WO2016088419A1 - 排気熱回収装置 - Google Patents

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WO2016088419A1
WO2016088419A1 PCT/JP2015/075200 JP2015075200W WO2016088419A1 WO 2016088419 A1 WO2016088419 A1 WO 2016088419A1 JP 2015075200 W JP2015075200 W JP 2015075200W WO 2016088419 A1 WO2016088419 A1 WO 2016088419A1
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exhaust
heat recovery
valve
unit
recovery apparatus
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PCT/JP2015/075200
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竜司 浅井
小林　新
裕久 大上
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フタバ産業株式会社
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Publication date
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Priority to CN201580066007.6A priority patent/CN107002541B/zh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01N2240/02—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 a heat exchanger
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • This disclosure relates to an exhaust heat recovery apparatus.
  • An exhaust heat recovery device that recovers exhaust heat by exchanging heat from exhaust gas from an internal combustion engine as a high-temperature fluid and cooling water from the internal combustion engine as a low-temperature fluid (see Patent Document 1).
  • This type of exhaust heat recovery apparatus includes an exhaust pipe, a shell member, a heat exchange part, an exhaust inflow part, a valve, and a drive part.
  • the exhaust pipe guides the exhaust from the internal combustion engine to the downstream side.
  • the shell member is a cylindrical member that covers the outside along the radial direction of the exhaust pipe.
  • the heat exchange unit exchanges heat with the exhaust as a high-temperature fluid and the cooling water of the internal combustion engine as a low-temperature fluid.
  • the exhaust inflow portion has an exhaust flow path from the exhaust pipe to the heat exchange portion.
  • the valve is disposed downstream of the inflow portion along the exhaust flow path in the exhaust pipe.
  • the driving unit generates the driving force necessary for driving the valve.
  • this driving unit it is conceivable to use a negative pressure actuator that generates a driving force by the pressure of the internal combustion engine.
  • thermoactuator that operates depending on the water temperature as the drive unit of the exhaust heat recovery device.
  • the thermoactuator is a pipe through which the coolant of the internal combustion engine flows, a thermoactuator provided on the path of the pipe and having a wax that expands as the liquid temperature of the coolant rises, and a piston that extends according to the expansion of the wax At least.
  • thermoactuator In such a thermoactuator, it is necessary to cause the coolant of the internal combustion engine to flow inside the thermoactuator, and the coolant may leak. Furthermore, since the piston of the thermoactuator extends according to the liquid temperature of the cooling liquid, there is a problem that the valve cannot be driven when the liquid temperature of the cooling liquid does not reach the temperature at which the wax starts to expand. That is, when a water temperature thermoactuator is used as the drive unit of the exhaust heat recovery device, it is difficult to drive the valve at a prescribed timing.
  • One aspect of the present disclosure provides a technique capable of driving a valve at a prescribed timing while suppressing an increase in the occupied volume of the exhaust heat recovery device and reducing leakage of the coolant. It is.
  • One aspect of the present disclosure relates to an exhaust heat recovery apparatus including an exhaust pipe, a shell member, a heat exchange unit, an inflow unit, a valve, a drive unit, and a transmission unit.
  • the exhaust pipe is formed in a cylindrical shape and guides exhaust from the internal combustion engine to the downstream side.
  • the shell member covers the outside of the exhaust pipe.
  • the heat exchange unit is disposed between the exhaust pipe and the shell member, and includes a heat exchanger that exchanges heat between the exhaust as the high temperature fluid and the low temperature fluid flowing inside.
  • the inflow part has an inflow path through which exhaust flows from the exhaust pipe to the heat exchange part.
  • the valve is disposed downstream of the inflow portion along the exhaust passage in the exhaust pipe, and opens and closes the exhaust pipe.
  • the driving unit generates a driving force for driving the valve.
  • the transmission unit transmits the driving force generated by the driving unit to the valve.
  • the drive unit includes an expansion unit and a linear motion unit.
  • the expansion portion expands when an external electric signal is input.
  • the linear motion part extends according to the expansion of the expansion part.
  • the drive unit is a so-called electrically controlled thermoactuator.
  • the occupied volume of a general electrically controlled thermoactuator is smaller than the occupied volume of a negative pressure actuator, and is equivalent to the occupied volume of a water temperature thermoactuator. Therefore, according to the exhaust heat recovery apparatus that uses an electrically controlled thermoactuator as a valve drive source, it is possible to suppress an increase in the occupied volume of the exhaust heat recovery apparatus.
  • thermoactuator Furthermore, in an electrically controlled thermoactuator, there is no need to cause the coolant of the internal combustion engine to flow inside the electrically controlled thermoactuator. For this reason, when the electrically controlled thermoactuator is used as the drive unit of the exhaust heat recovery device, it is possible to suppress leakage of the coolant of the internal combustion engine, unlike the case of using the water temperature thermoactuator.
  • the linear motion unit can be extended at the timing when an electric signal is input from the outside.
  • the valve can be driven at a specified timing regardless of the coolant temperature.
  • the exhaust heat recovery apparatus it is possible to suppress an increase in the occupied volume of the exhaust heat recovery apparatus, and to reduce the leakage of the coolant while being regulated. Can drive the valve.
  • the drive unit may include a drive unit casing and may be disposed on the outer surface of the shell member.
  • a drive part casing is a member which covers at least one part of an expansion part and a linear motion part.
  • the exhaust heat recovery apparatus may include a case portion.
  • a case part is a case part fixed to a shell member so that at least a transmission part may be covered, Comprising: It is a member connected to a drive part casing.
  • the exhaust heat recovery apparatus fixing of the drive unit is assisted by the case unit.
  • the rigidity of the drive part arranged on the outer surface of the shell member can be improved.
  • the transmission part may include an engagement part and a spring.
  • the engagement portion is a member that is fixed to the valve shaft and engages with the linear motion portion.
  • the spring used in the exhaust heat recovery apparatus is often configured as a torsion spring. In one aspect of the present disclosure, at least one end of the torsion spring is directed inward along the radial direction of the torsion spring. It may be done.
  • an exhaust heat recovery device it is possible to suppress the size from one end portion to the other end portion of the torsion spring, and consequently the increase in the diameter of the entire torsion spring. Furthermore, according to the exhaust heat recovery apparatus according to one aspect of the present disclosure, an increase in the occupied volume of the exhaust heat recovery apparatus can be suppressed.
  • the engaging portion may have an engaging portion formed in an arc shape.
  • the linear motion unit may include a piston.
  • the piston may be a concave portion in which the shape of the seating surface engaged with the engaging portion of the engaging portion is an arc.
  • the piston seating surface and the engaging portion of the engaging portion are in contact with each other. Can be converted.
  • the engagement portion of the engagement portion has an arc shape, and the seat surface of the piston is a recess that engages with the engagement portion. It can suppress that the movable range of the piston becomes extremely long.
  • the valve can be driven more reliably and smoothly.
  • the engaging part may be provided with a relief part that is not in contact with the tip of the piston at a position adjacent to the engaging part.
  • the exhaust heat recovery apparatus According to the exhaust heat recovery apparatus according to one aspect of the present disclosure, it is possible to reduce the engagement portion from inhibiting the expansion and contraction of the piston, and the expansion and contraction of the piston, and hence the valve can be smoothly driven.
  • the expansion part includes a heating element that generates heat by an external electric signal, a thermally expandable member that expands as the temperature increases, and a heat insulating part that insulates at least a part of the surface of the thermally expandable member. Also good.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the exhaust heat recovery apparatus with the valve closed, and is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1.
  • It is sectional drawing which shows schematic structure of a drive part. It is a disassembled perspective view which shows the partial structure of a transmission part and a valve. It is explanatory drawing which shows the engagement relationship of a drive part and a transmission part.
  • Expansion part 74 Heating element 76 ... Thermal expansion member 78 ... Linear motion part 80 ... Piston 81 ... Piston body 82 ... Seat surface part 83 ... clamping part 84 ... flat plate part 85 ... concave part 86 ... spring 88 ... drive part casing 90, 92 ... first and second drive part case 94 ... fixed part 96 ... heat insulating part 100 ... transmission part 102 ... engagement part 1 DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Main body part 106 ... Holding part 108 ... Engagement part 110 ... Locking hole 112 ... Notch 114 ... Gap 126 ... Torsion spring 128 ... First end part 130 ... Second end part 132 ... Spring holding part 134 ... Notch DESCRIPTION OF SYMBOLS 136 ... Insertion hole 137 ... Ring-shaped accommodating part 138 ... Case part 140 ... Internal combustion engine
  • Example heat recovery device> 1 is mounted on a moving body having an internal combustion engine 140.
  • the exhaust heat recovery apparatus 1 recovers heat from the exhaust 142 by exchanging heat with the exhaust 142 from the internal combustion engine 140 as a high-temperature fluid and the coolant 144 of the internal combustion engine 140 as a low-temperature fluid.
  • the cooling liquid 144 in this embodiment may be cooling water or an oil liquid.
  • the exhaust heat recovery apparatus 1 of this embodiment includes an exhaust part 2, a shell member 4, a heat exchange part 6 (see FIG. 2), an inflow part 8 (see FIG. 2), and a valve 10 (see FIG. 2).
  • the drive part 70 and the transmission part 100 are provided.
  • the exhaust unit 2 forms a path for guiding the exhaust 142 from the internal combustion engine 140 to the downstream side.
  • the shell member 4 is a member that covers the outside of the exhaust part 2.
  • the heat exchanging unit 6 includes a heat exchanger 30 (see FIG. 2) disposed between the exhaust unit 2 and the shell member 4, and performs heat exchange between the exhaust 142 serving as a high-temperature fluid and the low-temperature fluid.
  • the inflow part 8 is a part into which the exhaust 142 flows from the exhaust part 2 to the heat exchange part 6.
  • the valve 10 is a valve that opens and closes the flow path of the exhaust 142, and is disposed downstream of the inflow portion 8 along the flow path of the exhaust 142 in the exhaust portion 2.
  • the driving unit 70 generates a driving force that drives the valve 10.
  • the transmission unit 100 transmits the driving force generated by the driving unit 70 to the valve 10.
  • the exhaust unit 2 includes an exhaust pipe 12.
  • the exhaust pipe 12 is formed in a cylindrical shape having both ends opened.
  • the exhaust pipe 12 is connected to an exhaust pipe, an exhaust manifold, or the like into which the exhaust 142 from the internal combustion engine 140 flows.
  • the shell member 4 includes an exhaust pipe 14, an outer shell member 20, a lid member 22, and a holding member 24.
  • the exhaust pipe 14 is formed in a cylindrical shape having both ends opened.
  • the outer shell member 20 is open at both ends and is formed in a cylindrical shape having an inner diameter larger than the diameter of the exhaust pipe 12.
  • the downstream end of the outer shell member 20 is connected to the upstream end 16 of the exhaust pipe 14.
  • a flange 26 (see FIG. 1) is formed on the outer surface of the outer shell member 20.
  • the lid member 22 closes the upstream opening of the outer shell member 20 along the flow path of the exhaust 142 in the exhaust pipe 12.
  • the outer shell member 20, the lid member 22, and the exhaust pipe 12 form a heat exchange chamber 28 that is an annular space surrounded by the outer shell member 20, the lid member 22, and the exhaust pipe 12.
  • the heat exchanger 30 disposed in the heat exchange chamber 28 is a so-called plate stack type heat exchanger provided with a plurality of plates 32.
  • Each plate 32 is a member through which the coolant 144 flows.
  • the plates 32 are stacked such that a gap 52 is formed between the outer surfaces of the plates 32 adjacent to each other along the axial direction of the exhaust pipe 12.
  • a gap 50 is formed between the inner peripheral edge along the radial direction of each plate 32 and the outer surface of the exhaust pipe 12, and the outer peripheral edge and the outer periphery along the radial direction of each plate 32. It arrange
  • the coolant 144 from the outside of the heat exchanger 30 flows into one plate 32 through the inflow pipe 44.
  • the coolant 144 that has flowed inside the plate 32 flows out of the heat exchanger 30 through the outflow pipe 46.
  • heat exchange is performed using the exhaust gas 142 flowing through the gap 50, the gap 52, and the gap 54 as a high-temperature fluid, and the cooling liquid 144 flowing in each plate 32 as a low-temperature fluid. That is, the heat exchange chamber 28 in which the heat exchanger 30 is disposed functions as the heat exchange unit 6.
  • the holding member 24 holds the heat exchanger 30 disposed in the heat exchange chamber 28.
  • the inflow portion 8 includes an introduction member 56.
  • the introduction member 56 is a cylindrical member having an inner diameter larger than the outer diameter of the exhaust pipe 12 and having both ends opened.
  • the introduction member 56 has a distal end portion 58 and a straight tube portion 60.
  • the straight pipe part 60 is a cylindrical part having an inner diameter larger than the outer diameter of the exhaust pipe 12 and open at both ends.
  • the straight pipe part 60 is located downstream of the exhaust downstream end 18 along the flow path of the exhaust 142 in the exhaust part 2.
  • the exhaust downstream end 18 referred to here is an end portion on the downstream side along the flow path of the exhaust 142 in the exhaust pipe 12.
  • the upstream end of the straight pipe part 60 is connected to the holding member 24.
  • a distal end portion 58 is connected to an inflow side end that is a downstream end of the straight pipe portion 60.
  • This front end portion 58 is a portion formed in a diffuser shape in which the end opposite to the inflow side end is enlarged in diameter.
  • an opening is formed in the circumferential direction between the exhaust downstream end 18 of the exhaust pipe 12 and the introduction member 56.
  • An opening between the exhaust downstream end 18 of the exhaust pipe 12 and the introduction member 56 functions as an inlet of the exhaust 142 to the heat exchange unit 6.
  • the valve 10 includes at least a valve body 62, a valve seat 64, and a valve shaft 66 (see FIG. 4).
  • the valve body 62 is a disk-shaped member having a diameter larger than the inner diameter of the straight pipe portion 60 of the introduction member 56 (and consequently the diameter of the exhaust pipe 12).
  • the valve shaft 66 is a shaft connected to the valve body 62 and is a shaft that drives the valve body 62.
  • the valve seat 64 is a member that closes the exhaust portion 2 (introduction member 56) by contacting the valve body 62.
  • the valve seat 64 in the present embodiment is a tip portion 58 of the introduction member 56.
  • a mesh member 68 formed in a mesh shape is attached to the inner peripheral surface of the valve seat 64.
  • the drive unit 70 includes an expansion unit 72, a linear motion unit 78, and a drive unit casing 88.
  • the expansion part 72 includes a heating element 74 and a thermally expandable member 76.
  • the heating element 74 generates heat when an external electrical signal is applied.
  • the thermally expandable member 76 expands as the temperature increases. That is, the expansion unit 72 expands when an electrical signal is input from the outside.
  • the outside mentioned here includes, for example, an electronic control unit (ECU (Electronic Control Unit)) and a microcomputer mounted on a moving body.
  • ECU Electronic Control Unit
  • An example of the thermally expandable member is wax.
  • the linear motion unit 78 includes a piston 80 and a spring 86.
  • the piston 80 includes a piston main body 81 and a seat surface portion 82.
  • the piston body 81 is a rod-like or pipe-like member.
  • the seat surface portion 82 is a member fixed to the tip of the piston main body 81 and includes a clamping portion 83 and a flat plate portion 84.
  • the clamping part 83 clamps the tip of the piston main body 81.
  • the flat plate portion 84 is a disc-shaped portion having a diameter larger than the diameter of the piston main body 81 and is concentrically fixed to one end of the holding portion 83. Further, an arc-shaped recess 85 is formed in the flat plate portion 84 on the surface opposite to the surface connected to the clamping portion 83.
  • the spring 86 is a well-known coil spring.
  • the spring 86 is disposed in the drive unit casing 88 so as to apply an urging force to the piston 80 in a direction in which the tip of the piston 80 located at the extended position moves toward the non-extended position.
  • stretching position said here is a position which exists when a piston extends
  • the non-stretching position said here is a position which exists when a piston contracts.
  • the driving unit casing 88 is a cylindrical member that accommodates the expansion unit 72 and the linear motion unit 78 therein.
  • the drive unit casing 88 includes a first drive unit case 90 and a second drive unit case 92.
  • a fixed portion 94 that engages with the flange 26 of the shell member 4 is formed in the drive portion casing 88.
  • the driving unit 70 is attached to the outer surface of the shell member 4 by fixing the fixing portion 94 to the flange 26.
  • the fixing portion 94 may be fixed to the flange 26 by using a fastening member such as a screw, a bolt, or a rivet, or may be realized by other methods such as welding or brazing.
  • the drive unit casing 88 includes a heat insulating unit 96 in which at least a part of the surface of the thermally expandable member 76 is heat-insulated.
  • the heat insulating portion 96 in the present embodiment is formed by filling air between the thermally expandable member 76 and the drive portion casing 88. That is, in the heat insulation part 96 of this embodiment, the heat insulation effect is improved with air.
  • the heat insulating portion 96 is not limited to this, and is realized by, for example, covering at least a part of the surface of the thermally expandable member 76 with a fiber heat insulating material, a foam heat insulating material, a vacuum heat insulating material, or the like. May be.
  • the heat insulating portion 96 may be realized by covering the outer surface of the drive portion casing 88.
  • the heating element 74 generates heat in accordance with an electric signal input from the outside.
  • the heat-expandable member 76 expands the heat-expandable member 76, and the piston 80 linearly moves from the non-stretch position to the stretch position.
  • the heat generation of the heating element 74 is stopped.
  • the thermally expandable member 76 contracts. In this case, the piston 80 is pushed back to the non-extended position by the urging force of the spring 86.
  • the drive unit 70 in the present embodiment is a so-called electrically controlled thermoactuator.
  • the transmission unit 100 is a cam mechanism that converts linear motion of the drive unit 70 into rotational motion. As illustrated in FIG. 4, the transmission unit 100 includes an engagement unit 102, a torsion spring 126, a spring holding unit 132, and a case unit 138.
  • the torsion spring 126 is a so-called torsion coil spring.
  • the first end 128 that is one end of the torsion spring 126 is directed inward along the radial direction.
  • the second end 130 which is the end opposite to the first end 128 in the torsion spring 126, is directed outward along the radial direction.
  • the spring holding part 132 is formed with an insertion hole 136 through which the valve shaft 66 is inserted, and an annular housing part 137 is formed so as to surround the insertion hole 136.
  • One end of the torsion spring 126 in the axial direction is accommodated in the annular accommodating portion 137.
  • the annular housing portion 137 is formed with an inner wall portion that restricts the movement of the torsion spring 126 from the inside of the torsion spring 126 and an outer wall portion that restricts the movement of the torsion spring 126 from the outside of the torsion spring 126.
  • a cutout 134 for holding the second end 130 of the torsion spring 126 is formed on the outer wall portion.
  • the engaging portion 102 is a lever member that is fixed to the valve shaft 66 and engages with the seat surface portion 82 of the linear motion portion 78.
  • the engaging portion 102 includes a main body portion 104, a holding portion 106, and an engaging portion 108.
  • the main body portion 104 is a plate-like portion, and is provided with a locking hole 110 in which the end 67 of the valve shaft 66 is locked.
  • the holding part 106 is an L-shaped plate-like part extending from the main body part 104.
  • the holding portion 106 is provided with a notch 112 at a position where the first end 128 of the torsion spring 126 is engaged.
  • the engaging part 108 is a plate-like part extending from the main body part 104.
  • the portion along the outer periphery of the engaging portion 108 and the portion with which the concave portion 85 formed in the flat plate portion 84 of the seating surface portion 82 is engaged has an arc shape.
  • the engaging portion 108 is connected to the main body portion 104 so as to have a gap 114 between the engaging portion 108 and the main body portion 104.
  • the engaging portion 102, the torsion spring 126, and the spring holding portion 132 are disposed outside the shell member 4.
  • one end of the torsion spring 126 in the axial direction is accommodated in the annular accommodating portion 137 of the spring holding portion 132, and the second end 130 is locked to the notch 134 of the spring holding portion 132.
  • the first end portion 128 of the torsion spring 126 is locked to the notch 112 in the holding portion 106 of the engaging portion 102.
  • the torsion spring 126 is attached so as to apply a biasing force in the direction in which the valve body 62 is closed.
  • the engaging portion 102 is disposed so that the end portion 67 of the valve shaft 66 is locked in the locking hole 110.
  • the seating surface portion 82 of the piston 80 pushes the engaging portion 108 of the engaging portion 102.
  • the engaging portion 102 pushed by the piston 80 rotates, and the valve shaft 66 to which the engaging portion 102 is fixed also rotates.
  • the main body portion 104 of the engaging portion 102 and the upper end of the seat surface portion 82 are not in contact with each other due to the gap 114 formed between the engaging portion 108 and the main body portion 104. That is, the gap 114 functions as an example of an escape portion described in the claims.
  • the case portion 138 is an L-shaped member having an internal space that covers the engaging portion 102 and thus the transmission portion 100 from the outside of the shell member 4.
  • the case portion 138 is fixed so as to be connected to the shell member 4 and the drive portion casing 88.
  • the fixing of the case portion 138 to the shell member 4 and the drive portion casing 88 may be realized by welding, may be realized by brazing, or may be realized by other methods.
  • the drive unit 70 of the present embodiment is a so-called electrically controlled thermoactuator.
  • the occupied volume of a general electrically controlled thermoactuator is smaller than the occupied volume of a negative pressure actuator, and is equivalent to the occupied volume of a water temperature thermoactuator. Therefore, according to the exhaust heat recovery apparatus 1 using an electrically controlled thermoactuator as a drive source for the valve 10, it is possible to suppress an increase in the occupied volume of the exhaust heat recovery apparatus 1.
  • the drive unit 70 it is not necessary to cause the coolant 144 of the internal combustion engine 140 to flow inside. For this reason, according to the exhaust heat recovery apparatus 1, unlike the case where a water temperature type thermoactuator is used, it can suppress that the cooling fluid 144 of the internal combustion engine 140 leaks.
  • the extension of the piston 80 can be realized at the timing when an electric signal is input from the outside.
  • the valve can be driven at a specified timing regardless of the liquid temperature of the coolant 144.
  • the valve 10 is controlled at a specified timing while suppressing an increase in the occupied volume of the exhaust heat recovery apparatus and reducing leakage of the coolant 144. Can drive.
  • the engagement portion 108 of the engagement portion 102 in this embodiment has a part of the outer periphery formed in an arc shape.
  • An arcuate recess 85 is formed in the seating surface portion 82 of the linear motion portion 78 that engages with the engagement portion 108 so as to engage with the engagement portion 108.
  • the engagement portion 108 of the engagement portion 102 and the seat surface portion 82 are in contact with each other, so that the straight movement of the piston 80 is more reliably converted into the rotation motion of the engagement portion 102. it can. Furthermore, according to the exhaust heat recovery apparatus 1, since a part of the outer periphery of the engagement portion 108 is formed in an arc shape, it is possible to suppress an extremely long movable range of the piston 80 required for valve opening.
  • the valve 10 can be driven more reliably and smoothly.
  • the linear motion part 78 and the engagement part 102 are engaged and the engagement part 102 is rotated, the seat surface part 82 and the engagement part 108 are engaged, and the seat surface part
  • the upper end portion different from the portion where the concave portion 85 is formed in the flat plate portion 84 of 82 is in a non-contact state with the gap 114 provided in the engaging portion 102.
  • the fixing of the driving unit 70 is assisted by the case unit 138.
  • positioned on the outer surface of the shell member 4 can be improved.
  • the first end portion 128 of the torsion spring 126 is directed inward along the radial direction. For this reason, it can suppress that the size from the 1st end part 128 in the torsion spring 126 to the 2nd end part 130 and by extension, the diameter of the whole torsion spring 126 become large. As a result, an increase in the occupied volume of the exhaust heat recovery apparatus 1 can be suppressed.
  • the exhaust heat recovery apparatus 1 at least a part of the surface of the thermally expandable member 76 is thermally insulated. For this reason, according to the exhaust heat recovery apparatus 1, it can suppress that the thermally expansible member 76 expand
  • this indication is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be carried out in various modes in the range which does not deviate from the gist of this indication.
  • the exhaust heat recovery apparatus 1 in the above embodiment is mounted on a moving body having the internal combustion engine 140
  • the exhaust heat recovery apparatus in the present disclosure may not be mounted on the mobile body. That is, the exhaust heat recovery device in the present disclosure is used without being mounted on a moving body as long as it recovers heat from the exhaust 142 by exchanging heat from the exhaust 142 from the internal combustion engine 140 as a high-temperature fluid. May be.
  • the low-temperature fluid in the exhaust heat recovery apparatus may not be the coolant 144 but may be other fluids that act as a low-temperature fluid.
  • the heat exchanger in the present disclosure may be any heat exchanger that exchanges heat between the exhaust 142 as a high-temperature fluid and the low-temperature fluid flowing inside the heat exchanger.
  • the first end portion 128 is directed inward along the radial direction.
  • the second end portion 130 may also be directed inward along the radial direction.

Abstract

排気熱回収装置は、排気管と、シェル部材と、熱交換部と、流入部と、弁と、弁を駆動する駆動力を発生する駆動部と、駆動部にて発生した駆動力を弁に伝達する伝達部とを備える。駆動部は、外部からの電気信号が入力されると膨張する膨張部と、膨張部の膨張に従って延伸する直線運動部とを備える。

Description

排気熱回収装置 関連出願の相互参照
　本国際出願は、２０１４年１２月３日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１４－２４４９８１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２０１４－２４４９８１号の全内容を本国際出願に参照により援用する。
　本開示は、排気熱回収装置に関する。
　内燃機関からの排気を高温流体とし、内燃機関の冷却水を低温流体として熱交換することにより、排気熱を回収する排気熱回収装置が知られている（特許文献１参照）。
　この種の排気熱回収装置は、排気管と、シェル部材と、熱交換部と、排気流入部と、弁と、駆動部とを備えている。排気管は、内燃機関からの排気を下流側へと導く。シェル部材は、排気管の径方向に沿った外側を覆う筒状の部材である。熱交換部は、排気を高温流体とし、内燃機関の冷却水を低温流体として熱交換する。排気流入部は、排気管から熱交換部への排気の流路を有する。弁は、排気管における排気の流路に沿って流入部よりも下流側に配置されている。
　駆動部は、弁の駆動に必要な駆動力を発生する。この駆動部として、内燃機関の圧力によって駆動力を発生する負圧アクチュエータを用いることが考えられる。
特開２０１４－３４９６３号公報
　ところで、負圧アクチュエータにおいて、弁の駆動に必要な駆動力を発生させるためには、その負圧アクチュエータのボア径（内径）を大きくする必要があり、アクチュエータの占有体積、ひいては排気熱回収装置の占有体積が大きくなるという課題があった。
　この課題を解決するために、排気熱回収装置の駆動部として、水温に依存して作動するサーモアクチュエータを用いることが考えられる。サーモアクチュエータは、内燃機関の冷却液が流動する配管と、配管の経路上に設けられ、冷却液の液温が上昇するほど膨張するワックスを有したサーモアクチュエータと、ワックスの膨張に従って延伸するピストンとを少なくとも備えている。
　このようなサーモアクチュエータにおいては、そのサーモアクチュエータの内部に内燃機関の冷却液を流動させる必要があり、その冷却液が漏れる可能性があった。
　さらに、サーモアクチュエータは、冷却液の液温に従ってピストンが延伸するため、冷却液の液温がワックスの膨張が開始する温度に達していない場合には、弁を駆動できないという課題があった。つまり、排気熱回収装置の駆動部として水温サーモアクチュエータを用いた場合、規定されたタイミングで弁を駆動することが困難であった。
　換言すると、従来の技術では、排気熱回収装置の占有体積が大きくなることを抑制し、かつ、冷却液が漏れることを低減しつつ、規定されたタイミングで弁を駆動可能とすることが困難である可能性があった。
　本開示の一側面は、排気熱回収装置の占有体積が大きくなることを抑制し、かつ、冷却液が漏れることを低減しつつ、規定されたタイミングで弁を駆動可能とする技術を提供することである。
　本開示の一側面は、排気管と、シェル部材と、熱交換部と、流入部と、弁と、駆動部と、伝達部とを備えた排気熱回収装置に関する。
　排気管は、筒状に形成され、内燃機関からの排気を下流側へと導く。シェル部材は、排気管の外側を覆う。熱交換部は、排気管とシェル部材との間に配置され、高温流体としての排気と内部を流動する低温流体との間で熱交換する熱交換器を有する。
　そして、流入部は、排気管から熱交換部へと排気が流入する流入経路を有する。弁は、排気管における排気の流路に沿って流入部よりも下流側に配置され、排気管を開放閉塞する。駆動部は、弁を駆動する駆動力を発生する。伝達部は、駆動部にて発生した駆動力を弁に伝達する。
　本開示の一側面における駆動部は、膨張部と、直線運動部とを備える。膨張部は、外部からの電気信号が入力されると膨張する。直線運動部は、膨張部の膨張に従って延伸する。
　本開示の一側面における駆動部は、いわゆる電気制御式のサーモアクチュエータである。一般的な電気制御式のサーモアクチュエータの占有体積は、負圧アクチュエータの占有体積よりも小さく、水温サーモアクチュエータの占有体積と同等である。したがって、電気制御式のサーモアクチュエータを弁の駆動源として用いる排気熱回収装置によれば、当該排気熱回収装置の占有体積が大きくなることを抑制できる。
　さらに、電気制御式のサーモアクチュエータにおいては、その電気制御式のサーモアクチュエータの内部に内燃機関の冷却液を流動させる必要が無い。このため、電気制御式のサーモアクチュエータを排気熱回収装置の駆動部として用いた場合には、水温式サーモアクチュエータを用いる場合と異なり、内燃機関の冷却液が漏れることを抑制できる。
　しかも、本開示の一側面における駆動部においては、直線運動部の延伸を、外部から電気信号を入力したタイミングで実現できる。この結果、本開示の一側面における排気熱回収装置によれば、冷却水の液温にかかわらず、規定されたタイミングで弁を駆動できる。
　以上のことから、本開示の一側面における排気熱回収装置によれば、排気熱回収装置の占有体積が大きくなることを抑制し、かつ、冷却液が漏れることを低減しつつ、規定されたタイミングで弁を駆動できる。
　また、駆動部は、駆動部ケーシングを備え、シェル部材の外表面に配置されていてもよい。駆動部ケーシングは、膨張部及び直線運動部の少なくとも一部分を覆う部材である。この場合、排気熱回収装置は、ケース部を備えていてもよい。ケース部は、少なくとも伝達部を覆うようにシェル部材に固定されるケース部であって、駆動部ケーシングに接続される部材である。
　本開示の一側面における排気熱回収装置では、ケース部によって駆動部の固定が補助される。これにより、本開示の一側面における排気熱回収装置によれば、シェル部材の外表面に配置された駆動部の剛性を向上させることができる。この結果、本開示の一側面における排気熱回収装置によれば、振動などの外乱によって直線運動部と伝達部とが非係合となることを低減でき、弁の開閉に支障が生じることを抑制できる。
　さらに、伝達部は、係合部と、バネとを備えていてもよい。係合部は、弁の軸に固定され、直線運動部と係合する部材である。排気熱回収装置に用いられるバネは、ねじりバネとして構成されることが多く、本開示の一側面においては、ねじりバネの少なくとも一方の端部が、当該ねじりバネの径方向に沿って内側に向けられていてもよい。
　このような排気熱回収装置によれば、ねじりバネにおける一方の端部から他方の端部までのサイズ、ひいては、ねじりバネ全体の径が大きくなることを抑制できる。さらに、本開示の一側面における排気熱回収装置によれば、当該排気熱回収装置の占有体積が大きくなることを抑制できる。
　係合部は、円弧状に形成された係合部位を有していてもよい。この場合、直線運動部は、ピストンを備えていてもよい。そして、ピストンは、係合部の係合部位と係合する座面の形状が円弧状の凹部であってもよい。
　本開示の一側面における排気熱回収装置によれば、ピストンの座面と係合部の係合部位とが互いに当接するため、係合部によって、ピストンの直進運動を回転運動へとより確実に変換できる。さらに、本開示の一側面における排気熱回収装置によれば、係合部の係合部位が円弧状であり、ピストンの座面が係合部位と係合する凹部であるため、開弁に必要となるピストンの可動範囲が極端に長くなることを抑制できる。
　これらの結果、本開示の一側面における排気熱回収装置によれば、弁の駆動をより確実、かつ、スムーズなものとすることができる。
　さらに、係合部は、係合部位に隣接する位置に、ピストンの先端と非接触となる逃げ部を備えていてもよい。
　このような排気熱回収装置では、ピストンと係合部とが係合して係合部が回動すると、ピストンの座面と係合部位とが係合しつつ、ピストンの先端部分において座面とは異なる部位が、係合部に設けられた逃げ部と非接触な状態となる。
　この結果、本開示の一側面における排気熱回収装置によれば、ピストンの伸縮を係合部が阻害することを低減でき、ピストンの伸縮、ひいては弁の駆動をスムーズなものとすることができる。
　なお、膨張部は、外部からの電気信号によって発熱する発熱体と、温度が高いほど膨張する熱膨張性部材と、熱膨張性部材の表面の少なくとも一部を断熱する断熱部とを備えていてもよい。
　このような排気熱回収装置によれば、熱膨張性部材の表面の少なくとも一部が断熱されるため、外気温の上昇によって熱膨張性部材が膨張することを抑制できる。
実施形態における排気熱回収装置の外観を示す斜視図である。 閉弁した状態での排気熱回収装置の断面図であり、図１におけるＩＩ―ＩＩ断面図である。 駆動部の概略構成を示す断面図である。 伝達部及び弁の一部構成を示す分解斜視図である。 駆動部と伝達部との係合関係を示す説明図である。
１…排気熱回収装置　２…排気部　４…シェル部材　６…熱交換部　８…流入部　１０…弁　１２，１４…排気管　１６…上流端　１８…排気下流端　２０…外殻部材　２２…蓋部材　２４…保持部材　２６…フランジ　２８…熱交換室　３０…熱交換器　３２…プレート　４４…流入管　４６…流出管　５０，５２，５４…隙間　５６…導入部材　５８…先端部位　６０…直管部位　６２…弁体　６４…弁座　６６…弁軸　６７…端部　６８…メッシュ部材　７０…駆動部　７２…膨張部　７４…発熱体　７６…熱膨張性部材　７８…直線運動部　８０…ピストン　８１…ピストン本体　８２…座面部　８３…挟持部　８４…平板部　８５…凹部　８６…スプリング　８８…駆動部ケーシング　９０，９２…第１，第２駆動部ケース　９４…固定部位　９６…断熱部　１００…伝達部　１０２…係合部　１０４…本体部位　１０６…保持部位　１０８…係合部位　１１０…係止孔　１１２…切り欠き　１１４…隙間　１２６…ねじりバネ　１２８…第１端部　１３０…第２端部
　１３２…バネ保持部　１３４…切り欠き　１３６…挿通孔　１３７…環状収容部　１３８…ケース部　１４０…内燃機関
　以下に本開示における一例としての実施形態を図面と共に説明する。
＜排気熱回収装置＞
　図１に示す排気熱回収装置１は、内燃機関１４０を有した移動体に搭載される。この排気熱回収装置１は、内燃機関１４０からの排気１４２を高温流体とし、内燃機関１４０の冷却液１４４を低温流体として熱交換することにより、排気１４２から熱を回収する。本実施形態における冷却液１４４は、冷却水であってもよいし、油液であってもよい。
　本実施形態の排気熱回収装置１は、排気部２と、シェル部材４と、熱交換部６（図２参照）と、流入部８（図２参照）と、弁１０（図２参照）と、駆動部７０と、伝達部１００（図４参照）とを備えている。
　排気部２は、内燃機関１４０からの排気１４２を下流側へと導く経路を形成する。シェル部材４は、排気部２の外側を覆う部材である。熱交換部６は、排気部２とシェル部材４との間に配置された熱交換器３０（図２参照）を有し、高温流体としての排気１４２と低温流体との間で熱交換する。
　流入部８は、排気部２から熱交換部６へと排気１４２が流入する部位である。弁１０は、排気１４２の流路を開放閉塞する弁であり、排気部２における排気１４２の流路に沿って流入部８よりも下流側に配置されている。駆動部７０は、弁１０を駆動する駆動力を発生する。伝達部１００は、駆動部７０にて発生した駆動力を弁１０に伝達する。
＜排気熱回収装置の構造＞
　図２に示すように、排気部２は、排気管１２を備えている。排気管１２は、両端が開口した円筒状に形成されている。排気管１２は、内燃機関１４０からの排気１４２が流入するエキゾーストパイプやエキゾーストマニホールドなどに接続されている。
　シェル部材４は、排気管１４と、外殻部材２０と、蓋部材２２と、保持部材２４とを備えている。
　排気管１４は、両端が開口した円筒状に形成されている。
　外殻部材２０は、両端が開口し、排気管１２の直径よりも大きな内径の円筒状に形成されている。外殻部材２０の下流側の端部は、排気管１４の上流端１６に接続される。なお、外殻部材２０の外表面には、フランジ２６（図１参照）が形成されている。
　蓋部材２２は、排気管１２における排気１４２の流路に沿った外殻部材２０の上流側の開口を閉塞する。
　つまり、外殻部材２０と蓋部材２２と排気管１２とにより、外殻部材２０と蓋部材２２と排気管１２とに囲まれた、環状の空間である熱交換室２８が形成される。
　この熱交換室２８に配置される熱交換器３０は、複数のプレート３２を備えた、いわゆるプレート積層型の熱交換器である。各プレート３２は、内部を冷却液１４４が流動する部材である。本実施形態におけるプレート３２は、排気管１２の軸方向に沿って互いに隣接するプレート３２の外表面との間に隙間５２が形成されるように積層されている。
　この熱交換器３０は、各プレート３２の径方向に沿った内側の周縁と排気管１２の外表面との間に隙間５０が形成され、各プレート３２の径方向に沿った外側の周縁と外殻部材２０の内表面との間に隙間５４が形成されるように配置される。
　なお、熱交換器３０の外部からの冷却液１４４は、流入管４４を介して１つのプレート３２に流入する。また、プレート３２の内部を流動した冷却液１４４は、流出管４６を介して熱交換器３０の外部へと流出する。
　本実施形態においては、隙間５０，隙間５２，隙間５４を流れる排気１４２を高温流体とし、各プレート３２内を流動する冷却液１４４を低温流体として、熱交換が行われる。すなわち、熱交換器３０が配置された熱交換室２８が、熱交換部６として機能する。
　保持部材２４は、熱交換室２８に配置された熱交換器３０を保持する。
　流入部８は、導入部材５６を備える。
　導入部材５６は、排気管１２の外径よりも大きな内径を有し、両端が開口した円筒状の部材である。この導入部材５６は、先端部位５８と、直管部位６０とを有している。
　直管部位６０は、排気管１２の外径よりも大きな内径を有し、両端が開口した円筒状の部位である。この直管部位６０は、排気部２における排気１４２の流路に沿って、排気下流端１８よりも下流側に位置する。ここで言う排気下流端１８とは、排気管１２における排気１４２の流路に沿った下流側の端部である。
　直管部位６０における上流側の端部は、保持部材２４に接続されている。一方、直管部位６０における下流側の端部である流入側端部には、先端部位５８が接続されている。この先端部位５８は、流入側端部とは反対側の端部が拡径するディフュザー状に形成された部位である。
　以上のことから、排気管１２の排気下流端１８と、導入部材５６との間には、周方向に渡って開口が形成される。そして、排気管１２の排気下流端１８と導入部材５６との間の開口が、熱交換部６への排気１４２の流入口として機能する。
　弁１０は、弁体６２と、弁座６４と、弁軸６６（図４参照）とを少なくとも有する。
　弁体６２は、導入部材５６の直管部位６０の内径（ひいては、排気管１２の直径）よりも大きな直径を有した円板状の部材である。
　弁軸６６は、弁体６２に接続された軸であり、弁体６２を駆動する軸である。
　弁座６４は、弁体６２と接触することで、排気部２（導入部材５６）を閉塞する部材である。本実施形態における弁座６４は、導入部材５６の先端部位５８である。弁座６４の内周面には、メッシュ状に形成されたメッシュ部材６８が取り付けられている。
＜駆動部の構造＞
　図３に示すように駆動部７０は、膨張部７２と、直線運動部７８と、駆動部ケーシング８８とを備えている。
　膨張部７２は、発熱体７４と、熱膨張性部材７６とを備える。発熱体７４は、外部からの電気信号が印加されることによって発熱する。熱膨張性部材７６は、温度が高いほど膨張する。すなわち、膨張部７２は、電気信号が外部から入力されると膨張する。なお、ここで言う外部には、例えば、移動体に搭載される電子制御装置（ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ））やマイクロコンピュータなどが含まれる。熱膨張性部材の一例は、ワックスである。
　直線運動部７８は、ピストン８０と、スプリング８６とを備える。
　ピストン８０は、ピストン本体８１と、座面部８２とを備える。ピストン本体８１は、棒状またはパイプ状の部材である。
　座面部８２は、ピストン本体８１の先端に固定される部材であり、挟持部８３と、平板部８４とを備える。挟持部８３は、ピストン本体８１の先端を挟持する。平板部８４は、ピストン本体８１の直径よりも径の大きい円板状の部位であり、挟持部８３の一端に同心状に固定される。さらに、平板部８４には、挟持部８３に接続される面とは反対側の面に、円弧状の凹部８５が形成されている。
　スプリング８６は、周知のコイルバネである。このスプリング８６は、延伸位置に位置するピストン８０の先端が非延伸位置へと向かう方向への付勢力を、ピストン８０に加えるように駆動部ケーシング８８内に配置されている。なお、ここで言う延伸位置とは、ピストンが延伸した場合に存在する位置である。また、ここで言う非延伸位置とは、ピストンが収縮した場合に存在する位置である。
　駆動部ケーシング８８は、内部に膨張部７２と直線運動部７８とを収容する筒状の部材である。この駆動部ケーシング８８は、第１駆動部ケース９０と第２駆動部ケース９２とを備えている。駆動部ケーシング８８には、シェル部材４のフランジ２６に係合する固定部位９４が形成されている。
　この固定部位９４をフランジ２６に固定することで、駆動部７０は、シェル部材４の外表面に取り付けられる。固定部位９４のフランジ２６への固定は、ネジやボルト、リベットなどの締結部材を用いることで実現してもよいし、溶接やロウ付けなどのその他の手法によって実現してもよい。
　なお、駆動部ケーシング８８は、熱膨張性部材７６の表面の少なくとも一部が断熱された断熱部９６を備える。本実施形態における断熱部９６は、熱膨張性部材７６と駆動部ケーシング８８との間に空気が充填されることで形成されている。すなわち、本実施形態の断熱部９６においては、空気によって断熱効果を向上させている。
　ただし、断熱部９６は、これに限るものではなく、例えば、繊維系断熱材、発泡系断熱材、真空断熱材などによって、熱膨張性部材７６の表面の少なくとも一部を被覆することで実現してもよい。このような繊維系断熱材、発泡系断熱材、真空断熱材を用いる場合には、駆動部ケーシング８８の外表面を覆うことで断熱部９６を実現してもよい。
　駆動部７０では、外部から入力された電気信号に従って発熱体７４が発熱する。この発熱体７４の発熱によって熱膨張性部材７６が膨張し、ピストン８０は、非延伸位置から延伸位置へと直線運動する。そして、外部からの電気信号が停止されると、発熱体７４の発熱は停止する。この発熱体７４の発熱が停止して冷却されると、熱膨張性部材７６は収縮する。この場合、ピストン８０は、スプリング８６の付勢力によって、非延伸位置へと押し戻される。
　以上説明したように、本実施形態における駆動部７０は、いわゆる電気制御式のサーモアクチュエータである。
＜伝達部の構造＞
　伝達部１００は、駆動部７０の直線運動を回転運動へと変換するカム機構である。この伝達部１００は、図４に示すように、係合部１０２と、ねじりバネ１２６と、バネ保持部１３２と、ケース部１３８とを備える。
　ねじりバネ１２６は、いわゆる、ねじりコイルばねである。ねじりバネ１２６における一方の端部である第１端部１２８は、径方向に沿って内側に向けられている。また、ねじりバネ１２６における第１端部１２８とは反対側の端部である第２端部１３０は、径方向に沿って外側に向けられている。
　バネ保持部１３２には、弁軸６６が挿通される挿通孔１３６が形成され、挿通孔１３６を囲むように環状収容部１３７が形成されている。ねじりバネ１２６は、軸方向における一方の端部が環状収容部１３７に収容される。環状収容部１３７には、ねじりバネ１２６の内側から、ねじりバネ１２６の移動を規制する内壁部と、ねじりバネ１２６の外側から、ねじりバネ１２６の移動を規制する外壁部とが形成されている。その外壁部には、ねじりバネ１２６の第２端部１３０を保持する切り欠き１３４が形成されている。
　係合部１０２は、弁軸６６に固定され、直線運動部７８の座面部８２と係合するレバー部材である。この係合部１０２は、本体部位１０４と、保持部位１０６と、係合部位１０８とを備える。
　本体部位１０４は、板状の部位であり、弁軸６６の端部６７が係止される係止孔１１０が穿設されている。保持部位１０６は、本体部位１０４から延出するＬ字型の板状の部位である。この保持部位１０６には、ねじりバネ１２６の第１端部１２８が係合する位置に切り欠き１１２が設けられている。
　係合部位１０８は、本体部位１０４から延出する板状の部位である。この係合部位１０８の外周に沿った部分であって、座面部８２の平板部８４に形成された凹部８５が係合する部分は、円弧状である。この係合部位１０８は、本体部位１０４との間に隙間１１４を有するように本体部位１０４に接続される。
　次に、伝達部１００の配置について説明する。
　図５に示すように、係合部１０２と、ねじりバネ１２６と、バネ保持部１３２とは、シェル部材４の外側に配置される。
　このうち、ねじりバネ１２６は、軸方向における一方の端部がバネ保持部１３２の環状収容部１３７に収容され、第２端部１３０がバネ保持部１３２の切り欠き１３４に係止される。
　そして、ねじりバネ１２６の第１端部１２８は、係合部１０２の保持部位１０６における切り欠き１１２に係止される。なお、本実施形態において、ねじりバネ１２６は、弁体６２を閉弁する方向に付勢力を加えるように取り付けられる。
　さらに、弁軸６６の端部６７が係止孔１１０に係止されるように、係合部１０２が配置される。
　本実施形態において、ピストン８０が延伸すると、ピストン８０の座面部８２は、係合部１０２の係合部位１０８を押す。このピストン８０によって押された係合部１０２は回動し、その係合部１０２が固定された弁軸６６も回動する。
　そして、開弁状態となると、係合部位１０８と本体部位１０４との間に形成された隙間１１４によって、係合部１０２の本体部位１０４と座面部８２の上端とが非接触となる。すなわち、隙間１１４は、特許請求の範囲に記載された逃げ部の一例として機能する。
　なお、ピストン８０が収縮すると、ねじりバネ１２６の付勢力により閉弁する。
　次に、ケース部１３８は、シェル部材４の外側から係合部１０２、ひいては伝達部１００を覆う内部空間を有したＬ字形の部材である。このケース部１３８は、シェル部材４、及び駆動部ケーシング８８に接続されるように固定される。シェル部材４及び駆動部ケーシング８８へのケース部１３８の固定は、溶接にて実現してもよいし、ロウ付けにて実現しても良いし、その他の手法にて実現してもよい。
＜排気熱回収装置の効果＞
　本実施形態の駆動部７０は、いわゆる電気制御式のサーモアクチュエータである。一般的な電気制御式のサーモアクチュエータの占有体積は、負圧アクチュエータの占有体積よりも小さく、水温サーモアクチュエータの占有体積と同等である。したがって、電気制御式のサーモアクチュエータを弁１０の駆動源として用いた排気熱回収装置１によれば、当該排気熱回収装置１の占有体積が大きくなることを抑制できる。
　さらに、駆動部７０においては、内部に内燃機関１４０の冷却液１４４を流動させる必要がない。このため、排気熱回収装置１によれば、水温式サーモアクチュエータを用いる場合と異なり、内燃機関１４０の冷却液１４４が漏れることを抑制できる。
　しかも、駆動部７０においては、ピストン８０の延伸を、外部から電気信号を入力したタイミングで実現できる。この結果、排気熱回収装置１によれば、冷却液１４４の液温にかかわらず、規定されたタイミングで弁を駆動できる。
　以上のことから、排気熱回収装置１によれば、排気熱回収装置の占有体積が大きくなることを抑制し、かつ、冷却液１４４が漏れることを低減しつつ、規定されたタイミングで弁１０を駆動できる。
　特に、本実施形態における係合部１０２の係合部位１０８は、外周の一部分が円弧状に形成されている。また、係合部位１０８と係合する直線運動部７８の座面部８２には、係合部位１０８と係合するように円弧状の凹部８５が形成されている。
　すなわち、排気熱回収装置１によれば、係合部１０２の係合部位１０８と座面部８２とが互いに当接するため、ピストン８０の直進運動を係合部１０２の回転運動へとより確実に変換できる。さらに、排気熱回収装置１によれば、係合部位１０８における外周の一部分が円弧状に形成されているため、開弁に必要となるピストン８０の可動範囲が極端に長くなることを抑制できる。
　これらの結果、排気熱回収装置１によれば、弁１０の駆動をより確実、かつ、スムーズなものとすることができる。
　なお、排気熱回収装置１では、直線運動部７８と係合部１０２とが係合して係合部１０２が回動すると、座面部８２と係合部位１０８とが係合しつつ、座面部８２の平板部８４において凹部８５が形成される部位とは異なる上端部が、係合部１０２に設けられた隙間１１４と非接触な状態となる。
　この結果、排気熱回収装置１によれば、ピストン８０の伸縮を係合部１０２が阻害することを低減でき、ピストン８０の伸縮、ひいては弁１０の駆動をスムーズなものとすることができる。
　ところで、排気熱回収装置１では、ケース部１３８によって駆動部７０の固定が補助される。これにより、排気熱回収装置１によれば、シェル部材４の外表面に配置された駆動部７０の剛性を向上させることができる。この結果、排気熱回収装置１によれば、振動などの外乱によって直線運動部７８と伝達部１００とが非係合となることを低減でき、弁１０の開閉に支障が生じることを抑制できる。
　なお、本実施形態においては、ねじりバネ１２６の第１端部１２８は、径方向に沿って内側に向けられている。このため、ねじりバネ１２６における第１端部１２８から第２端部１３０までのサイズ、ひいては、ねじりバネ１２６全体の径が大きくなることを抑制できる。この結果、排気熱回収装置１の占有体積が大きくなることを抑制できる。
　また、排気熱回収装置１によれば、熱膨張性部材７６の表面の少なくとも一部が断熱されている。このため、排気熱回収装置１によれば、外気温の上昇によって熱膨張性部材７６が膨張することを抑制でき、不要な開弁を抑制できる。
［その他の実施形態］
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
　例えば、上記実施形態における排気熱回収装置１は、内燃機関１４０を有した移動体に搭載されていたが、本開示における排気熱回収装置は、移動体に搭載されていなくとも良い。すなわち、本開示における排気熱回収装置は、内燃機関１４０からの排気１４２を高温流体として熱交換することで、排気１４２からの熱を回収するものであれば、移動体に搭載されることなく用いられても良い。さらには、排気熱回収装置における低温流体は、冷却液１４４でなくとも良く、低温流体として作用するその他の流体であっても良い。
　本開示における熱交換器は、高温流体としての排気１４２と、熱交換器の内部を流動する低温流体との間で熱交換する熱交換器であれば、どのようなものであっても良い。
　また、上記実施形態におけるねじりバネ１２６は、第１端部１２８だけが、径方向に沿って内側に向けられていたが、本開示のねじりバネ１２６においては、第１端部１２８に加えて、第２端部１３０も径方向に沿って内側に向けられていてもよい。
　なお、上記実施形態の構成の一部を省略した態様も本開示の実施形態である。また、上記実施形態と変形例とを適宜組み合わせて構成される態様も本開示の実施形態である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される開示の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も本開示の実施形態である。

Claims (6)

  1. 　筒状に形成され、内燃機関からの排気を下流側へと導く排気管と、
    　前記排気管の外側を覆う筒状のシェル部材と、
    　前記排気管と前記シェル部材との間に配置され、高温流体としての前記排気と内部を流動する低温流体との間で熱交換する熱交換器を有した熱交換部と、
    　前記排気管から前記熱交換部への排気が流入する流入経路を有する流入部と、
    　前記排気管における排気の流路に沿って前記流入部よりも下流側に配置され、前記排気管を開放閉塞する弁と、
    　前記弁を駆動する駆動力を発生する駆動部と、
    　前記駆動部にて発生した駆動力を前記弁に伝達する伝達部とを備え、
    　前記駆動部は、
    　外部からの電気信号が入力されると膨張する膨張部と、
    　前記膨張部の膨張に従って延伸する直線運動部とを備える
    　排気熱回収装置。
  2. 　前記駆動部は、
    　前記膨張部及び前記直線運動部の少なくとも一部分を覆う駆動部ケーシングを備え、さらに、前記シェル部材の外表面に配置され、
    　当該排気熱回収装置は、
    　少なくとも前記伝達部を覆うように前記シェル部材に固定されるケース部であって、前記駆動部ケーシングに接続されるケース部を備える
    　請求項１に記載の排気熱回収装置。
  3. 　前記伝達部は、
    　前記弁の軸に固定され、前記直線運動部と係合する係合部と、
    　前記弁に対して付勢力を加える、ねじりバネとを備え、
    　前記ねじりバネは、少なくとも一方の端部が径方向に沿って内側に向けられている
    　請求項１または請求項２に記載の排気熱回収装置。
  4. 　前記係合部は、円弧状に形成された係合部位を有し、
    　前記直線運動部は、ピストンを備え、
    　前記ピストンは、前記係合部の前記係合部位と係合する座面の形状が円弧状の凹部である
    　請求項３に記載の排気熱回収装置。
  5. 　前記係合部は、前記係合部位に隣接する位置に、前記ピストンの先端と非接触となる逃げ部を備える
    　ことを特徴とする請求項４に記載の排気熱回収装置。
  6. 　前記膨張部は、
    　外部からの電気信号によって発熱する発熱体と、
    　温度が高いほど膨張する熱膨張性部材と、
    　前記熱膨張性部材の表面の少なくとも一部を断熱する断熱部とを備える
    請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の排気熱回収装置。
     
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