JP6620764B2 - Exhaust heat recovery unit - Google Patents
Exhaust heat recovery unit Download PDFInfo
- Publication number
- JP6620764B2 JP6620764B2 JP2017009540A JP2017009540A JP6620764B2 JP 6620764 B2 JP6620764 B2 JP 6620764B2 JP 2017009540 A JP2017009540 A JP 2017009540A JP 2017009540 A JP2017009540 A JP 2017009540A JP 6620764 B2 JP6620764 B2 JP 6620764B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pipe
- inner pipe
- exhaust gas
- downstream
- upstream
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Landscapes
- Exhaust Silencers (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
本発明は、排気熱回収器に関する。 The present invention relates to an exhaust heat recovery device.
特許文献1には、排気熱回収器が開示されている。特許文献1の排気熱回収器では、パンチングパイプの後端部をバルブで閉じることで、パンチングパイプの内部の排気ガスがパンチングパイプの孔を通じてパンチングパイプの径方向外側へ流入し、パンチングパイプの径方向外側の熱交換部で、排気ガスの熱が回収される。 Patent Document 1 discloses an exhaust heat recovery device. In the exhaust heat recovery device of Patent Document 1, the rear end portion of the punching pipe is closed with a valve so that the exhaust gas inside the punching pipe flows to the outside in the radial direction of the punching pipe through the hole of the punching pipe. The heat of the exhaust gas is recovered at the heat exchange section on the outer side in the direction.
特許文献1の排気熱回収器では、パンチングパイプが、例えば、外管の内部に配置される内管として構成され、排気熱を回収しない場合において、内管の後端部が開放される。内管の後端部が開放されると、内管の内部の排気ガスは、内管の後端部を通じて、車両後方へ流通するが、内管の内部の排気ガスの一部が、内管の孔を通じて内管の径方向外側へ流入する場合がある。排気ガスが内管の径方向外側へ流入すると、内管の径方向外側の熱交換部で、排気ガスの熱が回収されてしまう。 In the exhaust heat recovery device of Patent Document 1, the punching pipe is configured as, for example, an inner tube disposed inside the outer tube, and when the exhaust heat is not recovered, the rear end portion of the inner tube is opened. When the rear end of the inner pipe is opened, the exhaust gas inside the inner pipe flows to the rear of the vehicle through the rear end of the inner pipe, but a part of the exhaust gas inside the inner pipe is May flow to the radially outer side of the inner tube through the holes. When the exhaust gas flows into the radially outer side of the inner pipe, the heat of the exhaust gas is recovered at the heat exchange section on the radially outer side of the inner pipe.
本発明は、上記事実を考慮して、内管の後端部が開放されている場合に、内管から熱交換部へ排気ガスが流入することを抑制できる排気熱回収器を得ることが目的である。 In view of the above facts, the present invention has an object to obtain an exhaust heat recovery device that can suppress the flow of exhaust gas from the inner pipe to the heat exchange section when the rear end of the inner pipe is open. It is.
請求項1に係る排気熱回収器は、エンジンからの排気ガスを車両後方側へ流通させる内管と、前記内管の外周に前記内管の軸方向に沿って配置され、前記内管の後端部よりも車両後方側に延出された外管と、前記内管の後端部を開閉するバルブと、前記内管の内部に対して車両後方側へ向かって開口する流入口を有し、前記内管の内部から前記流入口を通じて流入した排気ガスを車両前方側へ流通させ、該排気ガスを前記内管に形成された孔を通じて前記内管の径方向外側へ導く第一絞り部と、前記内管と前記外管との間に形成され、前記孔を通じて前記内管の径方向外側へ導かれた排気ガスを、前記内管の径方向外側で車両後方側へ流通させる流路と、前記内管の径方向外側に配置され、前記流路を流通する排気ガスと冷媒との間で熱交換する熱交換部と、前記流路における前記熱交換部よりも流通方向下流側に設けられた第二絞り部と、を備える。 An exhaust heat recovery device according to claim 1 is disposed along an axial direction of the inner tube on an outer periphery of the inner tube and an inner tube that distributes exhaust gas from the engine to the vehicle rear side. An outer pipe extending from the end to the vehicle rear side, a valve for opening and closing a rear end of the inner pipe, and an inflow opening opening toward the vehicle rear side from the inside of the inner pipe A first throttle portion for flowing the exhaust gas flowing from the inside of the inner pipe through the inlet to the front side of the vehicle and guiding the exhaust gas to the radially outer side of the inner pipe through a hole formed in the inner pipe; A flow path formed between the inner pipe and the outer pipe and through which exhaust gas led to the radially outer side of the inner pipe through the hole is circulated to the vehicle rear side on the radially outer side of the inner pipe. The heat exchange between the exhaust gas that is disposed radially outside the inner pipe and flows through the flow path and the refrigerant Provided that a heat exchange portion, and a second throttle portion provided on the flow direction downstream side of the heat exchange section in the flow path.
なお、絞り部とは、流路断面積が所定の範囲に制限されることで、排気ガスの流速が高められた部分をいう。 The throttle portion refers to a portion where the flow rate of the exhaust gas is increased by restricting the cross-sectional area of the flow channel to a predetermined range.
請求項1に係る排気熱回収器によれば、エンジンからの排気ガスが、内管を車両後方側へ流通する。バルブによって内管の後端部が閉鎖されると、内管の内部の排気ガスは、内管の内部から流入口を通じて第一絞り部に流入する。第一絞り部に流入した排気ガスは、第一絞り部を車両前方側へ流通し、内管に形成された孔を通じて、内管の径方向外側へ導かれる。 According to the exhaust heat recovery device of the first aspect, the exhaust gas from the engine flows through the inner pipe to the vehicle rear side. When the rear end portion of the inner pipe is closed by the valve, the exhaust gas inside the inner pipe flows from the inside of the inner pipe into the first throttle portion through the inlet. The exhaust gas that has flowed into the first throttle part flows through the first throttle part toward the vehicle front side, and is guided to the radially outer side of the inner pipe through a hole formed in the inner pipe.
内管の径方向外側へ導かれた排気ガスは、内管と外管との間に形成された流路を、内管の径方向外側で車両後方側へ流通する。流路を流通する排気ガスは、熱交換部において、冷媒との間で熱交換される。熱交換部において熱交換された排気ガスは、第二絞り部を流通する。 The exhaust gas guided to the outer side in the radial direction of the inner pipe flows through the flow path formed between the inner pipe and the outer pipe to the vehicle rear side on the outer side in the radial direction of the inner pipe. The exhaust gas flowing through the flow path is heat exchanged with the refrigerant in the heat exchange unit. The exhaust gas heat-exchanged in the heat exchange part flows through the second throttle part.
一方、バルブによって内管の後端部が開放されると、内管の内部の排気ガスは、内管の後端部を通じて、外管における内管の後端部よりも車両後方側へ延出された部分へ流入する。また、内管の内部の排気ガスの一部が、第一絞り部、内管の孔及び流路を通じて、熱交換部へ向かおうとする。 On the other hand, when the rear end of the inner pipe is opened by the valve, the exhaust gas inside the inner pipe extends through the rear end of the inner pipe to the rear side of the vehicle from the rear end of the inner pipe in the outer pipe. It flows into the part that was made. Further, a part of the exhaust gas inside the inner pipe tends to go to the heat exchange section through the first throttle part, the hole of the inner pipe and the flow path.
ここで、請求項1の構成では、流路における熱交換部よりも流通方向下流側だけでなく、内管の孔を通じて流路へ排気ガスを導く導入部分にも絞り部(第一絞り部)が設けられている。絞り部では、流路断面積が所定の範囲に制限されることで、排気ガスの流速が高められている。流速が高いと、ベルヌーイの定理により、圧力が低下するため、流路への導入部分にも絞り部(第一絞り部)を設けることで、流路への導入部分での圧力と、流路における熱交換部よりも流通方向下流側での圧力との差が小さくなる。 Here, in the configuration of claim 1, not only the heat exchange part in the flow path but also the downstream part in the flow direction, the throttle part (first throttle part) not only in the introduction part that leads the exhaust gas to the flow path through the hole of the inner pipe. Is provided. In the throttle portion, the flow rate of the exhaust gas is increased by restricting the cross-sectional area of the flow path to a predetermined range. If the flow rate is high, the pressure drops according to Bernoulli's theorem. Therefore, by providing a throttle part (first throttle part) at the introduction part to the flow path, the pressure at the introduction part to the flow path and the flow path The difference with the pressure on the downstream side in the flow direction is smaller than the heat exchange part in
これにより、内管の内部の排気ガスの一部が、第一絞り部、内管の孔及び流路を通じて、熱交換部へ流入しくい。したがって、請求項1の構成によれば、内管の後端部が開放されている場合に、内管から熱交換部へ排気ガスが流入することを抑制できる。 Thereby, it is difficult for a part of the exhaust gas inside the inner pipe to flow into the heat exchange part through the first throttle part, the hole of the inner pipe and the flow path. Therefore, according to the structure of Claim 1, when the rear-end part of an inner pipe is open | released, it can suppress that exhaust gas flows in into a heat exchange part from an inner pipe.
本発明は、上記構成としたので、内管の後端部が開放されている場合に、内管から熱交換部へ排気ガスが流入することを抑制できるという優れた効果を有する。 Since this invention set it as the said structure, when the rear-end part of an inner pipe is open | released, it has the outstanding effect that it can suppress that exhaust gas flows in into a heat exchange part from an inner pipe.
以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。なお、各図に示される矢印RR及び矢印UPは、それぞれ、車両後方側、車両上方側を示している。また、以下の説明では、車両の前後方向及び車両の上下方向を、それぞれ、単に、前後、上下と表現する場合がある。また、以下の説明では、排気ガスの流通方向上流側、及び排気ガスの流通方向下流側を、それぞれ、単に、上流側、下流側と表現する場合がある。 Below, an example of an embodiment concerning the present invention is described based on a drawing. Note that an arrow RR and an arrow UP shown in each figure indicate the vehicle rear side and the vehicle upper side, respectively. Moreover, in the following description, the front-rear direction of the vehicle and the up-down direction of the vehicle may be simply expressed as front-rear and up-down, respectively. In the following description, the upstream side in the exhaust gas flow direction and the downstream side in the exhaust gas flow direction may be simply expressed as the upstream side and the downstream side, respectively.
(排気熱回収器10)
まず、本実施形態に係る排気熱回収器10の構成について説明する。図1は、排気熱回収器10を示す側断面図である。
(Exhaust heat recovery device 10)
First, the configuration of the exhaust heat recovery device 10 according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a side sectional view showing the exhaust heat recovery device 10.
排気熱回収器10は、水などの冷媒と排気ガスとの間で熱交換することで排気ガスの熱を回収し、その熱を再利用する機能を有している。具体的には、排気熱回収器10は、インナーパイプ20と、アウターパイプ30と、バルブ40と、シールドパイプ50と、第一絞り部51と、流路60と、熱交換部70と、セパレータ80と、第二絞り部82と、を備えている。これらの各構成部分の具体的な構成について、以下、説明する。 The exhaust heat recovery device 10 has a function of recovering heat of the exhaust gas by exchanging heat between a refrigerant such as water and the exhaust gas and reusing the heat. Specifically, the exhaust heat recovery device 10 includes an inner pipe 20, an outer pipe 30, a valve 40, a shield pipe 50, a first throttle part 51, a flow path 60, a heat exchange part 70, a separator. 80 and a second diaphragm 82. The specific configuration of each of these components will be described below.
(インナーパイプ20)
インナーパイプ20は、車両(自動車)のエンジンからの排気ガスを車両後方側へ流通させる内管の一例である。具体的には、インナーパイプ20は、上流側パイプ22と、下流側パイプ24と、を有している。
(Inner pipe 20)
The inner pipe 20 is an example of an inner pipe that circulates exhaust gas from an engine of a vehicle (automobile) to the vehicle rear side. Specifically, the inner pipe 20 includes an upstream pipe 22 and a downstream pipe 24.
上流側パイプ22は、インナーパイプ20の上流側部分(前方側部分)を構成するパイプである。具体的には、上流側パイプ22は、上流部22Aと、下流部22Cと、連結部22Bと、を有している。 The upstream side pipe 22 is a pipe that constitutes an upstream side portion (front side portion) of the inner pipe 20. Specifically, the upstream pipe 22 includes an upstream portion 22A, a downstream portion 22C, and a connecting portion 22B.
上流部22Aは、排気熱回収器10に対する車両前方側(上流側)に配置された排気管102に接続される。この上流部22Aには、上流部22Aをその径方向(厚み方向)に貫通する複数の円孔22H(孔の一例)が形成されている。複数の円孔22Hは、上流部22Aの周方向に沿って一列に配置されている。 The upstream portion 22A is connected to an exhaust pipe 102 disposed on the vehicle front side (upstream side) with respect to the exhaust heat recovery device 10. In the upstream portion 22A, a plurality of circular holes 22H (an example of holes) penetrating the upstream portion 22A in the radial direction (thickness direction) are formed. The plurality of circular holes 22H are arranged in a line along the circumferential direction of the upstream portion 22A.
下流部22Cは、上流部22Aに対して下流側に配置された部分である。この下流部22Cは、上流部22Aよりも小径とされている。 The downstream portion 22C is a portion disposed on the downstream side with respect to the upstream portion 22A. The downstream portion 22C has a smaller diameter than the upstream portion 22A.
連結部22Bは、上流部22Aの下流端と下流部22Cの上流端とを連結する部分である。連結部22Bは、上流部22Aの下流端から下流部22Cの上流端にかけて、徐々に縮径されるテーパ状に形成されている。 The connecting portion 22B is a portion that connects the downstream end of the upstream portion 22A and the upstream end of the downstream portion 22C. The connecting portion 22B is formed in a tapered shape that gradually decreases in diameter from the downstream end of the upstream portion 22A to the upstream end of the downstream portion 22C.
下流側パイプ24は、インナーパイプ20の下流側部分を構成するパイプである。下流側パイプ24は、上流側パイプ22に対して下流側に配置されている。具体的には、下流側パイプ24は、上流部24Aと、下流部24Cと、を有している。 The downstream pipe 24 is a pipe that forms a downstream portion of the inner pipe 20. The downstream pipe 24 is disposed on the downstream side with respect to the upstream pipe 22. Specifically, the downstream pipe 24 has an upstream portion 24A and a downstream portion 24C.
上流部24Aは、上流端部の外周面が、上流側パイプ22の下流部22Cの下流端部の内周面に接合されている。この上流部24Aは、上流側パイプ22の下流部22Cの下流端部から車両後方側へ延出されている。 In the upstream portion 24 </ b> A, the outer peripheral surface of the upstream end portion is joined to the inner peripheral surface of the downstream end portion of the downstream portion 22 </ b> C of the upstream pipe 22. The upstream portion 24A extends from the downstream end of the downstream portion 22C of the upstream pipe 22 to the vehicle rear side.
下流部24Cは、上流部24Aの下流端から車両後方側へ延出されている。この下流部24Cは下流側に向けて徐々に拡径されたテーパ状に形成されている。下流部24Cは、インナーパイプ20の後端部を構成している。 The downstream portion 24C extends from the downstream end of the upstream portion 24A to the vehicle rear side. The downstream portion 24C is formed in a tapered shape that is gradually expanded in diameter toward the downstream side. The downstream portion 24 </ b> C constitutes the rear end portion of the inner pipe 20.
(アウターパイプ30)
アウターパイプ30は、インナーパイプ20の外周にインナーパイプ20の軸方向に沿って配置された外管の一例である。このアウターパイプ30は、インナーパイプ20の下流部24Cよりも車両後方側に延出されている。具体的には、アウターパイプ30は、上流側パイプ32と、中間パイプ33と、下流側パイプ34と、を有している。
(Outer pipe 30)
The outer pipe 30 is an example of an outer pipe arranged along the axial direction of the inner pipe 20 on the outer periphery of the inner pipe 20. The outer pipe 30 extends to the vehicle rear side from the downstream portion 24C of the inner pipe 20. Specifically, the outer pipe 30 includes an upstream pipe 32, an intermediate pipe 33, and a downstream pipe 34.
上流側パイプ32は、アウターパイプ30の上流側部分を構成するパイプである。この上流側パイプ32は、上流側部分(前端側部分)が縮径されている。この上流側部分がインナーパイプ20の上流側パイプ22の上流部22Aに接合されている。 The upstream pipe 32 is a pipe that constitutes an upstream part of the outer pipe 30. The upstream pipe 32 has a reduced diameter at the upstream portion (front end side portion). This upstream portion is joined to the upstream portion 22 </ b> A of the upstream pipe 22 of the inner pipe 20.
下流側パイプ34は、アウターパイプ30の下流側部分を構成するパイプである。この下流側パイプ34は、下部34Bにおいて、インナーパイプ20の軸方向(車両前後方向)に沿ったストレート形状とされている。下流側パイプ34の上部34Aは、上側へ突出する凸状に形成されている。これにより、バルブ40を配置する配置スペースが確保されている。 The downstream pipe 34 is a pipe that forms a downstream portion of the outer pipe 30. The downstream pipe 34 has a straight shape along the axial direction (vehicle longitudinal direction) of the inner pipe 20 at the lower portion 34B. The upper part 34A of the downstream pipe 34 is formed in a convex shape protruding upward. Thereby, the arrangement space which arrange | positions the valve | bulb 40 is ensured.
また、下流側パイプ34は、インナーパイプ20の後端部よりも車両後方側へ延び出ている。下流側パイプ34の下流端部(後端部)は、排気熱回収器10に対する車両後方側(下流側)に配置された排気管104に接続される。 Further, the downstream pipe 34 extends to the vehicle rear side from the rear end portion of the inner pipe 20. A downstream end (rear end) of the downstream pipe 34 is connected to an exhaust pipe 104 disposed on the vehicle rear side (downstream side) with respect to the exhaust heat recovery device 10.
中間パイプ33は、インナーパイプ20の軸方向(車両後方)に沿って一定の径とされたパイプで構成されている。中間パイプ33の上流端部の内周面及び下流端部の内周面は、それぞれ、上流側パイプ32の下流端部の外周面、下流側パイプ34の上流端部の外周面に接合されている。 The intermediate pipe 33 is configured by a pipe having a constant diameter along the axial direction of the inner pipe 20 (rear side of the vehicle). The inner peripheral surface of the upstream end of the intermediate pipe 33 and the inner peripheral surface of the downstream end are joined to the outer peripheral surface of the downstream end of the upstream pipe 32 and the outer peripheral surface of the upstream end of the downstream pipe 34, respectively. Yes.
(バルブ40)
バルブ40は、インナーパイプ20における下流側パイプ24の下流部24Cを開閉する弁である。具体的には、バルブ40は、弁体42と、バルブ軸42と、支持部材44と、を有している。
(Valve 40)
The valve 40 is a valve that opens and closes the downstream portion 24 </ b> C of the downstream pipe 24 in the inner pipe 20. Specifically, the valve 40 includes a valve body 42, a valve shaft 42, and a support member 44.
弁体42は、車両前後方向視にて円形とされた略円盤状に形成されている。弁体42は、車両後方側に向けて徐々に拡径されている。弁体42は、インナーパイプ20における下流側パイプ24の下流部24Cの内側に嵌まって、下流部24Cの開口を閉じることが可能な大きさ及び形状とされている。 The valve body 42 is formed in a substantially disk shape that is circular when viewed in the vehicle front-rear direction. The valve body 42 is gradually expanded in diameter toward the vehicle rear side. The valve body 42 is sized and shaped to fit inside the downstream portion 24C of the downstream pipe 24 in the inner pipe 20 and to close the opening of the downstream portion 24C.
支持部材44は、一端部が弁体42の背面(弁体42が図2に示す閉じた状態において車両後方側の面)に固定されている。支持部材44の他端部は、バルブ軸42の外周に固定されている。これにより、弁体42は、バルブ軸42に支持される。 One end of the support member 44 is fixed to the back surface of the valve body 42 (the surface on the vehicle rear side when the valve body 42 is closed as shown in FIG. 2). The other end of the support member 44 is fixed to the outer periphery of the valve shaft 42. Thereby, the valve body 42 is supported by the valve shaft 42.
バルブ軸42は、インナーパイプ20における下流部24Cと、アウターパイプ30の下流側パイプ34の上部34Aとの間で、車両幅方向に沿って配置されている。このバルブ軸42は、弁体42が下流部24Cの開口を開く開位置(図1に示す位置)と、下流部24Cの開口を閉じる閉位置(図2に示す位置)と、の間を回転するようになっている。バルブ軸42は、サーモアクチュエータなどの駆動部により、開位置と、閉位置との間を回転する。 The valve shaft 42 is disposed along the vehicle width direction between the downstream portion 24 </ b> C of the inner pipe 20 and the upper portion 34 </ b> A of the downstream pipe 34 of the outer pipe 30. The valve shaft 42 rotates between an open position (position shown in FIG. 1) where the valve body 42 opens the opening of the downstream portion 24C and a closed position (position shown in FIG. 2) which closes the opening of the downstream portion 24C. It is supposed to be. The valve shaft 42 is rotated between an open position and a closed position by a drive unit such as a thermoactuator.
(シールドパイプ50及び第一絞り部51)
シールドパイプ50は、インナーパイプ20の内側に配置され、インナーパイプ20との間に第一絞り部51を形成するパイプである。シールドパイプ50は、上流部52と、下流部56と、連結部54と、を有している。
(Shield pipe 50 and first throttle 51)
The shield pipe 50 is a pipe that is disposed on the inner side of the inner pipe 20 and forms the first throttle part 51 between the shield pipe 50 and the inner pipe 20. The shield pipe 50 has an upstream part 52, a downstream part 56, and a connecting part 54.
上流部52は、その外周面が、インナーパイプ20の上流側パイプ22の上流部22Aの内周面に接合されている。上流部52の外周面は、具体的には、円孔22Hよりも上流側(前方側)であって、上流部22Aと排気管102との接続部分よりも下流側(後方側)において、上流部22Aの内周面に接合されている。 The outer peripheral surface of the upstream portion 52 is joined to the inner peripheral surface of the upstream portion 22 </ b> A of the upstream pipe 22 of the inner pipe 20. Specifically, the outer peripheral surface of the upstream portion 52 is upstream (front side) from the circular hole 22H, and is downstream from the connection portion between the upstream portion 22A and the exhaust pipe 102 (rear side). It is joined to the inner peripheral surface of the portion 22A.
下流部56は、上流部52に対して下流側に配置された部分である。この下流部56は、上流部52よりも小径とされている。これにより、下流部56の外周面は、上流部22Aの内周面に対して、隙間を有した状態で対向している。下流部56の外周面は、具体的には、円孔22Hよりも下流側(後方側)において、上流部22Aの内周面に対して対向している。 The downstream portion 56 is a portion disposed on the downstream side with respect to the upstream portion 52. The downstream portion 56 has a smaller diameter than the upstream portion 52. Thereby, the outer peripheral surface of the downstream part 56 is opposed to the inner peripheral surface of the upstream part 22A with a gap. Specifically, the outer peripheral surface of the downstream portion 56 faces the inner peripheral surface of the upstream portion 22A on the downstream side (rear side) of the circular hole 22H.
連結部54は、上流部52の下流端と下流部56の上流端とを連結する部分である。連結部54は、上流部52の下流端から下流部56の上流端にかけて、徐々に縮径されるテーパ状に形成されている。これにより、連結部54の外周面は、下流側に行くにつれて、徐々に、上流部22Aの内周面から離れている。連結部54の外周面は、円孔22Hに対して対向している。 The connecting portion 54 is a portion that connects the downstream end of the upstream portion 52 and the upstream end of the downstream portion 56. The connecting portion 54 is formed in a tapered shape that gradually decreases in diameter from the downstream end of the upstream portion 52 to the upstream end of the downstream portion 56. Thereby, the outer peripheral surface of the connection part 54 is gradually separated from the inner peripheral surface of the upstream part 22A as it goes downstream. The outer peripheral surface of the connecting portion 54 faces the circular hole 22H.
そして、連結部54の外周面及び下流部56の外周面と、上流部22Aの内周面との間の隙間が、第一絞り部51として構成される。第一絞り部51は、インナーパイプ20の内部に対して下流側(後方側)へ向かって開口する流入口53を有している。この流入口53は、シールドパイプ50の下流部56の下流端と、インナーパイプ20の上流側パイプ22の上流部22Aの下流端と、の間に形成されている。この流入口53を通じて、インナーパイプ20の内部から第一絞り部51へ排気ガスが流入する。 And the clearance gap between the outer peripheral surface of the connection part 54 and the outer peripheral surface of the downstream part 56, and the internal peripheral surface of 22 A of upstream parts is comprised as the 1st aperture | diaphragm | squeeze part 51. FIG. The first throttle 51 has an inlet 53 that opens toward the downstream side (rear side) with respect to the inside of the inner pipe 20. The inflow port 53 is formed between the downstream end of the downstream portion 56 of the shield pipe 50 and the downstream end of the upstream portion 22A of the upstream pipe 22 of the inner pipe 20. Exhaust gas flows into the first throttle 51 from the inner pipe 20 through the inlet 53.
第一絞り部51では、流入口53からインナーパイプ20における上流側(前方側)へ流路が形成されている。さらに、第一絞り部51の流路の下流端は、円孔22Hと連通している。 In the first throttle part 51, a flow path is formed from the inlet 53 to the upstream side (front side) of the inner pipe 20. Furthermore, the downstream end of the flow path of the first throttle portion 51 communicates with the circular hole 22H.
これにより、第一絞り部51では、インナーパイプ20の内部から流入口53を通じて流入した排気ガスを前方側へ流通させて、その排気ガスを円孔22Hを通じてインナーパイプ20の径方向外側へ導く。 Thereby, in the 1st aperture | diaphragm | squeeze part 51, the exhaust gas which flowed in through the inflow port 53 from the inside of the inner pipe 20 is distribute | circulated to the front side, The exhaust gas is guide | induced to the radial direction outer side of the inner pipe 20 through the circular hole 22H.
第一絞り部51では、流路断面積が所定の範囲に制限されることで、排気ガスの流速が高められている。なお、第一絞り部51は、少なくとも、流路幅(シールドパイプ50の径方向に沿った幅)が、円孔22Hの孔径よりも小さくされている。また、第一絞り部51の上下流側(インナーパイプ20の内部流路及び円孔22H)よりも、流路断面積が狭くされることで、排気ガスの流速が高くされていることが望ましい。 In the first throttle part 51, the flow rate of the exhaust gas is increased by restricting the cross-sectional area of the flow path to a predetermined range. Note that at least the flow path width (the width along the radial direction of the shield pipe 50) of the first throttle part 51 is made smaller than the hole diameter of the circular hole 22H. Further, it is desirable that the flow rate of the exhaust gas is increased by making the flow path cross-sectional area narrower than the upstream and downstream sides of the first throttle part 51 (the internal flow path of the inner pipe 20 and the circular hole 22H). .
(流路60)
流路60は、インナーパイプ20とアウターパイプ30との間に形成された流路である。流路60は、第一絞り部51から円孔22Hを通じてインナーパイプ20の径方向外側へ導かれた排気ガスを、インナーパイプ20の径方向外側で車両後方側へ流通させる。流路60を流通した排気ガスは、アウターパイプ30におけるインナーパイプ20の下流部22Cよりも車両後方側へ延出した延出部37の内部を通って、排気管104へ流入する。
(Flow path 60)
The flow path 60 is a flow path formed between the inner pipe 20 and the outer pipe 30. The flow path 60 distributes the exhaust gas guided from the first throttle part 51 to the radially outer side of the inner pipe 20 through the circular hole 22H to the vehicle rear side on the radially outer side of the inner pipe 20. The exhaust gas flowing through the flow path 60 flows into the exhaust pipe 104 through the inside of the extending portion 37 that extends to the vehicle rear side of the downstream portion 22C of the inner pipe 20 in the outer pipe 30.
(熱交換部70)
熱交換部70は、インナーパイプ20の径方向外側に配置されており、流路60を流通する排気ガスと冷媒との間で熱交換する熱交換部である。冷媒としては、一例として、エンジン冷却水が用いられる。具体的には、熱交換部70は、複数のフィン72と、水路形成パイプ74と、断熱材76と、を有している。
(Heat exchange part 70)
The heat exchanging unit 70 is disposed outside the inner pipe 20 in the radial direction, and is a heat exchanging unit that exchanges heat between the exhaust gas flowing through the flow path 60 and the refrigerant. As an example, engine coolant is used as the refrigerant. Specifically, the heat exchange unit 70 includes a plurality of fins 72, a water channel forming pipe 74, and a heat insulating material 76.
各フィン72は、インナーパイプ20の周方向を厚み方向とする板状に形成されている。複数のフィン72は、インナーパイプ20の周方向に沿って、間隔をおいて配置されている。流路60を流通する排気ガスは、複数のフィン72の間を通過するようになっている。 Each fin 72 is formed in a plate shape in which the circumferential direction of the inner pipe 20 is the thickness direction. The plurality of fins 72 are arranged at intervals along the circumferential direction of the inner pipe 20. Exhaust gas flowing through the flow path 60 passes between the plurality of fins 72.
断熱材76は、断熱性を有する材料によって円筒状に形成されており、インナーパイプ20と同軸で配置されている。断熱材76の材料としては、例えば、ムライトやインタラム(スリーエム社の商品名)を挙げることができるが、これらに限定されない。 The heat insulating material 76 is formed in a cylindrical shape from a material having heat insulating properties, and is disposed coaxially with the inner pipe 20. Examples of the material for the heat insulating material 76 include, but are not limited to, mullite and interlam (trade name of 3M).
水路形成パイプ74は、冷媒としてのエンジン冷却水を流通させる水路75を形成するためのパイプである。水路形成パイプ74は、前端部及び後端部が縮径されて、中間パイプ33の外周面に接合されている。これにより、水路形成パイプ74の軸方向中間部の内周面と、中間パイプ33の外周面との間に、水路75が形成されている。水路形成パイプ74には、水路75に冷却水を流入させる流入口(図示省略)と、水路75から冷却水を流出させる流出口(図示省略)と、が形成されている。なお、本実施形態では、水路形成パイプ74は、二部品で構成されているが、一部品で構成されていてもよい。 The water channel forming pipe 74 is a pipe for forming a water channel 75 through which engine cooling water as a refrigerant flows. The water channel forming pipe 74 is reduced in diameter at the front end portion and the rear end portion and joined to the outer peripheral surface of the intermediate pipe 33. Thereby, a water channel 75 is formed between the inner peripheral surface of the intermediate portion in the axial direction of the water channel forming pipe 74 and the outer peripheral surface of the intermediate pipe 33. The water channel forming pipe 74 is formed with an inflow port (not shown) through which cooling water flows into the water channel 75 and an outflow port (not shown) through which cooling water flows out of the water channel 75. In addition, in this embodiment, although the water channel formation pipe 74 is comprised by two parts, you may be comprised by one part.
熱交換部70では、流路60を流通する排気ガスの熱が、複数のフィン72及び中間パイプ33を通じて、水路75を流通する冷却水に伝わる。これにより、流路60を流通する排気ガスと冷却水との間で熱交換がなされる。なお、前述の中間パイプ33は、熱交換部70の一部を構成するものと把握することができる。 In the heat exchanging unit 70, the heat of the exhaust gas flowing through the flow path 60 is transmitted to the cooling water flowing through the water channel 75 through the plurality of fins 72 and the intermediate pipe 33. Thereby, heat exchange is performed between the exhaust gas flowing through the flow path 60 and the cooling water. The intermediate pipe 33 described above can be understood as constituting a part of the heat exchange unit 70.
(セパレータ80及び第二絞り部82)
セパレータ80は、インナーパイプ20の径方向外側であってアウターパイプ30の内側に配置されており、流路60に第二絞り部82を形成するパイプである。
(Separator 80 and second throttle 82)
The separator 80 is a pipe that is disposed radially outside the inner pipe 20 and inside the outer pipe 30, and forms the second throttle portion 82 in the flow path 60.
セパレータ80は、円筒部85と、フランジ部83と、を有している。円筒部85は、円筒状に形成されており、内周面が、インナーパイプ20における上流側パイプ22の下流部22Cの外周面に接合されている。 The separator 80 has a cylindrical portion 85 and a flange portion 83. The cylindrical portion 85 is formed in a cylindrical shape, and the inner peripheral surface is joined to the outer peripheral surface of the downstream portion 22 </ b> C of the upstream pipe 22 in the inner pipe 20.
フランジ部83は、円筒部85の前端部から円筒部85の径方向外側へ張り出している。このフランジ部83の外周端部とアウターパイプ30の下流側パイプ34との間に第二絞り部82が形成されている。第二絞り部82では、流路断面積が所定の範囲に制限されることで、排気ガスの流速が高められている。具体的には、第二絞り部82は、流路60における第二絞り部82の前後(上下流側)よりも、流路断面積が狭くされることで、排気ガスの流速が高くされている。 The flange portion 83 projects from the front end portion of the cylindrical portion 85 to the outside in the radial direction of the cylindrical portion 85. A second throttle portion 82 is formed between the outer peripheral end portion of the flange portion 83 and the downstream pipe 34 of the outer pipe 30. In the second throttle portion 82, the flow rate of the exhaust gas is increased by restricting the cross-sectional area of the flow path to a predetermined range. Specifically, the flow rate of the exhaust gas is increased in the second throttle portion 82 by making the channel cross-sectional area narrower than before and after (upstream and downstream sides) of the second throttle portion 82 in the channel 60. Yes.
(本実施形態の作用効果)
次に、本実施形態の作用効果を説明する。
(Operational effect of this embodiment)
Next, the function and effect of this embodiment will be described.
本実施形態に係る排気熱回収器10によれば、エンジンからの排気ガスが、インナーパイプ20を車両後方側へ流通する。図2に示されるように、バルブ40によって、インナーパイプ20における下流側パイプ24の下流部24Cが閉鎖されると、インナーパイプ20の内部の排気ガスは、インナーパイプ20の内部から流入口53を通じて第一絞り部51に流入する。第一絞り部51に流入した排気ガスは、第一絞り部51を車両前方側へ流通し、インナーパイプ20の円孔22Hを通じて、インナーパイプ20の径方向外側へ導かれる。 According to the exhaust heat recovery device 10 according to the present embodiment, the exhaust gas from the engine flows through the inner pipe 20 to the vehicle rear side. As shown in FIG. 2, when the downstream portion 24 </ b> C of the downstream pipe 24 in the inner pipe 20 is closed by the valve 40, the exhaust gas inside the inner pipe 20 passes through the inlet 53 from the inside of the inner pipe 20. It flows into the first throttle part 51. The exhaust gas that has flowed into the first throttle portion 51 flows through the first throttle portion 51 toward the vehicle front side, and is guided to the radially outer side of the inner pipe 20 through the circular hole 22H of the inner pipe 20.
インナーパイプ20の径方向外側へ導かれた排気ガスは、インナーパイプ20とアウターパイプ30との間に形成された流路60を車両後方側へ流通する。流路60を流通する排気ガスは、熱交換部70において、水路75を流通する冷却水との間で熱交換される。熱交換部70において熱交換された排気ガスは、第二絞り部82を流通し、流路60からアウターパイプ30の延出部37の内部を通じて、排気管104へ流入する。 The exhaust gas guided to the radially outer side of the inner pipe 20 flows through the flow path 60 formed between the inner pipe 20 and the outer pipe 30 to the vehicle rear side. The exhaust gas flowing through the flow path 60 is heat-exchanged with the cooling water flowing through the water channel 75 in the heat exchanging unit 70. The exhaust gas heat-exchanged in the heat exchange part 70 flows through the second throttle part 82 and flows into the exhaust pipe 104 from the flow path 60 through the inside of the extension part 37 of the outer pipe 30.
一方、図1に示されるように、バルブ40によって、インナーパイプ20における下流側パイプ24の下流部24Cが開放されると、インナーパイプ20の内部の排気ガスは、下流側パイプ24の下流部24Cからアウターパイプ30の延出部37の内部を通じて、排気管104へ流入する。 On the other hand, as shown in FIG. 1, when the downstream portion 24 </ b> C of the downstream pipe 24 in the inner pipe 20 is opened by the valve 40, the exhaust gas inside the inner pipe 20 flows into the downstream portion 24 </ b> C of the downstream pipe 24. To the exhaust pipe 104 through the inside of the extending portion 37 of the outer pipe 30.
また、インナーパイプ20の内部の排気ガスの一部が、第一絞り部51、円孔22H及び流路60を通じて、熱交換部70へ向かおうとする。 Further, a part of the exhaust gas inside the inner pipe 20 tends to go to the heat exchanging unit 70 through the first throttle portion 51, the circular hole 22 </ b> H, and the flow path 60.
ここで、本実施形態の構成では、流路60における熱交換部70よりも流通方向下流側だけでなく、円孔22Hを通じて流路60へ排気ガスを導く導入部分にも絞り部(第一絞り部51)が設けられている。絞り部では、流路断面積が所定の範囲に制限されることで、排気ガスの流速が高められている。流速が高いと、ベルヌーイの定理により、圧力が低下するため、流路60への導入部分にも絞り部(第一絞り部51)を設けることで、流路60への導入部分での圧力と、流路60における熱交換部70よりも流通方向下流側での圧力との差が小さくなる。 Here, in the configuration of the present embodiment, not only the heat exchange part 70 in the flow path 60 on the downstream side in the flow direction but also the introduction part that leads the exhaust gas to the flow path 60 through the circular hole 22H (first restriction). Part 51). In the throttle portion, the flow rate of the exhaust gas is increased by restricting the cross-sectional area of the flow path to a predetermined range. When the flow velocity is high, the pressure decreases according to Bernoulli's theorem. Therefore, by providing a throttle part (first throttle part 51) at the introduction part to the flow path 60, the pressure at the introduction part to the flow path 60 can be reduced. In addition, the difference from the pressure on the downstream side in the flow direction with respect to the heat exchange unit 70 in the flow path 60 becomes smaller.
これにより、インナーパイプ20の内部の排気ガスの一部が、第一絞り部51、円孔22H及び流路60を通じて、熱交換部70へ流入しくい。したがって、本実施形態の構成によれば、インナーパイプ20における下流側パイプ24の下流部24Cが開放されている場合に、インナーパイプ20から熱交換部70へ排気ガスが流入することを抑制できる。これにより、排気ガスの熱の回収を望まない場合において、排気ガスの熱が回収されることが抑制される。 Thereby, a part of the exhaust gas inside the inner pipe 20 does not flow into the heat exchanging part 70 through the first throttle part 51, the circular hole 22 </ b> H and the flow path 60. Therefore, according to the configuration of the present embodiment, it is possible to suppress the exhaust gas from flowing from the inner pipe 20 to the heat exchange unit 70 when the downstream portion 24C of the downstream pipe 24 in the inner pipe 20 is opened. As a result, when the heat recovery of the exhaust gas is not desired, the recovery of the heat of the exhaust gas is suppressed.
本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形、変更、改良が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications, changes, and improvements can be made without departing from the spirit of the present invention.
10 排気熱回収器
20 インナーパイプ(内管の一例)
22H 円孔(孔の一例)
24C 下流部(後端部の一例)
30 アウターパイプ(外管の一例)
40 バルブ
51 第一絞り部
53 流入口
60 流路
70 熱交換部
82 第二絞り部
10 Exhaust heat recovery device 20 Inner pipe (example of inner pipe)
22H circular hole (example of hole)
24C downstream part (example of rear end part)
30 Outer pipe (an example of an outer pipe)
40 Valve 51 First throttle part 53 Inlet 60 Channel 70 Heat exchange part 82 Second throttle part
Claims (1)
前記内管の外周に前記内管の軸方向に沿って配置され、前記内管の後端部よりも車両後方側に延出された外管と、
前記内管の後端部を開閉するバルブと、
前記内管の内部に対して車両後方側へ向かって開口する流入口を有し、前記内管の内部から前記流入口を通じて流入した排気ガスを車両前方側へ流通させ、該排気ガスを前記内管に形成された孔を通じて前記内管の径方向外側へ導く第一絞り部と、
前記内管と前記外管との間に形成され、前記孔を通じて前記内管の径方向外側へ導かれた排気ガスを、前記内管の径方向外側で車両後方側へ流通させる流路と、
前記内管の径方向外側に配置され、前記流路を流通する排気ガスと冷媒との間で熱交換する熱交換部と、
前記流路における前記熱交換部よりも流通方向下流側に設けられた第二絞り部と、
を備える排気熱回収器。 An inner pipe for distributing exhaust gas from the engine to the rear side of the vehicle,
An outer pipe disposed on the outer circumference of the inner pipe along the axial direction of the inner pipe and extending to the vehicle rear side from the rear end of the inner pipe;
A valve for opening and closing the rear end of the inner pipe;
An inflow opening that opens toward the rear side of the vehicle with respect to the inside of the inner pipe, exhaust gas flowing from the inside of the inner pipe through the inflow opening is circulated to the front side of the vehicle, and the exhaust gas is A first throttle portion that leads to the radially outer side of the inner tube through a hole formed in the tube;
A flow path formed between the inner pipe and the outer pipe and through which exhaust gas guided to the radially outer side of the inner pipe through the hole is circulated to the vehicle rear side on the radially outer side of the inner pipe;
A heat exchanging part that is arranged on the radially outer side of the inner pipe and exchanges heat between the exhaust gas flowing through the flow path and the refrigerant;
A second throttle part provided downstream in the flow direction from the heat exchange part in the flow path;
Exhaust heat recovery device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017009540A JP6620764B2 (en) | 2017-01-23 | 2017-01-23 | Exhaust heat recovery unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017009540A JP6620764B2 (en) | 2017-01-23 | 2017-01-23 | Exhaust heat recovery unit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018119418A JP2018119418A (en) | 2018-08-02 |
| JP6620764B2 true JP6620764B2 (en) | 2019-12-18 |
Family
ID=63044388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017009540A Expired - Fee Related JP6620764B2 (en) | 2017-01-23 | 2017-01-23 | Exhaust heat recovery unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6620764B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7217654B2 (en) | 2019-03-26 | 2023-02-03 | 日本碍子株式会社 | Heat exchanger |
| JP7062621B2 (en) * | 2019-09-12 | 2022-05-06 | 日本碍子株式会社 | Heat exchanger |
| JP7046039B2 (en) | 2019-09-12 | 2022-04-01 | 日本碍子株式会社 | Heat exchanger |
| JP2022068969A (en) * | 2020-10-23 | 2022-05-11 | 株式会社ユタカ技研 | Exhaust heat recovery device |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008069750A (en) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Toyota Motor Corp | Exhaust heat recovery device |
| DE102010011472A1 (en) * | 2010-03-15 | 2011-09-15 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Device for exhaust gas heat utilization in internal combustion engine of motor car, has extension substance actuator provided for temperature-dependent operation of valve flap that is movable between closing and open positions |
| JP5835353B2 (en) * | 2012-01-17 | 2015-12-24 | トヨタ自動車株式会社 | Thermoelectric generator |
| JP6725204B2 (en) * | 2014-12-03 | 2020-07-15 | フタバ産業株式会社 | Exhaust heat recovery device |
-
2017
- 2017-01-23 JP JP2017009540A patent/JP6620764B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2018119418A (en) | 2018-08-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6620764B2 (en) | Exhaust heat recovery unit | |
| AU2013300402B2 (en) | Exhaust heat recovery device | |
| EP2843213B1 (en) | Heat exchanger for aircraft engine | |
| KR20170088993A (en) | Heat recovery device and exhaust line fitted with such device | |
| JP4810511B2 (en) | Waste heat recovery device for internal combustion engine | |
| WO2016098395A1 (en) | Valve device and exhaust heat recovery device | |
| JP6577282B2 (en) | Heat exchanger | |
| JP2011074862A (en) | Intake manifold | |
| JP5673229B2 (en) | Exhaust heat exchanger | |
| JP6725539B2 (en) | Valve device and exhaust heat recovery device | |
| JP6499325B2 (en) | Exhaust heat recovery device | |
| JP6687649B2 (en) | Exhaust heat recovery device | |
| US20170343302A1 (en) | Heat exchanger | |
| JP2017040197A (en) | Fan shroud | |
| US20180266369A1 (en) | Exhaust heat recovery device | |
| JP7227756B2 (en) | Heat exchanger | |
| US10697403B2 (en) | Exhaust heat recovery device | |
| JP6747758B2 (en) | Exhaust turbocharger | |
| JP6483409B2 (en) | Heat exchanger | |
| JP6440020B2 (en) | EGR mixed structure | |
| JP2021085376A (en) | Exhaust heat recovery device | |
| JP2010249479A (en) | Heat exchanger | |
| JP2008019778A (en) | Flowing medium discharging structure of radiator | |
| JP2019135379A (en) | Vehicular ventilation system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190213 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20191015 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191023 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191105 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6620764 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |