JP6086837B2 - Exhaust heat recovery device - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関を搭載した車両などの排気系に設けられ、排気熱を回収し暖機などに利用するための排気熱回収装置に関する。 The present invention relates to an exhaust heat recovery device that is provided in an exhaust system of a vehicle or the like equipped with an internal combustion engine and recovers exhaust heat and uses it for warming up.
従来、この種の排気熱回収装置として、内燃機関の運転状態と媒体(冷却水)の温度に応じて排気系の弁体を開閉させ、排気ガスの流路を排気系上の熱交換器とそれを迂回するバイパス経路とに切替制御するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as this type of exhaust heat recovery device, an exhaust system valve element is opened and closed according to the operating state of an internal combustion engine and the temperature of a medium (cooling water), and an exhaust gas flow path is connected to a heat exchanger on the exhaust system. There is known one that performs switching control to a bypass route that bypasses the route (for example, see Patent Document 1).
図14乃至図18は、従来の排気熱回収装置の一例を示すもので、この図に示す排気熱回収装置101について説明する。
FIGS. 14 to 18 show an example of a conventional exhaust heat recovery apparatus, and the exhaust
排気熱回収装置101は内燃機関を使用する車両などの排気系に配設され、上流側(図16の左側)には上流側排気管(図示せず)が、下流側(図16の右側)には下流側排気管(図示せず)がそれぞれ接続される。排気熱回収装置101には、ケース105を有し、該ケース105内には熱交換器102を通る流路103と、熱交換器102を迂回するバイパス経路104が設けられ、流路103とバイパス経路104は、上流側排気管と下流側排気管に連通している。
The exhaust
熱交換器102には、図14に示すように、媒体出口102aと媒体入口102bが形成され、この媒体出口102aと媒体入口102bは、図示しない内燃機関などの冷却系に接続され、この冷却系の冷却水等の媒体と、熱交換器102を流通する排気ガスとの間で熱交換するようになっている。
As shown in FIG. 14, the
バイパス経路104の途中には、スプリングなどからなる付勢体によりバイパス流路104を閉塞する方向に付勢されたバタフライ型の弁体106が弁軸106aに備えられており、該弁体106が弁軸106aを中心にして弁軸106aと一体に回動可能に設けられている。これにより、排気ガスの流量が所定の値以上になった場合には、弁体106が付勢体の付勢力に抗して周方向に回動しバイパス経路104を開放するようになっている。
In the middle of the
バイパス経路104における弁体106の下流近傍の上方には連通部107が形成され、該連通部107で流路103とバイパス経路104が連通している。
A
熱交換器102の外側には、図18に示すように、温度作動アクチュエータであるサーモエレメント110が、その受熱部が熱交換器102を流通する媒体と接触するようにして設置されている。サーモエレメント110は、流通された媒体の温度が所定の値以上になると、内蔵されたパラフィンワックスが熱膨張することにより伸長運動し、この媒体の温度が所定の値以下となると上記パラフィンワックスが収縮し、前記とは逆方向へ直進的に収縮運動するようになっている。
As shown in FIG. 18, a
このサーモエレメント110にはロッド111が接続され、該ロッド111により前記弁体106を開閉するようになっている。
A
例えば、媒体の温度が所定の値(75℃)以上となると、サーモエレメント110に内蔵されたパラフィンワックスが膨張し、弁体106が付勢体の付勢力に抗して周方向に図17の鎖線に示すように回動し、バイパス経路104を開放するようになっている。
For example, when the temperature of the medium reaches a predetermined value (75 ° C.) or more, the paraffin wax built in the
−10℃以下の極低温環境下では、排熱回収による凝縮水が発生し、この凝縮水が排気管内に残存した場合には、夜間停車時にこの凝縮水が凍結する場合がある。 Under an extremely low temperature environment of −10 ° C. or lower, condensed water is generated due to exhaust heat recovery. If this condensed water remains in the exhaust pipe, the condensed water may freeze when the vehicle stops at night.
従来の排気熱回収装置101においては、エンジン始動時等の媒体の温度が低い状態では、弁体106を閉じて熱交換器102側に排気ガスが流入するようになっている。排気ガスの温度が400℃でも、熱交換器102で熱交換された後の排気ガスの温度は50℃程度にまで低下してしまい、この温度の排気ガスでは、凍った凝縮水を溶かすことが出来ず、凍った凝縮水により不具合が発生する恐れがある。
In the conventional exhaust
そこで、本発明は、上記問題点を解決した排気熱回収装置を提供することを目的とするものである。 Therefore, an object of the present invention is to provide an exhaust heat recovery apparatus that solves the above-described problems.
前記の課題を解決するために、請求項1記載の発明は、内燃機関などの排気系で、排気ガスと媒体との熱交換を行う熱交換器と、排気ガスが前記熱交換器を迂回するバイパス経路を備え、
第1弁体と第2弁体とを設け、前記第1弁体及び前記第2弁体が閉じたときにバイパス経路を閉塞し、前記第1弁体及び前記第2弁体の少なくとも一方が開いたときにバイパス経路を開放するようにし、
前記媒体の温度が所定の値以上になった際に、前記第1弁体を開動作するようにし、
外気の温度が所定の値以下になった際に、前記第2弁体を開動作するようにしたことを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the invention according to
A first valve body and a second valve body are provided, and when the first valve body and the second valve body are closed, the bypass path is closed, and at least one of the first valve body and the second valve body is Open the bypass path when opened,
When the temperature of the medium reaches a predetermined value or more, the first valve body is opened,
The second valve element is opened when the temperature of the outside air becomes a predetermined value or less.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記第1弁体を閉方向に付勢する第1付勢体と、前記媒体の温度が所定の値以上になると前記第1付勢体の付勢力に抗して第1弁体を開動作する第1アクチュエータを設け、
前記第2弁体を開方向に付勢する第2付勢体と、外気の温度が所定の値以下になると、前記第2弁体の閉状態を解除する第2アクチュエータを設けたことを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first biasing body that biases the first valve body in the closing direction, and the first attachment when the temperature of the medium becomes a predetermined value or more. Providing a first actuator for opening the first valve body against the biasing force of the biasing body;
A second urging body for urging the second valve body in the opening direction and a second actuator for releasing the closed state of the second valve body when the temperature of the outside air becomes a predetermined value or less are provided. It is what.
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記第1弁体に連通穴を設け、前記第2弁体により前記連通穴を開閉するようにしたことを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a communication hole is provided in the first valve body, and the communication hole is opened and closed by the second valve body. It is.
請求項4記載の発明は、請求項2又は3記載の発明において、前記第2弁体は、排気ガスの流量が所定の値以上になると、前記第2付勢体の付勢力に抗して前記バイパス経路を開状態から閉動作するようにしたことを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the present invention, when the flow rate of the exhaust gas exceeds a predetermined value, the second valve body resists the urging force of the second urging body. The bypass path is closed from the open state.
請求項5記載の発明は、請求項2乃至4の何れか1項に記載の発明において、前記第1アクチュエータ及び前記第2アクチュエータは、内蔵するワックスにより伸縮運動するサーモエレメントであることを特徴とするものである。
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of
本発明によれば、外気の温度が所定の値以下になった際に、前記第2弁体を開動作しバイパス経路を開放するようにしたことにより、極低温環境下でのエンジン始動時において、媒体の温度が低い状態でも、熱交換器を通らない高温の排気ガスを排気熱回収装置の後方に送り、凍った凝縮水を早期に溶かすことが出来る。 According to the present invention, when the temperature of the outside air becomes a predetermined value or less, the second valve body is opened to open the bypass path, so that the engine can be started in a cryogenic environment. Even in a state where the temperature of the medium is low, high-temperature exhaust gas that does not pass through the heat exchanger can be sent to the rear of the exhaust heat recovery device, so that frozen condensed water can be melted at an early stage.
本発明を実施するための形態を図に示す実施例に基づいて説明する。
[実施例1]
本実施例1の排気熱回収装置1は、上記従来の排気熱回収装置101において、弁体106とこの弁体106の作動機構を改良した実施例であり、この弁体106とその作動機構を図1乃至図4に示す構造にしたものである。この弁体とその作動機構以外は上記従来技術と同様である。
A mode for carrying out the present invention will be described based on an embodiment shown in the drawings.
[Example 1]
The exhaust
本実施例1の排気熱回収装置1は、図1乃至図4に示すように、第1弁体2と第2弁体3を有する。
The exhaust
第1弁体2は、図16に示すバイパス経路104の途中に設けられた流通管120を開閉するように設けられ、バイパス経路104を開閉するようになっている。
The
図16,図2に示すケース105には、図2に示すように、2個の軸受11,11が固設されており、軸受11,11には、回転可能に支持された軸12a,12bが設けられ、この両軸12aと12bに第1弁体2が固設されている。
As shown in FIG. 2, two
第1弁体2は、バタフライ型の弁体で、スプリングなどからなる第1付勢体15によりバイパス流路104を閉塞する方向に付勢されている。また、排気ガスの流量が所定の値以上になった場合には、第1弁体2の前後差圧により第1弁体2が第1付勢体15の付勢力に抗して回動して開き、バイパス経路104を開放するようになっている。本実施例1では第1付勢体15としてねじりコイルばねを用いた。
The
熱交換器102の外側のケース105には、温度作動アクチュエータである第1アクチュエータ(サーモエレメント)16が、その受熱部が熱交換器102を流通する媒体と接触するようにして固設されている。第1サーモエレメント16は、流通された媒体(冷却水等)の温度が所定の値以上になると、内蔵されたパラフィンワックスの相変化等により膨張することにより直進的に伸長運動し、この媒体の温度が低下すると収縮し、前記とは逆方向へ直進的に収縮運動するようになっている。この第1サーモエレメント16にはロッド17が接続されている。
A first actuator (thermoelement) 16, which is a temperature-actuated actuator, is fixed to a
また、一方の軸12aには操作部18が固設されており、操作部18には係合部18aが設けられ、係合部18aとロッド17は当接している。ロッド17が伸長することにより、係合部18aが図3の上方に移動して、軸12a,12bが図3において反時計方向(矢印A方向)に回動し、第1弁体2が、第1付勢体15の付勢力に抗して開動作するようになっている。また、ロッド17が収縮すると第1付勢体15の付勢力により軸12a,12bが矢印B方向に回動して第1弁体2が閉動作するようになっている。
Further, an operating
本実施例1では、媒体の温度が75℃以上になると第1弁体2が開き始め、媒体の温度が80℃の際に第1弁体2の開度が61.7(deg)、媒体の温度が130℃の際に第1弁体2の開度が最大の85(deg)となるように設定されている。
In the first embodiment, when the temperature of the medium reaches 75 ° C. or higher, the
第1弁体2は、その外周形状が前記流通管120の流通口120aよりも大きく形成されるとともに、第1弁体2の表裏を貫通する連通穴2aが形成され、第1弁体2を閉じた際に連通穴2aによりバイパス経路104の一部が開口するようになっている。
The
他方の軸12bには両端が開口する円筒状の中空部12cが形成され、中空部12cには第2軸21が回動可能に遊嵌して設けられている。第2軸21には、第2弁体3が固設されている。この第2弁体3は、第1弁体2に形成した連通穴2aを開閉できる形状に形成されている。
A cylindrical
第2弁体3は、第2軸21に固設され、第2軸21には操作部22が固設され、第1弁体2を固設した他方の軸12bには保持部材30が固設され、操作部22と保持部材30との間にはスプリングなどからなる第2付勢体24を設け、第2付勢体24により第2弁体3を、連通穴2aを開放する方向に付勢している。本実施例では第2付勢体24としてねじりコイルばねを用いた。
The
他方の軸12bに固設した保持部材30には温度作動アクチュエータである第2アクチュエータ(サーモエレメント)23が、その受熱部が外気と接触するようにして固設されており、第2サーモエレメント23は、第1弁体2と一体的に回動する。この第2サーモエレメント23は、外気の温度が所定の値以下になると、内蔵されたパラフィンワックスの相変化等により収縮することにより直進的に収縮運動し、外気の温度が高くなると直進的に伸長し、前記とは逆方向へ直進的に伸長運動するようになっている。この第2サーモエレメント23にはロッド25が接続されている。
The holding
第2軸21の他方の軸12b側端部には、操作部22が固設されており、操作部22には係合部22aが設けられ、係合部22aとロッド25は当接している。ロッド25の収縮することにより、係合部22aが図4の下方に移動して、第2軸21が図4の時計方向(矢印C方向)に回動し、第2弁体3が、第2付勢体24の付勢力により開動作するようになっている。また、ロッド25が伸長すると第2付勢体24の付勢力に抗して第2軸21が図4の反時計方向(矢印D方向)に回動し、第2弁体3が閉動作するようになっている。
An
本実施例1では、媒体の温度が0℃以下になると第2弁体3が開き始め、媒体の温度が−15℃の際に第2弁体3の開度が最大の15(deg)となるように設定されている。
In the first embodiment, when the temperature of the medium becomes 0 ° C. or less, the
このように、第2弁体3は、他方の軸12b、すなわち、第1弁体2に対して回動するため、第1弁体2が回動すると、第2軸21、第2弁体3、操作部22、第2サーモエレメント23、ロッド25が、第1弁体2と一体となって回動する。
Thus, since the
次に、弁体2,3の作動状態を説明する。
エンジンの始動時等の媒体の温度が75℃以下のときは、第1弁体2は閉じている。一方、外気の温度が所定の値(本実施例では0℃)以下の極低温環境下の場合には、第2サーモエレメント23が収縮し、第2付勢体24の付勢力により第2弁体3が開き、連通穴2aが開口する。
Next, the operating state of the
When the temperature of the medium is 75 ° C. or less, such as when the engine is started, the
これにより、排気ガスの一部は、熱交換器102を通ることなく、バイパス経路104を通り後方に送られ、排気管内で凍結していた凝縮水を早期に溶解することができ、従来の排気熱回収装置101の問題点を解消できる。
Thereby, a part of the exhaust gas is sent to the rear through the
一方、エンジンの始動時等の媒体の温度が所定の値(本実施例では75℃)以下で、外気の温度が所定の値(本実施例では0℃)以上であるときは、第2弁体3は閉じているために、連通穴2aは閉塞されたままで、弁体2,3によりバイパス経路104は閉塞され、排気ガスの全量が熱交換器102へと送られ、排気ガスと媒体との間で熱交換が行われる。
On the other hand, when the temperature of the medium at the start of the engine or the like is not more than a predetermined value (75 ° C. in this embodiment) and the temperature of the outside air is not less than a predetermined value (0 ° C. in this embodiment), the second valve Since the
また、媒体の温度が、所定の値(本実施例では75℃)以上となると、第1サーモエレメント16が伸長し、第1付勢体15の付勢力に抗して第1弁体2が開き、バイパス経路104が開放される。この際、第2弁体3も第1弁体2と共に同調して回動する。
Further, when the temperature of the medium reaches a predetermined value (75 ° C. in this embodiment) or more, the
温度作動アクチュエータとして、サーモエレメントを用いたことにより、排気熱回収装置1を、安価で小型化することが出来る。
By using a thermo element as a temperature operation actuator, the exhaust
なお、弁体2,3の付勢体はサーモエレメントに含まれる付勢体(リターンスプリング)で兼用させてもよい。
The urging bodies of the
また、弁体2,3により、バイパス経路104や連通穴2aを閉塞、開放することが出来れば、図に示す形状、構造に限定されず任意の形状、構造とすることが出来る。
Moreover, if the
また、温度作動アクチュエータは、バイメタルや形状記憶合金を用い、これらの形状変化によって弁体の回動運動を行わせるようにしてもよい。 Further, the temperature-actuated actuator may be made of bimetal or shape memory alloy, and the valve body may be rotated by changing the shape thereof.
また、排気ガスの流量に応じて開閉動作するバルブシステムは、所謂可変バルブとして排気装置では周知であり、任意の機構を用いることが出来る。 A valve system that opens and closes according to the flow rate of exhaust gas is well known in the exhaust system as a so-called variable valve, and an arbitrary mechanism can be used.
また、熱交換器、弁体、付勢体などは従来周知の構造のものを任意に採用することができる。 Moreover, a heat exchanger, a valve body, a biasing body, etc. can employ | adopt arbitrarily the thing of a conventionally well-known structure.
バイパス経路内や熱交換経路内に吸音材を設けるなどして、排気熱回収装置1に消音機能をもたせるようにしてもよい。
The exhaust
[実施例2]
上記実施例1では、第2弁体3を作動する第2サーモエレメント23、操作部22等を他方の軸12b側に設けたが、これらを上記一方の軸12a側に設けてもよい。例えば、図5乃至図7に示す実施例2のように構成しても良い。
[Example 2]
In the first embodiment, the
本実施例2の一方の軸12Aには、他方の軸12bと同様に、両端が開口する円筒状の中空部12dが形成されている。両軸12A,12bの中空部12c,12dには第2軸21が回動可能に遊嵌して設けられている。上記実施例1と同様に、軸12A,12bには第1の弁体2が、第2軸21には第2弁体3が固設されている。
In one
一方の軸12Aの外周には、操作部18Aが嵌合固設され、一方の軸12Aは操作部18Aに形成した軸挿通穴18bより突出している。第2軸21は中空部12dに回転可能に挿通されている。操作部18Aには、上記実施例1と同様に、係合部18aが設けられ、係合部18aには、第1サーモエレメント16に接続されたロッド17が当接している。
An operating
操作部18Aには、上記実施例1と同様の第2サーモエレメント23Aが固設され、第2軸21における一方の軸12A側端部には、上記実施例1と同様に操作部22Aが固設されており、操作部22Aには係合部22aが設けられ、係合部22aには第2サーモエレメント23Aに接続されたロッド25Aが当接している。
A
その他の構造は、上記実施例1と同様であるので、同一部材には同一の符号を付してその説明を省略する。 Since other structures are the same as those of the first embodiment, the same members are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
本実施例2においても、弁体2,3が、上記実施例1と同様に開閉動作するようになっている。
本実施例2においても上記実施例1と同様の作用、効果を奏する。
Also in the second embodiment, the
Also in the second embodiment, the same operations and effects as the first embodiment are achieved.
[実施例3]
上記実施例1,2では、第1弁体2に連通穴2aを形成し、この連通穴2aを第2弁体3で開閉するようにしたが、この連通穴2aを形成せず、第1弁体2及び第2弁体3が閉じた際に、バイパス経路104を閉塞し、第1弁体2と第2弁体3の少なくとも一方が開いた際にバイパス経路104を開放するようにしても良い。
[Example 3]
In the first and second embodiments, the
例えば、図8,9に示すように、上記流通口120aの上部側に第1弁体2Bを、下部側に第2弁体3Bを設けて、これら2個の弁体2B,3Bでバイパス経路104の流通口120aを分割して開閉するようにし、図8と図9の実線で示すように、両弁体2B,3Bが共に閉じた際に、バイパス経路104を全閉(閉塞)し、図9の鎖線で示すように、第1弁体2Bと第2弁体3Bの少なくとも一方が開いた際にバイパス経路104の一部が開放されるようにしてもよい。
For example, as shown in FIGS. 8 and 9, a
弁体2Bと弁体3Bは、上記実施例1,2と同様のサーモエレメント16,23を用いて、同様の機構により開閉動作されるようになっている。
The
その他の構造は、上記実施例1,2と同様であるので、同一部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施例3においても上記実施例1,2と同様の作用、効果を奏する。
Since other structures are the same as those of the first and second embodiments, the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In the third embodiment, the same operations and effects as in the first and second embodiments are achieved.
[実施例4]
上記実施例1〜3では、第1弁体2,2Bと第2弁体3,3Bを開閉する部材として、温度作動アクチュエータを用いたが、アクチュエータであれば、温度作動アクチュエータに限定されることなく任意のものを用いることが出来る。例えば、負圧アクチュエータや、電動アクチュエータを用いることが出来る。温度作動アクチュエータ以外のアクチュエータを用いる場合には、媒体や外気の温度を計測するセンサを所定の位置に設置し、該センサの測定値を元に、上記実施例1〜3と同様に、第1弁体2,2Bと第2弁体3,3Bの開閉を制御するようにする。
[Example 4]
In the first to third embodiments, the temperature operation actuator is used as a member for opening and closing the
その他の構造や機構は、上記実施例1〜3と同様であるので、その説明を省略する。
本実施例4においても上記実施例1〜3と同様の作用、効果を奏する。
Since other structures and mechanisms are the same as those in the first to third embodiments, description thereof is omitted.
In the fourth embodiment, the same operations and effects as in the first to third embodiments are achieved.
更に、本実施例4では、アクチュエータとして、負圧アクチュエータや、電動アクチュエータを用いた場合、弁体の開度を大きく、また温度作動アクチュエータより開度を正確に制御することが出来るため、第2弁体を開いた際に、バイパス経路104と流路103の連通部107を閉塞するように開度を調節することが出来、そのように開度を調節すれば上記実施例1〜3よりも高温の排気ガスを後方へ送ることが出来る。
Further, in the fourth embodiment, when a negative pressure actuator or an electric actuator is used as the actuator, the opening degree of the valve body can be increased and the opening degree can be accurately controlled by the temperature operation actuator. When the valve body is opened, the opening degree can be adjusted so as to close the
[実施例5]
上記実施例1,2,4では、第1弁体2と第2弁体3を、バイパス経路104の途中に設けたが、バイパス経路104と流路103の分岐部又は合流部に、第1弁体2と第2弁体3を配置してもよい。例えば、図10,11に示すように配置しても良い。
[Example 5]
In the first, second, and fourth embodiments, the
図10,11において、弁体2,3は、上記実施例1,2,4と同様の構造で構成されており、第1弁体2には連通穴2aが形成され、第2弁体3により連通穴2aを開閉し、両弁体2,3の回転軸中心は同一に設定されている。バイパス経路104と流路103の合流部に第1弁体2と第2弁体3を設ける場合には、図10の左側に位置する上流側には上流側排気管(図示せず)が、図10の右側に位置する下流側には下流側排気管(図示せず)がそれぞれ接続される。また、バイパス経路104と流路103の分岐部に第1弁体2と第2弁体3を設ける場合には、図10の右側に位置する上流側には上流側排気管(図示せず)が、図10の左側に位置する下流側には下流側排気管(図示せず)がそれぞれ接続される。
10 and 11, the
また、流路103とバイパス経路104の合流部又は分岐部には、弁座103a,104aが設けられている。弁体2,3は、上記実施例1,2,4と同様のアクチュエータを用いて、同様の機構により開閉動作されるようになっている。なお、本実施例5における第2弁体3は、図10,11に示すように、弁座103aを全閉(閉塞)できる大きさに形成されている。
In addition,
上記の構成において、図10,11の実線X1に示すように、第1弁体2と第2弁体3によって弁座104a側を閉じることによりバイパス経路104が閉塞されて排気ガスが熱交換器102側へ流入し、この状態から、第1弁体2と第2弁体3を共に開方向へ回動させて開き、図10の鎖線X2に示すように、弁座103a側を閉じると流路103が閉塞されて、バイパス経路104側に排気ガスが流入し、熱交換器102側に排気ガスが流入しないようになっている。
In the above configuration, the
また、第1弁体2と第2弁体3がバイパス経路104を閉塞した状態から、外気の温度が所定の値以下になった際に、第2弁体3のみを開方向へ回動させると、第1弁体2の連通穴2aが開き、バイパス経路104に排気ガスが流れるようになる。この際、第2弁体3を、図10の鎖線X3に示すように、第2弁体により流路103が閉塞されない位置まで開くようにしても良いし、図11の鎖線X4に示すように、第2弁体3により流路103を閉塞するようにしてもよい。
In addition, when the temperature of the outside air falls below a predetermined value from the state where the
バイパス経路104と流路103の分岐部に第1弁体2と第2弁体3を設けるとともに、図10の鎖線X3に示すように、第2弁体の開度が、流路103が閉塞しない位置までとした場合には、排気ガスの流量が所定の値以上になると、バイパス経路104と流路103へ流入する排気ガスのバランス等により、第2弁体3が第2付勢体24の付勢力に抗して回動して閉じ、連通穴2aを閉塞するようになっている。
The
その他の構造は、上記実施例1,2,4と同様であるので、同一部材には同一の符号を付してその説明を省略する。 Since other structures are the same as those of the first, second, and fourth embodiments, the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本実施例5においても上記実施例1,2,4と同様の作用、効果を奏する。
更に、バイパス経路104と流路103の分岐部に第1弁体2と第2弁体3を設け、エンジンの始動後、排気ガス流量が増加し、車両を動かすことが出来る流量で、第2付勢体24の付勢力に抗して第2弁体3が閉まり連通穴2aを閉塞するようにした場合には、上記実施例1,2,4よりも、外気の温度が所定の値(本実施例では0℃)以下で、かつ、媒体の温度が所定の値(本実施例では75℃)以下における熱交換器102側へ流れる排気ガスの流量が増し、熱交換効率を向上させることができる。
In the fifth embodiment, the same operations and effects as in the first, second, and fourth embodiments are achieved.
Further, the
[実施例6]
上記実施例1〜5では、流路103とバイパス経路104を並列して設けたが、例えば、図12,13に示す排気熱回収装置31のように、バイパス経路32の外周部に流路33と熱交換器34を設けた排気熱回収装置31に本発明を適用しても良い。
[Example 6]
In the first to fifth embodiments, the
図12,13に示す排気熱回収装置31に本発明を適用した実施例について説明する。
排気熱回収装置31は、図12に示すように、図12の左側に位置する上流側には上流側排気管(図示せず)が、図12の右側に位置する下流側には下流側排気管(図示せず)がそれぞれ接続される。
An embodiment in which the present invention is applied to the exhaust
As shown in FIG. 12, the exhaust
排気熱回収装置31はケース41を有し、その内側には、ケース41と略同心状に、熱交換パイプ42がケース41とその両端部において液密に設けられており、該熱交換パイプ42とケース41間に媒体流通部44が形成され、媒体流通部44内を冷却水等の媒体が流通するようになっている。熱交換パイプ42におけるその軸方向と直交する方向の断面は、周方向に複数の山部と複数の谷部を交互に形成した波状に形成され、この谷部(溝部)は軸方向に螺旋状に形成されている。
The exhaust
熱交換パイプ42の内側には、バイパス経路32を形成するバイパスパイプ51が設けられ、バイパスパイプ51と媒体流通部44の間には流路33が形成されている。バイパス経路32の上流端と下流端は開口されている。バイパスパイプ51の上流端近傍には、複数の小径の連通孔51aが形成され、バイパス経路32と流路33とが連通しており、バイパス経路32内の排気ガスが、連通孔51aを通じて流路33内に流通可能になっている。そして、その排気ガスの流通の際に媒体流通部44を流通する媒体と排気ガスとの間で熱交換が行われる。ケース41、媒体流通部44、熱交換パイプ42により熱交換器34を構成している。
A
バイパス経路32の下流部には、上記実施例1〜5と同様の第1弁体2(2B)と第2弁体3(3B)が設けられ、弁体2(2B),3(3B)によりバイパス経路32を開閉するようになっている。弁体2(2B),3(3B)の下流側で、バイパス経路32と流路33が合流するようになっている。
A first valve body 2 (2B) and a second valve body 3 (3B) similar to those of the first to fifth embodiments are provided in the downstream portion of the
なお、第2弁体3(3B)が開いた際に、図13に示す鎖線のように、バイパス経路32と流路33の合流部55を閉塞してもよいし、図12に示す鎖線のように、閉塞しないようにしても良い。
When the second valve body 3 (3B) is opened, the joining
また、ケース41とバイパスパイプ51の間に形成した流路33に、螺旋状の溝が形成された熱交換パイプ(熱交換器)を、バイパスパイプ51の外周を取り囲むように複数本配設して、流路内を排気ガスが流通する際に、熱交換パイプ内を流通する媒体と排気ガスの間で熱交換が行われるようにしてもよい。
In addition, a plurality of heat exchange pipes (heat exchangers) in which spiral grooves are formed are disposed in the
その他の弁体の構造や弁体の開閉機構などは、上記実施例1〜5と同様であるので、上記と同一部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施例6においても上記実施例1〜5と同様の作用、効果を奏する。
Since the other valve body structures and the opening / closing mechanisms of the valve body are the same as those in the first to fifth embodiments, the same members as those described above are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
Also in the present Example 6, there exists an effect | action and effect similar to the said Examples 1-5.
[その他の実施例]
本発明は、媒体への熱回収を主目的とする狭義の熱回収器(ヒートコレクタやオイルウォーマ等)に限らず、排気ガスの冷却を主目的とする熱交換器(排気クーラーやEGRクーラー等)も熱回収装置として包含する。更に、適用対象は車両等の内燃機関用に限定するものではなく、汎用エンジンや据置式燃焼装置等、あらゆる排気ガス発生装置の排気系に適用可能である。
[Other Examples]
The present invention is not limited to a narrowly-defined heat recovery device (heat collector, oil warmer, etc.) whose main purpose is heat recovery to a medium, but is also a heat exchanger (exhaust cooler, EGR cooler, etc.) whose main purpose is cooling exhaust gas ) Is also included as a heat recovery device. Furthermore, the application target is not limited to an internal combustion engine such as a vehicle, but can be applied to exhaust systems of all exhaust gas generators such as general-purpose engines and stationary combustion devices.
以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に包含されるものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and any design changes that do not depart from the spirit of the present invention are included in the present invention. It is.
1,31,101 排気熱回収装置。
2a 連通穴
2,2B 第1弁体
3,3B 第2弁体
15 第1付勢体
16 第1アクチュエータ
23,23A 第2アクチュエータ
24 第2付勢体
32,104 バイパス経路
34,102 熱交換器
1,31,101 Exhaust heat recovery device.
Claims (5)
第1弁体と第2弁体とを設け、前記第1弁体及び前記第2弁体が閉じたときにバイパス経路を閉塞し、前記第1弁体及び前記第2弁体の少なくとも一方が開いたときにバイパス経路を開放するようにし、
前記媒体の温度が所定の値以上になった際に、前記第1弁体を開動作するようにし、
外気の温度が所定の値以下になった際に、前記第2弁体を開動作するようにしたことを特徴とする排気熱回収装置。 In an exhaust system such as an internal combustion engine, a heat exchanger for exchanging heat between the exhaust gas and the medium, and a bypass path for the exhaust gas to bypass the heat exchanger,
A first valve body and a second valve body are provided, and when the first valve body and the second valve body are closed, the bypass path is closed, and at least one of the first valve body and the second valve body is Open the bypass path when opened,
When the temperature of the medium reaches a predetermined value or more, the first valve body is opened,
An exhaust heat recovery apparatus characterized in that the second valve body is opened when the temperature of the outside air falls below a predetermined value.
前記第2弁体を開方向に付勢する第2付勢体と、外気の温度が所定の値以下になると、前記第2弁体の閉状態を解除する第2アクチュエータを設けたことを特徴とする請求項1記載の排気熱回収装置。 A first urging body for urging the first valve body in a closing direction; and opening the first valve body against the urging force of the first urging body when the temperature of the medium exceeds a predetermined value. A first actuator is provided,
A second urging body for urging the second valve body in the opening direction and a second actuator for releasing the closed state of the second valve body when the temperature of the outside air becomes a predetermined value or less are provided. The exhaust heat recovery device according to claim 1.
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