(57)【要約】【課題】排熱回収構造において、排熱回収の自由度を向上させる。【解決手段】排熱回収構造２は、車両のエンジン１で生じる排気ガスを通す排気管２１と、排気管２１の第１領域２１１に設けられており、かつ排気ガスを浄化する第１浄化部２２と、排気管２１における第１領域２１１の下流の第２領域２１２に設けられており、かつ排気ガスを浄化する第２浄化部２４と、第１領域２１１における第１浄化部２２の上流側、かつ第２領域２１２における第２浄化部２４の下流側に設けられており、排気ガスの熱を回収する排熱回収部２５と、第２浄化部２４の下流側において排熱回収部２５に排気ガスの熱を回収させるか、第１浄化部２２の上流側及び第２浄化部２４の下流側において排熱回収部２５に排気ガスの熱を回収させるかを切替える制御部２８と、を有する。【選択図】図２
2020002872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のエンジンで生じる排気ガスを通す排気管と、
前記排気管の第１領域に設けられており、かつ前記排気ガスを浄化する第１浄化部と、
前記排気管における前記第１領域の下流の第２領域に設けられており、かつ前記排気ガスを浄化する第２浄化部と、
前記第１領域における前記第１浄化部の上流側、かつ前記第２領域における前記第２浄化部の下流側に設けられており、前記排気ガスの熱を回収する排熱回収部と、
前記第２浄化部の下流側において前記排熱回収部に前記排気ガスの熱を回収させるか、前記第１浄化部の上流側及び前記第２浄化部の下流側において前記排熱回収部に前記排気ガスの熱を回収させるかを切替える制御部と、
を有することを特徴とする排熱回収構造。
【請求項２】
前記排熱回収部は、前記第１領域に設けられている第１排熱回収部と、前記第１排熱回収部と別体に前記第２領域に設けられている第２排熱回収部と、を有することを特徴とする、
請求項１に記載の排熱回収構造。
【請求項３】
前記第１領域における前記第１排熱回収部の上流側に設けられており、かつ前記排気ガスを前記第１排熱回収部に流入させるか、又は前記排気ガスを前記第１排熱回収部に流入させないかを切替える第１切替部をさらに有し、
前記制御部は、前記車両の暖機時又は前記第１浄化部の再生時に、前記第１切替部を作動させて前記排気ガスを前記第１排熱回収部に流さないことで前記第２排熱回収部に前記排気ガスの熱を回収させ、前記排気ガスの温度が所定の第４閾値以上の場合に、前記第１切替部を作動させて前記排気ガスを前記第１排熱回収部に流すことで前記第１排熱回収部及び前記第２排熱回収部に前記排気ガスの熱を回収させることを特徴とする、
請求項２に記載の排熱回収構造。
【請求項４】
前記排熱回収部は、前記第１領域に設けられている第１排熱回収部と、前記第１排熱回収部と一体に前記第２領域に設けられている第２排熱回収部と、を有することを特徴とする、
請求項１に記載の排熱回収構造。
【請求項５】
前記第１領域における前記第１排熱回収部の上流側に設けられており、かつ前記排気ガスを前記第１排熱回収部に流入させるか、又は前記排気ガスを前記第１排熱回収部に流入させないかを切替える第１切替部をさらに有し、
前記制御部は、前記車両の暖機時又は前記第１浄化部の再生時に、前記第１切替部を作動させて前記排気ガスを前記第１排熱回収部に流さないことで前記第２排熱回収部に前記排気ガスの熱を回収させ、前記排気ガスの温度が所定の第４閾値以上の場合に、前記第１切替部を作動させて前記排気ガスを前記第１排熱回収部に流すことで前記第１排熱回収部及び前記第２排熱回収部に前記排気ガスの熱を回収させることを特徴とする、
請求項４に記載の排熱回収構造。
【請求項６】
前記第２浄化部から流出した排気ガスが前記第２排熱回収部及び前記第１排熱回収部を流れるようにするか、又は前記第２浄化部から流出した排気ガスが前記第２排熱回収部を流れるようにするかを切替える第２切替部をさらに有し、
前記制御部は、前記車両の暖機時又は前記第１浄化部の再生時に、前記第２切替部を作動させて前記第２浄化部から流出した排気ガスを前記第２排熱回収部及び前記第１排熱回収部に流すことで前記第２排熱回収部及び前記第１排熱回収部に前記排気ガスの熱を回収させ、前記排気ガスの温度が所定の第４閾値以上の場合に、前記第２切替部を作動させて前記第２浄化部から流出した排気ガスを前記第２排熱回収部に流すことで前記第２排熱回収部に前記排気ガスの熱を回収させることを特徴とする、
請求項５に記載の排熱回収構造。
【請求項７】
前記第１排熱回収部は、前記排気ガスを流す第１排気ガス流路を有し、
前記第２排熱回収部は、前記排気ガスを流す第２排気ガス流路を有し、
前記制御部は、前記車両の暖機時又は前記第１浄化部の再生時に、前記第２切替部を作動させて前記第１排気ガス流路と前記第２排気ガス流路とが接続された状態にすることで、前記第２浄化部から流出した排気ガスを第１排気ガス流路及び第２排気ガス流路に流し、
前記排気ガスの温度が所定の第４閾値以上の場合に、前記第２切替部を作動させて前記第１排気ガス流路と前記第２排気ガス流路とが非接続にされた状態にすることで、前記第１浄化部に流入する前の排気ガスを前記第１排気ガス流路に流し、かつ前記第２浄化部から流出した排気ガスを前記第２排気ガス流路に流すことを特徴とする、
請求項６に記載の排熱回収構造。
【請求項８】
前記排気管は、前記第１領域と前記第２領域との間に設けられている第３領域をさらに有し、
前記第１領域及び前記第２領域は直管であり、前記第３領域は曲管であることを特徴とする、
請求項４から７のいずれか一項に記載の排熱回収構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両に設けられている排熱回収構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、車両のエンジンで生じる排気ガスの熱を回収する排熱回収構造が設けられている。特許文献１には、車両の内燃機関の排気管に排気ガスを浄化する２つの触媒が直列に設置されており、当該２つの触媒よりも下流側に受熱部を有する排熱回収装置が設けられている構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２７０９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、車両には、エンジンで生じる排気ガスを通す排気管に、排気ガスを清浄にするための複数の装置（例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＤ：Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｄｉｆｆｕｓｅｒ）、及び尿素選択型還元触媒（尿素ＳＣＲ：Ｕｒｅａ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ））が設けられている。そして、ＤＰＤ及び尿素ＳＣＲの後方には、排気ガスの排熱を回収する排熱回収部が設けられている場合がある。この場合、ＤＰＤ及び尿素ＳＣＲの作動温度若しくは作動状態、又は車両の状態を考慮できず、排熱回収の自由度が悪くなってしまうという問題が生じていた。
【０００５】
そこで、本開示はこれらの点に鑑みてなされたものであり、排熱回収の自由度が向上する排熱回収構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１の態様においては、車両のエンジンで生じる排気ガスを通す排気管と、前記排気管の第１領域に設けられており、かつ前記排気ガスを浄化する第１浄化部と、前記排気管における前記第１領域の下流の第２領域に設けられており、かつ前記排気ガスを浄化する第２浄化部と、前記第１領域における前記第１浄化部の上流側、かつ前記第２領域における前記第２浄化部の下流側に設けられており、前記排気ガスの熱を回収する排熱回収部と、前記第２浄化部の下流側において前記排熱回収部に前記排気ガスの熱を回収させるか、前記第１浄化部の上流側及び前記第２浄化部の下流側において前記排熱回収部に前記排気ガスの熱を回収させるかを切替える制御部と、を有することを特徴とする排熱回収構造を提供する。
【０００７】
また、前記排熱回収部は、前記第１領域に設けられている第１排熱回収部と、前記第１排熱回収部と別体に前記第２領域に設けられている第２排熱回収部と、を有していてもよい。また、前記第１領域における前記第１排熱回収部の上流側に設けられており、かつ前記排気ガスを前記第１排熱回収部に流入させるか、又は前記排気ガスを前記第１排熱回収部に流入させないかを切替える第１切替部をさらに有し、前記制御部は、前記車両の暖機時又は前記第１浄化部の再生時に、前記第１切替部を作動させて前記排気ガスを前記第１排熱回収部に流さないことで前記第２排熱回収部に前記排気ガスの熱を回収させ、前記排気ガスの温度が所定の第４閾値以上の場合に、前記第１切替部を作動させて前記排気ガスを前記第１排熱回収部に流すことで前記第１排熱回収部及び前記第２排熱回収部に前記排気ガスの熱を回収させてもよい。
【０００８】
また、前記排熱回収部は、前記第１領域に設けられている第１排熱回収部と、前記第１排熱回収部と一体に前記第２領域に設けられている第２排熱回収部と、を有していてもよい。また、前記第１領域における前記第１排熱回収部の上流側に設けられており、かつ前記排気ガスを前記第１排熱回収部に流入させるか、又は前記排気ガスを前記第１排熱回収部に流入させないかを切替える第１切替部をさらに有し、前記制御部は、前記車両の暖機時又は前記第１浄化部の再生時に、前記第１切替部を作動させて前記排気ガスを前記第１排熱回収部に流さないことで前記第２排熱回収部に前記排気ガスの熱を回収させ、前記排気ガスの温度が所定の第４閾値以上の場合に、前記第１切替部を作動させて前記排気ガスを前記第１排熱回収部に流すことで前記第１排熱回収部及び前記第２排熱回収部に前記排気ガスの熱を回収させてもよい。
【０００９】
また、前記第２浄化部から流出した排気ガスが前記第２排熱回収部及び前記第１排熱回収部を流れるようにするか、又は前記第２浄化部から流出した排気ガスが前記第２排熱回収部を流れるようにするかを切替える第２切替部をさらに有し、前記制御部は、前記車両の暖機時又は前記第１浄化部の再生時に、前記第２切替部を作動させて前記第２浄化部から流出した排気ガスを前記第２排熱回収部及び前記第１排熱回収部に流すことで前記第２排熱回収部及び前記第１排熱回収部に前記排気ガスの熱を回収させ、前記排気ガスの温度が所定の第４閾値以上の場合に、前記第２切替部を作動させて前記第２浄化部から流出した排気ガスを前記第２排熱回収部に流すことで前記第２排熱回収部に前記排気ガスの熱を回収させてもよい。
【００１０】
また、前記第１排熱回収部は、前記排気ガスを流す第１排気ガス流路を有し、前記第２排熱回収部は、前記排気ガスを流す第２排気ガス流路を有し、前記制御部は、前記車両の暖機時又は前記第１浄化部の再生時に、前記第２切替部を作動させて前記第１排気ガス流路と前記第２排気ガス流路とが接続された状態にすることで、前記第２浄化部から流出した排気ガスを第１排気ガス流路及び第２排気ガス流路に流し、前記排気ガスの温度が所定の第４閾値以上の場合に、前記第２切替部を作動させて前記第１排気ガス流路と前記第２排気ガス流路とが非接続にされた状態にすることで、前記第１浄化部に流入する前の排気ガスを前記第１排気ガス流路に流し、かつ前記第２浄化部から流出した排気ガスを前記第２排気ガス流路に流してもよい。
【００１１】
また、前記排気管は、前記第１領域と前記第２領域との間に設けられている第３領域をさらに有し、前記第１領域及び前記第２領域は直管であり、前記第３領域は曲管であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本開示によれば、排熱回収構造において、排熱回収の自由度が向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る排熱回収構造が車両に設けられている状態を示す。
【図２】第１の実施形態に係る排熱回収構造において排熱を回収する位置が変更される状態を示す。
【図３】第１の実施形態に係る排熱回収構造における制御部の動作の流れを示すフローチャートである。
【図４】第２の実施形態に係る排熱回収構造が車両に設けられている状態を示す。
【図５】第２の実施形態に係る排熱回収構造において排熱を回収する位置が変更される状態を示す。
【図６】第２の実施形態に係る排熱回収構造における制御部の動作の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１の実施形態＞
［第１の実施形態に係る排熱回収構造２］
図１は、第１の実施形態に係る排熱回収構造２が車両に設けられている状態を示す図である。図２は、第１の実施形態に係る排熱回収構造２において排熱を回収する位置が変更される状態を示す図である。図２（ａ）は、暖機時又は第１浄化部２２の再生時における排熱回収の状態を示す図である。図２（ｂ）は、排気ガスの温度が所定の第４閾値以上の場合における排熱回収の状態を示す図である。
【００１５】
車両は、エンジン１、及び排熱回収構造２を有する。エンジン１は、燃料と空気を供給して燃焼させることで、車両を駆動するための動力を発生すると共に高温の排気ガスを生じる。エンジン１は、例えばディーゼルエンジンである。燃料は、例えば軽油である。排熱回収構造２は、車両のエンジン１で生じる排気ガスの熱を回収する。排熱回収構造２は、排気管２１、第１浄化部２２、ミキサ２３、第２浄化部２４、排熱回収部２５、第１切替部２６、バイパス経路２７、制御部２８、温度計測部２９、及び再生制御部３０を有する。
【００１６】
排気管２１は、車両のエンジン１で生じる排気ガスを通す。排気管２１は、第１領域２１１及び第２領域２１２を有する。第１領域２１１の一端は、例えばエンジン１に接続されており、第１領域２１１の他端は、第１浄化部２２と第２浄化部２４との間に位置し、第２領域２１２と接続されている。
【００１７】
第２領域２１２は、第１領域２１１の下流に設けられている領域である。第２領域２１２の一端は、第１浄化部２２と第２浄化部２４との間に位置し、第１領域２１１と接続されている。第２領域２１２の他端は、排気管２１の最も下流の端部である。第１領域２１１及び第２領域２１２は、例えば直管である。
【００１８】
第１浄化部２２は、排気ガスを浄化する。第１浄化部２２は、排気管２１の第１領域２１１に設けられている。第１浄化部２２は、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＤ）が内側に設けられている。ＤＰＤは、排気ガスがセラミックの壁を全量通過することにより、粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）の捕集をするフィルタを有する。フィルタに捕集されたＰＭは、再生制御により除去する必要がある。
【００１９】
再生制御では、例えば排気管２１に設けられている排気管インジェクタから燃料を噴射することで、排気ガスの温度を昇温する。フィルタに捕集されたＰＭの堆積量は、例えばフィルタ前後の差圧を測定し、測定された差圧が所定の第１閾値以上であるか否かを判定することで検出される。再生制御は、後述する再生制御部３０が当該フィルタ前後の差圧を測定することで、自動的に行われるようにしてもよいし、車両の運転者が、車両に設けられている操作部を操作することで行われるようにしてもよい。
【００２０】
第１浄化部２２の内側の温度は、例えば所定の第２閾値以上であり、かつ所定の第３閾値以下である。具体的には、第１浄化部２２の内側に設けられているＤＰＤは、例えば２００〜３５０℃の状態が望ましい。第１浄化部２２は、温度が上昇し過ぎると、例えば、第１浄化部２２における清浄化効率が悪化したり、第１浄化部２２を通過する排気ガスの組成が変化してしまい、第２浄化部２４における排気ガスの清浄化効率が悪化してしまったりする恐れがある。
【００２１】
ミキサ２３は、尿素水（ＣＯ（ＮＨ２）２）と排気ガスを混合する。尿素水は、第２浄化部２４で排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減させるために用いられる。尿素水は、車両に設けられているタンクに貯留されている。尿素水は、ミキサ２３の上流、すなわち第１浄化部２２とミキサ２３との間において、排気管２１の内側に供給される。ミキサ２３は、尿素水と排気ガスとを混合することで、第２浄化部２４における窒素酸化物の低減効果を向上させる。ミキサ２３は、例えばミキサ２３の内側に回転体が設けられていたり、ミキサ２３の内側面に複数の凸部が形成されていたりすることで、尿素水と排気ガスとの混合を促進する。
【００２２】
第２浄化部２４は、排気ガスを浄化する。第２浄化部２４は、排気管２１の第２領域２１２に設けられている。第２浄化部２４は、尿素選択型還元触媒（尿素ＳＣＲ）が内側に設けられている。尿素ＳＣＲは、尿素水を排気ガスに吹きかけることで生成されたアンモニア（ＮＨ３）と窒素酸化物との反応を促進させ、排気ガス中の窒素酸化物を水と窒素に無害化する。
【００２３】
第２浄化部２４の内側の温度は、例えば所定の第２閾値以上である。具体的には、第２浄化部２４の内側に設けられている尿素ＳＣＲは、例えば２００℃以上の状態が望ましい。尿素ＳＣＲは、例えば２００℃以上の温度域では、アンモニアと窒素酸化物との反応を効果的に促進させ、排気ガス中の窒素酸化物を効果的に低減させることで、排気ガスの浄化率を向上させる。
【００２４】
第１浄化部２２及び第２浄化部２４に望まれる温度の要件を考慮して排熱回収構造２に望まれる要件を温度の点からまとめると、上述したように以下の通りである。
・尿素ＳＣＲによる排気ガスの浄化率を向上させるために、尿素ＳＣＲの温度は高い方が望ましいが、ＤＰＤの温度が上昇し過ぎることは好ましくない。具体的には、尿素ＳＣＲは、例えば２００℃以上が望ましい。また、ＤＰＤは、例えば２００〜３５０℃が望ましい。
・ＤＰＤの再生時（再生制御時）には、ＤＰＤの温度は高い方が望ましい。
・排気管２１から大気中に排出される排気ガスの温度は低い方が望ましい。
【００２５】
上記の排熱回収構造２に求められる要件を満たすようにするために、排熱回収構造２には、以下に示すように、排熱回収部２５、第１切替部２６、バイパス経路２７、制御部２８、温度計測部２９、及び再生制御部３０が設けられている。
【００２６】
排熱回収部２５は排気ガスの熱を回収する。排熱回収部２５は、例えば熱交換器である。排熱回収部２５は、第１領域２１１における第１浄化部２２の上流側、かつ第２領域２１２における第２浄化部２４の下流側に設けられており、排気ガスと熱交換することで排気ガスの熱を回収する。
【００２７】
排熱回収部２５は、第１排熱回収部２５１及び第２排熱回収部２５２を有する。第１排熱回収部２５１は、第１領域２１１に設けられている。第２排熱回収部２５２は、第１排熱回収部２５１と別体に第２領域２１２に設けられている。
【００２８】
第１排熱回収部２５１は、第１排気ガス流路及び第１熱搬送媒体流路を有する。第１排気ガス流路は、排気ガスが流れる流路である。第１熱搬送媒体流路は、排気ガスと熱交換する第１熱搬送媒体が流れる流路である。第１熱搬送媒体は、排気ガスと熱交換することで加熱される。
【００２９】
第２排熱回収部２５２は、第２排気ガス流路及び第２熱搬送媒体流路を有する。第２排気ガス流路は、排気ガスが流れる流路である。第２熱搬送媒体流路は、排気ガスと熱交換する第２熱搬送媒体が流れる流路である。第２熱搬送媒体は、排気ガスと熱交換することで加熱される。第２熱搬送媒体は、第１熱搬送媒体と異なる熱搬送媒体である。
【００３０】
第１排熱回収部２５１を流れる第１熱搬送媒体と第２排熱回収部２５２を流れる第２熱搬送媒体は異なる熱搬送媒体であるとしたが、第１熱搬送媒体と第２熱搬送媒体は同じ熱搬送媒体であってもよい。第１熱搬送媒体と第２熱搬送媒体が同じ熱搬送媒体である場合、例えば第１熱搬送媒体は、第１排熱回収部２５１の第１排気ガス流路を流れた後に、第２排熱回収部２５２の第２排気ガス流路を流れるようにしてもよいし、第１熱搬送媒体は、第２排熱回収部２５２の第２排気ガス流路を流れた後に、第１排熱回収部２５１の第１排気ガス流路を流れるようにしてもよい。
【００３１】
排熱回収部２５で回収された熱、すなわち排気ガスと熱交換することで、第１熱搬送媒体及び第２熱搬送媒体で搬送される熱は、例えば車両を暖機したり、熱電発電をしたり、又は車両に設けられている蓄熱部に貯熱されたりする。この結果、車両は排熱回収構造２を有することで、車両のエンジン１で生じる排気ガスの排熱を車両で有効に利用することができる。
【００３２】
第１切替部２６は、第１領域２１１における第１排熱回収部２５１の上流側に設けられており、かつ排気ガスを第１排熱回収部２５１に流入させるか、又は排気ガスを第１排熱回収部２５１に流入させないかを切替える。第１切替部２６は、例えば三方バルブである。具体的には、第１切替部２６は、排気ガスを第１排熱回収部２５１に流すか、又はバイパス経路２７に流すかを切替える。
【００３３】
バイパス経路２７は、例えば排気管である。バイパス経路２７の一端は、排気管２１におけるエンジン１と第１排熱回収部２５１との間において第１切替部２６と接続されている。バイパス経路２７の他端は、第１排熱回収部２５１と第１浄化部２２との間において排気管２１と接続されている。
【００３４】
制御部２８は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を有するマイクロコンピュータを備えた電子制御装置である。制御部２８は、各種の入力信号に基づいて、各種の出力信号を送信することで、各種の機器を制御する機能を有する。
【００３５】
制御部２８は、第１浄化部２２及び第２浄化部２４の作動温度若しくは作動状態、又は車両の状態に基づいて、排気管２１における排気ガスの熱を回収する位置を変更する機能を有する。具体的には、制御部２８は、第２浄化部２４の下流側において排熱回収部２５に排気ガスの熱を回収させるか、第１浄化部２２の上流側及び第２浄化部２４の下流側において排熱回収部２５に排気ガスの熱を回収させるかを切替える。
【００３６】
より具体的には、制御部２８は、暖機時又は第１浄化部２２の再生時に、第１切替部２６を作動させて排気ガスをバイパス経路２７に流すことで、第１排熱回収部２５１に流さない。暖機は、例えばエンジン１の暖機が含まれる。暖機は、例えば車両が長時間停止した状態にあって、車両の各部が外気によって冷却された状態のときに、車両を始動する場合に行われる。よって、排熱回収構造２は、暖機時又は第１浄化部２２の再生時に、第１排熱回収部２５１から排熱を回収せず、第２排熱回収部２５２から排熱を回収する。
【００３７】
制御部２８は、暖機時に排気ガスを第１排熱回収部２５１に流さないことで、第２排熱回収部２５２に排気ガスの熱を回収させる。排熱回収構造２は、暖機時に排気ガスを第１排熱回収部２５１に流さないことで、第１浄化部２２及び第２浄化部２４の温度を早く上げることができる。この結果、排熱回収構造２は、第１浄化部２２及び第２浄化部２４を、排気ガスを清浄にするために適した温度域に早く到達させることができるので、エンジン１で生じる排気ガスの清浄度合いを向上させることができる。
【００３８】
また、制御部２８は、第１浄化部２２の再生時に排気ガスを第１排熱回収部２５１に流さないことで、第２排熱回収部２５２に排気ガスの熱を回収させる。排熱回収構造２は、第１浄化部２２の再生時に排気ガスを第１排熱回収部２５１に流さないことで、第１浄化部２２の温度を極力上げることができる。この結果、排熱回収構造２は、ＤＰＤの再生制御に要する時間を短縮することができる。
【００３９】
また、制御部２８は、排気ガスの温度が所定の第４閾値以上の場合に、第１切替部２６を作動させて排気ガスを第１排熱回収部２５１に流す。所定の第４閾値は、例えば第１浄化部２２の最適な温度域の上限温度である所定の第３閾値と同じ温度である。排気ガスの温度が所定の第４閾値以上の場合には、例えば、車両の暖機が終了し、車両が走行している場合、又はエンジン１が高負荷の状態にある場合が含まれる。よって、排熱回収構造２は、排気ガスの温度が所定の第４閾値以上の場合に、第１排熱回収部２５１及び第２排熱回収部２５２から排熱を回収する。
【００４０】
制御部２８は、排気ガスの温度が所定の第４閾値以上の場合に、排気ガスを第１排熱回収部２５１に流すことで、第１排熱回収部２５１及び第２排熱回収部２５２に排気ガスの熱を回収させる。制御部２８は、排気ガスの温度が所定の第４閾値以上の場合に、排気ガスを第１排熱回収部２５１に流すことで、第１浄化部２２の温度を第１浄化部２２の上限温度である所定の第３閾値よりもなるべく上げすぎないようにし、第１浄化部２２及び第２浄化部２４の温度を、それぞれ上述した最適な温度域になるべく維持することが可能となる。
【００４１】
また、排熱回収構造２は、排気ガスの温度が所定の第４閾値以上の場合には、第１排熱回収部２５１及び第２排熱回収部２５２で排熱を回収することで、排気管２１から大気中に排出される排気ガスの温度をなるべく下げることができる。制御部２８による動作の詳細は後述する。
【００４２】
温度計測部２９は、排気ガスの温度を計測する。温度計測部２９は、例えば排気管２１におけるエンジン１の出口直後、すなわちエンジン１と第１切替部２６との間における排気ガスの温度を計測する。温度計測部２９は、計測した排気ガスの温度情報を制御部２８に送信する。
【００４３】
再生制御部３０は、第１浄化部２２の再生制御を行うか否かを判定し、当該判定結果に基づいて、第１浄化部２２の再生制御を行う共に、再生制御を行っているか否かの情報を制御部２８に送信する。具体的には、再生制御部３０は、フィルタ前後の差圧を測定し、当該測定された差圧が所定の第１閾値以上である場合に、第１浄化部２２の再生制御を行うと共に、再生制御を行っている旨を制御部２８に送信する。
【００４４】
［制御部２８による動作］
図３は、第１の実施形態に係る排熱回収構造２における制御部２８の動作の流れを示すフローチャートである。
まず、制御部２８は、暖機中であるか否かを判定する（Ｓ１１）。具体的には、制御部２８は、例えばエンジン１を流れる冷却水のエンジン１の出口直後の温度を計測し、当該計測された温度が所定の第５閾値以上であるか否かに基づいて暖機中であるか否かを判定する。
【００４５】
制御部２８が、暖機中であると判定した場合（Ｓ１１においてＹＥＳ）、制御部２８は第１切替部２６をバイパス経路２７側に切替える（Ｓ１５）。排熱回収構造２は、制御部２８が第１切替部２６をバイパス経路２７側に切替えることで、排気ガスを第１排熱回収部２５１に流さないようにし、第１排熱回収部２５１から排熱を回収せずに、第２排熱回収部２５２から排熱を回収する。
【００４６】
制御部２８が、暖機中ではないと判定した場合（Ｓ１１においてＮＯ）、制御部２８は、第１浄化部２２が再生時であるか否かを判定する（Ｓ１２）。
【００４７】
制御部２８が、第１浄化部２２が再生時であると判定した場合（Ｓ１２においてＹＥＳ）、制御部２８は、第１切替部２６をバイパス経路２７側に切替える（Ｓ１５）。制御部２８が、第１浄化部２２が再生時ではないと判定した場合（Ｓ１２においてＮＯ）、制御部２８は、排気ガスの温度が所定の第４閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１３）。
【００４８】
制御部２８が、排気ガスの温度が所定の第４閾値以上であると判定した場合（Ｓ１３においてＹＥＳ）、制御部２８は、第１切替部２６を第１排熱回収部２５１側に切替える（Ｓ１４）。排熱回収構造２は、制御部２８が第１切替部２６を第１排熱回収部２５１側に切替えることで、排気ガスを第１排熱回収部２５１に流すようにし、第１排熱回収部２５１及び第２排熱回収部２５２から排熱を回収する。
【００４９】
制御部２８が、排気ガスの温度が所定の第４閾値未満であると判定した場合（Ｓ１３においてＮＯ）、制御部２８は、Ｓ１１に戻る（Ｓ１３においてＮＯ）。
【００５０】
［第１の実施形態に係る排熱回収構造２による効果］
第１の実施形態に係る排熱回収構造２は、車両のエンジン１で生じる排気ガスを通す排気管２１と、排気管２１の第１領域２１１に設けられており、かつ排気ガスを浄化する第１浄化部２２と、排気管２１における第１領域２１１の下流の第２領域２１２に設けられており、かつ排気ガスを浄化する第２浄化部２４と、を有する。また、排熱回収構造２は、第１領域２１１における第１浄化部２２の上流側、かつ第２領域２１２における第２浄化部２４の下流側に設けられており、排気ガスの熱を回収する排熱回収部２５と、第２浄化部２４の下流側において排熱回収部２５に排気ガスの熱を回収させるか、第１浄化部２２の上流側及び第２浄化部２４の下流側において排熱回収部２５に排気ガスの熱を回収させるかを切替える制御部２８と、を有する。
【００５１】
第１の実施形態に係る排熱回収構造２は、第１浄化部２２の上流及び第２浄化部２４の下流にそれぞれ第１排熱回収部２５１及び第２排熱回収部２５２が設けられている。そして、排熱回収構造２は、第２浄化部２４の下流において排気ガスの熱を回収するか、または第１浄化部２２の上流及び第２浄化部２４の下流において排気ガスの熱を回収するかを切替える制御部２８を有する。よって、排熱回収構造２は、排気管２１においてエンジン１で生じる排気ガスの排熱を回収する位置を変更することが可能になることで、排熱回収の自由度が向上する。
【００５２】
具体的には、排熱回収構造２は、第１浄化部２２の作動状態、又は車両の状態に基づいて、排気管２１における排熱を回収する位置を変更することができる。この結果、排熱回収構造２は、第１浄化部２２及び第２浄化部２４の温度を、それぞれ望まれる温度域になるべく維持することが可能となる。
【００５３】
また、排熱回収構造２は、複数の排熱回収部、すなわち第１排熱回収部２５１及び第２排熱回収部２５２を有することで、例えば排熱回収部が１つ設けられている構造に比べて、排熱の回収効率を向上させたり、排気ガスの熱が大気中に放出されることにより生じる熱害を低減させたりすることができる。
【００５４】
＜第２の実施形態＞
［第２の実施形態に係る排熱回収構造２ａ］
図４は、第２の実施形態に係る排熱回収構造２ａが車両に設けられている状態を示す図である。図５は、第２の実施形態に係る排熱回収構造２ａにおいて排熱を回収する位置が変更される状態を示す図である。図５（ａ）は、暖機時又は第１浄化部２２の再生時における排熱回収の状態を示す図である。図５（ｂ）は、排気ガスの温度が所定の第４閾値以上の場合における排熱回収の状態を示す図である。
【００５５】
第２の実施形態に係る排熱回収構造２ａは、第１の実施形態に係る排熱回収構造２と比べて、第１排熱回収部２５１ａ及び第２排熱回収部２５２ａが一体に設けられている排熱回収部２５ａを有する点、第１排熱回収部２５１ａと第２排熱回収部２５２ａが接続された状態、又は第１排熱回収部２５１ａと第２排熱回収部２５２ａが非接続にされた状態に切替える第２切替部３１ａを有する点、排気管２１ａにおける第１排熱回収部２５１ａと第１浄化部２２との間に設けられている第３切替部３２ａを有する点、及び第１領域２１１及び第２領域２１２に加えて第３領域２１３ａを有する排気管２１ａを有する点で相違する。
【００５６】
排気管２１ａは、第１領域２１１、第２領域２１２、及び第３領域２１３ａを有する。第３領域２１３ａは、第１領域２１１と第２領域２１２との間に設けられている。具体的には、第３領域２１３ａの一端は、第１領域２１１と接続されており、第３領域２１３ａの他端は、第２領域２１２と接続されている。第３領域２１３ａは、例えば曲管である。排気管２１ａは、第１領域２１１と第２領域２１２との間に第３領域２１３ａが設けられていることで、例えば排気管２１における第１領域２１１と第２領域２１２との間の距離に比べて、排気管２１ａにおける第１領域２１１と第２領域２１２との間に距離が小さくなる部分を有する形状にすることが可能になる。
【００５７】
排熱回収部２５ａは、第１排熱回収部２５１ａ及び第２排熱回収部２５２ａを有する。第１排熱回収部２５１ａは、第１領域２１１に設けられている。第２排熱回収部２５２ａは、第１排熱回収部２５１ａと一体に第２領域２１２に設けられている。
【００５８】
第１排熱回収部２５１ａは、第１排熱回収部２５１と同様に、第１排気ガス流路及び第１熱搬送媒体流路を有する。第１排気ガス流路は、排気ガスが流れる流路である。第１熱搬送媒体流路は、排気ガスと熱交換する第１熱搬送媒体が流れる流路である。
【００５９】
第２排熱回収部２５２ａは、第２排熱回収部２５２と同様に、第２排気ガス流路及び第２熱搬送媒体流路を有する。第２排気ガス流路は、排気ガスが流れる流路である。第２熱搬送媒体流路は、排気ガスと熱交換する第２熱搬送媒体が流れる流路である。
【００６０】
第２切替部３１ａは、第２浄化部２４から流出した排気ガスが第２排熱回収部２５２ａ及び第１排熱回収部２５１ａを流れるようにするか、又は第２浄化部２４から流出した排気ガスが第２排熱回収部２５２ａを流れるようにするかを切替える。第２切替部３１ａは、例えばバルブである。第２切替部３１ａの数は任意である。
【００６１】
具体的には、第２切替部３１ａは、第２浄化部２４から流出した排気ガスが第２排熱回収部２５２ａの第２排気ガス流路及び第１排熱回収部２５１ａの第１排気ガス流路を流れるようにするか、又は第２浄化部２４から流出した排気ガスが第２排熱回収部２５２ａの第２排気ガス流路を流れるようにするかを切替える。
【００６２】
第２切替部３１ａは、例えば第１排熱回収部２５１ａの第１排気ガス流路と、第２排熱回収部２５２ａの第２排気ガス流路とが接続されている位置に設けられている。そして、第２切替部３１ａが開いている状態の場合には、第１排熱回収部２５１ａの第１排気ガス流路と第２排熱回収部２５２ａの第２排気ガス流路とは接続されている。また、第２切替部３１ａが閉じている状態の場合には、第１排熱回収部２５１ａの第１排気ガス流路と第２排熱回収部２５２ａの第２排気ガス流路とは接続されていない。
【００６３】
第３切替部３２ａは、排気管２１ａにおける第１排熱回収部２５１ａと第１浄化部２２との間に設けられている。第３切替部３２ａは、第１排熱回収部２５１ａに流入した排気ガスを第１排熱回収部２５１ａから流出させるか否かを切替える。または、第３切替部３２ａは、第１排熱回収部２５１ａから流出した排気ガスを第１浄化部２２及びバイパス経路２７に流入させるか否かを切替える。第３切替部３２ａは、例えばバルブである。第３切替部３２ａが開いているときには、第１排熱回収部２５１ａに流入した排気ガスは第１排熱回収部２５１ａから流出する。第３切替部３２ａが閉じているときには、第１排熱回収部２５１ａに流入した排気ガスは第１排熱回収部２５１ａから流出しない。
【００６４】
制御部２８は、暖機時又は第１浄化部２２の再生時に、第１切替部２６を作動させることで、排気ガスをバイパス経路２７に流す。また、制御部２８は、暖機時又は第１浄化部２２の再生時に、第２切替部３１ａを作動させることで、第１排熱回収部２５１ａの第１排気ガス流路と第２排熱回収部２５２ａの第２排気ガス流路とが接続された状態にする。また、制御部２８は、暖機時又は第１浄化部２２の再生時に、第３切替部３２ａを閉じる。
【００６５】
この結果、暖機時又は第１浄化部２２の再生時には、第２浄化部２４から流出した排気ガスは、第１排熱回収部２５１ａの第１排気ガス流路及び第２排熱回収部２５２ａの第２排気ガス流路を流れる。具体的には、暖機時又は第１浄化部２２の再生時には、第２浄化部２４から流出した排気ガスは、第２排熱回収部２５２ａの第２排気ガス流路の入口から流入し、第２排熱回収部２５２ａの第２排気ガス流路を通過し、第１排熱回収部２５１ａの第１排気ガス流路を通過し、第２排熱回収部２５２ａの第２排気ガス流路の出口から流出する。
【００６６】
したがって、制御部２８は、暖機時又は第１浄化部２２の再生時には、第２排熱回収部２５２ａ及び第１排熱回収部２５１ａに排気ガスの熱を回収させる。具体的には、制御部２８は、暖機時又は第１浄化部２２の再生時には、第２排熱回収部２５２ａ及び第１排熱回収部２５１ａに第２浄化部２４から流出した排気ガスの熱を回収させる。
【００６７】
また、制御部２８は、排気ガスの温度が所定の第４閾値以上の場合に、第１切替部２６を作動させることで、排気ガスを第１排熱回収部２５１ａに流す。また、制御部２８は、排気ガスの温度が所定の第４閾値以上の場合に、第２切替部３１ａを作動させることで、第１排熱回収部２５１ａの第１排気ガス流路と第２排熱回収部２５２の第２排気ガス流路とが非接続にされた状態、すなわち接続されていない状態にする。また、制御部２８は、排気ガスの温度が所定の第４閾値以上の場合に、第３切替部３２ａを開く。
【００６８】
この結果、エンジン１から生じた排気ガスは、第１排熱回収部２５１ａの第１排気ガス流路を流れる。具体的には、第１浄化部２２に流入する前の排気ガスは、第１排熱回収部２５１ａの第１排気ガス流路を流れる。そして、第２浄化部２４から流出した排気ガスは、第２排熱回収部２５２ａの第２排気ガス流路を流れる。
【００６９】
したがって、制御部２８は、排気ガスの温度が所定の第４閾値以上の場合には、第１排熱回収部２５１ａ及び第２排熱回収部２５２ａに排気ガスの熱を回収させる。具体的には、制御部２８は、排気ガスの温度が所定の第４閾値以上の場合には、第１排熱回収部２５１ａに第１浄化部２２に流入する前の排気ガスの熱を回収させると共に、第２排熱回収部２５２ａに第２浄化部２４から流出した排気ガスの熱を回収させる。
【００７０】
上述したように、排熱回収構造２ａにおいては、暖機時又は第１浄化部２２の再生時には、第２浄化部２４から流出した排気ガスを第２排熱回収部２５２ａ及び第１排熱回収部２５１ａに流すので、第１の実施形態に係る排熱回収構造２における、暖機時又は第１浄化部２２の再生時の場合に比べて、排熱回収部２５ａにおける排気ガスの熱の回収率は向上する。
【００７１】
［制御部２８による動作］
図６は、第２の実施形態に係る排熱回収構造２ａにおける制御部２８の動作の流れを示すフローチャートである。
第２の実施形態に係る制御部２８の動作は、第１の実施形態に係る制御部２８の動作と比べて、Ｓ１４の代わりにＳ１４ａ、Ｓ１５ａ、及びＳ１６ａを有する点、及びＳ１５の代わりにＳ１７ａ、Ｓ１８ａ、及びＳ１９ａを有する点が相違する。
【００７２】
Ｓ１４ａでは、制御部２８は、第１切替部２６を第１排熱回収部２５１ａ側に切替える。また、Ｓ１５ａでは、制御部２８は、第２切替部３１ａを第１排熱回収部２５１ａ及び第２排熱回収部２５２ａが非接続にされた状態に切替える。また、Ｓ１６ａでは、制御部２８は、第３切替部３２ａを開く。排熱回収構造２ａは、制御部２８がこのように第１切替部２６、第２切替部３１ａ、及び第３切替部３２ａを切替えることで、排気ガスを、それぞれ第１排熱回収部２５１ａ及び第２排熱回収部２５２ａに流すようにし、第１排熱回収部２５１ａ及び第２排熱回収部２５２ａから排熱を回収する。
【００７３】
Ｓ１７ａでは、制御部２８は、第１切替部２６をバイパス経路２７側に切替える。また、Ｓ１８ａでは、制御部２８は、第２切替部３１ａを第１排熱回収部２５１ａ及び第２排熱回収部２５２ａが接続にされた状態に切替える。Ｓ１９ａでは、制御部２８は、第３切替部３２ａを閉じる。排熱回収構造２ａは、制御部２８がこのように第１切替部２６、第２切替部３１ａ、及び第３切替部３２ａを切替えることで、第１浄化部２２に流入する前の排気ガスを第１排熱回収部２５１ａに流さないようにし、第２浄化部２４から流出した排気ガスを第２排熱回収部２５２ａ及び第１排熱回収部２５１ａに流すようにして第１排熱回収部２５１ａ及び第２排熱回収部２５２ａから排熱を回収する。
【００７４】
［第２の実施形態に係る排熱回収構造２ａによる効果］
第２の実施形態に係る排熱回収構造２ａは、第１浄化部２２の上流に設けられている第１排熱回収部２５１ａ、及び第１排熱回収部２５１ａと一体に設けられており、かつ第２浄化部２４の下流に設けられている第２排熱回収部２５２ａを有する。
【００７５】
排熱回収構造２ａは、第１排熱回収部２５１ａと第２排熱回収部２５２ａとが一体に設けられているため、第１排熱回収部２５１と第２排熱回収部２５２とが別体に設けられている排熱回収構造２に比べてコンパクトにすることが可能になる。
【００７６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。
【符号の説明】
【００７７】
１・・・エンジン
２、２ａ・・・排熱回収構造
２１、２１ａ・・・排気管
２１１・・・第１領域
２１２・・・第２領域
２１３ａ・・・第３領域
２２・・・第１浄化部
２３・・・ミキサ
２４・・・第２浄化部
２５、２５ａ・・・排熱回収部
２５１、２５１ａ・・・第１排熱回収部
２５２、２５２ａ・・・第２排熱回収部
２６・・・第１切替部
２７・・・バイパス経路
２８・・・制御部
２９・・・温度計測部
３０・・・再生制御部
３１ａ・・・第２切替部
３２ａ・・・第３切替部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2020002872.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020002872.tif 000007
【図６】
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