JP2006250524A - Multi-pipe type heat recovery apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関等の排気通路に設けられ排気ガスと冷却媒体を熱交換する多重管式熱回収器に関し、特に、熱交換時に流通する環状流路と中央を貫通するバイパス流路とを選択的に切換え得る多重管式熱回収器に係る。 The present invention relates to a multi-tube heat recovery device that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine or the like and exchanges heat between exhaust gas and a cooling medium, and in particular, includes an annular passage that circulates during heat exchange and a bypass passage that passes through the center The present invention relates to a multi-tube heat recovery device that can be selectively switched.
従来、内燃機関や燃焼装置等の排気管の途中に設けられ、必要時に内部流路を切換えて、気体媒体や液体媒体へ排気ガスの熱を回収する熱交換器(以下、熱回収器と言う)が知られている。回収された熱は、媒体(以下、冷却媒体と言う)を介して車両等の必要箇所まで配送され、あるいは、途中で別の冷却媒体と二次的な熱交換をして、最終的に暖房や、各種機器の暖機や、油脂類の加熱等に供される。一方、熱回収不要時には、熱回収器内の流路を切換えて排気ガスをバイパス流路へ誘導し、熱交換部を経由することなくストレートに排出して、圧損の増加を抑えている。従ってバイパス時においては、流路内に熱交換部器がないことはもちろん、バイパス流路が太くストレートであることが望まれる。 Conventionally, a heat exchanger (hereinafter referred to as a heat recovery unit) that is provided in the middle of an exhaust pipe of an internal combustion engine, a combustion apparatus or the like, switches the internal flow path when necessary, and recovers the heat of the exhaust gas to a gaseous medium or a liquid medium. )It has been known. The recovered heat is delivered to a necessary location such as a vehicle via a medium (hereinafter referred to as a cooling medium), or is subjected to secondary heat exchange with another cooling medium on the way, and finally heated. It is also used for warming up various devices and heating oils and fats. On the other hand, when heat recovery is unnecessary, the flow path in the heat recovery unit is switched to guide the exhaust gas to the bypass flow path, and the exhaust gas is discharged straight without going through the heat exchanging portion, thereby suppressing an increase in pressure loss. Therefore, at the time of bypass, it is desirable that the bypass channel is thick and straight, as well as not having a heat exchanger in the channel.
この種の流路切換式熱回収器の構造としては、同軸状に配置された複数管間の環状空隙を流路とする、所謂多重管式が一般的である。多重管式熱回収器の構造としては実開昭63−110615号公報に記載のものが知られており、図10は同公報に記載の代表的な構造を示す。外筒101と中間筒103と内筒102は同軸状に配されており、内筒102内は第1排気通路106に、内筒102と中間筒103の間隙は第2排気通路107に、中間筒103と外筒101の間隙は冷却媒体通路108に、夫々画定されている。そしてそれらの上流側には、内筒106前端を略開閉自在な弁体104が設けられ、閉塞時には排気ガスを熱回収路たる第2排気通路107へ主体的に誘導した後、小孔群105から第1排気通路内へ還流し排出する。一方、開放時には、排気ガスはバイパス流路たる第1排気通路106へ主体的に誘導・排出される。熱回収要否に応じ弁体104を開閉回動して、流路を適宜選択している。 As a structure of this type of flow path switching type heat recovery device, a so-called multi-tube type in which an annular gap between a plurality of tubes arranged coaxially is used as a flow path is common. As the structure of the multi-tube heat recovery device, the structure described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-110615 is known, and FIG. 10 shows a typical structure described in the same publication. The outer cylinder 101, the
もうひとつの多重管式熱回収器の構造として、実開昭63−115520号公報に記載のものも知られており、図11は同公報に記載の代表的な構造を示す。外筒201と内筒202は同軸状に配されており、内筒202内は第1排気通路205に、内筒202と外筒201の間隙は第2排気通路206に夫々画定されている。そして、螺旋管の冷却媒体通路207が第2排気通路206内に設けられている。内筒202下流端内には弁体203が開閉自在に配されており、内筒202上流端には小孔群204が穿設されている。このような構成により、弁体203閉塞時には排気ガスを熱回収路たる第2排気通路206へ主体的に誘導し、螺旋管状の冷却媒体通路207に当てて、熱回収を行う。 Another structure of the multi-tube heat recovery device is known as described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-115520, and FIG. 11 shows a typical structure described in the same publication. The
しかしながら、特許文献1に記載の多重管式熱回収器においては、構造強度を中間筒103が担うため厚肉化を避けられないが、熱交換効率を向上させるためには伝熱壁である中間筒103を薄くしなければならないという背反を有し、効率的で高い強度の熱回収器を得難い。 However, in the multi-tube heat recovery device described in
また、特許文献2に記載の多重管式熱回収器においては、簡素な2重管構造であるものの、冷却媒体通路207が螺旋管であるが故の問題を内包する。すなわち、高温の排気ガスは最上流の(1巻き目)螺旋には当たるがそれ以降は全面に当り難いため、熱交換効率が低い。従って、この冷却媒体通路では、螺旋長や太さを増したとしても所望の熱回収は困難という問題がある。さらに、螺旋状の管を環状の第2排気通路206と干渉せぬよう固定し、両端を外筒207に貫通させることは非常に製造困難であるとともに、バネ状物を脈動流体中に曝す構造は、振動破損を招く惧れがある。 Moreover, although the multi-tube heat recovery device described in
上記課題を解決するため、本発明は請求項1記載のように、排気通路に設けられ排気ガスと冷却媒体を熱交換する多重管式熱回収器であって、内包する切換手段によって排気ガスの流路を選択し熱回収状態を変更するものにおいて、外筒と内筒の間に中間筒を配するとともに、この中間筒は外筒内面に固定され冷却媒体の通路を構成するものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a multi-tube heat recovery device provided in an exhaust passage for exchanging heat between exhaust gas and a cooling medium, as described in
さらに、請求項2記載のように、内筒の外面にも第2の中間筒を設けて、別の冷却媒体通路を増設し、内外の冷却媒体通路で排気ガス流路を囲繞してもよい。 Further, as described in
そして、請求項3記載のように、上記中間筒の表面に螺旋条痕や突起や起伏などによる凹凸を設け、流体との熱交換を促進させるとよい。 Further, as described in
また、請求項4記載のように、上記多重管式熱回収器と触媒コンバータ及び/又は消音器を外筒内に一体的に構成してもよい。 Further, as described in
請求項1記載の発明によれば、2重管の外筒内面に、軸方向へ延在する環状の冷却媒体通路を薄肉の中間筒によって構成したので、熱回収効率の高さを維持したまま、軽量で構造簡略かつ製造容易な内部流路切換え式の多重管式熱回収器を実現できる。 According to the first aspect of the present invention, the annular cooling medium passage extending in the axial direction is formed on the inner surface of the outer tube of the double tube by the thin intermediate tube, so that the high heat recovery efficiency is maintained. Thus, it is possible to realize a multi-tube heat recovery device that is lightweight, has a simple structure, and is easy to manufacture.
請求項2記載の発明によれば、更なる冷却媒体通路の増設により排気通路を囲繞することになり、熱回収効率が向上する。 According to the second aspect of the present invention, the exhaust passage is surrounded by the further expansion of the cooling medium passage, so that the heat recovery efficiency is improved.
請求項3記載の発明によれば、流体である排気ガス、冷却媒体ともに中間筒との接触面積が増えて境界面での接触が改善され、更に熱回収効率が向上する。 According to the third aspect of the present invention, both the exhaust gas, which is a fluid, and the cooling medium increase the contact area with the intermediate cylinder, improve the contact at the boundary surface, and further improve the heat recovery efficiency.
請求項4記載の発明によれば、別体の排気ガス浄化器及び/又は消音器を、排気管を介して接続するのに比べて重量・スペースを節約可能であるとともに、耐久性も向上する。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to save weight and space as compared to connecting a separate exhaust gas purifier and / or a silencer via an exhaust pipe, and also improve durability. .
本発明を実施するための最良の形態を図1乃至図8に示す実施例に基づいて説明する。図1及び図2に示す第1の実施例において、熱回収器1はその構造強度を主に担う外筒2によって外殻が構成され、外筒2の両端にテーパ状ネッキング部が一体形成されている。そして、冷却媒体の導入ポート5と排出ポート6を夫々嵌合固定している。外筒2の上流側ネッキング部には内筒3が嵌合固定され、内筒3は外筒2内へ延出する。外筒2の下流側ネッキング部には、例えば排気管16等の後流部品が嵌合固定される。そして、内筒3の下流端には排気ガス圧により開閉される弁体10がブラケット11を介して軸支されており、図示しない付勢手段によって常時は内筒3後端を閉塞している。また、内筒3の上流側には小孔群12が穿設されており、弁体10による内筒3後端の閉塞時には、排気ガスが第1排気通路7から第2排気通路8へ積極的に導出される。以上の構成部材は、全て耐食性を有する金属製である。なお、内筒3の上流端は、通常は上流側排気管と嵌合接続されるが、上流側排気管を内筒3としてもよいし、締結用フランジを外嵌してもよい。 The best mode for carrying out the present invention will be described based on the embodiment shown in FIGS. In the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the
排気ガス圧によって開閉する弁体10は、排気装置においては周知の所謂動圧式可変バルブであるので詳細説明を省くが、内筒3内の排気ガス圧(あるいは流量)が一定以下の時は閉塞しており、一定値以上で付勢に抗して開き始め、動圧の増大に応じ開度を増す。これに伴い、弁体10が開いた時点で主流は第2排気通路8から第1排気通路7へ変わり、熱回収指向から排気ガスの流出(通過)指向へと移行する。従って、熱回収を基本としつつも、内燃機関等の高出力時(大流量時)には熱回収をバイパスし、低抵抗にて排気ガスを通過させることができる。また、切換え制御を排気ガス圧に依存せず任意に行いたい場合には、弁体10の駆動軸を外筒2外へ気密に延出し、周知のモータやアクチュエータ等による強制駆動制御を援用してもよい。強制開閉によれば、排気ガスが動圧として弁体を開ける分の仕事が不要となるので、バイパス時の低圧損要求に一層適う。また、動圧式、強制開閉式ともに弁体10は、フラップ式以外にも、バタフライ式、スライド式、閉塞体嵌合式等、周知の弁方式を援用すればよい。更に、アクチュエータに関しては、電気式、油圧式、空圧式などが周知だが、熱に応じてストロークするサーモワックスや形状記憶合金等を動圧式可変バルブに組合せて、排気ガスや冷媒の温度に応じた補助制御を加えてもよい。 The
外筒2の内面には、軸方向に延在する環状の冷却媒体通路9が画定されるように中間筒4が設置され、その両端の密着部13及び14が外筒2の内面へ気密に固定されている。このような構造であるので、中間筒4は全体強度に関係なく薄肉設定が可能であるので、熱伝達効率を向上できる。導入ポート5から流入した冷却媒体(水)は冷却媒体通路(ウォータージャケット)9を満たし、上流へ流れながら排気ガスと熱交換し、熱を持って排出ポート6から流出する。このように熱回収が実施される過程で熱交換面積をより多く確保するために、中間筒4には管軸方向へ螺旋溝状の凹凸15が形成されているが、これによって冷却媒体と排気ガスに乱流が発生し境界層を活性化して、一層熱交換が促進される。 The
以上のように構成したので、軽量かつ簡素な構造で所望の熱回収量を達成できる。また、構造強度を担う外筒2の内面に中間筒4を付設したので、外力による破損の懸念なく薄肉化、ひいては熱交換効率を追求できる。さらに、凹凸の追加等、中間筒4の形状や面積設定の自由度も大きい。 Since it comprised as mentioned above, desired heat recovery amount can be achieved with a lightweight and simple structure. In addition, since the
なお、各管の横断面形状は円に限らず任意の異形断面でもよいし、同軸配置に限らず相互に偏芯(オフセット)配置されていても構わない。また、外筒2に両端ネッキングを一体形成する場合は、内装物を挿入後にスピニング加工やスエージング加工等の周知の塑性加工法を適用すれば良い。また、別体のネッキング部を溶接等で一体化しても構わないし、外筒2全体をプレス部品の溶接組付体としても構わない。スピニング加工を適用する場合には、特許登録第2957153号の偏芯スピニング加工法や、特許登録第2957154号の傾斜スピニング加工法を用いるとよい。中間筒4も同様に一体形成でも別体組立品でも構わないが、外筒2への固定においては、密着部13及び14を気密に溶接固定する必要があり、全周ろう付けやレーザ溶接を適用するとよい。あるいは、軸方向の相対熱膨張差を吸収するために、外筒2及び/又は中間筒4の一部を蛇腹構造としても良いし、密着部13あるいは14に気密性の緩衝部材を嵌合させてもよい。 In addition, the cross-sectional shape of each pipe | tube is not restricted to a circle | round | yen, Arbitrary irregular cross-sections may be sufficient, and not only a coaxial arrangement | positioning but eccentricity (offset) arrangement | positioning mutually may be sufficient. Further, when both ends necking is integrally formed on the
さらに、中間筒4表面に設ける凹凸については、螺旋等の線条溝、突起、ディンプル、全体の緩やかな起伏等、その形状や配列や大きさは任意である。熱交換促進と流体抵抗増加という背反を適宜バランスさせるように、設定すればよい。 Further, the irregularities provided on the surface of the
図3に示す第2の実施例は、上記第1の実施例と基本構成は同じであるが、中間筒20の形状が異なる。中間筒20の内面が軸方向(図の左右方向)に沿ってテーパ状となっており、それに伴い、冷却媒体通路21及び第2排気通路22の断面積が軸方向に徐変する略円錐状を成す。これにより、排気ガス及び冷却媒体がテーパ面に強く当接するため、熱交換が促進される。この構造に上述の凹凸を組合せると、更に熱交換効率が向上する。なお、テーパは逆向きの傾斜でもよいし、曲面を併用しても構わない。 The basic configuration of the second embodiment shown in FIG. 3 is the same as that of the first embodiment, but the shape of the intermediate cylinder 20 is different. The inner surface of the intermediate cylinder 20 is tapered along the axial direction (left-right direction in the figure), and accordingly, the cross-sectional areas of the cooling medium passage 21 and the second exhaust passage 22 gradually change in the axial direction. Is made. Thereby, since exhaust gas and a cooling medium contact | abut to a taper surface strongly, heat exchange is accelerated | stimulated. When the above-described irregularities are combined with this structure, the heat exchange efficiency is further improved. The taper may be inclined in the opposite direction, or a curved surface may be used in combination.
図4に示す第3の実施例は、更なる熱回収量を企図し、冷却媒体通路(ウォータージャケット)を内筒外周にも増設したものである。上述の通り、外筒30内面には中間筒32が冷却媒体通路36を構成している。同様に内筒3の外周面にも第2の中間筒31を固着し、第2の冷却媒体通路37を独立して構成する。すなわち、第2の排気通路35を中間筒32内面と第2の中間筒31外面とで囲繞するようにする。そして、冷却媒体通路36と第2の冷却媒体通路37を細管状の連通管33及び34によって互いに貫通固定し、冷却媒体を連通自在にする。なお、連通管の本数及び配置は任意である。 In the third embodiment shown in FIG. 4, a further heat recovery amount is intended, and a cooling medium passage (water jacket) is also added to the outer periphery of the inner cylinder. As described above, the
導入ポート5から冷却媒体通路36に流入した冷却媒体は、冷却媒体通路36内を流れると共に連通管34を経由し第2の冷却媒体通路37内へも流入し、その内部を流れる。そして連通管33によって集合した冷却媒体は、排出ポート6から排出される。第2排気通路35は中間筒32と第2の中間筒31の間に、すなわち冷却媒体通路36と第2の冷却媒体通路37の間に形成されるので、両方に囲まれて熱交換を行い、熱交換率が一層向上する。もちろん、中間筒32と第2の中間筒31には、上述の如くテーパや凹凸を付加してもよい。なお、本実施例では外筒30の前端部である直管部38と内筒3の間に金属製の緩衝材部39を挟持させており、外筒30と内筒3間の温度差による相対的な熱膨張差に追従可能なようにしてあるが、この機構を適宜使用するとよい。 The cooling medium flowing into the cooling medium passage 36 from the
図5に示す第4の実施例は、第1実施例の熱回収器の上流に排気ガス浄化器たる触媒コンバータ部50を、下流に消音器部51を一体に併設したものである。上流側と下流側に延長された外筒40の上流端は傾斜状のネッキング部46を有し、下流端は同軸のネッキング部47を有して、中間部に第1実施例の熱回収器を内装している。内筒41の前端はテーパ状に拡径するフレア部42が一体形成され、外筒内面に固定されている。そしてフレア部42には通孔43が複数穿設され、上流の排気ガスを第2排気通路45へ導入可能となっている。フレア部42の上流には、触媒担体48が保持材49を介して外筒40内面に挟持されている。一方、弁体10の下流では、消音器部51を画定するセパレータ52が外筒40内面に固定され、セパレータ52の中心にはアウトレットパイプ53が嵌装されている。そして、セパレータ52とアウトレットパイプ53と外筒40に囲繞される空間には、消音材55たるグラスウールが一定密度で充填されており、アウトレットパイプ53に穿設された小孔群54と協働し、共鳴型消音器として機能する。 In the fourth embodiment shown in FIG. 5, a
このような一体化により、別体の装置を排気管で連結するよりも重量的にもスペース的にも、そして製造コスト的にも有利となるばかりか、全体強度向上により耐久性も向上するとともに、表面積減少により放熱ロスも最少になる。更に、触媒担体での化学反応で高温化した排気ガスを直後に熱回収できるので、熱回収にロスがない。また、凹凸を有する第2排気通路45や弁体10によって高周波異音が発生された場合にも、その直後の共鳴型消音器により確実に消音される。 Such integration not only has advantages in terms of weight, space, and manufacturing cost, but also improves durability by improving overall strength, compared to connecting separate devices with exhaust pipes. The heat dissipation loss is minimized by reducing the surface area. Furthermore, since the exhaust gas heated to a high temperature by a chemical reaction at the catalyst carrier can be recovered immediately, there is no loss in heat recovery. Further, even when high-frequency abnormal noise is generated by the concave and convex second exhaust passage 45 or the
なお、熱回収器と組合せる触媒コンバータ及び/又は消音器の有無や個数や配列順序は任意である。また、触媒コンバータと消音器は、周知のあらゆる種類及び製法を適用してよい。特に触媒コンバータにおいては、触媒担体48と保持材49を挿入後に外筒40を縮径し保持材49(緩衝マット)を圧縮する、所謂サイジング工法が適する。また、セラミック製の担体に限らず金属製担体を保持材を介さず内装したり、直接、外筒端部に溶接固定してもよい。消音器部分は、弁体10とセパレータ52間に必然的に生じる空間を大きく設定して、拡張室56として消音に供するとよい。また、これら以外の排気ガス浄化器、例えばディーゼル・パティキュレート・フィルター(DPF)や改質器等と組合せてもよい。更に、本実施例では外筒40は一つの筒体から形成されているが、複数部品を溶接等で組付けて一体化した外筒でも構わない。 In addition, the presence or absence, the number, and the arrangement order of the catalytic converter and / or the silencer combined with the heat recovery unit are arbitrary. In addition, all known types and manufacturing methods may be applied to the catalytic converter and the silencer. In particular, in a catalytic converter, a so-called sizing method is suitable in which the outer cylinder 40 is reduced in diameter after the catalyst carrier 48 and the holding material 49 are inserted, and the holding material 49 (buffer mat) is compressed. Further, not only the ceramic carrier but also a metal carrier may be installed without a holding material, or directly welded to the outer cylinder end. The muffler portion may be provided with a large space inevitably generated between the
図6に示す第5の実施例は、第3実施例における熱回収器の内筒3と第2の中間筒31の間に第3の中間筒68を増設し、緩衝部材39を用いる応力緩和機構の位置を変更したものである。第3の中間筒68は、内筒3との間に緩衝部材39を挟持するとともに第2の中間筒62に密着固定され、第2の冷却媒体通路66の内周壁を形成する。金属ワイヤメッシュから成る緩衝部材39は、内筒3にスポット溶接で固定されている。このような構成により、内筒3と第3の中間筒68間に熱膨張差に起因する軸方向の相対応力が生じても、緩衝部材39が内筒3表面を摺動するので、応力が開放され破損の懸念がない。また、バイパス時には内筒3内を高温の排気ガスが多量に通過し内筒3が過熱するが、第3の中間筒68と両緩衝部材39で囲まれる空間は、高熱が冷却媒体及び中間筒へ伝達することを避ける熱遮断層としても機能する。なお、緩衝部材を内筒3ではなく第3の中間筒68に固定してもよいし、ワイヤメッシュに限らず摺動部材ならば任意である。さらに、内筒3に多孔を穿設し、第3の中間筒68と画緩衝部材39で囲まれる空間を、第4実施例のような共鳴型消音器として使用してもよい。 In the fifth embodiment shown in FIG. 6, a third intermediate cylinder 68 is added between the
図7に示す第6の実施例は、第3実施例における熱回収器の導入ポート5と排出ポート6を変更したものである。導入ポート72先端を連通管34あるいは第2の冷却媒体通路37に臨ませて、冷却媒体を優先的に第2の冷却媒体通路37へ導き、排出ポート73を導入ポート72の略対向位置に配する。このような構成により、冷却媒体は先ず内周側の第2の冷却媒体通路37内を流れ、次いで、連通管33を経由して外周側の冷却媒体通路36へ流れ込み、反転流下し排出ポート73から排出される。冷却媒体が異方向の2経路を流れるので、滞留時間が長くなり熱回収効率が向上する。 In the sixth embodiment shown in FIG. 7, the
図8に示す第7の実施例は、熱回収器の横断面図であり、断面位置は第1実施例(図1)と同位置である。第3実施例の熱回収器の中間筒32と第2の中間筒31との間の第2排気通路ほぼ全域に亘って、放射状に起伏するフィン80を増設したものである。フィン80は薄板の金属を折り曲げて一体的に形成され、内径側折り返しは第2の中間筒31に、外径側折り返しは中間筒32に、それぞれ溶着されている。断面は所謂花びら型であり、この断面が軸方向に亘って延在する。これにより、第2排気通路内を流下する排気ガスがフィン80全面に接触し、フィン80の受熱が中間筒32及び第2の中間筒31へ確実に伝達されるので、一層熱回収効率が向上する。ただし、フィン80は排気ガスにとって流体抵抗であるので、圧損による背圧増加は背反として勘案する必要がある。 The seventh embodiment shown in FIG. 8 is a cross-sectional view of the heat recovery device, and the cross-sectional position is the same as that of the first embodiment (FIG. 1). In the third embodiment, fins 80 that are undulated radially are provided over almost the entire area of the second exhaust passage between the
なお、本実施例の所謂花びら型フィン80は熱交換器においては周知であるが、この他の周知の断面形状を適用してもよいし、軸周りに捩れていても、多層でも、あるいは軸方向で間歇的に存在してもよい。固定方法も、溶接、ろう付け、カシメ等任意であるし、フィン自身のスプリングバックを利用して、固定することなく挟持してもよい。更に熱回収率向上を求めるのであれば、バイパス通路たる第1排気通路7内にもフィンを増設してもよい。もちろん、第1実施例や第2実施例の各排気通路中に設けても構わない。 The so-called petal fin 80 of the present embodiment is well known in heat exchangers, but other well-known cross-sectional shapes may be applied, twisted around the axis, multilayered, or axial May exist intermittently in the direction. The fixing method may be any method such as welding, brazing, caulking, etc., and may be clamped without fixing using the spring back of the fin itself. If further improvement in the heat recovery rate is desired, fins may be additionally installed in the
図9に示す第8の実施例は、2種類の回転塑性加工により製造された熱回収器98とその中間組立体81の縦断面図である。先ず(a)工程において、実施例1と同様に貫通固定された導入ポート85および排出ポート86を有する外筒85を用意し、その内部に一体パイプから成る中間筒84を挿入、固定して、中間組立体81を得る。中間筒84の中央部には、周知のローラ転造法などにより管軸方向へ連続する螺旋溝83が複数条刻設されており、これが実施例1の凹凸同様、熱交換の促進に寄与する。中間筒84の両端は拡径されており、この拡径部89、90の外面と外筒82の内面が密着した状態でレーザ等で全周溶接され、気密の溶接部87、88が形成される。これによって、外筒82と中間筒84で画定された冷却媒体通路85が形成される。この状態において、冷却媒体通路85に流体を満たし、液密性を確認しておくと良い。 The eighth embodiment shown in FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a
次いで(b)工程において、中間組立体81内に実施例1と同様、小孔群12、弁体10、ブラケット11を有する内筒3を挿入し、上流端部91および下流端部92に対して周知のスピニング加工を施して、任意形状の上流側ネッキング部93および下流側ネッキング部94を得る。スピニング加工は、外筒82に対して相対的に公転し接触するスピニングローラ97にて行なうが、外筒を非回転状態に固定した状態でスピニングローラ97を公転させる方法が好ましい。このような工程を経て、熱回収器98を得る。 Next, in step (b), the
熱回収器98は実施例1と同様、内筒84内の排気ガス圧(あるいは流量)が一定値以下の時は弁体10が閉塞しており、一定値以上で付勢に抗して開き始め、動圧の増大に応じ開度を増す。これに伴い、弁体10が開いた時点で主流は第2排気通路96から第1排気通路95へと変わり、熱回収指向から徘気ガスの流出(通過)指向へと移行する。このように、実施例1と同等機能の熱回収器を2種類の回転塑性加工によって形成できるので、加工時間および加工コストの低減が図れるとともに、外筒82および中間筒84が夫々パイプ材から一体形成できるので、耐久性・信頼性が向上する。また、回転塑性加工故に形状の設定自由度が大きいので、排気ガス浄化器や消音器との一体化においては、一層有利である。 As in the first embodiment, the
以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に包含される。また、冷却媒体への熱回収を主目的とする狭義の熱回収器(ヒートコレクタ)に限らず、冷却媒体の加熱を目的とする熱交換器(オイルウオーマ等)や、排気ガスの冷却を主目的とする熱交換器(排気クーラ等)も熱回収器として包含する。また、冷却媒体は水に限らず、最適な液体や気体を適宜用いればよい。更に、主たる排気管への装着のみならず、EGRクーラ等、傍流(枝流)排気管への適用も包含する。そして、適用対象は車両等の内燃機関用に限定するものではなく、汎用エンジンや据置式燃焼装置等、あらゆる排気ガス発生装置の排気系に適用可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and design changes within a range not departing from the gist of the present invention are also included in the present invention. It is not limited to a heat recovery device (heat collector) in a narrow sense that mainly recovers heat to the cooling medium, but is also used for heat exchangers (such as oil worms) for the purpose of heating the cooling medium and cooling exhaust gas The heat exchanger (exhaust cooler, etc.) is also included as a heat recovery device. The cooling medium is not limited to water, and an optimal liquid or gas may be used as appropriate. Furthermore, it includes not only the attachment to the main exhaust pipe but also the application to a side flow (branch flow) exhaust pipe such as an EGR cooler. The application target is not limited to an internal combustion engine such as a vehicle, but can be applied to an exhaust system of any exhaust gas generator such as a general-purpose engine or a stationary combustion device.
1,98 熱回収器
2,30,40,71,82 外筒
3,41 内筒
4,20,32,84 中間筒
31 第2の中間筒
5,72,85 導入ポート
6,73,86 排出ポート
7,44,95 第1排気通路
8,35,45,67,96 第2排気通路
9,21,36,65,85 冷却媒体通路
37,66 第2の冷却媒体通路
33,34,63,64 連通管
10 弁体
11 ブラケット
12,54 小孔群
13,14 密着部
15 凹凸
38 直管部
39 緩衝部材
42 フレア部
43 通孔
46,47 ネッキング部
48 触媒担体
49 保持材
50 触媒コンバータ部
51 消音器部
52 セパレータ
53 アウトレットパイプ
55 消音材
68 第3の中間筒
80 フィン
81 中間組立体
83 螺旋溝
87,88 溶接部
89,90 拡径部
91 上流側端部
92 下流側端部
93 上流側ネッキング部
94 下流側ネッキング部
97 スピニングローラ1,98
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