Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasabwärme-Rückgewinnungsvorrichtung,
die für ein Fahrzeug, beispielsweise ein Automobil, Verwendung
findet.The
The present invention relates to an exhaust heat recovery apparatus.
for a vehicle, such as an automobile, use
place.
Es
ist bekannt, Wärme aus Abgas, das aus einem Auspuffsystem
eines Fahrzeugmotors ausgetragen wird, unter Verwendung des Prinzips
des Wärmerohres rückzugewinnen und die rückgewonnene Wärme
für andere Zwecke, beispielsweise für das Aufwärmen
des Motors, zu benutzen. Beispielsweise beschreibt die veröffentlichte
nicht geprüfte Japanische
Patentanmeldung Nr. 62-268722 ein Abgasabwärme-Rückgewinnungssystem
zum Erwärmen eines Motorkühlmittels unter Verwendung
der Wärme eines Abgases aus einem Motor. Spezifisch ist
eine Verdampfereinheit, die über Wärmerohre verfügt,
in einer Motorabgasleitung angeordnet, durch welche das Abgas strömt,
und eine Kondensationseinheit, die über Wärmerohre
verfügt, ist in einem Motorkühlmittelkreis, durch
welchen das Kühlmittel strömt, angeordnet.It is known to recover heat from exhaust discharged from an exhaust system of a vehicle engine using the principle of the heat pipe and to use the recovered heat for other purposes, such as warming up the engine. For example, the published unaudited Japanese Patent Application No. 62-268722 an exhaust heat recovery system for heating an engine coolant using the heat of an exhaust gas from a motor. Specifically, an evaporator unit having heat pipes is disposed in an engine exhaust passage through which the exhaust gas flows, and a condensing unit having heat pipes is disposed in an engine coolant circuit through which the coolant flows.
Als
ein weiteres Beispiel sei die veröffentlichte nicht geprüfte Japanische Patentanmeldung Nr. 4-45393 genannt,
die über einen Wärmeaustauscher mit geschleiftem
Wärmerohr verfügt. Der offenbarte Wärmeaustauscher
schließt einen geschleiften geschlossenen Zirkulationskanal,
der mit einem inneren Wärmeübertragungsfluid gefüllt
ist, eine Verdampfereinheit, die auf dem Zirkulationskanal zum Verdampfen
des inneren Wärmeübertragungsfluids hierin unter
Aufnahme äußerer Wärme angeordnet ist,
sowie eine Kondensationseinheit ein, die auf dem Zirkulationskanal
an einem Ort höher als die Verdampfereinheit angeordnet
ist, um den Wärmeaustausch zwischen dem verdampften inneren
Wärmeübertragungsfluid und einem äußeren
Wärmeübertragungsfluid vorzunehmen.As another example, the published unaudited Japanese Patent Application No. 4-45393 called, which has a heat exchanger with looped heat pipe. The disclosed heat exchanger includes a looped closed circulation channel filled with an internal heat transfer fluid, an evaporator unit disposed on the circulation channel for evaporating the internal heat transfer fluid therein while receiving external heat, and a condensing unit higher on the circulation channel at one location as the evaporator unit is arranged to perform the heat exchange between the evaporated inner heat transfer fluid and an outer heat transfer fluid.
6 zeigt
ein Beispiel einer Ab(gas)wärme-Rückgewinnungseinrichtung.
Bei der in 6 gezeigten Abgasabwärme-Rückgewinnungseinrichtung
ist eine Verdampfungseinheit J1 und eine Kondensationseinheit J2
als Wärme austauschende Einhei ten benachbart einander in
einer horizontalen Richtung angeordnet. Enden der Wärmerohre
J3 der Verdampfungs- und Kondensationseinheit J1, J2 sind an Sammler
(Verbindungsteile) J5 gekuppelt, so dass die Wärmerohre
J3 der Verdampfungseinheit J1 in Verbindung mit den Wärmerohren
J3 der Kondensationseinheit J2 über die Sammler J5 stehen. 6 shows an example of a waste gas recovery device. At the in 6 shown exhaust heat recovery device, an evaporation unit J1 and a condensation unit J2 as heat exchanging Einhei th adjacent to each other in a horizontal direction. Ends of the heat pipes J3 of the evaporation and condensation units J1, J2 are coupled to collectors (connection parts) J5 so that the heat pipes J3 of the evaporation unit J1 are in communication with the heat pipes J3 of the condensing unit J2 via the collectors J5.
In
solchen Abgasabwärme-Rückgewinnungvorrichtungen
wird die Temperatur des Motorkühlmittels unmittelbar erhöht,
indem die Wärme des Abgases, insbesondere beim Kaltstart
der Maschine wie im Winter, rückgewonnen wird. Daher werden
Brennstoffwirkungsgrad und Netzbetrieb verbessert. Andererseits
ist es bei einem Motorvolllastbetrieb, beispielsweise im heißen
Sommer, notwendig, die Rückgewinnung der Wärme
des Abgases zu beschränken bzw. zu drosseln, um so eine Überhitzung des
Motors zu vermeiden.In
such exhaust heat recovery devices
the temperature of the engine coolant is increased immediately,
by the heat of the exhaust gas, especially during cold start
the machine as in winter, is recovered. Therefore, be
Fuel efficiency and network operation improved. on the other hand
it is in a full engine operation, for example, in the hot
Summer, necessary, the recovery of heat
restrict the exhaust gas or throttle, so as to overheat the
To avoid motor.
Es
wurde beispielsweise vorgeschlagen, die Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung
mit einer Ventileinheit, beispielsweise einer Ventileinheit vom Membrantyp,
zu versehen, um die Zirkulation des Betriebsfluids zu stoppen. Die
Ventileinheit vom Membrantyp ist aufgebaut aus einer Membran, die
abhängig vom Druck des Betriebsfluids beweglich ist und einem
Ventilkörper, der durch die Membran betätigt wird.
Die Ventileinheit unterbindet eine übermäßige Rückgewinnung
von Wärme.It
For example, the exhaust heat recovery apparatus has been proposed
with a valve unit, for example a membrane-type valve unit,
provided to stop the circulation of the operating fluid. The
Membrane-type valve unit is composed of a membrane, the
depending on the pressure of the operating fluid and one
Valve body which is actuated by the membrane.
The valve unit prevents excessive recovery
of heat.
Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehenden Verhältnisse
gemacht, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Abgasabwärme-Rückgewinnungsvorrichtung
zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, eine übermäßige Rückgewinnung
von Wärme bei einer einfachen Konstruktion zu beschränken.The
The present invention has been made in view of the above ratios
and it is an object of the present invention to provide an exhaust heat recovery apparatus
to provide that is capable of excessive recovery
to restrict heat in a simple construction.
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt eine Ab(gas)wärme-Rückgewinnungsvorrichtung
einer Verdampfungseinheit eine Kondensationseinheit und einen verdampfungsseitigen
Verbindungsteil, einen kondensationsseitigen Verbindungsteil und
einen Drosselteil ein. Die Verdampfungseinheit ist in einem Abgaskanal
anzuordnen, durch welchen ein Abgas, das aus einem Motor abgegeben
wird, strömt, um den Wärmeaustausch zwischen dem
Abgas und einem hierin strömenden Betriebsfluid durchzuführen,
wodurch das Betriebsfluid verdampft. Die Kondensationseinheit ist
in einem Kühlmittelkanal anzuordnen, durch welchen ein Motorkühlmit tel
strömt, um den Wärmeaustausch zwischen dem Motorkühlmittel
und dem Betriebsfluid vorzunehmen, welches in der Verdampfungseinheit verdampft
wurde, wodurch das Betriebsfluid kondensiert wird. Der verdampfungsseitige
Verbindungsteil verbindet die Verdampfungseinheit und die Kondensationseinheit,
um verdampftes Betriebsfluid aus der Verdampfungseinheit zur Kondensationseinheit
zu führen. Der kondensationsseitige Verbindungsteil verbindet
die Kondensationseinheit mit der Verdampfungseinheit zum Einführen
kondensierten Betriebsfluids aus der Kondensationseinheit in die
Verdampfungseinheit. Der Drosselteil ist in dem kondensationsseitigen
Verbindungsteil angeordnet.According to one
Aspect of the present invention includes a waste gas recovery apparatus
an evaporation unit, a condensation unit and a evaporation side
Connecting part, a condensation-side connecting part and
a throttle part. The evaporation unit is in an exhaust passage
to dispose, through which an exhaust gas discharged from an engine
is, flows to the heat exchange between the
Exhaust gas and a working fluid flowing therein,
whereby the operating fluid evaporates. The condensation unit is
to be arranged in a coolant passage through which a Motorkühlühlmit tel
flows to the heat exchange between the engine coolant
and the operating fluid that evaporates in the evaporation unit
was, whereby the operating fluid is condensed. The evaporation side
Connecting part connects the evaporation unit and the condensation unit,
vaporized operating fluid from the evaporation unit to the condensation unit
respectively. The condensation-side connecting part connects
the condensation unit with the evaporation unit for insertion
condensed operating fluid from the condensation unit in the
Evaporation unit. The throttle part is in the condensation side
Connecting part arranged.
Der
Drosselteil ist so konfiguriert, dass er eine übermäßige
Rückgewinnung von Abwärme beschränkt.
Somit wird eine übermäßige Rückgewinnung
von Wärme durch den Drosselteil, der einen einfachen Aufbau
hat, beschränkt.Of the
Throttle is configured to be excessive
Restricted recovery of waste heat.
Thus, an excessive recovery
of heat through the choke part, which is a simple construction
has limited.
Beispielsweise
ist der Drosselteil aus einer festen Drossel und einer Öffnung
aufgebaut. Eine obere Begrenzung der Menge an in der Abgasabwärme-Rückgewinnungsvorrichtung
rückgewonnenen Wärme kann festgelegt werden, indem
ein Öffnungsgrad einer Öffnung des Drosselteils
sowie die Menge an in der Abgasabwärme-Rückgewinnungsvorrichtung
eingeschlossenen Betriebsfluids eingestellt wird.For example
is the throttle part of a fixed throttle and an opening
built up. An upper limit of the amount of in the exhaust heat recovery device
recovered heat can be determined by
an opening degree of an opening of the throttle part
and the amount of in the exhaust heat recovery device
enclosed operating fluid is set.
Als
ein anderes Beispiel ist der Drosselteil mit einer variablen Drossel
versehen, die in der Lage ist, einen Öffnungsgrad einer Öffnung,
durch welche das Betriebsfluid tritt, entsprechend einer Temperatur des
Betriebsfluids zu verändern bzw. zu variieren.When
Another example is the throttle part with a variable throttle
which is capable of opening an opening,
through which the operating fluid passes, corresponding to a temperature of
Change operating fluids or vary.
Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umschließt eine
Ab(gas)wärme-Rückgewinnungsvorrichtung eine Verdampfungseinheit, eine
Kondensationseinheit, eine verdampfungsseitigen Verbindungsteil
und einen kondensationsseitigen Verbindungsteil ein. Die Verdampfungseinheit
ist im Abgaswärmekanal anzuordnen, durch welchen ein Abgas
strömt, um so den Wärmeaustausch zwischen dem
Abgas und einem hierin strömenden Betriebsfluid durchzuführen,
wodurch das Betriebsfluid verdampft wird. Die Kondensationseinheit
ist in einem Kühlkanal anzuordnen, durch welchen ein Motorkühlmittel
strömt, um den Wärmeaustausch zwischen dem Motorkühlmittel
und dem Betriebsfluid vorzunehmen, das in der Verdampfungseinheit
verdampft wurde, wodurch das Betriebsfluid kondensiert. Der ver dampfungsseitige
Verbindungsteil verbindet die Verdampfungseinheit und die Kondensationseinheit
und definiert einen Kanal zum Einführen des Betriebsfluids
aus der Verdampfungseinheit zur Kondensationseinheit. Der kondensationsseitige
Verbindungsteil verbindet die Kondensationseinheit und die Verdampfungseinheit
und definiert einen Kanal zum Einführen des Betriebsfluids
aus der Kondensationseinheit in die Verdampfungseinheit. Der kondensationsseitige
Verbindungsteil umfasst einen Drosselteil, der über eine
reduzierte Durchlassfläche bzw. einen reduzierten Kanalbereich
verfügt.According to one
second aspect of the present invention includes a
Off (gas) heat recovery device, an evaporation unit, a
Condensation unit, an evaporation-side connection part
and a condensation-side connecting part. The evaporation unit
is to be arranged in the exhaust heat channel, through which an exhaust gas
flows to the heat exchange between the
Exhaust gas and a working fluid flowing therein,
whereby the operating fluid is evaporated. The condensation unit
is to be arranged in a cooling channel, through which an engine coolant
flows to the heat exchange between the engine coolant
and the operating fluid contained in the evaporation unit
was evaporated, whereby the operating fluid condenses. The evaporation side
Connecting part connects the evaporation unit and the condensation unit
and defines a channel for introducing the operating fluid
from the evaporation unit to the condensation unit. The condensation side
Connecting part connects the condensation unit and the evaporation unit
and defines a channel for introducing the operating fluid
from the condensation unit into the evaporation unit. The condensation side
Connecting part comprises a throttle part, which has a
reduced passage area or a reduced channel area
features.
Somit
wird überschüssige Rückgewinnung von
Wärme dadurch beschränkt, indem teilweise der Durchgangsbereich
des kondensationsseitigen Verbindungsteils beschränkt wird.Consequently
will excess recovery of
Heat thereby limited by partially the passage area
the condensation-side connecting part is limited.
Andere
Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher
aus der folgenden detaillierten Beschreibung, mit der auf die beiliegenden
Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen gleiche Teile mit gleichen
Bezugszahlen bezeichnet sind, und in denen:Other
Objects, features and advantages of the present invention will become more apparent
from the following detailed description, with reference to the appended
Drawings reference is made in which like parts with like
Reference numerals are designated, and in which:
1 ein
schematischer Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Rückgewinnung
der Abgaswärme gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung ist; 1 Fig. 3 is a schematic cross section through an exhaust heat recovery apparatus according to a first embodiment of the invention;
die 2A und 2B sind
konzeptionelle Darstellungen, um den Betrieb einer Vorrichtung zur Rückgewinnung
der Abgaswärme als Vergleichsbeispiel zu zeigen;the 2A and 2 B Fig. 3 are conceptual diagrams to show the operation of an exhaust heat recovery apparatus as a comparative example;
die 2C und 2D sind
konzeptionelle Darstellungen, um den Betrieb der Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform zu zeigen;the 2C and 2D FIG. 15 is conceptual diagrams to show the operation of the exhaust heat recovery apparatus according to the first embodiment; FIG.
3A ist
eine vergrößerte schematische Querschnittsdarstellung
eines verdampfungsseitigen Verbindungsteils einer Vorrichtung zur
Rückgewinnung der Abgaswärme, wenn die Temperatur
des Betriebsfluids gering ist, gemäß einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 3A FIG. 15 is an enlarged schematic cross-sectional view of an evaporation side connecting part of an exhaust heat recovery apparatus when the temperature of the operating fluid is low, according to a second embodiment of the present invention; FIG.
3B ist
ein vergrößerter schematischer Schnitt durch den
verdampfungsseitigen Verbindungsteil der Vorrichtung zur Rückgewinnung
der Abgaswärme in einem Zustand, wenn die Temperatur des
Betriebsfluids hoch liegt, gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; 3B Fig. 10 is an enlarged schematic sectional view of the evaporation side connection part of the exhaust heat recovery apparatus in a state when the temperature of the operation fluid is high, according to a second embodiment of the present invention;
4 ist
ein schematischer Schnitt durch einen kondensationsseitigen Verbindungsteil
einer Vorrichtung zur Rückgewinnung der Abgaswärme gemäß einer
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 4 Fig. 10 is a schematic section through a condensation-side connecting part of an exhaust heat recovery apparatus according to a third embodiment of the present invention;
5 ist
ein vergrößerter Schnitt einer schematischen Schnittdarstellung
eines kondensationsseitigen Verbindungsteils einer Vorrichtung zur
Rückgewinnung der Abgaswärme gemäß einer
anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und 5 Fig. 10 is an enlarged sectional view of a schematic sectional view of a condensation-side connecting part of an exhaust heat recovery apparatus according to another embodiment of the present invention; and
6 ist
ein schematischer Schnitt durch eine Vorrichtung zur Rückgewinnung
der Abgaswärme einer anderen Bauart. 6 is a schematic section through a device for recovering the exhaust heat of another type.
(Erste Ausführungsform)First Embodiment
Gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, verwendet
in einem Fahrzeug, das durch einen Motor (beispielsweise einer Brennkraftmaschine)
angetrieben wird, um Abwärme aus einem Abgas aus einem
Auspuffsystem einer Brennkraftmaschine rückzugewinnen und
die Wärme zur Erleichterung eines Aufwärmens des
Motors oder dergleichen zu benutzen.According to one
first embodiment of the present invention
in a vehicle driven by an engine (for example, an internal combustion engine)
is driven to remove waste heat from an exhaust gas from a
To recover exhaust system of an internal combustion engine and
the heat to facilitate a warm up of the
Motors or the like to use.
Die
Vorrichtung zur Rückgewinnung der Abgaswärme umfasst
allgemein eine Verdampfungseinheit 1 und eine Kondensationseinheit 2.
Die Verdampfungseinheit 1 ist in einem ersten Gehäuse 100 angeordnet,
das in Verbindung mit einem Abgaskanal (nicht dargestellt) steht,
durch welchen das aus dem Motor ausgestoßene Abgas strömt.
In der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise ist
das erste Gehäuse 100 in einem Abgasrohr, durch
welches Abgas strömt, angeordnet. Die Verdampfungseinheit 1 nimmt
den Wärmeaustausch zwischen dem Abgas und einem hierin
strömenden Betriebsfluid vor, wodurch das Betriebsfluid
verdampft wird.The exhaust heat recovery apparatus generally includes an evaporation unit 1 and a condensation unit 2 , The evaporation unit 1 is in a first case 100 disposed in communication with an exhaust passage (not shown) through which the exhaust gas discharged from the engine flows. In the present lowing embodiment, for example, the first housing 100 in an exhaust pipe through which exhaust gas flows. The evaporation unit 1 takes heat exchange between the exhaust gas and an operating fluid flowing therein, thereby vaporizing the operating fluid.
Die
Kondensationseinheit 2 ist außerhalb des Abgasrohres
angeordnet. Die Kondensationseinheit 2 ist in einem zweiten
Gehäuse 200 angeordnet, das in Verbindung mit
einem Kühlmittelkanal (nicht dargestellt) der Maschine
steht, durch welchen Kühlmittel strömt. Die Kondensationseinheit 2 nimmt
den Wärmeaustausch zwischen dem Betriebsfluid, das in der
Verdampfungseinheit 1 verdampft wurde, und dem Motorkühlmittel
vor, wodurch das Betriebsfluid kondensiert wird. Das zweite Gehäuse 200 verfügt über
eine Kühlmitteleinlassöffnung 201 und
eine Kühlmittelauslassöffnung 202. Die
Kühlmitteleinlassöffnung 201 ist mit
dem Kühlmittelkanal an einem Ort in Strömungsrichtung
hinter dem Motor gekuppelt, um das Kühlmittel in das zweite Gehäuse 201 zu
leiten. Die Kühlmittelauslassöffnung 202 ist
mit dem Kühlmittelkanal an einem Ort in Strömungsrichtung vor
dem Motor gekuppelt, um das Kühlmittel aus dem zweiten
Gehäuse 200 in den Kühlmittelkanal einzuführen.The condensation unit 2 is located outside the exhaust pipe. The condensation unit 2 is in a second housing 200 disposed in communication with a coolant channel (not shown) of the machine, through which coolant flows. The condensation unit 2 takes the heat exchange between the working fluid that is in the evaporation unit 1 and the engine coolant, thereby condensing the operating fluid. The second housing 200 has a coolant inlet opening 201 and a coolant outlet port 202 , The coolant inlet opening 201 is coupled to the coolant channel at a location downstream of the engine to direct the coolant into the second housing 201 to lead. The coolant outlet 202 is coupled to the coolant passage at a location upstream of the engine to remove the coolant from the second housing 200 to introduce into the coolant channel.
Bei
der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise sind das
erste Gehäuse 100 und das zweite Gehäuse 200 benachbart
einander angeordnet. Auch ist ein Spaltraum zwischen dem ersten
Gehäuse 100 und dem zweiten Gehäuse 200 vorgesehen.For example, in the present embodiment, the first housing 100 and the second housing 200 arranged adjacent to each other. There is also a gap between the first housing 100 and the second housing 200 intended.
Die
Verdampfungseinheit 1 verfügt über eine Vielzahl
von verdampfungsseitigen Wärmerohren 3a und verdampfungsseitigen
Rippen 4a, die mit den Außenflächen der
Wärmerohre 3a verbunden sind. Bei den Rippen 4a handelt
es sich beispielsweise um gewellte Rippen. Jedes der Wärmerohre 3a verfügt über
eine im Wesentlichen flache röhrenförmige Gestalt.
Das Wärmerohr 3a ist so orientiert, dass seine Längsachse
sich in einer Vertikalrichtung V, beispielsweise einer Aufwärts-/Abwärtsrichtung
in 1 erstreckt. Auch ist das Wärmerohr 3a derart
orientiert, dass eine Hauptachse eines in einer Richtung senkrecht
zur Längsachse des Rohres 3a orientierte Hauptachse
im Wesentlichen parallel zu einer Strömungsrichtung des
Abgases verläuft, beispielsweise in einer Richtung senkrecht
zu der Zeichenebene der 1. Die Wärmerohre 3a sind
parallel zueinander in eine Rohrstapelrichtung H, beispielsweise
in einer horizontalen Richtung, gestapelt.The evaporation unit 1 has a large number of evaporation-side heat pipes 3a and evaporation side ribs 4a connected to the outer surfaces of the heat pipes 3a are connected. At the ribs 4a These are, for example, corrugated ribs. Each of the heat pipes 3a has a substantially flat tubular shape. The heat pipe 3a is oriented so that its longitudinal axis is in a vertical direction V, for example, an upward / downward direction in 1 extends. Also, the heat pipe 3a oriented such that a major axis of a in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the tube 3a oriented main axis is substantially parallel to a flow direction of the exhaust gas, for example in a direction perpendicular to the plane of the drawing 1 , The heat pipes 3a are stacked parallel to each other in a tube stacking direction H, for example, in a horizontal direction.
Die
Verdampfungseinheit 1 verfügt über verdampfungsseitige
Sammler 5a an beiden Enden der Wärmerohre 3a.
Die Sammler 5a erstrecken sich in der Rohrstapelrichtung
H, um in Verbindung mit sämtlichen Wärmerohren 3a zu
kommen. Einer der Sammler 5a, der in Verbindung mit den
oberen Enden der Wärmerohre 3a steht, wird als
erster verdampfungsseitiger Sammler 51a, und der andere Sammler 5a,
der in Verbindung mit den unteren Enden der Wärmerohre 3a steht,
als zweiter verdampfungsseitiger Sammler 52a bezeichnet.The evaporation unit 1 has evaporation-side collectors 5a at both ends of the heat pipes 3a , The collectors 5a extend in the tube stacking direction H to communicate with all the heat pipes 3a get. One of the collectors 5a , which connects to the upper ends of the heat pipes 3a stands, becomes the first evaporation-side collector 51a , and the other collector 5a , which connects to the lower ends of the heat pipes 3a stands, as the second evaporation-side collector 52a designated.
Die
Kondensationseinheit 2 umfasst kondensationsseitige Wärmerohre 3b und
kondensationsseitige Rippen 4b, die an die Außenflächen
der Wärmerohre 3b angeschlossen sind. Bei den
Rippen bzw. Flossen 4b handelt es sich beispielsweise um gewellte
Rippen. Die Wärmerohre 3b sind im Wesentlichen
flache Rohre. Jedes der Wärmerohre 3b ist so orientiert,
dass seine Längsachse sich in der vertikalen Rich tung V,
beispielsweise in der Aufwärts-/Abwärtsrichtung
in 1, erstreckt. Auch ist das Wärmerohr 3b derart
orientiert, dass eine Hauptachse eines in einer Richtung senkrecht
zur Längsachse des Rohres 3b definierten Querschnitts
im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung des Abgases
der Verdampfungseinheit 1 ist, beispielsweise in der Richtung
senkrecht zur Zeichenebene der 1. Die Wärmerohre 3b sind
parallel zueinander in Rohrstapelrichtung H, beispielsweise in der
horizontalen Richtung, gestapelt.The condensation unit 2 includes condensation-side heat pipes 3b and condensation-side ribs 4b attached to the outer surfaces of the heat pipes 3b are connected. At the ribs or fins 4b These are, for example, corrugated ribs. The heat pipes 3b are essentially flat tubes. Each of the heat pipes 3b is oriented so that its longitudinal axis in the vertical direction V Rich, for example, in the upward / downward direction in 1 , extends. Also, the heat pipe 3b oriented such that a major axis of a in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the tube 3b defined cross-section substantially parallel to the flow direction of the exhaust gas of the evaporation unit 1 is, for example, in the direction perpendicular to the plane of the 1 , The heat pipes 3b are stacked parallel to each other in the tube stacking direction H, for example, in the horizontal direction.
Die
Kondensationseinheit 2 umfasst kondensationsseitige Sammler 5b an
den beiden Enden der Wärmerohre 3b. Die Sammler 5b erstrecken
sich in Rohrstapelrichtung H, um in Verbindung mit sämtlichen
Wärmerohren 3b zu treten. Einer der Sammler 5b,
der in Verbindung mit den oberen Enden der Wärmerohre 3b steht,
wird als erster kondensationsseitiger Sammler 51b und der
andere Sammler 5b, der in Verbindung mit den unteren Enden
der Wärmerohre 3b steht, wird als zweiter kondensationsseitiger Sammler 52b bezeichnet.The condensation unit 2 includes condensation-side collectors 5b at the two ends of the heat pipes 3b , The collectors 5b extend in the tube stacking direction H, in conjunction with all heat pipes 3b to step. One of the collectors 5b , which connects to the upper ends of the heat pipes 3b stands, becomes the first condensation-side collector 51b and the other collector 5b , which connects to the lower ends of the heat pipes 3b stands, becomes the second condensation-side collector 52b designated.
Die
verdampfungsseitigen Sammler 5a stehen in Verbindung mit
den kondensationsseitigen Sammlern 5b über die
Verbindungsteile 6, die im Wesentlichen röhrenförmige
Gestalt haben. So wird ein geschlossener geschleifter Weg durch
die Wärmerohre 3a, 3b, die Sammler 5a, 5b und
die Verbindungsteile 6 geformt. Der Weg ist mit Betriebsfluid gefüllt,
das verdampfbar und kondensierbar ist, beispielsweise Wasser, Alkohol
oder dergleichen. Das Betriebsfluid zirkuliert durch die Verdampfungseinheit 1 und
die Kondensationseinheit 2.The evaporation side collectors 5a stand in connection with the condensation-side collectors 5b over the connecting parts 6 which are substantially tubular in shape. This will be a closed looped path through the heat pipes 3a . 3b , the collector 5a . 5b and the connecting parts 6 shaped. The path is filled with operating fluid which is vaporizable and condensable, for example water, alcohol or the like. The operating fluid circulates through the evaporation unit 1 and the condensation unit 2 ,
Eines
der Verbindungsteile 6, das auf einer oberen Seite angeordnet
ist und den ersten verdampfungsseitigen Sammler 51a und
den ersten kondensationsseitigen Sammler 51b verbindet,
wird als verdampfungsseitiger Verbindungsteil 61 bezeichnet. Das
Betriebsfluid, das in der Verdampfungseinheit 1 verdampft
wurde, wird in die Kondensationseinheit 2 durch den verdampfungsseitigen
Verbindungsteil 61 eingeführt.One of the connecting parts 6 , which is arranged on an upper side and the first evaporation side collector 51a and the first condensation-side collector 51b connects, is used as the evaporation side connection part 61 designated. The operating fluid contained in the evaporation unit 1 is evaporated, is in the condensation unit 2 through the evaporation side connection part 61 introduced.
Der
andere Verbindungsteil 6, der sich auf einer unteren Seite
befindet und den zweiten verdampfungsseitigen Sammler 52a und
den zweiten kondensationsseitigen Sammler 52b verbindet,
wird als kondensationsseitiges Verbindungsteil 62 bezeichnet. Das
Betriebsfluid, das in der Kondensationseinheit 2 kondensiert
wurde, wird in die Verdampfungseinheit 1 durch das kondensationsseitige
Verbindungsteil 62 eingeführt.The other connection part 6 which is located on a lower side and the second evaporation side collector 52a and the second condensation-side collector 52b connects, as a condensation-side connection part 62 designated. The operating fluid contained in the condensation unit 2 is condensed, is in the evaporation unit 1 through the condensation-side connecting part 62 introduced.
Das
kondensationsseitige Verbindungsteil 62 verfügt über
eine feste Drossel 7a als Drosselteil. Bei der vorliegenden
Ausführungsform ist ein Drosselelement 70 im kondensationsseitigen
Verbindungsteil 62 angeordnet, und die feste Drossel 7a ist durch
das Drosselelement 70 gegeben. Das heißt, das
Drosselelement 70 ist derart angeordnet, dass ein Durchgangsbereich
(beispielsweise eine Querschnittsfläche) eines Kanals,
durch welchen kondensiertes Betriebsfluid strömt, teilweise
in dem kondensationsseitigen Verbindungsteil 62 reduziert
wird.The condensation-side connecting part 62 has a fixed throttle 7a as a throttle part. In the present embodiment, a throttle element 70 in the condensation-side connection part 62 arranged, and the fixed throttle 7a is through the throttle element 70 given. That is, the throttle element 70 is disposed such that a passage area (for example, a cross-sectional area) of a passage through which condensed operation fluid flows partially in the condensation-side communication part 62 is reduced.
Das
Drosselelement 70 bildet eine Öffnung mit einem
reduzierten Querschnitt. Beispielsweise ist das Drosselelement 70 von
einer Gestalt, derart, dass eine Querschnittsfläche der Öffnung
allmählich von einem Anströmende zu einem Mittelteil
sich verkleinert und allmählich vom Mittelteil zu einem
Abströmende sich vergrößert, und zwar
bezogen auf die Strömung des kondensierten Betriebsfluids.
Das Drosselelement 70 verfügt über eine
erste sich verjüngende Wandung 701, deren Innendurchmesser sich
von einem Anströmort zu einem Abströmort bezogen
auf die Strömung des Betriebsfluids verkleinert, und eine
zweite sich verjüngende röhrenförmige Wandung 702,
die kontinuierlich von einem Abströmende der ersten verjüngten
röhrenförmigen Wandung 702 abgeht. Ein
Innendurchmesser der zweiten verjüngten röhrenförmigen
Wandung 702 nimmt von einem Anströmort zu einem
Abströmort bezogen auf die Strömung des Betriebsfluids
zu.The throttle element 70 forms an opening with a reduced cross section. For example, the throttle element 70 a shape such that a cross-sectional area of the opening gradually decreases from an upstream end to a central portion and gradually increases from the central portion to a downstream end relative to the flow of the condensed operating fluid. The throttle element 70 has a first tapered wall 701 whose inside diameter decreases from an inflow location to an outflow location with respect to the flow of the operation fluid, and a second tapered tubular wall 702 which flows continuously from an outflow end of the first tapered tubular wall 702 going on. An inner diameter of the second tapered tubular wall 702 increases from a Anströmort to a Abströmort based on the flow of the operating fluid.
Als
Nächstes soll eine Arbeitsweise der Vorrichtung zur Rückgewinnung
der Abgaswärme beschrieben werden. Die 2A und 2B sind
konzeptionelle Darstellungen, um den Betrieb einer Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung
ohne einen Drosselteil als Vergleichsbeispiel zu zeigen. Die 2C und 2D sind
konzeptionelle Darstellungen, um den Betrieb der Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung deutlich werden zu lassen.Next, an operation of the exhaust heat recovery apparatus will be described. The 2A and 2 B FIG. 11 are conceptual diagrams to show the operation of an exhaust heat recovery device without a throttle part as a comparative example. FIG. The 2C and 2D FIG. 13 are conceptual diagrams to show the operation of the exhaust heat recovery apparatus of the present invention. FIG.
Die 2A und 2C zeigen
Zustände, in denen die Menge QEIN der
Wärme des in die Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung
eingeführten Abgases gleich einem ersten Wert Q1 ist. Die 2B und 2C zeigen
Zustände, in denen die Menge QEIN der
Wärme des Abgases gleich einem zweiten Wert Q2, der größer
als der erste Wert Q1 ist, ist. In den 2A bis 2D ist
die Vielzahl von verdampferseitigen Wärmerohren 3a einfach
durch ein einzige Wärmerohr 3a der einfachen Erläuterung
wegen dargestellt. In ähnlicher Weise ist die Vielzahl
kondensationsseitiger Wärmerohre 3b einfach durch
ein einziges Wärmerohr 3b versinnbildlicht. Weiterhin
ist die Darstellung der Rippen oder Flossen 4a und 4b und
der ersten und zweien Gehäuse 100, 200 in
den 2A bis 2D fortgelassen
worden.The 2A and 2C show conditions in which the amount Q ON of the heat of the exhaust gas introduced into the exhaust heat recovery device is equal to a first value Q1. The 2 B and 2C show conditions in which the amount Q ON of the heat of the exhaust gas is equal to a second value Q2 greater than the first value Q1. In the 2A to 2D is the large number of evaporator-side heat pipes 3a just by a single heat pipe 3a presented for the sake of simplicity. Similarly, the plurality of condensation-side heat pipes 3b simply through a single heat pipe 3b symbolizes. Furthermore, the representation of the ribs or fins 4a and 4b and the first and second housings 100 . 200 in the 2A to 2D omitted.
Das
in der Verdampfungseinheit 1 verdampfte Betriebsfluid strömt
in die Kondensationseinheit 2 durch den verdampferseitigen
Verbindungsteil 61. In der Kondensationseinheit 2 wird
das Betriebsfluid kondensiert und verflüssigt. Das verflüssigte
Betriebsfluid strömt in die Verdampfungseinheit 1 über den
kondensationsseitigen Verbindungsteil 62.That in the evaporation unit 1 evaporated working fluid flows into the condensation unit 2 through the evaporator-side connecting part 61 , In the condensation unit 2 the operating fluid is condensed and liquefied. The liquefied operating fluid flows into the evaporation unit 1 via the condensation-side connecting part 62 ,
Aufgrund
des Ausgleichs der Verdampfung des Betriebsfluids in der Verdampfungseinheit 1 und der
Kondensation des Betriebsfluids in der Kondensationseinheit 2 wird
eine Differenz h im Pegel des Wassers des Betriebsfluids zwischen
der Verdampfungseinheit 1 und der Kondensationseinheit 2 erzeugt.
Das Betriebsfluid wird zur Verdampfungseinheit 1 aus der
Kondensationseinheit 2 aufgrund der Differenz im Wasserniveau
h rückgeführt. Auf diese Weise wird das Betriebsfluid
in der Vorrichtung zur Rückgewinnung der Abgaswärme
in Zirkulation versetzt.Due to the compensation of the evaporation of the operating fluid in the evaporation unit 1 and the condensation of the operating fluid in the condensation unit 2 is a difference h in the level of the water of the operating fluid between the evaporation unit 1 and the condensation unit 2 generated. The operating fluid becomes the evaporation unit 1 from the condensation unit 2 due to the difference in water level h returned. In this way, the operating fluid in the exhaust heat recovery apparatus is circulated.
In
der Vorrichtung zur Rückgewinnung der Abgaswärme,
gezeigt in 2A, genügen der Druckverlust ΔP1
einer Rückströmung des Betriebsfluids und die
Differenz im Wasserniveau h der folgenden Beziehung: ΔP1
= ρgh In the exhaust heat recovery apparatus shown in FIG 2A , the pressure loss ΔP1 of a backflow of the operating fluid and the difference in the water level h satisfy the following relationship: ΔP1 = ρgh
In
der obigen Gleichung bezeichnete ρ die Dichte des Betriebsfluids
in einer flüssigen Phase und g bezeichnet die Schwerkraftbeschleunigung. Hier
sind die Dichte ρ des Betriebsfluids und die Schwerkraftbeschleunigung
g konstant. Wenn somit die Menge QEIN der
Wärme des Abgases konstant ist, wird die Differenz h des
Wasserniveaus bestimmt durch den Druckverlust ΔP1. QAUS bezeichnet die Menge an Wärme,
die auf das Kühlmittel in der Kondensationseinheit 2 übertragen
wurde.In the above equation, ρ denotes the density of the operating fluid in a liquid phase, and g denotes the gravitational acceleration. Here, the density ρ of the operating fluid and the gravitational acceleration g are constant. Thus, when the amount Q ON of the heat of the exhaust gas is constant, the difference h of the water level is determined by the pressure loss ΔP1. Q OFF denotes the amount of heat applied to the refrigerant in the condensation unit 2 was transferred.
Wie
in 2B gezeigt, nimmt, wenn die Menge QEIN der
Wärme des Abgases zunimmt, die Menge an rückgeführter
Strömung des Betriebsfluids zu. Hierdurch steigt die Strömungsgeschwindigkeit des
Betriebsfluids. Somit nimmt der Druckverlust ΔP1 der Rückströmung
des Betriebsfluids zu, und damit nimmt die Differenz h im Wasserniveau
zu.As in 2 B As shown, as the amount Q ON of the heat of the exhaust gas increases, the amount of recirculated flow of the operating fluid increases. This increases the flow rate of the operating fluid. Thus, the pressure loss ΔP1 increases the backflow of the operating fluid, and thus the difference h in the water level increases.
Bei
der vorliegenden in 2C gezeigten Ausführungsform
wird, da der kondensationsseitige Verbindungsteil 62 mit
der festen Drossel 7a versehen ist, der Druckverlust ΔP'
der Rückströmung des Betriebsfluids durch die
Summe des Druckverlustes ΔP1 und des Druckverlustes ΔP2
aufgrund der festen Drossel 7a bestimmt (das heißt, ΔP'
= ΔP1 + ΔP2). In diesem Fall ist die Wasserniveaudifferenz
h2 zwischen der Verdampfungseinheit 1 und der Kondensationseinheit 2 größer
als die Wasserniveaudifferenz h (die Differenz der Wasserpegel)
der in 2A gezeigten Vorrichtung zur
Rückgewinnung der Abgaswärme, und zwar um die
Größe des Druckverlustes ΔP2 der festen
Drossel 7a.At the present in 2C shown embodiment, since the condensation side connecting part 62 with the fixed throttle 7a is provided, the pressure loss ΔP 'of the return flow of the operating fluid by the sum of the pressure loss .DELTA.P1 and the pressure loss .DELTA.P2 due to the fixed throttle 7a determined (that is, ΔP '= ΔP1 + ΔP2). In this case, the water level difference h2 is between the evaporation unit 1 and the condensation unit 2 greater than the water level difference h (the difference in water levels) in 2A shown apparatus for recovering the exhaust heat, by the amount of pressure drop ΔP2 the fixed throttle 7a ,
Wenn
dann die Menge QEIN der Wärme des Abgases
zunimmt, gezeigt in 2D, dann nimmt auch der Druckverlust ΔP'
der Rückströmung des Betriebsfluids zu. Hierdurch
wird die Wasserniveaudifferenz h2, die notwendig ist für
die Rückführung des Betriebsfluids, erhöht.
Wird es schwierig, die Wasserniveaudifferenz h2, die zum Rückführen
des Betriebsfluids notwendig ist, aufrecht zu erhalten, so wird
die Menge an zur Verdampfungseinheit 1 rückgeführtem
Betriebsfluid begrenzt. Damit nimmt die Menge an Wärme
in den Plateaus der Vorrichtung zur Rückgewinnung der Abgaswärme
zu.Then, when the amount Q ON of the heat of the exhaust gas increases, shown in FIG 2D , then the pressure loss ΔP 'of the return flow of the operating fluid increases. As a result, the water level difference h2, which is necessary for the return of the operating fluid, is increased. When it becomes difficult to maintain the water level difference h2 necessary for returning the operation fluid, the amount to the evaporation unit becomes 1 limited recirculated operating fluid. Thus, the amount of heat in the plateaus of the exhaust heat recovery apparatus increases.
Bei
der vorliegenden Ausführungsform ist eine feste Drossel 7a in
dem kondensationsseitigen Verbindungsteil 62 vorgesehen.
Die obere Begrenzung der in der Vorrichtung zur Wärmeabgasrückgewinnung
rückgewonnenen Wärme wird bestimmt durch eine
Voreinstellung des Öffnungsgrades der festen Drossel 7a,
beispielsweise des Durchlassbereiches der Öffnung der festen
Drossel 7a sowie der Menge des in die Vorrichtung zur Rückgewinnung
der Abgaswärme gefüllten Betriebsfluids. Damit
wird der Aufbau zur Beschränkung einer übermäßigen
Wärmerückgewinnung vereinfacht, verglichen mit
einer Vorrichtung zur Rückgewinnung der Abgaswärme
mit einer Einheit vom Membranventiltyp, aufgebaut aus einer Membran,
einem Ventilkörper und dergleichen.In the present embodiment, a fixed throttle 7a in the condensation-side connecting part 62 intended. The upper limit of the heat recovered in the heat recovery apparatus is determined by presetting the opening degree of the fixed throttle 7a , For example, the passage area of the opening of the fixed throttle 7a and the amount of the operation fluid filled in the exhaust heat recovery apparatus. Thus, the structure for restricting excessive heat recovery is simplified as compared with a device for recovering the exhaust heat with a diaphragm valve type unit constructed of a diaphragm, a valve body, and the like.
(Zweite Ausführungsform)Second Embodiment
Eine
zweite Ausführungsform der Erfindung soll nun mit Bezug
auf die 3A und 3B beschrieben
werden. Komponenten ähnlich denen der ersten Ausführungsform
sind mit den gleichen Bezugzahlen bezeichnet, deren Beschreibung
wird nicht wiederholt.A second embodiment of the invention will now be described with reference to FIGS 3A and 3B to be discribed. Components similar to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, the description of which is not repeated.
Bei
der zweiten Ausführungsform ist der kondensationsseitige
Verbindungsteil 62 mit einer variablen Drossel 7b als
Drosselteil anstelle der festen Drossel 7a der ersten Ausführungsform
vorgesehen. Die variable Drossel 7b ist so konfiguriert,
dass sie den Öffnungsgrad einer hierin definierten Öffnung verändert,
das heißt, die Querschnittsfläche des Durchlasses
für das Betriebsfluid entsprechend der Temperatur des Betriebsfluids.In the second embodiment, the condensation-side connecting part 62 with a variable throttle 7b as a throttle part instead of the fixed throttle 7a provided the first embodiment. The variable throttle 7b is configured to change the opening degree of an opening defined therein, that is, the cross-sectional area of the operating fluid passage corresponding to the temperature of the operation fluid.
3A zeigt
einen Zustand der variablen Drossel 7b, wenn die Temperatur
des Betriebsfluids niedrig liegt, und 3B zeigt
einen Zustand der variablen Drossel 7b, wenn die Temperatur
des Betriebsfluids hoch liegt. Die variable Drossel 7b ist
so konfiguriert, dass der Öffnungsgrad entsprechend einer
Zunahme in der Temperatur des Betriebsfluids reduziert wird. 3A shows a state of the variable throttle 7b when the temperature of the operating fluid is low, and 3B shows a state of the variable throttle 7b when the temperature of the operating fluid is high. The variable throttle 7b is configured so that the opening degree is reduced according to an increase in the temperature of the operating fluid.
Bei
der vorliegenden Ausführungsform wird die variable Drossel 7b aus
einem Material gemacht, das entsprechend der Umgebungstemperatur
verformbar ist. Beispielsweise kann das Material der variablen Drossel 7b ein
Bi-Metall, eine Legierung mit Formerinnerungsvermögen oder
dergleichen sein. Weiterhin ist bei der vorliegenden Ausführungsform die
variable Drossel 7b so konfiguriert, dass der Durchlass
des Betriebsfluids nicht voll geschlossen wird, selbst wenn die
Temperatur des durch den kondensationsseitigen Verbindungsteil 62 fließenden Betriebsfluids
erhöht wird.In the present embodiment, the variable throttle 7b made of a material that is deformable according to the ambient temperature. For example, the material of the variable throttle 7b a bi-metal, a shape memory alloy, or the like. Furthermore, in the present embodiment, the variable throttle 7b configured so that the passage of the operating fluid is not fully closed, even if the temperature of the condensing-side connecting part 62 flowing operating fluid is increased.
Als
Nächstes soll eine Arbeitsweise der Vorrichtung zur Rückgewinnung
der Abgaswärme der zweiten Ausführungsform beschrieben
werden. Wenn die Menge QEIN der Wärme
des Abgases zunimmt, dann nimmt auch die Menge an in der Vorrichtung
zur Rückgewinnung der Abgaswärme rückgewonnener
Wärme zu. Bei der vorliegenden Ausführungsform
ist die variable Drossel 7b in dem kondensationsseitigen
Verbindungsteil 62 vorgesehen. Wenn die Menge QEIN der Wärme des Abgases zunimmt,
nimmt auch die Temperatur des Betriebsfluids zu. Somit reduziert
sich der Öffnungsgrad der variablen Drossel 7b mit
einer Zunahme der Temperatur des Betriebsfluids und damit nimmt
der Druckverlust ΔP2 zu. Somit ist ein Anstieg in der Menge
an rückgewonnener Wärme in der Vorrichtung zur
Rückgewinnung der Abgaswärme auf einen gewissen
Punkt beschränkt. Wenn die Menge QEIN der
Wärme des Abgases weiter zunimmt, dann reduziert sich der Öffnungsgrad
der variablen Drossel 7b weiter, und damit nimmt der Druckverlust ΔP2
weiter zu. Im Ergebnis wird die Menge an rückströmendem
Betriebsfluid reduziert und damit die Menge der Vorrichtung zur Rückgewinnung
der Abgaswärme.Next, an operation of the exhaust heat recovery apparatus of the second embodiment will be described. As the amount Q ON of the heat of the exhaust gas increases, the amount of heat recovered in the exhaust heat recovery apparatus also increases. In the present embodiment, the variable throttle 7b in the condensation-side connecting part 62 intended. As the amount Q ON of the heat of the exhaust gas increases, the temperature of the operating fluid also increases. Thus, the opening degree of the variable throttle reduces 7b with an increase in the temperature of the operating fluid and thus the pressure loss ΔP2 increases. Thus, an increase in the amount of recovered heat in the exhaust heat recovery apparatus is limited to a certain point. As the amount Q ON of the heat of the exhaust gas further increases, the opening degree of the variable throttle decreases 7b continue, and thus the pressure loss ΔP2 continues to increase. As a result, the amount of back-flowing operating fluid is reduced and thus the amount of the exhaust heat recovery device.
Bei
der vorliegenden Ausführungsform ist der kondensationsseitige
Verbindungsteil 62 mit der variablen Drossel 7b versehen,
die den Öffnungsgrad entsprechend der Steigerung in der
Temperatur des Betriebsfluids variiert. Daher wird die Menge an in
der Vorrichtung zur Rückgewinnung der Abgaswärme
rückgewonnener Wärme entsprechend dem Anstieg
der Temperatur des Betriebsfluids reduziert. Da die Menge an in
der Vorrichtung zur Rückgewinnung der Abgaswärme
rückgewonnener Wärme begrenzt ist, wenn die Motorlast
groß ist, beispielsweise im Sommer, in dem die Temperatur
des Betriebsfluids hoch liegt, wird es weniger wahrscheinlich, dass
der Motor überhitzt wird.In the present embodiment, the condensation-side connection part is 62 with the variable throttle 7b provided that varies the opening degree in accordance with the increase in the temperature of the operating fluid. Therefore, the amount of heat recovered in the exhaust heat recovery apparatus is reduced in accordance with the increase in the temperature of the operation fluid. Since the amount of heat recovered in the exhaust heat recovery apparatus is limited when the engine load is large, for example, in the summer when the temperature of the operation fluid is high, the heat is less likely to be generated Engine is overheating.
(Dritte Ausführungsform)Third Embodiment
Eine
dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll
nun mit Bezug auf 4 beschrieben werden. Die Komponenten ähnlich
denen der ersten Ausführungsform sind mit den gleichen
Bezugszahlen bezeichnet, deren Beschreibung wird daher nicht wiederholt.A third embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG 4 to be discribed. The components similar to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will therefore not be repeated.
Wie
in 4 gezeigt, hat die Vorrichtung zur Rückgewinnung
der Abgaswärme der vorliegenden Ausführungsform
eine variable Drossel 7c im kondensationsseitigen Verbindungsteil 62 als
Drosselteil. Die variable Drossel 7c umfasst eine Öffnung 71,
einen Ventilkörper 72 zum Öffnen und
Schließen der Öffnung 71 und ein temperaturempfindliches
verformbares Element 73. Ein Ende des verformbaren Elements 73 ist
mit einer Stirnwand des Ventilkörpers 72 auf einer
Seite der Öffnung 71 gegenüber verbunden.
Ein gegenüberliegendes Ende des verformbaren Elements 73 ist
mit einem Trägerelement 74 verbunden, das im kondensationsseitigen
Verbindungsteil 62 angeordnet ist.As in 4 As shown, the exhaust heat recovery apparatus of the present embodiment has a variable throttle 7c in the condensation-side connection part 62 as a throttle part. The variable throttle 7c includes an opening 71 , a valve body 72 for opening and closing the opening 71 and a temperature-sensitive deformable element 73 , One end of the deformable element 73 is with an end wall of the valve body 72 on one side of the opening 71 connected to. An opposite end of the deformable element 73 is with a carrier element 74 connected in the condensation-side connecting part 62 is arranged.
Das
verformbare Element 73 ist abhängig von der Temperatur
verformbar. Beispielsweise ist das verformbare Element 73 so
konfiguriert, dass es sich thermisch ausdehnt, wenn die Temperatur
des durch den kondensationsseitigen Verbindungsteil 62 gehenden
Betriebsfluids eine vorbestimmte Temperatur überschreitet.
Das verformbare Element 73 ist beispielsweise aus Thermowachs,
Thermometall oder dergleichen hergestellt und verfügt über
einen Koeffizienten der Wärmeexpansion, der größer
als der des Metalls des kondensationsseitigen Verbindungsteils 62 ist.The deformable element 73 is deformable depending on the temperature. For example, the deformable element 73 is configured to thermally expand when the temperature of the condensing-side connection part 62 going operating fluid exceeds a predetermined temperature. The deformable element 73 is made of, for example, thermal wax, thermo-metal or the like, and has a coefficient of thermal expansion larger than that of the metal of the condensation-side connecting part 62 is.
Wenn
die Temperatur des durch den kondensationsseitigen Verbindungsteils 62 gehenden
Betriebsfluids zunimmt, wird der Ventilkörper 70 in
einer Richtung bewegt, in der sich der Öffnungsgrad der Öffnung 71 reduziert.
Andererseits, wenn die Temperatur des durch den kondensationsseitigen
Verbindungsteil 62 gehenden Betriebsfluids reduziert wird, wird
der Ventilkörper 72 in einer Richtung bewegt,
in der der Öffnungsgrad der Öffnung 71 vergrößert
wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform schließt
der Ventilkörper 72 nicht die Öffnung 71 ganz,
selbst wenn die Temperatur des durch den kondensationsseitigen Verbindungsteil 62 gehenden
Betriebsfluids gesteigert wird.When the temperature of the condensation-side connecting part 62 going operating fluid increases, the valve body 70 moved in one direction, in which the opening degree of the opening 71 reduced. On the other hand, when the temperature of the condensing-side connecting part 62 going operating fluid is reduced, the valve body 72 moved in one direction in which the opening degree of the opening 71 is enlarged. In the present embodiment, the valve body closes 72 not the opening 71 completely, even if the temperature of the condensing-side connecting part 62 going operating fluid is increased.
Da
der kondensationsseitige Verbindungsteil 62 mit der variablen
Drossel 7c ausgestattet ist, welche den Öffnungsgrad
der Öffnung 71 entsprechend einem Ansteigen in
der Temperatur des Betriebsfluids variiert, wird die Menge an in
der Vorrichtung zur Rückgewinnung der Abgaswärme
rückgewonnener Wärme entsprechend einem Anstieg
in der Temperatur des Betriebsfluids reduziert. Somit werden Effekte ähnlich
denen der zweiten Ausführungsform erreicht.Since the condensation-side connecting part 62 with the variable throttle 7c is equipped, which the opening degree of the opening 71 varies according to an increase in the temperature of the operating fluid, the amount of heat recovered in the exhaust heat recovery apparatus is reduced in accordance with an increase in the temperature of the operating fluid. Thus, effects similar to those of the second embodiment are achieved.
(Andere Ausführungsformen)Other Embodiments
Bei
der ersten Ausführungsform bildet das Drosselelement 70 die Öffnung,
deren Innendurchmesser allmählich sich von der Anströmseite
zum mittleren Ort reduziert und allmählich vom mittleren Ort
zur Abströmseite bezogen auf die Strömung des Betriebsfluids
zunimmt. Jedoch ist die Gestalt der Öffnung des Drosselelements 70 nicht
auf Obiges beschränkt. Beispielsweise kann das Drosselelement 70 eine
zylindrische Gestalt haben und über einen im Wesentlichen
konstanten Durchlassbereich verfügen.In the first embodiment, the throttle element forms 70 the opening whose inside diameter gradually reduces from the upstream side to the middle location and gradually increases from the middle location to the downstream side with respect to the flow of the operating fluid. However, the shape of the opening of the throttle element 70 not limited to the above. For example, the throttle element 70 have a cylindrical shape and have a substantially constant passage area.
Bei
der ersten Ausführungsform ist die feste Drossel 7a durch
ein Drosselelement 70 gebildet. Jedoch kann die feste Drossel 7a geformt
werden, indem teilweise der Durchgangsbereich (das heißt,
der Innendurchmesser) des kondensationsseitigen Verbindungsteils 62,
wie in 5 gezeigt, reduziert wird. In diesem Fall wird
die Anzahl der Komponenten reduziert. Weiterhin wird der Druckverlust ΔP2
der festen Drossel 7a bestimmt, indem ein Innendurchmesser
d und eine Länge L der festen Drossel 7a eingestellt
werden.In the first embodiment, the fixed throttle 7a through a throttle element 70 educated. However, the fixed throttle 7a partially formed by the passage area (that is, the inner diameter) of the condensation-side connecting portion 62 , as in 5 shown is reduced. In this case, the number of components is reduced. Furthermore, the pressure loss ΔP2 of the fixed throttle 7a determined by an inner diameter d and a length L of the fixed throttle 7a be set.
Bei
den zweiten und dritten Ausführungsformen sind die variablen
Drosseln 7b, 7c angeordnet, um direkt das Betriebsfluid
zu kontaktieren, und die Öffnungsgrade der variablen Drosseln 7b, 7c werden mechanisch
entsprechend der Temperatur des Betriebsfluids geregelt. Alternativ
kann ein Temperatursensor getrennt Anwendung finden, um die Temperatur
des Betriebsfluids zu erfassen, die durch den kondensationsseitigen
Verbindungsteil 62 geht; und die variable Drossel 7b, 7c kann
so konfiguriert werden, dass deren Öffnungsgrade elektrisch
basierend auf der Temperatur, die der Temperatursensor ermittelt hat,
geregelt werden.In the second and third embodiments, the variable throttles 7b . 7c arranged to directly contact the operating fluid, and the opening degrees of the variable throttles 7b . 7c are mechanically controlled according to the temperature of the operating fluid. Alternatively, a temperature sensor may be used separately to detect the temperature of the operating fluid flowing through the condensation-side connector 62 goes; and the variable throttle 7b . 7c can be configured so that its opening degrees are electrically controlled based on the temperature detected by the temperature sensor.
Bei
den oben genannten Ausführungsformen ist der kondensationsseitige
Verbindungsteil 62 beispielsweise horizontal orientiert.
Die Orientierung des kondensationsseitigen Verbindungsteils 62 ist aber
auf Obiges nicht begrenzt. Der kondensationsseitige Verbindungsteil 62 kann
relativ zur horizontalen Richtung geneigt sein.In the above embodiments, the condensation-side connecting part is 62 for example horizontally oriented. The orientation of the condensation-side connecting part 62 but is not limited to the above. The condensation-side connecting part 62 may be inclined relative to the horizontal direction.
Zusätzliche
Vorteile und Konfigurationen ergeben sich ohne weiteres für
den Fachmann. Die Erfindung ist in ihrer breiteren Gesamtheit daher
nicht auf spezifische Details, dargestellte Vorrichtungen und erläuternde
Beispiele, wie gezeigt und beschrieben, beschränkt.additional
Advantages and configurations are obvious
the expert. The invention is therefore in its broader entirety
not to specific details, illustrated devices and illustrative
Examples as shown and described are limited.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
-
- JP 62-268722 [0002] - JP 62-268722 [0002]
-
- JP 4-45393 [0003] - JP 4-45393 [0003]