本公开内容涉及一种排热回收器。
背景技术
在日本特开2009-062915号公报中，公开了一种具备被设置在排气管(管道部)的内部的热交换器(蒸发部)的排热回收器。在日本特开2009-062915号公报的排热回收器中，向热交换器导入热介质(工作流体)的导入管(冷凝侧连结部)、和从热交换器向排气管外侧导出热介质的导出管(蒸发侧连结部)分别与被设置在热交换器上的一对口部(接头部)连接。
技术实现要素：
发明所要解决的课题
在此，在管(导入管或导出管)与口部连接的排热回收器中，在对口部与管之间进行密封的密封部件直接被暴露在流通于排气管内的高温废气中的密封结构中，为了确保口部处的密封性，需要利用机械加工而形成复杂的结构。
本公开内容考虑到上述事实，其目的在于，获得一种能够以简单的结构来形成口部处的密封结构的排热回收器。
用于解决课题的方法
第一方式的排热回收器具备：热交换器，其被设置在废气所流通的排气管的内部，并在所述废气与热介质之间进行热交换；一对口部，其由入口部和出口部构成，其中，所述入口部被形成在所述热交换器上且用于将所述热介质向所述热交换器导入，所述出口部被形成在所述热交换器上且用于将所述热介质从所述热交换器导出；导入管，其与所述入口部连接，并将所述热介质从所述排气管外侧经由所述入口部而向所述热交换器导入；导出管，其与所述出口部连接，并将所述热介质从所述热交换器经由所述出口部而向所述排气管外侧导出；一对密封部件，其为对所述入口部与所述导入管之间、以及所述出口部与所述导出管之间进行密封的一对密封部件，该一对密封部件中的至少一方由被配置在不与流通于所述排气管中的废气接触而与所述热介质接触的位置上的o形环构成。
根据第一方式的排热回收器，热介质通过导入管而从排气管的外侧经由入口部向热交换器被导入。被导入至热交换器中的热介质在热交换器中与流通于排气管中的废气之间进行热交换。与废气之间进行了热交换的热介质通过导出管而从热交换器经由出口部向排气管的外侧被导出。
在此，在第一方式中，对入口部与导入管之间、以及出口部与导出管之间进行密封的一对密封部件中的至少一方由被配置在不与流通于排气管中的废气接触而与热介质接触的位置上的o形环构成。
如此，在第一方式中，由于一对密封部件中的至少一方被配置在不与流通于排气管流通的废气接触而与热介质接触的位置上，从而未被暴露在高温废气中，因此能够由o形环来构成该至少一方。如此，由于作为密封部件而使用o形环，因此能够使口部的密封结构成为简单的结构。
第二方式的排热回收器为，在第一方式中，所述导入管及所述导出管分别被插入所述一对口部中，所述o形环被配置在所述一对口部的各自的内侧，并对所述导入管及所述导出管的各自的外表面与所述一对口部的各自的内表面之间进行密封。
根据第二方式的排热回收器，由于o形环被配置在一对口部的各自的内侧，因此o形环不会与流通于排气管中的废气相接触。如此，由于通过将o形环配置在口部的内侧以使o形环不与废气接触，因此无需追加用于使o形环以与废气不发生接触的方式而构成的部件。
第三方式的排热回收器为，在第二方式中，所述一对口部分别向所述排气管的径向外侧突出，所述o形环在相对于所述排气管的径向外侧，对所述导入管及所述导出管的各自的外表面与所述一对口部的各自的内表面之间进行密封。
根据第三方式的排热回收器，o形环在相对于排气管的径向外侧，对导入管及导出管的各自的外表面与一对口部的各自的内表面之间进行密封。
因此，流通于排气管中的废气的热量难以被传递至o形环，从而能够抑制由废气的热量所导致的o形环的劣化。
第四方式的排热回收器为，在第一方式或第二方式中，具备缓冲件，所述缓冲件围绕所述废气的流通方向而被配置在所述热交换器的周围，并对所述热交换器与所述排气管之间进行密封，且在所述热交换器与所述排气管之间进行缓冲。
根据第四方式的排热回收器，围绕废气的流通方向而被配置在热交换器周围的缓冲件对热交换器与排气管之间进行密封，且在热交换器与排气管之间进行缓冲。
因此，在排气管中所产生的振动等难以经由热交换器而被传递至o形环，从而能够减小被施加于o形环上的应力。
第五方式的排热回收器为，在第一方式中，所述一对口部分别相对于所述导入管及所述导出管而被插入，所述o形环被配置在所述导入管及所述导出管的各自的内侧，并对所述导入管及所述导出管的各自的内表面与所述一对口部的各自的外表面之间进行密封，所述排热回收器具备气体密封部件，所述气体密封部件被配置在相对于所述o形环的气体流通方向的上游侧及下游侧，并对所述废气向所述o形环的进入进行抑制。
根据第五方式的排热回收器，由于气体密封部件被配置在相对于o形环的气体流通方向的上游侧及下游侧，因此抑制了废气向o形环的进入。由此，o形环难以被暴露在高温的废气中，从而能够抑制o形环的劣化。
第六方式的排热回收器为，在第五方式中，所述一对口部分别向所述排气管的径向外侧突出，所述o形环在相对于所述排气管的径向外侧而对所述导入管及所述导出管的各自的内表面与所述一对口部的各自的外表面之间进行密封。
根据第六方式的排热回收器，o形环在相对于排气管的径向外侧对导入管及导出管的各自的内表面与一对口部的各自的外表面之间进行密封。
因此，流通于排气管中的废气的热量难以被传递至o形环，从而能够抑制由废气的热量所导致的o形环的劣化。
第七方式的排热回收器为，在第一方式至第六方式中的任意一个方式中，所述热交换器与所述一对口部利用碳化硅而被一体地形成。
在此，由于碳化硅硬度较高，因此，为了确保由碳化硅形成的一对口部的各自与导入管及导出管的各自之间的密封性而对该口部进行的机械加工较为困难。另外，作为用于确保密封性的机械加工，例如可列举出减小密封部件所接触的接触面的表面粗糙度的研磨加工、或形成用于设置密封部件的凹部的机械加工。
相对于此，在本公开内容中，由于密封部件由o形环构成，因此，例如与使用了被形成为圆筒状的密封部件等的密封结构(密封范围较宽的密封结构)相比，由碳化硅所形成的口部与o形环的接触面积变小，从而能够减小用于确保由碳化硅所形成的口部的密封性的加工范围。
发明效果
由于本公开内容采用了上述结构，因此能够将口部的密封结构设为简单的结构。
附图说明
图1为表示第一实施方式所涉及的排气管结构的构成的剖视图。
图2为表示第一实施方式所涉及的排热回收器的构成的立体图。
图3为表示第二实施方式所涉及的排气管结构的构成的剖视图。
具体实施方式
以下，根据附图，对本公开内容所涉及的实施方式的一个示例进行说明。
＜第一实施方式＞
排气管结构10
首先，对第一实施方式所涉及的、应用了排热回收器30的排气管结构10的构成进行说明。图1是排气管结构10的剖视图。
排气管结构10为汽车等的车辆用排气管结构，且为用于将从车辆的发动机被排出的废气向大气中(车辆之外)排出的管结构。详细而言，如图1所示，排气管结构10具备排气管20和排热回收器30。
排气管20由筒状的管构成，在其内部，废气向一个方向流通。在各个附图中，废气所流通的气体流通方向由箭头标记a方向来表示。详细而言，排气管20具有排气管主体22和盖部24。
排气管主体22由筒状的管构成。在该排气管主体22上，形成有用于将排热回收器30的后文所述的热交换器32收纳于排气管主体22的内部的收纳口27。盖部24对收纳口27进行覆盖，并且作为一个例子通过结合部件23而被固定在排气管主体22上。在盖部24上，形成有被排热回收器30的后文所述的入口部34及出口部35插入的开口25。另外，废气例如具有200℃以上且800℃以下的范围的温度。
排热回收器30具有通过在流通于排气管20中的废气与热介质之间进行热交换而对该废气的热量进行回收，并对该热量进行再利用的功能。作为热介质，例如使用用于冷却发动机的冷却水(longlifecoolant：llc)。热介质具有与废气的温度相比而较低的温度。在作为热介质而使用冷却水的情况下，热介质的温度例如最高为130℃左右。
详细而言，如图1所示，排热回收器30具有热交换器32、入口部34及出口部35(一对口部的一个示例)、导入管36、导出管37、o形环38、39(一对密封部件的一个示例)、密封件33(缓冲件的一个示例)。
热交换器32被设置在排气管20的内部，并具有在流通于排气管20的内部的废气与热介质之间进行热交换的功能。详细而言，热交换器32具有热交换器主体321、和形成有流入通道341及流出通道351的流道形成部323。
流道形成部323被一体地设置在热交换器主体321的上表面上。流入通道341在热交换器主体321的上表面使来自入口部34的热介质向图1的纸面近前侧(图2的-d方向)及图1的纸面纵深侧(图2的+d方向)流通。流出通道351在热交换器主体321的上表面上使来自热交换器主体321的热介质朝向出口部35而向图1的纸面纵深侧(图2的-e方向)及图1的纸面近前侧(图2的+e方向)流通。
如图2所示，在热交换器主体321上形成有使废气沿着箭头标记方向a而从热交换器主体321的侧面32f向侧面32r(参照图1)流通的多个气体流道32a。
在箭头标记a方向上进行观察时，气体流道32a被配置为二维状(格子状)，气体流道32a的入口及出口分别在侧面32f及侧面32r(参照图1)上被配置为二维状。
并且，如图1所示，在热交换器主体321的内部，形成有使热介质从流入通道341(入口部34)向流出通道351(出口部35)流通的多个介质流道32b。多个介质流道32b以与多个气体流道32a相互错开的方式而被配置，并通过分隔壁而与气体流道32a被分隔开。而且，在流通于介质流道32b中的热介质与流通于气体流道32a中的废气之间，经由所述的分隔壁而被实施了热交换。
此外，热交换器32包括热交换器主体321及流道形成部323，且由碳化硅形成。碳化硅硬度较高，且具有耐热性及耐磨损性。
入口部34是用于将热介质向热交换器32的内部(流入通道341)导入的口部。入口部34与热交换器32的流道形成部323由碳化硅而被一体地形成。详细而言，如图1所示，入口部34从热交换器32的流道形成部323中的气体流通方向(a方向)下游侧部分的上端部(流入通道341的上方部分)起向上方延伸。并且，入口部34的顶端部穿过排气管20的盖部24的开口25而向排气管20的径向外侧突出。在入口部34上，形成有与流入通道341连通的导入通道34a。
出口部35是用于将热介质从热交换器32的内部(流出通道351)导出的口部。出口部35与热交换器32的流道形成部323由碳化硅而被一体地形成。详细而言，如图1所示，出口部35从热交换器32的流道形成部323中的气体流通方向(a方向)上游侧部分的上端部起向上方延伸。并且，出口部35的顶端部穿过排气管20的盖部24的开口25而向排气管20的径向外侧突出。在出口部35上，形成有与流出通道351连通的导出通道35a。
如前文所述，入口部34及出口部35的顶端部向排气管20的外侧突出，入口部34的内侧(内表面侧)空间及出口部35的内侧(内表面侧)空间与排气管20的内部空间被隔离。如上文所述，在本实施方式中，被形成在热交换器32上的一对口部由入口部34及出口部35而构成。
此外，在本实施方式中，如前文所述，包括热交换器主体321及流道形成部323在内的热交换器32、入口部34、出口部35由碳化硅而被一体地形成。详细而言，热交换器32、入口部34及出口部35例如由碳化硅烧结体而形成。
导入管36是将热介质从排气管20的外侧经由入口部34而向热交换器32导入的导入管。导入管36的下游端部(下端部)与入口部34连接。详细而言，导入管36的下游端部被插入至入口部34中。
o形环38被配置在入口部34的内侧、且被配置在入口部34与导入管36之间。详细而言，o形环38被配置在导入管36的外表面与入口部34的内表面之间，并对导入管36的外表面与入口部34的内表面之间进行密封。进一步详细而言，o形环38在相对于排气管20的径向外侧(上方侧)的位置上，对导入管36的外表面与入口部34的内表面之间进行密封。
如此，虽然由于o形环38被配置在入口部34的内侧，因此会与温度低于废气的热介质接触，但是并不会与流通于排气管20中的废气接触。即，o形环38被配置在不与排气管20中流通的废气接触而与热介质接触的位置上。
o形环38的截面被构成为圆形的环状(参照jisb0142)，并且例如由具有弹性的树脂材料而形成。o形环38以在径向上被压缩(弹性)变形的状态而被配置在导入管36的外表面与入口部34的内表面之间。
导出管37是将热介质从热交换器32经由出口部35而向排气管20的外侧导出的导出管。导出管37的上游端部(下端部)与出口部35连接。详细而言，导出管37的上游端部被插入至出口部35中。
o形环39被配置在出口部35的内侧、且被配置在出口部35与导出管37之间。详细而言，o形环39被配置在导出管37的外表面与出口部35的内表面之间，并对导出管37的外表面与出口部35的内表面之间进行密封。进一步详细而言，o形环39在相对于排气管20的径向外侧(上方侧)的位置上，对导出管37的外表面与出口部35的内表面之间进行密封。
如此，虽然由于o形环39被配置在出口部35的内侧，因此会与温度低于废气的热介质接触，但是并不会与流通于排气管20中的废气接触。即，o形环39被配置在不与流通于排气管20中的废气接触而与热介质接触的位置上。
o形环39的截面被构成为圆形的环状(参照jisb0142)，并且例如由具有弹性的树脂材料而形成。o形环39以在径向上被压缩(弹性)变形的状态而被配置在导出管37的外表面与出口部35的内表面之间。如上文所述，在本实施方式中，对入口部34与导入管36之间、以及出口部35与导出管37之间分别进行密封的一对密封部件由o形环38、39而构成。
如图2所示，密封件33围绕气体流通方向(a方向)而被配置在热交换器32的周围。详细而言，密封件33被配置在热交换器32的侧面32m、32n、底面32t及上表面32j上。密封件33被配置在热交换器32的侧面32m、32n及底面32t的整个面上。密封件33在热交换器32的上表面32j上，于俯视观察时被形成为包围入口部34及出口部35的框状。
而且，密封件33以被压缩变形了的状态而被配置在排气管20(排气管主体22及盖部24)的内周面与热交换器32的侧面32m、32n、底面32t及上表面32j之间。
由此，热交换器32与排气管20之间被密封，从而抑制了废气向排气管20的开口25的进入。即，密封件33作为对废气向排气管20的开口25的进入进行抑制的气体密封部件而发挥作用。此外，通过使密封件33被排气管20的内周面、热交换器32的侧面32m、32n、底面32t及上表面32j挤压，从而使热交换器32被排气管20保持。并且，密封件33也作为在热交换器32与排气管20之间进行缓冲的缓冲件而发挥作用。作为密封件33，例如使用陶瓷片或膨胀石墨片等。
(第一实施方式的作用效果)
接下来，对第一实施方式的作用效果进行说明。
根据第一实施方式所涉及的排热回收器30，热介质通过导入管36而从排气管20的外侧经由入口部34的导入路34a向热交换器32的流入通道341被导入(参照图1)。被导入至流入通道341的热介质流通于热交换器主体321的介质流道32b中。另一方面，排气管20内的废气流通于热交换器主体321的气体流道32a中。而且，流通于热交换器主体321的介质流道32b中的热介质在其与流通于气体流道32a中的废气之间进行热交换。与废气之间进行了热交换的热介质在流过热交换器32的流出通道351及出口部35的导出通道35a之后，通过导出管37而向排气管20的外侧被导出。由此，流通于排气管20中的废气的热量被回收。而且，该热量会在排气管20的外侧被再利用。
在此，在本实施方式中，分别对入口部34与导入管36之间、以及出口部35与导出管37之间进行密封的一对密封部件由被配置在不与流通于排气管20中的废气接触而与热介质接触的位置上的o形环38、39构成。
如此，在本实施方式的结构中，该一对密封部件被配置在不与流通于排气管20中的废气接触而与热介质接触的位置上，由于不被暴露在高温的废气中，因此不易发生劣化，从而能够由o形环38、39来构成该一对密封部件。如此，由于作为密封部件而使用o形环38、39，因此，能够将入口部34及出口部35的密封结构设为廉价且简单的结构。
此外，在本实施方式的排热回收器30中，热交换器32、入口部34及出口部35由碳化硅而被一体地形成。由于碳化硅硬度高，因此，用于确保相对于热介质的密封性的机械加工并不简单。另外，作为机械加工，例如可列举出减小密封部件(o形环)所接触的接触面的表面粗糙度的研磨加工、或形成用于设置密封部件的凹部的机械加工。
而且，在排热回收器30中，通过o形环38、39，从而对入口部34与导入管36之间、以及出口部35与导出管37之间进行密封。o形环38、39的截面被构成为圆形的环状。因此，例如与使用了被形成为圆筒状的密封部件等的密封结构(密封范围在口部(入口部34及出口部35)的轴向上较宽的密封结构)相比，o形环38、39与入口部34及出口部35的接触面积变小，从而能够减小用于确保入口部34及出口部35处的密封性的加工范围。
并且，在排热回收器30中，o形环38被配置在从排气管20的内部空间被隔离出的入口部34内侧。并且，o形环39被配置在从排气管20的内部空间被隔离出的出口部35内侧。因此，o形环38、39不会与变为高温的废气相接触。如此，通过将o形环38、39配置在入口部34及出口部35的内侧以使o形环38、39不与废气接触，因此无需追加用于使o形环38、39以与废气不发生接触的方式而构成的部件。
此外，在本实施方式中，o形环38、39在相对于排气管20的径向外侧，对导入管36及导出管37的各自的外表面与入口部34及出口部35的各自的内表面之间进行密封。因此，流通于排气管20中的废气的热量不易被传递至o形环38、39，从而能够抑制由废气的热量所导致的o形环38、39的劣化。
并且，围绕气体流通方向(a方向)而被配置在热交换器32周围的密封件33也作为在热交换器32与排气管20之间进行缓冲的缓冲件而发挥作用。因此，在排气管20所产生的振动等不会经由热交换器32而被传递至o形环38、39，从而能够减小被施加于o形环38、39的应力。
第二实施方式
接下来，对第二实施方式所涉及的、应用了排热回收器30的排气管结构210进行说明。图3是排气管结构210的剖视图。在此，以与所述的第一实施方式不同的部分为中心来进行说明，而对与所述的第一实施方式具有相同功能的部分标注相同的符号，并适当省略其说明。
排气管结构210为汽车等的车辆用排气管结构，且为用于将从车辆的发动机被排出的废气向大气中(车辆外部)排出的管结构。
如图3所示，在排气管结构210的排气管20中的盖部24上，并未形成有第一实施方式中的开口25，而是使导入管36及导出管37被设置为一体。详细而言，导入管36的下游端部及导出管37的上游端部与盖部24连接。
在排气管结构210中，排热回收器30上的入口部34的顶端部被插入至导入管36中。而且，o形环38被配置在导入管36的内侧、且入口部34与导入管36之间。详细而言，o形环38被配置在入口部34的外表面与导入管36的内表面之间，对入口部34的外侧面与导入管36的内侧面的空隙进行密封。
进一步详细而言，o形环38在相对于排气管20的径向外侧(上方侧)的位置上，对入口部34的外表面与导入管36的内表面之间进行密封。如此，由于o形环38被配置在导入管36的内侧、且相对于排气管20的径向外侧，因此会与温度低于废气的热介质接触，但是不会与流通于排气管20中的状态下的废气接触。即，o形环38被配置在不与流通于排气管20中的废气接触而与热介质接触的位置上。此外，o形环38以径向被压缩(弹性)变形的状态而被配置在入口部34的外表面与导入管36的内表面之间。
此外，在排气管结构210中，排热回收器30的出口部35的顶端部被插入至导出管37中。而且，o形环39被配置在导出管37的内侧、且出口部35与导出管37之间。详细而言，o形环39被配置在出口部35的外表面与导出管37的内表面之间，并对出口部35的外表面与导出管37的内表面之间进行密封。
进一步详细而言，o形环39在相对于排气管20的径向外侧(上方侧)的位置上，对出口部35的外表面与导出管37的内表面之间进行密封。如此，由于o形环39被配置在导出管37的内侧、且被配置在相对于排气管20的径向外侧，因此会与温度低于废气的热介质接触，但是不会与流通于排气管20中的废气接触。即，o形环39被配置在不与流通于排气管20中的废气接触而与热介质接触的位置上。此外，o形环39以在径向上被压缩(弹性)变形的状态而被配置在出口部35的外表面与导出管37的内表面之间。
另外，入口部34的基端部(下端部)及出口部35的基端部(下端部)被形成为，外径朝向基端侧(下侧)而逐渐增大的锥形形状。
此外，密封件33(气体密封部件的一个示例)具有被配置在相对于o形环38、39的气体流通方向(a方向)的上游侧及下游侧的上游部分33a及下游部分33b。由此，密封件33在相对于o形环38、39的气体流通方向(a方向)的上游侧及下游侧，对向箭头标记a方向流过排气管20的状态下的废气向o形环38、39侧的进入进行抑制。因此，o形环38、39不易被暴露在高温的废气中，从而能够抑制o形环38、39的劣化。
此外，如前文所述，在本实施方式的结构中，该一对密封部件被配置在不与流通于排气管20中的废气接触而与热介质接触的位置上，由于不被暴露在高温的废气中，因此不易发生劣化，从而能够由o形环38、39来构成该一对密封部件。如此，由于作为密封部件而使用o形环38、39，因此能够使入口部34及出口部35的密封结构成为廉价且简单的结构。
此外，o形环38、39在相对于排气管20的径向外侧，对导入管36及导出管37的各自的内表面、与入口部34及出口部35的各自的外表面之间进行密封。因此，流通于排气管20中的废气的热量不易被传递至o形环38、39，从而能够抑制由废气的热量所导致的o形环38、39的劣化。
改变例
虽然在所述的第一实施方式、第二实施方式中，作为热介质而使用了冷却水，但是并不限定于此。作为热介质，能够广泛地应用被用于热交换的液体或气体等流体。
虽然在所述的第一实施方式、第二实施方式中，包括热交换器主体321及流道形成部323在内的热交换器32、入口部34和出口部35由碳化硅而被一体地形成，但是并不限定于此。例如，热交换器32、入口部34和出口部35也可以为在被分体地形成之后被组装的结构。此外，热交换器32、入口部34和出口部35也可以由碳化硅以外的材料而形成。
虽然在所述的第一实施方式、第二实施方式中，入口部34及出口部35的双方均由碳化硅而形成，但是并不限定于此。例如，只要入口部34及出口部35中的一方由碳化硅形成即可，而入口部34及出口部35中的另一方也可以采用在由碳化硅以外的材料而形成之后被组装的结构。并且，在入口部34及出口部35中的一方由碳化硅以外的材料而形成的情况下，对于该一方而言，也可以采用配置o形环以外的密封部件的结构。
虽然在所述的第一实施方式、第二实施方式中，密封件33围绕气体流通方向(a方向)而被配置在热交换器32的周围，但并不限定于此。作为密封件33，例如也可以采用如下结构，即，仅在热交换器32的上表面32j上具有于俯视观察时被形成为包围入口部34及出口部35的框状的部分的结构。
本公开内容并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种各样的变形、变更、改良。