Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Abwärmerückgewinnungsvorrichtung
wie sie bei einem Fahrzeug beispielsweise zum Einsatz kommt.The
The present invention relates to a waste heat recovery device
as used in a vehicle, for example.
Eine übliche
Abwärmerückgewinnungsvorrichtung ist bekannt,
die Abwärme des Abgases aus einer Brennkraftmaschine eines
Fahrzeugs unter Verwendung eines Wärmerohr-Prinzips gewinnt,
so dass die Abwärme zur Erleichterung des Warmlaufens herangezogen
wird (beispielsweise JP 62-268722A ).
Die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung ist mit einem
Verdampfungsteil eines Wärmerohres und einem Kondensationsteil
des Wärmerohres ausgestattet. Der Verdampfer oder Verdampfungsteil
ist in einem Abgasrohr eines Motors untergebracht und der Kondensationsteil
ist in einem Kühlmittelkanal positioniert, so dass das
Kühl- oder Kältemittel durch die Abwärme
des Abgases erwärmt wird.A conventional waste heat recovery apparatus is known which extracts waste heat of exhaust gas from an internal combustion engine of a vehicle using a heat pipe principle, so that the waste heat is used to facilitate warming up (for example JP 62-268722A ). The waste heat recovery device is provided with an evaporation part of a heat pipe and a condensation part of the heat pipe. The evaporator or evaporation part is accommodated in an exhaust pipe of an engine, and the condensation part is positioned in a coolant passage, so that the cooling or refrigerant is heated by the waste heat of the exhaust gas.
Ein
Wärmeaustauscher vom Typ mit Umwälzschleife kann
beispielsweise als Wärmeaustauscher bei Benutzung des Wärmerohrprinzips
Verwendung finden. Der Wärmeaustauscher vom Typ Umwälzschleife
umfasst: einen Zirkulationsweg, der so konfiguriert ist, dass er
einen schleifenartigen geschlossenen Kanal bildet, wobei ein Betriebs-
bzw. Arbeitsfluid im Zirkulationsweg eingeschlossen und in der Lage
ist zu verdampfen und zu kondensieren; weiterhin einen Verdampferteil,
in dem das Arbeitsfluid durch von außen eintretende Wärme
verdampft wird, sowie einen Kondensationsteil, in dem das am Verdampferteil
verdampfte Arbeitsfluid in Wärmeaustausch mit einem zu
erwärmenden Fluid tritt.One
Heat exchanger of the circulating loop type can
for example, as a heat exchanger using the heat pipe principle
Find use. The heat exchanger of the circulating loop type
includes: a circulation path configured to be
forms a loop-like closed channel, with an operational
or working fluid enclosed in the circulation path and able
is to evaporate and condense; furthermore an evaporator part,
in which the working fluid by externally entering heat
is evaporated, and a condensation part in which the at the evaporator part
vaporized working fluid in heat exchange with a too
warming fluid occurs.
Weiterhin
ist in einer Wärmerückgewinnungsvorrichtung, wie
sie beschrieben ist in der JP 7-120179A oder
in dem US-Patent Nr. 4 974 667 ,
ein Rücklaufregelventil in einem Rücklaufkanal
angeordnet, durch welchen das im Kondensationsteil konden sierte
Betriebfluid zum Verdampferteil zurückkehrt, wodurch zwischen
einem Wärmerückgewinnungsvorgang und einem Wärmeabsperrvorgang umgeschaltet
wird.Furthermore, in a heat recovery device, as described in the JP 7-120179A or in that U.S. Patent No. 4,974,667 , A return control valve disposed in a return passage through which the condensing condensed Siert operating fluid to the evaporator part returns, whereby a switch between a heat recovery operation and a Wärmesbsperrvorgang.
In
der Wärmerückgewinnungsvorrichtung, wie sie beschrieben
ist in der JP 7-120179A und
in dem US-Patent Nr. 4 974 667 wird
das Öffnen und Schließen des Rücklaufregelventils
basierend auf der Temperatur des Kühlmittels vorgenommen. Wenn
die Wärme absorbierende Menge des Betriebsfluids im Verdampferteil
plötzlich erhöht wird, die Temperatur des Kühlmittels
jedoch noch nicht erhöht ist, hält das Rücklaufregelventil
seinen Ventilschließzustand bei, und der Druck des Betriebsfluids im
Verdampferteil nimmt abnorm zu. So kann die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung
beschädigt werden und dadurch kann das Kältemittel
oder Kühlmittel aus der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung
heraus lecken oder austreten.In the heat recovery device, as described in the JP 7-120179A and in that U.S. Patent No. 4,974,667 the opening and closing of the return control valve is made based on the temperature of the coolant. When the heat-absorbing amount of the operating fluid in the evaporator section is suddenly increased, but the temperature of the coolant is not increased, the return control valve maintains its valve-closing state, and the pressure of the operating fluid in the evaporator section increases abnormally. Thus, the waste heat recovery device may be damaged, and thereby the refrigerant or refrigerant may leak or leak out of the waste heat recovery device.
Im
Hinblick auf die vorgeschilderten Probleme ist es ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, in effektiver Weise einen Schaden einer Abwärmerückgewinnungsvorrichtung
aufgrund Druckanstiegs des Betriebsfluids in der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung
zu verhindern.in the
With regard to the problems described, it is an objective of the present
Invention, effectively damage a waste heat recovery device
due to pressure increase of the operating fluid in the waste heat recovery device
to prevent.
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Anmeldung ist eine Abwärmerückgewinnungsvorrichtung,
in der ein geschlossener Kanal vorhanden ist, in welchem ein Betriebsfluid
in der Lage ist, verdampft und kondensiert zu werden, hierin eingeschlossen und
umfasst einen Verdampferteil (1) und einen Kondensationsteil
(2). Der Verdampferteil (1) ist in einem ersten
Fluidkanal (10) untergebracht, in welchem ein Heizfluid
strömt; der Verdampferteil (1) ist so aufgebaut,
dass er das Betriebsfluid verdampft, indem er den Wärmeaustausch
zwischen dem hierin fließenden Betriebsfluid und dem Heizfluid
durchführt. Der Kondensationsteil (2) ist in einem
zweiten Fluidkanal (20) untergebracht, in dem ein zu erwärmendes
Fluid strömt, der Kondensationsteil (2) ist so
aufgebaut, dass er das Arbeitsfluid kondensiert, indem er den Wärmeaustausch
zwischen dem verdampften Arbeitsfluid und dem zu erwärmenden
Fluid vornimmt. Der Kondensationsteil (2) ist mit dem Verdampferteil (1)
gekuppelt und bildet so den geschlossenen Kanal. In der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung
ist ein erstes Ventilelement (6) an einer Abströmseite
im Kondensationsteil (2) in Strömungsrichtung
des Arbeitsfluids vorgesehen, um einen Kanal zu öffnen und
zu schließen, durch welchen das kondensierte Betriebsfluid
zum Verdampferteil (1) rückgeführt wird; auch
ist das erste Ventilelement (6) so konfiguriert, dass es
ge schlossen wird, wenn ein Innendruck des Betriebsfluids im geschlossenen
Kanal größer als ein vorbestimmter Ventilschließdruck
(P1) wird. Weiterhin ist ein zweites Ventilelement (8)
an einem Ort im geschlossenen Kanal vorgesehen, das geöffnet
werden soll, wenn der Innendruck des Betriebsfluids im geschlossenen
Kanal größer als ein vorbestimmter Auslassdruck
(P3) wird, der höher als der vorbestimmte Ventilschließdruck
(P1) eingestellt ist.According to one aspect of the present application, a waste heat recovery apparatus in which a closed channel exists, in which an operating fluid is capable of being vaporized and condensed, is included therein and comprises an evaporator section (FIG. 1 ) and a condensation part ( 2 ). The evaporator part ( 1 ) is in a first fluid channel ( 10 ), in which a heating fluid flows; the evaporator part ( 1 ) is configured to vaporize the operating fluid by performing the heat exchange between the operating fluid flowing therein and the heating fluid. The condensation part ( 2 ) is in a second fluid channel ( 20 ), in which a fluid to be heated flows, the condensation part ( 2 ) is configured to condense the working fluid by performing the heat exchange between the vaporized working fluid and the fluid to be heated. The condensation part ( 2 ) is with the evaporator part ( 1 ) and thus forms the closed channel. In the waste heat recovery device, a first valve element ( 6 ) on a downstream side in the condensation part ( 2 ) in the flow direction of the working fluid to open and close a channel through which the condensed operating fluid to the evaporator part ( 1 ) is returned; also is the first valve element ( 6 ) is configured so that it is closed when an internal pressure of the operating fluid in the closed channel is greater than a predetermined valve closing pressure (P1). Furthermore, a second valve element ( 8th ) at a location in the closed channel to be opened when the internal pressure of the operating fluid in the closed channel becomes greater than a predetermined outlet pressure (P3) set higher than the predetermined valve closing pressure (P1).
In
einem Fall also, in dem das erste Ventilelement (6) nicht
aufgrund von Störungen oder dergleichen geschlossen und
der Wärmerückgewinnungsvorgang in der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung
fortgesetzt wird, selbst wenn der Innendruck des Betriebsfluids
in der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung größer
als ein vorbestimmter Ventilschließdruck (P1) wird, wird
das zweite Ventilelement (8) geöffnet, und das
Betriebsfluid wird aus dem geschlossenen Kanal nach außen
ausgetragen, wenn der Innendruck des Betriebsfluids in der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung
größer als der vorbestimmte Auslassdruck (P3)
wird. Hierdurch kann verhindert werden, dass die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung
beschädigt wird, wodurch verhindert wird, dass das zu erwärmende
Fluid aus der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung
nach außen leckt.In a case in which the first valve element ( 6 ) is not closed due to disturbances or the like and the heat recovery operation in the exhaust heat recovery device is continued even if the internal pressure of the operation fluid in the exhaust heat recovery device becomes larger than a predetermined valve closing pressure (P1), the second valve element (FIG. 8th ), and the operating fluid is discharged outside the closed passage when the internal pressure of the operating fluid in the exhaust heat recovery device becomes greater than the predetermined exhaust pressure (P3). This can prevent the waste heat recovery Device is damaged, thereby preventing the fluid to be heated from the waste heat recovery device leaking to the outside.
Beispielsweise
kann der vorbestimmte Auslassdruck (P3) geringer als 10 atm sein.
Das zweite Ventilelement (8) kann integriert bezüglich
eines Container- oder Behälterelements (20) sein,
das einen zweiten Fluidkanal (20) definiert, der thermisch mit
dem Behälterelement (20) verbunden werden soll.For example, the predetermined outlet pressure (P3) may be less than 10 atm. The second valve element ( 8th ) can be integrated with respect to a container or container element ( 20 ), which has a second fluid channel ( 20 ) defined thermally with the container element ( 20 ) should be connected.
Das
zweite Ventilelement (8) kann ein Öffnungs- und
Schließelement (83) umfassen, das in der Lage
ist, einen Teil des geschlossenen Kanals zu öffnen und
zu schließen; ein Austrittsloch (84) ist vorgesehen,
durch welches das Betriebsfluid im geschlossenen Kanal nach außen
aus dem geschlossenen Kanal ausgetragen wird, wenn das Öffnungs- und
Schließelement (83) geöffnet wird. Beispielsweise
kann das öffnende und schließende Element (83) eine
Berstplatte oder Reißscheibe (83) sein. In diesem
Fall ist die Berstscheibe (83) so konfiguriert, dass sie
birst, wenn der Innendruck des Betriebsfluids im geschlossenen Kanal
größer als der vorbestimmte Auslassdruck (P3)
wird.The second valve element ( 8th ) can be an opening and closing element ( 83 ) capable of opening and closing a part of the closed channel; an exit hole ( 84 ) is provided, through which the operating fluid is discharged in the closed channel to the outside of the closed channel, when the opening and closing element ( 83 ) is opened. For example, the opening and closing element ( 83 ) a bursting plate or rupture disc ( 83 ) be. In this case, the rupture disk ( 83 ) is configured to burst when the internal pressure of the operating fluid in the closed channel becomes larger than the predetermined outlet pressure (P3).
Alternativ
kann das Ventilelement (8) weiterhin eine Feder (86)
umfassen, die so ausgebildet ist, dass sie das Öffnungs-
und Schließelement (83) in einer Richtung beaufschlagt,
in der ein offener Teil (82a) des geschlossenen Kanals
geschlossen wird. In diesem Fall wird die Feder (86) so
zusammengedrückt, dass das Öffnungs- und Schließelement
(83) den Öffnungsteil (82a) öffnet,
wenn der Innendruck des Betriebsfluids im geschlossenen Kanal größer als
der vorbestimmte Austragsdruck (P3) wird.Alternatively, the valve element ( 8th ), a spring ( 86 ) configured to receive the opening and closing element ( 83 ) in a direction in which an open part ( 82a ) of the closed channel is closed. In this case, the spring ( 86 ) so compressed that the opening and closing element ( 83 ) the opening part ( 82a ) opens when the internal pressure of the operating fluid in the closed channel becomes larger than the predetermined discharge pressure (P3).
Alternativ
kann das Öffnungs- und Schließelement (83)
aus einem metallischen Material mit einem Schmelzpunkt, der gleich
einer vorbestimmten Temperatur (T) ist, gemacht sein. In diesem
Fall wird das Öffnungs- und Schließelement (83)
geschmolzen, wenn die Temperatur des Betriebsfluids im geschlossenen
Kanal größer als die vorbestimmte Temperatur wird,
so dass das Betriebsfluid oder Arbeitsfluid im geschlossenen Kanal
aus dem geschlossenen Kanal nach außen ausgetragen wird.
Hier wird die vorbestimmte Temperatur (T) auf eine Temperatur des
Betriebsfluids eingestellt, bei dem der Sättigungsdampfdruck
des Betriebsfluids der vorbestimmte Auslassdruck (P3), basierend
auf einem Dampfdruckdiagramm des Betriebsfluids mit dem vorbestimmten
Auslassdruck (P3), wird.Alternatively, the opening and closing element ( 83 ) made of a metallic material having a melting point equal to a predetermined temperature (T). In this case, the opening and closing element ( 83 ) is melted when the temperature of the operating fluid in the closed channel becomes greater than the predetermined temperature, so that the operating fluid or working fluid in the closed channel is discharged outside the closed channel. Here, the predetermined temperature (T) is set to a temperature of the operation fluid at which the saturation vapor pressure of the operation fluid becomes the predetermined outlet pressure (P3) based on a vapor pressure diagram of the operation fluid having the predetermined outlet pressure (P3).
In
der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung kann der
erste Ventilmechanismus (6) geöffnet werden, wenn
der Innendruck des Betriebsfluids im geschlossenen Kanal niedriger
als ein voreingestellter Druck (P2) wird, der gleich oder kleiner
als der vorbestimmte Ventilschließdruck (P1) ist.In the waste heat recovery device, the first valve mechanism ( 6 ) when the internal pressure of the operating fluid in the closed channel becomes lower than a preset pressure (P2) equal to or smaller than the predetermined valve closing pressure (P1).
Zusätzliche
Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden schneller klar
aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
anhand der beiliegenden Zeichnungen. In diesen ist:additional
Objectives and advantages of the present invention will become clearer more quickly
from the following detailed description of the preferred embodiments
with reference to the accompanying drawings. In these is:
1 ein
schematischer Schnitt durch eine Abwärmerückgewinnungsvorrichtung
gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung; 1 a schematic section through a waste heat recovery device according to a first embodiment of the invention;
2 ist
eine vergrößerte Schnittdarstellung und lässt
ein Entlastungs- bzw. Sicherheitsventil gemäß der
ersten Ausführungsform erkennen; 2 FIG. 10 is an enlarged sectional view showing a relief valve according to the first embodiment; FIG.
3 ist
eine vergrößerte Schnittdarstellung, die ein Sicherheitsventil
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
Erfindung zeigt; und 3 Fig. 10 is an enlarged sectional view showing a safety valve according to a second embodiment of the invention; and
4 ist
eine vergrößerte Schnittdarstellung, die ein Sicherheitsventil
gemäß der dritten Ausführungsform der
Erfindung zeigt. 4 Fig. 10 is an enlarged sectional view showing a safety valve according to the third embodiment of the invention.
Ausführungsformen
samt deren Modifikationen der vorliegenden Erfindung sollen nun
mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden.embodiments
together with their modifications of the present invention will now
will be described with reference to the accompanying drawings.
(Erste Ausführungsform)First Embodiment
Eine
erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll nun
mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben
werden. Bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird eine Abwärmerückgewinnungsvorrichtung
typischerweise für ein Fahrzeug verwendet, das eine Brennkraftmaschine
als Antriebsquelle für den Lauf des Fahrzeugs benutzt.
Die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung ist so positioniert,
dass Abwärme aus dem Abgas in einem Abwärmesystem
des Motors rückgewonnen und die Abwärme zur Erleichterung
des Warmlaufens des Motors herangezogen wird.A first embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG 1 and 2 to be discribed. In the first embodiment of the present invention, a waste heat recovery device is typically used for a vehicle using an internal combustion engine as a drive source for the running of the vehicle. The waste heat recovery device is positioned so that waste heat from the exhaust gas is recovered in a waste heat system of the engine and the waste heat is used to facilitate engine warm-up.
Wie
in 1 zu sehen, umfasst die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung
einen Verdampferteil 1 und einen Kondensationsteil 2.
Der Verdampferteil 1 ist in einem Abwärmekanal 10 untergebracht,
in welchem das Abgas des Motors strömt. Daher tritt Betriebsfluid,
das im Verdampferteil 1 strömt, in Wärmeaustausch
mit dem Abgas des Motors und wird im Verdampferteil 1 verdampft.
Das Abgas ist somit ein Beispiel eines Heizfluids, das das Betriebsfluid
erwärmt, und der Abgaskanal 10 ist ein Heizfluidkanal, in
welchem das Heizfluid strömt.As in 1 As can be seen, the waste heat recovery device comprises an evaporator part 1 and a condensation part 2 , The evaporator part 1 is in a waste heat channel 10 accommodated, in which the exhaust gas of the engine flows. Therefore, operating fluid enters the evaporator section 1 flows, in heat exchange with the exhaust gas of the engine and is in the evaporator part 1 evaporated. The exhaust gas is thus an example of a heating fluid that heats the operating fluid and the exhaust passage 10 is a Heizfluidkanal in which the heating fluid flows.
Der
Kondensationsteil 2 ist in einem kastenartigen Element 20 untergebracht,
das in einem Kühl- oder Kältemittelweg des Motors
(nicht gezeigt) an einem Ort außerhalb des Abgaskanals 10 untergebracht
ist. Im Kondensationsteil 2 wird das im Verdampferteil 1 verdampfte
Betriebsfluid gekühlt und kondensiert, indem der Wärmeaustausch
mit dem Motorkühlmittel vorgenommen wird. Ein Kühlmitteleinlass 201,
der mit einer Kühlmittelauslassseite des Motors sowie einem
Kühlmittelauslass 202 gekuppelt ist, der seinerseits
mit einer Kühlmitteleinlassseite des Motors gekuppelt ist,
sind am kastenartigen Element 20 untergebracht. Bei der
vorliegenden Ausführungsform ist somit das Motorkühlmittel
ein Beispiel eines zu erwärmenden Fluids, das kastenartige
Element 20 definiert hierin einen Fluidkanal, durch welchen
das zu erwärmende Fluid strömt.The condensation part 2 is in a box-like element 20 housed in a refrigerant or refrigerant path of the engine (not shown) at a location outside the exhaust passage 10 underweight body is done. In the condensation part 2 this will be in the evaporator part 1 evaporated working fluid is cooled and condensed by the heat exchange with the engine coolant is made. A coolant inlet 201 provided with a coolant outlet side of the engine and a coolant outlet 202 is coupled, which in turn is coupled to a coolant inlet side of the engine, are on the box-like element 20 accommodated. Thus, in the present embodiment, the engine coolant is an example of a fluid to be heated, the box-like member 20 herein defines a fluid channel through which the fluid to be heated flows.
Als
Nächstes soll der Aufbau des Verdampferteils 1 beschrieben
werden. Der Verdampferteil 1 umfasst eine Vielzahl von
Verdampferwärmerohren 3a sowie eine Vielzahl von
gewellten Rippen 4a, die Jeweils an die Außenflächen
der Verdampferwärmerohre 3a gebunden sind. Jedes
der Verdampferwärmerohre 3a ist in an sich bekannter
Weise vom Typ Flachrohr mit einem größeren Durchmesser
und einem kleineren Durchmesser im Querschnitt. Die Vielzahl der
Wärmerohre ist parallel zueinander angeordnet, um in Stapelrichtung
gestapelt zu werden. Der Verdampferteil 1 befindet sich
im Abgaskanal 10 derart, dass die Richtung des großen
Durchmessers des Flachrohres im Querschnitt der Strömungsrichtung
des Abgases entspricht, und die Längsrichtung des Flachrohres
erstreckt sich in einer Richtung (beispielsweise die Aufwärts-/Abwärtsrichtung
in 1) senkrecht zur Strömungsrichtung des
Abgases, wie in 1 gezeigt.Next, the structure of the evaporator part 1 to be discribed. The evaporator part 1 includes a plurality of evaporator heat pipes 3a and a variety of wavy ribs 4a , each to the outer surfaces of the evaporator heat pipes 3a are bound. Each of the evaporator heat pipes 3a is in a conventional manner of the type flat tube with a larger diameter and a smaller diameter in cross section. The plurality of heat pipes are arranged in parallel with each other to be stacked in the stacking direction. The evaporator part 1 is located in the exhaust duct 10 such that the direction of the large diameter of the flat tube in cross section corresponds to the flow direction of the exhaust gas, and the longitudinal direction of the flat tube extends in one direction (for example, the upward / downward direction in FIG 1 ) perpendicular to the flow direction of the exhaust gas, as in 1 shown.
Der
Verdampferteil 1 umfasst obere und untere Verdampfersammler 5a,
die jeweils an den beiden Stirnseiten der Längsrichtung
der Verdampferwärmerohre 3a angebracht sind. Die
Verdampfersammler 5a erstrecken sich in der Stapelrichtung
der Verdampferwärmerohre 3a und stehen mit sämtlichen
Verdampferwärmerohren 3a in Verbindung. Bei der
vorliegenden Ausführungsform wird der Verdampfersammler 5a,
der an der oberen Stirnseite des Verdampferwärmerohres 3a angebracht
ist, als erster Verdampfersammler 51a bezeichnet, und der
Verdampfersammler 5a, der an der unteren Stirnseite des
Verdampferwärmerohres 3a angebracht ist, wird als
zweiter Verdampfersammler 52a bezeichnet.The evaporator part 1 includes upper and lower evaporator collectors 5a , respectively at the two end faces of the longitudinal direction of the evaporator heat pipes 3a are attached. The evaporator collector 5a extend in the stacking direction of the evaporator heat pipes 3a and stand with all evaporator heat pipes 3a in connection. In the present embodiment, the evaporator collector 5a , which is at the upper end of the evaporator heat pipe 3a attached, as the first evaporator collector 51a referred, and the evaporator collector 5a located at the lower end of the evaporator heat pipe 3a attached, is used as a second evaporator collector 52a designated.
Als
Nächstes soll der Aufbau des Kondensationsteils 2 beschrieben
werden. Der Kondensationsteil 2 umfasst ein Kondensationswärmerohr 3b und obere
und untere Kondensationssammler 5b, die jeweils an den
beiden Stirnseiten der Längsrichtung des Kondensationswärmerohres 3b angebracht
sind. Der Kondensationssammler 5b an einer oberen Stirnseite
des Kondensationswärmerohres 3b ist ein erster
Kondensationssammler 51b, der sich gerade vom ersten Verdampfersammler 51a fort
erstreckt, und der Kondensationssammler 5b an der unteren Stirnseite
des Kondensationswärmerohres 3b ist ein zweiter
Kondensationssammler 52b, der vorgesehen ist, um in Verbindung
mit dem zweiten Verdampfersammler 52a zu treten.Next is the construction of the condensation part 2 to be discribed. The condensation part 2 includes a condensation heat pipe 3b and upper and lower condensation collectors 5b , respectively at the two end faces of the longitudinal direction of the condensation heat pipe 3b are attached. The condensation collector 5b at an upper end side of the condensation heat pipe 3b is a first condensation collector 51b who is just starting from the first evaporator collector 51a extends, and the condensation collector 5b at the lower end of the condensation heat pipe 3b is a second condensation collector 52b which is intended to be in communication with the second evaporator collector 52a to step.
Ein
Rückführregelventil 6 ist im zweiten
Kondensationssammler 52b beispielsweise positioniert. Das
Rückführregelventil 6 kann in einem Kanal
untergebracht sein, der das Kondensationswärmerohr 3b mit
dem zweiten Verdampfersammler 52a verbindet, so dass der
Kanal entsprechend dem Innendruck des Verdampferwärmerohres 3a geöffnet
oder geschlossen wird, das heißt, entsprechend dem Druck
des Betriebsfluids im Verdampferteil 1. In der vorliegenden
Ausführungsform handelt es sich beim Rückführregelventil 6 um
ein Membranventil, das entsprechend dem Innendruck des Verdampferwärmerohres 3a betätigt
wird, das heißt, entsprechend dem Druck des Betriebsfluids
innerhalb des Verdampferteils 1. Beispielsweise ist das
Rückführregelventil (return control valve) 6 so
aufgebaut, dass es geschlossen wird, wenn der Innendruck des Verdampferteils 1 um mehr
als einen vorbestimmten ersten Druck P1 zunimmt und ist so gebaut,
dass es wieder geöffnet wird, wenn der Innendruck des Verdampferteils 1 um mehr
als einen vorbestimmten Druck P1 erhöht wird und wieder
geöffnet wird, wenn der Innendruck des Verdampferteils 1 geringer
als ein zweiter vorbestimmter Druck P2 wird. Der zweite vorbestimmte Druck
P2 ist kleiner als der erste vorbestimmte Druck P1. Jedoch kann
der zweite vorbestimmte Druck P2 gleich dem ersten vorbestimmten
Druck P1 werden. Das heißt, der erste vorbestimmte Druck
P1 wird so eingestellt, dass der Kanal zwischen dem Kondensationswärmerohr 3b und
dem Verdampferteil 1 unter Verwendung des Rückführregelventils 6 geschlossen wird,
wenn der Innendruck des Verdampferteils 1 um mehr als den
ersten bestimmten Druck P1 zunimmt. Das heißt, der erste
vorbestimmte Druck P1 entspricht einem Ventilschließdruck
des Rückführregelventils 6.A return control valve 6 is in the second condensation collector 52b for example, positioned. The return control valve 6 can be housed in a duct containing the condensation heat pipe 3b with the second evaporator collector 52a connects, so that the channel corresponding to the internal pressure of the evaporator heat pipe 3a is opened or closed, that is, according to the pressure of the operating fluid in the evaporator section 1 , In the present embodiment, the return control valve is 6 around a diaphragm valve, which corresponds to the internal pressure of the evaporator heat pipe 3a is operated, that is, according to the pressure of the operating fluid within the evaporator part 1 , For example, the return control valve 6 designed so that it is closed when the internal pressure of the evaporator part 1 increases by more than a predetermined first pressure P1 and is constructed so that it is opened again when the internal pressure of the evaporator part 1 is increased by more than a predetermined pressure P1 and is opened again when the internal pressure of the evaporator part 1 becomes less than a second predetermined pressure P2. The second predetermined pressure P2 is smaller than the first predetermined pressure P1. However, the second predetermined pressure P2 may become equal to the first predetermined pressure P1. That is, the first predetermined pressure P1 is set so that the passage between the condensation heat pipe 3b and the evaporator part 1 using the return control valve 6 is closed when the internal pressure of the evaporator part 1 increases by more than the first predetermined pressure P1. That is, the first predetermined pressure P1 corresponds to a valve closing pressure of the return control valve 6 ,
Wie
in 1 zu sehen, sind die Verdampfersammler 5a und
die Kondensationssammler 5b über Verbindungsteile 7 verbunden,
um miteinander zu kommunizieren. Die Verbindungsteile 7 umfassen erste
und zweite Verbindungsteile 71, 72, je von zylindrischer
Gestalt. Spezifisch ist der erste Verdampfersammler 51a mit
dem ersten Kondensationssammler 51b unter Verwendung eines
ersten Verbindungsteils 71 verbunden, um den ersten Kondensationssammler 51b über
den ersten Verbindungsteil 71 anzuschließen oder
zu verbinden. Im Beispiel der 1 erstrecken
sich der erste Verdampfersammler 51, der erste Verbindungsteil 71 und
der erste Kondensationssammler 51b kontinuierlich und gerade. Der
zweite Verdampfersammler 52a ist mit dem zweiten Kondensationssammler 52 unter
Verwendung des zweiten Verbindungsteils 72 verbunden und
stellt so die Verbindung mit dem zweiten Kondensationssammler 52b durch
den zweiten Verbindungsteil 72 her.As in 1 to see are the evaporator collectors 5a and the condensation collector 5b via connecting parts 7 connected to communicate with each other. The connecting parts 7 include first and second connecting parts 71 . 72 , each of cylindrical shape. Specifically, the first evaporator collector 51a with the first condensation collector 51b using a first connection part 71 connected to the first condensation collector 51b over the first connection part 71 connect or connect. In the example of 1 extend the first evaporator collector 51 , the first connecting part 71 and the first condensation collector 51b continuous and straight. The second evaporator collector 52a is with the second condensation collector 52 using the second connection part 72 connected and so makes the connection with the second condensation collector 52b through the second connecting part 72 ago.
Die
Verdampferwärmerohre 3a, die Kondensationswärmerohre 3b,
die Verdampfersammler 5a, die Kondensationssammler 5b und
die Verbindungsteile 7 sind so aufgebaut, dass sie einen
geschlossenen Kanal in Umwälzschleifenform bilden. Der
schleifenartige geschlossene Kanal ist mit einem (nicht dargestellten)
Füllerteil versehen, aus dem das Innere des schleifenartigen
geschlossenen Kanals geleert wird und dann ein Betriebsfluid eingefüllt
und vesiegelt wird. Als Beispiel für das Betriebsfluid
wird bei dieser Ausführungsform Wasser verwendet. Ein allgemein
bekanntes Betriebsfluid wie Alkohol, Fluorcarbon, Freon oder dergleichen,
kann statt des Wassers als Betriebsfluid Verwendung finden.The evaporator heat pipes 3a , the condensation heat pipes 3b , the vaporizer 5a , the condensation collector 5b and the connecting parts 7 are constructed so that they form a closed channel in Umwälzschleifenform. The loop-like closed channel is provided with a filler part (not shown) from which the inside of the loop-like closed channel is emptied and then an operating fluid is filled and sealed. As an example of the operating fluid, water is used in this embodiment. A well-known operating fluid such as alcohol, fluorocarbon, freon or the like may be used as the operating fluid instead of the water.
1 zeigt
einen Zustand, in welchem die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung
auf einem Fahrzeug installiert ist. In dem in 1 gezeigten
Zustand der Rückgewinnungsvorrichtung für Abgaswärme
sind der erste Verdampfungssammler 51a und der erste Kondensationssammler 51b an
der Oberseite der Verdampfungswärmerohre 3a und
des Kondensationswärmerohres 3b angeordnet und über den
ersten Verbindungsteil 71 verbunden, so dass das am Verdampfungsteil 1 verdampfte
Arbeitsfluid in den ersten Kondensationssammler 51b durch
den ersten Verbindungsteil 71 strömt. Der zweite
Verbindungsteil 72 erstreckt sich vom zweiten Kondensationssammler 52b zum
zweiten Verdampfungssammler 52a in etwa vertikal nach unten,
so dass das am Kondensationsteil 2 kondensierte Arbeitsfluid
zum Verdampfungsteil 1 über den zweiten Verbindungsteil 72 strömt
bzw. fließt. Ist die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
an einem Fahrzeug in dem in 1 gezeigten
Zustand montiert, dann ist der zweite Kondensationssammler 52b weiter
oben als der zweite Verdampfungssammler 52a positioniert
und mit dem zweiten Verdampfungssammler 52a über den
zweiten Verbindungsteil 72 verbunden. 1 shows a state in which the waste heat recovery device is installed on a vehicle. In the in 1 shown state of the exhaust heat recovery device are the first evaporation collector 51a and the first condensation collector 51b at the top of the evaporative heat pipes 3a and the condensation heat pipe 3b arranged and over the first connection part 71 connected, so that at the evaporation part 1 evaporated working fluid in the first condensate collector 51b through the first connecting part 71 flows. The second connecting part 72 extends from the second condensation collector 52b to the second evaporation collector 52a in about vertical downward, so that on the condensation part 2 condensed working fluid to the evaporation part 1 over the second connecting part 72 flows or flows. If the exhaust heat recovery device is on a vehicle in the in 1 mounted state, then the second condensation collector 52b above as the second evaporation collector 52a positioned and with the second evaporation collector 52a over the second connecting part 72 connected.
Ein
Sicherheitsventil 8 ist an einem Ort in dem schleifenartigen
geschlossenen Kanal der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
angeordnet. Wie 1 bei der vorliegenden Ausführungsform zeigt,
ist das Sicherheitsventil 8 an einem oberen Teil auf einer
Seitenfläche 200 des Kastenelements 20 angebracht.
Die Seitenfläche 200 des kastenförmigen
Elements 20 ist auf einer Seite positioniert, die dem Abgaswärmekanal 10 abgelegen
ist. Beispielsweise ist im Ausführungsbeispiel der 1 das
Sicherheitsventil 8 nahe dem ersten Kondensationssammler 51b auf
einer Seite angebracht, die dem Abgaskanal 10 gegenüber
liegt (das heißt, einer Seite dem Verdampfungsteil 1 gegenüber).A safety valve 8th is disposed at a location in the loop-like closed channel of the exhaust heat recovery device. As 1 in the present embodiment, the safety valve is 8th at an upper part on a side surface 200 of the box element 20 appropriate. The side surface 200 of the box-shaped element 20 is positioned on a side that is the exhaust heat duct 10 is remote. For example, in the embodiment of 1 the safety valve 8th near the first condensation collector 51b mounted on one side, the exhaust duct 10 is opposite (that is, one side of the evaporation part 1 across from).
2 ist
ein vergrößerter Schnitt, der einen Teil der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung zeigt,
einschließlich des Sicherheitsventils 8. Wie in 2 zu
sehen, ist das Sicherheitsventil 8 mit einem Endteil des
ersten Kondensationssammlers 51b an einer Seite, die dem
Verdampfungsteil 1 gegenüber liegt, verbunden.
Das Sicherheitsventil 8 umfasst einen Gehäuseteil 82,
der innen über einen Arbeitsfluidkanal 81 sowie
eine Berstscheibe 83 verfügt, die bricht oder
birst, wenn der Druck des Arbeitsfluids in dem Arbeitsfluidkanal 81 größer
als ein vorbestimmter Austrittsdruck (das heißt, ein dritter
vorbestimmter Druck P3) wird und verfügt weiter über
einen Deckelteil 85 mit einem Austrittsloch 84.
Der Gehäuseteil 82, der innen über den
Arbeitsfluidkanal 81 verfügt, ist mit dem Endteil
des ersten Kondensationssammlers 51b verbunden und steht
so dem Verdampfungsteil 1 gegenüber, derart, dass
ein Ende des Arbeitsfluidkanals 81 mit dem ersten Kondensationssammler 51b kommuniziert.
Die Berstscheibe 83 ist so angeordnet, dass sie das andere
Ende des Arbeitsfluidkanals 81 überdeckt und ist
so konfiguriert, dass sie bricht oder birst, wenn der Druck des Arbeitsfluids
im Arbeitsfluidkanal 81 – kommuniziert mit dem
ersten Kondensationssammler 51b – größer als
der vorbestimmte Druck P3 wird. Bricht die Berstscheibe 83,
so strömt das Arbeitsfluid des schleifenartigen geschlossenen
Kanals, das in den Arbeitsfluidkanal 81 strömt,
durch den gebrochenen Teil der Berstscheibe 83 und wird
in die Atmosphäre über das Austragsloch 84 des
Deckelteils 85 ausgetragen. Die Berstscheibe 83 entspricht
einem Trennelement (Öffnungs- und Schließelement),
um im Wesentlichen luftdicht den Arbeitsfluidkanal 81 gegen
die Außenseite zu trennen. 2 Fig. 10 is an enlarged sectional view showing a part of the exhaust heat recovery apparatus including the safety valve 8th , As in 2 to see is the safety valve 8th with an end portion of the first condensation collector 51b on one side, the evaporation part 1 opposite, connected. The safety valve 8th includes a housing part 82 The inside has a working fluid channel 81 and a rupture disk 83 which breaks or bursts when the pressure of the working fluid in the working fluid channel 81 greater than a predetermined discharge pressure (that is, a third predetermined pressure P3) and further has a lid member 85 with an exit hole 84 , The housing part 82 The inside of the working fluid channel 81 is with the end part of the first condensation collector 51b connected and so is the evaporation part 1 opposite, such that one end of the working fluid channel 81 with the first condensation collector 51b communicated. The rupture disk 83 is arranged so that it the other end of the working fluid channel 81 is covered and is configured to break or burst when the pressure of the working fluid in the working fluid channel 81 - communicates with the first condensate collector 51b - is greater than the predetermined pressure P3. Break the rupture disk 83 Thus, the working fluid of the loop-like closed channel flows into the working fluid channel 81 flows through the broken part of the rupture disk 83 and gets into the atmosphere via the discharge hole 84 of the lid part 85 discharged. The rupture disk 83 corresponds to a partition member (opening and closing member) to substantially airtight the working fluid channel 81 to separate against the outside.
Der
Gehäuseteil 82 ist integral mit dem Kastenelement 20 ausgeformt,
um thermisch mit dem Kastenelement 20 verbunden zu sein.
Damit kann die Wärme vom Kühlmittel im Kastenelement 20 auf
das Gehäuseelement 82 übertragen werden.
Der äußere Umfangsteil der Berstscheibe 83 ist
zwischen dem Gehäuseteil 82 und dem Deckelteil 85 eingequetscht,
um hierzwischen fixiert zu sein. Der dritte vorbestimmte Druck P3
ist höher als der erste vorbestimmte Druck P1 eingestellt,
jedoch kleiner als der obere Grenzdruck, der aufgrund der Sicherheit
der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung eingestellt ist.
Der obere Grenzdruck der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
lässt sich entsprechend der Festigkeit, der Struktur und
der Einstellposition der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
bestimmen. Die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung ist
ein Druckbehälter mit einem oberen Grenz druck von beispielsweise
10 atm, bei dem die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
sicher verwendet werden kann.The housing part 82 is integral with the box element 20 shaped to thermally with the box element 20 to be connected. This allows the heat from the coolant in the box element 20 on the housing element 82 be transmitted. The outer peripheral part of the rupture disk 83 is between the housing part 82 and the lid part 85 squeezed to be fixed in between. The third predetermined pressure P3 is set higher than the first predetermined pressure P1, but smaller than the upper limit pressure set due to the safety of the exhaust heat recovery device. The upper limit pressure of the exhaust heat recovery device can be determined according to the strength, the structure, and the setting position of the exhaust heat recovery device. The exhaust heat recovery device is a pressure vessel with an upper limit pressure of, for example, 10 atm, in which the exhaust heat recovery device can be used safely.
Beträgt
der Druck des Arbeitsfluids in der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
etwa 10 atm, so ändert sich der Innendruck nur dann erheblich, wenn
die Temperatur des Arbeitsfluids geringfügig geändert
wird. Beispielsweise wird der vorbestimmte Druck P1 eingestellt
auf gleich oder niedriger 80% des dritten vorbestimmten Drucks P3.When the pressure of the working fluid in the exhaust heat recovery device is about 10 atm, the internal pressure changes significantly only when the temperature of the working fluid is slightly will be changed. For example, the predetermined pressure P1 is set equal to or lower than 80% of the third predetermined pressure P3.
Als
Nächstes soll die Arbeitsweise der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben
werden.When
Next, the operation of the exhaust heat recovery device
described according to the first embodiment
become.
Wenn
der Innendruck des Arbeitsfluids in der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
niedriger als der vorbestimmte Druck P1 ist, wird das Rückführregelventil 6 geöffnet
und das Sicherheitsventil 8 geschlossen. Daher strömt
das durch Aufnahme von Wärme aus dem Abgas verdampfte Arbeitsfluid
aus dem Verdampferteil 1 in den Kondensationsteil 2 über
den ersten Verbindungsteil 71. Das Arbeitsfluid tritt in
Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel und wird im
Kondensationsteil 2 gekühlt und kondensiert. Dann
tritt das im Kondensationsteil 2, kondensierte Arbeitsfluid
zum Verdampferteil 1 über den zweiten Verbindungsteil 72.
Damit wird in der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
Wärme aus dem Abgas zum Kühlmittel über
das Arbeitsfluid rückgewonnen.When the internal pressure of the working fluid in the exhaust heat recovery device is lower than the predetermined pressure P1, the return control valve becomes 6 opened and the safety valve 8th closed. Therefore, the working fluid evaporated by absorbing heat from the exhaust gas flows out of the evaporator part 1 in the condensation part 2 over the first connection part 71 , The working fluid undergoes heat exchange with the coolant and is in the condensation part 2 cooled and condensed. Then this occurs in the condensation part 2 , condensed working fluid to the evaporator section 1 over the second connecting part 72 , Thus, in the exhaust heat recovery device, heat is recovered from the exhaust gas to the coolant via the working fluid.
Wenn
der Innendruck des Arbeitsfluids innerhalb der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung höher
als der erste vorbestimmte Druck P1 bei einer hohen Motorlast wird,
wird das Rückführregelventil 6 geschlossen.
In diesem Fall wird das im Kondensationsteil 2 kondensierte
Arbeitsfluid nicht zum Verdampferteil 1 rückgeführt
und dadurch wird die Rückgewinnung der Abwärme
aus dem Abgas gestoppt. Wenn die Rückgewinnung der Abgaswärme
gestoppt ist, wird der Innendruck des Arbeitsfluids der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
reduziert. In diesem Fall wird, wenn der Innendruck des Arbeitsfluids der
Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung niedriger
als der zweite vorbestimmte Druck P2 wird, der ja geringer als der
erste vorbestimmte Druck P1 ist, das Rückführregelventil 6 geöffnet
und dadurch wird die Rückgewinnung der Abwärme
aus dem Abgas erneut gestartet. Wenn dagegen der Innendruck des Arbeitsfluids
in der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung weiter
zunimmt und höher als der dritte vorbestimmte Druck P3
wird, selbst wenn das Rückführregelventil 6 geschlossen
ist, wird das Sicherheitsventil 8 geöffnet, so
dass das Arbeitsfluid in die Atmosphäre ausgetragen wird.When the internal pressure of the working fluid within the exhaust heat recovery device becomes higher than the first predetermined pressure P1 at a high engine load, the return control valve becomes 6 closed. In this case, this will be in the condensation part 2 condensed working fluid not to the evaporator part 1 recycled and thereby the recovery of waste heat from the exhaust gas is stopped. When the recovery of the exhaust heat is stopped, the internal pressure of the working fluid of the exhaust heat recovery device is reduced. In this case, when the internal pressure of the working fluid of the exhaust heat recovery device becomes lower than the second predetermined pressure P2, which is less than the first predetermined pressure P1, the return control valve 6 opened and thereby the recovery of the waste heat from the exhaust gas is restarted. On the other hand, when the internal pressure of the working fluid in the exhaust heat recovery device further increases and becomes higher than the third predetermined pressure P3, even if the return control valve 6 is closed, the safety valve 8th opened, so that the working fluid is discharged into the atmosphere.
Wenn,
wie oben beschrieben, der Innendruck des Arbeitsfluids in der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
höher als der dritte vorbestimmte Druck P3, der höher
als der erste vorbestimmte Druck P1 ist, wird, wird das Sicherheitsventil 8 geöffnet,
so dass das Arbeitsfluid in die Atmosphäre ausgetragen
wird. In einem Fall also, in dem das Rückführregelventil 6 gestört
ist und nicht schließt, selbst wenn der Innendruck des
Arbeitsfluids in der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
höher als der vorbestimmte erste Druck P1 ist, wird das
Sicherheitsventil 8 geöffnet, so dass das Arbeitsfluid
in die Atmosphäre ausgetragen werden kann, wenn der Innendruck
des Arbeitsfluids in der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
höher als der dritte vorbestimmte Druck P3 wird. Damit
kann in effektiver Weise verhindert werden, dass die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
beschädigt wird, wodurch auch verhindert wird, dass das
Kühlmittel nach außen austritt.As described above, when the internal pressure of the working fluid in the exhaust heat recovery device becomes higher than the third predetermined pressure P3 higher than the first predetermined pressure P1, the safety valve becomes 8th opened, so that the working fluid is discharged into the atmosphere. In a case, then, in which the return control valve 6 is disturbed and does not close, even if the internal pressure of the working fluid in the exhaust heat recovery device is higher than the predetermined first pressure P1, the safety valve 8th opened so that the working fluid can be discharged into the atmosphere when the internal pressure of the working fluid in the exhaust heat recovery device is higher than the third predetermined pressure P3. Thus, the exhaust heat recovery device can be effectively prevented from being damaged, thereby also preventing the coolant from leaking to the outside.
Der
obere Grenzdruck (beispielsweise 10 atm) bei normaler Arbeitstemperatur
in der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung kann
entsprechend den Normen der Verwendung von Hochdruckmaschinen beispielsweise
sicher eingestellt werden. Damit wird der dritte vorbestimmte Druck
P3, der zum Öffnen des Sicherheitsventils 8 eingestellt
wird, auf einen Druckwert eingestellt, der geringer als der obere
Grenzdruck (beispielsweise 10 atm) der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
ist.For example, the upper limit pressure (for example, 10 atm) at normal operating temperature in the exhaust heat recovery device may be set securely according to the standards of using high pressure machines. This is the third predetermined pressure P3, the opening of the safety valve 8th is set to a pressure value lower than the upper limit pressure (for example, 10 atm) of the exhaust heat recovery device.
Wenn
die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung an einem
Fahrzeug angebracht wird, das außen fährt, wird
das Sicherheitsventil 8 durch den Fahrtwind in der kalten
Umgebung gekühlt und hierdurch kann der Ventilöffnungsdruck
des Sicherheitsventils 8 höher als der dritte
vorbestimmte Druck P3 werden.When the exhaust heat recovery device is mounted on a vehicle that travels outside, the safety valve becomes 8th cooled by the wind in the cold environment and thereby the valve opening pressure of the safety valve 8th higher than the third predetermined pressure P3.
Bei
der vorliegenden Ausführungsform wird der Gehäuseteil 82 des
Sicherheitsventils 8 thermisch mit dem Kastenelement 20 verbunden,
so dass das Sicherheitsventil 8 Wärme aus dem
Kühlmittel aufnimmt, Damit kann die Temperatur des Sicherheitsventils 8 auf
einer Temperatur gehalten werden, die höher als die äußere
Umgebungstemperatur liegt. Entsprechend wird gemäß der
vorliegenden Ausführungsform der Ventilöffnungsdruck
des Sicherheitsventils 8 kaum durch die Außentemperatur bedingung
beeinflusst und es kann dadurch verhindert werden, dass der Ventilöffnungsdruck
des Sicherheitsventils 8 in erheblicher Weise vom dritten vorbestimmten
Druck P3 getrennt ist bzw. Abstand zu diesem hat.In the present embodiment, the housing part 82 the safety valve 8th thermally with the box element 20 connected so that the safety valve 8th Heat from the coolant absorbs, Thus, the temperature of the safety valve 8th be kept at a temperature which is higher than the external ambient temperature. Accordingly, according to the present embodiment, the valve opening pressure of the safety valve 8th hardly influenced by the outside temperature condition and it can be prevented by the valve opening pressure of the safety valve 8th is significantly separated from the third predetermined pressure P3 or has distance therefrom.
(Zweite Ausführungsform)Second Embodiment
Als
Nächstes soll eine zweite Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 3 erläutert
werden. Bei 3 handelt es sich um einen vergrößerten
Schnitt, der ein Sicherheitsventil 8 sowie einen Teil einer
Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung um das Sicherheitsventil 8 herum
hat. Nach 3 sind Teile ähnlich
oder entsprechend denen der ersten Ausführungsform mit
den gleichen Bezugszahlen wie bei der ersten Ausführungsform
bezeichnet. Nach der zweiten Ausführungsform können die
anderen Teile der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung ähnlich
denen in 1 gezeigten sein.Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG 3 be explained. at 3 It is an enlarged section, which is a safety valve 8th and a portion of an exhaust heat recovery device around the safety valve 8th around has. To 3 are parts similar or corresponding to those of the first embodiment denoted by the same reference numerals as in the first embodiment. According to the second embodiment, the other parts of the exhaust heat recovery device similar to those in FIG 1 be shown.
Wie 3 erkennen
lässt, ist ein Arbeitsfluidkanal 81 in einem Kastenelement 20 vorgesehen und
steht in Verbindung mit dem ersten Kondensationssammler 51b (siehe 1),
so dass das Arbeitsfluid in dem ersten Kondensationssammler 51b zum Sicherheitsventil 8 über
den Arbeitsfluidkanal 81 eingeführt wird. Das
Sicherheitsventil 8 umfasst einen Gehäuseteil 82 mit
einem durchgehenden Loch 82a an einem Ende, durch welches
die Innenseite des Gehäuseteils 82 die Verbindung
zum Arbeitsfluidkanal 81 herstellt. Ein Deckelteil 85 mit
einer Austrittsbohrung 84 ist am anderen Ende des Gehäuseteils 82 angebracht.
Der Gehäuseteil 82 des Sicherheitsventils 8 ist
integral mit dem Gehäuseteil 20 ausgeformt, um
thermisch mit dem Kastenelement 20 verbunden zu sein.As 3 is a working fluid channel 81 in a box element 20 provided and is in communication with the first condensation collector 51b (please refer 1 ), so that the working fluid in the first condensation collector 51b to the safety valve 8th over the working fluid channel 81 is introduced. The safety valve 8th includes a housing part 82 with a through hole 82a at one end, through which the inside of the housing part 82 the connection to the working fluid channel 81 manufactures. A lid part 85 with an exit hole 84 is at the other end of the housing part 82 appropriate. The housing part 82 the safety valve 8th is integral with the housing part 20 shaped to thermally with the box element 20 to be connected.
Das
Sicherheitsventil 8 umfasst ein Öffnungs- und
Schließelement 83, das so konfiguriert ist, dass
es den Arbeitsfluidkanal 81 in Ausströmungsrichtung
des Arbeitsfluids öffnet und schließt. Wird das Öffnungs-
und Schließelement 83 geöffnet, dann
strömt das aus dem Arbeitsfluidkanal 81 fließende
Arbeitsfluid in das Innere des Gehäuseteils 82 über
die durchgehende Bohrung 82a und wird dann in die Atmosphäre über
das Austragsloch 84 des Deckelteils 85 ausgetragen.
Das Öffnungs- und Schließelement 83 wird
durch eine Wendelfeder 86 in einer Richtung, in der die
durchgehende Bohrung 82a geschlossen wird, beaufschlagt.
Wenn der Druck innerhalb des Kühlmittelkanals 81 größer
als der dritte vorbestimmte Druck P3 wird, dann wird die Wendelfeder 86 durch
die Schubkraft des Öffnungs- und Schließelements 83 zusammengedrückt,
so dass die durchgehende Bohrung 82a durch das Öffnungs-
und Schließelement 83 geöffnet wird.The safety valve 8th includes an opening and closing element 83 which is configured to be the working fluid channel 81 in the outflow direction of the working fluid opens and closes. Will the opening and closing element 83 opened, then flows from the working fluid channel 81 flowing working fluid into the interior of the housing part 82 over the through hole 82a and then into the atmosphere via the discharge hole 84 of the lid part 85 discharged. The opening and closing element 83 is by a spiral spring 86 in a direction in which the through hole 82a is closed, charged. When the pressure inside the coolant channel 81 becomes larger than the third predetermined pressure P3, then the coil spring becomes 86 by the pushing force of the opening and closing element 83 compressed so that the through hole 82a through the opening and closing element 83 is opened.
Für
den Fall, dass das Rückführregelventil 6 nicht
geschlossen wird und die Zirkulation des Arbeitsfluids sich fortsetzt,
selbst wenn der Innendruck des Arbeitsfluids in der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
höher als der erste vorbestimmte Druck P1 wird, wird, wenn
der Innendruck des Arbeitsfluids in der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
höher als der dritte vorbestimmte Druck P3 wird, der höher
als der erste vorbestimmte Druck P1 liegt, das Sicherheitsventil 8 geöffnet,
so dass das Arbeitsfluid in die Atmosphäre ausgetragen
werden kann. Hierdurch kann verhindert werden, dass Abwärme
vergeudet wird, wodurch verhindert wird, dass das Kühlmittel
nach außen durchtritt.In the event that the return control valve 6 is not closed and the circulation of the working fluid continues even when the internal pressure of the working fluid in the exhaust heat recovery device becomes higher than the first predetermined pressure P1, becomes higher as the internal pressure of the working fluid in the exhaust heat recovery device is higher than the third predetermined pressure P3 as the first predetermined pressure P1, the safety valve 8th opened, so that the working fluid can be discharged into the atmosphere. This can prevent waste heat from being wasted, thereby preventing the coolant from passing to the outside.
(Dritte Ausführungsform)Third Embodiment
Eine
dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll
nun mit Bezug auf 4 beschrieben werden. Bei 4 handelt
es sich um eine vergrößerte Schnittdarstellung,
die ein Entlastungs- oder Sicherheitsventil 8 und einen
Teil der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung um
das Sicherheitsventil 8 zeigt. In 3 sind Teile ähnlich
denen der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszahlen
wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet. Bei der
zweiten Ausführungsform können die anderen Teile
der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung ähnlich
denen in 1 gezeigten sein.A third embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG 4 to be discribed. at 4 it is an enlarged sectional view, which is a relief or safety valve 8th and a part of the exhaust heat recovery device around the safety valve 8th shows. In 3 For example, parts similar to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment. In the second embodiment, the other parts of the exhaust heat recovery device similar to those in FIG 1 be shown.
Wie
in 4 gezeigt, ist ein Arbeitsfluidkanal 81 in
einem Kastenelement 20 vorgesehen und kommuniziert mit
dem ersten Kondensationssammler 51b (siehe 1),
so dass das Arbeitsfluid in dem ersten Kondensationssammler 51b in
das Sicherheitsventil 8 eingeführt wird. Das Sicherheitsventil 8 umfasst
einen Gehäuseteil 82 mit einer durchgehenden Bohrung 82a an
dem einen Ende, durch welche die Innenseite des Gehäuseteils 82 mit
dem Arbeitsfluidkanal 81 in Verbindung steht sowie einen
Teil (coke portion) 83 von niedrigem Schmelzpunkt. Der
Teil 83 von einem Material mit niedrigem Schmelzpunkt wird
in den Gehäuseteil 82 eingepasst und schließt die
durchgehende Bohrung 82a im Wesentlichen. Der Teil 83 besteht
aus einem Metall, das schmilzt, wenn es auf eine Temperatur höher
als eine vorbestimm te Temperatur T erwärmt wird. Wenn beispielsweise
die Temperatur des Arbeitsfluids in dem schleifenartigen geschlossenen
Kanal größer als die vorbestimmte Temperatur T
wird, wird der Teil 83 geschmolzen, so dass das Arbeitsfluid
in dem geschlossenen schleifenartigen Kanal in die Atmosphäre
ausgetragen wird. Der Teil 83 entspricht einem Trennelement
(Öffnungs- und Schließelement) der vorliegenden
Erfindung, um im Wesentlichen den Arbeitsfluidkanal 81 gegen
die Außenseite zu trennen.As in 4 shown is a working fluid channel 81 in a box element 20 provided and communicates with the first condensation collector 51b (please refer 1 ), so that the working fluid in the first condensation collector 51b in the safety valve 8th is introduced. The safety valve 8th includes a housing part 82 with a through hole 82a at one end, through which the inside of the housing part 82 with the working fluid channel 81 communicates as well as a part (coke portion) 83 of low melting point. The part 83 from a material with a low melting point is in the housing part 82 fitted and closes the through hole 82a essentially. The part 83 consists of a metal that melts when heated to a temperature higher than a vorbestimm te temperature T. For example, when the temperature of the working fluid in the loop-like closed channel becomes larger than the predetermined temperature T, the part becomes 83 melted so that the working fluid in the closed loop-like channel is discharged into the atmosphere. The part 83 corresponds to a partition member (opening and closing member) of the present invention to substantially the working fluid channel 81 to separate against the outside.
Da
die Innenseite des schleifenartigen geschlossenen Kanals auf Unterdruck
gebracht ist, haben der gesättigte Dampfdruck sowie die
Temperatur das Verhältnis 1:1 im Dampfdruckdiagramm des
Arbeitsfluids. Damit wird die vorbestimmte Temperatur T basierend
auf dem Dampfdruckdiagramm des Arbeitsfluids eingestellt, und zwar
so, dass der gesättigte Dampfdruck der Temperatur des Arbeitsfluids
entspricht, wenn der gesättigte Dampfdruck gleich dem vorbestimmten
dritten Druck P3 ist, bei dem es sich um den Ventilöffnungsdruck
des Sicherheitsventils 8 der ersten Ausführungsform
handelt.Since the inside of the loop-like closed channel is brought to negative pressure, the saturated vapor pressure and the temperature have the ratio 1: 1 in the vapor pressure diagram of the working fluid. Thus, the predetermined temperature T is set based on the vapor pressure graph of the working fluid so that the saturated vapor pressure is equal to the temperature of the working fluid when the saturated vapor pressure is equal to the predetermined third pressure P3, which is the valve opening pressure of the safety valve 8th of the first embodiment.
Für
den Fall, dass das Rückführregelventil 6 nicht
geschlossen wird und die Zirkulation des Arbeitsfluids sich fortsetzt,
selbst wenn der Innendruck des Arbeitsfluids in der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
höher als der erste vorbestimmte Druck P1 liegt, wenn der
Innendruck des Arbeitsfluids in der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
größer als der vorbestimmte Druck P3 wird, der
höher als der vorbestimmte Druck P1 ist, wird der Teil 83 geschmolzen,
so dass das Arbeitsfluid gegen die Atmosphäre ausgetragen
werden kann. So kann verhindert werden, dass die Abgaswärme
vergeudet wird, wodurch andererseits verhindert wird, dass das Kühlmittel
nach außen durchtritt.In the event that the return control valve 6 is not closed and the circulation of the working fluid continues even when the internal pressure of the working fluid in the exhaust heat recovery device is higher than the first predetermined pressure P1 when the internal pressure of the working fluid in the exhaust heat recovery device becomes greater than the predetermined pressure P3 higher than the predetermined one Pressure P1 is the part 83 melted, so that the working fluid can be discharged to the atmosphere. Thus, it can be prevented that the exhaust heat is wasted, which on the other hand prevents the prevents Coolant escapes to the outside.
(Andere Ausführungsformen)Other Embodiments
Obwohl
die vorliegende Erfindung vollständig in Verbindung mit
bevorzugten Ausführungsformen anhand der beiliegenden Zeichnungen
beschrieben wurde, ist darauf hinzuweisen, dass verschiedenartige Änderungen
und Modifikationen für den Fachmann klar sind.Even though
the present invention fully in connection with
preferred embodiments with reference to the accompanying drawings
has been described, it should be noted that various changes
and modifications will be apparent to those skilled in the art.
Beispielsweise
ist bei den oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung das Sicherheitsventil 8 am Kastenelement 20 befestigt.For example, in the first to third embodiments of the present invention described above, the safety valve is 8th on the box element 20 attached.
Jedoch
kann das Sicherheitsventil 8 am ersten Verbindungsteil 71 oder
dem zweiten Verbindungsteil 72 oder an einem anderen Ort
der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung befestigt
sein.However, the safety valve can 8th at the first connection part 71 or the second connection part 72 or attached to another location of the exhaust heat recovery device.
Bei
den oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem zu erwärmenden
Fluid um das Motorkühlmittel als Beispiel. Das zu erwärmende Fluid
kann aber auch das Motoröl oder das ATF (Fluid des Automatikgetriebes
bzw. das Getriebeöl) sein.at
the above-described first to third embodiments
The present invention is to be heated
Fluid around the engine coolant as an example. The fluid to be heated
but also the engine oil or the ATF (fluid of the automatic transmission
or the transmission oil).
Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der schleifenartige
geschlossene Kanal in der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
vorgesehen, so dass das Arbeitsfluid in dem schleifenartigen geschlossenen
Kanal in Zirkulation versetzt wird. Jedoch kann irgend ein geschlossener
Kanal anstelle des schleifenartigen geschlossenen Kanals in der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
Verwendung finden.at
The above-described embodiments is the loop-like
closed channel in the exhaust heat recovery device
provided so that the working fluid in the loop-like closed
Channel is placed in circulation. However, any one can be closed
Channel instead of the loop-like closed channel in the exhaust heat recovery device
Find use.
Solche Änderungen
und Modifikationen sind als im Rahmen der vorliegenden Erfindung
liegend, definiert durch die beiliegenden Ansprüche, anzusehen.Such changes
and modifications are considered within the scope of the present invention
lying defined by the appended claims.
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