(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一蒸気発生器（２２）及び第二蒸気発生器（２３）を備え、
前記第一蒸気発生器（２２）及び前記第二蒸気発生器（２３）は、それぞれに、
熱交換器（３）が配置されている熱交換チャンネル（２）と、
前記熱交換チャンネル（２）をバイパスするバイパスチャンネル（４）とを備え、
前記熱交換チャンネル（２）及び前記バイパスチャンネル（４）は、前記第一及び第二蒸気発生器（２２，２３）の動作中に加熱流体の流通を受けることができ、
前記第一及び第二蒸気発生器（２２，２３）の動作中に、前記熱交換器（３）は、蒸発させる媒体の流通を受けることができ、
前記熱交換チャンネル（２）は、前記バイパスチャンネル（４）を覆い、
前記バイパスチャンネル（４）は、前記バイパスチャンネル（４）を開閉するための制御エレメント（１９）を備え、
排気ガス吸気口（３０）と、前記第一蒸気発生器（２２）の吸気開口に流体的に接続される第一連結開口（３１）と、前記第二蒸気発生器（２３）の吸気開口に流体的に接続される第二連結開口（３２）とを備えるＹ管として設計される吸気側の連結エレメント（２８）と、
排気ガス排気口（３３）と、前記第一蒸気発生器（２２）の排気開口に流体的に接続される第一連結開口（３４）と、前記第二蒸気発生器（２３）の排気開口に流体的に接続される第二連結開口（３５）とを備えるＹ管として設計される排出側の連結エレメント（２９）とを更に備え、
前記第一蒸気発生器（２２）及び前記第二蒸気発生器（２３）は、互いに隣接して、かつ互いに略平行に配置され、
前記２つの蒸気発生器（２２、２３）に対して共通とされる流入接続部（５９）及び返流接続部（６０）とを有し、それぞれは、前記第一及び第二蒸気発生器（２２、２３）の前記各熱交換器（２４、２５）に流体的に接続されており、
前記第一及び第二蒸気発生器（２２、２３）に備えられたそれぞれの制御エレメント（１９）の駆動軸（５８）を連結する連結部材（２６）を駆動することで、当該各制御エレメント（１９）を同時に駆動する１つの駆動ユニットを備える蒸気発生システム。
【請求項２】
前記熱交換器（３）は、前記バイパスチャンネル（４）の周辺に螺旋状に配置される請求項１に記載の蒸気発生システム。
【請求項３】
前記第一及び第二蒸気発生器（２２，２３）は、筒状のハウジング（６）を備え、前記ハウジング（６）は、前記熱交換チャンネル（２）を覆い、前記ハウジング（６）内には略筒状に設計された前記バイパスチャンネル（４）が配置されることにより、前記熱交換チャンネル（２）は、前記バイパスチャンネル（４）及び前記ハウジング（６）の間に配置される環状の中間空間により形成され、当該中間空間に前記熱交換器（３）が配置される請求項１又は請求項２に記載の蒸気発生システム。
【請求項４】
前記熱交換器（３）は、管コイルとして設計され、前記管コイルは、前記バイパスチャンネル（４）の外周面（８）に沿って螺旋状に延びる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の蒸気発生システム。
【請求項５】
前記熱交換器（３）は、端部領域（９，１０）でのみ前記バイパスチャンネル（４）に固定され、前記端部領域（９，１０）間では非固定状態で前記バイパスチャンネル（４）の外周面に接触する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の蒸気発生システム。
【請求項６】
前記熱交換器（３）は、少なくとも前記端部領域（９，１０）間では、前記熱交換チャンネル（２）を包囲する前記ハウジング（６）から間隔を有して配置されている請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の蒸気発生システム。
【請求項７】
前記熱交換器（３）と前記バイパスチャンネル（４）との間に、金属フォームとされた断熱層（２０）が配置されている請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の蒸気発生システム。
【請求項８】
前記管コイルの外周面（１１）において、複数の円盤状フィンが形成され、当該各フィンが前記管コイルの前記外周面（１１）から半径方向に突出している請求項４乃至請求項７のいずれかに記載の蒸気発生システム。
【請求項９】
入口領域（１２）及び出口領域（１３）を有し、各領域において開口（２７）が形成され、当該開口（２７）を通じて前記熱交換チャンネル（２）が流体的に前記バイパスチャンネル（４）に接続される請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の蒸気発生システム。
【請求項１０】
作動媒体（４７）が循環する廃熱回収回路（４６）と、
前記作動媒体（４７）を蒸発させるために前記廃熱回収回路（４６）内に配置される、請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の蒸気発生システム（２１）と、
前記作動媒体（４７）を膨張させるために、前記蒸気発生システム（２１）よりも下流側となる前記廃熱回収回路（４６）内に配置される膨張器（４９）と、
前記作動媒体（４７）を凝縮させるために、前記膨張器（４９）よりも下流側となる前
記廃熱回収回路（４６）内に配置される凝縮器（５０）と、
前記廃熱回収回路（４６）内で前記作動媒体（４７）を流通させるために、前記凝縮器（５０）よりも下流側となる前記廃熱回収回路（４６）内に配置される送出装置（５１）とを備え、
前記蒸気発生システム（２１）の前記熱交換器（２４、２５）は、各々前記廃熱回収回路（４６）内に流体的に組み込まれ、
本廃熱回収装置の動作中、前記蒸気発生システム（２１）の前記熱交換チャンネル（２）は、いずれも、内燃エンジン（３６）の排気ガス（４４）の流通を受ける、自動車に適用可能な前記内燃エンジン（３６）に用いられる廃熱回収装置。
【請求項１１】
前記内燃エンジン（３６）の排気ガス（４４）を排出する少なくとも１個の排気ガスシステム（４５）と、請求項１０に記載の廃熱回収装置（３７）とを備え、前記蒸気発生システム（２１）の前記熱交換チャンネル（２）は、前記排気ガスシステム（４５）内に流体的に組み込まれている、自動車に適用可能な内燃エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気発生システム、廃熱回収装置、及び内燃エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ランキンサイクルプロセス又はクラウジウスランキンサイクルプロセスで、各プロセスの作動媒体を蒸発させるために蒸気発生器が採用されている。この場合、蒸気発生器は、原則として熱交換器を備え、又は、熱交換器の様式に従って構成されている。
【０００３】
ランキンサイクルプロセス又はクラジウスランキンサイクルプロセスに基づいて動作する廃熱回収装置は、適切な作動媒体が内部で循環する廃熱回収回路を備える。廃熱回収回路では、通常作動媒体を蒸発させる蒸気発生器と、作動媒体を膨張させる膨張器と、作動媒体を凝縮させる凝縮器と、廃熱回収回路にて作動媒体を流通させる送出装置とが、作動媒体の流れる方向に配置されている。このような廃熱回収装置を利用すれば、例えば内燃エンジン内で発生する廃熱を、当該内燃エンジンのエネルギー効率を向上させるために利用できる。例えば、膨張器を用いて機械的作業を発生させることができ、これを、内燃エンジンのサポートに利用できる。膨張器は、電力を発生させる発電機や、特に適切な充電装置と共に用いることで、内燃エンジンの電気構成、又は内燃エンジンを装備した車両の電気構成を提供するために利用可能である。
【０００４】
このような廃熱回収装置が非常に高いエネルギー効率を有するには、加熱流体、すなわち廃熱として利用される熱と、廃熱回収回路の作動媒体との間の熱交換が非常に重要である。
【０００５】
ドイツ公開公報（ＤＥ１０  ２００５  ０３９  ７９４  Ａ１）によれば、自動車内の内燃エンジンの排気システムに用いられる熱交換装置が知られている。この排気ガス熱交換器は、熱交換チャンネルを備える。さらに、熱交換装置は、熱交換チャンネルをバイパスするバイパスチャンネルを備えている。熱交換装置の製造コストを減らすために、２つのチャンネルについては、一方が他方を覆うように配置されている。既知の熱交換装置では、熱交換器が内燃エンジンの冷却回路内に流体的に組み込まれており、これにより、例えば、内燃エンジンを低温で始動させるときには、排気ガスにより内燃エンジンを急速に加熱可能とされている。同様に、内燃エンジンを装備した自動車のパッセンジャーコンパートメントの温度を上昇させるために、排気ガス内の熱が内燃エンジンの冷却回路により利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ドイツ公開公報  ＤＥ１０  ２００５  ０３９  ７９４  Ａ１
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、蒸気発生器又は廃熱回収装置について、改善した実施の形態を提供することである。
【０００８】
本発明によれば、上記問題は、独立請求項の基本概念を通して解決される。そして、好ましい実施の形態が、従属請求項の基本概念である。
【０００９】
本発明に係る蒸気発生器は、熱交換器が配置される熱交換チャンネルと、熱交換チャンネルをバイパスするバイパスチャンネルとを備え、熱交換チャンネルは、バイパスチャンネルを覆っている。この場合、蒸気発生器は、蒸発させる作動媒体が熱交換器を通じて導かれるように構成され、作動媒体を蒸発させるために必要な熱を供給する加熱流体は、熱交換器の周辺に供給され及び周辺を循環するように、熱交換チャンネルを通じて導かれる。ここで特に重要なことは、バイパスチャンネルは低い流れ抵抗で加熱流体が流通するように中央に配置されることである。このようにして、作動媒体の蒸発に比較的少ない熱だけが必要とされる場合における、熱交換器の過熱のリスクを減らすことができる。
【００１０】
好ましい実施の形態としては、熱交換器がバイパスチャンネルの周辺に螺旋状に配置される形態を挙げることができる。これは、本発明に係る蒸気発生器を非常にコンパクトに設計可能にする一方で、蒸気発生器の生産コストに好影響を及ぼす比較的簡単な方法により、本発明に係る蒸気発生器を技術的に実現できる。
【００１１】
特にコンパクトな設計で蒸気発生器を形成するために、蒸気発生器は、略筒状のハウジングを備えるものとすることが可能で、該ハウジング内には略筒状に形成されたバイパスチャンネルが配置されており、その結果、熱交換チャンネルは、バイパスチャンネル及びハウジング間に配置される環状の中間空間により形成される。そして熱交換器は、この環状空間に配置される。
【００１２】
生産が非常に簡単でコスト効果がある実施の形態としては、熱交換器は、管コイルとして形成され、これは、バイパスチャンネルの外周面に沿って螺旋状に延びたものとされる。特に、当該管コイルは、蒸気発生器から取り外し可能とされ、手間なく再設置可能な手法で形成されるようにしてもよい。このようにして、非常にメンテナンスが容易な、本発明に係る蒸気発生器の実現が可能となる。
【００１３】
更なる実施の形態として、熱交換器は、バイパスチャンネルの外周面に固定されていない状態で接触し、端部領域でのみバイパスチャンネルに固定される形態が挙げられる。このようにすれば、温度変化、特にバイパスチャンネル又は熱交換器の熱誘動膨張又は収縮による、熱交換器とバイパスチャンネルの温度差により発生する機械的ストレスは、回避されるか、或いは、少なくとも低減する。
【００１４】
熱交換器がハウジングに接触する際に、ハウジング方向での熱交換器の熱誘動膨張が、望ましくない機械的ストレスを確実に防止するために、更に開発された熱交換器の実施の形態として、少なくとも端部領域間でハウジングから間隔をおいて配置することが可能である。さらに、個々のコイル又は巻線を、少なくとも冷却状態で隣接しあうコイルが、軸方向に互いに接触しないように管コイル内で構成可能である。
【００１５】
好ましくは、特に金属フォームから成る断熱層が、熱交換チャンネルとバイパスチャンネルとの間に配置される。これにより、熱交換チャンネルとバイパスチャンネルとの間の断熱が著しく向上する。
【００１６】
熱交換チャンネルを流通する加熱流体、特に排気ガスと、熱交換器を流通する作動媒体との間の熱相互作用を改善するために、非常に好ましい実施の形態では、複数の円盤状フィンを管コイルの外周面に形成することができ、各フィンは、いずれの場合も管コイルの外周面から半径方向に突出可能とされる。循環螺旋状フィンも同様にして配置可能である。
【００１７】
好ましくは、蒸気発生器は、入口領域と出口領域とを備えることができ、これらの領域では、いずれにも、開口が形成されることが好ましい。この開口を、特に略管状設計のバイパスチャンネル内に配置することができるが、その代わりに、別個の管部分の形で実現することもできる。このようにして、排気ガス熱交換器に入る排気ガスを、熱交換チャンネル及びバイパスチャンネルの両方に選択的に確実に供給でき、熱交換器及びバイパスチャンネルから確実に排出することもできる。このようにして、入口領域及び出口領域は、熱交換装置に出入りする排気ガス用の流体スイッチの機能を果たすことができる。
【００１８】
非常に好ましい実施の形態では、バイパスチャンネルが、蒸気発生器の共通吸気口及び／又は共通排気口に位置合わせして軸方向に配置され、その結果、加熱流体は、一部に偏ることなく蒸気発生器を流通でき（特に、バイパスチャンネルに沿って流通するときは直線的に）、その結果、この場合、流れ抵抗を非常に低くすることが可能である。バイパスチャンネルは、実質的に前記吸気口／前記排気出口と同様の流れ断面を有する。
【００１９】
バイパスチャンネルは、バイパスチャンネルを開閉するための制御エレメントを備えることが好ましい。これにより、蒸気発生器に入る加熱流体を、バイパスチャンネル又は熱交換チャンネルを選択的に通過するように導くことを可能にする。開いた状態の制御エレメントでは、加熱流体、好ましくは内燃エンジンの排気ガスは、バイパスチャンネルを流れる。バイパスチャンネルは、熱交換器を有さないので、熱交換チャンネルよりも非常に低い流れ抵抗となる。
【００２０】
非常に好ましい実施の形態では、制御エレメントを、回転可能なバイパスフラップ（特に、バイパスチャンネルが開いている開位置と、バイパスチャンネルが閉じている閉位置との間で回転するバタフライフラップ）として設計することが可能である。
【００２１】
更に開発された実施の形態では、制御エレメントは、開または閉位置に対して、１つ又は複数の中間位置を有することができ、ここでは、バイパスチャンネルは、確定した開口角度で部分的にのみ開く。
【００２２】
制御エレメントの技術的な実現を非常に簡単に可能とするために、これをバイパスチャンネルの入口領域又は出口領域に配置することができる。
【００２３】
さらに、本発明は、互いに隣接し、互いに略平行に配置されている上記に示したものと同様の形式からなる第一及び第二の蒸気発生器を備える、自動車に適用可能な蒸気発生システムに関する。さらに、蒸気発生システムは、排気ガス吸気口と、第一蒸気発生器の吸気開口に流体的に接続される第一連結開口と、第二蒸気発生器の吸気開口に流体的に接続される第二連結開口とを備えるＹ管として設計されるのが好ましい連結エレメントを備える。
【００２４】
さらに、蒸気発生システムは、排気ガス排気口と、第一蒸気発生器の排気開口に流体的に接続される第一連結開口と、第二蒸気発生器の排気開口に流体的に接続される第二連結開口とを備える排出側のＹ管として設計されるのが好ましい連結エレメントを備える。このような蒸気発生システムにより、非常に効果的に動作し、かつコンパクトな蒸気発生装置を実現でき、これはさらに自動車のボディ底面で得られる設置空間に統合可能とされることが非常に好ましい。
【００２５】
技術的に非常に簡単に実現できる実施の形態では、蒸気発生システムは、共通の流入接続部と共通の返流接続部とを備え、これらは各々、第一及び第二蒸気発生器の熱交換器の端部領域に流体的に接続されている。
【００２６】
非常に好ましい実施の形態では、蒸気発生システムは、第一及び第二蒸気発生器の２つの制御エレメントの連結駆動用の駆動ユニットを備える。このような蒸気発生システムは、技術的に非常に簡単に構成でき、これにより非常に高いコスト効果で生産可能となる。
【００２７】
好ましくは自動車内の、特に内燃エンジン用の本発明に係る廃熱回収装置は、作動媒体が循環する廃熱回収回路と、廃熱回収回路内に配置される上記タイプの蒸気発生器と、作動媒体を蒸発させる上記タイプの蒸気発生システムと、作動媒体を蒸発させるために蒸気発生システムの下流側に配置される膨張器と、作動媒体を凝縮するために膨張器の下流側の廃熱回収回路内に配置される凝縮器と、回路内の作動媒体を流通させるために凝縮器の下流側の廃熱回収回路内に配置される送出装置とを備える。さらに、蒸気発生器の熱交換器又は蒸気発生システムの熱交換器は、各々廃熱回収回路内に流体的に組み込まれる一方、廃熱回収装置の動作中、蒸気発生器の熱交換チャンネル又は蒸気発生システムの熱交換チャンネルは、各々内燃エンジンの排気ガス流通を受ける。これは、内燃エンジンと廃熱回収装置との間の非常にコンパクトな構造の伝熱連結（高いエネルギー効果でさらに特徴付けられる）を発生させる。
【００２８】
したがって、本発明は、廃熱回収装置又はランキンサイクルでの使用で特徴付けられる蒸気発生器又は蒸気発生システムにも関する。
【００２９】
特に自動車内の本発明に係る内燃エンジンは、内燃エンジンの排気ガスを排出するための少なくとも１個の排気ガスシステムを備える排気システムと、上記タイプの廃熱回収装置とを備え、蒸気発生器の熱交換チャンネル又は蒸気発生システムの熱交換チャンネルは、各々内燃エンジンの排気ガスシステム内に流体的に組み込まれている。このような手段は、同様にコンパクトな構造及び高い効率を結果としてもたらし、これは、車のアプリケーション（好ましくは、自動車）における統合に有利に働く。したがって、本発明は、車両駆動のための上記タイプの内燃エンジンを備える自動車にも関する。
【００３０】
本発明のさらに重要な特徴及び効果は、従属請求項、図面、および図面を用いた関連説明から得られる。
【００３１】
上記特徴及び以下に説明する特徴は、記述される代表的な組み合わせで利用可能なだけではなく、本発明の範囲から逸脱しない限り、他の組み合わせ又は単独でも利用可能である。
【００３２】
本発明の好ましい実施の形態を図面で示し、下記説明において詳細に説明する。ここでは、同じ参照番号は、機能が同一又は類似の構成要素に関することを示す。
【００３３】
以下、各形態を簡略的に示す。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、廃熱回収装置を備える内燃エンジンの回路図による非常に簡潔な略図である。
【図２】図２は、長手方向における蒸気発生器の実施例である。
【図３】図３は、等角図における蒸気発生システムの実施例である。
【図４】図４は、等角図における吸気口及び排気口連結エレメントを備える図３に係る蒸気発生システムの実施例である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１によると、自動車（特記されていない）の内燃エンジン３６に、廃熱回収装置３７が装備される。内燃エンジン３６は、エンジンブロック３８を備え、該エンジンブロック３８は、ここでは、単に例として示され、これの燃焼室４０には、外気システム４１を利用して外気４２が供給される。排気システム４３は、内燃エンジン３６の排気ガス４４を確実に排出し、該排気ガス４４は、内燃エンジン３６の動作中に燃焼室４０内で発生する。このために、排気システム４３は、少なくとも１個の排気ガスシステム４５を備える。排気ガスシステム４５において排出される排気ガス４４は熱を含み、この熱は、廃熱回収装置３７を利用して回収される。廃熱回収装置３７は、廃熱回収回路４６を備え、該廃熱回収回路４６内で作動媒体４７が循環する。廃熱回収装置３７は、ランキンサイクルプロセスの原理又はクラジウスランキンプロセスの原理に従って作動する。このため、廃熱回収装置３７は、作動媒体４７を蒸発させるために廃熱回収回路４６内に配置される蒸発器４８を備える。さらに、蒸発器４８に次いで、作動媒体４７の流れ方向には、作動媒体４７を膨張させる膨張器４９と、作動媒体４７を凝縮させる凝縮器５０と、作動媒体４７を駆動する送出装置５１とが廃熱回収回路４６内に配置されている。図１の例では、膨張器４９は、電力を発生させるために発電機５２を駆動させる。例えば、これは、バッテリーとして設計される充電装置５３内に収納される。凝縮器５０を、例えば冷却回路５４に接続することができ、該冷却回路５４は、内燃エンジン３６の冷却回路とされることが好ましい。送出装置５１は、例えば容量ポンプであり、駆動モータ５５を用いて駆動される。
【００３６】
蒸発器４８は、排気システム４３と廃熱回収回路４６とをその間で熱交換が可能に結合している。このために、蒸発器４８は、排気ガスシステム４５内に組み込まれる一方、他方では、廃熱回収回路４６内に組み込まれている。ここで示される内燃エンジン３６の場合、又はここで示される廃熱回収装置３７の場合、蒸発器４８は、蒸気発生器１又は蒸気発生システム２１として設けられる。前記蒸気発生器１については、図２を参照して以下詳細に説明する。前記蒸気発生システム２１については、図３及び４を利用して以下に詳細に説明する。ここでは、蒸気発生システム２１は、少なくとも２つの蒸気発生器１を備えるものである。
【００３７】
図２では、上記のような蒸気発生器が長手方向に示され、符号１が付されて示されている。蒸気発生器１は、熱交換器３が配置されている熱交換チャンネル２を備える。さらに、蒸気発生器１は、略管状に設計されて熱交換チャンネル２をバイパスするバイパスチャンネル４を備える。熱交換チャンネル２は、バイパスチャンネル４を周囲から覆い、ここでは、熱交換器３がバイパスチャンネル４の周囲に螺旋状に配置される。この場合、螺旋状の熱交換器３は、多数のコイルまたは巻線５を備え、該コイルまたは巻線５は、バイパスチャンネル４を覆う熱交換チャンネル２内に配置されている。
【００３８】
図２による実施形態では、蒸気発生器１は、ハウジング６を備えた設計となっており、該ハウジング６内には、略管状に設計されているバイパスチャンネル４が配置されている。ハウジング６とバイパスチャンネル４の外周面８との間には、環状の中間空間７が形成され、該中間空間７は、熱交換チャンネル２を形成する。
【００３９】
実施形態では、熱交換器３は、管コイルとして形成され、これは、バイパスチャンネル４の外周面８に沿って螺旋状に延びている。実施形態では、ハウジング６内部でのバイパスチャンネル４の同心配置が示されているが、原則として、バイパスチャンネル４の偏心配置も採用し得る。
【００４０】
実施形態では、バイパスチャンネル４の流れ断面は円状に設計されているが、熱交換チャンネル２は、形状が環状である流れ断面を有している。しかし、原則として、ハウジング６で画定される蒸気発生器１の外形としては、代表的な設置条件（例えば自動車内設置時）に適応できるように、断面形状を自由に選択可能である。
【００４１】
端部領域９、１０内でのみ、熱交換器３がハウジング６又はバイパスチャンネル４に固定される。端部領域９、１０間では、熱交換器３は、バイパスチャンネル４の外周面８に接触しているだけとする構成を採り得る。図２に示される実施形態の場合、バイパスチャンネル４に対する熱交換チャンネル２の断熱を改善するための断熱層２０が、管コイルとして設計されている熱交換器３とバイパスチャンネル４の外周面８との間に配置される。この断熱層２０は、金属フォームで形成可能であり、簡易な構成を採る場合は、このような断熱層２０は省略可能である。
【００４２】
本実施形態では、円盤状フィン５６を、管コイルとして設計されている熱交換器３の外周面１１上で形成することができ、いずれのフィン５６も、管コイルの外周面１１から半径方向に突出している。このようなフィン５６を用いて、熱交換チャンネル２を流通する排気ガス４４と、熱交換器３を流通する作動媒体４７との熱交換のために作用する表面を増やすことができ、従って、蒸気発生器１の熱交換効率が改善される。
【００４３】
さらに、蒸気発生器１は、入口領域１２と出口領域１３とを備え、これらを用いて蒸気発生器１を、特に自動車用としては簡単な方法で、排気システム４３に組み込むことができる。この場合、入口領域１２又は／及び出口領域１３を、特に漏斗状に設計可能である。蒸気発生器１内では、入口領域１２は、蒸気発生器１の排気ガス吸気口１４を、熱交換器吸気口１５及びバイパス吸気口１６と接続させる。したがって、蒸気発生器１内の出口領域１３は、排気ガス排気口５７を熱交換器排気口１７及びバイパス排気口１８と接続させる。
【００４４】
ここでは、入口領域１２又は／及び出口領域１３は、開口２７を有し、これにより、排気ガス吸気口１４から蒸気発生器１内に入り、更に入口領域１２又はバイパスチャンネル４内に入る排気ガス４４の流通を生じさせることが可能である。また、開口２７を環状のバイパスチャンネル４の軸方向端部内に直接形成することができ、又は、それに代えて、バイパスチャンネル４の上流側又は下流側のハウジング６内に配置される、バイパスチャンネル４とは別個の管部分の形で実現可能である。排気ガス排気口５７の上流側に配置され、蒸気発生器１から排気ガス４４を排出するための出力側部も同様の構成を採り得る。
【００４５】
更に、実施例の蒸気発生器１は、バイパスチャンネル４の開閉を選択的に可能とする制御エレメント１９を備えることができる。実施形態では、制御エレメント１９は、回転可能なバイパスフラップ、特に、バイパスチャンネル４が開く開位置と、バイパスチャンネル４が閉まる閉位置との間で回転可能な、回転軸を中央に有するバタフライフラップとして設計されている。図２では、バイパスフラップ１９は、開位置にある様子を示している。
【００４６】
特に、バイパスフラップ１９は、開位置又は閉位置に対して中間位置の姿勢も採り得る。この中間位置となっているとき、バイパスチャンネル４は、部分的に開くのみの状態となる。ここで、バイパスフラップ１９の当該中間位置により、バイパスチャンネル４の効果的な開口断面が実現される。バイパスフラップ１９又は制御エレメント１９は、上記のように駆動可能とするために、駆動軸５８により回転自在に固定されている。このような駆動軸５８は、バイパスチャンネル４の長さ方向に交差するようにして設けられ、また図示しないアクチュエータに接続される蒸気発生器のハウジング６の外側まで貫通している。このようなアクチュエータを用いて、駆動軸５８及び制御エレメント１９を、開位置と閉位置との間で移動させるために回転可能に駆動される。
【００４７】
実施形態では、制御エレメント１９は、バイパス吸気口１６の領域に配置される。しかし、原則として、制御エレメント１９は、バイパスチャンネル４のどの位置にも（特にバイパス排気口１８の領域にも）配置可能である。
【００４８】
蒸気発生器１が、熱交換を行う状態の廃熱回収回路４６に組み込まれる場合、蒸気発生器１に入る排気ガス４４は、制御エレメント１９を利用して熱交換チャンネル２内に導かれる。このとき、熱交換に適した排気ガス４４の流通のために、バイパスチャンネル４が閉じるように、制御エレメント１９が閉位置に移動される。これにより、熱交換器３に温かい排気ガス４４が供給され、その結果、廃熱回収回路４６の作動媒体４７内への望ましい熱入力が達成される。このようにして冷却された排気ガス４４は、蒸気発生器１の出口領域１３を通じて再び流出することができる。
【００４９】
廃熱回収回路４６が、熱交換を行わない場合、排気ガス４４がバイパスチャンネル４を通り抜けさせるためにバイパスチャンネル４を開けるべく、制御エレメント１９が開位置に移動される。開いたバイパスチャンネル４は、一般的に熱交換チャンネル２よりも排気ガス４４の流れ抵抗が著しく低く、蒸気発生器１に入る排気ガス４４は、主にバイパスチャンネル４を流通する。その結果、熱交換チャンネル２を流通する排気ガス４４による熱交換器３での熱出力は、無視できる程度となる。
【００５０】
図３では、蒸気発生システム２１が示され、これは、上記と同様の構成からなる蒸気発生器を第一及び第二蒸気発生器として備え、これらは、以下それぞれ２２、２３と表記される。このような蒸気発生システム２１により、コンパクトな設計で、非常に高い蒸発出力を達成可能にする。可能な限りコンパクトな蒸気発生システム２１の構成を確実に達成するために、蒸気発生システム２１の第一及び第二蒸気発生器２２，２３は、隣接して互いに略平行に配置される。さらに、排気ガス４４が平行にこれらを流通するように、これら第一及び第二蒸気発生器２２，２３は、排気システム４３内に組み込まれる。
【００５１】
排気ガス４４の蒸気発生システム２１への供給又は蒸気発生システム２１からの排出は、吸気口エレメント２８及び排気口連結エレメント２９により達成され、該吸気口エレメント２８及び排気口連結エレメント２９の各々は、Ｙ管として設計することが好ましい。吸気口エレメント２８及び排気口連結エレメント２９は、第一及び第二蒸気発生器２２，２３のそれぞれの入口及び出口領域１２，１３において、第一蒸気発生器２２と第二蒸気発生器２３に流体的に接続される。このような吸気口及び排気口連結エレメント２８，２９は、図４に明示されている。同図は、蒸気発生システム２１を、ハウジング６を透明として又は省略して示している。この場合、吸気口及び排気口連結エレメント２８，２９は、液体スイッチのように動作することができる。
【００５２】
吸気口連結エレメント２８は、第一蒸気発生器２２の吸気開口に流体的に接続される第一連結開口３１と、第二蒸気発生器２３の吸気開口に流体的に接続される第二連結開口３２とを有する排気ガス吸気口３０を備える。排気口連結エレメント２９は、第一蒸気発生器２２の排気開口に流体的に接続される第一連結開口３４と、第二蒸気発生器２３の排気開口に流体的に接続される第二連結開口３５とを有する排気ガス排気口３３を備える。
【００５３】
図３及び図４の実施形態によると、第一及び第二蒸気発生器２２，２３において管コイルとして設計されている熱交換器２４，２５は、第一及び第二蒸気発生器２２，２３のバイパスチャンネル４の外周面に沿って、互いに反対の循環方向に螺旋状に配置されている。ただし、他の形態として、２つの熱交換器２４，２５を同一循環方向とした配置も採り得る。
【００５４】
図３及び図４による実施形態では、蒸気発生システム２１は、共通の流入接続部５９及び共通の返流接続部６０とを備え、これら各々は、それぞれ第一及び第二蒸気発生器２２，２３の熱交換器２４，２５の両端領域９，１０に流体的に接続されている。このようにして、作動媒体を、第一及び第二蒸気発生器２２，２３の第一及び第二熱交換器２４，２５にそれぞれ並列に、技術的に簡単な方法で供給可能である。
【００５５】
図３及び４では、駆動軸２６がさらに示されており、これにより、第一蒸気発生器２２及び第二蒸気発生器２３の両制御エレメント１９（図３に示さず）を同時に駆動可能としている。このために、駆動軸２６を、共通駆動ユニット（同様に、図３に示さず）に対して、回転方向に固定して接続する。特に、共通の駆動軸２６を各制御エレメント１９の各駆動軸５８に対して、その回転方向に供回り可能に固定して接続する、または２つの個々の駆動軸５８は交換可能とされる。
【００５６】
図２の蒸気発生器１及び蒸気発生システム２１では、排気ガス４４及び作動媒体４７の経路は、対向流型の熱交換形式に従って、実際には接続されている。
【図１】
0005989806.tif 000002
【図２】
0005989806.tif 000003
【図３】
0005989806.tif 000004
【図４】
0005989806.tif 000005