JP6991767B2 - Multi-tube waste heat recovery heat exchanger - Google Patents

Description

本発明は、排気ガスから熱を回収する多管式の排熱回収熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a multi-tube exhaust heat recovery heat exchanger that recovers heat from exhaust gas.

従来より、排気ガス（流体）から熱を回収する多管式の排熱回収熱交換器としては、熱交換器内に冷却水（冷却液）を流入させ、排気ガスの熱を吸収して温水として排出することにより、排気ガスを冷却させるものが知られている（特許文献１）。 Conventionally, as a multi-tube type exhaust heat recovery heat exchanger that recovers heat from exhaust gas (fluid), cooling water (cooling liquid) is made to flow into the heat exchanger to absorb the heat of the exhaust gas and hot water. It is known that the exhaust gas is cooled by discharging the gas (Patent Document 1).

特開２０１０－２４３１２５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-243125

しかしながら、このような多管式の排熱回収熱交換器では、排気ガスの熱を吸収する冷却液が冷却水流通路内に停留すると、この冷却液がその位置で沸騰して気泡が発生し、気泡の周囲にスケールやすきま腐食を発生させるという問題があった。 However, in such a multi-tube type exhaust heat recovery heat exchanger, when the coolant that absorbs the heat of the exhaust gas stays in the cooling water flow passage, the coolant boils at that position and bubbles are generated. There was a problem of causing scale and crevice corrosion around the bubbles.

そこで、本発明の目的は、上記従来の熱交換器の問題を解消し、排気ガスの熱を吸収する冷却液が通路内に停留せず、スケールやすきま腐食を発生させることがなく、安定して熱交換を行うことが可能な多管式の排熱回収熱交換器を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problem of the conventional heat exchanger, and the coolant that absorbs the heat of the exhaust gas does not stay in the passage, does not cause scale or crevice corrosion, and is stable. It is an object of the present invention to provide a multi-tube type exhaust heat recovery heat exchanger capable of performing heat exchange.

本発明のうち、請求項１ に記載された発明は、長尺で半筒状に形成した２ つのケースを放熱フィンを介して組み付けてなり、偏平な中空角柱状に形成される伝熱管と、その伝熱管を複数平行に積層させた状態で収納する外管とを備え、
前記伝熱管内を流れる流体と、前記伝熱管と前記外管との隙間及び隣接する前記伝熱管同士の間を流れる冷却液との間で熱交換を行わせる多管式の排熱回収熱交換器であって、
前記ケース表面の短手方向に、根元となる一方の端から先端となる他方にかけて幅がテーパ状に変化する先細り形状の突条を、互い違いに突設して前記突条間に冷却液の流路を蛇行状に形成し、
下流側の前記流路が、上流側の前記流路よりも幅が狭く形成されることを特徴とするものである。
請求項２に記載された発明は、請求項１に加え、前記突条の先細り形状の拡がり角度が、３°以上５°以下であることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明に加え、前記突条には、平坦な頂上部と、その頂上部から裾拡がり状に連設される傾斜側面と、が形成され、
隣接する前記伝熱管の前記頂上部同士が当接して、隣接する前記傾斜側面同士が繋がることで流路外縁部を形成し、
前記流路外縁部を形成する前記傾斜側面間に形成される角度が鈍角であることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明に加え、前記角度が、９０°以上１５０°以下であることを特徴とするものである。 Among the present inventions, the invention according to claim 1 comprises a heat transfer tube formed into a flat hollow prismatic shape by assembling two long and semi-cylindrical cases via heat radiation fins. It is equipped with an outer tube that stores the heat transfer tubes in a state of being stacked in parallel.
Multi-tube type exhaust heat recovery heat exchange that exchanges heat between the fluid flowing in the heat transfer tube and the cooling liquid flowing between the gap between the heat transfer tube and the outer tube and between the adjacent heat transfer tubes. It ’s a vessel,
In the lateral direction of the case surface, tapered ridges whose width changes in a tapered shape from one end at the base to the other at the tip are alternately projected to cool liquid between the ridges. The flow path of is formed in a meandering shape,
The flow path on the downstream side is formed to have a narrower width than the flow path on the upstream side.
The invention according to claim 2 is characterized in that, in addition to claim 1, the divergence angle of the tapered shape of the ridge is 3 ° or more and 5 ° or less.
The invention according to claim 3 has, in addition to the invention according to claim 1 or 2, a flat top portion and an inclined side surface continuously provided from the top portion in a hem-extended shape. Formed,
The tops of the adjacent heat transfer tubes are in contact with each other, and the adjacent inclined side surfaces are connected to each other to form the outer edge of the flow path.
It is characterized in that the angle formed between the inclined side surfaces forming the outer edge of the flow path is an obtuse angle.
The invention according to claim 4 is characterized in that, in addition to the invention according to claim 3, the angle is 90 ° or more and 150 ° or less.

請求項１に記載された発明は、冷却液の流れが加速されて流路内に停滞しないことから、スケールやすきま腐食の発生を防止し、安定した熱交換が可能である。更に、空気が混入した場合でも、冷却液と同様に流路内に停滞することがない。
請求項２に記載された発明は、更に冷却液の流れが加速され、より一層安定した熱交換が可能となる。
請求項３に記載された発明は、冷却液が流路内に停滞しないことから、スケールやすきま腐食の発生を防止し、安定した熱交換が可能である。他にも、流路外縁部に形成される角度が鋭角の場合に比べて熱交換量が減少し、流路内で沸騰しにくくなる。
請求項４に記載された発明は、更に冷却液が流路内に停滞しにくくなり、より一層安定した熱交換が可能となる。 According to the first aspect of the present invention, since the flow of the coolant is accelerated and does not stagnate in the flow path, the occurrence of scale and crevice corrosion can be prevented and stable heat exchange can be performed. Further, even if air is mixed in, it does not stay in the flow path like the coolant.
According to the second aspect of the present invention, the flow of the coolant is further accelerated, and more stable heat exchange becomes possible.
According to the third aspect of the present invention, since the coolant does not stay in the flow path, it is possible to prevent the occurrence of scale and crevice corrosion and to perform stable heat exchange. In addition, the amount of heat exchange is reduced as compared with the case where the angle formed at the outer edge of the flow path is an acute angle, and boiling is less likely to occur in the flow path.
According to the fourth aspect of the present invention, the coolant is less likely to stay in the flow path, and more stable heat exchange is possible.

多管式の排熱回収熱交換器を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the exhaust heat recovery heat exchanger of a multi-tube type. 図１における縦中心断面を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the vertical center cross section in FIG. （ａ）は図２の流路を拡大した状態を、（ｂ）は集合部を拡大した状態を示す説明図である。(A) is an explanatory diagram showing a state in which the flow path of FIG. 2 is enlarged, and (b) is an explanatory diagram showing a state in which the gathering portion is enlarged. 外管を取り外した状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which removed the outer tube. 伝熱管の表面を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the surface of a heat transfer tube. 図５における伝熱管のＢ－Ｂ線断面図を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the BB line sectional drawing of the heat transfer tube in FIG.

以下、本発明の多管式の排熱回収熱交換器（以下、熱交換器とする）の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the multi-tube exhaust heat recovery heat exchanger (hereinafter referred to as a heat exchanger) of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

＜熱交換器の構造＞
図１は、熱交換器を示す説明図である。図２は、図１における縦中心断面を示す説明図である。図３は、図２の流路と集合部の拡大した状態を示す説明図である。図４は、外管を取り外した状態を示す説明図である。図５は、伝熱管の表面を示す説明図である。図６は、図５におけるＢ－Ｂ線断面を示す説明図である。 <Structure of heat exchanger>
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a heat exchanger. FIG. 2 is an explanatory view showing a vertical center cross section in FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing an enlarged state of the flow path and the gathering portion of FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which the outer tube is removed. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the surface of the heat transfer tube. FIG. 6 is an explanatory view showing a cross section taken along line BB in FIG.

図１に示す熱交換器１は、排気ガスＧの熱を冷却液に吸収させて熱交換を行い、排気ガスＧを冷却させるものである。この熱交換器１は、図示しない配管の上流側に取り付けられる吸気側フランジ２０と、下流側に取り付けられる排出側フランジ２２と、これらの間に設けられ熱交換を行う本体部２とで構成される。
本体部２は、図２や図４に示すように、内部に複数の伝熱管５，５・・を積層した伝熱積層体４を、その外管３内に収納させて溶接（ロウ付）することによって形成したものである。 The heat exchanger 1 shown in FIG. 1 absorbs the heat of the exhaust gas G into a coolant to exchange heat and cool the exhaust gas G. The heat exchanger 1 is composed of an intake side flange 20 attached to the upstream side of a pipe (not shown), a discharge side flange 22 attached to the downstream side, and a main body portion 2 provided between them for heat exchange. To.
As shown in FIGS. 2 and 4, the main body 2 is welded (with brazing) by accommodating a heat transfer laminate 4 in which a plurality of heat transfer tubes 5, 5, ... Are laminated inside, in the outer tube 3 thereof. It was formed by doing.

伝熱管５は、排気ガスＧの熱を冷却液に伝熱させるために、長尺で半筒状（コ字状）に折り曲げ形成した金属製の左ケース６，右ケース７に、放熱フィン２４を介して組み付け、偏平な中空角柱状に形成したものである。そして、図５に示すように、伝熱管５は、上端に吸気口１８を、下端に排出口１９を形成し、排気ガスＧが吸気口１８側から内部へと流れ込み、排出口１９側から外部へ流下する一方、左ケース６の表面を矢印の示す方向に冷却液Ｗが流れ、反対側の右ケース７の表面も、同様に冷却液Ｗが流れる構造である。 The heat transfer tube 5 is formed by bending a long, semi-cylindrical (U-shaped) metal left case 6 and right case 7 in order to transfer the heat of the exhaust gas G to the coolant. It is assembled into a flat hollow prismatic shape. Then, as shown in FIG. 5, the heat transfer tube 5 forms an intake port 18 at the upper end and an exhaust port 19 at the lower end, and the exhaust gas G flows from the intake port 18 side to the inside and from the exhaust port 19 side to the outside. On the other hand, the cooling liquid W flows on the surface of the left case 6 in the direction indicated by the arrow, and the cooling liquid W also flows on the surface of the right case 7 on the opposite side.

左ケース６の表面には、排出口１９側に下段溝３０が形成されており、この下段溝３０内には複数の突起部１６，１６・・が突設されている。
下段溝３０の上方には、左ケース６表面の短手方向に、左端から右方に向けて先細り形状の第１突条８が突設されている。この第１突条８は、左端から右端に亘って左ケース６の短手方向に対して右上がりに約２°で傾斜する手前側の第１傾斜側面９と、左端から右端に亘って左ケース６の短手方向に対して右下がりに約２°で傾斜する奥側の第２傾斜側面１０とで構成される。第１突条８の先細り形状の拡がり角度Ｃは、約４°である。また、第１突条８には、平坦な頂上部５０と、その頂上部５０から裾拡がり状に第１傾斜側面９と第２傾斜側面１０とが連設されている。 On the surface of the left case 6, a lower groove 30 is formed on the discharge port 19 side, and a plurality of protrusions 16, 16 ... Are projected in the lower groove 30.
Above the lower groove 30, a first ridge 8 having a tapered shape is projected from the left end to the right in the lateral direction of the surface of the left case 6. The first ridge 8 has a first inclined side surface 9 on the front side that inclines upward to the right by about 2 ° with respect to the lateral direction of the left case 6 from the left end to the right end, and left from the left end to the right end. It is composed of a second inclined side surface 10 on the back side, which is inclined downward to the right by about 2 ° with respect to the lateral direction of the case 6. The spreading angle C of the tapered shape of the first ridge 8 is about 4 °. Further, in the first ridge 8, a flat top portion 50 and a first inclined side surface 9 and a second inclined side surface 10 are continuously provided from the top portion 50 in a hem-extended shape.

第１突条８の上方には、この第１突条８とは反対に右端から左方に向けて先細り形状の第２突条１１が突設されている。この第２突条１１は、下端に左端から右端に亘って左ケース６の短手方向に対して右下がりに約２°で傾斜する第３傾斜側面１２と、上端に左端から右端に亘って左ケース６の短手方向に対して右上がりに約２°傾斜する第４傾斜側面１３とで構成される。第２突条１１の先細り形状の拡がり角度Ｄは約４°である。また、第２突条１１には、平坦な頂上部５１と、その頂上部５１から裾拡がり状に第３傾斜側面１２と第４傾斜側面１３とが連設されている。 Opposite to the first ridge 8, a second ridge 11 having a tapered shape is projected above the first ridge 8 from the right end to the left. The second ridge 11 has a third inclined side surface 12 that inclines from the left end to the right end at the lower end and tilts downward to the right at about 2 ° with respect to the lateral direction of the left case 6, and extends from the left end to the right end at the upper end. It is composed of a fourth inclined side surface 13 which is inclined upward by about 2 ° to the right with respect to the lateral direction of the left case 6. The spreading angle D of the tapered shape of the second ridge 11 is about 4 °. Further, in the second ridge 11, a flat top portion 51 and a third inclined side surface 12 and a fourth inclined side surface 13 are continuously provided from the top portion 51 in a hem-extended shape.

他にも、第２突条１１の上方で上端の吸気口１８側には、段状の壁部１４が形成されている。この壁部１４の下端には、左端から右端に亘って左ケース６の短手方向に対して右上がりに約２°で傾斜する第５傾斜側面１５が形成されている。また、壁部１４には、平坦な頂上部５２と、その頂上部５２に第５傾斜側面１５が連設されている。 In addition, a stepped wall portion 14 is formed on the intake port 18 side at the upper end above the second ridge 11. At the lower end of the wall portion 14, a fifth inclined side surface 15 is formed, which is inclined upward to the right by about 2 ° from the left end to the right end in the lateral direction of the left case 6. Further, the wall portion 14 is provided with a flat top portion 52 and a fifth inclined side surface 15 connected to the top portion 52.

これらの構成により、第１突条８と第２突条１１との間には、幅Ｅが約８ｍｍの中段溝３１が形成され、第２突条１１と壁部１４との間には、幅Ｆが約５ｍｍで中段溝３１より幅の狭い上段溝３２が形成されている。下段溝３０と中段溝３１とは逆Ｌ字形に湾曲するように繋がっており、中段溝３１と上段溝３２とは倒Ｕ字状に繋がって、矢印が示す方向に蛇行状に冷却液Ｗが流れることを可能としている。 With these configurations, a middle groove 31 having a width E of about 8 mm is formed between the first ridge 8 and the second ridge 11, and between the second ridge 11 and the wall portion 14, a middle groove 31 is formed. An upper groove 32 having a width F of about 5 mm and a width narrower than that of the middle groove 31 is formed. The lower groove 30 and the middle groove 31 are connected so as to be curved in an inverted L shape, and the middle groove 31 and the upper groove 32 are connected in an inverted U shape, and the coolant W meanders in the direction indicated by the arrow. It is possible to flow.

そして、図２，３（ａ）に示すように、複数の伝熱管５，５・・を積層すると、最も左側に位置する伝熱管５の右ケース７側に形成される下段溝３０に、隣接する伝熱管５の左ケース６側に形成される下段溝３０が重なることにより、第１流路４０が形成される。
この時、図３（ｂ）に示すように、最も左側に位置する伝熱管５の第１傾斜側面９と、隣接する伝熱管５の第１傾斜側面９とで形成される流路外縁部４１は、図３（ｂ）に示す角度Ａが約１２０°の鈍角に形成されており、第１流路４０内に気泡が発生しても、この角度Ａが鋭角でないことから、気泡が停留しない構造である。 Then, as shown in FIGS. The first flow path 40 is formed by overlapping the lower groove 30 formed on the left case 6 side of the heat transfer tube 5.
At this time, as shown in FIG. 3B, the flow path outer edge portion 41 formed by the first inclined side surface 9 of the heat transfer tube 5 located on the leftmost side and the first inclined side surface 9 of the adjacent heat transfer tube 5 3 (b) shows that the angle A is formed at an obtuse angle of about 120 °, and even if bubbles are generated in the first flow path 40, the bubbles do not stay because the angle A is not an acute angle. It is a structure.

また、中段溝３１，３１についても同様に重なることで、第２流路４２が形成され、この時も、第２傾斜側面１０，１０で形成される流路外縁部４３の角度と、第３傾斜側面１２，１２で形成する流路外縁部４４の角度とが、角度Ａと同様に約１２０°の鈍角に形成される。 Further, the second flow path 42 is formed by overlapping the middle-stage grooves 31 and 31 in the same manner, and also at this time, the angle of the flow path outer edge portion 43 formed by the second inclined side surfaces 10 and 10 and the third flow path. The angle of the flow path outer edge portion 44 formed by the inclined side surfaces 12 and 12 is formed to be an obtuse angle of about 120 °, similarly to the angle A.

更に、上段溝３２，３２についても同様に重なることで、第３流路４５が形成される。この第３流路４５においても、流路外縁部４３や流路外縁部４４の場合と同様に、第４傾斜側面１３，１３で形成する流路外縁部４６の角度と、第５傾斜側面１５，１５で形成する流路外縁部４７の角度とが、角度Ａと同様に約１２０°の鈍角に形成される。
以降、他の伝熱管５を重ね合わせることで第１流路４０、第２流路４２、第３流路４５の各流路が同様に形成される。 Further, the upper grooves 32 and 32 are similarly overlapped to form the third flow path 45. Also in the third flow path 45, as in the case of the flow path outer edge portion 43 and the flow path outer edge portion 44, the angle of the flow path outer edge portion 46 formed by the fourth inclined side surfaces 13 and 13 and the fifth inclined side surface 15 , 15 is formed at an obtuse angle of about 120 ° with respect to the angle of the flow path outer edge portion 47, which is the same as the angle A.
After that, by superimposing the other heat transfer tubes 5, each flow path of the first flow path 40, the second flow path 42, and the third flow path 45 is formed in the same manner.

＜熱交換器の組み付け＞
熱交換器１は、左ケース６，右ケース７に放熱フィン２４を組み付けることによって各伝熱管５，５・・を形成し、これらを積層して仮止めすることによって、図４に示す伝熱積層体４を形成する。そして、上側アウターケースと下側アウターケースとを溶接（ロウ付）して外管３を形成する際に、伝熱積層体４を、その外管３内に収納させて溶接（ロウ付）することによって形成される。 <Assembly of heat exchanger>
The heat exchanger 1 forms heat transfer tubes 5, 5, ... By assembling the heat transfer fins 24 to the left case 6 and the right case 7, and by laminating and temporarily fixing these, the heat transfer shown in FIG. 4 is performed. The laminate 4 is formed. Then, when the upper outer case and the lower outer case are welded (with brazing) to form the outer pipe 3, the heat transfer laminate 4 is housed in the outer pipe 3 and welded (with brazing). Formed by

次に、熱交換器１による排気ガスＧと冷却液Ｗとの熱交換は、以下のようにして行われる。
図１に示す高温（約１５０～３００℃）の排気ガスＧが配管から吸気側フランジ２０内に流入すると、図２に示すように、本体部２の各伝熱管５，５・・に分流することとなる。そして、図３，５に示すように、各伝熱管５，５・・の吸気口１８，１８・・からそれぞれの内部に流れ込む。 Next, the heat exchange between the exhaust gas G and the coolant W by the heat exchanger 1 is performed as follows.
When the high-temperature (about 150 to 300 ° C.) exhaust gas G shown in FIG. 1 flows into the intake side flange 20 from the pipe, it is diverted to the heat transfer tubes 5, 5, ... Of the main body 2 as shown in FIG. It will be. Then, as shown in FIGS. 3 and 5, the heat transfer tubes 5, 5 ... Flow into the inside of each of the intake ports 18, 18 ...

この時、外管３の入水側ポート２５から約２５℃の冷却液Ｗが本体部２内に供給されており、外管３と各伝熱管５，５・・との間に流れ込む構造となっている。
このうち、図４に示すように、伝熱管５の左ケース６の表面では、冷却液Ｗの一部が下段溝３０上の排出口１９付近に流れ込む。図５に示すように、下段溝３０上では、突起部１６，１６・・の間を流れると、第１突条８の第１傾斜側面９に当接し、この第１傾斜側面９に沿って左端から右端手前に向かって流れた後、中段溝３１に流れ込むこととなる。そして、中段溝３１に流れ込んだ冷却液Ｗが、中段溝３１内を第２傾斜側面１０と第３傾斜側面１２とに沿って流れた後、第２突条１１の左先端部を通過して向きを変えると、上段溝３２に流れ込むこととなる。この時の流速は、０．０５ｍ／ｓ以上であり、流路の途中で淀むことはない。
次に、上段溝３２では、第４傾斜側面１３と第５傾斜側面１５とに沿って流れ、流出口１７側に排出されることとなる。この冷却液Ｗは、左ケース６の表面上を流れる間に排気ガスＧの熱を左ケース６を介して吸収することとなる。 At this time, the cooling liquid W at about 25 ° C. is supplied from the water inlet side port 25 of the outer pipe 3 into the main body 2, and has a structure that flows between the outer pipe 3 and the heat transfer tubes 5, 5, ... ing.
Of these, as shown in FIG. 4, on the surface of the left case 6 of the heat transfer tube 5, a part of the coolant W flows into the vicinity of the discharge port 19 on the lower groove 30. As shown in FIG. 5, on the lower groove 30, when flowing between the protrusions 16, 16 ..., it abuts on the first inclined side surface 9 of the first ridge 8 and is along the first inclined side surface 9. After flowing from the left end to the front of the right end, it will flow into the middle groove 31. Then, the coolant W that has flowed into the middle stage groove 31 flows through the middle stage groove 31 along the second inclined side surface 10 and the third inclined side surface 12, and then passes through the left tip portion of the second ridge 11. When the direction is changed, it will flow into the upper groove 32. The flow velocity at this time is 0.05 m / s or more, and there is no stagnation in the middle of the flow path.
Next, in the upper groove 32, the flow flows along the fourth inclined side surface 13 and the fifth inclined side surface 15, and is discharged to the outlet 17 side. The coolant W absorbs the heat of the exhaust gas G through the left case 6 while flowing on the surface of the left case 6.

また、伝熱管５の右ケース７側と、隣接する伝熱管５の左ケース６側とで構成される第１流路４０、第２流路４２、第３流路４５を流れる冷却液Ｗでも同様に、排気ガスＧの熱を右ケース７と左ケース６とを介して吸収した後、約６０～８０℃で流出口１７、１７側に排出されることとなる。他の伝熱管５，５・・でも同様に、排気ガスＧの熱を冷却液Ｗが吸収することとなる。
そして、各流出口１７，１７・・から出て合流した冷却液Ｗは、出水側ポート２６から本体部２の外部へと流れ出ることとなる。一方、冷却液Ｗによって冷却された排気ガスＧが排出口１９，１９・・から出て合流し、約２５～３５℃で排出側フランジ２２の排出口２３へ流れることとなる。 Further, even with the coolant W flowing through the first flow path 40, the second flow path 42, and the third flow path 45, which are composed of the right case 7 side of the heat transfer tube 5 and the left case 6 side of the adjacent heat transfer tube 5. Similarly, after the heat of the exhaust gas G is absorbed through the right case 7 and the left case 6, it is discharged to the outlets 17 and 17 at about 60 to 80 ° C. Similarly, in the other heat transfer tubes 5, 5, ..., The coolant W absorbs the heat of the exhaust gas G.
Then, the coolant W that has come out and merged from each of the outlets 17, 17 ... Will flow out from the water outlet side port 26 to the outside of the main body 2. On the other hand, the exhaust gas G cooled by the coolant W exits from the exhaust ports 19, 19 ... And merges with each other, and flows to the exhaust port 23 of the discharge side flange 22 at about 25 to 35 ° C.

上記の如く構成される熱交換器１は、左ケース６表面の短手方向に、一方の端から他方に向けて先細り形状の第１突条８，第２突条１１を、互い違いに突設して第１突条８，第２突条１１間に冷却液Ｗの第２流路４２、第３流路４５を蛇行状に形成し、下流側の第２流路４２が、上流側の第３流路４５よりも幅が狭く形成されることにより、冷却液Ｗの流れが加速されて第２流路４２、第３流路４５内に停滞しないことから、スケールやすきま腐食の発生を防止し、安定した熱交換が可能である。更に、空気が混入した場合でも、冷却液Ｗと同様に第２流路４２、第３流路４５内に停滞することがない。 In the heat exchanger 1 configured as described above, the first ridges 8 and the second ridges 11 having a tapered shape are alternately projected from one end toward the other in the lateral direction of the surface of the left case 6. Then, the second flow path 42 and the third flow path 45 of the coolant W are formed in a meandering shape between the first ridges 8 and the second ridges 11, and the second flow path 42 on the downstream side is on the upstream side. Since the width is narrower than that of the third flow path 45, the flow of the coolant W is accelerated and does not stagnate in the second flow path 42 and the third flow path 45, so that scale and crevice corrosion occur. It prevents and enables stable heat exchange. Further, even if air is mixed in, it does not stagnate in the second flow path 42 and the third flow path 45 like the coolant W.

更に、第１突条８の先細り形状の拡がり角度Ｃと、第２突条１１の先細り形状の拡がり角度Ｄとが、３°以上５°以下であることにより、更に冷却液Ｗの流れが加速され、より一層安定した熱交換が可能となる。 Further, when the spreading angle C of the tapered shape of the first ridge 8 and the spreading angle D of the tapered shape of the second ridge 11 are 3 ° or more and 5 ° or less, the flow of the coolant W is further accelerated. Therefore, more stable heat exchange becomes possible.

また、第１突条８には、平坦な頂上部５０と、その頂上部５０から裾拡がり状に連設される第１傾斜側面９と第２傾斜側面１０と、が形成され、隣接する伝熱管５の頂上部５０，５０同士が当接して、隣接する第１傾斜側面９，９同士が繋がることで流路外縁部４１を形成し、流路外縁部４１を形成する第１傾斜側面９，９間に形成される角度Ａが鈍角であることにより、冷却液Ｗが第１流路４０内に停滞しないことから、スケールやすきま腐食の発生を防止し、安定した熱交換が可能である。他にも、流路外縁部４１に形成される角度Ａが鋭角の場合に比べて熱交換量が減少し、第１流路４０内で沸騰しにくくなる。 Further, the first ridge 8 is formed with a flat top 50 and a first inclined side surface 9 and a second inclined side surface 10 which are continuously provided from the top 50 in a hem-extended shape, and are adjacent to each other. The tops 50, 50 of the heat tube 5 are in contact with each other, and the adjacent first inclined side surfaces 9 and 9 are connected to each other to form the flow path outer edge portion 41, and the first inclined side surface 9 forming the flow path outer edge portion 41. Since the angle A formed between the 9th and 9th is an obtuse angle, the coolant W does not stagnate in the first flow path 40, so that the occurrence of scale and crevice corrosion is prevented and stable heat exchange is possible. .. In addition, the amount of heat exchange is reduced as compared with the case where the angle A formed on the outer edge portion 41 of the flow path is an acute angle, and boiling is less likely to occur in the first flow path 40.

更に、角度Ａが、９０°以上１５０°以下であることにより、更に冷却液Ｗが第１流路４０内に停滞しにくくなり、より一層安定した熱交換が可能となる。 Further, when the angle A is 90 ° or more and 150 ° or less, the coolant W is less likely to stay in the first flow path 40, and more stable heat exchange becomes possible.

なお、本発明にかかる熱交換器は、上記した実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、突条や壁部、流路の形状や大きさを適宜変更することができる。 The heat exchanger according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the shapes and sizes of the ridges, walls, and flow paths are appropriately adjusted without departing from the spirit of the present invention. Can be changed.

他にも、冷却液Ｗとしては、一般的には水が用いられるが、他に吸熱性に優れた液体であっても良い。また、本発明の流体である排気ガスＧは、気体であるが、液体であっても良く、伝熱管を介して熱交換の可能なものであれば適宜変更可能である。 In addition, water is generally used as the coolant W, but other liquids having excellent endothermic properties may be used. The exhaust gas G, which is the fluid of the present invention, is a gas, but may be a liquid, and can be appropriately changed as long as heat can be exchanged via a heat transfer tube.

具体的な使用例としては、例えば自動車のＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）システムに用いることにより、燃焼期間の排気マニホールドから排気ガスの一部を導入して所定の温度まで冷却し、冷却後の排気ガス（所謂、ＥＧＲガス）を、ＥＧＲ弁を介して吸気マニホールドに排出させることができる。 As a specific example of use, for example, by using it in an automobile EGR (Exhaust Gas Recirculation) system, a part of the exhaust gas is introduced from the exhaust manifold during the combustion period and cooled to a predetermined temperature, and the exhaust gas after cooling is cooled. (So-called EGR gas) can be discharged to the intake manifold via the EGR valve.

１・・熱交換器（排熱回収熱交換器）、２・・本体部、３・・外管、４・・伝熱積層体、５・・伝熱管、６・・左ケース、７・・右ケース、８・・第１突条、９・・第１傾斜側面、１０・・第２傾斜側面、１１・・第２突条、１２・・第３傾斜側面、１３・・第４傾斜側面、１４・・壁部、１５・・第５傾斜側面、１６・・突起部、１７・・流出口、１８・・吸気口、２０・・吸気側フランジ、２２・・排気側フランジ、２４・・放熱フィン、２５・・入水側ポート、２６・・出水側ポート、３０・・下段溝、３１・・中段溝、３２・・上段溝、４０・・第１流路、４１・・流路外縁部、４２・・第２流路、４３・・流路外縁部、４４・・流路外縁部、４５・・第３流路、４６・・流路外縁部、４７・・流路外縁部、５０・・頂上部、５１・・頂上部、５２・・頂上部、Ｇ・・排気ガス、Ｗ・・冷却液。 1 ... Heat exchanger (exhaust heat recovery heat exchanger), 2 ... Main body, 3 ... Outer tube, 4 ... Heat transfer laminate, 5 ... Heat transfer tube, 6 ... Left case, 7 ... Right case, 8 ... 1st ridge, 9 ... 1st sloping side, 10 ... 2nd sloping side, 11 ... 2nd ridge, 12 ... 3rd sloping side, 13 ... 4th sloping side , 14 ... wall part, 15 ... 5th inclined side surface, 16 ... protrusion, 17 ... outlet, 18 ... intake port, 20 ... intake side flange, 22 ... exhaust side flange, 24 ... Heat dissipation fins, 25 ... water inlet side port, 26 ... water outlet side port, 30 ... lower groove, 31 ... middle groove, 32 ... upper groove, 40 ... first flow path, 41 ... flow path outer edge , 42 ... 2nd flow path, 43 ... flow path outer edge, 44 ... flow path outer edge, 45 ... third flow path, 46 ... flow path outer edge, 47 ... flow path outer edge, 50・ ・ Top, 51 ・ ・ Top, 52 ・ ・ Top, G ・ ・ Exhaust gas, W ・ ・ Coolant.

Claims (4)

長尺で半筒状に形成した２つのケースを放熱フィンを介して組み付けてなり、偏平な中空角柱状に形成される伝熱管と、その伝熱管を複数平行に積層させた状態で収納する外管とを備え、
前記伝熱管内を流れる流体と、前記伝熱管と前記外管との隙間及び隣接する前記伝熱管同士の間を流れる冷却液との間で熱交換を行わせる多管式の排熱回収熱交換器であって、
前記ケース表面の短手方向に、根元となる一方の端から先端となる他方にかけて幅がテーパ状に変化する先細り形状の突条を、互い違いに突設して前記突条間に冷却液の流路を蛇行状に形成し、
下流側の前記流路が、上流側の前記流路よりも幅が狭く形成されることを特徴とする多管式の排熱回収熱交換器。 Two long, semi-cylindrical cases are assembled via heat radiation fins, and the heat transfer tube formed in a flat hollow prismatic shape and the heat transfer tube are stored in a state of being laminated in parallel. Equipped with a tube,
Multi-tube type exhaust heat recovery heat exchange that exchanges heat between the fluid flowing in the heat transfer tube and the cooling liquid flowing between the gap between the heat transfer tube and the outer tube and between the adjacent heat transfer tubes. It ’s a vessel,
In the lateral direction of the case surface, tapered ridges whose width changes in a tapered shape from one end at the base to the other at the tip are alternately projected to cool liquid between the ridges. The flow path of is formed in a meandering shape,
A multi-tube exhaust heat recovery heat exchanger characterized in that the flow path on the downstream side is formed to be narrower than the flow path on the upstream side. 前記突条の先細り形状の拡がり角度が、３°以上５°以下であることを特徴とする請求項１に記載の多管式の排熱回収熱交換器。 The multi-tube exhaust heat recovery heat exchanger according to claim 1, wherein the bulging angle of the tapered shape of the ridge is 3 ° or more and 5 ° or less. 前記突条には、平坦な頂上部と、その頂上部から裾拡がり状に連設される傾斜側面と、が形成され、
隣接する前記伝熱管の前記頂上部同士が当接して、隣接する前記傾斜側面同士が繋がることで流路外縁部を形成し、
前記流路外縁部を形成する前記傾斜側面間に形成される角度が鈍角であることを特徴とする請求項１又は２に記載の多管式の排熱回収熱交換器。 The ridge is formed with a flat top and an inclined side surface that is continuous from the top in a hem-extending shape.
The tops of the adjacent heat transfer tubes are in contact with each other, and the adjacent inclined side surfaces are connected to each other to form the outer edge of the flow path.
The multi-tube exhaust heat recovery heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the angle formed between the inclined side surfaces forming the outer edge of the flow path is an obtuse angle. 前記角度が、９０°以上１５０°以下であることを特徴とする請求項３に記載の多管式の排熱回収熱交換器。 The multi-tube exhaust heat recovery heat exchanger according to claim 3, wherein the angle is 90 ° or more and 150 ° or less.

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