JP2016108981A - 排気熱回収装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この種の排気熱回収装置は、排気管と、シェル部材と、熱交換部と、排気流入部と、弁と、駆動部とを備えている。排気管は、内燃機関からの排気を下流側へと導く。シェル部材は、排気管の径方向に沿った外側を覆う筒状の部材である。熱交換部は、排気を高温流体とし、内燃機関の冷却水を低温流体として熱交換する。排気流入部は、排気管から熱交換部への排気の流路を有する。弁は、排気管における排気の流路に沿って流入部よりも下流側に配置されている。
さらに、水温サーモアクチュエータは、冷却液の液温に従ってピストンが延伸するため、冷却液の液温がワックスの膨張が開始する温度に達していない場合には、弁を駆動できないという課題があった。つまり、排気熱回収装置の駆動部として水温サーモアクチュエータを用いた場合、規定されたタイミングで弁を駆動することが困難であった。
排気管は、筒状に形成され、内燃機関からの排気を下流側へと導く。シェル部材は、排気管の外側を覆う。熱交換部は、排気管とシェル部材との間に配置され、高温流体としての排気と内部を流動する低温流体との間で熱交換する熱交換器を有する。
の端部が、当該ねじりバネの径方向に沿って内側に向けられていてもよい。
さらに、係合部は、係合部位に隣接する位置に、ピストンの先端と非接触となる逃げ部を備えていてもよい。
<排気熱回収装置>
図1に示す排気熱回収装置1は、内燃機関140を有した移動体に搭載される。この排気熱回収装置1は、内燃機関140からの排気142を高温流体とし、内燃機関140の
冷却液144を低温流体として熱交換することにより、排気142から熱を回収する。本実施形態における冷却液144は、冷却水であってもよいし、油液であってもよい。
<排気熱回収装置の構造>
図2に示すように、排気部2は、排気管12を備えている。排気管12は、両端が開口した円筒状に形成されている。排気管12は、内燃機関140からの排気142が流入するエキゾーストパイプやエキゾーストマニホールドなどに接続されている。
排気管14は、両端が開口した円筒状に形成されている。
つまり、外殻部材20と蓋部材22と排気管12とにより、外殻部材20と蓋部材22と排気管12とに囲まれた、環状の空間である熱交換室28が形成される。
流入部8は、導入部材56を備える。
導入部材56は、排気管12の外径よりも大きな内径を有し、両端が開口した円筒状の部材である。この導入部材56は、先端部位58と、直管部位60とを有している。
弁体62は、導入部材56の直管部位60の内径(ひいては、排気管12の直径)よりも大きな直径を有した円板状の部材である。
弁座64は、弁体62と接触することで、排気部2(導入部材56)を閉塞する部材である。本実施形態における弁座64は、導入部材56の先端部位58である。弁座64の内周面には、メッシュ状に形成されたメッシュ部材68が取り付けられている。
<駆動部の構造>
図3に示すように駆動部70は、膨張部72と、直線運動部78と、駆動部ケーシング88とを備えている。
ピストン80は、ピストン本体81と、座面部82とを備える。ピストン本体81は、棒状またはパイプ状の部材である。
るように駆動部ケーシング88内に配置されている。なお、ここで言う延伸位置とは、ピストンが延伸した場合に存在する位置である。また、ここで言う非延伸位置とは、ピストンが収縮した場合に存在する位置である。
<伝達部の構造>
伝達部100は、駆動部70の直線運動を回転運動へと変換するカム機構である。この伝達部100は、図4に示すように、係合部102と、ねじりバネ126と、バネ保持部132と、ケース部138とを備える。
図5に示すように、係合部102と、ねじりバネ126と、バネ保持部132とは、シェル部材4の外側に配置される。
本実施形態において、ピストン80が延伸すると、ピストン80の座面部82は、係合部102の係合部位108を押す。このピストン80によって押された係合部102は回動し、その係合部102が固定された弁軸66も回動する。
次に、ケース部138は、シェル部材4の外側から係合部102、ひいては伝達部100を覆う内部空間を有したL字形の部材である。このケース部138は、シェル部材4、及び駆動部ケーシング88に接続されるように固定される。シェル部材4及び駆動部ケーシング88へのケース部138の固定は、溶接にて実現してもよいし、ロウ付けにて実現しても良いし、その他の手法にて実現してもよい。
<排気熱回収装置の効果>
本実施形態の駆動部70は、いわゆる電気制御式のサーモアクチュエータである。一般的な電気制御式のサーモアクチュエータの体格は、負圧アクチュエータの体格よりも小さく、水温サーモアクチュエータの体格と同等である。したがって、電気制御式のサーモアクチュエータを弁10の駆動源として用いた排気熱回収装置1によれば、当該排気熱回収装置1の体格が大きくなることを抑制できる。
要がない。このため、排気熱回収装置1によれば、水温式サーモアクチュエータを用いる場合と異なり、内燃機関140の冷却液144が漏れることを抑制できる。
なお、排気熱回収装置1では、直線運動部78と係合部102とが係合して係合部102が回動すると、座面部82と係合部位108とが係合しつつ、座面部82の平板部84において凹部85が形成される部位とは異なる上端部が、係合部102に設けられた隙間114と非接触な状態となる。
[その他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
また、上記実施形態におけるねじりバネ126は、第1端部128だけが、径方向に沿って内側に向けられていたが、本発明のねじりバネ126においては、第1端部128に加えて、第2端部130も径方向に沿って内側に向けられていてもよい。
Claims (6)
- 筒状に形成され、内燃機関からの排気を下流側へと導く排気管と、
前記排気管の外側を覆う筒状のシェル部材と、
前記排気管と前記シェル部材との間に配置され、高温流体としての前記排気と内部を流動する低温流体との間で熱交換する熱交換器を有した熱交換部と、
前記排気管から前記熱交換部への排気が流入する流入経路を有する流入部と、
前記排気管における排気の流路に沿って前記流入部よりも下流側に配置され、前記排気管を開放閉塞する弁と、
前記弁を駆動する駆動力を発生する駆動部と、
前記駆動部にて発生した駆動力を前記弁に伝達する伝達部とを備え、
前記駆動部は、
外部からの電気信号が入力されると膨張する膨張部と、
前記膨張部の膨張に従って延伸する直線運動部とを備える
ことを特徴とする排気熱回収装置。 - 前記駆動部は、
前記膨張部及び前記直線運動部の少なくとも一部分を覆う駆動部ケーシングを備え、さらに、前記シェル部材の外表面に配置され、
当該排気熱回収装置は、
少なくとも前記伝達部を覆うように前記シェル部材に固定されるケース部であって、前記駆動部ケーシングに接続されるケース部を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の排気熱回収装置。 - 前記伝達部は、
前記弁の軸に固定され、前記直線運動部と係合する係合部と、
前記弁に対して付勢力を加える、ねじりバネとを備え、
前記ねじりバネは、少なくとも一方の端部が径方向に沿って内側に向けられている
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の排気熱回収装置。 - 前記係合部は、円弧状に形成された係合部位を有し、
前記直線運動部は、ピストンを備え、
前記ピストンは、前記係合部の前記係合部位と係合する座面の形状が円弧状の凹部である
ことを特徴とする請求項3に記載の排気熱回収装置。 - 前記係合部は、前記係合部位に隣接する位置に、前記ピストンの先端と非接触となる逃げ部を備える
ことを特徴とする請求項4に記載の排気熱回収装置。 - 前記膨張部は、
外部からの電気信号によって発熱する発熱体と、
温度が高いほど膨張するワックスと、
前記ワックスの表面の少なくとも一部を断熱する断熱部とを備える
ことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の排気熱回収装置。
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