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JP7590307B2 - Exhaust heat recovery device - Google Patents
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Description

本開示は、排気熱回収器に関する。 This disclosure relates to an exhaust heat recovery device.

自動車用の内燃機関における排気ガスの熱を冷却水によって回収すると共に、EGR(排気再循環)ガスとして内燃機関に循環させる排気熱回収器が公知である(特許文献1参照)。 An exhaust heat recovery device is known that recovers heat from exhaust gas in an automobile internal combustion engine using cooling water and circulates the heat to the internal combustion engine as EGR (exhaust gas recirculation) gas (see Patent Document 1).

この排気熱回収器では、排気ガスの主流路内に設けられたバルブによって熱交換器への流入量を制御し、さらにEGR流路内に設けられた別のバルブによってEGRガス量を制御している。 In this exhaust heat recovery system, a valve installed in the main exhaust gas flow path controls the amount of exhaust gas flowing into the heat exchanger, and another valve installed in the EGR flow path controls the amount of EGR gas.

特開2017-82706号公報JP 2017-82706 A

上述の排気熱回収器では、2つのバルブが別々の流路に独立して設けられる。そのため、バルブの取り付け構造や、制御機構が煩雑となりやすい。 In the above-mentioned exhaust heat recovery device, two valves are installed independently in separate flow paths. This can lead to complex valve installation structures and control mechanisms.

本開示の一局面は、バルブの構成を簡素化できる排気熱回収器を提供することを目的としている。 One aspect of the present disclosure aims to provide an exhaust heat recovery device that can simplify the valve configuration.

本開示の一態様は、内燃機関の排気ガスと、冷却水との間で熱交換を行う熱交換部と、排気ガスを導入する導入口と、排気ガスを外部に排出する主排出口と、熱交換部へ排気ガスを供給する供給口と、を有する主流路と、主流路の内部に配置されると共に、主流路から熱交換部への排気ガスの供給量を調整するように構成されたバルブ機構と、を備える排気熱回収器である。 One aspect of the present disclosure is an exhaust heat recovery device that includes a heat exchange section that exchanges heat between exhaust gas from an internal combustion engine and coolant, a main flow path that has an inlet for introducing exhaust gas, a main exhaust port for discharging exhaust gas to the outside, and a supply port for supplying exhaust gas to the heat exchange section, and a valve mechanism that is disposed inside the main flow path and is configured to adjust the amount of exhaust gas supplied from the main flow path to the heat exchange section.

バルブ機構は、主排出口への排気ガスの流量を調整するように構成されたメインバルブと、供給口の開度を調整するように構成されたサブバルブと、メインバルブとサブバルブとが取り付けられると共に、軸回転によりメインバルブとサブバルブとを回転させるように構成された軸部と、を有する。 The valve mechanism has a main valve configured to adjust the flow rate of exhaust gas to the main exhaust port, a sub-valve configured to adjust the opening of the supply port, and a shaft portion to which the main valve and sub-valve are attached and configured to rotate the main valve and sub-valve by shaft rotation.

このような構成によれば、共通する軸部に取り付けられたメインバルブとサブバルブとによって、EGR流路に供給される排気ガスの流量を調整することができる。そのため、バルブの構成を簡素化できる。 With this configuration, the flow rate of exhaust gas supplied to the EGR passage can be adjusted by the main valve and sub-valve attached to a common shaft portion. This simplifies the valve configuration.

本開示の一態様では、サブバルブは、軸部によってメインバルブと一体となって回転してもよい。このような構成によれば、メインバルブとサブバルブとの制御を同時に行えるため、バルブの構成の簡素化を促進できる。 In one aspect of the present disclosure, the sub-valve may rotate integrally with the main valve via the shaft. This configuration allows the main valve and the sub-valve to be controlled simultaneously, which can facilitate simplification of the valve configuration.

本開示の一態様では、熱交換部は、主流路の少なくとも一部を径方向外側から囲むように配置されてもよい。このような構成によれば、主流路から熱交換部への流路を短縮できると共に、排気熱回収器を小型化することができる。 In one aspect of the present disclosure, the heat exchange section may be disposed so as to surround at least a portion of the main flow path from the radially outer side. With this configuration, the flow path from the main flow path to the heat exchange section can be shortened, and the exhaust heat recovery device can be made smaller.

本開示の一態様では、サブバルブは、軸部の径方向において、軸部と対向してもよい。このような構成によれば、主流路に設けられる供給口の開口面積を大きくすることができる。その結果、排気ガスの最大循環量を大きくすることができる。 In one aspect of the present disclosure, the sub-valve may face the shaft portion in the radial direction of the shaft portion. With this configuration, the opening area of the supply port provided in the main flow passage can be increased. As a result, the maximum amount of exhaust gas circulated can be increased.

本開示の一態様は、熱交換部を通過した排気ガスが流れるEGR流路をさらに備えてもよい。EGR流路内にはバルブが存在しなくてもよい。このような構成によれば、EGR流路に遮蔽物が存在しないため、排気ガスの最大循環量を大きくすることができる。 One aspect of the present disclosure may further include an EGR flow passage through which exhaust gas that has passed through the heat exchanger flows. There may be no valve in the EGR flow passage. With this configuration, there is no obstruction in the EGR flow passage, so the maximum amount of exhaust gas circulating can be increased.

図1A及び図1Bは、実施形態の排気熱回収器の配置を示す模式図である。1A and 1B are schematic diagrams showing the arrangement of an exhaust heat recovery device according to an embodiment. 図2Aは、EGRモードにおける実施形態の排気熱回収器の模式的な断面図であり、図2Bは、図2Aの排気熱回収器におけるバルブ機構の模式的な斜視図である。FIG. 2A is a schematic cross-sectional view of an exhaust heat recovery device of an embodiment in an EGR mode, and FIG. 2B is a schematic perspective view of a valve mechanism in the exhaust heat recovery device of FIG. 2A. 図3は、図2Aの排気熱回収器における熱交換部の模式的な正面図である。FIG. 3 is a schematic front view of a heat exchange section in the exhaust heat recovery device of FIG. 2A. 図4Aは、中間状態における図2Aの排気熱回収器の模式的な断面図であり、図4Bは、図4Aの排気熱回収器におけるバルブ機構の模式的な斜視図である。4A is a schematic cross-sectional view of the exhaust heat recovery device of FIG. 2A in an intermediate state, and FIG. 4B is a schematic perspective view of a valve mechanism in the exhaust heat recovery device of FIG. 4A. 図5Aは、非EGRモードにおける図2Aの排気熱回収器の模式的な断面図であり、図5Bは、図5Aの排気熱回収器におけるバルブ機構の模式的な斜視図である。5A is a schematic cross-sectional view of the exhaust heat recovery device of FIG. 2A in a non-EGR mode, and FIG. 5B is a schematic perspective view of a valve mechanism in the exhaust heat recovery device of FIG. 5A. 図6A及び図6Bは、図2Aとは異なる実施形態の排気熱回収器の模式的な断面図である。6A and 6B are schematic cross-sectional views of an exhaust heat recovery device according to an embodiment different from that shown in FIG. 2A. 図7Aは、図2Aとは異なる実施形態の排気熱回収器のEGRモードにおけるバルブ機構の模式的な正面図であり、図7Bは、図7Aのバルブ機構の模式的な側面図であり、図7Cは、中間状態における図7Aのバルブ機構の模式的な正面図であり、図7Dは、図7Cのバルブ機構の模式的な側面図であり、図7Eは、非EGRモードにおける図7Aのバルブ機構の模式的な正面図であり、図7Fは、図7Eのバルブ機構の模式的な側面図である。7A is a schematic front view of the valve mechanism in EGR mode of an exhaust heat recovery device of an embodiment different from that of FIG. 2A, FIG. 7B is a schematic side view of the valve mechanism of FIG. 7A, FIG. 7C is a schematic front view of the valve mechanism of FIG. 7A in an intermediate state, FIG. 7D is a schematic side view of the valve mechanism of FIG. 7C, FIG. 7E is a schematic front view of the valve mechanism of FIG. 7A in non-EGR mode, and FIG. 7F is a schematic side view of the valve mechanism of FIG. 7E.

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
[1.第1実施形態]
[1-1.構成]
図1A及び図1Bに示す排気熱回収器1は、内燃機関101の排気ガス流路内に設けられている。
Hereinafter, embodiments to which the present disclosure is applied will be described with reference to the drawings.
[1. First embodiment]
[1-1. Configuration]
An exhaust heat recovery device 1 shown in FIGS. 1A and 1B is provided in an exhaust gas flow path of an internal combustion engine 101.

排気熱回収器1は、排気ガスの浄化を行う。また、排気熱回収器1は、浄化した排気ガスの一部の熱を冷却水に回収した上で、冷却された排気ガスをEGRガスとして内燃機関101に循環させる。 The exhaust heat recovery device 1 purifies the exhaust gas. In addition, the exhaust heat recovery device 1 recovers a portion of the heat of the purified exhaust gas into the cooling water, and then circulates the cooled exhaust gas to the internal combustion engine 101 as EGR gas.

排気熱回収器1が設けられる内燃機関101としては、例えば、自動車に用いられるガソリンエンジン又はディーゼルエンジンが挙げられる。排気熱回収器1においてEGRガスとして循環されなかった排気ガスは、下流側のサブマフラ104及びメインマフラ105を通過して、系外に排出される。 The internal combustion engine 101 in which the exhaust heat recovery device 1 is installed may be, for example, a gasoline engine or a diesel engine used in an automobile. Exhaust gas that is not circulated as EGR gas in the exhaust heat recovery device 1 passes through the downstream sub-muffler 104 and main muffler 105 and is discharged outside the system.

排気熱回収器1は、図1Aに示すように、SC(Start Catalyst)触媒装置102の下流側に配置されてもよい。この場合、排気熱回収器1は、UF(Under Floor)触媒装置として機能する。また、排気熱回収器1は、図1Bに示すように、UF触媒装置103の上流側に配置されてもよい。この場合、排気熱回収器1は、SC触媒装置として機能する。 The exhaust heat recovery device 1 may be disposed downstream of the SC (Start Catalyst) catalytic device 102 as shown in FIG. 1A. In this case, the exhaust heat recovery device 1 functions as a UF (Under Floor) catalytic device. The exhaust heat recovery device 1 may also be disposed upstream of the UF catalytic device 103 as shown in FIG. 1B. In this case, the exhaust heat recovery device 1 functions as an SC catalytic device.

図2Aに示すように、排気熱回収器1は、触媒ケース2と、触媒3と、熱交換部4と、主流路5と、EGR流路6と、バルブ機構7と、アクチュエータ8とを備える。 As shown in FIG. 2A, the exhaust heat recovery device 1 includes a catalyst case 2, a catalyst 3, a heat exchange section 4, a main flow path 5, an EGR flow path 6, a valve mechanism 7, and an actuator 8.

<触媒ケース>
触媒ケース2は、内燃機関101の排気ガスGが軸方向に流れる内部空間を有する筒状の部材である。触媒ケース2の下流側には、主流路5が接続されている。
<Catalyst case>
The catalyst case 2 is a cylindrical member having an internal space through which exhaust gas G from the internal combustion engine 101 flows in the axial direction. A main flow passage 5 is connected to the downstream side of the catalyst case 2.

<触媒>
触媒3は、排気ガスGとの接触によって排気ガスG中の環境汚染物質を改質又は捕集し、排気ガスGを浄化する。
<Catalyst>
The catalyst 3 purifies the exhaust gas G by coming into contact with the exhaust gas G and reforming or capturing environmental pollutants in the exhaust gas G.

触媒3は、触媒ケース2に格納されている。触媒3は、例えば、触媒ケース2の軸方向に延伸する複数の仕切り板が格子状に配置された立体形状(例えばハニカム形状)を有する。 The catalyst 3 is stored in the catalyst case 2. The catalyst 3 has, for example, a three-dimensional shape (e.g., a honeycomb shape) in which multiple partition plates extending in the axial direction of the catalyst case 2 are arranged in a lattice pattern.

<熱交換部>
熱交換部4は、内燃機関101の排気ガスGと、冷却水との間で熱交換を行う部位である。
<Heat exchange section>
The heat exchange section 4 is a section that exchanges heat between the exhaust gas G of the internal combustion engine 101 and the cooling water.

熱交換部4は、主流路5の少なくとも一部を径方向(つまり、排気ガスGの流れ方向と交差する方向)外側から囲むように配置されている。図3に示すように、熱交換部4は、主流路5が内部に挿通された円環形状を有する。熱交換部4は、第1通水口41と、第2通水口42と、伝熱部材43とを有する。 The heat exchange unit 4 is disposed so as to surround at least a portion of the main flow passage 5 from the outside in the radial direction (i.e., the direction intersecting the flow direction of the exhaust gas G). As shown in FIG. 3, the heat exchange unit 4 has a circular ring shape with the main flow passage 5 inserted therein. The heat exchange unit 4 has a first water passage port 41, a second water passage port 42, and a heat transfer member 43.

排気ガスGを冷却する冷却水は、第1通水口41及び第2通水口42の一方から熱交換部4内に供給され、伝熱部材43を通過後、第1通水口41及び第2通水口42の他方から排出される。 The cooling water that cools the exhaust gas G is supplied into the heat exchange section 4 from one of the first water inlet 41 and the second water inlet 42, passes through the heat transfer member 43, and is discharged from the other of the first water inlet 41 and the second water inlet 42.

伝熱部材43は、主流路5における排気ガスGの流れ方向に沿って並置された複数の伝熱プレートを有する。伝熱プレートは、一方の面に接触する排気ガスGと、他方の面に接触する冷却水との間で熱交換を行う。伝熱プレートは、主流路5を径方向外側から囲っている。なお、伝熱プレートの代わりに、複数のフィンを有するチューブが用いられてもよい。 The heat transfer member 43 has multiple heat transfer plates arranged side by side along the flow direction of the exhaust gas G in the main flow path 5. The heat transfer plates exchange heat between the exhaust gas G in contact with one surface and the cooling water in contact with the other surface. The heat transfer plates surround the main flow path 5 from the radial outside. Note that a tube with multiple fins may be used instead of the heat transfer plates.

排気ガスGは、主流路5の供給口53から熱交換部4の内部へ供給される。熱交換後の排気ガスGは、熱交換部4の内部からEGR流路6へと排出され、EGR流路6を経由して内燃機関101に送られる。 The exhaust gas G is supplied to the inside of the heat exchange section 4 from the supply port 53 of the main flow passage 5. After heat exchange, the exhaust gas G is discharged from the inside of the heat exchange section 4 to the EGR flow passage 6 and is sent to the internal combustion engine 101 via the EGR flow passage 6.

<主流路>
図2Aに示す主流路5は、導入口51と、主排出口52と、供給口53と、バルブ収容部54とを有する配管である。
<Main flow path>
The main flow path 5 shown in FIG. 2A is a pipe having an inlet 51, a main outlet 52, a supply port 53, and a valve housing portion 54.

導入口51は、触媒3を通過した排気ガスGを主流路5の内部へ導入する。主排出口52は、排気ガスGを排気熱回収器1の外部に排出する。本実施形態では、導入口51と主排出口52とは、対向するように配置されている。 The inlet 51 introduces the exhaust gas G that has passed through the catalyst 3 into the main flow passage 5. The main exhaust port 52 exhausts the exhaust gas G to the outside of the exhaust heat recovery device 1. In this embodiment, the inlet 51 and the main exhaust port 52 are arranged to face each other.

つまり、導入口51における排気ガスGの流れ方向と、主排出口52における排気ガスGの流れ方向とは平行である。さらに、導入口51の中心は、導入口51における排気ガスGの流れ方向から視て、主排出口52と重なっている。なお、主流路5内において排気ガスGの流れ方向が湾曲していてもよい。 In other words, the flow direction of the exhaust gas G at the inlet 51 is parallel to the flow direction of the exhaust gas G at the main exhaust outlet 52. Furthermore, the center of the inlet 51 overlaps with the main exhaust outlet 52 when viewed from the flow direction of the exhaust gas G at the inlet 51. Note that the flow direction of the exhaust gas G may be curved within the main flow passage 5.

供給口53は、熱交換部4へ排気ガスGを供給する。供給口53は、バルブ収容部54に設けられている。供給口53は、主流路5の内周面に設けられており、導入口51及び主排出口52とは対向していない。 The supply port 53 supplies exhaust gas G to the heat exchange section 4. The supply port 53 is provided in the valve housing section 54. The supply port 53 is provided on the inner circumferential surface of the main flow path 5 and does not face the inlet port 51 or the main exhaust port 52.

バルブ収容部54は、バルブ機構7が配置される部位であり、主流路5の他の部位よりも拡径している。具体的には、図2Bに示すように、バルブ収容部54は、真球から排気ガスGの流れ方向における上流側と下流側とが切り取られた球台形状を有する。バルブ収容部54の側面には、供給口53が設けられている。 The valve housing portion 54 is a portion in which the valve mechanism 7 is disposed, and has a larger diameter than other portions of the main flow path 5. Specifically, as shown in FIG. 2B, the valve housing portion 54 has a spherical truncated shape in which the upstream and downstream sides in the flow direction of the exhaust gas G are cut off from a perfect sphere. A supply port 53 is provided on the side of the valve housing portion 54.

<EGR流路>
EGR流路6は、熱交換部4を通過した排気ガスGが流れる配管である。EGR流路6は、熱交換部4の排気ガスGの排出口と、内燃機関101のEGR導入口とを連結している。本実施形態では、EGR流路6内には、EGR流路6における排気ガスGの流量を調整するバルブが存在しない。
<EGR passage>
The EGR passage 6 is a pipe through which the exhaust gas G flows after passing through the heat exchange unit 4. The EGR passage 6 connects an exhaust port of the heat exchange unit 4 for the exhaust gas G to an EGR inlet port of the internal combustion engine 101. In this embodiment, no valve for adjusting the flow rate of the exhaust gas G in the EGR passage 6 is provided in the EGR passage 6.

<バルブ機構>
バルブ機構7は、主流路5の内部に配置されると共に、主流路5から熱交換部4への排気ガスGの供給量を調整するように構成されている。バルブ機構7は、排気熱回収器1のモードに応じて、開度が変化する。バルブ機構7は、メインバルブ71と、サブバルブ72と、軸部73とを有する。
<Valve mechanism>
The valve mechanism 7 is disposed inside the main flow path 5, and is configured to adjust the amount of exhaust gas G supplied from the main flow path 5 to the heat exchange section 4. The opening degree of the valve mechanism 7 changes depending on the mode of the exhaust heat recovery device 1. The valve mechanism 7 has a main valve 71, a sub-valve 72, and a shaft portion 73.

メインバルブ71は、主排出口52への排気ガスGの流量を調整するように構成されている。つまり、メインバルブ71は、主流路5(具体的にはバルブ収容部54)の開度を調整する。 The main valve 71 is configured to adjust the flow rate of exhaust gas G to the main exhaust port 52. In other words, the main valve 71 adjusts the opening of the main flow path 5 (specifically, the valve housing portion 54).

メインバルブ71は、円盤状であり、軸部73に固定されている。軸部73の軸回転により、メインバルブ71は、図2A及び図2Bに示す主流路5を完全に塞ぐ位置(つまり、主流路5の開度をゼロとする位置)から、図4A及び図4Bに示す主流路5が中間開度となる位置を経て、図5A及び図5Bに示す主流路5の開度を100%とする位置まで回転する。主流路5の開度を100%とする位置にメインバルブ71があるとき、メインバルブ71の板面は、排気ガスGの流れ方向と平行となる。 The main valve 71 is disk-shaped and fixed to the shaft 73. By axial rotation of the shaft 73, the main valve 71 rotates from a position where the main flow passage 5 is completely blocked (i.e., a position where the opening of the main flow passage 5 is zero) shown in Figs. 2A and 2B, through a position where the main flow passage 5 is intermediately opened shown in Figs. 4A and 4B, to a position where the opening of the main flow passage 5 is 100% shown in Figs. 5A and 5B. When the main valve 71 is in a position where the opening of the main flow passage 5 is 100%, the plate surface of the main valve 71 is parallel to the flow direction of the exhaust gas G.

サブバルブ72は、供給口53の開度を調整するように構成されている。サブバルブ72は、メインバルブ71と共に、主流路5から熱交換部4に供給される排気ガスGの流量を調整する。 The sub-valve 72 is configured to adjust the opening of the supply port 53. Together with the main valve 71, the sub-valve 72 adjusts the flow rate of the exhaust gas G supplied from the main flow path 5 to the heat exchange section 4.

サブバルブ72は、バルブ収容部54の内面形状に沿って湾曲した帯状であり、メインバルブ71と共に軸部73に固定されている。サブバルブ72は、軸部73によってメインバルブ71と一体となって回転する。つまり、サブバルブ72のメインバルブ71に対する相対的な位置は、メインバルブ71の位置によらず不変である。 The sub-valve 72 is a belt-like shape curved to fit the inner shape of the valve housing portion 54, and is fixed to the shaft portion 73 together with the main valve 71. The sub-valve 72 rotates integrally with the main valve 71 via the shaft portion 73. In other words, the position of the sub-valve 72 relative to the main valve 71 remains unchanged regardless of the position of the main valve 71.

軸部73の軸回転により、サブバルブ72は、図2A及び図2Bに示す供給口53から離れた位置(つまり供給口53の開度を100%とする位置)から、図4A及び図4Bに示す供給口53の一部を塞ぐ中間開度となる位置を経て、図5A及び図5Bに示す供給口53を完全に塞ぐ(つまり供給口53の開度をゼロとする位置)まで回転する。 By axial rotation of the shaft portion 73, the sub-valve 72 rotates from a position away from the supply port 53 shown in Figures 2A and 2B (i.e., a position where the opening of the supply port 53 is 100%), through a position where the opening is intermediate and part of the supply port 53 is blocked as shown in Figures 4A and 4B, to a position where the supply port 53 is completely blocked as shown in Figures 5A and 5B (i.e., a position where the opening of the supply port 53 is zero).

このように、バルブ機構7は、図2A及び図2Bに示すEGRモードと、図5A及び図5Bに示す非EGRモードと、これら2つのモードの中間状態である図4A及び図4Bに示す任意のバルブ開度とに変位可能である。 In this way, the valve mechanism 7 can be switched between the EGR mode shown in Figures 2A and 2B, the non-EGR mode shown in Figures 5A and 5B, and any valve opening shown in Figures 4A and 4B, which is an intermediate state between these two modes.

EGRモードでは、排気ガスGの全量が熱交換部4を経てEGR流路6に供給される。非EGRモードでは、排気ガスGの全量が主排出口52から排出され、EGR流路6には排気ガスGは供給されない。 In EGR mode, the entire amount of exhaust gas G is supplied to the EGR passage 6 via the heat exchanger 4. In non-EGR mode, the entire amount of exhaust gas G is discharged from the main exhaust port 52, and no exhaust gas G is supplied to the EGR passage 6.

また、EGRモードでは、サブバルブ72は、メインバルブ71よりも排気ガスGの流れ方向上流側に位置する。また、サブバルブ72は、バルブ収容部54の外側(具体的にはバルブ収容部54よりも上流側)に位置する。 In addition, in the EGR mode, the sub-valve 72 is located upstream of the main valve 71 in the flow direction of the exhaust gas G. The sub-valve 72 is also located outside the valve housing portion 54 (specifically, upstream of the valve housing portion 54).

中間状態では、一部の排気ガスGが熱交換部4を経てEGR流路6に供給され、残りの排気ガスGが主排出口52から排出される。EGR流路6に供給される排気ガスGの量と、主排出口52から排出される排気ガスGの量との比は、メインバルブ71及びサブバルブ72の開度によって決まる。 In the intermediate state, a portion of the exhaust gas G is supplied to the EGR passage 6 via the heat exchanger 4, and the remaining exhaust gas G is discharged from the main exhaust port 52. The ratio of the amount of exhaust gas G supplied to the EGR passage 6 to the amount of exhaust gas G discharged from the main exhaust port 52 is determined by the opening degree of the main valve 71 and the sub-valve 72.

軸部73は、アクチュエータ8に接続された棒状の部材(つまりステム)である。軸部73は、バルブ収容部54に回転可能に取り付けられている。軸部73は、アクチュエータ8の駆動によって軸回転する。軸部73の軸方向は、バルブ収容部54における排気ガスGの流れ方向と直交する。 The shaft portion 73 is a rod-shaped member (i.e., a stem) connected to the actuator 8. The shaft portion 73 is rotatably attached to the valve housing portion 54. The shaft portion 73 rotates by being driven by the actuator 8. The axial direction of the shaft portion 73 is perpendicular to the flow direction of the exhaust gas G in the valve housing portion 54.

サブバルブ72は、軸部73の径方向において、軸部73と対向している。つまり、サブバルブ72は、軸部73の周方向に移動するように軸部73に取り付けられている。また、供給口53は、軸部73の径方向外側に設けられている。 The sub-valve 72 faces the shaft portion 73 in the radial direction of the shaft portion 73. In other words, the sub-valve 72 is attached to the shaft portion 73 so as to move in the circumferential direction of the shaft portion 73. In addition, the supply port 53 is provided on the radial outside of the shaft portion 73.

<アクチュエータ>
アクチュエータ8は、バルブ機構7を動作させる。具体的には、アクチュエータ8は、軸部73を軸回転させることにより、バルブ機構7を変位させる。
<Actuator>
The actuator 8 operates the valve mechanism 7. Specifically, the actuator 8 rotates the shaft portion 73 about its axis to displace the valve mechanism 7.

アクチュエータ8としては、電力、空気圧、油圧等の動力を用いて駆動するモータ、冷却水の温度に対応して伸縮する熱膨張体を用いたサーモアクチュエータ等を使用することができる。 The actuator 8 can be a motor driven by electricity, air pressure, hydraulic pressure, or other power, or a thermoactuator using a thermal expansion body that expands and contracts in response to the temperature of the cooling water.

[1-2.効果]
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1a)共通する軸部73に取り付けられたメインバルブ71とサブバルブ72とによって、EGR流路6に供給される排気ガスGの流量を調整することができる。そのため、バルブの構成を簡素化できる。
[1-2. Effects]
According to the embodiment described above in detail, the following effects can be obtained.
(1a) The flow rate of the exhaust gas G supplied to the EGR passage 6 can be adjusted by the main valve 71 and the sub-valve 72 attached to the common shaft portion 73. Therefore, the valve structure can be simplified.

(1b)サブバルブ72がメインバルブ71と一体となって回転することで、メインバルブ71とサブバルブ72との制御を同時に行えるため、バルブの構成の簡素化を促進できる。 (1b) The sub-valve 72 rotates together with the main valve 71, allowing the main valve 71 and the sub-valve 72 to be controlled simultaneously, which facilitates simplification of the valve configuration.

(1c)熱交換部4が主流路5の少なくとも一部を径方向外側から囲むように配置されることで、主流路5から熱交換部4への流路を短縮できると共に、排気熱回収器1を小型化することができる。 (1c) By arranging the heat exchange section 4 so as to surround at least a portion of the main flow path 5 from the radially outer side, the flow path from the main flow path 5 to the heat exchange section 4 can be shortened and the exhaust heat recovery device 1 can be made smaller.

(1d)サブバルブ72が軸部73の径方向において軸部73と対向することで、主流路5に設けられる供給口53の開口面積を大きくすることができる。その結果、排気ガスGの最大循環量を大きくすることができる。 (1d) By facing the shaft portion 73 in the radial direction of the shaft portion 73, the opening area of the supply port 53 provided in the main flow passage 5 can be increased. As a result, the maximum circulation amount of exhaust gas G can be increased.

(1e)EGR流路6内に遮蔽物となるバルブが存在しないことで、排気ガスGの最大循環量を大きくすることができる。 (1e) The absence of any obstructing valves in the EGR flow passage 6 increases the maximum amount of exhaust gas G that can circulate.

[2.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ことなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
2. Other embodiments
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, it goes without saying that the present disclosure is not limited to the above-described embodiments and can take various forms.

(2a)上記実施形態の排気熱回収器において、熱交換部は、必ずしも主流路の少なくとも一部を径方向外側から囲まなくてもよい。例えば、図6Aに示すように、熱交換部4は、主流路5から離れて配置されると共に、補助流路9によって供給口53と接続されてもよい。さらに、図6Bに示すように、熱交換部4は、主流路5の側方に隣接して配置されてもよい。 (2a) In the exhaust heat recovery device of the above embodiment, the heat exchange unit does not necessarily have to surround at least a portion of the main flow path from the radial outside. For example, as shown in FIG. 6A, the heat exchange unit 4 may be disposed away from the main flow path 5 and connected to the supply port 53 by an auxiliary flow path 9. Furthermore, as shown in FIG. 6B, the heat exchange unit 4 may be disposed adjacent to the side of the main flow path 5.

(2b)上記実施形態の排気熱回収器において、サブバルブは、必ずしも軸部の径方向において軸部と対向しなくてもよい。例えば、図7A及び図7Bに示すように、サブバルブ72は、軸部73の軸方向と直交する面内で移動するように構成されてもよい。このケースでは、熱交換部4への供給口53は、主流路5において軸部73の軸と交差する側面に設けられている。サブバルブ72は、供給口53が設けられた側面に沿って移動する。 (2b) In the exhaust heat recovery device of the above embodiment, the sub-valve does not necessarily have to face the shaft portion in the radial direction of the shaft portion. For example, as shown in Figures 7A and 7B, the sub-valve 72 may be configured to move within a plane perpendicular to the axial direction of the shaft portion 73. In this case, the supply port 53 to the heat exchange section 4 is provided on a side surface of the main flow path 5 that intersects with the axis of the shaft portion 73. The sub-valve 72 moves along the side surface on which the supply port 53 is provided.

図7A及び図7Bに示すEGRモードでは、サブバルブ72が供給口53と重ならない位置に存在すると共に、メインバルブ71が主流路5を完全に塞ぐ位置に存在する。図7C及び図7Dに示す中間状態では、サブバルブ72が供給口53の一部と重なると共に、メインバルブ71が主流路5の流量を絞る位置に存在する。図7E及び図7Fに示す非EGRモードでは、サブバルブ72が供給口53全体と重なると共に、メインバルブ71が主流路5の開度を100%とする。 In the EGR mode shown in Figures 7A and 7B, the sub-valve 72 is in a position where it does not overlap the supply port 53, and the main valve 71 is in a position where it completely blocks the main flow passage 5. In the intermediate state shown in Figures 7C and 7D, the sub-valve 72 overlaps part of the supply port 53, and the main valve 71 is in a position where it throttles the flow rate of the main flow passage 5. In the non-EGR mode shown in Figures 7E and 7F, the sub-valve 72 overlaps the entire supply port 53, and the main valve 71 opens the main flow passage 5 to 100%.

(2c)上記実施形態の排気熱回収器において、サブバルブは必ずしもメインバルブと一体となって回転しなくてもよい。例えば、バルブ機構は、メインバルブとサブバルブとがそれぞれ異なるタイミングで回転する構成を有してもよい。 (2c) In the exhaust heat recovery device of the above embodiment, the sub-valve does not necessarily have to rotate together with the main valve. For example, the valve mechanism may have a configuration in which the main valve and the sub-valve rotate at different times.

(2d)上記実施形態の排気熱回収器において、EGR流路に排気ガスの流量を調整するバルブが設けられてもよい。 (2d) In the exhaust heat recovery device of the above embodiment, a valve for adjusting the flow rate of exhaust gas may be provided in the EGR passage.

(2e)上記実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。 (2e) The function of one component in the above embodiments may be distributed among multiple components, or the functions of multiple components may be integrated into one component. In addition, part of the configuration of the above embodiments may be omitted. In addition, at least part of the configuration of the above embodiments may be added to or substituted for the configuration of another of the above embodiments. All aspects included in the technical ideas identified from the wording of the claims are embodiments of the present disclosure.

1…排気熱回収器、2…触媒ケース、3…触媒、4…熱交換部、5…主流路、
6…EGR流路、7…バルブ機構、8…アクチュエータ、9…補助流路、
41…第1通水口、42…第2通水口、43…伝熱部材、51…導入口、
52…主排出口、53…供給口、54…バルブ収容部、71…メインバルブ、
72…サブバルブ、73…軸部、101…内燃機関、102…触媒装置、
103…触媒装置、104…サブマフラ、105…メインマフラ。
1... exhaust heat recovery device, 2... catalyst case, 3... catalyst, 4... heat exchange section, 5... main flow path,
6... EGR flow path, 7... valve mechanism, 8... actuator, 9... auxiliary flow path,
41: first water passage port; 42: second water passage port; 43: heat transfer member; 51: inlet port;
52: main exhaust port, 53: supply port, 54: valve housing portion, 71: main valve,
72...sub-valve, 73...shaft portion, 101...internal combustion engine, 102...catalyst device,
103...catalyst device, 104...sub-muffler, 105...main muffler.

Claims (4)

内燃機関の排気ガスと、冷却水との間で熱交換を行う熱交換部と、
前記排気ガスを導入する導入口と、前記排気ガスを外部に排出する主排出口と、球面の一部を構成する内周面を有するバルブ収容部と、前記内周面に配置され前記熱交換部へ前記排気ガスを供給する供給口と、を有する主流路と、
前記バルブ収容部の内部に配置されると共に、前記主流路から前記熱交換部への前記排気ガスの供給量を調整するように構成されたバルブ機構と、
を備え、
前記熱交換部は、前記主流路の少なくとも一部を径方向外側から囲む円環形状を有し、前記円環の中心軸が前記主流路の中心軸と一致するように配置され、
前記バルブ収容部は、前記主流路において前記熱交換部によって囲まれた部位よりも前記排気ガスの流れ方向における下流側に位置し、
前記バルブ機構は、
前記主排出口への前記排気ガスの流量を調整するように構成されたメインバルブと、
前記内周面に沿う移動面を有し、前記移動面が前記内周面に沿うように回転することにより前記供給口の開度を調整するように構成されたサブバルブと、
前記メインバルブと前記サブバルブとが取り付けられると共に、軸回転により前記メインバルブと前記サブバルブとを回転させるように構成された軸部と、
を有する、排気熱回収器。
a heat exchange unit that exchanges heat between exhaust gas from the internal combustion engine and cooling water;
a main flow path including an inlet for introducing the exhaust gas, a main exhaust port for exhausting the exhaust gas to the outside, a valve accommodating portion having an inner circumferential surface constituting a part of a sphere, and a supply port disposed on the inner circumferential surface for supplying the exhaust gas to the heat exchange portion;
a valve mechanism disposed inside the valve housing portion and configured to adjust a supply amount of the exhaust gas from the main passage to the heat exchange portion;
Equipped with
the heat exchange unit has an annular shape that surrounds at least a portion of the main flow passage from the radially outer side, and is disposed such that a central axis of the annular shape coincides with a central axis of the main flow passage;
the valve housing portion is located downstream in a flow direction of the exhaust gas from a portion of the main flow passage surrounded by the heat exchange portion,
The valve mechanism includes:
a main valve configured to regulate the flow of the exhaust gas to the main outlet;
a sub-valve having a moving surface along the inner circumferential surface and configured to adjust an opening degree of the supply port by rotating the moving surface along the inner circumferential surface ;
a shaft portion to which the main valve and the sub-valve are attached and configured to rotate the main valve and the sub-valve by axial rotation;
An exhaust heat recovery device having
請求項1に記載の排気熱回収器であって、
前記サブバルブは、前記軸部によって前記メインバルブと一体となって回転する、排気熱回収器。
2. The exhaust heat recovery device according to claim 1,
The sub-valve rotates integrally with the main valve by means of the shaft portion.
請求項1又は請求項に記載の排気熱回収器であって、
前記サブバルブは、前記軸部の径方向において、前記軸部と対向する、排気熱回収器。
The exhaust heat recovery device according to claim 1 or 2 ,
The sub-valve is an exhaust heat recovery device that faces the shaft portion in a radial direction of the shaft portion.
請求項1から請求項のいずれか1項に記載の排気熱回収器であって、
前記熱交換部を通過した前記排気ガスが流れるEGR流路をさらに備え、
前記EGR流路内にはバルブが存在しない、排気熱回収器。
The exhaust heat recovery device according to any one of claims 1 to 3 ,
An EGR flow path through which the exhaust gas that has passed through the heat exchange portion flows,
An exhaust heat recovery device, wherein there is no valve in the EGR flow path.
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