JP2018109384A - Exhaust heat recovery system - Google Patents

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久永 徹
Toru Hisanaga
徹 久永
輝章 兵頭
Teruaki Hyodo
輝章 兵頭
芳隆 平林
Yoshitaka Hirabayashi
芳隆 平林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact exhaust heat recovery system which can warm cooling water, and can generate electric power.SOLUTION: A exhaust heat recovery system (20) includes a branch portion (30) branching exhaust gas introduced from an exhaust gas introduction port (31a) in two flow passages, a first flow passage (22) connected with the branch portion (30) and having an upstream side end facing the exhaust gas introduction port (31a), a second flow passage (24) provided along the first flow passage (22) and having an upstream side end connected with the branch portion, and a heat exchanger (60) provided in the second flow passage (24) and warming water flowing inside with heat of the exhaust gas. The first flow passage (22) has a thermoelectric power generating device (40) that generates power on the basis of a temperature difference between the heat of the exhaust gas and heat of a medium flowing inside.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、改良された排熱回収装置に関する。   The present invention relates to an improved exhaust heat recovery apparatus.

内燃機関において発生した排気ガスの熱を利用して、熱交換器内の媒体を温める排熱回収装置が知られている。このような排熱回収装置に関する従来技術として特許文献1に開示される技術がある。   2. Description of the Related Art An exhaust heat recovery apparatus that warms a medium in a heat exchanger using heat of exhaust gas generated in an internal combustion engine is known. As a conventional technique related to such an exhaust heat recovery apparatus, there is a technique disclosed in Patent Document 1.

図6(a)を参照する。図6(a)は、特許文献1の図5を再掲した図である。符号は、適宜振り直している。特許文献1に示されるような、排熱回収装置100は、排気ガスが流れる第1流路101と、この第1流路101に沿って設けられた第2流路102と、この第2流路102に設けられ排気ガスの熱によって内部に流れる冷却水を温める熱交換器103と、第1流路101を開閉可能に設けられ排気ガスの流れる流路を制御するバルブ装置104と、を備えている。   Reference is made to FIG. FIG. 6A is a diagram showing FIG. 5 of Patent Document 1 again. The reference numerals are appropriately reassigned. As shown in Patent Document 1, an exhaust heat recovery apparatus 100 includes a first flow path 101 through which exhaust gas flows, a second flow path 102 provided along the first flow path 101, and a second flow path. A heat exchanger 103 that is provided in the passage 102 and that heats the cooling water that flows inside by the heat of the exhaust gas; ing.

ところで、このような排気ガスの熱を利用する装置として、熱電発電装置が知られている。特許文献1には、排熱回収装置の他に、熱電発電装置が開示されている。   By the way, a thermoelectric generator is known as a device that uses the heat of such exhaust gas. Patent Document 1 discloses a thermoelectric power generation apparatus in addition to an exhaust heat recovery apparatus.

図6(b)を参照する。図6(b)は、特許文献1の図11を再掲した図である。符号は、適宜振り直している。特許文献1に示されるような、熱電発電装置200は、排気ガスが通過する排気ガス路201と、この排気ガス路201に沿って隙間を介して設けられ媒体が通過する媒体路202と、これらの排気ガス路201及び媒体路202の間の隙間に配置され排気ガスの熱と媒体の熱との温度差に基づいて発電を行う熱電素子203と、を有する。   Reference is made to FIG. FIG. 6B is a diagram showing FIG. 11 of Patent Document 1 again. The reference numerals are appropriately reassigned. As shown in Patent Document 1, a thermoelectric power generation apparatus 200 includes an exhaust gas path 201 through which exhaust gas passes, a medium path 202 that is provided along the exhaust gas path 201 via a gap, and through which a medium passes. And a thermoelectric element 203 that is disposed in a gap between the exhaust gas path 201 and the medium path 202 and generates electric power based on a temperature difference between the heat of the exhaust gas and the heat of the medium.

図6(a)を併せて参照する。排気ガスによって、冷却水を温めると共に、発電を行うことができれば、エネルギを効率よく利用することができ、望ましい。   Reference is also made to FIG. If the cooling water can be warmed by the exhaust gas and power generation can be performed, energy can be used efficiently, which is desirable.

一方、限られた配置スペースに、排熱回収装置100及び熱電発電装置200の両方を配置するには、効率よくスペースを利用する必要がある。   On the other hand, in order to arrange both the exhaust heat recovery apparatus 100 and the thermoelectric power generation apparatus 200 in a limited arrangement space, it is necessary to efficiently use the space.

特開2014−95362号公報JP 2014-95362 A

本発明は、コンパクトでありながら、冷却水を温めることができると共に、発電可能である排熱回収装置の提供を課題とする。   It is an object of the present invention to provide an exhaust heat recovery device that is capable of warming cooling water and generating power while being compact.

請求項1による発明によれば、エンジンにおいて発生した排気ガスが導入される排気ガス導入口と、この排気ガス導入口から導入された排気ガスを2つの流路に分岐させる分岐部と、この分岐部に接続され上流側の端部が前記排気ガス導入口に臨む第1流路と、この第1流路に沿って設けられ上流側の端部が前記分岐部に接続された第2流路と、この第2流路に設けられ前記排気ガスの熱によって内部に流れる水を温める熱交換器と、この熱交換器に接続され前記水の温度によって作動するサーモアクチュエータと、このサーモアクチュエータによって作動され前記第1流路を開閉可能なバルブ装置と、を有する排熱回収装置において、
前記第1流路は、前記排気ガスの熱と内部に流される媒体の熱との温度差に基づいて発電を行う熱電発電装置を有していることを特徴とする排熱回収装置が提供される。
According to the first aspect of the present invention, the exhaust gas introduction port into which the exhaust gas generated in the engine is introduced, the branch portion for branching the exhaust gas introduced from the exhaust gas introduction port into two flow paths, and the branch A first flow path that is connected to the first section and has an upstream end facing the exhaust gas inlet, and a second flow path that is provided along the first flow path and has an upstream end connected to the branch section. A heat exchanger that is provided in the second flow path and that heats the water flowing inside by the heat of the exhaust gas, a thermoactuator that is connected to the heat exchanger and that operates according to the temperature of the water, and that is operated by the thermoactuator A waste heat recovery device having a valve device capable of opening and closing the first flow path,
An exhaust heat recovery device is provided, wherein the first flow path includes a thermoelectric power generation device that generates power based on a temperature difference between heat of the exhaust gas and heat of a medium flowing inside. The

請求項2に記載のごとく、好ましくは、前記第1流路は、前記排気ガスが上下方向に流れるよう上下方向に向けて、且つ、前記エンジンに沿って配置されている。   According to a second aspect of the present invention, preferably, the first flow path is arranged in the vertical direction and along the engine so that the exhaust gas flows in the vertical direction.

請求項1に係る発明では、熱電発電装置は、排気ガス導入口の下流に配置される第1流路に設けられ、熱交換器は、第1流路から分岐した第2流路に設けられている。エンジンが作動した直後においては、水の温度は低い。このとき、バルブは、第1流路を閉じる。これにより、排気ガスは、第2流路に流れ熱交換器内を流れる水を温める。これにより、急速に温める。水の温度が所定の温度に達すると、サーモアクチュエータが作動して、第1流路を開放する。排気ガス導入口の下流に配置される第1流路が開放されると、排気ガスは、直線的に第1流路を流れる。第1流路には、熱電発電装置が配置されており、排気ガスの熱と内部に流される媒体の熱との温度差に基づいて発電を行う。冷却水を温めることができると共に、発電可能である排熱回収装置は、熱交換器と熱電発電装置とが並列に配置されているため、コンパクトである。即ち、コンパクトでありながら、冷却水を温めることができると共に、発電可能である排熱回収装置を提供することができる。   In the invention according to claim 1, the thermoelectric generator is provided in the first flow path disposed downstream of the exhaust gas inlet, and the heat exchanger is provided in the second flow path branched from the first flow path. ing. Immediately after the engine is running, the water temperature is low. At this time, the valve closes the first flow path. As a result, the exhaust gas flows through the second flow path and warms the water flowing through the heat exchanger. This warms up rapidly. When the temperature of water reaches a predetermined temperature, the thermoactuator operates to open the first flow path. When the first flow path disposed downstream of the exhaust gas inlet is opened, the exhaust gas flows linearly through the first flow path. A thermoelectric generator is disposed in the first flow path, and generates power based on the temperature difference between the heat of the exhaust gas and the heat of the medium flowing inside. The exhaust heat recovery device that can warm the cooling water and generate electric power is compact because the heat exchanger and the thermoelectric power generation device are arranged in parallel. That is, it is possible to provide an exhaust heat recovery device that can warm the cooling water and generate power while being compact.

請求項2に係る発明では、第1流路は、排気ガスが上下方向に流れるよう上下方向に向けて、且つ、エンジンに沿って配置されている。エンジンに近接して配置することにより、高温の排気ガスを導入することができる。これにより、熱交換、及び、発電を効率的に行うことができる。また、上下方向に向けて配置することにより、エンジンの周縁に排熱回収装置をコンパクトに配置することができる。即ち、コンパクトに配置することのできる排熱回収装置でありながら、熱交換、及び、発電を効率的に行うことができる。   In the invention according to claim 2, the first flow path is arranged in the vertical direction and along the engine so that the exhaust gas flows in the vertical direction. By disposing it close to the engine, high-temperature exhaust gas can be introduced. Thereby, heat exchange and electric power generation can be performed efficiently. Moreover, the exhaust heat recovery device can be compactly disposed on the periphery of the engine by being disposed in the vertical direction. That is, heat exchange and power generation can be efficiently performed while being an exhaust heat recovery device that can be arranged in a compact manner.

本発明の実施例による排熱回収装置の正面図である。1 is a front view of an exhaust heat recovery apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1に示された排熱回収装置の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the exhaust heat recovery apparatus shown in FIG. 1. 図1に示された排熱回収装置の断面図である。It is sectional drawing of the waste heat recovery apparatus shown by FIG. 図3の4部拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of part 4 of FIG. 3. 図3に示された排熱回収装置の作用を説明する図である。It is a figure explaining an effect | action of the waste heat recovery apparatus shown by FIG. 従来の技術の基本構成を説明する図である。It is a figure explaining the basic composition of the conventional technology.

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
<実施例>
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
<Example>

図1を参照する。排熱回収装置20は、エンジンEnの後面に沿って縦向きに配置されている。エンジンEnには、内部で発生した排気ガスをエンジンEnの外部へ排出するための排出口を有し、この排出口に接続管11の一端が接続されている。接続管11は、エンジンEnの排出口から、排熱回収装置20まで延びている。即ち、排熱回収装置20は、接続管11を介してエンジンEnに接続されている。   Please refer to FIG. The exhaust heat recovery device 20 is disposed vertically along the rear surface of the engine En. The engine En has a discharge port for discharging exhaust gas generated inside to the outside of the engine En, and one end of the connection pipe 11 is connected to the discharge port. The connecting pipe 11 extends from the exhaust port of the engine En to the exhaust heat recovery device 20. That is, the exhaust heat recovery device 20 is connected to the engine En via the connection pipe 11.

図2、及び、図3を参照する。排熱回収装置20は、導入された排気ガスを2つの流路に分岐させる分岐部30と、この分岐部30に接続された第1流路22と、この第1流路22に設けられ排気ガスの熱と内部に流される媒体の熱との温度差に基づいて発電を行う熱電発電装置40と、第1流路22に沿って設けられ上流側の端部が分岐部30に接続された第2流路24と、この第2流路24に設けられ排気ガスの熱によって内部に流れる水を温める熱交換器60と、この熱交換器60に接続され前記水の温度によって作動するサーモアクチュエータ26と、このサーモアクチュエータ26によって作動され第1流路22を開閉可能なバルブ装置27と、このバルブ装置27を収納し第1流路22及び第2流路24が合流する合流部70と、を有する。   Please refer to FIG. 2 and FIG. The exhaust heat recovery apparatus 20 includes a branching section 30 that branches the introduced exhaust gas into two flow paths, a first flow path 22 connected to the branching section 30, and an exhaust gas provided in the first flow path 22. A thermoelectric generator 40 that generates power based on the temperature difference between the heat of the gas and the heat of the medium that flows inside, and an upstream end provided along the first flow path 22 are connected to the branch portion 30. A second flow path 24, a heat exchanger 60 provided in the second flow path 24 for warming water flowing therein by the heat of exhaust gas, and a thermoactuator connected to the heat exchanger 60 and operating according to the temperature of the water 26, a valve device 27 that can be operated by the thermoactuator 26 to open and close the first flow path 22, a merging portion 70 that houses the valve device 27 and the first flow path 22 and the second flow path 24 merge together, Have

分岐部30は、断面略U字状の2枚の部材を互いに向かい合わせに設けることにより箱状に形成されている。分岐部30は、上流側に配置された上流側分岐部材31と、この上流側分岐部材31に接続された下流側分岐部材32と、からなる。ここで、上流側とは、排気ガスの流れを基準として上流側をいう。下流側とは、排気ガスの流れを基準として下流側をいう。以下についても同様である。   The branch portion 30 is formed in a box shape by providing two members having a substantially U-shaped cross section so as to face each other. The branch portion 30 includes an upstream branch member 31 disposed on the upstream side and a downstream branch member 32 connected to the upstream branch member 31. Here, the upstream side means the upstream side based on the flow of exhaust gas. The downstream side refers to the downstream side based on the exhaust gas flow. The same applies to the following.

上流側分岐部材31は、接続管11(図1参照)が接続され、排気ガスが導入される排気ガス導入口31aを含む。   The upstream branch member 31 includes an exhaust gas inlet 31a to which the connection pipe 11 (see FIG. 1) is connected and into which exhaust gas is introduced.

下流側分岐部材32は、第1流路22の上流側の端部が差し込まれた第1流路上流側差込孔32aと、第2流路24の上流側の端部が差し込まれた第2流路上流側差込孔32bと、を有している。   The downstream branching member 32 includes a first channel upstream insertion hole 32a into which an upstream end of the first channel 22 is inserted, and a second channel 24 into which an upstream end is inserted. 2 flow path upstream side insertion hole 32b.

第1流路22は、上流側の端部を構成する熱電発電装置40と、この熱電発電装置40の下流側の端部から合流部70の近傍まで延びる第1流路本体部22aと、この第1流路本体部22aの下流側の端部から合流部70の内部まで延びる第1流路延出部22bと、を有する。第1流路本体部22aは、下流に向かって流路が細くなっている。   The first flow path 22 includes a thermoelectric generator 40 that constitutes an upstream end, a first flow path main body 22a that extends from the downstream end of the thermoelectric generator 40 to the vicinity of the junction 70, and A first flow path extending portion 22b extending from the downstream end of the first flow path main body portion 22a to the inside of the merging portion 70. The first flow path body 22a has a flow path that narrows toward the downstream.

図3に示される状態において、第1流路延出部22bの下流側の端部は、バルブ装置27によって閉じられている。即ち、第1流路延出部22bの下流側の端部は、バルブ装置27の座とされている。   In the state shown in FIG. 3, the downstream end of the first flow path extension 22 b is closed by the valve device 27. That is, the downstream end of the first flow path extension 22 b is a seat for the valve device 27.

熱電発電装置40は、ケース41と、このケース41の両端をそれぞれ閉じる一対のエンドプレート42,43と、これらのエンドプレート42,43によって両端が支持され内部に排気ガスが通過する排気ガス路44と、この排気ガス路44に沿って隙間を介してケース41の内部に設けられ媒体が通過する媒体路45と、この媒体路45に設けられた媒体用フィン46と、これらの排気ガス路44及び媒体路45の間の隙間に配置され排気ガスの熱と媒体の熱との温度差に基づいて発電を行う熱電素子47(ペルチェ素子)と、を有する。   The thermoelectric generator 40 includes a case 41, a pair of end plates 42 and 43 that close both ends of the case 41, and an exhaust gas passage 44 that is supported at both ends by the end plates 42 and 43 and through which exhaust gas passes. A medium path 45 that is provided inside the case 41 through a gap along the exhaust gas path 44 and through which the medium passes, a medium fin 46 provided in the medium path 45, and these exhaust gas paths 44. And a thermoelectric element 47 (Peltier element) that is arranged in a gap between the medium path 45 and generates electric power based on a temperature difference between the heat of the exhaust gas and the heat of the medium.

ケース41は、断面略U字状の2枚の部材を互いに向かい合わせに設けることにより形成されている。ケース41は、第1流路上流側差込孔32aに差し込まれた上流側ケース半体41aと、この上流側ケース半体41aに重ねられた下流側ケース半体41bと、からなる。上流側ケース半体41a、及び、下流側ケース半体41bは、共に、金属の板材を深絞り加工してなる。   The case 41 is formed by providing two members having a substantially U-shaped cross section so as to face each other. The case 41 includes an upstream case half 41a inserted into the first flow path upstream insertion hole 32a, and a downstream case half 41b overlaid on the upstream case half 41a. Both the upstream case half 41a and the downstream case half 41b are formed by deep drawing a metal plate material.

上流側のエンドプレート42は、上流側ケース半体41aの上流側の端部に一体的に形成されている。即ち、深絞り加工した板材の底部が上流側のエンドプレート42とされている。   The upstream end plate 42 is formed integrally with the upstream end of the upstream case half 41a. That is, the bottom of the deep-drawn plate material is the end plate 42 on the upstream side.

下流側のエンドプレート43は、排気ガス流路44の下流側の端部、及び、下流側ケース半体41bを接続している。   The downstream end plate 43 connects the downstream end of the exhaust gas passage 44 and the downstream case half 41b.

排気ガス路44は、扁平チューブ状に形成されたチューブ44aと、このチューブ44aの内部に配置された板状のセパレータ44bと、このセパレータ44bの両面にそれぞれ配置された排気ガス用フィン44c,44cと、からなる。   The exhaust gas path 44 includes a tube 44a formed in a flat tube shape, a plate-shaped separator 44b disposed inside the tube 44a, and exhaust gas fins 44c and 44c disposed on both surfaces of the separator 44b. And consist of

排気ガス路44に沿ってケース48が配置されている。これらの排気ガス路44とケース48とによって隙間が形成されている。排気ガス路44の上流側の端部は、ケース48に接続されている。一方、排気ガス路44の下流側の端部は、ケース48に接続されずに、下流側のエンドプレート43に接続されている。   A case 48 is disposed along the exhaust gas passage 44. A gap is formed between the exhaust gas passage 44 and the case 48. The upstream end of the exhaust gas passage 44 is connected to the case 48. On the other hand, the downstream end of the exhaust gas passage 44 is not connected to the case 48 but is connected to the downstream end plate 43.

ケース48の外周には低温の媒体が流れる。ケース48の内側に設けられた排気ガス路44の内周には、高温の排気ガスが流れる。排気ガス路44は、温度差により熱伸びする量が異なる。下流側のエンドプレート43は、熱伸びを吸収可能な構成とされ、熱伸びを吸収することにより、ケース41等に加わり得る負荷を軽減している。   A low temperature medium flows on the outer periphery of the case 48. Hot exhaust gas flows through the inner periphery of the exhaust gas passage 44 provided inside the case 48. The exhaust gas passage 44 differs in the amount of thermal expansion due to the temperature difference. The downstream end plate 43 is configured to be able to absorb the thermal elongation, and the load that can be applied to the case 41 and the like is reduced by absorbing the thermal elongation.

第2流路24は、第2流路上流側差込孔32bに差し込まれ熱交換器60まで延びる上流側第2流路24aと、熱交換器60と、この熱交換器60から合流部70まで延びる下流側第2流路24bと、からなる。   The second flow path 24 is inserted into the second flow path upstream side insertion hole 32b and extends to the heat exchanger 60, the upstream second flow path 24a, the heat exchanger 60, and the junction 70 from the heat exchanger 60. A downstream second flow path 24b extending to the bottom.

熱交換器60は、コアケース61の内部に複数の熱交換チューブ62が積層され、熱交換チューブ62の内部に排気ガスを流すと共に、熱交換チューブ62の外部に冷却水を流す、周知の装置である。熱交換チューブ62を介して、排気ガスの熱が冷却水に伝わる。   The heat exchanger 60 is a well-known device in which a plurality of heat exchange tubes 62 are stacked inside a core case 61, exhaust gas flows inside the heat exchange tube 62, and cooling water flows outside the heat exchange tube 62. It is. The heat of the exhaust gas is transmitted to the cooling water through the heat exchange tube 62.

図2を参照する。冷却水は、ケース41に接続された冷却水導入管63によって熱電発電装置40の内部に導かれる。ケース41の内部を通過した冷却水は、連結管66を通り、熱交換器60の内部に導かれる。コアケース61の内部において温められた冷却水は、コアケース61に接続された第1の冷却水排出管64からサーモアクチュエータ26に導かれる。サーモアクチュエータ26に流れた冷却水は、サーモアクチュエータ26に接続された第2の冷却水排出管65から排出される。   Please refer to FIG. The cooling water is guided into the thermoelectric generator 40 by a cooling water introduction pipe 63 connected to the case 41. The cooling water that has passed through the inside of the case 41 passes through the connecting pipe 66 and is guided into the heat exchanger 60. The cooling water warmed inside the core case 61 is guided to the thermoactuator 26 from the first cooling water discharge pipe 64 connected to the core case 61. The cooling water that has flowed to the thermoactuator 26 is discharged from a second cooling water discharge pipe 65 that is connected to the thermoactuator 26.

サーモアクチュエータ26は、冷却水の温度によってロッド26aが進退する。ロッド26aの先端は、リンク機構29に接続されている。   In the thermoactuator 26, the rod 26a advances and retreats depending on the temperature of the cooling water. The tip of the rod 26 a is connected to the link mechanism 29.

図3を併せて参照する。バルブ装置27は、リンク機構29を介してサーモアクチュエータ26に接続された軸部材27aと、この軸部材27aに固定された第1弁体27b、及び、第2弁体27cと、からなる。   Please refer to FIG. The valve device 27 includes a shaft member 27a connected to the thermoactuator 26 via a link mechanism 29, a first valve body 27b fixed to the shaft member 27a, and a second valve body 27c.

軸部材27aは、両端部が回転可能に合流部70に固定されている。軸部材27aは、サーモアクチュエータ26のロッド26aが進退すると、リンク機構29を介して回転する。軸部材27aは、軸線に対して垂直に交わる断面を基準として、略D字状を呈する。   Both ends of the shaft member 27a are fixed to the joining portion 70 so as to be rotatable. The shaft member 27 a rotates via the link mechanism 29 when the rod 26 a of the thermoactuator 26 advances and retreats. The shaft member 27a has a substantially D shape with reference to a cross section perpendicular to the axis.

第1弁体27bは、軸部材27aと共に回転可能であり、第1流路22の下流側の端部を開閉可能な弁体である。第2弁体27cは、軸部材27aと共に回転可能であり、第2流路24の下流側の端部を開閉可能な弁体である。第1弁体27b、及び、第2弁体27cは、第1弁体27bが第1流路22を閉じている場合に第2弁体27cが第2流路24を開放し、第1弁体27bが第1流路22を開放している場合に第2弁体27cが第2流路24を閉じるよう、軸部材27aに取り付けられている。   The first valve body 27 b is a valve body that can rotate together with the shaft member 27 a and can open and close the downstream end of the first flow path 22. The second valve body 27 c is a valve body that can rotate together with the shaft member 27 a and can open and close the downstream end of the second flow path 24. When the first valve body 27b closes the first flow path 22, the second valve body 27c opens the second flow path 24 when the first valve body 27b and the second valve body 27c are closed. The second valve body 27 c is attached to the shaft member 27 a so as to close the second flow path 24 when the body 27 b opens the first flow path 22.

第1弁体27b、及び、第2弁体27cは、共に、軸部材27aの平坦な面に共締めされて固定されている。組み立て作業を容易にすると共に、第1弁体27b及び第2弁体27cの互いの位置決めを容易に行うためである。一方、第1弁体27b及び第2弁体27cがそれぞれ別体で製造されることにより、それぞれの形状に関して設計の自由度を高めることができる。即ち、それぞれの弁体27b,27cの高い設計の自由度を確保しつつ、それぞれの弁体27b,27cを正確な位置に取り付けることができる。   Both the first valve element 27b and the second valve element 27c are fastened together and fixed to the flat surface of the shaft member 27a. This is because the assembly operation is facilitated and the first valve body 27b and the second valve body 27c are easily positioned relative to each other. On the other hand, since the first valve body 27b and the second valve body 27c are manufactured separately, the degree of freedom in design can be increased with respect to each shape. That is, it is possible to attach the respective valve bodies 27b and 27c to accurate positions while ensuring a high degree of design freedom of the respective valve bodies 27b and 27c.

合流部70は、断面略U字状の2枚の部材を互いに向かい合わせに設けることにより箱状に形成されている。合流部70は、第1流路22及び第2流路24が接続された上流側合流部材71と、この上流側合流部材71に接続された下流側合流部材72と、を有する。   The joining portion 70 is formed in a box shape by providing two members having a substantially U-shaped cross section facing each other. The junction 70 includes an upstream junction member 71 to which the first channel 22 and the second channel 24 are connected, and a downstream junction member 72 connected to the upstream junction member 71.

上流側合流部材71は、第1流路延出部22bを差し込むために空けられた第1流路下流側差込孔71aと、下流側第2流路24bに連通するよう空けられた第2流路下流側孔71bと、を有する。   The upstream side merging member 71 is vacated so as to communicate with the first flow path downstream insertion hole 71a opened for inserting the first flow path extension 22b and the downstream second flow path 24b. And a flow path downstream side hole 71b.

下流側合流部材72は、外部に排気ガスを排出するために空けられた排気ガス排出口72aを有している。   The downstream side merging member 72 has an exhaust gas discharge port 72a that is vacated to discharge the exhaust gas to the outside.

以上の構成による排熱回収装置20の作用を、以下に説明する。   The operation of the exhaust heat recovery apparatus 20 having the above configuration will be described below.

図3を参照する。エンジンEn(図1参照)の始動直後においては、冷却水の温度が低い。このため、排気ガスを熱交換器60に流し、排気ガスの熱により冷却水を温める。このため、バルブ装置27は、第1流路22の下流側の端部を閉じている。   Please refer to FIG. Immediately after starting the engine En (see FIG. 1), the temperature of the cooling water is low. For this reason, exhaust gas is flowed to the heat exchanger 60 and the cooling water is warmed by the heat of the exhaust gas. For this reason, the valve device 27 closes the downstream end of the first flow path 22.

排気ガス導入口31aから導入された排気ガスは、第2流路24を流れる。熱交換器60は、第2流路24の一部を構成している。このため、導入された排気ガスは、熱交換器60を通過する。   The exhaust gas introduced from the exhaust gas inlet 31 a flows through the second flow path 24. The heat exchanger 60 constitutes a part of the second flow path 24. For this reason, the introduced exhaust gas passes through the heat exchanger 60.

熱交換器60に導入された排気ガスは、熱交換チューブ62の内部を通過する。排気ガスが通過することにより、熱交換チューブ62は、温められる。一方、熱交換チューブ62の外周には、冷却水が流されている。温められた熱交換チューブ62の熱は、冷却水へと伝えられる。これにより冷却水が温められる。   The exhaust gas introduced into the heat exchanger 60 passes through the heat exchange tube 62. The heat exchange tube 62 is warmed by the passage of the exhaust gas. On the other hand, cooling water is allowed to flow around the outer periphery of the heat exchange tube 62. The heat of the heated heat exchange tube 62 is transferred to the cooling water. This warms the cooling water.

図1を参照する。所定の温度まで冷却水が温められることにより、サーモアクチュエータ26の内部に充填されたワックスの体積が膨張する。これにより、ロッド26aは、ワックスに押し出されるようにして前進する。ロッド26aが前進することにより、リンク機構29が軸部材27aを回転させる。   Please refer to FIG. When the cooling water is heated to a predetermined temperature, the volume of the wax filled in the thermoactuator 26 expands. Thereby, the rod 26a moves forward so as to be pushed out by the wax. As the rod 26a moves forward, the link mechanism 29 rotates the shaft member 27a.

図5を参照する。軸部材27aが回転することにより、第2弁体27cは、第2流路24を閉鎖し、第1弁体27bは、第1流路22を開放する。これにより、排気ガスは、第1流路22を流れる。   Please refer to FIG. As the shaft member 27a rotates, the second valve body 27c closes the second flow path 24, and the first valve body 27b opens the first flow path 22. Thereby, the exhaust gas flows through the first flow path 22.

第1流路22の上流側の端部は、熱電発電装置40によって構成されている。このため、排気ガスは、熱電発電装置40に導入される。導入された排気ガスは、排気ガス路44を通過する。排気ガス路44は、排気ガスの熱により温められ、高温になる。一方、媒体路45には、排気ガスよりも低温の媒体が流れている。ケース48は、低温の媒体によって冷却されている。   The upstream end of the first flow path 22 is constituted by a thermoelectric generator 40. For this reason, the exhaust gas is introduced into the thermoelectric generator 40. The introduced exhaust gas passes through the exhaust gas passage 44. The exhaust gas passage 44 is warmed by the heat of the exhaust gas and becomes high temperature. On the other hand, a medium having a temperature lower than that of the exhaust gas flows through the medium path 45. The case 48 is cooled by a low temperature medium.

熱電素子47は、一端が排気ガス路44の外周に接し、他端が媒体路45の外周に接している。そして、排気ガス路44は、高温であり、媒体路45は、排気ガス路44よりも低温である。熱電素子47は、これらの温度差に基づいて発電を行う。   One end of the thermoelectric element 47 is in contact with the outer periphery of the exhaust gas path 44, and the other end is in contact with the outer periphery of the medium path 45. The exhaust gas path 44 is at a high temperature, and the medium path 45 is at a lower temperature than the exhaust gas path 44. The thermoelectric element 47 generates power based on these temperature differences.

以上に説明した本発明によれば、以下の効果を奏する。   According to the present invention described above, the following effects can be obtained.

冷却水を温めることができると共に、発電可能である排熱回収装置20は、熱交換器60と熱電発電装置40とが並列に配置されているため、コンパクトである。即ち、コンパクトでありながら、冷却水を温めることができると共に、発電可能である排熱回収装置20を提供することができる。   The exhaust heat recovery device 20 that can warm the cooling water and can generate power is compact because the heat exchanger 60 and the thermoelectric power generation device 40 are arranged in parallel. That is, it is possible to provide the exhaust heat recovery device 20 that can warm the cooling water and generate power while being compact.

図1を参照する。第1流路22は、排気ガスが上下方向に流れるよう上下方向に向けて、且つ、エンジンEnに沿って配置されている。エンジンEnに近接して配置することにより、高温の排気ガスを導入することができる。これにより、熱交換、及び、発電を効率的に行うことができる。また、上下方向に向けて配置することにより、エンジンEnの周縁に排熱回収装置20をコンパクトに配置することができる。即ち、コンパクトに配置することのできる排熱回収装置20でありながら、熱交換、及び、発電を効率的に行うことができる。   Please refer to FIG. The first flow path 22 is arranged in the vertical direction and along the engine En so that the exhaust gas flows in the vertical direction. By disposing it close to the engine En, high-temperature exhaust gas can be introduced. Thereby, heat exchange and electric power generation can be performed efficiently. Moreover, the exhaust heat recovery apparatus 20 can be compactly arrange | positioned at the periphery of the engine En by arrange | positioning toward an up-down direction. That is, heat exchange and power generation can be efficiently performed while the exhaust heat recovery device 20 can be arranged compactly.

熱電発電装置40及び熱交換器60は、内部に水が流れる連結管66によって連結されている。それぞれの装置に個別に水(媒体)の導入部及び排出部を形成する場合に比べて、部品点数を削減することができると共に、システムも簡略化でき、省スペース化にも資する。なお、この場合には、熱交換器60内を流れる媒体は、熱電発電装置40の内部を流れる水である。   The thermoelectric generator 40 and the heat exchanger 60 are connected by a connecting pipe 66 through which water flows. The number of parts can be reduced, the system can be simplified, and space can be saved as compared with the case where the water (medium) introduction part and the discharge part are individually formed in each device. In this case, the medium flowing in the heat exchanger 60 is water flowing in the thermoelectric generator 40.

加えて、熱電発電装置40、連結管66、熱交換器60の順に水を流す。熱交換器60によって温められる前の水を熱電発電装置40に流す。これにより、水と排気ガスの温度差をより大きくすることができる。温度差によって発電する熱電発電装置40をより効率的に作動させることができる。一方、熱電発電装置40を通過して僅かに温まった水を熱交換器60に導入することにより、より迅速に水を温めることができる。   In addition, water is allowed to flow in the order of the thermoelectric generator 40, the connecting pipe 66, and the heat exchanger 60. The water before being heated by the heat exchanger 60 is passed through the thermoelectric generator 40. Thereby, the temperature difference of water and exhaust gas can be enlarged more. It is possible to operate the thermoelectric power generation device 40 that generates power according to the temperature difference more efficiently. On the other hand, by introducing water that has passed through the thermoelectric generator 40 and is slightly warmed into the heat exchanger 60, the water can be warmed more quickly.

尚、本発明の排熱回収装置は、実施の形態では四輪車に適用したが、車両全般に適用可能であり、さらに車両以外の乗り物、さらに乗り物以外の用途にも適用可能である。   Although the exhaust heat recovery apparatus of the present invention is applied to a four-wheeled vehicle in the embodiment, it can be applied to all vehicles, and can also be applied to vehicles other than vehicles and uses other than vehicles.

また、本発明の排熱回収装置は、車体の下のスペースなどエンジン(パワーユニット)近傍以外のスペースに配置しても良い。   Further, the exhaust heat recovery apparatus of the present invention may be disposed in a space other than the vicinity of the engine (power unit) such as a space under the vehicle body.

即ち、本発明は、作用及び効果を奏する限りにおいて、実施例に限定されるものではない。   That is, the present invention is not limited to the examples as long as the effects and effects are exhibited.

本発明の排熱回収装置は、四輪車に好適である。   The exhaust heat recovery apparatus of the present invention is suitable for a four-wheeled vehicle.

20…排熱回収装置
22…第1流路
24…第2流路
26…サーモアクチュエータ
27…バルブ装置
30…分岐部
31a…排気ガス導入口
40…熱電発電装置
60…熱交換器
En…エンジン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Waste heat recovery apparatus 22 ... 1st flow path 24 ... 2nd flow path 26 ... Thermo actuator 27 ... Valve apparatus 30 ... Branch part 31a ... Exhaust gas inlet 40 ... Thermoelectric power generation device 60 ... Heat exchanger En ... Engine

Claims (2)

エンジンにおいて発生した排気ガスが導入される排気ガス導入口と、この排気ガス導入口から導入された排気ガスを2つの流路に分岐させる分岐部と、この分岐部に接続され上流側の端部が前記排気ガス導入口に臨む第1流路と、この第1流路に沿って設けられ上流側の端部が前記分岐部に接続された第2流路と、この第2流路に設けられ前記排気ガスの熱によって内部に流れる水を温める熱交換器と、この熱交換器に接続され前記水の温度によって作動するサーモアクチュエータと、このサーモアクチュエータによって作動され前記第1流路を開閉可能なバルブ装置と、を有する排熱回収装置において、
前記第1流路は、前記排気ガスの熱と内部に流される媒体の熱との温度差に基づいて発電を行う熱電発電装置を有していることを特徴とする排熱回収装置。
An exhaust gas introduction port through which exhaust gas generated in the engine is introduced, a branch part for branching the exhaust gas introduced from the exhaust gas introduction port into two flow paths, and an upstream end connected to the branch part A first flow path facing the exhaust gas inlet, a second flow path provided along the first flow path and having an upstream end connected to the branch section, and provided in the second flow path A heat exchanger that heats the water flowing inside by the heat of the exhaust gas, a thermoactuator that is connected to the heat exchanger and that operates according to the temperature of the water, and that can be opened and closed by the thermoactuator. A waste heat recovery device having a valve device,
The exhaust heat recovery apparatus according to claim 1, wherein the first flow path includes a thermoelectric power generation device that generates power based on a temperature difference between the heat of the exhaust gas and the heat of the medium flowing inside.
前記第1流路は、前記排気ガスが上下方向に流れるよう上下方向に向けて、且つ、前記エンジンに沿って配置されていることを特徴とする請求項1記載の排熱回収装置。   2. The exhaust heat recovery apparatus according to claim 1, wherein the first flow path is disposed vertically along the engine so that the exhaust gas flows in the vertical direction.
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