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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Eine Einrichtung wird vorgeschlagen, die Wärme von Abgas zurückgewinnt, um damit einen Motor aufzuwärmen (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Überdies wird in Patentdokument 1 eine Ausgestaltung offenbart, die ein Loop-Wärmerohr einsetzt, um die Wärme von dem Abgas zurückzugewinnen.
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DOKUMENT DES STANDS DER TECHNIK
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PATENTDOKUMENT
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Patentdokument 1: Japanische nicht geprüfte Patentanmeldung Veröffentlichung Nummer 2008-255944
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
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In einer Technik, die in Patentdokument 1 beschrieben ist, wird ein Verdampfungsabschnitt des Loop-Wärmerohrs in einem Durchgang des Abgases eingebaut. In einem Fall, in dem eine große Menge des Abgases ausgestoßen wird, zum Beispiel, wenn der Motor mit einer hohen Drehzahl betrieben wird und so weiter, unterbricht der Verdampfungsabschnitt daher den Ausstoß des Abgases, und dadurch wird eine Abgasanlage des Motors mit einer unnötigen Last beaufschlagt.
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Überdies kann der Verdampfungsabschnitt in der Technik, die in Patentdokument 1 beschrieben ist, übermäßig erwärmt werden, da die Wärme des Abgases immer an den Verdampfungsabschnitt übertragen wird, beispielsweise in einem Fall, in dem eine große Menge des Abgases ausgestoßen wird. In einem solchen Fall wird, aufgrund einer Situation, in der eine Verdampfungsmenge eines Wärmeträgers übermäßig groß wird und Druck in einem System des Loop-Wärmerohrs übermäßig groß wird oder Ähnliches, das Loop-Wärmerohr mit einer Last beaufschlagt. Überdies ist es erforderlich, um ein Versagen des Loop-Wärmerohrs selbst in einem Fall, in dem das Loop-Wärmerohr mit einer solchen Last beaufschlagt wird, eine Maßnahme oder Ähnliches zu ergreifen, wie eine Struktur anzunehmen, in der jeder Abschnitt des Loop-Wärmerohrs eine ausreichend hohe Druckfestigkeit aufweist, und eine solche Maßnahme erfordert eine Menge Zeit.
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In der Technik, die in Patentdokument 1 beschrieben ist, ist überdies ein Kondensationsabschnitt des Loop-Wärmerohrs in einem Motorblock oder Ähnlichem eingebaut. Daher ist die Übertragungseffizienz der Wärme von dem Wärmeträger auf den Motorblock oder Ähnliches vermindert, beispielsweise in einem Fall, in dem der Motorblock oder Ähnliches bereits eine ausreichend hohe Temperatur erreicht, und daher kann das System des Loop-Wärmerohrs übermäßig erwärmt werden.
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Von einem zuvor beschriebenen Gesichtspunkt aus, wird vorzugsweise eine Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung vorgesehen, die in der Lage ist, unter Verwendung eines Loop-Wärmerohrs Wärme aus Abgas zurückzugewinnen, und die in der Lage ist, ein übermäßiges Erwärmen eines Systems des Loop-Wärmerohrs zu verhindern.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABEN
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Eine Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung, die nachstehend beschrieben ist, umfasst einen ersten Wärmetauscher, einen zweiten Wärmetauscher, einen Gasdurchgang, einen Flüssigkeitsdurchgang und ein Selbstdruckventil. Der erste Wärmetauscher ist zum Verdampfen eines Wärmeträgers ausgebildet, indem er einen Wärmeaustausch zwischen Abgas, das von einem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, und dem Wärmeträger durchführt. Der zweite Wärmetauscher ist zum Erwärmen eines erwärmten Zielobjekts ausgebildet und verflüssigt den Wärmeträger, indem er einen Wärmeaustausch zwischen dem erwärmten Zielobjekt und dem Wärmeträger durchführt, der in dem ersten Wärmetauscher verdampft wurde, wobei das erwärmte Zielobjekt als mindestens eines, Kühlwasser oder Öl, bestimmt ist. Der Gasdurchgang ist ausgebildet, um den Wärmeträger, der in dem ersten Wärmetauscher verdampft wurde, zu dem zweiten Wärmetauscher strömen zu lassen. Der Flüssigkeitsdurchgang ist ausgebildet, um den Wärmeträger, der in dem zweiten Wärmetauscher verflüssigt wurde, zu dem ersten Wärmetauscher strömen zu lassen. Das Selbstdruckventil ist ausgebildet, geöffnet und geschlossen zu werden, sodass ein Öffnungsgrad des Selbstdruckventils durch Druck des Abgases geändert wird und eine Strömungsmenge des Abgases, das in den ersten Wärmetauscher strömt, in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad angepasst wird. In dieser Ausgestaltung ist ein Loop-Wärmerohr mittels des ersten Wärmetauschers, des zweiten Wärmetauschers, des Gasdurchgangs und des Flüssigkeitsdurchgangs ausgebildet. Das Loop-Wärmerohr ist eine Einrichtung, die ausgebildet ist, um das Fluid unter Verwendung einer Kapillarwirkung zu zirkulieren, und gleichzeitig wird eine Wärmeübertragung unter Verwendung einer Phasenänderung zwischen der Flüssigkeit und dem Gas durchgeführt.
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Gemäß der Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung, die in einer solchen Weise ausgebildet ist, wird ein Wärmeaustausch zwischen dem Abgas und dem Wärmeträger unter Verwendung des Loop-Wärmerohrs durchgeführt, das mittels des ersten Wärmetauschers, des zweiten Wärmetauschers, des Gasdurchgangs und des Flüssigkeitsdurchgangs ausgebildet ist, sodass die Wärme des Abgases zurückgewonnen werden kann. Überdies wird ein Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeträger und dem erwärmten Zielobjekt durchgeführt, sodass das erwärmte Zielobjekt erwärmt werden kann. Dementsprechend kann der Wärmeträger zwischen dem ersten Wärmetauscher und dem zweiten Wärmetauscher bewegt werden, ohne eine Pumpe oder elektrischen Strom zu verwenden, und daher kann der Energieverbrauch niedrig gehalten und die Brennstoffersparnis verbessert werden.
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Überdies kann in der zuvor beschriebenen Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung die Strömungsmenge des Abgases, das in den ersten Wärmetauscher strömt, in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des Selbstdruckventils angepasst werden. In einem Fall, in dem eine große Menge des Abgases ausgestoßen wird, beispielsweise wenn der Motor mit einer hohen Drehzahl betrieben wird und so weiter, ist es daher möglich, dass es nur einem Teil des Abgases gestattet wird, in den ersten Wärmetauscher zu strömen, und daher kann ein verbleibender Teil des Abgases zu einer Außenseite des Systems ausgestoßen werden, ohne es dem verbleibenden Teil des Abgases zu gestatten, in den ersten Wärmetauscher zu strömen. Dementsprechend wird, im Gegensatz zu der Technik, bei der das gesamte Abgas als ein Zielobjekt des Wärmeaustauschs mit dem Wärmeträger verwendet wird, der verbleibende Teil des Abgases beim Strömen von dem ersten Wärmetauscher nicht gestört, und deshalb kann eine Last, mit der die Abgasanlage des Motors beaufschlagt ist, verringert werden.
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Überdies wird in der zuvor beschriebenen Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung die Strömungsmenge des Abgases, das in den ersten Wärmetauscher strömt, in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des Selbstdruckventils angepasst, und dadurch wird, selbst in einem Fall, in dem eine große Menge des Abgases ausgestoßen wird, Wärme von nur einem Teil des Abgases in dem ersten Wärmetauscher zurückgewonnen und keine Wärme wird von dem verbleibenden Teil des Abgases zurückgewonnen. Daher kann eine übermäßige Verdampfung des Wärmeträgers verhindert und ein übermäßiger Druck in dem System des Loop-Wärmerohrs verhindert werden, und dadurch wird das Loop-Wärmerohr mit keiner übermäßigen Last beaufschlagt. Demzufolge ist es nicht erforderlich, eine Struktur anzunehmen, in der jeder Abschnitt des Loop-Wärmerohrs eine übermäßig große Druckfestigkeit aufweist, und die Zeit, um eine solche druckfeste Struktur zu bilden, kann vernachlässigt werden.
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Überdies wird in der zuvor beschriebenen Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung der Öffnungsgrad des Selbstdruckventils durch den Druck des Abgases verändert. Daher ist es beispielsweise im Gegensatz zu einem elektrischen Ventil nicht erforderlich, einen Aktuator anzunehmen, wie einen Elektromagneten und einen Motor, und es ist auch nicht erforderlich, eine Steuereinrichtung anzuordnen, die einen solchen Aktuator als gesteuertes Zielobjekt steuert, und es ist ebenfalls nicht erforderlich, eine Steuerung unter Verwendung einer solchen Steuereinrichtung auszuüben. Dementsprechend können die Struktur und Steuerung im Vergleich zu einem Fall vereinfacht werden, bei dem das elektrische Ventil angenommen ist. Überdies kann das Ventil ohne Verwendung von elektrischem Strom oder Ähnlichem geöffnet und geschlossen werden, der Stromverbrauch kann auch in diesem Punkt niedrig gehalten und die Brennstoffersparnis verbessert werden.
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Überdies wird bei der zuvor beschriebenen Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung der Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeträger und dem erwärmten Zielobjekt in dem zweiten Wärmetauscher durchgeführt, und das erwärmte Zielobjekt ist als mindestens eines, das Kühlwasser oder das Öl, bestimmt. Daher kann im Gegensatz zu einer Technik, bei der das erwärmte Zielobjekt als der Motorblock oder Ähnliches bestimmt ist, in einem Fall, bei dem das erwärmte Zielobjekt das Kühlwasser ist, die Wärme durch den Kühler abgeleitet werden. In einem Fall, bei dem das erwärmte Zielobjekt das Öl ist, kann die Wärme überdies durch den Ölkühler abgeleitet werden. Dementsprechend kann selbst in einem Fall, bei dem das erwärmte Zielobjekt als entweder das Kühlwasser oder das Öl bestimmt ist, übermäßige Wärme des Loop-Wärmerohrs in einfacher Weise gering gehalten werden, im Vergleich zu dem Fall, bei dem das erwärmte Zielobjekt als der Motorblock oder Ähnliches bestimmt ist. In einem Fall, in dem das Kühlwasser und das Öl eine niedrige Temperatur aufweisen, können das Kühlwasser und das Öl daher mittels des Loop-Wärmerohrs erwärmt werden, und nachdem die Temperatur des Kühlwassers und des Öls ausreichend erhöht wurde, kann die Ableitung der Wärme aus dem System des Loop-Wärmerohrs durch Kühlen des Kühlwassers und des Öls in dem Kühler und dem Ölkühler verstärkt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Abbildung, die eine schematische Ausgestaltung von im Fahrzeug verbauten Einrichtungen darstellt, die eine Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung umfassen.
- 2A ist eine perspektivische Ansicht, die eine schematische Ausgestaltung eines Drei-Fluid-Wärmetauschers darstellt, der einen zweiten Wärmetauscher bildet. 2B ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine schematische Ausgestaltung des Drei-Fluid-Wärmetauschers darstellt, der den zweiten Wärmetauscher bildet.
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Bezugszeichenliste
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1 ...Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung, 2...Verbrennungsmotor, 3...Getriebe, 5...Ansaugkrümmer, 7...Abgaskrümmer, 11...erster Katalysator, 12...zweiter Katalysator, 13...Abgasleitung, 15...Kühler, 17...Wasserpumpe, 19...Kühlwasserleitung, 21 ...erster Wärmetauscher, 22...zweiter Wärmetauscher, 23...Gasdurchgang, 25...Flüssigkeitsdurchgang, 27...Selbstdruckventil, 31...Ölplatte, 33...Wärmeträgerplatte, 35...Kühlwasserplatte, 37...Ummantelung, 41 ...Ölzufuhrdurchgang, 43...Ölausstoßdurchgang, 45...Kühlwasserzufuhrdurchgang, 47...Kühlwasserausstoßdurchgang, 49...Dampfwärmeableitungs-Abscheidereinrichtung
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AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
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Nachfolgend wird die zuvor beschriebene Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung in Bezug auf eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben.
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[Ausgestaltung der Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung]
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Eine in 1 gezeigte Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung 1 ist an einen beweglichen Körper montiert (zum Beispiel ein Fahrzeug oder Ähnliches), der einen Verbrennungsmotor 2 aufweist, um so Wärme aus Abgas zurückzugewinnen, das von dem Verbrennungsmotor 2 ausgestoßen wird. Zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor 2 ist ein Getriebe 3 oder Ähnliches an den beweglichen Körper montiert. Überdies sind ein Ansaugkrümmer 5 und Ähnliches als ein Ansaugsystem des Verbrennungsmotors 2 vorgesehen (insbesondere eine Einrichtung, ein Bauteil oder Ähnliches, das einen Ansaugdurchgang bildet). Ein Abgaskrümmer 7, ein erster Katalysator 11, ein zweiter Katalysator 12, eine Abgasleitung 13 und Ähnliches sind als eine Abgasanlage des Verbrennungsmotors 2 vorgesehen (insbesondere eine Einrichtung, ein Bauteil oder Ähnliches, das einen Abgasdurchgang bildet). Überdies sind ein Kühler 15, eine Wasserpumpe 17, eine Kühlwasserleitung 19 und Ähnliches als ein Kühlsystem des Verbrennungsmotors 2 vorgesehen (insbesondere eine Einrichtung, ein Bauteil oder Ähnliches, das einen Kühlwasserdurchgang bildet).
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Die Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung 1 umfasst einen ersten Wärmetauscher 21, einen zweiten Wärmetauscher 22, einen Gasdurchgang 23, einen Flüssigkeitsdurchgang 25, ein Selbstdruckventil 27 und Ähnliches. Aus diesen Bauteilen ist ein Loop-Wärmerohr mittels des ersten Wärmetauschers 21, des zweiten Wärmetauschers 22, des Gasdurchgangs 23 und des Flüssigkeitsdurchgangs 25 ausgebildet. Insbesondere dient der erste Wärmetauscher 21 als ein Verdampfer in dem Loop-Wärmerohr. Der zweite Wärmetauscher 22 dient als ein Kondensator in dem Loop-Wärmerohr. Der erste Wärmetauscher 21 und der zweite Wärmetauscher 22 stehen durch den Gasdurchgang 23 und den Flüssigkeitsdurchgang 25 in Kommunikationsverbindung miteinander, und dadurch wird ein Zirkulationsdurchgang ausgebildet, der eine geschlossene Kreisstruktur aufweist, die den zweiten Wärmetauscher 22 von dem ersten Wärmetauscher 21 durch den Gasdurchgang 23 erreicht und dann zu dem ersten Wärmetauscher 21 von dem zweiten Wärmetauscher 22 durch den Flüssigkeitsdurchgang 25 zurückkehrt.
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Der erste Wärmetauscher 21 ist durch einen Docht-Verdampfer ausgebildet. Der Docht-Verdampfer ist derart ausgebildet, dass ein poröser Körper, genannt „Docht“, darin angeordnet ist. Ein flüssiger Wärmeträger, der von dem Flüssigkeitsdurchgang 25 zugeführt wird, wird von dem Docht aufgrund eines Kapillareffekts absorbiert. Der Wärmeträger, der von dem Docht absorbiert wird, wird mittels Wärme von dem Abgas verdampft, und der verdampfte Wärmeträger strömt in den Gasdurchgang 23. Der Wärmeträger kann aus einem Material ausgebildet sein, das verdunstet (insbesondere verdampft), wenn es durch die Wärme des Abgases erwärmt wird, und daher kann beispielsweise Wasser, eine wässrige Alkohollösung, eine wässrige Ammoniaklösung oder Ähnliches angenommen werden. Der Gasdurchgang 23 ist ausgebildet, um es dem Wärmeträger, der in dem ersten Wärmetauscher 21 verdampft wurde, zu gestatten, zu dem zweiten Wärmetauscher 22 zu strömen.
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Der zweite Wärmetauscher 22 ist ausgebildet, einen Wärmeaustausch zwischen einem erwärmten Zielobjekt und dem Wärmeträger, der in dem ersten Wärmetauscher 21 verdampft wurde, durchzuführen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das erwärmte Zielobjekt sowohl als Kühlwasser (Frostschutzflüssigkeit in der vorliegenden Ausführungsform) als auch Öl (Getriebeöl in der vorliegenden Ausführungsform) bestimmt. Damit erwärmt der zweite Wärmetauscher 22 das erwärmte Zielobjekt und verflüssigt den Wärmeträger.
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Der zweite Wärmetauscher 22 ist durch einen Drei-Fluid-Wärmetauscher ausgebildet, wie in 2A und 2B gezeigt. Genauer ausgedrückt, sind in dem zweiten Wärmetauscher 22 eine Ölplatte 31, eine Wärmeträgerplatte 33 und eine Kühlwasserplatte 35 in dieser Reihenfolge geschichtet, um eine Einheitsstruktur zu bilden, und eine Vielzahl von den Einheitsstrukturen ist geschichtet, um einen Schichtungskörper zu bilden. Der Schichtungskörper ist in einer Ummantelung 37 als ein Äußeres des zweiten Wärmetauschers 22 beherbergt.
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Eine Vielzahl von Ölplatten 31 stehen in Kommunikationsverbindung miteinander durch einen Ölzufuhrdurchgang 41 und einen Ölausstoßdurchgang 43. Öl, das dem zweiten Wärmetauscher 22 durch den Ölzufuhrdurchgang 41 zugeführt wird, gelangt durch ein Inneres der Vielzahl von Ölplatten 31 hin zu dem Ölausstoßdurchgang 43, und dann wird das Öl von dem zweiten Wärmetauscher 22 durch den Ölausstoßdurchgang 43 ausgestoßen. Wie in 1 gezeigt, ist sowohl der Ölzufuhrdurchgang 41 als auch der Ölausstoßdurchgang 43 mit dem Getriebe 3 verbunden. Damit wird ein Zirkulationsdurchgang ausgebildet, der eine geschlossene Kreisstruktur aufweist, die den zweiten Wärmetauscher 22 von dem Getriebe 3 durch den Ölzufuhrdurchgang 41 erreicht und dann zu dem Getriebe 3 von dem zweiten Wärmetauscher 22 durch den Ölausstoßdurchgang 43 zurückkehrt.
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Eine Vielzahl von Kühlwasserplatten 35 stehen in Kommunikationsverbindung miteinander durch einen Kühlwasserzufuhrdurchgang 45 und einen Kühlwasserausstoßdurchgang 47. Kühlwasser, das dem zweiten Wärmetauscher 22 durch den Kühlwasserzufuhrdurchgang 45 zugeführt wird, gelangt durch ein Inneres der Vielzahl von Kühlwasserplatten 35 hin zu dem Kühlwasserausstoßdurchgang 47, und dann wird das Kühlwasser von dem zweiten Wärmetauscher 22 durch den Kühlwasserausstoßdurchgang 47 ausgestoßen. Wie in 1 gezeigt, bildet der Kühlwasserzufuhrdurchgang 45 einen Durchgang von dem Kühler 15 hin zu dem zweiten Wärmetauscher 22 durch die Wasserpumpe 17 und den Verbrennungsmotor 2. Überdies bildet der Kühlwasserausstoßdurchgang 47 einen Durchgang von dem zweiten Wärmetauscher 22 hin zu dem Kühler 15 durch den Verbrennungsmotor 2. Ein Zirkulationsdurchgang, der eine geschlossene Kreisstruktur aufweist, wird durch den Kühlwasserzufuhrdurchgang 45 und den Kühlwasserausstoßdurchgang 47 ausgebildet.
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Die Wärmeträgerplatte 33 ist derart ausgebildet, dass der verdampfte Wärmeträger von einem Ende der Wärmeträgerplatte 33 hereinströmt. Wenn der Wärmeträger in die Wärmeträgerplatte 33 hereinströmt, wird die Wärmeträgerplatte 33 durch Wärme des Wärmeträgers erwärmt, und darüber hinaus werden die Ölplatte 31 und die Kühlwasserplatte 35 durch Wärme der Wärmeträgerplatte 33 erwärmt. Folglich wird das Öl, das im Innern der Ölplatte 31 strömt, erwärmt, und das Kühlwasser, das im Innern der Kühlwasserplatte 35 strömt, wird erwärmt. Andererseits wird die Wärme von dem Wärmeträger in der Wärmeträgerplatte 33 ausgestoßen, und dadurch wird der Wärmeträger kondensiert und verflüssigt. Der verflüssigte Wärmeträger strömt aus einem anderen Ende der Wärmeträgerplatte 33 heraus und strömt dann in den Flüssigkeitsdurchgang 25.
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Der Flüssigkeitsdurchgang 25 ist ausgebildet, den Wärmeträger, der in dem zweiten Wärmetauscher 22 verflüssigt wurde, dem ersten Wärmetauscher 21 zuzuführen. Eine Dampfwärmeableitungs-Abscheidereinrichtung 49 ist in dem Flüssigkeitsdurchgang 25 angeordnet, um ein Rückströmen des verdampften Wärmeträgers von dem ersten Wärmetauscher 21 zu dem Flüssigkeitsdurchgang 25 zu verhindern.
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Ein Selbstdruckventil 27 ist ausgebildet, einen Durchgang in der Abgasleitung 13 zu öffnen und zu schließen, und ein Öffnungsgrad des Selbstdruckventils 27 kann mittels Druck des Abgases verändert werden. Eine Strömungsmenge des Abgases, das in den ersten Wärmetauscher 21 strömt, kann in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des Selbstdruckventils 27 angepasst werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform strömt, wenn das Selbstdruckventil 27 geschlossen ist, fast das gesamte Abgas in den ersten Wärmetauscher 21, und wenn das Selbstdruckventil 27 geöffnet ist, wird ein Verhältnis des Abgases, das nicht in den ersten Wärmetauscher 21 strömt, erhöht, wenn der Öffnungsgrad größer wird.
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[Wirkungen]
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Gemäß der Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung 1, die wie oben beschrieben ausgebildet ist, wird ein Wärmeaustausch zwischen dem Abgas und dem Wärmeträger unter Verwendung des Loop-Wärmerohrs durchgeführt, das mittels des ersten Wärmetauschers 21, des zweiten Wärmetauschers 22, des Gasdurchgangs 23 und des Flüssigkeitsdurchgangs 25 ausgebildet ist, sodass die Wärme des Abgases zurückgewonnen werden kann. Überdies wird ein Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeträger und dem erwärmten Zielobjekt (insbesondere dem Kühlwasser und dem Öl in der vorliegenden Ausführungsform) unter Verwendung des Loop-Wärmerohrs durchgeführt, sodass das erwärmte Zielobjekt erwärmt werden kann. Dementsprechend wird die Temperatur des Kühlwassers erhöht, um das Aufwärmen des Verbrennungsmotors 2 durchzuführen, und die Wärme kann ebenfalls zur Raumheizung verwendet werden. Überdies wird die Temperatur des Öls erhöht, um die Reibung des Getriebes 3 zu verringern. Durch Verwenden des Loop-Wärmerohrs kann der Wärmeträger überdies zwischen dem ersten Wärmetauscher 21 und dem zweiten Wärmetauscher 22 bewegt werden, ohne eine Pumpe oder elektrischen Strom zu verwenden, und daher kann der Energieverbrauch niedrig gehalten und die Brennstoffersparnis verbessert werden.
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Überdies kann in der zuvor beschriebenen Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung 1 die Strömungsmenge des Abgases, das in den ersten Wärmetauscher 21 strömt, in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des Selbstdruckventils 27 angepasst werden. In einem Fall, in dem eine große Menge des Abgases ausgestoßen wird, beispielsweise wenn der Motor mit einer hohen Drehzahl betrieben wird und so weiter, ist es daher möglich, dass es nur einem Teil des Abgases gestattet wird, in den ersten Wärmetauscher 21 zu strömen, und daher kann ein verbleibender Teil des Abgases zu einer Außenseite des Systems ausgestoßen werden, ohne es dem verbleibenden Teil des Abgases zu gestatten, in den ersten Wärmetauscher 21 zu strömen. Dementsprechend wird, im Gegensatz zu der Technik, bei der das gesamte Abgas als ein Zielobjekt des Wärmeaustauschs mit dem Wärmeträger verwendet wird, der verbleibende Teil des Abgases beim Strömen von dem ersten Wärmetauscher 21 nicht gestört, und deshalb kann eine Last, mit der die Abgasanlage des Motors beaufschlagt ist, verringert werden.
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Überdies wird in der zuvor beschriebenen Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung 1 die Strömungsmenge des Abgases, das in den ersten Wärmetauscher 21 strömt, in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des Selbstdruckventils 27 angepasst, und dadurch wird, selbst in einem Fall, in dem eine große Menge des Abgases ausgestoßen wird, Wärme von nur einem Teil des Abgases in dem ersten Wärmetauscher 21 zurückgewonnen und keine Wärme wird von dem verbleibenden Teil des Abgases zurückgewonnen. Daher kann eine übermäßige Verdampfung des Wärmeträgers verhindert und ein übermäßiger Druck in dem Loop-Wärmerohrsystem verhindert werden, und dadurch wird das Loop-Wärmerohr mit keiner übermäßigen Last beaufschlagt. Demzufolge ist es nicht erforderlich, eine Struktur anzunehmen, in der jeder Abschnitt des Loop-Wärmerohrs eine übermäßig große Druckfestigkeit aufweist, und die Zeit, um eine solche druckfeste Struktur zu bilden, kann vernachlässigt werden.
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Überdies wird in der zuvor beschriebenen Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung 1 der Öffnungsgrad des Selbstdruckventils 27 durch den Druck des Abgases verändert. Daher ist es beispielsweise im Gegensatz zu einem elektrischen Ventil nicht erforderlich, einen Aktuator anzunehmen, wie einen Elektromagnet und einen Motor, und es ist auch nicht erforderlich, eine Steuereinrichtung anzuordnen, die einen solchen Aktuator als gesteuertes Zielobjekt steuert, und es ist ebenfalls nicht erforderlich, eine Steuerung unter Verwendung einer solchen Steuereinrichtung auszuüben. Dementsprechend können die Struktur und Steuerung im Vergleich zu einem Fall vereinfacht werden, bei dem das elektrische Ventil angenommen ist. Überdies kann das Ventil ohne Verwendung von elektrischem Strom oder Ähnlichem geöffnet und geschlossen werden, der Stromverbrauch kann auch in diesem Punkt niedrig gehalten und die Brennstoffersparnis verbessert werden.
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Überdies wird bei der zuvor beschriebenen Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung 1 der Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeträger und dem erwärmten Zielobjekt in dem zweiten Wärmetauscher durchgeführt, und das erwärmte Zielobjekt ist als das Kühlwasser und das Öl bestimmt. Daher kann im Gegensatz zu einer Technik, bei der das erwärmte Zielobjekt als der Motorblock oder Ähnliches bestimmt ist, in einem Fall, bei dem das erwärmte Zielobjekt das Kühlwasser ist, die Wärme durch den Kühler 15 abgeleitet werden. In einem Fall, bei dem das erwärmte Zielobjekt das Öl ist, kann die Wärme überdies durch den Ölkühler abgeleitet werden. Dementsprechend kann übermäßige Wärme in dem Loop-Wärmerohrsystem in einfacher Weise verhindert werden, verglichen mit dem Fall, in dem das erwärmte Zielobjekt als der Motorblock oder Ähnliches bestimmt ist.
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[Andere Ausführungsformen]
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Wie zuvor beschrieben, wird die Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung unter Bezug auf eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben, die zuvor beschriebene Ausführungsform ist jedoch nur beispielhaft als ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Das bedeutet, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die zuvor beschriebene beispielhafte Ausführungsform beschränkt ist, und die vorliegende Offenbarung kann daher durch verschiedene Ausführungsformen innerhalb eines Geltungsbereichs des Erfindungsgegenstands der vorliegenden Offenbarung ausgeführt sein.
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Beispielsweise ist in der zuvor beschriebenen Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, bei dem das Getriebeöl mittels der Wärme erwärmt wird, die von dem Abgas in der Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung 1 zurückgewonnen wird, jedoch kann ein anderes Öl erwärmt werden. Insbesondere ist das erwärmte Zielobjekt als das Motoröl bestimmt.
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Überdies ist in der zuvor beschriebenen Ausführungsform der zweite Wärmetauscher 22 mittels des Drei-Fluid-Wärmetauschers ausgebildet, der Drei-Fluid-Wärmetauscher muss jedoch nicht angenommen werden. Beispielsweise kann der zweite Wärmetauscher 22 mittels eines Zwei-Fluid-Wärmetauschers ausgebildet sein. In diesem Fall kann das erwärmte Zielobjekt sowohl durch das Kühlwasser als auch das Öl ausgebildet sein.
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Überdies ist in der zuvor beschriebenen Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, bei dem die Ölplatte 31, die Wärmeträgerplatte 33 und die Kühlwasserplatte 35 in einer bestimmten Reihenfolge geschichtet sind, jedoch kann die Reihenfolge der Schichtung, die Anzahl jeder der Platten und das Verhältnis der Anzahl der jeweiligen Platten in beliebiger Weise geändert werden.
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In der zuvor beschriebenen Ausführungsform sind überdies das Material, die Form, die Struktur und Ähnliches der Bauteile, die in der Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung der vorliegenden Offenbarung verbaut sind, beispielhaft beschrieben, das Material, die Form, die Struktur und Ähnliches der Bauteile ist jedoch nicht auf diese in der zuvor beschriebenen Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann ein Abschnitt, der mittels eines Bauteils in der zuvor beschriebenen Ausführungsform ausgebildet ist, mittels einer Vielzahl von Bauteilen ausgebildet sein. Oder alternativ kann ein Abschnitt, der mittels einer Vielzahl der Bauteile in der zuvor beschriebenen Ausführungsform ausgebildet ist, mittels eines Bauteils ausgebildet sein. Überdies kann ein Teil der Ausgestaltung, die in der zuvor beschriebenen Ausführungsform beispielhaft beschrieben ist, ausgelassen werden, ohne die Funktion der Ausgestaltung vollständig zu ruinieren. Überdies kann mindestens ein Teil des Bauteils einer bestimmten Ausführungsform einer Ausgestaltung einer anderen Ausführungsform hinzugefügt oder durch sie ersetzt werden. Überdies kann mindestens ein Teil der Ausgestaltung der zuvor beschriebenen Ausführungsform durch eine bekannte Ausgestaltung ersetzt werden, die eine ähnliche Funktion aufweist.
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Überdies kann die vorliegende Offenbarung durch verschiedene Ausführungsformen ausgeführt werden, wie ein Abgaswärmerückgewinnungssystem, das die zuvor beschriebene Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung 1 als ein Bauteil davon aufweist, ein Aufwärmsystem eines Verbrennungsmotors, ein Aufwärmsystem eines Getriebes, ein Ölerwärmungssystem, ein Abgaswärmerückgewinnungsverfahren unter Verwendung der zuvor beschriebenen Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung 1, ein Aufwärmverfahren eines Verbrennungsmotors, ein Aufwärmverfahren eines Getriebes, und ein Ölerwärmungsverfahren, zusätzlich zu der zuvor beschriebenen Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung 1.
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[Ergänzungen]
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Überdies wird aus der zuvor beschriebenen beispielhaften Ausführungsform deutlich, dass die Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung der vorliegenden Offenbarung überdies eine nachfolgend beschriebene Ausgestaltung umfassen kann.
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Zuerst kann bei der Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung der vorliegenden Offenbarung der zweite Wärmetauscher durch einen Drei-Fluid-Wärmetauscher ausgebildet sein, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeträger, dem Kühlwasser und dem Öl durchführt.
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Gemäß der derart ausgebildeten Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung können sowohl das Kühlwasser als auch das Öl erwärmt werden. Überdies kann, selbst wenn entweder der Kühler für das Kühlwasser oder der Ölkühler für das Öl nicht angeordnet sind, Wärme aus einem anderen System abgeleitet werden, indem einer von beiden angeordnet wird. Zum Beispiel kann in einem Fall, bei dem der Kühler für das Kühlwasser angeordnet ist, die Wärme des Kühlwassers abgeleitet werden, und dadurch wird eine Wärmeübertragung von dem Wärmeträger und dem Öl auf das Kühlwasser gefördert, und die Wärme des Wärmeträgers und des Öls kann abgeleitet werden.
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Überdies kann das Öl in der Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung der vorliegenden Offenbarung als ein Getriebeöl ausgebildet sein.
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Gemäß der derart ausgebildeten Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung kann die Temperatur des Getriebeöls so erhöht sein, dass eine Reibung bei dem Getriebe verringert wird. Dadurch kann zum Beispiel ein Schaltruck des Getriebes verringert werden, und daher kann die Leistung des Getriebes optimal ausgenutzt werden.
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[Offenbarung des Stands der Technik]
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Bei der Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung der vorliegenden Offenbarung wird das Selbstdruckventil angenommen, um die Ausgestaltung und Steuerung zu vereinfachen, jedoch kann eine Abgaswärmerückgewinnungseinrichtung, die eine ähnliche Abgaswärmerückgewinnungsfunktion aufweist, durch Annehmen eines elektrischen Ventils ausgebildet sein, wenn nur auf die Durchführung des Öffnens und Schließens des Ventils geachtet wird. Das heißt, dass „ein elektrisches Ventil, das ausgebildet ist, geöffnet und geschlossen zu werden, und ausgebildet ist, einen Öffnungsgrad durch elektrischen Strom zu ändern, um eine Strömungsmenge des Abgases anzupassen, das in den ersten Wärmetauscher in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad strömt“ angenommen werden kann anstelle des Selbstdruckventils.
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Auch in einem Fall, in dem eine solche Ausgestaltung angenommen wird, kann Wärme aus dem Abgas zurückgewonnen werden und das erwärmte Zielobjekt erwärmt werden. Überdies kann, da die Strömungsmenge des Abgases, das in den ersten Wärmetauscher strömt, in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des elektrischen Ventils angepasst werden kann, eine Last, mit der die Abgasanlage des Motors beaufschlagt ist, verringert werden. Überdies kann die Verdampfungsmenge des Wärmeträgers daran gehindert werden, übermäßig groß zu sein, und daher wird das Loop-Wärmerohr nicht mit der übermäßigen Last beaufschlagt, und dadurch ist es nicht erforderlich, eine Struktur anzunehmen, bei der jeder Abschnitt des Loop-Wärmerohrs eine übermäßig große Druckfestigkeit aufweist. Überdies kann im Gegensatz zu einer Technik, bei der das erwärmte Zielobjekt als der Motorblock oder Ähnliches bestimmt ist, in einem Fall, bei dem das erwärmte Zielobjekt das Kühlwasser ist, die Wärme durch den Kühler abgeleitet werden. In einem Fall, bei dem das erwärmte Zielobjekt das Öl ist, kann die Wärme überdies durch den Ölkühler abgeleitet werden. Dementsprechend kann übermäßige Wärme in dem Loop-Wärmerohrsystem in einfacher Weise verhindert werden, verglichen mit dem Fall, in dem das erwärmte Zielobjekt als der Motorblock oder Ähnliches bestimmt ist.
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Überdies ist es vorzuziehen, auch in einem Fall, indem das elektrische Ventil anstelle des Selbstdruckventils angenommen wird, dass der zweite Wärmetauscher mittels des Drei-Fluid-Wärmetauschers ausgebildet ist, in dem ein Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeträger, dem Kühlwasser und dem Öl durchgeführt werden kann. Durch Annehmen einer solchen Ausgestaltung können sowohl das Kühlwasser als auch das Öl erwärmt werden. Überdies kann, selbst wenn entweder der Kühler für das Kühlwasser oder der Ölkühler für das Öl nicht angeordnet sind, Wärme aus einem anderen System abgeleitet werden, indem einer von beiden angeordnet wird. Zum Beispiel kann in einem Fall, bei dem der Kühler für das Kühlwasser angeordnet ist, die Wärme des Kühlwassers abgeleitet werden, und dadurch wird eine Wärmeübertragung von dem Wärmeträger und dem Öl auf das Kühlwasser gefördert, und die Wärme des Wärmeträgers und des Öls kann abgeleitet werden.
