JP6170842B2 - Exhaust heat recovery device - Google Patents

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Description

本発明は、排気熱回収装置に関する。   The present invention relates to an exhaust heat recovery apparatus.

従来、排気熱回収装置として、排気ガスが、排気系上の熱交換器を通る第1流路と、熱交換器を迂回する第2流路を設け、これらの流路を弁体の開閉で切替制御し、前記熱交換器を第1流路の上方に設け、第1流路と第2流路との合流部と第2流路とを連通する連通口の下流側に、第2流路を開閉する第1弁体の弁軸を設け、この弁軸に、前記第1弁体とは別体の第2弁体を設けたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as an exhaust heat recovery device, a first flow path for exhaust gas to pass through a heat exchanger on the exhaust system and a second flow path to bypass the heat exchanger are provided, and these flow paths can be opened and closed by opening and closing the valve body. The switching is controlled, the heat exchanger is provided above the first flow path, and the second flow is provided downstream of the communication port that communicates the junction of the first flow path and the second flow path and the second flow path. A valve shaft of a first valve body that opens and closes a path is provided, and a second valve body that is separate from the first valve body is provided on the valve shaft (for example, see Patent Document 1). .

特開2012−246835号公報JP 2012-246835 A

前記従来の排気熱回収装置では、前記連通口の下流側にその連通口を開閉する第2弁体の弁軸を設け、弁軸の下流側に第1弁体が位置し、第2弁体は弁軸の上流側に位置することとなることから、第1弁体の回動空間の他に、第2弁体の回動空間も確保する必要があるため、排気熱回収装置を小型化する上で障害となっていた。   In the conventional exhaust heat recovery device, the valve shaft of the second valve body that opens and closes the communication port is provided on the downstream side of the communication port, the first valve body is located on the downstream side of the valve shaft, and the second valve body Is located on the upstream side of the valve shaft, so that it is necessary to secure the rotation space of the second valve body in addition to the rotation space of the first valve body. It was an obstacle to doing.

そこで、本発明は、前記従来の排気熱回収装置よりも小型化できる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 device that can be made smaller than the conventional exhaust heat recovery device.

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において、排気ガスと媒体との熱交換を行う熱交換器と、排気ガスが通る第1流路と、排気ガスが前記熱交換器を迂回する第2流路と、前記第1流路と第2流路が合流する合流部を有し、
前記第2流路と合流部を連通する第1連通部と、前記第1流路と合流部とを連通する第2連通部と、第2連通部の上流側に設けた弁軸と、該弁軸を中心として回動して第1連通部を開閉する第1弁体と、前記弁軸を中心として回動して第2連通部を開閉する第2弁体を設け、
前記第1弁体を前記弁軸に取り付ける一対の腕部を、前記第2連通部の両側部に設け、この一対の腕部間に前記第2連通部が位置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-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a heat exchanger that performs heat exchange between exhaust gas and a medium in an exhaust system such as an internal combustion engine, a first flow path through which the exhaust gas passes, A second flow path through which the exhaust gas bypasses the heat exchanger, and a merge portion where the first flow path and the second flow path merge;
A first communication portion that communicates the second flow path and the merge portion; a second communication portion that communicates the first flow path and the merge portion; a valve shaft provided on the upstream side of the second communication portion; A first valve body that rotates about the valve shaft to open and close the first communication portion; and a second valve body that rotates about the valve shaft to open and close the second communication portion,
A pair of arm portions for attaching the first valve body to the valve shaft is provided on both sides of the second communication portion, and the second communication portion is positioned between the pair of arm portions. To do.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記弁軸を、ケースを貫通するようにして設け、前記第1流路の一部を構成するハウジングをケース内に設け、前記弁軸を支持する軸受を前記ハウジング内に設け、弁軸が貫通するケース部分にシール部材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 valve shaft is provided so as to penetrate the case, a housing that forms a part of the first flow path is provided in the case, and the valve A bearing for supporting the shaft is provided in the housing, and a seal member is provided in a case portion through which the valve shaft passes.

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弁体と前記第2弁体を一体に形成したことを特徴とするものである。   According to a third aspect of the invention, in the first or second aspect of the invention, the first valve body and the second valve body are integrally formed.

本発明によれば、第2流路と連通する第1連通部と、第1流路と合流部とを連通する第2連通部と、第2連通部の上流側に設けた弁軸と、該弁軸を中心として回動して第1連通部を開閉する第1弁体と、前記弁軸を中心として回動して第2連通部を開閉する第2弁体を設け、第1弁体を前記弁軸に取り付ける1対の腕部を、前記第2連通部の両側部に設け、この一対の腕部間に前記第2連通部が位置するようにしたことにより、第1弁体の回動空間内に第2弁体を位置させることが出来、前記従来技術の排気熱回収装置よりも小型化することができる。   According to the present invention, a first communication part that communicates with the second flow path, a second communication part that communicates the first flow path and the merging part, a valve shaft provided on the upstream side of the second communication part, A first valve body that rotates about the valve shaft and opens and closes the first communication portion; and a second valve body that rotates about the valve shaft and opens and closes the second communication portion. A pair of arm portions for attaching a body to the valve shaft is provided on both side portions of the second communication portion, and the second communication portion is positioned between the pair of arm portions. The second valve body can be positioned in the rotation space of the above, and can be made smaller than the exhaust heat recovery device of the prior art.

本発明の実施例1の排気熱回収装置の正面図。1 is a front view of an exhaust heat recovery apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 図1の上面図。The top view of FIG. 図1の左側面図。The left view of FIG. 図2のA−A線断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2. 図4の状態から第1弁体を開動させた状態の断面図。Sectional drawing of the state which opened the 1st valve body from the state of FIG. 図4のB−B線断面図。BB sectional drawing of FIG. 図2のC−C線断面図。The CC sectional view taken on the line of FIG. 図4のD−D線断面図。The DD sectional view taken on the line of FIG. 図1のE−E線断面図。The EE sectional view taken on the line of FIG. 図4のF−F線断面図。FF sectional view taken on the line of FIG. 図2のG−G線断面図。The GG sectional view taken on the line of FIG. 本発明の実施例2の排気熱回収装置における図1のE−E線に相当する断面図。Sectional drawing equivalent to the EE line | wire of FIG. 1 in the exhaust heat recovery apparatus of Example 2 of this invention. 本発明の実施例3の排気熱回収装置における図2のA−A線に相当する断面図。Sectional drawing equivalent to the AA line of FIG. 2 in the exhaust heat recovery apparatus of Example 3 of this invention.

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]
図1乃至図11は本発明の実施例1を示す。
A mode for carrying out the present invention will be described based on an embodiment shown in the drawings.
[Example 1]
1 to 11 show a first embodiment of the present invention.

本実施例1の排気熱回収装置1は、内燃機関を使用する車両などの排気系に配設され、上流側に設けた流入口1aには図示しない上流側排気管が、下流側の排出口1bには図示しない下流側排気管がそれぞれ接続される。   The exhaust heat recovery apparatus 1 according to the first embodiment is disposed in an exhaust system of a vehicle or the like that uses an internal combustion engine. An upstream exhaust pipe (not shown) is provided at an upstream side of an inflow port 1a. A downstream exhaust pipe (not shown) is connected to 1b.

排気熱回収装置1は、図4に示すように、ケース2を有し、ケース2内には熱交換器3と、この熱交換器3を通る第1流路4と、熱交換器3を迂回する第2流路5が設けられている。第2流路5は、上流側排気管と下流側排気管に連通している。   As shown in FIG. 4, the exhaust heat recovery apparatus 1 has a case 2, and a heat exchanger 3, a first flow path 4 passing through the heat exchanger 3, and the heat exchanger 3 are included in the case 2. A second flow path 5 that bypasses is provided. The second flow path 5 communicates with the upstream exhaust pipe and the downstream exhaust pipe.

ケース2は、図1〜図3に示すように、円筒状の本体部2aと、本体部2aの下流側に設けた縮径部2bで構成されている。また、第2流路5は、図3〜図6に示すように、両端が開口する円筒管で形成され、図5に示すように、ケース2の本体部2aの中心部に配設されている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the case 2 includes a cylindrical main body 2 a and a reduced diameter portion 2 b provided on the downstream side of the main body 2 a. 3 to 6, the second flow path 5 is formed by a cylindrical tube that is open at both ends, and is disposed at the center of the main body 2 a of the case 2 as shown in FIG. 5. Yes.

熱交換器3は、ケース2の本体部2aと第2流路5との間で、第2流路5の軸芯の両側に位置するように2個設けられている。両熱交換器3,3は、図8に示すように、本体部2aの軸芯を中心とする円弧状に形成されている。熱交換器3には、内燃機関などの冷却系の冷却水等の媒体が流通する媒体流路3aと、排気ガスの流体が流れる流体流路3bを有している。媒体流路3aは、図1〜図5に示すように、媒体入口10aと媒体出口10bとを有し、この媒体入口10aと媒体出口10bとは、内燃機関などの冷却系に接続されている。これにより、熱交換器3において、媒体と排気ガスとの間で熱交換できるようになっている。   Two heat exchangers 3 are provided between the main body 2 a of the case 2 and the second flow path 5 so as to be located on both sides of the axis of the second flow path 5. As shown in FIG. 8, both the heat exchangers 3 and 3 are formed in the circular arc shape centering on the axial center of the main-body part 2a. The heat exchanger 3 has a medium flow path 3a through which a medium such as cooling water of a cooling system such as an internal combustion engine flows, and a fluid flow path 3b through which an exhaust gas fluid flows. As shown in FIGS. 1 to 5, the medium flow path 3a has a medium inlet 10a and a medium outlet 10b, and the medium inlet 10a and the medium outlet 10b are connected to a cooling system such as an internal combustion engine. . Thereby, in the heat exchanger 3, heat exchange can be performed between the medium and the exhaust gas.

排気熱回収装置1を車両等に設置した状態において、図1,図4に示すように、媒体入口10aは、第2流路5の下方に位置し、媒体出口10bは、第2流路5の上方に位置するように設けられている。媒体は、媒体入口10aから流入して、分岐部10cで左右の媒体流路3a,3aに分岐され、各媒体流路3a,3a内を下方から上方へ上昇流通した後に、媒体合流部10dで合流し、媒体出口10bから排出されるようになっている。   In a state where the exhaust heat recovery device 1 is installed in a vehicle or the like, as shown in FIGS. 1 and 4, the medium inlet 10 a is located below the second flow path 5, and the medium outlet 10 b is set in the second flow path 5. It is provided so that it may be located above. The medium flows in from the medium inlet 10a, branches into the left and right medium flow paths 3a, 3a at the branching section 10c, and flows upward in the medium flow paths 3a, 3a from the lower side to the upper side. It merges and is discharged from the medium outlet 10b.

流体流路3bにおけるケース2の本体部2aの軸に直交する断面は、図8に示すように円弧状に形成されている。また、流体流路3bは、図4に示すように、上流側から下流側に向かって複数並行して設けられている。流体流路3bの数は任意であるが本実施例では、左右の熱交換器3,3に、夫々4つの流体流路3bを設けた。また、流体流路3bの形状は任意に形成するが、その内周面の外縁部3cを曲面形状に形成することが好ましく、このように内周面の外縁部3cを曲面形状に形成したことにより、流体流路3b内を流体が流れる際に、常に、流体が内周面の外縁部3cに当たるため、流通する排気ガスの乱流が促進され、熱交換効率を向上させることが出来る。   A cross section perpendicular to the axis of the main body 2a of the case 2 in the fluid flow path 3b is formed in an arc shape as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 4, a plurality of fluid flow paths 3b are provided in parallel from the upstream side toward the downstream side. Although the number of the fluid flow paths 3b is arbitrary, in this embodiment, the left and right heat exchangers 3, 3 are each provided with four fluid flow paths 3b. Moreover, although the shape of the fluid flow path 3b is arbitrarily formed, it is preferable to form the outer edge portion 3c of the inner peripheral surface in a curved shape, and the outer edge portion 3c of the inner peripheral surface is thus formed in a curved shape. Thus, when the fluid flows in the fluid flow path 3b, the fluid always hits the outer edge 3c of the inner peripheral surface, so that the turbulent flow of the exhaust gas flowing is promoted and the heat exchange efficiency can be improved.

ケース2の本体部2a内には、熱交換器3の下部に、流体流路3b内で排気ガスが熱交換等した際に生じる凝縮水を回収する回収空間13が設けられ、熱交換器3の上部に、左右の流体流路3bを流通した排気ガスが合流する空間14が設けられ、流体流路3bは、回収空間13と空間14に連通し、流体流路3bと回収空間13と空間14等で、第1流路4が構成されている。このように、熱交換器3,3は、ケース2内の両側部に設けられ、ケース2の上部と下部には設けられていない。   In the main body 2a of the case 2, a recovery space 13 for recovering condensed water generated when the exhaust gas performs heat exchange or the like in the fluid flow path 3b is provided in the lower part of the heat exchanger 3, and the heat exchanger 3 Is provided with a space 14 where exhaust gases flowing through the left and right fluid flow paths 3b merge. The fluid flow path 3b communicates with the recovery space 13 and the space 14, and the fluid flow path 3b, the recovery space 13 and the space 14 etc., the 1st flow path 4 is comprised. Thus, the heat exchangers 3 and 3 are provided on both side portions in the case 2 and are not provided on the upper and lower portions of the case 2.

第2流路5の下部には、図4,図6に示すように、連通穴18が形成され、連通穴18により、第2流路5は、回収空間13と連通するとともに、熱交換器3の流体流路3bとも連通している。   As shown in FIGS. 4 and 6, a communication hole 18 is formed in the lower part of the second flow path 5, and the second flow path 5 communicates with the recovery space 13 through the communication hole 18 and a heat exchanger. 3 fluid flow paths 3b.

連通穴18より下流側には、第2流路5と第1流路4が合流する合流部21が設けられている。第2流路5には、第2流路5と合流部21を連通する第1連通部24が形成されている。また、第1流路4には、第1流路4の空間14と合流部21とを連通する第2連通部25が開口形成されている。第2連通部25は、第1連通部24より上部に位置するように形成されている。第2連通部25は、空間14の下流側に設けたハウジング26に形成されている。ハウジング26は、上流側と下流側の第2連通部25のみが開口し、上流側の開口は空間14と連通している。   A junction 21 where the second flow path 5 and the first flow path 4 merge is provided downstream of the communication hole 18. The second flow path 5 is formed with a first communication portion 24 that communicates the second flow path 5 and the merging portion 21. Further, the first flow path 4 is formed with a second communication portion 25 that communicates the space 14 of the first flow path 4 and the merging portion 21. The second communication part 25 is formed so as to be positioned above the first communication part 24. The second communication part 25 is formed in a housing 26 provided on the downstream side of the space 14. In the housing 26, only the upstream and downstream second communication portions 25 are opened, and the upstream opening communicates with the space 14.

第2連通部25より上流側には、図9に示すように、ハウジング26の左右の壁を貫通するように、弁軸27が備えられている。ハウジング26の下流端部は、図4,図5に示すように、弁軸27を中心とする円弧状に形成され、この円弧部に第2連通部25が形成されている。   As shown in FIG. 9, a valve shaft 27 is provided on the upstream side of the second communication portion 25 so as to penetrate the left and right walls of the housing 26. As shown in FIGS. 4 and 5, the downstream end portion of the housing 26 is formed in an arc shape centering on the valve shaft 27, and the second communication portion 25 is formed in the arc portion.

弁軸27は、ハウジング26内の両側部に設けた軸受29,29により支持されている。軸受29,29の外周部には、第1流路4の左右方向全体に亘って軸受ケース34が設けられている。ハウジング26と軸受ケース34により、第1流路4内の排気ガスが、弁軸27と接触することを抑制するようになっている。   The valve shaft 27 is supported by bearings 29 and 29 provided on both sides in the housing 26. A bearing case 34 is provided on the outer periphery of the bearings 29 and 29 over the entire left and right direction of the first flow path 4. The housing 26 and the bearing case 34 prevent the exhaust gas in the first flow path 4 from coming into contact with the valve shaft 27.

ハウジング26から軸方向の左右に突出している弁軸27には、スイングアーム型の第1弁体30に形成した一対の腕部30a,30aが固設され、弁軸27の正逆回動により、第1弁体30が正逆回動し、第2流路5を開閉することができるようになっている。一対の腕部30a,30aは、図10に示すように、弁軸27の軸方向に第2連通部25の左右方向の長さより長く離間して設けられている。第1弁体30の第2流路5側面には、第1連通部24に接離するシール材30bが固設されている。   A pair of arm portions 30a, 30a formed on the swing arm type first valve body 30 is fixed to the valve shaft 27 protruding leftward and rightward in the axial direction from the housing 26, and the valve shaft 27 is rotated forward and backward. The first valve body 30 can be rotated forward and backward to open and close the second flow path 5. As shown in FIG. 10, the pair of arm portions 30 a and 30 a are provided in the axial direction of the valve shaft 27 so as to be longer than the length of the second communication portion 25 in the left-right direction. On the side surface of the second flow path 5 of the first valve body 30, a sealing material 30 b that contacts and separates from the first communication portion 24 is fixed.

弁軸27は、図9に示すように、ケース2を貫通するように設けられ、弁軸27の外周で、かつ、ケース2を貫通するようにシール部材28が設けられている。シール部材28は、排気ガスがケース2の外部へと漏出することを防止するラビリンス構造を有している。   As shown in FIG. 9, the valve shaft 27 is provided so as to penetrate the case 2, and a seal member 28 is provided on the outer periphery of the valve shaft 27 and so as to penetrate the case 2. The seal member 28 has a labyrinth structure that prevents the exhaust gas from leaking out of the case 2.

前記従来技術の排気熱回収装置では、軸受をケースを貫通するように設けているために、この軸受は、弁軸を支持することに加えて、排気ガスがケースの外部に漏出することを抑制する必要があるために、軸受が大きくなってしまう。それに対し、本実施例では、軸受29とシール部材28を別々の部材で構成し、軸受29をケース2内に設けたことにより、シール部材28は、軸受の機能は必要とせず、排気ガスがケース2外に漏出することを抑制できればよいため、シール部材28の軸方向の長さも短くできる。また、軸受29は、軸受としての耐久性のみを考慮すればよいため、軸受29の径を、前記従来技術の排気熱回収装置の軸受の径よりも小さくすることができ、排気熱回収装置1を前記従来技術の排気熱回収装置よりも小型化することができる。   In the conventional exhaust heat recovery device, since the bearing is provided so as to penetrate the case, the bearing suppresses the exhaust gas from leaking outside the case in addition to supporting the valve shaft. Because it is necessary to do so, the bearing becomes large. On the other hand, in the present embodiment, the bearing 29 and the seal member 28 are configured as separate members, and the bearing 29 is provided in the case 2, so that the seal member 28 does not need a function of the bearing, and the exhaust gas is not generated. Since it is only necessary to suppress leakage outside the case 2, the axial length of the seal member 28 can also be shortened. Further, since the bearing 29 only needs to consider the durability as a bearing, the diameter of the bearing 29 can be made smaller than the diameter of the bearing of the exhaust heat recovery device of the prior art, and the exhaust heat recovery device 1 Can be made smaller than the conventional exhaust heat recovery device.

第1弁体30には、その腕部30a,30a間に位置して、第2弁体31が第1弁体30と一体に形成されている。第2弁体31は、弁軸27を中心とする円弧状に形成され、弁軸27を正逆回動することにより、第2弁体31が、ハウジング26の下流側部に形成された円弧部に沿って、上下方向に移動し、第2連通部25を開閉できるようになっている。第2弁体31の上流側面には、シール材を設けても設けなくてもよい、本実施例ではシール材を設けていない。   In the first valve body 30, a second valve body 31 is formed integrally with the first valve body 30 so as to be positioned between the arm portions 30 a and 30 a. The second valve body 31 is formed in an arc shape centered on the valve shaft 27, and the second valve body 31 is formed on the downstream side portion of the housing 26 by rotating the valve shaft 27 forward and backward. The second communication part 25 can be opened and closed by moving in the vertical direction along the part. The upstream side surface of the second valve body 31 may or may not be provided with a sealing material. In this embodiment, no sealing material is provided.

第1弁体30と第2弁体31とは、弁軸27を中心として一体に回動し、図5に示すように、第1弁体30が開動した際には、第2弁体31は閉動して第2連通部25を閉塞し、また、図4に示すように、第1弁体30が閉動した際には、第2弁体31は開動し、第2連通部25を開放するようになっている。   The first valve body 30 and the second valve body 31 rotate integrally around the valve shaft 27, and when the first valve body 30 is opened as shown in FIG. Is closed to close the second communication portion 25. Also, as shown in FIG. 4, when the first valve body 30 is closed, the second valve body 31 is opened and the second communication portion 25 is opened. Is to be released.

合流部21と回収空間13は、これらの間に設けた仕切壁23の下端部に形成した排出穴23aで連通しており、回収空間13内に回収された凝縮水は、排出穴23aを通じて、合流部21に排出された後に、排気ガスと共に外部へと排出されるようになっている。   The junction 21 and the recovery space 13 communicate with each other through a discharge hole 23a formed at the lower end of the partition wall 23 provided between them, and the condensed water recovered in the recovery space 13 passes through the discharge hole 23a. After being discharged to the merging portion 21, it is discharged to the outside together with the exhaust gas.

熱交換器3の上部には、図11に示すように、媒体流路3a内の媒体を、ケース2外に設けた温度作動アクチュエータであるサーモエレメント36の受熱部へと導く媒体流路32が設けられている。受熱部内には、ワックスが収納されている。なお、サーモエレメント36の受熱部を、熱交換器3の媒体流路3a内に直接設けるようにしてもよい。   As shown in FIG. 11, a medium flow path 32 that guides the medium in the medium flow path 3 a to the heat receiving portion of a thermo-element 36 that is a temperature-actuated actuator provided outside the case 2 is provided above the heat exchanger 3. Is provided. Wax is stored in the heat receiving portion. Note that the heat receiving portion of the thermo element 36 may be provided directly in the medium flow path 3 a of the heat exchanger 3.

サーモエレメント36の先端部には、付勢部材37によりサーモエレメント36側に付勢されたロッド38が当接している。サーモエレメント36内のワックスが、所定の温度以上になると熱膨張し、その先端部が伸張して、先端部によりロッド38を押移動することにより弁軸27が回動して、図5に示すように、第1弁体30が開作動して第2流路5を開放するとともに、第2弁体31を閉動して第1流路4を閉塞するようになっている。   A rod 38 urged toward the thermo element 36 by the urging member 37 is in contact with the distal end portion of the thermo element 36. When the wax in the thermo element 36 reaches a predetermined temperature or more, it thermally expands, its tip portion expands, and the rod 38 is pushed and moved by the tip portion, whereby the valve shaft 27 rotates, as shown in FIG. As described above, the first valve body 30 is opened to open the second flow path 5, and the second valve body 31 is closed to close the first flow path 4.

また、サーモエレメント36内のワックスが、所定の温度より低くなると収縮し、その先端部が収縮して、ロッド38は付勢部材37により付勢されて弁軸27が回動して、図4に示すように、第1弁体30が閉作動して第2流路5を閉塞するとともに、第2弁体31を開動して第1流路4を開放するようになっている。   Further, when the wax in the thermo element 36 becomes lower than a predetermined temperature, the wax contracts, the tip of the wax contracts, the rod 38 is urged by the urging member 37, and the valve shaft 27 rotates, so that FIG. As shown, the first valve body 30 is closed to close the second flow path 5, and the second valve body 31 is opened to open the first flow path 4.

熱交換器3の媒体が所定の温度より低い場合には、図4に示すように、第2流路5を閉塞し、第1流路4が開放されていることから、排気ガスは、第2流路5から、連通穴18を通った後、回収空間13、熱交換器3の流体流路3b、空間14を通り、第2連通部25から合流部21へと流れるようになっている。   When the medium of the heat exchanger 3 is lower than a predetermined temperature, the second flow path 5 is closed and the first flow path 4 is opened as shown in FIG. After passing through the communication hole 18 from the second flow path 5, it passes through the recovery space 13, the fluid flow path 3 b of the heat exchanger 3, and the space 14, and flows from the second communication section 25 to the merging section 21. .

排気ガスが熱交換された際に生じる凝縮水は、その自重で流体流路3b内を下方に移動し、回収空間13へと回収された後に、排出穴23a及び合流部21を通じて、排気熱回収装置1の下流へと排出されるようになっている。また、媒体流路3aを、上下方向に連通する円弧状に形成したことにより、媒体流路3a内の媒体が沸騰等して気泡が発生した際には、上方へと気泡が移動しやすく、媒体流路3a内からの気泡の抜けが良い。   Condensed water generated when the exhaust gas undergoes heat exchange moves downward in the fluid flow path 3b by its own weight and is recovered into the recovery space 13, and then is recovered through the exhaust hole 23a and the merging portion 21. It is discharged downstream of the device 1. Further, by forming the medium flow path 3a in an arc shape communicating in the vertical direction, when bubbles are generated due to boiling of the medium in the medium flow path 3a, the bubbles easily move upward, It is preferable that air bubbles escape from the medium flow path 3a.

一方、熱交換器3の媒体が所定の温度以上の場合には、図5に示すように、第2流路5が開放され、第1流路4が閉塞されていることから、排気ガスは、第2流路5を通り、合流部21へと流れるようになっている。   On the other hand, when the medium of the heat exchanger 3 is at a predetermined temperature or higher, the second flow path 5 is opened and the first flow path 4 is closed as shown in FIG. Then, it passes through the second flow path 5 and flows to the junction 21.

温度作動アクチュエータであるサーモエレメント36の受熱部は、熱交換器3の媒体流路3a内の媒体と接触するようになっているため、熱交換器3内の媒体の温度に即応してサーモエレメント36が作動し、熱交換器3の媒体温度が高くなりすぎることを防止できる。   Since the heat receiving portion of the thermo-element 36 that is a temperature-actuated actuator comes into contact with the medium in the medium flow path 3a of the heat exchanger 3, the thermo-element responds immediately to the temperature of the medium in the heat exchanger 3. 36 operates and it can prevent that the medium temperature of the heat exchanger 3 becomes high too much.

第2弁体31を、第1弁体30の一対の腕部30a,30a間に配設すると共に、第1弁体30と第2弁体31を一体に形成したことにより、第2弁体31を、第1弁体30の回動空間内に配置することが出来るため、前記従来技術の排気熱回収装置よりも小型化することが出来る。また、第1弁体30を製造する材料における第1弁体30の腕部30a,30a間の材料で第2弁体31を同時に一連に製造することが出来るため、第1弁体30の材料の歩留まりを上げ、コスト及び工数を削減することが出来る。   The second valve body 31 is disposed between the pair of arm portions 30a, 30a of the first valve body 30, and the first valve body 30 and the second valve body 31 are integrally formed, whereby the second valve body 31 is formed. Since 31 can be disposed in the rotation space of the first valve body 30, it can be made smaller than the exhaust heat recovery device of the prior art. Moreover, since the 2nd valve body 31 can be simultaneously manufactured in series with the material between the arm parts 30a and 30a of the 1st valve body 30 in the material which manufactures the 1st valve body 30, the material of the 1st valve body 30 The yield and the cost and man-hours can be reduced.

前記従来の排気熱回収装置では、弁軸を支持する軸受を、ケースの左右の内壁に設ける必要がある。しかし、本実施例では、ケース2内のハウジング26に軸受29,29を設けて支持したことにより、ケース2の外周壁には、弁軸27が貫通する部分にシール部材28を設けるだけでよく、前記従来の排気熱回収装置と比較して、排気熱回収装置1の弁軸27方向の長さを短くすることが出来、小型化を図ることが出来る。また、軸受29,29は、軸受としての耐久性を確保すればよいために、軸受29の径を、前記従来の排気熱回収装置の軸受の径よりも小さくすることが出来、小型化を図ることが出来る。   In the conventional exhaust heat recovery apparatus, it is necessary to provide bearings for supporting the valve shaft on the left and right inner walls of the case. However, in this embodiment, since the bearings 29 and 29 are provided and supported on the housing 26 in the case 2, it is only necessary to provide the seal member 28 on the outer peripheral wall of the case 2 at the portion through which the valve shaft 27 passes. Compared with the conventional exhaust heat recovery device, the length of the exhaust heat recovery device 1 in the direction of the valve shaft 27 can be shortened, and the size can be reduced. Moreover, since the bearings 29 and 29 should just ensure the durability as a bearing, the diameter of the bearing 29 can be made smaller than the diameter of the bearing of the said conventional exhaust heat recovery apparatus, and size reduction is achieved. I can do it.

なお、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。   Note that the temperature-actuated actuator may be 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.

[実施例2]
前記実施例1では、ハウジング26内に2個の軸受29,29を設けたが、この軸受29,29を設けず、弁軸27の両端部を、図12に示すように、ケース2の左右内壁を貫通して設けた第1軸受42と、他方の第2軸受43により支持するようにしてもよい。第1軸受42は、排気ガスがケース2の外部へと漏出することを防止するラビリンス構造を有している。
[Example 2]
In the first embodiment, the two bearings 29 and 29 are provided in the housing 26. However, the bearings 29 and 29 are not provided, and both end portions of the valve shaft 27 are arranged on the left and right sides of the case 2 as shown in FIG. You may make it support by the 1st bearing 42 provided penetrating the inner wall, and the other 2nd bearing 43. FIG. The first bearing 42 has a labyrinth structure that prevents the exhaust gas from leaking out of the case 2.

また、ハウジング26内の弁軸27には、軸方向全体に亘ってシール材41を巻設して、排気ガスと弁軸27とが接触することを抑制するとともに、ハウジング26と弁軸27との間から排気ガスがハウジング26外へと漏れ出ることを抑制している。   Further, a sealing material 41 is wound around the entire valve shaft 27 in the housing 26 to suppress contact between the exhaust gas and the valve shaft 27, and the housing 26 and the valve shaft 27. The exhaust gas is prevented from leaking out of the housing 26 from between.

その他の構造は、前記実施例1と同様であるのでその説明を省略する。
本実施例2においても、前記実施例1と同様の作用、効果を発揮する。
Since other structures are the same as those of the first embodiment, the description thereof is omitted.
Also in the second embodiment, the same operations and effects as the first embodiment are exhibited.

なお、本実施例2においては、ケース2の左右内壁に第1軸受42と第2受軸43を設けたるため、前記実施例1と比較して、排気熱回収装置1の第2流路5の軸と直交する方向の長さが大きくなる。   In the second embodiment, since the first bearing 42 and the second receiving shaft 43 are provided on the left and right inner walls of the case 2, the second flow path 5 of the exhaust heat recovery apparatus 1 is compared with the first embodiment. The length in the direction orthogonal to the axis of

[実施例3]
前記実施例1,2においては、第1弁体30と第2弁体31を一体に形成したが、第1弁体30と第2弁体31を別体に形成しても良い。
[Example 3]
In the first and second embodiments, the first valve body 30 and the second valve body 31 are integrally formed. However, the first valve body 30 and the second valve body 31 may be formed separately.

例えば、図13に示すように、第1弁体30と腕部30a,30aを一体に形成し、第2弁体31をこれらとは別体に形成する。また、第2弁体31を、腕部30a,30a間に配設し、第2弁体31の下端部を第1弁体30に対して固設する。   For example, as shown in FIG. 13, the 1st valve body 30 and the arm parts 30a and 30a are formed integrally, and the 2nd valve body 31 is formed separately from these. Further, the second valve body 31 is disposed between the arm portions 30 a and 30 a, and the lower end portion of the second valve body 31 is fixed to the first valve body 30.

その他の構造は、前記実施例1,2と同様であるのでその説明を省略する。
本実施例3においても、前記実施例1と同様の作用、効果を発揮する。
Since other structures are the same as those of the first and second embodiments, description thereof is omitted.
Also in the third embodiment, the same operations and effects as those of the first embodiment are exhibited.

[実施例4]
第1連通部24の上部に第2連通部25を設け、第2連通部25の上流側には弁軸27を設け、第2連通部25の左右に位置する弁軸27に第1弁体30の腕部30a,30aを固設し、一対の腕部30a,30a間に第2弁体31が設けられていれば、第1流路4、第2流路5、熱交換器3の形状や配置は任意に設定することが出来る。例えば、前記特許文献1の排気熱回収装置のように、第1流路4と第2流路5を並列に設けるとともに、熱交換器3内を排気ガスが横方向に流れるようにしても良い。
[Example 4]
A second communication portion 25 is provided above the first communication portion 24, a valve shaft 27 is provided on the upstream side of the second communication portion 25, and the first valve element is disposed on the valve shaft 27 positioned on the left and right of the second communication portion 25. 30 arm portions 30a, 30a are fixed, and if the second valve body 31 is provided between the pair of arm portions 30a, 30a, the first flow path 4, the second flow path 5, and the heat exchanger 3 The shape and arrangement can be set arbitrarily. For example, as in the exhaust heat recovery device of Patent Document 1, the first flow path 4 and the second flow path 5 may be provided in parallel, and the exhaust gas may flow in the lateral direction in the heat exchanger 3. .

その他の構造は、前記実施例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、前記実施例1と同様の作用、効果を発揮する。
Since other structures are the same as those in the first to third embodiments, description thereof is omitted.
Also in the fourth embodiment, the same operations and effects as those of the first embodiment are exhibited.

[その他の実施例]
前記実施例では、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。
[Other Examples]
In the above-described embodiment, the temperature-actuated actuator is used. However, any actuator can be used as long as the actuator is not limited to the temperature-actuated actuator. For example, a negative pressure actuator or an electric actuator can be used.

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、あらゆる排気ガスが発生する装置の排気系に適用可能である。   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 an exhaust system of a device that generates any exhaust gas such as a general-purpose engine or a stationary combustion device.

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 排気熱回収装置。
3 熱交換器
4 第1流路
5 第2流路
21 合流部
24 第1連通部
25 第2連通部
26 ハウジング
27 弁軸
28 シール部材
29 軸受
30 第1弁体
30a 腕部
31 第2弁体
1 Exhaust heat recovery device.
Reference Signs List 3 Heat exchanger 4 First flow path 5 Second flow path 21 Merge section 24 First communication section 25 Second communication section 26 Housing 27 Valve shaft
28 Seal member 29 Bearing 30 First valve body 30a Arm 31 Second valve body

Claims (3)

内燃機関などの排気系において、排気ガスと媒体との熱交換を行う熱交換器と、排気ガスが通る第1流路と、排気ガスが前記熱交換器を迂回する第2流路と、前記第1流路と第2流路が合流する合流部を有し、
前記第2流路と合流部を連通する第1連通部と、前記第1流路と合流部とを連通する第2連通部と、第2連通部の上流側に設けた弁軸と、該弁軸を中心として回動して第1連通部を開閉する第1弁体と、前記弁軸を中心として回動して第2連通部を開閉する第2弁体を設け、
前記第1弁体を前記弁軸に取り付ける一対の腕部を、前記第2連通部の両側部に設け、この一対の腕部間に前記第2連通部が位置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 that performs heat exchange between exhaust gas and a medium, a first flow path through which the exhaust gas passes, a second flow path through which the exhaust gas bypasses the heat exchanger, Having a merge portion where the first flow path and the second flow path merge;
A first communication portion that communicates the second flow path and the merge portion; a second communication portion that communicates the first flow path and the merge portion; a valve shaft provided on the upstream side of the second communication portion; A first valve body that rotates about the valve shaft to open and close the first communication portion; and a second valve body that rotates about the valve shaft to open and close the second communication portion,
A pair of arm portions for attaching the first valve body to the valve shaft is provided on both sides of the second communication portion, and the second communication portion is positioned between the pair of arm portions. Exhaust heat recovery device.
前記弁軸を、ケースを貫通するようにして設け、前記第1流路の一部を構成するハウジングをケース内に設け、前記弁軸を支持する軸受を前記ハウジング内に設け、弁軸が貫通するケース部分にシール部材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。   The valve shaft is provided so as to penetrate the case, a housing constituting a part of the first flow path is provided in the case, a bearing for supporting the valve shaft is provided in the housing, and the valve shaft penetrates The exhaust heat recovery apparatus according to claim 1, wherein a sealing member is provided in a case portion to be operated. 前記第1弁体と前記第2弁体を一体に形成したことを特徴とする請求項1又は2記載の排気熱回収装置。
The exhaust heat recovery apparatus according to claim 1 or 2, wherein the first valve body and the second valve body are integrally formed.
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