JP2009257139A - Exhaust heat recovery device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の車両に用いられる排気熱回収器に関する。 The present invention relates to an exhaust heat recovery device used for a vehicle such as an automobile.
従来より、ヒートパイプの原理を利用して車両のエンジンから排出された排気ガスの排気熱を回収して、この排気熱を暖機促進等に利用する技術が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for recovering exhaust heat of exhaust gas discharged from a vehicle engine using the principle of a heat pipe and using the exhaust heat for promoting warm-up is known.
また、ヒートパイプの原理を利用した熱交換器として、ループ型ヒートパイプ式熱交換器が提案されている(例えば、特許文献1参照)。これは、閉ループを形成する密閉された循環経路と、循環経路内に封入され、蒸発および凝縮可能な冷媒と、循環経路に配設され、外部からの入熱により冷媒を蒸発させる蒸発部と、循環経路の蒸発部より高い位置に配設され、蒸発部で蒸発した冷媒と外部からの被伝熱流体との間で熱交換を行う凝縮部とを有するものである。 Further, as a heat exchanger using the heat pipe principle, a loop heat pipe type heat exchanger has been proposed (see, for example, Patent Document 1). This includes a closed circulation path that forms a closed loop, a refrigerant that is enclosed in the circulation path and can be evaporated and condensed, and an evaporation unit that is disposed in the circulation path and evaporates the refrigerant by heat input from outside. It has a condensing part which is arrange | positioned in the position higher than the evaporation part of a circulation path, and performs heat exchange between the refrigerant | coolant which evaporated in the evaporation part, and the heat transfer fluid from the outside.
ところで、排気熱回収器は、車両に搭載されるため、体格をコンパクトにまとめたいという要求がある。このため、従来より、ループ型ヒートパイプ式熱交換器を排気熱回収器として用いる上で、排気管の内部を略鉛直方向に横切るように延びるヒートパイプをその幅方向となる略水平方向に複数本並列に配置し、各ヒートパイプの鉛直方向両端部同士をそれぞれ連通させるヘッダ(連通部)を持つように構成したものが知られている(例えば、特許文献2参照)。そして、各ヒートパイプの上側のヘッダは、蒸発した冷媒が暖機促進対象との熱交換に供されるように凝縮部に連結されている一方、各ヒートパイプの下側のヘッダは、暖機促進対象との熱交換により凝縮された冷媒が戻されるように凝縮部に流体通路を介して連結されている。この場合、各ヒートパイプは全て同じ形状を呈している。
ところで、エンジンの排気管内を流通する排気ガスは、排気管自体が断面略円環状に形成されているため、その排気管の中心付近を流れる傾向にある。 By the way, the exhaust gas flowing in the exhaust pipe of the engine tends to flow in the vicinity of the center of the exhaust pipe because the exhaust pipe itself has a substantially annular cross section.
その場合、上記従来の排気熱回収器のように、複数のヒートパイプとしての冷媒通路が全て同じ形状を呈していると、断面略円環状の排気管に収容した際に、排気管内を流れる排気ガスの各冷媒通路に対する流れに差が生じることになる。このため、冷媒通路内で流通する冷媒の流通量が全て同じであるにもかかわらず、排気管の中心付近を横切る冷媒通路での排気ガスからの受熱量と、排気管の中心から離れた外側付近を横切る冷媒通路での排気ガスからの受熱量とに大きな差が生じ、冷媒通路全体での排気ガスとの熱交換効率が非常に悪いものとなってエンジンの暖機性能を図ることができない。 In that case, when the refrigerant passages as a plurality of heat pipes all have the same shape as in the conventional exhaust heat recovery unit, the exhaust flowing through the exhaust pipe when accommodated in the exhaust pipe having a substantially annular cross section. A difference occurs in the flow of gas to each refrigerant passage. For this reason, the amount of heat received from the exhaust gas in the refrigerant passage that crosses the vicinity of the center of the exhaust pipe, and the outside away from the center of the exhaust pipe, even though the amount of refrigerant flowing in the refrigerant passage is all the same. There is a large difference in the amount of heat received from the exhaust gas in the refrigerant passage that crosses the vicinity, and the heat exchange efficiency with the exhaust gas in the entire refrigerant passage becomes very poor, so the engine warm-up performance cannot be achieved .
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷媒通路の形状に改良を加え、冷媒通路全体での排気ガスとの熱交換効率を向上させてエンジンの暖機性能の向上を図ることができる排気熱回収器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to improve the heat exchange efficiency with the exhaust gas in the entire refrigerant passage by improving the shape of the refrigerant passage and warm the engine. An object of the present invention is to provide an exhaust heat recovery device that can improve machine performance.
上記目的を達成するため、本発明では、排気管の内部を横切るように延びる冷媒通路がその幅方向に複数本並設され、エンジンから排出された排気ガスの熱と上記冷媒通路内を流通する冷媒との熱交換により排気ガスの熱量を受熱して回収する排気熱回収器を前提とする。そして、上記複数の冷媒通路のうちの上記排気管の中心付近を横切る冷媒通路内で流通する冷媒の流通量が上記排気管の中心から離れた外側付近を横切る冷媒通路内で流通する冷媒の流通量よりも多くなるようにそれぞれの冷媒通路の通路形状を異ならせている。 In order to achieve the above object, in the present invention, a plurality of refrigerant passages extending in the width direction so as to cross the inside of the exhaust pipe are arranged in parallel, and the heat of the exhaust gas discharged from the engine and the inside of the refrigerant passage are circulated. An exhaust heat recovery device that receives and recovers the amount of heat of exhaust gas through heat exchange with the refrigerant is assumed. And the distribution | circulation of the refrigerant | coolant which distribute | circulates the refrigerant | coolant flow volume which distribute | circulates in the refrigerant path which crosses the center vicinity of the said exhaust pipe among the said several refrigerant paths distribute | circulates in the refrigerant path which crosses the outer vicinity away from the said exhaust pipe center The shape of each refrigerant passage is made different so as to be larger than the amount.
この特定事項により、排気管の中心付近を横切る冷媒通路内で流通する冷媒の流通量が排気管の中心から離れた外側付近を横切る冷媒通路内で流通する冷媒の流通量よりも多くなるように各冷媒通路の通路形状を異ならせているので、排気管の中心付近を流れる傾向があるために排気管の中心から離れた外側付近の冷媒通路に対し十分に導かれない排気ガスと、その排気管の外側付近の冷媒通路内で流通する流通量の少ない冷媒との熱交換が円滑に行われる。一方、排気管の中心付近の冷媒通路に対して十分に導かれる排気ガスと、その排気管の中心付近の冷媒配管内で流通する流通量の多い冷媒との熱交換が円滑に行われる。このため、排気管内を流れる排気ガスの特性に応じて冷媒通路内で流通する冷媒の流通量が設定されることになり、排気管の外側付近の冷媒通路内での流通量の少ない冷媒に対する排気ガスからの受熱量と、排気管の中心付近の冷媒通路内での流通量の多い冷媒に対する排気ガスからの受熱量とに大きな差が生じることはない。これにより、複数の冷媒通路全体での冷媒と排気ガスとの熱交換効率を向上させて、エンジンの冷間始動時の暖機性能の向上を図ることが可能となる。 Due to this specific matter, the circulation amount of the refrigerant flowing in the refrigerant passage crossing the vicinity of the center of the exhaust pipe is larger than the circulation amount of the refrigerant flowing in the refrigerant passage crossing the vicinity of the outer side away from the center of the exhaust pipe. Since the shape of each refrigerant passage is different, the exhaust gas that tends to flow near the center of the exhaust pipe and is not sufficiently guided to the refrigerant passage near the outside away from the center of the exhaust pipe, and its exhaust Heat exchange with the refrigerant having a small circulation amount that circulates in the refrigerant passage near the outside of the pipe is smoothly performed. On the other hand, heat exchange is smoothly performed between the exhaust gas sufficiently guided to the refrigerant passage near the center of the exhaust pipe and the refrigerant having a large circulation amount flowing in the refrigerant pipe near the center of the exhaust pipe. For this reason, the circulation amount of the refrigerant flowing in the refrigerant passage is set according to the characteristics of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe, and the exhaust for the refrigerant having a small circulation amount in the refrigerant passage near the outside of the exhaust pipe is set. There is no significant difference between the amount of heat received from the gas and the amount of heat received from the exhaust gas for the refrigerant having a large amount of circulation in the refrigerant passage near the center of the exhaust pipe. Thereby, it is possible to improve the heat exchange efficiency between the refrigerant and the exhaust gas through the plurality of refrigerant passages, and to improve the warm-up performance when the engine is cold started.
特に、複数の冷媒通路の形状を特定するものとして、以下の構成が掲げられる。つまり、上記複数の冷媒通路のうちの上記排気管の中心付近を横切る冷媒通路の断面積を上記排気管の中心から離れた外側付近を横切る冷媒通路の断面積よりも大きくなるように上記各冷媒通路の通路形状をそれぞれ設定している。 In particular, the following configurations are listed as specifying the shapes of the plurality of refrigerant passages. That is, each of the refrigerants has a cross-sectional area of the refrigerant passage that crosses the vicinity of the center of the exhaust pipe of the plurality of refrigerant passages larger than a cross-sectional area of the refrigerant passage that crosses the vicinity of the outer side away from the center of the exhaust pipe. Each passage shape is set.
この特定事項により、排気管の中心付近の冷媒通路の断面積を上記排気管の中心から離れた外側付近の冷媒通路の断面積よりも大きく設定しているので、複数の冷媒通路の断面積を排気管の中心付近ほど大きくなるようにすることで排気ガスからの受熱量に応じて各冷媒通路内での冷媒の流通量にそれぞれ差を保たせることが可能となり、非常に簡単な構成で冷媒の流通量に応じて冷媒通路の通路形状を変更することが可能となる。 Because of this specific matter, the cross-sectional area of the refrigerant passage near the center of the exhaust pipe is set larger than the cross-sectional area of the refrigerant passage near the outside away from the center of the exhaust pipe. By increasing the size near the center of the exhaust pipe, it becomes possible to maintain a difference in the amount of refrigerant flowing in each refrigerant passage according to the amount of heat received from the exhaust gas. It becomes possible to change the passage shape of the refrigerant passage according to the circulation amount of the refrigerant.
更に、上記複数の冷媒通路のうちの上記排気管の中心付近を横切る冷媒通路の長さを上記排気管の中心から離れた外側付近を横切る冷媒通路の長さよりも長くするように上記各冷媒通路の通路形状をそれぞれ設定している場合には、エンジンが停止した冷媒の流通停止時に、排気管の中心付近の冷媒通路内に排気管の外側付近の冷媒配管内よりも多くの冷媒が止まっている。そのため、エンジンの停止時に排気管の中心付近の冷媒通路内に止まる流通量の多い冷媒は、その排気管内で中央寄りとなる冷媒通路のレイアウトと相俟って排気管の外側付近の冷媒配管内に止まる流通量の少ない冷媒よりも冷間時に凍結し難い状況となり、冷間始動時において排気管内で排気ガスが流れ始めると、排気管の中心付近の冷媒配管内において凍結を免れた冷媒に対し排気管の中心付近を流れる排気ガスとの熱交換によって未凍結の冷媒が受熱されて液相から気相に迅速に蒸発し、エンジンの暖機性能の向上を図る上で非常に有利なものとなる。 Further, each of the refrigerant passages is configured such that the length of the refrigerant passage that crosses the vicinity of the center of the exhaust pipe among the plurality of refrigerant passages is longer than the length of the refrigerant passage that crosses the vicinity of the outside away from the center of the exhaust pipe. When the flow of refrigerant is stopped when the engine stops, more refrigerant stops in the refrigerant passage near the center of the exhaust pipe than in the refrigerant pipe near the outside of the exhaust pipe. Yes. Therefore, a large amount of refrigerant that stops in the refrigerant passage near the center of the exhaust pipe when the engine is stopped is combined with the layout of the refrigerant passage closer to the center in the exhaust pipe in the refrigerant pipe near the outside of the exhaust pipe. If the exhaust gas begins to flow in the exhaust pipe at the cold start, the refrigerant pipe that is free from freezing in the refrigerant pipe near the center of the exhaust pipe Heat exchange with the exhaust gas flowing near the center of the exhaust pipe receives unfrozen refrigerant and quickly evaporates from the liquid phase to the gas phase, which is extremely advantageous for improving engine warm-up performance. Become.
以上、要するに、排気管の中心付近の冷媒通路内で流通する冷媒の流通量が排気管の外側付近の冷媒通路内で流通する冷媒の流通量よりも多くなるように各冷媒通路の通路形状を異ならせることで、排気管内を流れる排気ガスの流れ特性つまり排気ガスからの受熱量に応じて冷媒通路内での冷媒の流通量を設定でき、排気管の外側付近の冷媒通路内での流通量の少ない冷媒に対する排気ガスからの受熱量と、排気管の中心付近の冷媒通路内での流通量の多い冷媒に対する排気ガスからの受熱量との差を小さくして、複数の冷媒通路全体での冷媒と排気ガスとの熱交換効率を向上させて、エンジンの冷間始動時の暖機性能の向上を図ることができる。 In short, the shape of each refrigerant passage is such that the amount of refrigerant flowing in the refrigerant passage near the center of the exhaust pipe is larger than the amount of refrigerant flowing in the refrigerant passage near the outside of the exhaust pipe. By making it different, the flow rate of the refrigerant in the refrigerant passage can be set according to the flow characteristics of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe, that is, the amount of heat received from the exhaust gas, and the flow amount in the refrigerant passage near the outside of the exhaust pipe By reducing the difference between the amount of heat received from the exhaust gas for the refrigerant with a small amount of heat and the amount of heat received from the exhaust gas for the refrigerant with a large amount of circulation in the refrigerant passage near the center of the exhaust pipe, By improving the heat exchange efficiency between the refrigerant and the exhaust gas, it is possible to improve the warm-up performance when the engine is cold started.
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1および図2は本発明の実施形態に係る排気熱回収器が適用された自動車の排気管を示し、この排気管1の途中に排気熱回収器2が介設されている。具体的には、排気管1は、排気熱回収器2を境にして上流側排気管路11と下流側排気管路12とに分割され、排気熱回収器2の蒸発側筐体25(後述する)の排気ガス流れ方向上流側に取り付けられた上流側接続具25aが上流側排気管路11に接続されている一方、蒸発側筐体25の排気ガス流れ方向下流側に取り付けられた下流側接続具25bが下流側排気管路12に接続されている。また、上流側排気管路11の上流側(排気熱回収器2よりも上流側)には触媒コンバータが設けられている。一方、下流側排気管路12の下流側(排気熱回収器2よりも下流側)にはマフラーが設けられている。
1 and 2 show an exhaust pipe of an automobile to which an exhaust heat recovery device according to an embodiment of the present invention is applied, and an exhaust
また、図3に示すように、排気熱回収器2は、7本のヒートパイプ23,23,…(冷媒通路)と、凝縮部24とを備えている。
Further, as shown in FIG. 3, the exhaust
各ヒートパイプ23は、冷媒としての純水が流通可能とされ、略円環枠形状の蒸発側筐体25の内部においてそれぞれ排気管1内を鉛直方向へ横切るように延びて水平方向に略等間隔に並んで収容されている。この各ヒートパイプ23を収容する蒸発側筐体25は、排気管1の内部に臨むように配置されている。各ヒートパイプ23は、その内部を流通する純水とエンジンから排出された排気管1内の排気ガスとの間で熱交換を行い、純水を加熱して蒸発させるようになっている。この場合、図4に示すように、各ヒートパイプ23は、排気管1内を流通する排気ガスの流れ方向に所定(例えば60mm程度)の長さを有し、始動時の純水の液面Xを境にして上下に区分されている。
Each
凝縮部24は、密閉されたタンク形状を呈し、排気管1の外部に配置されている。この凝縮部24には、自動車のエンジン冷却水を循環させる冷却水通路3の導入口31および導出口32が接続されている。また、凝縮部24と蒸発側筐体25とは、上側および下側連通路26a,26bを介して連結され、蒸発側筐体25のヒートパイプ23により蒸発された気相の純水つまり蒸気が上側連通路26aを介して凝縮部24に導入されるようになっている。蒸発側筐体25の上端部には、ヒートパイプ23により蒸発された蒸気を合流させる蒸気層251が設けられ、この蒸気層251の下面にヒートパイプ23の上端が嵌挿されている。一方、蒸発側筐体25の上下方向略中央部つまり始動時の純水の液面X付近の凝縮部24側面には、後述する貯留部27において貯留された液相の純水が導入される導入部252が設けられている。また、蒸発側筐体25の下端部には、導入部252から導入された純水を合流させる貯留層253が設けられ、この貯留層253の上面にヒートパイプ23の下端が嵌挿されている。そして、上側連通路26aは、蒸発側筐体25の蒸気層251と凝縮部24との間に接続されている一方、下側連通路26bは、蒸発側筐体25の導入部252に一端が接続され、他端が貯留部27(後述する)に接続されている。
The
そして、図5にも示すように、凝縮部24は、仕切壁241により二層構造に仕切られ、その仕切壁241よりも外方となる外層241a側に冷却水通路3の導入口31から導入されたエンジン冷却水と、仕切壁241よりも内方となる内層241b側に蒸気層251から導入された蒸気との間で熱交換を行い、エンジン冷却水との熱交換により熱を奪われた蒸気が気相から液相の純水に凝縮されるようになっている。この凝縮部24において蒸気と熱交換されたエンジン冷却水は、その凝縮部24の外層241a側から冷却水通路3の導出口32を介して導出されるようになっている。この場合、冷却水通路3の導入口31は、凝縮部24の外層241a側における蒸気層251側に位置し、蒸気層251から導入された直後の高温の蒸気の熱が付与されるようになってる。
As shown in FIG. 5, the condensing
一方、凝縮部24の下面には、貯留部27が設けられ、凝縮部24においてエンジン冷却水との熱交換により液相となった純水が凝縮部24から貯留部27に移動して貯留されるようになっている。そして、貯留部27に貯留された液相の純水は、下側連通路26bを介して蒸発側筐体25に戻されるようになっている。また、貯留部27の下側連通路26bとの接続部には、蒸発側筐体25下部の貯留部27への液相の純水の戻りを規制するバルブ271が設けられている。このバルブ271は、エンジン側からの負圧により作動する作動部272により開閉され、凝縮部24においてエンジン冷却水との熱交換が不要となった暖機完了時などに作動部272の作動により閉じられることによって、純水(蒸気)の移動を規制してラジエータへの熱負荷を軽減させるようにしている。この場合、排気熱回収器2の作動流体として用いられる純水は、各ヒートパイプ23、凝縮部24、貯留部27、上側および下側連通路26a,26bの内部を真空引き(減圧)した状態で封入されている。また、ヒートパイプ23、凝縮部24、貯留部27、上側および下側連通路26a,26bは、高耐食性を備えたステンレス材から成る。
On the other hand, a
そして、各ヒートパイプ23のうちの排気管1の中心を鉛直方向に横切る中央のヒートパイプ23の断面積は、その両隣の中央両側のヒートパイプ23,23の断面積よりも大きくなるように設定されている。また、この中央両側のヒートパイプ23,23の断面積は、その外側にそれぞれ隣接する中央外側寄りのヒートパイプ23,23の断面積よりも大きくなるように設定されている。更に、この中央外側寄りのヒートパイプ23,23の断面積は、その外側にそれぞれ隣接する最外側のヒートパイプ23,23の断面積よりも大きくなるように設定されている。つまり、各ヒートパイプ23は、中央のヒートパイプ23の断面積が最も大きく、次いで中央外側寄りのヒートパイプ23,23、中央外側寄りのヒートパイプ23,23および最外側のヒートパイプ23,23の順で断面積が段階的に大きくなるように設定されている。これにより、各ヒートパイプ23は、中央のヒートパイプ23内で流通する純水の流通量が最も多く、次いで中央外側寄りのヒートパイプ23,23、中央外側寄りのヒートパイプ23,23および最外側のヒートパイプ23,23の順で純水の流通量が多くなるように通路形状をそれぞれ異ならせている。この場合、図3に示すように、各ヒートパイプ23の上端においてその上端同士を繋ぐ円弧に接する接線上の開口幅a1,b1,c1,d1,e1,f1,g1、および各ヒートパイプ23の下端においてその下端同士を繋ぐ円弧に接する接線上の開口幅b2,c2,d2,e2,f2は、それぞれ略一致している。
And the cross-sectional area of the
また、各ヒートパイプ23のうちの中央のヒートパイプ23の鉛直方向の長さは、その両隣の中央両側のヒートパイプ23,23の鉛直方向の長さよりも長くなるように設定されている。この中央両側のヒートパイプ23,23の鉛直方向の長さは、その外側の中央外側寄りのヒートパイプ23,23の鉛直方向の長さよりも長くなるように設定されている。更に、この中央外側寄りのヒートパイプ23,23の鉛直方向の長さは、その外側の最外側のヒートパイプ23,23の鉛直方向の長さよりも長くなるように設定されている。つまり、各ヒートパイプ23は、中央のヒートパイプ23の鉛直方向の長さが最も長く、次いで中央外側寄りのヒートパイプ23,23、中央外側寄りのヒートパイプ23,23および最外側のヒートパイプ23,23の順で鉛直方向の長さが長くなるように設定されている。
Moreover, the vertical length of the
そして、貯留層253の上面が位置する各ヒートパイプ23の下端は、所定の曲率半径の円弧上に位置し、その各ヒートパイプ23の下端同士を繋ぐ円弧は、貯留層253の下面が位置する蒸発側筐体25の下端面の円弧の曲率半径よりも大きな曲率半径に設定されている。これによって、中央のヒートパイプ23の下端から蒸発側筐体25の下端面までの距離が他のヒートパイプ23の下端から蒸発側筐体25の下端面までの距離よりも長くなり、純水の液面Xまでの高さが最も確保されることになる。
And the lower end of each
また、図3に示すように、ヒートパイプ23の外周囲、つまり蒸発側筐体25とこれに隣接するヒートパイプ23との間、並びに互いに相隣なるヒートパイプ23,23同士の間には、排気ガスの熱を受熱するコルゲートフィン28,28,…が接合され、このコルゲートフィン28,28,…によりヒートパイプ23の伝熱面積を増大させて純水と排気ガスとの熱交換が促進されるようにしている。
Also, as shown in FIG. 3, the outer periphery of the
したがって、上記実施形態では、各ヒートパイプ23は、排気管1の中心付近を鉛直方向に横切る中央のヒートパイプ23の断面積が最も大きく、次いで中央外側寄りのヒートパイプ23,23、中央外側寄りのヒートパイプ23,23および最外側のヒートパイプ23,23の順で断面積が大きく設定されている上、中央のヒートパイプ23の鉛直方向の長さが最も長く、次いで中央外側寄りのヒートパイプ23,23、中央外側寄りのヒートパイプ23,23および最外側のヒートパイプ23,23の順で鉛直方向の長さが長くなるように設定されている。これによって、中央のヒートパイプ23内で流通する純水の流通量が最も多く、次いで中央外側寄りのヒートパイプ23,23、中央外側寄りのヒートパイプ23,23および最外側のヒートパイプ23,23の順で純水の流通量が多くなっている。これによって、排気管1の中心付近を流れる傾向があるために排気管1の中心から離れた外側付近のヒートパイプ23に対し十分に導かれない排気ガスと、その排気管1の外側付近のヒートパイプ23内で流通する流通量の少ない純水との熱交換が円滑に行われる。一方、排気管1の中心付近のヒートパイプ23に対して十分に導かれる排気ガスと、その排気管1の中心付近のヒートパイプ23内で流通する流通量の多い純水との熱交換が円滑に行われる。このため、排気管1内を流れる排気ガスの特性つまり排気ガスからの受熱量に応じて各ヒートパイプ23内で流通する純水の流通量が設定されることになり、排気管1の外側付近のヒートパイプ23内での流通量の少ない純水に対する排気ガスからの受熱量と、排気管1の中心付近のヒートパイプ23内での流通量の多い純水に対する排気ガスからの受熱量とに大きな差が生じることはない。この結果、7本のヒートパイプ23全体での純水と排気ガスとの熱交換効率を向上させて、エンジンの冷間始動時の暖機性能の向上を図ることができる。
Therefore, in the above embodiment, each of the
しかも、7本のヒートパイプ23の断面積を排気管1の中心付近ほど大きくなるようにすることで各ヒートパイプ23内での純水の流通量にそれぞれ差を保たせることができ、非常に簡単な構成でヒートパイプ23の通路形状を変更することができる。
Moreover, by making the cross-sectional area of the seven
更に、各ヒートパイプ23は、中央のヒートパイプ23の鉛直方向の長さが最も長く、次いで中央外側寄りのヒートパイプ23,23、中央外側寄りのヒートパイプ23,23および最外側のヒートパイプ23,23の順で鉛直方向の長さが長くなるように設定されている上、中央のヒートパイプ23の下端から蒸発側筐体25の下端面までの距離が他のヒートパイプ23の下端から蒸発側筐体25の下端面までの距離よりも長くなって、純水の液面Xまでの高さが最も確保されているので、エンジンが停止する純水の流通停止時には、排気管1の中心付近のヒートパイプ23内に排気管1の外側付近のヒートパイプ23内よりも多くの純水が止まっている。そのため、エンジン停止時に排気管1の中心付近のヒートパイプ23内に止まる多量の純水は、その排気管1内で中央寄りとなるヒートパイプ23のレイアウトと相俟って排気管1の外側付近のヒートパイプ23内に止まる少量の純水よりも冷間時に凍結し難い状況となり、冷間始動時において排気管1内で排気ガスが流れ始めると、排気管1の中心付近のヒートパイプ23内において凍結を免れた純水に対し排気管1の中心付近を流れる排気ガスとの熱交換によって未凍結の純水が効率よく受熱されて液相から気相に迅速に蒸発し、エンジンの暖機性能の向上を図る上で非常に有利なものとなる。
Further, each of the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。例えば、上記実施形態では、中央のヒートパイプ23の断面積が最も大きく、次いで中央外側寄りのヒートパイプ23,23、中央外側寄りのヒートパイプ23,23および最外側のヒートパイプ23,23の順で断面積が段階的に大きくなるようにするとともに、中央のヒートパイプ23の鉛直方向の長さが最も長く、次いで中央外側寄りのヒートパイプ23,23、中央外側寄りのヒートパイプ23,23および最外側のヒートパイプ23,23の順で鉛直方向の長さが長くなるように各ヒートパイプ23の形状を設定したが、図6に示すように、各ヒートパイプ23の断面積を同一にした上で、中央のヒートパイプ23の鉛直方向の長さが最も長く、次いで中央外側寄りのヒートパイプ23,23、中央外側寄りのヒートパイプ23,23および最外側のヒートパイプ23,23の順で鉛直方向の長さが長くなるように設定していてもよい。これによって、中央のヒートパイプ23内で流通する純水の流通量が最も多く、次いで中央外側寄りのヒートパイプ23,23、中央外側寄りのヒートパイプ23,23および最外側のヒートパイプ23,23の順で純水の流通量が多くなり、同一の作用効果を得ることが可能となる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The other various modifications are included. For example, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、中央のヒートパイプ23の断面積が最も大きく、次いで中央外側寄りのヒートパイプ23,23、中央外側寄りのヒートパイプ23,23および最外側のヒートパイプ23,23の順で断面積が段階的に大きくなるように各ヒートパイプ23の形状を設定したが、各ヒートパイプの断面積を全て同一に設定するとともに、外側のヒートパイプの断面積を可変とする制御弁を設け、この制御弁をエンジンの冷間時に絞って外側のヒートパイプの断面積を小さくするようにしてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the cross-sectional area of the
また、上記実施形態では、排気熱回収器2において排気ガスとの熱交換を行う熱交換対象としてエンジン冷却水を適用したが、エンジンオイルやトランスミッションオイルなどが熱交換対象であってもよいのはいうまでもない。
In the above embodiment, the engine cooling water is applied as a heat exchange target for exchanging heat with the exhaust gas in the exhaust
更に、上記各実施例では、冷媒として純水を適用したが、水の他にアルコール、フロロカーボンなどの冷媒が適用されていてもよい。 Further, in each of the above embodiments, pure water is used as the refrigerant, but a refrigerant such as alcohol or fluorocarbon may be applied in addition to water.
1 排気管
2 排気熱回収器
23 ヒートパイプ(冷媒通路)
1
Claims (3)
上記複数の冷媒通路は、そのうちの上記排気管の中心付近を横切る冷媒通路内で流通する冷媒の流通量が上記排気管の中心から離れた外側付近を横切る冷媒通路内で流通する冷媒の流通量よりも多くなるようにそれぞれの通路形状を異ならせていることを特徴とする排気熱回収器。 A plurality of refrigerant passages extending in the width direction are provided side by side so as to cross the inside of the exhaust pipe, and the amount of heat of the exhaust gas is reduced by heat exchange between the heat of the exhaust gas discharged from the engine and the refrigerant flowing through the refrigerant passage. An exhaust heat recovery device that receives and recovers heat,
The plurality of refrigerant passages are such that the amount of refrigerant flowing in the refrigerant passage crossing the vicinity of the center of the exhaust pipe, the amount of refrigerant flowing in the refrigerant passage crossing the vicinity of the outer side away from the center of the exhaust pipe. The exhaust heat recovery device is characterized in that the shape of each passage is made different so as to increase the number.
上記複数の冷媒通路の通路形状は、そのうちの上記排気管の中心付近を横切る冷媒通路の断面積が上記排気管の中心から離れた外側付近を横切る冷媒通路の断面積よりも大きくなるようにそれぞれ設定されていることを特徴とする排気熱回収器。 The exhaust heat recovery device according to claim 1,
The shape of the plurality of refrigerant passages is such that the cross-sectional area of the refrigerant passage that crosses the vicinity of the center of the exhaust pipe is larger than the cross-sectional area of the refrigerant passage that crosses the vicinity of the outside away from the center of the exhaust pipe. An exhaust heat recovery device characterized by being set.
上記複数の冷媒通路の通路形状は、そのうちの上記排気管の中心付近を横切る冷媒通路の長さが上記排気管の中心から離れた外側付近を横切る冷媒通路の長さよりも長くなるようにそれぞれ設定されていることを特徴とする排気熱回収器。 In the exhaust heat recovery device according to claim 1 or 2,
The passage shapes of the plurality of refrigerant passages are set so that the length of the refrigerant passage that crosses the vicinity of the center of the exhaust pipe is longer than the length of the refrigerant passage that crosses the vicinity of the outside away from the center of the exhaust pipe. Exhaust heat recovery device characterized by being.
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WO2017126122A1 (en) * | 2016-01-22 | 2017-07-27 | フタバ産業株式会社 | Exhaust heat recovery device |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0445393A (en) * | 1990-06-12 | 1992-02-14 | Aisin Seiki Co Ltd | Looped heat pipe heat exchanger |
JPH11193993A (en) * | 1997-12-29 | 1999-07-21 | Usui Internatl Ind Co Ltd | Multitubular egr gas-cooling device |
JP2006170484A (en) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Honda Motor Co Ltd | Heat exchanger |
JP2006313056A (en) * | 2005-04-05 | 2006-11-16 | Denso Corp | Heat pipe, and exhaust heat recovery system using the same |
JP2007162956A (en) * | 2005-12-09 | 2007-06-28 | Honda Motor Co Ltd | Heat exchanger |
WO2007142292A1 (en) * | 2006-06-08 | 2007-12-13 | Denso Corporation | Exhaust heat recovery equipment |
JP2008064341A (en) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Denso Corp | Exhaust heat recovering unit |
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2008
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0445393A (en) * | 1990-06-12 | 1992-02-14 | Aisin Seiki Co Ltd | Looped heat pipe heat exchanger |
JPH11193993A (en) * | 1997-12-29 | 1999-07-21 | Usui Internatl Ind Co Ltd | Multitubular egr gas-cooling device |
JP2006170484A (en) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Honda Motor Co Ltd | Heat exchanger |
JP2006313056A (en) * | 2005-04-05 | 2006-11-16 | Denso Corp | Heat pipe, and exhaust heat recovery system using the same |
JP2007162956A (en) * | 2005-12-09 | 2007-06-28 | Honda Motor Co Ltd | Heat exchanger |
WO2007142292A1 (en) * | 2006-06-08 | 2007-12-13 | Denso Corporation | Exhaust heat recovery equipment |
JP2008064341A (en) * | 2006-09-05 | 2008-03-21 | Denso Corp | Exhaust heat recovering unit |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017126122A1 (en) * | 2016-01-22 | 2017-07-27 | フタバ産業株式会社 | Exhaust heat recovery device |
CN108026818A (en) * | 2016-01-22 | 2018-05-11 | 双叶产业株式会社 | Exhaust gas heat recovery device |
JPWO2017126122A1 (en) * | 2016-01-22 | 2018-06-21 | フタバ産業株式会社 | Exhaust heat recovery device |
US10662852B2 (en) | 2016-01-22 | 2020-05-26 | Futaba Industrial Co., Ltd | Exhaust heat recovery device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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