JP2007238026A - Exhaust system heat exchanger - Google Patents

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Koichi Suzuki
康一 鈴木
Makoto Miura
誠 三浦
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust system heat exchanger capable of preventing a circulation liquid from being overheated. <P>SOLUTION: An exhaust heat collection system 10 comprises a heat exchanger 18 for collecting the exhaust heat to perform the heat exchange between an exhaust gas of an internal combustion engine 12 and an engine cooling water for circulating the internal combustion engine 12, a cooling water circulation passage 30 for circulating the engine cooling water to the engine 12 and the heat exchanger 18 for collecting the exhaust heat, and an endothermic unit 32 for absorbing the heat from the engine cooling water when the temperature of the engine cooling water is not lower than a predetermined value. The endothermic unit 32 is provided in the cooling water circulation passage 30. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関エンジンの排気ガスと該内燃機関エンジンの循環液とで熱交換を行うための排気系熱交換装置に関する。   The present invention relates to an exhaust system heat exchange device for exchanging heat between exhaust gas of an internal combustion engine and the circulating fluid of the internal combustion engine.

自動車の排気系に、内燃機関エンジンの排気ガスと、該エンジンの潤滑油と、蓄熱材との熱交換器を配設した内燃機関用排熱利用装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この技術では、熱交換器を過熱から守るために、エンジンが十分に暖機された後は、排気ガスが熱交換器をバイパスするようになっている。
特開平7−119455号公報
2. Description of the Related Art An exhaust heat utilization device for an internal combustion engine in which an exhaust gas of an internal combustion engine, a lubricating oil of the engine, and a heat storage material are disposed in an exhaust system of an automobile is known (for example, Patent Document 1). reference). In this technique, exhaust gas bypasses the heat exchanger after the engine is sufficiently warmed up to protect the heat exchanger from overheating.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-119455

しかしながら、上記の如き従来の技術では、熱交換器をバイパスするバイパス経路を設ける等の制約があり、またバイパスへの切り替え不良が生じた場合には、蓄熱材の蓄熱容量を超えた排気ガスから入熱によって潤滑油や蓄熱材が過熱状態になってしまうことが懸念される。   However, in the conventional technology as described above, there is a restriction such as providing a bypass path for bypassing the heat exchanger, and in the case of a failure to switch to bypass, the exhaust gas exceeding the heat storage capacity of the heat storage material is used. There is a concern that the lubricating oil and the heat storage material may be overheated by heat input.

本発明は、上記事実を考慮して、循環液の過熱を防止することができる排気系熱交換装置を得ることが目的である。   In view of the above fact, an object of the present invention is to obtain an exhaust heat exchanger that can prevent the circulating fluid from overheating.

請求項1記載の発明に係る排気系熱交換装置は、内燃機関エンジンの排気ガスと前記内燃機関エンジンを循環する循環液との熱交換を行う熱交換器と、前記内燃機関エンジン及び前記熱交換器に前記循環液を循環させるための液循環路に設けられ、前記循環液の温度が所定温度以上である場合に該循環液から熱を吸収する吸熱部と、を備えている。   An exhaust system heat exchanging device according to claim 1 is a heat exchanger for exchanging heat between exhaust gas of an internal combustion engine and circulating fluid circulating through the internal combustion engine, the internal combustion engine, and the heat exchange. And a heat absorption part that is provided in a liquid circulation path for circulating the circulating liquid in the vessel and absorbs heat from the circulating liquid when the temperature of the circulating liquid is equal to or higher than a predetermined temperature.

請求項1記載の排気系熱交換装置では、例えば潤滑油や冷却水といった循環液(低温流体)と排気ガス(高温流体)との熱交換によって、例えば、排気熱を循環液に回収したり、また例えば排気ガスを冷却したりすることができる。ここで、循環液を内燃機関エンジンと熱交換器(の低温側)とに循環させる液循環路に吸熱部が設けられているため、循環液の温度が所定温度以上になると、循環液の熱は、排気ガスとの熱交換を行わない部位(液循環路)において吸熱部に吸収される。これにより、吸熱部は、例えば排気ガスの熱によって劣化することなく、循環液から効果的に熱を奪うことができる。   In the exhaust system heat exchanging device according to claim 1, for example, by exchanging heat between the circulating fluid (low temperature fluid) such as lubricating oil and cooling water and the exhaust gas (high temperature fluid), the exhaust heat is recovered into the circulating fluid, Further, for example, the exhaust gas can be cooled. Here, since the heat absorption part is provided in the liquid circulation path that circulates the circulating fluid between the internal combustion engine and the heat exchanger (low temperature side thereof), when the temperature of the circulating fluid exceeds a predetermined temperature, the heat of the circulating fluid is increased. Is absorbed by the heat absorption part at a portion (liquid circulation path) where heat exchange with the exhaust gas is not performed. Thereby, the heat absorption part can effectively take heat from the circulating fluid without deteriorating due to the heat of the exhaust gas, for example.

このように、請求項1記載の排気系熱交換装置では、循環液の過熱を防止することができる。なお、所定温度以上で吸熱を行う吸熱部としては、例えば、相転移による潜熱を奪う蓄熱材、吸熱反応(例えば脱水反応)によって反応熱を奪う蓄熱材などを用いることができる。   Thus, in the exhaust system heat exchange device according to the first aspect, overheating of the circulating fluid can be prevented. As the heat absorption part that absorbs heat at a predetermined temperature or higher, for example, a heat storage material that takes away latent heat due to phase transition, a heat storage material that takes away reaction heat by an endothermic reaction (for example, dehydration reaction), or the like can be used.

請求項2記載の発明に係る排気系熱交換装置は、請求項1記載の排気系熱交換装置において、前記吸熱部は、相転移によって前記循環液から熱を吸収する潜熱蓄熱材を含んで構成され、相転移温度が前記循環液の沸点以下に設定されている。   The exhaust heat exchanger according to claim 2 is the exhaust heat exchanger according to claim 1, wherein the heat absorption part includes a latent heat storage material that absorbs heat from the circulating liquid by phase transition. The phase transition temperature is set below the boiling point of the circulating liquid.

請求項2記載の排気系熱交換装置では、吸熱部を構成する潜熱蓄熱材は、例えば固相から液相に相転移し、また例えば結晶相から非結晶相への相転移することで、該相転移に要する潜熱を循環液から奪い、循環液の過熱による沸騰が防止される。また、潜熱蓄熱材(蓄熱材)は、例えばマイクロカプセルに封入して液循環路に容易に設置することができる。   In the exhaust system heat exchange device according to claim 2, the latent heat storage material constituting the heat absorption part undergoes a phase transition from a solid phase to a liquid phase, for example, and a phase transition from a crystalline phase to an amorphous phase, for example, The latent heat required for the phase transition is taken from the circulating fluid, and boiling due to overheating of the circulating fluid is prevented. Further, the latent heat storage material (heat storage material) can be easily placed in a liquid circulation path by being enclosed in, for example, a microcapsule.

請求項3記載の発明に係る排気系熱交換装置は、請求項1又は請求項2記載の排気系熱交換装置において、前記吸熱部は、前記液循環路における前記熱交換器から前記内燃機関エンジンに向けて前記循環液が流れる部分に設けられている。   The exhaust system heat exchange device according to a third aspect of the present invention is the exhaust system heat exchange device according to the first or second aspect, wherein the heat absorption part is connected to the internal combustion engine from the heat exchanger in the liquid circulation path. Toward the portion where the circulating fluid flows.

請求項3記載の排気系熱交換装置では、液循環路における少なくとも循環液が熱交換器から内燃機関エンジンに向けて流れる部分に吸熱部が設けられているため、吸熱部は、排気ガスによって昇温(加熱)されて熱交換器から排出された高温の循環液から吸熱する。このため、循環液の過熱を一層効果的に防止することができる。   In the exhaust heat exchanger according to claim 3, since the heat absorption part is provided at least in the part of the liquid circulation path where the circulating fluid flows from the heat exchanger toward the internal combustion engine, the heat absorption part is raised by the exhaust gas. Heat is absorbed from the high-temperature circulating liquid that has been heated (heated) and discharged from the heat exchanger. For this reason, overheating of the circulating fluid can be more effectively prevented.

請求項4記載の発明に係る排気系熱交換装置は、請求項1乃至請求項3の何れか1項記載の排気系熱交換装置において、前記循環液は、前記内燃機関エンジンを冷却するためのエンジン冷却液であり、前記液循環路は、前記エンジン冷却液に前記内燃機関エンジン、前記熱交換器、及びラジエータを循環させるようになっている。   An exhaust system heat exchange device according to a fourth aspect of the present invention is the exhaust system heat exchange device according to any one of the first to third aspects, wherein the circulating fluid is for cooling the internal combustion engine. It is an engine coolant, and the fluid circulation path circulates the internal combustion engine, the heat exchanger, and a radiator through the engine coolant.

請求項4記載の排気系熱交換装置では、エンジン冷却液は、通常は、液循環路によって内燃機関エンジン、熱交換器、ラジエータを循環しつつ、内燃機関エンジンを冷却する。エンジン冷却液温が所定温度以上になると、該エンジン冷却液の熱が吸熱部に吸収されて、比較的沸点の低いエンジン冷却液の過熱が防止される。これにより、エンジン及び熱交換器でエンジン冷却水の供給される熱量がラジエータの能力を超える(一時的に超える)場合でも、この余剰熱を吸熱部に吸収させることができる。   In the exhaust heat exchanger according to the fourth aspect, the engine coolant normally cools the internal combustion engine while circulating through the internal combustion engine, the heat exchanger, and the radiator through the liquid circulation path. When the engine coolant temperature becomes equal to or higher than a predetermined temperature, the heat of the engine coolant is absorbed by the heat absorbing portion, and overheating of the engine coolant having a relatively low boiling point is prevented. As a result, even when the amount of heat supplied to the engine cooling water by the engine and the heat exchanger exceeds (temporarily exceeds) the capacity of the radiator, this excess heat can be absorbed by the heat absorption part.

以上説明したように本発明に係る排気系熱交換装置は、循環液の過熱を防止することができるという優れた効果を有する。   As described above, the exhaust system heat exchange device according to the present invention has an excellent effect that the circulating fluid can be prevented from being overheated.

本発明の第1の実施形態に係る排気系熱交換装置としての排気熱回収システム10について、図1乃至図3に基づいて説明する。   An exhaust heat recovery system 10 as an exhaust system heat exchange device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

図1には、排気熱回収システム10の概略全体構成が模式的なフロー図にて示されている。この図に示される如く、排気熱回収システム10は、自動車の内燃機関エンジン12の排気ガスが有する熱を循環液(エンジン冷却液)としてのエンジン冷却水との熱交換によって回収し、暖房やエンジン12の暖機促進等に利用する装置である。   FIG. 1 shows a schematic overall flow diagram of the exhaust heat recovery system 10 in a schematic flow diagram. As shown in this figure, an exhaust heat recovery system 10 recovers heat of an exhaust gas of an internal combustion engine 12 of an automobile by heat exchange with engine cooling water as a circulating fluid (engine coolant) for heating and engines. 12 is an apparatus used for promoting warm-up.

エンジン12には、排気ガスを導出する排気系路を構成する排気管14が接続されている。排気管14による排気ガスの排出経路上には、排気ガスの流れ方向の上流側から順に触媒コンバータ16、排気熱回収用熱交換器18、メインマフラ20が配設されている。触媒コンバータ16は、内蔵した触媒16Aによって通過する排気ガスを浄化するように構成されている。消音器としてのメインマフラ20は、排気ガスを大気中に排出するのに伴って生じる排気音を低減するように構成されている。   The engine 12 is connected to an exhaust pipe 14 that constitutes an exhaust system path for leading exhaust gas. On the exhaust gas discharge path by the exhaust pipe 14, a catalytic converter 16, an exhaust heat recovery heat exchanger 18, and a main muffler 20 are arranged in this order from the upstream side in the exhaust gas flow direction. The catalytic converter 16 is configured to purify exhaust gas passing therethrough by a built-in catalyst 16A. The main muffler 20 as a silencer is configured to reduce the exhaust noise generated when exhaust gas is discharged into the atmosphere.

熱交換器としての排気熱回収用熱交換器18は、エンジン12を冷却するためのエンジン冷却水と排気ガスとの熱交換によって、排気ガスの熱をエンジン冷却水に回収させる構成とされている。排気熱回収用熱交換器18としては、図1では排気管14の周囲に設けたシェル22によってエンジン冷却水の熱交換流路22Aを形成したジャケット式の熱交換器である例が示されているが、これに代えて各種形式の熱交換器を採用することができる。   The exhaust heat recovery heat exchanger 18 as a heat exchanger is configured to recover the heat of the exhaust gas to the engine coolant by heat exchange between the engine coolant for cooling the engine 12 and the exhaust gas. . FIG. 1 shows an example of a heat exchanger 18 for exhaust heat recovery, which is a jacket type heat exchanger in which a heat exchange flow path 22A of engine cooling water is formed by a shell 22 provided around the exhaust pipe 14. However, instead of this, various types of heat exchangers can be employed.

シェル22には、エンジン冷却水を導入するための入口ノズル24、エンジン冷却水を排出するための出口ノズル26が設けられている。入口ノズル24、出口ノズル26は、エンジン冷却水をエンジン12、排気熱回収用熱交換器18、ラジエータ28、及び図示しないヒータコアに循環させる冷却水循環路30に直列(の流れが生じるよう)に接続されている。これにより、排気熱回収システム10では、図1に矢印Aにて示す方向にエンジン冷却水の循環流が生じる構成とされている。   The shell 22 is provided with an inlet nozzle 24 for introducing engine cooling water and an outlet nozzle 26 for discharging engine cooling water. The inlet nozzle 24 and the outlet nozzle 26 are connected in series to the cooling water circulation path 30 for circulating the engine cooling water to the engine 12, the exhaust heat recovery heat exchanger 18, the radiator 28, and the heater core (not shown). Has been. As a result, the exhaust heat recovery system 10 is configured to generate a circulating flow of engine cooling water in the direction indicated by the arrow A in FIG.

そして、排気熱回収システム10では、エンジン冷却水が循環する冷却水循環路30に吸熱部32が設けられている。この実施形態では、冷却水循環路30における排気熱回収用熱交換器18(出口ノズル26)からエンジン12までの熱交換器出口流路30A、及びエンジン12から排気熱回収用熱交換器18(入口ノズル24)までの熱交換器入口流路30Bを含む部分に、吸熱部32が設けられている。   And in the exhaust heat recovery system 10, the heat absorption part 32 is provided in the cooling water circulation path 30 through which engine cooling water circulates. In this embodiment, the heat exchanger outlet flow path 30A from the exhaust heat recovery heat exchanger 18 (exit nozzle 26) to the engine 12 in the cooling water circulation path 30 and the exhaust heat recovery heat exchanger 18 (inlet) from the engine 12 are shown. A heat absorbing portion 32 is provided in a portion including the heat exchanger inlet channel 30B up to the nozzle 24).

図2に示される如く、吸熱部32は、内部が冷却水循環路30(熱交換器出口流路30A、熱交換器入口流路30B)とされたアルミパイプ34を被覆する被膜(被覆材)36に、多数の微小な蓄熱体38を分散保持させて構成されている。多数の蓄熱体38は、それぞれ潜熱蓄熱材40を周壁42にて封入(カプセル化)したマイクロカプセルとして構成されている。   As shown in FIG. 2, the heat absorption part 32 has a coating (covering material) 36 covering an aluminum pipe 34 whose inside is a cooling water circulation path 30 (heat exchanger outlet flow path 30 </ b> A, heat exchanger inlet flow path 30 </ b> B). In addition, a large number of minute heat storage members 38 are dispersedly held. Each of the large number of heat storage bodies 38 is configured as a microcapsule in which the latent heat storage material 40 is enclosed (encapsulated) by the peripheral wall 42.

潜熱蓄熱材40は、例えば硫酸ナトリウム水和物等の無機物を用いることができ、固相から液相への相転移に要する潜熱を熱源であるエンジン冷却水から吸熱(潜熱を蓄熱)するようになっている。この実施形態では、潜熱蓄熱材40の固相から液相への相転移温度(融点)は、エンジン冷却水の沸点(略110℃〜120℃)よりも低い80℃〜100℃に設定されている(潜熱蓄熱材40の材料が選択されている)。周壁42は、例えばポリエチレン、ゼラチン、メラミン樹脂等の高分子化合物にて構成されている。   As the latent heat storage material 40, for example, an inorganic substance such as sodium sulfate hydrate can be used, and the latent heat required for the phase transition from the solid phase to the liquid phase is absorbed from the engine coolant that is a heat source (latent heat is stored). It has become. In this embodiment, the phase transition temperature (melting point) from the solid phase to the liquid phase of the latent heat storage material 40 is set to 80 ° C. to 100 ° C., which is lower than the boiling point of the engine cooling water (approximately 110 ° C. to 120 ° C.). (The material of the latent heat storage material 40 is selected). The peripheral wall 42 is made of a polymer compound such as polyethylene, gelatin, or melamine resin.

したがって、上記蓄熱体38を被膜36に分散保持させた吸熱部32は、冷却水循環路30(アルミパイプ34)エンジン冷却水の温度が潜熱蓄熱材40の相転移温度以上の温度になると、エンジン冷却水からの熱供給によって潜熱蓄熱材40が固相から液相に相転移し、その結果、エンジン冷却水から潜熱蓄熱材40の融解潜熱を奪う構成とされている。   Therefore, when the temperature of the cooling water circulation path 30 (aluminum pipe 34) engine cooling water is equal to or higher than the phase transition temperature of the latent heat storage material 40, the heat absorbing portion 32 in which the heat storage body 38 is dispersedly held in the coating 36 is cooled. The latent heat storage material 40 undergoes a phase transition from a solid phase to a liquid phase by supplying heat from water, and as a result, the latent heat of fusion of the latent heat storage material 40 is deprived from the engine cooling water.

次に、本第1の実施形態の作用を説明する。   Next, the operation of the first embodiment will be described.

上記構成の排気熱回収システム10では、排気熱回収用熱交換器18において排気ガスとエンジン冷却水のとの熱交換が行われ、排気ガスの熱がエンジン冷却水に回収される(排気ガスが冷却される)。これにより、例えばエンジン12の始動直後のように冷却水温が低いときに暖房要求又はエンジン12の暖機促進要求があった場合等に、排気ガスの熱を有効利用して暖房促進や暖機促進が果たされる。   In the exhaust heat recovery system 10 configured as described above, heat exchange between the exhaust gas and the engine cooling water is performed in the exhaust heat recovery heat exchanger 18, and the heat of the exhaust gas is recovered in the engine cooling water (the exhaust gas is Cooled). Thus, for example, when there is a heating request or a warm-up promotion request for the engine 12 when the cooling water temperature is low, for example, immediately after the engine 12 is started, the heating of the exhaust gas is effectively used to promote heating or warm-up. Is fulfilled.

ここで、排気熱回収システム10では、多数の潜熱蓄熱材40(蓄熱体38)を含んで構成された吸熱部32が冷却水循環路30に設けられているため、エンジン冷却水温が周壁42の融点以上の温度になった場合に吸熱部32は、排気ガスからの熱供給を受けることなく、潜熱蓄熱材40が固相から液相に相転移して潜熱をエンジン冷却水から奪う(吸熱する)。特に、潜熱蓄熱材40の融点がエンジン冷却水の沸点よりも低い温度に設定されているため、エンジン冷却水が沸騰することが防止される。   Here, in the exhaust heat recovery system 10, since the heat absorption part 32 configured to include a large number of latent heat storage materials 40 (heat storage bodies 38) is provided in the cooling water circulation path 30, the engine cooling water temperature is the melting point of the peripheral wall 42. When the temperature reaches the above temperature, the heat absorption part 32 receives the heat from the exhaust gas, and the latent heat storage material 40 changes its phase from the solid phase to the liquid phase to take the latent heat from the engine coolant (heat absorption). . In particular, since the melting point of the latent heat storage material 40 is set to a temperature lower than the boiling point of the engine cooling water, the engine cooling water is prevented from boiling.

例えば、排気熱回収システム10が適用された自動車の高負荷(排気ガス温度が高くなる条件)での登坂条件(エンジン負荷に対し走行風が弱い条件)では、エンジン12及び排気熱回収用熱交換器18でエンジン冷却水に供給される熱量がラジエータ28の冷却能力を超える場合が想定される。この場合、例えば排気ガスの温度は600℃を超え、排気管14における排気熱回収用熱交換器18を構成する管壁でも300℃を超えるものと予測される。このため、潜熱蓄熱材40(蓄熱体38)を排気熱回収用熱交換器18に設けた構成では、排気ガスからの熱(高温)によって潜熱蓄熱材40が劣化(破壊)してしまう恐れがある。また、潜熱蓄熱材40(蓄熱体38)を低温側の熱交換媒体とした構成や蓄熱体38をエンジン冷却水に分散させた構成では、排気熱回収用熱交換器18内に生じた局所的なよどみで潜熱蓄熱材40が劣化したり、エンジン冷却水の流れが停止した場合に潜熱蓄熱材40が劣化したりする恐れがある。   For example, in a climbing condition (a condition in which traveling wind is weak with respect to the engine load) under a high load (condition in which the exhaust gas temperature is high) of an automobile to which the exhaust heat recovery system 10 is applied, heat exchange for the engine 12 and the exhaust heat recovery is performed. It is assumed that the amount of heat supplied to the engine coolant in the vessel 18 exceeds the cooling capacity of the radiator 28. In this case, for example, the temperature of the exhaust gas exceeds 600 ° C., and the tube wall constituting the exhaust heat recovery heat exchanger 18 in the exhaust pipe 14 is predicted to exceed 300 ° C. For this reason, in the configuration in which the latent heat storage material 40 (heat storage body 38) is provided in the exhaust heat recovery heat exchanger 18, the latent heat storage material 40 may be deteriorated (destroyed) by heat (high temperature) from the exhaust gas. is there. Further, in a configuration in which the latent heat storage material 40 (heat storage body 38) is a low-temperature side heat exchange medium or a configuration in which the heat storage body 38 is dispersed in engine cooling water, local heat generated in the heat exchanger 18 for exhaust heat recovery is generated. The latent heat storage material 40 may deteriorate due to stagnation, or the latent heat storage material 40 may deteriorate when the flow of engine cooling water stops.

これに対して上記の如く、排気ガスから直接的な熱供給を受けない冷却水循環路30に吸熱部32を設けた排気熱回収システム10では、潜熱蓄熱材40を劣化させることなく、ラジエータ28能力が不足した分のエンジン冷却水の余剰熱を該潜熱蓄熱材40に一時的に吸収させ、エンジン冷却水が異常昇温(沸騰)されることが防止される。特に、排気熱回収システム10では、排気ガスとの熱交換によって加熱された直後のエンジン冷却水が別の熱源であるエンジン12に至る前に流れる熱交換器出口流路30Aを含む部分に吸熱部32を設けているため、エンジン冷却水の沸騰が確実に防止される。また、多数の潜熱蓄熱材40に一時的に蓄えられた熱は、降温したエンジン冷却水又は大気中に排出される。   On the other hand, in the exhaust heat recovery system 10 in which the heat absorption part 32 is provided in the cooling water circulation path 30 that does not receive direct heat supply from the exhaust gas as described above, the radiator 28 capability without deteriorating the latent heat storage material 40. The excess heat of the engine coolant that is insufficient is temporarily absorbed by the latent heat storage material 40 to prevent the engine coolant from being abnormally heated (boiling). In particular, in the exhaust heat recovery system 10, the heat absorbing portion is provided in a portion including the heat exchanger outlet flow passage 30 </ b> A that flows immediately before the engine cooling water heated by heat exchange with the exhaust gas reaches the engine 12, which is another heat source. Since 32 is provided, boiling of the engine cooling water is reliably prevented. Further, the heat temporarily stored in a large number of latent heat storage materials 40 is discharged into the cooled engine cooling water or the atmosphere.

このように、第1の実施形態に係る排気熱回収システム10では、エンジン冷却水の過熱を防止することができる。また、吸熱部32に潜熱蓄熱材40を用いたため、潜熱蓄熱材40の相転移温度以下の温度ではエンジン冷却水から熱を奪うことなく排気ガスの熱を有効利用することができる。さらに、顕熱をエンジン冷却水から奪う吸熱部を設けた構成と比較して、吸熱部を軽量コンパクトに構成することができる。   Thus, in the exhaust heat recovery system 10 according to the first embodiment, overheating of the engine coolant can be prevented. Further, since the latent heat storage material 40 is used for the heat absorption part 32, the heat of the exhaust gas can be effectively used without taking heat from the engine coolant at a temperature equal to or lower than the phase transition temperature of the latent heat storage material 40. Furthermore, compared with the structure which provided the heat absorption part which takes sensible heat from engine cooling water, a heat absorption part can be comprised lightweight and compact.

しかも、潜熱蓄熱材40は、マイクロカプセル化が容易であり、このマイクロカプセルを被膜36に分散保持させることで、簡単な構造で吸熱部32を構成することができる。   In addition, the latent heat storage material 40 can be easily microencapsulated, and the heat absorption part 32 can be configured with a simple structure by dispersing and holding the microcapsules in the coating 36.

次いで、本発明の第2の実施形態を説明する。なお、上記第1の実施形態と基本的に同一の部品・部分については、上記第1の実施形態と同一の符号を付して説明を省略し、また図示を省略する場合もある。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. Note that parts and portions that are basically the same as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and description thereof is omitted, and illustration may be omitted.

図4には、本発明の第2の実施形態に係る排気熱回収システム50を構成する吸熱部52が図2に対応する断面図にて示されている。この図に示される如く、吸熱部52は、冷却水循環路30を構成するゴムホース54に多数の蓄熱体38を分散保持させることで構成されている。排気熱回収システム50の他の構成は、排気熱回収システム10の対応する構成と同じである。   FIG. 4 shows a heat absorption part 52 constituting an exhaust heat recovery system 50 according to the second embodiment of the present invention in a cross-sectional view corresponding to FIG. As shown in this figure, the heat absorption part 52 is configured by dispersing and holding a large number of heat storage bodies 38 in rubber hoses 54 constituting the cooling water circulation path 30. Other configurations of the exhaust heat recovery system 50 are the same as the corresponding configurations of the exhaust heat recovery system 10.

したがって、第2の実施形態に係る排気熱回収システム50によっても、第1の実施形態に係る排気熱回収システム10と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。   Therefore, also by the exhaust heat recovery system 50 according to the second embodiment, the same effect can be obtained by the same operation as the exhaust heat recovery system 10 according to the first embodiment.

なお、冷却水循環路30の一部がアルミパイプ34にて構成されると共に他の一部がゴムホース54に構成される排気熱回収システムにおいては、吸熱部32と吸熱部52とを共に設けた構成とすることができる。   In the exhaust heat recovery system in which a part of the cooling water circulation path 30 is constituted by the aluminum pipe 34 and the other part is constituted by the rubber hose 54, the heat absorption part 32 and the heat absorption part 52 are both provided. It can be.

また、上記各実施形態では、吸熱部32を構成する蓄熱材として、周壁42に封入することでマイクロカプセル化した潜熱蓄熱材40を用いた例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、所定温度以上の場合に脱水反応等の吸熱反応(化学反応)によってエンジン冷却水から熱を奪う蓄熱材(例えば、ゼオライトと水の混合物や結晶水を含有する塩等の水和反応と脱水反応とを可逆的に生じ得るもの)を用いて吸熱部32、52を構成しても良い。   Moreover, in each said embodiment, although the example using the latent heat storage material 40 microencapsulated by enclosing in the surrounding wall 42 was shown as a heat storage material which comprises the heat absorption part 32, this invention is not limited to this. For example, a heat storage material that removes heat from engine cooling water by an endothermic reaction (chemical reaction) such as a dehydration reaction at a predetermined temperature or higher (for example, a hydration reaction such as a mixture of zeolite and water or a salt containing crystal water) The endothermic portions 32 and 52 may be configured using a material that can reversibly generate a dehydration reaction.

さらに、上記各実施形態では、内燃機関エンジン12の循環液がエンジン冷却水である例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、エンジン12の潤滑油を循環液として本発明を適用しても良い。   Furthermore, in each of the above-described embodiments, the example in which the circulating fluid of the internal combustion engine 12 is engine cooling water has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, the lubricating oil of the engine 12 is used as the circulating fluid. It may be applied.

本発明の第1の実施形態に係る排気熱回収システムを模式的に示すシステムフロー図である。It is a system flow figure showing typically the exhaust heat recovery system concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る排気熱回収システムを構成する吸熱部の構造を概念的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows notionally the structure of the heat absorption part which comprises the exhaust heat recovery system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る排気熱回収システムを構成する蓄熱体の構造を概念的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows notionally the structure of the thermal storage body which comprises the exhaust heat recovery system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る排気熱回収システムを構成する吸熱部の構造を概念的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows notionally the structure of the heat absorption part which comprises the exhaust heat recovery system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 排気熱回収システム(排気系熱交換装置)
12 内燃機関エンジン
18 排気熱回収用熱交換器(熱交換器)
28 ラジエータ
30 冷却水循環路(液循環路)
32 吸熱部
40 潜熱蓄熱材
50 排気熱回収システム(排気系熱交換装置)
52 吸熱部
10 Exhaust heat recovery system (exhaust heat exchanger)
12 Internal combustion engine 18 Exhaust heat recovery heat exchanger (heat exchanger)
28 Radiator 30 Cooling water circuit (liquid circuit)
32 heat absorption part 40 latent heat storage material 50 exhaust heat recovery system (exhaust heat exchanger)
52 Endothermic part

Claims (4)

内燃機関エンジンの排気ガスと前記内燃機関エンジンを循環する循環液との熱交換を行う熱交換器と、
前記内燃機関エンジン及び前記熱交換器に前記循環液を循環させるための液循環路に設けられ、前記循環液の温度が所定温度以上である場合に該循環液から熱を吸収する吸熱部と、
を備えた排気系熱交換装置。
A heat exchanger for exchanging heat between the exhaust gas of the internal combustion engine and the circulating fluid circulating through the internal combustion engine;
A heat absorption part that is provided in a liquid circulation path for circulating the circulating fluid in the internal combustion engine and the heat exchanger, and absorbs heat from the circulating fluid when the temperature of the circulating fluid is equal to or higher than a predetermined temperature;
Exhaust system heat exchange device with
前記吸熱部は、相転移によって前記循環液から熱を吸収する潜熱蓄熱材を含んで構成され、相転移温度が前記循環液の沸点以下に設定されている請求項1記載の排気系熱交換装置。   The exhaust heat exchanger according to claim 1, wherein the endothermic part includes a latent heat storage material that absorbs heat from the circulating fluid by phase transition, and a phase transition temperature is set to be equal to or lower than a boiling point of the circulating fluid. . 前記吸熱部は、前記液循環路における前記熱交換器から前記内燃機関エンジンに向けて前記循環液が流れる部分に設けられている請求項1又は請求項2記載の排気系熱交換装置。   The exhaust heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the heat absorption part is provided in a portion where the circulating fluid flows from the heat exchanger toward the internal combustion engine in the liquid circulation path. 前記循環液は、前記内燃機関エンジンを冷却するためのエンジン冷却液であり、
前記液循環路は、前記エンジン冷却液に前記内燃機関エンジン、前記熱交換器、及びラジエータを循環させるようになっている請求項1乃至請求項3の何れか1項記載の排気系熱交換装置。
The circulating fluid is an engine coolant for cooling the internal combustion engine.
The exhaust system heat exchange device according to any one of claims 1 to 3, wherein the liquid circulation path circulates the internal combustion engine, the heat exchanger, and a radiator through the engine coolant. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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