JP2019027280A - 排熱回収構造 - Google Patents

排熱回収構造 Download PDF

Info

Publication number
JP2019027280A
JP2019027280A JP2017143371A JP2017143371A JP2019027280A JP 2019027280 A JP2019027280 A JP 2019027280A JP 2017143371 A JP2017143371 A JP 2017143371A JP 2017143371 A JP2017143371 A JP 2017143371A JP 2019027280 A JP2019027280 A JP 2019027280A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
actuator
piping
heat
pipe
exhaust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017143371A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6815947B2 (ja
Inventor
村田 登志朗
Toshiro Murata
登志朗 村田
市川 幸司
Koji Ichikawa
幸司 市川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sango Co Ltd
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Sango Co Ltd
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sango Co Ltd, Toyota Motor Corp filed Critical Sango Co Ltd
Priority to JP2017143371A priority Critical patent/JP6815947B2/ja
Priority to US16/021,675 priority patent/US10704494B2/en
Priority to CN201810706896.3A priority patent/CN109296427B/zh
Publication of JP2019027280A publication Critical patent/JP2019027280A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6815947B2 publication Critical patent/JP6815947B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F02G5/04Profiting from waste heat of exhaust gases in combination with other waste heat from combustion engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/18Construction facilitating manufacture, assembly, or disassembly
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02Profiting from waste heat of exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/02Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a heat exchanger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2410/00By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/10Fuel manifold
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Abstract

【課題】アクチュエータが熱害を受けることを抑制する。
【解決手段】アクチュエータ19が、斜め下側を向く側面72A及び側面63Aに対向するように配置されているため、フロアトンネル102の内側において、側面72A及び側面63Aに対する斜め下側に配置される。すなわち、アクチュエータ19は、側面72A及び側面63Aが左方(真横)を向き且つその側面72A及び側面63Aに対向する位置にアクチュエータ19が配置される構成に比べ、フロアトンネル102の内側において、相対的に下側の位置に配置される。このため、フロアトンネル102の内側に下側から入り込んだ走行風が、アクチュエータ19に当たりやすく、アクチュエータ19を効果的に冷却することができる。これにより、アクチュエータ19が熱害を受けることを抑制できる。
【選択図】図3

Description

本発明は、排熱回収構造に関する。
特許文献1には、排気ガスが排出される排気管部と、排気管部から分岐されて排気管部の上方に設置され、排気ガスと冷却媒体との間で熱交換を行う排熱回収器と、排熱回収器に冷却媒体を導入する冷却配管と、排気管部の横側に設置され、排気管部に導入される排気ガスの流路を排気管部と排熱回収器とのいずれか一方に切換える切換弁を駆動するアクチュエータと、を備えた排熱回収装置であって、冷却配管をアクチュエータと排熱回収器との間に設置した排熱回収装置が開示されている。
特開2014−095362号公報
特許文献1の排熱回収装置では、冷却配管をアクチュエータと排熱回収器との間に設置することで、アクチュエータの周囲の雰囲気温度を冷却媒体によって低下させて、アクチュエータが排気ガスの輻射熱の熱害を受けることを防止する。しかしながら、アクチュエータが熱害を受けることを抑制する点において、改善の余地がある。
本発明は、上記事実を考慮して、アクチュエータが熱害を受けることを抑制できる排熱回収構造を得ることが目的である。
請求項1に係る排熱回収構造は、車両床部に形成されたフロアトンネルであって且つ下方側が開放された前記フロアトンネルの内側に配置され、自らの側面が斜め下側を向くように傾けられ、エンジンからの排気ガスが流通する配管部と、前記フロアトンネルの内側且つ前記配管部の上方側に配置され、前記配管部と連通され、前記配管部から流入した前記排気ガスと熱媒体との間で熱交換し、前記熱媒体との間で熱交換された排気ガスを前記配管部へ流出させる熱交換部と、前記側面に対向するように前記フロアトンネルの内側に配置され、前記排気ガスが前記配管部を流通する状態と前記排気ガスが前記熱交換部を流通する状態とに切り替える切替弁を作動させるアクチュエータと、を備える。
なお、配管部の「側面」とは、排気ガスの流通方向を前後方向とした場合における左右側(側方側)に配置される面である。「熱交換部が配管部の上方側に配置される構成」には、熱交換部の少なくとも一部が配管部よりも高い位置に配置される構成が含まれる。すなわち、熱交換部の少なくとも一部が配管部よりも高い位置に配置されていれば、「熱交換部が配管部の上方側に配置される構成」に該当する。「アクチュエータが側面に対向する構成」には、アクチュエータの少なくとも一部が、側面が向く斜め下側(側面に対する垂直方向)に位置する構成が含まれる。すなわち、アクチュエータの少なくとも一部が、側面が向く斜め下側(側面に対する垂直方向)に位置すれば、「アクチュエータが側面に対向する構成」に該当する。また、特許請求の範囲における「側面」及び「上下方向(高さ方向)を含む方向」は、排熱回収構造の各部(配管部、熱交換部及びアクチュエータ)が、車両床部に形成されたフロアトンネルの内側に配置された状態(すなわち、車両に搭載された状態)における概念である。
請求項1に係る排熱回収構造によれば、切替弁がアクチュエータによって作動されて、排気ガスが配管部を流通する状態になると、エンジンからの排気ガスが配管部を流通する。切替弁がアクチュエータによって作動されて、排気ガスが熱交換部を流通する状態に切り替えられると、配管部の上方側に配置された熱交換部へ配管部から排気ガスが流入する。熱交換部では、配管部から流入した排気ガスと熱媒体との間で熱交換し、熱媒体との間で熱交換された排気ガスが配管部へ流出される。
ここで、フロアトンネルは下側が開放されているため、車両の走行時に発生する走行風が、フロアトンネルの内側に下側から入り込みやすい。そして、請求項1に係る排熱回収構造では、配管部は、側面が斜め下側を向くように傾けられている。これにより、配管部の側面が側方(真横)を向く構成に比べ、フロアトンネルの内側に下側から入り込んだ走行風が配管部の側面に当たりやすい。このため、フロアトンネルの内側に下側から入り込んだ走行風によって、当該側面を効果的に冷却することができる。これにより、配管部からの輻射熱がアクチュエータに伝わりにくく、アクチュエータが熱害を受けることを抑制できる。
また、アクチュエータは、斜め下側を向く側面に対向するように配置されているため、フロアトンネルの内側において、当該側面に対する斜め下側に配置される。すなわち、アクチュエータは、配管部の側面が側方(真横)を向き且つその側面に対向する位置にアクチュエータが配置される構成に比べ、フロアトンネルの内側において、相対的に下側の位置に配置される。このため、フロアトンネルの内側に下側から入り込んだ走行風が、アクチュエータに当たりやすく、アクチュエータを効果的に冷却することができる。これにより、アクチュエータが熱害を受けることを抑制できる。
請求項2に係る排熱回収構造では、前記熱交換部は、前記配管部の前記側面側に配置された側面が前記斜め下側を向くように傾けられ、前記アクチュエータは、前記熱交換部の側面及び前記配管部の側面に対向して配置されている。
これにより、熱交換部の側面が側方(真横)を向く構成に比べ、フロアトンネルの内側に下側から入り込んだ走行風が熱交換部の側面に当たりやすい。このため、フロアトンネルの内側に下側から入り込んだ走行風によって、当該側面を効果的に冷却することができる。これにより、熱交換部からの輻射熱がアクチュエータに伝わりにくく、アクチュエータが熱害を受けることを抑制できる。
また、アクチュエータは、熱交換部の側面及び配管部の側面に対向するように配置されているため、フロアトンネルの内側において、当該側面に対する斜め下側に配置される。すなわち、アクチュエータは、熱交換部の側面及び配管部の側面が側方(真横)を向き且つそれらの側面に対向する位置にアクチュエータが配置される構成に比べ、フロアトンネルの内側において、相対的に下側の位置に配置される。このため、フロアトンネルの内側に下側から入り込んだ走行風が、アクチュエータに当たりやすく、アクチュエータを効果的に冷却することができる。これにより、アクチュエータが熱害を受けることを抑制できる。
請求項3に係る排熱回収構造では、前記アクチュエータは、最下面の高さが前記配管部の最下面の高さ以下とされている。
なお、「アクチュエータの最下面」とは、アクチュエータにおいて「位置が最も低い面」を意味する。「配管部の最下面」とは、配管部において「位置が最も低い面」を意味する。「最下面の高さが配管部の最下面の高さ以下とされる構成」には、「アクチュエータの最下面の高さが、配管部の最下面の高さと同じである構成」と、「アクチュエータの最下面の高さが、配管部の最下面の高さよりも低い構成」と、が含まれる。
請求項3に係る排熱回収構造では、アクチュエータは、最下面が配管部の最下面の高さ以下の高さに配置されている。このため、アクチュエータの最下面の高さが配管部の最下面の高さよりも高い場合に比べ、フロアトンネルの内側に下側から入り込んだ走行風が、アクチュエータの最下面に当たりやすく、アクチュエータを効果的に冷却することができる。これにより、アクチュエータが熱害を受けることを抑制できる。
請求項4に係る排熱回収構造では、前記熱交換部及び前記配管部を合わせた高さ方向の長さが、前記配管部の側面に沿った、前記熱交換部及び前記配管部を合わせた長さよりも短くなるように、前記熱交換部及び前記配管部が傾けて配置されている。
このため、配管部の側面が上下方向に沿うように熱交換部及び配管部が配置される構成に比べ、熱交換部及び配管部を合わせた高さ方向の長さが短くなる。このため、フロアトンネルの内側の高さ方向に沿ったスペースが狭い場合でも、配管部及び熱交換部を配置することができる。
本発明は、上記構成としたので、アクチュエータが熱害を受けることを抑制できるという優れた効果を有する。
本実施形態に係る排熱回収構造の全体構造を概略的に示す図である。 本実施形態に係る排熱回収構造を概略的に示す側断面図である。 本実施形態に係る排熱回収構造を概略的に示す正断面図である。 本実施形態に係る排熱回収構造を概略的に示す平面図である。 本実施形態に係るアクチュエータを概略的に示す平断面図である。 本実施形態に係るアクチュエータによって動作されるカムの動作図である。
以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。
各図に適宜示される矢印FR、矢印RH及び矢印UPは、それぞれ、前方、右方及び上方を示している。また、以下の説明で用いる前後、左右、上下の方向は、排熱回収構造10の各部が車両に搭載された状態における方向である。したがって、以下の説明で用いる前後、左右、上下の方向は、排熱回収構造10が適用される車両の前後、左右、上下の方向と一致するものである。また、以下の説明において、排気ガスのガス流通方向の上流側及び下流側を、それぞれ単に「上流側」及び「下流側」という場合がある。
(排熱回収構造10)
本実施形態に係る排熱回収構造10の構成について説明する。図1には、排熱回収構造10が示されている。
排熱回収構造10は、自動車等の車両のエンジン12からの排気ガスの熱を、後述する熱交換部30における冷却水(熱媒体の一例)との熱交換によって回収する構造である。排熱回収構造10で回収された熱は、一例として、エンジン12の暖気促進等に利用される。
排熱回収構造10は、具体的には、図1に示されるように、排気管13と、熱交換部30と、切替弁18と、アクチュエータ19と、を備えている。
排気管13は、前後方向に沿って延びる筒状の管で構成されている。排気管13の前端は、エンジン12に接続されている。これにより、エンジン12からの排気ガスが、排気管13の前端から流入し、後方側へ向けて流通する。各図では、排気ガスが流通するガス流通方向が、適宜、矢印A方向にて示されている。
排気管13は、管の一部をなす筒状の配管部20を有している。排気管13における配管部20の上流側には、触媒コンバータ14が設けられている。触媒コンバータ14は、触媒コンバータ14を通過する排気ガスから特定の物質を除去し、排気ガスを浄化する機能を有している。
配管部20は、一例として、複数に分割(例えば2分割)された部材を、溶接等によって接合することで、筒状に形成されている。具体的には、配管部20は、図3に示されるように、左側壁63、底壁65及び右側壁67を有する第一部材61と、上壁64を有する第二部材62と、を備えている。
第一部材61は、左側壁63及び右側壁67の上端から上方側(左斜め上方)へ延びる接合部69を有している。第二部材62は、上壁64の左端及び右端のそれぞれから上方側(左斜め上方)へ延びる接合部68を有している。この接合部68と接合部69とが接合されることで、配管部20が筒状に形成されている。
上壁64は、熱交換部30と配管部20とを仕切る壁としても機能する。したがって、上壁64は、配管部20の上壁であると共に、熱交換部30の後述の管部32の底壁としても機能する。
なお、配管部20の外形形状は、一例として、略矩形状に形成されている。また、配管部20では、排気ガスは後方側へ流通する。すなわち、排気ガスは、図3における紙面の奥側から手前側へ流通する。
熱交換部30は、排気ガスと冷却水(熱媒体の一例)との間で熱交換する機能を有している。熱交換部30は、図3及び図4に示されるように、配管部20に対する左斜め上側に配置されている。具体的には、熱交換部30は、配管部20の左斜め上側に配置された管部32と、管部32の内部に配置された熱交換器34と、を有している。
管部32は、図2に示されるように、前壁71と、後壁73と、を有している。さらに、管部32は、図3に示されるように、左側壁72と、右側壁74と、上壁75と、を有している。管部32の外形形状は、一例として、略矩形状に形成されている(図3参照)。
さらに、管部32は、図2に示されるように、排気ガスを内部に流入させる入口32Aと、排気ガスを内部から流出させる出口32Bと、を有している。管部32の入口32A及び出口32Bは、それぞれ、排気管13の配管部20における上流側部分22と下流側部分24とに連通している。これにより、管部32は、配管部20に並列に接続されて、配管部20を迂回する排気経路を構成している。
熱交換器34は、図2に示されるように、管部32の内部におけるガス流通方向の中間位置に配置されている。この熱交換器34には、前後方向に貫通し且つ排気ガスを流通させるガス流路(図示省略)が形成されている。
さらに、熱交換器34には、熱交換器34の内部とエンジン12との間で冷却水を循環させる冷却水循環路16が接続されている。そして、エンジン12の動力によって駆動される図示しないウォータポンプの作動によって、図1に示されるように、冷却水循環路16内を冷却水が循環されるようになっている(図1では、冷却水の流れを矢印Bで示している)。これにより、熱交換器34が、排気ガスと冷却水との熱交換によって排気ガスの熱を冷却水に回収させて、その熱をエンジン12の暖気促進等に利用する構成になっている。
冷却水循環路16は、図2に示されるように、管部32の前壁71及び後壁73をそれぞれ貫通している。また、冷却水循環路16は、アクチュエータ19(サーモアクチュエータ)を経由して熱交換器34の内部とエンジン12との間を循環する構成とされている。
なお、例えば、エンジン12の始動直後や、自動車のイグニッションスイッチがオフにされてエンジン12が停止したときには、冷却水循環路16において冷却水が循環しない構成になっている。また、例えば、排熱回収構造10がハイブリット車の自動車に適用された場合では、エンジン12の間欠運転によってエンジン12が停止しているときには、冷却水循環路16において冷却水が循環しない構成になっている。
以上の構成により、熱交換部30では、排気管13の配管部20から入口32Aを通じて流入した排気ガスと冷却水との間で熱交換し、冷却水との間で熱交換された排気ガスを、出口32Bを通じて配管部20へ流出させる(図2参照)。
配管部20の上流側部分22には、図2に示されるように、排気ガスが排気管13の配管部20を流通する状態と、排気ガスが熱交換部30(管部32)を流通する状態と、に切り替える切替弁18が設けられている。切替弁18は、配管部20の流路を閉じる位置(図2において実線で示す位置)と、配管部20と入口32Aとの間を閉じる位置(図2において二点鎖線で示す位置)と、に回転(揺動)可能に配管部20に支持されている。
切替弁18の回転軸18Aの一端部は、図5に示されるように、配管部20の左側壁63を貫通して配管部20の外側に突出している。回転軸18Aの一端には、カム89を保持するカム保持部材88が固定されている。このカム89は、アクチュエータ19によって回転駆動される。
また、回転軸18Aの一端部の外周部には、コイルスプリング80が設けられており、このコイルスプリング80は、配管部20の左側壁63に取り付けられたスプリング収容ケース86に収容されている。コイルスプリング80の一端部は、スプリング収容ケース86に固定されていると共に、コイルスプリング80の他端部はカム保持部材88に固定されている。
そして、コイルスプリング80は、一例として、切替弁18を、配管部20の流路を閉じる位置(図2において実線で示す位置)へ向けて付勢している。したがって、切替弁18は、初期位置において、配管部20の流路を閉じる位置(図2において実線で示す位置)に位置する。
アクチュエータ19としては、冷却水の温度によって駆動するサーモアクチュエータが用いられている。アクチュエータ19は、具体的には、一例として以下のように構成される。
アクチュエータ19は、図5に示されるように、ハウジング91と、円筒部材93と、ロッド94と、コイルスプリング90と、を有している。アクチュエータ19は、冷却水循環路16の経路(具体的には、エンジン12から熱交換器34へ向かう経路)の途中に配置されており、ハウジング91の内部を冷却水が流通するようになっている。
ハウジング91は、軸方向一端部に開口を有する円筒状に形成されると共に、軸方向一端部に径方向外側に張り出すフランジ部91Aが形成されている。ハウジング91の内部には、図示しないサーモワックス等の感温部材を収容したサーモエレメントが内蔵されている。
ハウジング91の軸方向他端部には、エンジン12側から冷却水が流通する第一流路16A(流通管)が連通(接続)されている。ハウジング91の上部には、ハウジング91から熱交換部30(熱交換器34)へ冷却水を流通させる第二流路16B(流通管)の一端部が連通(接続)されている。第二流路16B(流通管)の他端部は、管部32の後壁73を貫通して熱交換器34に連通(接続)されている。なお、第一流路16A及び第二流路16Bは、前述の冷却水循環路16の一部をなす。
円筒部材93は、軸方向一端部に開口を有する円筒状に形成されると共に、軸方向一端部に径方向外側に張り出すフランジ部93Aが形成されている。円筒部材93の開口端部とハウジング91の開口端部とが連通している。ロッド94は、円筒部材93の内部に円筒部材93と同軸に配置されると共に、先端部が円筒部材93の軸方向他端部を貫通している。
ロッド94の先端部には、カム89を押圧する押圧部94Aが固定されている。ロッド94の後端部は、ハウジング91に内蔵されたサーモエレメントが接触している。コイルスプリング90は、ロッド94の外周に配置されており、ロッド94を円筒部材93に収容する方向(矢印C方向)へ向けて付勢している。
アクチュエータ19では、サーモエレメントの周囲には冷却水が流通するようになっており、サーモエレメントのサーモワックスは、冷却水の温度が予め定められた所定温度に達すると膨張して、ロッド94を押圧する。これにより、図6において二点鎖線で示されるように、ロッド94の先端部に固定された押圧部94Aがカム89を押圧し、コイルスプリング80の付勢力に対抗して、回転軸18Aが回転することにより、切替弁18が配管部20と入口32Aとの間を閉じる位置(図2において二点鎖線で示す位置)へ移動する。これにより、排気ガスが排気管13の配管部20を流通する状態となる。
また、冷却水の温度が所定温度未満になると、サーモエレメントのサーモワックスが収縮し、ロッド94がコイルスプリング90に付勢されて、図6において実線で示されるように、矢印C方向へ移動する。これにより、コイルスプリング80の付勢力によって回転軸18Aが回転して、切替弁18が配管部20の流路を閉じる位置(図2において実線で示す位置)へ移動する。
以上のように、回転軸18Aが、アクチュエータ19によって回転されることで、切替弁18が作動される。
なお、アクチュエータ19は、図5に示されるように、配管部20の左側壁63に設けられたブラケット97に取り付けられている。具体的には、ハウジング91のフランジ部91Aと、円筒部材93のフランジ部93Aとが、締結部材99によってブラケット97に締結されている。また、アクチュエータ19におけるロッド94の受け部等には、樹脂材料が用いられている。また、図1、図2及び図4では、アクチュエータ19を模式的に図示している。
本実施形態では、管部32、配管部20及びアクチュエータ19は、フロアパネル101(車両床部の一例)に形成されたフロアトンネル102の内側に配置されている。フロアトンネル102は、右側壁113、左側壁115及び上壁117を有しており、下側が開放されている。右側壁113、左側壁115及び上壁117は、それぞれ、前後方向に延設されている。管部32、配管部20及びアクチュエータ19は、具体的には、フロアトンネル102における右側壁113、左側壁115及び上壁117の内周面102Aによって囲まれる空間部103に配置されている。
ここで、本実施形態では、図3に示されるように、配管部20は、フロアトンネル102の内側において、左側壁63の側面63A(外側面)が左斜め下側を向くように、傾けて配置されている。
この結果、配管部20の右側壁67の側面67A(外側面)は、フロアトンネル102の内側において、右斜め上側を向いている。さらに、配管部20の底壁65の底面65A(外面)は、フロアトンネル102の内側において、右斜め下側を向いている。また、配管部20の上壁64の上面64A(外面)は、フロアトンネル102の内側において、左斜め上側を向いている。
なお、配管部20の「側面」とは、ガス流通方向を前後方向とした場合における左右側(側方側)に配置される面である。また、本実施形態では、説明の便宜上、配管部20の各壁を、上壁64、左側壁63、底壁65及び右側壁67として説明したが、配管部20の壁部における上下左右は、この限りではない。例えば、底壁65を側壁として、底面65Aを、斜め下側を向く側面として、把握することも可能である。
さらに、本実施形態では、熱交換部30(管部32)は、配管部20の左斜め上側に配置されている。管部32は、左側壁72の側面72A(外側面)がフロアトンネル102の内側において、左斜め下側を向くように、傾けて配置されている。
この結果、管部32の右側壁74の側面74A(外側面)は、フロアトンネル102の内側において、右斜め上側を向いている。さらに、管部32の上壁75の上面75A(外面)は、フロアトンネル102の内側において、左斜め上側を向いている。
さらに、熱交換部30(管部32)及び配管部20を合わせた高さ方向の長さL1が、配管部20の左側壁63の側面63Aに沿った、熱交換部30(管部32)及び配管部20を合わせた長さL2よりも短くなるように、熱交換部30(管部32)及び配管部20が傾けて配置されている。
アクチュエータ19は、配管部20の左側壁63の側面63A、及び管部32の左側壁72の側面72Aに対向するように、フロアトンネル102の内側に配置されている。なお、「アクチュエータ19が側面に対向する構成」には、アクチュエータ19の少なくとも一部が、側面が向く斜め下側(側面に対する垂直方向)に位置する構成が含まれる。すなわち、アクチュエータ19の少なくとも一部が、側面が向く斜め下側(側面に対する垂直方向)に位置すれば、アクチュエータ19が側面に対向する構成に該当する。
さらに、アクチュエータ19は、最下面19Aの高さが、配管部20の最下面20Aの高さよりも低くされている。配管部20の最下面20Aは、左側壁63と底壁65との境界部分の外面である。なお、「アクチュエータ19の最下面19A」とは、アクチュエータ19において「位置が最も低い面」を意味する。「配管部20の最下面20A」とは、配管部20において「位置が最も低い面」を意味する。
アクチュエータ19は、熱交換部30(管部32)の下側に配置されている。具体的には、アクチュエータ19は、図4に示されるように、平面視にて、熱交換部30(管部32)に重なる下方側の位置に配置されている。
(本実施形態の作用効果)
排熱回収構造10では、冷却水の温度が所定温度未満になると、アクチュエータ19のサーモエレメントのサーモワックスが収縮し、ロッド94がコイルスプリング90に付勢されて、図6において実線で示されるように、矢印C方向へ移動する。これにより、コイルスプリング80の付勢力によって回転軸18Aが回転して、切替弁18が配管部20の流路を閉じる位置(図2において実線で示す位置)へ移動する。
これにより、配管部20の排気ガスが、入口32Aを通じて、熱交換部30(管部32)へ流入する。熱交換部30(管部32)へ流入した排気ガスは、熱交換器34において、冷却水との間で熱交換される。これにより、排気ガスの熱が回収される。冷却水との間で熱交換された排気ガスは、熱交換部30の出口32Bを通じて配管部20へ流出される。
ここで、フロアトンネル102は下側が開放されているため、車両の走行時に発生する走行風が、フロアトンネル102の内側に下側から入り込みやすい。そして、排熱回収構造10では、図3に示されるように、配管部20は、フロアトンネル102の内側において、左側壁63の側面63A(外側面)が左斜め下側を向くように、傾けて配置されている。
これにより、配管部20の側面63Aが、左方(真横)を向く構成に比べ、フロアトンネル102の内側に下側から入り込んだ走行風が、配管部20の側面63Aに当たりやすい。このため、フロアトンネル102の内側に下側から入り込んだ走行風によって、当該側面63Aを効果的に冷却することができる。これにより、配管部20からの輻射熱がアクチュエータ19に伝わりにくく、アクチュエータ19が熱害を受けることを抑制できる。
また、熱交換部30(管部32)は、図3に示されるように、左側壁72の側面72A(外側面)がフロアトンネル102の内側において、左斜め下側を向くように、傾けて配置されている。
このため、熱交換部30の側面72Aが左方(真横)を向く構成に比べ、フロアトンネル102の内側に下側から入り込んだ走行風が熱交換部30の側面72Aに当たりやすい。このため、フロアトンネル102の内側に下側から入り込んだ走行風によって、側面72Aを効果的に冷却することができる。これにより、熱交換部30からの輻射熱がアクチュエータ19に伝わりにくく、アクチュエータ19が熱害を受けることを抑制できる。
また、アクチュエータ19は、斜め下側を向く側面72A及び側面63Aに対向するように配置されているため、フロアトンネル102の内側において、側面72A及び側面63Aに対する斜め下側に配置される。すなわち、アクチュエータ19は、側面72A及び側面63Aが左方(真横)を向き且つその側面72A及び側面63Aに対向する位置にアクチュエータ19が配置される構成に比べ、フロアトンネル102の内側において、相対的に下側の位置に配置される。このため、フロアトンネル102の内側に下側から入り込んだ走行風が、アクチュエータ19に当たりやすく、アクチュエータ19を効果的に冷却することができる。これにより、アクチュエータ19が熱害を受けることを抑制できる。
さらに、排熱回収構造10では、アクチュエータ19は、最下面19Aが配管部20の最下面20Aの高さよりも低くされている。このため、アクチュエータ19の最下面19Aの高さが、配管部20の最下面20Aの高さ以上の高さとされている場合に比べ、フロアトンネル102の内側に下側から入り込んだ走行風が、アクチュエータ19の最下面19Aに当たりやすく、アクチュエータ19を効果的に冷却することができる。これにより、アクチュエータ19が熱害を受けることを抑制できる。
以上のように、排熱回収構造10では、アクチュエータ19がフロアトンネル102の内側において、下方側の位置に配置される。このため、熱交換部30(管部32)とアクチュエータ19との高低差が大きくなる。これにより、熱交換部30(管部32)において冷却水が沸騰した場合でも、沸騰ガスが冷却水循環路16(第二流路16B)を通じて、アクチュエータ19へ届きにくい。したがって、アクチュエータ19が熱害を受けることを抑制できる。
以上のように、アクチュエータ19がフロアトンネル102の内側において、下方側の位置に配置されることで、アクチュエータ19が万が一熱害を受けた場合でも、作業者が下側からアクチュエータ19にアクセスして、アクチュエータ19を交換する際に、交換作業がしやすい。
また、排熱回収構造10では、熱交換部30(管部32)及び配管部20を合わせた高さ方向の長さL1が、配管部20の左側壁63の側面63Aに沿った、熱交換部30(管部32)及び配管部20を合わせた長さL2よりも短くなるように、熱交換部30(管部32)及び配管部20が傾けて配置されている。
このため、配管部20の側面63Aが上下方向に沿うように熱交換部30及び配管部20が配置される構成に比べ、熱交換部30及び配管部20を合わせた高さ方向の長さが短くなる。このため、フロアトンネル102の内側の高さ方向に沿ったスペースが狭い場合でも、配管部20及び熱交換部30を配置することができる。
(変形例)
本実施形態では、熱交換部30(管部32)は、配管部20の左斜め上側に配置されていたが、これに限られず、配管部20の上方側に配置されていればよい。「熱交換部30が配管部20の上方側に配置される構成」には、熱交換部30の少なくとも一部が配管部20よりも高い位置に配置される構成が含まれる。すなわち、熱交換部30の少なくとも一部が配管部20よりも高い位置に配置されていれば、熱交換部30が配管部20の上方側に配置される構成に該当する。
本実施形態では、配管部20の側面63A及び管部32の側面72Aが、左斜め下側を向いていたが、これに限られず、少なくとも、配管部20の側面63Aが斜め下側を向く構成であればよい。
本実施形態では、アクチュエータ19は、配管部20の左側壁63の側面63A、及び管部32の左側壁72の側面72Aに対向するように、フロアトンネル102の内側に配置されていたが、これに限られない。アクチュエータ19は、少なくとも、配管部20の左側壁63の側面63Aに対向して配置されていればよい。
本実施形態では、配管部20の側面63A及び管部32の側面72Aが、左斜め下側を向き、且つ、アクチュエータ19が、配管部20の側面63A及び管部32の側面72Aに対向していたが、これに限られない。例えば、配管部20の側面67A及び管部32の側面74Aのうち、少なくとも、側面67Aが右斜め下側を向き、且つ、アクチュエータ19が、側面67A及び側面74Aのうち、少なくとも、側面67Aに対向して配置される構成であってもよい。
本実施形態では、アクチュエータ19として、サーモアクチュエータを用いたが、これに限られない。アクチュエータ19としては、例えば、ソレノイドやモータなどを用いてもよい。
本実施形態では、アクチュエータ19は、最下面19Aの高さが、配管部20の最下面20Aの高さよりも低くされていたが、これに限られない。例えば、アクチュエータ19の最下面19Aの高さは、配管部20の最下面20Aの高さと同じであってもよい。さらに、アクチュエータ19の最下面19Aの高さは、配管部20の最下面20Aの高さよりも高くてもよい。
また、本実施形態では、熱媒体として、冷却水を用いたが、これに限られない。熱媒体としては、例えば、ATFフルードやCTVフルードなどを用いてもよく、熱交換に用いられる液体や気体等の流体を広く適用することができる。
本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形、変更、改良が可能である。
10 排熱回収構造
12 エンジン
18 切替弁
19 アクチュエータ
19A 最下面
20 配管部
20A 最下面
30 熱交換部
63A 側面
72A 側面
101 フロアパネル(車両床下の一例)
102 フロアトンネル

Claims (4)

  1. 車両床部に形成されたフロアトンネルであって且つ下方側が開放された前記フロアトンネルの内側に配置され、自らの側面が斜め下側を向くように傾けられ、エンジンからの排気ガスが流通する配管部と、
    前記フロアトンネルの内側且つ前記配管部の上方側に配置され、前記配管部と連通され、前記配管部から流入した前記排気ガスと熱媒体との間で熱交換し、前記熱媒体との間で熱交換された排気ガスを前記配管部へ流出させる熱交換部と、
    前記側面に対向するように前記フロアトンネルの内側に配置され、前記排気ガスが前記配管部を流通する状態と前記排気ガスが前記熱交換部を流通する状態とに切り替える切替弁を作動させるアクチュエータと、
    を備える排熱回収構造。
  2. 前記熱交換部は、
    前記配管部の前記側面側に配置された側面が前記斜め下側を向くように傾けられ、
    前記アクチュエータは、前記熱交換部の側面及び前記配管部の側面に対向して配置されている、
    請求項1に記載の排熱回収構造。
  3. 前記アクチュエータは、最下面の高さが前記配管部の最下面の高さ以下とされている、
    請求項1又は2に記載の排熱回収構造。
  4. 前記熱交換部及び前記配管部を合わせた高さ方向の長さが、
    前記配管部の側面に沿った、前記熱交換部及び前記配管部を合わせた長さよりも短くなるように、前記熱交換部及び前記配管部が傾けて配置されている、
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の排熱回収構造。
JP2017143371A 2017-07-25 2017-07-25 排熱回収構造 Expired - Fee Related JP6815947B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017143371A JP6815947B2 (ja) 2017-07-25 2017-07-25 排熱回収構造
US16/021,675 US10704494B2 (en) 2017-07-25 2018-06-28 Heat recovery structure
CN201810706896.3A CN109296427B (zh) 2017-07-25 2018-07-02 热回收结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017143371A JP6815947B2 (ja) 2017-07-25 2017-07-25 排熱回収構造

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019027280A true JP2019027280A (ja) 2019-02-21
JP6815947B2 JP6815947B2 (ja) 2021-01-20

Family

ID=65137926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017143371A Expired - Fee Related JP6815947B2 (ja) 2017-07-25 2017-07-25 排熱回収構造

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10704494B2 (ja)
JP (1) JP6815947B2 (ja)
CN (1) CN109296427B (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102598538B1 (ko) * 2018-10-22 2023-11-03 현대자동차주식회사 차량용 배기 테일 트림

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4238899B2 (ja) * 2006-08-30 2009-03-18 トヨタ自動車株式会社 排気系熱交換器の車体搭載構造
JP4281789B2 (ja) * 2006-12-06 2009-06-17 トヨタ自動車株式会社 排気熱回収装置
JP2010059960A (ja) * 2008-08-08 2010-03-18 Toyota Motor Corp 排気熱回収装置
KR101125004B1 (ko) * 2009-12-04 2012-03-27 기아자동차주식회사 냉각수 및 오일 통합 열교환형 배기열 회수장치
JP5698941B2 (ja) * 2010-09-10 2015-04-08 フタバ産業株式会社 排気熱回収装置
US9702292B2 (en) * 2012-07-20 2017-07-11 Futaba Industrial Co., Ltd. Exhaust heat recovery device
JP5769675B2 (ja) * 2012-08-10 2015-08-26 フタバ産業株式会社 排気熱回収装置
JP6034147B2 (ja) 2012-11-12 2016-11-30 トヨタ自動車株式会社 排熱回収装置
EP2772620A1 (en) * 2013-03-01 2014-09-03 Borgwarner Inc. Heat recovery device
JP2015183639A (ja) * 2014-03-25 2015-10-22 トヨタ自動車株式会社 排気熱回収装置
JP2015203400A (ja) * 2014-04-16 2015-11-16 カルソニックカンセイ株式会社 排気熱回収器
JP6245163B2 (ja) 2014-12-24 2017-12-13 トヨタ自動車株式会社 排熱回収器構造
JP2016186254A (ja) * 2015-03-27 2016-10-27 カルソニックカンセイ株式会社 排気熱回収器及びその製造方法
JP2017115682A (ja) * 2015-12-24 2017-06-29 トヨタ自動車株式会社 排気熱回収装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10704494B2 (en) 2020-07-07
CN109296427B (zh) 2020-11-06
JP6815947B2 (ja) 2021-01-20
CN109296427A (zh) 2019-02-01
US20190032599A1 (en) 2019-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108005773B (zh) 控制阀
WO2016140068A1 (ja) 熱交換器、及び該熱交換器を備えた排気熱回収装置
JP2018071622A (ja) 制御バルブ
JP4551272B2 (ja) 排気熱回収装置
JP2018071779A (ja) 制御バルブ
BR0104647A (pt) Sistema de esfriamento para veìculos
JP6385323B2 (ja) 建設機械
JP6384409B2 (ja) 排熱回収器構造
JP2016097802A (ja) エンジンルーム通風構造
JP5710848B1 (ja) 作業車両
JP2019027280A (ja) 排熱回収構造
JP2017115682A (ja) 排気熱回収装置
JP2006329069A (ja) エンジン及び冷却媒体処理装置
WO2015170567A1 (ja) ハイブリッド車両の冷却装置
JP2011069260A (ja) サーモスタット及び同サーモスタットを備えるエンジンの冷却装置
US10982580B2 (en) Exhaust heat recovery structure
JP6634739B2 (ja) エンジンの冷却装置
JP4211590B2 (ja) 自動車用熱交換装置
JP6094153B2 (ja) 化学蓄熱装置
JP2019007462A (ja) 排気制御弁
JP2019018831A (ja) ラジエータファンシュラウド構造、及びファンシュラウドの脱着方法
JP6522986B2 (ja) 排気熱回収器
KR20060092345A (ko) 이지알가스 쿨러의 이지알밸브 구동장치
CN106185478B (zh) 一种暖风水管工艺车
JP2006176042A (ja) 廃熱回収装置及びそのための熱交換器

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191010

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200915

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200923

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201028

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201208

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201223

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6815947

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees