JP5912779B2 - Waste heat recovery device - Google Patents
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Description
本発明は、排気ガスの熱を熱交換器内の媒体において回収する排熱回収装置に関する。 The present invention relates to an exhaust heat recovery device that recovers heat of exhaust gas in a medium in a heat exchanger.
内燃機関において発生した排気ガスの熱を利用して、熱交換器内の媒体を温める排熱回収装置が知られている。(例えば、特許文献1(図1)参照。)。 2. Description of the Related Art An exhaust heat recovery apparatus that warms a medium in a heat exchanger using heat of exhaust gas generated in an internal combustion engine is known. (For example, refer to Patent Document 1 (FIG. 1).)
特許文献1を図8に基づいて説明する。
図8に示されるように、排熱回収装置200は、排気ガスが導入される導入口201と、この導入口201の下流に設けられる第1及び第2流路202,203と、第2流路203に設けられ排気ガスの熱で媒体を温める熱交換器210と、この熱交換器210又は第1流路202を通過した排気ガスが排出される排出口205と、熱交換器210に接続され媒体の温度によって作動されるサーモアクチュエータ220と、このサーモアクチュエータ220に連結されているリンク機構206とからなる。
Patent Document 1 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 8, the exhaust
サーモアクチュエータ220から熱交換器210に向かって管部221が延びている。この管部221の先端にフランジ222が取付けられ、このフランジ222が複数のボルト224により熱交換器210の本体211に取付けられている。
A
管部221内を流れる媒体の温度がサーモアクチュエータ220に伝わり、サーモアクチュエータ220は作動する。即ち、媒体の温度が高いと、サーモアクチュエータ220のロッド225が図面左に向かって前進し、媒体の温度が低いと、ロッド225が後退する。ロッド225が作動することにより、リンク機構206がバルブを開閉する。バルブの切替えによって、第1又は第2流路202,203へ排気ガスの流路を切り替える。
The temperature of the medium flowing in the
ところで、ロッド225が進退しリンク機構206を回転させることにより、ロッド225は、バルブ及びリンク機構206から反力を受ける。この反力は、サーモアクチュエータ220及び管部221を介して、フランジ222に伝わる。より詳細には、ロッド225から伝わる反力は、フランジ222の面に平行に作用する。結果、ボルト224にせん断力が加わり、ボルト224がせん断破綻する虞がある。
By the way, when the
そこで、フランジを締結するボルトにせん断力が加わらないような技術の提供が望まれる。 Therefore, it is desired to provide a technique that prevents a shearing force from being applied to the bolt that fastens the flange.
本発明は、フランジを締結するボルトにせん断力が加わらないような技術の提供を課題とする。 An object of the present invention is to provide a technique in which a shearing force is not applied to a bolt for fastening a flange.
請求項1に係る発明は、排気ガスが導入されると共に導入された排気ガスを2つに分岐する分岐部と、この分岐部から延びる第1流路と、前記分岐部から前記第1流路に沿うようにして延びる第2流路と、この第2流路に取付けられ排気ガスの熱を媒体に伝達する熱交換器と、この熱交換器に接続され前記媒体の温度によって作動するサーモアクチュエータと、このサーモアクチュエータに接続され回転することにより前記第1流路を開閉するバルブと、このバルブを収納するために前記第1流路の下流に形成されるバルブ室とからなる排熱回収装置において、前記サーモアクチュエータは、前記第1流路の軸線に沿って進退するロッドを有すると共に、アクチュエータ支持部材によって支持され、このアクチュエータ支持部材は、前記サーモアクチュエータを支持するための支持部と、前記サーモアクチュエータを前記熱交換器に接続するための支持部材側フランジ部とを有し、前記熱交換器は、前記媒体を収納するケースと、このケースから延びると共に前記媒体の流れる管部と、この管部の先端に設けられると共に前記支持部材側フランジ部に合わされる熱交換器側フランジ部とからなり、これらの支持部材側フランジ部と熱交換器側フランジ部とは、互いの合わせ面が前記ロッドの進退軸を略垂直に分断する方向に向かうよう配置されていると共に、ボルトを用いて締結されていることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, the exhaust gas is introduced and the branched exhaust gas is branched into two parts, the first flow path extending from the branched part, and the first flow path from the branched part. A second flow path extending along the second flow path, a heat exchanger attached to the second flow path for transferring heat of exhaust gas to the medium, and a thermoactuator connected to the heat exchanger and operating according to the temperature of the medium A waste heat recovery device comprising: a valve connected to the thermoactuator to open and close the first flow path; and a valve chamber formed downstream of the first flow path for housing the valve. The thermoactuator has a rod that advances and retreats along the axis of the first flow path, and is supported by an actuator support member. A support part for supporting the actuator, and a support member side flange part for connecting the thermoactuator to the heat exchanger. The heat exchanger includes a case for housing the medium, and the case. A pipe part that extends and flows through the medium; and a heat exchanger side flange part that is provided at the tip of the pipe part and is fitted to the support member side flange part. The support member side flange part and the heat exchanger side The flange portion is characterized in that the mating surfaces of the flange portions are arranged so as to be directed in a direction that divides the advancing and retreating axis of the rod substantially perpendicularly, and are fastened by using bolts .
請求項2に係る発明は、前記ロッドは、前記バルブの回転中心であるバルブ軸にリンク機構を介して接続され、このリンク機構は、前記ロッドの先端に取付けられ貫通穴が形成されている連結部材と、この連結部材の貫通穴に固定されているピンと、前記バルブ軸の端部に設けられ前記ピンに連結されるリンク部材とからなり、前記貫通穴は、前記ピンの外径に調整代を加えた大きな径に形成されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the rod is connected to a valve shaft, which is the rotation center of the valve, via a link mechanism. The link mechanism is attached to the tip of the rod and has a through hole formed therein. A member, a pin fixed to the through hole of the connecting member, and a link member provided at an end portion of the valve shaft and connected to the pin, and the through hole has an adjustment allowance for an outer diameter of the pin. It is characterized by being formed in a large diameter to which is added.
請求項3に係る発明は、前記ロッドの先端にピンが取付けられると共に、このピンに連結されるリンク部材が前記バルブの軸であるバルブ軸の先端に取付けられ、又は、前記バルブの軸であるバルブ軸の先端にピンが取付けられると共に、前記ロッドの先端に前記ピンに連結されるリンク部材が取付けられ、前記リンク部材は、第1リンク溝と、この第1リンク溝から一体的に形成される第2リンク溝とを有し、前記第1リンク溝は、前記媒体の温度が所定の温度以下の場合に、前記ロッドが前進する力を前記バルブ軸に伝えるように形成され、前記第2リンク溝は、前記媒体の温度が所定の温度を超えた場合に、前記ロッドのみが前進するよう、前記第1リンク溝とは異なる方向に向かって形成されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, a pin is attached to the tip of the rod, and a link member connected to the pin is attached to the tip of the valve shaft that is the shaft of the valve, or is the shaft of the valve. A pin is attached to the tip of the valve shaft, and a link member connected to the pin is attached to the tip of the rod. The link member is formed integrally with the first link groove. The first link groove is formed so as to transmit a force of the rod to advance to the valve shaft when the temperature of the medium is equal to or lower than a predetermined temperature. The link groove is formed in a direction different from that of the first link groove so that only the rod advances when the temperature of the medium exceeds a predetermined temperature.
請求項1に係る発明では、サーモアクチュエータを支持する支持部材側フランジ部と熱交換器から延びる熱交換器側フランジ部とが連結されると共に、互いの合わせ面がロッドの進退軸を略垂直に分断する方向に向かうよう配置されている。即ち、ロッドは、支持部材側及び熱交換器側フランジ部の軸方向に向かって進退する。ロッドが両フランジ部の軸方向に進退するため、ロッドを介して両フランジに加わる反力は、両フランジの軸方向に作用する。即ち、両フランジのせん断方向に向かっては作用しない。フランジのせん断方向へ加わる外力を抑制することにより、排熱回収装置の長寿命化を図ることができる。 In the invention according to claim 1, the supporting member side flange portion supporting the thermoactuator and the heat exchanger side flange portion extending from the heat exchanger are connected, and the mating surfaces of the rods make the advancing / retracting axis of the rod substantially vertical. It is arranged to go in the direction to divide. That is, the rod advances and retreats in the axial direction of the support member side and the heat exchanger side flange portion. Since the rod advances and retreats in the axial direction of both flange portions, the reaction force applied to both flanges via the rod acts in the axial direction of both flanges. That is, it does not act toward the shear direction of both flanges. By suppressing the external force applied in the shear direction of the flange, the life of the exhaust heat recovery device can be extended.
請求項2に係る発明では、貫通穴は、ピンの外径に調整代を加えた大きな径に形成されている。サーモアクチュエータを製造する際に、不可避的に製品毎の寸法誤差が生じる。このような寸法誤差を、調整代を加えた貫通穴によって吸収する。寸法誤差を吸収することにより、排熱回収装置の組立作業が容易になる。 In the invention which concerns on Claim 2, the through-hole is formed in the big diameter which added the adjustment allowance to the outer diameter of a pin. When manufacturing a thermoactuator, a dimensional error for each product inevitably occurs. Such a dimensional error is absorbed by the through hole to which an adjustment margin is added. By absorbing the dimensional error, the assembly work of the exhaust heat recovery device is facilitated.
請求項3に係る発明では、リンク部材の第1リンク溝は、媒体の温度が所定の温度以下の場合に、ロッドが前進する力をバルブ軸に伝えるように形成され、第2リンク溝は、所定の温度を超えた場合に、ロッドのみが前進するよう形成されている。即ち、媒体が所定の温度を超えた場合には、ロッドのみが前進し、リンク部材を回転させない。媒体の温度が所定の温度を超えた場合には、ロッドも所定の量を超えて前進しようとする。通常、所定の量を超えて前進しようとすると、このエネルギーは、サーモアクチュエータ内に取付けられるオーバーリフト吸収ばねによって吸収される。この点、本発明によれば、所定の温度を超えた場合に、ロッドはリンク部材に力を伝えることなく、第2リンク溝内を前進する。即ち、ロッドが過移動した場合であっても、この過移動分を第2リンク溝で吸収することとした。このことにより、サーモアクチュエータにオーバーリフト吸収ばねを用いる必要がなくなり、オーバーリフト吸収ばねのスペースの分だけサーモアクチュエータを小型化することができる。 In the invention according to claim 3, the first link groove of the link member is formed so as to transmit the force of the rod to advance to the valve shaft when the temperature of the medium is equal to or lower than a predetermined temperature, and the second link groove is Only a rod is formed to advance when a predetermined temperature is exceeded. That is, when the medium exceeds a predetermined temperature, only the rod moves forward and does not rotate the link member. When the temperature of the medium exceeds a predetermined temperature, the rod also tries to advance beyond a predetermined amount. Normally, when trying to advance beyond a predetermined amount, this energy is absorbed by an overlift absorbing spring mounted in the thermoactuator. In this regard, according to the present invention, when a predetermined temperature is exceeded, the rod advances in the second link groove without transmitting force to the link member. That is, even when the rod is excessively moved, the excessive movement is absorbed by the second link groove. Accordingly, it is not necessary to use an overlift absorbing spring for the thermoactuator, and the thermoactuator can be reduced in size by the space of the overlift absorbing spring.
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図1に示されるように、排熱回収装置10は、内燃機関において発生した排気ガスが導入される導入口11と、この導入口11に接続されている分岐部12と、この分岐部12に接続され導入口11の下流に延びている第1流路13と、この第1流路13に沿って分岐部12から延びている第2流路14と、この第2流路14の一部を形成し排気ガスの熱を媒体に伝える熱交換器40と、この熱交換器40に接続されているサーモアクチュエータ80と、第1及び第2流路13,14の下流端が接続されているバルブ室17と、このバルブ室17に収納されていると共にサーモアクチュエータ80に接続されているバルブ50と、バルブ室17に接続され排気ガスを排出する排出口18とからなる。バルブ室17は、第1又は第2流路13,14内を通過した排気ガスが合流する合流部を兼ねている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the exhaust
熱交換器40の側方には、媒体を導入するための媒体導入管21が接続されている。また、熱交換器40には、サーモアクチュエータ80を支持しているアクチュエータ支持部材70が接続されている。アクチュエータ支持部材70には、媒体を排出するための媒体排出管22が接続されている。
A
即ち、媒体は、媒体導入管21から熱交換器40に導入される。導入された媒体は、熱交換器40内において排気ガスの熱を受け、媒体排出管22から排出される。
That is, the medium is introduced from the
サーモアクチュエータ80は、サーモアクチュエータ80を保護するためのアクチュエータカバーによって覆われていることが望ましい。詳細を図2に示す。
The
図2に示されるように、第1流路13と第2流路14との間において、熱交換器40の上部側方からバルブ室17の上方までアクチュエータカバー130が取付けられている。アクチュエータカバー130によってサーモアクチュエータ(図1、符号80)は覆われ、保護されている。
図3において排熱回収装置10をより詳細に説明する。
As shown in FIG. 2, an
The exhaust
図3に示されるように、分岐部12は、それぞれ箱状に形成された第1及び第2箱状部材31,32を重合わせてなる。
第1箱状部材31の底部には、導入口11を差込むための導入口差込み穴31aが形成されている。
第2箱状部材32の底部には、流路を差込むための2つの流路差込み穴、即ち、第1及び第2流路差込み穴32a,32bが形成されている。
As shown in FIG. 3, the
An introduction
At the bottom of the second box-shaped
第1流路差込み穴32aには、第1流路13が差込まれている。第1流路差込み穴32aは、導入口差込み穴31aに対して同軸上に形成されている。このことにより、導入口11及び第1流路13は同軸上に配置されている。
The
第2流路差込み穴32bには、熱交換器40が差込まれている。熱交換器40は、第2流路14の一部を構成する部材であり、第2流路差込み穴32bには、第2流路14が差込まれているということもできる。
The
熱交換器40は、内部に媒体が流される略角筒形状のケース41と、このケース41の両端の開口を塞ぐように取付けられている第1及び第2エンドプレート42,43と、これらの第1及び第2エンドプレート42,43間に取付けられ内部を排気ガスが通過する複数の伝熱チューブ44とからなる。
The
ケース41の側方には、媒体導入管21を差込むための導入管差込み穴41aが形成されている。媒体排出管(図1、符号22)の接続については、詳細を後述する。第2エンドプレート43には、熱交換器40からバルブ室17まで曲がりながら延びる曲がり管49が取付けられている。
An introduction
バルブ50は、バルブ室17内に収納されている。バルブ室17は、バルブ50の弁箱としての役割も果たす。バルブ50は、第1及び第2流路13,14の間に設けられ回転の中心となるバルブ軸51と、このバルブ軸51に取付けられ第1流路13を閉じる弁体52と、第1流路13の端部に一体的に形成され弁体52が着座する弁座53と、弁体52と共にバルブ軸51に取付けられ第2流路14を開閉する補助弁体54とからなる。弁体52には、振動を抑制するための錘57が取付けられている。
The
補助弁体54は、弁体52に対してバルブ軸51を挟むようにして設けられていると共に、バルブ軸51を中心とした円弧形状を呈する板状の弁体である。弁体52をバルブ軸51に取付けるためのボルト58によって、補助弁体54もバルブ軸51に取付けられている。1本のバルブ軸51に取付けられた2つの弁体52,54によって第1及び第2流路13,14を開閉することができる。
The
バルブ室17は、それぞれ箱状に形成された第3及び第4箱状部材61,62を重合わせてなる。
第3箱状部材61の底部には第1流路13を差込むための第1流路差込み穴61aが形成されている。また、第3箱状部材61の内、第2流路14の接続される部位はバルブ軸51を中心とした円弧形状を呈する。この円弧形状の部位には、第2流路14とバルブ室17とを連通する連通孔64が形成されている。
The
A first
連通孔64が形成される部位及び補助弁体54は、共にバルブ軸51を中心とした円弧形状を呈する。即ち、連通孔64と補助弁体54とは、同心円上に配置されている。同心円上に配置されていることにより、第1流路13を開放するためにバルブ軸51を回転させると、補助弁体54によって第2流路14を閉じることができる。バルブ室17に形成されている連通孔64と、板状の補助弁体54とによる、簡便且つコンパクトなバルブを提供することができる。
The portion where the
加えて、第1流路13と第2流路14との間にバルブ軸51が配置されているため、補助弁体54の軌道に合わせて連通孔64を形成する必要がない。このため、排熱回収装置10をコンパクトにすることができる。
また、補助弁体54は、バルブ軸51からの距離が近く設けることができるため、補助弁体54の回動範囲を覆うように設けられるバルブ室17もコンパクトにすることができる。
In addition, since the
Further, since the
第4箱状部材62の底部には排出口18を差込むための排出口差込み穴62aが形成されている。
A discharge
図1に戻り、熱交換器40のケース41の上面に、曲がり管によって形成され媒体が流される管部45が接続されている。この管部45の先端には、アクチュエータ支持部材70へ接続するための熱交換器側フランジ部46が固定されている。
Returning to FIG. 1, a
アクチュエータ支持部材70は、サーモアクチュエータ80を支持する支持部71と、熱交換器側フランジ部46へ接続するための支持部材側フランジ部72とが一体的に形成されてなる。このようなアクチュエータ支持部材70から、媒体排出管22は延びている。
The
サーモアクチュエータ80は、本体部81が支持部71に差込まれることにより支持され、本体部81から進退可能に設けられたロッド82を備えている。ロッド82は、蛇腹状に形成されているゴム製のロッドカバー83によって覆われている。
The
ロッド82は、本体部81に収納されているワックスが膨張又は伸縮することによって、図面左右方向に進退する。このロッド82の進退軸RCは、第1流路13の軸線CLに対して略平行に延びている。即ち、サーモアクチュエータ80は、第1流路13に沿って配置されている。ロッド82の先端には、バルブ50を回転させるためのリンク機構110が取付けられている。即ち、サーモアクチュエータ80は、リンク機構110を介してバルブ50に連結されている。
The
支持部材側フランジ部72と熱交換器側フランジ部46とは、ボルト86,86及びナット87,87によって締結されている。支持部材側フランジ部72と熱交換器側フランジ部46との合わせ面から延びる線SLは、ロッド82の進退軸RCを略垂直に分断している。また、支持部材側フランジ部72と熱交換器側フランジ部46との軸線FCは、一致していると共に、ロッド82の進退軸RCに平行に延びている。
The support member
ロッド82を進退させることにより、支持部材側フランジ部72には、弁体52からの反力が作用する。この反力は、支持部材側フランジ部72を介して熱交換器側フランジ部46及びこれらを連結するボルト86,86にも作用する。特に、ボルト86,86は、せん断方向への負荷に弱い部品である。支持部材側及び熱交換器側フランジ部72,46を進退軸RCに垂直に配置することにより、ボルト86,86へ加わるせん断方向の負荷を大幅に軽減することができる。負荷を軽減することにより、排熱回収装置10の長寿命化を図ることができる。
本発明に係る排熱回収装置10について、図4においてさらに詳細に説明する。
By moving the
The exhaust
図4に示されるように、バルブ室17の上部にバルブ軸51を支持するための円筒状のボス91が固定されている。このボス91内にバルブ軸51を回転可能に支持するための軸受92が圧入されている。これらの軸受92とボス91との間には、バルブ軸51が回転した際に、軸受92がバルブ軸51によって連れ廻ることを防止する廻止め部材93が配置されている。廻止め部材93には、ばねピンを用いることができる。
As shown in FIG. 4, a
軸受92は、高さ方向を基準として、バルブ軸51の上端からバルブ軸51の略中央まで延びている。バルブ軸51の上端から略中央までを軸受92によって支持することにより、いわゆる掴み代を稼ぐことができ、片持ち梁状のバルブ軸51を確実に支持することができる。このような理由から、軸受92は、バルブ軸51に対して半分以上の長さを有することが望ましい。
The
軸受92の上部には鍔部92aが形成され、鍔部92aの下面はボス91の上端に接しており、鍔部92aの上面には、リング状のメッシュ素材を用いた防振メッシュ94が着脱自在に配置されている。
A
防振メッシュ94、軸受92及びバルブ軸51の上端にはキャップ部材100が被せられている。キャップ部材100は、バルブ軸51の周方向に向かって広がっている円盤状の底部101と、この底部101の周縁から立ち下げられている壁部102と、底部101の中心に形成されバルブ軸51の上端を嵌合させるために略半円形状に形成された嵌合穴103とからなる。壁部102は、バルブ軸51、軸受92、ボス91及び廻止め部材93の上端を囲っている。
A
バルブ軸51の上端から突出している突起部51aは、嵌合穴103と同一の形状を呈し、嵌合穴103に嵌合されている。嵌合穴103及び突起部51aが共に略半円形状を呈することにより、キャップ部材100の空回りを防止する。即ち、キャップ部材100とバルブ軸51とは、共に回転する部材である。
キャップ部材100と軸受92とにより防振メッシュ94を挟み込むことにより、振動の伝達を抑制することができると共に、振動により音が発生するのを抑制することができる。
The protruding
By sandwiching the
リンク機構110は、サーモアクチュエータ80のロッド82の先端に取付けられている側面視略L字状の連結部材111と、この連結部材111に形成されている貫通穴112にナット113を介して固定されているピン114と、キャップ部材100の上面に固定されピン114に連結されているリンク部材120とからなる。
なお、リンク部材120は、部品点数の削減のためにキャップ部材100に一体的に形成されてもよい。
The
The
ロッド82が図面左右方向に向かって進退することにより、ロッド82の先端に取付けられている連結部材111及びピン114も図面左右方向に向かって進退する。ピン114に連結されているリンク部材120は、ピン114が進退することによって回転する。キャップ部材100及びバルブ軸51は、リンク部材120が回転することにより一体的に回転する。バルブ軸51が回転することにより弁体52も同時に回転する。バルブ軸51が回転する際に軸受92は回転しない。
As the
貫通穴112は、ピン114の外径に調整代を加えた大きな径に形成されている。調整代を有することにより、サーモアクチュエータ80の製造に際して不可避的に発生する製品間の寸法誤差を吸収することができる。
The through
さらに、本発明の排熱回収装置10は、貫通穴112の径方向、即ち、排熱回収装置10の長手方向及び幅方向に限らず、排熱回収装置10の高さ方向にも調整代を有している。詳細は後述する。
Furthermore, the exhaust
アクチュエータカバー130は、下部カバー半体140に上部カバー半体150を被せる構成とされている。下部カバー半体140と上部カバー半体150とは、ボルト(図2、符号131)によって締結されている。
The
下側に配置されている下部カバー半体140は、サーモアクチュエータ80の本体部81下方からリンク機構110の下方までを覆う部材であり、第2流路14に取付けられたステー135によって支持されている。
The
下部カバー半体140には、ボス91が差込まれるボス差込み穴143と、アクチュエータカバー130内に発生し得る水滴等を外部へ排出するための排出穴144とが形成されている。
排出穴144近傍の壁部145は、水滴等を排出穴144へ容易に導くことができるよう、排出穴144へ向かって傾斜して設けられている。
The
The
ステー135は、第2流路14から排出穴144の下方に向かって延びている。ステー135の一部は、排出穴144に対して一定の間隔を保った状態で排出穴144に被るよう延びている。
The
ステー135の一部を排出穴144の下部まで延ばすことにより、水等が外部から下部カバー半体140内へ向かって浸入することを防止することができる。即ち、下部カバー半体140を支持するためのステー135により水の浸入を防ぐことができる。水の浸入を防ぐために別の部品を設ける必要がなく、部品点数の削減を図ることができる。
By extending a part of the
上部カバー半体150の上面には、凹凸形状部151が形成されている。この凹凸形状部151が形成されることにより、アクチュエータカバー130の剛性を高めている。さらに、凹凸形状部151を形成することにより、アクチュエータカバー130と外気との接触面積を広くすることができる。接触面積を広くすることにより、凹凸形状部151が放熱フィンの役割を果たし、アクチュエータカバー130内に熱を篭もりにくくすることができる。
An
また、上部カバー半体150には、熱が篭もることを防止するための複数の通気孔152が開けられている。これらの通気孔152は、ロッド82から遠ざかる方向に向けて上部カバー半体を膨出させた膨出部153の近傍に形成されている。膨出部153を形成し広いスペースを形成することにより、サーモアクチュエータ80(特に、ロッド82)の周辺の狭いスペースに熱が篭もることを防止する。
Further, the
上部カバー半体150の通気孔152には、所定の間隔を開けて外部からの水等の浸入を防止するための防塵板154が被せられている。
なお、防塵板154を第2流路14まで延ばして第2流路14に接合することにより、上部カバー半体150を支持するためのステーとして用いることができる。この場合、別途ステーを設ける必要がなくなり、部品点数を削減することができる。
The
In addition, it can be used as a stay for supporting the upper
サーモアクチュエータ80の本体部81には、カバー部材130の一部を構成するメッシュ部材136が着脱自在に取付けられている。このメッシュ部材136を挟み込むようにしてアクチュエータカバー130が取付けられている。
A
メッシュ部材136を用いることにより、アクチュエータカバー130からサーモアクチュエータ80へ伝わる振動を抑制することができる。また、メッシュ部材136を挟み込むことにより、アクチュエータカバー130内への埃やちりの侵入を防ぎつつ、カバー内に外気を取り入れることができる。
By using the
本発明ではバルブ軸51を鉛直にした。バルブ軸51が鉛直であると、弁体52は前後又は左右に揺動するため、上下方向にスペースを確保する必要がない。即ち、弁体の開度を考慮せずに排熱回収装置10の高さを設定することができる。このことにより、高さ方向にコンパクトな排熱回収装置10を提供することができる。
In the present invention, the
加えて、バルブ軸51の下端が自由端とされており、排熱回収装置10内において発生し得る水滴や煤による影響を受けない。仮にバルブ軸51の下端に軸受等が取付けられていると、凝縮水による凍結や腐食、煤溜まりの影響を受けることになる。バルブ軸51の下端を自由端としたことにより、バルブ軸51の長寿命化を図ることができる。
In addition, the lower end of the
さらに、バルブ軸51の上端に、軸受92の上部を囲うキャップ部材100が取付けられている。排熱回収装置10が水に浸かった場合に、キャップ部材100と軸受92の上部との間に存在する空気層により、軸受92の上部まで水が浸入し難くなる。軸受92への水の浸入が困難であることにより、軸受92に水が浸入し残留することを抑制することができる。軸受92での水の残留を抑制することにより、軸受92での錆びの発生を抑制することができる。軸受92での錆びの発生を抑制することにより、軸受92の長寿命化を図ることができる。
Further, a
ボス91や廻止め部材93も同様である。即ち、軸受92と同様の理由により、ボス91や廻止め部材93の長寿命化を図ることもできる。
アクチュエータ支持部材70の詳細を図5において説明する。
The same applies to the
Details of the
図5に示されるように、アクチュエータ支持部材70に形成されている支持部材側フランジ部72は、ガスケット75を介して熱交換器側フランジ部46に締結されている。ボルト86,86は、支持部材側フランジ部72に形成されたボルト穴72a,72aに差し込まれている。
As shown in FIG. 5, the support member
ボルト穴72aの径は寸法誤差を考慮して、ボルト86の径に対して僅かに大きく開けられる。このため、ボルト穴72aの径方向に生じ得るサーモアクチュエータ(図1、符号80)の寸法誤差等を、ボルト穴72aによって吸収することができる。即ち、排熱回収装置10の高さ方向及び幅方向における寸法誤差をボルト穴72aによって吸収する。
The diameter of the
前述のとおり、サーモアクチュエータの先端において長手方向及び幅方向の誤差を吸収することができるので、排熱回収装置10によれば、サーモアクチュエータの取付けの際に生じる誤差を全方向において吸収することができる。
As described above, since errors in the longitudinal direction and the width direction can be absorbed at the tip of the thermoactuator, the exhaust
図6(a)に示されるように、リンク部材120は、キャップ部材100の底部101に取付けられているリンク本体121と、このリンク本体121に略V字状に一体的に形成されている第1及び第2リンク溝122,123とからなる。
As shown in FIG. 6A, the
第1リンク溝122は、媒体の温度tが所定の温度T以下の場合に、ロッド82が前進する力をバルブ軸51に伝えるように形成されている。即ち、媒体の温度tが所定の温度T以下の領域において、ロッド82が前進すると、ピン114は、第1リンク溝122を押す。第1リンク溝122が図面右に向かって押されることにより、リンク部材120は、バルブ軸51の突起部51aを中心に回転する。
The
図6(b)に示されるように、媒体の温度tが所定の温度Tになるまで、ピン114は、リンク部材120を押し、バルブ軸51を回転させる。バルブ軸51を回転させることにより、弁体52が開かれる。図に示される位置までピン114を前進させた状態において、第2リンク溝123の向いている方向は、ピン114の進行方向に一致している。
As shown in FIG. 6B, the
図6(c)に示されるように、媒体の温度tが所定の温度Tを超えることがある。前述のとおり、媒体の温度tが所定の温度Tになった時点で、第2リンク溝123の向いている方向は、ピン114の進行方向に一致している。このため、媒体の温度tが所定の温度Tを超えて、ピン114が前進した場合は、ピン114の前進する力は、リンク部材120に伝わらない。即ち、弁体52を回転させずにピン114のみが前進する。第2リンク溝123は、媒体の温度tが所定の温度Tを超えた場合に、ロッド(図6(a)、符号82)のみが前進するよう、第1リンク溝122とは異なる方向に向かって形成されている。
As shown in FIG. 6C, the temperature t of the medium may exceed a predetermined temperature T. As described above, when the medium temperature t reaches the predetermined temperature T, the direction in which the
図6をまとめて以下のようにいうことができる。
媒体の温度tが所定の温度Tを超えた場合に、ロッド82は、所定の量を超えて前進しようとする。通常、所定の量を超えて前進しようとすると、このエネルギーは、サーモアクチュエータ内に取付けられるオーバーリフト吸収ばねによって吸収される。
この点、本発明によれば、所定の温度Tを超えた場合に、ロッド82はリンク部材120に力を伝えることなく、第2リンク溝123内を前進する。即ち、ロッド82が過移動した場合であっても、この過移動分を第2リンク溝123で吸収する。このことにより、サーモアクチュエータ(図1、符号80)にオーバーリフト吸収ばねを用いる必要がなくなり、オーバーリフト吸収ばねのスペースの分だけサーモアクチュエータを小型化することができる。
このような構成からなる排熱回収装置10の作用について説明する。
FIG. 6 can be summarized as follows.
When the medium temperature t exceeds a predetermined temperature T, the
In this regard, according to the present invention, when the predetermined temperature T is exceeded, the
The operation of the exhaust
図3に戻り、内燃機関で発生した排気ガスは、導入口11から排熱回収装置10内に流れる。図に示されるように、第1流路13の下流端部が閉じられていることにより、排気ガスは、熱交換器40に向かって流れる。
Returning to FIG. 3, the exhaust gas generated in the internal combustion engine flows into the exhaust
熱交換器40に向かって流れた排気ガスは、伝熱チューブ44内を流れ、伝熱チューブ44の外側を流れる媒体との間で熱交換を行う。熱交換を行うことにより、媒体は温められる。媒体を温めた排気ガスは、曲がり管49、バルブ室17を通過し、排出口18から排出される。
The exhaust gas flowing toward the
媒体については、図1を参照して説明する。媒体は、媒体導入管21から熱交換器40内へ導入され、管部45から熱交換器40の外へ排出され、アクチュエータ支持部材70へと流れる。アクチュエータ支持部材70を流れた媒体は、媒体排出管22から排出される。
The medium will be described with reference to FIG. The medium is introduced from the
アクチュエータ支持部材70内を流れる媒体は、サーモアクチュエータ80の本体部81に接触する。媒体が本体部81に接触することにより、媒体の温度が本体部81に伝わる。本体部81には、ワックスが収納されており、媒体の温度が高いほどワックスは膨張する。ワックスは、膨張することにより、ロッド82を図面右方向に向かって押し出す。即ち、媒体が温められることにより、ロッド82が前進する。
The medium flowing in the
サーモアクチュエータ80は、リンク機構110を介して、バルブ軸51に接続されている。図6も参照して、媒体の温度tが所定の温度T以下の場合において、ロッド82が前進することにより、バルブ軸51が回転する。バルブ軸51が回転することにより、弁体52は、第1流路13を開く。一方、媒体の温度tが所定の温度Tを超えると、ロッド82のみが前進し、バルブ軸51は回転しない。
The
第1流路13は、導入口11と同一軸線CL上に配置され、第2流路14よりも流路断面積が大きい。このため、第1流路13が開放されている状態においては、排気ガスのほとんどが第1流路13を流れる。また、第1流路13が開放されることにより補助弁体54が第2流路14の下流端部を塞ぐ。これにより、さらに確実に排気ガスは第1流路13を流れる。
The
一方、媒体の温度が低いと本体部81内のワックスは収縮する。ワックスが収縮することにより、本体部81内に収納されている戻しばねの力により、ロッド82は図面左方向に向かって後退する。後退することにより、バルブ軸51が回転し、弁体52が第1流路13を閉じる。
リンク機構の変更例を図7において説明する。
On the other hand, when the temperature of the medium is low, the wax in the
A modification example of the link mechanism will be described with reference to FIG.
図7に示されるように、リンク機構160は、ロッド82の先端に形成されているリンク部材170と、このリンク部材170に連結されキャップ部材100から立てられているピン181とからなる。キャップ部材100は、バルブ軸51に連結されているため、バルブ軸51の先端にピン181が取付けられているということもできる。
As shown in FIG. 7, the
リンク部材170は、ロッド82の先端に取付けられロッド82と共に進退するリンク本体171と、このリンク本体171に一体的に略L字状に形成されている第1及び第2リンク溝172,173とからなる。
The
第1リンク溝172は、媒体の温度が所定の温度以下の場合に、ロッド82が前進する力をバルブ軸51に伝えるように形成され、第2リンク溝173は、媒体の温度が所定の温度を超えた場合に、ロッド82のみが前進するよう、第1リンク溝172とは異なる方向に向かって形成されている。
The
リンク機構160をこのように構成した場合においても本発明所定の効果を得ることができる。
Even when the
尚、本発明の排熱回収装置は、実施の形態では四輪車に適用したが、車両全般に適用可能であり、さらに車両以外の用途に用いることも差し支えない。 Although the exhaust heat recovery apparatus of the present invention is applied to a four-wheeled vehicle in the embodiment, it can be applied to all vehicles and can be used for purposes other than vehicles.
本発明の排熱回収装置は、四輪車に好適である。 The exhaust heat recovery apparatus of the present invention is suitable for a four-wheeled vehicle.
10…排熱回収装置、12…分岐部、13…第1流路、14…第2流路、17…バルブ室、40…熱交換器、41…ケース、45…管部、46…熱交換器側フランジ部、50…バルブ、51…バルブ軸、70…アクチュエータ支持部材、71…支持部、72…支持部材側フランジ部、80…サーモアクチュエータ、82…ロッド、110…リンク機構、111…連結部材、112…貫通穴、114,181…ピン、120,170…リンク部材、122,172…第1リンク溝、123,173…第2リンク溝、RC…ロッドの進退軸、CL…第1流路の軸線、SL…支持部材側フランジ部及び熱交換器側フランジ部の合わせ面、FC…支持部材側フランジ部及び熱交換器側フランジ部の軸線。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記サーモアクチュエータは、前記第1流路の軸線に沿って進退するロッドを有すると共に、アクチュエータ支持部材によって支持され、
このアクチュエータ支持部材は、前記サーモアクチュエータを支持するための支持部と、前記サーモアクチュエータを前記熱交換器に接続するための支持部材側フランジ部とを有し、
前記熱交換器は、前記媒体を収納するケースと、このケースから延びると共に前記媒体の流れる管部と、この管部の先端に設けられると共に前記支持部材側フランジ部に合わされる熱交換器側フランジ部とからなり、
これらの支持部材側フランジ部と熱交換器側フランジ部とは、互いの合わせ面が前記ロッドの進退軸を略垂直に分断する方向に向かうよう配置されていると共に、ボルトを用いて締結されていることを特徴とする排熱回収装置。 A branch portion for branching the introduced exhaust gas into two when the exhaust gas is introduced, a first channel extending from the branch portion, and a second channel extending from the branch portion along the first channel. A flow path, a heat exchanger attached to the second flow path for transferring heat of exhaust gas to the medium, a thermoactuator connected to the heat exchanger and operating according to the temperature of the medium, and connected to the thermoactuator In the exhaust heat recovery apparatus comprising a valve that opens and closes the first flow path by rotating, and a valve chamber that is formed downstream of the first flow path to store the valve.
The thermoactuator has a rod that advances and retreats along the axis of the first flow path, and is supported by an actuator support member.
This actuator support member has a support part for supporting the thermoactuator, and a support member side flange part for connecting the thermoactuator to the heat exchanger,
The heat exchanger includes a case for housing the medium, a tube portion extending from the case and flowing through the medium, and a heat exchanger side flange provided at a tip of the tube portion and fitted to the support member side flange portion. Consists of
The supporting member side flange portion and the heat exchanger side flange portion are arranged so that their mating surfaces are directed in a direction that divides the advancing and retracting shaft of the rod substantially vertically, and are fastened using bolts. the exhaust heat recovery apparatus is characterized in that there.
このリンク機構は、前記ロッドの先端に取付けられ貫通穴が形成されている連結部材と、この連結部材の貫通穴に固定されているピンと、前記バルブ軸の端部に設けられ前記ピンに連結されるリンク部材とからなり、
前記貫通穴は、前記ピンの外径に調整代を加えた大きな径に形成されていることを特徴とする請求項1記載の排熱回収装置。 The rod is connected via a link mechanism to a valve shaft that is the rotation center of the valve,
The link mechanism includes a connecting member attached to the tip of the rod and having a through hole, a pin fixed to the through hole of the connecting member, and an end portion of the valve shaft that is connected to the pin. A link member,
The exhaust heat recovery apparatus according to claim 1, wherein the through hole is formed to have a large diameter obtained by adding an adjustment allowance to the outer diameter of the pin.
又は、前記バルブの軸であるバルブ軸の先端にピンが取付けられると共に、前記ロッドの先端に前記ピンに連結されるリンク部材が取付けられ、
前記リンク部材は、第1リンク溝と、この第1リンク溝から一体的に形成される第2リンク溝とを有し、
前記第1リンク溝は、前記媒体の温度が所定の温度以下の場合に、前記ロッドが前進する力を前記バルブ軸に伝えるように形成され、
前記第2リンク溝は、前記媒体の温度が所定の温度を超えた場合に、前記ロッドのみが前進するよう、前記第1リンク溝とは異なる方向に向かって形成されていることを特徴とする請求項1記載の排熱回収装置。 A pin is attached to the tip of the rod, and a link member connected to the pin is attached to the tip of the valve shaft that is the shaft of the valve,
Or, a pin is attached to the tip of the valve shaft that is the shaft of the valve, and a link member connected to the pin is attached to the tip of the rod,
The link member has a first link groove and a second link groove formed integrally from the first link groove;
The first link groove is formed to transmit a force of the rod to advance to the valve shaft when the temperature of the medium is equal to or lower than a predetermined temperature.
The second link groove is formed in a direction different from the first link groove so that only the rod moves forward when the temperature of the medium exceeds a predetermined temperature. The exhaust heat recovery apparatus according to claim 1.
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