WO2014025036A1 - 排気熱回収装置 - Google Patents

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heat exchange
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久幸 加藤
裕久 大上
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フタバ産業株式会社
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    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
    • F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/36—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an exhaust flap
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust heat recovery device applied to, for example, an exhaust system of an internal combustion engine.
  • an exhaust heat recovery device that recovers exhaust heat by exchanging heat between an exhaust gas of an internal combustion engine and a heat exchange medium such as cooling water.
  • This exhaust heat recovery device includes a switching valve that can be opened and closed at the outlet of the exhaust pipe.
  • the exhaust heat recovery device also includes a heat exchange path from a branch port provided inside the exhaust pipe to a discharge port provided outside the exhaust pipe through a heat exchange section (the following patent) Reference 1).
  • An exhaust heat recovery apparatus includes: Heat exchange is performed between the exhaust pipe that guides the exhaust gas from the upstream side to the downstream side, the exhaust branch port provided in the exhaust pipe, and the exhaust gas and the heat exchange medium branched from the branch port.
  • a heat exchanging unit, an exhaust port for discharging the exhaust gas that has passed through the heat exchanging unit to the outside of the exhaust pipe, an open / close device that opens and closes an outlet of the exhaust pipe, and the outlet and the exhaust port A shell member that guides exhaust gas to the downstream side, and assumes a half line that starts from the end of the outlet side of the outlet and is inclined outward at an angle of 7 ° with respect to the axial direction of the exhaust pipe. Then, the shell member includes an intersecting surface that intersects the half line, the intersecting surface forms an angle of 90 to 97 ° with respect to the half line, and the position of the discharge port in the axial direction is: Between the exit and the intersection.
  • the exhaust heat recovery apparatus configured in this way can further reduce the amount of exhaust flowing through the heat exchange section when the outlet of the exhaust pipe is opened by an opening / closing device (for example, a switching valve).
  • an opening / closing device for example, a switching valve.
  • the exhaust discharged from the outlet of the exhaust pipe spreads outward at an angle of 7 ° with respect to the axial direction of the exhaust pipe.
  • the shell member is assumed to be a half line that starts from the end on the exhaust port side of the outlet and is inclined outward at an angle of 7 ° with respect to the axial direction of the exhaust pipe. At least a part of the exhaust discharged from the outlet of the exhaust pipe because the intersecting surface forms an angle of 90 to 97 ° with respect to the half line. , Hitting the intersecting surface, generating an exhaust vortex.
  • the exhaust heat recovery device described above may include, for example, a partition plate that is provided at a discharge port and forms a passage that guides exhaust gas downstream.
  • a partition plate that is provided at a discharge port and forms a passage that guides exhaust gas downstream.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a VII-VII cross section in FIG. 6. It is a perspective view showing the composition of the exhaust heat recovery device of a reference example in the state where the outer shell was removed.
  • the exhaust heat recovery apparatus 1 includes an inner pipe 3, a heat exchange unit 5, an outlet part 7, a switching valve 9, and an outer shell 11.
  • the inner pipe 3 is a hollow cylindrical member opened on the upstream side (left side in FIG. 2) and downstream side (right side in FIG. 2).
  • the inner pipe 3 guides exhaust discharged from an internal combustion engine (not shown) from the upstream side to the downstream side by passing through the inside thereof.
  • a branch port 20 is provided in a portion of the inner pipe 3 that faces the heat exchange unit 5. Exhaust gas flowing in the inner pipe 3 can flow into the inner peripheral side of the heat exchange unit 5 from the branch port 20.
  • the heat exchange part 5 is an annular member that is extrapolated to the inner pipe 3.
  • the heat exchange unit 5 includes a hollow casing 13 and a cooling water pipe 15 that is spirally wound and accommodated therein.
  • the housing 13 includes an outer peripheral plate 13a, an upstream lid 13b, and a downstream lid 13c.
  • the outer peripheral plate 13 a is a plate-like member that goes around the outer side of the inner pipe 3 once.
  • the upstream lid 13 b and the downstream lid 13 c are members that cover the outer peripheral plate 13 a and the inner pipe 3.
  • the downstream lid 13c is partly cut off at the upper part and the lower part in FIG. 2, and gaps 17 and 19 are provided, respectively. Therefore, the inside and outside of the housing 13 communicate with each other in the gaps 17 and 19.
  • the cooling water pipe 15 is one continuous pipe, and both ends thereof are drawn out of the casing 13 and connected to a cooling water circulation system (not shown). Therefore, the cooling water that has flowed into the cooling water pipe 15 from the cooling water circulation system flows through the cooling water pipe 15 in the housing 13 and returns to the cooling water circulation system again.
  • the cooling water that has flowed into the cooling water pipe 15 is heated by high-temperature exhaust gas introduced into the housing 13 (that is, heat exchange is performed) as described later.
  • the outlet part 7 is an annular member opened on the upstream side and the downstream side, and is located on the downstream side of the inner pipe 3 and the heat exchange unit 5.
  • the outlet part 7 basically closes the space between the inner pipe 3 and the outer peripheral plate 13a. However, a part of the outlet part 7 is notched on the lower side in FIG. It has been. Therefore, a passage 27 is formed from the gap 19 through the discharge port 22 and reaching the inside of the outer shell 11.
  • the position of the discharge port 22 in the axial direction B (the axial direction of the inner pipe 3) is the same as the downstream end portion 7b of the outlet part 7. Further, the discharge port 22 is located outside the outlet part 7, and more specifically, is located directly below the center of the outlet 7c.
  • the downstream end 7b of the outlet part 7 comes into contact with the valve main body 23 when the switching valve 9 is set in the “closed state” described later, and the downstream side opening part of the outlet part 7 (hereinafter referred to as the outlet 7c). Block).
  • the switching valve 9 is provided at the downstream end 7 b of the outlet part 7.
  • the switching valve 9 includes a rotation shaft 21 provided above in FIG. 2 and a valve body 23 that rotates about the rotation shaft 21 as a rotation center.
  • the switching valve 9 can switch between a state in which the outlet 7c is opened as represented by a solid line in FIG. 2 and a state in which the outlet 7c is closed as represented by a dotted line in FIG.
  • the outer shell 11 is a hollow thin member opened on the upstream side and the downstream side.
  • the upstream side of the outer shell 11 circumscribes the outlet part 7 and the downstream side is connected to an exhaust path (not shown).
  • the outer shell 11 includes the outlet part 7 therein, and the inner diameter of the outer shell 11 is larger than the outer diameter of the outlet 7 c in the outlet part 7. Therefore, the exhaust gas that has passed through the outlet 7 c diffuses in the outer circumferential direction inside the outer shell 11.
  • a large-diameter portion 25 having a larger diameter than the downstream side is provided on the lower side of the outer shell 11 in FIG.
  • the large-diameter portion 25 includes a wall 25 a that extends in the direction intersecting the axial direction B of the inner pipe 3 on the downstream side.
  • the outlet 7c and the discharge port 22 exist inside the outer shell 11. Therefore, the exhaust discharged from the outlet 7 c and the discharge port 22 is guided downstream by the outer shell 11.
  • an exhaust path is formed from the inside of the inner pipe 3 through the branch port 20, the inside of the housing 13, the gap 19, the passage 27, and the discharge port 22 in order.
  • the inner pipe 3 and the outlet part 7 are examples of the exhaust pipe in the present invention.
  • the cooling water is an example of a heat exchange medium in the present invention.
  • the switching valve 9 is an example of an opening / closing device in the present invention.
  • the outer shell 11 is an example of a shell member in the present invention.
  • the wall 25a is an example of an intersection surface in the present invention.
  • the outlet 7c is closed by the switching valve 9.
  • the exhaust introduced into the inner pipe 3 is separated into the branch port 20, the inside of the housing 13, the gap 19, the passage 27, and the exhaust. It is sent into the outer shell 11 via the outlet 22 sequentially.
  • heat exchange is performed between the water flowing through the cooling water pipe 15 and the high-temperature exhaust.
  • a state in which the outlet 7 c is opened by the switching valve 9 The exhaust gas introduced into the inner pipe 3 sequentially passes through the inner pipe 3 and the outlet part 7 and is sent to the outer shell 11.
  • the outer shell 11 includes the wall 25a that intersects the above-described half-line C at an angle ⁇ of 90 to 97 °, at least a part of the exhaust gas that has passed through the outlet part 7 hits the wall 25a, and the front of the wall 25a. 2, an exhaust vortex is generated in the space of the large diameter portion 25 as indicated by an arrow D in FIG. A part of the vortex of the exhaust flows in a direction from the wall 25a of the large diameter portion 25 toward the lower wall.
  • the exhaust heat recovery apparatus 1 of the present embodiment basically includes the same configuration as that of the first embodiment, and further includes a partition plate 12.
  • the partition plate 12 is a flat plate-like member, and is provided upright at the end of the downstream lid 13c on the gap 19 side.
  • the surface of the partition plate 12 is substantially parallel to the axial direction B of the inner pipe 3 and reaches the downstream side of the discharge port 22 in the axial direction B.
  • the partition plate 12 reaches the outer shell 11 on both sides in the width direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 5). Therefore, a passage 29 is formed from the gap 19 so as to pass between the partition plate 12 and the outer shell 11 and reach the inside of the outer shell 11.
  • the position of the discharge port on the downstream side of the passage 29 (hereinafter referred to as the discharge port 29 a) in the axial direction B is on the downstream side of the downstream end portion 7 b of the outlet part 7. Further, the discharge port 29a is located outside the outlet part 7, and more specifically, is located directly below the center of the outlet 7c.
  • the outlet 7c is closed by the switching valve 9.
  • the exhaust introduced into the inner pipe 3 is separated into the branch port 20, the inside of the housing 13, the gap 19, the passage 29, and the exhaust. It is sent into the outer shell 11 via the outlet 29a in sequence.
  • heat exchange is performed between the cooling water flowing through the cooling water pipe 15 and the high-temperature exhaust.
  • outlet 7c is opened by switching valve 9
  • At least a part of the exhaust gas that has passed through outlet part 7 hits wall 25a and is large in front of wall 25a.
  • an exhaust vortex is generated as indicated by an arrow D in FIG.
  • a part of the vortex of the exhaust flows in a direction from the wall 25a of the large diameter portion 25 toward the lower wall.
  • the position of the discharge port 29a in the axial direction B is appropriately set within the range from the position of the outlet 7c to the position of the wall 25a. Can be set. ⁇ Other embodiments> In the first embodiment, the position of the discharge port 22 in the axial direction B can be set as appropriate within the range from the position of the outlet 7c to the position of the wall 25a.
  • the inner pipe 3 and the outlet part 7 may be an integral member.
  • the housing 13 and the outlet part 7 may each be an integral member or a member in which a plurality of parts are combined.
  • Other heat exchange media may be used in place of the cooling water.
  • the heat exchange unit 5 may be provided in parallel with the inner pipe 3 without being extrapolated to the inner pipe 3.
  • another opening / closing device may be used.
  • an opening / closing device provided with a slide type valve can be cited.
  • the shape of the wall 25a may be a flat surface or a curved surface.
  • the wall 25a forming the intersecting surface has been described as the wall 25a of the shell member 11.
  • the inner surface of the shell member 11 is 90 to A wall having an angle ⁇ of 97 ° may be provided as a separate part. This wall can also obtain the same effects as the wall 25a of each of the above embodiments.
  • the angle ⁇ formed by the half line C and the inner surface of the outer shell 11 when the above-described half line C is assumed. Is an angle smaller than 90 °. Therefore, even if the exhaust gas that has passed through the outlet part 7 collides with the inner surface of the outer shell 11, the exhaust vortex as in each of the above embodiments is unlikely to be generated.
  • the exhaust port from which the exhaust in the housing 13 is exhausted into the outer shell 11 becomes a gap 19.
  • the position of the gap 19 in the axial direction B is upstream of the outlet 7c. Therefore, even if an exhaust vortex is generated as in each of the above embodiments, the gap 19 cannot be sufficiently covered by the vortex.

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Abstract

　本発明の１つの局面における排気熱回収装置は、排気管と、分岐口と、熱交換部と、排出口と、開閉装置と、シェル部材とを備える。前記排気管の出口のうち、前記排出口側の端部を起点とし、前記排気管の軸方向に対し７°の角度で外側に傾斜した半直線を想定したとき、前記シェル部材は、前記半直線に交差する交差面を備え、前記交差面は、前記半直線に対し９０～９７°の角度を成している。前記軸方向における前記排出口の位置は、前記出口と前記交差面との間である。

Description

排気熱回収装置 関連出願の相互参照
　本国際出願は、２０１２年８月１０日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１２－１７８４２２号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１２－１７８４２２号の全内容を本国際出願に援用する。
　本発明は、例えば、内燃機関の排気系等に適用される排気熱回収装置に関する。
　従来、内燃機関の排気と冷却水等の熱交換媒体との間で熱交換を行い、排気熱を回収する排気熱回収装置が知られている。この排気熱回収装置は、排気管の出口に開閉可能な切替弁を備えている。また、この排気熱回収装置は、排気管の内部に設けられた分岐口から、熱交換部を経て、排気管の外部に設けられた排出口に至る、熱交換経路を備えている（下記特許文献１参照）。
　この排気熱回収装置において、排気管の切替弁を閉としたとき、排気は、主として、上記の熱交換経路を通り、熱交換が行われる。一方、熱交換の必要がない場合は、排気管の切替弁を開とする。このとき、排気は、主として、上記の熱交換経路よりも抵抗が低い排気管を流れ、熱交換経路を流れる排気の量が減少するので、熱交換を抑制することができる。
特開２００９－１１４９９５号公報
　しかしながら、従来の排気熱回収装置では、排気管の切替弁を開としたときでも、一部の排気は熱交換経路に流れ、熱交換を行ってしまう。これは、排気管を流れる排気により、ベンチュリー効果が生じ、排出口から排気が引き出され、その結果、熱交換経路における排気の流れが生じるためである。このことにより、不必要な場合にまで熱交換が生じ、車両冷却性能に悪影響を及ぼすおそれがあった。本発明の１つの局面は、不必要な熱交換を低減できる排気熱回収装置を提供できることが望ましい。
　本発明の１つの局面である排気熱回収装置は、
　排気を上流側から下流側に導く排気管と、前記排気管の内部に設けられた前記排気の分岐口と、前記分岐口から分岐された前記排気と熱交換媒体との間で熱交換を行う熱交換部と、前記熱交換部を通過した前記排気を前記排気管の外部において排出する排出口と、前記排気管の出口を開閉する開閉装置と、前記出口及び前記排出口から排出された前記排気を下流側に導くシェル部材と、を備え、前記出口のうち、前記排出口側の端部を起点とし、前記排気管の軸方向に対し７°の角度で外側に傾斜した半直線を想定したとき、前記シェル部材は、前記半直線に交差する交差面を備え、前記交差面は、前記半直線に対し９０～９７°の角度を成し、前記軸方向における前記排出口の位置は、前記出口と前記交差面との間である。
　このように構成された排気熱回収装置は、排気管の出口を開閉装置（例えば切替弁）により開としたときに熱交換部を流れる排気の量を一層低減することができる。その理由は以下のとおりであると推測できる。
　排気管の出口から排出された排気は、排気管の軸方向に対し、７°の角度を成して外側に広がる。上述の排気熱回収装置において、シェル部材は、前記出口のうち、前記排出口側の端部を起点とし、前記排気管の軸方向に対し７°の角度で外側に傾斜した半直線を想定したとき、前記半直線に交差する交差面を備え、前記交差面は、前記半直線に対し９０～９７°の角度を成しているので、排気管の出口から排出された排気の少なくとも一部は、その交差面に当たり、排気の渦を生成する。
　そして、排気管の軸方向における、排出口の位置は、出口と交差面との間であるので、排出口は、上記の渦により覆われる。そのため、排気管における排気の流れによって排出口から排気が引き出される現象が生じ難く、結果として、分岐口から熱交換部を通り排出口に至る経路を通る排気の量が一層減少する。そのことにより、不必要な熱交換を一層抑制できる。
　上述の排気熱回収装置は、例えば、排出口に設けられ、排気を下流側に誘導する通路を形成する仕切板を備えてもよい。この場合、仕切板により形成された通路の出口は、上述した排気の渦に一層近くなるので、排気の渦に一層覆われやすくなる。その結果、不必要な熱交換を一層抑制できる。
第１の実施形態の排気熱回収装置の構成を表す斜視図である。 図１におけるＩＩ－ＩＩ断面を表す断面図である。 アウターシェルを取り外した状態における、第１の実施形態の排気熱回収装置の構成を表す斜視図である。 アウターシェルを取り外した状態における、第２の実施形態の排気熱回収装置の構成を表す斜視図である。 第２の実施形態の排気熱回収装置の断面を表す断面図である。 参考例の排気熱回収装置の構成を表す斜視図である。 図６におけるＶＩＩ－ＶＩＩ断面を表す断面図である。 アウターシェルを取り外した状態における、参考例の排気熱回収装置の構成を表す斜視図である。
１・・・排気熱回収装置、３・・・インナーパイプ、５・・・熱交換部、
７・・・出口部品、７ｂ・・・端部、７ｃ・・・出口、９・・・切替弁、
１７、１９、２０・・・隙間、１２・・・仕切板、１３・・・筐体、
１３ａ・・・外周板、１３ｂ・・・上流側蓋、
１３ｃ・・・下流側蓋、１５・・・冷却水配管、２１・・・回動軸、
２２、２９ａ・・・排出口、２３・・・弁本体、２５・・・大径部、
２５ａ・・・壁、２７、２９・・・通路、
１０１・・・排気熱回収装置、Ｂ・・・軸方向、
Ｃ・・・半直線
　本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施形態＞
　１．排気熱回収装置１の構成
　第１の実施形態の排気熱回収装置の構成を、図１～図３に基づいて説明する。排気熱回収装置１は、インナーパイプ３と、熱交換部５と、出口部品７と、切替弁９と、アウターシェル１１と、を備える。
　インナーパイプ３は、上流側（図２における左側）及び下流側（図２における右側）がそれぞれ開口した中空円筒状部材である。インナーパイプ３は、図示しない内燃機関から排出された排気を、その内部を通すことで、上流側から下流側に導く。インナーパイプ３のうち、熱交換部５に対向する部分に、分岐口２０が設けられている。インナーパイプ３内を流れる排気は、分岐口２０から、熱交換部５の内周側に流入することができる。
　熱交換部５は、インナーパイプ３に外挿された、環状の部材である。熱交換部５は、中空の筐体１３と、その内部に螺旋状に巻かれて収容された冷却水配管１５とを備える。筐体１３は、外周板１３ａ、上流側蓋１３ｂ、及び下流側蓋１３ｃを備える。外周板１３ａは、インナーパイプ３の外側を１周する板状部材である。また、上流側蓋１３ｂ、及び下流側蓋１３ｃは、外周板１３ａとインナーパイプ３との間に蓋をする部材である。
　下流側蓋１３ｃは、図２における上側の部分、及び下側の部分で一部切り欠かれており、それぞれ、隙間１７、１９が設けられている。よって、筐体１３の内外は、この隙間１７、１９において連通している。冷却水配管１５は、１本の連続した配管であって、その両端は、筐体１３の外部に引き出され、図示しない冷却水循環システムに接続している。よって、冷却水循環システムから冷却水配管１５に流入した冷却水は、筐体１３内の冷却水配管１５を流れ、再び、冷却水循環システムに戻る。冷却水配管１５に流入した冷却水は、後述するように筐体１３内に導入された高温の排気により昇温される（すなわち熱交換が行われる）。
　出口部品７は、上流側及び下流側において開口した環状の部材であって、インナーパイプ３、及び熱交換部５の下流側に位置する。出口部品７は、基本的には、インナーパイプ３と外周板１３ａとの間を閉塞しているが、図２における下方側において、出口部品７の一部が切り欠かれ、排出口２２が設けられている。よって、隙間１９から、排出口２２を通り、アウターシェル１１の内部に達する通路２７が形成されている。排出口２２の、軸方向Ｂ（インナーパイプ３の軸方向）における位置は、出口部品７の下流側の端部７ｂと同じである。また、排出口２２は、出口部品７の外部に位置し、より詳しくは、出口７ｃにおける中心の真下に位置する。
　出口部品７における下流側の端部７ｂは、切替弁９を、後述する「閉塞する状態」にしたとき、弁本体２３と接触し、出口部品７の下流側の開口部（以下、出口７ｃとする）を閉塞する。
　切替弁９は、出口部品７の下流側の端部７ｂに設けられている。切替弁９は、図２における上方に設けられた回動軸２１と、その回動軸２１を回動中心として回動する弁本体２３とを備える。切替弁９は、図２の実線で表されているように、出口７ｃを開放する状態と、図２の点線で表されているように、出口７ｃを閉塞する状態とを切り替えることができる。
　アウターシェル１１は、上流側及び下流側が開口した中空の薄肉部材である。アウターシェル１１の上流側は、出口部品７に外接しており、下流側は、図示しない排気経路に接続している。アウターシェル１１は、その内部に出口部品７を包含しており、アウターシェル１１の内径は、出口部品７における出口７ｃの外径より大きい。そのため、出口７ｃを通過した排気は、アウターシェル１１の内部において、外周方向に拡散する。アウターシェル１１のうち、図２における下側には、下流側よりも径が大きい大径部２５が設けられている。その大径部２５は、その下流側において、インナーパイプ３の軸方向Ｂに交差する方向に延びている壁２５ａを備えている。
　出口７ｃ及び排出口２２は、アウターシェル１１の内部に存在する。そのため、出口７ｃ及び排出口２２から排出された排気は、アウターシェル１１により、下流側に導かれる。
　出口部品７における下流側の端部７ｂのうち、図２における下側（排出口２２側）の部分Ａを起点とし、インナーパイプ３の軸方向Ｂに対し７°の角度で外側に傾斜した半直線Ｃを想定したとき、壁２５ａは、半直線Ｃに交差する。そして、半直線Ｃと壁２５ａとが成す角度θは、９０～９７°である。ここで角度θは、図２において半直線Ｃの下側の角度である。
　上記の構成により、インナーパイプ３の内部から、分岐口２０、筐体１３の内部、隙間１９、通路２７、及び排出口２２を順次経由する排気の経路が形成される。
　なお、インナーパイプ３と出口部品７とは、本発明における排気管の一例である。冷却水は本発明における熱交換媒体の一例である。切替弁９は、本発明における開閉装置の一例である。アウターシェル１１は、本発明におけるシェル部材の一例である。壁２５ａは本発明における交差面の一例である。
　２．排気熱回収装置１の作用効果
（１）切替弁９により、出口７ｃを閉塞した状態
　インナーパイプ３に導入された排気は、分岐口２０、筐体１３の内部、隙間１９、通路２７、及び排出口２２を順次経由して、アウターシェル１１内に送られる。排気が筐体１３の内部を通過するとき、冷却水配管１５を流れる水と高温の排気との間で熱交換が行われる。
（２）切替弁９により、出口７ｃを開放した状態
　インナーパイプ３に導入された排気は、インナーパイプ３、及び出口部品７を順次通過し、アウターシェル１１に送られる。上述したように、アウターシェル１１の内径は出口部品７における出口７ｃの外径より大きいため、出口７ｃを通過した排気は、外周方向に拡散する。この拡散の角度（軸方向Ｂに対する角度）は、流体力学に基づき、７°であることが知られている。
　アウターシェル１１は、上述した半直線Ｃと９０～９７°の角度θで交差する壁２５ａを備えているので、出口部品７を通過した排気の少なくとも一部は、壁２５ａに当たり、壁２５ａの前方において、大径部２５の空間内で、図２中の矢印Ｄで示すように排気の渦を生成する。この排気の渦の一部は、大径部２５の壁２５ａから下面の壁に向かう方向で流れている。
　そして、軸方向Ｂにおける排出口２２の位置は、出口７ｃと同じであるため、排出口２２は、上記の渦により覆われやすくなる。そのため、インナーパイプ３及び出口部品７における排気の流れによって排出口２２から排気が引き出される現象が生じにくく、結果として、分岐口２０、筐体１３の内部、隙間１９、通路２７、及び排出口２２を順次経由する経路を通る排気の量が一層減少する。そのことにより、不必要な熱交換が一層抑制される。
＜第２の実施形態＞
　第２の実施形態の排気熱回収装置の構成を図４及び図５に基づいて説明する。本実施形態の排熱回収装置１は、基本的には前記第１の実施形態と同様の構成を備え、さらに、仕切板１２を備える。
　仕切板１２は、平板状部材であって、下流側蓋１３ｃのうち、隙間１９側の端部に立設されている。仕切板１２の面はインナーパイプ３の軸方向Ｂに対しほぼ平行であり、軸方向Ｂにおいて、排出口２２よりも下流側にまで達している。仕切板１２は、幅方向（図５における紙面に垂直な方向）の両側においては、アウターシェル１１に達している。よって、隙間１９から、仕切板１２とアウターシェル１１との間を通り、アウターシェル１１の内部に達する通路２９が形成されている。通路２９の下流側の排出口（以下、排出口２９ａとする）の、軸方向Ｂにおける位置は、出口部品７の下流側の端部７ｂよりも下流側である。また、排出口２９ａは、出口部品７の外部に位置し、より詳しくは、出口７ｃにおける中心の真下に位置する。
　２．排気熱回収装置１の作用効果
（１）切替弁９により、出口７ｃを閉塞した状態
　インナーパイプ３に導入された排気は、分岐口２０、筐体１３の内部、隙間１９、通路２９、及び排出口２９ａを順次経由して、アウターシェル１１内に送られる。排気が筐体１３の内部を通過するとき、冷却水配管１５を流れる冷却水と高温の排気との間で熱交換が行われる。
（２）切替弁９により、出口７ｃを開放した状態
　前記第１の実施形態の場合と同様に、出口部品７を通過した排気の少なくとも一部は、壁２５ａに当たり、壁２５ａの前方において、大径部２５の空間内で、図５中の矢印Ｄで示すように排気の渦を生成する。この排気の渦の一部は、大径部２５の壁２５ａから下面の壁に向かう方向で流れている。
　そして、軸方向Ｂにおける排出口２９ａの位置は、出口７ｃよりも下流側であるため、排出口２９ａは、上記の渦により覆われやすくなる。そのため、インナーパイプ３及び出口部品７における排気の流れによって排出口２９ａから排気が引き出される現象が生じにくく、結果として、分岐口２０、筐体１３の内部、隙間１９、通路２９、及び排出口２９ａを順次経由する経路を通る排気の量が一層減少する。そのことにより、不必要な熱交換が一層抑制される。
　また、仕切板１２の長さ（軸方向Ｂにおける長さ）を調整する事により、軸方向Ｂにおける排出口２９ａの位置を、出口７ｃの位置から、壁２５ａの位置までの範囲内で、適宜設定できる。
＜その他の実施形態＞
　前記第１の実施形態において、軸方向Ｂにおける排出口２２の位置は、出口７ｃの位置から、壁２５ａの位置までの範囲内で、適宜設定できる。
　上記各実施形態において、インナーパイプ３と出口部品７とは一体の部材であってもよい。筐体１３及び出口部品７は、それぞれ、一体の部材であってもよいし、複数の部品を組み合わせた部材であってもよい。冷却水の代わりに他の熱交換媒体を用いてもよい。熱交換部５は、インナーパイプ３に外挿されず、インナーパイプ３と並列に設けられていてもよい。切替弁９の代わりに他の開閉装置を用いてもよい。他の開閉装置として、例えば、スライド式の弁を備えた開閉装置等が挙げられる。壁２５ａの形状は平面であってもよいし、曲面であってもよい。
　上記各実施形態では、交差面を成す壁２５ａは、シェル部材１１の壁２５ａとして説明したが、シェル部材１１の内周面に、交差面の機能をなすように、半直線Ｃに対し９０～９７°の角度θを成す壁を別部品として設ける構成としてもよい。この壁も、上記各実施形態の壁２５ａと同様の作用効果を得ることができる。
　上記各実施形態は、一例に過ぎず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
＜参考例＞
　１．排気熱回収装置１０１の構成
　排気熱回収装置１０１の構成を図６～図８に基づいて説明する。排気熱回収装置１０１の構成は、基本的には、前記第１の実施形態と同様である。ただし、本参考例では、アウターシェル１１の形状が前記第１の実施形態とは異なり、また、出口部品７は、インナーパイプ３と外周板１３ａとの間を閉塞しない。
　本参考例において、アウターシェル１１の径は、上流側から下流側に向けてゆるやかに変化するため、上述した半直線Ｃを想定したとき、半直線Ｃとアウターシェル１１の内面とが成す角度θは、９０°よりも小さい角度となる。そのため、出口部品７を通過した排気がアウターシェル１１の内面にぶつかっても前記各実施形態のような排気の渦は生成しにくい。
　また、出口部品７の形態が上記のものであるので、筐体１３内の排気がアウターシェル１１内に排気される排気口は、隙間１９となる。この隙間１９の軸方向Ｂにおける位置は、出口７ｃよりも上流側となる。そのため、仮に、前記各実施形態のように排気の渦が生成されても、その渦で隙間１９を十分に覆うことはできない。

Claims (2)

  1. 　排気を上流側から下流側に導く排気管と、
    　前記排気管の内部に設けられた前記排気の分岐口と、
    　前記分岐口から分岐された前記排気と熱交換媒体との間で熱交換を行う熱交換部と、
    　前記熱交換部を通過した前記排気を前記排気管の外部において排出する排出口と、
    　前記排気管の出口を開閉する開閉装置と、
    　前記出口及び前記排出口から排出された前記排気を下流側に導くシェル部材と、
    　を備え、
    　前記出口のうち、前記排出口側の端部を起点とし、前記排気管の軸方向に対し７°の角度で外側に傾斜した半直線を想定したとき、前記シェル部材は、前記半直線に交差する交差面を備え、前記交差面は、前記半直線に対し９０～９７°の角度を成し、
    前記軸方向における前記排出口の位置は、前記出口と前記交差面との間である、排気熱回収装置。
  2. 　前記排出口に設けられ、前記排気を下流側に誘導する通路を形成する仕切板を備える、請求項１記載の排気熱回収装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107002542A (zh) * 2014-12-03 2017-08-01 双叶产业株式会社 排气热回收装置
JPWO2017126123A1 (ja) * 2016-01-22 2018-04-12 フタバ産業株式会社 バルブ装置
US10494974B2 (en) 2015-10-23 2019-12-03 Ngk Insulators, Ltd. Exhaust heat recovery device

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2515330B (en) * 2013-06-20 2015-11-04 Boustead Internat Heaters Ltd Improvements in waste heat recovery units
JP6425478B2 (ja) * 2014-09-17 2018-11-21 フタバ産業株式会社 排気熱回収装置
JP6542528B2 (ja) 2014-12-03 2019-07-10 フタバ産業株式会社 排気熱回収装置
US10697403B2 (en) * 2016-02-15 2020-06-30 Futaba Industrial Co., Ltd. Exhaust heat recovery device
US11156275B2 (en) 2016-11-29 2021-10-26 Futaba Industrial Co., Ltd. Drive device and exhaust heat recovery device
JP6795445B2 (ja) * 2017-04-18 2020-12-02 トヨタ自動車株式会社 排熱回収器
DE102017209726A1 (de) * 2017-06-08 2018-12-27 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus einem Abgas
JP6815947B2 (ja) * 2017-07-25 2021-01-20 トヨタ自動車株式会社 排熱回収構造
KR102598538B1 (ko) * 2018-10-22 2023-11-03 현대자동차주식회사 차량용 배기 테일 트림
JP6981952B2 (ja) * 2018-11-21 2021-12-17 フタバ産業株式会社 排気熱回収器
JP7221853B2 (ja) * 2019-11-28 2023-02-14 フタバ産業株式会社 排気熱回収装置
DE102020105563A1 (de) * 2020-03-02 2021-09-02 Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh Abgasvorrichtung und Fahrzeug

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006250524A (ja) * 2005-02-14 2006-09-21 Sango Co Ltd 多重管式熱回収器
JP2009114995A (ja) 2007-11-07 2009-05-28 Univ Of Tokyo 熱回収装置
JP2009144606A (ja) * 2007-12-14 2009-07-02 Futaba Industrial Co Ltd 排気熱回収装置
JP2011214537A (ja) * 2010-04-01 2011-10-27 Sakamoto Industry Co Ltd 排気ガス熱回収装置
JP2012057573A (ja) * 2010-09-10 2012-03-22 Futaba Industrial Co Ltd 排気熱回収装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2151701C1 (ru) * 1999-01-26 2000-06-27 Открытое акционерное общество "ГАЗ" Газожидкостной теплообменник системы отопления
JP2005509125A (ja) * 2001-11-09 2005-04-07 オルボルグ・インダストリーズ・アクティーゼルスカブ 熱交換器
US20050133202A1 (en) * 2001-11-09 2005-06-23 Aalborg Industries A/S Heat exchanger, combination with heat exchanger and method of manufacturing the heat exchanger
US7063134B2 (en) * 2004-06-24 2006-06-20 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Combined muffler/heat exchanger
JP2008038723A (ja) * 2006-08-04 2008-02-21 Toyota Motor Corp 排気系熱交換器の支持構造
KR101125004B1 (ko) * 2009-12-04 2012-03-27 기아자동차주식회사 냉각수 및 오일 통합 열교환형 배기열 회수장치
JP4963511B2 (ja) * 2010-03-05 2012-06-27 トヨタ自動車株式会社 排気弁構造
DE102010011472A1 (de) * 2010-03-15 2011-09-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Abgaswärmenutzung
JP5222977B2 (ja) * 2011-05-27 2013-06-26 株式会社ユタカ技研 排熱回収装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006250524A (ja) * 2005-02-14 2006-09-21 Sango Co Ltd 多重管式熱回収器
JP2009114995A (ja) 2007-11-07 2009-05-28 Univ Of Tokyo 熱回収装置
JP2009144606A (ja) * 2007-12-14 2009-07-02 Futaba Industrial Co Ltd 排気熱回収装置
JP2011214537A (ja) * 2010-04-01 2011-10-27 Sakamoto Industry Co Ltd 排気ガス熱回収装置
JP2012057573A (ja) * 2010-09-10 2012-03-22 Futaba Industrial Co Ltd 排気熱回収装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2896802A4

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107002542A (zh) * 2014-12-03 2017-08-01 双叶产业株式会社 排气热回收装置
CN107002542B (zh) * 2014-12-03 2019-08-02 双叶产业株式会社 排气热回收装置
US10494974B2 (en) 2015-10-23 2019-12-03 Ngk Insulators, Ltd. Exhaust heat recovery device
DE112016004829B4 (de) * 2015-10-23 2021-01-14 Ngk Insulators, Ltd. Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
JPWO2017126123A1 (ja) * 2016-01-22 2018-04-12 フタバ産業株式会社 バルブ装置
US10465800B2 (en) * 2016-01-22 2019-11-05 Futaba Industrial Co., Ltd. Valve device with axis through its tubular portion

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