JP2008039380A5 - - Google Patents

Claims (14)

1. 燃焼により発生する排気ガスと冷却水との間で熱交換させることで、排気ガスを冷却する排気熱交換器において、
   内部を排気ガスが流れ、外部を冷却水が流れるステンレス製のチューブ（２１）と、
   前記チューブ内に配置され、排気ガスと冷却水との間での熱交換を促進させるステンレス製のインナーフィン（２２）とを備え、
   前記インナーフィンは、排気ガスの流れ方向に略垂直な断面形状が、凸部（３１）を一方側と他方側に交互に位置させて曲折する波形状であって、排気ガスの流れ方向に平行な方向で部分的に切り起こされた切り起こし部（３２）を備えるオフセットフィンであり、
   前記断面形状にて、前記一方側と前記他方側のうちの同一側で隣り合う前記凸部の中心同士の距離であるフィンピッチの大きさをｆｐとし、前記断面形状における前記一方側の凸部から前記他方側の凸部までの距離であるフィン高さをｆｈとしたとき、フィンピッチの大きさおよびフィン高さが、
   ３．５＜ｆｈ≦１２（単位：ｍｍ）
   ２＜ｆｐ≦１２（単位：ｍｍ）
   を満足する大きさであることを特徴とする排気熱交換器。
2. 燃焼により発生する排気ガスと排気ガスを冷却する冷却水との間で熱交換を行う排気熱交換器において、
   内部を排気ガスが流れ、外部を冷却水が流れるステンレス製のチューブ（２１）と、
   前記チューブ内に配置され、排気ガスと冷却水との間での熱交換を促進させるステンレス製のインナーフィン（２２）とを備え、
   前記インナーフィンは、排気ガスの流れ方向に略垂直な断面形状が、凸部（３１）を一方側と他方側に交互に位置させて曲折する波形状であって、排気ガスの流れ方向に平行な方向で部分的に切り起こされた切り起こし部（３２）を備えるオフセットフィンであり、
   前記切り起こし部の排気流れ方向での長さをＬとし、前記断面形状にて、前記一方側と前記他方側のうちの同一側で隣り合う前記凸部と前記凸部との間でフィンとチューブによって囲まれる領域（Ｃ）の相当円直径をｄｅとした場合、相当円直径の大きさが、
   ０＜Ｌ＜５のとき、１．２≦ｄｅ≦６．１（単位：ｍｍ）
   ５≦Ｌ≦１５のとき、１．０≦ｄｅ≦４．３（単位：ｍｍ）
   であることを特徴とする排気熱交換器。
3. 前記相当円直径の大きさが、
   ０＜Ｌ＜５のとき、１．３≦ｄｅ≦５．３（単位：ｍｍ）
   ５≦Ｌ≦１５のとき、１．１≦ｄｅ≦４．０（単位：ｍｍ）
   であることを特徴とする請求項２に記載の排気熱交換器。
4. 前記相当円直径の大きさが、
   ０＜Ｌ＜５のとき、１．５≦ｄｅ≦４．５（単位：ｍｍ）
   ５≦Ｌ≦１５のとき、１．３≦ｄｅ≦３．５（単位：ｍｍ）
   であることを特徴とする請求項２に記載の排気熱交換器。
5. 燃焼により発生する排気ガスと排気ガスを冷却する冷却水との間で熱交換を行う排気熱交換器において、
   内部を排気ガスが流れ、外部を冷却水が流れるステンレス製のチューブ（２１）と、
   前記チューブ内に配置され、排気ガスと冷却水との間での熱交換を促進させるステンレス製のインナーフィン（２２）とを備え、
   前記インナーフィンは、排気ガスの流れ方向に略垂直な断面形状が、凸部（３１）を一方側と他方側に交互に位置させて曲折する波形状であって、排気ガスの流れ方向に平行な
   方向で部分的に切り起こされた切り起こし部（３２）を備えるオフセットフィンであり、
   前記断面形状にて、前記一方側と前記他方側のうちの同一側で隣り合う前記凸部の中心同士の距離であるフィンピッチの大きさをｆｐとし、前記断面形状における前記一方側の凸部から前記他方側の凸部までの距離であるフィン高さをｆｈとし、前記切り起こし部の排気流れ方向での長さをＬとしたとき、前記切り起こし部の排気流れ方向での長さが、
   ｆｈ＜７、ｆｐ≦５のとき、０．５＜Ｌ≦６５（単位：ｍｍ）
   ｆｈ＜７、５＜ｆｐのとき、０．５＜Ｌ≦２０（単位：ｍｍ）
   ７≦ｆｈ、ｆｐ≦５のとき、０．５＜Ｌ≦５０（単位：ｍｍ）
   ７≦ｆｈ、５＜ｆｐのとき、０．５＜Ｌ≦１５（単位：ｍｍ）
   であることを特徴とする排気熱交換器。
6. 前記切り起こし部の排気流れ方向での長さが、
   ｆｈ＜７、ｆｐ≦５のとき、０．５＜Ｌ≦２５（単位：ｍｍ）
   ｆｈ＜７、５＜ｆｐのとき、０．５＜Ｌ≦８（単位：ｍｍ）
   ７≦ｆｈ、ｆｐ≦５のとき、０．５＜Ｌ≦１８（単位：ｍｍ）
   ７≦ｆｈ、５＜ｆｐのとき、０．５＜Ｌ≦６（単位：ｍｍ）
   であることを特徴とする請求項５に記載の排気熱交換器。
7. 前記切り起こし部の排気流れ方向での長さが、
   ｆｈ＜７、ｆｐ≦５のとき、０．５＜Ｌ≦７（単位：ｍｍ）
   ｆｈ＜７、５＜ｆｐのとき、０．５＜Ｌ≦１（単位：ｍｍ）
   ７≦ｆｈ、ｆｐ≦５のとき、０．５＜Ｌ≦４．５（単位：ｍｍ）
   ７≦ｆｈ、５＜ｆｐのとき、０．５＜Ｌ≦１．５（単位：ｍｍ）
   であることを特徴とする請求項５に記載の排気熱交換器。
8. 燃焼により発生する排気ガスと排気ガスを冷却する冷却水との間で熱交換を行う排気熱交換器において、
   内部を排気ガスが流れ、外部を冷却水が流れるステンレス製のチューブ（２１）と、
   前記チューブ内に配置され、排気ガスと冷却水との間での熱交換を促進させるステンレス製のインナーフィン（２２）とを備え、
   前記インナーフィンは、排気ガスの流れ方向に略垂直な断面形状が、凸部（３１）を一方側と他方側に交互に位置させて曲折する波形状であって、排気ガスの流れ方向に平行な方向で部分的に切り起こされた切り起こし部（３２）を備えるオフセットフィンであり、
   前記断面形状における同一側で隣り合う前記凸部の中心同士の距離であるフィンピッチの大きさをｆｐとしたとき、前記フィンピッチの大きさが、
   ２＜ｆｐ≦１２（単位：ｍｍ）
   を満足する大きさであるとともに、
   前記断面形状にて、前記一方側と前記他方側のうちの同一側で隣り合う前記凸部と前記凸部との間でフィンによって囲まれた領域の相当円直径をｄｅとし、前記切り起こし部の排気流れ方向での長さをＬとし、前記断面形状における前記一方側の凸部から前記他方側の凸部までの距離であるフィン高さをｆｈとし、かつ、Ｘ＝ｄｅ×Ｌ^０．１４／ｆｈ^０．１８としたとき、
   前記相当円直径および前記切り起こし部の排気流れ方向での長さが、
   １．１≦Ｘ≦４．３
   を満足する大きさであることを特徴とする排気熱交換器。
9. 前記相当円直径および前記切り起こし部の排気流れ方向での長さが、
   １．２≦Ｘ≦３．９
   を満足する大きさであることを特徴とする請求項８に記載の排気熱交換器。
10. 前記相当円直径および前記切り起こし部の排気流れ方向での長さが、
    １．３≦Ｘ≦３．５
    を満足する大きさであることを特徴とする請求項８に記載の排気熱交換器。
11. 前記インナーフィン（２２）は、排気ガスの流れ方向に略垂直な断面形状にて、前記一方側と前記他方側のうちの同一側で隣り合う前記凸部と前記凸部との間でフィンとチューブによって囲まれる領域（Ｃ）の面積に対し、
    前記切り起こし部（３２）によって形成される波形状部分と、これに排気ガスの流れ方向で隣接する波形状部分とを、オフセットフィン２２の排気ガスの流れ方向に略垂直な面に投影したときに、両部分によって囲まれるオフセット領域（Ｄ）の面積の割合が、２５％以上４０％以下であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の排気熱交換器。
12. 前記インナーフィン（２２）は、排気ガスの流れ方向から見たときに、前記切り起こし部（３２）によって形成される波形状部分が、排気ガスの流れ方向で隣接する波形状部分に対して、前記断面形状にて同一側で隣り合う前記凸部が並ぶ方向に、ずれているときのずれ長さであるオフセット距離（ｓ）が、０．５ｍｍよりも大きいことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の排気熱交換器。
13. 前記排気熱交換器は、ディーゼルパティキュレートフィルタ（８）を通過したディーゼルエンジン（１）の排気ガスを、エンジンの吸気側に戻す排気再循環経路（９）の途中に配置されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の排気熱交換器。
14. 燃焼により発生する排気ガスと冷却水との間で熱交換させることで、排気ガスを冷却する排気熱交換器において、
    内部を排気ガスが流れ、外部を冷却水が流れるステンレス製のチューブ（２１）と、
    前記チューブ内に配置され、排気ガスと冷却水との間での熱交換を促進させるステンレス製のインナーフィン（２２）とを備え、
    前記インナーフィンは、排気ガスの流れ方向に略垂直な断面形状が、凸部（３１）を一方側と他方側に交互に位置させて曲折する波形状であって、排気ガスの流れ方向に平行な方向で部分的に切り起こされた切り起こし部（３２）を備えるオフセットフィンであり、
    前記断面形状にて、前記一方側と前記他方側のうちの同一側で隣り合う前記凸部の中心同士の距離であるフィンピッチの大きさをｆｐとし、前記断面形状における前記一方側の凸部から前記他方側の凸部までの距離であるフィン高さをｆｈとしたとき、フィンピッチの大きさおよびフィン高さが、
    ３．５＜ｆｈ≦１２（単位：ｍｍ）
    ２＜ｆｐ≦１２（単位：ｍｍ）
    を満足する大きさであり、
    前記切り起こし部の排気流れ方向での長さＬが、
    ｆｈ＜７、ｆｐ≦５のとき、０．５＜Ｌ≦７（単位：ｍｍ）、
    ｆｈ＜７、５＜ｆｐのとき、０．５＜Ｌ≦１（単位：ｍｍ）、
    ７≦ｆｈ、ｆｐ≦５のとき、０．５＜Ｌ≦４．５（単位：ｍｍ）、または
    ７≦ｆｈ、５＜ｆｐのとき、０．５＜Ｌ≦１．５（単位：ｍｍ）
    であることを特徴とする排気熱交換器。