JP2006161593A - Exhaust heat recovery system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust heat recovery system preventing condensed water which flows from an outlet of a heat exchanger into an exhaust pipe through a joining part from coming in contact with a passage switching device of the exhaust pipe. <P>SOLUTION: In the exhaust heat recovery system 10, the heat exchanger 20 for exhaust heat recovery is disposed in parallel with the exhaust pipe 14 between a branch pipe 22 branched from the exhaust pipe 14 and a joining pipe 24 joining to the downstream of a branch part 22A of the exhaust pipe 14. A passage selector valve 26 is disposed between the branch part 22A and the joining part 24A of the exhaust pipe 14 to switch an exhaust gas passage to the exhaust pipe 14 or to the heat exchanger 20 for exhaust heat recovery. A liquid storage part 42 for storing liquid is disposed to a part including an area between the passage selector valve 26 and the joining part 24 of the exhaust pipe 14. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば自動車等の排気ガスと冷却液との熱交換を行って排気熱を回収する排気熱回収装置に関する。   The present invention relates to an exhaust heat recovery device that recovers exhaust heat by exchanging heat between an exhaust gas of, for example, an automobile and a coolant.

自動車等の車両には、排気管に対し並列に配置された熱交換器と、排気管又は熱交換に選択的に排気を導くための切換弁とを有し、エンジンの排気熱を暖房促進等のために回収する排気熱回収装置を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
実開平５−５６５１４号公報 特開２００３−２４７４６０号公報 特開平９−２０９７４９号公報 Vehicles such as automobiles have a heat exchanger arranged in parallel to the exhaust pipe, and a switching valve for selectively guiding exhaust to the exhaust pipe or heat exchange, to promote heating of the exhaust heat of the engine, etc. For example, there is one provided with an exhaust heat recovery device for recovery (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Utility Model Publication No. 5-56514 JP 2003-247460 A Japanese Patent Laid-Open No. 9-209749

ところで、熱交換器を通過する排気の熱を回収して排気を冷却すると、熱交換器内では多量の凝縮水が生じる。このような凝縮水が熱交換器から排出されて排気管への合流部から排気管に排出されると、切換弁や排気浄化用の触媒装置に損傷を与える原因となる。しかしながら、上記従来の技術では、排気熱の回収に伴って発生する凝縮水について何ら考慮されていなかった。   By the way, when the heat of the exhaust gas passing through the heat exchanger is recovered and the exhaust gas is cooled, a large amount of condensed water is generated in the heat exchanger. If such condensed water is discharged from the heat exchanger and discharged from the junction to the exhaust pipe to the exhaust pipe, it causes damage to the switching valve and the exhaust purification catalyst device. However, in the above-described conventional technology, no consideration is given to the condensed water generated with the recovery of exhaust heat.

本発明は、上記事実を考慮して、熱交換器の出口から合流部を経由して排気管に流れ込む凝縮水が、該排気管における流路切換装置に接触することを防止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。   In consideration of the above facts, the present invention provides an exhaust that can prevent condensed water flowing into the exhaust pipe from the outlet of the heat exchanger via the junction part from contacting the flow path switching device in the exhaust pipe. The purpose is to obtain a heat recovery device.

請求項１記載の発明に係る排気熱回収装置は、排気ガスを排出するための排気管と、前記排気管から分岐した導入路と、該排気管における前記導入路の分岐部よりも下流に位置する合流部において合流する導出路との間に設けられ、排気ガスから熱を回収するための熱交換器と、前記排気管における前記分岐部又は該分岐部と前記合流部との間に設けられ、前記分岐部における排気ガスの流路を切り換える流路切換装置と、前記排気管における前記流路切換装置又は前記熱交換器の排気ガス出口と前記合流部との間に、液体を貯留可能に設けられた貯液部と、を備えている。   The exhaust heat recovery apparatus according to the first aspect of the present invention is an exhaust pipe for discharging exhaust gas, an introduction path branched from the exhaust pipe, and a position downstream of the branch portion of the introduction path in the exhaust pipe. A heat exchanger for recovering heat from the exhaust gas, and the branch section in the exhaust pipe or between the branch section and the merge section. , A flow path switching device that switches a flow path of the exhaust gas in the branching section, and a liquid that can be stored between the flow path switching apparatus in the exhaust pipe or the exhaust gas outlet of the heat exchanger and the merging section A liquid storage section provided.

請求項１記載の排気熱回収装置では、流路切換装置が排気ガスを排気管に導く状態では、排気ガスが排気管を通過して外部に排出される。流路切換装置が排気ガスを熱交換に導く状態では、排気ガスが分岐部、導入路、熱交換器、導出路を経て、排気管における分岐部より下流に位置する合流部から排気管に合流し排出される。熱交換器による熱回収に伴って冷却された排気ガスからは、水分が凝縮されて凝縮水が生じる。   In the exhaust heat recovery apparatus according to the first aspect, the exhaust gas passes through the exhaust pipe and is discharged to the outside when the flow path switching device guides the exhaust gas to the exhaust pipe. In the state where the flow path switching device guides the exhaust gas to heat exchange, the exhaust gas passes through the branch part, the introduction path, the heat exchanger, and the lead-out path, and joins the exhaust pipe from the junction located downstream from the branch part in the exhaust pipe. Then discharged. Moisture is condensed from the exhaust gas cooled along with heat recovery by the heat exchanger to produce condensed water.

ここで、流路切換装置又は熱交換器における排気ガス出口と合流部との間に貯液部を設けたため、この貯液部に凝縮水を貯留することができる。これにより、流路切換装置よりも上流に凝縮水が流れ込むことを防止することができる。   Here, since the liquid storage part is provided between the exhaust gas outlet and the merging part in the flow path switching device or the heat exchanger, the condensed water can be stored in the liquid storage part. Thereby, it is possible to prevent the condensed water from flowing upstream from the flow path switching device.

このように、請求項１記載の排気熱回収装置では、凝縮水が熱交換器出口側と排気管との合流部から該排気管の上流側に流れることを防止することができる。なお、貯液部に貯留された凝縮水は、例えば排気ガス流量が増したとき等に排気ガスによって下流側すなわち外部に排出される。また、例えば導入路又は導出路を、熱交換器とは独立した管等で構成しても良く、熱交換器の一部として構成しても良い。   As described above, in the exhaust heat recovery apparatus according to the first aspect, the condensed water can be prevented from flowing from the joining portion of the heat exchanger outlet side and the exhaust pipe to the upstream side of the exhaust pipe. The condensed water stored in the liquid storage part is discharged downstream, that is, outside by the exhaust gas when the exhaust gas flow rate is increased, for example. Further, for example, the introduction path or the lead-out path may be constituted by a pipe or the like independent of the heat exchanger, or may be constituted as a part of the heat exchanger.

請求項２記載の発明に係る排気熱回収装置は、排気ガスを排出するための排気管と、前記排気管から分岐した導入路と、該排気管における前記導入路の分岐部よりも下流に位置する合流部において合流する導出路との間に設けられ、排気ガスから熱を回収するための熱交換器と、前記排気管における前記分岐部又は該分岐部と前記合流部との間に設けられ、前記分岐部における排気ガスの流路を切り換える流路切換装置と、前記排気管における前記流路切換装置又は前記熱交換器の排気ガス出口と前記合流部との間に設けられ、液体を貯留可能でかつ前記排気管と熱交換器との熱膨張差を吸収可能に形成された貯液部と、を備えている。   An exhaust heat recovery device according to a second aspect of the present invention is an exhaust pipe for discharging exhaust gas, an introduction path branched from the exhaust pipe, and a position downstream of the branch portion of the introduction path in the exhaust pipe. A heat exchanger for recovering heat from the exhaust gas, and the branch section in the exhaust pipe or between the branch section and the merge section. A flow path switching device for switching the flow path of the exhaust gas in the branching section, and the flow path switching apparatus in the exhaust pipe or the exhaust gas outlet of the heat exchanger and the merging section for storing liquid And a liquid storage part formed so as to be capable of absorbing a difference in thermal expansion between the exhaust pipe and the heat exchanger.

請求項２記載の排気熱回収装置では、流路切換装置が排気ガスを排気管に導く状態では、排気ガスが排気管を通過して外部に排出される。流路切換装置が排気ガスを熱交換に導く状態では、排気ガスが分岐部、導入路、熱交換器、導出路を経て、排気管における分岐部より下流に位置する合流部から排気管に合流し排出される。熱交換器による熱回収に伴って冷却された排気ガスからは、水分が凝縮されて凝縮水が生じる。   In the exhaust heat recovery apparatus according to the second aspect, the exhaust gas passes through the exhaust pipe and is discharged to the outside when the flow path switching device guides the exhaust gas to the exhaust pipe. In the state where the flow path switching device guides the exhaust gas to heat exchange, the exhaust gas passes through the branch part, the introduction path, the heat exchanger, and the lead-out path, and joins the exhaust pipe from the junction located downstream from the branch part in the exhaust pipe. Then discharged. Moisture is condensed from the exhaust gas cooled along with heat recovery by the heat exchanger to produce condensed water.

ここで、流路切換装置又は熱交換器における排気ガス出口と合流部との間に貯液部を設けたため、この貯液部に凝縮水を貯留することができる。これにより、流路切換装置よりも上流に凝縮水が流れ込むことを防止することができる。また、排気管（分岐部と合流部との間）と熱交換器とは、排気ガスが流れ高温になる一方が他方に対し熱膨張量が大きくなるが、この熱膨張差が貯液部によって吸収される。特に凝縮水と接触する貯液部が熱膨張差を吸収可能な構造であるため、貯液部におけるガス接触部と液接触部との温度差による熱応力が緩和され、該貯液部の耐久性が向上する。   Here, since the liquid storage part is provided between the exhaust gas outlet and the merging part in the flow path switching device or the heat exchanger, the condensed water can be stored in the liquid storage part. Thereby, it is possible to prevent the condensed water from flowing upstream from the flow path switching device. In addition, the exhaust pipe (between the branching section and the joining section) and the heat exchanger are such that one of the exhaust gas flows and becomes hot, and the amount of thermal expansion is larger than the other. Absorbed. In particular, the liquid storage part that comes into contact with the condensed water has a structure that can absorb the difference in thermal expansion, so the thermal stress due to the temperature difference between the gas contact part and the liquid contact part in the liquid storage part is alleviated, and the durability of the liquid storage part Improves.

このように、請求項２記載の排気熱回収装置では、凝縮水が熱交換器出口側と排気管との合流部から該排気管の上流側に流れることを防止することができる。なお、貯液部に貯留された凝縮水は、例えば排気ガス流量が増したとき等に排気ガスによって下流側すなわち外部に排出される。また、例えば導入路又は導出路を、熱交換器とは独立した管等で構成しても良く、熱交換器の一部として構成しても良い。   As described above, in the exhaust heat recovery apparatus according to the second aspect, the condensed water can be prevented from flowing from the junction of the heat exchanger outlet side and the exhaust pipe to the upstream side of the exhaust pipe. The condensed water stored in the liquid storage part is discharged downstream, that is, outside by the exhaust gas when the exhaust gas flow rate is increased, for example. Further, for example, the introduction path or the lead-out path may be constituted by a pipe or the like independent of the heat exchanger, or may be constituted as a part of the heat exchanger.

請求項３記載の発明に係る排気熱回収装置は、請求項１又は請求項２記載の排気熱回収装置において、前記導出路は、内周面に周方向に沿って形成された溝部が前記貯液部の少なくとも一部を構成するベローズ状管を含んで構成されている。   An exhaust heat recovery apparatus according to a third aspect of the present invention is the exhaust heat recovery apparatus according to the first or second aspect, wherein the lead-out path has a groove formed along the circumferential direction on the inner peripheral surface. A bellows-like tube constituting at least a part of the liquid portion is included.

請求項３記載の排気熱回収装置では、熱交換器の排気ガス出口と導出路（合流部）との間に位置するベローズ状管の内面に形成された略環状の溝部分に、熱交換器にて排気ガスが冷却されて生じ該熱交換器から排出された凝縮水を貯留することができる。また、ベローズ状管を弾性要素、熱交換器を質量要素とする振動系が構成され、この振動系を排気管に対する動吸振器として機能させることが可能となる。この場合、導入管もベローズ状管を含む構成とすることが望ましい。   The exhaust heat recovery apparatus according to claim 3, wherein a heat exchanger is provided in a substantially annular groove portion formed on an inner surface of a bellows-like tube located between an exhaust gas outlet of the heat exchanger and a lead-out path (merging portion). The condensed water produced by cooling the exhaust gas and discharged from the heat exchanger can be stored. In addition, a vibration system having a bellows tube as an elastic element and a heat exchanger as a mass element is configured, and this vibration system can function as a dynamic vibration absorber for the exhaust pipe. In this case, it is desirable that the introduction tube also includes a bellows tube.

なお、本発明におけるベローズ状管には、内外周面に管状の溝が軸線方向に沿って複数形成される蛇腹状の管の他、例えば内外周面に一条又は複数条の螺旋溝が形成されるスパイラル管が含まれる。   In the bellows-like tube of the present invention, in addition to the bellows-like tube in which a plurality of tubular grooves are formed along the axial direction on the inner and outer peripheral surfaces, for example, one or more spiral grooves are formed on the inner and outer peripheral surfaces. Spiral tubes are included.

請求項４記載の発明に係る排気熱回収装置は、請求項３記載の排気熱回収装置において、前記ベローズ状管を水平に配置した。   An exhaust heat recovery apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the exhaust heat recovery apparatus according to the third aspect, wherein the bellows-like tube is disposed horizontally.

請求項４記載の排気熱回収装置では、水平に配置されたベローズ状管は、自重や熱交換器の質量等によって下向きに撓もうとするが、下部に凝縮水を貯留した場合には下部が凝縮水に冷却されて収縮するため、上記下向きのたわみが抑制される。このため、導出管が熱交換器の質量（の一部）を支持する構成においては、熱交換器の姿勢（配置）が維持され、熱交換器が下方に変位して該熱交換器内の凝縮水が排出され難くなることが防止される。   In the exhaust heat recovery apparatus according to claim 4, the horizontally arranged bellows-like tube tends to bend downward due to its own weight, the mass of the heat exchanger, etc., but when the condensed water is stored in the lower part, the lower part is Since it is cooled by the condensed water and contracts, the downward deflection is suppressed. For this reason, in the configuration in which the outlet pipe supports (a part of) the mass of the heat exchanger, the posture (arrangement) of the heat exchanger is maintained, and the heat exchanger is displaced downward so that the inside of the heat exchanger It is possible to prevent the condensed water from being easily discharged.

請求項５記載の発明に係る排気熱回収装置は、請求項３又は請求項４記載の排気熱回収装置において、前記ベローズ状管の上流に、上流側から下流側に向けて連続的に流路断面積を縮小するテーパ流路を設けた。   An exhaust heat recovery device according to a fifth aspect of the present invention is the exhaust heat recovery device according to the third or fourth aspect, wherein the flow path is continuously upstream from the upstream side to the downstream side of the bellows-like tube. A tapered channel for reducing the cross-sectional area was provided.

請求項５記載の排気熱回収装置では、テーパ流路を通過した排気ガスの流速が増加するため、ベローズ状管内側の溝内に貯留した凝縮水が促進される。このテーパ流路は、例えば熱交換器の排気出口部や導出路におけるベローズ状管の上流に設けられる。   In the exhaust heat recovery apparatus according to the fifth aspect, the flow rate of the exhaust gas that has passed through the tapered flow path increases, so that the condensed water stored in the groove inside the bellows-like tube is promoted. This taper flow path is provided, for example, upstream of the bellows-like pipe in the exhaust outlet part of the heat exchanger or the outlet path.

請求項６記載の発明に係る排気熱回収装置は、請求項１乃至請求項５の何れか１項記載の排気熱回収装置において、前記排気管は、エンジンの排気部に連結されて該エンジンの排気ガスを車外に排出するようになっており、前記エンジンの排気ガスが前記熱交換器に導かれていることに対応する情報、及び前記エンジンの回転数に対応する情報に基づいて前記貯液部に貯留した液体の排出の要否を判断し、前記液体排出手段の作動が必要であると判断したときに前記貯液部に貯留した液体を排出するための液体排出手段に作動信号を出力する制御装置をさらに備えた。   An exhaust heat recovery apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the exhaust heat recovery apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the exhaust pipe is connected to an exhaust portion of the engine and Exhaust gas is discharged outside the vehicle, and the liquid storage is based on information corresponding to the fact that the exhaust gas of the engine is led to the heat exchanger and information corresponding to the rotational speed of the engine When it is determined whether or not the liquid stored in the liquid storage unit needs to be discharged, an operation signal is output to the liquid discharging unit for discharging the liquid stored in the liquid storage unit when it is determined that the liquid discharging unit needs to be operated. And a control device.

請求項６記載の排気熱回収装置では、制御装置は、例えば、前記エンジンの排気ガスが前記熱交換器に導かれていることに対応する信号が入力されると、貯液部に凝縮水が貯留される条件が成立したと判断し、エンジン回転数に対応する信号（の時間変化）に基づいて凝縮水が排出され易い条件であるか否かを判断する。エンジン回転数が低いときは、排気ガス量が少なく流速が低いため、エンジン回転数が高いときと比較して凝縮水が排出され難い。したがって、制御装置は、例えば排気ガスの熱を回収しかつエンジン回転数が低い状態が所定時間継続した場合等、所定量以上の凝縮水が貯液部に貯留していると推定される場合に、液体排出手段を作動するための作動信号を出力する。液体排出手段としては、エンジン回転数を上昇させる手段等とすることができる。   In the exhaust heat recovery apparatus according to claim 6, for example, when a signal corresponding to the fact that the exhaust gas of the engine is led to the heat exchanger is input, the control device generates condensed water in the liquid storage unit. It is determined that the condition for storage is satisfied, and it is determined whether or not it is a condition that condensate is easily discharged based on a signal (time change thereof) corresponding to the engine speed. When the engine speed is low, the amount of exhaust gas is small and the flow rate is low, so that condensed water is less likely to be discharged than when the engine speed is high. Therefore, the control device, for example, when the heat of the exhaust gas is recovered and the state where the engine speed is low continues for a predetermined time, or when the estimated amount of condensed water is stored in the liquid storage part. The operation signal for operating the liquid discharging means is output. As the liquid discharging means, a means for increasing the engine speed can be used.

以上説明したように本発明に係る排気熱回収装置は、熱交換器の出口から合流部を経由して排気管に流れ込む凝縮水が、該排気管における流路切換装置に接触することを防止することができる。   As described above, the exhaust heat recovery apparatus according to the present invention prevents the condensed water flowing into the exhaust pipe from the outlet of the heat exchanger via the junction part from contacting the flow path switching device in the exhaust pipe. be able to.

本発明の第１の実施形態に係る排気熱回収装置としての排気熱回収システム１０について、図１乃至図３に基づいて説明する。排気熱回収システム１０の概略全体構成を説明した後、本発明の要部である貯液部４２及びエンジンＥＣＵ５０による制御について説明する。なお、以下の説明で、単に上流・下流の語を用いるときは、排気ガスの流れ方向の上流・下流を示すものとする。   An exhaust heat recovery system 10 as an exhaust heat recovery apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. After describing the schematic overall configuration of the exhaust heat recovery system 10, the control by the liquid storage unit 42 and the engine ECU 50, which are the main parts of the present invention, will be described. In the following description, when the terms upstream and downstream are simply used, they indicate upstream and downstream in the flow direction of the exhaust gas.

図１には、排気熱回収システム１０の概略全体構成が模式的な平面図にて示されている。この図に示される如く、排気熱回収システム１０は、自動車の内燃機関エンジン１２の排気ガスが有する熱を回収して暖房やエンジン１２の暖気促進等に利用する装置である。   FIG. 1 is a schematic plan view showing a schematic overall configuration of the exhaust heat recovery system 10. As shown in this figure, an exhaust heat recovery system 10 is a device that recovers heat of exhaust gas of an internal combustion engine 12 of an automobile and uses it for heating, warming promotion of the engine 12, or the like.

エンジン１２には、排気ガスを導出する排気管１４が接続されている。排気管１４による排気ガスの排出経路上には、上流側から順に触媒システム１６、メインマフラ１８が配設されている。触媒システム１６は、自動車の床下に配置され、内部に収容した触媒を通過する排気ガスを浄化する構成とされている。メインマフラ１８は、排気ガスを自動車の外部である大気中に放出するのに伴って生じる排気音を低減するようになっている。   An exhaust pipe 14 for leading exhaust gas is connected to the engine 12. A catalyst system 16 and a main muffler 18 are arranged in this order from the upstream side on the exhaust gas discharge path by the exhaust pipe 14. The catalyst system 16 is disposed under the floor of an automobile and is configured to purify exhaust gas that passes through the catalyst accommodated therein. The main muffler 18 is configured to reduce exhaust noise that is generated when exhaust gas is released into the atmosphere outside the automobile.

排気熱回収システム１０は、排気ガスの流れ系統において排気管１４と並列に配置された排気熱回収用熱交換器２０を備えている。具体的には、排気管１４における触媒システム１６とメインマフラ１８との間に位置する分岐部２２Ａからは、導入路としての分岐管２２が分岐している。分岐管２２は、排気熱回収用熱交換器２０の排気ガス入口２０Ａに接続されており、排気熱回収用熱交換器２０に排気ガスを導入する経路を形成している。   The exhaust heat recovery system 10 includes an exhaust heat recovery heat exchanger 20 arranged in parallel with the exhaust pipe 14 in the exhaust gas flow system. Specifically, a branch pipe 22 serving as an introduction path branches from a branch portion 22A located between the catalyst system 16 and the main muffler 18 in the exhaust pipe 14. The branch pipe 22 is connected to the exhaust gas inlet 20 </ b> A of the exhaust heat recovery heat exchanger 20, and forms a path for introducing the exhaust gas into the exhaust heat recovery heat exchanger 20.

また、排気熱回収用熱交換器２０の排気ガス出口２０Ｂには、導出管としての合流管２４の一端部が接続されている。合流管２４の他端部は、排気管１４における触媒システム１６とメインマフラ１８との間で、かつ分岐部２２Ａよりも下流に位置する合流部２４Ａに合流している。この排気熱回収用熱交換器２０は、排気管１４の側方に配設されている。すなわち、排気熱回収用熱交換器２０は、機械的には平面視で排気管１４に並列して配置されている。   In addition, one end of a junction pipe 24 as a lead-out pipe is connected to the exhaust gas outlet 20B of the heat exchanger 20 for exhaust heat recovery. The other end of the merging pipe 24 joins the merging part 24A located between the catalyst system 16 and the main muffler 18 in the exhaust pipe 14 and downstream of the branching part 22A. The heat exchanger 20 for exhaust heat recovery is disposed on the side of the exhaust pipe 14. That is, the exhaust heat recovery heat exchanger 20 is mechanically arranged in parallel with the exhaust pipe 14 in plan view.

さらに、排気管１４における分岐部２２Ａと合流部２４Ａとの間には、排気ガスの流れを切り換える流路切換装置としての流路切換バルブ２６が配設されている。流路切換バルブ２６は、排気ガスが主に排気管１４を通過する（排気管１４と比較して圧力損失の大きい排気熱回収用熱交換器２０には排気ガスが殆ど流れない）全開状態と、全排気ガスを排気熱回収用熱交換器２０に導入する全閉状態とを選択に切り換え可能とされている。この流路切換バルブ２６には、エンジン１２の吸気側と接続されたバキューム路２８が接続されている。バキューム路２８には、アクチュエータ（負圧ダイヤフラム）３０、バキュームスイッチングバルブ（ＶＳＶ）３２、及びバキュームタンク３４が配設されている。   Further, a flow path switching valve 26 as a flow path switching device for switching the flow of the exhaust gas is disposed between the branch portion 22A and the merging portion 24A in the exhaust pipe 14. The flow path switching valve 26 is in a fully open state in which exhaust gas mainly passes through the exhaust pipe 14 (almost no exhaust gas flows into the exhaust heat recovery heat exchanger 20 having a larger pressure loss than the exhaust pipe 14). The fully closed state in which all exhaust gas is introduced into the exhaust heat recovery heat exchanger 20 can be switched to selection. A vacuum path 28 connected to the intake side of the engine 12 is connected to the flow path switching valve 26. In the vacuum path 28, an actuator (negative pressure diaphragm) 30, a vacuum switching valve (VSV) 32, and a vacuum tank 34 are disposed.

また、上記バキュームスイッチングバルブ３２は、制御装置としてのエンジンＥＣＵ５０に電気的に接続されており、エンジンＥＣＵ５０からの排気熱回収指令に基づいて作動してアクチュエータ３０を作動させるようになっている。これにより、負圧が作用して流路切換バルブ２６の開閉状態が切り換えられる構成である。エンジンＥＣＵ５０の制御について後述する。   The vacuum switching valve 32 is electrically connected to an engine ECU 50 as a control device, and operates based on an exhaust heat recovery command from the engine ECU 50 to operate the actuator 30. Thereby, the open / closed state of the flow path switching valve 26 is switched by applying a negative pressure. Control of the engine ECU 50 will be described later.

排気熱回収用熱交換器２０は、上記した排気ガスとエンジン冷却水との熱交換を行わせ、排気ガスの熱をエンジン冷却水に回収させるようになっている。排気熱回収システム１０は、エンジン冷却水の熱を暖房用に回収するフロントヒータコア３６、リヤヒータコア３８、及びエンジン冷却水をフロントヒータコア３６、リヤヒータコア３８に循環させるヒータ温水路４０を備えている。フロントヒータコア３６とリヤヒータコア３８とは、並列に配置されている。そして、ヒータ温水路４０におけるリヤヒータコア３８の下流側に排気熱回収用熱交換器２０が配置されている。この実施形態では、排気熱回収用熱交換器２０は、エンジン冷却水の系統においては、フロントヒータコア３６に対し並列でかつリヤヒータコア３８に対し直列に配置されている。   The exhaust heat recovery heat exchanger 20 performs heat exchange between the exhaust gas and the engine cooling water, and recovers the heat of the exhaust gas to the engine cooling water. The exhaust heat recovery system 10 includes a front heater core 36 and a rear heater core 38 that recover the heat of the engine coolant for heating, and a heater hot water passage 40 that circulates the engine coolant to the front heater core 36 and the rear heater core 38. The front heater core 36 and the rear heater core 38 are arranged in parallel. An exhaust heat recovery heat exchanger 20 is disposed downstream of the rear heater core 38 in the heater hot water passage 40. In this embodiment, the exhaust heat recovery heat exchanger 20 is arranged in parallel to the front heater core 36 and in series to the rear heater core 38 in the engine cooling water system.

したがって、排気熱回収システム１０では、図１のヒータ温水路４０上に示す矢印の通りエンジン冷却水が流れるようになっている。すなわち、エンジン１２を通った高温の温水がフロントヒータコア３６及びリヤヒータコア３８を通る際に熱交換されて暖房に利用され、リヤヒータコア３８にて降温されたエンジン冷却水が排気熱回収用熱交換器２０に導入されて上記排気ガスと熱交換して排気ガスを冷却する構成である。排気熱回収用熱交換器２０を通過したエンジン冷却水は、フロントヒータコア３６を通過したエンジン冷却水と共にエンジン１２に戻されるようになっている。このように、排気熱回収用熱交換器２０は、例えば暖房機能の観点からは、エンジン１２によって加熱される前のエンジン冷却水を予熱する予熱器として機能する構成である。   Therefore, in the exhaust heat recovery system 10, the engine coolant flows as indicated by the arrow shown on the heater hot water passage 40 in FIG. That is, when hot hot water passing through the engine 12 passes through the front heater core 36 and the rear heater core 38, heat is exchanged and used for heating. 20 is configured to cool the exhaust gas by exchanging heat with the exhaust gas. The engine coolant that has passed through the exhaust heat recovery heat exchanger 20 is returned to the engine 12 together with the engine coolant that has passed through the front heater core 36. Thus, the exhaust heat recovery heat exchanger 20 is configured to function as a preheater that preheats engine coolant before being heated by the engine 12 from the viewpoint of the heating function, for example.

（貯液部の構成）
図２に側断面図にて示される如く、以上説明した排気熱回収システム１０は、主に排気熱回収用熱交換器２０内で生じる凝縮水（後述）を貯留するための貯液部４２を備えている。貯液部４２は、排気管１４における流路切換バルブ２６の下流に設けられ、かつ合流部２４Ａよりも上流部分を含むように配置されている。 (Structure of liquid storage part)
As shown in the side sectional view of FIG. 2, the exhaust heat recovery system 10 described above includes a liquid storage portion 42 for storing condensed water (described later) mainly generated in the exhaust heat recovery heat exchanger 20. I have. The liquid storage part 42 is provided downstream of the flow path switching valve 26 in the exhaust pipe 14 and is disposed so as to include an upstream part from the joining part 24A.

具体的には、貯液部４２は、流路切換バルブ２６と合流部２４Ａとの間に設けられた第１堰４４を備えている。第１堰４４は、排気管１４内における排気ガス流路の下縁を上方に***させている。したがって、第１堰４４は、その下流側に貯留された凝縮水が上流側に流れることが内容に堰きとめる構成である。また、貯液部４２は、第１堰４４の下流に設けられた第２堰４６を備えている。   Specifically, the liquid storage part 42 includes a first weir 44 provided between the flow path switching valve 26 and the merging part 24A. The first weir 44 has the lower edge of the exhaust gas passage in the exhaust pipe 14 raised upward. Therefore, the 1st weir 44 is the structure which dams the content that the condensed water stored in the downstream flows in the upstream. Further, the liquid storage part 42 includes a second dam 46 provided downstream of the first dam 44.

第２堰４６は、第１堰４４と同様に排気管１４内における排気ガス流路の下縁を上方に***させている。これにより、排気熱回収用熱交換器２０内で生じ合流部２４Ａから排気管１４に流入した凝縮水が第１堰４４と第２堰４６との間に貯留される構成である。また、第２堰４６は、その上端が第１堰４４の上端よりも低位とされている。これにより、貯液部４２の貯液容量（図２に想像線Ｌにてして示す液位）を超えた場合に、凝縮水が下流側に排出され、第１堰４４を乗り越えて上流側に流れ込む（溢れ出る）ことが防止される構成とされている。   Similar to the first weir 44, the second weir 46 has the lower edge of the exhaust gas passage in the exhaust pipe 14 raised upward. Thus, the condensed water generated in the exhaust heat recovery heat exchanger 20 and flowing into the exhaust pipe 14 from the junction 24A is stored between the first weir 44 and the second weir 46. The upper end of the second weir 46 is lower than the upper end of the first weir 44. Thereby, when the liquid storage capacity of the liquid storage part 42 (the liquid level indicated by the imaginary line L in FIG. 2) is exceeded, the condensed water is discharged to the downstream side and over the first weir 44 to the upstream side. It is configured such that it can be prevented from flowing into (overflowing).

さらに、貯液部４２は、排気管１４の第１堰４４と第２堰４６との間における上側に設けられたガス堰４８を備えている。ガス堰４８は、排気管１４内における排気ガス流路の上縁を下方に突出させている。ガス堰４８は、合流部２４Ａよりも上流に配置されており、排気管１４の流路断面積を絞ることで、貯液部４２における上流部分を通過する排気ガスの流速を増大するようになっている。また、ガス堰４８は、上流側部分が上流及び下方を向く面がテーパ面とされており、排気ガスの流れを若干下向き（貯留している凝縮水側）に変換するようになっている。したがって、ガス堰４８は、貯液部４２に貯留された凝縮水の排出促進機能を果たす構成とされている。   Further, the liquid storage part 42 includes a gas weir 48 provided on the upper side between the first weir 44 and the second weir 46 of the exhaust pipe 14. The gas weir 48 projects the upper edge of the exhaust gas passage in the exhaust pipe 14 downward. The gas weir 48 is disposed upstream of the merging portion 24A, and the flow velocity of the exhaust gas passing through the upstream portion in the liquid storage portion 42 is increased by narrowing the flow passage cross-sectional area of the exhaust pipe 14. ing. Further, the gas weir 48 has a tapered surface on the upstream side facing the upstream and the bottom, and converts the flow of the exhaust gas slightly downward (stored condensed water side). Therefore, the gas weir 48 is configured to perform the function of promoting the discharge of the condensed water stored in the liquid storage unit 42.

以上説明した第１堰４４、第２堰４６、ガス堰４８の一部又は全部は、それぞれ排気管４８の管壁を内方に凸となるように変形して形成しても良く、別部材を固定して形成しても良い。   A part or all of the first dam 44, the second dam 46, and the gas dam 48 described above may be formed by deforming the pipe wall of the exhaust pipe 48 so as to protrude inward. May be fixed.

（エンジンＥＣＵの制御）
図１に示される如く、エンジンＥＣＵ５０は、エンジン１２の回転数（回転速度）を検出する回転検出器５２に電気的に接続されており、エンジン回転数に対応した信号が入力されるようになっている。また、エンジンＥＣＵ５０は、エンジン１２に電気的に接続されており、入力される車両情報に基づいて判断する車両状況に応じてエンジン回転数を制御する（例えば、燃料供給量を調節する）ようになっている。さらに、エンジンＥＣＵ５０は、上記の通りバキュームスイッチングバルブ３２に電気的に接続されており、流路切換バルブ２６による排気管１４の開閉を切り換えるようになっている。 (Control of engine ECU)
As shown in FIG. 1, the engine ECU 50 is electrically connected to a rotation detector 52 that detects the rotation speed (rotation speed) of the engine 12, and a signal corresponding to the engine rotation speed is input. ing. Further, the engine ECU 50 is electrically connected to the engine 12, and controls the engine speed (for example, adjusts the fuel supply amount) according to the vehicle situation determined based on the input vehicle information. It has become. Further, the engine ECU 50 is electrically connected to the vacuum switching valve 32 as described above, and switches between opening and closing of the exhaust pipe 14 by the flow path switching valve 26.

このエンジンＥＣＵ５０には、各種車両情報が入力されるようになっている。この車両情報には、例えば、エンジン始動の有無、車速、アクセル開度、変速段等の走行情報、冷暖房要求、エンジン冷却水温、外気温等が含まれている。そして、エンジンＥＣＵ５０は、エンジン冷却水温が低いときに暖房要求がされたと判断した場合又はエンジン１２の暖気を促進する必要があると判断した場合には、アクチュエータ３０が流路切換バルブ２６を閉弁させるようにバキュームスイッチングバルブ３２を切り換えて、排気熱回収用熱交換器２０によってエンジン冷却水に排気ガスの熱を回収させるようになっている。   Various types of vehicle information are input to the engine ECU 50. This vehicle information includes, for example, whether or not the engine is started, vehicle speed, accelerator opening, travel information such as a gear position, air conditioning request, engine coolant temperature, outside air temperature, and the like. When the engine ECU 50 determines that the heating request has been made when the engine coolant temperature is low or when it is determined that the warming up of the engine 12 needs to be promoted, the actuator 30 closes the flow path switching valve 26. The vacuum switching valve 32 is switched so that the heat of the exhaust gas is recovered in the engine coolant by the exhaust heat recovery heat exchanger 20.

また、エンジンＥＣＵ５０は、貯液部４２に所定量以上の凝縮水が貯留されたことに対応する条件が成立した場合に、エンジン１２のエンジン回転数を上昇させるようになっている。この実施形態では、エンジンＥＣＵ５０は、タイマを内蔵しており、設定値以下のエンジン回転数で連続して排気熱回収用熱交換器２０による排気熱回収を行った時間が設定時間を経過したと判断した場合には、すなわち貯液部４２に所定量程度（範囲）の凝縮水が貯留していると推定される場合には、エンジン１２の回転数を上昇させて凝縮水の排気促進を図る構成とされている。したがって、エンジン１２が本発明における液体排出手段に相当する。なお、エンジンＥＣＵ５０の制御フローについては、この実施形態の作用と共に後述する。   Further, the engine ECU 50 increases the engine speed of the engine 12 when a condition corresponding to the fact that a predetermined amount or more of condensed water is stored in the liquid storage unit 42 is satisfied. In this embodiment, the engine ECU 50 has a built-in timer, and the time when the exhaust heat recovery by the exhaust heat recovery heat exchanger 20 is continuously performed at the engine speed equal to or lower than the set value has passed the set time. If it is determined, that is, if it is estimated that a predetermined amount (range) of condensed water is stored in the liquid storage section 42, the rotational speed of the engine 12 is increased to promote exhaust of the condensed water. It is configured. Therefore, the engine 12 corresponds to the liquid discharge means in the present invention. The control flow of the engine ECU 50 will be described later together with the operation of this embodiment.

次に、本第１の実施形態の作用を説明する。   Next, the operation of the first embodiment will be described.

上記構成の排気熱回収システム１０では、エンジンＥＣＵ５０がエンジン１２の始動直後のように冷却水温が低いときに暖房要求又はエンジン１２の暖気促進要求があったと判断すると、該エンジンＥＣＵ５０は、バキュームスイッチングバルブ３２を切り換えて流路切換バルブ２６によって排気管１４を閉止させる。すると、エンジン１２の排気ガスが分岐部２２Ａから分岐管２２を経由して排気熱回収用熱交換器２０に導入される。排気熱回収用熱交換器２０に導入された排気ガスは、エンジン冷却水との間で熱交換を行い、エンジン冷却水を加熱させる。一方、排気ガスはエンジン冷却水との熱交換によって冷却されるので、排気熱回収用熱交換器２０内では排気ガス中の水分が凝縮して液化する。すなわち、凝縮水が生じる。   In the exhaust heat recovery system 10 having the above-described configuration, when the engine ECU 50 determines that there is a heating request or a warm-up promotion request for the engine 12 when the coolant temperature is low just after the engine 12 is started, the engine ECU 50 32 and the exhaust pipe 14 is closed by the flow path switching valve 26. Then, the exhaust gas of the engine 12 is introduced into the exhaust heat recovery heat exchanger 20 from the branch portion 22A via the branch pipe 22. The exhaust gas introduced into the heat exchanger 20 for exhaust heat recovery performs heat exchange with the engine cooling water to heat the engine cooling water. On the other hand, since the exhaust gas is cooled by heat exchange with the engine coolant, the moisture in the exhaust gas is condensed and liquefied in the exhaust heat recovery heat exchanger 20. That is, condensed water is generated.

排気熱回収用熱交換器２０内で生じた凝縮水は、排気ガスの流動に伴って、排気ガス出口２０Ｂ、合流管２４、合流部２４Ａを経由して排気管１４に流れ込む。例えば、エンジン１２がアイドリング中である場合のような排出する排気ガス量が少ない場合には、凝縮水を下流に排出する気流が弱い。このため、凝縮水は、排気管１４内における貯液部４２内に貯留される。   The condensed water generated in the exhaust heat recovery heat exchanger 20 flows into the exhaust pipe 14 via the exhaust gas outlet 20B, the junction pipe 24, and the junction section 24A as the exhaust gas flows. For example, when the amount of exhaust gas discharged is small, such as when the engine 12 is idling, the airflow that discharges condensed water downstream is weak. For this reason, the condensed water is stored in the liquid storage part 42 in the exhaust pipe 14.

一方、制御装置５０の動作を図３に示すフローチャートを用いて説明すると、ステップＳ１０で排気熱回収を開始したか否かを判断する。排気熱回収を開始していない（排気熱回収用熱交換に２０に排気ガスを導入していない）と判断するとステップＳ１０に戻る。排気熱回収を開始したと判断すると、ステップＳ１２に進みタイマをスタートする。次いでステップＳ１４に進み、エンジン１２がアイドリング状態であるか否か、すなわちエンジン回転数Ｎが所定の回転数Ｎｓ（例えば、１０００ｒｐｍ）未満であるか否かを判断する。エンジン１２がアイドリング状態でない場合には、貯液部４２に貯留した凝縮水の排出が促進されるので、ステップＳ１０に戻る。エンジン１２がアイドリング状態である場合は、ステップＳ１６に進む。   On the other hand, the operation of the control device 50 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 3. In step S10, it is determined whether exhaust heat recovery has started. If it is determined that exhaust heat recovery has not started (exhaust gas has not been introduced into the exhaust heat recovery heat exchanger 20), the process returns to step S10. If it is determined that exhaust heat recovery has started, the process proceeds to step S12 and a timer is started. Next, in step S14, it is determined whether or not the engine 12 is in an idling state, that is, whether or not the engine speed N is less than a predetermined speed Ns (for example, 1000 rpm). When the engine 12 is not in the idling state, the discharge of the condensed water stored in the liquid storage unit 42 is promoted, and the process returns to step S10. If the engine 12 is idling, the process proceeds to step S16.

ステップＳ１６では、排気熱回収を終了していないか否かを判断する。排気熱回収を終了したと判断すると、その後の新たな凝縮水の貯留が防止されるので、ステップＳ１０に戻る。排気熱回収が終了していないと判断した場合には、ステップＳ１８に進み、タイマスタートからの経過時間Ｔが設定時間Ｔｓ以上であるか否かを判断する。タイマスタートから設定時間を経過していないと判断すると、ステップＳ１４に戻り、ステップＳ１４でアイドリング状態が解除されたと判断するか又はステップＳ１６で排気熱回収を終了したと判断することがない限り、設定時間Ｔｓの経過までステップＳ１４乃至Ｓ１８を繰り返す。   In step S16, it is determined whether exhaust heat recovery has not been completed. If it is determined that the exhaust heat recovery has been completed, the storage of new condensed water thereafter is prevented, and the process returns to step S10. If it is determined that the exhaust heat recovery has not ended, the process proceeds to step S18 to determine whether or not the elapsed time T from the timer start is equal to or longer than the set time Ts. If it is determined that the set time has not elapsed since the timer start, the process returns to step S14, and the setting is performed unless it is determined in step S14 that the idling state has been canceled or exhaust heat recovery has been completed in step S16. Steps S14 to S18 are repeated until the time Ts has elapsed.

ステップＳ１８でタイマスタートから設定時間を経過したと判断すると、換言すれば、エンジン１２のアイドリング状態での排気熱回収が設定時間以上連続して行われたと判断すると、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、所定の時間だけエンジン１２の回転数を上昇させ（アイドルアップを行い）、貯液部４２に貯留している（と推定される）凝縮水の排出を促進させる。この実施形態では、エンジン１２の回転数を１０秒間だけ、１６００ｒｐｍ（＞Ｎｓ）とする。   If it is determined in step S18 that the set time has elapsed since the timer start, in other words, if it is determined that exhaust heat recovery in the idling state of the engine 12 has been continuously performed for the set time or longer, the process proceeds to step S20. In step S20, the number of revolutions of the engine 12 is increased (idle-up is performed) for a predetermined time, and discharge of condensed water stored (estimated) in the liquid storage unit 42 is promoted. In this embodiment, the rotational speed of the engine 12 is set to 1600 rpm (> Ns) for 10 seconds.

これにより、排気管１４を通過する排気ガス量が増加して排気管１４内の排気ガス流速が上昇するため、この排気ガスの流れによって凝縮水が下流に排出される。なお、この凝縮水の排出を促進するために、アイドルアップ期間中は排気熱回収を停止することが望ましい。   As a result, the amount of exhaust gas passing through the exhaust pipe 14 increases and the exhaust gas flow velocity in the exhaust pipe 14 increases, so that the condensed water is discharged downstream by this exhaust gas flow. In order to promote the discharge of the condensed water, it is desirable to stop the exhaust heat recovery during the idle up period.

ここで、排気管１４における流路切換バルブ２６の設置部位と合流部２４Ａとの間に貯液部４２を設けたため、この貯液部４２に凝縮水を貯留することができる。これにより、貯液部４２に貯留した凝縮水が第１堰４４を乗り越えて流路切換バルブ２６側に流れ込むことが防止される。また、仮に貯液部４２の貯液容量を超える量の凝縮水が排気管１４に流れ込んでも、第２堰４６が第１堰４４よりも低位であるため、凝縮水は貯液部４２から第２堰４６側に溢出し、凝縮水が流路切換バルブ２６側に流れ込むことが防止される。   Here, since the liquid storage part 42 is provided between the installation site of the flow path switching valve 26 in the exhaust pipe 14 and the merging part 24A, condensed water can be stored in the liquid storage part 42. Thereby, the condensed water stored in the liquid storage part 42 is prevented from flowing over the first weir 44 to the flow path switching valve 26 side. Further, even if condensed water in an amount exceeding the liquid storage capacity of the liquid storage part 42 flows into the exhaust pipe 14, the second dam 46 is lower than the first dam 44, so that the condensed water is supplied from the liquid storage part 42 to the first dam 44. It is prevented that it overflows to the 2 dam 46 side and condensed water flows into the flow path switching valve 26 side.

このように、第１の実施形態に係る排気熱回収システム１０では、合流部２４Ａから排気管１４に流れ込む凝縮水が該排気管１４における流路切換バルブ２６・触媒システム１６に接触することを防止することができる。   Thus, in the exhaust heat recovery system 10 according to the first embodiment, the condensed water flowing into the exhaust pipe 14 from the junction 24A is prevented from coming into contact with the flow path switching valve 26 / catalyst system 16 in the exhaust pipe 14. can do.

またここで、エンジンＥＣＵ５０が貯液部４２に所定量程度の凝縮水が貯留していると推定した場合に、この凝縮水を自動的に排出させるようにエンジン１２の回転数を上昇するため、凝縮水が流路切換バルブ２６側に流れ込むことが確実に防止される。しかも、エンジン１２のアイドリング状態の継続時間という単純な情報に基づき、簡単な液体排出手段（エンジン１２の回転数上昇）を自動的に作動させて、凝縮水が流路切換バルブ２６側に流れ込むことを確実に防止することができる。このため、信頼性が高く、また新規な貯液量検出器や凝縮水排出構造を設ける必要がない。   Further, here, when the engine ECU 50 estimates that a predetermined amount of condensed water is stored in the liquid storage section 42, the rotational speed of the engine 12 is increased so as to automatically discharge this condensed water. Condensed water is reliably prevented from flowing into the flow path switching valve 26 side. In addition, based on simple information such as the duration of the idling state of the engine 12, simple liquid discharge means (increase in the number of revolutions of the engine 12) is automatically activated so that condensed water flows into the flow path switching valve 26 side. Can be reliably prevented. For this reason, it is highly reliable and it is not necessary to provide a new liquid storage amount detector or a condensed water discharge structure.

なお、この第１の実施形態では、エンジンＥＣＵ５０が貯液部４２に貯留した凝縮水の貯留量を推定し自動的に貯液を促進させる例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、エンジンＥＣＵ５０による凝縮水の排出促進制御を行わない構成としても良い。   In the first embodiment, the example in which the engine ECU 50 estimates the storage amount of the condensed water stored in the liquid storage unit 42 and automatically promotes the liquid storage is shown, but the present invention is not limited to this. For example, the engine ECU 50 may not perform the condensate discharge promotion control.

次いで、本発明の他の実施形態を説明する。なお、上記第１の実施形態又は前出の実施形態と基本的に同一の部品・部分については上記第１の実施形態又は前出の実施形態と同一の符号を付してその説明又は図示を省略する場合がある。   Next, another embodiment of the present invention will be described. Parts and portions that are basically the same as those of the first embodiment or the previous embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment or the previous embodiment, and are described or illustrated. May be omitted.

図４には、本発明の第２の実施形態に係る排気熱回収システム６０の要部が図２に対応する側断面図にて示されるている。この図に示される如く、排気熱回収システム６０は、貯液部４２に代えて貯液部６２を備えている。貯液部６２は、排気管１４における分岐部２２Ａと合流部２４Ａとの間に直列に接続されたベローズ状管としてのフレキシブルパイプ６４にて構成されている。この実施形態では、フレキシブルパイプ６４は、ベローズ（蛇腹）管であり、内外周にそれぞれ軸線方向に隣り合う複数の環状溝が形成されている。このため、フレキシブルパイプ６４は、軸線方向に弾性的に伸縮可能で、かつ弾性曲げが可能とされている。そして、貯液部６２は、フレキシブルパイプ６４の内周に形成された複数の環状溝の下側部分として構成されている。   The principal part of the exhaust heat recovery system 60 which concerns on FIG. 4 at the 2nd Embodiment of this invention is shown with the sectional side view corresponding to FIG. As shown in this figure, the exhaust heat recovery system 60 includes a liquid storage section 62 instead of the liquid storage section 42. The liquid storage part 62 is configured by a flexible pipe 64 as a bellows-like pipe connected in series between the branch part 22A and the joining part 24A in the exhaust pipe 14. In this embodiment, the flexible pipe 64 is a bellows (bellows) tube, and a plurality of annular grooves adjacent to each other in the axial direction are formed on the inner and outer circumferences. For this reason, the flexible pipe 64 can be elastically expanded and contracted in the axial direction and can be elastically bent. The liquid storage part 62 is configured as a lower part of a plurality of annular grooves formed on the inner periphery of the flexible pipe 64.

また、フレキシブルパイプ６４は、カバー部材６６に覆われている。カバー部材６６は、フレキシブルパイプ６４の伸縮、曲げに伴う排気管１４の伸縮、曲げに影響を与えないように取り付けられている。排気熱回収システム６０の他の構成は、排気熱回収システム１０の対応する構成と同様である。   The flexible pipe 64 is covered with a cover member 66. The cover member 66 is attached so as not to affect the expansion and contraction and bending of the exhaust pipe 14 accompanying the expansion and contraction of the flexible pipe 64. Other configurations of the exhaust heat recovery system 60 are the same as the corresponding configurations of the exhaust heat recovery system 10.

したがって、第２の実施形態に係る排気熱回収システム６０によっても、第１の実施形態と同様の作用を奏し、同様の効果を得ることができる。また、排気管における分岐部２２Ａと合流部２４Ａとの間にフレキシブルパイプ６４を設けているため、排気管１４と排気熱回収用熱交換器２０との熱膨張差がフレキシブルパイプ６４の伸縮によって吸収される。すなわち、排気管１４とは排気熱回収用熱交換器２０とでは、高温の排気ガスが流れる側の熱膨張量が他方の熱膨張量よりも大きくなるが、この熱膨張差がフレキシブルパイプ６４の伸縮によって吸収される。これにより、分岐管２２、合流管２４に作用する熱応力、特に分岐部２２Ａ、合流部２４Ａにおける熱応力が緩和される。   Therefore, the exhaust heat recovery system 60 according to the second embodiment can achieve the same effect as the first embodiment and obtain the same effect. Further, since the flexible pipe 64 is provided between the branch portion 22 </ b> A and the merging portion 24 </ b> A in the exhaust pipe, the thermal expansion difference between the exhaust pipe 14 and the exhaust heat recovery heat exchanger 20 is absorbed by the expansion and contraction of the flexible pipe 64. Is done. That is, in the exhaust pipe 14 and the heat exchanger 20 for exhaust heat recovery, the thermal expansion amount on the side through which the high-temperature exhaust gas flows becomes larger than the other thermal expansion amount. Absorbed by stretching. Thereby, the thermal stress which acts on the branch pipe 22 and the junction pipe 24, especially the thermal stress in the branch part 22A and the junction part 24A is relieved.

さらに、貯液部６２に凝縮水を貯留した場合には、フレキシブルパイプ６４の上部及び中間部（排気ガス接触部分）と下部（貯液部６２）とで温度差による膨張差が生じるが、この膨張差がフレキシブルパイプ６４自体の弾性的な変形によって吸収され、フレキシブルパイプ６４に作用する熱応力は小さい。このため、フレキシブルパイプ６４すなわち貯液部６２の耐久性が増す。   Furthermore, when condensed water is stored in the liquid storage part 62, an expansion difference due to a temperature difference occurs between the upper part and the intermediate part (exhaust gas contact part) and the lower part (liquid storage part 62) of the flexible pipe 64. The expansion difference is absorbed by the elastic deformation of the flexible pipe 64 itself, and the thermal stress acting on the flexible pipe 64 is small. For this reason, the durability of the flexible pipe 64, that is, the liquid storage part 62 is increased.

図５には、第３の実施形態に係る排気熱回収システム７０の一部が平面図にて示されている。この図に示される如く、排気熱回収システム７０は、排気管１４には貯液部４２、６２を備えない点で、上記各実施形態とは異なる。   FIG. 5 is a plan view showing a part of the exhaust heat recovery system 70 according to the third embodiment. As shown in this figure, the exhaust heat recovery system 70 differs from the above embodiments in that the exhaust pipe 14 does not include the liquid storage portions 42 and 62.

この排気熱回収システム７０は、分岐管２２の一部及び合流管２４の一部がそれぞれフレキシブルパイプ７２、７４にて構成されている。フレキシブルパイプ７２、７４は、それぞれベローズ（蛇腹）管であり、内外周にそれぞれ軸線方向に隣り合う複数の環状溝が形成されている。このため、フレキシブルパイプ７２、７４は、軸線方向に弾性的に伸縮可能で、かつ弾性曲げが可能とされている。   In the exhaust heat recovery system 70, a part of the branch pipe 22 and a part of the junction pipe 24 are configured by flexible pipes 72 and 74, respectively. Each of the flexible pipes 72 and 74 is a bellows (bellows) tube, and a plurality of annular grooves adjacent to each other in the axial direction are formed on the inner and outer circumferences. For this reason, the flexible pipes 72 and 74 can be elastically expanded and contracted in the axial direction and can be elastically bent.

また、この実施形態では、分岐管２２における水平部分、具体的には排気熱回収用熱交換器２０と同軸的な部分をフレキシブルパイプ７２が構成すると共に、合流管２４における水平部分、具体的には排気熱回収用熱交換器２０と同軸的な部分をフレキシブルパイプ７４が構成している。この実施形態では、排気熱回収用熱交換器２０は、フレキシブルパイプ７２、７４を含む分岐管２２、合流管２４を介して排気管１４に支持されている。換言すれば、排気管１４が車体に対し構成している主振動系に対し、排気熱回収用熱交換器２０を質量要素、フレキシブルパイプ７２、７４を弾性要素とする副振動系が構成されている。排気熱回収用熱交換器２０に質量は略３ｋｇとされており、上記副振動系が主振動系の低周波振動に対する動吸振器として機能するように、フレキシブルパイプ７２、７４の弾性特性（ばね定数）が設定されている。   In this embodiment, the flexible pipe 72 constitutes a horizontal portion of the branch pipe 22, specifically, a portion coaxial with the exhaust heat recovery heat exchanger 20, and a horizontal portion of the junction pipe 24, specifically The flexible pipe 74 constitutes a portion coaxial with the heat exchanger 20 for exhaust heat recovery. In this embodiment, the exhaust heat recovery heat exchanger 20 is supported by the exhaust pipe 14 via the branch pipe 22 and the junction pipe 24 including the flexible pipes 72 and 74. In other words, a sub-vibration system in which the exhaust heat recovery heat exchanger 20 is a mass element and the flexible pipes 72 and 74 are elastic elements is configured with respect to the main vibration system that the exhaust pipe 14 configures with respect to the vehicle body. Yes. The exhaust heat recovery heat exchanger 20 has a mass of approximately 3 kg, and the elastic characteristics (springs) of the flexible pipes 72 and 74 are set so that the sub-vibration system functions as a dynamic vibration absorber for low-frequency vibrations of the main vibration system. Constant) is set.

そして、図６に示される如く、フレキシブルパイプ７４における内周面側に形成された複数の環状溝の下部が貯液部７６とされている。したがって、この実施形態では、凝縮水が排気管１４に流れ込む前に貯液部７６の貯留する構成とされている。また、排気熱回収用熱交換器２０における排気ガス出口２０Ｂが設けられた排気ガス出口ヘッダ７８（上記各実施形態では説明省略）は、下流に向けて流路断面積が連続的に縮小されるテーパ状に形成されている。このため、排気ガス出口ヘッダ７８は、排気熱回収用熱交換器２０の図示しない熱交換部（細管等）から導入された排気ガスを通過させつつ増速させる構成とされている。排気熱回収システム７０の他の構成は、排気熱回収システム１０の対応する構成と同様である。   As shown in FIG. 6, the lower portion of the plurality of annular grooves formed on the inner peripheral surface side of the flexible pipe 74 is a liquid storage portion 76. Therefore, in this embodiment, the liquid storage unit 76 stores the condensed water before flowing into the exhaust pipe 14. Further, the exhaust gas outlet header 78 provided with the exhaust gas outlet 20B in the exhaust heat recovery heat exchanger 20 (not described in each of the above embodiments) has a flow path cross-sectional area continuously reduced toward the downstream. It is formed in a taper shape. For this reason, the exhaust gas outlet header 78 is configured to increase the speed while passing exhaust gas introduced from a heat exchanging unit (not shown) of the exhaust heat recovery heat exchanger 20 (not shown). Other configurations of the exhaust heat recovery system 70 are the same as the corresponding configurations of the exhaust heat recovery system 10.

したがって、第３の実施形態に係る排気熱回収システム７０によっても、貯液部７６の配置が貯液部４２等とは異なるものの、基本的に第１の実施形態と同様の作用を奏し、同様の効果を得ることができる。すなわち、排気熱回収用熱交換器２０の生じた凝縮水を、エンジン回転数が低い場合などに貯液部７６に一時的に貯留し、エンジン回転数が上昇すると合流部２４Ａを経由して排気管１４から外部（下流）に排出することで、流路切換バルブ２６や触媒システム１６に凝縮水が接触することを防止することができる。   Therefore, even with the exhaust heat recovery system 70 according to the third embodiment, although the arrangement of the liquid storage unit 76 is different from that of the liquid storage unit 42 and the like, basically the same operation as in the first embodiment is achieved and the same The effect of can be obtained. That is, the condensed water generated by the exhaust heat recovery heat exchanger 20 is temporarily stored in the liquid storage unit 76 when the engine speed is low, and exhausted via the junction 24A when the engine speed increases. By discharging from the pipe 14 to the outside (downstream), it is possible to prevent the condensed water from contacting the flow path switching valve 26 and the catalyst system 16.

また、フレキシブルパイプ７４にて貯液部７６を構成しているため、フレキシブルパイプ６４にて貯液部６２を構成した第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、フレキシブルパイプ７４がフレキシブルパイプ７２と共に伸縮して排気熱回収用熱交換器２０と排気管１４との熱膨張差を吸収することができる。さらに、フレキシブルパイプ７４自体におけるガス接触部分と凝縮水接触部分との熱膨張差を吸収することができる。   Moreover, since the liquid storage part 76 is comprised with the flexible pipe 74, the effect similar to 2nd Embodiment which comprised the liquid storage part 62 with the flexible pipe 64 can be acquired. That is, the flexible pipe 74 can expand and contract together with the flexible pipe 72 to absorb the difference in thermal expansion between the exhaust heat recovery heat exchanger 20 and the exhaust pipe 14. Furthermore, the thermal expansion difference between the gas contact portion and the condensed water contact portion in the flexible pipe 74 itself can be absorbed.

またさらに、排気熱回収システム７０では、フレキシブルパイプ７４が水平（車両が水平面上にある状態で重力方向に対し直角）に配置されているため、このフレキシブルパイプ７４は、図６に示される如く、排気熱回収用熱交換器２０に矢印Ａ方向の質量を支持するために、その下部には矢印Ｂにして示す如く伸び方向の応力が作用する。一方、このフレキシブルパイプの内周側溝部の下部である貯液部７６に凝縮水が貯留されると、排気ガスの接触部分よりも低温になる該貯液部７６には、図７に矢印Ｃにて示す収縮方向の応力が作用する。このため、フレキシブルパイプ７４の下部の変形は、排気熱回収用熱交換器２０を支持するための伸び応力と、凝縮水にて冷却されたことによる収縮応力のアンバランス分（相殺されずに作用する力の分）に抑制される。これにより、フレキシブルパイプ７４の変形が抑制されて排気熱回収用熱交換器２０の姿勢が維持され、該排気熱回収用熱交換器２０が下方に変位することで凝縮水が排出され難くなることが防止される。   Furthermore, in the exhaust heat recovery system 70, the flexible pipe 74 is disposed horizontally (perpendicular to the direction of gravity when the vehicle is on a horizontal plane). Therefore, as shown in FIG. In order to support the mass in the direction of arrow A on the heat exchanger 20 for exhaust heat recovery, stress in the extension direction acts on the lower portion thereof as shown by arrow B. On the other hand, when condensed water is stored in the liquid storage part 76 that is the lower part of the inner peripheral groove of the flexible pipe, the liquid storage part 76 that has a lower temperature than the contact part of the exhaust gas has an arrow C in FIG. The stress in the shrinkage direction indicated by For this reason, the deformation of the lower portion of the flexible pipe 74 is caused by an unbalance between the elongation stress for supporting the exhaust heat recovery heat exchanger 20 and the shrinkage stress caused by cooling with the condensed water (the effect is not offset). The amount of power to be suppressed). As a result, the deformation of the flexible pipe 74 is suppressed, the posture of the exhaust heat recovery heat exchanger 20 is maintained, and the exhaust water recovery heat exchanger 20 is displaced downward, making it difficult for condensed water to be discharged. Is prevented.

さらに、排気熱回収システム７０では、排気熱回収用熱交換器２０と各フレキシブルパイプ７２、７４とが排気管１４の動吸振器として設定（チューニング）されているため、排気管１４の振動（振幅）を効果的に抑制することができる。これにより、エンジン回転に起因する排気管１４の振動・騒音を防止することができる。また、排気管１４の振動に対する強度、疲労強度を向上することができる。   Further, in the exhaust heat recovery system 70, the exhaust heat recovery heat exchanger 20 and the flexible pipes 72 and 74 are set (tuned) as dynamic vibration absorbers of the exhaust pipe 14. ) Can be effectively suppressed. Thereby, vibration and noise of the exhaust pipe 14 due to engine rotation can be prevented. Further, the strength against vibration of the exhaust pipe 14 and the fatigue strength can be improved.

また、排気熱回収システム７０では、排気熱回収用熱交換器２０の排気ガス出口ヘッダ７８が通過する排気ガスを増速するため、合流管２４に配設された貯液部７６に貯留した凝縮水の排出（又は乾燥）が促進される。なお、排気ガスを増速するテーパ流路は、排気熱回収用熱交換器２０の排気ガス出口ヘッダ７８に設ける構成に代えて、合流管２４における排気ガス出口２０Ｂと貯液部７６（フレキシブルパイプ７４）との間に配置しても良い。   Further, in the exhaust heat recovery system 70, in order to accelerate the exhaust gas passing through the exhaust gas outlet header 78 of the exhaust heat recovery heat exchanger 20, the condensation stored in the liquid storage unit 76 disposed in the junction pipe 24. Water discharge (or drying) is promoted. The tapered flow path for accelerating the exhaust gas is replaced with a configuration provided in the exhaust gas outlet header 78 of the exhaust heat recovery heat exchanger 20, and the exhaust gas outlet 20 </ b> B and the liquid storage portion 76 (flexible pipe) in the merging pipe 24. 74).

なお、本発明は、上記した各実施形態に限定されることはなく、適宜変更して実施可能である。また、例えば排気熱回収システム７０に貯液部４２又は貯液部６２を設ける等、上記各実施形態の構成要素を適宜組み合わせて構成することも可能である。   In addition, this invention is not limited to each above-mentioned embodiment, It can implement by changing suitably. In addition, for example, the liquid storage section 42 or the liquid storage section 62 may be provided in the exhaust heat recovery system 70, and the constituent elements of the above embodiments may be appropriately combined.

本発明の第１の実施形態に係る排気熱回収システムの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an exhaust heat recovery system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態に係る排気熱回収システムの要部を拡大して示す側断面図である。It is a sectional side view which expands and shows the principal part of the exhaust heat recovery system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る排気熱回収システムの制御フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control flow of the exhaust heat recovery system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態に係る排気熱回収システムの要部を拡大して示す側断面図である。It is a sectional side view which expands and shows the principal part of the exhaust heat recovery system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る排気熱回収システムの平面図である。It is a top view of the exhaust heat recovery system which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る排気熱回収システムの要部を拡大して示す一部切り欠いた側面図である。FIG. 6 is a partially cutaway side view showing an enlarged main part of an exhaust heat recovery system according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第３の実施形態に係る排気熱回収システムを構成するフレキシブルパイプの側断面図である。It is a sectional side view of the flexible pipe which comprises the exhaust heat recovery system which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 排気熱回収システム（排気熱回収装置）
１２ エンジン
１４ 排気管
２０ 排気熱回収用熱交換器（熱交換器）
２０Ｂ 排気ガス出口
２２ 分岐管（導入路）
２２Ａ 分岐部
２４ 合流管（導出路）
２４Ａ 合流部
２６ 流路切換バルブ（流路切換装置）
４２ 貯液部
５０ 制御装置
６０ 排気熱回収システム
６２ 貯液部
７０ 排気熱回収システム
７４ フレキシブルパイプ（ベローズ状管）
７６ 貯液部
７８ 排気ガス出口ヘッダ（テーパ流路） 10 Exhaust heat recovery system (exhaust heat recovery device)
12 Engine 14 Exhaust pipe 20 Exhaust heat recovery heat exchanger (heat exchanger)
20B Exhaust gas outlet 22 Branch pipe (introduction path)
22A Branch 24 Confluence pipe (leading path)
24A Junction part 26 Channel switching valve (channel switching device)
42 Liquid Storage Unit 50 Control Device 60 Exhaust Heat Recovery System 62 Liquid Storage Unit 70 Exhaust Heat Recovery System 74 Flexible Pipe (Bellows Tube)
76 Liquid storage part 78 Exhaust gas outlet header (tapered channel)

Claims (6)

排気ガスを排出するための排気管と、
前記排気管から分岐した導入路と、該排気管における前記導入路の分岐部よりも下流に位置する合流部において合流する導出路との間に設けられ、排気ガスから熱を回収するための熱交換器と、
前記排気管における前記分岐部又は該分岐部と前記合流部との間に設けられ、前記分岐部における排気ガスの流路を切り換える流路切換装置と、
前記排気管における前記流路切換装置又は前記熱交換器の排気ガス出口と前記合流部との間に、液体を貯留可能に設けられた貯液部と、
を備えた排気熱回収装置。 An exhaust pipe for exhaust gas exhaust;
Heat for recovering heat from the exhaust gas is provided between the introduction path branched from the exhaust pipe and a lead-out path that joins at a junction located downstream of the branch part of the introduction path in the exhaust pipe. An exchange,
A flow path switching device that is provided between the branch part or the branch part and the merge part in the exhaust pipe, and switches a flow path of the exhaust gas in the branch part;
Between the exhaust gas outlet of the flow path switching device or the heat exchanger in the exhaust pipe and the merging part, a liquid storage part provided to be able to store liquid,
Exhaust heat recovery device. 排気ガスを排出するための排気管と、
前記排気管から分岐した導入路と、該排気管における前記導入路の分岐部よりも下流に位置する合流部において合流する導出路との間に設けられ、排気ガスから熱を回収するための熱交換器と、
前記排気管における前記分岐部又は該分岐部と前記合流部との間に設けられ、前記分岐部における排気ガスの流路を切り換える流路切換装置と、
前記排気管における前記流路切換装置又は前記熱交換器の排気ガス出口と前記合流部との間に設けられ、液体を貯留可能でかつ前記排気管と熱交換器との熱膨張差を吸収可能に形成された貯液部と、
を備えた排気熱回収装置。 An exhaust pipe for exhaust gas exhaust;
Heat for recovering heat from the exhaust gas is provided between the introduction path branched from the exhaust pipe and a lead-out path that joins at a junction located downstream of the branch part of the introduction path in the exhaust pipe. An exchange,
A flow path switching device that is provided between the branch part or the branch part and the merge part in the exhaust pipe, and switches a flow path of the exhaust gas in the branch part;
Provided between the flow path switching device in the exhaust pipe or the exhaust gas outlet of the heat exchanger and the junction, can store liquid and absorb the thermal expansion difference between the exhaust pipe and the heat exchanger A liquid reservoir formed in
Exhaust heat recovery device. 前記導出路は、内周面に周方向に沿って形成された溝部が前記貯液部の少なくとも一部を構成するベローズ状管を含んで構成されている請求項１又は請求項２記載の排気熱回収装置。   3. The exhaust according to claim 1, wherein the lead-out path includes a bellows-like tube in which a groove formed along the circumferential direction on the inner circumferential surface includes at least a part of the liquid storage unit. Heat recovery device. 前記ベローズ状管を水平に配置した請求項３記載の排気熱回収装置。   The exhaust heat recovery apparatus according to claim 3, wherein the bellows-like tube is disposed horizontally. 前記ベローズ状管の上流に、上流側から下流側に向けて連続的に流路断面積を縮小するテーパ流路を設けた請求項３又は請求項４記載の排気熱回収装置。   The exhaust heat recovery apparatus according to claim 3 or 4, wherein a tapered flow path is provided upstream of the bellows-like pipe so as to continuously reduce the cross-sectional area of the flow path from the upstream side toward the downstream side. 前記排気管は、エンジンの排気部に連結されて該エンジンの排気ガスを車外に排出するようになっており、
前記エンジンの排気ガスが前記熱交換器に導かれていることに対応する情報、及び前記エンジンの回転数に対応する情報に基づいて前記貯液部に貯留した液体の排出の要否を判断し、前記液体排出手段の作動が必要であると判断したときに前記貯液部に貯留した液体を排出するための液体排出手段に作動信号を出力する制御装置をさらに備えた請求項１乃至請求項５の何れか１項記載の排気熱回収装置。 The exhaust pipe is connected to the exhaust part of the engine and discharges the exhaust gas of the engine to the outside of the vehicle.
Based on the information corresponding to the fact that the exhaust gas of the engine is guided to the heat exchanger and the information corresponding to the rotational speed of the engine, it is determined whether or not the liquid stored in the liquid storage part needs to be discharged. And a control device for outputting an operation signal to the liquid discharge means for discharging the liquid stored in the liquid storage section when it is determined that the operation of the liquid discharge means is necessary. The exhaust heat recovery device according to any one of claims 5 to 6.
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