JP2007247555A - Exhaust heat recovery device - Google Patents

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哲郎 大谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust heat recovery device capable of preventing condensation water from staying in a heat exchanger. <P>SOLUTION: The exhaust heat recovery system 10 is provided with the heat exchanger 18 for exhaust heat recovery in which an exhaust gas passage for heat exchanging the exhaust gas with a cooling medium is divided into an upper side heat exchanging portion 30A and a lower side heat exchanging portion 30B, and a passage switching valve 24 capable of adjusting the flow ratio of the exhaust gas introduced into the upper side heat exchanging portion 30A and the lower side heat exchanging portion 30B of the heat exchanger 18 of the exhaust gas recovery. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば自動車等の排気ガスとエンジン冷却水との熱交換を行って排気熱を回収するための排気熱回収装置に関する。   The present invention relates to an exhaust heat recovery apparatus for recovering exhaust heat by exchanging heat between exhaust gas of an automobile or the like and engine cooling water, for example.

上流側内部に排気制御弁が配設された内管と外管とで二重管構造を成し、内管と外管との間に冷却水と排気との熱交換を行う排気クーラを介装したエンジンの排気冷却装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。排気ガスは、排気クーラにおける複数の小排気管を通過しつつ熱交換を行い、各小排気管の下流端が開口する外管の下流端で合流して排気されるようになっている。
特開2004−293395号公報 特開平5−79791号公報 特開2005−16477号公報
An inner pipe and an outer pipe with an exhaust control valve arranged on the upstream side form a double pipe structure, and an exhaust cooler that exchanges heat between the cooling water and the exhaust is provided between the inner pipe and the outer pipe. An exhaust cooling device for a mounted engine is known (see, for example, Patent Document 1). The exhaust gas exchanges heat while passing through a plurality of small exhaust pipes in the exhaust cooler, and joins and exhausts at the downstream ends of the outer pipes where the downstream ends of the small exhaust pipes open.
JP 2004-293395 A JP-A-5-77991 Japanese Patent Laying-Open No. 2005-16477

しかしながら、上記の如き従来の技術では、エンジンが停止した場合には、排気ガスが排気クーラでエンジン冷却水との熱交換によって冷却されると、凝縮水が生成され、この凝縮水が外管における小排気管の下流端が開口する部分に滞留することが懸念される。このように滞留した凝縮水は、例えば排気ガス流れの偏りすなわち伝熱面積の減少を生じさせるので、熱交換性能低下の原因となる。   However, in the conventional technology as described above, when the engine is stopped, when the exhaust gas is cooled by heat exchange with the engine cooling water in the exhaust cooler, condensed water is generated, and this condensed water is There is a concern that the downstream end of the small exhaust pipe may stay in the opening portion. The condensed water staying in this way causes, for example, an uneven exhaust gas flow, that is, a reduction in heat transfer area, which causes a decrease in heat exchange performance.

本発明は、上記事実を考慮して、熱交換器に凝縮水が滞留することを防止することができる排気熱回収装置を得ることが目的である。   In view of the above facts, an object of the present invention is to obtain an exhaust heat recovery device capable of preventing condensate from staying in a heat exchanger.

上記目的を達成するために請求項1記載の発明に係る排気熱回収装置は、排気ガスと冷却媒体との熱交換を行うための排気ガス流路が第1流路と第2流路とに分割されている熱交換器と、前記熱交換器の第1流路及び第2流路に導入する排気ガスの流量の割合を調整し得る流量調整手段と、を備えている。   In order to achieve the above object, the exhaust heat recovery apparatus according to the first aspect of the present invention provides an exhaust gas flow path for exchanging heat between the exhaust gas and the cooling medium at the first flow path and the second flow path. A heat exchanger that is divided; and a flow rate adjusting means that can adjust a ratio of a flow rate of exhaust gas introduced into the first flow path and the second flow path of the heat exchanger.

請求項1記載の排気熱回収装置では、排気ガスが熱交換器の第1流路又は第2流路を流通しつつ冷却媒体との熱交換を行うと、排気ガスの熱が冷却媒体に回収される。この熱交換に伴って冷却された排気ガスからは、水分が凝縮されて凝縮水が生成される場合がある。ここで、第1流路及び第2流路への排気ガスの流量比を調整し得る流量調整手段を設けたため、凝縮水の対流を防止することができる。例えば、冷却媒体温度が低い等の凝縮水が生成され易い場合に、第1および第2流路のうち配置や形状等によって凝縮水が滞留し易い方の流路への排気ガス導入量を減らし、凝縮水の滞留し易い側での凝縮水の生成量を抑えることで、凝縮水の滞留を防止することが可能である。また例えば、第1流路及び第2流路の何れか一方に排気ガスを集中的に導入して一時的に滞留した凝縮水を強制的に排出させることが可能になる。   In the exhaust heat recovery apparatus according to claim 1, when the exhaust gas exchanges heat with the cooling medium while flowing through the first flow path or the second flow path of the heat exchanger, the heat of the exhaust gas is recovered into the cooling medium. Is done. In some cases, moisture is condensed from the exhaust gas cooled along with this heat exchange to generate condensed water. Here, since the flow rate adjusting means capable of adjusting the flow rate ratio of the exhaust gas to the first channel and the second channel is provided, convection of the condensed water can be prevented. For example, when condensed water is likely to be generated due to a low cooling medium temperature or the like, the amount of exhaust gas introduced into the flow path in which the condensed water tends to stay is reduced depending on the arrangement and shape of the first and second flow paths. It is possible to prevent stagnation of condensed water by suppressing the amount of condensed water generated on the side where the condensed water tends to stay. In addition, for example, exhaust gas can be intensively introduced into one of the first flow path and the second flow path to forcibly discharge the condensed water that has temporarily accumulated.

このように、請求項1記載の排気熱回収装置では、熱交換器に凝縮水が滞留することを防止することができる。   Thus, in the exhaust heat recovery apparatus according to the first aspect, it is possible to prevent the condensed water from staying in the heat exchanger.

請求項2記載の発明に係る排気熱回収装置は、請求項1記載の排気熱回収装置において、前記流量調整手段は、前記第1流路及び第2流路を排気ガスの各排気ガス入口を同等の開度で開放する第1状態と、前記第2流路及び第2流路の何れか一方の排気ガス入口の開度を前記他方の排気ガス入口の開度よりも大とする第2状態とを取り得る調整弁装置である。   The exhaust heat recovery apparatus according to a second aspect of the present invention is the exhaust heat recovery apparatus according to the first aspect, wherein the flow rate adjusting means connects the first flow path and the second flow path to each exhaust gas inlet of the exhaust gas. A first state in which the opening is made at the same opening, and a second opening in which one of the second flow path and the second flow path has an opening larger than the opening of the other exhaust gas inlet. It is a regulating valve device that can take a state.

請求項2記載の排気熱回収装置では、調整弁装置が第1状態を選択している場合、排気ガスは第1流路及び第2流路に略均等に分配され、排気ガスの熱を冷却媒体に効果的に回収することができる。一方、第2状態では、第1及び第2流路の何れか一方に集中的に排気ガスが流れ、滞留してた凝縮水を排出することができる。このため、第2流路に凝縮水が滞留し又は滞留する可能性が高いことに対応する条件が成立した場合等に、調整弁装置が第2状態に切り替えれば、滞留している凝縮水を下流側に強制的に排出することができる。   In the exhaust heat recovery apparatus according to claim 2, when the regulating valve device selects the first state, the exhaust gas is distributed substantially evenly to the first flow path and the second flow path, and cools the heat of the exhaust gas. It can be effectively recovered in the medium. On the other hand, in the second state, the exhaust gas flows intensively in one of the first and second flow paths, and the condensed water that has accumulated can be discharged. For this reason, if the condition corresponding to the fact that the condensed water stays in the second flow path or the possibility that the condensed water stays is satisfied, etc., if the regulating valve device is switched to the second state, It can be forcibly discharged downstream.

請求項3記載の発明に係る排気熱回収装置は、請求項2記載の排気熱回収装置において、前記第1流路及び第2流路の各排気ガス入口の開口部分に開口する排気ガス入口を有し、前記熱交換器をバイパスするバイパス流路をさらに備え、前記調整弁装置は、前記バイパス流路の排気ガス入口部に設けられ、該バイパス流路を開閉可能とされると共に、該バイパス流路を閉止しつつ前記第1状態と第2状態とを取り得る単一の弁体を有する。   An exhaust heat recovery apparatus according to a third aspect of the present invention is the exhaust heat recovery apparatus according to the second aspect, wherein an exhaust gas inlet opening at an opening portion of each exhaust gas inlet of the first flow path and the second flow path is provided. A bypass passage that bypasses the heat exchanger, and the regulating valve device is provided at an exhaust gas inlet of the bypass passage, and is capable of opening and closing the bypass passage. It has a single valve body that can take the first state and the second state while closing the flow path.

請求項3記載の排気熱回収装置では、調整弁装置の弁体がバイパス流路を開放している状態(以下、第3状態という)では、排気ガスは主にバイパス流路を流れる。また、調整弁装置の弁体は、バイパス流路を閉じたまま、第1状態と第2状態とを切り替える。したがって、第1状態では排気ガスはバイパス流路に逃げることなく第1及び第2流路に導入され効果的に排気熱が回収される。一方、第2状態では、排気ガスはバイパス流路に逃げることなく第1又は第2流路を集中的に流れる。ここで、調整弁装置の弁体は、バイパス流路を開閉可能とされると共に、該バイパス流路を閉止しつつ前記第1状態と第2状態とを取り得るため、単一の弁体によって第1状態と第2状態と第3状態とを選択的に切り替えることができる。これにより、熱交換器のバイパス流路を備えた構成において、簡単な構造で凝縮水の滞留を防止することができる。   In the exhaust heat recovery apparatus according to the third aspect, in a state where the valve body of the regulating valve device opens the bypass passage (hereinafter referred to as a third state), the exhaust gas mainly flows through the bypass passage. The valve body of the regulating valve device switches between the first state and the second state with the bypass flow path closed. Therefore, in the first state, the exhaust gas is introduced into the first and second channels without escaping to the bypass channel, and the exhaust heat is effectively recovered. On the other hand, in the second state, the exhaust gas flows intensively through the first or second channel without escaping to the bypass channel. Here, the valve body of the regulating valve device can open and close the bypass flow path, and can take the first state and the second state while closing the bypass flow path. The first state, the second state, and the third state can be selectively switched. Thereby, in the structure provided with the bypass flow path of the heat exchanger, stagnation of condensed water can be prevented with a simple structure.

請求項4記載の発明に係る排気熱回収装置は、請求項3記載の排気熱回収装置において、前記熱交換器は、水平方向に沿った軸心部に配設された前記バイパス流路を外周側から覆う筒状を成し、前記第1流路の排気ガス入口と前記第2流路の排気ガス入口とが前記バイパス流路の排気ガス入口の上流側で重力方向に対向するように配置されており、前記調整弁装置の弁体は、前記バイパス流路の軸線方向及び重力方向の双方に対し直角を成すと共に該バイパス流路の軸心を通る軸線廻りに回動することで、該軸線廻りに回動によって、前記バイパス流路を開放する姿勢と、前記バイパス流路を閉止しつつ前記第1流路及び第2流路を排気ガスの各排気ガス入口を同等の開度で開放する姿勢と、前記バイパス流路及び前記第1流路を閉止しつつ前記第2回路を開放する姿勢とを切り替えるようになっている。   An exhaust heat recovery apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the exhaust heat recovery apparatus according to the third aspect, wherein the heat exchanger has an outer periphery of the bypass passage disposed in an axial center portion along a horizontal direction. The exhaust gas inlet of the first channel and the exhaust gas inlet of the second channel are arranged so as to oppose each other in the direction of gravity on the upstream side of the exhaust gas inlet of the bypass channel. And the valve body of the regulating valve device forms a right angle with respect to both the axial direction and the gravity direction of the bypass flow path, and rotates around an axis passing through the axis of the bypass flow path. The posture of opening the bypass flow path by rotating around the axis, and opening the first flow path and the second flow path at the same opening degree of the exhaust gas while closing the bypass flow path While closing the bypass flow path and the first flow path So that the switching between the attitude for opening the serial second circuit.

請求項4記載の排気熱回収装置では、弁体は、バイパス流路の軸心を通る軸線廻りに回動することで姿勢を変化させ、水平方向に沿う姿勢でバイパス流路を開放し(第3状態を選択し)、重力方向に沿って略直立する姿勢でバイパス流路を閉止すると共に第1流路及び第2流路の各排気ガス入口を開放し(第1状態を選択し)、例えば上部をバイパス流路から排気ガス流れ方向の上流側に突出させる傾斜姿勢でバイパス流路をほぼ閉止しつつ突出した上部で第1又は第2流路の排気ガス入口をほぼ閉止する(第2状態を選択する)ようになっている。これにより、単一の弁体で第1乃至第3状態を選択的に切り替える機能を簡単な構造で実現することができる。   In the exhaust heat recovery apparatus according to the fourth aspect, the posture of the valve body is changed by rotating around an axis passing through the axis of the bypass flow path, and the bypass flow path is opened in a posture along the horizontal direction. 3 state), close the bypass flow path in a posture substantially upright along the direction of gravity, and open the exhaust gas inlets of the first flow path and the second flow path (select the first state), For example, the exhaust gas inlet of the first or second flow path is substantially closed by the upper portion protruding while the bypass flow path is substantially closed in an inclined posture in which the upper part protrudes upstream from the bypass flow path in the exhaust gas flow direction (second Select the state). As a result, the function of selectively switching the first to third states with a single valve body can be realized with a simple structure.

請求項5記載の発明に係る排気熱回収装置は、請求項3又は請求項4記載の排気熱回収装置において、水平方向に沿って配置され内部の一部が前記バイパス流路とされた内管と該内管を覆う外管との間に、隔壁の重力方向上側に位置する前記第1流路と前記隔壁の重力方向下側に位置する第2流路とを有する前記熱交換器が構成されており、前記内管には、前記第1流路の下流側における重力方向の下部と前記内管の内部とを連通する連通口が設けられている。   An exhaust heat recovery apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the exhaust heat recovery apparatus according to the third or fourth aspect, wherein the inner pipe is arranged along the horizontal direction and a part of the inner pipe is used as the bypass flow path. The heat exchanger having the first flow path located above the partition wall in the gravitational direction and the second flow path located below the partition wall in the gravitational direction is configured between the outer pipe and the outer pipe covering the inner pipe The inner pipe is provided with a communication port that communicates the lower part in the direction of gravity on the downstream side of the first flow path with the inside of the inner pipe.

請求項5記載の排気熱回収装置では、上側に位置する第1流路で生成された凝縮水は、連通口から内管すなわちバイパス流路又は該バイパス流路よりも下流の排気ガス排出経路に排出され、内管の排気ガス流によって外部に排出される。内管よりも重力方向の下側に位置して凝縮水が滞留し易い部分を有する第2流路では、該第2流路で生成された凝縮水が一時的に滞留する場合があるが、調整弁装置を第2状態として第2流路の排気ガスを集中的に導入することで、一時的に滞留した凝縮水を排出することができる。   In the exhaust heat recovery apparatus according to claim 5, the condensed water generated in the first flow path located on the upper side flows from the communication port to the inner pipe, that is, the bypass flow path or the exhaust gas discharge path downstream of the bypass flow path. It is discharged and discharged to the outside by the exhaust gas flow in the inner pipe. In the second flow path having a portion where the condensed water is likely to stay in the lower side in the gravity direction than the inner pipe, the condensed water generated in the second flow path may temporarily stay, By temporarily introducing the exhaust gas in the second flow path with the regulating valve device in the second state, the temporarily accumulated condensed water can be discharged.

ここで、上記の通り第1流路で生成された凝縮水は連通口から内管の内部に排出されるため、第2流路の一時的に滞留する凝縮水量が少なくなり、調整弁装置を第2状態に切り替えて凝縮水の排出時間を短縮することができる。   Here, as described above, the condensed water generated in the first flow path is discharged from the communication port to the inside of the inner pipe, so that the amount of condensed water temporarily retained in the second flow path is reduced, and the regulating valve device is By switching to the second state, the condensed water discharge time can be shortened.

請求項6記載の発明に係る排気熱回収装置は、請求項5記載の排気熱回収装置において、前記隔壁は、前記熱交換器の軸線よりも下側に配置されている。   The exhaust heat recovery apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the exhaust heat recovery apparatus according to the fifth aspect, wherein the partition wall is disposed below the axis of the heat exchanger.

請求項6記載の排気熱回収装置では、隔壁を熱交換器(内管、外管)の軸線に対し下側のオフセットすることで、第1流路を大きく、第2流路を小さくしたので、第2流路で生成され一時的に滞留する凝縮水を一層少なくすることができる。また、第2状態において、第2流路を通過する排気ガスの流速が増すので、一時的に滞留した凝縮水が効果的に排出される。   In the exhaust heat recovery apparatus according to claim 6, the first flow path is made larger and the second flow path is made smaller by offsetting the partition wall downward with respect to the axis of the heat exchanger (inner tube, outer tube). Further, the condensed water that is generated in the second flow path and temporarily stays can be further reduced. Further, in the second state, the flow rate of the exhaust gas passing through the second flow path is increased, so that the condensed water that has temporarily accumulated is effectively discharged.

請求項7記載の発明に係る排気熱回収装置は、請求項5又は請求項6記載の排気熱回収装置において、前記連通口は、前記内管に設けられた前記第2流路の排気ガス出口よりも排気ガス流れ方向の下流側に配置されている。   The exhaust heat recovery apparatus according to claim 7 is the exhaust heat recovery apparatus according to claim 5 or 6, wherein the communication port is an exhaust gas outlet of the second flow path provided in the inner pipe. It is arrange | positioned rather than the downstream of the exhaust gas flow direction.

請求項7記載の排気熱回収装置では、内管における第2流路の排気ガス出口が開口した部分は、該第2流路とバイパス流路との合流部とされており、この排気ガス出口から第2流路の凝縮水が排出される。連通口は、この第2流路の排気ガス出口(すなわちバイパス流路)よりも下流に配置されているため、連通口から内管に排出された凝縮水が第2流路に侵入することが防止される。   The exhaust heat recovery apparatus according to claim 7, wherein a portion of the inner pipe where the exhaust gas outlet of the second flow path is opened is a joining portion of the second flow path and the bypass flow path. The condensed water in the second flow path is discharged. Since the communication port is disposed downstream of the exhaust gas outlet (that is, the bypass channel) of the second flow path, the condensed water discharged from the communication port to the inner pipe may enter the second flow path. Is prevented.

請求項8記載の発明に係る排気熱回収装置は、請求項3又は請求項4記載の排気熱回収装置において、水平方向に沿って配置され内部の一部が前記バイパス流路とされた内管と該内管を覆う外管との間に、隔壁の重力方向上側に位置する前記第1流路と前記隔壁の重力方向下側に位置する第2流路とが上下対称に形成された前記熱交換器が構成されており、前記仕切り部材には、前記第1流路の下流側と前記第2流路とを連通する連通口が設けられている。   An exhaust heat recovery apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the exhaust heat recovery apparatus according to the third or fourth aspect, wherein the inner pipe is disposed along the horizontal direction and a part of the inner pipe is used as the bypass flow path. The first flow path located on the upper side in the gravity direction of the partition wall and the second flow path located on the lower side in the gravity direction of the partition wall are formed vertically symmetrically between the outer pipe covering the inner pipe and the inner pipe A heat exchanger is configured, and the partition member is provided with a communication port that communicates the downstream side of the first flow path and the second flow path.

請求項8記載の排気熱回収装置では、上側に位置する第1流路で生成された凝縮水は連通口を通じて第2流路に導入される。内管よりも重力方向の下側に位置して凝縮水が滞留し易い部分を有する第2流路では、該第2流路で生成された凝縮水が第1流路からの凝縮水と共に一時的に滞留する場合があるが、調整弁装置を第2状態として第2流路の排気ガスを集中的に導入することで、一時的に滞留した凝縮水を排出することができる。   In the exhaust heat recovery apparatus according to the eighth aspect, the condensed water generated in the first flow path located on the upper side is introduced into the second flow path through the communication port. In the second flow path that is located below the inner pipe in the direction of gravity and has a portion where the condensed water tends to stay, the condensed water generated in the second flow path is temporarily combined with the condensed water from the first flow path. However, the condensate temporarily retained can be discharged by intensively introducing the exhaust gas in the second flow path with the regulating valve device in the second state.

ここで、本排気熱回収装置の熱交換器は、第1流路と第2流路とが隔壁を挟んで上下対称に形成されているので、排気ガスの流れを上下の流路で対称にして排気熱回収量を均一にすることができる。   Here, in the heat exchanger of the present exhaust heat recovery apparatus, the first flow path and the second flow path are formed vertically symmetrically across the partition wall, so that the exhaust gas flow is symmetrical between the upper and lower flow paths. The exhaust heat recovery amount can be made uniform.

以上説明したように本発明に係る排気熱回収装置は、熱交換器に凝縮水が滞留すること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 heat recovery apparatus according to the present invention has an excellent effect that it is possible to prevent the condensed water from staying in the heat exchanger.

本発明の第1の実施形態に係る排気熱回収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4に基づいて説明する。なお、以下の説明で、単に上流・下流の語を用いるときは、排気ガスの流れ方向の上流・下流を示すものとする。また、各図に示す矢印UP、矢印LOは、重力方向(車体上下方向)の上側、下側をそれぞれ示すものとする。   An exhaust heat recovery system 10 as an exhaust heat recovery apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. In the following description, when the terms upstream and downstream are simply used, they indicate upstream and downstream in the flow direction of the exhaust gas. In addition, an arrow UP and an arrow LO shown in each figure indicate an upper side and a lower side in the direction of gravity (the vehicle body vertical direction), respectively.

図4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. 4 is a schematic flow diagram showing the schematic overall configuration of the exhaust heat recovery system 10. As shown in this figure, the exhaust heat recovery system 10 recovers the heat of the exhaust gas of the internal combustion engine 12 of the automobile by heat exchange with the engine cooling water, and uses it for heating, promoting warm-up of the engine 12 or the like. Device.

エンジン12には、排気ガスを導出する排気経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、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 path for leading exhaust gas. 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 on the exhaust gas discharge path by the exhaust pipe 14. 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、排気ガスとエンジン冷却水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。また、この排気熱回収用熱交換器18内には、排気ガスのバイパス流路22、該バイパス流路22を開閉するための流路切替装置としての流路切替バルブ24が配設されており、排気ガスがエンジン冷却水との熱交換を行う排気熱回収モードと、排気ガスがバイパス流路22を通過するノーマルモードとを切り替え得る構成とされている。以下、具体的に説明する。   The exhaust heat recovery heat exchanger 18 as a heat exchanger is configured to recover the heat of the exhaust gas to the engine cooling water by heat exchange between the exhaust gas and the engine cooling water. The exhaust heat recovery heat exchanger 18 is provided with a bypass flow path 22 for exhaust gas and a flow path switching valve 24 as a flow path switching device for opening and closing the bypass flow path 22. The exhaust heat recovery mode in which the exhaust gas exchanges heat with the engine coolant and the normal mode in which the exhaust gas passes through the bypass flow path 22 can be switched. This will be specifically described below.

図1には排気熱回収用熱交換器18が側断面図にて示されている。また、図2(A)には図1の2A−2A線に沿った軸直角断面図が示されており、図2(B)には図1の2B−2B線に沿った軸直角断面図が示されている。排気熱回収用熱交換器18は、それぞれ円筒状に形成されると共に同心円状に配置された内管としての内筒26と外管としての外筒28とを有して構成されており、内筒26と外筒28との間に排気ガスとエンジン冷却水とが熱交換を行うための熱交換部30が構成されている。   FIG. 1 is a side sectional view showing an exhaust heat recovery heat exchanger 18. 2A is a cross-sectional view perpendicular to the axis along line 2A-2A in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view perpendicular to the axis along line 2B-2B in FIG. It is shown. The heat exchanger 18 for exhaust heat recovery is configured to have an inner tube 26 as an inner tube and an outer tube 28 as an outer tube, which are each formed in a cylindrical shape and arranged concentrically. Between the cylinder 26 and the outer cylinder 28, a heat exchanging unit 30 for exchanging heat between the exhaust gas and the engine coolant is configured.

内筒26は、軸線方向が水平方向(例えば、車体前後方向)と一致するように配置され、外筒28の軸心部を貫通しており、軸線方向の両端部が排気管14に接続されて連続しいる。この内筒26は、排気管14の一部として構成されても良い。また、排気熱回収用熱交換器18は、上流端が内筒26の外周に気密状態で固定されると共に下流端が外筒28の上流端28Aに接続されたコニカル胴32と、下流端が内筒26の外周に気密状態で固定されると共に上流端が外筒28の下流端28Bに接続されたコニカル胴34とを備えている。   The inner cylinder 26 is disposed so that the axial direction coincides with the horizontal direction (for example, the longitudinal direction of the vehicle body), passes through the axial center portion of the outer cylinder 28, and both ends in the axial direction are connected to the exhaust pipe 14. Are continuous. The inner cylinder 26 may be configured as a part of the exhaust pipe 14. The exhaust heat recovery heat exchanger 18 has a conical cylinder 32 whose upstream end is fixed to the outer periphery of the inner cylinder 26 in an airtight state and whose downstream end is connected to the upstream end 28A of the outer cylinder 28; A conical cylinder 34 is fixed to the outer periphery of the inner cylinder 26 in an airtight state and has an upstream end connected to a downstream end 28 </ b> B of the outer cylinder 28.

この排気熱回収用熱交換器18における熱交換部30には、内筒26とコニカル胴32との間の空間である排気ガス入口ヘッダ36と、内筒26と外筒28との間に形成された円筒状空間である排気ガス熱交換路38と、内筒26とコニカル胴34との間の空間である排気ガス出口ヘッダ40とが形成されている。一方、内筒26の内部には、上記バイパス流路22と、排気管14(コニカル胴32よりも上流部分)とバイパス流路22との間の空間である排気ガス分岐部42と、排気管14(コニカル胴34よりも下流部分)とバイパス流路22との間の空間である排気ガス合流部44とが形成されている。   The heat exchanger 30 in the exhaust heat recovery heat exchanger 18 is formed between an exhaust gas inlet header 36, which is a space between the inner cylinder 26 and the conical cylinder 32, and the inner cylinder 26 and the outer cylinder 28. An exhaust gas heat exchange path 38 that is a cylindrical space and an exhaust gas outlet header 40 that is a space between the inner cylinder 26 and the conical cylinder 34 are formed. On the other hand, inside the inner cylinder 26, the bypass flow path 22, an exhaust gas branching portion 42 which is a space between the exhaust pipe 14 (upstream part from the conical cylinder 32) and the bypass flow path 22, and an exhaust pipe 14 (a portion downstream of the conical cylinder 34) and an exhaust gas merging portion 44 that is a space between the bypass passage 22 is formed.

図1及び図2(A)に示される如く、熱交換部30における排気ガス熱交換路38内には、冷却水管46が配設されており、排気熱回収用熱交換器18におけるエンジン冷却水の流通路である冷却水熱交換路48を構成している。この実施形態では、冷却水管46は、二重円筒の内側に円筒形状の冷却水熱交換路48が形成された例を示している。図4に示される如く、冷却水管46は、冷却水流れ方向の上流側部分が外筒28を貫通して設けられた入口ポート46Aに接続されると共に、冷却水流れ方向の下流側部分が外筒28を貫通して設けられた出口ポート46Bに接続されている。この実施形態では、入口ポート46Aは、出口ポート46Bよりも熱交換部30における下流側に配設されており、排気熱回収用熱交換器18は向流型熱交換器とされている。   As shown in FIGS. 1 and 2A, a cooling water pipe 46 is disposed in the exhaust gas heat exchange path 38 in the heat exchanging section 30, and the engine cooling water in the exhaust heat recovery heat exchanger 18 is provided. The cooling water heat exchange path 48 which is the flow path of the is constituted. In this embodiment, the cooling water pipe 46 shows an example in which a cylindrical cooling water heat exchange path 48 is formed inside a double cylinder. As shown in FIG. 4, the cooling water pipe 46 is connected to an inlet port 46A provided in the upstream portion in the cooling water flow direction through the outer cylinder 28, and the downstream portion in the cooling water flow direction is outside. It is connected to an outlet port 46B provided through the cylinder 28. In this embodiment, the inlet port 46A is disposed downstream of the outlet port 46B in the heat exchange unit 30, and the exhaust heat recovery heat exchanger 18 is a countercurrent heat exchanger.

さらに、排気熱回収用熱交換器18には、熱交換部30の排気ガス流路を上下に分割(区画)する隔壁としての仕切り板50が配設されている。仕切り板50は、水平面に沿った平板状に形成されており、排気ガス入口ヘッダ36、排気ガス熱交換路38、排気ガス出口ヘッダ40をそれぞれ上下対称に2分割している。   Further, the exhaust heat recovery heat exchanger 18 is provided with a partition plate 50 as a partition that divides (divides) the exhaust gas flow path of the heat exchanging unit 30 into upper and lower portions. The partition plate 50 is formed in a flat plate shape along a horizontal plane, and the exhaust gas inlet header 36, the exhaust gas heat exchange path 38, and the exhaust gas outlet header 40 are each divided into two symmetrically in the vertical direction.

以下、熱交換部30における仕切り板50に対する上側部分と下側部分とを区別するときは、第1流路としての上側の熱交換部30を上側熱交換部30Aといい、第2流路としての下側の熱交換部30を下側熱交換部30Bということとする。また、排気ガス入口ヘッダ36、排気ガス熱交換路38、排気ガス出口ヘッダ40については、上側熱交換部30Aを構成する部分を排気ガス入口ヘッダ36A、排気ガス熱交換路38A、排気ガス出口ヘッダ40Aといい、下側熱交換部30Bを構成する部分を排気ガス入口ヘッダ36B、排気ガス熱交換路38B、排気ガス出口ヘッダ40Bということとする。なお、排気ガス分岐部42は仕切り板50を貫通しており、仕切り板50によって分割されることなく単一の冷却水熱交換路48を構成している。   Hereinafter, when distinguishing the upper part and the lower part with respect to the partition plate 50 in the heat exchanging part 30, the upper heat exchanging part 30 as the first flow path is referred to as the upper heat exchanging part 30A and is referred to as the second flow path. The lower heat exchange unit 30 is referred to as a lower heat exchange unit 30B. Further, regarding the exhaust gas inlet header 36, the exhaust gas heat exchange path 38, and the exhaust gas outlet header 40, the parts constituting the upper heat exchange section 30A are the exhaust gas inlet header 36A, the exhaust gas heat exchange path 38A, and the exhaust gas outlet header. The parts constituting the lower heat exchange section 30B are referred to as 40A, and are referred to as an exhaust gas inlet header 36B, an exhaust gas heat exchange path 38B, and an exhaust gas outlet header 40B. The exhaust gas branching portion 42 penetrates the partition plate 50, and constitutes a single cooling water heat exchange path 48 without being divided by the partition plate 50.

そして、内筒26における排気ガス分岐部42を構成する部分には、該排気ガス分岐部42と上側の排気ガス入口ヘッダ36Aとを連通する上側熱交換部排気ガス入口孔52と、該排気ガス分岐部42と下側の排気ガス入口ヘッダ36Bとを連通する下側熱交換部排気ガス入口孔54とが形成されている。上側熱交換部排気ガス入口孔52は、内筒26の最上部に上向きに開口して設けられており、下側熱交換部排気ガス入口孔54は、内筒26の最下部に下向きに開口して設けられている。   An exhaust gas branch portion 42 in the inner cylinder 26 includes an upper heat exchange portion exhaust gas inlet hole 52 that communicates the exhaust gas branch portion 42 and the upper exhaust gas inlet header 36A, and the exhaust gas. A lower heat exchanging portion exhaust gas inlet hole 54 that communicates the branch portion 42 and the lower exhaust gas inlet header 36B is formed. The upper heat exchange section exhaust gas inlet hole 52 is provided to open upward at the top of the inner cylinder 26, and the lower heat exchange section exhaust gas inlet hole 54 is opened downward to the bottom of the inner cylinder 26. Is provided.

また、内筒26における排気ガス合流部44を構成する部分には、該排気ガス合流部44と上側の排気ガス出口ヘッダ40Aとを連通する上側熱交換部排気ガス出口孔56と、該排気ガス合流部44と下側の排気ガス出口ヘッダ40Bとを連通する下側熱交換部排気ガス出口孔58とが形成されている。上側熱交換部排気ガス出口孔56は、内筒26の最上部に上向きに開口して設けられており、下側熱交換部排気ガス出口孔58は、内筒26の最下部に下向きに開口して設けられている。   Further, an upper gas exchange portion exhaust gas outlet hole 56 that communicates the exhaust gas merging portion 44 and the upper exhaust gas outlet header 40A, and a portion of the inner cylinder 26 constituting the exhaust gas merging portion 44, and the exhaust gas. A lower heat exchanging portion exhaust gas outlet hole 58 that communicates the junction portion 44 and the lower exhaust gas outlet header 40B is formed. The upper heat exchange part exhaust gas outlet hole 56 is provided to open upward at the uppermost part of the inner cylinder 26, and the lower heat exchange part exhaust gas outlet hole 58 is opened downward to the lowermost part of the inner cylinder 26. Is provided.

さらに、図1及び図2(B)に示される如く、内筒26における排気ガス合流部44を構成する部分には、該排気ガス合流部44と上側の排気ガス出口ヘッダ40Aとを連通する連通口としての凝縮水排出孔60が形成されている。凝縮水排出孔60は、排気ガス出口ヘッダ40Aの最低所に開口するように、その下縁が仕切り板50の上面と略一致している。図2(B)に示される如く、凝縮水排出孔60は、正面視で排気ガス合流部44の左右両側にそれぞれ設けられている。   Further, as shown in FIG. 1 and FIG. 2 (B), the portion constituting the exhaust gas merging portion 44 in the inner cylinder 26 communicates with the exhaust gas merging portion 44 and the upper exhaust gas outlet header 40A. A condensed water discharge hole 60 is formed as a mouth. The lower edge of the condensed water discharge hole 60 substantially coincides with the upper surface of the partition plate 50 so as to open at the lowest position of the exhaust gas outlet header 40A. As shown in FIG. 2B, the condensed water discharge holes 60 are provided on both the left and right sides of the exhaust gas merging portion 44 in a front view.

以上説明した排気熱回収用熱交換器18すなわち排気熱回収システム10では、上記した通り、流路切替バルブ24によって、排気ガスがエンジン冷却水との熱交換を行う排気熱回収モードと、排気ガスがバイパス流路22を通過するノーマルモードとを切り替えられるようになっている。流路切替バルブ24は、バイパス流路22の上流端に配設されており、内筒26(バイパス流路22)の軸線方向及び上下方向の双方に対し略直角を成す方向に延在する支軸62と、支軸62を介して内筒26に対し該支軸62廻りに回動可能に支持された円板状の弁体としてのバルブ64とを有する。   In the heat exchanger 18 for exhaust heat recovery described above, that is, the exhaust heat recovery system 10, as described above, the exhaust gas heat recovery mode in which the exhaust gas exchanges heat with the engine coolant is performed by the flow path switching valve 24, and the exhaust gas. Can be switched to the normal mode passing through the bypass passage 22. The flow path switching valve 24 is disposed at the upstream end of the bypass flow path 22 and extends in a direction substantially perpendicular to both the axial direction and the vertical direction of the inner cylinder 26 (bypass flow path 22). A shaft 62 and a valve 64 as a disc-like valve body supported so as to be rotatable around the support shaft 62 with respect to the inner cylinder 26 via the support shaft 62 are provided.

この流路切替バルブ24は、図3(A)に示される如く、上記の通りバルブ64が鉛直面に沿って略直立する姿勢でバイパス流路22を閉止することで、上下の熱交換部30A、30Bに排気ガスが略均等に分配される第1状態としての排気熱回収モードを取る構成とされている。また、流路切替バルブ24は、図3(C)に示される如く、バルブ64が水平面に略沿う姿勢でバイパス流路22を開放することで、排気ガスが主にバイパス流路22を流通するノーマルモードを取る構成とされている。なお、冷却水管46が配設された排気ガス熱交換路38の流動抵抗(圧力損失)は、開放されているバイパス流路22の流動抵抗に対し大きく、流路切替バルブ24が内筒26を開放しているノーマルモードでは、排気ガス熱交換路38には殆ど排気ガスが流れない構成とされている。   As shown in FIG. 3A, the flow path switching valve 24 closes the bypass flow path 22 in a posture in which the valve 64 is substantially upright along the vertical plane as described above, whereby the upper and lower heat exchanging portions 30A. , 30B is configured to take an exhaust heat recovery mode as a first state in which the exhaust gas is distributed substantially evenly. Further, as shown in FIG. 3C, the flow path switching valve 24 opens the bypass flow path 22 in a posture in which the valve 64 is substantially along the horizontal plane, so that the exhaust gas mainly flows through the bypass flow path 22. It is configured to take normal mode. Note that the flow resistance (pressure loss) of the exhaust gas heat exchange path 38 provided with the cooling water pipe 46 is larger than the flow resistance of the opened bypass flow path 22, and the flow path switching valve 24 connects the inner cylinder 26. In the open normal mode, the exhaust gas heat exchange path 38 is configured such that almost no exhaust gas flows.

そして、流路切替バルブ24は、図3(B)に示される如く、バルブ64が上部をバイパス流路22の上流側に突出するように傾斜した姿勢で、バイパス流路22をほぼ閉止した状態を維持しつつ上側熱交換部排気ガス入口孔52をほぼ閉止する第2状態としての凝縮水排出モードを取る構成とされている。この凝縮水排出モードでの傾斜姿勢のバルブ64の周縁部と内筒26の内周面との隙間を閉止(減少)するために、該内筒26の内周面からは、上側堰66、下側堰68が立設されている。これらの上側堰66、下側堰68は、それぞれ軸方向視で最上部又は最下部の突出高が最も高くなる略三日月状に形成されている(図示省略)。なお、上側堰66、下側堰68は、バルブ64が最小回動角で凝縮水排出モードとノーマルモードとを切り替え得るように、バルブ64の支軸62廻りの回動軌跡には干渉しないように形成されている。   Then, as shown in FIG. 3B, the flow path switching valve 24 is in a state in which the bypass flow path 22 is substantially closed with the valve 64 inclined so that the upper part protrudes to the upstream side of the bypass flow path 22. The condensate discharge mode as the second state in which the upper heat exchange part exhaust gas inlet hole 52 is substantially closed is maintained. In order to close (decrease) the gap between the peripheral edge of the inclined valve 64 and the inner peripheral surface of the inner cylinder 26 in this condensed water discharge mode, the upper weir 66, A lower weir 68 is erected. The upper weir 66 and the lower weir 68 are each formed in a substantially crescent shape with the highest protrusion height at the top or bottom when viewed in the axial direction (not shown). The upper weir 66 and the lower weir 68 do not interfere with the rotation trajectory around the support shaft 62 of the valve 64 so that the valve 64 can switch between the condensed water discharge mode and the normal mode with the minimum rotation angle. Is formed.

また、流路切替バルブ24は、バルブ64を支軸62廻りに回転駆動するアクチュエータ70を備えている。アクチュエータ70は、制御装置としてのECU72からの指令に基づいてアクチュエータ70すなわち流路切替バルブ24を制御し、ノーマルモード、排気熱回収モード、凝縮水排出モードを切り替えるようになっている。ECU72は、入力される車両情報に基づいて例えばエンジン12の暖機促進や急速暖房が要求されていると判断した場合等に、排気熱回収モードを選択するようになっている。   Further, the flow path switching valve 24 includes an actuator 70 that rotationally drives the valve 64 around the support shaft 62. The actuator 70 controls the actuator 70, that is, the flow path switching valve 24 based on a command from the ECU 72 as a control device, and switches between the normal mode, the exhaust heat recovery mode, and the condensed water discharge mode. The ECU 72 selects the exhaust heat recovery mode when, for example, it is determined that warm-up promotion or rapid heating of the engine 12 is required based on the input vehicle information.

さらに、ECU72は、下側熱交換部30Bからの凝縮水の排出が要求されていると判断した場合に、凝縮水排出モードを選択するようになっている。ECU72は、例えば、エンジンの始動又は前回の凝縮水排出モードの終了から所定時間が経過した場合、下側熱交換部30Bでの圧力損失(と上側熱交換部30Aの圧力損失の差)が所定値を超えた場合、エンジン12の回転数と経過時間から(排気熱回収モードで)排出した排気ガス量が所定量を超えたと判断した場合等に、凝縮水排出モードを選択するようになっている。そして、ECU72は、排気熱回収モードの選択条件、凝縮水排出モードの選択条件が共に整わない場合に、ノーマルモードを選択するようになっている。   Further, the ECU 72 selects the condensed water discharge mode when it is determined that the condensed water is required to be discharged from the lower heat exchange unit 30B. For example, when a predetermined time has elapsed since the start of the engine or the end of the previous condensed water discharge mode, the ECU 72 has a predetermined pressure loss in the lower heat exchange unit 30B (and a difference in pressure loss in the upper heat exchange unit 30A). When the value exceeds the value, the condensate discharge mode is selected when it is determined from the number of revolutions of the engine 12 and the elapsed time that the amount of exhaust gas discharged (in the exhaust heat recovery mode) exceeds a predetermined amount. Yes. The ECU 72 selects the normal mode when neither the exhaust heat recovery mode selection condition nor the condensed water discharge mode selection condition is satisfied.

以上に排気ガスの流れを説明した排気熱回収システム10のエンジン冷却水の流れを簡単に説明する。排気熱回収システム10は、エンジン冷却水の熱を暖房用に回収するフロントヒータコア74、リヤヒータコア76、及びエンジン冷却水をフロントヒータコア74、リヤヒータコア76に循環させるヒータ温水路78を備えている。フロントヒータコア74とリヤヒータコア76とは、並列に配置されている。そして、ヒータ温水路78におけるリヤヒータコア76の下流側に排気熱回収用熱交換器18が配置されている。すなわち、ヒータ温水路78におけるリヤヒータコア76側に入口ポート46Aが配置されると共に、ヒータ温水路78におけるエンジン12の上流側に出口ポート46Bが配置されている。この実施形態では、排気熱回収用熱交換器18は、エンジン冷却水の系統においては、フロントヒータコア74に対し並列でかつリヤヒータコア76に対し直列に配置されている。   The flow of engine cooling water in the exhaust heat recovery system 10 that has described the flow of exhaust gas will be briefly described. The exhaust heat recovery system 10 includes a front heater core 74 and a rear heater core 76 that recover the heat of the engine coolant for heating, and a heater hot water passage 78 that circulates the engine coolant to the front heater core 74 and the rear heater core 76. The front heater core 74 and the rear heater core 76 are arranged in parallel. An exhaust heat recovery heat exchanger 18 is disposed downstream of the rear heater core 76 in the heater hot water passage 78. That is, the inlet port 46A is disposed on the heater warm water passage 78 on the rear heater core 76 side, and the outlet port 46B is disposed on the heater warm water passage 78 on the upstream side of the engine 12. In this embodiment, the exhaust heat recovery heat exchanger 18 is arranged in parallel to the front heater core 74 and in series to the rear heater core 76 in the engine cooling water system.

したがって、排気熱回収システム10では、図4のヒータ温水路78上に示す矢印の通りエンジン冷却水が流れるようになっている。これにより、エンジン12を通った高温の温水がフロントヒータコア74及びリヤヒータコア76を通る際に熱交換されて暖房に利用され、リヤヒータコア76にて降温されたエンジン冷却水が排気熱回収用熱交換器18に導入されて上記排気ガスと熱交換する構成である。排気熱回収用熱交換器18を通過したエンジン冷却水は、フロントヒータコア74を通過したエンジン冷却水と共にエンジン12に戻されるようになっている。排気熱回収用熱交換器18は、エンジン暖機の観点からは、エンジン12に導入される前のエンジン冷却水を加熱する加熱器として機能する構成である。   Therefore, in the exhaust heat recovery system 10, the engine coolant flows as indicated by the arrows on the heater hot water passage 78 in FIG. As a result, high-temperature hot water that has passed through the engine 12 undergoes heat exchange when passing through the front heater core 74 and the rear heater core 76 and is used for heating, and the engine coolant that has been cooled by the rear heater core 76 is used for heat exchange for exhaust heat recovery. It is the structure which is introduce | transduced into the container 18 and heat-exchanges with the said exhaust gas. The engine coolant that has passed through the exhaust heat recovery heat exchanger 18 is returned to the engine 12 together with the engine coolant that has passed through the front heater core 74. The exhaust heat recovery heat exchanger 18 is configured to function as a heater that heats the engine coolant before being introduced into the engine 12 from the viewpoint of engine warm-up.

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、例えばエンジン12の始動直後のように冷却水温が低く暖機促進要求があった場合、ECU72は流路切替バルブ24を閉駆動してバイパス流路22を閉止させる。すなわち、排気熱回収モードを選択する。すると、エンジン12の排気ガスはバイパス流路22を流れず、上側熱交換部排気ガス入口孔52、下側熱交換部排気ガス入口孔54から上側熱交換部30A、下側熱交換部30Bに略均等に分配される。   In the exhaust heat recovery system 10 having the above-described configuration, for example, immediately after the engine 12 is started, when the cooling water temperature is low and there is a request for warming up, the ECU 72 drives the flow path switching valve 24 to close and closes the bypass flow path 22. Let That is, the exhaust heat recovery mode is selected. Then, the exhaust gas of the engine 12 does not flow through the bypass flow path 22, and passes from the upper heat exchange part exhaust gas inlet hole 52 and the lower heat exchange part exhaust gas inlet hole 54 to the upper heat exchange part 30A and the lower heat exchange part 30B. Almost evenly distributed.

上側熱交換部30Aの排気ガス熱交換路38A、下側熱交換部30Bの排気ガス熱交換路38Bでは、それぞれ導入された排気ガスがエンジン冷却水との間で熱交換を行いエンジン冷却水を加熱させる。一方、排気ガスはエンジン冷却水との熱交換によって冷却されるので、排気ガス熱交換路38A、排気ガス熱交換路38Bでは排気ガス中の水分が凝縮して液化する。すなわち、凝縮水が生じる。   In the exhaust gas heat exchange path 38A of the upper heat exchange section 30A and the exhaust gas heat exchange path 38B of the lower heat exchange section 30B, the introduced exhaust gas exchanges heat with the engine cooling water, and uses the engine cooling water. Let it heat. On the other hand, since the exhaust gas is cooled by heat exchange with the engine coolant, the moisture in the exhaust gas is condensed and liquefied in the exhaust gas heat exchange path 38A and the exhaust gas heat exchange path 38B. That is, condensed water is generated.

排気ガス熱交換路38Aで生成された凝縮水は、排気ガス出口ヘッダ40Aに移動しながら重力方向の低所である仕切り板50上に移動し、凝縮水排出孔60を経由して排気ガス合流部44に排出される。排気ガス合流部44に排出された凝縮水は、排気ガスの流れによって下流に排出され、メインマフラ20を経由して外部に排出される。   Condensed water generated in the exhaust gas heat exchange path 38 </ b> A moves to the partition plate 50, which is a low part in the direction of gravity, while moving to the exhaust gas outlet header 40 </ b> A and joins the exhaust gas via the condensed water discharge hole 60. It is discharged to the part 44. The condensed water discharged to the exhaust gas merging portion 44 is discharged downstream by the flow of the exhaust gas, and is discharged to the outside via the main muffler 20.

一方、排気ガス熱交換路38Bで生成された凝縮水は、一部が排気ガスの流れによって下側熱交換部排気ガス出口孔58を経由して排気ガス合流部44に排出されるが、残余の一部は、排気ガス熱交換路38B又は排気ガス出口ヘッダ40Bの最低所に一時的に滞留する。そして、ECU72は、経過時間や下側熱交換部30Bの圧力損失等の情報に基づいて凝縮水が滞留していると判断した場合、流路切替バルブ24のアクチュエータ70を作動させ、バルブ64を図3(B)に示される傾斜姿勢にさせる。すなわち、凝縮水排出モードに切り替える。   On the other hand, a part of the condensed water generated in the exhaust gas heat exchange path 38B is discharged to the exhaust gas merging portion 44 via the lower heat exchange portion exhaust gas outlet hole 58 by the flow of the exhaust gas. Is temporarily retained at the lowest position of the exhaust gas heat exchange path 38B or the exhaust gas outlet header 40B. When the ECU 72 determines that the condensed water is stagnant based on information such as the elapsed time and the pressure loss of the lower heat exchange unit 30B, the ECU 72 operates the actuator 70 of the flow path switching valve 24 and turns the valve 64 on. The inclined posture shown in FIG. That is, it switches to condensed water discharge mode.

これにより、上側熱交換部排気ガス入口孔52すなわち上側熱交換部30Aがほぼ閉止されるので、排気ガスの流れは下側熱交換部30Bに集中する。すると、排気ガス熱交換路38B又は排気ガス出口ヘッダ40Bの最低所に一時的に滞留していた凝縮水は、下側熱交換部30Bに生じる排気ガスの強い流れによって、下側熱交換部排気ガス出口孔58を経由して排気ガス合流部44に強制的に排出される。   As a result, the upper heat exchanging portion exhaust gas inlet hole 52, that is, the upper heat exchanging portion 30A is substantially closed, so that the flow of exhaust gas concentrates on the lower heat exchanging portion 30B. Then, the condensed water temporarily staying at the lowest place of the exhaust gas heat exchange path 38B or the exhaust gas outlet header 40B is exhausted from the lower heat exchange section by the strong flow of the exhaust gas generated in the lower heat exchange section 30B. The gas is forcibly discharged to the exhaust gas merging portion 44 via the gas outlet hole 58.

ECU72は、例えば、凝縮水を排出するのに必要な時間の経過後、凝縮水排出モードでの下側熱交換部30Bの圧力損失の低下検知後に、車両情報に応じて流路切替バルブ24を作動してノーマルモード又は排気熱回収モードに切り替える。ノーマルモードに切り替えられた場合には、排気ガスはエンジン冷却水にて冷却されないので凝縮水の生成量が少なく、また生成された凝縮水は内筒26(排気管14)を通過して外部に排出される。   For example, the ECU 72 sets the flow path switching valve 24 according to the vehicle information after detecting the decrease in the pressure loss of the lower heat exchange unit 30B in the condensed water discharge mode after elapse of time necessary for discharging the condensed water. Operates to switch to normal mode or exhaust heat recovery mode. When the mode is switched to the normal mode, the exhaust gas is not cooled by the engine cooling water, so that the amount of condensed water generated is small, and the generated condensed water passes through the inner cylinder 26 (exhaust pipe 14) to the outside. Discharged.

以上説明したように、第1の実施形態に係る排気熱回収システム10では、熱交換部30を仕切り板50によって分割された上側熱交換部30Aと下側熱交換部30Bとを有するため、下側熱交換部30Bに滞留した凝縮水を凝縮水排出モードによって効果的に排出することができる。また、バイパス流路22を構成する内筒26を排気ガス熱交換路38の軸心部に配設した構造において、凝縮水排出孔60を設けたため、重力方向の上側に位置する上側熱交換部30Aで生成された凝縮水を、排気ガスの流れに加えて重力を利用して内筒26に排出することができる。すなわち、流路切替バルブ24のバルブ64の姿勢を変化させて上側熱交換部30Aの凝縮水を排出するモードを設定することなく、該上側熱交換部30Aで生成された凝縮水を排気熱回収モードの選択状態で排出することができる。また、上側熱交換部30Aで生成された凝縮水が下側熱交換部30Bに導入されないので、下側熱交換部30Bの凝縮水を排出する時間又は頻度を少なくすることができる。   As described above, in the exhaust heat recovery system 10 according to the first embodiment, the heat exchange unit 30 includes the upper heat exchange unit 30A and the lower heat exchange unit 30B divided by the partition plate 50. The condensed water staying in the side heat exchange unit 30B can be effectively discharged by the condensed water discharge mode. Further, in the structure in which the inner cylinder 26 constituting the bypass flow path 22 is disposed in the axial center portion of the exhaust gas heat exchange path 38, the upper heat exchange section located above the gravitational direction is provided because the condensed water discharge hole 60 is provided. The condensed water generated at 30A can be discharged to the inner cylinder 26 using gravity in addition to the flow of exhaust gas. That is, without changing the posture of the valve 64 of the flow path switching valve 24 and setting the mode for discharging the condensed water of the upper heat exchange unit 30A, the condensed water generated in the upper heat exchange unit 30A is recovered as exhaust heat. It can be discharged in the selected mode. Moreover, since the condensed water produced | generated by 30 A of upper side heat exchange parts is not introduce | transduced into the lower heat exchange part 30B, the time or frequency which discharges the condensed water of the lower side heat exchange part 30B can be decreased.

また、排気熱回収システム10では、バイパス流路22の上流端と、上側熱交換部排気ガス入口孔52と、下側熱交換部排気ガス入口孔54とが共に内筒26で構成されて排気ガス分岐部42に臨むように配置されているため、流路切替バルブ24を構成する単一のバルブ64によって、ノーマルモード、排気熱回収モード、凝縮水排出モードを切り替えることができる。特に、バイパス流路22が排気熱回収用熱交換器18の軸心部に配置されているので、支軸62廻りに回動するバルブ64すなわちバタフライ弁を用いた簡単な構造で、上記3つのモードを選択的に切り替える構成が実現された。   In the exhaust heat recovery system 10, the upstream end of the bypass flow path 22, the upper heat exchange part exhaust gas inlet hole 52, and the lower heat exchange part exhaust gas inlet hole 54 are all configured by the inner cylinder 26 and exhausted. Since it is arranged so as to face the gas branch portion 42, the normal mode, the exhaust heat recovery mode, and the condensed water discharge mode can be switched by the single valve 64 constituting the flow path switching valve 24. In particular, since the bypass flow path 22 is disposed at the axial center of the exhaust heat recovery heat exchanger 18, the above-described three structures can be achieved with a simple structure using a valve 64 rotating around the support shaft 62, that is, a butterfly valve. A configuration for selectively switching modes was realized.

次に、本発明の他の実施形態を説明する。なお、上記第1の実施形態又は前出の構成と基本的に同じ部品、部分については、上記第1の実施形態又は前出の構成と同一の符号を用いて説明を省略する。また、図示を省略する場合がある。   Next, another embodiment of the present invention will be described. Note that parts and portions that are basically the same as those in the first embodiment or the previous configuration are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment or the previous configuration, and description thereof is omitted. Moreover, illustration may be omitted.

(第2の実施形態) 図5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80の要部が側断面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80は、上側熱交換部30Aと下側熱交換部30Bとを上下対称に分割する仕切り板50に代えて、熱交換部30の上下方向中央部から下側にオフセットして配置された隔壁としての仕切り板82を備える点で、第1の実施形態に係る排気熱回収システム10とは異なる。   (2nd Embodiment) The principal part of the exhaust heat recovery system 80 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is shown by the sectional side view in FIG. As shown in this figure, the exhaust heat recovery system 80 is replaced with a partition plate 50 that divides the upper heat exchanging portion 30A and the lower heat exchanging portion 30B symmetrically in the vertical direction from the central portion in the vertical direction of the heat exchanging portion 30. The exhaust heat recovery system 10 according to the first embodiment is different from the exhaust heat recovery system 10 according to the first embodiment in that a partition plate 82 is provided as a partition wall that is offset and disposed on the lower side.

図6にも示される如く、仕切り板82は、略水平面に沿って配設され、内筒26の下端近傍で該内筒26と外筒28との間の空間である熱交換部30を上下に仕切っている。この実施形態では、仕切り板82は、熱交換部30を第1流路としての上側熱交換部30Cと、第2流路としての下側熱交換部30Dとに分割している。また、上側熱交換部30Cは、排気ガス入口ヘッダ36C、排気ガス熱交換路38C、排気ガス出口ヘッダ40Cで構成され、下側熱交換部30Dは、排気ガス入口ヘッダ36D、排気ガス熱交換路38D、排気ガス出口ヘッダ40Dで構成されている。なお、図示は省略するが、排気ガス分岐部42は仕切り板82を貫通しており、仕切り板82によって分割されることなく単一の冷却水熱交換路48を構成している。   As shown in FIG. 6, the partition plate 82 is disposed substantially along the horizontal plane, and moves up and down the heat exchanging portion 30 that is a space between the inner cylinder 26 and the outer cylinder 28 in the vicinity of the lower end of the inner cylinder 26. It is divided into. In this embodiment, the partition plate 82 divides the heat exchange part 30 into an upper heat exchange part 30C as a first flow path and a lower heat exchange part 30D as a second flow path. Further, the upper heat exchanging section 30C includes an exhaust gas inlet header 36C, an exhaust gas heat exchange path 38C, and an exhaust gas outlet header 40C, and the lower heat exchange section 30D includes an exhaust gas inlet header 36D and an exhaust gas heat exchange path. 38D and exhaust gas outlet header 40D. In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the exhaust-gas branching part 42 has penetrated the partition plate 82, and comprises the single cooling water heat exchange path 48, without being divided | segmented by the partition plate 82. FIG.

さらに、図5及び図6に示される如く、内筒26における排気ガス合流部44を構成する部分には、該排気ガス合流部44と上側の排気ガス出口ヘッダ40Cとを連通する連通口としての凝縮水排出孔84が形成されている。凝縮水排出孔84は、排気ガス出口ヘッダ40Cの最低所に開口するように、その下縁が仕切り板82の上面と略一致している。図6に示される如く、凝縮水排出孔84は、正面視で左右(水平方向)両側にそれぞれ設けられている。   Further, as shown in FIG. 5 and FIG. 6, the portion constituting the exhaust gas merging portion 44 in the inner cylinder 26 serves as a communication port that communicates the exhaust gas merging portion 44 and the upper exhaust gas outlet header 40 </ b> C. A condensed water discharge hole 84 is formed. The lower edge of the condensed water discharge hole 84 substantially coincides with the upper surface of the partition plate 82 so as to open to the lowest portion of the exhaust gas outlet header 40C. As shown in FIG. 6, the condensed water discharge holes 84 are provided on both the left and right (horizontal directions) sides in a front view.

排気熱回収システム80の他の構成は、図示しない部分を含め排気熱回収システム10の対応する構成と同じである。   Other configurations of the exhaust heat recovery system 80 are the same as the corresponding configurations of the exhaust heat recovery system 10 including portions not shown.

したがって、第2の実施形態に係る排気熱回収システム80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。また、排気熱回収システム80では、仕切り板82が下側にオフセットして配置されているため、換言すれば、下側熱交換部30Dの容積が小さいため、下側熱交換部30Dで生成される凝縮水量が少ない。したがって、下側熱交換部30Dの排気ガス熱交換路38D、排気ガス出口ヘッダ40Dに一時的に滞留する凝縮水量が少なくなり、短時間の凝縮水排出モードで凝縮水を下側熱交換部30Dから排出することができる。しかも、下側熱交換部30Dの流路断面積が小さいため、凝縮水排出モードにおいて下側熱交換部30Dを通過する排気ガスの流速が増し、下側熱交換部30Dに一時的に滞留した凝縮水を一層短時間で排出することができる。   Therefore, also by the exhaust heat recovery system 80 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. Further, in the exhaust heat recovery system 80, since the partition plate 82 is arranged to be offset downward, in other words, since the volume of the lower heat exchange unit 30D is small, it is generated by the lower heat exchange unit 30D. The amount of condensed water is small. Accordingly, the amount of condensed water temporarily staying in the exhaust gas heat exchange path 38D and the exhaust gas outlet header 40D of the lower heat exchange unit 30D is reduced, and the condensed water is transferred to the lower heat exchange unit 30D in a short condensed water discharge mode. Can be discharged from. In addition, since the flow passage cross-sectional area of the lower heat exchange unit 30D is small, the flow rate of the exhaust gas passing through the lower heat exchange unit 30D in the condensed water discharge mode increases and temporarily stays in the lower heat exchange unit 30D. Condensed water can be discharged in a shorter time.

一方、容量が大きい上側熱交換部30Cでは、比較的多量の凝縮水が生成されるが、この凝縮水は、第1の実施形態と同様に、排気熱回収モードを維持しつつ、排気ガスの流れに加えて重力を利用して凝縮水排出孔84から内筒26に排出することができる。このため、上側熱交換部30Cの排気ガス熱交換路38C、排気ガス出口ヘッダ40Cに凝縮水が滞留してしまうことはない。   On the other hand, in the upper heat exchanger 30C having a large capacity, a relatively large amount of condensed water is generated. This condensed water, while maintaining the exhaust heat recovery mode, as in the first embodiment, In addition to the flow, gravity can be used to discharge from the condensed water discharge hole 84 to the inner cylinder 26. For this reason, the condensed water does not stay in the exhaust gas heat exchange path 38C and the exhaust gas outlet header 40C of the upper heat exchange unit 30C.

(第3の実施形態) 図7には、本発明の第3の実施形態に係る排気熱回収システム90の要部が側断面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90は、凝縮水排出孔84に代えて、下側熱交換部排気ガス出口孔58に対し下流側にオフセットして配置された位置で排気ガス出口ヘッダ40Cと排気ガス合流部44とを連通する凝縮水排出孔92を備える点で、第2の実施形態に係る排気熱回収システム80とは異なる。   (3rd Embodiment) The principal part of the exhaust heat recovery system 90 which concerns on FIG. 7 at the 3rd Embodiment of this invention is shown with the sectional side view. As shown in this figure, the exhaust heat recovery system 90 has an exhaust gas outlet header at a position that is offset downstream from the lower heat exchange section exhaust gas outlet hole 58 instead of the condensed water discharge hole 84. It differs from the exhaust heat recovery system 80 according to the second embodiment in that it includes a condensed water discharge hole 92 that allows the 40C and the exhaust gas merging portion 44 to communicate with each other.

凝縮水排出孔92は、その上流端92Aが下側熱交換部排気ガス出口孔58の下流端58Aよりも下流に位置しており、排気ガス流れ方向において下側熱交換部排気ガス出口孔58とオーバラップする部分を有しない構成とされている。したがって、図7の8A−8A断面である図8(A)に示される如く、下側熱交換部排気ガス出口孔58の開口領域では凝縮水排出孔92は形成されず、図7の8B−8B断面である図8(B)に示される如く、凝縮水排出孔92の開口領域では下側熱交換部排気ガス出口孔58は形成されていない。   The condensed water discharge hole 92 has an upstream end 92A located downstream of the downstream end 58A of the lower heat exchange part exhaust gas outlet hole 58, and the lower heat exchange part exhaust gas outlet hole 58 in the exhaust gas flow direction. And a portion that does not overlap. Therefore, as shown in FIG. 8A, which is a cross section taken along the line 8A-8A in FIG. 7, the condensed water discharge hole 92 is not formed in the opening region of the lower heat exchange section exhaust gas outlet hole 58, and FIG. As shown in FIG. 8B which is an 8B cross section, the lower heat exchange section exhaust gas outlet hole 58 is not formed in the opening region of the condensed water discharge hole 92.

排気熱回収システム90の他の構成は、図示しない部分を含め排気熱回収システム80の対応する構成と同じである。   The other configuration of the exhaust heat recovery system 90 is the same as the corresponding configuration of the exhaust heat recovery system 80 including a portion not shown.

したがって、第3の実施形態に係る排気熱回収システム90によっても、第1及び第2の実施形態に係る排気熱回収システム10、80と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。また、排気熱回収システム90では、凝縮水排出孔92が下側熱交換部排気ガス出口孔58の下流側にオフセットして配置されているため、上側熱交換部30Cで生成され凝縮水排出孔92を経由して排気ガス合流部44に排出された凝縮水は、その一部が下側熱交換部排気ガス出口孔58を経由して下側熱交換部30Dに侵入することなく、下流側(排気管14、メインマフラ20、大気)に排出される。   Therefore, the exhaust heat recovery system 90 according to the third embodiment can obtain the same effect by the same operation as the exhaust heat recovery systems 10 and 80 according to the first and second embodiments. Further, in the exhaust heat recovery system 90, since the condensed water discharge hole 92 is arranged offset to the downstream side of the lower heat exchange part exhaust gas outlet hole 58, the condensed water discharge hole generated by the upper heat exchange part 30C is used. The condensed water discharged to the exhaust gas merging portion 44 via 92 does not partially enter the lower heat exchange portion 30 </ b> D via the lower heat exchange portion exhaust gas outlet hole 58, on the downstream side. (Exhaust pipe 14, main muffler 20, air).

すなわち、排気熱回収システム90では、上側熱交換部30Cで生成された凝縮水の一部が下側熱交換部30Dで滞留してしまうことが確実に防止される。これにより、凝縮水排出モードでは、下側熱交換部30Dで生成された凝縮水のみを排出すれば足り、この下側熱交換部30Dに一次的に排出された凝縮水を短時間の凝縮水排出モードで排出することができる。   That is, in the exhaust heat recovery system 90, a part of the condensed water generated in the upper heat exchange unit 30C is reliably prevented from staying in the lower heat exchange unit 30D. Thus, in the condensed water discharge mode, it is sufficient to discharge only the condensed water generated in the lower heat exchange unit 30D, and the condensed water temporarily discharged to the lower heat exchange unit 30D can be used for a short time. It can be discharged in the discharge mode.

なお、第1の実施形態の如く熱交換部30を上下対象に分割する仕切り板50を備えた構成において、凝縮水排出孔60を下側熱交換部排気ガス出口孔58に対し下流側にオフセットして設けても良い。   In addition, in the structure provided with the partition plate 50 which divides the heat exchange part 30 into the upper and lower objects as in the first embodiment, the condensed water discharge hole 60 is offset downstream from the lower heat exchange part exhaust gas outlet hole 58. May be provided.

(第4の実施形態) 図9には、本発明の第4の実施形態に係る排気熱回収システム100の要部が側断面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100は、凝縮水排出孔60に代えて、上下の排気ガス出口ヘッダ40A、40Bを連通するように仕切り板50に設けられた連通口102を備える点で、第1の実施形態に係る排気熱回収システム10とは異なる。   (4th Embodiment) The principal part of the exhaust heat recovery system 100 which concerns on FIG. 9 at the 4th Embodiment of this invention is shown with the sectional side view. As shown in this figure, the exhaust heat recovery system 100 includes a communication port 102 provided in the partition plate 50 so as to communicate the upper and lower exhaust gas outlet headers 40A and 40B in place of the condensed water discharge hole 60. Thus, it differs from the exhaust heat recovery system 10 according to the first embodiment.

図10に示される如く、連通口102は、仕切り板50を貫通する透孔(窓、切抜き部)とされており、正面視で内筒26の左右(水平方向)両側にそれぞれ設けられている。なお、連通口102は切欠部として構成されても良く、仕切り板50の不設置部(分割された仕切り板間の隙間等)として構成されても良い。   As shown in FIG. 10, the communication ports 102 are through holes (windows, cutout portions) penetrating the partition plate 50, and are provided on both the left and right (horizontal direction) sides of the inner cylinder 26 in a front view. . The communication port 102 may be configured as a notch, or may be configured as a non-installation part of the partition plate 50 (such as a gap between the divided partition plates).

排気熱回収システム100の他の構成は、図示しない部分を含めて排気熱回収システム10の対応する構成と同じである。以下、排気熱回収システム100の作用について、排気熱回収システム10の作用とは異なる部分を主に説明する。   Other configurations of the exhaust heat recovery system 100 are the same as the corresponding configurations of the exhaust heat recovery system 10 including portions not shown. In the following, the operation of the exhaust heat recovery system 100 will be described mainly with respect to the differences from the operation of the exhaust heat recovery system 10.

上記構成の排気熱回収システム100では、排気熱回収モードにおいて排気ガスの熱をエンジン冷却水に回収すると、上側熱交換部30A、下側熱交換部30Bの双方で排気ガスが冷却されて凝縮水が生じる。下側熱交換部30Bで生成された凝縮水は、排気熱回収システム10の場合と同様に、下側熱交換部30Bの排気ガス熱交換路38B、排気ガス出口ヘッダ40Bの低所に一時的に滞留する。また、上側熱交換部30Aで生成された凝縮水は、連通口102を経由して排気ガス出口ヘッダ40Bに導入され、下側熱交換部30Bで生成された凝縮水と共に下側熱交換部30Bの排気ガス熱交換路38B、排気ガス出口ヘッダ40Bの低所に一時的に滞留する。   In the exhaust heat recovery system 100 having the above-described configuration, when the heat of the exhaust gas is recovered in the engine cooling water in the exhaust heat recovery mode, the exhaust gas is cooled by both the upper heat exchange unit 30A and the lower heat exchange unit 30B and condensed water. Occurs. Condensed water generated in the lower heat exchange unit 30B is temporarily placed in the lower part of the exhaust gas heat exchange path 38B and the exhaust gas outlet header 40B of the lower heat exchange unit 30B, as in the case of the exhaust heat recovery system 10. Stays on. The condensed water generated in the upper heat exchange unit 30A is introduced into the exhaust gas outlet header 40B via the communication port 102, and the lower heat exchange unit 30B together with the condensed water generated in the lower heat exchange unit 30B. The exhaust gas heat exchanging path 38B and the exhaust gas outlet header 40B are temporarily retained.

そして、ECU72は、経過時間や下側熱交換部30Bの圧力損失等の情報に基づいて凝縮水が滞留していると判断した場合、流路切替バルブ24のアクチュエータ70を作動させ、凝縮水排出モードに切り替える。これにより、排気ガスの流れは下側熱交換部30Bに集中する。すると、排気ガス熱交換路38B又は排気ガス出口ヘッダ40Bの最低所に一時的に滞留していた凝縮水は、下側熱交換部30Bに生じる排気ガスの強い流れによって、下側熱交換部排気ガス出口孔58を経由して排気ガス合流部44に強制的に排出される。   When the ECU 72 determines that the condensed water is retained based on information such as the elapsed time and the pressure loss of the lower heat exchange unit 30B, the ECU 72 operates the actuator 70 of the flow path switching valve 24 to discharge the condensed water. Switch to mode. Thereby, the flow of the exhaust gas is concentrated on the lower heat exchange section 30B. Then, the condensed water temporarily staying at the lowest place of the exhaust gas heat exchange path 38B or the exhaust gas outlet header 40B is exhausted from the lower heat exchange section by the strong flow of the exhaust gas generated in the lower heat exchange section 30B. The gas is forcibly discharged to the exhaust gas merging portion 44 via the gas outlet hole 58.

以上説明したように、第4の実施形態に係る排気熱回収システム100では、熱交換部30を仕切り板50によって分割された上側熱交換部30Aと下側熱交換部30Bとを有するため、下側熱交換部30Bに滞留させた凝縮水を凝縮水排出モードによって効果的に排出することができる。また、排気熱回収システム100では、凝縮水排出孔60を有しないため、上側熱交換部30Aの排気ガス流れ経路と下側熱交換部30Bの流れ経路とが上下対称に形成されている。これにより、排気熱回収モードにおいて、排気ガス分岐部42が対称に位置する上側熱交換部30Aと下側熱交換部30Bとに、一層均等に排気ガスが分配され、熱交換性能が向上する。さらに、排気熱回収システム100では、単一のバルブ64によってノーマルモード、排気熱回収モード、凝縮水排出モードを切り替えることについては、排気熱回収システム10について説明した通りである。   As described above, in the exhaust heat recovery system 100 according to the fourth embodiment, the heat exchange unit 30 includes the upper heat exchange unit 30A and the lower heat exchange unit 30B that are divided by the partition plate 50. The condensed water retained in the side heat exchange unit 30B can be effectively discharged by the condensed water discharge mode. In addition, since the exhaust heat recovery system 100 does not have the condensed water discharge hole 60, the exhaust gas flow path of the upper heat exchange unit 30A and the flow path of the lower heat exchange unit 30B are formed vertically symmetrically. Thus, in the exhaust heat recovery mode, the exhaust gas is more evenly distributed to the upper heat exchange unit 30A and the lower heat exchange unit 30B in which the exhaust gas branching part 42 is positioned symmetrically, and the heat exchange performance is improved. Further, in the exhaust heat recovery system 100, switching between the normal mode, the exhaust heat recovery mode, and the condensed water discharge mode by the single valve 64 is as described for the exhaust heat recovery system 10.

なお、上記各実施形態では、バイパス流路22が排気熱回収用熱交換器18の軸心部に配設された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、排気熱回収用熱交換器18の側方外側に並列に配置されたバイパス流路22を有する構成としても良く、バイパス流路22を有しない構成としても良い。   In each of the above embodiments, the example in which the bypass flow path 22 is disposed in the axial center portion of the exhaust heat recovery heat exchanger 18 is shown, but the present invention is not limited to this, and for example, exhaust heat recovery The heat exchanger 18 may be configured to include the bypass flow path 22 arranged in parallel on the lateral side of the heat exchanger 18 or may not include the bypass flow path 22.

また、上記各実施形態では、排気熱回収用熱交換器18の排気ガス流路の断面が円形状や円環状に形成された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、排気熱回収用熱交換器18の排気ガス流路の断面形状を矩形状や矩形環状、又は楕円形状や楕円環状等に形成しても良い。   Further, in each of the above embodiments, the example in which the cross section of the exhaust gas flow path of the heat exchanger 18 for exhaust heat recovery is formed in a circular shape or an annular shape, but the present invention is not limited to this, for example, The cross-sectional shape of the exhaust gas flow path of the heat exchanger 18 for exhaust heat recovery may be formed in a rectangular shape, a rectangular shape, an elliptic shape, an elliptic shape, or the like.

さらに、上記各実施形態では、排気ガス出口ヘッダ40A、40Cと排気ガス合流部44とを連通する上側熱交換部排気ガス出口孔56を内筒26の最上部に設けた例を示したが、本発明はこれに限定されず、上側熱交換部排気ガス出口孔56は内筒26の周方向のどの位置に配置しても良い。したがって、例えば、上側熱交換部排気ガス出口孔56を廃止して凝縮水排出孔60、84が上側熱交換部排気ガス出口孔を兼ねるようにしても良い。   Further, in each of the above-described embodiments, the upper heat exchange part exhaust gas outlet hole 56 that communicates the exhaust gas outlet headers 40A, 40C and the exhaust gas merging part 44 is provided at the top of the inner cylinder 26. The present invention is not limited to this, and the upper heat exchange section exhaust gas outlet hole 56 may be disposed at any position in the circumferential direction of the inner cylinder 26. Therefore, for example, the upper heat exchange part exhaust gas outlet hole 56 may be eliminated, and the condensed water discharge holes 60 and 84 may also serve as the upper heat exchange part exhaust gas outlet hole.

本発明の第1の実施形態に係る排気熱回収システムの要部を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the principal part of the exhaust heat recovery system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. (A)は図1の2A−2A線に沿った断面図、(B)は図1の2B−2B線に沿った断面図である。(A) is sectional drawing along the 2A-2A line of FIG. 1, (B) is sectional drawing along the 2B-2B line of FIG. 本発明の第1の実施形態に係る排気熱回収システムのモード切替状態を示す図であって、(A)は排気熱回収モードの側断面図、(B)は凝縮水排出モードの側断面図、(C)はノーマルモードの側断面図である。It is a figure which shows the mode switching state of the exhaust heat recovery system which concerns on the 1st Embodiment of this invention, Comprising: (A) is a sectional side view of exhaust heat recovery mode, (B) is a sectional side view of condensed water discharge mode. (C) is a side sectional view of a normal mode. 本発明の第1の実施形態に係る排気熱回収システムの概略全体構成を示すシステムフロー図である。1 is a system flow diagram showing a schematic overall configuration of an exhaust heat recovery system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る排気熱回収システムの要部を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the principal part of the exhaust heat recovery system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図5の6−6線に沿った断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 of FIG. 本発明の第3の実施形態に係る排気熱回収システムの要部を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the principal part of the exhaust heat recovery system which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. (A)は図7の8A−8A線に沿った断面図、(B)は図7の8B−8B線に沿った断面図である。(A) is sectional drawing along the 8A-8A line of FIG. 7, (B) is sectional drawing along the 8B-8B line of FIG. 本発明の第4の実施形態に係る排気熱回収システムの要部を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the principal part of the exhaust heat recovery system which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 図9の10−10線に沿った断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line 10-10 in FIG. 9.

符号の説明Explanation of symbols

10 排気熱回収システム(排気熱回収装置)
18 排気熱回収用熱交換器(熱交換器)
22 バイパス流路
24 流路切替バルブ(流路切替装置、調整弁装置)
26 内筒(内管)
28 外筒(外管)
30A、30C 上側熱交換部(第1流路)
30B、30D 下側熱交換部(第2流路)
50 仕切り板(隔壁)
52 上側熱交換部排気ガス入口孔(第1流路の排気ガス入口)
54 下側熱交換部排気ガス入口孔(第2流路の排気ガス入口)
58 下側熱交換部排気ガス出口孔(第2流路の排気ガス出口)
60 凝縮水排出孔(連通口)
64 バルブ(弁体)
80・90・100 排気熱回収システム(排気熱回収装置)
82 仕切り板(隔壁)
84・92 凝縮水排出孔(連通口)
102 連通口
10 Exhaust heat recovery system (exhaust heat recovery device)
18 Exhaust heat recovery heat exchanger (heat exchanger)
22 bypass flow path 24 flow path switching valve (flow path switching device, regulating valve device)
26 Inner cylinder (inner pipe)
28 Outer tube (outer tube)
30A, 30C Upper heat exchange section (first flow path)
30B, 30D Lower heat exchange section (second flow path)
50 partition plate
52 Upper heat exchange section exhaust gas inlet hole (exhaust gas inlet of the first flow path)
54 Lower heat exchange section exhaust gas inlet hole (exhaust gas inlet of the second flow path)
58 Lower heat exchange section exhaust gas outlet hole (exhaust gas outlet of second flow path)
60 Condensate drain hole (communication port)
64 Valve (Valve)
80/90/100 Exhaust heat recovery system (Exhaust heat recovery system)
82 Partition plate
84.92 Condensate drain hole (communication port)
102 Communication port

Claims (8)

排気ガスと冷却媒体との熱交換を行うための排気ガス流路が第1流路と第2流路とに分割されている熱交換器と、
前記熱交換器の第1流路及び第2流路に導入する排気ガスの流量の割合を調整し得る流量調整手段と、
を備えた排気熱回収装置。
A heat exchanger in which an exhaust gas flow path for performing heat exchange between the exhaust gas and the cooling medium is divided into a first flow path and a second flow path;
A flow rate adjusting means capable of adjusting a ratio of a flow rate of exhaust gas introduced into the first flow path and the second flow path of the heat exchanger;
Exhaust heat recovery device.
前記流量調整手段は、前記第1流路及び第2流路を排気ガスの各排気ガス入口を同等の開度で開放する第1状態と、前記第2流路及び第2流路の何れか一方の排気ガス入口の開度を前記他方の排気ガス入口の開度よりも大とする第2状態とを取り得る調整弁装置である請求項1記載の排気熱回収装置。   The flow rate adjusting means is one of a first state in which the exhaust gas inlets of the exhaust gas are opened at the same opening degree in the first flow path and the second flow path, and the second flow path and the second flow path. The exhaust heat recovery apparatus according to claim 1, wherein the exhaust heat recovery apparatus is an adjustment valve device capable of taking a second state in which an opening degree of one exhaust gas inlet is larger than an opening degree of the other exhaust gas inlet. 前記第1流路及び第2流路の各排気ガス入口の開口部分に開口する排気ガス入口を有し、前記熱交換器をバイパスするバイパス流路をさらに備え、
前記調整弁装置は、前記バイパス流路の排気ガス入口部に設けられ、該バイパス流路を開閉可能とされると共に、該バイパス流路を閉止しつつ前記第1状態と第2状態とを取り得る単一の弁体を有する請求項2記載の排気熱回収装置。
An exhaust gas inlet opening at an opening portion of each exhaust gas inlet of the first flow path and the second flow path, further comprising a bypass flow path for bypassing the heat exchanger;
The regulating valve device is provided at an exhaust gas inlet of the bypass flow path, and can open and close the bypass flow path, and takes the first state and the second state while closing the bypass flow path. The exhaust heat recovery device according to claim 2, which has a single valve body to be obtained.
前記熱交換器は、水平方向に沿った軸心部に配設された前記バイパス流路を外周側から覆う筒状を成し、前記第1流路の排気ガス入口と前記第2流路の排気ガス入口とが前記バイパス流路の排気ガス入口の上流側で重力方向に対向するように配置されており、
前記調整弁装置の弁体は、前記バイパス流路の軸線方向及び重力方向の双方に対し直角を成すと共に該バイパス流路の軸心を通る軸線廻りに回動することで、該軸線廻りに回動によって、前記バイパス流路を開放する姿勢と、前記バイパス流路を閉止しつつ前記第1流路及び第2流路を排気ガスの各排気ガス入口を同等の開度で開放する姿勢と、前記バイパス流路及び前記第1流路を閉止しつつ前記第2回路を開放する姿勢とを切り替えるようになっている請求項3記載の排気熱回収装置。
The heat exchanger has a cylindrical shape that covers the bypass flow path disposed at the axial center along the horizontal direction from the outer peripheral side, and the exhaust gas inlet of the first flow path and the second flow path The exhaust gas inlet is disposed so as to face the direction of gravity on the upstream side of the exhaust gas inlet of the bypass flow path,
The valve body of the regulating valve device is rotated about the axis by rotating around the axis passing through the axis of the bypass flow path and at right angles to both the axial direction and the gravity direction of the bypass flow path. A posture of opening the bypass flow path by movement, and a posture of opening the first flow path and the second flow path at the same opening degree of the exhaust gas while closing the bypass flow path; The exhaust heat recovery apparatus according to claim 3, wherein the exhaust heat recovery apparatus is configured to switch between a posture of opening the second circuit while closing the bypass flow path and the first flow path.
水平方向に沿って配置され内部の一部が前記バイパス流路とされた内管と該内管を覆う外管との間に、隔壁の重力方向上側に位置する前記第1流路と前記隔壁の重力方向下側に位置する第2流路とを有する前記熱交換器が構成されており、
前記内管には、前記第1流路の下流側における重力方向の下部と前記内管の内部とを連通する連通口が設けられている請求項3又は請求項4記載の排気熱回収装置。
The first channel and the partition located on the upper side in the gravitational direction of the partition between the inner tube arranged along the horizontal direction and a part of the inner tube serving as the bypass channel and the outer tube covering the inner tube The heat exchanger having a second flow path located on the lower side of the gravity direction of
The exhaust heat recovery apparatus according to claim 3 or 4, wherein the inner pipe is provided with a communication port that communicates a lower portion in the direction of gravity on the downstream side of the first flow path with the inside of the inner pipe.
前記隔壁は、前記熱交換器の軸線よりも下側に配置されている請求項5記載の排気熱回収装置。   The exhaust heat recovery apparatus according to claim 5, wherein the partition wall is disposed below the axis of the heat exchanger. 前記連通口は、前記内管に設けられた前記第2流路の排気ガス出口よりも排気ガス流れ方向の下流側に配置されている請求項5又は請求項6記載の排気熱回収装置。   The exhaust heat recovery apparatus according to claim 5 or 6, wherein the communication port is disposed downstream of the exhaust gas outlet of the second flow path provided in the inner pipe in the exhaust gas flow direction. 水平方向に沿って配置され内部の一部が前記バイパス流路とされた内管と該内管を覆う外管との間に、隔壁の重力方向上側に位置する前記第1流路と前記隔壁の重力方向下側に位置する第2流路とが上下対称に形成された前記熱交換器が構成されており、
前記隔壁には、前記第1流路の下流側と前記第2流路とを連通する連通口が設けられている請求項3又は請求項4記載の排気熱回収装置。
The first channel and the partition located on the upper side in the gravitational direction of the partition between the inner tube arranged along the horizontal direction and a part of the inner tube serving as the bypass channel and the outer tube covering the inner tube The heat exchanger in which the second flow path located on the lower side in the gravity direction is formed symmetrically in the vertical direction,
The exhaust heat recovery apparatus according to claim 3 or 4, wherein the partition wall is provided with a communication port that communicates the downstream side of the first flow path and the second flow path.
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