JP2008039373A - 排気熱回収器 - Google Patents
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Abstract
【課題】傾斜時においても熱交換性能を確保することができる排気熱回収器を提供する
【解決手段】排気ガスと内部に封入された蒸発及び凝縮可能な作動流体との間で熱交換を行い作動流体を蒸発させる蒸発部1と、蒸発部1で蒸発した作動流体と冷却水との間で熱交換を行い作動流体を凝縮させる凝縮部2とを設け、蒸発部1及び凝縮部2を作動流体が循環する閉ループ状流路内に配置し、蒸発部1及び凝縮部2を略水平方向に隣接するように配置し、蒸発部1に並列に配置された複数の蒸発側ヒートパイプ3aを設け、複数の蒸発側ヒートパイプ3aの一方の端部をそれぞれ連通させる第1の蒸発側ヘッダ51aと、他方の端部をそれぞれ連通させる第2の蒸発側ヘッダ52aとを設け、水平状態の車両に搭載する際に、2つの蒸発側ヘッダ51a、52aのうち下側に配置される第2の蒸発側ヘッダ52aを、凝縮部2から遠い側が近い側より下方に位置するように配置する。
【選択図】図1
【解決手段】排気ガスと内部に封入された蒸発及び凝縮可能な作動流体との間で熱交換を行い作動流体を蒸発させる蒸発部1と、蒸発部1で蒸発した作動流体と冷却水との間で熱交換を行い作動流体を凝縮させる凝縮部2とを設け、蒸発部1及び凝縮部2を作動流体が循環する閉ループ状流路内に配置し、蒸発部1及び凝縮部2を略水平方向に隣接するように配置し、蒸発部1に並列に配置された複数の蒸発側ヒートパイプ3aを設け、複数の蒸発側ヒートパイプ3aの一方の端部をそれぞれ連通させる第1の蒸発側ヘッダ51aと、他方の端部をそれぞれ連通させる第2の蒸発側ヘッダ52aとを設け、水平状態の車両に搭載する際に、2つの蒸発側ヘッダ51a、52aのうち下側に配置される第2の蒸発側ヘッダ52aを、凝縮部2から遠い側が近い側より下方に位置するように配置する。
【選択図】図1
Description
本発明は、自動車等の車両に用いられる排気熱回収器に関する。
近年、ヒートパイプの原理を利用して車両のエンジンの排気系から排気ガスの排気熱を回収して、この排気熱を暖機促進等に利用する技術が知られている。
このような排気熱回収器は、エンジンの排気管内にヒートパイプの蒸発部を配設するとともに、エンジンの冷却水経路内にヒートパイプの凝縮部を配設し、排気ガスの排気熱によって冷却水を加熱している(例えば、特許文献1参照)。
また、ヒートパイプの原理を利用した熱交換器として、ループ型ヒートパイプ式熱交換器が提案されている(例えば、特許文献2参照)。これは、閉ループを形成する密閉された循環経路と、循環経路内に封入され、蒸発および凝縮可能な伝熱流体と、循環経路に配設され、外部からの入熱により作動流体を蒸発させる蒸発部と、循環経路の蒸発部より高い位置に配設され、蒸発部で蒸発した伝熱流体と外部からの被伝熱流体との間で熱交換を行う凝縮部とを有するものである。
特開昭62−268722号公報
特開平4−45393号公報
車両への搭載性に有利な、簡素でコンパクトな構造の排気熱回収器を提供しようとする場合、蒸発部と凝縮部を一体に構成する事が望ましい。一例を示すと、図7に示すような、蒸発部J1と凝縮部J2を水平方向に隣接して配置し、蒸発部J1および凝縮部J2のヒートパイプJ3の鉛直方向両端部をそれぞれ連通させるヘッダ(連通部)J5を持つような構成が考えられる。
上記排気熱回収器において、蒸発部J1で蒸発した作動流体は、上側のヘッダJ5を通って凝縮部J2に流入し、凝縮部J2で作動流体は凝縮して液体となり、下側のヘッダJ5を通って蒸発部J1に流入する。このような蒸発部J1における作動流体の蒸発と、凝縮部J2における作動流体の凝縮とのバランスによって、蒸発部J1および凝縮部J2間で作動流体(液体)の水位差(水頭差h1)が生じる。この水頭差h1によって、凝縮部J2から蒸発部J1に作動流体が還流され、これにより作動流体の循環が行われている。
車両が傾斜して、図8に示すように、排気熱回収器が、蒸発部J1が凝縮部J2より鉛直方向上側になるように水平方向に対して傾斜した場合、蒸発部J1および凝縮部J2間の水頭差h2が小さくなる。このため、凝縮部J2から蒸発部J1に十分な量の作動流体が還流されなくなり、熱交換性能が著しく低下するという問題がある。
ところで、排気熱回収器は、例えば冬季の始動時等には、排気熱を回収することで早期に冷却水温度を上昇させることができるため、燃費や暖房性能を向上させることができる。一方、夏季のエンジン高負荷時等には、オーバーヒートを回避するために排気熱の回収を停止する必要がある。このため、図9に示すように、排気熱回収器に、作動流体の循環を停止させる弁機構J6を設けることが望ましい。なお、図9は、排気熱回収器が、蒸発部J1が凝縮部J2より上側になるように水平方向に対して傾斜した状態を示している。
図9に示す排気熱回収器は、蒸発部J1で蒸発した作動流体を凝縮部J2に導く蒸発側連結部J71と、凝縮部J2で凝縮した作動流体を蒸発部J1に導く凝縮側連結部J72とを備えている。また、凝縮側連結部J72の蒸発部J1側の端部は、蒸発部J1における最も凝縮部J2に近い側に配置されたヒートパイプJ3に接続されている。
このような弁機構J6を備える排気熱回収器では、弁機構J6おいて圧損が発生するため、蒸発部J1が凝縮部J2より上側になるように排気熱回収器が傾斜した場合、凝縮部2から蒸発部1に作動流体がより還流され難くなり、凝縮側連結部J72内に作動流体が残留してしまう。この状態で低温環境下におかれると、凝縮側連結部J72内に残留した作動流体が凍結し、凝縮側連結部J72が閉塞してしまうという問題がある。また、凝縮側連結部J72に残留した作動流体が凍結していくに従い体積膨張による内圧が発生し、凝縮側連結部J72の耐圧強度を上回って破損してしまうという問題がある。
本発明は、上記点に鑑み、傾斜時においても熱交換性能を確保することができる排気熱回収器を提供することを目的とする。
また、傾斜時において、凝縮側連結部の閉塞や破損を防止することができる排気熱回収器を提供することを他の目的とする。
上記目的を達成するため、本発明では、内燃機関を走行用駆動源とする車両に搭載される排気熱回収器であって、内燃機関から排出された排気ガスが流通する排気ガス径路内に配置され、排気ガスと内部に封入された蒸発および凝縮可能な作動流体との間で熱交換を行い、作動流体を蒸発させる蒸発部(1)と、内燃機関の冷却水が流通する冷却水径路内に配置され、蒸発部(1)で蒸発した作動流体と冷却水との間で熱交換を行い、作動流体を凝縮させる凝縮部(2)とを備え、蒸発部(1)および凝縮部(2)が、作動流体が循環する閉ループ状流路内に配置されており、蒸発部(1)および凝縮部(2)は、略水平方向に隣接するように配置されており、蒸発部(1)は、並列に配置された複数の蒸発側ヒートパイプ(3a)を有しており、複数の蒸発側ヒートパイプ(3a)の一方の端部をそれぞれ連通させる第1の連通部(51a)と、他方の端部をそれぞれ連通させる第2の連通部(52a)とを備え、水平状態の車両に搭載された際に、2つの連通部(51a、52a)のうち下側に配置される第2の連通部(52a)は、凝縮部(2)から遠い側が近い側より下方に位置していることを特徴としている。
このように、予め2つの連通部(51a、52a)のうち下側に配置される第2の連通部(52a)を、凝縮部(2)から遠い側が近い側より下方に位置させることで、排気熱回収器全体が、蒸発部(1)が凝縮部(2)より上側になるように傾斜した場合に、蒸発部(1)と凝縮部(2)の水頭差が小さくなるのを抑制することができる。これにより、傾斜時においても、凝縮部(2)から蒸発部(1)に十分な量の作動流体を還流させることができるため、熱交換性能を確保することが可能となる。
また、本発明では、内燃機関を走行用駆動源とする車両に搭載される排気熱回収器であって、内燃機関から排出された排気ガスが流通する排気ガス経路内に配置され、排気ガスと内部に封入された蒸発および凝縮可能な作動流体との間で熱交換を行い、作動流体を蒸発させる蒸発部(1)と、内燃機関の冷却水が流通する冷却水経路内に配置され、蒸発部(1)で蒸発した作動流体と冷却水との間で熱交換を行い、作動流体を凝縮させる凝縮部(2)と、蒸発部(1)で蒸発した作動流体を凝縮部(2)に導く蒸発側連結部(71)と、凝縮部(2)で凝縮した作動流体を蒸発部(1)に導く凝縮側連結部(72)とを備え、水平状態の車両に搭載された際に、凝縮側連結部(72)は、凝縮部(2)から遠い側が凝縮部(2)に近い側より下方に位置していることを特徴としている。
これによれば、排気熱回収器全体が、蒸発部(1)が凝縮部(2)より上側になるように傾斜した場合に、蒸発部(1)と凝縮部(2)の水頭差が小さくなるのを抑制することができる。これにより、傾斜時においても、凝縮部(2)から蒸発部(1)に十分な量の作動流体を還流させることができるため、熱交換性能を確保することが可能となる。
また、排気熱回収器全体が、蒸発部(1)が凝縮部(2)より上側になるように傾斜した場合に、凝縮側連結部(72)内に作動流体が残留してしまうことを防止できる。このため、低温環境下における凝縮側連結部(72)の閉塞や破損を防止することができる。
また、上記各特徴の排気熱回収器において、複数の蒸発側ヒートパイプ(3a)のうち、凝縮部(2)から遠い側の蒸発側ヒートパイプ(3a)の下端を、近い側の蒸発側ヒートパイプ(3a)の下端より下方に位置させてもよい。
また、上記各特徴の排気熱回収器において、凝縮部(2)における下流側に設けられ、凝縮した作動流体が蒸発部(1)に流入する流路を開閉する弁機構(6)を設けてもよい。
この場合、弁機構(6)において圧損が発生するため、蒸発部(1)が凝縮部(2)より上側になるように排気熱回収器が傾斜した場合、凝縮部(2)から蒸発部(1)に作動流体がより還流され難くなる。したがって、弁機構(6)を備える場合において、上記各特徴がより効果的であるといえる。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図1に基づいて説明する。本実施形態の排気熱回収器は、車両のエンジン(内燃機関)の排気系から排気ガスの排気熱を回収して、この排気熱を暖機促進等に利用するものである。
以下、本発明の第1実施形態について図1に基づいて説明する。本実施形態の排気熱回収器は、車両のエンジン(内燃機関)の排気系から排気ガスの排気熱を回収して、この排気熱を暖機促進等に利用するものである。
図1は、本第1実施形態に係る排気熱回収器を示す断面図である。図1に示すように、本実施形態の排気熱回収器は、蒸発部1と凝縮部2とを備えている。
蒸発部1は、図示しないエンジンの排気筒内に配置される第1の筐体100内に設けられている。また、蒸発部1は、排気ガスと後述する作動流体との間で熱交換を行い、作動流体を蒸発させるようになっている。
凝縮部2は、排気筒の外部に設けられており、図示しないエンジンの冷却水経路内に配置される第2の筐体200内に設けられている。また、凝縮部2は、蒸発部1で蒸発した作動流体とエンジン冷却水との間で熱交換を行い、作動流体を凝縮させるようになっている。第2の筐体200には、エンジンの冷却水出口側に接続される冷却水流入口201と、エンジンの冷却水入口側に接続される冷却水流出口202とが設けられている。
蒸発部1および凝縮部2は、水平方向に隣接するように配置されている。通常、排気筒(図示せず)は車両前後方向に渡って設けられているため、蒸発部1および凝縮部2の配置方向は、車両幅方向に一致している。
次に、蒸発部1の構成について説明する。
蒸発部1は、複数本の蒸発側ヒートパイプ3aと、蒸発側ヒートパイプ3aの外表面に接合されたコルゲートフィン4aとを有している。蒸発側ヒートパイプ3aは、排気ガスの流通方向(紙面垂直方向)が長径方向と一致するように扁平状に形成されているとともに、その長手方向が鉛直方向に一致するように複数本平行に配置されている。
蒸発部1において、蒸発側ヒートパイプ3a長手方向両端部には、蒸発側ヒートパイプ3a積層方向に延びて、全ての蒸発側ヒートパイプ3aと連通する蒸発側ヘッダ5aがそれぞれ設けられている。蒸発側ヘッダ5aのうち、排気熱回収器の上端側に配置される蒸発側ヘッダ5aを第1の蒸発側ヘッダ51aといい、下端側に配置される蒸発側ヘッダ5aを第2の蒸発側ヘッダ52aという。なお、第1の蒸発側ヘッダ51aが本発明の第1の連通部に相当し、第2の蒸発側ヘッダ52aが第2の連通部に相当している。
次に、凝縮部2の構成について説明する。
凝縮部2は、複数本の凝縮側ヒートパイプ3bを有している。凝縮側ヒートパイプ3bは、エンジン冷却水の流通方向(紙面垂直方向)が長径方向と一致するように扁平状に形成されているとともに、その長手方向が鉛直方向に一致するように複数本平行に配置されている。
凝縮部2において、凝縮側ヒートパイプ3b長手方向両端部には、凝縮側ヒートパイプ3b積層方向に延びて、全ての凝縮側ヒートパイプ3bと連通する凝縮側ヘッダ5bがそれぞれ設けられている。凝縮側ヘッダ5bのうち、排気熱回収器の鉛直方向上端側に配置される凝縮側ヘッダ5bを第1の凝縮側ヘッダ51bといい、鉛直方向下端側に配置される凝縮側ヘッダ5bを第2の凝縮側ヘッダ52bという。
蒸発側ヘッダ5aと凝縮側ヘッダ5bは、連通状態に接続されている。そして、蒸発側、凝縮側ヒートパイプ3a、3b、および蒸発側、凝縮側ヘッダ5a、5bによって閉ループが形成されており、これらの内部に水やアルコール等の蒸発・凝縮可能な作動流体が封入されている。
また、第2の凝縮側ヘッダ52b内には、弁機構6が配設されている。弁機構6は、凝縮側ヒートパイプ3bと、第2の蒸発側ヘッダ52aとを接続する流路を形成するとともに、蒸発側ヒートパイプ3aの内圧(作動流体の圧力)に応じて流路を開閉するダイアフラム式の開閉手段となっている。具体的には、弁機構6は、通常の開弁状態から、所定の冷却水温において内圧が上昇して第1の所定圧力を超えると閉弁し、逆に内圧が低下して、第1の所定圧力より低い第2の所定圧力を下回ると、再び開弁するように構成されている。
本実施形態では、排気熱回収器が搭載された車両が水平路面上に位置する際に、第2の蒸発側ヘッダ52aは、凝縮部2から遠い側の部位が凝縮部2に近い側の部位より下側になるように、水平方向に対して傾斜配置されている。このとき、凝縮部2から遠い側の蒸発側ヒートパイプ3aの下端部が、凝縮部2に近い側の蒸発側ヒートパイプ3aの下端部より下側に位置している。本実施形態では、第2の蒸発側ヘッダ52aの水平方向に対する傾斜角度θは、3°〜20°の範囲内になっている。また、第1の蒸発側ヘッダ51aは傾斜していない、すなわち長手方向(蒸発側ヒートパイプ3aの積層方向)が水平方向と一致するように配置されている。
以上説明したように、予め第2の蒸発側ヘッダ52aを、凝縮部2から遠い側の部位が凝縮部2に近い側の部位より下側になるように傾斜配置させることで、蒸発部1が凝縮部2より上側になるように傾斜した場合に、蒸発部1と凝縮部2の水頭差が小さくなるのを抑制することができる。これにより、傾斜時においても、凝縮部2から蒸発部1に十分な量の作動流体を還流させることができるため、熱交換性能を確保することが可能となる。
また、本実施形態では、第2の凝縮側ヘッダ52b内に、凝縮部2から蒸発部1への作動流体の流れを制御する弁機構6が配設されている。この場合、弁機構6おいて圧損が発生するため、蒸発部1が凝縮部2より上側になるように排気熱回収器が傾斜した場合、凝縮部2から蒸発部1に作動流体がより還流され難くなる。したがって、弁機構6を備える場合において、上記のような構成(第2の蒸発側ヘッダ52aを、凝縮部2から遠い側の部位が凝縮部2に近い側の部位より下側になるように傾斜配置させる)がより効果的であるといえる。
ところで、通常想定される路面の車両幅方向の傾斜角度は20°以下である。このため、第2の蒸発側ヘッダ52aの水平方向に対する傾斜角度θを3°〜20°の範囲内とすることで、通常想定される範囲の路面の傾斜に対応することができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図2に基づいて説明する。上記第1実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
次に、本発明の第2実施形態について図2に基づいて説明する。上記第1実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
図4は、本第2実施形態に係る排気熱回収器を示す断面図である。図4に示すように、蒸発側ヘッダ5aと凝縮側ヘッダ5bは、筒状の連結部7を介して連通状態に接続されている。そして、蒸発側、凝縮側ヒートパイプ3a、3b、蒸発側、凝縮側ヘッダ5a、5bおよび連結部7によって閉ループが形成されており、これらの内部に水やアルコール等の蒸発・凝縮可能な作動流体が封入されている。
また、排気熱回収器が水平状態の車両に搭載された際に、蒸発部1は、凝縮部2から遠い側の部位が凝縮部2に近い側の部位より下側になるように、水平方向に対して傾斜配置されている。このとき、蒸発側ヘッダ52において、凝縮部2から遠い側の端部が、凝縮部2に近い側の端部より下側になっている。すなわち、凝縮部2から遠い側の蒸発側ヒートパイプ3aの下端部が、凝縮部2に近い側の蒸発側ヒートパイプ3aの下端部より下側に位置している。なお、本実施形態では、第1の筐体100は、蒸発部1と同様の傾斜角度θで傾斜配置されている。
第1の筐体100の底面110(下側の面)における凝縮部2から遠い側の端部には、排気凝縮水を溜めることができる凝縮水貯留部111が形成されている。なお、「排気凝縮水」とは、蒸発部1の温度が低いエンジン始動直後に、排気ガスが蒸発部1において急冷されて排気ガス中に含まれる水分が凝縮することにより生じた水のことをいう。第1の筐体100は、凝縮部2から遠い側が下になるように水平方向に対して傾斜しているため、排気凝縮水凝が縮水貯留部111に向かって流れるようになっている。これにより、排気凝縮水を1箇所に溜めることができるため、排気凝縮水の排出も容易になる。
以上説明したように、予め第2の蒸発側ヘッダ52aを、凝縮部2から遠い側の部位が凝縮部2に近い側の部位より下側になるように傾斜配置させることで、蒸発部1が凝縮部2より上側になるように傾斜した場合に、蒸発部1と凝縮部2の水頭差が小さくなるのを抑制することができる。これにより、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図3および図4に基づいて説明する。上記第1実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
次に、本発明の第3実施形態について図3および図4に基づいて説明する。上記第1実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
図3は本第3実施形態に係る排気熱回収器を示す断面図で、図4は図3のA部拡大断面図である。図3および図4に示すように、本実施形態の蒸発側ヒートパイプ3aは、蒸発側ヒートパイプ3aを長手方向に沿った断面で分割した一対の成形プレート31、32により構成されている。一対の成形プレート31、32は、皿状(断面略U字形状)に形成されている。
一対の成形プレート31、32の長手方向両端側には、蒸発側ヒートパイプ3aの外側に向かって反対方向に突出する筒状の一対のフランジ部33がそれぞれ形成されている。一対のフランジ部33のうち一方のフランジ部33は、他方のフランジ部33より開口径が大きくなっている。このため、一方のフランジ部33の端部が、他方のフランジ部33の端部に入り込んで嵌合している。
蒸発側ヘッダ5aは、各蒸発側ヒートパイプ3aにおけるフランジ部33および蒸発側ヒートパイプ3aの長手方向端部が積層されて形成されるものであって、隣り合うフランジ部33の端部同士が嵌合することにより互いに連通するようになっている。
本実施形態では、隣接する蒸発側ヒートパイプ3aは、鉛直方向に互いにオフセット配置されている。より詳細には、隣接する蒸発側ヒートパイプ3aにおいて、凝縮部2から遠い側の蒸発側ヒートパイプ3aが、凝縮部2に近い側の蒸発側ヒートパイプ3aより下側に配置されている。
このとき、蒸発側ヘッダ5aにおける隣り合う2つのフランジ部33によって構成される流路(以下、ヘッダ構成部材34という)が、階段状にずれて配置されている。より詳細には、隣り合うヘッダ構成部材34において、凝縮部2から遠い側のヘッダ構成部材34が、凝縮部2に近い側のヘッダ構成部材34より下側になるように配置されている。したがって、蒸発側ヘッダ5aは、車両幅方向における凝縮部2から遠い側の端部が、凝縮部2に近い側の端部より下側になっている。
これにより、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について図5に基づいて説明する。上記第3実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
次に、本発明の第4実施形態について図5に基づいて説明する。上記第3実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
図5は、本第4実施形態に係る排気熱回収器を示す断面図である。図5に示すように、本実施形態の第1の蒸発側ヘッダ51aは、水平方向に平行に配置されている。より詳細には、第1の蒸発側ヘッダ51aは、その長手方向(蒸発側ヒートパイプ3aの積層方向)が水平方向と一致するように配置されている。このとき、複数の蒸発側ヒートパイプ3aにおいて、凝縮部2に近い側程、長手方向の長さが長くなっている。
これにより、上記第3実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について図6に基づいて説明する。上記第1実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
次に、本発明の第5実施形態について図6に基づいて説明する。上記第1実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
図6は、本第5実施形態に係る排気熱回収器を示す断面図である。図6に示すように、本実施形態では、第2の蒸発側ヘッダ51a、52aは、水平方向に平行に配置されている。また、凝縮側ヒートパイプ3bの外表面には、コルゲートフィン4bが接合されている。
また、蒸発側ヘッダ5aと凝縮側ヘッダ5bは、筒状の連結部7を介して連通状態に接続されている。そして、蒸発側、凝縮側ヒートパイプ3a、3b、蒸発側、凝縮側ヘッダ5a、5bおよび連結部7によって閉ループが形成されており、これらの内部に水やアルコール等の蒸発・凝縮可能な作動流体が封入されている。これにより、作動流体は蒸発部1および凝縮部2を循環するようになっている。
ここで、二つの連結部7のうち、上方側に配置され、第1の蒸発側ヘッダ51aと第1の凝縮側ヘッダ51bとを接続し、蒸発部1で蒸発した作動流体を凝縮部2に導くものを蒸発側連結部71という。また、二つの連結部7のうち、下方側に配置され、第2の蒸発側ヘッダ52aと第2の凝縮側ヘッダ52bとを接続し、凝縮部2で凝縮された作動流体を蒸発部1に導くものを凝縮側連結部72という。
本実施形態では、第2の凝縮側ヘッダ52bは、排気熱回収器が水平状態の車両に搭載された際に、第2の蒸発側ヘッダ52aより上方側になるように配置されている。また、凝縮側連結部72は、凝縮部2側の端部が第2の凝縮側ヘッダ52bに接続されており、蒸発部1側の端部が複数の蒸発側ヒートパイプ3aのうち最も凝縮部2に近い側のヒートパイプ30aに接続されている。
そして、排気熱回収器が水平状態の車両に搭載された際に、凝縮側連結部72は、凝縮部2から遠い側の部位が凝縮部2に近い側の部位より下側になるように、水平方向に対して傾斜配置されている。すなわち、凝縮側連結部72は、凝縮部2側から蒸発部1側に向かって下方になるように水平方向に対して傾斜している。本実施形態では、凝縮側連結部72の水平方向に対する傾斜角度θを、3°〜20°の範囲内としている。
以上説明したように、予め凝縮側連結部72を、凝縮部2から遠い側の部位が凝縮部2に近い側の部位より下側になるように傾斜させることで、排気熱回収器全体が蒸発部1が凝縮部2より上側になるように傾斜した場合に、蒸発部1と凝縮部2の水頭差が小さくなるのを抑制することができる。これにより、傾斜時においても、凝縮部2から蒸発部1に十分な量の作動流体を還流させることができるため、熱交換性能を確保することが可能となる。さらに、排気熱回収器全体が蒸発部1が凝縮部2より上側になるように傾斜した場合に、凝縮側連結部72内に作動流体が残留してしまうことを防止できる。このため、低温環境下における凝縮側連結部72の閉塞や破損を防止することができる。
ところで、通常想定される路面の車両幅方向の傾斜角度は20°以下である。このため、凝縮側連結部72の水平方向に対する傾斜角度θを3°〜20°の範囲内とすることで、通常想定される範囲の路面の傾斜に対応することができる。
(他の実施形態)
なお、上記各実施形態において、凝縮部2を、凝縮側ヒートパイプ3bをその長手方向が鉛直方向に一致するように複数本平行に配置することにより構成にしたが、これに限らず、凝縮部2は任意の構成にすることができる。
なお、上記各実施形態において、凝縮部2を、凝縮側ヒートパイプ3bをその長手方向が鉛直方向に一致するように複数本平行に配置することにより構成にしたが、これに限らず、凝縮部2は任意の構成にすることができる。
また、上記第2実施形態では、第1の筐体100に凝縮水貯留部111を設けたが、設けなくてもよい。
また、上記第3および第4実施形態では、蒸発側ヒートパイプ3aを長手方向に沿った断面で分割した一対の成形プレート31、32から構成したが、蒸発側ヒートパイプ3aを分割しなくてもよい。
また、上記各実施形態は、上記した範囲以外にも、可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
1…蒸発部、2…凝縮部、3a…蒸発側ヒートパイプ、51a…第1の蒸発側ヘッダ(第1の連通部)、52a…第2の蒸発側ヘッダ(第2の連通部)、71…蒸発側連結部、72…凝縮側連結部。
Claims (5)
- 内燃機関を走行用駆動源とする車両に搭載される排気熱回収器であって、
前記内燃機関から排出された排気ガスが流通する排気ガス径路内に配置され、前記排気ガスと内部に封入された蒸発および凝縮可能な作動流体との間で熱交換を行い、前記作動流体を蒸発させる蒸発部(1)と、
前記内燃機関の冷却水が流通する冷却水径路内に配置され、前記蒸発部(1)で蒸発した前記作動流体と前記冷却水との間で熱交換を行い、前記作動流体を凝縮させる凝縮部(2)とを備え、
前記蒸発部(1)および前記凝縮部(2)が、前記作動流体が循環する閉ループ状流路内に配置されており、
前記蒸発部(1)および前記凝縮部(2)は、略水平方向に隣接するように配置されており、
前記蒸発部(1)は、並列に配置された複数の蒸発側ヒートパイプ(3a)を有しており、
前記複数の蒸発側ヒートパイプ(3a)の一方の端部をそれぞれ連通させる第1の連通部(51a)と、他方の端部をそれぞれ連通させる第2の連通部(52a)とを備え、
水平状態の車両に搭載された際に、前記2つの連通部(51a、52a)のうち下側に配置される第2の連通部(52a)は、前記凝縮部(2)から遠い側が近い側より下方に位置していることを特徴とする排気熱回収器。 - 前記蒸発部(1)で蒸発した前記作動流体を前記凝縮部(2)に導く蒸発側連結部(71)と、
前記凝縮部(2)で凝縮した前記作動流体を前記蒸発部(1)に導く凝縮側連結部(72)とを備え、
水平状態の車両に搭載された際に、前記凝縮側連結部(72)は、前記凝縮部(2)から遠い側が前記凝縮部(2)に近い側より下方に位置していることを特徴とする請求項1に記載の排気熱回収器。 - 内燃機関を走行用駆動源とする車両に搭載される排気熱回収器であって、
前記内燃機関から排出された排気ガスが流通する排気ガス経路内に配置され、前記排気ガスと内部に封入された蒸発および凝縮可能な作動流体との間で熱交換を行い、前記作動流体を蒸発させる蒸発部(1)と、
前記内燃機関の冷却水が流通する冷却水経路内に配置され、前記蒸発部(1)で蒸発した前記作動流体と前記冷却水との間で熱交換を行い、前記作動流体を凝縮させる凝縮部(2)と、
前記蒸発部(1)で蒸発した前記作動流体を前記凝縮部(2)に導く蒸発側連結部(71)と、
前記凝縮部(2)で凝縮した前記作動流体を前記蒸発部(1)に導く凝縮側連結部(72)とを備え、
水平状態の車両に搭載された際に、前記凝縮側連結部(72)は、前記凝縮部(2)から遠い側が前記凝縮部(2)に近い側より下方に位置していることを特徴とする排気熱回収器。 - 水平状態の車両に搭載された際に、前記複数の蒸発側ヒートパイプ(3a)のうち、前記凝縮部(2)から遠い側の前記蒸発側ヒートパイプ(3a)の下端が、近い側の前記蒸発側ヒートパイプ(3a)の下端より下方に位置していることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の排気熱回収器。
- 前記凝縮部(2)における下流側に設けられ、凝縮した前記作動流体が前記蒸発部(1)に流入する流路を開閉する弁機構(6)を備えることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の排気熱回収器。
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