JP2009041444A - Exhaust heat recovery device - Google Patents

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Kazuaki Kafuku
一彰 加福
Masashi Miyagawa
雅志 宮川
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    • F28D21/0003Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust heat recovery device restraining change of operation characteristics of a valve mechanism. <P>SOLUTION: The device comprises: an evaporator 110 provided in an exhaust conduit 11 for evaporating an operation medium sealed inside thereof by heating by heat exchange with an exhaust gas; a condenser 120 provided in an exhaust heat recovery circuit 30 for condensing the operation medium by heat exchange of the operation medium evaporated by the evaporator 110 with cooling water, and heating the cooling water; a steam pipe 102 for having the operation medium evaporated by the evaporator 110 flow into the condenser 120; a reflux pipe 103 for having the operation medium condensed by the condenser 120 reflux to the evaporator 110; a communication channel 133 for communication between the condenser 120 and the reflux pipe 103; a diaphragm 134 to be displaced according to the internal pressure of the communication channel 133; and an internal pressure operation valve 130 having a valve body 138 connected with the diaphragm 134 for switching the communication channel 133. The internal pressure operation valve 130 is provided so that the diaphragm 134 is disposed toward the exhaust conduit 11 downstream side. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関から排出される排気熱を回収する排気熱回収装置に関する。   The present invention relates to an exhaust heat recovery device that recovers exhaust heat discharged from an internal combustion engine.

特許文献1には、ヒートパイプを用いた排気熱回収装置が開示されている。この排気熱回収装置は水冷式のエンジンを備えた車両に搭載されており、エンジンからの排気熱を回収してエンジン冷却水を加熱するループ式のヒートパイプを有している。ヒートパイプは、内部に封入された作動媒体を排気との熱交換により加熱して蒸発させる蒸発部と、蒸発部で蒸発した作動媒体とエンジン冷却水との間の熱交換により、作動媒体を凝縮させるとともにエンジン冷却水を加熱する凝縮部とを有している。蒸発部は、エンジンから車両後方に向かって延びる排気管の途中に設けられている。凝縮部は、エンジン冷却水を流通させる冷却水回路の途中であって蒸発部の側方に設けられている。蒸発部で蒸発した作動媒体は蒸気管を通って凝縮部に流入し、凝縮部で凝縮した作動媒体は還流管を通って蒸発部に還流する。   Patent Document 1 discloses an exhaust heat recovery device using a heat pipe. This exhaust heat recovery device is mounted on a vehicle equipped with a water-cooled engine, and has a loop heat pipe that recovers exhaust heat from the engine and heats engine coolant. The heat pipe condenses the working medium by heat exchange between the evaporating part that heats and evaporates the working medium enclosed inside by heat exchange with the exhaust, and the working medium evaporated in the evaporating part and the engine cooling water. And a condensing part for heating the engine cooling water. The evaporator is provided in the middle of an exhaust pipe extending from the engine toward the rear of the vehicle. The condensing part is provided in the side of the evaporation part in the middle of the cooling water circuit which distribute | circulates engine cooling water. The working medium evaporated in the evaporating unit flows into the condensing unit through the vapor pipe, and the working medium condensed in the condensing unit returns to the evaporating unit through the reflux pipe.

凝縮部の下流側には、ダイヤフラム式の弁機構が設けられている。この弁機構は、凝縮部から蒸発部への流路を開閉する弁体と、ヒートパイプの内圧に基づいて弁体を所定方向に変位させる金属製のダイヤフラム(反転板)とを有している。これにより弁機構は、ヒートパイプの内圧が上昇して所定の閉弁圧を超えると閉弁し、内圧が低下して閉弁圧よりも低い所定の開弁圧を下回ると再び開弁するようになっている。ヒートパイプの内圧が上昇すると、弁機構が閉弁することにより作動媒体の還流が阻止されて蒸発部での沸騰気化が停止するため、ヒートパイプの内圧の上昇が抑えられる。
特開2007−170299号公報
A diaphragm type valve mechanism is provided downstream of the condensing unit. This valve mechanism includes a valve body that opens and closes a flow path from the condensing unit to the evaporation unit, and a metal diaphragm (reversing plate) that displaces the valve body in a predetermined direction based on the internal pressure of the heat pipe. . As a result, the valve mechanism closes when the internal pressure of the heat pipe rises and exceeds a predetermined valve closing pressure, and opens again when the internal pressure decreases and falls below a predetermined valve opening pressure lower than the valve closing pressure. It has become. When the internal pressure of the heat pipe rises, the valve mechanism closes to prevent the working medium from recirculating and the vaporization in the evaporation section stops, so that the rise of the internal pressure of the heat pipe is suppressed.
JP 2007-170299 A

ところが上記のような構成では、雰囲気温度が高くかつ排気管からの熱輻射の多い環境下に弁機構が配置されるため、ダイヤフラムに軟化等の物性変化が生じて弁機構の作動特性が変化してしまうという問題が生じる。弁機構の作動特性が変化してしまうと、ヒートパイプの内圧が上記の閉弁圧に達する前に弁機構が閉弁し、排気熱の回収効率が低下してしまう場合がある。   However, in the configuration as described above, since the valve mechanism is arranged in an environment where the ambient temperature is high and the heat radiation from the exhaust pipe is high, the physical properties such as softening occur in the diaphragm, and the operating characteristics of the valve mechanism change. Problem arises. If the operating characteristics of the valve mechanism change, the valve mechanism may close before the internal pressure of the heat pipe reaches the valve closing pressure, and exhaust heat recovery efficiency may be reduced.

本発明の目的は、弁機構の作動特性の変化を抑制できる排気熱回収装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an exhaust heat recovery device that can suppress a change in operating characteristics of a valve mechanism.

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。   In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.

請求項1に記載の発明は、内燃機関(10)から排出される排気を流通させる排気管(11)と、内燃機関(10)を冷却する冷却水を流通させる冷却水回路(30)とを備えた車両に搭載される排気熱回収装置であって、排気管(11)に設けられ、内部に封入された作動媒体を排気との熱交換により加熱して蒸発させる蒸発部(110)と、冷却水回路(30)に設けられ、蒸発部(110)で蒸発した作動媒体と冷却水との熱交換により作動媒体を凝縮させるとともに冷却水を加熱する凝縮部(120)と、蒸発部(110)で蒸発した作動媒体を凝縮部(120)に流入させる蒸気管(102)と、凝縮部(120)で凝縮した作動媒体を蒸発部(110)に還流させる還流管(103)と、凝縮部(120)と還流管(103)とを連通させる連通流路(133)と、大気圧に維持される大気側空間(132)と、連通流路(133)と大気側空間(132)とを隔離するとともに連通流路(133)の内圧に基づいて変位するダイヤフラム(134)と、ダイヤフラム(134)に接続されて連通流路(133)を開閉する弁体(138)とを備えた弁機構(130)とを有し、弁機構(130)は、ダイヤフラム(134)が排気管(11)下流側を向くように設けられていることを特徴としている。   The invention according to claim 1 includes an exhaust pipe (11) through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine (10) flows, and a cooling water circuit (30) through which cooling water for cooling the internal combustion engine (10) flows. An exhaust heat recovery device mounted on a vehicle equipped with an evaporation unit (110) provided in an exhaust pipe (11) and configured to heat and evaporate a working medium enclosed therein by heat exchange with exhaust gas, A condensing unit (120) that is provided in the cooling water circuit (30), condenses the working medium by heat exchange between the working medium evaporated in the evaporation unit (110) and the cooling water, and heats the cooling water, and the evaporation unit (110). ), The steam pipe (102) for flowing the working medium evaporated in the condensing part (120), the reflux pipe (103) for returning the working medium condensed in the condensing part (120) to the evaporating part (110), and the condensing part (120) and the reflux tube (103) The communication flow path (133) to be communicated, the atmosphere side space (132) maintained at atmospheric pressure, the communication flow path (133), and the atmosphere side space (132) are isolated and the internal pressure of the communication flow path (133). And a valve mechanism (130) including a diaphragm (134) that is displaced based on the valve and a valve body (138) that is connected to the diaphragm (134) and opens and closes the communication flow path (133). 130) is characterized in that the diaphragm (134) is provided so as to face the downstream side of the exhaust pipe (11).

排気管(11)下流側には、蒸発部(110)での作動媒体との熱交換により温度が低下した排気が流通する。このため、ダイヤフラム(134)が排気管(11)下流側を向くように弁機構(130)を設けることによって、ダイヤフラム(134)は、雰囲気温度が低く排気管(11)からの熱輻射の少ない環境下に配置される。したがって、ダイヤフラム(134)の物性変化による弁機構(130)の作動特性の変化を抑制できる。   On the downstream side of the exhaust pipe (11), the exhaust gas whose temperature has decreased due to heat exchange with the working medium in the evaporation section (110) flows. For this reason, by providing the valve mechanism (130) so that the diaphragm (134) faces the downstream side of the exhaust pipe (11), the diaphragm (134) has a low ambient temperature and less heat radiation from the exhaust pipe (11). Located in the environment. Therefore, it is possible to suppress a change in the operating characteristics of the valve mechanism (130) due to a change in physical properties of the diaphragm (134).

請求項2に記載の発明は、凝縮部(120)は、蒸発部(110)に対し、排気管(11)の下流側にずれて配置されていることを特徴としている。   The invention according to claim 2 is characterized in that the condensing part (120) is arranged to be shifted downstream of the exhaust pipe (11) with respect to the evaporation part (110).

これにより、弁機構(130)が排気管(11)上流側から離れて配置されるため、ダイヤフラム(134)は、雰囲気温度が低く排気管(11)からの熱輻射の少ない環境下に配置される。したがって、ダイヤフラム(134)の物性変化による弁機構(130)の作動特性の変化をより抑制できる。   Accordingly, since the valve mechanism (130) is arranged away from the upstream side of the exhaust pipe (11), the diaphragm (134) is arranged in an environment where the ambient temperature is low and the heat radiation from the exhaust pipe (11) is low. The Therefore, the change of the operation characteristic of the valve mechanism (130) due to the change of physical properties of the diaphragm (134) can be further suppressed.

請求項3に記載の発明は、凝縮部(120)は、鉛直方向に見て排気管(11)に重なって配置されていることを特徴としている。   The invention according to claim 3 is characterized in that the condensing part (120) is arranged so as to overlap the exhaust pipe (11) when viewed in the vertical direction.

これにより、排気熱回収装置を薄型化できるため車両への搭載性が向上する。   As a result, the exhaust heat recovery device can be made thinner, so that the mounting property on the vehicle is improved.

請求項4に記載の発明は、空気を流通させる開口部(151、152)を備え、弁機構(130)の大気側空間(132)側に取り付けられたキャップ(150)をさらに有していることを特徴としている。   The invention according to claim 4 further includes a cap (150) provided with openings (151 and 152) for circulating air and attached to the atmosphere side space (132) side of the valve mechanism (130). It is characterized by that.

これにより、排気管(11)からの熱輻射がキャップ(150)により遮られるため、ダイヤフラム(134)の温度上昇を抑制できる。また、大気側空間(132)に水や異物が浸入するのを防止できる。   Thereby, since heat radiation from the exhaust pipe (11) is blocked by the cap (150), the temperature rise of the diaphragm (134) can be suppressed. Further, it is possible to prevent water and foreign matter from entering the atmosphere side space (132).

請求項5に記載の発明は、少なくとも1つの開口部(151)は、キャップ(150)の下部に設けられていることを特徴としている。   The invention according to claim 5 is characterized in that at least one opening (151) is provided in a lower portion of the cap (150).

これにより、キャップ(150)内に水が浸入しても開口部(151)から外部に排水できる。   Thereby, even if water permeates into the cap (150), it can be drained to the outside from the opening (151).

請求項6に記載の発明は、キャップ(150)は、開口部(151、152)と大気側空間(132)との間の流路を複雑化する迷路構造(155)を有していることを特徴としている。   According to a sixth aspect of the present invention, the cap (150) has a maze structure (155) that complicates the flow path between the opening (151, 152) and the atmosphere side space (132). It is characterized by.

これにより、大気側空間(132)に水や異物が浸入するのをさらに抑制できる。   Thereby, it can further suppress that water and a foreign material permeate into atmosphere side space (132).

請求項7に記載の発明は、内燃機関(10)から排出される排気を流通させる排気管(11)と、内燃機関(10)を冷却する冷却水を流通させる冷却水回路(30)とを備えた車両に搭載される排気熱回収装置であって、排気管(11)に設けられ、内部に封入された作動媒体を排気との熱交換により加熱して蒸発させる蒸発部(110)と、冷却水回路(30)に設けられ、蒸発部(110)で蒸発した作動媒体と冷却水との熱交換により作動媒体を凝縮させるとともに冷却水を加熱する凝縮部(120)と、蒸発部(110)で蒸発した作動媒体を凝縮部(120)に流入させる蒸気管(102)と、凝縮部(120)で凝縮した作動媒体を蒸発部(110)に還流させる還流管(103)と、凝縮部(120)と還流管(103)とを連通させる連通流路(133)と、大気圧に維持される大気側空間(132)と、連通流路(133)と大気側空間(132)とを隔離するとともに連通流路(133)の内圧に基づいて変位するダイヤフラム(134)と、ダイヤフラム(134)に接続されて連通流路(133)を開閉する弁体(138)とを備えた弁機構(130)と、空気を流通させる開口部(151、152)を備え、弁機構(130)の大気側空間(132)側に取り付けられたキャップ(150)とを有することを特徴としている。   The invention described in claim 7 includes an exhaust pipe (11) through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine (10) flows, and a cooling water circuit (30) through which cooling water for cooling the internal combustion engine (10) flows. An exhaust heat recovery device mounted on a vehicle equipped with an evaporation unit (110) provided in an exhaust pipe (11) and configured to heat and evaporate a working medium enclosed therein by heat exchange with exhaust gas, A condensing unit (120) that is provided in the cooling water circuit (30), condenses the working medium by heat exchange between the working medium evaporated in the evaporation unit (110) and the cooling water, and heats the cooling water, and the evaporation unit (110). ), The steam pipe (102) for flowing the working medium evaporated in the condensing part (120), the reflux pipe (103) for returning the working medium condensed in the condensing part (120) to the evaporating part (110), and the condensing part (120) and the reflux tube (103) The communication flow path (133) to be communicated, the atmosphere side space (132) maintained at atmospheric pressure, the communication flow path (133), and the atmosphere side space (132) are isolated and the internal pressure of the communication flow path (133). A valve mechanism (130) having a diaphragm (134) that is displaced based on the valve, a valve body (138) that is connected to the diaphragm (134) and opens and closes the communication channel (133), and an opening through which air flows (151, 152) and a cap (150) attached to the atmosphere side space (132) side of the valve mechanism (130).

これにより、排気管(11)からの熱輻射がキャップ(150)により遮られるため、ダイヤフラム(134)の温度上昇を抑制できる。したがって、ダイヤフラム(134)の物性変化による弁機構(130)の作動特性の変化を抑制できる。また、大気側空間(132)に水や異物が浸入するのを防止できる。   Thereby, since the heat radiation from the exhaust pipe (11) is blocked by the cap (150), the temperature rise of the diaphragm (134) can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress a change in the operating characteristics of the valve mechanism (130) due to a change in physical properties of the diaphragm (134). Further, it is possible to prevent water and foreign matter from entering the atmosphere side space (132).

ここで、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係の一例を示している。   Here, the reference numerals in parentheses of the above means indicate an example of a correspondence relationship with specific means described in the embodiments described later.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について図1乃至図4を用いて説明する。図1は、本実施形態の排気熱回収装置を車両に搭載した状態を示す模式図である。図1ではエンジン冷却水の流れ方向を矢印で示している。図1に示すように、排気熱回収装置100が搭載される車両は、走行用の駆動源として水冷式のエンジン(内燃機関)10を備えている。エンジン10には、エンジン10からの排気を外部に排出するための排気管11が接続されている。排気管11は、車両の後方に向かって延びている。排気管11の途中には、排気管11を流通する排気を浄化する触媒コンバータ12が介設されている。また排気管11のうち触媒コンバータ12の下流側には、後述する排気熱回収装置100のダクト部13が設けられている。本明細書中では、ダクト部13より上流側の排気管11を上流側排気管11a、ダクト部13より下流側の排気管11を下流側排気管11bともいう。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing a state in which the exhaust heat recovery device of the present embodiment is mounted on a vehicle. In FIG. 1, the flow direction of engine cooling water is indicated by arrows. As shown in FIG. 1, the vehicle on which the exhaust heat recovery apparatus 100 is mounted includes a water-cooled engine (internal combustion engine) 10 as a driving source for traveling. An exhaust pipe 11 for discharging exhaust from the engine 10 to the outside is connected to the engine 10. The exhaust pipe 11 extends toward the rear of the vehicle. In the middle of the exhaust pipe 11, a catalytic converter 12 for purifying the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 11 is interposed. Further, a duct portion 13 of an exhaust heat recovery device 100 described later is provided in the exhaust pipe 11 on the downstream side of the catalytic converter 12. In the present specification, the exhaust pipe 11 upstream of the duct portion 13 is also referred to as an upstream exhaust pipe 11a, and the exhaust pipe 11 downstream of the duct portion 13 is also referred to as a downstream exhaust pipe 11b.

エンジン10には、冷却水回路としてラジエータ回路20、排気熱回収回路30及びヒータ回路40が接続されている。ラジエータ回路20、排気熱回収回路30及びヒータ回路40には、エンジン10を冷却するためのエンジン冷却水が例えばエンジン駆動式のウォータポンプ22により循環するようになっている。エンジン冷却水には例えばLLCが用いられる。   A radiator circuit 20, an exhaust heat recovery circuit 30, and a heater circuit 40 are connected to the engine 10 as a cooling water circuit. In the radiator circuit 20, the exhaust heat recovery circuit 30 and the heater circuit 40, engine coolant for cooling the engine 10 is circulated by, for example, an engine-driven water pump 22. For example, LLC is used as the engine cooling water.

ラジエータ回路20には、エンジン冷却水を外気との熱交換により冷却するラジエータ21と、ラジエータ21を迂回してエンジン冷却水を流通させるバイパス流路23とが設けられている。ラジエータ21を通過するエンジン冷却水の流量とバイパス流路23を通過するエンジン冷却水の流量とは、サーモスタット24によって調節されるようになっている。   The radiator circuit 20 is provided with a radiator 21 that cools the engine coolant by heat exchange with the outside air, and a bypass passage 23 that bypasses the radiator 21 and distributes the engine coolant. The flow rate of the engine cooling water passing through the radiator 21 and the flow rate of the engine cooling water passing through the bypass passage 23 are adjusted by a thermostat 24.

排気熱回収回路30は、エンジン出口部でラジエータ回路20から分岐し、ウォータポンプ22でラジエータ回路20に合流している。排気熱回収回路30の途中には、後述する排気熱回収装置100の水タンク31が設けられている。   The exhaust heat recovery circuit 30 branches off from the radiator circuit 20 at the engine outlet, and is joined to the radiator circuit 20 by the water pump 22. In the middle of the exhaust heat recovery circuit 30, a water tank 31 of the exhaust heat recovery apparatus 100 described later is provided.

ヒータ回路40は、ラジエータ回路20のエンジン出口部とは異なる部位からエンジン冷却水(温水)が流出し、排気熱回収装置100より下流側で排気熱回収回路30に合流する回路である。ヒータ回路40には、暖房用熱交換器としてのヒータコア41が設けられている。ヒータコア41は、不図示の空調ユニットの空調ケース内に配設されており、送風機によって送風される空調空気をエンジン冷却水との熱交換により加熱するようになっている。   The heater circuit 40 is a circuit in which engine cooling water (hot water) flows out from a portion different from the engine outlet of the radiator circuit 20 and joins the exhaust heat recovery circuit 30 on the downstream side of the exhaust heat recovery device 100. The heater circuit 40 is provided with a heater core 41 as a heat exchanger for heating. The heater core 41 is disposed in an air conditioning case of an air conditioning unit (not shown), and heats conditioned air blown by a blower by heat exchange with engine cooling water.

図2は、本実施形態における排気熱回収装置100の構成を示す模式図である。図3は、図2のIII−III線で切断した排気熱回収装置100の構成を模式的に示す断面図である。図2の左右方向は概ね車両の前後方向を表し、上下方向は車両の左右方向を表している。図2中の太矢印は排気の流れ方向を表している。また、図3の上下方向は概ね鉛直上下方向を表している。図3中の実線矢印は液体状態の作動媒体の流れ方向を表し、破線矢印は気体状態の作動媒体の流れ方向を表し、太矢印はエンジン冷却水の流れ方向を表している。   FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the exhaust heat recovery apparatus 100 in the present embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the exhaust heat recovery apparatus 100 cut along line III-III in FIG. The left-right direction in FIG. 2 generally represents the front-rear direction of the vehicle, and the up-down direction represents the left-right direction of the vehicle. A thick arrow in FIG. 2 represents the flow direction of the exhaust gas. Further, the vertical direction in FIG. 3 generally represents the vertical vertical direction. The solid arrow in FIG. 3 represents the flow direction of the working medium in the liquid state, the broken arrow represents the flow direction of the working medium in the gas state, and the thick arrow represents the flow direction of the engine coolant.

図2及び図3に示すように、排気熱回収装置100は、エンジン10から排出される排気熱を回収してエンジン冷却水を加熱するループ式のヒートパイプ101を有している。ヒートパイプ101には、作動媒体を内部に封入する際に用いられる不図示の封止部が設けられている。封止部は、ヒートパイプ101内を減圧して作動媒体を注入した後に封止されている。作動媒体としては、水、アルコール、フルオロカーボン又はクロロフルオロカーボン(フロン)等が用いられる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the exhaust heat recovery apparatus 100 includes a loop heat pipe 101 that recovers exhaust heat exhausted from the engine 10 and heats engine cooling water. The heat pipe 101 is provided with a sealing portion (not shown) used when the working medium is sealed inside. The sealing portion is sealed after the inside of the heat pipe 101 is decompressed and the working medium is injected. As the working medium, water, alcohol, fluorocarbon, chlorofluorocarbon (fluorocarbon) or the like is used.

ヒートパイプ101は、内部に封入された作動媒体を排気との熱交換により加熱して蒸発させる蒸発部110を有している。蒸発部110は、排気管11の途中に介設されたダクト部13内に設けられている。   The heat pipe 101 includes an evaporation unit 110 that heats and evaporates the working medium sealed inside by heat exchange with exhaust gas. The evaporation part 110 is provided in a duct part 13 interposed in the middle of the exhaust pipe 11.

蒸発部110は、それぞれほぼ鉛直方向に延びる複数の扁平チューブ111が間隙112を介して水平方向に積層された構造を有している。間隙112は、排気が流通する排気通路として機能する。また間隙112には、扁平チューブ111の外壁面に熱的に接続された波状のフィン113が設けられている。フィン113は、間隙112を流通する排気と扁平チューブ111を流通する作動媒体との熱交換を促進するようになっている。   The evaporation unit 110 has a structure in which a plurality of flat tubes 111 each extending in a substantially vertical direction are stacked in a horizontal direction with a gap 112 interposed therebetween. The gap 112 functions as an exhaust passage through which exhaust flows. The gap 112 is provided with a corrugated fin 113 that is thermally connected to the outer wall surface of the flat tube 111. The fin 113 facilitates heat exchange between the exhaust gas flowing through the gap 112 and the working medium flowing through the flat tube 111.

各扁平チューブ111の下端には、扁平容器状の下タンク114が接続されている。また各扁平チューブ111の上端には、扁平容器状の上タンク115が接続されている。下タンク114及び上タンク115は、各扁平チューブ111を介して互いに連通されている。   A flat container-like lower tank 114 is connected to the lower end of each flat tube 111. A flat container-like upper tank 115 is connected to the upper end of each flat tube 111. The lower tank 114 and the upper tank 115 are communicated with each other via each flat tube 111.

またヒートパイプ101は、蒸発部110で蒸発した作動媒体と冷却水との熱交換により、作動媒体を冷却して凝縮させるとともにエンジン冷却水を加熱する凝縮部120を有している。凝縮部120は、排気熱回収回路30に設けられた水タンク31内に収容されている。   The heat pipe 101 also has a condensing unit 120 that cools and condenses the working medium and heats the engine cooling water by heat exchange between the working medium evaporated in the evaporation unit 110 and the cooling water. The condensing unit 120 is accommodated in a water tank 31 provided in the exhaust heat recovery circuit 30.

凝縮部120は、それぞれほぼ鉛直方向に延びて水平方向に積層された複数の扁平チューブ121を有している。各扁平チューブ121の下端には下タンク124が接続され、各扁平チューブ121の上端には上タンク125が接続されている。凝縮部120の下流側となる下タンク124内には、後述する内圧作動弁130が設けられている。   The condensing unit 120 has a plurality of flat tubes 121 that extend substantially in the vertical direction and are stacked in the horizontal direction. A lower tank 124 is connected to the lower end of each flat tube 121, and an upper tank 125 is connected to the upper end of each flat tube 121. In the lower tank 124 on the downstream side of the condensing unit 120, an internal pressure operation valve 130 described later is provided.

水タンク31の側面下方には、排気熱回収回路30を流れるエンジン冷却水を水タンク31内に導入する導入管32が設けられている。また水タンク31の側面上方には、水タンク31内のエンジン冷却水を排気熱回収回路30に導出する導出管33が設けられている。   Below the side surface of the water tank 31, an introduction pipe 32 for introducing engine cooling water flowing through the exhaust heat recovery circuit 30 into the water tank 31 is provided. In addition, an outlet pipe 33 for leading the engine coolant in the water tank 31 to the exhaust heat recovery circuit 30 is provided above the side surface of the water tank 31.

蒸発部110側の上タンク115と凝縮部120側の上タンク125とは、ダクト部13及び水タンク31を貫通する蒸気管102によって連通している。また、内圧作動弁130と蒸発部110の扁平チューブ111とは、水タンク31及びダクト部13を貫通し、蒸気管102よりも小さい管径を有する還流管103によって連通している。これにより、下タンク114、扁平チューブ111、上タンク115、蒸気管102、上タンク125、扁平チューブ121、下タンク124、内圧作動弁130、還流管103、扁平チューブ111及び下タンク114がこの順に環状に接続され、内部の作動媒体を循環させるようになっている。   The upper tank 115 on the evaporation unit 110 side and the upper tank 125 on the condensing unit 120 side communicate with each other by a steam pipe 102 that passes through the duct unit 13 and the water tank 31. Further, the internal pressure operation valve 130 and the flat tube 111 of the evaporation unit 110 are communicated with each other by a reflux pipe 103 that penetrates the water tank 31 and the duct part 13 and has a smaller diameter than the steam pipe 102. Accordingly, the lower tank 114, the flat tube 111, the upper tank 115, the steam pipe 102, the upper tank 125, the flat tube 121, the lower tank 124, the internal pressure operation valve 130, the return pipe 103, the flat tube 111, and the lower tank 114 are arranged in this order. It is connected in an annular shape and circulates the internal working medium.

ヒートパイプ101を構成する各部材は、高い耐食性を備えたステンレス鋼製である。各部材は、互いに組み付けられた後に、当接部や嵌合部に設けられたろう材により一体的にろう付けされている。   Each member constituting the heat pipe 101 is made of stainless steel having high corrosion resistance. After the members are assembled with each other, the members are integrally brazed with a brazing material provided at the contact portion or the fitting portion.

図4は、内圧作動弁130の構成をより詳細に示す断面図である。図4に示すように、内圧作動弁130は、略円筒状の本体部131を有している。本体部131は下タンク124側面から内部に挿入され、一方の端部131aは下タンク124側面から突出している。端部131aの底面部には、通気孔135が形成されている。本体部131の側面には、凝縮部120で凝縮した作動媒体を下タンク124から本体部131内に流入させる凝縮水流入穴136が形成されている。また、本体部131の他方の端部には、本体部131内に流入した作動媒体を還流管103に流出させる凝縮水流出穴137が形成されている(図3参照)。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the internal pressure operating valve 130 in more detail. As shown in FIG. 4, the internal pressure operating valve 130 has a substantially cylindrical main body 131. The main body 131 is inserted into the inside from the side surface of the lower tank 124, and one end 131 a protrudes from the side surface of the lower tank 124. A vent hole 135 is formed in the bottom surface of the end 131a. A condensate inflow hole 136 through which the working medium condensed in the condensing unit 120 flows into the main body 131 from the lower tank 124 is formed on the side surface of the main body 131. In addition, a condensed water outflow hole 137 through which the working medium that has flowed into the main body 131 flows into the reflux pipe 103 is formed at the other end of the main body 131 (see FIG. 3).

本体部131内には、通気孔135を介して大気側と連通し、大気圧に維持される大気側空間132と、凝縮水流入穴136及び凝縮水流出穴137を介して下タンク124と還流管103とを連通させる連通流路133とが形成されている。大気側空間132と連通流路133との間は、ダイヤフラム134により隔離されている。   In the main body 131, the atmosphere side space 132 that communicates with the atmosphere side through the vent hole 135 and is maintained at atmospheric pressure, and the lower tank 124 circulates through the condensed water inflow hole 136 and the condensed water outflow hole 137. A communication channel 133 that communicates with the tube 103 is formed. The atmosphere side space 132 and the communication flow path 133 are isolated by a diaphragm 134.

ダイヤフラム134は、中心部近傍が一方の表面側に凸となる略薄肉円板状の形状を有している。ダイヤフラム134の外周部は、本体部131の内壁部により固定されている。またダイヤフラム134は、スプリング等の弾性部材(図示せず)により連通流路133側に向かって付勢されている。本体部131内のうち凝縮水流入穴136と凝縮水流出穴137との間には、略円形状の開口穴140を中心部に備えたゲート部(弁座)139が形成されている。   The diaphragm 134 has a substantially thin disk shape in which the vicinity of the center portion is convex toward one surface side. The outer peripheral part of the diaphragm 134 is fixed by the inner wall part of the main body part 131. Moreover, the diaphragm 134 is urged | biased toward the communicating flow path 133 side by elastic members (not shown), such as a spring. Between the condensed water inflow hole 136 and the condensed water outflow hole 137 in the main body 131, a gate portion (valve seat) 139 having a substantially circular opening hole 140 at the center is formed.

連通流路133には、ゲート部139を開閉する弁体138が設けられている。弁体138は、ゲート部139の開口穴140より径の大きい略円形の扁平部材であり、ゲート部139の左側面に対向して配置されている。弁体138は、開口穴140より径の小さい棒状の弁軸141を介してダイヤフラム134の中心部に接続されている。   A valve body 138 that opens and closes the gate portion 139 is provided in the communication flow path 133. The valve body 138 is a substantially circular flat member having a diameter larger than that of the opening hole 140 of the gate portion 139, and is disposed to face the left side surface of the gate portion 139. The valve body 138 is connected to the central portion of the diaphragm 134 through a rod-shaped valve shaft 141 having a diameter smaller than that of the opening hole 140.

ダイヤフラム134は、大気圧及び弾性部材の付勢力により大気側空間132側から加えられる図4中左向きの力と、ヒートパイプ101(連通流路133)の内圧により連通流路133側から加えられる図4中右向きの力との間のバランスによって、左右方向に変位する。ダイヤフラム134中心部の変位に伴い弁体138が図4中の左右方向に変位することによって、連通流路133が開閉される。   The diaphragm 134 is applied from the left side in FIG. 4 by the atmospheric pressure and the biasing force of the elastic member from the atmosphere-side space 132 side, and from the communication channel 133 side by the internal pressure of the heat pipe 101 (communication channel 133). 4 Displacement in the left-right direction due to the balance with the rightward force. With the displacement of the center portion of the diaphragm 134, the valve body 138 is displaced in the left-right direction in FIG.

このように、内圧作動弁130は、ヒートパイプ101の内圧に応じて連通流路133を開閉するダイヤフラム式の弁として機能する。具体的には、ヒートパイプ101の内圧が所定の閉弁圧Pi1未満である通常状態では、連通流路133は開状態にある。ヒートパイプ101の内圧が上昇して閉弁圧Pi1以上になると、弁体138が右方向に変位して連通流路133が閉じられる。また、連通流路133が閉じられた状態から、ヒートパイプ101の内圧が低下して閉弁圧Pi1より低い所定の開弁圧Pi2(Pi1>Pi2)以下になると、連通流路133は再び開状態になる。なお図4では、連通流路133が開かれている状態の弁体138及びダイヤフラム134を実線で示し、ダイヤフラム134及び連通流路133が右方向に変位して連通流路133が閉じられている状態の弁体138及びダイヤフラム134を破線で示している。   Thus, the internal pressure operation valve 130 functions as a diaphragm type valve that opens and closes the communication flow path 133 in accordance with the internal pressure of the heat pipe 101. Specifically, in a normal state where the internal pressure of the heat pipe 101 is less than a predetermined valve closing pressure Pi1, the communication channel 133 is in an open state. When the internal pressure of the heat pipe 101 rises and becomes equal to or higher than the valve closing pressure Pi1, the valve body 138 is displaced in the right direction and the communication flow path 133 is closed. Further, when the internal pressure of the heat pipe 101 decreases from the closed state of the communication channel 133 to a predetermined valve opening pressure Pi2 (Pi1> Pi2) lower than the valve closing pressure Pi1, the communication channel 133 is opened again. It becomes a state. In FIG. 4, the valve body 138 and the diaphragm 134 in a state where the communication channel 133 is opened are indicated by solid lines, and the diaphragm 134 and the communication channel 133 are displaced in the right direction so that the communication channel 133 is closed. The valve body 138 and the diaphragm 134 in the state are indicated by broken lines.

本実施形態の内圧作動弁130は、ダイヤフラム134が排気管11の下流側(車両後方側)を向くように設けられている。すなわち、内圧作動弁130は、下タンク124に対し、排気管11の延伸方向にほぼ平行であって排気管11下流側から上流側に向かう方向に挿入されている。これにより、ダイヤフラム134と下流側排気管11bとの間の距離は比較的短くなり、ダイヤフラム134と上流側排気管11aとの間の距離はそれより長くなる。弁体138及びダイヤフラム134の変位方向と排気管11の延伸方向とはほぼ平行になっている。   The internal pressure operation valve 130 of the present embodiment is provided such that the diaphragm 134 faces the downstream side (vehicle rear side) of the exhaust pipe 11. That is, the internal pressure operation valve 130 is inserted into the lower tank 124 in a direction substantially parallel to the extending direction of the exhaust pipe 11 and from the downstream side to the upstream side of the exhaust pipe 11. Thereby, the distance between the diaphragm 134 and the downstream side exhaust pipe 11b becomes comparatively short, and the distance between the diaphragm 134 and the upstream side exhaust pipe 11a becomes longer. The displacement direction of the valve body 138 and the diaphragm 134 and the extending direction of the exhaust pipe 11 are substantially parallel.

また、内圧作動弁130の本体部131のうち下タンク124側面から突出して外部に露出している端部131aには、キャップ150が取り付けられている。キャップ150は、端部131aを覆うような円筒状の形状を有する本体部156と、下タンク124側面に当接するフランジ部157とを有している。キャップ150は、例えば内圧作動弁130の各部材と同様にステンレス鋼製である。キャップ150の本体部156側面には、内圧作動弁130の大気側空間132を大気圧に維持するために空気を流通させる例えば複数の開口部151、152が形成されている。このうち1つの開口部151は、キャップ150の本体部156の側面下部に鉛直下方を向いて形成されている。   In addition, a cap 150 is attached to an end 131 a that protrudes from the side surface of the lower tank 124 and is exposed to the outside in the main body 131 of the internal pressure operating valve 130. The cap 150 includes a main body portion 156 having a cylindrical shape that covers the end portion 131a, and a flange portion 157 that contacts the side surface of the lower tank 124. The cap 150 is made of stainless steel like the members of the internal pressure operation valve 130, for example. On the side surface of the main body 156 of the cap 150, for example, a plurality of openings 151 and 152 are formed to allow air to flow in order to maintain the atmosphere-side space 132 of the internal pressure operation valve 130 at atmospheric pressure. Among these, one opening 151 is formed in the lower part of the side surface of the main body 156 of the cap 150 so as to face vertically downward.

本体部156の底面部には、突起部154等の迷路構造155が形成されている。開口部151、152と通気孔135との間の空気を流通させる流路は、迷路構造155によって複雑化されている。   A maze structure 155 such as a protrusion 154 is formed on the bottom surface of the main body 156. The flow path through which air flows between the openings 151 and 152 and the vent hole 135 is complicated by the maze structure 155.

本体部156の内壁面には、内側に突出した突起状の圧入部153が形成されている。キャップ150を内圧作動弁130の端部131aに対して取り付ける際には、開口部151(又は152)が鉛直下方を向くようにキャップ150を円周方向に位置決めし、端部131aに圧入するようになっている。キャップ150の軸方向の位置決めは、フランジ部を下タンク124側面に当接させることにより行われる。これにより、キャップ150を内圧作動弁130に対して容易に取付け及び固定できるようになっている。   On the inner wall surface of the main body portion 156, a protruding press-fit portion 153 protruding inward is formed. When the cap 150 is attached to the end 131a of the internal pressure operating valve 130, the cap 150 is positioned in the circumferential direction so that the opening 151 (or 152) faces vertically downward, and press-fitted into the end 131a. It has become. The cap 150 is positioned in the axial direction by bringing the flange portion into contact with the side surface of the lower tank 124. Thereby, the cap 150 can be easily attached and fixed to the internal pressure operation valve 130.

次に、本実施形態の排気熱回収装置の作動について説明する。   Next, the operation of the exhaust heat recovery apparatus of this embodiment will be described.

エンジン10が起動すると併せてウォータポンプ22が作動し、エンジン冷却水はラジエータ回路20、排気熱回収回路30、ヒータ回路40を循環する。エンジン10からの排気は、排気管11内を流れ、触媒コンバータ12及びダクト部13(蒸発部110)を通過して大気中に排出される。また、排気熱回収回路30を循環するエンジン冷却水は、排気熱回収装置100の水タンク31内(凝縮部120)を通過する。ヒートパイプ101の内圧は、エンジン10起動時には比較的低く、エンジン10の作動に伴い徐々に上昇する。   When the engine 10 is started, the water pump 22 is activated, and the engine coolant circulates through the radiator circuit 20, the exhaust heat recovery circuit 30, and the heater circuit 40. Exhaust gas from the engine 10 flows through the exhaust pipe 11, passes through the catalytic converter 12 and the duct part 13 (evaporation part 110), and is discharged into the atmosphere. Further, the engine cooling water circulating in the exhaust heat recovery circuit 30 passes through the water tank 31 (condenser 120) of the exhaust heat recovery apparatus 100. The internal pressure of the heat pipe 101 is relatively low when the engine 10 is started, and gradually increases with the operation of the engine 10.

ヒートパイプ101の蒸発部110では、排気との熱交換により作動媒体が加熱されて蒸発する。蒸気となった作動媒体は扁平チューブ111内を上昇し、蒸気管102内を通って凝縮部120に流入する。   In the evaporation section 110 of the heat pipe 101, the working medium is heated and evaporated by heat exchange with the exhaust. The working medium that has become vapor rises in the flat tube 111 and flows into the condensing unit 120 through the vapor pipe 102.

凝縮部120では、作動媒体とエンジン冷却水との熱交換によって、作動媒体が冷却されて凝縮するとともにエンジン冷却水が加熱される。ヒートパイプ101の内圧が内圧作動弁130の閉弁圧Pi1未満である状態では連通流路133が開状態にあるため、凝縮した作動流体は扁平チューブ121内を流れ落ち、還流管103を通って蒸発部110に戻る。   In the condensing unit 120, the working medium is cooled and condensed by heat exchange between the working medium and the engine cooling water, and the engine cooling water is heated. When the internal pressure of the heat pipe 101 is less than the valve closing pressure Pi 1 of the internal pressure operation valve 130, the communication flow path 133 is open, so that the condensed working fluid flows down in the flat tube 121 and evaporates through the reflux pipe 103. Return to section 110.

このように、エンジン10から排出される排気熱は、作動媒体によって蒸発部110から凝縮部120に輸送され、凝縮部120で作動媒体が凝縮する際に凝縮潜熱として放出される。これにより排気熱回収回路30を流れるエンジン冷却水が積極的に加熱されるため、エンジン10の暖機が促進されるとともに、エンジン冷却水を用いた暖房性能が向上するようになっている。   As described above, the exhaust heat discharged from the engine 10 is transported from the evaporation unit 110 to the condensing unit 120 by the working medium, and is released as condensation latent heat when the working medium condenses in the condensing unit 120. As a result, the engine coolant flowing through the exhaust heat recovery circuit 30 is positively heated, so that warm-up of the engine 10 is promoted and the heating performance using the engine coolant is improved.

ヒートパイプ101の内圧が上昇して閉弁圧Pi1以上になると、ダイヤフラム134及び内圧作動弁130の弁体138が図4の右方向に変位し、連通流路133が閉じられる。これにより、凝縮部120で凝縮した作動流体の蒸発部110への還流が阻止される。このため、蒸発部110に残存する作動流体が全て蒸発すると排気熱の回収が停止し、凝縮した作動媒体は凝縮部120側に溜められる。この状態では、ヒートパイプ101の内圧は徐々に低下する。   When the internal pressure of the heat pipe 101 rises and becomes equal to or higher than the valve closing pressure Pi1, the diaphragm 134 and the valve body 138 of the internal pressure operating valve 130 are displaced to the right in FIG. 4, and the communication flow path 133 is closed. Thereby, the return of the working fluid condensed in the condensing unit 120 to the evaporation unit 110 is prevented. For this reason, when all the working fluid remaining in the evaporation unit 110 evaporates, the recovery of the exhaust heat stops, and the condensed working medium is stored on the condensing unit 120 side. In this state, the internal pressure of the heat pipe 101 gradually decreases.

ヒートパイプ101の内圧が低下して開弁圧Pi2以下になると、ダイヤフラム134及び弁体138が図4の左方向に戻り、連通流路133が再び開かれる。これにより、凝縮部120で凝縮した作動流体の蒸発部110への還流が再開され、排気熱の回収が再開される。   When the internal pressure of the heat pipe 101 decreases and becomes equal to or less than the valve opening pressure Pi2, the diaphragm 134 and the valve body 138 return to the left in FIG. 4, and the communication flow path 133 is opened again. Thereby, the return of the working fluid condensed in the condensing unit 120 to the evaporation unit 110 is resumed, and the recovery of the exhaust heat is resumed.

ここで、排気管11内の排気は、蒸発部110における作動媒体との熱交換により温度が低下する。このため、蒸発部110(ダクト部13)よりも下流側の下流側排気管11bは、蒸発部110よりも上流側の上流側排気管11aより低温になる。本実施形態では、内圧作動弁130のダイヤフラム134が排気管11の下流側に向かって設けられている。これにより、高温の上流側排気管11aとダイヤフラム134との間の距離を長くできるとともに、上流側排気管11aとダイヤフラム134との間に連通流路133等を介在させることができる。このため、ダイヤフラム134は、雰囲気温度が比較的低く排気管11からの熱輻射の少ない環境下に配置される。したがって、ダイヤフラム134の温度上昇が抑えられるため、内圧作動弁130の作動特性の変化を抑制できる。   Here, the temperature of the exhaust in the exhaust pipe 11 is lowered by heat exchange with the working medium in the evaporation unit 110. For this reason, the downstream exhaust pipe 11b on the downstream side of the evaporation section 110 (the duct section 13) has a lower temperature than the upstream exhaust pipe 11a on the upstream side of the evaporation section 110. In the present embodiment, the diaphragm 134 of the internal pressure operating valve 130 is provided toward the downstream side of the exhaust pipe 11. Accordingly, the distance between the high temperature upstream exhaust pipe 11a and the diaphragm 134 can be increased, and the communication channel 133 and the like can be interposed between the upstream exhaust pipe 11a and the diaphragm 134. For this reason, the diaphragm 134 is disposed in an environment where the ambient temperature is relatively low and the heat radiation from the exhaust pipe 11 is small. Therefore, since the temperature rise of the diaphragm 134 is suppressed, a change in the operating characteristics of the internal pressure operating valve 130 can be suppressed.

また本実施形態では、内圧作動弁130の端部131aにキャップ150が取り付けられている。これにより、排気管11からの熱輻射がキャップ150により遮られるため、ダイヤフラム134の温度上昇を抑制できる。   In the present embodiment, a cap 150 is attached to the end 131 a of the internal pressure operation valve 130. Thereby, since the heat radiation from the exhaust pipe 11 is blocked by the cap 150, the temperature rise of the diaphragm 134 can be suppressed.

さらに本実施形態では、内圧作動弁130が車体の床下に設置される場合であっても、キャップ150により水や異物の内部への浸入を防止することができる。したがって、水や異物による通気孔135の閉塞や、内圧作動弁130の動作への悪影響を防ぐことができる。   Furthermore, in this embodiment, even if the internal pressure operation valve 130 is installed under the floor of the vehicle body, the cap 150 can prevent water and foreign matter from entering the inside. Accordingly, it is possible to prevent the ventilation hole 135 from being blocked by water or foreign matter and adversely affecting the operation of the internal pressure operation valve 130.

また本実施形態では、空気を流通させる開口部151がキャップ150の本体部156の側面下部に形成されている。これにより、開口部151は排水口としても機能するため、キャップ150内に水が浸入したとしても開口部151から外部に排水することができる。   In the present embodiment, an opening 151 through which air is circulated is formed in the lower part of the side surface of the main body 156 of the cap 150. Thereby, since the opening part 151 functions also as a drain outlet, even if water infiltrates into the cap 150, it can drain from the opening part 151 outside.

さらに本実施形態では、キャップ150の開口部151、152と内圧作動弁130の大気側空間132との間の流路は、迷路構造155によって複雑化されている。これにより、大気側空間132に水や異物が浸入するのをさらに抑制できる。   Furthermore, in this embodiment, the flow path between the openings 151 and 152 of the cap 150 and the atmosphere side space 132 of the internal pressure operation valve 130 is complicated by the maze structure 155. Thereby, it can further suppress that water and a foreign material enter the atmosphere side space 132.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図5を用いて説明する。図5は、本実施形態における排気熱回収装置104の構成を示す模式図である。図5の左右方向は概ね車両の前後方向を表し、上下方向は車両の左右方向を表している。図5に示すように、本実施形態では、ヒートパイプ101の凝縮部120は、蒸発部110に対して排気管11下流側にずれて配置されている。これにより、凝縮部120と下流側排気管11bとの間の距離は比較的短く、凝縮部120と上流側排気管11aとの間の距離はそれより長くなっている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the exhaust heat recovery apparatus 104 in the present embodiment. The left-right direction in FIG. 5 generally represents the front-rear direction of the vehicle, and the up-down direction represents the left-right direction of the vehicle. As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the condensing part 120 of the heat pipe 101 is arranged so as to be shifted downstream of the exhaust pipe 11 with respect to the evaporation part 110. Thereby, the distance between the condensation part 120 and the downstream exhaust pipe 11b is comparatively short, and the distance between the condensation part 120 and the upstream exhaust pipe 11a is longer than it.

蒸発部110と凝縮部120との間を接続する蒸気管102及び還流管103は、いずれもほぼ垂直に曲折して形成されている。蒸気管102及び還流管103の蒸発部110側は排気管11の延伸方向にほぼ垂直(車両左右方向)に延び、凝縮部120側は排気管11の延伸方向にほぼ平行(車両前後方向)に延びている。   The steam pipe 102 and the reflux pipe 103 that connect between the evaporator 110 and the condenser 120 are both bent substantially vertically. The vaporization part 110 side of the steam pipe 102 and the reflux pipe 103 extends substantially perpendicular to the extending direction of the exhaust pipe 11 (vehicle left-right direction), and the condensing part 120 side is substantially parallel to the extending direction of the exhaust pipe 11 (vehicle longitudinal direction). It extends.

内圧作動弁130は、第1実施形態と同様に、ダイヤフラム134が排気管11下流側を向くように設けられている。本実施形態では、凝縮部120が排気管11下流側にずれて配置されているため、上流側排気管11aとダイヤフラム134との間の距離を第1実施形態よりさらに長くできる。したがって、ダイヤフラム134の雰囲気温度をさらに低くできるとともに、上流側排気管11aからダイヤフラム134への熱輻射をさらに少なくできる。したがって、ダイヤフラム134の熱による物性変化を抑制できるため、内圧作動弁130の作動特性の変化を抑制できる。   The internal pressure operating valve 130 is provided so that the diaphragm 134 faces the downstream side of the exhaust pipe 11 as in the first embodiment. In the present embodiment, since the condensing part 120 is arranged so as to be shifted downstream of the exhaust pipe 11, the distance between the upstream exhaust pipe 11a and the diaphragm 134 can be made longer than in the first embodiment. Therefore, the ambient temperature of the diaphragm 134 can be further lowered, and the heat radiation from the upstream side exhaust pipe 11a to the diaphragm 134 can be further reduced. Therefore, since a change in physical properties due to heat of the diaphragm 134 can be suppressed, a change in operating characteristics of the internal pressure operating valve 130 can be suppressed.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図6を用いて説明する。図6は、本実施形態における排気熱回収装置105の構成を示す模式図である。図6(a)は排気熱回収装置105を車両左側から見た構成を示し、図6(b)は排気熱回収装置105を車両後方から見た構成を示している。図6(a)、(b)の上下方向はいずれも鉛直上下方向を表し、図6(a)の左右方向は車両の前後方向を表し、図6(b)の左右方向は車両の左右方向を表している。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of the exhaust heat recovery apparatus 105 in the present embodiment. FIG. 6A shows a configuration of the exhaust heat recovery device 105 viewed from the left side of the vehicle, and FIG. 6B shows a configuration of the exhaust heat recovery device 105 viewed from the rear of the vehicle. The vertical direction in FIGS. 6A and 6B represents the vertical vertical direction, the horizontal direction in FIG. 6A represents the longitudinal direction of the vehicle, and the horizontal direction in FIG. 6B represents the lateral direction of the vehicle. Represents.

図6に示すように、本実施形態では、凝縮部120が蒸発部110に対して排気管11下流側にずれて配置されているとともに、凝縮部120は鉛直方向に見て下流側排気管11bに重なって配置されている。したがって本実施形態によれば、第2実施形態と同様の効果が得られるとともに、排気熱回収装置105を車両左右方向に薄型化できるため車両への搭載性が向上する。   As shown in FIG. 6, in the present embodiment, the condensing unit 120 is arranged to be shifted to the downstream side of the exhaust pipe 11 with respect to the evaporation unit 110, and the condensing part 120 is downstream of the exhaust pipe 11 b as viewed in the vertical direction. It is arranged to overlap. Therefore, according to the present embodiment, the same effects as those of the second embodiment can be obtained, and the exhaust heat recovery device 105 can be thinned in the left-right direction of the vehicle.

(その他の実施形態)
上記実施形態では、キャップ150は内圧作動弁130に対して圧入されることにより固定されているが、ねじ等の締結部材を用いてキャップ150を内圧作動弁130に対して固定してもよい。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the cap 150 is fixed by being press-fitted into the internal pressure operating valve 130. However, the cap 150 may be fixed to the internal pressure operating valve 130 using a fastening member such as a screw.

第1実施形態における排気熱回収装置の車両への搭載状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mounting state to the vehicle of the exhaust heat recovery apparatus in 1st Embodiment. 第1実施形態における排気熱回収装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the exhaust heat recovery apparatus in 1st Embodiment. 図2のIII−III線で切断した排気熱回収装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the exhaust-heat recovery apparatus cut | disconnected by the III-III line | wire of FIG. 内圧作動弁を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows an internal pressure operating valve. 第2実施形態における排気熱回収装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the exhaust heat recovery apparatus in 2nd Embodiment. 第3実施形態における排気熱回収装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the exhaust heat recovery apparatus in 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 エンジン(内燃機関)
11 排気管
30 排気熱回収回路(冷却水回路)
100 排気熱回収装置
101 ヒートパイプ
102 蒸気管
103 還流管
110 蒸発部
120 凝縮部
130 内圧作動弁(弁機構)
132 大気側空間
133 連通流路
134 ダイヤフラム
138 弁体
150 キャップ
151、152 開口部
155 迷路構造
10 Engine (Internal combustion engine)
11 Exhaust pipe 30 Exhaust heat recovery circuit (cooling water circuit)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Exhaust heat recovery apparatus 101 Heat pipe 102 Steam pipe 103 Recirculation pipe 110 Evaporating part 120 Condensing part 130 Internal pressure operation valve (valve mechanism)
132 atmosphere side space 133 communication channel 134 diaphragm 138 valve body 150 cap 151, 152 opening 155 labyrinth structure

Claims (7)

内燃機関(10)から排出される排気を流通させる排気管(11)と、前記内燃機関(10)を冷却する冷却水を流通させる冷却水回路(30)とを備えた車両に搭載される排気熱回収装置であって、
前記排気管(11)に設けられ、内部に封入された作動媒体を前記排気との熱交換により加熱して蒸発させる蒸発部(110)と、
前記冷却水回路(30)に設けられ、前記蒸発部(110)で蒸発した作動媒体と前記冷却水との熱交換により前記作動媒体を凝縮させるとともに前記冷却水を加熱する凝縮部(120)と、
前記蒸発部(110)で蒸発した作動媒体を前記凝縮部(120)に流入させる蒸気管(102)と、
前記凝縮部(120)で凝縮した作動媒体を前記蒸発部(110)に還流させる還流管(103)と、
前記凝縮部(120)と前記還流管(103)とを連通させる連通流路(133)と、大気圧に維持される大気側空間(132)と、前記連通流路(133)と前記大気側空間(132)とを隔離するとともに前記連通流路(133)の内圧に基づいて変位するダイヤフラム(134)と、前記ダイヤフラム(134)に接続されて前記連通流路(133)を開閉する弁体(138)とを備えた弁機構(130)とを有し、
前記弁機構(130)は、前記ダイヤフラム(134)が前記排気管(11)下流側を向くように設けられていることを特徴とする排気熱回収装置。
Exhaust gas mounted on a vehicle including an exhaust pipe (11) through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine (10) flows and a cooling water circuit (30) through which cooling water for cooling the internal combustion engine (10) flows. A heat recovery device,
An evaporation section (110) provided in the exhaust pipe (11) and configured to heat and evaporate the working medium enclosed inside by heat exchange with the exhaust;
A condensing unit (120) provided in the cooling water circuit (30) for condensing the working medium by heat exchange between the working medium evaporated in the evaporation unit (110) and the cooling water and heating the cooling water; ,
A steam pipe (102) for allowing the working medium evaporated in the evaporation section (110) to flow into the condensation section (120);
A reflux pipe (103) for refluxing the working medium condensed in the condenser (120) to the evaporator (110);
A communication channel (133) for communicating the condenser (120) and the reflux pipe (103), an atmosphere side space (132) maintained at atmospheric pressure, the communication channel (133), and the atmosphere side A diaphragm (134) that isolates the space (132) and is displaced based on an internal pressure of the communication channel (133), and a valve body that is connected to the diaphragm (134) and opens and closes the communication channel (133). (138) with a valve mechanism (130),
The exhaust heat recovery apparatus according to claim 1, wherein the valve mechanism (130) is provided so that the diaphragm (134) faces the downstream side of the exhaust pipe (11).
前記凝縮部(120)は、前記蒸発部(110)に対し、前記排気管(11)の下流側にずれて配置されていることを特徴とする請求項1に記載の排気熱回収装置。   The exhaust heat recovery device according to claim 1, wherein the condensing unit (120) is arranged to be shifted downstream of the exhaust pipe (11) with respect to the evaporation unit (110). 前記凝縮部(120)は、鉛直方向に見て前記排気管(11)に重なって配置されていることを特徴とする請求項2に記載の排気熱回収装置。   The exhaust heat recovery apparatus according to claim 2, wherein the condensing part (120) is disposed so as to overlap the exhaust pipe (11) when viewed in the vertical direction. 空気を流通させる開口部(151、152)を備え、前記弁機構(130)の前記大気側空間(132)側に取り付けられたキャップ(150)をさらに有していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の排気熱回収装置。   An opening (151, 152) through which air is circulated, and further comprising a cap (150) attached to the atmosphere side space (132) side of the valve mechanism (130). The exhaust heat recovery apparatus according to any one of 1 to 3. 少なくとも1つの前記開口部(151)は、前記キャップ(150)の下部に設けられていることを特徴とする請求項4に記載の排気熱回収装置。   The exhaust heat recovery device according to claim 4, wherein the at least one opening (151) is provided in a lower portion of the cap (150). 前記キャップ(150)は、前記開口部(151、152)と前記大気側空間(132)との間の流路を複雑化する迷路構造(155)を有していることを特徴とする請求項4又は5に記載の排気熱回収装置。   The cap (150) has a maze structure (155) that complicates a flow path between the opening (151, 152) and the atmosphere side space (132). The exhaust heat recovery apparatus according to 4 or 5. 内燃機関(10)から排出される排気を流通させる排気管(11)と、前記内燃機関(10)を冷却する冷却水を流通させる冷却水回路(30)とを備えた車両に搭載される排気熱回収装置であって、
前記排気管(11)に設けられ、内部に封入された作動媒体を前記排気との熱交換により加熱して蒸発させる蒸発部(110)と、
前記冷却水回路(30)に設けられ、前記蒸発部(110)で蒸発した作動媒体と前記冷却水との熱交換により前記作動媒体を凝縮させるとともに前記冷却水を加熱する凝縮部(120)と、
前記蒸発部(110)で蒸発した作動媒体を前記凝縮部(120)に流入させる蒸気管(102)と、
前記凝縮部(120)で凝縮した作動媒体を前記蒸発部(110)に還流させる還流管(103)と、
前記凝縮部(120)と前記還流管(103)とを連通させる連通流路(133)と、大気圧に維持される大気側空間(132)と、前記連通流路(133)と前記大気側空間(132)とを隔離するとともに前記連通流路(133)の内圧に基づいて変位するダイヤフラム(134)と、前記ダイヤフラム(134)に接続されて前記連通流路(133)を開閉する弁体(138)とを備えた弁機構(130)と、
空気を流通させる開口部(151、152)を備え、前記弁機構(130)の前記大気側空間(132)側に取り付けられたキャップ(150)とを有することを特徴とする排気熱回収装置。
Exhaust gas mounted on a vehicle including an exhaust pipe (11) through which exhaust gas discharged from the internal combustion engine (10) flows and a cooling water circuit (30) through which cooling water for cooling the internal combustion engine (10) flows. A heat recovery device,
An evaporation section (110) provided in the exhaust pipe (11) and configured to heat and evaporate the working medium enclosed inside by heat exchange with the exhaust;
A condensing unit (120) provided in the cooling water circuit (30) for condensing the working medium by heat exchange between the working medium evaporated in the evaporation unit (110) and the cooling water and heating the cooling water; ,
A steam pipe (102) for allowing the working medium evaporated in the evaporation section (110) to flow into the condensation section (120);
A reflux pipe (103) for refluxing the working medium condensed in the condenser (120) to the evaporator (110);
A communication channel (133) for communicating the condenser (120) and the reflux pipe (103), an atmosphere side space (132) maintained at atmospheric pressure, the communication channel (133), and the atmosphere side A diaphragm (134) that isolates the space (132) and is displaced based on an internal pressure of the communication channel (133), and a valve body that is connected to the diaphragm (134) and opens and closes the communication channel (133). A valve mechanism (130) comprising (138),
An exhaust heat recovery apparatus comprising an opening (151, 152) for circulating air and a cap (150) attached to the atmosphere side space (132) side of the valve mechanism (130).
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