(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスが導入されると共に導入された排気ガスを分岐する分岐部と、この分岐部に接続され前記排気ガスの熱で媒体を温める熱交換器と、この熱交換器に対して離間して設けられ一端が前記分岐部に接続される迂回路と、この迂回路の下流側端部に取付けられ前記迂回路を開閉するバルブと、このバルブの下流に設けられ前記バルブを収納するバルブ室と、前記媒体の温度で作動し前記バルブ室に支持されている回転軸を回転させるアクチュエータとを備えている排熱回収装置において、
前記回転軸は、前記バルブ室を上方に向かって延ばした延長部に貫通支持され、
前記熱交換器の本体であるコアケースは、略コの字形状を呈すると共に、前記迂回路の上方及び両側方に沿って延ばされていることを特徴とする排熱回収装置。
【請求項２】
前記熱交換器は、前記分岐部に形成された接続口を介して前記分岐部に直接接続され、前記接続口は、前記コアケースと同じ形状を呈することを特徴とする請求項１記載の排熱回収装置。
【請求項３】
前記迂回路の下端は、前記コアケースの下端よりも低い位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の排熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスの熱で媒体を温める排熱回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関で発生した排気ガスの熱で、熱交換器内の媒体を温める排熱回収装置が知られている（例えば、特許文献１（図３）参照。）。
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１０に示すように、排熱回収装置１００は、排気ガスを導入する導入口１０１と、この導入口１０１から上方に向かって延ばされる第１通路１０２と、この第１通路１０２の一部に設けられ排気ガスと媒体とで熱交換を行う熱交換器１０３と、第１通路１０２を迂回するように設けられる第２通路１０４と、この第２通路１０４の下流に設けられ第１通路１０２及び第２通路１０４を開閉するバルブ１０５とからなる。
【０００４】
バルブ１０５は、熱交換器１０３内の媒体の温度が所定の温度よりも高い場合に、第１通路１０２の出口１０２ａを閉じる。第１通路１０２を閉じることで、排気ガスは、第２通路１０４を流れる。第２通路１０４を流れ、媒体との熱交換を行わずに外部へ排出される。
【０００５】
熱交換器１０３は、第２通路１０４に対して離間して設けられる。離間して設けられることで、第２通路１０４を通過する排気ガスの熱が、熱交換器１０３に伝わることを防止することができる。
【０００６】
ところで、排熱回収装置を車両に用いる場合に、排熱回収装置は車体の底部に取り付けられることが多い。車体の底部は路面からの距離が短く、底部に取り付けられる排熱回収装置は、路面に接地しやすい。  
また、車体の底部は他の様々な部品があり、限られた空間の中でその空間に合わせてできるだけコンパクトにすることが望まれている。
【０００７】
レイアウトに優れた排熱回収装置の提供が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−０３０５６９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、レイアウトに優れた排熱回収装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、排気ガスが導入される分岐部と、この分岐部に接続され排気ガスの熱で媒体を温める熱交換器と、この熱交換器に対して離間して設けられ一端が分岐部に接続される迂回路と、この迂回路の下流側端部に取付けられ迂回路を開閉するバルブと、このバルブの下流に設けられバルブを収納するバルブ室と、媒体の温度によって作動しバルブ室に支持されている回転軸を回転させるアクチュエータとを備えている排熱回収装置において、
回転軸は、バルブ室を上方に向かって延ばした延長部に貫通支持され、
熱交換器の本体であるコアケースは、略コの字形状を呈すると共に、迂回路の上方及び両側方に沿って延ばされていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明では、熱交換器は、分岐部に形成された接続口を介して分岐部に直接接続され、接続口は、コアケースと同じ形状を呈することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明では、迂回路の下端は、コアケースの下端よりも低い位置に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明では、コアケースは、断面視で略コの字形状を呈し、迂回路の上方及び両側方に沿って延ばされている。コアケースで迂回路を囲うため、伝熱チューブを複数の位置に分けて配置することができる。伝熱チューブを複数の位置に分けることで、迂回路の上方に配置される伝熱チューブの数を少なくすることができる。迂回路上方の伝熱チューブの数を少なくすることで、排熱回収装置の高さ方向への長さを短くすることができる。即ち、高さの低いレイアウトに優れた排熱回収装置ということができる。
【００１６】
加えて、回転軸は、バルブ室を上方に向かって延ばした延長部に貫通支持され、延長部の前方にコアケースの一部が配置されている。延長部の前方のスペースにコアケースを配置することで、スペースを有効に活用することができる。
【００１７】
さらに、コアケースを略コの字形状とすることで、重量物である熱交換器をバランスよく配置することができる。
【００２０】
請求項２に係る発明では、熱交換器が繋がれる接続口の形状は、コアケースと同じ形状を呈する。接続口の形状をコアケースと同じ形状にすることで、コアケース内に配置される伝熱チューブに、容易に排気ガスを導くことができる。即ち、円滑に排気ガスを流すことができる。
一方、コアケースは、迂回路の一部を囲うように配置されている。コアケースが迂回路の一部を囲う形状とされることで、コアケース内に配置される伝熱チューブは、それぞれ迂回路の近傍に配置される。迂回路の中心から近い位置で、迂回路を囲うように各伝熱チューブが配置されることで、各伝熱チューブに均一に排気ガスを送ることができる。
即ち、排気ガスを円滑に且つ各伝熱チューブに均一に流すことができる。
【００２１】
請求項３に係る発明では、迂回路の下端は、コアケースの下端よりも低い位置に設けられている。通常の使用状態では、排熱回収装置が路面に接触することはない。ただし、想定外の突起に乗り上げるなどして、突起に排熱回収装置が接触する可能性は皆無とはいえない。この場合には、迂回路を低い位置に設けることで、コアケースよりも迂回路が先に接地する。迂回路を先に接地させることで、コアケースを保護する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る排熱回収装置の分解斜視図である。
【図２】本発明に係る排熱回収装置の斜視図である。
【図３】実施例１に係る排熱回収装置の断面図である。
【図４】図３の４−４線断面図である。
【図５】図３の５−５線断面図である。
【図６】バルブが迂回路を開いている状態を説明する図である。
【図７】本発明に係る排熱回収装置と比較例とを対比する図である。
【図８】実施例２に係る排熱回収装置の断面図である。
【図９】実施例３に係る排熱回収装置の断面図である。
【図１０】従来の技術の基本構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【実施例１】
【００２５】
先ず、本発明の実施例１を図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、排熱回収装置１０は、導入された排気ガスを２つの流路に分岐する分岐部１１と、この分岐部１１の下流に接続され内部に媒体が流される熱交換器１２と、この熱交換器１２に繋がれ熱交換器１２内の媒体の温度で作動するサーモアクチュエータ１３と、このサーモアクチュエータ１３が接続された熱交換器１２を迂回する迂回路１４と、この迂回路１４が通されると共に熱交換器１２の下流に接続される合流部１５と、この合流部１５の下流に接続されるバルブ室１６と、このバルブ室１６に支持される回転軸１７と、この回転軸１７に固定され迂回路１４の下流端部１４ｂを閉じるバルブ１８とからなる。
【００２６】
熱交換器１２は、略コの字形状に形成されたコアケース２１と、このコアケース２１に収納された複数の伝熱チューブ２２とからなる。
熱交換器１２の上流端部１２ａは、分岐部１１に接続され、下流端部１２ｂは、合流部１５に接続される。
【００２７】
迂回路１４は、筒状の本体部２４と、本体部２４の下流から拡径される拡径部２５とからなる。
迂回路１４の下流端部１４ｂは、バルブ室１６に収納されバルブ１８で閉じられる。
【００２８】
バルブ室１６は、バルブ１８が収納される室部２７と、この室部２７から上方に向かって延長され上方に突出する延長部２８とからなる。この延長部２８に回転軸１７が貫通支持される。
【００２９】
回転軸１７の一端は、延長部２８の側面に取り付けられたキャップ３１に覆われる。回転軸１７の他端に、バルブ１８を閉じ方向に付勢するばね３２が取り付けられると共にこのばね３２の抜けを防止する抜け止め板３３が取り付けられる。抜け止め板３３に、バルブ１８を開くためのレバー部材３４が取り付けられる。詳細を次図で説明する。
【００３０】
図２に示すように、熱交換器１２の側方にサーモアクチュエータ１３が取り付けられ、このサーモアクチュエータ１３のロッド３６がレバー部材３４に接触している。
熱交換器１２内の媒体の温度が高くなることで、サーモアクチュエータ１３のロッド３６は、矢印（１）で示すように前進する。ロッド３６は、ばね３２がバルブ（図１、符号１８）を閉じようとする力に抗して前進する。
【００３１】
なお、サーモアクチュエータ以外にも、任意のアクチュエータを用いることができる。また、アクチュエータの取付位置は、排熱回収装置本体（熱交換器１２に直接繋がれる場合）に限られない。
それぞれの部材がどのように接続されているかについて詳細を次図で説明する。
【００３２】
図３に示すように、分岐部１１は、下流側に熱交換器１２及び迂回路１４が接続される第１の基体３８と、この第１の基体３８に重ね合わされ第１の基体３８と共に閉断面を形成する第１の蓋体３９とからなる。第１の基体３８に第１の蓋体３９を重ね合わせて、溶接することで分岐部１１は形成される。
【００３３】
第１の基体３８には、熱交換器１２が接続される接続口３８ａと、迂回路１４に接続される接続口３８ｂとが設けられる。
第１の蓋体３９には、排気ガスを導入するための排ガス導入部３９ａが一体的に設けられる。
【００３４】
分岐部１１のそれぞれの接続口３８ａ，３８ｂに熱交換器１２、迂回路１４を溶接する。分岐部１１を介して接続し溶接することで、熱交換器１２及び迂回路１４に単純な形状の部材を用いることができる。単純な形状の部材を分岐部１１に接続し、溶接する。各部材の形状が単純であることにより、溶接作業を容易に行うことができる。
【００３５】
加えて、第１の蓋体３９を第１の基体３８に被せることで、分岐部１１は断面視略矩形の閉断面を形成する。閉断面を略矩形とした場合は、分岐部１１の組み立てを容易に行うことができる上に、熱交換器１２、迂回路１４の溶接作業も容易に行うことができ、特に有益である。
【００３６】
排ガス導入部３９ａ側を第１の基体にし、熱交換器１２、迂回路１４が接続される部材を第１の蓋体とすることもできる。
即ち、閉断面状の分岐部１１を形成することで、熱交換器１２、迂回路１４の溶接作業を容易に行うことができる。
【００３７】
合流部１５も分岐部１１と基本的な構成及び作用は同じである。即ち、熱交換器１２及び迂回路１４が接続される第２の基体４１と、この第２の基体４１に重ね合わされ第２の基体４１と共に閉断面を形成する第２の蓋体４２とからなる。
【００３８】
第２の基体４１には、熱交換器１２が接続される接続口４１ａと、迂回路１４に接続される接続口４１ｂとが設けられる。
第２の蓋体４２には、バルブ室１６が接続される接続口４２ａが一体的に設けられる。
【００３９】
回転軸１７は、バルブ室１６を上方に向かって延ばした延長部２８に貫通支持され、延長部２８の前方（上流側）にコアケース２１の一部が配置されている。延長部２８の前方のスペースにコアケース２１を配置することで、スペースを有効に活用することができる。
【００４０】
熱交換器１２のコアケース２１と伝熱チューブ２２との間に、媒体が流される。媒体の温度が低い場合は、バルブ１８が閉じている。
バルブ１８が閉じていることで、分岐部１１に導入された排気ガスは、熱交換器１２に向かって流れる。排気ガスは、熱交換器１２の伝熱チューブ２２内を流れる。伝熱チューブ２２内を流れることで、伝熱チューブ２２の外周を流れる媒体と熱交換を行う。即ち、媒体を温める。媒体を温め温度の下がった排気ガスは、合流部１５を流れ、迂回路１４の外周面に沿ってバルブ室１６に流れる。
迂回路１４が閉じられている場合の排気ガスの流れについてさらに詳細に次図で説明する。
【００４１】
図４に示すように、迂回路１４が閉じられている場合は、分岐部１１に導入された排気ガスが、排ガス導入部（図３、符号３９ａ）の中心Ｏから各伝熱チューブ２２に向かって広がりながら流れる（矢印（２）参照）。又は、排気ガスは、第１の基体３８に沿って広がりながら伝熱チューブ２２に流れる。
【００４２】
接続口３８ａの形状をコアケース２１と同じ形状（コの字形状）にすることで、コアケース２１内に配置される伝熱チューブ２２に、容易に排気ガスを導くことができる。即ち、円滑に排気ガスを流すことができる。
一方、コアケース２１は、迂回路１４の一部を囲うように配置されている。コアケース２１が迂回路１４の一部を囲う形状とされることで、コアケース２１内に配置される伝熱チューブ２２は、それぞれ迂回路１４の近傍に配置される。迂回路１４の中心Ｏから近い位置で、迂回路１４を囲うように各伝熱チューブ２２が配置されることで、各伝熱チューブ２２に均一に排気ガスを送ることができる。
即ち、排気ガスを円滑に且つ各伝熱チューブ２２に均一に流すことができる。
分岐部１１に迂回路１４の上流端部１４ａと、熱交換器１２の上流端部１２ａとを接続する。
コの字形状のコアケース２１を用いる効果について詳細を次図で説明する。
【００４３】
図５に示すように、迂回路１４に対して所定の距離を保ちながら、コアケース２１が迂回路１４の周縁に設けられる。
コアケース２１は、断面視で略コの字形状を呈する。略コの字形状とすることで、重量物である熱交換器１２をバランスよく配置することができる。
【００４４】
加えて、コの字形状のコアケース２１で迂回路１４を囲うため、迂回路１４の一部を外気に接触させることができる。外気に接触させることで、迂回路１４と熱交換器１２との間に熱が篭もらない。熱が篭もらないため、熱交換を行わない状態の時に迂回路１４から熱交換器１２に向かって熱が移動することを防止できる。
【００４５】
さらに、コアケース２１は、迂回路１４の上方及び両側方に沿って延ばされている。地面から排熱回収装置１０を見上げた場合に、コアケース２１の一部に迂回路１４が重なる。迂回路１４が重なることで、地面からの飛び石に対して、コアケース２１を保護することができる。
【００４６】
排気ガスで媒体を温め続けるうちに、媒体の温度が所定の温度に達する。所定の温度に達すると、熱交換を終了する。迂回路１４を開放し排気ガスを迂回路に流すことで、熱交換を終了する。詳細は次図で説明する。
【００４７】
図６に示すように、媒体の温度が所定の温度に達すると、サーモアクチュエータ１３内のワックスが膨張し、ロッド３６を前進させる。ロッド３６が前進することで回転軸１７を回転させ、バルブ１８を開く。バルブ１８が開かれることで、排気ガスは迂回路１４を通過し、熱交換を終了する。
【００４８】
再び、媒体の温度が下がると、サーモアクチュエータ１３内のワックスが収縮する。ロッド３６は、サーモアクチュエータ１３内の戻しばねの作用により後退する。ロッド３６が後退することで、バルブ１８を閉じる。
【００４９】
回転軸１７は、バルブ室１６を上方に向かって延ばした延長部２８に貫通支持され、延長部２８の前方にコアケース２１の一部が配置されている。延長部２８の前方のスペースにコアケース２１を配置することで、延長部２８前方のスペースを有効に活用することができる。
【００５０】
バルブ室１６を延ばした延長部２８で回転軸１７を支持するタイプの排熱回収装置１０において、延長部２８前方のデッドスペースを有効に活用することは、バルブ室１６をコンパクトに保ちつつ、装置全体としてもコンパクトにするために有効である。  
【００５１】
排ガス導入部３９ａ、分岐部１１、迂回路１４、バルブ室１６は同一の軸４４上に配置される。同一の軸４４上に配置されることで、バルブ１８が開放している場合の排気ガスの流れを円滑にすることができる。
このような排熱回収装置１０のさらなる作用を次図で説明する。
【００５２】
図７（ａ）の比較例に示すように、矩形のコアケース１１１内に複数の伝熱チューブ１１２を積層した場合は、路面Ｒから車体底部Ｂまでの長さが少なくともｈ１だけ必要になる。
【００５３】
一方（ｂ）の実施例に示すように、コの字形状のコアケース２１を用いた場合は、迂回路１４の側方に伝熱チューブ２２ｓを配置することができる。迂回路１４の側方に伝熱チューブ２２ｓを配置することで、路面Ｒから車体底部Ｂまでの長さがｈ２だけあればよい。即ち、ｈ２＜ｈ１とすることができる。
【００５４】
即ち、伝熱チューブ２２ｕ，ｓを迂回路１４に対して複数の位置に分けることで、迂回路１４の上方に配置される伝熱チューブ２２ｕの数を少なくすることができる。迂回路１４上方の伝熱チューブ２２ｕの数を少なくすることで、排熱回収装置１０の高さ方向への長さを短くすることができる。
【００５５】
図４も合わせて参照すると、迂回路１４を囲うようにコアケース２１が配置されることで、排ガス導入部（図３、符号３９ａ）の中心Ｏから、各伝熱チューブまでの長さを略均一にすることができる。各伝熱チューブまでの長さを均一にすることで、各伝熱チューブ２２に排気ガスを均一に流すことができる。各伝熱チューブ２２に排気ガスを均一に流すことで、効率よく熱交換を行うことができる。また、各伝熱チューブ２２に排気ガスを均一に流すため、排気ガスを円滑に流すことができる。
排熱回収装置１０の別実施例について次図以降で説明する。
【実施例２】
【００５６】
次に、本発明の実施例２を図面に基づいて説明する。
図８に示されるように、断面視略矩形である迂回路５１の下端５１ｃは、コアケース５２の下端５２ｃよりも低い位置に設けられている。
【００５７】
通常の使用状態では、排熱回収装置５０が路面に接触することはない。ただし、想定外の突起に乗り上げるなどして、突起に排熱回収装置５０が接触する可能性は皆無とはいえない。この場合には、迂回路５１を低い位置に設けることで、コアケース５２よりも迂回路５１が先に接地する。迂回路５１を先に接地させることで、媒体が収納されたコアケース５２を保護する。
更なる別実施例について次図で説明する。
【実施例３】
【００５８】
次に、本発明の実施例３を図面に基づいて説明する。
図９に示されるように、排熱回収装置６０は、熱交換器６１の本体であるコアケース６２が、略Ｌ字形状を呈すると共に、迂回路６３の上方及び側方に沿って延ばされている。
【００５９】
また、サーモアクチュエータ６４は、迂回路６３の側面のうち、コアケース６２が設けられるのとは逆側の側面に沿って配置される。
【００６０】
コアケース６２の厚さの分、サーモアクチュエータ６４を迂回路６３に近づけて配置することができる。サーモアクチュエータ６４を迂回路６３に近づけることで、排熱回収装置６０をさらにコンパクトにすることができる。
【００６１】
なお、サーモアクチュエータ６４は、迂回路６３の側面のうち、コアケースが設けられるのと同側の側面に沿って配置することもできる。
この場合も、コアケース６２を略Ｌ字形状にすることで、排熱回収装置６０をコンパクトに配置することができる。
【００６２】
尚、本発明に係る排熱回収装置は、排熱回収器の他、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）クーラ等にも適用可能であり、その他の用途に適用することは差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の排熱回収装置は、車両に好適である。
【符号の説明】
【００６４】
１０，５０，６０…排熱回収装置、１１…分岐部、１２，６１…熱交換器、１３，６４…サーモアクチュエータ、１４，５１，６３…迂回路、１６…バルブ室、１７…回転軸、１８…バルブ、２１，５２，６２…コアケース、２８…延長部、３８ａ…（熱交換器への）接続口。
【図１】
0005581246.tif 000002
【図２】
0005581246.tif 000003
【図３】
0005581246.tif 000004
【図４】
0005581246.tif 000005
【図５】
0005581246.tif 000006
【図６】
0005581246.tif 000007
【図７】
0005581246.tif 000008
【図８】
0005581246.tif 000009
【図９】
0005581246.tif 000010
【図１０】
0005581246.tif 000011