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公開番号2022068879
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-05-10
出願番号2022011342,2019008822
出願日2022-01-27,2019-01-22
発明の名称熱交換装置
出願人三恵技研工業株式会社
代理人個人
主分類F01N 5/02 20060101AFI20220427BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】熱交換性能に優れると共に、長さを短くして小型化を図ることができる熱交換装置を提供する。
【解決手段】流体導入部21と流体導出部22を有する基体2の内部に、複数の熱交換分岐路ER1、ER2で構成される熱交換路と迂回路DRが設けられ、熱交換分岐路ER1、ER2に各々に被加熱流体が流通する熱交換部4が配置され、基体2を流通する加熱流体の流れを熱交換路と迂回路DRのいずれかに規制するように切替可能な切替部を備える熱交換装置1。
【選択図】図4

特許請求の範囲【請求項1】
流体導入部と流体導出部を有する基体の内部に、複数の熱交換分岐路で構成される熱交換路と迂回路が設けられ、
複数の前記熱交換分岐路が前記基体の周方向に所定間隔を開けて配置され、
複数の前記熱交換分岐路の内側に前記迂回路が配置されており、
前記熱交換分岐路に各々に熱交換部が配置され、
前記基体を流通する加熱流体の流れを少なくとも前記熱交換路と前記迂回路のいずれかに規制するように切替可能な切替部を備える熱交換装置であって、
前記基体の前記流体導入部と前記流体導出部との間に両側に膨らむように形成された膨出部を有し、
前記熱交換路が第1の前記熱交換分岐路と第2の前記熱交換分岐路からなり、
前記膨出部の両側の膨らみの一方側と他方側に前記第1の熱交換分岐路と前記第2の熱交換分岐路が内設され、
前記第1の熱交換分岐路と前記第2の熱交換分岐路の間に前記迂回路が配置されると共に、
前記基体を流通する流体の前記第1の熱交換分岐路への流入を規制する第1傾動バルブと、前記基体を流通する流体の前記第2の熱交換分岐路への流入を規制する第2傾動バルブとから前記切替部が構成され、
前記第1傾動バルブの第1バルブ板部と前記第2傾動バルブの第2バルブ板部が先端を上流側に向けて略く字状になるように当接し、前記基体を流通する流体の前記迂回路への流入を規制することを特徴とする熱交換装置。
続きを表示(約 910 文字)【請求項2】
流体導入部と流体導出部を有する基体の内部に、複数の熱交換分岐路で構成される熱交換路と迂回路が設けられ、
複数の前記熱交換分岐路が前記基体の周方向に所定間隔を開けて配置され、
複数の前記熱交換分岐路の内側に前記迂回路が配置されており、
前記熱交換分岐路に各々に熱交換部が配置され、
前記基体を流通する被加熱流体の流れを少なくとも前記熱交換路と前記迂回路のいずれかに規制するように切替可能な切替部を備える熱交換装置であって、
前記基体の前記流体導入部と前記流体導出部との間に両側に膨らむように形成された膨出部を有し、
前記熱交換路が第1の前記熱交換分岐路と第2の前記熱交換分岐路からなり、
前記膨出部の両側の膨らみの一方側と他方側に前記第1の熱交換分岐路と前記第2の熱交換分岐路が内設され、
前記第1の熱交換分岐路と前記第2の熱交換分岐路の間に前記迂回路が配置されると共に、
前記基体を流通する流体の前記第1の熱交換分岐路への流入を規制する第1傾動バルブと、前記基体を流通する流体の前記第2の熱交換分岐路への流入を規制する第2傾動バルブとから前記切替部が構成され、
前記第1傾動バルブの第1バルブ板部と前記第2傾動バルブの第2バルブ板部が先端を上流側に向けて略く字状になるように当接し、前記基体を流通する流体の前記迂回路への流入を規制することを特徴とする熱交換装置。
【請求項3】
前記熱交換部が厚さ方向に間隔を開けて複数並置される扁平流通管で構成され、
流体が流通する前記扁平流通管の扁平面が前記基体を流通する流体の流れ方向に延設されていることを特徴とする請求項1又は2記載の熱交換装置。
【請求項4】
前記基体に、前記基体を流通する加熱流体若しくは被加熱流体の利用路が前記熱交換路と前記迂回路とは別に設けられ、
前記切替部が、前記基体を流通する加熱流体若しくは被加熱流体の流れの一部を前記利用路に導入可能であることを特徴とする請求項1~3の何れかに記載の熱交換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば自動車の内燃機関の排熱等と熱交換する熱交換装置に関する。
続きを表示(約 4,000 文字)【背景技術】
【0002】
従来、自動車の内燃機関の排熱と熱交換する熱交換装置として特許文献1、2の排熱回収装置がある。これらの排熱回収装置は、排気導入部と排気導出部を有する略筒状の基体の内部に熱交換路と迂回路が上下に配置して設けられ、熱交換路に冷却水が流れる熱交換部が配置されていると共に、熱交換路と迂回路の上流側に設けられたバルブの傾動により、熱交換路への排気の流通と迂回路への排気の流通を切り替えて、必要な熱交換を行えるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2012-31796号公報
特開2018-127958号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、特許文献1、2の排熱回収装置は上側の熱交換路と下側の迂回路への排気流通を切り替えるものであるが、この構造で熱交換路に加熱流体の排気を流通させると、下流に流れるに従って排気の温度が急激に低下し、熱交換効率が急低下してしまう。この熱交換効率の急低下に対処して所要の熱交換性能を得るためには、熱交換部の熱交換面積を大きくする必要があり、熱交換部や排熱回収装置の全長がかなり長く、大型のものとなってしまう。熱交換装置は、自動車の車体など限られたスペースに設置することも多いため、より小型で熱交換性能に優れるものが求められている。
【0005】
本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、熱交換性能に優れると共に、長さを短くして小型化を図ることができる熱交換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の熱交換装置は、流体導入部と流体導出部を有する基体の内部に、複数の熱交換分岐路で構成される熱交換路と迂回路が設けられ、前記熱交換分岐路に各々に熱交換部が配置され、前記基体を流通する加熱流体の流れを少なくとも前記熱交換路と前記迂回路のいずれかに規制するように切替可能な切替部を備えることを特徴とする。特に、本発明の熱交換装置は、流体導入部と流体導出部を有する基体の内部に、複数の熱交換分岐路で構成される熱交換路と迂回路が設けられ、複数の前記熱交換分岐路が前記基体の周方向に所定間隔を開けて配置され、複数の前記熱交換分岐路の内側に前記迂回路が配置されており、前記熱交換分岐路に各々に熱交換部が配置され、前記基体を流通する加熱流体の流れを少なくとも前記熱交換路と前記迂回路のいずれかに規制するように切替可能な切替部を備える熱交換装置であって、前記基体の前記流体導入部と前記流体導出部との間に両側に膨らむように形成された膨出部を有し、前記熱交換路が第1の前記熱交換分岐路と第2の前記熱交換分岐路からなり、前記膨出部の両側の膨らみの一方側と他方側に前記第1の熱交換分岐路と前記第2の熱交換分岐路が内設され、前記第1の熱交換分岐路と前記第2の熱交換分岐路の間に前記迂回路が配置されると共に、前記基体を流通する流体の前記第1の熱交換分岐路への流入を規制する第1傾動バルブと、前記基体を流通する流体の前記第2の熱交換分岐路への流入を規制する第2傾動バルブとから前記切替部が構成され、前記第1傾動バルブの第1バルブ板部と前記第2傾動バルブの第2バルブ板部が先端を上流側に向けて略く字状になるように当接し、前記基体を流通する流体の前記迂回路への流入を規制する熱交換装置とすると好適である。
これによれば、熱交換時にそれぞれに熱交換部が配置された複数の熱交換分岐路に加熱流体を流すことにより、より高温の加熱流体と被加熱体が熱交換できる範囲を増やすことができ、効率的に熱交換して優れた熱交換性能を発揮することができる。また、より高温の加熱流体と被加熱体が熱交換できる範囲を増やせることから、熱交換部の熱交換面積を大きくし、熱交換部や熱交換装置の全長を長くする必要が無くなり、熱交換部や熱交換装置の長さを短くして小型化を図ることができる。
【0007】
本発明の熱交換装置は、流体導入部と流体導出部を有する基体の内部に、複数の熱交換分岐路で構成される熱交換路と迂回路が設けられ、前記熱交換分岐路に各々に熱交換部が配置され、前記基体を流通する被加熱流体の流れを少なくとも前記熱交換路と前記迂回路のいずれかに規制するように切替可能な切替部を備えることを特徴とする。特に、本発明の熱交換装置は、流体導入部と流体導出部を有する基体の内部に、複数の熱交換分岐路で構成される熱交換路と迂回路が設けられ、複数の前記熱交換分岐路が前記基体の周方向に所定間隔を開けて配置され、複数の前記熱交換分岐路の内側に前記迂回路が配置されており、前記熱交換分岐路に各々に熱交換部が配置され、前記基体を流通する被加熱流体の流れを少なくとも前記熱交換路と前記迂回路のいずれかに規制するように切替可能な切替部を備える熱交換装置であって、前記基体の前記流体導入部と前記流体導出部との間に両側に膨らむように形成された膨出部を有し、前記熱交換路が第1の前記熱交換分岐路と第2の前記熱交換分岐路からなり、前記膨出部の両側の膨らみの一方側と他方側に前記第1の熱交換分岐路と前記第2の熱交換分岐路が内設され、前記第1の熱交換分岐路と前記第2の熱交換分岐路の間に前記迂回路が配置されると共に、前記基体を流通する流体の前記第1の熱交換分岐路への流入を規制する第1傾動バルブと、前記基体を流通する流体の前記第2の熱交換分岐路への流入を規制する第2傾動バルブとから前記切替部が構成され、前記第1傾動バルブの第1バルブ板部と前記第2傾動バルブの第2バルブ板部が先端を上流側に向けて略く字状になるように当接し、前記基体を流通する流体の前記迂回路への流入を規制する熱交換装置とすると好適である。
これによれば、熱交換時にそれぞれに熱交換部が配置された複数の熱交換分岐路に被加熱流体を流すことにより、より高温の加熱体と被加熱流体が熱交換できる範囲を増やすことができ、効率的に熱交換して優れた熱交換性能を発揮することができる。また、より高温の加熱体と被加熱流体が熱交換できる範囲を増やせることから、熱交換部の熱交換面積を大きくし、熱交換部や熱交換装置の全長を長くする必要が無くなり、熱交換部や熱交換装置の長さを短くして小型化を図ることができる。
【0008】
本発明の熱交換装置は、前記熱交換部が厚さ方向に間隔を開けて複数並置される扁平流通管で構成され、流体が流通する前記扁平流通管の扁平面が前記基体を流通する流体の流れ方向に延設されていることを特徴とする。
これによれば、扁平流通管の扁平面で熱交換面積を増やし、より効率的な熱交換を行えると共に、基体の流体の流れ方向に扁平面を延設する長さ或いは距離を短くすることができ、扁平流通管で構成される熱交換部の長さを短くすることができる。また、この扁平流通管の形状、配置により、基体を流通する流体の圧力損失を低減することができ、スムーズな流体の流れを確保することができる。例えば自動車の内燃機関の排気が基体内を流れる場合、この圧力損失の低減によって内燃機関の背圧を低減し、内燃機関の排気効率、吸気効率、燃焼効率を高めることができる。
【0009】
本発明の熱交換装置は、複数の前記熱交換分岐路が前記基体の周方向に所定間隔を開けて配置され、複数の前記熱交換分岐路の内側に前記迂回路が配置されていることを特徴とする。
これによれば、所定間隔を開けて配置された複数の熱交換分岐路の内側に迂回路を配置することにより、非熱交換時に流体導入部からの流体の流れを基本的に維持して迂回路に流すことが可能となると共に、熱交換時に流体導入部からの流体の流れを略平均に分散して大きな乱流や渦流が生ずるような大きな変化をさせず熱交換分岐路に流すことが可能となる。即ち、非熱交換時と熱交換時の双方で基体を流通する流体の圧力損失を低減することができ、スムーズな流体の流れを確保することができる。例えば自動車の内燃機関の排気が基体内を流れる場合、この圧力損失の低減によって内燃機関の背圧を低減し、内燃機関の排気効率、吸気効率、燃焼効率を高めることができる。
【0010】
本発明の熱交換装置は、前記基体の前記流体導入部と前記流体導出部との間に両側に膨らむように形成された膨出部を有し、前記熱交換路が第1の前記熱交換分岐路と第2の前記熱交換分岐路からなり、前記膨出部の両側の膨らみの一方側と他方側に前記第1の熱交換分岐路と前記第2の熱交換分岐路が内設され、前記第1の熱交換分岐路と前記第2の熱交換分岐路の間に前記迂回路が配置されることを特徴とする。
これによれば、膨出部の両側の膨らみの一方側の第1の熱交換分岐路と他方側の第2の熱交換分岐路との間に迂回路を配置することにより、熱交換時と非熱交換時の双方で流体が流通する望ましい流路径を確保することができる。更に、非熱交換時に流体導入部からの流体の流れを基本的に維持して迂回路に流すことが可能となると共に、熱交換時に流体導入部からの流体の流れを略平均に分散して大きな乱流や渦流が生ずるような大きな変化をさせず第1の熱交換分岐路と第2の熱交換分岐路に流すことが可能となる。従って、非熱交換時と熱交換時の双方で基体を流通する流体の圧力損失をより低減することができ、一層スムーズな流体の流れを確保することができる。
(【0011】以降は省略されています)

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