(57)【要約】  消音器／熱交換器複合装置を提供する。この装置は仕切りによって分離された伝熱室および音減衰室を規定するハウジングを含む。伝熱室内には流れ調整器と流体移送部材とが配設される。流れ調整器は、ハウジングの流入端部と仕切りとの間の、熱源などの第１流体の流れを調整するように構成される。流体移送部材は、第２流体の流れを収容するように構成される。音響調整器が、音減衰室に配設され、仕切りからハウジングの流出端部にわたって長手方向に延在する。音響調整器は、自動車動力源に伴う排気流音を減衰させるように構成された複数の開口を有する金属管である。
2008504482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕切りによって分離された伝熱室および音減衰室を規定するハウジングと、
伝熱室を通って軸方向に延在し、制限板によって分離された第１の穿孔部分と第２の穿孔部分とを有する流れ調整器であって、第１流体の流れを調整するように構成されてなる流れ調整器と、
音減衰室を通って軸方向に延在し、第１流体に伴う音響周波数の所定帯域の強度を減衰させるようにしてなる複数の開口を有する音響調整器と、
伝熱室内に配設されて第２流体の流れを収容し、第１流体から第２流体に熱を伝達するように構成されてなる流体移送部材と
を含むことを特徴とする消音器／熱交換器複合装置。
【請求項２】
仕切りが、伝熱室と音減衰室との間で流体の連通を可能にするために、環状であることを特徴とする請求項１記載の消音器／熱交換器複合装置。
【請求項３】
流れ調整器が金属管であることを特徴とする請求項１記載の消音器／熱交換器複合装置。
【請求項４】
制限板が流れ調整器の内壁に溶接された金属板であることを特徴とする請求項３記載の消音器／熱交換器複合装置。
【請求項５】
制限板が第１流体の少なくとも一部を通過させるための開口を有することを特徴とする請求項１記載の消音器／熱交換器複合装置。
【請求項６】
制限板が、開口を規定する、通過する第１流体の流れの乱流を低減するようにしてなる丸められた縁部を有することを特徴とする請求項５記載の消音器／熱交換器複合装置。
【請求項７】
第１流体が自動車動力源によって生成される排気流であることを特徴とする請求項１記載の消音器／熱交換器複合装置。
【請求項８】
ハウジングが金属筒であることを特徴とする請求項１記載の消音器／熱交換器複合装置。
【請求項９】
仕切りがハウジングの内壁に溶接された環状の金属板であることを特徴とする請求項８記載の消音器／熱交換器複合装置。
【請求項１０】
第２流体が熱回収流体であることを特徴とする請求項１記載の消音器／熱交換器複合装置。
【請求項１１】
流体移送部材が中空の金属コイルであることを特徴とする請求項１記載の消音器／熱交換器複合装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は排気システムに関し、より詳しくは、排気システムに用いられる消音器／熱交換器複合装置に関する。
【０００２】
発明の背景
現在のところ、内燃エンジンの排気流からの廃熱を利用して車両のエアコンディショナを増強し、同時に音減衰をもたらす直ちに効果的な手段はない。現在、この技術分野において「ホットボックス」または「ブースタヒータ」として知られる燃料で動作する加熱システムが、補助的な熱を生成するために提供されている。「ホットボックス」は、一般に、冷却システムに直列に配設される独立型のシステムである。これらの装置は、燃料を燃焼させることによって単独で熱を生成し、したがって、全体としては燃料消費を招く。さらに、「ホットボックス」は、車室内の騒音レベルを上昇させがちなジェットバーナと送風機とを含む。
【０００３】
発明の要約
消音器／熱交換器複合装置は、仕切りによって分離された伝熱室と音減衰室とを規定するハウジングを含む。流れ調整器が伝熱室を通って軸方向に延在し、制限板によって分離された第１および第２の穿孔部分を有している。流れ調整器は、第１流体の流れを調整するように構成されてなる。音響調整器が音減衰室を通って軸方向に延在し、第１流体に伴う音響周波数の所定帯域の強度を減衰させるようにしてなる複数の開口を有している。流体移送部材が伝熱室内に配置され、第２流体の流れを収容し、第１流体から第２流体に熱を伝達するように構成されてなる。
【０００４】
本発明の利用可能なさらなる分野は、以下に示す詳細な説明から明らかになるであろう。詳細な説明および具体的な例は、本発明の好ましい実施形態を示すが、例示の目的のみを意図したものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではないことを、理解すべきである。
本発明は、詳細な説明と添付図面とからより深く理解されるであろう。
【０００５】
好ましい実施形態の詳細な説明
以下の好ましい実施形態の説明は、本来的に単なる例示であり、本発明の範囲、その応用またはその使用を限定することを意図したものではない。
【０００６】
図１および図２を参照して、本発明の原理に従って構成される消音器／熱交換器複合装置１０を説明する。消音器／熱交換器複合装置１０は、ハウジング１２、流れ調整器１４、流体移送部材１６、および音響調整器１８を含む。ハウジング１２は、円筒状殻２０、流入端部２３に位置する流入ヘッダ２２、および、流出端部２５に位置する流出ヘッダ２６を含む。円筒状殻２０は、仕切り３４によって分離された伝熱室３０および音減衰室３２を規定する。伝熱室３０は流入ヘッダ２２に隣接し、音減衰室３２は流出ヘッダ２６に隣接する。代替の典型的実施形態においては逆の関係が成り立つ。円筒状殻２０は金属で構成され、流入ヘッダ２２および流出ヘッダ２６はそれぞれ、円筒状殻２０の流入端部２３および流出端部２５に溶接された環状の金属板である。同様に、仕切り３４は殻２０の内壁に溶接された環状の金属板である。ここでは円筒状の殻２０を含むハウジング１２を示しているが、あらゆる形状の殻２０が本発明の範囲に入る。
【０００７】
流れ調整器１４は、ハウジング１２の流入端部２３から伝熱室３０を通って仕切り３４へと長手方向に延在する金属管３８を含む。流れ調整器１４は、内燃エンジンからの排出流体などの第１流体の流れを収容し、かつ調整するように構成されてなる。流れ調整器１４は、制限板４４によって分離された第１の穿孔部分４０および第２の穿孔部分４２を含む。制限板４４は、金属管３８の内壁に溶接された金属板であり、第１流体の少なくとも一部を通過させるための開口４６を含む。制限板４４は、開口４６を規定する、第１流体の流れ内の乱流を低減するために役立つ丸められた縁部４８を有する。
【０００８】
流体移送部材１６は、流入部５２および流出部５４を有する中空のコイル５０であり、第２流体の流れを収容するように構成されてなる。コイル５０は、好ましくは、高い熱伝導性を有する金属であり、第２流体はエンジン冷却剤などの熱回収流体である。流入部５２および流出部５４は、ハウジング１２の流入端部２３から延在し、車両エアコンディショナシステムに直列に接続されるように構成されてなる。代替の実施形態においては、流体移送部材１６の流入部５２および流出部５４は、ハウジング１２の流出端部２５から延在する。フランジブラケット４９が、流体移送部材１６の中央領域を流れ調整器１４に固定して、構造的一体化を実現している。
【０００９】
音響調整器１８は、仕切り３４から音減衰室３２を通ってハウジング１２の流出端部２５へと長手方向に延在する金属管５６を含む。音響調整器１８は、仕切り３４の開口３６を通して伝熱室３０から第１流体を受けるように構成されてなる。音響調整器１８はさらに、内燃エンジンの排出流に伴う音響を減衰させるための複数の開口５８を含む。これらの音響の強度および周波数は、エンジンの動作特性の関数である。その特性には、シリンダの点火周期、シリンダの数、弁配置、動作負荷、および速度条件が含まれる。音響調整器１８および音減衰室３２の物理的特性は、異なる特性の音響を減衰させるために、調整または変更することが可能である。たとえば、音減衰室３２の長手方向の寸法Ｌは、減衰させる周波数に直接関係する。したがって、音減衰室３２の長手方向の寸法Ｌを大きくすることで、より低い周波数が減衰する。さらに、音響調整器１８の直径Ｄ２に対する音減衰室３２の直径Ｄ１の比は、減衰の度合いに関係する。したがって、この比を大きくすることで、任意の周波数の音響の減衰つまり減弱の度合いが増大する。
【００１０】
典型的実施形態では、流れ調整器１４および音響調整器１８は、単一の連続した金属管で構成される。この金属管は流入ヘッダ２２、流出ヘッダ２６間に延在して、流入ヘッダ２２および流出ヘッダ２６に固定されている。さらに、この金属管は流入フランジ２４および流出フランジ２８を含む。流入フランジ２４および流出フランジ２８は、それぞれ、ハウジング１２の流入端部２３および流出端部２５から延びる断面積の減少した領域であり、消音器／熱交換器複合装置１０を車両排気システムに直列に結合させるように構成されてなる。代替の典型的実施形態では、流れ調整器１４、音響調整器１８、流入フランジ２４および流出フランジ２８は、それぞれ別個の構成要素であり、溶接または他の固定手段によって互いに固定される。
【００１１】
動作中、内燃エンジンからの排気の一定流が、消音器／熱交換器複合装置１０内を、その流入端部２３からその流出端部２５へと流れる。同時に、熱回収流体の一定流が、流体移送部材１６内を、流入部５２から流出部５４へと流れる。排気流がハウジング１２の流入端部２３に入る際、排気流は流れ調整器１４の第１の穿孔部分４０に収容される。排気流が制限板４４に近づくにつれて、少なくともその一部分は偏向されて、第１の穿孔部分４０を通って流れ調整器１４から出る。排気流の残余は全て、制限板４４の開口４６を流れ通る。しかしながら、流れ調整器１４から強制的に出された排気流は、流体移送部材１６に隣接する伝熱室３０内を流れる。これによって、排気流は流体移送部材１６およびその内部の熱回収流体を加熱する。流体に熱が伝達される速度は、排気流および熱回収流体の特性に依存する。たとえば、伝熱速度は、一般に、排気流の質量流速および温度に比例する。さらに、伝熱速度は、一般に、流体移送部材１６内を流れる熱回収流体の速度に反比例する。最終的に熱回収流体は、流体移送部材１６の流出部５４に達して、車両エアコンディショナシステムへと運ばれる。熱回収流体は、その後、車室内または温水器などの付属装置に熱を供給するために、使用することができる。
【００１２】
一方、流体移送部材１６に隣接して流れる排気流の部分は、第２の穿孔部分４２を経由して、流れ調整器１４に再び入る。この排気流は、次いで、仕切り３４の開口３６を通って音響調整器１８に流れ込む。その後、排気流は、音響調整器１８の複数の開口５８を経由して、音減衰室３２に流れ込む。音減衰室３２は、上述の態様で排気流と共に運ばれる音響を減衰させる役割を果たす。最終的に、排気流は、複数の開口５８を経由して音響調整器１８に再び入り、ハウジング１２の流出端部２５から出る。音響調整器１８の複数の開口５８は、排気流を音響調整器１８から強制的に出して音減衰室３２に入れる機能を有する。音響調整器１８の断面積に対する複数の開口５８の総面積は、排気流が音響調整器１８から出る速度に関係する。一般に、この速度の変化は音減衰にほとんど影響しない。
【００１３】
本発明の説明は、本来的に例示に過ぎず、したがって、本発明の主旨から逸脱しない変形は本発明の範囲に含まれる。そのような変形が、本発明の精神および範囲からの逸脱であるとみなすべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に従う消音器／熱交換器複合装置の典型的な実施形態の断面側面図である。
【図２】図１の消音器／熱交換器複合装置のハウジング殻を除いた側面図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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