JP7240967B2 - Exhaust heat recovery equipment for vehicles - Google Patents

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Description

本発明は、車両の排熱回収装置に関する。 The present invention relates to an exhaust heat recovery device for a vehicle.

車両では、エンジンで空気と燃料との混合気を燃焼して、燃焼後の排気ガスを排気管から排出している。
このような車両では、エンジンでの燃焼により高温高圧となっている排気ガスの排熱を回収する装置が用いられることがある。
特許文献1または特許文献2の車両の排熱回収装置では、車両のエンジンの排気ガスを排出する排気管に分岐管を設け、分岐管に排熱回収用の熱交換器を設ける。熱交換器は、分岐管を流れる排気ガスから熱交換により排熱を回収する。
In a vehicle, an engine burns a mixture of air and fuel, and the exhaust gas after combustion is discharged from an exhaust pipe.
In such vehicles, a device for recovering the exhaust heat of the exhaust gas, which has reached a high temperature and a high pressure due to combustion in the engine, is sometimes used.
In the vehicle exhaust heat recovery device of Patent Document 1 or Patent Document 2, a branch pipe is provided in an exhaust pipe for discharging exhaust gas from a vehicle engine, and a heat exchanger for exhaust heat recovery is provided in the branch pipe. The heat exchanger recovers exhaust heat by heat exchange from the exhaust gas flowing through the branch pipe.

特開2006-312884号公報JP 2006-312884 A 特開2008-133783号公報JP 2008-133783 A 特開2009-013838号公報JP 2009-013838 A

しかしながら、排気管に分岐管を設ける場合、車両には分岐管を設けるための大きなスペースを新たに確保する必要がある。しかも、単に熱交換器を設ける場合とくらべて、少なくとも分岐管により、車両の重量が余分に増加する。 However, when a branch pipe is provided in the exhaust pipe, it is necessary to newly secure a large space in the vehicle for providing the branch pipe. Moreover, at least the branch pipes add extra weight to the vehicle compared to simply providing a heat exchanger.

そこで、特許文献3のように、車両のエンジンの排気ガスを排出する排気管に、熱交換器を回転可能に設けることが考えられる。
しかしながら、特許文献3の熱交換器は、排気管の中央に設けられる回転軸により軸支されている。
この場合、排熱を利用しない場合でも、熱交換器は、排気管の中央において排気管の延在方向に沿うように倒姿勢となって、排気管での排気ガスの流路の中央に存在する。排気管での排気ガスの流れは、熱交換器により常に妨げられる。排気管は、所定の流量を得るためには、その妨げを考慮して、排気のために本来的に必要とされるサイズより大径に形成しなければならない。排熱回収をするために、排気管を含めた車両の全体的な設計に影響を与える可能性がある。
しかも、特許文献3の熱交換器は、排熱を利用しない場合でも、常に高温の排気ガスにさらされる。常に高温の排気ガスにさらされる熱交換器により、熱交換器を流れる熱媒体が必要以上に高温に加熱されてしまう可能性がある。
Therefore, as in Patent Document 3, it is conceivable to provide a rotatable heat exchanger in an exhaust pipe that discharges exhaust gas from a vehicle engine.
However, the heat exchanger of Patent Document 3 is supported by a rotating shaft provided in the center of the exhaust pipe.
In this case, even when the exhaust heat is not used, the heat exchanger is positioned in the center of the exhaust pipe so as to lie along the direction in which the exhaust pipe extends, and exists in the center of the flow path of the exhaust gas in the exhaust pipe. do. The flow of exhaust gases in the exhaust pipe is always impeded by heat exchangers. In order to obtain a predetermined flow rate, the exhaust pipe must be formed with a diameter larger than that originally required for exhaust, taking into account the obstruction. It may affect the overall design of the vehicle, including the exhaust pipes, for exhaust heat recovery.
Moreover, the heat exchanger of Patent Document 3 is always exposed to high-temperature exhaust gas even when exhaust heat is not used. The heat exchanger, which is constantly exposed to high-temperature exhaust gas, may heat the heat medium flowing through the heat exchanger to a higher temperature than necessary.

このように、車両の排熱回収装置は、改善することが求められている。 Thus, there is a need to improve exhaust heat recovery systems for vehicles.

本発明に係る車両の排熱回収装置は、車両のエンジンの排気ガスを排出する排気管の中央から外側へずれた位置において、前記排気管の延在方向に沿って回転可能に設けられる回転軸と、前記回転軸により一端縁が軸支される熱交換器と、前記熱交換器を前記回転軸の周囲で回転駆動する回転アクチュエータと、を有し、前記回転アクチュエータは、排熱を回収しない場合、前記熱交換器を、前記排気管の延在方向に沿うように倒姿勢とし、排熱を回収する場合、前記熱交換器を、前記倒姿勢から回転させて前記排気管において立てる。 A vehicle exhaust heat recovery device according to the present invention is a rotating shaft provided rotatably along the extending direction of an exhaust pipe that discharges exhaust gas from a vehicle engine at a position shifted outward from the center of the exhaust pipe. a heat exchanger having one end edge supported by the rotating shaft; and a rotary actuator rotating the heat exchanger around the rotating shaft, wherein the rotary actuator does not recover exhaust heat. In this case, the heat exchanger is tilted along the extending direction of the exhaust pipe, and when exhaust heat is to be recovered, the heat exchanger is rotated from the tilted position to stand on the exhaust pipe.

好適には、前記排気管には、周面の一部を外へ凸にしてなる収容凹部を形成し、前記回転軸は、前記収容凹部において前記排気管の周面と接する方向に延在するように設けられ、前記熱交換器は、倒姿勢において前記収容凹部に収容される、とよい。 Preferably, the exhaust pipe is formed with an accommodating recess formed by projecting a part of the peripheral surface outward, and the rotating shaft extends in the accommodating recess in a direction in contact with the peripheral surface of the exhaust pipe. , and the heat exchanger is preferably housed in the housing recess in a tilted posture.

好適には、前記回転軸は、前記収容凹部において倒姿勢の前記熱交換器より上流側に位置する、とよい。 Preferably, the rotating shaft is positioned upstream of the heat exchanger in the inverted position in the housing recess.

好適には、前記収容凹部を覆う断熱カバーと、前記断熱カバーを前記収容凹部からずらすように駆動する開閉アクチュエータと、を有し、前記開閉アクチュエータは、排熱を回収しない場合、前記断熱カバーにより前記収容凹部を覆い、排熱を回収する場合、前記断熱カバーを前記収容凹部からずらす、とよい。 Preferably, a heat insulating cover that covers the housing recess and an opening/closing actuator that drives the heat insulating cover to move away from the housing recess are provided, and the opening/closing actuator is closed by the heat insulation cover when exhaust heat is not recovered. When recovering exhaust heat by covering the housing recess, the heat insulating cover is preferably displaced from the housing recess.

好適には、前記熱交換器の表面を覆う断熱シャッタと、前記熱交換器の表面を露出するように前記断熱シャッタを駆動する開閉アクチュエータと、を有し、前記開閉アクチュエータは、排熱を回収しない場合、前記断熱シャッタにより前記熱交換器の表面を覆い、排熱を回収する場合、前記断熱シャッタの表面を露出する、とよい。 Preferably, it has a heat insulating shutter that covers the surface of the heat exchanger, and an open/close actuator that drives the heat insulating shutter to expose the surface of the heat exchanger, and the open/close actuator recovers exhaust heat. If not, it is preferable to cover the surface of the heat exchanger with the heat insulating shutter and expose the surface of the heat insulating shutter when exhaust heat is recovered.

本発明に係る他の車両の排熱回収装置は、車両のエンジンの排気ガスを排出する排気管に形成される開口と、前記開口についての前記排気管の延在方向の中央部において、前記排気管の延在方向に沿って回転可能に設けられる回転軸と、前記開口を塞ぐように前記回転軸により軸支される閉塞材と、前記閉塞材に対して立設するように、一端部が前記回転軸に軸支される熱交換器と、前記熱交換器を前記回転軸の周囲で回転駆動する回転アクチュエータと、を有し、前記回転アクチュエータは、排熱を回収しない場合、前記熱交換器が前記開口の外に位置する状態で前記閉塞材が前記開口を塞ぐように回転駆動し、排熱を回収する場合、前記熱交換器が前記開口の内に位置する状態で前記閉塞材が前記開口を塞ぐように回転駆動する。 Another vehicle exhaust heat recovery device according to the present invention includes an opening formed in an exhaust pipe for discharging exhaust gas from a vehicle engine, and a center portion of the opening in the extending direction of the exhaust pipe. a rotating shaft provided rotatably along the extending direction of the tube; a clogging member supported by the rotating shaft so as to close the opening; a heat exchanger supported by the rotating shaft; and a rotating actuator rotating the heat exchanger around the rotating shaft. When the heat exchanger is located outside the opening and the closing member is driven to block the opening and recovers exhaust heat, the closing member is rotated while the heat exchanger is located inside the opening. Rotating drive is performed so as to close the opening.

好適には、前記熱交換器は、前記開口の内に位置する際に、前記排気管の全体を塞ぐことがないように形成される、とよい。 Preferably, the heat exchanger is formed so as not to block the entire exhaust pipe when positioned within the opening.

好適には、前記回転アクチュエータは、前記熱交換器を流れる熱媒体の温度が高温になると、前記熱交換器を倒すように回転駆動する、とよい。 Preferably, the rotary actuator rotates to tilt the heat exchanger when the temperature of the heat medium flowing through the heat exchanger becomes high.

好適には、前記熱交換器は、前記排気管において触媒装置より下流側に設けられる、とよい。 Preferably, the heat exchanger is provided downstream of the catalytic device in the exhaust pipe.

本発明では、車両の排熱回収装置の熱交換器は、車両のエンジンの排気ガスを排出する排気管の中央から外側へずれた位置において、前記排気管の延在方向に沿って回転可能に設けられる回転軸により一端縁が軸支される。そして、回転アクチュエータは、前記熱交換器を前記回転軸の周囲で回転駆動する。
たとえば排熱を回収しない場合、回転アクチュエータは、前記熱交換器を、前記排気管の延在方向に沿うように倒姿勢とする。倒姿勢の熱交換器は、熱交換器の全体が排気管の中央から外へずれた位置になる。したがって、倒姿勢の熱交換器は、排気管を流れる排気ガスの流れを分断し難くなる。熱交換器が倒れている状態での排気ガスの流れは、排気管についての熱交換器の上流側の部位および下流側の部位と同様に、1つの流れとなりえる。排気ガスは、熱交換器が配置される部位を含めて、排気管を効率よく流れる。
これに対して、仮にたとえば熱交換器が排気管の中央の位置において回転可能に設けられる回転軸により軸支されている場合、熱交換器が排気管の延在方向に沿うように倒姿勢となったとしても、その全体が排気管の中央に残存する。排気管の中央で倒れている熱交換器により、排気ガスは、2つの流れに分断される。熱交換器の上流側において1つの流れになっている排気ガスは、熱交換器により二分され、熱交換器の下流側において再合流して1つの流れに戻る。この場合、熱交換器の下流側では、熱交換器の下流側へ巻き込まれるように2つの相反する向きの流れが合流する。2つの相反する向きの流れが合流すると、渦流が発生する。排気管において渦流が発生すると、排気管の延在方向に沿った排気ガスの流れが阻害され、排気効率が低下する。しかも、熱交換器により排気効率が定常的に低下するため、所定の流量を得るためには、排気管は、その低下分を補うように、熱交換器が無い場合より大径に形成しなければならない。排熱回収するために、排気管を大径化すると、車両の全体的な設計にも影響が生じえる。本発明では、このように排気管を大径化することなく、排気管に熱交換器を設けて、その排気管での排気ガスの流量を確保することが可能である。
また、本発明では、排熱回収用の熱交換器が排気管の内部において回転可能に設けられる。したがって、本発明では、排熱回収用の熱交換器を設けるために、排気管に分岐管を接続してその分岐管に熱交換器を設ける必要がない。本発明の排熱回収装置は、既存の排気管の内部空間を好適に使用して排気管の外に必要となるスペースを必要最小限とすることができ、車両において小型に設けることができる。
In the present invention, the heat exchanger of the vehicle exhaust heat recovery device is rotatable along the extending direction of the exhaust pipe at a position shifted outward from the center of the exhaust pipe that discharges the exhaust gas of the vehicle engine. One end edge is pivotally supported by the rotating shaft provided. A rotary actuator rotates the heat exchanger around the rotary shaft.
For example, when exhaust heat is not recovered, the rotary actuator causes the heat exchanger to lie down along the extending direction of the exhaust pipe. An inverted heat exchanger is positioned so that the entire heat exchanger is shifted outward from the center of the exhaust pipe. Therefore, it is difficult for the inverted heat exchanger to cut off the flow of exhaust gas flowing through the exhaust pipe. The exhaust gas flow with the heat exchanger lying down can be in one flow, as can the upstream and downstream portions of the heat exchanger for the exhaust pipe. Exhaust gas efficiently flows through the exhaust pipe, including where the heat exchanger is located.
On the other hand, if the heat exchanger is rotatably supported by a rotation shaft that is rotatably provided at the center of the exhaust pipe, the heat exchanger can be tilted along the direction in which the exhaust pipe extends. Even if it does, the whole remains in the center of the exhaust pipe. A heat exchanger that is collapsed in the middle of the exhaust pipe splits the exhaust gas into two streams. The exhaust gases that are in one stream upstream of the heat exchanger are split in two by the heat exchanger and recombined back into one stream downstream of the heat exchanger. In this case, on the downstream side of the heat exchanger, the two opposing flows merge so that they are involved in the downstream side of the heat exchanger. A vortex is generated when two opposing flows meet. When the vortex flow is generated in the exhaust pipe, the flow of the exhaust gas along the extending direction of the exhaust pipe is obstructed, and the exhaust efficiency is lowered. Moreover, since the exhaust efficiency is constantly reduced by the heat exchanger, in order to obtain a predetermined flow rate, the exhaust pipe must be formed with a larger diameter than in the case without the heat exchanger so as to compensate for the reduction. must. Increasing the diameter of the exhaust pipe to recover exhaust heat can also affect the overall design of the vehicle. In the present invention, it is possible to secure the flow rate of the exhaust gas in the exhaust pipe by providing the heat exchanger in the exhaust pipe without increasing the diameter of the exhaust pipe.
Further, in the present invention, the heat exchanger for exhaust heat recovery is rotatably provided inside the exhaust pipe. Therefore, in the present invention, it is not necessary to connect a branch pipe to the exhaust pipe and provide a heat exchanger in the branch pipe in order to provide a heat exchanger for exhaust heat recovery. INDUSTRIAL APPLICABILITY The exhaust heat recovery device of the present invention can preferably use the internal space of an existing exhaust pipe to minimize the space required outside the exhaust pipe, and can be provided in a small size in a vehicle.

図1は、本発明の実施形態に係る自動車の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of an automobile according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第一実施形態に係る自動車の排気管に設けられる排熱回収装置の機械的な構成の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of the mechanical configuration of the exhaust heat recovery device provided in the exhaust pipe of the automobile according to the first embodiment of the present invention. 図3は、図2の排熱回収装置の制御系の説明図である。3 is an explanatory diagram of a control system of the exhaust heat recovery device of FIG. 2. FIG. 図4は、図3の排熱回収ECUによる排熱回収制御のフローチャートである。FIG. 4 is a flow chart of exhaust heat recovery control by the exhaust heat recovery ECU of FIG. 図5は、第一実施形態に係る排熱回収装置の第一変形例の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a first modification of the exhaust heat recovery device according to the first embodiment. 図6は、第一実施形態に係る排熱回収装置の第二変形例の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a second modification of the exhaust heat recovery device according to the first embodiment. 図7は、本発明の第二実施形態に係る自動車の排気管に設けられる排熱回収装置の機械的な構成の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of the mechanical configuration of the exhaust heat recovery device provided in the exhaust pipe of the automobile according to the second embodiment of the present invention. 図8は、第二実施形態に係る排熱回収装置の変形例の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a modification of the exhaust heat recovery device according to the second embodiment. 図9は、本発明の第三実施形態に係る自動車の排気管に設けられる排熱回収装置の機械的な構成の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of the mechanical configuration of the exhaust heat recovery device provided in the exhaust pipe of the automobile according to the third embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

[第一実施形態]
図1は、本発明の実施形態に係る自動車1の説明図である。
図1の自動車1は、車両の一例である。自動車1は、車体の前部に配置されるエンジン2、排気管3、を有する。排気管3は、車体の前部から後縁までに延在する。自動車1は、エンジン2で空気と燃料との混合気を燃焼し、燃焼後の排気ガスを排気管3から外へ排出する。排気管3の途中には、触媒装置4が設けられる。触媒装置4は、排気ガスに含まれる窒素酸化物などを吸着または無害化する。エンジン2が多気筒である場合、排気管3として集合管を用いてよい。この場合、排気ガスは、エンジン2の複数の気筒からの排気に応じた脈動をしながら排気管3を上流側から下流へ移動し、排気管3から排気されることになる。
[First embodiment]
FIG. 1 is an explanatory diagram of an automobile 1 according to an embodiment of the present invention.
A car 1 in FIG. 1 is an example of a vehicle. An automobile 1 has an engine 2 and an exhaust pipe 3 arranged in the front part of the vehicle body. The exhaust pipe 3 extends from the front part of the vehicle body to the rear edge. An automobile 1 burns a mixture of air and fuel in an engine 2 and discharges exhaust gas after combustion to the outside through an exhaust pipe 3 . A catalyst device 4 is provided in the middle of the exhaust pipe 3 . The catalyst device 4 adsorbs or detoxifies nitrogen oxides and the like contained in the exhaust gas. If the engine 2 has multiple cylinders, a collecting pipe may be used as the exhaust pipe 3 . In this case, the exhaust gas moves from the upstream side to the downstream side in the exhaust pipe 3 while pulsating according to the exhaust gas from the plurality of cylinders of the engine 2 , and is exhausted from the exhaust pipe 3 .

ところで、このような自動車1では、エンジン2での燃焼により高温高圧となっている排気ガスから排熱を回収する装置が用いることがある。従来の自動車1の排熱回収装置10では、自動車1のエンジン2の排気ガスを排出する排気管3に分岐管を設け、分岐管に排熱回収用の熱交換器12を設けている。熱交換器12は、分岐管を流れる排気ガスから熱交換により排熱を回収する。しかしながら、排気管3に分岐管を設ける場合、自動車1には分岐管を設けるための大きなスペースを新たに確保する必要がある。しかも、単に熱交換器12を設ける場合とくらべて、少なくとも分岐管により、自動車1の重量が余分に増加する。自動車1に排熱回収装置10を設けるために、自動車1の設計を変更することは、排熱回収装置10の利用の妨げになる。
このように、自動車1の排熱回収装置10は、改善することが求められている。
By the way, such an automobile 1 may use a device for recovering exhaust heat from the exhaust gas, which has become high temperature and high pressure due to combustion in the engine 2 . In a conventional exhaust heat recovery device 10 for an automobile 1, an exhaust pipe 3 for discharging exhaust gas from an engine 2 of the automobile 1 is provided with a branch pipe, and the branch pipe is provided with a heat exchanger 12 for exhaust heat recovery. The heat exchanger 12 recovers exhaust heat by heat exchange from the exhaust gas flowing through the branch pipe. However, when a branch pipe is provided in the exhaust pipe 3, it is necessary to newly secure a large space in the automobile 1 for providing the branch pipe. Moreover, at least due to the branch pipes, the weight of the vehicle 1 is increased as compared with the case where the heat exchanger 12 is simply provided. Changing the design of the automobile 1 in order to provide the exhaust heat recovery device 10 in the automobile 1 hinders the use of the exhaust heat recovery device 10 .
Thus, the exhaust heat recovery device 10 of the automobile 1 is required to be improved.

図2は、本発明の第一実施形態に係る自動車1の排気管3に設けられる排熱回収装置10の機械的な構成の説明図である。
図2には、自動車1の排気管3に設けられる排熱回収装置10の機械的な構成として、収容凹部11、熱交換器12、回転軸13、断熱カバー14、が図示されている。
図2(A)は、熱交換器12を排気管3の延在方向に沿う倒姿勢にして収容凹部11に収容し、断熱カバー14により収容凹部11を塞いだ状態である。
図2(B)は、断熱カバー14を移動させて収容凹部11を開き、熱交換器12を倒姿勢から回転させて排気管3の内で立てた状態である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the mechanical configuration of the exhaust heat recovery device 10 provided in the exhaust pipe 3 of the automobile 1 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a housing recess 11, a heat exchanger 12, a rotating shaft 13, and a heat insulating cover 14 as the mechanical configuration of the exhaust heat recovery device 10 provided in the exhaust pipe 3 of the automobile 1. As shown in FIG.
FIG. 2A shows a state in which the heat exchanger 12 is placed in an inverted position along the extending direction of the exhaust pipe 3 and accommodated in the accommodation recess 11 , and the accommodation recess 11 is closed by the heat insulating cover 14 .
FIG. 2(B) shows a state in which the heat insulating cover 14 is moved to open the housing recess 11, and the heat exchanger 12 is rotated from the laid down position to stand in the exhaust pipe 3. FIG.

熱交換器12は、たとえば熱媒体が流れる細管を互いに隙間を開けて折り重ね、全体として略薄板の外形形状に形成される。熱交換器12は、排気管3の内に設けられる。排気管3の内に設けられる熱交換器12は、排気管3の延在方向に沿って上流側から下流側へ流れる高温高圧の排気ガスの排熱を、熱交換器12を流れる冷却水などの熱媒体へ伝える。熱交換器12は、排気ガスの排熱を熱媒体へ伝える熱交換を実行する。
熱媒体は、たとえば図示外の自動車1の空調装置の熱媒体の循環サイクルと連結される。この場合、熱交換器12において排気ガスの排熱により温められた熱媒体は、循環サイクルを通じて空調装置のヒータコアへ供給される。ヒータコアは、排気ガスから回収された排熱により、自動車1の室内へ供給される空気を温める。排気ガスから回収された排熱は、自動車1の車室の暖房に利用できる。排気ガスから回収された排熱は、この他にもたとえば、自動車1のバッテリの周囲に張り巡らされた熱媒体の循環サイクルと連結されて、バッテリを加温するために用いられてよい。また、排気ガスから回収された排熱は、熱交換器12と発電タービンとの間で熱媒体を循環ざせる循環サイクルにより、発電タービンを回転駆動して発電に用いられてよい。
The heat exchanger 12 is formed, for example, by folding narrow tubes in which a heat medium flows, with a gap between them, so that the overall shape of the heat exchanger 12 is generally a thin plate. A heat exchanger 12 is provided inside the exhaust pipe 3 . The heat exchanger 12 provided in the exhaust pipe 3 converts the exhaust heat of the high-temperature and high-pressure exhaust gas flowing from the upstream side to the downstream side along the extending direction of the exhaust pipe 3 into cooling water or the like flowing through the heat exchanger 12 . heat transfer medium. The heat exchanger 12 performs heat exchange by transferring the waste heat of the exhaust gas to the heat medium.
The heat medium is connected, for example, with a heat medium circulation cycle of an air conditioner of the motor vehicle 1 (not shown). In this case, the heat medium heated by the exhaust heat of the exhaust gas in the heat exchanger 12 is supplied to the heater core of the air conditioner through the circulation cycle. The heater core heats the air supplied to the interior of the automobile 1 with the exhaust heat recovered from the exhaust gas. Exhaust heat recovered from the exhaust gas can be used to heat the cabin of the automobile 1 . Exhaust heat recovered from the exhaust gas may also be used to heat the battery, for example, in conjunction with a heat medium circulation cycle that surrounds the battery of the vehicle 1 . Also, the exhaust heat recovered from the exhaust gas may be used for power generation by rotating the power generation turbine through a circulation cycle in which a heat medium is circulated between the heat exchanger 12 and the power generation turbine.

収容凹部11は、たとえば略円筒形状の排気管3の周面の一部を外へ凸にすることにより排気管3に形成される。
収容凹部11は、略薄板状の熱交換器12より一回り大きいサイズの略立方体の内形状を有する。これにより、図2(A)に示すように、略薄板状の熱交換器12は、排気管3の延在方向に沿って倒した倒姿勢において、その全体を収容凹部11に収容できる。
収容凹部11は、図1に示すように、排気管3において触媒装置4より下流側となる位置に形成される。これにより、熱交換器12は、排気管3において触媒装置4より下流側に設けられる。熱交換器12には、触媒装置4より温度および圧力の脈動が緩和された排気ガスが供給される。熱交換器12には、エンジン2から排気される非常に高温高圧の脈動する排気ガスに直接的にさらされなくなる。
The housing recess 11 is formed in the exhaust pipe 3 by, for example, projecting outward from a portion of the peripheral surface of the substantially cylindrical exhaust pipe 3 .
The accommodation recess 11 has a substantially cubic inner shape that is one size larger than the substantially thin plate-shaped heat exchanger 12 . Thereby, as shown in FIG. 2A , the substantially thin plate-like heat exchanger 12 can be entirely housed in the housing recess 11 in a tilted posture in which it is laid down along the extending direction of the exhaust pipe 3 .
The housing recess 11 is formed at a position downstream of the catalyst device 4 in the exhaust pipe 3, as shown in FIG. Thereby, the heat exchanger 12 is provided downstream of the catalyst device 4 in the exhaust pipe 3 . The heat exchanger 12 is supplied with the exhaust gas in which temperature and pressure pulsations are reduced by the catalyst device 4 . The heat exchanger 12 is not directly exposed to the very hot, high pressure, pulsating exhaust gases exiting the engine 2 .

回転軸13は、後述する回転アクチュエータ17により回転駆動される軸部材である。回転軸13は、収容凹部11に回転可能に設けられる。回転軸13は、略円筒形状の排気管3の中心から外周側へずれた位置に設けられる。
回転軸13は、収容凹部11において、略円筒形状の排気管3の周面と接する接線方向に沿って延在するように設けられる。この場合、回転軸13は、排気管3の延在方向に沿って回転可能に設けられる。
回転軸13は、収容凹部11についての上流側の部位に設けられる。
略薄板状の熱交換器12は、収容凹部11に収容される倒姿勢における上流側の一端縁において、回転軸13により軸支される。回転軸13は、収容凹部11において倒姿勢にある熱交換器12のり上流側に位置する。この場合、図2(A)の倒姿勢にある略薄板状の熱交換器12は、排気管3の延在方向に沿って回転する回転軸13の回転にしたがって倒姿勢から回転して排気管3の内へ向かって立ち上がる。排気管3の内に立ち上がった略薄板状の熱交換器12は、図2(B)に示すように、排気管3の内部の略全体に位置する。排気管3を流れる排気ガスは、ほぼ熱交換器12を通過することになる。
The rotary shaft 13 is a shaft member that is rotationally driven by a rotary actuator 17, which will be described later. The rotating shaft 13 is rotatably provided in the housing recess 11 . The rotating shaft 13 is provided at a position shifted from the center of the substantially cylindrical exhaust pipe 3 to the outer peripheral side.
The rotating shaft 13 is provided in the housing recess 11 so as to extend along a tangential direction in contact with the peripheral surface of the substantially cylindrical exhaust pipe 3 . In this case, the rotating shaft 13 is rotatably provided along the extending direction of the exhaust pipe 3 .
The rotating shaft 13 is provided at a portion on the upstream side with respect to the housing recess 11 .
A substantially thin plate-shaped heat exchanger 12 is pivotally supported by a rotary shaft 13 at one end edge on the upstream side in a tilted posture accommodated in the accommodation recess 11 . The rotating shaft 13 is positioned upstream of the heat exchanger 12 in the reclined position in the housing recess 11 . In this case, the substantially thin plate-like heat exchanger 12 in the inverted posture of FIG. Stand up toward the inside of 3. The substantially thin plate-shaped heat exchanger 12 standing up in the exhaust pipe 3 is positioned substantially entirely inside the exhaust pipe 3 as shown in FIG. 2(B). Most of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 3 passes through the heat exchanger 12 .

断熱カバー14は、収容凹部11についての排気管3への開口より一回り大きい板形状を有する。断熱カバー14は、排気管3と同様の材料で形成されたベース材と、ベース材の表面に貼着された断熱材との積層構造でよい。断熱カバー14は、収容凹部11を覆う位置と、収容凹部11から外れるようにずらした位置との間で移動できるように、排気管3の内に設けられる。断熱カバー14は、たとえば排気管3の延在方向へ移動可能である場合、排気管3の周面に沿って湾曲してよい。図2(A)の閉位置にある断熱カバー14は、排気管3の延在方向に沿って移動して、図2(B)に示すように収容凹部11から外れる。断熱カバー14が図2(B)の開位置にある場合、収容凹部11について倒姿勢に収容されていた略薄板状の熱交換器12は、排気管3の内へ向かって立ち上がる立姿勢に回転駆動可能になる。 The heat insulating cover 14 has a plate shape that is slightly larger than the opening of the housing recess 11 to the exhaust pipe 3 . The heat insulating cover 14 may have a laminated structure of a base material made of the same material as the exhaust pipe 3 and a heat insulating material adhered to the surface of the base material. The heat insulating cover 14 is provided inside the exhaust pipe 3 so as to be movable between a position covering the housing recess 11 and a position shifted so as to be separated from the housing recess 11 . The heat insulating cover 14 may be curved along the peripheral surface of the exhaust pipe 3 if it is movable in the extending direction of the exhaust pipe 3, for example. The heat insulating cover 14 at the closed position shown in FIG. 2A moves along the extending direction of the exhaust pipe 3 and is removed from the housing recess 11 as shown in FIG. 2B. When the heat insulating cover 14 is in the open position shown in FIG. 2B, the substantially thin plate-shaped heat exchanger 12 that has been housed in the reclined position with respect to the housing recess 11 rotates into the upright position toward the inside of the exhaust pipe 3. become drivable.

図3は、図2の排熱回収装置10の制御系の説明図である。
図3の排熱回収装置10の制御系は、熱媒体温度センサ15、タイマ16、回転アクチュエータ17、開閉アクチュエータ18、およびこれらが接続される排熱回収ECU19、を有する。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the control system of the exhaust heat recovery device 10 of FIG.
The control system of the exhaust heat recovery device 10 of FIG. 3 has a heat medium temperature sensor 15, a timer 16, a rotary actuator 17, an opening/closing actuator 18, and an exhaust heat recovery ECU 19 to which these are connected.

熱媒体温度センサ15は、熱交換器12に循環する熱媒体の温度を検出する。熱媒体温度センサ15は、たとえば図2に示すように熱交換器12から排出される熱媒体の流路に設けられる。
タイマ16は、経過時間や時刻を計測する。
回転アクチュエータ17は、回転軸13を回転駆動する。これにより、熱交換器12は、回転軸13の周囲で回転駆動されて、倒姿勢と立姿勢との間で切り替わる。回転アクチュエータ17は、たとえばモータでよい。回転アクチュエータ17は、回転軸13を回転駆動するとともに、回転軸13を任意の回転量で保持可能でよい。回転軸13を任意の回転量で保持するために、任意のラチェット機構などを用いてよい。
開閉アクチュエータ18は、断熱カバー14を収容凹部11からずらすように移動駆動する。開閉アクチュエータ18は、たとえば断熱カバー14を閉位置に維持する付勢力に抗して開位置まで移動駆動するモータでよい。
A heat medium temperature sensor 15 detects the temperature of the heat medium circulating through the heat exchanger 12 . Heat medium temperature sensor 15 is provided, for example, in the flow path of the heat medium discharged from heat exchanger 12 as shown in FIG.
The timer 16 measures elapsed time and time.
The rotary actuator 17 rotationally drives the rotary shaft 13 . As a result, the heat exchanger 12 is rotationally driven around the rotating shaft 13 and switched between the lying posture and the standing posture. The rotary actuator 17 may be, for example, a motor. The rotary actuator 17 may be capable of rotationally driving the rotary shaft 13 and holding the rotary shaft 13 by an arbitrary amount of rotation. An arbitrary ratchet mechanism or the like may be used to hold the rotating shaft 13 by an arbitrary amount of rotation.
The opening/closing actuator 18 moves and drives the heat insulation cover 14 to be displaced from the housing recess 11 . The open/close actuator 18 may be, for example, a motor that moves and drives the heat insulating cover 14 to the open position against the urging force that maintains the cover 14 at the closed position.

排熱回収ECU19は、排熱回収装置10のセンサの検出信号などに基づいて、排熱回収装置10の各部の作動または停止を制御する。
排熱回収ECU19は、自動車1を制御するために自動車1に設けられる複数のECUの一種である。図3には、この他にもエンジンECU21、空調ECU22、バッテリ管理ECU23、充電ECU24、が例示されている。これら複数のECUは、自動車1に設けられる車載ネットワーク20により双方向通信可能に接続される。
たとえばエンジンECU21は、寒い冬季においてエンジン2を始動すると、エンジン2始動を空調ECU22へ通知する。空調ECU22は、エンジン2始動の通知を受けた際に車室へ供給する空気をヒータコアにより加熱する必要がある場合、エンジン2に循環させていた熱媒体を排熱回収装置10に循環して加熱するために、排熱回収開始要求を排熱回収ECU19へ送信する。排熱回収ECU19は、開閉アクチュエータ18および回転アクチュエータ17を制御し、断熱カバー14を開位置に制御するとともに熱交換器12を立姿勢に制御する。これにより、空調ECU22は、始動直後であるために温まっていないエンジン2へ熱媒体を循環させるのではなく、エンジン2で燃焼された高温の排気ガスから排熱を回収する排熱回収装置10へ熱媒体を循環させて、エンジン2が温まる前に排気ガスで温めた暖気を車室へ供給することができる。
また、エンジン2が温まると、排熱回収ECU19は、空調ECU22からの排熱回収終了要求に基づいて開閉アクチュエータ18および回転アクチュエータ17を制御し、熱交換器12を倒姿勢に制御するとともに断熱カバー14を閉位置に制御する。これにより、熱媒体は、排熱回収装置10において加熱され難くなる。空調ECU22は、温まったエンジン2に熱媒体を循環させて、暖気を車室へ供給することができる。
The exhaust heat recovery ECU 19 controls the operation or stop of each part of the exhaust heat recovery device 10 based on the detection signal of the sensor of the exhaust heat recovery device 10 or the like.
The exhaust heat recovery ECU 19 is one of a plurality of ECUs provided in the vehicle 1 to control the vehicle 1 . FIG. 3 also exemplifies an engine ECU 21, an air conditioning ECU 22, a battery management ECU 23, and a charging ECU 24. As shown in FIG. These multiple ECUs are connected by an in-vehicle network 20 provided in the automobile 1 so as to be capable of two-way communication.
For example, when the engine 2 is started in the cold winter, the engine ECU 21 notifies the air conditioning ECU 22 of the start of the engine 2 . When the air conditioning ECU 22 receives notification that the engine 2 has started and it is necessary to heat the air supplied to the passenger compartment by the heater core, the air conditioning ECU 22 circulates the heat medium that has been circulating through the engine 2 to the exhaust heat recovery device 10 to heat the air. To do this, a request for starting exhaust heat recovery is sent to the exhaust heat recovery ECU 19 . The exhaust heat recovery ECU 19 controls the open/close actuator 18 and the rotary actuator 17 to open the heat insulating cover 14 and control the heat exchanger 12 to the standing position. As a result, the air conditioning ECU 22 does not circulate the heat medium to the engine 2 which has not yet warmed up because it has just been started, but to the exhaust heat recovery device 10 which recovers the exhaust heat from the high-temperature exhaust gas combusted by the engine 2. By circulating the heat medium, the warm air warmed by the exhaust gas can be supplied to the passenger compartment before the engine 2 is warmed up.
Further, when the engine 2 warms up, the exhaust heat recovery ECU 19 controls the open/close actuator 18 and the rotation actuator 17 based on the exhaust heat recovery end request from the air conditioning ECU 22, controls the heat exchanger 12 to the tilted posture, and adjusts the heat insulating cover. 14 to the closed position. This makes it difficult for the heat medium to be heated in the exhaust heat recovery device 10 . The air conditioning ECU 22 can circulate the heat medium in the warmed engine 2 to supply warm air to the passenger compartment.

図4は、図3の排熱回収ECU19による排熱回収制御のフローチャートである。
排熱回収ECU19は、たとえば自動車1が起動されている期間において、または自動車1に乗員が乗車している期間において、図4の排熱回収制御を繰り返し実行する。
排熱回収装置10において、排熱回収ECU19は、起動時の初期状態において図2(A)に示すように熱交換器12を倒姿勢に制御して収容凹部11に収容し、断熱カバー14により収容凹部11を覆う。これにより、熱交換器12は、排気管3の内の排気ガスの流路から分離された状態に格納される。排気管3の内の排気ガスの排熱は、熱交換器12に略伝わらない。排熱回収装置10の熱交換器12は、排熱を回収しない。
FIG. 4 is a flow chart of exhaust heat recovery control by the exhaust heat recovery ECU 19 of FIG.
The exhaust heat recovery ECU 19 repeatedly executes the exhaust heat recovery control shown in FIG.
In the exhaust heat recovery device 10, the exhaust heat recovery ECU 19 controls the heat exchanger 12 to be tilted and accommodated in the accommodation recess 11 as shown in FIG. It covers the accommodation recess 11 . Thereby, the heat exchanger 12 is stored in a state separated from the flow path of the exhaust gas in the exhaust pipe 3 . Exhaust heat of the exhaust gas in the exhaust pipe 3 is hardly transmitted to the heat exchanger 12 . The heat exchanger 12 of the exhaust heat recovery device 10 does not recover exhaust heat.

図4のステップST1において、排熱回収ECU19は、熱交換器12による排熱回収開始要求の有無を判断する。たとえば空調ECU22は、排熱回収が必要になると、車載ネットワーク20を通じて排熱回収開始要求を排熱回収ECU19へ送信する。排熱回収開始要求がない場合、排熱回収ECU19は、図4の排熱回収制御を終了する。排熱回収開始要求がある場合、排熱回収ECU19は、処理をステップST2へ進める。 In step ST1 in FIG. 4, the exhaust heat recovery ECU 19 determines whether or not there is a request to start exhaust heat recovery by the heat exchanger 12. FIG. For example, the air conditioning ECU 22 transmits an exhaust heat recovery start request to the exhaust heat recovery ECU 19 through the in-vehicle network 20 when exhaust heat recovery becomes necessary. If there is no exhaust heat recovery start request, the exhaust heat recovery ECU 19 terminates the exhaust heat recovery control shown in FIG. When there is an exhaust heat recovery start request, the exhaust heat recovery ECU 19 advances the process to step ST2.

ステップST2において、排熱回収ECU19は、排熱回収開始要求に基づいて、開閉アクチュエータ18により断熱カバー14を移動駆動する。開閉アクチュエータ18は、断熱カバー14を、収容凹部11を塞ぐ閉位置から図2(B)に示す開位置へずらす。 In step ST2, the exhaust heat recovery ECU 19 causes the open/close actuator 18 to drive the heat insulation cover 14 based on the exhaust heat recovery start request. The open/close actuator 18 shifts the heat insulating cover 14 from the closed position covering the housing recess 11 to the open position shown in FIG. 2(B).

ステップST3において、排熱回収ECU19は、回転アクチュエータ17により熱交換器12を回転駆動する。回転アクチュエータ17は、熱交換器12を、倒姿勢から回転させて、図2(B)に示す立姿勢に回動する。これにより、熱交換器12は、最大に回転して排気管3において立ち、排気管3を流れる排気ガスの排熱を効率よく熱媒体へ伝達する。熱媒体は、高温高圧の排気ガスにより加熱される。 In step ST<b>3 , the exhaust heat recovery ECU 19 rotates the heat exchanger 12 with the rotary actuator 17 . The rotary actuator 17 rotates the heat exchanger 12 from the laid down position to the upright position shown in FIG. 2(B). As a result, the heat exchanger 12 rotates to the maximum and stands on the exhaust pipe 3, efficiently transferring the exhaust heat of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 3 to the heat medium. The heat medium is heated by the high-temperature and high-pressure exhaust gas.

ステップST4において、排熱回収ECU19は、熱媒体温度センサ15から熱媒体の検出温度を取得し、検出温度が上限温度と比較する。上限温度は、たとえば熱媒体の使用温度範囲の上限温度でよい。また、上限温度は、熱媒体の上限の耐熱温度でもよい。検出温度が上限温度以上である場合、排熱回収ECU19は、処理をステップST5へ進める。検出温度が上限温度より低い場合、排熱回収ECU19は、処理をステップST7へ進める。 In step ST4, the exhaust heat recovery ECU 19 acquires the detected temperature of the heat medium from the heat medium temperature sensor 15, and compares the detected temperature with the upper limit temperature. The upper limit temperature may be, for example, the upper limit temperature of the operating temperature range of the heat medium. Also, the upper limit temperature may be the upper limit heat resistant temperature of the heat medium. When the detected temperature is equal to or higher than the upper limit temperature, the exhaust heat recovery ECU 19 advances the process to step ST5. When the detected temperature is lower than the upper limit temperature, the exhaust heat recovery ECU 19 advances the process to step ST7.

ステップST5において、排熱回収ECU19は、後述するステップST6での前回の調整の後に所定の調整後期間が経過したか否かを判断する。排熱回収ECU19は、タイマ16の計測時間に基づいて、前回の調整から調整後期間が経過したか否かを判断してよい。調整後期間は、たとえば後述するステップST6での熱交換器12の角度調整の後に、その調整後の状態において排気ガスから熱媒体への熱交換が平衡状態となり得る時間に相当する期間とすればよい。調整後期間が経過している場合、再調整のために、排熱回収ECU19は、処理をステップST6へ進める。調整後期間が経過していない場合、排熱回収ECU19は、処理をステップST7へ進める。 In step ST5, the exhaust heat recovery ECU 19 determines whether or not a predetermined post-adjustment period has elapsed after the previous adjustment in step ST6, which will be described later. The exhaust heat recovery ECU 19 may determine, based on the time measured by the timer 16, whether or not the post-adjustment period has elapsed since the previous adjustment. If the post-adjustment period is, for example, after the angle of the heat exchanger 12 is adjusted in step ST6, which will be described later, the period corresponding to the time in which the heat exchange from the exhaust gas to the heat medium can reach equilibrium in the adjusted state. good. If the post-adjustment period has elapsed, the exhaust heat recovery ECU 19 advances the process to step ST6 for readjustment. If the post-adjustment period has not elapsed, the exhaust heat recovery ECU 19 advances the process to step ST7.

ステップST6において、排熱回収ECU19は、熱媒体の加熱を抑制するための制御を実行する。
たとえば、排熱回収ECU19は、熱媒体を排気管3において倒すように、回転アクチュエータ17により熱交換器12を所定量で回転駆動する。回転アクチュエータ17は、熱交換器12を流れる熱媒体の温度が高温になると、熱交換器12を倒すように回転駆動する。これにより、熱交換器12についての排気管3での立角度が小さくなり、熱交換器12を通過する排気ガスの量が減り、熱媒体へ伝達される熱量が減る。
また、熱交換器12を複数回にわたって倒した場合、熱交換器12は、最終的には収容凹部11に収容されるまで倒れる。熱交換器12は、断熱カバー14を開いた収容凹部11に倒姿勢で収容され得る。この状態でも熱媒体が加熱されている場合、排熱回収ECU19は、開閉アクチュエータ18により断熱カバー14を移動駆動する。これにより、倒姿勢の熱交換器12を収容している収容凹部11は、断熱カバー14により塞がれる。なお、排熱回収ECU19は、断熱カバー14を開位置から閉位置までの移動を複数回の制御に分けてもよい。
In step ST6, the exhaust heat recovery ECU 19 executes control for suppressing heating of the heat medium.
For example, the exhaust heat recovery ECU 19 rotates the heat exchanger 12 by a predetermined amount using the rotary actuator 17 so as to tilt the heat medium in the exhaust pipe 3 . When the temperature of the heat medium flowing through the heat exchanger 12 becomes high, the rotary actuator 17 rotates to tilt the heat exchanger 12 . As a result, the vertical angle of the heat exchanger 12 at the exhaust pipe 3 is reduced, the amount of exhaust gas passing through the heat exchanger 12 is reduced, and the amount of heat transferred to the heat medium is reduced.
Also, when the heat exchanger 12 is knocked over a plurality of times, the heat exchanger 12 is finally accommodated in the accommodation recess 11 . The heat exchanger 12 can be accommodated in an inverted position in the accommodation recess 11 with the heat insulating cover 14 opened. If the heat medium is still heated in this state, the exhaust heat recovery ECU 19 causes the open/close actuator 18 to drive the heat insulating cover 14 to move. As a result, the accommodation recess 11 that accommodates the heat exchanger 12 in the inverted position is closed by the heat insulating cover 14 . Note that the exhaust heat recovery ECU 19 may divide the movement of the heat insulation cover 14 from the open position to the closed position into a plurality of control operations.

ステップST7において、排熱回収ECU19は、排熱回収終了要求の有無を判断する。たとえば空調ECU22は、排熱回収が不要になると、車載ネットワーク20を通じて排熱回収終了要求を排熱回収ECU19へ送信する。排熱回収終了要求がない場合、排熱回収ECU19は、処理をステップST4へ戻す。排熱回収ECU19は、排熱回収終了要求があるまで、ステップST4からステップST7までの処理を繰り返す。この間、熱交換器12は、排気ガスの排熱を熱媒体へ伝え続ける。排熱回収終了要求がある場合、排熱回収ECU19は、処理をステップST8へ進める。 At step ST7, the exhaust heat recovery ECU 19 determines whether or not there is an exhaust heat recovery end request. For example, when exhaust heat recovery becomes unnecessary, the air conditioning ECU 22 transmits an exhaust heat recovery end request to the exhaust heat recovery ECU 19 through the in-vehicle network 20 . If there is no exhaust heat recovery end request, the exhaust heat recovery ECU 19 returns the process to step ST4. The exhaust heat recovery ECU 19 repeats the processing from step ST4 to step ST7 until an exhaust heat recovery end request is received. During this time, the heat exchanger 12 continues to transfer exhaust heat of the exhaust gas to the heat medium. When there is an exhaust heat recovery end request, the exhaust heat recovery ECU 19 advances the process to step ST8.

ステップST8において、排熱回収ECU19は、排熱を回収しないように、回転アクチュエータ17により熱交換器12を倒姿勢に回転駆動する。回転アクチュエータ17は、熱交換器12を、排気管3の延在方向に沿うように倒姿勢に回転駆動する。
ステップST9において、排熱回収ECU19は、開閉アクチュエータ18により断熱カバー14を移動駆動する。開閉アクチュエータ18は、断熱カバー14を、収容凹部11を覆う閉位置まで移動駆動する。熱交換器12は、断熱カバー14に覆われた収容凹部11に収容され、排気ガスの排熱から分離される。
In step ST8, the exhaust heat recovery ECU 19 rotates the heat exchanger 12 by the rotating actuator 17 so as not to recover exhaust heat. The rotary actuator 17 rotationally drives the heat exchanger 12 in an inverted posture along the extending direction of the exhaust pipe 3 .
In step ST9, the exhaust heat recovery ECU 19 causes the opening/closing actuator 18 to drive the heat insulating cover 14 to move. The open/close actuator 18 moves and drives the heat insulating cover 14 to the closed position covering the housing recess 11 . The heat exchanger 12 is housed in the housing recess 11 covered with the heat insulating cover 14 and is separated from the exhaust heat of the exhaust gas.

以上のように、本実施形態では、自動車1の排熱回収装置10の熱交換器12は、自動車1のエンジン2の排気ガスを排出する排気管3の中央から外側へずれた位置において、ここでは排気管3の周面と接するようになる位置において、排気管3の延在方向に沿って回転可能に設けられる回転軸13により一端縁が軸支される。そして、回転アクチュエータ17は、熱交換器12を回転軸13の周囲で回転駆動する。 As described above, in this embodiment, the heat exchanger 12 of the exhaust heat recovery device 10 of the automobile 1 is located at a position shifted outward from the center of the exhaust pipe 3 through which the exhaust gas of the engine 2 of the automobile 1 is discharged. , one end edge is pivotally supported by a rotating shaft 13 rotatably provided along the extending direction of the exhaust pipe 3 at a position where it comes in contact with the peripheral surface of the exhaust pipe 3 . The rotary actuator 17 rotates the heat exchanger 12 around the rotary shaft 13 .

たとえば排熱を回収しない場合、回転アクチュエータ17は、熱交換器12を、排気管3の延在方向に沿うように倒姿勢とする。倒姿勢の熱交換器12は、熱交換器12の全体が排気管3の中央から外へずれた位置になる。したがって、倒姿勢の熱交換器12は、排気管3を流れる排気ガスの流れを分断し難くなる。熱交換器12が倒れている状態での排気ガスの流れは、排気管3についての熱交換器12の上流側の部位および下流側の部位と同様に、1つの流れとなりえる。排気ガスは、熱交換器12が配置される部位を含めて、排気管3を効率よく流れる。
これに対して、仮にたとえば熱交換器12が排気管3の中央の位置において回転可能に設けられる回転軸13により軸支されている場合、熱交換器12が排気管3の延在方向に沿うように倒姿勢となったとしても、その全体が排気管3の中央に残存する。排気管3の中央で倒れている熱交換器12により、排気ガスは、2つの流れに分断される。熱交換器12の上流側において1つの流れになっている排気ガスは、熱交換器12により二分され、熱交換器12の下流側において再合流して1つの流れに戻る。この場合、熱交換器12の下流側では、熱交換器12の下流側へ巻き込まれるように2つの相反する向きの流れが合流する。2つの相反する向きの流れが合流すると、渦流が発生する。排気管3において渦流が発生すると、排気管3の延在方向に沿った排気ガスの流れが阻害され、排気効率が低下する。しかも、熱交換器12により排気効率が定常的に低下するため、所定の流量を得るためには、排気管3は、その低下分を補うように、熱交換器12が無い場合より大径に形成しなければならない。排熱回収するために、排気管3を大径化すると、自動車1の全体的な設計にも影響が生じえる。本実施形態では、このように排気管3を大径化することなく、排気管3に熱交換器12を設けて、その排気管3での排気ガスの流量を確保することが可能である。
For example, when exhaust heat is not recovered, the rotary actuator 17 causes the heat exchanger 12 to lie down along the extending direction of the exhaust pipe 3 . In the inverted position heat exchanger 12 , the entire heat exchanger 12 is shifted outward from the center of the exhaust pipe 3 . Therefore, it becomes difficult for the heat exchanger 12 in the inverted position to cut off the flow of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 3 . The exhaust gas flow with the heat exchanger 12 lying down can be one flow, as can the upstream and downstream portions of the heat exchanger 12 for the exhaust pipe 3 . The exhaust gas efficiently flows through the exhaust pipe 3 including the portion where the heat exchanger 12 is arranged.
On the other hand, for example, if the heat exchanger 12 is rotatably supported by the rotating shaft 13 at the center position of the exhaust pipe 3, the heat exchanger 12 extends along the extending direction of the exhaust pipe 3. Even if it assumes a reclined posture, the whole remains in the center of the exhaust pipe 3. A heat exchanger 12 lying down in the middle of the exhaust pipe 3 splits the exhaust gas into two streams. The exhaust gases that are in one stream upstream of the heat exchanger 12 are split into two by the heat exchanger 12 and recombined back into one stream downstream of the heat exchanger 12 . In this case, on the downstream side of the heat exchanger 12 , the two opposing flows join together so as to be involved in the downstream side of the heat exchanger 12 . A vortex is generated when two opposing flows meet. When the vortex is generated in the exhaust pipe 3, the flow of the exhaust gas along the extending direction of the exhaust pipe 3 is obstructed, and the exhaust efficiency is lowered. Moreover, since the heat exchanger 12 steadily lowers the exhaust efficiency, in order to obtain a predetermined flow rate, the diameter of the exhaust pipe 3 must be made larger than in the case without the heat exchanger 12 so as to compensate for the reduction. must be formed. If the diameter of the exhaust pipe 3 is increased for exhaust heat recovery, the overall design of the automobile 1 may also be affected. In this embodiment, the heat exchanger 12 can be provided in the exhaust pipe 3 to secure the flow rate of the exhaust gas in the exhaust pipe 3 without increasing the diameter of the exhaust pipe 3 .

しかも、本実施形態では、排熱を回収する場合、回転アクチュエータ17は、熱交換器12を、倒姿勢から回転させて排気管3に立てる。これにより、熱交換器12にあたって通過する排気ガスの量を増やして、熱交換器12は、排気ガスの排熱を効率よく回収することができる。しかも、この立てた状態においても、熱交換器12は、排気管3の外周の近くから中央へ向けて立っているので、立っている熱交換器12についての回転軸13の側の一端縁と排気管3との間へ向かうような排気ガスの流れは生じ難い。したがって、排気管3において熱交換器12が立っている状態においても、排気ガスの流れは、熱交換器12により二分されにくい。排気ガスの流れは、立っている熱交換器12を通過する際に大きな2つの流れに二分されにくくなり、熱交換器12の上流側から下流側にかけて1つの流れを維持し得る。 Moreover, in the present embodiment, when recovering exhaust heat, the rotary actuator 17 rotates the heat exchanger 12 from the inverted position to stand on the exhaust pipe 3 . As a result, the amount of exhaust gas that hits and passes through the heat exchanger 12 is increased, and the heat exchanger 12 can efficiently recover the exhaust heat of the exhaust gas. Moreover, even in this upright state, the heat exchanger 12 stands from near the outer periphery of the exhaust pipe 3 toward the center, so that one end edge of the standing heat exchanger 12 on the rotating shaft 13 side It is difficult for the exhaust gas to flow toward the exhaust pipe 3 . Therefore, even when the heat exchanger 12 is standing in the exhaust pipe 3 , the flow of the exhaust gas is less likely to be divided into two by the heat exchanger 12 . The flow of exhaust gas is less likely to be split into two large streams as it passes through the standing heat exchanger 12 and can maintain one flow from upstream to downstream of the heat exchanger 12 .

また、本実施形態では、排熱回収用の熱交換器12が排気管3の内部において回転可能に設けられる。したがって、本実施形態では、排熱回収用の熱交換器12を設けるために、排気管3に分岐管を接続してその分岐管に熱交換器12を設ける必要がない。本実施形態の排熱回収装置10は、既存の排気管3の内部空間を好適に使用して、排気管3の外側に必要となるスペースを必要最小限とすることができ、自動車1において小型に設けることができる。自動車1の全体的な設計を、排熱回収装置10を設けるために変更する必要はない。 Further, in this embodiment, the heat exchanger 12 for exhaust heat recovery is rotatably provided inside the exhaust pipe 3 . Therefore, in this embodiment, in order to provide the heat exchanger 12 for exhaust heat recovery, it is not necessary to connect a branch pipe to the exhaust pipe 3 and provide the heat exchanger 12 in the branch pipe. The exhaust heat recovery device 10 of this embodiment can preferably use the internal space of the existing exhaust pipe 3 to minimize the space required outside the exhaust pipe 3, and the vehicle 1 can be compact. can be set to The overall design of the motor vehicle 1 does not have to be changed in order to provide the waste heat recovery device 10 .

本実施形態では、倒姿勢の熱交換器12は、回転軸13とともに、排気管3の周面の一部を外へ凸にしてなる収容凹部11に収容される。熱交換器12が倒姿勢にある状態での排気管3の断面は、熱交換器12の上流側の部位での断面や、下流側の部位での断面と同等のものになる。本実施形態では、熱交換器12が倒れている状態において、熱交換器12による排気ガスの圧損をほぼ無くすことができる。 In this embodiment, the inverted heat exchanger 12 is housed in the housing recess 11 together with the rotating shaft 13, which is formed by projecting a portion of the peripheral surface of the exhaust pipe 3 outward. The cross section of the exhaust pipe 3 when the heat exchanger 12 is in the inverted position is equivalent to the cross section of the upstream side of the heat exchanger 12 and the downstream side of the heat exchanger 12 . In this embodiment, the pressure loss of the exhaust gas caused by the heat exchanger 12 can be substantially eliminated when the heat exchanger 12 is tilted.

本実施形態では、回転軸13は、収容凹部11において倒姿勢の熱交換器12より上流側に位置する。これにより、倒位置から回転駆動されて排気管3の内側で立ち上がる熱交換器12は、排気ガスの流れの下流側から上流側へ向かうように回転して立ち上がる。
これに対して、仮にたとえば回転軸13が倒姿勢の熱交換器12より下流側に位置する場合、熱交換器12は、排気ガスの流れの上流側から下流側へ向かうように回転して立ち上がる。斜めの姿勢にある熱交換器12は、排気管3での排気ガスの流れの一部を直接的に巻き込んで、二分する。斜め状態にある熱交換器12によって、高い圧損が生じやすい。本実施形態では、このように高い圧損を生じ難くできる。
In the present embodiment, the rotary shaft 13 is located upstream of the heat exchanger 12 in the down position in the housing recess 11 . As a result, the heat exchanger 12 that is driven to rotate from the inverted position and rises inside the exhaust pipe 3 rotates from the downstream side toward the upstream side of the exhaust gas flow and rises.
On the other hand, if the rotary shaft 13 is located downstream of the inverted heat exchanger 12, the heat exchanger 12 rotates from the upstream side to the downstream side of the exhaust gas flow and stands up. . The heat exchanger 12 in an oblique position directly entrains a portion of the exhaust gas flow in the exhaust pipe 3 and bisects it. A heat exchanger 12 in an oblique state tends to cause high pressure loss. In the present embodiment, such a high pressure loss can be made difficult to occur.

本実施形態では、収容凹部11に対して、それを覆う断熱カバー14を設ける。そして、開閉アクチュエータ18は、断熱カバー14を収容凹部11からずらすように駆動する。たとえば排熱を回収しない場合、開閉アクチュエータ18は、断熱カバー14により収容凹部11を覆う。断熱カバー14により覆われる収容凹部11の内部には、排気管3を流れる排気ガスの熱が伝わり難くなる。収容凹部11に収容される倒姿勢の熱交換器12には、排気ガスの熱が伝わり難くなる。
しかも、排熱を回収する場合には、開閉アクチュエータ18は、断熱カバー14を収容凹部11からずらす。したがって、熱交換器12には、収容凹部11に収容される倒姿勢であっても、排気ガスの熱が伝わるようになる。また、回転アクチュエータ17が、熱交換器12を倒姿勢から回転駆動することで、熱交換器12は、排気ガスの排熱を効率よく回収できる。
In this embodiment, a heat insulating cover 14 is provided to cover the accommodation recess 11 . Then, the opening/closing actuator 18 drives the heat insulation cover 14 so as to be displaced from the accommodation recess 11 . For example, when the exhaust heat is not recovered, the opening/closing actuator 18 covers the housing recess 11 with the heat insulating cover 14 . The heat of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 3 is less likely to be transmitted to the interior of the housing recess 11 covered by the heat insulating cover 14 . The heat of the exhaust gas is less likely to be transmitted to the inverted heat exchanger 12 accommodated in the accommodation recess 11 .
Moreover, when exhaust heat is to be recovered, the open/close actuator 18 displaces the heat insulation cover 14 from the housing recess 11 . Therefore, the heat of the exhaust gas is transferred to the heat exchanger 12 even when it is in a tilted posture accommodated in the accommodation recess 11 . In addition, the heat exchanger 12 can efficiently recover the exhaust heat of the exhaust gas because the rotary actuator 17 rotates the heat exchanger 12 from the inverted position.

本実施形態では、回転アクチュエータ17は、熱交換器12を流れる熱媒体の温度が高温になると、熱交換器12を倒すように回転駆動する。これにより、熱交換器12を流れる熱媒体の温度が、異常に高温となることが起きないようにできる。 In this embodiment, when the temperature of the heat medium flowing through the heat exchanger 12 becomes high, the rotary actuator 17 rotates the heat exchanger 12 so as to tilt it. As a result, the temperature of the heat medium flowing through the heat exchanger 12 can be prevented from becoming abnormally high.

本実施形態では、熱交換器12は、排気管3において触媒装置4より下流側に設けられる。よって、排熱回収装置10は、エンジン2から排気される非常に高温高圧の排気ガスではなく、触媒装置4において温度および圧力が低下した排気ガスから、排気ガスの排熱を回収することができる。排熱回収装置10の熱交換器12などには、エンジン2から排気される非常に高温高圧の排気ガスに耐えられるように高性能な材料を使用しないでよい。 In this embodiment, the heat exchanger 12 is provided downstream of the catalyst device 4 in the exhaust pipe 3 . Therefore, the exhaust heat recovery device 10 can recover the exhaust heat of the exhaust gas from the exhaust gas whose temperature and pressure have been lowered in the catalyst device 4, not from the very high temperature and high pressure exhaust gas discharged from the engine 2. . The heat exchanger 12 and the like of the exhaust heat recovery device 10 do not need to be made of high-performance materials so as to withstand the extremely high-temperature and high-pressure exhaust gas discharged from the engine 2 .

図5は、第一実施形態に係る自動車1の排熱回収装置10の第一変形例の説明図である。
図5(A)は、熱交換器12を排気管3の延在方向に沿う倒姿勢にして収容凹部11に収容した状態である。
図5(B)は、熱交換器12を倒姿勢から回転させて排気管3の内で立てた状態である。
図5の排熱回収装置10は、断熱カバー14を有さない。この場合でも、熱交換器12を、収容凹部11に収まるように倒姿勢と、排気管3において立つ立姿勢との間で切り替えるように回転駆動することにより、排気ガスの排熱を熱交換器12により効率よく回収したり、熱交換器12により回収し難くしたりできる。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a first modification of the exhaust heat recovery device 10 for the automobile 1 according to the first embodiment.
FIG. 5A shows a state in which the heat exchanger 12 is placed in an inverted posture along the extending direction of the exhaust pipe 3 and accommodated in the accommodation recess 11 .
FIG. 5(B) shows a state in which the heat exchanger 12 is rotated from the laid down position and stood up within the exhaust pipe 3 .
The exhaust heat recovery device 10 of FIG. 5 does not have the heat insulating cover 14 . Even in this case, the heat exchanger 12 is rotationally driven so as to be switched between the reclining posture so as to be accommodated in the housing recess 11 and the standing posture standing in the exhaust pipe 3, thereby transferring the exhaust heat of the exhaust gas to the heat exchanger. 12 can be used for efficient recovery, or the heat exchanger 12 can be used to make recovery difficult.

図6は、第一実施形態に係る自動車1の排熱回収装置10の第二変形例の説明図である。
図6(A)は、熱交換器12を排気管3の延在方向に沿う倒姿勢にした状態である。
図6(B)は、熱交換器12を倒姿勢から回転させて排気管3の内で立てた状態である。
図6の排熱回収装置10は、収容凹部11を有さない。この場合、回転軸13は、排気管3の中に設けられる。ただし、図6では、回転軸13は、排気管3の中央から外側へずれた位置に、ここでは排気管3の周面と接する程度に外側へずれた位置に設けられる。この場合、倒姿勢に制御される熱交換器12は、排気管3の外周に沿うように、排気管3の中央から外側へずれた位置において倒れる。排気管3の中央において倒姿勢にする場合と比べて、排気ガスの流れは、熱交換器12により二分され難い。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a second modification of the exhaust heat recovery device 10 for the automobile 1 according to the first embodiment.
FIG. 6(A) shows a state in which the heat exchanger 12 is laid down along the extending direction of the exhaust pipe 3 .
FIG. 6(B) shows a state in which the heat exchanger 12 is rotated from the laid down position and stood up within the exhaust pipe 3 .
The exhaust heat recovery device 10 of FIG. 6 does not have the housing recess 11 . In this case, the rotating shaft 13 is provided inside the exhaust pipe 3 . However, in FIG. 6 , the rotating shaft 13 is provided at a position shifted outward from the center of the exhaust pipe 3 , here at a position shifted outward to the extent that it contacts the peripheral surface of the exhaust pipe 3 . In this case, the heat exchanger 12 that is controlled to have a tilted posture falls down at a position shifted outward from the center of the exhaust pipe 3 so as to follow the outer circumference of the exhaust pipe 3 . The flow of the exhaust gas is less likely to be divided into two by the heat exchanger 12 compared to the case where the exhaust pipe 3 is in an inverted position at the center.

[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態に係る自動車1の排熱回収装置10について説明する。以下の説明では、主に、上述した実施形態との相違点について説明する。上述した実施形態と同様の構成要素については、上述した実施形態と同じ符号を使用し、その説明を省略する。
[Second embodiment]
Next, the exhaust heat recovery device 10 for the automobile 1 according to the second embodiment of the present invention will be described. In the following description, differences from the above-described embodiment are mainly described. The same reference numerals as in the above-described embodiment are used for the same components as in the above-described embodiment, and the description thereof is omitted.

図7は、本発明の第二実施形態に係る自動車1の排気管3に設けられる排熱回収装置10の機械的な構成の説明図である。
図7(A)は、熱交換器12を排気管3の延在方向に沿う倒姿勢にして収容凹部11に収容した状態である。
図7(B)は、熱交換器12を倒姿勢から回転させて排気管3の内側で立てた状態である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of the mechanical configuration of the exhaust heat recovery device 10 provided in the exhaust pipe 3 of the automobile 1 according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 7A shows a state in which the heat exchanger 12 is placed in an inverted posture along the extending direction of the exhaust pipe 3 and accommodated in the accommodation recess 11 .
FIG. 7(B) shows a state in which the heat exchanger 12 is rotated from the tilted posture to stand inside the exhaust pipe 3 .

図7の排熱回収装置10は、収容凹部11に対して設けられる断熱カバー14の替わりに、熱交換器12の表面を覆う断熱シャッタ31、を有する。
断熱シャッタ31は、熱交換器12の表面において上下方向に配列される複数の短冊形状の板で構成される。各短冊形状の板は、その下縁において熱交換器12の表面に取り付けられる。
この場合、たとえば図7(B)に示すように熱交換器12が立姿勢にあるとき、各短冊形状の板は、その上縁が熱交換器12の表面から離れるように開く。
また、たとえば図7(A)に示すように熱交換器12が倒姿勢にあるとき、各短冊形状の板は、熱交換器12の表面に沿って閉じる。
The exhaust heat recovery device 10 of FIG. 7 has a heat insulating shutter 31 covering the surface of the heat exchanger 12 instead of the heat insulating cover 14 provided for the housing recess 11 .
The heat insulating shutter 31 is composed of a plurality of strip-shaped plates arranged vertically on the surface of the heat exchanger 12 . Each strip-shaped plate is attached to the surface of the heat exchanger 12 at its lower edge.
In this case, for example, when heat exchanger 12 is in an upright position as shown in FIG.
Further, when the heat exchanger 12 is in a tilted posture as shown in FIG. 7A, each strip-shaped plate closes along the surface of the heat exchanger 12 .

そして、排熱回収ECU19は、図4と同様の制御により、熱交換器12による排熱の回収を制御する。
ただし、開閉アクチュエータ18は、図4のステップST2の替わりにステップST3に続く処理により、複数の短冊形状の板で構成される断熱シャッタ31を、熱交換器12の表面を露出するように駆動する。排熱を回収する場合、開閉アクチュエータ18は、熱交換器12の表面に対して断熱シャッタ31を開くように、断熱シャッタ31を開く。これにより、熱交換器12の表面が露出し、排気ガスは効率よく熱交換器12を通過できる。
また、開閉アクチュエータ18は、図4のステップST9の替わりにステップST8に先んじる処理により、複数の短冊形状の板で構成される断熱シャッタ31を、熱交換器12の表面を覆うように駆動する。排熱を回収しない場合、開閉アクチュエータ18は、断熱シャッタ31により熱交換器12の表面を覆うように、断熱シャッタ31を閉じる。
Then, the exhaust heat recovery ECU 19 controls recovery of exhaust heat by the heat exchanger 12 by the same control as in FIG.
However, the open/close actuator 18 drives the heat insulating shutter 31 composed of a plurality of strip-shaped plates so as to expose the surface of the heat exchanger 12 by the process following step ST3 instead of step ST2 in FIG. . When recovering exhaust heat, the open/close actuator 18 opens the heat insulating shutter 31 so as to open the heat insulating shutter 31 with respect to the surface of the heat exchanger 12 . Thereby, the surface of the heat exchanger 12 is exposed, and the exhaust gas can pass through the heat exchanger 12 efficiently.
In addition, the open/close actuator 18 drives the heat insulating shutter 31 composed of a plurality of strip-shaped plates so as to cover the surface of the heat exchanger 12 by the process preceding step ST8 instead of step ST9 in FIG. . When exhaust heat is not recovered, the opening/closing actuator 18 closes the heat insulating shutter 31 so that the surface of the heat exchanger 12 is covered with the heat insulating shutter 31 .

以上のように、本実施形態では、熱交換器12の表面を覆う断熱シャッタ31を設ける。そして、開閉アクチュエータ18は、熱交換器12の表面を露出するように断熱シャッタ31を駆動する。たとえば排熱を回収しない場合、開閉アクチュエータ18は、断熱シャッタ31により熱交換器12の表面を覆う。断熱シャッタ31により表面が覆われる熱交換器12には、排気ガスの熱が伝わり難くなる。
しかも、排熱を回収する場合には、開閉アクチュエータ18は、断熱シャッタ31の表面を露出するように断熱シャッタ31を駆動する。したがって、熱交換器12には、排気ガスの熱が伝わるようになる。また、回転アクチュエータ17が、熱交換器12を倒姿勢から回転駆動することで、熱交換器12は、排気ガスの排熱を効率よく回収できる。
As described above, in this embodiment, the heat insulating shutter 31 that covers the surface of the heat exchanger 12 is provided. The opening/closing actuator 18 then drives the heat insulating shutter 31 so that the surface of the heat exchanger 12 is exposed. For example, when the exhaust heat is not recovered, the opening/closing actuator 18 covers the surface of the heat exchanger 12 with the heat insulating shutter 31 . The heat of the exhaust gas is less likely to be transmitted to the heat exchanger 12 whose surface is covered with the heat insulating shutter 31 .
Moreover, when recovering exhaust heat, the opening/closing actuator 18 drives the heat insulating shutter 31 so that the surface of the heat insulating shutter 31 is exposed. Therefore, the heat of the exhaust gas is transferred to the heat exchanger 12 . In addition, the heat exchanger 12 can efficiently recover the exhaust heat of the exhaust gas because the rotary actuator 17 rotates the heat exchanger 12 from the inverted position.

本実施形態では、断熱シャッタ31は、開閉アクチュエータ18により駆動されることにより、熱交換器12の表面に対して開閉する。
この他にもたとえば、断熱シャッタ31は、熱交換器12が立姿勢となる場合に侍従により熱交換器12の表面に対して開くようにしてもよい。この場合でも、熱交換器12を倒姿勢とした場合には、断熱シャッタ31は、自重により熱交換器12の表面に対して閉じることができる。断熱シャッタ31は、自重により熱交換器12の表面に対して開閉できる。
In this embodiment, the heat insulating shutter 31 opens and closes with respect to the surface of the heat exchanger 12 by being driven by the open/close actuator 18 .
In addition, for example, the heat insulating shutter 31 may be opened with respect to the surface of the heat exchanger 12 by the attendant when the heat exchanger 12 is in the standing posture. Even in this case, when the heat exchanger 12 is laid down, the heat insulating shutter 31 can be closed against the surface of the heat exchanger 12 by its own weight. The heat insulating shutter 31 can be opened and closed with respect to the surface of the heat exchanger 12 by its own weight.

図8は、第二実施形態に係る自動車1の排熱回収装置10の変形例の説明図である。
図8(A)は、熱交換器12を排気管3の延在方向に沿う倒姿勢にした状態である。
図8(B)は、熱交換器12を倒姿勢から回転させて排気管3の内で立てた状態である。
図8の排熱回収装置10は、収容凹部11を有さない。熱交換器12は、排気管3の中において回転駆動される。このような場合でも、熱交換器12の表面に対して断熱シャッタ31を開閉することにより、排気ガスの排熱が熱交換器12に伝わり難くすることができる。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a modification of the exhaust heat recovery device 10 for the automobile 1 according to the second embodiment.
FIG. 8(A) shows a state in which the heat exchanger 12 is laid down along the extending direction of the exhaust pipe 3 .
FIG. 8(B) shows a state in which the heat exchanger 12 is rotated from the laid down position and stood up within the exhaust pipe 3 .
The exhaust heat recovery device 10 of FIG. 8 does not have the housing recess 11 . The heat exchanger 12 is rotationally driven within the exhaust pipe 3 . Even in such a case, by opening and closing the heat insulating shutter 31 with respect to the surface of the heat exchanger 12, it is possible to make it difficult for the exhaust heat of the exhaust gas to be transmitted to the heat exchanger 12.

[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態に係る自動車1の排熱回収装置10について説明する。以下の説明では、主に、上述した実施形態との相違点について説明する。上述した実施形態と同様の構成要素については、上述した実施形態と同じ符号を使用し、その説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, the exhaust heat recovery device 10 for the automobile 1 according to the third embodiment of the present invention will be described. In the following description, differences from the above-described embodiment are mainly described. The same reference numerals as in the above-described embodiment are used for the same components as in the above-described embodiment, and the description thereof is omitted.

図9は、本発明の第三実施形態に係る自動車1の排気管3に設けられる排熱回収装置10の機械的な構成の説明図である。
図9(A)は、熱交換器12を収容凹部11に収容させた状態である。
図9(B)は、熱交換器12を排気管3の内に立てた状態である。
図9の排熱回収装置10において、回転軸13は、収容凹部11によって排気管3の周面に形成される開口についての排気管3の延在方向の中央部に設けられる。回転軸13は、排気管3の延在方向に沿って回転可能に設けられる。
FIG. 9 is an explanatory diagram of the mechanical configuration of the exhaust heat recovery device 10 provided in the exhaust pipe 3 of the automobile 1 according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 9A shows a state in which the heat exchanger 12 is housed in the housing recess 11. FIG.
FIG. 9B shows a state in which the heat exchanger 12 is erected inside the exhaust pipe 3 .
In the exhaust heat recovery device 10 of FIG. 9 , the rotating shaft 13 is provided at the center of the opening formed in the circumferential surface of the exhaust pipe 3 by the housing recess 11 in the extending direction of the exhaust pipe 3 . The rotating shaft 13 is rotatably provided along the extending direction of the exhaust pipe 3 .

開口は、回転軸13により軸支される閉塞材32により閉塞される。
熱交換器12は、閉塞材32に対して立設するように、一端部が回転軸13に軸支される。
The opening is closed by a closing member 32 pivotally supported by the rotating shaft 13 .
One end of the heat exchanger 12 is pivotally supported by the rotating shaft 13 so as to be erected with respect to the clogging member 32 .

そして、排熱回収ECU19は、図4と同様の排熱回収制御により、熱交換器12による排熱の回収を制御する。ただし、開閉アクチュエータ18を用いた処理であるステップST2、ステップST9は不要である。回転アクチュエータ17は、熱交換器12を回転軸13の周囲で回転駆動する。
たとえば、排熱を回収しない場合、回転アクチュエータ17は、図9(A)に示すように熱交換器12が開口の外側の収容凹部11に位置するように、熱交換器12を回転駆動する。回転アクチュエータ17は、開口が閉塞材32により塞がれる位置において、熱交換器12の回転駆動を停止する。
排熱を回収する場合、回転アクチュエータ17は、図9(B)に示すように熱交換器12が排気管3の内に位置するように、熱交換器12を回転駆動する。回転アクチュエータ17は、開口が閉塞材32により塞がれる位置において、熱交換器12の回転駆動を停止する。
また、本実施形態の熱交換器12は、図9(B)のように排気管3の内に位置する場合でも、排気管3の全体を塞ぐことがないサイズに形成されている。これにより、排気管3の全体を略塞ぐサイズに熱交換器12を形成した場合より熱交換の効率が低下するが、その分、熱媒体が異常に高温となり難くできる。
Then, the exhaust heat recovery ECU 19 controls recovery of exhaust heat by the heat exchanger 12 by the same exhaust heat recovery control as in FIG. However, steps ST2 and ST9, which are processes using the open/close actuator 18, are unnecessary. The rotary actuator 17 rotates the heat exchanger 12 around the rotary shaft 13 .
For example, when the exhaust heat is not recovered, the rotary actuator 17 rotates the heat exchanger 12 so that the heat exchanger 12 is positioned in the housing recess 11 outside the opening as shown in FIG. 9A. The rotary actuator 17 stops rotating the heat exchanger 12 at a position where the opening is blocked by the blocking member 32 .
When recovering exhaust heat, the rotary actuator 17 rotates the heat exchanger 12 so that the heat exchanger 12 is positioned inside the exhaust pipe 3 as shown in FIG. 9B. The rotary actuator 17 stops rotating the heat exchanger 12 at a position where the opening is blocked by the blocking member 32 .
Moreover, the heat exchanger 12 of the present embodiment is formed in a size that does not block the entire exhaust pipe 3 even when positioned inside the exhaust pipe 3 as shown in FIG. 9B. As a result, the heat exchange efficiency is lower than when the heat exchanger 12 is formed in a size that substantially blocks the entire exhaust pipe 3, but the heat medium is less likely to reach an abnormally high temperature.

以上のように、本実施形態では、上述した実施形態と同様に、排熱回収用の熱交換器12を、排気管3において回転可能に設けているため、排熱回収用の熱交換器12を設けるために排気管3に対して分岐管を設けたりする必要がない。本発明の排熱回収装置10は、既存の排気管3の内部を好適に利用して、小型で、かつ追加のスペースを最小限とするように、自動車1に設けることができる。 As described above, in the present embodiment, the heat exchanger 12 for exhaust heat recovery is rotatably provided in the exhaust pipe 3 as in the above-described embodiment, so that the heat exchanger 12 for exhaust heat recovery It is not necessary to provide a branch pipe for the exhaust pipe 3 in order to provide the . The exhaust heat recovery device 10 of the present invention can be installed in the motor vehicle 1 in such a way that it is compact and requires minimal additional space, preferably utilizing the inside of the existing exhaust pipe 3 .

なお、本実施形態の熱交換器12の表面に、断熱シャッタ31を設けてもよい。 In addition, you may provide the heat insulation shutter 31 on the surface of the heat exchanger 12 of this embodiment.

以上の実施形態は、本発明の好適な実施形態の例であるが、本発明は、これに限定されるのもではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形または変更が可能である。 The above embodiments are examples of preferred embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these, and various modifications and changes are possible without departing from the gist of the invention. .

1…自動車(車両)、2…エンジン、3…排気管、4…触媒装置、10…排熱回収装置、11…収容凹部、12…熱交換器、13…回転軸、14…断熱カバー、15…熱媒体温度センサ、16…タイマ、17…回転アクチュエータ、18…開閉アクチュエータ、19…排熱回収ECU、31…断熱シャッタ、32…閉塞材

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Automobile (vehicle), 2... Engine, 3... Exhaust pipe, 4... Catalyst device, 10... Exhaust heat recovery device, 11... Receiving recess, 12... Heat exchanger, 13... Rotating shaft, 14... Heat insulating cover, 15 Heat medium temperature sensor 16 Timer 17 Rotary actuator 18 Open/close actuator 19 Exhaust heat recovery ECU 31 Heat insulating shutter 32 Closing material

Claims (9)

車両のエンジンの排気ガスを排出する排気管の中央から外側へずれた位置において、前記排気管の延在方向に沿って回転可能に設けられる回転軸と、
前記回転軸により一端縁が軸支される熱交換器と、
前記熱交換器を前記回転軸の周囲で回転駆動する回転アクチュエータと、
を有し、
前記回転アクチュエータは、
排熱を回収しない場合、前記熱交換器を、前記排気管の延在方向に沿うように倒姿勢とし、
排熱を回収する場合、前記熱交換器を、前記倒姿勢から回転させて前記排気管において立てる、
車両の排熱回収装置。
a rotating shaft provided rotatably along the extending direction of the exhaust pipe at a position shifted outward from the center of the exhaust pipe for discharging the exhaust gas of the engine of the vehicle;
a heat exchanger having one end edge supported by the rotating shaft;
a rotary actuator that rotates the heat exchanger around the rotary shaft;
has
The rotary actuator is
When exhaust heat is not recovered, the heat exchanger is laid down along the extending direction of the exhaust pipe,
When recovering exhaust heat, the heat exchanger is rotated from the tilted position and erected in the exhaust pipe;
Exhaust heat recovery equipment for vehicles.
前記排気管には、周面の一部を外へ凸にしてなる収容凹部を形成し、
前記回転軸は、前記収容凹部において前記排気管の周面と接する方向に延在するように設けられ、
前記熱交換器は、倒姿勢において前記収容凹部に収容される、
請求項1記載の車両の排熱回収装置。
The exhaust pipe is formed with a housing recess formed by protruding a part of the peripheral surface to the outside,
The rotating shaft is provided so as to extend in a direction in contact with the peripheral surface of the exhaust pipe in the housing recess,
The heat exchanger is housed in the housing recess in an inverted posture,
The exhaust heat recovery device for a vehicle according to claim 1.
前記回転軸は、前記収容凹部において倒姿勢の前記熱交換器より上流側に位置する、
請求項2記載の車両の排熱回収装置。
The rotating shaft is positioned upstream of the heat exchanger in the inverted position in the housing recess,
The exhaust heat recovery device for a vehicle according to claim 2.
前記収容凹部を覆う断熱カバーと、
前記断熱カバーを前記収容凹部からずらすように駆動する開閉アクチュエータと、
を有し、
前記開閉アクチュエータは、
排熱を回収しない場合、前記断熱カバーにより前記収容凹部を覆い、
排熱を回収する場合、前記断熱カバーを前記収容凹部からずらす、
請求項2または3記載の車両の排熱回収装置。
a heat insulating cover covering the accommodation recess;
an opening/closing actuator that drives the heat insulating cover to move away from the housing recess;
has
The opening/closing actuator is
When exhaust heat is not recovered, the housing recess is covered with the heat insulating cover,
When recovering exhaust heat, the heat insulating cover is displaced from the accommodation recess,
4. The vehicle exhaust heat recovery system according to claim 2 or 3.
前記熱交換器の表面を覆う断熱シャッタと、
前記熱交換器の表面を露出するように前記断熱シャッタを駆動する開閉アクチュエータと、
を有し、
前記開閉アクチュエータは、
排熱を回収しない場合、前記断熱シャッタにより前記熱交換器の表面を覆い、
排熱を回収する場合、前記断熱シャッタの表面を露出する、
請求項2または3記載の車両の排熱回収装置。
a heat insulating shutter covering the surface of the heat exchanger;
an open/close actuator that drives the thermal insulation shutter so as to expose the surface of the heat exchanger;
has
The opening/closing actuator is
When exhaust heat is not recovered, the surface of the heat exchanger is covered with the heat insulating shutter,
exposing the surface of the heat insulating shutter when recovering exhaust heat;
4. The vehicle exhaust heat recovery system according to claim 2 or 3.
車両のエンジンの排気ガスを排出する排気管に形成される開口と、
前記開口についての前記排気管の延在方向の中央部において、前記排気管の延在方向に沿って回転可能に設けられる回転軸と、
前記開口を塞ぐように前記回転軸により軸支される閉塞材と、
前記閉塞材に対して立設するように、一端部が前記回転軸に軸支される熱交換器と、
前記熱交換器を前記回転軸の周囲で回転駆動する回転アクチュエータと、
を有し、
前記回転アクチュエータは、
排熱を回収しない場合、前記熱交換器が前記開口の外に位置する状態で前記閉塞材が前記開口を塞ぐように回転駆動し、
排熱を回収する場合、前記熱交換器が前記開口の内に位置する状態で前記閉塞材が前記開口を塞ぐように回転駆動する、
車両の排熱回収装置。
an opening formed in an exhaust pipe for discharging exhaust gas from a vehicle engine;
a rotating shaft provided rotatably along the extending direction of the exhaust pipe at a central portion of the opening in the extending direction of the exhaust pipe;
a blocking member pivotally supported by the rotating shaft so as to block the opening;
a heat exchanger having one end pivotally supported by the rotating shaft so as to be erected with respect to the clogging member;
a rotary actuator that rotates the heat exchanger around the rotary shaft;
has
The rotary actuator is
When exhaust heat is not recovered, the heat exchanger is positioned outside the opening and is driven to rotate so that the closing member closes the opening;
When recovering exhaust heat, the heat exchanger is positioned inside the opening, and the closing member is driven to rotate so as to close the opening.
Exhaust heat recovery equipment for vehicles.
前記熱交換器は、前記開口の内に位置する際に、前記排気管の全体を塞ぐことがないように形成される、
請求項6記載の車両の排熱回収装置。
The heat exchanger is formed so as not to block the entire exhaust pipe when positioned within the opening.
The exhaust heat recovery device for a vehicle according to claim 6.
前記回転アクチュエータは、
前記熱交換器を流れる熱媒体の温度が高温になると、前記熱交換器を倒すように回転駆動する、
請求項1から7のいずれか一項記載の車両の排熱回収装置。
The rotary actuator is
When the temperature of the heat medium flowing through the heat exchanger reaches a high temperature, the heat exchanger is driven to rotate so as to fall down.
The vehicle exhaust heat recovery system according to any one of claims 1 to 7.
前記熱交換器は、前記排気管において触媒装置より下流側に設けられる、
請求項1から8のいずれか一項記載の車両の排熱回収装置。

The heat exchanger is provided downstream of the catalyst device in the exhaust pipe,
The vehicle exhaust heat recovery system according to any one of claims 1 to 8.

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