JP5077061B2 - Waste heat recovery unit - 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.
近年、ヒートパイプの原理を利用して車両のエンジンの排気系から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排熱回収器が知られている。 2. Description of the Related Art In recent years, there has been known an exhaust heat recovery device that recovers exhaust heat of exhaust gas from an exhaust system of a vehicle engine using the principle of a heat pipe and uses the exhaust heat for promoting warm-up.
このような排熱回収器は、エンジンの排気管内にヒートパイプの蒸発部を配設するとともに、エンジンの冷却水経路内にヒートパイプの凝縮部を配設し、排気ガスの排気熱によって冷却水を加熱している(例えば、特許文献1参照)。 In such an exhaust heat recovery device, a heat pipe evaporating part is provided in the exhaust pipe of the engine, and a heat pipe condensing part is provided in the engine cooling water path so that the cooling water is cooled by the exhaust heat of the exhaust gas. Is heated (see, for example, Patent Document 1).
ところで、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ある。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作動流体と、循環経路に配設され、外部からの入熱により作動流体を蒸発させる蒸発部と、蒸発部で蒸発した伝熱流体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備えるものである。 By the way, as a heat exchanger using the principle of a heat pipe, there is a loop heat pipe type heat exchanger. This includes a closed circulation path that forms a closed loop, a working fluid enclosed in the circulation path that can be evaporated and condensed, and an evaporation unit that is disposed in the circulation path and evaporates the working fluid by heat input from the outside. And a condensing unit that exchanges heat between the heat transfer fluid evaporated in the evaporation unit and the heat transfer fluid from the outside.
また、車両への搭載性に有利な、簡素でコンパクトな構造とするために、蒸発部と凝縮部を一体に構成した排熱回収器が提案されている(例えば、特許文献2参照)。これは、複数本のヒートパイプを有する蒸発部と凝縮部とが水平方向に隣接して配置され、蒸発部で蒸発した作動流体を凝縮部に導く蒸発側連結部と、凝縮部で凝縮した作動流体を蒸発部に導く凝縮側連結部とを備えるものである。
しかしながら、上記特許文献2に記載の排熱回収器において、作動流体として水を用いた場合、氷点下のような低温環境下では、凝縮側連結部内で水が凍結して作動流体の流路が閉塞されるため、排熱回収器の作動が停止してしまうという問題がある。
However, in the exhaust heat recovery device described in
これに対し、本発明者等は、図9に示すように、凝縮側連結部J72の蒸発部J1側の端部を、エンジン停止時における蒸発部J1のヒートパイプJ3a内の作動流体の水面位置Hより上方側に接続することを検討した。これによれば、エンジン停止時、すなわち排熱回収器の作動が停止している時に、凝縮側連結部J72内に作動流体が存在しないため、凝縮側連結部J72内で作動流体が凍結することを防止できる。 In contrast, as shown in FIG. 9, the present inventors set the end of the condensation side connecting portion J72 on the evaporation portion J1 side to the water surface position of the working fluid in the heat pipe J3a of the evaporation portion J1 when the engine is stopped. It was considered to connect to the upper side of H. According to this, when the engine is stopped, that is, when the operation of the exhaust heat recovery device is stopped, the working fluid is frozen in the condensing side connecting portion J72 because there is no working fluid in the condensing side connecting portion J72. Can be prevented.
しかしながら、このような構成において、蒸発部J1における凝縮側連結部J72が接続されたヒートパイプJ30内で作動流体が沸騰し、作動流体の蒸気が凝縮側連結部J72まで到達すると、凝縮側連結部J72の先端部J720において作動流体の表面張力により凝縮側連結部J72が閉塞されてしまう。すなわち、作動流体の液体が蒸気により凝縮側連結部J72内に堰き止められてしまう。この結果、作動流体の還流が停止し、排熱回収性能が低下するという問題がある。 However, in such a configuration, when the working fluid boils in the heat pipe J30 to which the condensing side connecting part J72 in the evaporation part J1 is connected, and the vapor of the working fluid reaches the condensing side connecting part J72, the condensing side connecting part. The condensing side connecting portion J72 is blocked by the surface tension of the working fluid at the leading end portion J720 of J72. In other words, the liquid of the working fluid is blocked in the condensing side connecting portion J72 by the vapor. As a result, there is a problem that the return of the working fluid is stopped and the exhaust heat recovery performance is deteriorated.
本発明は、上記点に鑑み、凝縮側連結部が閉塞されて作動流体の還流が停止することを抑制できる排熱回収器を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the waste heat recovery device which can suppress that the condensing side connection part is obstruct | occluded and the recirculation | reflux of a working fluid stops in view of the said point.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、凝縮側連結部(72)を水平方向に配置し、蒸発部(1)は、凝縮側連結部(72)内の作動流体を蒸発部(1)内に導く接続流路(30)を有しており、接続流路(30)の内壁面は天地方向に配置し、
凝縮側連結部(72)の先端部(720)を接続流路(30)内に挿入し、接続流路(30)には、先端部(720)に形成された先端開口部(721)を介して凝縮側連結部(72)内の作動流体が流入するようになっており、
先端開口部(721)には、凝縮側連結部(72)内から接続流路(30)への作動流体の流入を部分的に補助する流入補助部が設けられており、
接続流路(30)の天地方向の内壁面のうち凝縮側連結部(72)の先端開口部(721)と対向する内壁面に、先端開口部(721)の開口端面の一部分が近接ないしは接触することで、前記流入補助部が構成されていることを特徴としている。
To achieve the above object, according to the invention of
The tip end portion (720) of the condensing side connecting portion (72) is inserted into the connection channel (30), and the tip end opening (721) formed in the tip end portion (720) is inserted into the connection channel (30). Via which the working fluid in the condensing side connecting portion (72) flows.
The tip opening (721) is provided with an inflow assisting portion that partially assists the inflow of the working fluid from the condensation side coupling portion (72) into the connection flow path (30) .
A part of the opening end surface of the tip opening (721) is close to or in contact with the inner wall facing the tip opening (721) of the condensing side coupling portion (72) among the inner walls in the vertical direction of the connection channel (30). Thus, the inflow assisting portion is configured .
これによれば、凝縮側連結部(72)内の作動流体の液体が接続流路(30)の蒸気によって堰止められようとしても、凝縮側連結部(72)の先端開口部(721)の開口端面の一部分を接続流路(30)の内壁面に近接ないしは接触させることで、作動流体の液体が部分的に接続流路(30)の内壁面に接触しやすくなる。しかも、接続流路(30)の内壁面を天地方向に配置しているので、この内壁面を伝って作動流体の液体を下方へスムースに移動させることができる。これにより、凝縮側連結部(72)の作動流体の液体を接続流路(30)にスムースに導入できる。この結果、作動流体の液体が凝縮側連結部(72)内に堰き止められる現象が抑制される。したがって、凝縮側連結部(72)が閉塞されて作動流体の還流が停止することを抑制できる。 According to this, even if the liquid of the working fluid in the condensation side coupling part (72) is about to be blocked by the vapor of the connection flow path (30), the tip opening (721) of the condensation side coupling part (72 ). a portion of the opening end surface connecting channel (30) that is close or in contact with the inner wall surface of, that of easy contact with the inner wall surface of the liquid working fluid partially connecting channel (30). Moreover, since the inner wall surface of the connection channel (30) is arranged in the vertical direction, the liquid of the working fluid can be smoothly moved downward along the inner wall surface . Thus, Ru can be introduced smoothly condensation side connecting portion of the liquid of the working fluid (72) to the connecting channel (30). As a result, the phenomenon that the liquid of the working fluid is dammed in the condensing side connection part (72) is suppressed. Therefore, it is possible to prevent the condensation-side connecting portion (72) from being closed and the working fluid from being recirculated.
また、請求項2に記載の発明では、先端開口部(721)の開口端面を、凝縮側連結部(72)内の作動流体の流れ方向に対して傾斜したテーパ面とすることを特徴としている。
Further, in the invention according to
このように、先端開口部(721)の開口端面をテーパ面とすることで、凝縮側連結部(72)の先端開口部(721)の開口面積を、凝縮側連結部(72)における先端部(720)を除く部位の流路断面積より大きくすることができる。これにより、凝縮側連結部(72)の先端開口部(721)における作動流体の表面張力を低減することができるので、接続流路(30)内で作動流体が沸騰し、作動流体の蒸気が凝縮側連結部(72)の先端部(720)まで到達した際に、作動流体の表面張力により凝縮側連結部(72)が閉塞することを抑制できる。したがって、凝縮側連結部(72)が閉塞されて作動流体の還流が停止することを抑制できる。 Thus, by making the opening end surface of the tip opening portion (721) a tapered surface, the opening area of the tip opening portion (721) of the condensation side connection portion (72) is changed to the tip portion of the condensation side connection portion (72). It can be made larger than the cross-sectional area of the flow path except for (720). As a result, the surface tension of the working fluid at the tip opening (721) of the condensing side coupling part (72) can be reduced, so that the working fluid boils in the connection flow path (30), and the working fluid vapors. When the tip end portion (720) of the condensing side connecting portion (72) is reached, the condensing side connecting portion (72) can be prevented from being blocked by the surface tension of the working fluid. Therefore, it is possible to prevent the condensation-side connecting portion (72) from being closed and the working fluid from being recirculated.
また、請求項3に記載の発明では、接続流路(30)の内壁面のうち先端開口部(721)に対向する面(300)、および凝縮側連結部(72)のうち先端開口部(721)近傍の面(726)のうち少なくとも一方には、溝部が設けられていることを特徴としている。 Moreover, in invention of Claim 3 , the surface (300) which opposes a front-end | tip opening part (721) among the inner wall surfaces of a connection flow path (30), and a front-end opening part (72) among condensing side connection parts (72). 721) A groove is provided on at least one of the adjacent surfaces (726).
これによれば、溝部が形成された内壁面の濡れ性を大きくすることができるので、凝縮側連結部(72)から接続流路(30)へ作動流体が流れ易くなる。したがって、凝縮側連結部(72)が閉塞されて作動流体の還流が停止することを抑制できる。 According to this, since the wettability of the inner wall surface in which the groove portion is formed can be increased, the working fluid can easily flow from the condensing side coupling portion (72) to the connection flow path (30). Therefore, it is possible to prevent the condensation-side connecting portion (72) from being closed and the working fluid from being recirculated.
また、請求項4に記載の発明では、接続流路(30)の内壁面のうち先端開口部(721)に対向する面(300)には、当該面(300)を荒らす粗化処理が施されていることを特徴としている。 In the invention according to claim 4 , the surface (300) facing the tip opening (721) of the inner wall surface of the connection channel (30) is subjected to a roughening treatment for roughening the surface (300). It is characterized by being.
これによれば、接続流路(30)の内壁面のうち先端開口部(721)に対向する面(300)の濡れ性を他の面より大きくすることができるので、凝縮側連結部(72)から接続流路(30)へ作動流体が流れ易くなる。したがって、凝縮側連結部(72)が閉塞されて作動流体の還流が停止することを抑制できる。 According to this, the wettability of the surface (300) facing the tip opening (721) in the inner wall surface of the connection channel (30) can be made larger than that of the other surface, so that the condensation side connecting portion (72 ) To the connection flow path (30). Therefore, it is possible to prevent the condensation-side connecting portion (72) from being closed and the working fluid from being recirculated.
また、請求項5に記載の発明では、凝縮側連結部(72)の内壁面のうち先端開口部(721)近傍の面(726)には、当該面(726)を荒らす粗化処理が施されていることを特徴としている。 Further, in the invention according to claim 5 , a roughening process for roughening the surface (726) is performed on the surface (726) in the vicinity of the tip opening (721) of the inner wall surface of the condensing side connection portion (72). It is characterized by being.
これによれば、凝縮側連結部(72)の内壁面のうち先端開口部(721)近傍の面(726)の濡れ性を他の面より大きくすることができるので、凝縮側連結部(72)から接続流路(30)へ作動流体が流れ易くなる。したがって、凝縮側連結部(72)が閉塞されて作動流体の還流が停止することを抑制できる。 According to this, since the wettability of the surface (726) in the vicinity of the tip opening (721) in the inner wall surface of the condensation side coupling portion (72) can be made larger than the other surfaces, the condensation side coupling portion (72 ) To the connection flow path (30). Therefore, it is possible to prevent the condensation-side connecting portion (72) from being closed and the working fluid from being recirculated.
また、請求項6に記載の発明では、先端部(720)の内壁面に溝部(73)が設けられていることを特徴としている。
Further, in the invention described in
これによれば、凝縮側連結部(72)の先端部(720)の濡れ性を大きくすることができるので、凝縮側連結部(72)から接続流路(30)へ作動流体が流れ易くなる。したがって、凝縮側連結部(72)が閉塞されて作動流体の還流が停止することを抑制できる。 According to this, since the wettability of the tip end portion (720) of the condensation side connection portion (72) can be increased, the working fluid easily flows from the condensation side connection portion (72) to the connection flow path (30). . Therefore, it is possible to prevent the condensation-side connecting portion (72) from being closed and the working fluid from being recirculated.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について図1〜図4に基づいて説明する。本実施形態の排熱回収器は、車両のエンジン(内燃機関)の排気系から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ものである。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The exhaust heat recovery device of this embodiment recovers exhaust heat of exhaust gas from an exhaust system of a vehicle engine (internal combustion engine) and uses the exhaust heat for promoting warm-up.
図1は、本第1実施形態に係る排熱回収器を示す概略断面図である。図1に示すように、本実施形態の排熱回収器は、蒸発部1と凝縮部2とを備えている。蒸発部1は、エンジンの排気ガスが流通する排気通路(図示せず)内に設けられている。また、蒸発部1は、排気ガスと後述する作動流体との間で熱交換を行い、作動流体を蒸発させるようになっている。なお、排気ガスが本発明の加熱流体に相当している。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an exhaust heat recovery device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the exhaust heat recovery device of the present embodiment includes an
凝縮部2は、排気通路の外部に設けられており、図示しないエンジンの冷却水経路内に配置される筐体20内に設けられている。また、凝縮部2は、蒸発部1で蒸発した作動流体とエンジン冷却水との間で熱交換を行い、作動流体を凝縮させるようになっている。なお、冷却水が本発明の被加熱流体に相当している。
The condensing
次に、蒸発部1の構成について説明する。
Next, the configuration of the
蒸発部1は、複数本の蒸発側ヒートパイプ3aと、蒸発側ヒートパイプ3aの外表面に接合されたコルゲートフィン4aとを有している。蒸発側ヒートパイプ3aは、排気ガス流れ方向(図1の紙面垂直方向)が長径方向と一致するように扁平状に形成されているとともに、その長手方向が鉛直方向に一致するように複数本平行に配置されている。
The
蒸発部1において、蒸発側ヒートパイプ3aの長手方向(以下、蒸発側ヒートパイプ長手方向という)の両端部には、蒸発側ヒートパイプ3aの積層方向(以下、蒸発側ヒートパイプ積層方向という)に延びて、全ての蒸発側ヒートパイプ3aと連通する蒸発側ヘッダ5aがそれぞれ設けられている。ここで、蒸発側ヘッダ5aのうち、蒸発側ヒートパイプ3aの上端側に配置される蒸発側ヘッダ5aを第1蒸発側ヘッダ51aといい、蒸発側ヒートパイプ3aの下端側に配置される蒸発側ヘッダ5aを第2蒸発側ヘッダ52aという。
In the evaporating
また、蒸発部1は、第2蒸発側ヘッダ52aと後述する凝縮側連結部72とを接続するための接続流路30を有している。接続流路30は、蒸発側ヒートパイプ3aと略平行に延びており、複数の蒸発側ヒートパイプ3aと水平方向、すなわち蒸発側ヒートパイプ積層方向に並んで配置されている。
Moreover, the
次に、凝縮部2の構成について説明する。
Next, the configuration of the condensing
凝縮部2は、複数本の凝縮側ヒートパイプ3bと、凝縮側ヒートパイプ3bの外表面に接合されたコルゲートフィン4bとを有している。凝縮側ヒートパイプ3bは、排気ガス流れ方向が長径方向と一致するように扁平状に形成されているとともに、その長手方向が鉛直方向に一致するように複数本平行に配置されている。
The condensing
凝縮部2において、凝縮側ヒートパイプ3bの長手方向両端部には、凝縮側ヒートパイプ3bの積層方向に延びて、全ての凝縮側ヒートパイプ3bと連通する凝縮側ヘッダ5bがそれぞれ設けられている。ここで、凝縮側ヘッダ5bのうち、凝縮側ヒートパイプ3bの上端側に配置される凝縮側ヘッダ5bを第1凝縮側ヘッダ51bといい、凝縮側ヒートパイプ3bの下端側に配置される凝縮側ヘッダ5bを第2凝縮側ヘッダ52bという。
In the
また、第2凝縮側ヘッダ52b内には、弁機構6が配設されている。弁機構6は、凝縮側ヒートパイプ3bと、第2蒸発側ヘッダ52aとを接続する流路を形成するとともに、蒸発側ヒートパイプ3aの内圧(作動流体の圧力)に応じて流路を開閉するダイアフラム式の開閉手段となっている。具体的には、弁機構6は、通常の開弁状態から、所定の作動流体温度において内圧が上昇して第1所定圧力を超えると閉弁し、逆に内圧が低下して、第1所定圧力より低い第2所定圧力を下回ると、再び開弁するように構成されている。
A
また、蒸発側ヘッダ5aと凝縮側ヘッダ5bは、筒状の連結部7を介して連通状態に接続されている。そして、蒸発側、凝縮側ヒートパイプ3a、3b、蒸発側、凝縮側ヘッダ5a、5bおよび連結部7によって閉ループが形成されており、これらの内部に水やアルコール等の蒸発および凝縮可能な作動流体が封入されている。これにより、作動流体は蒸発部1および凝縮部2を循環するようになっている。
Further, the
ここで、2つの連結部7のうち、上方側に配置され、第1蒸発側ヘッダ51aと第1凝縮側ヘッダ51bとを接続し、蒸発部1で蒸発した作動流体を凝縮部2に導くものを蒸発側連結部71という。また、2つの連結部7のうち、下方側に配置され、第2蒸発側ヘッダ52aと第2凝縮側ヘッダ52bとを接続し、凝縮部2で凝縮された作動流体を蒸発部1に導くものを凝縮側連結部72という。
Here, of the two connecting
第2凝縮側ヘッダ52bは、排熱回収器が水平状態の車両に搭載された際に、第2蒸発側ヘッダ52aより上方側になるように配置されている。また、蒸発側連結部71および凝縮側連結部72は、互いに平行に配置されている。凝縮側連結部72の蒸発部1に近い側の端部は、接続流路30に接続されている。
The second
ここで、本実施形態の蒸発部1の詳細な構成について図2および図3に基づいて説明する。
Here, the detailed structure of the
図2は本第1実施形態における蒸発部1を示す分解斜視図で、図3は本第1実施形態における通路ユニット11を示す拡大正面図である。図2および図3に示すように、蒸発部1は、内部を排気ガスが通過する通路ユニット11を複数積層することにより構成されている。また、通路ユニット11は、断面略コの字状を有し、対向するように嵌め合わされた第1、第2プレート121、122により構成されている。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the
より詳細には、第1、第2プレート121、122は、排気ガス流れ方向と略平行な面を有して蒸発側ヒートパイプ長手方向と略平行に延びる底面部121a、122aと、底面部121a、122aにおける蒸発側ヒートパイプ長手方向両端部から底面部121a、122aに対して略直交する方向に突出して排気ガス流れ方向と略平行に延びる一対の側面部121b、122bとをそれぞれ有している。そして、第1、第2プレート121、122を、側面部121b、122b同士が重なり合うように、対向して嵌め合わせることにより通路ユニット11が構成されている。
More specifically, the first and
また、第1、第2プレート121、122の底面部121a、122aにおける排気ガス流れ方向中央部は、通路ユニット11の内面側が凸となるように屈曲した屈曲部121c、122cになっている。この屈曲部121c、122cは、底面部121a、122aにおける蒸発側ヒートパイプ長手方向の全域に亘って連続的に形成されている。
Further, the central portions in the exhaust gas flow direction of the
図3に示すように、第2プレート122の側面部122bにおける底面部122aから遠い側の端部には、第1プレート121の板厚と略同一高さを有し、通路ユニット2内方側に折り曲げられた段下げ部122dと、一端側が段下げ部122dに接続され、第1プレート121の側面部121bと略平行に延びる受部122eとを有する受段部122fが形成されている。そして、第1プレート121を、第2プレート122の外側となるように嵌め合わせることにより、第1プレート121の側面部121bにおける底面部121aから遠い側の端部が段下げ部122dと接するとともに、第1プレート121の側面部121bにおける通路ユニット11の内方側の面が、受部122eにおける通路ユニット11の外方側の面と接するようになっている。
As shown in FIG. 3, the end portion of the
第1プレート121の側面部121bにおける底面部121aから遠い側の端部(以下、先端部121dという)は、底面部121aから離れるにつれて受部122eから離れる方向に傾斜したテーパ形状となっている。このため、通路ユニット11の外方側の面のうち蒸発側ヒートパイプ長手方向と直交する面、すなわち、通路ユニット11の外方側の面うち各プレート121、122の側面部121b、122b同士で構成されている面は、溝部等のない平坦面となっている。
An end portion of the
本実施形態では、段下げ部122dにおける通路ユニット11の外方側の面は、側面部121bの先端部121dと対応するようなテーパ形状になっている。このため、第1、第2プレート121、122を嵌め合わせた際に、段下げ部122eと側面部121bの先端部121dとが隙間無く接触するようになっている。
In the present embodiment, the outer surface of the
また、第1、第2プレート121、122における底面部121a、122aと側面部121b、122bとの間の曲げ部121g、122gにおいて、底面部121a、122aの通路ユニット11の外方側の表面と、側面部121b、122bの通路ユニット11の外方側の表面との成す角度が略直角になっている。
Further, in the
コルゲートフィン4aは、各通路ユニット11の内部に配置されているとともに、第1、第2プレート121、122の屈曲部121c、122cの間に挟み込まれている。すなわち、各プレート121、122の屈曲部121c、122c同士で、コルゲートフィン4aを保持している。
The
そして、図2および図3に示すように、上述の通路ユニット11を、各プレート121、122の底面部121a、122aにおける屈曲部121c、122cを除く部位同士が接触するように複数積層することで、コア部14が構成されている。このとき、隣接する通路ユニット11間における屈曲部121c、122c同士が対向する部位に、作動流体が流通する通路である蒸発側ヒートパイプ3aが構成されている。本実施形態では、屈曲部121c、122cには、通路ユニット11の外方側に突出するリブ121hが配設されており、通路ユニット11を複数積層した際に、隣接する通路ユニット11間のリブ121h同士が接触するようになっている。
Then, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, a plurality of the above-described
また、図2に示すように、コア部14における蒸発側ヒートパイプ長手方向の両端部には、蒸発側ヒートパイプの長手方向と直交する面、すなわち第1、第2プレート121、122の側面部121b、122bとともにタンク内空間を構成するタンク本体13が組み付けられており、これにより蒸発側ヘッダ5aが構成されている。タンク本体13は、内部が空間で一面が開口した立体形状を有し、開口部を介して内部と全ての蒸発側ヒートパイプ3aとが連通するようになっている空間形成部131と、空間形成部131の開口部の周縁部に形成されたフランジ部132とを有している。
Further, as shown in FIG. 2, both end portions of the
フランジ部132は、コア部14の蒸発側ヒートパイプ長手方向と直交する面、すなわち第1、第2プレート121、122の側面部121b、122bと隙間無く接触するようになっている。本実施形態では、フランジ部132は、その排気ガス流れ方向端部がコア部14の排気ガス流れ方向端部と対応するように、排気ガス流れ方向に延びている。
The
フランジ部132における通路ユニット11の積層方向(以下、通路ユニット積層方向という)の両端部には、タンク本体13をコア部14に係止するための爪部133が設けられている。爪部133は、タンク本体13をコア部14に組み付けた際に、コア部14を通路ユニット積層方向から押さえつける自己治具の役割を果たす。
コア部14の上方側に組み付けられるタンク本体13の空間形成部131には、蒸発側連結部71が接続される蒸発側貫通孔134aが形成されている。
The
コア部14の下方側に組み付けられるタンク本体13の爪部133のうち、凝縮部2に近い側に配置される第1爪部133aは、凝縮部2から遠い側に配置される第2爪部133bより上方側に延びている。そして、第1爪部133aと、この第1爪部133aに対向する第1プレートの屈曲部121cとにより、接続流路30が構成されている。そして、第1爪部133aの上方側端部には、凝縮側連結部72が接続される凝縮側貫通孔134bが形成されている。
Of the
また、コア部14における排気ガス流れ方向両端部には、排気ガスが通過するダクトを構成する、両端が開口した筒状のダクト部15が組み付けられている。ダクト部15には、コア部14側に突出し、ダクト部15をコア部14に係止するための係止部151が設けられている。
Moreover, the
係止部151は、ダクト部15をコア部14に組み付けた際に、コア部14およびタンク本体13のフランジ部132を蒸発側ヒートパイプ長手方向から押さえつける自己治具の役割を果たす。本実施形態では、係止部151は、ダクト部15より径が大きい筒状部材として構成されており、ダクト部15と一体成形されている。そして、係止部151は、ダクト部15をコア部14に組み付けた際に、タンク本体13のフランジ部132を通路ユニット積層方向全域に亘って押さえつけるようになっている。
The locking
図4は、図1のA部拡大図である。図1および図4に示すように、凝縮側連結部72の蒸発部1に近い側の端部(以下、先端部720という)は、接続流路30に接続されている。そして、先端部720には、先端開口部721が形成されており、凝縮側連結部72から先端開口部721を介して接続流路30に作動流体が流入するようになっている。
FIG. 4 is an enlarged view of part A in FIG. As shown in FIGS. 1 and 4, the end portion of the condensing
より詳細には、凝縮側貫通孔134bの内周縁部には、凝縮部2側に突出する筒状のバーリング部134cが形成されている。凝縮側連結部72の先端部720は、凝縮側貫通孔134c内に挿入された状態で、バーリング部134cの内壁面に接合されている。また、凝縮側連結部72には、外方側に向かって膨出する膨出部725が形成されている。膨出部725は、先端部720を凝縮側貫通孔134c内に挿入する際に、バーリング部134cの凝縮部2側の端部と干渉するようになっており、これにより凝縮側連結部72の位置決めをすることができる。
More specifically, a
また、凝縮側連結部72の先端開口部721の開口端面は、凝縮側連結部72の作動流体流れ方向に対して傾斜したテーパ状になっている。すなわち、先端部720の端面の法線が、凝縮側連結部72の作動流体流れ方向に対して非平行になっている。また、先端部720は、蒸発部1に近づくにつれて流路断面積が小さくなるように形成されている。本実施形態では、先端開口部721の開口端面は、その上部が下部よりも蒸発部1側になるように傾斜している。
Further, the opening end surface of the front end opening 721 of the condensing
したがって、凝縮側連結部72の先端開口部721の開口面積は、凝縮側連結部72の他の部位、すなわち先端開口部721を除いた部位の流路断面積より大きくなっている。なお、流路断面積とは、凝縮側連結部72の作動流体流れ方向に直交する断面の面積のことをいう。本実施形態では、凝縮側連結部72の作動流体流れ方向は、凝縮側連結部72の長手方向に一致している。
Therefore, the opening area of the front end opening 721 of the condensing
また、凝縮側連結部72の先端部720は、接続流路30の内壁面と部分的に接触している。本実施形態では、先端部720は、その上方側端部、すなわち最も蒸発部1側に配置されている部位において、接続流路30の内壁面に接触している。先端部720の開口端面は、凝縮側連結部72の管としての円形断面よりも大きな開口面積を提供するように管に対して斜めのテーパ状に形成されている。このテーパ状の開口端面が、流入補助部を提供する。
Further, the
テーパ状の開口端面は、排熱回収器の設置状態において開口端面が重力方向の下方を指向するように位置付けられる。下方を指向する開口端面は、開口縁の下側部位を起点として液体が流出することを補助する。先端部720は、接続流路30の内壁面、特に凝縮側連結部72の開口方向に関して対向する壁面に近接し、さらに接触するように配置されている。この結果、開口端面は、接続流路30の内壁面に近接して配置される。凝縮側連結部72の開口端面を壁面に近接させた配置も、流入補助部を提供する。近接ないしは接触した開口端面は、当該部位を起点として液体が流出することを補助する。
The tapered opening end face is positioned so that the opening end face is directed downward in the direction of gravity in the installed state of the exhaust heat recovery device. The opening end face directed downwards assists the liquid outflow starting from the lower part of the opening edge. The
また、接続流路30側にも凝縮連結部72からの流入を補助する流入補助部が形成される。この接続流路30側の流入補助部は、例えば内壁面における液体の濡れ性を高める。この結果、凝縮連結部72から内壁面に接触した液体が内壁面へ引き出されやすくなる。接続流路30側の流入補助部は、例えば内壁面に設けられた粗面300によって提供される。
Further, an inflow assisting portion that assists inflow from the condensing
具体的には、接続流路30の内壁面のうち先端開口部721に対向する面は、その表面を荒らす粗化処理が施され、表面がでこぼこになった粗面300となっている。このため、粗面300は、接続流路30の内壁面における他の面より表面粗度が大きくなっている。同様に、凝縮側連結部72の内壁面のうち先端部720近傍の面は、その表面を荒らす粗化処理が施され、表面がでこぼこになった粗面726となっている。このため、粗面726は、凝縮側連結部72の内壁面における他の面より表面粗度が大きくなっている。なお、このような面の粗化処理としては、サンドブラストなどによる物理的な粗化処理や、一般に知られているケミカルエッチングによる化学的な粗化処理などが挙げられる。
Specifically, of the inner wall surface of the
以上説明したように、凝縮側連結部72の先端開口部721の開口端面を、凝縮側連結部72の作動流体流れ方向に対して傾斜したテーパ状とすることで、凝縮側連結部72の先端開口部721の開口面積を、凝縮側連結部72の他の部位における流路断面積より大きくすることができる。これにより、凝縮側連結部72の先端開口部721における作動流体の表面張力を低減することができるので、接続流路30内で作動流体が沸騰し、作動流体の蒸気が凝縮側連結部72の先端部720まで到達した際に、作動流体の表面張力により凝縮側連結部72が閉塞することを抑制できる。したがって、凝縮側連結部72が閉塞されて作動流体の還流が停止することを抑制できる。
As described above, the tip end of the condensing
さらに、凝縮側連結部72の先端部720を、接続流路30の内壁面に部分的に接触させることで、凝縮側連結部72から流入する作動流体が接続流路30の内壁面を伝って流れるようにすることができる。これにより、凝縮側連結部72から接続流路30へ作動流体が流れ易くなるため、凝縮側連結部72が閉塞されて作動流体の還流が停止することをより抑制できる。
Furthermore, the working fluid flowing in from the condensing
また、接続流路30の内壁面のうち凝縮側連結部72の先端開口部721に対向する面を粗面300とするとともに、凝縮側連結部72の内壁面のうち先端部720近傍の面を粗面726とすることで、粗面300、726の濡れ性を他の面より大きくすることができるので、凝縮側連結部72から接続流路30へ作動流体が流れ易くなる。したがって、凝縮側連結部72が閉塞されて作動流体の還流が停止することをより抑制できる。
Further, the surface facing the tip opening 721 of the condensing
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図5に基づいて説明する。図5は、本第2実施形態における凝縮側連結部72の先端部720近傍を示す拡大断面図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the
図5に示すように、先端部720の端面は、その下部が上部よりも蒸発部1側になるように傾斜している。そして、先端部720は、その下方側端部、すなわち最も蒸発部1側に配置されている部位において、接続流路30の内壁面に接触している。
As shown in FIG. 5, the end surface of the
これにより、凝縮側連結部72の先端開口部721における作動流体の表面張力を低減することができるので、接続流路30内で作動流体が沸騰し、作動流体の蒸気が凝縮側連結部72の先端部720まで到達した際に、作動流体の表面張力により凝縮側連結部72が閉塞することを抑制できる。したがって、凝縮側連結部72が閉塞されて作動流体の還流が停止することを抑制できる。
As a result, the surface tension of the working fluid at the tip opening 721 of the condensing
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図6に基づいて説明する。図6は、本第3実施形態における凝縮側連結部72の先端部720近傍を示す拡大断面図である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the
図6に示すように、凝縮側連結部72の先端部720のうち下方側端部722は、蒸発部1に近づくにつれて下方側に向かう方向に傾斜したテーパ面となっている。これにより、凝縮側連結部72内の作動流体を接続流路30側により流し易くすることができるので、凝縮側連結部72が閉塞されて作動流体の還流が停止することをより抑制できる。
As shown in FIG. 6, the
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について図7に基づいて説明する。図7は、本第4実施形態における凝縮側連結部72の先端部720近傍を示す拡大断面図である。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the
図7に示すように、凝縮側連結部72の先端部720の端面は、排気ガス流れ方向(図7の紙面垂直方向)から見た断面が略くの字形状となるように屈曲している。すなわち、先端部720の端面は、先端部720の上方側端部に接続され、蒸発部1から遠ざかるにつれて下方側に向かう方向に傾斜した第1テーパ面723と、第1テーパ面723および先端部720の下方側端部に接続され、蒸発部1から遠ざかるにつれて上方側に向かう方向に傾斜した第2テーパ面724とを有して構成されている。
As shown in FIG. 7, the end surface of the
これにより、凝縮側連結部72の先端開口部721における作動流体の表面張力を低減することができるので、接続流路30内で作動流体が沸騰し、作動流体の蒸気が凝縮側連結部72の先端部720まで到達した際に、作動流体の表面張力により凝縮側連結部72が閉塞することを抑制できる。したがって、凝縮側連結部72が閉塞されて作動流体の還流が停止することを抑制できる。
As a result, the surface tension of the working fluid at the tip opening 721 of the condensing
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について図8に基づいて説明する。図8(a)は本第5実施形態における凝縮側連結部72の先端部720近傍を示す拡大断面図で、図8(b)は図8(a)のB−B断面図である。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8A is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the
図8(a)に示すように、本実施形態の凝縮側連結部72の先端部720は、接続流路30の内壁面に接触していない。また、先端部720の端面は、凝縮側連結部72の作動流体流れ方向(図8(b)の紙面垂直方向)に直交している。
As shown in FIG. 8A, the
図8(b)に示すように、凝縮側連結部72の先端部720近傍の内壁面には、凝縮側連結部72の作動流体流れ方向と略平行に延びる溝部73が複数形成されている。複数の溝部73は、凝縮側連結部72の内周全周にわたって配置されている。
As shown in FIG. 8B, a plurality of
これによれば、凝縮側連結部72の先端部720の濡れ性を大きくすることができるので、凝縮側連結部72から接続流路30へ作動流体が流れ易くなる。したがって、凝縮側連結部72が閉塞されて作動流体の還流が停止することを抑制できる。
According to this, since the wettability of the
(他の実施形態)
以上に述べた複数の実施形態において採用された流入補助部は、それぞれ単独で、あるいは組み合わせて用いることができる。
(Other embodiments)
The inflow assisting portions employed in the plurality of embodiments described above can be used alone or in combination.
なお、上記第1〜第4実施形態では、接続流路30の内壁面のうち凝縮側連結部72の先端開口部721に対向する面、および凝縮側連結部72の内壁面のうち先端部720近傍の面を、他の面より表面粗度の大きい粗面とした例について説明したが、これに限らず、粗面を設ける代わりに、溝部をそれぞれ設けてもよい。
In the first to fourth embodiments, the
また、上記第1〜第4実施形態では、接続流路30の内壁面のうち凝縮側連結部72の先端開口部721に対向する面、および凝縮側連結部72の内壁面のうち先端部720近傍の面の両方を粗面とした例について説明したが、いずれか一方の面のみを粗面としてもよい。また、いずれか一方の面にのみ溝部を設けてもよい。
In the first to fourth embodiments, the
1 蒸発部
2 凝縮部
30 接続流路
71 蒸発側連結部
72 凝縮側連結部
73 溝部
720 先端部
721 先端開口部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記蒸発部(1)で蒸発した前記作動流体と被加熱流体との間で熱交換を行い、前記作動流体を凝縮させる凝縮部(2)と、
前記蒸発部(1)で蒸発した前記作動流体を前記凝縮部(2)に導く蒸発側連結部(71)と、
前記凝縮部(2)で凝縮した前記作動流体を前記蒸発部(1)に導く凝縮側連結部(72)とを備える排熱回収器であって、
前記凝縮側連結部(72)は水平方向に配置され、
前記蒸発部(1)は、前記凝縮側連結部(72)内の前記作動流体を前記蒸発部(1)内に導く接続流路(30)を有しており、
前記接続流路(30)の内壁面は天地方向に配置されており、
前記凝縮側連結部(72)の先端部(720)は前記接続流路(30)内に挿入され、
前記接続流路(30)には、前記先端部(720)に形成された先端開口部(721)を介して前記凝縮側連結部(72)内の前記作動流体が流入するようになっており、
前記先端開口部(721)には、前記凝縮側連結部(72)内から前記接続流路(30)への前記作動流体の流入を部分的に補助する流入補助部が設けられており、
前記接続流路(30)の天地方向の内壁面のうち前記凝縮側連結部(72)の前記先端開口部(721)と対向する内壁面に、前記先端開口部(721)の開口端面の一部分が近接ないしは接触することで、前記流入補助部が構成されていることを特徴とする排熱回収器。 An evaporating section (1) for exchanging heat between the heating fluid and an evaporating and condensing working fluid enclosed therein, and evaporating the working fluid;
A condenser (2) for exchanging heat between the working fluid evaporated in the evaporator (1) and the fluid to be heated to condense the working fluid;
An evaporation side connecting portion (71) for guiding the working fluid evaporated in the evaporation portion (1) to the condensing portion (2);
A waste heat recovery device comprising a condensing side connecting part (72) for guiding the working fluid condensed in the condensing part (2) to the evaporation part (1),
The condensing side connection part (72) is arranged in a horizontal direction,
The evaporation portion (1) is pre-Symbol condensation side connecting part the working fluid in (72) has a connecting channel (30) leading to the evaporating section (1) within
The inner wall surface of the connection channel (30) is arranged in the vertical direction,
The tip end portion (720) of the condensation side connection portion (72) is inserted into the connection flow path (30),
The working fluid in the condensing side connection part (72) flows into the connection flow path (30) through a tip opening part (721) formed in the tip part (720). ,
The tip opening (721) is provided with an inflow assisting portion that partially assists inflow of the working fluid from the condensation side coupling portion (72) into the connection flow path (30) ,
A part of the opening end surface of the tip opening (721) on the inner wall facing the tip opening (721) of the condensing side connecting portion (72) among the inner walls in the vertical direction of the connection channel (30). The exhaust heat recovery device is characterized in that the inflow assisting portion is configured by adjoining or contacting .
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