat recovery device |
-
2007
- 2007-01-18 JP JP2007009288A patent/JP2008175461A/ja active Pending
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US20160341489A1 (en) * | 2014-01-30 | 2016-11-24 | Calsonic Kansei Corporation | Exhaust waste heat recovery device |
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