JP2006284144A - Exhaust heat recovery device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートパイプを用いて内燃機関の排気ガスの排熱を回収して、内燃機関の冷却水加熱のために利用する排熱回収装置に関するものであり、例えば内燃機関を備える車両用に用いて好適である。 The present invention relates to an exhaust heat recovery device that recovers exhaust heat of an exhaust gas of an internal combustion engine using a heat pipe and uses it for heating cooling water of the internal combustion engine. For example, for a vehicle equipped with an internal combustion engine. It is suitable for use.
従来の排熱回収装置として、例えば非特許文献1に示されるように、ヒートパイプの蒸発部および凝縮部のうち、蒸発部をエンジン排気管内に配設し、また凝縮部をエンジン冷却水と熱接触させたものが知られている。この排熱回収装置においては、ヒートパイプによって排気ガスの排熱がエンジン冷却水に輸送され、低温時におけるエンジン冷却水が積極的に加熱されて、エンジンの暖機性能や、エンジン冷却水を加熱源とする暖房器の暖房性能が向上されるものとなっている。 As a conventional waste heat recovery device, for example, as shown in Non-Patent Document 1, an evaporation unit is disposed in an engine exhaust pipe among an evaporation unit and a condensation unit of a heat pipe, and the condensation unit is heated with engine cooling water and heat. What is in contact is known. In this exhaust heat recovery device, exhaust heat of exhaust gas is transported to engine cooling water by a heat pipe, and engine cooling water is actively heated at low temperatures to heat engine warm-up performance and engine cooling water. The heating performance of the heater as the source is improved.
ここでは、ヒートパイプ内に封入される作動媒体量を規制する(少なくする)ことで、エンジン回転数が上昇(排気熱量が増加)しても、蒸発部がドライアウトを起して熱輸送の抑制が可能となる旨が記されている。
しかしながら、上記排熱回収装置においては、蒸発部と凝縮部との間に形成される断熱部についての熱に対する配慮は特に見られず、例えば、断熱部に冷却風など低温流体が当ると、蒸発部で蒸発した作動媒体がこの断熱部において凝縮してしまい、排気ガスの排熱を本来の凝縮部へ輸送できなくなる。 However, in the above exhaust heat recovery device, no particular consideration is given to the heat of the heat insulating part formed between the evaporation part and the condensing part. For example, if a low temperature fluid such as cooling air hits the heat insulating part, it evaporates. The working medium evaporated in the section is condensed in the heat insulating section, and the exhaust heat of the exhaust gas cannot be transported to the original condensing section.
本発明の目的は、上記問題に鑑み、ヒートパイプを利用するものにおいて、断熱部での作動媒体の凝縮を防止し、蒸発部から凝縮部への確実な熱輸送を可能とする排熱回収装置を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a waste heat recovery device that prevents condensation of a working medium in a heat insulating part and enables reliable heat transport from the evaporation part to the condensing part in the case of using a heat pipe. Is to provide.
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
請求項1に記載の発明では、蒸発部(110A)への加熱量増加に応じて、凝縮部(110B)への熱輸送量が規制される熱スイッチ機能を備えると共に、蒸発部(110A)が内燃機関(10)の排気ガス流通用の排気管(11)に配設され、凝縮部(110B)が内燃機関(10)の冷却水流通用の冷却水流路(30)に配設されるヒートパイプ(110)を有し、ヒートパイプ(110)によって排気ガスの排熱を冷却水へ輸送する排熱回収装置において、蒸発部(110A)と凝縮部(110B)との間に形成される断熱部(110C)に、外部流体からの熱伝達を防止する壁部(160)を設けたことを特徴としている。 In invention of Claim 1, while providing the heat switch function in which the heat transport amount to a condensation part (110B) is controlled according to the heating amount increase to an evaporation part (110A), an evaporation part (110A) is provided. A heat pipe disposed in the exhaust pipe (11) for circulating the exhaust gas of the internal combustion engine (10), and the condensing part (110B) disposed in the cooling water flow path (30) for circulating the cooling water of the internal combustion engine (10). (110) and a heat insulation part formed between the evaporation part (110A) and the condensation part (110B) in the exhaust heat recovery apparatus that transports the exhaust heat of the exhaust gas to the cooling water by the heat pipe (110) (110C) is provided with a wall portion (160) for preventing heat transfer from an external fluid.
これにより、外部流体の温度が冷却水温度より低い場合であっても、蒸発部(110A)で蒸発したヒートパイプ(110)内部の作動媒体が、断熱部(110C)において凝縮するのを防止できるので、蒸発部(110A)から凝縮部(110B)への確実な熱輸送が可能となる。 Thereby, even if the temperature of the external fluid is lower than the cooling water temperature, it is possible to prevent the working medium inside the heat pipe (110) evaporated in the evaporation section (110A) from condensing in the heat insulating section (110C). Therefore, reliable heat transport from the evaporation section (110A) to the condensation section (110B) becomes possible.
請求項2に記載の発明では、壁部(160)は、少なくとも断熱部(110C)の外部流体流れの上流側に設けられたことを特徴としている。 The invention according to claim 2 is characterized in that the wall portion (160) is provided at least on the upstream side of the external fluid flow of the heat insulating portion (110C).
これにより、外部流体の流れを壁部(160)によって遮り、断熱部(110C)に当るのを防止できるので、最小限の壁部(160)の設定で断熱部(110C)における作動媒体の凝縮を防止できる。 Accordingly, the flow of the external fluid is blocked by the wall (160) and can be prevented from hitting the heat insulating part (110C), so that the working medium is condensed in the heat insulating part (110C) with the minimum setting of the wall part (160). Can be prevented.
請求項3に記載の発明では、壁部(160)は、蒸発部(110A)および凝縮部(110B)に接続されると共に、蒸発部(110A)と凝縮部(110B)との間において、所定量の隙間部(161)が形成されて分離されており、分離された各壁部(160)は、弾性を有する弾性部(162)によって接続されたことを特徴としている。 In the invention according to claim 3, the wall portion (160) is connected to the evaporation portion (110A) and the condensation portion (110B), and between the evaporation portion (110A) and the condensation portion (110B). A fixed gap portion (161) is formed and separated, and each separated wall portion (160) is connected by an elastic portion (162) having elasticity.
これにより、壁部(160)において蒸発部(110A)と凝縮部(110B)との温度差によって発生する熱歪みを隙間部(161)および弾性部(162)によって吸収することができる。尚、壁部(160)は分離されつつも、弾性部(162)によって一体化されるので、組付け性が低下されることはない。 Thereby, in the wall part (160), the thermal distortion generated by the temperature difference between the evaporation part (110A) and the condensation part (110B) can be absorbed by the gap part (161) and the elastic part (162). Although the wall portion (160) is separated, the wall portion (160) is integrated by the elastic portion (162), so that the assembling property is not deteriorated.
また、熱スイッチ機能によって凝縮部(110B)への熱輸送量が既成される時に、蒸発部(110A)からの熱伝導が隙間部(161)によって遮断されるので、熱輸送の規制が悪化されることがない。 In addition, when the amount of heat transport to the condensing part (110B) is already established by the heat switch function, the heat conduction from the evaporation part (110A) is blocked by the gap part (161), so the heat transport regulation is deteriorated. There is nothing to do.
請求項4に記載の発明では、ヒートパイプ(110)は、複数設けられており、複数のヒートパイプ(110)の一端側には、複数のヒートパイプ(110)を互いに連通させる連通部(140)が設けられたことを特徴としている。 In the invention according to claim 4, a plurality of heat pipes (110) are provided, and at one end side of the plurality of heat pipes (110), a communication portion (140) that allows the plurality of heat pipes (110) to communicate with each other. ) Is provided.
これにより、連通部(140)の一箇所のみに封入部(141)を設けることで、内部の真空引きや作動媒体の封入が可能となる。 Accordingly, by providing the sealing portion (141) only at one place of the communication portion (140), it is possible to evacuate the inside and seal the working medium.
請求項4に記載の発明において、請求項5に記載の発明では、蒸発部(110A)は、凝縮部(110B)の下方に配置され、連通部(140)は、蒸発部(110A)側端部に設けられ、排気管(11)の外表面、あるいは内部に配置されたことを特徴としている。 In the invention according to claim 4, in the invention according to claim 5, the evaporating part (110A) is disposed below the condensing part (110B), and the communicating part (140) is an end of the evaporating part (110A) side. Provided on the outer surface or inside of the exhaust pipe (11).
これにより、連通部(140)内の作動媒体も排気ガスによって積極的に加熱されることになるので、熱スイッチ機能(排熱回収停止)を作動させるためのドライアウトを早期に行うことができる。 As a result, the working medium in the communication section (140) is also positively heated by the exhaust gas, so that dryout for operating the heat switch function (exhaust heat recovery stop) can be performed at an early stage. .
請求項1〜請求項4に記載の発明において、請求項6に記載の発明では、ヒートパイプ(110)の内壁には、蒸発部(110A)から凝縮部(110B)に至るウィックが設けられ、蒸発部(110A)は、凝縮部(110B)の上方に配置されたことを特徴としている。 In the invention according to any one of claims 1 to 4, in the invention according to claim 6, the inner wall of the heat pipe (110) is provided with a wick from the evaporation section (110A) to the condensation section (110B), The evaporating part (110A) is arranged above the condensing part (110B).
これにより、排気管(11)および冷却水流路(30)の設定位置に応じて、蒸発部(110A)が凝縮部(110B)の上方に配置される場合であっても、両者間(110A、110B)の熱輸送が可能となる。 Thereby, even if it is a case where an evaporation part (110A) is arrange | positioned above a condensation part (110B) according to the setting position of an exhaust pipe (11) and a cooling water flow path (30), between both (110A, 110B) is possible.
請求項7に記載の発明では、排気管(11)の一部を成す排気管部(130A)と、冷却水流路(30)の一部を成す冷却水流路部(150A)とを設け、蒸発部(110A)に排気管部(130A)が、凝縮部(110B)に冷却水流路部(150A)がそれぞれ一体的に接合されたことを特徴としている。 In the invention according to claim 7, an exhaust pipe part (130A) forming a part of the exhaust pipe (11) and a cooling water flow path part (150A) forming a part of the cooling water flow path (30) are provided, and evaporation is performed. The exhaust pipe part (130A) is integrally joined to the part (110A), and the cooling water flow path part (150A) is integrally joined to the condensing part (110B).
これにより、1つの熱交換器として排気管(11)と冷却水流路(30)とに容易に装着可能な排熱回収装置(100)を提供することができる。 Accordingly, it is possible to provide the exhaust heat recovery device (100) that can be easily attached to the exhaust pipe (11) and the cooling water passage (30) as one heat exchanger.
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment description mentioned later.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態を図1〜図3に示し、まず、具体的な構成について以下説明する。本実施形態の排熱回収装置100は、エンジン10を走行用の駆動源とする車両(自動車)に適用されるものとしている。尚、図1は排熱回収装置100の車両への搭載状態を示す模式図、図2は排熱回収装置100を示す(a)は正面図、(b)は(a)の右側面図、図3は排熱回収装置100によるエンジン冷却水への伝熱量を示すグラフである。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention is shown in FIG. 1 to FIG. 3, and a specific configuration will be described first. The exhaust
図1に示すように、車両のエンジン10は、水冷式の内燃機関であり、燃料が燃焼した後の排気ガスが排出される排気管11を有している。排気管11には排気ガスを浄化する触媒コンバータ12が設けられている。
As shown in FIG. 1, a
また、エンジン10は、エンジン冷却水(以下、冷却水)の循環によってエンジン10が冷却されるラジエータ回路20と、冷却水(温水)を加熱源として空調空気を加熱するヒータ回路30とを有している。
The
ラジエータ回路20にはラジエータ21が設けられており、ラジエータ21は、ウォータポンプ22によって循環される冷却水を外気との熱交換により冷却する。尚、ラジエータ回路20中にはラジエータ21を迂回して冷却水が流通するバイパス通路(図示せず)が設けられており、サーモスタット(図示せず)によってラジエータ21を流通する冷却水量とバイパス通路を流通する冷却水量とが調節されるようになっている。特に暖機時においてはバイパス通路側の冷却水量が増加されて暖機が促進される(つまり、ラジエータ21による冷却水の過冷却が防止される)。
The
ヒータ回路(本発明における冷却水流路に対応)30には、暖房用熱交換器としてのヒータコア31が設けられており、上記のウォータポンプ22によって冷却水(温水)が循環されるようにしている。ヒータコア31は、図示しない空調ユニットの空調ケース内に配設されており、送風機によって送風される空調空気を温水との熱交換により加熱する。
The heater circuit (corresponding to the cooling water flow path in the present invention) 30 is provided with a
排熱回収装置100は、複数のチューブ110を有し、各チューブ110の一端側が排気管部130A内に配設され、他端側が冷却水流路部150A(水タンク150)内に配設されて形成されている。各構成部材(以下説明)は高耐食性を備えるステンレス材から成り、各構成部材が組み付けされた後に、当接部や嵌合部に設けられたろう材により、一体的にろう付けされて形成されている。そして、排気管部130Aが触媒コンバータ12の下流側となる排気管11に介在され、また、冷却水流通部150Aにヒータ回路30内の冷却水が流通するようにしている。
The exhaust
以下、図2を用いて排熱回収装置100の詳細について説明する。チューブ110は、後述するように内部が真空引きされた後に作動媒体が所定量封入されて、ヒートパイプとして作動するものであり、長手方向が上下方向となる姿勢で使用されて、下側が蒸発部110A、上側が凝縮部110B、両者110A、110Bの間が断熱部110Cとなっている(ボトムヒート型)。尚、凝縮部110Bに対応するチューブ110の内壁には、金属製メッシュ、金属製フェルト、焼結金属等から成るウィック(多孔性物質)が設けられている(図示せず)。
Hereinafter, the details of the exhaust
チューブ110は、ここでは2枚のチューブプレート111、112が互いに最中合わせされて扁平状に形成されており、図2(a)中の左右方向に複数(ここでは4本)積層されている。このチューブ110の上端部は閉塞されており、下端部は開口されている。尚、チューブ110は、図2(b)中の左右方向には、複数列(例えば3列)となるように配設されている(図示せず)。
Here, the
蒸発部110A(チューブ110の下端部から上側に向けて中間部を越える位置までの領域)において、積層される各チューブ110間、および最外方チューブ110の外方には、薄肉板材から断面クランク状に形成されたコルゲートタイプのフィン120が設けられている。
In the
チューブ110の下端部(開口部)は、外形が四角形状を成して、各チューブ110に対応する位置にチューブ孔が形成された第1プレート131に接合されている。また、上記第1プレート131と同様の第2プレート132のチューブ孔に各チューブ110が貫通され、第2プレート132はフィン120の上端となる位置に配設されて、チューブ110に接合されている。更に、第2プレート132と同様に、第3プレート133が凝縮部110Bと断熱部110Cとの境界位置に配設されて、チューブ110に接合されている。
The lower end portion (opening portion) of the
チューブ110の積層方向の両最外方フィン120(図2(a)中の左右両側のフィン120)には、外形が四角形状を成すサイドプレート134が設けられており、サイドプレート134はフィン120に接合されると共に、サイドプレート134の下端部および上端部はそれぞれ第1プレート131、第2プレート132に接合されている。
Both
上記第1プレート131、第2プレート132、2つのサイドプレート134によって、流路断面として四角形となるダクトが形成され、このダクトが排気管部130Aとなっている。よって、蒸発部110Aおよびフィン120は排気管部130A内に配設される形となっている。そして、排気管部130Aの両開口部には、それぞれ流入側取付け部135、流出側取付け部136が接合されている。両取付け部135、136は共に同一の形状を成すものであり、上記排気管部130Aの開口部と同一の開口部135aを有する四角形の枠体としており、四隅には排気管11への取付け用の取付け穴135bが設けられている。
The
第1プレート131の下側面(排気管部130Aの下側面)には、底浅で第1プレート131側に開口するタンク(本発明における連通部に対応)140が接合されており、各チューブ110が、このタンク140によって互いに連通するようにしている。タンク140の中心部には、タンク140内に連通する封入パイプ141が設けられている。
A tank (corresponding to a communicating portion in the present invention) 140 that opens to the
そして、封入パイプ141から各チューブ110内が真空引きされ、その後に作動媒体が封入され、その後に、封入パイプ141は封止される。作動媒体は、ここでは水を使用している。水の沸点は、通常(一気圧で)100℃であるが、チューブ110内を真空引きしているため、沸点は、30〜40℃となる。尚、作動媒体としては、水の他にアルコール、フロロカーボン、フロン等を用いても良い。
Then, each
第3プレート133の上側面には、扁平な直方体で第3プレート133側に開口する水タンク150が接合されている。水タンク150の図2(a)中の左側面には、入口パイプ151が設けられ、また、対向する右側面には、出口パイプ152が設けられており、各パイプ151、152は水タンク150内に連通している。上記第3プレート133、水タンク150、両パイプ151、152によって冷却水流路部150Aが形成され、凝縮部110Bは冷却水流路150A内に配設される形となっている。
A
断熱部110Cの外方には、車両において排熱回収装置100が配設される領域を流れる冷却風(本発明における外部流体に対応)が、断熱部110Cに当るのを防止するための断熱壁部160が設けられている。ここでは、冷却風の流れが図2(a)中の左から右方向であるものとして、図2(a)中の左右両側に断熱壁部160を設けるようにしている。断熱壁部160は、板状部材であって、下端部が第2プレート132(蒸発部110A)に接合され、また上端部が第3プレート(凝縮部110B)133に接合されている。そして、断熱壁部160は、蒸発部110Aと凝縮部110Bとの間において、所定量の切込み部(本発明における隙間部に対応)161が形成されて分離されるようにしており、分離された各壁部160は、湾曲成形されて板バネとしての弾性を有する湾曲部(本発明における弾性部に対応)162によって接続されるようにしている。
Outside the
上記のように構成される排熱回収装置100は、触媒コンバータ12の下流側となる排気管11に排気管部130Aが介在され、両取付け部135、136によって固定され、また、冷却水流通部150Aの入口パイプ151、出口パイプ152がヒータ回路30に接続される。排気管部130Aは、排気管11の一部を成し、また、冷却水流路部150Aは、ヒータ回路30の一部を成す。
In the exhaust
次に、上記構成に基づく作動について説明する。エンジン10が作動されると併せてウォータポンプ22が作動され、冷却水はラジエータ回路20、ヒータ回路30を循環する。ヒータ回路30を循環する冷却水は、排熱回収装置100の冷却水流路部150Aを流通する。また、エンジン10で燃焼された燃料の排気ガスは、触媒コンバータ12を経て排気管11から排熱回収装置100の排気管部130Aを通り大気中に排出される。
Next, the operation based on the above configuration will be described. When the
排熱回収装置100において、チューブ110内の水(作動媒体)は、タンク140および蒸発部110Aで、排気管部130Aを流れる排気ガスから受熱して沸騰気化し、蒸気となってチューブ110内を上昇し、凝縮部110B内に流れ込む。凝縮部110B内へ流入した蒸気は、冷却水流路部150Aを流れる冷却水によって冷却され、内壁に設けられたウィックで凝縮水となって重力によって下降し、蒸発部110Aに還流する。
In the exhaust
このように、排気ガスの熱が水に伝達されて蒸発部110Aから凝縮部110Bへ輸送され、この凝縮部110Bで蒸気が凝縮する際に凝縮潜熱として放出され、冷却水流路部150Aを流れる冷却水が加熱される。尚、排気ガスの熱はチューブ110の壁面を介して熱伝導によって蒸発部110Aから凝縮部110Bに移動される分も存在する。
In this way, the heat of the exhaust gas is transferred to water and transported from the
そして、図3に示すように、エンジン10の負荷に応じて増加する排気熱量に伴って、所定負荷(伝熱量切替え点)までは蒸発部110Aから凝縮部110Bに輸送される熱量、即ち冷却水への伝熱量が増加する(ヒートパイプによる排熱回収ON)。
As shown in FIG. 3, the amount of heat transported from the
このように、外気温が比較的低い時にエンジン10を始動した場合、ヒートパイプによる排熱回収がONされ、積極的に冷却水が加熱され、エンジン10の暖機が促進されることになるので、エンジン10のフリクションロスの低減、低温始動性向上のための燃料増量の抑制等が図られ燃費性能が向上される。また、冷却水を加熱源とするヒータコア31の暖房性能が向上される。
Thus, when the
一方、エンジン10の負荷が所定負荷より増加し、排気熱量が更に増加していくと、蒸発部110Aにおける水の蒸発が促進され、凝縮部110B側に向かう(上側に向かう)蒸気流速が増大する。そして、この時の蒸気流速によって、凝縮部110Bで凝縮された凝縮水の下降が阻止されて、凝縮水はウィックで保水されたままとなる。すると、蒸発部110Aの水は蒸発しきってしまい(ドライアウト)、水の蒸発、凝縮による熱輸送が停止され、冷却水側に伝達される熱量がチューブ110を介した熱伝導のみとなる(ヒートパイプによる排熱回収OFF)。尚、上記ヒートパイプによる排熱回収ONとOFFとの切替えが、熱スイッチ機能に対応するものである。
On the other hand, when the load of the
よって、エンジン10の負荷増加に伴い排気熱量が高くなる中で、排熱回収をそのまま続けると、冷却水温度が上昇しすぎて、ラジエータ21での放熱能力(例えば4kW)を超え、オーバーヒートに至ってしまうところを、排熱回収OFFへの切替えにより、その不具合が防止されることになる。
Therefore, if exhaust heat recovery increases as the load of the
尚、本発明者の実車確認では、1.5Lクラスのガソリン車で40km/h、外気温0〜25℃の条件で、燃費性能については3〜5%の効果、また、ヒータコア31の入口水温については+5〜8℃の効果を得ている。
In addition, according to the inventor's actual vehicle confirmation, a 1.5 L class gasoline vehicle is 40 km / h, the outside air temperature is 0 to 25 ° C., the fuel efficiency is 3 to 5%, and the
ここで、本実施形態においては、チューブ110の断熱部110Cに断熱壁部160を設けるようにしているので、例えば寒冷地のように断熱部110Cに当る冷却風の温度が冷却水温度より低い場合であっても、冷却風が断熱部110Cに当るのが防止されるので、蒸発部110Aで蒸発した蒸気が断熱部110Cにおいて凝縮するのを防止でき、蒸発部110Aから凝縮部110Bへの確実な熱輸送が可能となる。
Here, in this embodiment, since the heat
また、断熱壁部160を切込み部161によって分離し、分離された各壁部160を弾性を有する湾曲部162によって接続するようにしているので、断熱壁部160において蒸発部110Aと凝縮部110Bとの温度差によって発生する熱歪みを切込み部161および湾曲部162によって吸収することができる。尚、断熱壁部160は分離されつつも、湾曲部162によって一体化されるので、組付け性が低下されることはない。また、熱スイッチ機能によって凝縮部110Bへの熱輸送が停止される時に、蒸発部110Aからの熱伝導が切込み部161によって遮断されるので、熱輸送の停止が悪化されることがない。
Moreover, since the heat
また、複数のチューブ110を連通させるタンク140を設けているので、タンク140の一箇所のみに封入パイプ141を設けることで、内部の真空引きや作動媒体の封入が可能となる。
In addition, since the
また、蒸発部110Aを凝縮部110Bの下方に配置し、タンク140を蒸発部110A側端部に設けると共に、排気管部130A(第1プレート131)に接触するように配置しているので、タンク140内の作動媒体も排気ガスによって積極的に加熱されることになり、熱スイッチ機能を作動させる(排熱回収OFFとする)ためのドライアウトを早期に行うことができる。
In addition, the
また、排気管11の一部を成す排気管部130Aと、ヒータ回路30の一部を成す冷却水流路部150Aとをそれぞれ、蒸発部110A、凝縮部110Bに一体的に接合される排熱回収装置100としているので、1つの熱交換器として排気管11とヒータ回路30とに容易に装着可能なものとすることができる。
In addition, exhaust heat recovery in which an
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態を図4に示す。第2実施形態は、上記第1実施形態のチューブ110、フィン120に対して、チューブ110a、フィン120aに変更したものである。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention is shown in FIG. 2nd Embodiment changes the
チューブ110aは、2つのチューブプレート111、112から成る扁平のチューブ110に対して、丸管タイプのものとしている。また、フィン120aは、コルゲートタイプのフィン120に対して、チューブバーリング孔を有し、チューブ110aが挿通されるプレートタイプのものとしている。尚、凝縮部110Bにおいては、冷却水側との熱伝達を向上させるために、プレートタイプの水側フィン120bを装着している。これにより、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
The
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態を図5に示す。第3実施形態は、上記第1実施形態に対して、チューブ110、水タンク150、断熱壁部160を廃止して、プレートタイプのフィン120cを積層することでチューブ110b、水タンク150a、断熱壁部160aを形成するようにしたものである。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention is shown in FIG. Compared to the first embodiment, the third embodiment abolishes the
フィン120cにはバーリング部121を有する孔が複数設けられており、フィン120cを積層することで、バーリング部121が順次接続され、丸管に相当するチューブ110bが形成されるようにしている。
The
凝縮部110Bに対応するフィン120cの外周には縁立て部122が設けられており、フィン120cを積層することで、縁立て部122が順次接続され、直方体容器に相当する水タンク150aが形成されるようにしている。尚、凝縮部110Bに対応するフィン120cの複数のバーリング部121同士間には、水用孔が設けられており、水タンク150aの全体に渡って冷却水が流通できるようにしている。
A
また、断熱部110Cに対応するフィン120cの端部には折り曲げ部123が設けられており、フィン120cを積層することで、折り曲げ部123が順次並び、複数に分離された板状部材に相当する断熱壁部160aが形成されるようにしている。
Further, a
これにより、チューブ110、水タンク150、断熱壁部160を廃止して、安価な対応が可能となる。
Thereby, the
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態を図6〜図8に示す。第4実施形態は、上記第1〜第3実施形態に対して、チューブ110、110a、110bの蒸発部110Aを凝縮部110Bの上方に配置して、トップヒート型にしたものである。図6、図7、図8に示す各排熱回収装置100は、外観的には、それぞれ図2、図4、図5で説明した排熱回収装置100に対して、上下を反転すると共に、チューブ110、110a、110bの内壁に凝縮部110Bから蒸発部110Aに至るウィックを設けている。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention is shown in FIGS. The fourth embodiment is a top heat type in which the
これにより、車両における排気管11およびヒータ回路30の設定位置に応じて、蒸発部110Aが凝縮部110Bの上方に配置される場合であっても、両者間110A、110Bの熱輸送が可能となる。
Thereby, even if the
(その他の実施形態)
上記各実施形態では、断熱壁部160を冷却風流れの上流側および下流側の2ヶ所に設けるものとして説明したが、これに限らず、少なくとも冷却風流れの上流側の1ヶ所のみの設定としても良い。これにより、冷却風の流れを断熱壁部160によって効果的に遮り、断熱部110Cに当るのを防止できるので、最小限の断熱壁部160の設定で、断熱部110Cにおける作動媒体の凝縮を防止できる。また、逆に断熱壁部160を断熱部110Cの周りすべて(4ヶ所)に設けるようにしても良い。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, the
10 エンジン(内燃機関)
11 排気管
30 ヒータ回路(冷却水流路)
100 排熱回収装置
110 チューブ(ヒートパイプ)
110A 蒸発部
110B 凝縮部
110C 断熱部
130A 排気管部
140 タンク(連通部)
150A 冷却水流路部
160 断熱壁部(壁部)
161 切込み部(隙間部)
162 湾曲部(弾性部)
10 Engine (Internal combustion engine)
11
100 Waste
150A Cooling
161 notch (clearance)
162 Curved part (elastic part)
Claims (7)
前記ヒートパイプ(110)によって前記排気ガスの排熱を前記冷却水へ輸送する排熱回収装置において、
前記蒸発部(110A)と前記凝縮部(110B)との間に形成される断熱部(110C)に、外部流体からの熱伝達を防止する壁部(160)を設けたことを特徴とする排熱回収装置。 A heat switch function is provided in which the amount of heat transported to the condensing unit (110B) is regulated according to an increase in the heating amount to the evaporating unit (110A), and the evaporating unit (110A) is an exhaust gas of the internal combustion engine (10). The heat pipe (110) is provided in the exhaust pipe (11) for circulation, and the condensing part (110B) is provided in the cooling water passage (30) for circulation of the cooling water of the internal combustion engine (10). ,
In the exhaust heat recovery apparatus for transporting exhaust heat of the exhaust gas to the cooling water by the heat pipe (110),
A wall part (160) for preventing heat transfer from an external fluid is provided in the heat insulating part (110C) formed between the evaporation part (110A) and the condensing part (110B). Heat recovery device.
分離された各壁部(160)は、弾性を有する弾性部(162)によって接続されたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の排熱回収装置。 The wall portion (160) is connected to the evaporation portion (110A) and the condensation portion (110B), and a gap portion of a predetermined amount is provided between the evaporation portion (110A) and the condensation portion (110B). (161) is formed and separated,
The exhaust heat recovery apparatus according to claim 1 or 2, wherein the separated wall portions (160) are connected by an elastic portion (162) having elasticity.
複数の前記ヒートパイプ(110)の一端側には、複数の前記ヒートパイプ(110)を互いに連通させる連通部(140)が設けられたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載の排熱回収装置。 A plurality of the heat pipes (110) are provided,
The communication part (140) which connects the said some heat pipe (110) mutually is provided in the one end side of the said some heat pipe (110), The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. The exhaust heat recovery apparatus according to one.
前記連通部(140)は、前記蒸発部(110A)側端部に設けられ、前記排気管(11)の外表面、あるいは内部に配置されたことを特徴とする請求項4に記載の排熱回収装置。 The evaporator (110A) is disposed below the condenser (110B),
The exhaust heat according to claim 4, wherein the communication portion (140) is provided at an end portion on the evaporation portion (110A) side, and is disposed on the outer surface or the inside of the exhaust pipe (11). Recovery device.
前記蒸発部(110A)は、前記凝縮部(110B)の上方に配置されたことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載の排熱回収装置。 The inner wall of the heat pipe (110) is provided with a wick from the evaporation section (110A) to the condensation section (110B),
The exhaust heat recovery apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the evaporator (110A) is disposed above the condenser (110B).
前記冷却水流路(30)の一部を成す冷却水流路部(150A)とを設け、
前記蒸発部(110A)に前記排気管部(130A)が、前記凝縮部(110B)に前記冷却水流路部(150A)がそれぞれ一体的に接合されたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1つに記載の排熱回収装置。 An exhaust pipe part (130A) forming a part of the exhaust pipe (11);
A cooling water flow path portion (150A) forming a part of the cooling water flow path (30),
The exhaust pipe portion (130A) is integrally joined to the evaporation portion (110A), and the cooling water flow passage portion (150A) is integrally joined to the condensing portion (110B), respectively. 6. The exhaust heat recovery apparatus according to any one of 6.
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