KR102069217B1

KR102069217B1 - 배열 회수기

Info

Publication number: KR102069217B1
Application number: KR1020180043483A
Authority: KR
Inventors: 도시오 무라타; 요시카즈 심포; 요시히로 고가
Original assignee: 도요타 지도샤（주）; 이비덴 가부시키가이샤
Priority date: 2017-04-18
Filing date: 2018-04-13
Publication date: 2020-01-22
Also published as: CN108730000A; JP2018178924A; CN108730000B; KR20180117050A; JP6795445B2; US10563558B2; US20180298803A1

Abstract

열교환기에 형성되며 열 매체를 상기 열교환기에 도입하기 위한 입구부와, 상기 열교환기에 형성되며 상기 열 매체를 상기 열교환기로부터 도출하기 위한 출구부로 구성된 한 쌍의 구부와, 상기 입구부에 접속되며, 상기 열 매체를 배기관의 외측으로부터 상기 입구부를 개재하여 상기 열교환기에 도입하는 도입관과, 상기 출구부에 접속되며, 상기 열 매체를 상기 열교환기로부터 상기 출구부를 개재하여 상기 배기관의 외측에 도출하는 도출관과, 상기 입구부와 상기 도입관의 사이, 및 상기 출구부와 상기 도출관의 사이를 시일하는 한 쌍의 시일 부재에 있어서, 당해 한 쌍의 시일 부재의 적어도 일방이, 상기 배기관을 유통하고 있는 배기가스에 접촉되지 않으면서 또한, 상기 열 매체에 접촉되는 위치에 배치된 O링으로 구성된 상기 한 쌍의 시일 부재를 구비하는 배열 회수기.

Description

배열 회수기{EXHAUST HEAT RECOVERY DEVICE}

본 개시는, 배열 회수기에 관한 것이다.

일본국 공개특허 특개2009-062915호 공보에는, 배기관(덕트부)의 내부에 마련된 열교환기(증발부)를 구비하는 배열 회수기가 개시되어 있다. 일본국 공개특허 특개2009-062915호 공보의 배열 회수기에서는, 열교환기에 열 매체(작동유체)를 도입하는 도입관(응축측 연결부)과, 열교환기로부터 배기관의 외측에 열 매체를 도출하는 도출관(증발측 연결부)의 각각이, 열교환기에 마련된 한 쌍의 구부(口部)(조인트)의 각각에 접속되어 있다.

여기에서, 관(도입관 또는 도출관)이 구부에 접속되는 배열 회수기에 있어서, 구부와 관의 사이를 시일하는 시일 부재가, 배기관을 유통하는 고온의 배기가스에 직접 노출되는 시일 구조에서는, 구부에 있어서의 시일성을 확보하기 위해서, 복잡한 구조를 기계 가공으로 형성할 필요가 있었다.

본 개시는, 상기 사실을 고려하여, 구부에 있어서의 시일 구조를 간이한 구조로 할 수 있는 배열 회수기를 얻는 것이 목적이다.

제 1 양태의 배열 회수기는, 배기가스가 유통되는 배기관의 내부에 마련되며, 상기 배기가스와 열 매체의 사이에서 열교환하는 열교환기와, 상기 열교환기에 형성되며 상기 열 매체를 상기 열교환기에 도입하기 위한 입구부와, 상기 열교환기에 형성되며 상기 열 매체를 상기 열교환기로부터 도출하기 위한 출구부로 구성된 한 쌍의 구부와, 상기 입구부에 접속되며, 상기 열 매체를 상기 배기관의 외측으로부터 상기 입구부를 개재하여 상기 열교환기에 도입하는 도입관과, 상기 출구부에 접속되며, 상기 열 매체를 상기 열교환기로부터 상기 출구부를 개재하여 상기 배기관의 외측에 도출하는 도출관과, 상기 입구부와 상기 도입관의 사이, 및 상기 출구부와 상기 도출관의 사이를 시일하는 한 쌍의 시일 부재에 있어서, 당해 한 쌍의 시일 부재의 적어도 일방이, 상기 배기관을 유통하고 있는 배기가스에 접촉되지 않으면서 또한, 상기 열 매체에 접촉되는 위치에 배치된 O링으로 구성된 상기 한 쌍의 시일 부재를 구비한다.

제 1 양태의 배열 회수기에 의하면, 열 매체가, 도입관에 의해 배기관의 외측으로부터 입구부를 개재하여 열교환기에 도입된다. 열교환기에 도입된 열 매체는, 열교환기에 있어서, 배기관을 유통하는 배기가스의 사이에서 열교환한다. 배기가스의 사이에서 열교환한 열 매체는, 도출관에 의해, 열교환기로부터 출구부를 개재하여 배기관의 외측에 도출된다.

여기에서, 제 1 양태에서는, 입구부와 도입관의 사이, 및 출구부와 도출관의 사이를 시일하는 한 쌍의 시일 부재의 적어도 일방이, 배기관을 유통하고 있는 배기가스에 접촉되지 않으면서 또한, 열 매체에 접촉되는 위치에 배치된 O링으로 구성되어 있다.

이와 같이, 제 1 양태에서는, 한 쌍의 시일 부재의 적어도 일방이, 배기관을 유통하고 있는 배기가스에 접촉되지 않으면서 또한, 열 매체에 접촉되는 위치에 배치되어 있어, 고온의 배기가스에 노출되지 않기 때문에, 당해 적어도 일방을 O링으로 구성할 수 있다. 이와 같이, 시일 부재로서 O링을 이용하므로, 구부에 있어서의 시일 구조를 간이한 구조로 할 수 있다.

제 2 양태의 배열 회수기에서는, 제 1 양태에 있어서, 상기 도입관 및 상기 도출관의 각각이, 상기 한 쌍의 구부의 각각에 삽입되며, 상기 O링은, 상기 한 쌍의 구부의 각각의 내측에 배치되어, 상기 도입관 및 상기 도출관의 각각의 외면과, 상기 한 쌍의 구부의 각각의 내면의 사이를 시일한다.

제 2 양태의 배열 회수기에 의하면, O링이, 한 쌍의 구부의 각각의 내측에 배치되어 있기 때문에, 배기관을 유통하고 있는 배기가스에 O링이 접촉되지 않는다. 이와 같이, O링을 구부의 내측에 배치함으로써 배기가스에 O링이 접촉되지 않도록 하고 있기 때문에, O링이 배기가스에 접촉되지 않도록 구성하기 위한 부재를 추가할 필요가 없다.

제 3 양태의 배열 회수기는, 제 2 양태에 있어서, 상기 한 쌍의 구부의 각각이, 상기 배기관의 직경 방향 외측으로 돌출되어 있으며, 상기 O링은, 상기 배기관에 대한 직경 방향 외측에서, 상기 도입관 및 상기 도출관의 각각의 외면과, 상기 한 쌍의 구부의 각각의 내면의 사이를 시일한다.

제 3 양태의 배열 회수기에 의하면, O링은, 배기관에 대한 직경 방향 외측에서, 도입관 및 도출관의 각각의 외면과, 한 쌍의 구부의 각각의 내면의 사이를 시일한다.

이 때문에, 배기관을 유통하고 있는 배기가스의 열이 O링에 전해지기 어려워, 배기가스의 열에 의한 O링의 열화를 억제할 수 있다.

제 4 양태의 배열 회수기는, 제 1 양태 또는 제 2 양태에 있어서, 상기 배기가스의 유통 방향 둘레에 상기 열교환기의 주위에 배치되며, 상기 열교환기와 상기 배기관의 사이를 시일하면서 또한, 그 사이에서 완충하는 완충재를 구비한다.

제 4 양태의 배열 회수기에 의하면, 배기가스의 유통 방향 둘레에 열교환기의 주위에 배치된 완충재는, 열교환기와 배기관의 사이를 시일하면서 또한, 열교환기와 배기관의 사이에서 완충한다.

이 때문에, 배기관에서 발생한 진동 등이, 열교환기를 개재하여 O링에 전해지기 어려워, O링에 걸리는 스트레스를 저감할 수 있다.

제 5 양태의 배열 회수기에서는, 제 1 양태에 있어서, 상기 도입관 및 상기 도출관의 각각에 대하여, 상기 한 쌍의 구부의 각각이 삽입되며, 상기 O링은, 상기 도입관 및 상기 도출관의 각각의 내측에 배치되며, 상기 도입관 및 상기 도출관의 각각의 내면과, 상기 한 쌍의 구부의 각각의 외면의 사이를 시일하여, 상기 O링에 대한 가스 유통 방향의 상류측 및 하류측에서, 상기 배기가스의 상기 O링에의 진입을 억제하는 가스 시일을 구비한다.

제 5 양태의 배열 회수기에 의하면, 가스 시일이, O링에 대한 가스 유통 방향의 상류측 및 하류측에 배치되어 있으므로, 배기가스의 O링에의 진입이 억제된다. 이에 의해, O링이 고온의 배기가스에 노출되기 어려워, O링의 열화를 억제할 수 있다.

제 6 양태의 배열 회수기는, 제 5 양태에 있어서, 상기 한 쌍의 구부의 각각이, 상기 배기관의 직경 방향 외측으로 돌출되어 있으며, 상기 O링은, 상기 배기관에 대한 직경 방향 외측에서, 상기 도입관 및 상기 도출관의 각각의 내면과, 상기 한 쌍의 구부의 각각의 외면의 사이를 시일한다.

제 6 양태의 배열 회수기에 의하면, O링은, 배기관에 대한 직경 방향 외측에서, 도입관 및 도출관의 각각의 내면과, 한 쌍의 구부의 각각의 외면의 사이를 시일한다.

제 7 양태의 배열 회수기는, 제 1 내지 제 6 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 열교환기와 상기 한 쌍의 구부는, 탄화 규소로 일체로 형성되어 있다.

여기에서, 탄화 규소는 고경도이기 때문에, 탄화 규소로 형성된 한 쌍의 구부의 각각과, 도입관 및 도출관의 각각의 사이의 시일성을 확보하기 위해서, 당해 구부에 대하여 행하는 기계 가공이 용이하지 않았다. 또한, 시일성을 확보하기 위한 기계 가공으로서는, 예를 들면, 시일 부재가 접촉하는 접촉면의 표면 거칠기를 작게 하는 연마 가공이나, 시일 부재를 설치하기 위한 오목부를 형성하는 기계 가공을 들 수 있다.

이에 대하여 본 개시에서는, 시일 부재가 O링으로 구성되어 있기 때문에, 예를 들면, 원통 형상으로 형성된 시일 부재 등을 이용한 시일 구조(시일 범위가 넓은 시일 구조)에 비하여, 탄화 규소로 형성된 구부와 O링의 접촉 면적이 작아, 탄화 규소로 형성된 구부에 있어서의 시일성을 확보하기 위한 가공 범위를 저감할 수 있다.

본 개시는, 상기 구성으로 함으로써, 구부에 있어서의 시일 구조를 간이한 구조로 할 수 있다.

도 1은 제 1 실시형태와 관련되는 배기관 구조의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 제 1 실시형태와 관련되는 배열 회수기의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 제 2 실시형태와 관련되는 배기관 구조의 구성을 나타내는 단면도이다.

이하에, 본 개시와 관련되는 실시형태의 일례를 도면에 의거하여 설명한다.

<제 1 실시형태>

(배기관 구조(10))

우선, 제 1 실시형태와 관련되는, 배열 회수기(30)가 적용된 배기관 구조(10)의 구성에 대하여 설명한다. 도 1은, 배기관 구조(10)의 단면도이다.

배기관 구조(10)는, 자동차 등의 차량용의 배기관 구조에 있어서, 차량의 엔진으로부터 배출된 배기가스를 대기(차량의 밖)로 배출하기 위한 관 구조이다. 상세하게는, 배기관 구조(10)는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 배기관(20)과, 배열 회수기(30)를 구비하고 있다.

배기관(20)은, 통 형상의 관으로 구성되어 있으며, 내부에 있어서 배기가스가 일방향으로 유통된다. 각 도에서는, 배기가스가 유통되는 가스 유통 방향이, 화살표 A방향으로 나타나 있다. 배기관(20)은, 상세하게는, 배기관 본체(22)와, 커버부(24)를 가지고 있다.

배기관 본체(22)는, 통 형상의 관으로 구성되어 있다. 이 배기관 본체(22)에는, 배열 회수기(30)의 후술의 열교환기(32)를 배기관 본체(22)의 내부에 수용하기 위한 수용구(27)가 형성되어 있다. 커버부(24)는, 수용구(27)를 덮는 것과 함께, 일례로서 체결 부재(23)에 의해 배기관 본체(22)에 고정되어 있다. 커버부(24)에는, 배열 회수기(30)의 후술의 입구부(34) 및 출구부(35)를 넣을 수 있는 개구(25)가 형성되어 있다. 또한, 배기가스는, 예를 들면, 200℃ 이상 800℃ 이하의 범위의 온도를 가진다.

배열 회수기(30)는, 배기관(20)을 유통하는 배기가스와 열 매체의 사이에서 열교환함으로써 당해 배기가스의 열을 회수하여, 그 열을 재이용하는 기능을 가지고 있다. 열 매체로서는, 예를 들면, 엔진을 냉각하기 위한 냉각수(Long Life Coolant:LLC)가 이용된다. 열 매체는, 배기가스의 온도보다 낮은 온도를 가진다. 열 매체로서 냉각수를 이용할 경우에는, 열 매체의 온도는, 예를 들면, 최고 130℃ 정도가 된다.

배열 회수기(30)는, 상세하게는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 열교환기(32)와, 입구부(34) 및 출구부(35)(한 쌍의 구부의 일례)와, 도입관(36)과, 도출관(37)과, O링(38,39)(한 쌍의 시일 부재의 일례)과, 시일재(33)(완충재의 일례)를 가지고 있다.

열교환기(32)는, 배기관(20)의 내부에 마련되어 있으며, 배기관(20)의 내부를 유통하는 배기가스와 열 매체의 사이에서 열교환하는 기능을 가지고 있다. 상세하게는, 열교환기(32)는, 열교환기 본체(321)와, 유입로(341) 및 유출로(351)가 형성된 유로 형성부(323)를 가지고 있다.

유로 형성부(323)는, 열교환기 본체(321)의 상면에 일체로 마련되어 있다. 유입로(341)는, 열교환기 본체(321)의 상면에 있어서, 입구부(34)로부터의 열 매체를 도 1의 지면 앞쪽(도 2의 -D방향) 및 도 1의 지면 안쪽(도 2의 +D방향)으로 유통시킨다. 유출로(351)는, 열교환기 본체(321)의 상면에 있어서, 열교환기 본체(321)로부터의 열 매체를 출구부(35)를 향하여 도 1의 지면 안쪽(도 2의 -E방향) 및 도 1의 지면 앞쪽(도 2의 +E방향)으로 유통시킨다.

열교환기 본체(321)에는, 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 열교환기 본체(321)의 측면(32F)로부터 측면(32R)(도 1 참조)으로 화살표 A방향을 따라 배기가스를 유통시키는 복수의 가스 유로(32A)가 형성되어 있다.

가스 유로(32A)는, 화살표 A방향에서 보았을 때, 이차원 형상(격자 형상)으로 배치되어 있으며, 가스 유로(32A)의 입구 및 출구는, 각각, 측면(32F) 및 측면(32R)(도 1 참조)의 각각에 이차원 형상으로 배치되어 있다.

또한, 열교환기 본체(321)의 내부에는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 열 매체를 유입로(341)(입구부(34))로부터 유출로(351)(출구부(35))를 향하여 유통시키는 복수의 매체 유로(32B)가 형성되어 있다. 복수의 매체 유로(32B)는, 복수의 가스 유로(32A)와 번갈아서 배치되어 있으며, 칸막이벽에 의해 가스 유로(32A)와 구분되어 있다. 그리고, 매체 유로(32B)를 유통하는 열 매체와, 가스 유로(32A)를 유통하는 배기가스의 사이에서, 전술의 칸막이벽을 개재하여 열교환이 이뤄진다.

또한, 열교환기(32)는, 열교환기 본체(321) 및 유로 형성부(323)를 포함하여, 탄화 규소로 형성되어 있다. 탄화 규소는, 고경도이며, 내열성 및 내마모성을 가지고 있다.

입구부(34)는, 열 매체를 열교환기(32)의 내부(유입로(341))에 도입하기 위한 구부이다. 입구부(34)는, 열교환기(32)의 유로 형성부(323)와 일체로 탄화 규소로 형성되어 있다. 상세하게는, 입구부(34)는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 열교환기(32)의 유로 형성부(323)에 있어서의 가스 유통 방향(A방향) 하류측 부분의 상단부(유입로(341)의 상방 부분)로부터 상방으로 연장 돌출되어 있다. 또한, 입구부(34)의 선단부는, 배기관(20)의 커버부(24)의 개구(25)를 통하여, 배기관(20)의 직경 방향 외측으로 돌출되어 있다. 입구부(34)에는, 유입로(341)와 연통하는 도입로(34A)가 형성되어 있다.

출구부(35)는, 열 매체를 열교환기(32)의 내부(유출로(351))로부터 도출하기 위한 구부이다. 출구부(35)는, 열교환기(32)의 유로 형성부(323)와 일체로 탄화 규소로 형성되어 있다. 상세하게는, 출구부(35)는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 열교환기(32)의 유로 형성부(323)에 있어서의 가스 유통 방향(A방향) 상류측 부분의 상단부로부터 상방으로 연장 돌출되어 있다. 또한, 출구부(35)의 선단부는, 배기관(20)의 커버부(24)의 개구(25)를 통하여, 배기관(20)의 직경 방향 외측으로 돌출되어 있다. 출구부(35)에는, 유출로(351)와 연통하는 도출로(35A)가 형성되어 있다.

상술한 바와 같이, 입구부(34) 및 출구부(35)는, 선단부가 배기관(20)의 외측으로 돌출되어 있으며, 입구부(34)의 내측(내면측)의 공간 및 출구부(35)의 내측(내면측)의 공간은, 배기관(20)의 내부 공간으로부터 격리되어 있다. 이상과 같이, 본 실시형태에서는, 열교환기(32)에 형성되는 한 쌍의 구부가, 입구부(34) 및 출구부(35)에 의해 구성되어 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 열교환기 본체(321) 및 유로 형성부(323)를 포함하는 열교환기(32)와, 입구부(34)와, 출구부(35)가, 일체로 탄화 규소로 형성되어 있다. 상세하게는, 열교환기(32), 입구부(34) 및 출구부(35)는, 예를 들면, 탄화 규소 소성체로 형성되어 있다.

도입관(36)은, 열 매체를 배기관(20)의 외측으로부터 입구부(34)를 개재하여 열교환기(32)에 도입하는 도입관이다. 도입관(36)은, 하류 단부(하단부)가 입구부(34)에 접속되어 있다. 상세하게는, 도입관(36)의 하류 단부가, 입구부(34)에 삽입되어 있다.

O링(38)은, 입구부(34)의 내측에 있어서, 입구부(34)와 도입관(36)의 사이에 배치되어 있다. 상세하게는, O링(38)은, 도입관(36)의 외면과 입구부(34)의 내면의 사이에 배치되어 있으며, 도입관(36)의 외면과 입구부(34)의 내면의 사이를 시일하고 있다. 더욱 상세하게는, O링(38)은, 배기관(20)에 대한 직경 방향 외측(상방측)의 위치에서, 도입관(36)의 외면과 입구부(34)의 내면의 사이를 시일하고 있다.

이와 같이, O링(38)은, 입구부(34)의 내측에 배치되어 있기 때문에, 배기가스보다도 저온인 열 매체에 접촉되지만, 배기관(20)을 유통하고 있는 배기가스에는 접촉되지 않는다. 즉, O링(38)은, 배기관(20)을 유통하고 있는 배기가스에 접촉되지 않으면서 또한, 열 매체에 접촉되는 위치에 배치되어 있다.

O링(38)은, 단면이 원형의 링 형상으로 구성되어 있으며(JIS B 0142 참조), 예를 들면, 탄성을 가지는 수지 재료로 형성되어 있다. O링(38)은, 직경 방향으로 압축(탄성) 변형된 상태로, 도입관(36)의 외면과 입구부(34)의 내면의 사이에 배치되어 있다.

도출관(37)은, 열 매체를 열교환기(32)로부터 출구부(35)를 개재하여 배기관(20)의 외측에 도출하는 도출관이다. 도출관(37)은, 상류 단부(하단부)가 출구부(35)에 접속되어 있다. 상세하게는, 도출관(37)의 상류 단부가, 출구부(35)에 삽입되어 있다.

O링(39)은, 출구부(35)의 내측에 있어서, 출구부(35)와 도출관(37)의 사이에 배치되어 있다. 상세하게는, O링(39)은, 도출관(37)의 외면과 출구부(35)의 내면의 사이에 배치되어 있으며, 도출관(37)의 외면과 출구부(35)의 내면의 사이를 시일하고 있다. 더욱 상세하게는, O링(39)은, 배기관(20)에 대한 직경 방향 외측(상방측)의 위치에서, 도출관(37)의 외면과 출구부(35)의 내면의 사이를 시일하고 있다.

이와 같이, O링(39)은, 출구부(35)의 내측에 배치되어 있기 때문에, 배기가스보다도 저온인 열 매체에 접촉되지만, 배기관(20)을 유통하고 있는 배기가스에는 접촉되지 않는다. 즉, O링(39)은, 배기관(20)을 유통하고 있는 배기가스에 접촉되지 않으면서 또한, 열 매체에 접촉되는 위치에 배치되어 있다.

O링(39)은, 단면이 원형의 링 형상으로 구성되어 있으며(JIS B 0142참조), 예를 들면, 탄성을 가지는 수지 재료로 형성되어 있다. O링(39)은, 직경 방향으로 압축(탄성) 변형된 상태로, 도출관(37)의 외면과 출구부(35)의 내면의 사이에 배치되어 있다. 이상과 같이, 본 실시형태에서는, 입구부(34)와 도입관(36)의 사이, 및 출구부(35)와 도출관(37)의 사이의 각각을 시일하는 한 쌍의 시일 부재가, O링(38,39)에 의해 구성되어 있다.

시일재(33)는, 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 가스 유통 방향(A방향) 둘레에 열교환기(32)의 주위에 배치되어 있다. 상세하게는, 시일재(33)는, 열교환기(32)의 측면(32M,32N), 바닥면(32T) 및 상면(32J)에 배치되어 있다. 시일재(33)는, 열교환기(32)의 측면(32M,32N) 및 바닥면(32T)의 전체 면에 배치되어 있다. 시일재(33)는, 열교환기(32)의 상면(32J)에서는, 평면에서 보았을 때, 입구부(34) 및 출구부(35)를 둘러싸는 프레임 형상으로 형성되어 있다.

그리고, 시일재(33)는, 배기관(20)(배기관 본체(22) 및 커버부(24))의 내주면과 열교환기(32)의 측면(32M,32N), 바닥면(32T) 및 상면(32J)의 사이에, 압축 변형 된 상태로 배치되어 있다.

이에 의해, 열교환기(32)와 배기관(20)의 사이가 시일되어, 배기관(20)의 개구(25)에의 배기가스의 진입이 억제된다. 즉, 시일재(33)는, 배기관(20)의 개구(25)에의 배기가스의 진입을 억제하는 가스 시일로서 기능한다. 또한, 시일재(33)가, 배기관(20)의 내주면과, 열교환기(32)의 측면(32M,32N), 바닥면(32T) 및 상면(32J)에 눌러 붙여짐으로써, 열교환기(32)가 배기관(20)에 보지(保持)된다. 또한, 시일재(33)는, 열교환기(32)와 배기관(20)의 사이에서 완충하는 완충재로서도 기능한다. 시일재(33)로서는, 예를 들면, 세라믹 시트나, 팽창 흑연 시트 등이 이용된다.

(제 1 실시형태의 작용 효과)

다음으로, 제 1 실시형태의 작용 효과를 설명한다.

제 1 실시형태와 관련되는 배열 회수기(30)에 의하면, 열 매체가, 도입관(36)에 의해 배기관(20)의 외측으로부터 입구부(34)의 도입로(34A)를 개재하여 열교환기(32)의 유입로(341)에 도입된다(도 1 참조). 유입로(341)에 도입된 열 매체는, 열교환기 본체(321)의 매체 유로(32B)를 유통한다. 한편, 배기관(20) 내의 배기가스는, 열교환기 본체(321)의 가스 유로(32A)를 유통한다. 그리고, 열교환기 본체(321)의 매체 유로(32B)를 유통하는 열 매체는, 가스 유로(32A)를 유통하는 배기가스의 사이에서 열교환한다. 배기가스의 사이에서 열교환한 열 매체는, 열교환기(32)의 유출로(351) 및 출구부(35)의 도출로(35A)를 유통한 후, 도출관(37)에 의해, 배기관(20)의 외측에 도출된다. 이에 의해, 배기관(20)을 유통하는 배기가스의 열이 회수된다. 그리고, 그 열이, 배기관(20)의 외측에서 재이용된다.

여기에서, 본 실시형태에서는, 입구부(34)와 도입관(36)의 사이, 및 출구부(35)와 도출관(37)의 사이의 각각을 시일하는 한 쌍의 시일 부재가, 배기관(20)을 유통하고 있는 배기가스에 접촉되지 않으면서 또한, 열 매체에 접촉되는 위치에 배치된 O링(38,39)으로 구성되어 있다.

이와 같이, 본 실시형태의 구성에서는, 당해 한 쌍의 시일 부재가, 배기관(20)을 유통하고 있는 배기가스에 접촉되지 않으면서 또한, 열 매체에 접촉되는 위치에 배치되어 있어, 고온의 배기가스에 노출되지 않기 때문에, 열화되기 어려워, 당해 한 쌍의 시일 부재를 O링(38,39)으로 구성할 수 있다. 이와 같이, 시일 부재로서 O링(38,39)을 이용하므로, 입구부(34) 및 출구부(35)에 있어서의 시일 구조를 염가이면서 또한, 간이한 구조로 할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 배열 회수기(30)에서는, 열교환기(32), 입구부(34) 및 출구부(35)는, 탄화 규소로 일체로 형성되어 있다. 탄화 규소는, 고경도이기 때문에, 열 매체에 대한 시일성을 확보하기 위한 기계 가공이 용이하지 않다. 또한, 기계 가공으로서는, 예를 들면, 시일 부재(O링)가 접촉하는 접촉면의 표면 거칠기를 작게 하는 연마 가공이나, 시일 부재를 설치하기 위한 오목부를 형성하는 기계 가공을 들 수 있다.

그리고, 배열 회수기(30)에는, O링(38,39)에 의해, 입구부(34)와 도입관(36)의 사이, 및 출구부(35)와 도출관(37)의 사이를 시일하고 있다. O링(38,39)은, 단면이 원형의 링 형상으로 구성되어 있다. 이 때문에, 예를 들면, 원통 형상으로 형성된 시일 부재 등을 이용한 시일 구조(시일 범위가 구부(입구부(34) 및 출구부(35))의 축방향으로 넓은 시일 구조)에 비하여, 입구부(34) 및 출구부(35)의 접촉 면적이 작아, 입구부(34) 및 출구부(35)에 있어서의 시일성을 확보하기 위한 가공 범위를 저감할 수 있다.

또한, 배열 회수기(30)에는, O링(38)은, 배기관(20)의 내부 공간으로부터 격리된 입구부(34)의 내측에 배치되어 있다. 또한, O링(39)은, 배기관(20)의 내부 공간으로부터 격리된 출구부(35)의 내측에 배치되어 있다. 이 때문에, O링(38,39)이, 고온이 되는 배기가스에 접촉되지 않는다. 이와 같이, O링(38,39)을 입구부(34) 및 출구부(35)의 내측에 배치함으로써 배기가스에 O링(38,39)이 접촉되지 않도록 하고 있기 때문에, O링(38,39)이 배기가스에 접촉되지 않도록 구성하기 위한 부재를 추가할 필요가 없다.

또한, 본 실시형태에서는, O링(38,39)은, 배기관(20)에 대한 직경 방향 외측에서, 도입관(36) 및 도출관(37)의 각각의 외면과, 입구부(34) 및 출구부(35)의 각각의 내면의 사이를 시일한다. 이 때문에, 배기관(20)을 유통하고 있는 배기가스의 열이, O링(38,39)에 전해지기 어려워, 배기가스의 열에 의한 O링(38,39)의 열화를 억제할 수 있다.

또한, 가스 유통 방향(A방향) 둘레에 열교환기(32)의 주위에 배치된 시일재(33)는, 열교환기(32)와 배기관(20)의 사이에서 완충하는 완충재로서도 기능한다. 이 때문에, 배기관(20)에서 발생한 진동 등이, 열교환기(32)를 개재하여 O링(38,39)에 전해지지 않아, O링(38,39)에 걸리는 스트레스를 저감할 수 있다.

<제 2 실시형태>

다음으로, 제 2 실시형태와 관련되는, 배열 회수기(30)가 적용된 배기관 구조(210)에 대하여 설명한다. 도 3은, 배기관 구조(210)의 단면도이다. 여기에서는, 전술의 제 1 실시형태와 다른 부분을 중심으로 설명하고, 전술의 제 1 실시형태와 동일 기능을 가지는 부분에 대해서는, 동일한 부호를 붙여, 설명을 적절히 생략한다.

배기관 구조(210)는, 자동차 등의 차량용의 배기관 구조에 있어서, 차량의 엔진으로부터 배출된 배기가스를 대기(차량의 밖)로 배출하기 위한 관 구조이다.

배기관 구조(210)의 배기관(20)에 있어서의 커버부(24)에는, 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 제 1 실시형태에 있어서의 개구(25)가 형성되어 있지 않으며, 도입관(36) 및 도출관(37)이 일체로 마련되어 있다. 상세하게는, 도입관(36)의 하류 단부 및 도출관(37)의 상류 단부가, 커버부(24)에 접속되어 있다.

배기관 구조(210)에서는, 배열 회수기(30)에 있어서의 입구부(34)의 선단부가, 도입관(36)에 삽입되어 있다. 그리고, O링(38)은, 도입관(36)의 내측에 있어서, 입구부(34)와 도입관(36)의 사이에 배치되어 있다. 상세하게는, O링(38)은, 입구부(34)의 외면과 도입관(36)의 내면의 사이에 배치되어 있으며, 입구부(34)의 외면과 도입관(36)의 내면의 사이를 시일하고 있다.

더욱 상세하게는, O링(38)은, 배기관(20)에 대한 직경 방향 외측(상방측)의 위치에서, 입구부(34)의 외면과 도입관(36)의 내면의 사이를 시일하고 있다. 이와 같이, O링(38)은, 도입관(36)의 내측에 있어서, 배기관(20)에 대한 직경 방향 외측에 배치되어 있기 때문에, 배기가스보다도 저온인 열 매체에 접촉되지만, 배기관(20)을 유통하고 있는 상태의 배기가스에는 접촉되지 않는다. 즉, O링(38)은, 배기관(20)을 유통하고 있는 배기가스에 접촉되지 않으면서 또한, 열 매체에 접촉되는 위치에 배치되어 있다. 또한, O링(38)은, 직경 방향으로 압축(탄성) 변형된 상태로, 입구부(34)의 외면과 도입관(36)의 내면의 사이에 배치되어 있다.

또한, 배기관 구조(210)에서는, 배열 회수기(30)에 있어서의 출구부(35)의 선단부가, 도출관(37)에 삽입되어 있다. 그리고, O링(39)은, 도출관(37)의 내측에 있어서, 출구부(35)와 도출관(37)의 사이에 배치되어 있다. 상세하게는, O링(39)은, 출구부(35)의 외면과 도출관(37)의 내면의 사이에 배치되어 있으며, 출구부(35)의 외면과 도출관(37)의 내면의 사이를 시일하고 있다.

더욱 상세하게는, O링(39)은, 배기관(20)에 대한 직경 방향 외측(상방측)의 위치에서, 출구부(35)의 외면과 도출관(37)의 내면의 사이를 시일하고 있다. 이와 같이, O링(39)은, 도출관(37)의 내측에 있어서, 배기관(20)에 대한 직경 방향 외측에 배치되어 있기 때문에, 배기가스보다도 저온인 열 매체에 접촉되지만, 배기관(20)을 유통하고 있는 배기가스에는 접촉되지 않는다. 즉, O링(39)은, 배기관(20)을 유통하고 있는 배기가스에 접촉되지 않으면서 또한, 열 매체에 접촉되는 위치에 배치되어 있다. 또한, O링(39)은, 직경 방향으로 압축(탄성) 변형된 상태로, 출구부(35)의 외면과 도출관(37)의 내면의 사이에 배치되어 있다.

또한, 입구부(34)의 기단부(하단부) 및 출구부(35)의 기단부(하단부)는, 기단측(하측)을 향하여 서서히 외경이 대경화(大俓化)되는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다.

또한, 시일재(33)(가스 시일의 일례)는, O링(38,39)에 대한 가스 유통 방향(A방향)의 상류측 및 하류측에 배치된 상류 부분(33A) 및 하류 부분(33B)을 가지고 있다. 이에 의해, 시일재(33)는, O링(38,39)에 대한 가스 유통 방향(A방향)의 상류측 및 하류측에서, 배기관(20)을 화살표 A방향으로 유통하는 상태의 배기가스가 O링(38,39)측에 진입하는 것을 억제하고 있다. 이 때문에, O링(38,39)이 고온의 배기가스에 노출되기 어려워, O링(38,39)의 열화를 억제할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 본 실시형태의 구성에서는, 당해 한 쌍의 시일 부재가, 배기관(20)을 유통하고 있는 배기가스에 접촉되지 않으면서 또한, 열 매체에 접촉되는 위치에 배치되어 있어, 고온의 배기가스에 노출되지 않기 때문에, 열화되기 어려워, 당해 한 쌍의 시일 부재를 O링(38,39)으로 구성할 수 있다. 이와 같이, 시일 부재로서 O링(38,39)을 이용하므로, 입구부(34) 및 출구부(35)에 있어서의 시일 구조를 염가이면서 또한, 간이한 구조로 할 수 있다.

또한, O링(38,39)은, 배기관(20)에 대한 직경 방향 외측에서, 도입관(36) 및 도출관(37)의 각각의 내면과, 입구부(34) 및 출구부(35)의 각각의 외면의 사이를 시일한다. 이 때문에, 배기관(20)을 유통하고 있는 배기가스의 열이 O링(38,39)에 전해지기 어려워, 배기가스의 열에 의한 O링(38,39)의 열화를 억제할 수 있다.

<변형예>

전술의 제 1, 제 2 실시형태에서는, 열 매체로서, 냉각수를 이용하고 있었지만, 이로 한정되지 않는다. 열 매체로서는, 열교환에 이용되는 액체나 기체 등의 유체를 널리 적용할 수 있다.

전술의 제 1, 제 2 실시형태에서는, 열교환기 본체(321) 및 유로 형성부(323)를 포함하는 열교환기(32)와, 입구부(34)와, 출구부(35)가, 일체로 탄화 규소로 형성되어 있었지만, 이로 한정되지 않는다. 예를 들면, 열교환기(32)와 입구부(34)와 출구부(35)는, 별체로 형성된 후에 조합되는 것이어도 된다. 또한, 열교환기(32)와 입구부(34)와 출구부(35)는, 탄화 규소 이외의 재료로 형성되어도 된다.

전술의 제 1, 제 2 실시형태에서는, 입구부(34) 및 출구부(35)의 양방이 탄화 규소로 형성되어 있었지만, 이로 한정되지 않는다. 예를 들면, 입구부(34) 및 출구부(35)의 일방이, 탄화 규소로 형성되어 있으면 되고, 입구부(34) 및 출구부(35)의 타방은, 탄화 규소 이외의 재료로 형성된 후에 조합되는 구성이어도 된다. 또한, 입구부(34) 및 출구부(35)의 일방이, 탄화 규소 이외의 재료로 형성되어 있을 경우에는, 당해 일방에 대하여, O링 이외의 시일 부재를 배치하는 구성이어도 된다.

전술의 제 1, 제 2 실시형태에서는, 시일재(33)는, 가스 유통 방향(A방향) 둘레에 열교환기(32)의 주위에 배치되어 있었지만, 이로 한정되지 않는다. 시일재(33)로서는, 예를 들면, 열교환기(32)의 상면(32J)에 있어서, 평면에서 보았을 때, 입구부(34) 및 출구부(35)를 둘러싸는 프레임 형상으로 형성된 부분만을 가지는 구성이어도 된다.

본 개시는, 상기의 실시형태로 한정되는 것이 아니고, 그 주지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 다양한 변형, 변경, 개량이 가능하다.

Claims

배기가스가 유통되는 배기관의 내부에 마련되며, 상기 배기가스와 열 매체의 사이에서 열교환하는 열교환기와,
상기 열교환기에 형성되며 상기 열 매체를 상기 열교환기에 도입하기 위한 입구부와,
상기 열교환기에 형성되며 상기 열 매체를 상기 열교환기로부터 도출하기 위한 출구부로 구성된 한 쌍의 구부와,
상기 입구부에 접속되며, 상기 열 매체를 상기 배기관의 외측으로부터 상기 입구부를 개재하여 상기 열교환기에 도입하는 도입관과,
상기 출구부에 접속되며, 상기 열 매체를 상기 열교환기로부터 상기 출구부를 개재하여 상기 배기관의 외측에 도출하는 도출관과,
상기 입구부와 상기 도입관의 사이, 및 상기 출구부와 상기 도출관의 사이를 시일하는 한 쌍의 시일 부재에 있어서, 당해 한 쌍의 시일 부재의 적어도 일방이, 상기 배기관을 유통하고 있는 배기가스에 접촉되지 않으면서 또한, 상기 열 매체에 접촉되는 위치에 배치된 O링으로 구성된 상기 한 쌍의 시일 부재를 구비하는 배열 회수기.
제 1 항에 있어서,
상기 도입관 및 상기 도출관의 각각이, 상기 한 쌍의 구부의 각각에 삽입되며,
상기 O링은, 상기 한 쌍의 구부의 각각의 내측에 배치되어, 상기 도입관 및 상기 도출관의 각각의 외면과, 상기 한 쌍의 구부의 각각의 내면의 사이를 시일하는 배열 회수기.
제 2 항에 있어서,
상기 한 쌍의 구부의 각각은, 상기 배기관의 직경 방향 외측으로 돌출되어 있으며,
상기 O링은, 상기 배기관에 대한 직경 방향 외측에서, 상기 도입관 및 상기 도출관의 각각의 외면과, 상기 한 쌍의 구부의 각각의 내면의 사이를 시일하는 배열 회수기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 배기가스의 유통 방향 둘레에 상기 열교환기의 주위에 배치되며, 상기 열교환기와 상기 배기관의 사이를 시일하면서 또한, 그 사이에서 완충하는 완충재를 구비하는 배열 회수기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 열교환기의 상면에 있어서, 평면에서 보았을 때, 상기 입구부 및 출구부를 둘러싸는 프레임 형상의 형태를 가지며, 상기 열교환기와 상기 배기관의 사이를 시일하면서 또한, 그 사이에서 완충하는 완충재를 구비하는 배열 회수기.
제 1 항에 있어서,
상기 도입관 및 상기 도출관의 각각에 대하여, 상기 한 쌍의 구부의 각각이 삽입되며,
상기 O링은, 상기 도입관 및 상기 도출관의 각각의 내측에 배치되어, 상기 도입관 및 상기 도출관의 각각의 내면과, 상기 한 쌍의 구부의 각각의 외면의 사이를 시일하고,
상기 O링에 대한 가스 유통 방향의 상류측 및 하류측에 배치된 가스 시일을 구비하는 배열 회수기.
제 6 항에 있어서,
상기 한 쌍의 구부의 각각은, 상기 배기관의 직경 방향 외측으로 돌출되어 있으며,
상기 O링은, 상기 배기관에 대한 직경 방향 외측에서, 상기 도입관 및 상기 도출관의 각각의 내면과, 상기 한 쌍의 구부의 각각의 외면의 사이를 시일하는 배열 회수기.
제 1 항 내지 제 3 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열교환기와 상기 한 쌍의 구부는, 탄화 규소로 일체로 형성되어 있는 배열 회수기.
제 1 항 내지 제 3 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열 매체는, 냉각수인 배열 회수기.