(57)【要約】【課題】排気マニホールド（エキマニ）からの熱を有効利用してエネルギーロスを抑制する。特に、熱交換媒体の流れを円滑にして熱交換効率の向上を図る。【解決手段】エキマニ２を覆うインシュレータ本体６と、これの内側に配置される断熱材７，１６を有し、断熱材７，１６が、エキマニ２を囲むとともにエキマニ２との間に熱交換媒体が通過する媒体通路１４となる隙間を有するように設けられるとともに、エキマニ２を構成する複数のパイプ部４の間に、パイプ部４ごとに前記媒体通路１４を区分する隔壁部材３０が設けられ、インシュレータ本体６の開放端部には媒体通路１４を密封するシール材１１が備えられ、インシュレータ本体６に、媒体通路１４に熱交換媒体を流入させる流入口１２と、媒体通路１４の熱交換媒体を流出させるとともに必要部位に供給する流出口１３が形成され、この流出口１３が、パイプ部４の基端側の部位に設けられたインシュレータ３。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のパイプ部の先端側を集合させた排気マニホールドの形状に対応する形状を有する被覆体と、該被覆体の内側に配置される断熱材を有するヒートインシュレータであって、
前記断熱材が、前記排気マニホールドを囲むとともに排気部材との間に熱交換媒体が通過する媒体通路となる隙間を有するように設けられるとともに、
前記排気マニホールドを構成する複数のパイプ部の間に、パイプ部ごとに前記媒体通路を区分する遮蔽部材が設けられ、
前記被覆体の開放端部には、前記排気マニホールドとの間でシールをして前記媒体通路を密封するシール材が備えられ、
前記被覆体には、前記媒体通路に熱交換媒体を流入させる媒体流入口と、媒体通路の熱交換媒体を流出させるとともに必要部位に供給する媒体流出口が形成され、
該媒体流出口が、前記排気マニホールドのパイプ部の基端側の部位に設けられた
ヒートインシュレータ。
【請求項２】
前記媒体流入口が、排気マニホールドのパイプ部の集合部分側の部位に設けられた
請求項１に記載のヒートインシュレータ。
【請求項３】
前記排気マニホールドを通過した燃焼排気ガスに化学変化を発生させる触媒を備えた触媒部の形状に対応する形状を有する被覆体と、該被覆体の内側に配置される断熱材を有し、
該断熱材が、前記触媒部を囲むとともに触媒部との間に熱交換媒体が通過する媒体通路となる隙間を有するように設けられ、
前記被覆体の開放端部には、前記触媒部との間でシールをして前記媒体通路を密封するシール材が備えられ、
前記被覆体には、前記媒体通路に熱交換媒体を流入させる媒体流入口と、媒体通路の熱交換媒体を流出させるとともに必要部位に供給する媒体流出口が形成された
請求項１または請求項２に記載のヒートインシュレータ。
【請求項４】
前記媒体流入口と媒体流出口に、これらを開閉する流量調整手段を備え、これら流量調整手段を前記排気マニホールド及び／又は触媒部の温度に基づいて開閉を制御する制御装置が設けられた
請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載のヒートインシュレータを用いる内燃機関排気系における熱利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気経路に用いられる排気マニホールドやマフラなどの排気部材の各部を覆って遮熱、吸音などの作用を実現すると共にこれら排気部材からの熱を熱交換媒体に移して再利用しようとする熱交換機能を有するヒートインシュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
例として、自動車のエンジンには、エンジンの排気ポートに装着されているエキゾーストマニホールド（以下、エキマニ）付近を覆って、エキマニからの熱や騒音のエンジン周辺への伝播を防止するためのヒートインシュレータが装着されている。このようなヒートインシュレータは、ボルトなどのネジ部材でエキマニに取付けられている。
【０００３】
このようなヒートインシュレータは、次のような機能を有している。エキマニからの熱が周辺の機器類に熱害を及ぼさないように遮熱を行う。エキマニなどが発生する騒音の外部への伝播を抑制する。また、前記エンジンからの燃焼排ガスが流れるエキマニや触媒部では、エキマニや触媒部が過度に昇温しないように、これらができるだけ冷却されるように構成されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、エキマニ或いは触媒部ではできるだけ冷却作用を実現するようにしているので、例として、寒冷な状況下で、外気温と同一の温度になるまで冷却されたエンジンをスタートさせるコールドスタート時には、触媒温度を適切な作用温度にまで上昇させるのに必要な時間が長くなり、自動車の使用性に問題を生じる。
【０００５】
また、上記寒冷な状況下で自動車をスタートさせるとき、エアコンディショナ（以下、エアコン）のヒータ機能が作用するのに必要な時間が長くなり、この点でも自動車の使用性に問題を生じる。
【０００６】
更に、自動車のエンジンなどの内燃機関は大量の熱を発生するが、このような熱は、前記エアコンのヒータ機能や触媒の温度上昇に用いられる以外はほとんどが外部に放散されており、エネルギーロスが大きいという問題点がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決しようとして成されたものであり、その目的は、排気部材からの熱を有効利用してエネルギーロスを抑制することができる熱交換機能を有するヒートインシュレータ及びそれを用いる内燃機関の排気系における熱利用装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明のヒートインシュレータは、複数のパイプ部の先端側を集合させた排気マニホールドの形状に対応する形状を有する被覆体と、該被覆体の内側に配置される断熱材を有するヒートインシュレータであって、前記断熱材が、前記排気マニホールドを囲むとともに排気部材との間に熱交換媒体が通過する媒体通路となる隙間を有するように設けられるとともに、前記排気マニホールドを構成する複数のパイプ部の間に、パイプ部ごとに前記媒体通路を区分する遮蔽部材が設けられ、前記被覆体の開放端部には、前記排気マニホールドとの間でシールをして前記媒体通路を密封するシール材が備えられ、前記被覆体には、前記媒体通路に熱交換媒体を流入させる媒体流入口と、媒体通路の熱交換媒体を流出させるとともに必要部位に供給する媒体流出口が形成され、該媒体流出口が、前記排気マニホールドのパイプ部の基端側の部位に設けられたヒートインシュレータである。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記媒体流入口が、排気マニホールドのパイプ部の集合部分に設けられたものである。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記排気マニホールドを通過した燃焼排気ガスに化学変化を発生させる触媒を備えた触媒部の形状に対応する形状を有する被覆体と、該被覆体の内側に配置される断熱材を有し、該断熱材が、前記触媒部を囲むとともに触媒部との間に熱交換媒体が通過する媒体通路となる隙間を有するように設けられ、前記被覆体の開放端部には、前記触媒部との間でシールをして前記媒体通路を密封するシール材が備えられ、前記被覆体には、前記媒体通路に熱交換媒体を流入させる媒体流入口と、媒体通路の熱交換媒体を流出させるとともに必要部位に供給する媒体流出口が形成されたヒートインシュレータである。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載のヒートインシュレータにおける前記媒体流入口と媒体流出口に、これらを開閉する流量調整手段を備え、これら流量調整手段を前記排気マニホールド及び／又は触媒部の温度に基づいて開閉を制御する制御装置が設けられた熱利用装置である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明のヒートインシュレータは、複数のパイプ部の先端側を集合させた形状の排気マニホールドを断熱材と被覆体で覆うとともに、排気マニホールドと断熱材との間には、隙間からなる媒体通路が設けられ、しかも、この媒体通路は、遮蔽部材によってパイプ部ごとに区分されて、複数の個別の媒体通路が形成された構造である。このため、熱交換媒体が各パイプ部間に亘って移動したり過流を生じたりするなどの不所望な経路で流れる事態を防止でき、熱交換媒体の流れを円滑にして、熱交換媒体に対する排気部材からの熱交換の効率を向上することができる。
【００１３】
そのうえ、熱交換を終えた熱交換媒体の出口である媒体流出口は、排気マニホールドのパイプ部の基端側の部位に設けられているので、効率よく熱交換された熱媒体を必要部位に供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例の熱交換機能を有するヒートインシュレータ３を用いるエンジン１の熱利用装置２５の系統図である。
【図２】本実施例におけるヒートインシュレータ３を装着したエンジン１の正面図である。
【図３】ヒートインシュレータ３を装着したエキマニ２の断面図である。
【図４】図３の切断面線Ｘ４ーＸ４から見た断面図である。
【図５】図３の切断面線Ｘ５ーＸ５から見た断面図である。
【図６】熱利用装置２５の系統図である。
【図７】熱利用装置２５の動作を説明するフローチャートである。
【図８】本実施例における隔壁部材３０の第１の変形例の隔壁部材３０ａの斜視図である。
【図９】隔壁部材３０の第２の変形例の隔壁部材３０ｂの斜視図である。
【図１０】隔壁部材３０の第３の変形例の隔壁部材３０ｃの斜視図である。
【図１１】隔壁部材３０の第４の変形例の隔壁部材３０ｄの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施例について以下に説明する。図１〜図７に本発明の第１実施例を示す。図１は本発明の一実施例の熱交換機能を有するヒートインシュレータ３を用いる内燃機関（以下、エンジン）１の熱利用装置２５の系統図であり、図２は本実施例におけるヒートインシュレータ３を装着したエンジン１の正面図であり、図３はヒートインシュレータ３を装着した排気マニホールド（以下、エキマニ）２の断面図であり、図４は図３の切断面線Ｘ４ーＸ４から見た断面図であり、図５は図３の切断面線Ｘ５ーＸ５から見た断面図であり、図６は熱利用装置２５の系統図であり、図７は熱利用装置２５の動作を説明するフローチャートである。
【００１６】
以下、図２を参照して、エンジン１と本実施例のヒートインシュレータ３との構成的な関連について説明する。内燃機関であるエンジン１の側面には、燃焼排ガスを排出するための排気部材の一部であるエキマニ２が取付けられており、エキマニ２にはこのエキマニ２を覆ってインシュレータ３が取付けられている。エキマニ２は、図２に示されるように、エンジン１に形成された複数の排気ポート（図示せず）にそれぞれ連通される複数のパイプ部４が集合して集合管部５に連続する構成である。インシュレータ３は、エキマニ２を覆う構成であり、脈動する燃焼排ガスが内部を通過することなどでエキマニ２から発生する熱や騒音のエンジン１周辺への伝播を抑制しようとするものである。このため、インシュレータ３は、例として、それぞれ金属板からなるインナとアウタとの間に断熱性を有する吸音材が挟まれた構成を有し、前記複数のパイプ部４及び集合管部５の外形に対応した形状を有している被覆体であるインシュレータ本体６と、インシュレータ本体６の内側に固定された断熱材７とを備えている。
【００１７】
インシュレータ本体６は、図４及び図５に示されるように、エキマニ２のエンジン１側に配置される内側部材８と、エキマニ２のエンジン１とは反対側に配置される外側部材９とが組み合わされて構成される。インシュレータ本体６の外周部において外方に開放された開放端部１０とエキマニ２との間は、耐熱性を有する材料からなるシール材１１でシールされる。さらに、インシュレータ本体６には、図４に示されるように熱交換媒体である空気の媒体流入口である流入口１２と、媒体流出口である流出口１３とが形成される。流入口１２は例としてインシュレータ本体６の下方側に形成され、流出口１３はインシュレータ本体６の上方側に形成される。また、断熱材７は、図３及び図５に示されるように、エキマニ２との間に隙間をあけて配置され、この隙間が後述する熱交換媒体である空気が流れる媒体通路１４を構成する。媒体通路１４の下方側端部は前記空気の流入口１２に連通され、媒体通路１４の上方側端部は空気の流出口１３に連通される。
【００１８】
また、この媒体通路１４がエキマニ２の各パイプ部４に沿った形状となり、しかも、パイプ部４ごとに形成されるようにするために、図３及び図５に示されるように、内側部材８に各パイプ部４の間に、各パイプ部４を相互に区分する隔壁板１５が設けられる。隔壁板１５は、例として、前記インナ或いはアウタと同一の材料の金属板を図５に示されるように波状に屈曲させて構成してもよく、或いは、各パイプ部４の間毎に単一の金属板を溶接などで固定するようにしてもよい。このような隔壁板１５のエキマニ２側にも、例として前記断熱材７と同一の材料からなる断熱材１６が配置される。断熱材１６は、例として、無機繊維などからなるブランケット状耐熱素材を無機繊維からなるクロスで被覆して縫合するなどで成形したものが好適に用いられる。
【００１９】
このような隔壁板１５と断熱材１６とを含んで隔壁部材３０が構成される。このようにして、外側部材９及び断熱材７と、前記隔壁部材３０とによって、パイプ部４ごとに区分された複数の個別媒体通路１７がそれぞれ形成され、各個別媒体通路１７が前記媒体通路１４を構成する。
【００２０】
このとき、前記断熱材７は、インシュレータ本体６の外側部材９に密着させて配置してもよく、或いは、前記隔壁部材３０で各パイプ部４を隙間なく区分するために、隔壁部材３０の屈曲形状に沿って湾曲するように形成してもよい。
【００２１】
以下、図１を参照して、インシュレータ３を含む前記熱利用装置２５の構成について説明する。本実施例では、前記エキマニ２に前述したインシュレータ３が装着されると共に、エンジン１からエキマニ２を介して燃焼排ガスが流れる排気部材の一部を構成する触媒部１８にもインシュレータ１９が装着される。インシュレータ１９の排出側にはマフラー（図示せず）が接続される。インシュレータ１９の構成は、前述したインシュレータ３の構成と同一の構成でもよく、その他の任意の構成でもよい。このとき、インシュレータ１９に必要な最小限の構成は、前記インシュレータ３と同様に、断熱材などを用いて触媒部１８を保温すると共に、インシュレータ１９によって触媒部１８を実質的に密封することである。また、インシュレータ１９の内部には、図１に示されるように、触媒部１８を加熱するためのヒータ２０が設けられる。ヒータ２０は、後述するような電子的な制御手段によって通電が制御される。
【００２２】
インシュレータ３の前記熱交換媒体である空気の流入口１２と流出口１３とには、空気の流入と流出とを制御するためのバルブＶＢ１、ＶＢ２がそれぞれ設置される。また、前記インシュレータ１９にも空気の流入口２１と流出口２２とが形成され、これら流入口２１及び流出口２２にもそれぞれバルブＶＢ３、ＶＢ４がそれぞれ設置される。流入制御用のバルブＶＢ１、ＶＢ３付近には空気をバルブＶＢ１、ＶＢ３に強制的に供給するためのファン２３、２４がそれぞれ設置される。また、触媒部１５には触媒部１８の温度を検出するための温度センサ２６が設置され、エキマニ２にもエキマニ２の温度を検出するための温度センサ２９が設けられる。
【００２３】
本実施例の熱利用装置２５において、インシュレータ３の流出口１３は、図示しないダクトなどを介して、空気の流入口１２、２１や、自動車のエアコンディショナのヒータ用ダクトにそれぞれ連結される。流出口２２からの昇温された空気は、例として他の熱交換媒体と熱交換を行い、この熱交換媒体によって温度差発電など他の用途に用いる。
【００２４】
本実施例では、前記インシュレータ３、１９、バルブＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４、ファン２３、２４などを含んで、前記熱利用装置２５が構成される。
【００２５】
以下、図６を参照して、熱利用装置２５の電気的構成について説明する。熱利用装置２５は、例としてマイクロコンピュータやシーケンス回路などによって構成される制御装置２７を備えている。制御装置２７には、触媒温度センサ２６及びエキマニ温度センサ２９などが信号入力手段として接続され、また、制御対象として前述したバルブＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４、ヒータ２０及びファン２３、２４が接続される。制御装置２７は、センサ２６、２９からの信号に基づいて、一例として後述するような制御フローに従ってバルブＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４、ヒータ２０及びファン２３、２４の動作状態を制御する。
【００２６】
以下、図７を併せて参照して、本実施例の熱利用装置２５の動作について説明する。図７のステップａ１において、制御装置２７は触媒温度センサ２６からの信号に基づいて、触媒部１８の温度θが触媒活性化温度Ｔｋ未満であるかどうかを判断する。このステップａ１の判断が肯定である限り、エンジン１は回転しておらず冷えた状態であるか、あるいはエンジン１が回転開始直後の状態などである。このとき、処理はステップａ２に移り前記各バルブＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４を、下記第１表に示されるような各バルブＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４が全て閉止される第１制御状態に制御してステップａ１に戻り、触媒部１８の温度θの検出と、温度θと前記触媒活性化温度Ｔｋとの比較を継続する。
【００２７】
【表１】
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これにより、インシュレータ３、１９で実質的に密封されたエキマニ２及び触媒部１８は外部に対して断熱状態となり、エンジン１の回転開始後はエキマニ２及び触媒部１８の内部を通過する燃焼排ガスによって急速に昇温される。
【００２８】
エンジン１の回転が継続するなどして、触媒部１８の温度が上昇し、ステップａ１の判断が否定になると、処理はステップａ３に移り、各バルブＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４を上記第１表に示されるような、各バルブＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４が全て開放される第２制御状態に制御する。これにより、図１に示されるように、空気の流入口１２、２１から外部の空気がインシュレータ３、１９内に流入し、エキマニ２及び触媒部１８と熱交換を行って空気の温度が上昇すると共に、エキマニ２及び触媒部１８を冷却し、流出口１３、２２からインシュレータ３、１９の外部に流出する。これにより、エキマニ２及び触媒部１８の冷却が行われる。
【００２９】
ステップａ４で、制御装置２７はエキマニ２の温度センサ２９からの信号に基づいて、エキマニ２が過熱状態であるかどうかを判断する。過熱状態でなければステップａ５でファン２３、２４を停止状態とし、前述したステップａ１の処理に戻る。
【００３０】
これは、エンジン１が回転して触媒温度が触媒活性化温度Ｔｋに到達した場合でも、エキマニ２が過熱状態でなければ、前記バルブＶＢ１、ＶＢ２、ＶＢ３、ＶＢ４を全て開放した開閉状態によるインシュレータ３、１９内の自然通風で、エキマニ２と触媒部１８との冷却を行うようにするものである。
【００３１】
一方、エキマニ２が過熱状態であることがステップａ４で判断されると、ステップａ６でファン２３、２４が回転され、エキマニ２の温度が過熱を判定する基準温度を下回るまでファン２３、２４の回転が継続される。このファン２３、２４の回転の継続中にエキマニ２の温度が前記基準温度を下回ったことがステップａ４で判断されると、処理はステップａ５に移ってファン２３、２４の回転を停止し、ステップａ１に戻る。
【００３２】
これは、例として、走行中にエキマニ２が過熱状態になると、火災などの重大な危険が想定されるので、エキマニ２が過熱状態である限り、前記ファン２３、２４を駆動してインシュレータ３、１９内に強制的に通気を実行し、エキマニ２及び触媒部１８の温度を急速に低下させようとするものである。また、例として、高速走行後に停止して直ちにエンジン１を停止させる場合でも、エキマニ２や触媒部１８に対する自然通風による冷却が不能となるので、このときにも、上記処理の流れにより、ファン２３、２４で強制冷却が行われる。
【００３３】
このようにして、本実施例の熱利用装置２５では、エンジン１のコールドスタート時、特に、外気温度が寒冷な状態でエンジン１をスタートさせる場合、エキマニ２及び触媒部１８がインシュレータ３、１９によって外気から断熱された状態で、前記燃焼排ガスで加熱されるので、触媒部１８が触媒活性化温度Ｔｋに到達する時間が格段に短縮され、エンジン１が搭載された自動車の使用性が格段に向上される。
【００３４】
また、インシュレータ３の流出口１３からの昇温された空気は、自動車のエアコンディショナのヒータ用ダクトにも供給されるので、前記寒冷な状況下での自動車の搭乗者に対して暖房用の温風を供給する場合に、温風の温度を急速に上昇することができ、自動車の使用性を格段に向上することができる。
【００３５】
本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、例として図８〜図１１に示される変形例などが実施可能である。図８は前記実施例における前記隔壁部材３０の第１の変形例の隔壁部材３０ａの斜視図である。隔壁部材３０ａは、例としてインシュレータ３の内側部材８に、内側部材８と同一の材料からなる支持板３１を例として溶接などで固定して立設し、この支持板３１を遊端部から挟み込むように断熱材１６を固定する構成である。
【００３６】
図９は隔壁部材３０の第２の変形例の隔壁部材３０ｂの斜視図である。隔壁部材３０ｂは、例として、インシュレータ３の内側部材８に、金属棒などの材料を逆Ｌ字状に成形した留め具３２を溶接などで固定し、前記断熱材１６を平板状として積層し、しかも、先端になるほど先細となるようにしたものである。
【００３７】
図１０は隔壁部材３０の第３の変形例の隔壁部材３０ｃの斜視図である。隔壁部材３０ｃは、例として、Ｕ字状の鋼板からなる支持部材３３の凹面部３４と周辺部３５を覆うように断熱材１６を巻き付けて縫合した構成であり、外方に露出している凸面部３６に略Ｕ字状に湾曲したブラケット３７を固定し、このブラケット３７を前記インシュレータ３の内側部材８などにスポット溶接などで固定したものである。
【００３８】
図１１は隔壁部材３０の第４の変形例の隔壁部材３０ｄの斜視図である。隔壁部材３０ｄは、前述したように、無機繊維などからなるブランケット状の断熱素材を金属メッシュ３８で被覆した構成の断熱材１６ａを用い、この断熱材１６ａを第１実施例における隔壁部材１６のような外観形状に成形したものである。このような成形された断熱材１６ａを、例として、インシュレータ３の内側部材８に溶接などで固定するようにしたものである。
【００３９】
図８〜図１１に示したいずれの隔壁部材３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄもその形状と断熱材としての材料的な特性から、前記実施例における隔壁部材１６と同様な機能を実現できるのはあきらかである。
【００４０】
本発明は、前記各実施例に限定されるものはなく、本発明の精神を逸脱しない範囲で広範な変形例を含むものである。
【００４１】
以上要するに、ヒートインシュレータは、被覆体と断熱材とを含んで構成されている。このヒートインシュレータは、内燃機関の排気部材としての排気マニホールドや触媒部の形状に対応する形状を有して排気部材を覆っている。また、ヒートインシュレータはその外周部において外方に開放された開放端部を有しており、この開放端部はシール材でシールされ、媒体通路を通過する熱交換媒体が流入する媒体流入口と、上記排気部材によって温度変化した熱交換媒体が流出する媒体流出口とがヒートインシュレータに形成されている。
【００４２】
このようにして、本発明のヒートインシュレータは、排気部材を覆うと共に、その外周部の開放端部がシール材でシールされている。これにより、内燃機関が起動されて発熱が開始されると、熱交換媒体はヒートインシュレータと排気部材との間の隙間で効率的に昇温され、媒体流出口から取り出されて利用される。従って、従来では単に放熱されていた内燃機関の排気部材からの熱を有効に再利用することが可能になり、エネルギーロスを抑制することができる。また、排気部材に対してヒートインシュレータの断熱材が断熱作用を実現するので、排気部材からの熱が熱交換媒体に伝播される熱交換効率を向上することができる。
【００４３】
また、上記寒冷な状況下で内燃機関をスタートさせるとき、排気部材は断熱材を含むヒートインシュレータで覆われるので、排気部材の昇温速度が向上される。これにより、内燃機関が自動車に用いられる場合に、自動車のエアコンディショナのヒータ機能が作用するのに必要な時間を短縮することができ、上記内燃機関が用いられる自動車などの使用性が格段に向上される。
【００４４】
上記排気部材としての、パイプ部が組合わされた排気マニホールド側のヒートインシュレータでは、各パイプ部の間に各パイプ部を他のパイプ部から遮蔽する遮蔽部材が設けられている。このため、排気マニホールドのパイプ部とヒートインシュレータとの間の前記媒体通路が、パイプ部ごとに各パイプ部材に沿った形状で設けられることになり、熱交換媒体が各パイプ部間に亘って移動したり過流を生じたりするなどの不所望な経路で流れる事態が防止され、熱交換媒体に対する排気マニホールドからの熱交換の効率を更に向上することができる。
【００４５】
しかも、上記排気部材としての、内燃機関の排気経路に設けられる触媒部側のヒートインシュレータに、排気マニホールド側のヒートインシュレータの媒体流出口からの熱交換媒体が供給されるようにしているので、寒冷な状況下で、外気温と同一の温度になるまで冷却された内燃機関をスタートさせるコールドスタートを想定すると、触媒部は触媒部内を通過する燃焼排ガスに加えて排気マニホールドで熱交換されて昇温された熱交換媒体からの熱で加熱される。従って、触媒部内を通過する燃焼排ガスのみで加熱される場合と比較し、触媒温度を適切な作用温度にまで上昇させるのに必要な時間が短縮され、内燃機関を用いる自動車などの使用性を向上することができる。
【００４６】
そして、前記ヒートインシュレータを用いる内燃機関の排気系における熱利用装置は、被覆体と断熱材とを含んで構成されている。このヒートインシュレータは、内燃機関の排気部材の形状に対応する形状を有して排気部材を覆っている。また、ヒートインシュレータはその外周部において外方に開放された開放端部を有しており、この開放端部はシール材でシールされ、媒体通路を通過する熱交換媒体が流入する媒体流入口と、上記排気部材によって温度変化した熱交換媒体が流出する媒体流出口とがヒートインシュレータに形成されている。このようなヒートインシュレータが内燃機関の排気部材に装着され、上記媒体流入口と媒体流出口とには、媒体流入口と媒体流出口とにおける熱交換媒体の流量を調節する流量調節手段がそれぞれ設けられ、各流量調節手段は、上記排気部材の温度を含む内燃機関の動作状態に対応して個別に開放／遮断制御されているので、内燃機関の冷却状態からのスタート時には、各流量調節手段を遮断状態として排気部材の保温などを図り、排気部材の温度が所定温度付近となる駆動時には、各流量調節手段を開放状態として排気部材の適切な冷却などを図り、停止直後には、各流量調節手段を開放状態として排気部材の冷却などを図るなどの作用を実現することができる。これにより、前述したようなエネルギーロスの抑制と熱交換の高効率化とを図ることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１…エンジン
２…エキマニ
３，１９…インシュレータ
４…パイプ部
５…集合管部
６…インシュレータ本体
７，１６…断熱材
８…内側部材
９…外側部材
１０…開放端部
１１…シール材
１２，２１…流入口
１３，２２…流出口
１４…媒体通路
１５…隔壁板
１７…個別媒体通路
１８…触媒部
２０…ヒータ
２３，２４…ファン
２５…熱利用装置
２６，２９…温度センサ
２７…制御装置
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ…隔壁部材
３１…支持板
３２…留め具
３３…支持部材
３４…凹面部
３５…周辺部
３６…凸面部
３７…ブラケット
３８…金属メッシュ
ＶＢ１，ＶＢ２，ＶＢ３，ＶＢ４…バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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