図面 (/)

技術 排気熱回収装置

出願人 トヨタ自動車株式会社イビデン株式会社
発明者 村田登志朗竹内宏至古賀祥啓
出願日 2018年9月20日 (2年2ヶ月経過) 出願番号 2018-175727
公開日 2020年3月26日 (7ヶ月経過) 公開番号 2020-045846
状態 未査定
技術分野 排気消音装置
主要キーワード 熱媒体流 略筒形状 装置上方 入側配管 膨張黒鉛シート 出口流路 入口流路 装置後方
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年3月26日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

熱交換器排気管への組付性を向上することができる排気熱回収装置を提供する。

解決手段

排気熱回収装置10として、内部を循環する熱媒体を流入させるための流入口14と、熱媒体を外部へ流出させるための流出口16と、を含んで構成され、外部から流入した排気と内部を循環する熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器12と、熱交換器12を長手方向に沿って圧入可能に形成され、圧入された熱交換器12の流入口14及び流出口16と対向する部分に開口部22が形成された排気管20と、排気管20の外側から流入口14に接続された流入側配管54と、排気管20の外側から流出口16に接続された流出側配管56と、を備える。

概要

背景

下記特許文献1には、外部から流入した排気と内部を循環する熱媒体の間で熱交換を行う熱交換器を備えた排気熱回収装置が開示されている。熱交換器は、熱交換器内部を循環する熱媒体を流入させる入口流路と、熱交換器外部に熱媒体を流出させる出口流路と、を含んで構成された熱媒体流路を備える。

概要

熱交換器の排気管への組付性を向上することができる排気熱回収装置を提供する。排気熱回収装置10として、内部を循環する熱媒体を流入させるための流入口14と、熱媒体を外部へ流出させるための流出口16と、を含んで構成され、外部から流入した排気と内部を循環する熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器12と、熱交換器12を長手方向に沿って圧入可能に形成され、圧入された熱交換器12の流入口14及び流出口16と対向する部分に開口部22が形成された排気管20と、排気管20の外側から流入口14に接続された流入側配管54と、排気管20の外側から流出口16に接続された流出側配管56と、を備える。

目的

本発明は、上記事実を考慮し、熱交換器の排気管への組付性を向上することができる排気熱回収装置を得ることが目的である

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

内部を循環する熱媒体を流入させるための流入口と、前記熱媒体を外部へ流出させるための流出口と、を含んで構成され、外部から流入した排気と内部を循環する前記熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、前記熱交換器を長手方向に沿って圧入可能に形成され、圧入された前記熱交換器の前記流入口及び前記流出口と対向する部分に開口部が形成された排気管と、前記排気管の外側から前記流入口に接続された流入側配管と、前記排気管の外側から前記流出口に接続された流出側配管と、を備えた排気熱回収装置

技術分野

0001

本発明は、排気熱回収装置に関する。

背景技術

0002

下記特許文献1には、外部から流入した排気と内部を循環する熱媒体の間で熱交換を行う熱交換器を備えた排気熱回収装置が開示されている。熱交換器は、熱交換器内部を循環する熱媒体を流入させる入口流路と、熱交換器外部に熱媒体を流出させる出口流路と、を含んで構成された熱媒体流路を備える。

先行技術

0003

特開2016−014382号公報

発明が解決しようとする課題

0004

管構造を備えた排気熱回収装置は、熱交換器が排気管の内側に組付けられることにより構成される。このため、特許文献1に記載された排気熱回収装置のように入口流路と出口流路が熱交換器の外側に形成されている場合、入口流路と出口流路は、排気管を貫通させて排気管の外側へ露出させる必要がある。これにより、例えば、排気管を上下に分割し、熱交換器に組付けた上で分割した部分を接合する等の作業が必要となるため、熱交換器の排気管への組付性が低下する。以上のことから、排気熱回収装置の熱交換器の排気管への組付性の観点で改善の余地がある。

0005

本発明は、上記事実を考慮し、熱交換器の排気管への組付性を向上することができる排気熱回収装置を得ることが目的である。

課題を解決するための手段

0006

請求項1に記載の排気熱回収装置は、内部を循環する熱媒体を流入させるための流入口と、前記熱媒体を外部へ流出させるための流出口と、を含んで構成され、外部から流入した排気と内部を循環する前記熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、前記熱交換器を長手方向に沿って圧入可能に形成され、圧入された前記熱交換器の前記流入口及び前記流出口と対向する部分に開口部が形成された排気管と、前記排気管の外側から前記流入口に接続された流入側配管と、前記排気管の外側から前記流出口に接続された流出側配管と、を備える。

0007

請求項1に記載の排気熱回収装置によれば、排気管は、長手方向に沿って熱交換器を圧入可能に形成されている。また、排気管には、圧入された熱交換器の流入口及び流出口と対向する部分に開口部が形成されている。このため、排気管を分割することなく、熱交換器を排気管の内側に圧入することができる。さらに、流入側配管及び流出側配管を熱交換器に開口部を介して容易に組み付けることができる。これにより、熱交換器の排気管への組付性を向上することができる。

発明の効果

0008

以上説明したように、本発明に係る排気熱回収装置は、熱交換器の排気管への組付性を向上することができるという優れた効果を有する。

図面の簡単な説明

0009

本実施形態に係る排気熱回収装置の斜視図である。
本実施形態に係る熱交換器の斜視図である。
図1に示される3−3線に沿って切断された排気熱回収装置の縦断面図である。
第1対比例に係る熱交換器の斜視図である。
第1対比例に係る排気熱回収装置に排気管を取り付けた状態を示す縦断面図である。
第2対比例に係る排気熱回収装置に熱媒体を流通するためのパイプを別体で取り付けた状態を示す縦断面図である。

実施例

0010

以下、図1図3を用いて、本発明に係る排気熱回収装置10の実施形態の一例について説明する。なお、以下の図において、矢印FRは装置前方側を示し、矢印UPは装置上方側を示し、矢印Wは装置幅方向を示している。

0011

図1に示されるように、排気熱回収装置10は、例えば、車両のエンジン(図示省略)から排出された排気としての排気ガス車両外側大気側)へ排出するための管構造を有している。具体的には、外部から流入した排気と内部を循環する熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器12と、熱交換器12を長手方向に沿って圧入可能に形成された排気管20と、を含んで構成されている。ここで、「圧入可能」とは、熱交換器12単体又は外周部に保持材60(図3参照)等が配置された熱交換器12を排気管20に圧力を加えて押し込むことが可能な状態を意味する。

0012

排気管20は、略筒状の管で形成されており、排気ガスは、排気管20の内部を一方向へ流通する。排気ガスが流通するガス流通方向は、矢印F方向で示されている。排気管20の外形は、角部分がR形状を有する矩形状に形成されている。

0013

排気管20の上方側には、排気管20の内側へ圧入された熱交換器12に形成された後述する流入口14及び流出口16と対向する部分に開口部22が形成されている。これにより、流入口14及び流出口16は、排気管20の外側へ向けて開放されている。

0014

熱交換器12は、排気管20を流通する排気ガスと熱媒体との間で熱交換することで排気ガスの熱を回収し、排気ガスの熱を再利用する機能を有している。熱媒体としては、例えば、エンジンを冷却するための冷却水(Long Life Coolant:LLC)が用いられる。このため、熱媒体は、排気ガスの温度より低い温度を有する物が用いられている。

0015

外部から流入した排気と内部を循環する熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器12は、図2及び図3に示されるように、熱交換器本体部30と、流入口14と、流出口16と、を含んで構成されている。

0016

図3に示されるように、熱交換器12は、排気管20の内側に設けられている。熱交換器12の装置下方側を構成する熱交換器本体部30は、排気管20の外部から流入した排気ガスと内部を循環する熱媒体との間で熱交換を行う。このため、熱交換器本体部30の内部には、熱媒体が循環する熱媒体流路38と、排気ガスが流通する排気流路40と、が形成されている。

0017

熱交換器本体部30の排気ガスが流入する側の側面には、外側が網目状に形成された(図2参照)流入側縦壁部42が形成されている。流入側縦壁部42の装置後方側には、熱交換器本体部30の両側部間を熱交換器本体部30の底部から上端部に亘って装置上下方向に延在された流入側仕切壁50が形成されている。熱交換器本体部30の排気ガスが流出する側の側面には、外側が網目状に形成された流出側縦壁部44が形成されている。流出側縦壁部44の装置前方側には、熱交換器本体部30の両側部間を熱交換器本体部30の底部から上端部に亘って装置上下方向に延在された流出側仕切壁52が形成されている。また、熱交換器本体部30には、流入側仕切壁50と流出側仕切壁52とを貫通し、排気管20の長手方向に沿って延在された排気流路40が、熱交換器本体部30の装置上下方向に沿って複数形成されている。

0018

排気流路40は、上側壁部40Aと下側壁部40Bを含んで構成された略筒形状の管の内側に形成されている。これにより、流入側仕切壁50を装置水平方向に貫通する排気流路40の排気導入部46に流入された排気ガスは、熱交換器本体部30内部を流通すると共に熱媒体流路38を循環する熱媒体と熱交換を行い、流出側仕切壁52を装置水平方向に貫通する排気流路40の排気排出部48から排出される。

0019

熱交換器12の上端には、装置上下方向を長手方向とする略円筒状の導入部18が形成されている。導入部18は、流入側導入部18Aと流出側導入部18Bとが形成されており、流入側導入部18A及び流出側導入部18Bの上端は、熱交換器12の上面に配置された後述する保持材60の上端よりも低い位置となるように形成されている。流入側導入部18Aの内側には、熱媒体を熱交換器12の外部から流入させるための流入口14が形成されている。また、流出側導入部18Bの内側には、熱媒体を熱交換器12の外部へ流出させるための流出口16が形成されている。流入口14及び流出口16は、内周部が平面視で略円形状に形成されている。

0020

熱交換器本体部30の内部には、熱交換器12の外部から流入した熱媒体を流入口14から流出口16へ向けて循環させるための熱媒体流路38が形成されている。熱交換器本体部30の内部の排気流路40と熱媒体流路38との境目において、流入口14から流入され、熱媒体流路38を循環する熱媒体と排気管20の外部から排気流路40へ流入された排気ガスとの熱交換が行なわれる。熱媒体流路38を循環した熱媒体は、流出口16から熱交換器12の外部へ流出される。

0021

また、熱交換器12を構成する熱交換器本体部30並びに流入側導入部18A及び流出側導入部18Bは、例えば、炭化珪素原料とする多孔体セラミックにより構成されている。炭化珪素は、高硬度であり、耐熱性及び耐摩耗性を有している。

0022

なお、ここでは、熱交換器12は、炭化珪素を原料とする多孔体セラミックにより構成されているとして説明したが、これに限らず、炭化珪素以外を原料とするセラミックが用いられてもよい。

0023

流入口14には、装置上下方向を長手方向とし、円筒状に形成された金属製の流入側配管54が接続されている。流入側配管54の下端部は、流入口14に装置上方側から挿入されている。熱媒体は、流入側配管54を介して排気管20の外部から熱交換器12の内部へ流入されている。

0024

流入口14の内周面には、弾性を有する樹脂製の流入側Oリング34が配置されている。流入側Oリング34は、流入口14に挿入された流入側配管54の下端部と流入口14の内周面との間をシールしている。

0025

流出口16には、装置上下方向を長手方向とし、円筒状に形成された金属製の流出側配管56が接続されている。流出側配管56の下端部は、流出口16に装置上方側から挿入されている。熱媒体は、流出側配管56を介して熱交換器12の内部から排気管20の外部へ流出されている。

0026

流出口16の内周面には、弾性を有する樹脂製の流出側Oリング36が配置されている。流出側Oリング36は、流出口16に挿入された流出側配管56の下端部と流出口16の内周面との間をシールしている。

0027

図1に示されるように流入側縦壁部42と流出側縦壁部44の外周には、排気管20の内周に沿って保持材60が配置されている。このため、保持材60は、角部分がR状を有する略枠状に形成されている。保持材60は、例えば、セラミックシート又は膨張黒鉛シートにより形成され、弾性を有している。

0028

図3に示されるように熱交換器12の上面、下面及び側面には、排気管20の内周部に沿って保持材60が配置されている。熱交換器12は、予め保持材60が熱交換器12の上面、下面及び側面に配置された状態で排気管20に圧入されている。これにより、熱交換器12は、排気管20の内周部と直接接触することなく保持材60に保持されている。

0029

また、保持材60が排気管20と熱交換器12との間に挟まれることにより、排気管20と熱交換器12との間がシールされる。このため、保持材60は、排気管20と熱交換器12との間への排気ガスの進入を抑制するガスシールとしての機能を有する。

0030

さらに、保持材60は、弾性を有しており、排気管20から熱交換器12への衝撃荷重振動緩和することができる。このため、保持材60は、排気管20と熱交換器12との間で衝撃荷重や振動を緩和する緩衝材としての機能を有する。

0031

なお、ここでは、熱交換器12は、予め保持材60が熱交換器12の上面、下面及び側面に配置された状態で排気管20に圧入されているとして説明したが、これに限らず、熱交換器は、予め保持材が排気管の内周面に配置された状態で排気管に圧入されてもよい。

0032

(作用並びに効果)
次に、対比例との比較を通じて本実施形態の作用並びに効果について説明する。なお、前述した本実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。

0033

図4には、第1対比例に係る排気熱回収装置110の装置上方側から見た斜視図が示されている。対比例に係る排気熱回収装置110によれば、熱交換器112の上面には、装置上方側へ向けて延出された熱媒体流入部114と熱媒体流出部116が、熱交換器112と一体で形成されている。熱媒体流入部114と熱媒体流出部116は、装置上下方向を長手方向とする略円筒状に形成されている。

0034

図5に示されるように、装置上方側へ向けて延出された熱媒体流入部114と熱媒体流出部116が一体で設けられた熱交換器112を排気管120に圧入することは困難である。そこで、熱交換器112を排気管120の内側に組付けるためには、例えば、排気管120を上下に分割した上で表面に保持材160が配置された熱交換器112へ組み付ける事が考えられる。この場合、分割した排気管120の上方側120Aを装置上方側から熱交換器112へ組付け、装置下方側から熱交換器112へ組付けた排気管120の下方側120Bと組付けた排気管120の上方側120Aとを溶接又はボルト締結する必要が生じる。このため、熱交換器112の排気管120への組付性が低下する。

0035

また、図5に示されるように、排気管120の装置上方側には、熱交換器112の内部へ熱媒体を流入させるための流入側配管154と熱交換器112の内部から熱媒体を流出させるための流出側配管156が、排気管120と一体で形成されている。流入側配管154と流出側配管156は、熱媒体流入部114と熱媒体流出部116の外径よりも大きな内径を有する略円筒状に形成され、排気管120の装置上方側において装置上方側へ向けて延出されている。流入側配管154と流出側配管156が装置上方側に一体で形成されている排気管120は、流入側配管154と流出側配管156の2箇所において熱交換器112との位置合わせが必要となる。このため、熱交換器112の排気管120への組付性が低下する。

0036

第1対比例に係る排気熱回収装置110によれば、熱媒体流入部114の外周部には、Oリング130が取り付けられ、熱媒体流入部114と流入側配管154との間がシールされている。また、熱媒体流出部116の外周部には、Oリング130が取り付けられ、熱媒体流出部116と流出側配管156との間がシールされている。

0037

排気管120に衝撃荷重や振動が発生した場合、衝撃荷重や振動は、流入側配管154と流出側配管156に当接するOリング130を介して熱媒体流入部114と熱媒体流出部116へ直接伝達される。このため、衝撃荷重や振動が直接伝達されない場合と比べてOリング130の劣化を早める可能性がある。

0038

図6に示されるように、第2対比例に係る排気熱回収装置210によれば、流入側配管254と流出側配管256は、排気管220への衝撃荷重や振動によるOリング130の劣化を抑制するために、排気管220とは別体で設けられている。熱媒体流入部214は、装置上方側が縮径され、流入側配管254に挿入されている。また、熱媒体流出部216に流出側配管256が挿入されている。

0039

熱媒体流入部214が挿入された流入側配管254に曲げモーメントが作用した場合、熱媒体流入部214にはOリング130を介して曲げモーメントが作用する。このため、熱媒体流入部214が十分に曲げ強度を備えていない場合は、熱媒体流入部214が折損する可能性がある。同様に、熱媒体流出部216に挿入された流出側配管256に曲げモーメントが作用した場合、熱媒体流出部216にはOリング130を介して曲げモーメントが作用する。このため、熱媒体流出部216が十分に曲げ強度を備えていない場合は、熱媒体流出部216が折損する可能性がある。そこで、熱媒体流入部214と熱媒体流出部216の曲げ強度を確保するために、熱媒体流入部214と熱媒体流出部216の肉厚を増加した場合は、熱媒体流入部214と熱媒体流出部216の重量増加による熱交換器212の重量増加を招く。

0040

これに対して、本実施形態に係る排気熱回収装置10によれば、排気管20は、長手方向に沿って熱交換器12を圧入可能に形成されている。また、排気管20には、圧入された熱交換器12の流入口14及び流出口16と対向する部分に開口部22が形成されている。このため、排気管20を分割することなく、熱交換器12を排気管20の内側に圧入することができる。さらに、流入側配管54及び流出側配管56を熱交換器12に開口部22を介して容易に組み付けることができる。これにより、熱交換器12と流入側配管54及び流出側配管56の排気管20への組付性を向上することができる。

0041

また、本実施形態に係る排気熱回収装置10によれば、分割した排気管20を溶接により接合する又はボルト締結する必要がない。このため、熱交換器12を排気管20へ組付ける際の作業工数の増加及び部品点数の増加を抑制することができる。これにより、作業工数の増加及び部品点数の増加を抑制した上で、熱交換器12と流入側配管54及び流出側配管56の排気管20への組付性を向上することができる。また、部品点数の増加を抑制することにより、排気熱回収装置10の重量増加を抑制することができる。

0042

以上説明したように、本実施形態に係る排気熱回収装置10は、熱交換器12の排気管20への組付性を向上することができる。

0043

さらに、本実施形態に係る排気熱回収装置10によれば、流入側配管54は、流入側Oリング34が内周面に配置された流入口14に挿入するだけで組付けることができる。また、流出側配管56は、流出側Oリング36が内周面に配置された流出口16に挿入するだけで組付けることができる。このため、流入側配管54の外径と流入口14の内径との寸法調整や流出側配管56の外径と流出口16の内径との寸法調整を厳密にする必要がない。これにより、流入側配管54と流出側配管56を簡易に熱交換器12に組付けることができる。

0044

また、本実施形態に係る排気熱回収装置10によれば、流入側導入部18A及び流出側導入部18Bの上端は、熱交換器12の上面に配置された保持材60の上端よりも低い位置となるように形成されている。このため、流入口14に挿入された流入側配管54に外部から曲げモーメントが作用しても、長手方向の長さの短い流入側導入部18Aに発生する曲げモーメントを抑制することができる。また、流出口16に挿入された流出側配管56に外部から曲げモーメントが作用しても、長手方向の長さの短い流入側導入部18Aに発生する曲げモーメントを抑制することができる。これにより、熱交換器12の流入口14及び流出口16の強度を向上させることができる。

0045

10排気熱回収装置
12熱交換器
14 流入口
16 流出口
20排気管
22 開口部
54 流入側配管
56 流出側配管

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

該当するデータがありません

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • カルソニックカンセイ株式会社の「 二層構造の触媒コンバータ」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題】外筒と内筒を貫通したセンサ取付用孔部分のガスシール性を簡単に確保することができ、かつ、向上させることができる二層構造の触媒コンバータを提供する。【解決手段】センサ取付用孔25,35がそれぞれ設... 詳細

  • カルソニックカンセイ株式会社の「 触媒コンバータ」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題】内筒と外筒に金属接点が無いため、熱伝導が抑えられ、内筒に収容された触媒担体の温度が下がりにくい触媒コンバータを提供する。【解決手段】排気ガスGを浄化する触媒担体24が収容された内筒20と、この... 詳細

  • ヤンマー株式会社の「 トラクタ」が 公開されました。( 2020/09/17)

    【課題】後処理装置に設けたセンサに雨水や圃場からの泥水等が付着するのを防止する。【解決手段】トラクタ1は、走行機体2に搭載したエンジン5と、エンジン5の排気ガスを浄化する後処理装置32とを備え、後処理... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

該当するデータがありません

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ