JP2008025557A - Exhaust heat recovery device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は内燃機関を搭載した車両などの排気系に設けられ、排気熱を回収し暖機などに利用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 device that is provided in an exhaust system of a vehicle or the like equipped with an internal combustion engine and collects exhaust heat and uses it for warming up.
従来、この種の排気熱回収装置としては、車両の冷間時においては排気ガスを熱交換経路に導くことにより、回収した排気熱を内燃機関などの暖機に利用するとともに、暖機後は排気ガスをバイパス経路に導くことにより、冷却系への負荷を低減するようにしたものが知られている。さらに、例えば特許文献1に記載の排気熱回収装置は、熱交換経路とバイパス経路とを同心状に配設することにより、排気熱回収装置のコンパクト化を企図したものである。
このような熱回収装置においては、熱交換経路と媒体経路との界面に例えば螺旋状の溝を設けることにより、排気ガスの流通抵抗の増加を抑制しつつ熱回収効率の向上を図ることが考えられる。しかし、より一層熱回収効率の向上を企図して螺旋状の溝を深く形成しても、排気ガスが溝の奥部まで流通せず熱回収効率を向上させることが困難であった。本発明はこのような課題を解決するものであり、熱交換経路とバイパス経路とを同心状に配設した排気熱回収装置において、排気ガスの流通抵抗の増加を抑制しつつ排気熱回収効率を向上させた排気熱回収装置を提供するものである。 In such a heat recovery apparatus, it is considered to improve heat recovery efficiency while suppressing an increase in exhaust gas flow resistance by providing, for example, a spiral groove at the interface between the heat exchange path and the medium path. It is done. However, even if the spiral groove is formed deeper in an attempt to further improve the heat recovery efficiency, it is difficult to improve the heat recovery efficiency because the exhaust gas does not flow to the inner part of the groove. The present invention solves such problems, and in an exhaust heat recovery device in which a heat exchange path and a bypass path are concentrically arranged, the exhaust heat recovery efficiency is improved while suppressing an increase in exhaust gas flow resistance. An improved exhaust heat recovery apparatus is provided.
前記の課題を解決するために、請求項1記載の発明は、筒状のケーシングの内部に、該ケーシングとの間に媒体が流通する媒体経路を形成するようにジャケットと、該ジャケットとの間に熱交換経路を形成するようにバイパス経路を形成するバイパスパイプと、排気ガス経路を前記熱交換経路と前記バイパス経路とに切替える切替手段とを設けた排気熱回収装置において、前記ジャケットに螺旋溝を形成するとともに、該螺旋溝の凹部に対向する突起を前記熱交換経路の内側に設けたことを特徴とする排気熱回収装置である。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記突起の外径が前記螺旋溝の内径より大きいことを特徴とする排気熱回収装置である。 A second aspect of the present invention is the exhaust heat recovery apparatus according to the first aspect of the present invention, wherein the outer diameter of the protrusion is larger than the inner diameter of the spiral groove.
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発明において、前記突起が点状に複数形成されていることを特徴とする排気熱回収装置である。 A third aspect of the present invention is the exhaust heat recovery apparatus according to the first or second aspect, wherein a plurality of the protrusions are formed in a dot shape.
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3記載の発明において、前記突起がバイパスパイプに形成されていることを特徴とする排気熱回収装置である。 A fourth aspect of the present invention is the exhaust heat recovery apparatus according to any one of the first to third aspects of the present invention, wherein the protrusion is formed on a bypass pipe.
請求項5記載の発明は、請求項1乃至3記載の発明において、前記突起がバイパスパイプの外周に設けられたカバーパイプに形成されていることを特徴とする排気熱回収装置である。 A fifth aspect of the present invention is the exhaust heat recovery apparatus according to any one of the first to third aspects of the present invention, wherein the protrusion is formed on a cover pipe provided on an outer periphery of the bypass pipe.
本発明によれば、熱交換経路の内側に設けた突起により排気ガスが螺旋状溝の奥部まで流通するようになるため、熱回収効率向上することができる。その際、排気ガスは螺旋状に旋回して流通するため、排気ガスの流通抵抗が増加することを抑制することができる。 According to the present invention, the exhaust gas circulates to the inner part of the spiral groove by the protrusion provided inside the heat exchange path, so that the heat recovery efficiency can be improved. At that time, since the exhaust gas swirls and circulates, an increase in the flow resistance of the exhaust gas can be suppressed.
本発明を実施するための最良の形態を図1乃至図2に示す実施例に基づいて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described based on the embodiment shown in FIGS.
図1は、実施例1の排気熱回収装置1を示す縦断面図である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an exhaust
排気熱回収装置1は車両などの排気系に配設され、図1に示すように上流側には上流側排気管Jが、下流側には下流側排気管Kがそれぞれ接続される。排気熱回収装置1のケーシングとして、両端に絞り加工された筒状の外筒2が設けられている。外筒2には、排気ガスとの間で熱交換が行なわれる媒体を排気熱回収装置1に導入する導入ポート2aと、導出する導出ポート2bとが形成されている。また、外筒2の内部には、外筒2とジャケット3との間に媒体が流通する媒体流路11を形成するように、螺旋溝7が複数条形成されたジャケット3が設けられている。 The exhaust
外筒2の中央部には、バイパス経路12を形成するバイパスパイプ4が、ジャケット3との間に熱交換経路10を形成するように、ジャケット3と離間して外筒2と略同心状に設けられている。バイパスパイプ4の下流端には、切替手段である弁体5が弁軸6を中心に回動可能に設けられている。弁体5は、図示しない付勢体によりバイパスパイプ4の下流端を閉塞するように付勢されており、排気ガス流量の増加とともにバイパスパイプ4の下流端を開放するようになっている。なお、弁体5は、駆動手段および制御手段により、例えば排気温、内燃機関回転数、媒体温度などの条件に応じて、バイパスパイプ4の下流端を開放または閉塞するようにしても良い。 In the central part of the
バイパスパイプ4の上流側には複数の連通孔9が設けられており、バイパスパイプ4が弁体5により閉塞された際には、排気ガスが連通孔9を通り熱交換経路10に導かれるようになっている。また、バイパスパイプ4には、螺旋溝7の凹部7aに対向する複数の突起8が点状に形成されている。また、突起8は螺旋溝7の凹部7aに僅かに食込むように、螺旋溝7の内径よりも大きな外径に設定されている。 A plurality of communication holes 9 are provided on the upstream side of the bypass pipe 4. When the bypass pipe 4 is closed by the
実施例1の排気熱回収装置1の作用について説明する。例えば、未暖機状態などで媒体が所定の温度に達しておらず熱回収が必要な時には、弁体5はバイパスパイプ4の下流端を閉塞するように制御される。このため、上流側排気管Jから導かれた排気ガスは、バイパスパイプ4に設けられた連通孔9から熱交換経路10を流通して、ジャケット3を介して媒体との間で熱交換が行なわれた後に、下流側排気管Kに導かれる。その際、排気ガスは、螺旋溝9に沿うようにして旋回しつつ流通するとともに、バイパスパイプ4に形成された突起8により螺旋溝9の凹部7aの奥部まで流通する。このため、排気ガスの流通抵抗が増加することを抑制しつつ、熱回収効率を向上することができる。 The operation of the exhaust
その後、熱回収が不要になった時には、弁体5がバイパスパイプ4の下流端を開放するように制御され、排気ガスの大部分は抵抗の少ないバイパス経路12を通って下流側排気管Kに導かれる。 Thereafter, when heat recovery is no longer necessary, the
図2は、実施例2の排気熱回収装置21を示す縦断面図である。 FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the exhaust heat recovery device 21 of the second embodiment.
実施例2は、バイパスパイプ4の外周に消音層34を備えるようにカバーパイプ33を配設するとともに、カバーパイプ33に複数の突起28を形成した点で実施例1と異なる。突起28はカバーパイプ33を切り起こし、熱交換経路10と消音層34を連通する開口部を備えたルーバー状に形成したものである。その他、実施例1と同一の構成には同一の符号を付与しその説明を省略する。 The second embodiment is different from the first embodiment in that the cover pipe 33 is disposed so as to include the sound
実施例2も実施例1と同様の作用効果を発揮する。さらに、排気ガスが熱交換経路10を流通した際には、排気騒音が消音層34と連通可能なため、排気騒音を低減することができる。 The second embodiment also exhibits the same effects as the first embodiment. Furthermore, when the exhaust gas flows through the
以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に包含される。また、媒体への熱回収を主目的とする狭義の熱回収器(ヒートコレクタやオイルウォーマ等)に限らず、排気ガスの冷却を主目的とする熱交換器(排気クーラーやEGRクーラー等)も熱回収装置として包含する。更に、適用対象は車両等の内燃機関用に限定するものではなく、汎用エンジンや据置式燃焼装置等、あらゆる排気ガス発生装置の排気系に適用可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and design changes within a range that does not depart from the spirit of the present invention are included in the present invention. In addition, heat exchangers (exhaust coolers, EGR coolers, etc.) whose main purpose is cooling of exhaust gas are not limited to heat recovery devices (heat collectors, oil warmers, etc.) in a narrow sense whose main purpose is heat recovery to the medium. It is included as a heat recovery device. Furthermore, the application target is not limited to an internal combustion engine such as a vehicle, but can be applied to exhaust systems of all exhaust gas generators such as general-purpose engines and stationary combustion devices.
1,21 排気熱回収装置
2 外筒(ケーシング)
3 ジャケット
4 バイパスパイプ
5 弁体(切替手段)
7 螺旋溝
8 突起
10 熱交換経路
11 媒体流路
12 バイパス経路
33 カバーパイプ1,21 Exhaust
3 Jacket 4
7
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Cited By (2)
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WO2017069265A1 (en) * | 2015-10-23 | 2017-04-27 | 日本碍子株式会社 | Exhaust heat recovery device |
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2006
- 2006-07-19 JP JP2006222112A patent/JP2008025557A/en not_active Withdrawn
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