JP2008232084A

JP2008232084A - 排気熱回収マフラ

Info

Publication number: JP2008232084A
Application number: JP2007075806A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kimura; 敏木村; Ryoichi Hori; 亮一堀; Norimitsu Matsudaira; 範光松平; Shiro Nakajima; 史朗中嶋
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2008-10-02
Also published as: WO2008117580A1

Abstract

【課題】排気熱の非回収時に加えて、排気熱の回収時にも排気ガスの排気騒音を低減できる排気熱回収マフラの提供。
【解決手段】排気ガスが通過する内管３と、内管３の外側に配置される外管２と、内管３と外管２の間に配置され、且つ、排気ガスと熱交換媒体との間で熱交換を行うことにより排気熱を回収する排気熱回収部４と、外管２を貫通した状態で排気熱回収部４へ熱交換媒体を供給する流入管２２と、外管２を貫通した状態で排気熱回収部４から熱交換媒体を排出する排出管２３と、内管３と排気熱回収部４に排気ガスの流れを切り換える切換部５を備える排気熱回収マフラ１において、排気熱回収部４と内管３の両方に連通し、該排気熱回収部４または内管３を通過する排気ガスの排気騒音を切換部５の切り換えに関わらず低減する消音部６を備えることとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気熱回収マフラに関する。

従来、排気熱回収装置で回収した熱を利用する技術が公知となっており、この排気熱回収装置とマフラを一体的に形成した排気熱回収マフラの技術が公知になっている（特許文献１〜３参照）。
特開２００６−１０５１２４号公報特開２００７−３２５６１号公報特開２００４−１６９５９４号公報

しかしながら、従来の発明にあっては、排気熱の非回収時に排気ガスの排気騒音を低減できるものの、排気熱回収時に排気騒音が大きくなるという問題点があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、排気熱の非回収時に加えて、排気熱の回収時にも排気ガスの排気騒音を低減できる排気熱回収マフラを提供することである。

本発明の請求項１記載の発明では、排気ガスが通過する内管と、前記内管の外側に配置される外管と、前記内管と外管の間に配置され、且つ、排気ガスと熱交換媒体との間で熱交換を行うことにより排気熱を回収する排気熱回収部と、前記外管を貫通した状態で排気熱回収部へ熱交換媒体を供給する流入管と、前記外管を貫通した状態で排気熱回収部から熱交換媒体を排出する排出管と、前記内管と前記排気熱回収部に排気ガスの流れを切り換える切換部を備える排気熱回収マフラにおいて、前記排気熱回収部と内管の両方に連通し、該排気熱回収部または内管を通過する排気ガスの排気騒音を前記切換部の切り換えに関わらず低減する消音部を備えることを特徴とする。

本発明の請求項１記載の発明にあっては、排気ガスが通過する内管と、前記内管の外側に配置される外管と、前記内管と外管の間に配置され、且つ、排気ガスと熱交換媒体との間で熱交換を行うことにより排気熱を回収する排気熱回収部と、前記外管を貫通した状態で排気熱回収部へ熱交換媒体を供給する流入管と、前記外管を貫通した状態で排気熱回収部から熱交換媒体を排出する排出管と、前記内管と前記排気熱回収部に排気ガスの流れを切り換える切換部を備える排気熱回収マフラにおいて、前記排気熱回収部と内管の両方に連通し、該排気熱回収部または内管を通過する排気ガスの排気騒音を前記切換部の切り換えに関わらず低減する消音部を備えるため、排気熱の非回収時に加えて、排気熱の回収時にも排気ガスの排気騒音を低減できる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。
図１は本発明の実施例１の排気熱回収マフラを示す側断面図、図２は図１のＳ２−Ｓ２線における断面図、図３、４は本実施例１の排気熱回収時の作用を説明する図である。

先ず、全体構成を説明する。
図１に示すように、本実施例１の排気熱回収マフラ１では、外管２と、内管３と、排気熱回収部４と、切換部５と、消音部６等が備えられている。

外管２は、円筒状のシェル７と、このシェル７の開口両端を閉塞する略皿状のエンドプレート8,9とから構成される他、シェル７の両端部はそれぞれ対応するエンドプレート8,9の外周に全周に亘って溶接Ｘ１等で固定されている。

外管２の内部は、それぞれ略皿状の３つの仕切り部10,11,12に仕切られ、これによって、４つの室R1,R2,R3,R4が形成されている。
なお、シェル７と各仕切り部10,11,12は、図外のスポット溶接等によりそれぞれ固定されている。

内管３は、直管状に形成される他、外管２のエンドプレート8,9を貫通した状態で設けられる他、その両端部が全周に亘ってそれぞれ対応するエンドプレート8,9に溶接Ｘ２等で固定されている。
また、内管３の中途部の外側には円筒状のシェル１３が設けられると共に、このシェル１３の両端部は内管３の外周に全周に亘って溶接Ｘ３等でそれぞれ固定され、これによって、内管３とシェル７の間に断熱空間１４が形成されている。
さらに、内管３の外周には、室R1,R3,R4にそれぞれ連通する複数のパンチング孔15,16,17が形成されている。

切換部５は、外管２のシェル７から室Ｒ１を介して内管３に挿通された円筒状のカラー部材１８と、このカラー部材１８内に挿通された回転軸１９と、この回転軸１９の先端に一体的に接続され、且つ、内管３内に配置された略円盤状の弁体２０とから構成され、回転軸１９が図外のモータ等により軸周り方向に回転することにより、弁体２０が内管３を開閉するようになっている。
また、カラー部材１８は、その全周に亘って外管２のシェル７に溶接Ｘ４等で固定されている。

排気熱回収部４には、両端部が両仕切り部10,11に挿通し固定された複数（本実施例では２０個）の熱交換パイプ２１と、外管２の径方向に対向する位置で、且つ、シェル７の軸方向にオフセットした位置からそれぞれ室Ｒ２に連通した流入管２２及び排出管２３が設けられている。
また、図２に示すように、本実施例１では熱交換パイプ２１が内管３を中心として放射線状に複数配置されている。
さらに、流入管２２と排気管はそれぞれの全周に亘って外管２のシェル７に溶接Ｘ５等でそれぞれ固定される他、各仕切り部10,11と各熱交換パイプ２１、及び各仕切り部10,11とシェル１３はそれぞれ図示を省略する溶接等で固定されている。

消音部６には、室Ｒと室Ｒ４が設けられる他、室Ｒ３にはグラスファイバー等を素材とする吸音部材２４が充填される一方、仕切り部１２には室R3,R4同士を連通状態とする複数のパンチング孔２５が形成されている。

従って、室Ｒ３は排気熱回収部４の各熱交換パイプ２１と内管３のパンチング孔１６の両方に連通される一方、室Ｒ４は室Ｒ３を介して排気熱回収部４の各熱交換パイプ２１と内管３のパンチング孔１７の両方に連通されている。

その他、本実施例１の排気熱回収マフラ１は吸音部材２４を除く各構成部材が全て金属製となっている。

次に、作用を説明する。
このように構成された排気熱回収マフラ１では、内管３の一端部がエンジン側の接続管（図示せず）に接続される一方、他端部がメインマフラ側の接続管（図示せず）に接続される。
また、流入管２２及び排出管２３が図示しない排気熱の利用先の接続管にそれぞれ接続される。

そして、排気熱の回収時には、図３に示すように、制御バルブの弁体２０が閉じられると共に、排気熱の利用先から流入管２２を介して排気ガスよりも低温な熱交換媒体（一点鎖線矢印で図示）が室Ｒ２に流入した後、排出管２３から再び排気熱の利用先へ排出される。

そして、内管３の一端部から流入した排気ガス（破線矢印で図示）はパンチング孔１５を介して室Ｒ１に流入した後、各熱交換パイプ２１を介して室Ｒ３に流入する。

この際、排気ガスは室Ｒ２に流入した熱交換媒体に熱を奪われて低温化する一方、熱交換媒体は高温化され、これによって排気熱を回収できる。
また、排気ガスと熱交換媒体が対向流となり、熱交換率を促進できる。
また、低温化に伴う体積減少により排気ガスを消音できる。
さらに、室Ｒ３の吸音部材２４による音エネルギーの分散・吸収作用により排気ガスを消音できる。

室Ｒ３の排気ガスは、仕切り部１２のパンチング孔２５を介して消音室Ｒ４に流入した後、内管３のパンチング孔１７を介して内管３の他端部へ排出される。

この際、パンチング孔25,17の拡縮作用により排気ガスを消音できる。
なお、本実施例１では、室Ｒ３内の排気ガスは流通抵抗の関係から略全量が直線的に流通してパンチング孔２５へ向かうが、パンチング孔２５を省略してパンチング孔１６へ向かわせても良い。

従って、本実施例１では、消音部６によって排気熱回収時に排気ガスの排気騒音を低減できる。

一方、図４に示すように、排気熱の非回収時においては、制御バルブの弁体２０が開くことにより、内管３の一端部から流入した排気ガス（破線矢印で図示）の略全量が内管３の他端部へ直線的に通過する。

この際、断熱空間１４によって排気ガスの熱が室Ｒ２の熱交換媒体に伝熱するのを防止でき、排気熱の非回収時に熱交換媒体が高温化するのを防止できる。
また、排気ガスの音エネルギーをパンチング孔１６から室Ｒ３に流入させて吸音部材２４による音エネルギーの分散・吸収作用により排気ガスを消音できる。
加えて、排気ガスの音エネルギーをパンチング孔１７から室Ｒ４に流入させて共鳴作用を得ることにより排気ガスを消音できる。

なお、制御バルブの弁体２０の開閉量や開閉のタイミングは回収した排気熱の用途に応じて適宜設定できる。
また、排気熱の非回収時に熱交換媒体を流通させるかどうかは任意である。

次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本実施例１の排気熱回収マフラ１にあっては、排気ガスが通過する内管３と、内管３の外側に配置される外管２と、内管３と外管２の間に配置され、且つ、排気ガスと熱交換媒体との間で熱交換を行うことにより排気熱を回収する排気熱回収部４と、外管２を貫通した状態で排気熱回収部４へ熱交換媒体を供給する流入管２２と、外管２を貫通した状態で排気熱回収部４から熱交換媒体を排出する排出管２３と、内管３と排気熱回収部４に排気ガスの流れを切り換える切換部５を備える排気熱回収マフラ１において、排気熱回収部４と内管３の両方に連通し、該排気熱回収部４または内管３を通過する排気ガスの排気騒音を切換部５の切り換えに関わらず低減する消音部６を備えるため、排気熱の非回収時に加えて、排気熱の回収時にも排気ガスの排気騒音を低減できる。

以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、各構成部材の詳細な部位の構造、熱交換媒体の種類、及び回収した排気熱の用途（排気熱の利用先）等については適宜設定でき、例えば、熱交換媒体をラジエータの冷却水としてオイルウォーマーやヒータコアに利用したり、ランキンシステムの媒体として用いることは当然考えられる。

また、熱交換パイプ２１の形状や配置等についても適宜設定でき、例えば、図５に示すように渦巻き状に配置しても良く、この場合、小スペースで排気ガスの流通断面積を確保できる。

本発明の実施例１の排気熱回収マフラを示す側断面図である。図１のＳ２−Ｓ２線における断面図である。本実施例１の排気熱回収時の作用を説明する図である。本実施例１の排気熱回収時の作用を説明する図である。その他の実施例の熱交換パイプの配置を説明する断面図である。

符号の説明

Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４溶接
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４室
１排気熱回収マフラ
２外管
３内管
４排気熱回収部
５切換部
６消音部
７シェル
８、９エンドプレート
１０、１１、１２仕切り部
１３シェル
１４断熱空間
１５、１６、１７パンチング孔
１８カラー部材
１９回転軸
２０弁体
２１熱交換パイプ
２２流入管
２３排出管
２４吸音部材
２５パンチング孔

Claims

排気ガスが通過する内管と、
前記内管の外側に配置される外管と、
前記内管と外管の間に配置され、且つ、排気ガスと熱交換媒体との間で熱交換を行うことにより排気熱を回収する排気熱回収部と、
前記外管を貫通した状態で排気熱回収部へ熱交換媒体を供給する流入管と、
前記外管を貫通した状態で排気熱回収部から熱交換媒体を排出する排出管と、
前記内管と前記排気熱回収部に排気ガスの流れを切り換える切換部を備える排気熱回収マフラにおいて、
前記排気熱回収部と内管の両方に連通し、該排気熱回収部または内管を通過する排気ガスの排気騒音を前記切換部の切り換えに関わらず低減する消音部を備えることを特徴とする排気熱回収マフラ。