DE112013003962T5

DE112013003962T5 - Abwärmerückgewinnungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112013003962T5
Application number: DE112013003962.1T
Authority: DE
Inventors: c/o DENSO Corp. Ueda Kenta; c/o Denso Corp. Mukoubara Yuuki; c/o Denso Corp. Yamanaka Yasutoshi; c/o Denso Corp. Kunikata Yuhei; c/o Denso Corp. Tamada Isao
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2015-04-23
Also published as: JP6044419B2; CN104541045B; US9458792B2; US20150226154A1; CN104541045A; JP2014051966A; WO2014024437A1

Abstract

Eine Abwärmerückgewinnungsvorrichtung umfasst: einen Heizungsteil (1) zum Austauschen von Wärme zwischen einem Heizfluid und einem Arbeitsfluid, das darin eingeschlossen ist und fähig ist, verdampft und kondensiert zu werden, um dadurch das Arbeitsfluid zu verdampfen; und einen Kondensationsteil (2) zum Austauschen von Wärme zwischen dem von dem Heizungsteil (1) verdampften Arbeitsfluid und einem geheizten Fluid, um dadurch das Arbeitsfluid zu kondensieren. Der Heizungsteil (1) hat ein Rohr (10), in dem das Arbeitsfluid strömt und dessen oberer Seitenendabschnitt in einer Vertikalrichtung geöffnet ist und dessen unterer Seitenendabschnitt in der Vertikalrichtung geschlossen ist. Der Heizungsteil (1) hat einen Lagerteil (3), der auf einer Oberseite in seiner Vertikalrichtung bereitgestellt ist, wobei der Lagerteil (3) einen Rohrverbindungsteil (41) hat, mit dem der obere Seitenendabschnitt in der Vertikalrichtung des Rohrs (10) verbunden ist und der das von dem Kondensationsteil (2) kondensierte Arbeitsfluid lagert. Der Lagerteil (3) hat einen Aufnahmeteil (31) für kondensierte Flüssigkeit zum Aufnehmen des Arbeitsfluids, das von dem dem Kondensationsteil (2) kondensiert wird.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr 2012-175156 , eingereicht am 7 August 2012, und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-68046 , eingereicht am 28. März 2013, deren Offenbarungen hier per Referenz eingebunden sind.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Abwärmerückgewinnungsvorrichtung, die für ein Fahrzeug, wie etwa ein Automobil, verwendet wird.
Hintergrundtechnik
Es wurde eine Abwärmerückgewinnungsvorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme, die aus einem Abgas eines Automobils gewonnen wurde, und zur Nutzung der Wärme, um das Aufwärmen eines Verbrennungsmotors zu beschleunigen, vorgeschlagen (siehe zum Beispiel Patentdokument 1) Diese Abwärmerückgewinnungsvorrichtung hat einen Heizungsteil zum Austauschen von Wärme zwischen dem Abgas und einem Arbeitsfluid, das in der Vorrichtung eingeschlossen ist, und einen Kondensationsteil zum Austauschen von Wärme zwischen dem Arbeitsfluid und einem Kühlwasser des Verbrennungsmotors.
Dokument des bisherigen Stands der Technik
Patentdokument

Patentliteratur 1: JP2007-332857A

Im Übrigen wird in der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung, die in dem vorstehend beschriebenen Patentdokument 1 beschrieben wird, eine derartige Struktur, dass ein Rohr, in dem das Arbeitsfluid strömt, an seinen oberen und unteren Endabschnitten mit einer Sammelleitung gekoppelt ist, als der Heizungsteil verwendet. Folglich kann eine Differenz in der linearen Ausdehnung, die sich durch eine schnelle Temperaturänderung (100 auf 900°C) in dem Abgas ergibt, eine thermische Spannung bewirken, was dazu führen kann, dass ein Abschnitt, in dem das Rohr in der Sammelleitung befestigt ist, bricht.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung behandelt die vorstehenden Themen. Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Abwärmerückgewinnungsvorrichtung bereitzustellen, die davon abgehalten werden kann, durch eine thermische Spannung zu brechen.
Um die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung zu lösen, umfasst eine Abwärmerückgewinnungsvorrichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung einen Heizungsteil, einen Kondensationsteil und einen Lagerteil. Der Heizungsteil tauscht Wärme zwischen Heizfluid und Arbeitsfluid aus, das in dem Heizungsteil eingeschlossen ist und fähig ist, verdampft und kondensiert zu werden, um das Arbeitsfluid zu verdampfen. Der Heizungsteil umfasst ein Rohr, durch das das Arbeitsfluid strömt. Ein oberer Endabschnitt des Rohrs öffnet sich in einer Vertikalrichtung. Ein unterer Endabschnitt des Rohrs ist in der Vertikalrichtung ist geschlossen. Der Kondensationsteil tauscht Wärme zwischen dem Arbeitsfluid, das von dem Heizungsteil verdampft wird, und geheiztem Fluid aus, um das Arbeitsfluid zu kondensieren. Der Lagerteil ist auf einer Oberseite des Heizungsteils in der Vertikalrichtung bereitgestellt und lagert das Arbeitsfluid, das von dem Kondensationsteil kondensiert wird. Der Lagerteil umfasst einen Rohrverbindungsteil, der mit dem oberen Endabschnitt des Rohrs verbunden ist, und einen Aufnahmeteil für kondensierte Flüssigkeit, der das Arbeitsfluid, das von dem Kondensationsteil kondensiert wird, aufnimmt.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist nur der Oberseitenendabschnitt des Rohrs mit dem Rohrverbindungsteil verbunden und das Rohr ist nicht auf einen anderen Abschnitt als seinen Oberseitenendabschnitt beschränkt. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass eine thermische Spannung durch eine Differenz in der linearen Ausdehnung verursacht wird, die durch eine schnelle Temperaturänderung in dem Heizfluid entwickelt wird, und folglich einen Abschnitt, in dem das Rohr in dem Rohrverbindungsteil befestigt ist, davon abzuhalten, zu brechen.
Ferner ist die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit dem Lagerteil zum Lagern des Arbeitsfluids, das von dem Kondensationsteil kondensiert wird, versehen, wo wird das kondensierte Arbeitsfluid mit dem Rohrverbindungsteil in Kontakt gebracht, um dadurch zu verhindern, dass die Temperatur des Rohrverbindungsteils erhöht wird. Ferner ist in dem Lagerteil der Aufnahmeteil für die kondensierte Flüssigkeit zum Aufnehmen des von dem Kondensationsteil kondensierten Arbeitsfluids angeordnet, so dass das kondensierte Arbeitsfluid nass über den gesamten Lagerteil, das heißt, über die gesamte Oberfläche des Rohrverbindungsteils, verteilt werden kann. Selbst in dem Fall, in dem die Temperatur des Heizfluids schnell erhöht wird, kann folglich eine Temperaturerhöhung in dem Rohrverbindungsteil beschränkt werden, was folglich verhindern kann, dass eine thermische Spannung erzeugt wird und zuverlässig verhindern kann, dass ein Abschnitt, in dem das Rohr in dem Rohrverbindungsteil befestigt ist, bricht.
In einer anderen Betriebsart der vorliegenden Offenbarung kann der Aufnahmeteil für kondensierte Flüssigkeit aus der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung einer vorstehend beschriebenen Betriebsart beseitigt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorstehenden Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gegeben wird, deutlicher, wobei in den Zeichnungen:
1 eine schematische Schnittansicht ist, um einen Schnittaufbau einer Abwärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zu zeigen;
2 eine perspektivische Explosionsansicht ist, um die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zu zeigen;
3 eine Schnittansicht ist, um einen Zustand zu zeigen, in dem ein Ventil 5 in der ersten Ausführungsform geschlossen ist;
4 eine Schnittansicht ist, um einen Zustand zu zeigen, in dem das Ventil in der ersten Ausführungsform geöffnet ist;
5 ein auf einer Linie V-V in 3 genommener Schnitt ist;
6 eine Schnittansicht ist, um eine Nachbarschaft eines Abschnitts zu zeigen, in dem ein Rohr 10 in einer Kernplatte in einer zweiten Ausführungsform befestigt ist;
7 eine Schnittansicht ist, um eine Nachbarschaft eines Abschnitts, in dem ein Rohr 10 in einer Kernplatte befestigt ist, in einer dritten Ausführungsform zu zeigen;
8 eine schematische Schnittansicht ist, um einen Schnittaufbau einer Abwärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform zu zeigen;
9 eine Seitenansicht ist, um ein Rohr 10 in einer fünften Ausführungsform zu zeigen;
10 eine Seitenansicht ist, um ein Rohr 10 in einer sechsten Ausführungsform zu zeigen;
11 eine Seitenansicht ist, um ein Rohr 10 in einer siebten Ausführungsform zu zeigen;
12 ein Charakteristikdiagramm ist, um eine Beziehung zwischen der eingeschlossenen Menge eines Arbeitsfluids in einer achten Ausführungsform zu zeigen;
13 ein Charakteristikdiagramm ist, um eine Beziehung zwischen der eingeschlossenen Menge des Arbeitsfluids und einem Maximalwert eines Innendrucks in einer achten Ausführungsform zu zeigen;
14 ein Charakteristikdiagramm ist, um eine Beziehung zwischen einer Siedeleistung eines Heizungsteils und einem oberen Grenzwert der eingeschlossenen Menge des Arbeitsfluids in der achten Ausführungsform zu zeigen;
15 eine Perspektivansicht ist, um eine Kühlwasserleitung in einer neunten Ausführungsform zu zeigen;
16 ein Charaktertistikdiagramm ist, um eine Beziehung zwischen einem regelmäßigen Abstand eines Rillenteils und einem Wärmeübertragungskoeffizienten in der neunten Ausführungsform zu zeigen;
17 ein Charakteristikdiagramm ist, um eine Beziehung zwischen dem regelmäßigen Abstand des Rillenteils und einem Wasserströmungswiderstand in der neunten Ausführungsform zu zeigen;
18 ein Charakteristikdiagramm ist, um eine Beziehung zwischen einer Tiefe des Rillenteils und einem Wärmeübertragungskoeffizienten in der neunten Ausführungsform zu zeigen; und
19 ein Charakteristikdiagramm ist, um eine Beziehung zwischen der Tiefe des Rillenteils und dem Wasserströmungswiderstand in der neunten Ausführungsform zu zeigen.
Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung
Nachstehend werden Ausführungsformen auf der Basis der Zeichnungen beschrieben. Hier werden gleiche Teile oder äquivalente Teile in den jeweiligen Ausführungsformen nachstehend in den Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform wird auf der Basis von 1 bis 5 beschrieben. Eine Abwärmerückgewinnungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform gewinnt eine Abwärme aus einem Abgas aus einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors (Brennkraftmaschine) eines Fahrzeugs zurück und verwendet die Abwärme zum Aufwärmen des Verbrennungsmotors. Hier zeigt die Richtung eines auf- und abwärts gerichteten Pfeils in 1 eine Richtung des Zustands, in dem die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung in dem Fahrzeug montiert ist. Ferner wird in 2 zu dem Zweck die Figur deutlich zu machen, ein Teil einer Wasserstoffentfernungsvorrichtung, die später beschrieben werden soll, weggelassen.
Wie in 1 gezeigt, ist die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform mit einem Heizungsteil 1, einem Kondensationsteil 2 und einem Lagerteil 3 versehen. Der Heizungsteil 1 ist mit einem Abgasdurchgang 100 versehen, in dem das Abgas des Verbrennungsmotors strömt. Ferner tauscht der Heizungsteil 1 Wärme zwischen einem Arbeitsfluid, das in dem Heizungsteil 1 eingeschlossen ist, und dem Abgas aus, um dadurch das Arbeitsfluid zu verdampfen Hier entspricht das Abgas einem Heizfluid mit dem vorgegebenen Druck.
Der Kondensationsteil 2 ist auf der Außenseite des Abgasdurchgangs 100 bereitgestellt. Der Kondensationsteil 2 tauscht Wärme zwischen dem Arbeitsfluid, das von dem Heizungsteil 1 verdampft wird, und dem Kühlwasser des Verbrennungsmotors aus, um dadurch das Arbeitsfluid zu kondensieren. Hier entspricht das Kühlwasser einem geheizten Fluid der vorliegenden Offenbarung.
Der Lagerteil 3 ist auf der Oberseite in einer Vertikalrichtung des Heizungsteils und auf der Außenseite des Abgasdurchgangs 100 bereitgestellt. Der Lagerteil 3 lagert das Arbeitsfluid, das von dem Kondensationsteil 2 kondensiert wird, und das Arbeitsfluid, das von dem Kondensationsteil 2 kondensiert wird, strömt durch den Lagerteil 3 in den Heizungsteil 1. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Heizungsteil 1, der Lagerteil 3 und der Kondensationsteil 2 in dieser Reihenfolge in Richtung einer Oberseite in der Vertikalrichtung angeordnet.
Der Heizungsteil 1 hat mehrere Rohre 10, in denen das Arbeitsfluid strömt und deren obere Endabschnitte in der Vertikalrichtung geöffnet sind und deren untere Endabschnitte in der Vertikalrichtung geschlossen sind Von jedem der Rohre 10 ist der größte Abschnitt auf der Unterseite (in der vorliegenden Ausführungsform ein Abschnitt von ungefähr 80% von seinem unteren Endabschnitt) in dem Abgasdurchgang 100 angeordnet, und ein Abschnitt auf der Oberseite (in der vorliegenden Ausführungsform ein Abschnitt von ungefähr 20% von seinem oberen Endabschnitt) auf der Außenseite des Abgasdurchgangs 100 angeordnet.
Insbesondere hat ein Abgaskanal 105, der den Abgasdurchgang 100 bildet, ein Durchgangsloch 106, das in seiner Oberseite ausgebildet ist, und die Rohre 10 sind von einer Oberseite des Durchgangslochs 106 in den Abgasdurchgang 100 eingesetzt, wobei die Rohre 10 in dem Abgasdurchgang 100 angeordnet sind.
Die oberen Endabschnitte der mehreren Rohre 10 sind jeweils mit einer Kernplatte 41 des Lagerteils 3, die später beschrieben werden soll, verbunden. Die mehreren Rohre 10 sind, abgesehen von den Abschnitten, in denen die Rohre 10 mit der Kernplatte 41 verbunden sind, nicht miteinander verbunden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist jedes der Rohre 10 in der Form eines Hohlzylinders mit einem geschlossenen Ende ausgebildet und hat einen unteren Abschnitt 101, der auf der Unterseite angeordnet ist. Ferner ist ein Eckabschnitt durch den unteren Abschnitt 101 ausgebildet und ein Seitenabschnitt 102 des Rohrs 10 ist in der Form eines kreisförmigen Bogens, der zu der Außenseite des Rohrs 10 vorsteht, ausgebildet. Mit anderen Worten sind der durch den unteren Abschnitt 101 ausgebildete Eckabschnitt und der Seitenabschnitt 102 des Rohrs 10 in der Form des kreisförmigen Bogens abgeschrägt. Ferner ist ein aus einem Metallnetz gefertigter Docht 103 auf einer Innenoberfläche des Rohrs 10 bereitgestellt. Der Docht 103 ist in der Form eines Netzes ausgebildet und ist auf dem gesamten Umfang der Innenoberfläche des Rohrs 10 angeordnet.
Der Seitenabschnitt 102 eines Abschnitts, der in dem Abgasdurchgang 100 in dem Rohr 10 angeordnet ist, hat mehrere damit verbundene Lamellen 11, wobei die mehreren Lamellen 11 eine Wärmeleitung zwischen dem Abgas und dem Arbeitsfluid beschleunigen. Die mit den mehreren Rohren 10 verbundenen Lamellen 11 sind nicht miteinander verbunden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist jede der Lamellen 11 in der Form eines Schirms ausgebildet. Das heißt, jede der Lamellen 11 hat eine gekrümmte Oberfläche 110, die wie ein kreisförmiger Bogen geformt ist, in dem ein Abschnitt näher an der Unterseite einen längeren Abstand von dem Rohr 10 hat und zu der Unterseite vorsteht. Wenn die Lamelle 11 aus einer Längsrichtung des Rohrs 10 (in der Vertikalrichtung) betrachtet wird, ist die Lamelle in der Form eines Rings ausgebildet.
Auf der Oberseite des Heizungsteils 1 ist ein Behälterteil 4 bereitgestellt, in dem das Arbeitsfluid strömt. Der Behälterteil 4 hat die Kernplatte 41 als einen Rohrverbindungsteil, mit dem eine obere Endseite des Rohrs 10 verbunden ist, einen Behälterhauptteil 42, der zusammen mit der Kernplatte 41 einen Behälterinnenraum aufbaut, und eine Trennplatte 43, die zwischen der Kernplatte 41 und dem Behälterhauptkörperteil 42 bereitgestellt ist und die den Behälterinnenraum in der Vertikalrichtung in zwei Abschnitte unterteilt.
Von dem Behälterinnenraum des Behälterteils 4 baut ein durch die Kernplatte 41 und die Trennplatte 43 ausgebildeter Raum den Lagerteil 3 auf, und ein Raum, der durch den Behälterhauptkörperteil 42 und die Trennplatte 43 ausgebildet ist, baut den Kondensationsteil 2 auf.
Die Kernplatte 41 hat eine Rohrverbindungsfläche 410, die in der Form einer flachen Ebene ausgebildet ist. Die Verbindungsfläche 410 hat mehrere Verbindungslöcher 411, von denen jedes die Rohre 10 in es eingesetzt hat. Jedes der Verbindungslöcher 411 der Kernplatte 41 hat eine Rippe 412, die an ihrem oberen Öffnungsrandabschnitt ausgebildet ist, wobei die Rippe 412 von der Rohrverbindungsfläche 410 zu der Oberseite vorsteht. Die Rippe 412 wird ausgebildet, wenn das Verbindungsloch 411 in der Kernplatte 41 durch Stechen ausgebildet wird.
Ein oberer Endabschnitt des Rohrs 10 ist weiter auf der Oberseite als die Rohrverbindungsfläche 410, das heißt, einer unteren Endseite in der Vertikalrichtung der Kernplatte 41 ausgebildet. Aus diesem Grund kann die Kernplatte 41 das kondensierte Arbeitsfluid auf seiner Rohrverbindungsfläche 410 lagern.
Der Lagerteil 3 ist mit einem Docht 31 als einem Aufnahmeteil für kondensierte Flüssigkeit zum Aufnehmen des kondensierten Arbeitsfluids durch eine Kapillarkraft bereitgestellt. Der Docht 31 hat einen Teil, der als ein Metallnetz gefertigt ist und das kondensierte Fluid zeitweise in seinen Öffnungen aufnehmen kann.
In dem Kondensationsteil 2 ist eine Kühlwasserleitung 21 angeordnet, durch die das Kühlwasser des Verbrennungsmotors strömt. Der Kondensationsteil 2 ist in einer derartigen Weise aufgebaut, dass Wärme zwischen dem Kühlwasser, das in der Kühlwasserleitung 21 strömt, und dem Arbeitsfluid, das außerhalb der Kühlwasserleitung 21 strömt, ausgetauscht wird. Das Arbeitsfluid, das an der Oberfläche der Kühlwasserleitung 21 gekühlt und kondensiert wird, wird dazu gebracht, zu der Unterseite des Kondensationsteils 2 zu tropfen In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Leitung verwendet, die in der Form eines Buchstabens U ausgebildet ist und die aus nichtrostendem Stahl gefertigt ist und deren Schnitt in einer kreisförmigen Form ausgebildet ist.
Die Trennplatte 43 des Behälterteils 4 hat ein erstes Durchgangsloch 431 und ein zweites Durchgangsloch 432 darin ausgebildet, wobei das erste Durchgangsloch 431 und das zweite Durchgangsloch 432 jeweils in einer kreisförmigen Form ausgebildet sind. Der Lagerteil 3 und der Kondensationsteil 2 stehen über die zwei Durchgangslöcher 431, 432 miteinander in Verbindung Auf einem Außenumfangsrandabschnitt des ersten Durchgangslochs 431 ist ein Wandteil 433 bereitgestellt, der sich zu einer Oberseite in der Vertikalrichtung erstreckt. Der Wandteil 433 kann das Arbeitsfluid (Wasserdampf), das aus dem Lagerteil 3 strömt und in dem gasförmigen Zustand ist, dazu bringen, von der Oberseite in der Vertikalrichtung des Kondensationsteils 2 in den Kondensationsteil 2 zu strömen. Das zweite Durchgangsloch 432 ist mit einem Ventil 5 versehen, das einen Durchgang des Arbeitsfluids, das von dem Kondensationsteil 2 in den Lagerteil 3 strömt, öffnet oder schließt.
Wie in 3 bis 5 gezeigt, hat das Ventil 5 einen zylindrischen Basisteil 51, der in das zweite Durchgangsloch 432 eingepasst ist. Der Basisteil 51 hat Flansche 511, 512, die an einem Unterseitenendabschnitt und einem Oberseitenendabschnitt in seiner Vertikalrichtung bereitgestellt sind.
Eine Oberseitenfläche des Flansches 511 auf der unteren Endseite des Basisteils 51 ist mit einer Fläche auf der Unterseite der Trennplatte 43 verbunden. Ein Spielraum ist zwischen dem Flansch 512 auf der oberen Endseite des Basisteils und der Trennplatte 43 ausgebildet, so dass der Flansch 512 nicht in Kontakt mit der Trennplatte 43 ist.
In dem Basisteil 51 ist ein Arbeitsfluiddurchgang 513 ausgebildet, der den Kondensationsteil 2 mit dem Lagerteil 3 in Verbindung bringt. Der Arbeitsfluiddurchgang 513 ist sowohl an einem Abschnitt, der zwischen dem Flansch 512 und der Trennplatte 43 auf der Seitenfläche des Basisteils 51 ist, als auch einer Fläche auf der Unterseite des Basisteils 51 offen.
In dem Basisteil 51 ist ein Durchgangsloch 514 ausgebildet, durch das ein stabförmiges Element 52 geht, das sich in der Vertikalrichtung erstreckt. Mit der unteren Endseite des stabförmigen Elements 52 ist ein Ventilkörper 53 zum Öffnen und Schließen des Arbeitsfluiddurchgangs 513 verbunden. Der Ventilkörper 53 ist in einer derartigen Weise angeordnet, dass er in Kontakt mit einer unteren Endfläche des Basisteils 51 gebracht wird. Eine obere Endseite des stabförmigen Elements 52 liegt auf einer Membran 54 an, die in der Form eines dünnen Films ausgebildet ist. Der Ventilkörper 53 wird in eine Richtung (in eine Richtung nach oben in 1) gedrückt, um das Ventil 5 durch die Membran 54 schließen.
Die Membran 54 ist auf der Oberseite des Basisteils 51 angeordnet. Die Membran 54 ist in der Form einer kreisförmigen Scheibe ausgebildet. Die Membran 54 ist in einem Membrangehäuse 55 angeordnet und unterteilt einen Raum in dem Membrangehäuse 55 in eine erste Druckkammer 551 auf der Oberseite und eine zweite Druckkammer 552 der Unterseite.
Das Membrangehäuse 55 ist aus einem ersten Membrangehäuse 55a und einem zweiten Membrangehäuse 55b ausgebildet, von denen jedes durch Pressen einer Metallplatte mit einer vergleichsweise dünnen Dicke in eine vorgegebene Form hergestellt wird. Die ersten und zweiten Membrangehäuse 55a, 55b sind gebördelt, wobei eine Außenumfangsfläche der Membran 54 zwischen ihnen eingeschoben ist, wodurch sie miteinander integriert sind. Ferner ist das Membrangehäuse 55b mit einem oberen Ende des Basisteils 51 verbunden, wodurch das gesamte Membrangehäuse 55 integral mit dem Basisteil 51 kombiniert ist.
Die erste Druckkammer 551, die aus der Membran 54 und dem ersten Membrangehäuse 55a ausgebildet ist, wird immer dazu gebracht, durch ein Durchgangsloch, das nicht gezeigt ist, mit der Atmosphäre in Verbindung zu stehen, oder wird immer auf einem konstanten Druck gehalten, so wird das innere der ersten Druckkammer 551 auf dem gleichen Druck gehalten wie der Atmosphärendruck. Andererseits werden die zweite Druckkammer 552, die aus der Membran 54 und dem zweiten Membrangehäuse 55b gebildet ist, immer dazu gebracht, durch ein Durchgangsloch, das nicht gezeigt ist, mit dem Kondensationsteil 2 in Verbindung zu stehen, so wird das innere der zweiten Druckkammer 552 auf dem gleichen Druck wie der Kondensationsteil 2 gehalten.
Durch den Aufbau wie dieser wird der Ventilkörper 53 durch die Verschiebung der Membran 54, die durch eine Druckdifferenz zwischen der ersten Druckkammer 551 und der zweiten Druckkammer 552 bewirkt wird, angetrieben, eine Öffnungsfläche des Arbeitsfluiddurchgangs 513 wird geändert, das heißt, der Arbeitsfluiddurchgang 513 wird geöffnet oder geschlossen Insbesondere in dem Fall, in dem der Druck in der zweiten Druckkammer 552 größer als der Druck in der ersten Druckkammer 551 ist, wird der Ventilkörper 53, wie in 3 gezeigt, auf eine untere Endfläche des Basisteils 51 gedrückt, was einen Zustand, in dem der Arbeitsfluiddurchgang 513 geschlossen ist, das heißt, einen Zustand, in dem das Ventil 5 geschlossen ist, herbeiführt.
Andererseits wird der Ventilkörper 53 in dem Fall, in dem der Druck in der ersten Druckkammer 551 höher als der Druck in der zweiten Druckkammer 552 ist, wie in 4 gezeigt, in eine Richtung zur Trennung von der oberen Endfläche des Basisteils 51 bewegt, die einen Zustand, in dem der Arbeitsfluiddurchgang 51 geöffnet ist, das heißt, einen Zustand, in dem das Ventil 5 geöffnet ist, herbeiführt. Wenn das Ventil 5 geöffnet ist, strömt das kondensierte Arbeitsfluid, wie durch große durchgezogene Pfeile in 4 gezeigt, von einer Seitenfläche des Basisteils 51 durch den Arbeitsfluiddurchgang 513 und strömt von der Unterseite des Basisteils 51 zu dem Lagerteil 3 aus.
In dem Basisteil 51 ist ein Umleitungsloch (Umleitungsdurchgang) 56 ausgebildet, um eine obere Endseite des Basisteils 51 mit einer unteren Endseite des Basisteils 51 in Verbindung zu bringen Wenn das Ventil 5 geschlossen ist, wird auf diese Weise das kondensierte Arbeitsfluid in dem Kondensationsteil 2 gehalten, aber in dem Fall, in dem ein Pegelstand des kondensierten Arbeitsfluids höher als eine Oberseite des Flansches 512 ist (siehe einen Abschnitt, der durch gestrichelte Linien in 3 gezeigt ist), kann das Arbeitsfluid, wie durch grolle gestrichelte Pfeile in 3 gezeigt, dazu gebracht werden, durch das Umleitungsloch 56 aus dem Lagerteil 3 zu strömen.
Da zu dieser Zeit der Flansch 512 auf dem oberen Endabschnitt des Basisteils 51 bereitgestellt ist, ist es in dem Fall, in dem der Pegelstand des kondensierten Arbeitsfluids nicht höher als die Oberseite des Flansches 512 ist, möglich, zu verhindern, dass das Arbeitsfluid durch Schwingung in das Umleitungsloch 56 strömt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist ein stabförmiges Netz 57 in das Umleitungsloch 56 eingesetzt. Auf diese Weise kann der Durchsatz des Arbeitsfluids durch das Umleitungsloch 56 strömt, stabilisiert werden. Dann kann durch Einstellen der Abmessungen des Netzes 57 ein gewünschter Durchsatz des Fluids erhalten werden.
übrigens wird in der vorliegenden Ausführungsform Wasser als das Arbeitsfluid verwendet und die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung ist aus chrombasiertem nichtrostendem Stahl aufgebaut. Wenn das Abgas auf eine hohe Temperatur über ungefähr 600°C gebracht wird, wird aus diesem Grund die folgende chemische Reaktion 1 bewirkt, so dass Wasserstoffgas erzeugt wird.
(Chemische Formel 1)

2Fe + 2Cr + 3H₂O → Fe₂O₃ + Cr₂O₃ + 3H₂

Aus diesem Grund ist die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit einer Wasserstoffentfernungsvorrichtung 6 zum Entfernen des Wasserstoffgases versehen, das bei der hohen Temperatur erzeugt wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Wasserstoffentfernungsvorrichtung 6, wie in 1 gezeigt, mit einem oberen Endabschnitt des Behälterteils 4 verbunden und ist in einer derartigen Weise aufgebaut, dass das Wasserstoffgas von dem oberen Endabschnitt des Kondensationsteils 2 einströmt.
Insbesondere ist in dem Kondensationsteil 2 ein Trennwandteil 61 bereitgestellt, der sich von einer oberen Fläche der Trennplatte 43 zu einer Oberseite erstreckt. Ein Spielraum ist zwischen einem oberen Endabschnitt des Trennwandteils 61 und dem Behälterhauptkörper 42 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind das Ventil 5, das erste Durchgangsloch 431, die Trennwand 61 in dieser Reihenfolge angeordnet.
Auf einer Seite entgegengesetzt zu dem ersten Durchgangsloch 431 des Trennwandteils 61 in dem Kondensationsteil 2 ist ein Wasserstoffgaseinleitungsdurchgang 62 ausgebildet, in dem das bei hoher Temperatur erzeugte Wasserstoffgas strömt. In einem Abschnitt, der dem Wasserstoffgaseinleitungsdurchgang 62 in der Kernplatte 41 entspricht, ist ein Durchgangsloch 413 ausgebildet. Mit dem Durchgangsloch 413 ist ein oberer Endabschnitt eines Kupferoxidaufnahmeteils 63 verbunden, der in der Form eines Zylinders ausgebildet ist, der nur an seinem oberen Ende offen ist. In dem Kupferoxidaufnahmeteil 63 wird granulares Kupferoxid (II) aufgenommen. Der Metalloxidaufnahmeteil 63 steht durch den Wasserstoffgaseinleitungsdurchgang 62 mit dem Kondensationsteil 2 in Verbindung.
Mit diesem Aufbau strömt das Wasserstoffgas, das aus dem oberen Endabschnitt des Kondensationsteils 2 strömt, wie durch einen gestrichelten Pfeil in 1 gezeigt, durch den Wasserstoffgaseinleitungsdurchgang 62 und strömt in den Kupferoxidaufnahmeteil 63 Dann wird in dem Kupferoxidaufnahmeteil 63 die folgende chemische Reaktion 2 verursacht:
(Chemische Formel 2)

3CuO + 3H₂ → 3Cu + 3H₂O

Auf diese Weise reagiert in dem Kupferoxidaufnahmeteil 63 der Wasserstoff mit dem Kupferoxid (II), um Kupfer und Wasser zu erzeugen, so kann der Wasserstoff entfernt werden.
Übrigens ist die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit einem Wärmeschutz 7 als ein Wärmeleitungsbegrenzungselement zur Begrenzung einer Wärmeleitung von dem Abgas, das durch den Abgasdurchgang 100 des Heizungsteils 1 strömt, zu dem in dem Lagerteil 3 gelagerten Arbeitsfluid versehen. Der Wärmeschutz 7 ist zwischen dem Heizungsteil 1 und dem Lagerteil 3 angeordnet.
Detaillierter ist, wenn der Wärmeschutz 7 aus einer Richtung senkrecht zu der Vertikalrichtung betrachtet wird, ein Abschnitt nahezu in der Form eines Buchstabens C, der auf der Oberseite offen ist, ausgebildet. Das heißt, der Wärmeschutz 7 ist aus einem unteren Teil 71, der in einer flachen Ebene senkrecht zu der Vertikalrichtung ausgebildet ist, einem Wandteil 72, der nahezu senkrecht von dem Umfangsabschnitt des unteren Teils 71 gebogen ist und sich zu der Oberseite erstreckt, und einem Flanschteil 73, der nahezu senkrecht von dem Wandteil 72 gebogen ist und sich in eine Richtung senkrecht zu der Vertikalrichtung erstreckt, aufgebaut.
Der Flanschteil 73 des Wärmeschutzes 7 ist mit dem äußeren Umfangsrandabschnitt der Kernplatte 41 verbunden. Der Wärmeschutz 7 ist nur an dem Flanschteil 73 mit der Kernplatte in Kontakt, und ein Raum (auf den hier nachstehend auch als ein Wärmeschutzraum 74 Bezug genommen wird), ist zwischen dem unteren Teil 71 und der Kernplatte 41 und der Kernplatte 41 ausgebildet.
In dem unteren Teil 71 des Wärmeschutzes 7 sind Rohrdurchgangslöcher 711 ausgebildet, in die jeweils die Rohre 10 eingesetzt sind. Ein Innendurchmesser des Rohrdurchgangslochs 711 ist mit einer ein wenig größeren Größe als ein Außendurchmesser des Rohrs 10 ausgebildet. Aus diesem Grund ist das Rohr in dem Zustand, in dem das Rohr 10 in das Rohrdurchgangsloch 711 eingesetzt ist, nicht in Kontakt mit dem Rohrdurchgangsloch 711.
Ferner ist der untere Teil 71 des Wärmeschutzes 7 in einer Form, die dem Durchgangsloch 106 des Abgaskanals 105 entspricht, das heißt, in einer Form, die fähig ist, das Durchgangsloch 106 zu schließen, ausgebildet. Der Wärmeschutz 7 ist in dem Zustand, in dem der untere Teil 71 das Durchgangsloch 106 des Abgaskanals 105 schließt, mit dem Abgaskanal 105 verbunden. Hier kann auch gesagt werden, dass der Abgasdurchgang 100 aus dem Abgaskanal 105 und dem unteren Teil 71 des Wärmeschutzes 7 ausgebildet ist.
Ferner ist ein Heizungsdurchgangsloch 712 an einem Abschnitt entgegengesetzt zu dem Kupferoxidaufnahmeteil 63 in dem unteren Teil 71 des Wärmeschutzes 7 ausgebildet. Auf diese Weise strömt das Abgas, das durch den Abgasdurchgang 100 strömt, durch das Heizungsdurchgangsloch 712 in den Wärmeschutzraum 74. Zu dieser Zeit kann der Kupferoxidaufnahmeteil 63 durch die Wärme geheizt werden, die von dem Abgas aufgenommen wird. In dieser Hinsicht strömt das Abgas, das durch den Abgasdurchgang 100 strömt, auch von dem Rohrdurchgangsloch 711 in den Wärmeschutzraum 74.
Da der Wärmeschutz 7 mit dem Heizungsdurchgangsloch 712 und dem Rohrdurchgangsloch 711 versehen ist, strömt das Abgas nicht nur durch den Abgasdurchgang 100, sondern auch durch den Wärmeschutzraum 74 Folglich entsprechen der Abgasdurchgang 100 und der Wärmeschutzraum 74 einem Heizfluiddurchgang der vorliegenden Offenbarung.
Als nächstes wird die Wirkung der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform beschrieben Zu der Zelt der Wärmerückgewinnung, wenn die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung die Wärme des Abgases rückgewinnt, ist das Ventil 5 geöffnet. Zu dieser Zeit wird in dem Rohr 10 des Heizungsteils 1 das Arbeitsfluid durch das Abgas geheizt und wird folglich verdampft, wodurch es von dem oberen Endabschnitt des Rohrs 10 aus dem Lagerteil 3 strömt. Der Dampf des Arbeitsfluids, das aus dem oberen Endabschnitt des Rohrs 10 strömt, strömt durch den Lagerteil 3 und das erste Durchgangsloch 431 der Trennplatte 43 in den Kondensationsteil 2. Der Dampf des Arbeitsfluids, das in den Kondensationsteil 2 strömt, tauscht Wärme mit dem Kühlwasser aus, das in der Kühlwasserleitung 21 strömt und wird folglich auf der Oberfläche der Kühlwasserleitung 21 kondensiert, wodurch es zu Flüssigkeit wird und auf die Trennplatte 43 tropft.
Das auf die Trennplatte 43 getropfte flüssige Arbeitsfluid strömt durch den Arbeitsfluiddurchgang 513 in dem Ventil 5 und wird auf die Kernplatte 41 des Lagerteils 3 zurück geführt. Das in den Lagerteil 3 strömende Arbeitsfluid wird auf der Kernplatte 41 gelagert. Wenn dann der Pegelstand des Arbeitsfluids höher als der obere Endabschnitt der Rippe 412 wird, strömt das Arbeitsfluid von dem oberen Endabschnitt des Rohrs 10 wieder in das Rohr 10.
Andererseits ist das Ventil 5 zu der Zeit der Wärmeunterbrechung, wenn die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung die Warme des Abgases nicht rückgewinnt, geschlossen. Zu dieser Zeit bleibt das Arbeitsfluid, das auf der Oberfläche der Kühlwasserleitung 21 kondensiert ist, auf der Trennplatte 43. Wenn dann der Pegelstand des auf der Trennplatte 43 verbleibenden Arbeitsfluids höher als die obere Fläche des Flansches 512 wird, strömt das Arbeitsfluid durch das Umleitungsloch 56 in den Lagerteil 3.
In der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist nur der obere Seitenendabschnitt des Rohrs 10 mit der Kernplatte 41 verbunden, und das Rohr 10 ist an einem anderen Abschnitt als seinem oberen Seitenendabschnitt nicht beschränkt. Auf diese Weise ist es möglich, zu verhindern, dass ein Abschnitt, in dem das Rohr 10 in der Kernplatte 41 verankert ist, durch eine thermische Spannung, die durch eine Differenz in der linearen Ausdehnung, die durch eine schnelle Temperaturänderung in dem Abgas verursacht wird, bricht.
Ferner ist der obere Endabschnitt des Rohrs 10 auf der Oberseite höher als die Rohrverbindungsfläche 410 der Kernplatte 41 angeordnet, und der Lagerteil 3 zum Lagern des in dem Kondensationsteil 3 kondensierten Arbeitsfluids ist bereitgestellt, so kann eine spezifizierte Menge des Arbeitsfluids dazu gebracht werden, auf der Rohrverbindungsfläche 410 der Kernplatte 41 vorhanden zu sein. Auf diese Weise kann das kondensierte Arbeitsfluid in Kontakt mit der Kernplatte 41 gebracht werden, und dadurch eine Temperaturerhöhung in der Kernplatte 41 zu beschreiben. Da die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung ferner noch mit dem Lagerteil 3 versehen ist, kann die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung das Arbeitsfluid ungeachtet der Position, in der das Ventil 5 bereitgestellt ist, gleichmäßig auf die jeweiligen Rohre 10 verteilen, wenn die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung normalerweise die Abwärme rückgewinnt.
Da ferner noch der Docht 31, der das Arbeitsfluid, das in dem Kondensationsteil 2 kondensiert wird, durch die Kapillarkraft aufnimmt, in dem Lagerteil 3 angeordnet ist, kann das flüssige Arbeitsfluid nass auf der gesamten Oberfläche der Kernplatte 41 verteilt werden Selbst in dem Fall, in dem die Temperatur des Abgases schnell erhöht wird, kann folglich eine Temperaturzunahme in der Kernplatte 41 beschränkt werden, was es folglich möglich macht, zu verhindern, dass sich eine thermische Spannung entwickelt und zuverlässig zu verhindern, dass der Abschnitt, in dem das Rohr 10 an der Kernplatte 41 befestigt ist, durch die thermische Spannung bricht.
Da der Lagerteil 3 noch ferner den Docht 31 darin angeordnet hat, kann der Docht 31 verhindern, dass das flüssige Arbeitsfluid, das auf der Kernplatte 41 vorhanden ist, auf eine Seite bewegt wird oder durch Schwingungen oder durch die Neigung der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung sprunghaft ansteigt, um dadurch das Arbeitsfluid in dem Zustand, in dem die spezifizierte Menge des Arbeitsfluids nicht auf der Kernplatte 41 vorhanden ist, in das Rohr 10 strömen zu lassen.
Wenn im Übrigen in der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit dem Ventil 5 wie in der vorliegenden Ausführungsform die Last hoch ist und eine Kühlwassertemperatur hoch ist, muss das Ventil 5 gedrosselt werden, um den Durchsatz des Arbeitsfluids, das in der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung zirkuliert wird, zu verringern, wodurch die Wärmemenge, die rückgewonnen werden soll, verringert wird. Wenn die Kühlwassertemperatur jedoch hoch ist, könnte die Zirkulationsmenge des Arbeitsfluids durch das Ventil 5 übermäßig verringert werden, um dadurch das Arbeitsfluid auf einem Teil der Kernplatte 41 zu beseitigen (um dadurch die Kernplatte 41 auszutrocknen) In diesem Fall wird eine lokale Temperaturverteilung auf der Kernplatte 41 ausgebildet und eine Spannungsamplitude, die durch eine Temperaturdifferenz zwischen der Zeit, wenn die Kernplatte 41 ausgetrocknet ist, und der Zeit, wenn der Wasserpegel des Arbeitsfluids hoch ist, verursacht wird, wird die Lebensdauer der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung extrem verringern.
Im Gegensatz dazu wird in der vorliegenden Ausführungsform das Umleitungsloch 56 bereitgestellt, welches das in dem Kondensationsteil 2 kondensierte Arbeitsfluid das Ventil 5 umgehen lässt, um dadurch das Arbeitsfluid in den Lagerteil 3 einzuleiten Auf diese Weise kann das Arbeitsfluid, selbst wenn das Ventil 5 geschlossen ist, in dem Fall, in dem der Pegelstand des Arbeitsfluids auf der Trennplatte 43 höher als ein gegebener Pegel ist, durch das Umleitungsloch 56 an den Lagerteil 3 zurück geleitet werden Aus diesem Grund ist es möglich, immer dafür zu sorgen, dass das flüssige Arbeitsfluid auf der Kernplatte 41 vorhanden ist, und folglich zu verhindern, dass auf der Kernplatte 41 eine lokale Temperaturverteilung ausgebildet wird.
Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform der Wärmeschutz 7 zur Beschränkung der Wärmeleitung von dem Abgas des Heizungsteils 1 an das Arbeitsfluid in dem Lagerteil 3 zwischen dem Heizungsteil 1 und dem Lagerteil 3 bereitgestellt. Auf diese Weise ist es möglich, zu verhindern, dass die Kernplatte 41 mit der Wärme geheizt wird, die von dem Abgas erhalten wird, um dadurch die Temperatur der Kernplatte 41 zu erhöhen.
Noch ferner sind in der vorliegenden Ausführungsform die Lamellen 11, die auf den mehreren Rohren 10 bereitgestellt sind, in einer derartigen Weise aufgebaut, dass sie nicht miteinander verbunden sind. Auf diese Weise ist es möglich, zu verhindern, dass die Rohre 10 an einem anderen Abschnitt als ihrem oberen Seitenendabschnitt beschränkt sind und folglich zu verhindern, dass durch eine Differenz in der linearen Ausdehnung, die durch eine schnelle Temperaturänderung in dem Abgas entwickelt wird, eine thermische Spannung verursacht wird.
Wenn im Übrigen die Temperatur des Rohrs 10 verringert wird, werden die mit dem Rohr 10 verbundenen Lamellen 11 nach innen (auf die Seite des Rohrs 10) gezogen und folglich werden die Lamellen verformt. Wenn die Lamellen 11 außerdem einmal verformt sind, können die verformten Lamellen 11, selbst wenn die Temperatur des Rohrs 10 höher gemacht wird, nicht in ihre ursprünglichen Formen zurück gebracht werden.
Im Gegensatz dazu hat in der vorliegenden Ausführungsform jede der Lamellen 11 eine gekrümmte Fläche 110, die zu der Unterseite vorsteht und die wie ein kreisförmiger Bogen geformt ist. Auf diese Weise kann die gekrümmte Fläche 110, die wie der kreisförmige Bogen geformt ist, selbst wenn die Temperatur des Rohrs 10 verringert ist, um dadurch eine Kraft, die innen zieht, auf die Lamelle 11 anzuwenden, die Verformung der Lamelle 11 aufnehmen und kann folglich die Verformung der Lamelle 11 beschränken.
Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform das Rohr 10 in der Form eines Hohlzylinders mit einem geschlossenen Ende und einem Eckabschnitt, der aus dem Seitenteil 102 und dem unteren Teil 101 ausgebildet ist, in der Form eines kreisförmigen Bogens ausgebildet. Auf diese Weise ist es möglich, die Druckbeständigkeit des Rohrs 10 sicherzustellen und die Entwicklung der thermischen Spannung in dem Rohr 10 zu beschränken.
Im Übrigen hat die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung, die wie die vorliegende Ausführungsform mit der Wasserstoffentfernungsvorrichtung 6 zum Entfernen des bei hoher Temperatur erzeugten Wasserstoffgases versehen ist, den Kupferoxidaufnahmeteil 63, in dem Kupferoxid (II) zum Entfernen des Wasserstoffs eingeschlossen ist. Da eine Wasserstoffentfernungsreaktion durch das Kupferoxid (II) (siehe die vorstehend beschriebene chemische Formel 2) bei einer hohen Temperatur von nicht weniger als 300°C nicht erzeugt wird, ist der Kupferoxidaufnahmeteil 63 normalerweise in dem Heizungsteil 1 angeordnet, in dem das Abgas strömt. Jedoch wird unter der Bedingung einer hohen Temperatur von nicht weniger als 600°C ein Oxidationsphänomen des nichtrostenden Stahls mit dem Kupferoxid (II) als ein Medium beschleunigt, was folglich ein Problem darstellt, dass das Rohr 10 des Heizungsteils 1 oxidiert und korrodiert wird.
Im Gegensatz dazu ist in der vorliegenden Ausführungsform der obere Endabschnitt des Kupferoxidaufnahmeteils 63 mit der Kernplatte 41 verbunden, und der Kupferoxidaufnahmeteil 63 ist in dem Wärmeschutzraum 74 angeordnet, in dem das Abgas strömt. Da der Kupferoxidaufnahmeteil 63 an dem Abschnitt angeordnet ist, in dem das Abgas strömt, kann der Kupferoxidaufnahmeteil 63 dementsprechend mit der aus dem Abgas gewonnenen Wärme geheizt werden, und folglich kann die Wasserstoffentfernungsreaktion durch das Kupferoxid (II) zuverlässig bewirkt werden Andererseits ist der obere Endabschnitt des Kupferoxidaufnahmeteils 63 mit der Kernplatte 41 verbunden, die das Arbeitsfluid auf ihrer oberen Fläche gelagert hat und die auf einer vergleichsweise niedrigen Temperatur ist, so dass der Kupferoxidaufnahmeteil 63 davon abgehalten werden kann, auf eine unnormal hohe Temperatur gebracht zu werden. Folglich ist es möglich, das Wasserstoffgas zu entfernen und gleichzeitig das unnormale Oxidationsphänomen des nichtrostenden Stahls zu beschränken.
Insbesondere ist der Kupferoxidaufnahmeteil 63 in dem Wärmeschutzraum 74 angeordnet, und das Heizdurchgangsloch 712 ist in dem Wärmeschutzraum 74 ausgebildet, um dadurch das Abgas in den Wärmeschutzraum 74 einzuleiten, so ist es möglich, zu verhindern, dass die Hauptströmung des Abgases mit hoher Temperatur direkt auf den Kupferoxidaufnahmeteil 63 trifft. Auf diese Weise ist es möglich, zu beschränken, dass die Temperatur des Kupferoxidaufnahmeteils 63 durch den Durchsatz des Abgases geändert wird. Selbst wenn die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung in einem Fahrzeug mit einem grollen Hubraum montiert wird, ist es folglich möglich, das Wasserstoffgas zu entfernen, und gleichzeitig das unnormale Oxidationsphänomen des nichtrostenden Stahls zu beschränken.
Ferner ist die vorliegende Ausführungsform in einer derartigen Weise aufgebaut, dass der Wasserstoffgaseinleitungsdurchgang 62 mit der Oberseite des Kondensationsteils 2 verbunden ist, um dadurch das Wasserstoffgas von dem oberen Endabschnitt des Kondensationsteils 6 in die Wasserstoffgasentfernungsvorrichtung 6 strömen zu lassen. Auf diese Weise ist es möglich, das Wasserstoffgas, das leichter als das Arbeitsfluid ist, durch den Wasserstoffgaseinleitungsdurchgang 62 in den Kupferoxidaufnahmeteil 63 strömen zu lassen, um dadurch das Strömen des Arbeitsfluids in den Kupferoxidaufnahmeteil 63 zu beschränken.
(Zweite Ausführungsform)
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform auf der Basis von 6 beschrieben Wie in 6 gezeigt, ist in der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform der obere Endabschnitt des Rohrs 10 auf der Oberseite der Kernplatte 41 angeordnet.
Das Verbindungsloch 411 der Kernplatte 41 hat eine Rippe auf einem Öffnungsrand davon ausgebildet, wobei die Rippe 414 zu einer Unterseite in der Vertikalrichtung vorsteht. Die Rippe 414 wird zu der Zeit ausgebildet, wenn durch Stechen das Verbindungsloch 411 in der Kernplatte 41 ausgebildet wird. Das Rohr 10 hat einen Docht 104, der auf seiner oberen Endfläche bereitgestellt ist, wobei der Docht 104 in einer derartigen Weise aus Metall gefertigt ist, dass ein Docht 103, der auf einer Innenfläche des Rohrs 10 ausgebildet ist und ein Docht 31, der auf der Kernplatte 41 ausgebildet ist, verbunden werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Docht 104 auf dem oberen Endabschnitt des Rohrs 10 bereitgestellt, so kann die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung, wenn die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung normalerweise die Abwärme rückgewinnt, nur das Arbeitsfluid durch den Docht 104 ansaugen, das von dem Docht 31 in das Rohr 10 überläuft. Folglich ist es möglich, zu verhindern, dass die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung das Arbeitsfluid mehr als notwendig in das Rohr 10 strömen lässt, um dadurch das Arbeitsfluid auf der Kernplatte 41 zu beseitigen (um dadurch die Kernplatte 41 auszutrocknen).
(Dritte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform auf der Basis von 7 beschrieben. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehenden zweiten Ausführungsform in der Form des oberen Endabschnitts des Rohrs 10.
Wie in 7 gezeigt, ist der obere Endabschnitt des Rohrs 10 in einem Rückströmungsbeschränkungsabschnitt 107 ausgebildet, der in der Form eines kreisförmigen Bogens in einer derartigen Weise gekrümmt ist, dass er sich nach innerhalb des Rohrs 10 ausdehnt. Da der Rückströmungsbeschränkungsabschnitt 107 bereitgestellt ist, kann der Rückströmungsbeschränkungsabschnitt 107 in dem Fall, in dem die Abwärme nicht zurück gewonnen wird, verhindern, dass das in dem Lagerteil 3 gelagerte kondensierte Arbeitsfluid durch die Beschleunigung des Fahrzeugs oder ähnliches in das Rohr 10 strömt.
(Vierte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform basierend auf 8 beschrieben. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform darin, dass die Wasserstoffentfernungsvorrichtung 6 als ein von dem Behälterteil 4 getrennter Teil aufgebaut ist. Hier werden die Lamellen 11 in 8 weggelassen.
Wie in 8 gezeigt, ist der Kupferoxidaufnahmeteil 63 der Wasserstoffentfernungsvorrichtung 6 auf der Außenseite des Abgaskanals 105 (auf der Seite der Außenluft) angeordnet. Ferner ist eine Fläche des Kupferoxidaufnahmeteils 63 mit einer äußeren Oberfläche des Abgaskanals 105 verbunden. Auf diese Weise ist ein Teil des Kupferoxidaufnahmeteils 63 über den Abgaskanal 105 mit dem Abgasdurchgang 100 verbunden. Ferner ist von dem Kupferoxidaufnahmeteil 63 ein Teil, der nicht in Kontakt mit der Außenoberfläche des Abgaskanals 105 ist, in Kontakt mit der Außenluft.
Mit dem Kupferoxidaufnahmeteil 63 ist ein Endabschnitt einer Wasserstoffgaseinleitungsleitung 64 verbunden, die den Wasserstoffgaseinleitungsdurchgang 62 bildet. Der andere Endabschnitt der Wasserstoffgaseinleitungsleitung 64 ist mit dem Kondensationsteil 2 des Behälterteils 4 verbunden. Mit anderen Worten sind der Kupferoxidaufnahmeteil 63 und der Kondensationsteil 2 über die Wasserstoffgaseinleitungsleitung 64 miteinander verbunden. Auf diese Weise strömt das Wasserstoffgas, das aus dem Kondensationsteil 2 strömt, durch die Wasserstoffgaseinleitungsleitung 64 und strömt in den Kupferoxidaufnahmeteil 63.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Kupferoxidaufnahmeteil 63 an einem Abschnitt in Kontakt mit dem Abgasdurchgang 100 angeordnet, in dem das Abgas strömt, so kann der Kupferoxidaufnahmeteil 63 mit der aus dem Abgas gewonnen Wärme geheizt werden, und folglich kann die Wasserstoffentfernungsreaktion durch das Kupferoxid (II) zuverlässig verursacht werden Andererseits wird ein Abschnitt, der nicht in Kontakt mit dem Abgasdurchgang 100 ist, in dem Kupferoxidaufnahmeteil 63 mit der Außenluft in Kontakt gebracht, so kann verhindert werden, dass der Kupferoxidaufnahmeteil 63 auf eine unnormal hohe Temperatur gebracht wird Folglich ist es möglich, das Wasserstoffgas zu entfernen und gleichzeitig das unnormale Oxidationsphänomen des nichtrostenden Stahls zu beschränken.
(Fünfte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform auf der Basis von 9 beschrieben. Die fünfte Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform in dem Aufbau der Lamelle 11.
Wie in 9 gezeigt, sind die Lamellen 11 der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet, indem eine Außenoberfläche des Rohrs 10 in einer Spiralform plastisch bearbeitet wird. Dementsprechend ist es möglich, die Notwendigkeit für die Bereitstellung getrennter Elemente, wie etwa von Lamellen, zu beseitigen, so können die Lamellen 11 auf der Außenoberfläche des Rohrs 10 bereitgestellt werden, wobei die Anzahl von Teilen verringert ist. Ferner sind die Lamellen in der Spiralform ausgebildet, so können die Lamellen einen Wärmeübertragungskoeffizienten verbessern.
(Sechste Ausführungsform)
Als nächstes wird eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform auf der Basis von 10 beschrieben. Die sechste Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform in dem Aufbau der Lamelle 11.
Wie in 10 gezeigt, sind die Lamellen 11 der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet, indem die Außenoberfläche des Rohrs 10 rerändelt wird. Dementsprechend ist es möglich, die Notwendigkeit für die Bereitstellung getrennter Elemente, wie etwa von Lamellen, zu beseitigen, so können die Lamellen 11 auf der Außenoberfläche des Rohrs 10 bereitgestellt werden, wobei die Anzahl von Teilen verringert ist. Ferner werden die Lamellen 11 durch Rändeln ausgebildet, so können die Lamellen den Wärmeübertragungskoeffizienten verbessern.
(Siebte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine siebte Ausführungsform auf der Basis von 11 beschrieben. Die siebte Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform in dem Aufbau des Rohrs 10 und der Lamelle 11.
Wie in 11 gezeigt, hat das Rohr 10 der vorliegenden Ausführungsform einen spiralförmigen Rillenteil 108, der auf seiner Innenoberfläche ausgebildet ist. Der Rillenteil 108 wirkt als ein Docht zum Ansaugen des in dem Lagerteil 3 gelagerten flüssigen Arbeitsfluids durch eine Kapillarkraft und zum Liefern des Arbeitsfluids an das Rohr 10.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es, ohne einen Docht bereitzustellen, der ein von dem Rohr 10 getrennter Teil ist, möglich, das in dem Lagerteil 3 gelagerte flüssige Arbeitsfluid durch die Kapillarkraft anzusaugen und das flüssige Arbeitsfluid an das Rohr 10 zu liefern. Aus diesem Grund ist es möglich, das Arbeitsfluid 10 zuverlässig von dem Lagerteil 3 an das Rohr 10 zu liefern, wobei die Anzahl von Teilen verringert ist.
(Achte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine achte Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform auf der Basis von 12 bis 14 beschrieben. Die achte Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform darin, dass die Menge des Arbeitsfluids (das Volumen des Arbeitsfluids), das in der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung eingeschlossen ist, spezifiziert wird.
Das Ventil 5 der vorliegenden Ausführungsform ist in einer derartigen Weise aufgebaut, dass, wenn die Temperatur des Arbeitsfluids, das durch den Arbeitsfluiddurchgang 513 strömt, der den Kondensationsteil 2 mit dem Lagerteil 3 in Verbindung bringt, nicht niedriger als eine vorgegebene Normtemperatur wird, der Fluiddurchgang 513 für kondensiertes Arbeitsfluid geschlossen wird.
Insbesondere kann wie in dem Fall der ersten Ausführungsform ein mechanisch betätigtes Ventil, das den Druck des darin eingeschlossenen Arbeitsfluids abtastet, um dadurch die Membran 54 zu betätigen, als das Ventil 5 verwendet werden. Die Beziehung zwischen der Temperatur und dem Druck des Arbeitsfluids ist immer 1 zu 1, so kann die Temperatur des Arbeitsfluids indirekt abgetastet werden, wenn der Druck des Arbeitsfluids abgetastet wird In dieser Hinsicht wird auch empfohlen, ein auf die Temperatur des Arbeitsfluid ansprechendes Ventil zu verwenden, das aus einem mechanischen Mechanismus aufgebaut ist, in dem ein Ventilkörper 53 durch ein Thermowachs (Temperaturabtastelement) verschoben wird, dessen Volumen durch die Temperatur geändert wird, um dadurch den Arbeitsfluiddurchgang 513 zu öffnen oder zu schließen.
Hier wird Folgendes angenommen: Eine Heizungsteilwärmeübertragungsfläche, welche die Gesamtsumme der Wärmeübertragungsflächen zwischen dem Abgas und dem Arbeitsfluid in dem Heizungsteil 1 ist, ist F_g; ein Heizungsteilvolumen, welches die Gesamtsumme der Volumen von Teilen ist, in denen das Arbeitsfluid strömt (Gesamtsumme der Volumen der mehreren Rohre 10) in dem Heizungsteil 1 ist V_g; ein Wärmeübertragungskoeffizient des Abgases ist α_g; eine Kondensationsteil-Wärmeübertragungsfläche, welche die Gesamtsumme von Wärmeübertragungsflächen zwischen dem Kühlwasser und dem Arbeitsfluid in dem Kondensationsteil 2 ist, ist F_w, ein Kondensationsteilvolumen, welches das Volumen eines Teils ist, in dem das Arbeitsfluid in dem Kondensationsteil 2 strömt, ist V_w; ein Wärmeübertragungskoeffizient des Kühlwassers ist α_w; und das Volumen des Lagerteils 3 ist V_c.
Wenn die eingeschlossene Menge des Arbeitsfluids kleiner als V_w + 0,4 V_g ist, das heißt, das Gesamtvolumen des Kondensationsteilvolumens V_w und 40% des Heizungsteilvolumens V_g ist, wird, wie in 12 gezeigt, eine Abwärmerückgewinnungsleistung Q_w verringert. Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Ausführungsform der untere Grenzwert M₁ der eingeschlossenen Menge des Arbeitsfluids in einer derartigen Weise festgelegt, dass die durch die folgende mathematische Formel 1 gezeigte Beziehung erfüllt ist.
(Mathematische Formel 1)

M₁ = V_w + 0,4 V_g

Hier wurde in den verschiedenen Spezifikationen von Abwärmerückgewinnungsvorrichtungen, in denen ein Verhältnis einer Siedeleistung (α_gF_g) des Heizungsteils 1 zu einer Kondensationsleistung (α_wF_w) des Kondensationsteils 2 sich voneinander unterscheidet, die Beziehung zwischen einem Maximalwert Pr_max eines Innendrucks und der eingeschlossenen Menge M des Arbeitsfluids der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung, wenn die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung in dem Fahrzeug montiert ist, durch ein Experiment berechnet. Das Ergebnis des Experiments wird in 13 gezeigt.
Hier ist die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform aus nichtrostendem Stahl aufgebaut. Die Druckfestigkeit des nichtrostenden Stahls ist ungefähr 500 kPa, so wurde in jeder der Abwärmerückgewinnungsvorrichtungen ein Arbeitsfluidvolumen M₂, bei dem der Maximalwert Pr_max des Innendrucks 500 kPa wird, ermittelt. Wenn eine Menge des Arbeitsfluids, die in jeder der Abwärmerückgewinnungsvorrichtungen eingeschlossen ist, nicht mehr als M₂ ist, wird der Innendruck der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung nicht mehr als 500 kPa.
Die Beziehung zwischen der Siedeleistung (α_gF_g) des Heizungsteils 1 und der Menge des Arbeitsfluids M₂, die aus 13 ermittelt wird, wird in 14 gezeigt. Eine Näherungsgleichung, die durch in 14 gezeigte gezeichnete Punkte geht, ist gezeigt durch M₂ = V_w/2 + V_c + 150 exp(–11 × α_gF_g/α_wF_w)
Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Ausführungsform ein oberer Grenzwert M₂ der eingeschlossenen Menge des Arbeitsfluids derart festgelegt, dass die durch die folgende mathematische Formel 2 gezeigte Beziehung erfüllt ist.
(Mathematische Formel 2)

M₂ = V_w/2 + V_c + 150 exp(–11 × α_gF_g/α_wF_w)

Wenn der untere Grenzwert M₁ des Volumens des Arbeitsfluids, das in der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung eingeschlossen ist, in einer derartigen Weise festgelegt wird, dass die durch die vorstehend beschriebene mathematische Formel 1 gezeigte Beziehung erfüllt wird, kann die Abwärmerückgewinnungsleistung Q_w sichergestellt werden.
Wenn ferner ein oberer Grenzwert M₂ des Volumens des Arbeitsfluids, das in der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung eingeschlossen ist, in einer derartigen Weise festgelegt wird, dass die durch die vorstehend beschriebene mathematische Formel 2 gezeigte Beziehung erfüllt wird, auch wenn das Fahrzeug in einen beliebigen Zustand gebracht wird (beschleunigt wird oder die Geschwindigkeit geändert wird), kann ein maximaler Änderungswert des Innendrucks auf einen Wert von nicht mehr als 500 kPa gesteuert werden Folglich kann die Druckbeständigkeit der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung sichergestellt werden.
Wie vorstehend beschrieben, wird die in der vorliegenden Ausführungsform spezifizierte eingeschlossene Menge des Arbeitsfluids bestimmt, um zu verhindern, dass der Innendruck unnormal erhöht wird Aus diesem Grund kann das mechanisch betätigte Ventil, das den Druck des darin eingeschlossenen Arbeitsfluids abtastet, um dadurch die Membran 54 zu betätigen, im Hinblick auf die Reaktion als das Ventil 5 verwendet werden.
(Neunte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform auf der Basis von 15–19 beschrieben. Die neunte Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform in der Form der Kühlwasserleitung 21.
Wie in 15 gezeigt, hat die Kühlwasserleitung 21 der vorliegenden Ausführungsform einen spiralförmigen Rillenteil 21a auf ihrer Oberfläche ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Rillenteil 21a auf einem anderen Abschnitt als einem gekrümmten Abschnitt 21b, in dem ein Kühlwasserdurchgang in der Kühlwasserleitung 21 gekrümmt ist, ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Leitung mit einem Außendurchmesser von 10 mm oder mehr bis 30 mm oder weniger als die Kühlwasserleitung 21 verwendet.
Wenn die Kühlwasserleitung den spiralförmigen Rillenteil 21a auf ihrer Oberfläche ausgebildet hat, kann auf diese Weise die Kondensationsleistung verbessert werden, ohne einen Raum, in dem die Kühlwasserleitung 21 montiert ist, zu vergrößern.
Wenn der Spiralabstand des Rillenteils 21a im Übrigen auf 2 mm oder mehr bis 18 mm oder weniger festgelegt wird, kann ein Wärmeübertragungskoeffizient α in der Kühlwasserleitung 21 größer als 200 W/m²K gemacht werden, so kann der Wärmeübertragungskoeffizient α verbessert werden. Zu dieser Zeit kann, wie in 17 gezeigt, in dem Fall, in dem der Spiralabstand des Rillenteils 21a auf 2 mm oder mehr bis 18 mm oder weniger festgelegt wird, der Wasserströmungswiderstand der Kühlwasserleitung 21 300 oder weniger gemacht werden, das heißt, der Wasserströmungswiderstand der Kühlwasserleitung 21 kann verringert werden.
Wenn der Spiralabstand des Rillenteils 21a folglich auf 2 mm oder mehr bis 18 mm oder weniger festgelegt ist, kann der Wärmeübertragungskoeffizient α in der Kühlwasserleitung 21 verbessert werden, und der Wasserströmungswiderstand der Kühlleitung 21 kann verringert werden. Auf diese Weise kann die Leistung des Kondensationsteils 2 zuverlässig verbessert werden.
Wenn ferner die Tiefe des Rillenteils 21a auf 2 mm oder mehr festgelegt wird, kann der Wärmeübertragungskoeffizient α in der Kühlwasserleitung, wie in 18 gezeigt, größer als 200 W/m²K gemacht werden, und folglich kann der Wärmeübertragungskoeffizient α verbessert werden.
Wenn andererseits die Tiefe des Rillenteils 21a größer ist, wird der Wasserströmungswiderstand der Kühlwasserleitung 21, wie in 19 gezeigt, größer Wenn hier die Tiefe des Rillenteils 21a auf 2,9 mm oder weniger festgelegt wird, kann der Wasserströmungswiderstand der Kühlwasserleitung 21 300 oder weniger gemacht werden, so kann der Wasserströmungswiderstand der Kühlwasserleitung 21 verringert werden.
Wenn folglich die Tiefe des Rillenteils 21a auf 2,0 mm oder mehr bis 2,9 mm oder weniger festgelegt wird, kann der Wärmeübertragungskoeffizient α in der Kühlwasserleitung 21 verbessert werden und der Wasserströmungswiderstand der Kühlwasserleitung 21 kann verringert werden Auf diese Weise kann die Leistung des Kondensationsteils 2 sicher verbessert werden.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auf die folgende Weise innerhalb eines Schutzbereichs vielfältig modifiziert werden, wobei nicht von dem Geist der vorliegenden Offenbarung abgewichen wird.

(1) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde ein Beispiel beschrieben, in dem der Docht 31 als der Aufnahmeteil für kondensierte Flüssigkeit verwendet wird Jedoch ist es nicht auf dieses beschränkt, sondern, wenn zum Beispiel ein Rillenteil auf der Rohrverbindungsfläche 410 der Kernplatte 41 ausgebildet wird, kann der auf der Rohrverbindungsfläche 410 ausgebildete Rillenteil als der Aufnahmeteil für die kondensierte Flüssigkeit wirken.
(2) In den vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsformen wurde ein Beispiel beschrieben, in dem die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung aus dem chrombasierten nichtrostenden Stahl aufgebaut ist, aber ein Material das die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung aufbaut, ist nicht auf dieses beschränkt. Wenn es zum Beispiel ein anderes Material gibt, das mit dem Wasser des Arbeitsfluids reagiert, um dadurch Wasserstoff zu erzeugen, wenn es erhitzt wird, kann die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung aus dem Material aufgebaut werden.
(3) In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, in dem das Netz 57 in dem Umleitungsloch 56 des Ventils 5 angeordnet ist. Jedoch ist es nicht auf dieses beschränkt, sondern das Umleitungsloch 56 des Ventils 5 braucht nicht mit dem Netz 57 versehen zu sein
(4) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen (abgesehen von der vierten Ausführungsform) wurde ein Beispiel beschrieben, in dem die Wasserstoffentfernungsvorrichtung 6 integral mit dem Behälterteil 4 ausgebildet ist, das heißt, die Trennwand 61 in dem Behälterteil 4 bereitgestellt ist, um dadurch den Wasserstoffgaseinleitungsdurchgang 62 zu bilden. Jedoch ist es nicht darauf beschränkt, sondern die Wasserstoffentfernungsvorrichtung 6 kann als ein getrennter Teil von dem Behälterteil 4 aufgebaut werden, um dadurch das Wasserstoffgas von dem oberen Endabschnitt des Kondensationsteils 2 des Behälterteils 4 einzuleiten.
(5) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde ein Beispiel beschrieben, in dem das Kupferoxid (II) als das Metalloxid verwendet wurde, das in der Wasserstoffentfernungsvorrichtung 6 verwendet wird Jedoch ist es nicht darauf beschränkt, sondern ein anderes Metalloxid kann verwendet werden.
(6) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen (abgesehen von der fünften Ausführungsform und der sechsten Ausführungsform) wurde ein Beispiel beschrieben, in dem das Rohr 10 in der Form des Hohlzylinders mit dem geschlossenen Ende ausgebildet ist, und in dem der Eckabschnitt des unteren Abschnitts 101 und der Seitenflächenabschnitt 102 des Rohrs 10 in der Form des kreisförmigen Bogens, der nach außerhalb des Rohrs 10 vorsteht, ausgebildet ist. Jedoch ist die Form des Rohrs 10 nicht auf dieses beschränkt. Zum Beispiel kann der Eckabschnitt, der aus dem unteren Abschnitt 101 und dem Seitenflächenabschnitt 102 des Rohrs 10 ausgebildet ist, in der anderen Form, wie etwa als ein hohler ellipsenförmiger Zylinder mit geschlossenem Ende ausgebildet werden.
(7) in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde ein Beispiel beschrieben, in dem die Lamelle 11 in der Form eines Regenschirms ausgebildet ist. Jedoch ist es nicht darauf beschränkt, sondern die Lamelle 11 kann in der Form einer flachen Platte ausgebildet sein.
(8) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen (abgesehen von der siebten Ausführungsform) wurde ein Beispiel beschrieben, in dem der Docht 103 in dem Rohr 10 angeordnet ist. Jedoch ist es nicht darauf beschränkt, sondern der Docht 101 braucht nicht in dem Rohr 10 angeordnet sein. Ferner kann ein aus einem Metallnetz gefertigter Docht auf dem oberen Endabschnitt des Rohrs 10 in einer derartigen Weise angeordnet sein, dass er den Docht 103 in dem Rohr 10 mit dem Docht 31 auf der Kernplatte 41 verbindet.
(9) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde ein Beispiel beschrieben, in dem der Wärmeschutz 7 zwischen dem Heizungsteil 1 und dem Lagerteil 3 bereitgestellt ist. Jedoch ist es nicht auf dieses beschränkt, sondern der Wärmeschutz 7 braucht nicht bereitgestellt werden.
(10) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde ein Beispiel für den Aufbau beschrieben, in dem das Heizungsdurchgangsloch 712 und das Rohrdurchgangsloch 711 in dem Wärmeschutz 7 ausgebildet sind, um dadurch das Abgas in den Wärmschutzraum 74 strömen zu lassen. Jedoch ist es nicht auf dieses beschränkt, sondern der Wärmeschutz 7 kann in einer derartigen Weise aufgebaut sein, dass das Abgas nicht in den Wärmeschutzraum 74 strömt.
(11) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde ein Beispiel beschrieben, in dem der Flansch 512 auf dem oberen Endabschnitt des Basisteils 51 in dem Ventil 5 bereitgestellt ist. Jedoch ist es nicht auf dieses beschränkt, sondern das Ventil 5 braucht nicht mit dem Flansch 512 versehen zu sein.
(12) In der vorstehend beschriebenen achten Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, in dem ein auf die Arbeitsfluidtemperatur ansprechendes Ventil mechanischer Art als das Ventil 5 verwendet wird. Jedoch ist das Ventil 5 nicht auf dieses beschränkt, sondern es kann zum Beispiel ein elektromagnetisches Ventil, dessen Betrieb auf der Basis einer von einer Steuervorrichtung ausgegebenen Steuerspannung gesteuert wird, als das Ventil 5 verwendet werden. In diesem Fall ist die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit einem Temperatursensor zum Abtasten der Temperatur des Arbeitsfluids versehen. Dann steuert die Steuervorrichtung den Betrieb des elektromagnetischen Ventils auf der Basis der Temperatur des von dem Temperatursensor abgetasteten Arbeitsfluids.
(13) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde ein Beispiel beschrieben, in dem der Docht, der aus dem in der Form eines Netzes ausgebildeten Metallnetz hergestellt ist, als der Docht 103 verwendet wird. Jedoch ist es nicht auf dieses beschränkt, sondern ein Spiraldocht in der Form einer Spule (Spirale) kann als der Docht 103 verwendet werden.

Während die vorliegende Offenbarung unter Bezug auf Ausführungsformen davon beschrieben wurde, versteht sich, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Aufbauten beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Außerdem sind neben den verschiedenen Kombinationen und Aufbauten andere Kombinationen und Aufbauten einschließlich mehr, weniger oder einem einzigen Element ebenfalls innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung.

Claims

Abwärmerückgewinnungsvorrichtung, die umfasst: einen Heizungsteil (1), der Wärme zwischen Heizfluid und Arbeitsfluid austauscht, das in dem Heizungsteil (1) eingeschlossen ist und fähig ist, verdampft und kondensiert zu werden, um das Arbeitsfluid zu verdampfen, wobei der Heizungsteil (1) ein Rohr (10) umfasst, durch das das Arbeitsfluid strömt; wobei ein oberer Endabschnitt des Rohrs (10) sich in einer Vertikalrichtung öffnet; und wobei ein unterer Endabschnitt des Rohrs (10) in der Vertikalrichtung geschlossen ist; einen Kondensationsteil (2), der Wärme zwischen dem Arbeitsfluid, das von dem Heizungsteil (1) verdampft wird, und geheiztem Fluid austauscht, um das Arbeitsfluid zu kondensieren; und einen Lagerteil (3), der auf einer Oberseite des Heizungsteils (1) in der Vertikalrichtung bereitgestellt ist und das Arbeitsfluid, das von dem Kondensationsteil (2) kondensiert wird, lagert, wobei der Lagerteil (3) umfasst: einen Rohrverbindungsteil (41), der mit dem oberen Endabschnitt des Rohrs (10) verbunden ist; und einen Aufnahmeteil (31) für kondensierte Flüssigkeit, der das Arbeitsfluid, das von dem Kondensationsteil (2) kondensiert wird, aufnimmt.
Abwärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der obere Endabschnitt des Rohrs (10) auf einer vertikal oberen Seite einer unteren Endoberfläche des Rohrverbindungsteils (41) in der Vertikalrichtung angeordnet ist.
Abwärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, die ferner umfasst: einen Durchgang (513) für kondensiertes Arbeitsfluid, der das von dem Kondensationsteil (2) kondensierte Arbeitsfluid zu dem Lagerteil (3) einleitet; und ein Ventil (5), das den Durchgang (513) für kondensiertes Arbeitsfluid öffnet oder schließt, und konfiguriert ist, um den Durchgang (513) für kondensiertes Arbeitsfluid zu schließen, wenn die Temperatur des Arbeitsfluids, das durch den Durchgang (513) für kondensiertes Arbeitsfluid strömt, eine vorgegebene Normtemperatur oder höher erreicht.
Abwärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, die ferner umfasst: einen Durchgang (513) für kondensiertes Arbeitsfluid, der das von dem Kondensationsteil (2) kondensierte Arbeitsfluid in den Lagerteil (3) einleitet; ein Ventil (5), das den Durchgang (513) für kondensiertes Arbeitsfluid öffnet oder schließt; und einen Umleitungsdurchgang (56), durch den das von dem Kondensationsteil (2) kondensierte Arbeitsfluid strömt, um das Ventil (5) in den Lagerteil (3) zu umgehen.
Abwärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: das Rohr (10) eine Lamelle (11) umfasst, die eine Wärmeübertragung zwischen dem Heizfluid und dem Arbeitsfluid beschleunigt; und die Lamelle (11) ausgebildet ist, indem eine Außenoberfläche des Rohrs (10) in einer Spiralform plastisch bearbeitet wird.
Abwärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: das Rohr (10) eine Lamelle (11) umfasst, die eine Wärmeübertragung zwischen dem Heizfluid und dem Arbeitsfluid beschleunigt; und die Lamelle (11) durch Rändeln einer Außenoberfläche des Rohrs (10) ausgebildet wird.
Abwärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: das Rohr (10) einen Rillenteil (108) umfasst, der auf eine inneren Oberfläche des Rohrs (10) ausgebildet ist; und der Rillenteil (108) das in dem Lagerteil (3) gelagerte Arbeitsfluid durch eine Kapillarkraft aufnimmt, um das Arbeitsfluid an das Rohr (10) zu liefern.
Abwärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, die ferner ein Wärmeleitungsbegrenzungselement (7) zwischen dem Heizungsteil (1) und dem Lagerteil (3) umfasst, wobei das Wärmeleitungsbegrenzungselement (7) eine Wärmeleitung von dem Heizfluid für den Heizungsteil an das Arbeitsfluid in dem Lagerteil (3) begrenzt.
Abwärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei: das Rohr (10) eines von mehreren Rohren (10) ist; die mehreren Rohre (10) jeweils Lamellen (11) umfassen; die Lamellen (11) die Wärmeleitung zwischen dem Heizfluid und dem Arbeitsfluid beschleunigen; und die Lamellen (11) nicht miteinander verbunden sind.
Abwärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei jede der Lamellen (11) eine gekrümmte Oberfläche (110) mit einer Form eines kreisförmigen Bogens, der in Richtung einer Unterseite in der Vertikalrichtung vorsteht, umfasst.
Abwärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß Irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, wobei: das Rohr (10) in einer Form eines Hohlzylinders mit einem geschlossenen Ende ausgebildet ist und einen Seitenoberflächenabschnitt (102), einen unteren Abschnitt (101) und einen Eckabschnitt zwischen dem Seitenoberflächenabschnitt (102) und dem unteren Abschnitt (101) umfasst; und der Eckabschnitt in einer Form eines kreisförmigen Bogens ausgebildet ist.
Abwärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei: das Arbeitsfluid Wasser ist; und der Heizungsteil (1), der Kondensationsteil (2) und der Lagerteil (3) aus einem Material aufgebaut sind, das mit dem Arbeitsfluid reagiert, um, wenn es erhitzt ist, Wasserstoffgas zu erzeugen, wobei die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung ferner umfasst: einen Heizfluiddurchgang (74, 100), durch den das Heizfluid strömt; und einen Metalloxidaufnahmeteil (63), in dem Metalloxid eingeschlossen ist und in den das Wasserstoffgas strömt, wobei: der Metalloxidaufnahmeteil (63) mit dem Kondensationsteil (2) in Verbindung steht; und wenigstens ein Teil des Metalloxidaufnahmeteils (63) in dem Heizfluiddurchgang (74, 100) angeordnet ist.
Abwärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß Anspruch 12, die ferner ein Wärmeleitungsbegrenzungselement (7) zwischen dem Heizungsteil (1) und dem Lagerteil (3) umfasst, wobei: das Wärmeleitungsbegrenzungselement (7) eine Wärmeleitung von dem Heizfluid für den Heizungsteil (1) an das Arbeitsfluid in dem Lagerteil (3) begrenzt; und der Metalloxidaufnahmeteil (63) mit dem Rohrverbindungsteil (41) verbunden ist und zwischen dem Rohrverbindungsteil (41) und dem Wärmeleitungsbegrenzungselement (7) angeordnet ist.
Abwärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei ein Teil des Metalloxidaufnahmeteils (63) in Kontakt mit dem Heizfluiddurchgang (74, 100) ist und ein anderer Teil des Metalloxidaufnahmeteils (63) in Kontakt mit Außenluft ist.
Abwärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 12 bis 14, die ferner einen Wasserstoffgaseinleitungsdurchgang (62) umfasst, der mit einer Oberseite des Kondensationsteils (2) in der Vertikalrichtung verbunden ist und das Wasserstoffgas in den Metalloxidaufnahmeteil (63) einleitet.
Abwärmerückgewinnungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei M₁, das ein unterer Grenzwert eines Volumens des eingeschlossenen Arbeitsfluids ist, und M₂, das ein oberer Grenzwert eines Volumens des eingeschlossenen Arbeitsfluids ist, derart festgelegt werden, dass sie eine Beziehung erfüllen, die durch die folgende erste mathematische Formel und die zweite mathematische Formel ausgedrückt wird. (erste mathematische Formel) M₁ = V_w + 0,4 V_g; und (zweite mathematische Formel) M₂ = V_w/2 + V_c + 150 exp(–11 × α_gF_g/α_wF_w), wobei: F_g eine Gesamtsumme einer Wärmeübertragungsfläche zwischen dem Heizfluid und dem Arbeitsfluid in dem Heizungsteil (1) ist; V_g ein Volumen eines Teils des Heizungsteils (1), durch den das Arbeitsfluid strömt, ist; α_g ein Wärmeübertragungskoeffizient des Abgases ist; F_w eine Gesamtsumme einer Wärmeübertragungsfläche zwischen dem geheizten Fluid und dem Arbeitsfluid in dem Kondensationsteil (2) ist; V_w ein Volumen eines Teils des Kondensationsteils (2), in dem das Arbeitsfluid strömt, ist; α_w ein Wärmeübertragungskoeffizient des Kühlwassers ist; und V_c ein Volumen des Lagerteils (3) ist.
Abwärmerückgewinnungsvorrichtung, die umfasst: einen Heizungsteil (1), der Wärme zwischen Heizfluid und Arbeitsfluid austauscht, das in dem Heizungsteil (1) eingeschlossen ist, und fähig ist, verdampft und kondensiert zu werden, um das Arbeitsfluid zu verdampfen, wobei: der Heizungsteil (1) ein Rohr (10) umfasst, durch das das Arbeitsfluid strömt; wobei ein oberer Endabschnitt des Rohrs (10) sich in einer Vertikalrichtung öffnet; und wobei ein unterer Endabschnitt des Rohrs (10) in der Vertikalrichtung geschlossen ist; einen Kondensationsteil (2), der Wärme zwischen dem Arbeitsfluid, das von dem Heizungsteil (1) verdampft wird, und geheiztem Fluid austauscht, um das Arbeitsfluid zu kondensieren; und einen Lagerteil (3), der auf einer Oberseite des Heizungsteils (1) in der Vertikalrichtung bereitgestellt ist und das Arbeitsfluid, das von dem Kondensationsteil (2) kondensiert wird, lagert, wobei der Lagerteil (3) umfasst: einen Rohrverbindungsteil (41), der mit dem oberen Endabschnitt des Rohrs (10) verbunden ist.