JP2011256783A - Heat exchange unit and method for manufacturing of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排ガスの配管等に用いられる熱交換ユニットに関し、より詳細には、製造コストを削減できる熱交換ユニット及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a heat exchange unit used for exhaust gas piping and the like, and more particularly to a heat exchange unit capable of reducing manufacturing costs and a method for manufacturing the same.
従来、車両に搭載される内燃機関の排ガスから熱を回収し、この熱エネルギーを他の用途(内燃機関の暖機、車室内の暖房や発電)に利用することにより、内燃機関の燃費効率を高めるものが知られている。また、排ガスの一部を内燃機関の吸気側に再循環させるEGRにおいて、再循環される排ガスの温度を下げて内燃機関の燃費効率を高めるものも知られている。 Conventionally, by recovering heat from the exhaust gas of an internal combustion engine mounted on a vehicle and using this thermal energy for other purposes (warming up the internal combustion engine, heating the vehicle interior and generating electricity), the fuel efficiency of the internal combustion engine is improved. Things to enhance are known. In addition, there is also known an EGR that recirculates a part of exhaust gas to the intake side of the internal combustion engine to increase the fuel efficiency of the internal combustion engine by reducing the temperature of the recirculated exhaust gas.
排ガスの熱は、排ガス通路途中に熱交換器を設け、この熱交換器に内燃機関の冷却水等の媒体を流通させることにより、排ガスと媒体とで熱交換を行うことが一般的である。この場合、内燃機関の運転状態によっては、常に熱交換を行わせることが適切でない場合がある。 The heat of the exhaust gas is generally exchanged between the exhaust gas and the medium by providing a heat exchanger in the middle of the exhaust gas passage and passing a medium such as cooling water of the internal combustion engine through the heat exchanger. In this case, depending on the operating state of the internal combustion engine, it may not be appropriate to always perform heat exchange.
そこで、排ガス通路に、熱交換器への通路と、これをバイパスする通路とを設けるとともに、切換バルブを備えて、熱交換器への排ガスの流量を調節することが一般的である。 Therefore, it is common to provide the exhaust gas passage with a passage to the heat exchanger and a passage that bypasses the passage, and a switching valve is provided to adjust the flow rate of the exhaust gas to the heat exchanger.
このような熱交換器として、排ガス流が交換器手段を通過するか、フラップによって交換器手段を通過せず排出するかを選択可能な排ガス冷却装置(特許文献1参照。)が開示されている。 As such a heat exchanger, there is disclosed an exhaust gas cooling device (see Patent Document 1) capable of selecting whether the exhaust gas flow passes through the exchanger means or is discharged without passing through the exchanger means by a flap. .
また、内筒部の外周面に、その外周面に沿って冷却水を流通させる略環状の排熱回収通路を設けるとともに、この排熱回収通路の内部に、内筒部から内側排気ガス通路を介して分岐した外側排気ガス通路を設けた内燃機関の排熱回収装置(特許文献2参照。)が開示されている。 In addition, a substantially annular exhaust heat recovery passage for circulating cooling water along the outer peripheral surface is provided on the outer peripheral surface of the inner cylinder portion, and an inner exhaust gas passage is provided from the inner cylinder portion to the inside of the exhaust heat recovery passage. An exhaust heat recovery device for an internal combustion engine provided with an outer exhaust gas passage branched through the exhaust gas passage is disclosed (see Patent Document 2).
前述の特許文献1や特許文献2に開示された構成は、いずれも筒状のケースに熱交換器とバイパス通路とを配置している。この場合、筒の両端の開口部分から複雑な形状の熱交換器や切換バルブを組み付ける必要があり、作業性が高くないため、作業工数が増加して製造コストが上昇する。 In the configurations disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above, a heat exchanger and a bypass passage are arranged in a cylindrical case. In this case, it is necessary to assemble a heat exchanger or a switching valve having a complicated shape from the opening portions at both ends of the cylinder, and the workability is not high, so the number of work steps increases and the manufacturing cost increases.
また、前述の特許文献1のように、排ガスの通路と熱交換器とが接触している場合は、排ガスがバイパス通路を流れているときにも熱交換器に排ガスの熱が伝達される。そのため、エンジンの高負荷には排ガスが高温で多量排出されるので、回収が適切でない場合にも熱が冷却水に伝達し、必要以上に冷却水温が上昇する可能性がある。 Further, as in Patent Document 1 described above, when the exhaust gas passage is in contact with the heat exchanger, the heat of the exhaust gas is transmitted to the heat exchanger even when the exhaust gas flows through the bypass passage. Therefore, since a large amount of exhaust gas is discharged at a high temperature at a high load of the engine, heat is transferred to the cooling water even when recovery is not appropriate, and the cooling water temperature may rise more than necessary.
また、前述の特許文献2のように、熱交換器とバイパス通路とを二重管にした場合は、全長が短縮されるため、この方向での車両への搭載性は向上するが、それに対して直径が大きくなるので、車体床下に配置される場合は、地上との隙間の関係では搭載性が悪化する。また、熱交換器側の排ガスの流路が曲がり複雑となり、排ガスの流れ断面積が制限されて背圧が上昇し、エンジンの運転効率が低下する可能性がある。 In addition, when the heat exchanger and the bypass passage are double pipes as in the above-mentioned Patent Document 2, since the overall length is shortened, the mountability on the vehicle in this direction is improved. Therefore, when it is arranged under the floor of the vehicle body, the mountability deteriorates due to the gap with the ground. Further, the exhaust gas flow path on the heat exchanger side is bent and complicated, the exhaust gas flow cross-sectional area is limited, the back pressure increases, and the engine operating efficiency may decrease.
本発明はこのような問題点を鑑みてなされたものであり、熱交換効率を低下させることなく、製造コストを削減できる熱交換ユニットを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a problem, and it aims at providing the heat exchange unit which can reduce manufacturing cost, without reducing heat exchange efficiency.
本願の第1の態様は、内燃機関の排ガスの通路に設置され、排ガスと媒体とで熱交換を行う熱交換ユニットであって、筒形状のケースを排ガスの流れ方向に対して平行な面で二分割した第1のケース及び第2のケースと、第1のケースに収容され、排ガスと内部を流通する媒体とで熱交換を行う熱交換器と、第2のケースに形成され、排ガスを通過させるバイパス通路と、排ガスを、熱交換器に流通させるか、バイパス通路に流通させるかを切り換える切換バルブと、を備え、第1のケースと第2のケースとを接合することによって構成されることを特徴とする。 A first aspect of the present application is a heat exchange unit that is installed in an exhaust gas passage of an internal combustion engine and performs heat exchange between the exhaust gas and a medium, and a cylindrical case on a surface parallel to the flow direction of the exhaust gas. A first case and a second case divided into two parts, a heat exchanger that is accommodated in the first case and exchanges heat between the exhaust gas and the medium circulating inside, and formed in the second case, A bypass passage for passing through, and a switching valve for switching exhaust gas to flow through the heat exchanger or through the bypass passage, and configured by joining the first case and the second case. It is characterized by that.
第2の態様は、第1の態様において、バイパス通路は、第2のケースに収容され、熱交換器から所定の間隔をもって配置されるバイパス管を備えることを特徴とする。 According to a second aspect, in the first aspect, the bypass passage includes a bypass pipe that is accommodated in the second case and disposed at a predetermined interval from the heat exchanger.
第3の態様は、第1又は2の態様において、熱交換器とバイパス通路との間に、断熱構造を有する仕切り部材を備えることを特徴とする。 A third aspect is characterized in that, in the first or second aspect, a partition member having a heat insulating structure is provided between the heat exchanger and the bypass passage.
第4の態様は、第1から3の態様において、熱交換器は、排ガス流れ方向の一方が第1のケースに接合され、排ガス流れ方向の他方が伸縮性のある部材を介して第1のケースに支持されることを特徴とする。 According to a fourth aspect, in the first to third aspects, the heat exchanger is configured such that one of the exhaust gas flow directions is joined to the first case and the other of the exhaust gas flow directions is stretched via a stretchable member. It is supported by a case.
第5の態様は、内燃機関の排ガスの通路に設置され、排ガスと媒体とで熱交換を行う熱交換ユニットの製造方法であって、筒形状のケースを排ガスの流れ方向に対して平行な面で二分割した第1のケース及び第2のケースを準備する工程と、第1のケースに、排ガスと内部を流通する媒体とで熱交換を行う熱交換器を収容する工程と、第2のケースに、排ガスを通過させるバイパス通路を形成する工程と、排ガスを熱交換器に流通させるかバイパス通路に流通させるかを切り換える切換バルブ切り換切換バルブを第2のケースに配置する工程と、第1のケースと第2のケースとを接合する工程と、を備えることを特徴とする。 A fifth aspect is a method of manufacturing a heat exchange unit that is installed in an exhaust gas passage of an internal combustion engine and performs heat exchange between the exhaust gas and a medium, wherein a cylindrical case is parallel to the flow direction of the exhaust gas. A step of preparing the first case and the second case divided in two, a step of accommodating a heat exchanger for exchanging heat between the exhaust gas and a medium circulating in the first case, and a second case A step of forming a bypass passage in the case for passing the exhaust gas, a step of arranging a switching valve switching valve for switching whether the exhaust gas is circulated through the heat exchanger or the bypass passage in the second case, And a step of joining the first case and the second case.
第1の態様によると、ケースと、第1のケースと第2のケースとに二分割したので、ケースの開口部が広くなり内部に収容する部品の組み立てが容易になるため組立て性が向上する。また、第1のケースと第2のケースとを接合するのみで熱交換ユニットが構成されるので、作業工数を削減でき、製造コストを削減できる。 According to the first aspect, since the case, the first case, and the second case are divided into two, the opening of the case is widened, and the assembly of the components accommodated therein is facilitated, so that the assembling property is improved. . Moreover, since a heat exchange unit is comprised only by joining a 1st case and a 2nd case, an operation man-hour can be reduced and manufacturing cost can be reduced.
第2の態様によると、バイパス通路にバイパス管を収容したので、バイパス通路がバイパス管による二重構造となり、熱交換の不要なときに熱交換器への熱の伝達を確実に防止して、内燃機関の運転効率を向上できる。 According to the second aspect, since the bypass pipe is accommodated in the bypass passage, the bypass passage has a double structure by the bypass pipe, and reliably prevents heat transfer to the heat exchanger when heat exchange is unnecessary. The operating efficiency of the internal combustion engine can be improved.
第3の態様によると、熱交換器とバイパス通路との間に断熱構造を備えたので、熱交換の不要なときに熱交換器への熱の伝達を防止して、内燃機関の運転効率を向上できる。 According to the third aspect, since the heat insulating structure is provided between the heat exchanger and the bypass passage, the heat transfer to the heat exchanger is prevented when the heat exchange is unnecessary, and the operation efficiency of the internal combustion engine is improved. It can be improved.
第4の態様によると、熱による応力が熱交換器に作用することを防止して、熱交換ユニットの耐久性を向上することができる。 According to the 4th aspect, it can prevent that the stress by heat acts on a heat exchanger, and can improve durability of a heat exchange unit.
第5の態様によると、ケースを排ガス流れ方向に平行に、第1のケースと第2のケースとに二分割したので、ケースの開口部が広くなり内部に構成部品を組み付けるのが容易になるので組立て性が向上する。また、第1のケースと第2のケースとを接合するのみで熱交換ユニットが構成されるので、溶接部分を少なくできることによって作業工数を削減でき、製造コストを削減できる。 According to the fifth aspect, since the case is divided into the first case and the second case in parallel with the exhaust gas flow direction, the opening of the case is widened and it is easy to assemble the components inside. Therefore, the assembling property is improved. Moreover, since a heat exchange unit is comprised only by joining a 1st case and a 2nd case, work man-hours can be reduced by reducing a welding part, and manufacturing cost can be reduced.
以下に、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態のエンジン10を中心とした駆動システムの説明図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is an explanatory diagram of a drive system centering on an
本実施形態の駆動システムは、車両に搭載されたエンジン10により車両を駆動させる。
The drive system of this embodiment drives a vehicle by an
内燃機関としてのエンジン10は、空気と気化された化石燃料とによる混合燃料を爆発燃焼させることにより回転駆動力を得る。爆発燃焼後の高温となった排ガスは、マニホルド12、排気管20を経て、大気へと排出される。
The
エンジン10は、エンジン10を適切な温度に保つための冷却水系統100が備えられる。冷却水系統100は、ラジエータ11、ヒータ13、ウォーターポンプ101、サーモスタット102が備えられる。
The
ウォーターポンプ101により冷却水系統100内を循環させられる冷却水は、ラジエータ11において大気と熱交換を行うことで放熱し、適切に冷却され、エンジン10を適切な温度に保つ。サーモスタット102は、冷却水温度が所定温度以下の場合に閉成し、ラジエータ11をバイパスさせることにより放熱されないため、エンジンの暖機を促進する。ヒータ13は、冷却水の余熱を用いて、車室内を暖房する。
The cooling water circulated in the
排気管20は、マニホルド12、触媒21、上流側管22、熱交換ユニット23、下流側管25、消音器27及びテールパイプ28により構成される。
The
エンジン10から排出される排ガスは、マニホルド12を経て、触媒21により浄化される。触媒21の下流側には上流側管22が接続される。上流側管22の下流側には熱交換ユニット23が接続される。熱交換ユニット23は、エンジン10から排出される排ガスと内部を流通する冷却水とで熱交換を行う。
The exhaust gas discharged from the
この熱交換によって、冷却水温度を上昇させるとともに排ガス温度を下げることができる。冷却水温度を上昇させることによりエンジン10の暖機を促進できるほか、冷却水の熱エネルギーを他の用途(例えば車室内の暖房や、熱エネルギーを運動エネルギーに変換することによる発電等)に利用することができ、エンジン10の燃費効率を向上できる。また、排ガス温度を下げることにより、消音器27の消音効果を高めることができる。
By this heat exchange, it is possible to raise the cooling water temperature and lower the exhaust gas temperature. The
熱交換ユニット23を通過した排ガスは、下流側管25を経由して消音器27で消音させられた後、テールパイプ28から排出される。
The exhaust gas that has passed through the
熱交換ユニット23は、分岐部31、熱交換器32、合流部33、バイパス通路34、切換バルブ35、仕切り板36により構成される。
The
分岐部31は、排ガスを熱交換器32に送るかバイパス通路34に送るかを切り換える切換バルブ35を備える。
The
熱交換器32は、導入される媒体と排ガスとで熱交換を行う。熱交換器32は、エンジン10の冷却水系統100に接続され、媒体として冷却水が用いされる。なお、熱交換器32には、駆動システムの冷却水系統100とは別の冷却水経路(例えばハイブリッドシステムにおけるバッテリや制御回路の冷却水経路)を接続してもよい。また、媒体は冷却水に限られず、例えば、フロン類や二酸化炭素等を用いてもよい。
The
バイパス通路34は、排ガスを熱交換器32に流さない場合に排ガスの排出通路となる。分岐部31には、排ガスを熱交換器32に流通させるか、バイパス通路34を流通させるかを切り換える切換バルブ35が、軸38に回動可能に備えられている。
The
排ガスを熱交換器32に流通させるか、バイパス通路34を流通させるかは、エンジン10の運転状態や媒体である冷却水の温度等によって決定される。例えば、エンジン10の高負荷時には排ガス温度も冷却水温度も高いので、冷却水温度の上昇によるオーバーヒートを防止するために熱交換を行わず、排ガスをバイパスさせる。
Whether the exhaust gas is circulated through the
熱交換器32とバイパス通路34との間は、これらを仕切る仕切り板36(仕切り部材)が備えられている。
Between the
熱交換器32又はバイパス通路34を通過した排ガスは、合流部33を経て下流側管25へと排出される。
The exhaust gas that has passed through the
なお、本実施形態では、排ガスの流れ方向の上流側を単に上流側と呼び、排ガスの流れ方向の下流側を単に下流側と呼ぶ。 In the present embodiment, the upstream side in the exhaust gas flow direction is simply referred to as the upstream side, and the downstream side in the exhaust gas flow direction is simply referred to as the downstream side.
次に、熱交換ユニット23のより具体的な構成をより説明する。
Next, a more specific configuration of the
図2は、本発明の第1の実施形態の熱交換ユニット23の断面図であり、図3は熱交換ユニット23の分解斜視図である。
FIG. 2 is a sectional view of the
熱交換ユニット23は、前述のように、熱交換器32、バイパス通路34、切換バルブ35及び仕切り板36が、筒状のケース40に収容されて構成されている。
As described above, the
ケース40は、排ガスの流れ方向に対して平行な面で二分割された上側ケース(第1のケース)41と下側ケース(第2のケース)42とによって構成される。言い換えると、これら上側ケース41及び下側ケース42とは、排ガスの流れ方向に対して直角な方向に二分割されている。
The
熱交換器32は、上側ケース41に収容されている。熱交換器32は、図示されていない冷却水の導入パイプ及び導出パイプが接続されており、ヒータ13の下流側でエンジン10との間の冷却水系統100に接続されている。熱交換器32は、内部を多数の扁平のガス通路32aが排ガスの流れ方向に貫通し、このガス通路32aの周囲に媒体としての冷却水が流通するように構成されている。なお、冷却水と排ガスとの流れ方向は対向流としてもよいし、並行流としてもよい。
The
バイパス通路34は、バイパス管39がケース40の下側ケース42に収容されて構成される。バイパス管39は、下側ケース42の外形に沿って、上流側の端部へと向かうにつれて上側(熱交換器32側)に湾曲しながら上流側に開口する。上流側の開口部分の上側は、仕切り板36と当接する平面状の平面部39aが形成されている。
The
また、バイパス管39は、下流側へは、排ガス流れ方向と略同一方向に延びて、合流部33に開口する。
Further, the
仕切り板36は、熱交換器32とバイパス管39との間に介在する平板状の部材である。
The
仕切り板36は、バイパス管39の上流側で熱交換器32の設けられていない平面部39aに当接しているが、熱交換器32において熱交換を行うガス通路32aに対応する位置では、バイパス管39の湾曲によって、バイパス管39と仕切り板36とで所定の間隙が形成される。また、熱交換器32と仕切り板36との間にも若干の間隙が形成される。この熱交換32とバイパス管39との当接部のオフセットと間隙によって熱交換器32とバイパス管39とが直接接触しないように構成されている。
The
また、仕切り板36の排ガス流れ方向下流側には、熱交換器32のガス通路32aに対応する位置から所定の間隙を形成したままバイパス管39を支持する支持部36bが形成されている。
Further, on the downstream side of the
このような構成によって、熱交換器32とバイパス管39との間に所定の間隙が形成される。この間隙には気体(排ガス)が介在する。この気体は排ガスの主流から外れているためあまり動かない。また、気体は熱伝導率が低いため、熱交換器32にバイパス管39からの排ガスの熱が伝達されることを防止できる。すなわち、接合部が熱交換器32を外れた位置にあると共に、この仕切り板36によって熱交換器32とバイパス管39との間に所定の間隙が形成されることで、断熱構造が構成される。
With such a configuration, a predetermined gap is formed between the
熱交換ユニット23の分岐部31には、熱交換器32とバイパス通路34とのいずれか一方に排ガスを流通させるための切換バルブ35が備えられる。
The
切換バルブ35は、軸38によって回転可能に軸支される。軸38は、下側ケース42に形成された軸受穴42bに軸受38aを介して固定される。切換バルブ35は、図示しないモータやソレノイド等のアクチュエータによって軸38を回転駆動することにより回動される。
The switching
ケース40の上流側及び下流側の端部には、それぞれ上流側管22及び下流側管25と連結するためのフランジ43a、43bが接合される。
この熱交換ユニット23は、次のように製造される。
The
図3に示すように、熱交換ユニット23は、上側ケース41及び下側ケース42から構成されるケース40に、熱交換器32、バイパス管39、切換バルブ35、仕切り板36がケース40に収容される。
As shown in FIG. 3, the
まず、熱交換器32を予め上側ケース41に収容した後、これらを溶接等によって接合する。このとき、熱交換器32の上流側のみを上側ケース41に接合し、熱交換器32の下流側は、伸縮性のある部材である金属メッシュ44aを熱交換器32の周囲に巻回する。上側ケース41は、この部材を介して熱交換器32を支持する。
First, after the
また、バイパス管39を予め下側ケース42に収容した後、これらを溶接等によって接合する。このとき、上側ケース41と同様に、バイパス管39の上流側のみを下側ケース42に接合し、バイパス管39の下流側は、伸縮性のある部材である金属メッシュ44bをバイパス管39の周囲に巻回する。下側ケース42は、この部材を介してバイパス管39を支持する。
Further, after the
次に、下側ケース42に対して、切換バルブ35及び軸38を組み付けた後、上側ケース41と下側ケース42とに仕切り板36を挟持して、これらを溶接等によって接合する。その後、フランジ43a、43bや、熱交換器32への媒体の出入り口等を溶接等によって接合する。
Next, after the switching
このような手順によって、熱交換ユニット23が製造される。
The
以上のように構成された本発明の第1の実施形態の熱交換ユニット23は、次のような効果を奏する。
The
熱交換ユニット23は、ケース41は排ガスの流れ方向と水平な面で二分割した上側ケース41と下側ケース42とからなるので、これらケースの開口部分が大きくなり、内部に構成部品を組み付けるのが容易になるので作業性が向上する。そして、予め熱交換器32を収容した上側ケース41と、バイパス管39を収容した下側ケース42とを、仕切り板36を挟持して接合することによって構成されるので、溶接等の作業工数を削減することができ、製造コストを削減することができる。また、両ケースの接合部を直線的にすることが可能となるので、このことによって、溶接作業箇所の削減、溶接作業の容易化、溶接の長さを短くすること、が可能となる。
In the
また、熱交換器32とバイパス通路34とを並列に配置したので、熱交換器32への排ガスの流れを妨げる構成がなく、熱交換効率を下げることなく熱交換ユニット23の全長を小さくすることができ、車両への搭載性を損ねることがない。
Further, since the
また、熱交換器32とバイパス通路34とは、仕切り板36によって直接接触にないように構成され、このこれらの間に気体(排ガス)による断熱構造を有する。この断熱構造によって、例えば排ガスをバイパス通路34へと流通させるバイパス時に、バイパス管39から熱交換器32に熱が伝達することが防止できる。そのため、冷却水の温度が必要以上に上昇することを防止し、例えば水温上昇によるエンジンのオーバーヒートを防止できる。
Further, the
また、排ガスは常温(エンジン始動直後)から700〜800度(エンジン高負荷時)の温度で排気管20を流通する。そのため、排気管の各部材は熱膨張による応力が接合部分に加わることによって破損等の不具合を生じうる。
Further, the exhaust gas flows through the
本実施形態の熱交換ユニット23は、排ガスが流通する流通路に備えられる熱交換器32及びバイパス管39を、ガス流れ方向の一方のみを接合し、他方を伸縮性のある部材で支持したので、熱膨張による応力を吸収し、応力による破損を防止することができる。
In the
また、排ガスを熱交換器32へと流通させる熱回収時には、熱交換器32への排ガスの流通の妨げとなる構成はないので、熱回収効率を高めることができる。
Further, at the time of heat recovery in which the exhaust gas is circulated to the
そのほか、熱交換器側は冷却水が流れているため、ケース41は高温とならないとともに、バイパス通路34側のケース42もバイパス管39により二重構造となっているため高温とならない、従って、熱交換ユニット23の周囲への熱的影響を最小にできるため、切換バルブ35を駆動するソレノイドやアクチュエータ等、耐熱を考慮すべき電気部品の設置場所等の自由度が増加する。
In addition, since the cooling water flows on the heat exchanger side, the
<第2実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
第2の実施形態では、バイパス通路34の構成が異なる。なお、第1の実施形態の基本構成(図1)は共通である。また、第1の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
In the second embodiment, the configuration of the
図4は、本発明の第2の実施形態の熱交換ユニット23の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
熱交換ユニット23は、下側ケース42にバイパス管39を備えずに、下側ケース42そのものをバイパス時の排ガスの通路となるバイパス通路34とした。
In the
この第2の実施形態の熱交換ユニット23は、第1の実施形態と同様に製造される。
The
まず、熱交換器32を予め上側ケース41に収容した後、これらを溶接等によって接合する。このとき、熱交換器32の上流側のみを上側ケース41に接合し、熱交換器32の下流側は、伸縮性のある部材である金属メッシュ44aを熱交換器32の周囲に巻回する。上側ケース41は、この部材を介して熱交換器32を支持する。
First, after the
次に、下側ケース42に対して、切換バルブ35及び軸38を組み付けた後、上側ケース41と下側ケース42とに仕切り板36を挟持して、これらを溶接等によって接合する。その後、フランジ43a、43bや、熱交換器32への媒体の出入り口等を接合する。
Next, after the switching
このような手順によって、熱交換ユニット23が製造される。
The
なお、第2の実施形態では、熱交換器32が、仕切り板36のみを介してバイパス通路34に接する。そのため、熱交換器32と仕切り板36との間に間隙を形成し、この間隙に気体(排ガス)を介在させることによって断熱構造とする。
In the second embodiment, the
一方、エンジン10の排気量が大きいなど、排ガスの熱容量が比較的大きく、熱回収器への受熱が多い場合には、図5に示すように、仕切り板36を二重構造としてもよい。
On the other hand, when the exhaust capacity of the
具体的には、図5の熱交換ユニット23において、仕切り板36は、熱交換器32に接する第1の板361と、この第1の板361と所定の間隙をもってバイパス通路34側に備えられる第2の板362との二重構造となっている。これらが接する部分は熱交換器32とオフセットされていると共に、この間隙によって熱交換器32とバイパス通路34とが直接接触しないように構成されている。この間隙に気体(排ガス)を介在させることによって断熱構造が構成される。
Specifically, in the
以上のように構成された本発明の第2の実施形態の熱交換ユニット23は、次のような効果を奏する。
The
第1の実施形態と同様に、ケース41は排ガスの流れ方向と水平な面で二分割した上側ケース41と下側ケース42とからなるので、これらケースの開口部分が大きくなり、内部に構成部品を組み付けるのが容易になるので作業性が向上する。そして、予め熱交換器32を収容した上側ケース41と、バイパス管39を収容した下側ケース42とを、仕切り板36を挟持して接合することによって構成されるので、溶接等の作業工数を削減することができ、製造コストを削減することができる。また、両ケースの接合部を直線的にすることが可能となるので、このことによって、溶接作業箇所の削減、溶接作業の容易化、溶接の長さを短くすること、が可能となる。
As in the first embodiment, the
また、第1の実施形態と同様に、熱交換器32を、ガス流れ方向の一方のみを接合し、他方を伸縮性のある部材で支持することによって、熱膨張による応力を吸収し、応力による破損を防止することができる。
Similarly to the first embodiment, the
また、熱交換器32とバイパス通路34との間に気体(排ガス)を介在させて断熱構造とすることによって、バイパス時に排ガスの熱が熱交換器32へと伝達することを防止するので、冷却水が必要以上に上昇することを防止し、例えば水温上昇によるオーバーヒートを防止できる。
Further, by providing a heat insulating structure by interposing a gas (exhaust gas) between the
また、排ガスを熱交換器32へと流通させる熱回収時には、熱交換器32への排ガスの流通の妨げとなる構成はないので、熱回収効率を高めることができる。
Further, at the time of heat recovery in which the exhaust gas is circulated to the
なお、以上説明した第1及び第2の実施形態では、熱交換器32とバイパス通路34とを、仕切り板36により気体を介在させることで熱の伝達を防止するように構成した。これに対して、熱交換器32とバイパス通路34との間に、例えばグラスファイバーやスチールメッシュなどから構成される断熱材を充填してもよい。これにより、気体のみで構成するよりも断熱効果を高くできるとともに、振動や熱応力を吸収して耐久性を向上することができる。
In the first and second embodiments described above, the
また、本発明では、図1に示したようにエンジン10の排ガスの熱を冷却水によって回収する構成を例に説明したが、これに限られない。例えばエンジン10の排ガスをエンジン10の吸気側に再循環するEGRに、本実施形態の熱交換ユニット23を適用してもよい。
In the present invention, the configuration in which the heat of the exhaust gas of the
EGRに本実施形態の熱交換ユニット23を適用することによって、再循環される排ガスと冷却水とで熱交換を行って排ガス温度を下げることができるので、エンジン10の排ガスの浄化、運転効率、燃費効率を向上できる。
By applying the
10 エンジン
20 排気管
23 熱交換ユニット
32 熱交換器
34 バイパス通路
35 切換バルブ
36 仕切り板
39 バイパス管
40 ケース
41 上側ケース
42 下側ケース
DESCRIPTION OF
Claims (5)
筒形状のケースを排ガスの流れ方向に対して平行な面で二分割した第1のケース及び第2のケースと、
前記第1のケースに収容され、前記排ガスと内部を流通する前記媒体とで熱交換を行う熱交換器と、
前記第2のケースに形成され、前記排ガスを通過させるバイパス通路と、
前記排ガスを、前記熱交換器に流通させるか、前記バイパス通路に流通させるかを切り換える切換バルブと、
を備え、
前記第1のケースと前記第2のケースとを接合することによって構成されることを特徴とする熱交換ユニット。 A heat exchange unit that is installed in an exhaust gas passage of an internal combustion engine and performs heat exchange between the exhaust gas and a medium,
A first case and a second case obtained by dividing the cylindrical case into two parts in a plane parallel to the flow direction of the exhaust gas;
A heat exchanger housed in the first case and performing heat exchange between the exhaust gas and the medium flowing inside;
A bypass passage formed in the second case and allowing the exhaust gas to pass through;
A switching valve that switches whether the exhaust gas is circulated through the heat exchanger or the bypass passage;
With
A heat exchange unit comprising the first case and the second case joined together.
前記バイパス通路は、前記第2のケースに収容され、前記熱交換器から所定の間隔をもって配置されるバイパス管を備えることを特徴とする熱交換ユニット。 The heat exchange unit according to claim 1,
The bypass passage is provided in the second case, and includes a bypass pipe disposed at a predetermined interval from the heat exchanger.
前記熱交換器と前記バイパス通路との間に、断熱構造を有する仕切り部材を備えることを特徴とする熱交換ユニット。 In the heat exchange unit according to claim 1 or 2,
A heat exchange unit comprising a partition member having a heat insulating structure between the heat exchanger and the bypass passage.
前記熱交換器は、排ガス流れ方向の一方が前記第1のケースに接合され、排ガス流れ方向の他方が伸縮性のある部材を介して前記第1のケースに支持されることを特徴とする熱交換ユニット。 In the heat exchange unit according to any one of claims 1 to 3,
The heat exchanger is characterized in that one of the exhaust gas flow directions is joined to the first case, and the other of the exhaust gas flow directions is supported by the first case via a stretchable member. Replacement unit.
筒形状のケースを排ガスの流れ方向に対して平行な面で二分割した第1のケース及び第2のケースを準備する工程と、
前記第1のケースに、前記排ガスと内部を流通する前記媒体とで熱交換を行う熱交換器を収容する工程と、
前記第2のケースに、前記排ガスを通過させるバイパス通路を形成する工程と、
前記排ガスを前記熱交換器に流通させるか前記バイパス通路に流通させるかを切り換える切換バルブを前記第2のケースに配置する工程と、
前記第1のケースと前記第2のケースとを接合する工程と、
を備えることを特徴とする熱交換ユニットの製造方法。 A method of manufacturing a heat exchange unit that is installed in an exhaust gas passage of an internal combustion engine and performs heat exchange between the exhaust gas and a medium,
Preparing a first case and a second case obtained by dividing a cylindrical case into two parts in a plane parallel to the flow direction of the exhaust gas;
A step of accommodating a heat exchanger that performs heat exchange between the exhaust gas and the medium circulating inside in the first case;
Forming a bypass passage for allowing the exhaust gas to pass through the second case;
Disposing a switching valve in the second case for switching between flowing the exhaust gas to the heat exchanger or the bypass passage;
Joining the first case and the second case;
A method for manufacturing a heat exchange unit, comprising:
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JP2010131937A JP2011256783A (en) | 2010-06-09 | 2010-06-09 | Heat exchange unit and method for manufacturing of the same |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016156324A (en) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | カルソニックカンセイ株式会社 | Exhaust heat recovery unit |
JP2017180382A (en) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 株式会社大晃産業 | Exhaust heat recovery system |
JP2017190770A (en) * | 2016-04-11 | 2017-10-19 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust heat recovery system |
US10267200B2 (en) | 2015-09-14 | 2019-04-23 | Bosal Emission Control Systems Nv | Heat recovery component for an exhaust gas system of an internal combustion engine |
-
2010
- 2010-06-09 JP JP2010131937A patent/JP2011256783A/en active Pending
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