(57)【要約】【課題】排気ガスからの熱回収効率を向上させる。【解決手段】熱回収装置１は、車両の排気ガスを通す排気管１０と、排気管１０の外側に設けられた第１熱交換器１１と、排気管１０の内側に設けられた第２熱交換器１２と、を有する。また、第１熱交換器１１と第２熱交換器１２との間に、第１熱交換器１１で排気ガスと熱交換された熱搬送媒体を第２熱交換器１２に流入させるための接続口１３が設けられている。また、第１熱交換器１１は、第１熱搬送媒体を用いて熱交換し、第２熱交換器１２は、第２熱搬送媒体を用いて熱交換する。【選択図】図１
2018193894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の排気ガスを通す排気管と、
前記排気管の外側に設けられた第１熱交換器と、
前記排気管の内側に設けられた第２熱交換器と、
を有することを特徴とする熱回収装置。
【請求項２】
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間に、前記第１熱交換器で前記排気ガスと熱交換された熱搬送媒体を前記第２熱交換器に流入させるための接続口が設けられていることを特徴とする、
請求項１に記載の熱回収装置。
【請求項３】
前記第１熱交換器は、第１熱搬送媒体を用いて熱交換し、
前記第２熱交換器は、第２熱搬送媒体を用いて熱交換することを特徴とする、
請求項１に記載の熱回収装置。
【請求項４】
前記第１熱搬送媒体は、デフオイルであり、
前記第２熱搬送媒体は、エンジンオイルであることを特徴とする、
請求項３に記載の熱回収装置。
【請求項５】
前記第１熱交換器は、前記排気管の外側に円筒状に形成されており、
前記第２熱交換器は、前記排気管の内側に螺旋状に形成されていることを特徴とする、
請求項１から４のいずれか一項に記載の熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両で発生した熱を回収するための熱回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、排気ガスの熱を回収する熱回収装置が設けられている。回収された熱は車両の機器の暖機等に利用される。特許文献１には、排気管に接続されている外筒内に熱回収部が設けられており、熱回収部で排気ガスと、エンジン冷却水とを熱交換す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２００８−８８９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のように、排気管に接続されている外筒内に熱回収部が設けられている場合、排気管及び外筒の外側から熱が逃げてしまい、排気ガスからの熱の回収効率を向上させることが困難であるという問題が生じていた。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、排気ガスからの熱回収効率が向上する熱回収装置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】
本発明の第１の態様においては、車両の排気ガスを通す排気管と、前記排気管の外側に設けられた第１熱交換器と、前記排気管の内側に設けられた第２熱交換器と、を有することを特徴とする熱回収装置を提供する。
【０００７】
また、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間に、前記第１熱交換器で前記排気ガスと熱交換された熱搬送媒体を前記第２熱交換器に流入させるための接続口が設けられていてもよい。
【０００８】
また、前記第１熱交換器は、第１熱搬送媒体を用いて熱交換し、前記第２熱交換器は、第２熱搬送媒体を用いて熱交換してもよい。また、前記第１熱搬送媒体は、デフオイルであり、前記第２熱搬送媒体は、エンジンオイルであってもよい。また、前記第１熱交換器は、前記排気管の外側に円筒状に形成されており、前記第２熱交換器は、前記排気管の内側に螺旋状に形成されていてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、熱回収装置において、排気ガスからの熱回収効率が向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る熱回収装置の構成を示す。
【図２】第２の実施形態に係る熱回収装置の構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１の実施形態＞
［熱回収装置１の構成］
図１は、第１の実施形態に係る熱回収装置１の構成を示す図である。
熱回収装置１は、エンジンから排出される排気ガスの熱を回収する装置である。熱回収装置１は、排気管１０、第１熱交換器１１、第２熱交換器１２、及び接続口１３を有する。
【００１２】
排気管１０は、車両の排気ガスを通す管である。排気管１０は、円筒形状である。第１熱交換器１１は、排気管１０の外側に設けられている。第１熱交換器１１は、排気管１０の外側に円筒状に形成されている。具体的には、第１熱交換器１１は、排気管１０、外筒１１１、側板１１２、及び側板１１３を有する。
【００１３】
外筒１１１は、円筒状の管である。外筒１１１の内径は、排気管１０の外径よりも大きい。外筒１１１は、排気管１０の外側に位置する。側板１１２は、円環形状の板である。側板１１２の内径は、排気管１０の内径と同じ大きさである。側板１１２の外径は、外筒１１１の外径と同じ大きさである。側板１１３は、側板１１２と同様に、円環形状の板である。側板１１３の内径は、排気管１０の内径と同じ大きさである。側板１１３の外径は、外筒１１１の外径と同じ大きさである。
【００１４】
側板１１２は、排気管１０及び外筒１１１の長手方向における一方の端部に設けられている。側板１１３は、排気管１０及び外筒１１１の長手方向における側板１１２が設けられている側とは反対側の端部に設けられている。
【００１５】
排気管１０、外筒１１１、側板１１２、及び側板１１３で形成される空間は、流路１００である。流路１００は、例えば円環形状であるが、流路１００の形状は任意である。
【００１６】
第１熱交換器１１は、熱搬送媒体を用いて熱交換する。第１熱交換器１１には、熱搬送媒体が流れている。具体的には、第１熱交換器１１の流路１００には、熱搬送媒体が流れている。熱搬送媒体は、例えば冷却水として利用されているＬＬＣ（Ｌｏｎｇ  Ｌｉｆｅ  Ｃｏｏｌａｎｔ）である。第１熱交換器１１は、排気管１０を流れる排気ガスと、第１熱交換器１１を流れる熱搬送媒体との間で熱交換する。
【００１７】
第１熱交換器１１は、円筒状部材１０１と接続されている。円筒状部材１０１は、外筒１１１に形成された穴１０２の位置で、外筒１１１に溶接されている。穴１０２は、第１熱交換器１１の長手方向における側板１１３付近の外側面に形成されている。円筒状部材１０１の内側の空洞は、流路１００と接続されている。円筒状部材１０１の一方の端部は、外筒１１１の内側面の位置にある。また、円筒状部材１０１の当該一方の端部とは反対側の端部は、第１熱交換器１１の外側に露出した位置にある。
【００１８】
第１熱交換器１１は、流入口１１０を有する。流入口１１０は、第１熱交換器１１の流路１００に熱搬送媒体が流入する穴である。具体的には、流入口１１０は、円筒状部材１０１の内側で、かつ、第１熱交換器１１の外側面の位置に形成されている。第１熱交換器１１が円筒状部材１０１と接続されていない場合、流入口１１０は穴１０２である。
【００１９】
第２熱交換器１２は、熱搬送媒体を用いて熱交換する。第２熱交換器１２は、排気管１０の内側に設けられている。第２熱交換器１２は、排気管１０を流れる排気ガスと第２熱交換器１２を流れる熱搬送媒体との間で熱交換する。第２熱交換器１２は、排気管１０の内側に螺旋状に形成されている。具体的には、第２熱交換器１２は、一端から他端まで貫通する中空部を有する管、例えば断面が円環形状の管を螺旋形状に加工することにより形成されている。
【００２０】
すなわち、第２熱交換器１２は、ばね状に形成されており、捻じり量が大きければ大きいほど外径が小さくなる構造となっている。第２熱交換器１２の外径は、排気管１０の内径に相当する。また、第２熱交換器１２は、Ｕ字状部１２１を有しており、Ｕ字状部１２１で螺旋が折り返される構造になっている。
【００２１】
第２熱交換器１２は、排気管１０の内側に設けられていない状態において、螺旋軸と直交する方向の断面の最大幅（以下、「螺旋の外径」という）が、排気管１０の内径よりも大きい。第２熱交換器１２の外径が排気管１０の内径よりも大きいことで、第２熱交換器１２は、捻じった状態で排気管１０の内側に挿入された後に捻じり量を低減することにより、第２熱交換器１２の外径が大きくなり、第２熱交換器１２は、排気管１０の内側面に固定される。
【００２２】
第２熱交換器１２は、このように螺旋形状を有することで、第２熱交換器１２の表面積が大きくなり、かつ第２熱交換器１２の流路が長くなるので、排気管１０の内側を流れる排気ガスから第２熱交換器１２の内側を流れる熱搬送媒体に伝わる熱量が増大する。
【００２３】
第２熱交換器１２の一方の端部には、流入口１２０が形成されている。第２熱交換器１２の一方の端部は、第１熱交換器１１の内側面に接続されている。当該接続されている部分が接続口１３である。接続口１３において、第２熱交換器１２の内側の空洞と第１熱交換器１１の流路１００とが接続されている。接続口１３は、第１熱交換器１１の長手方向における側板１１２付近の内側面に形成されている。接続口１３は、第１熱交換器１１と第２熱交換器１２との間に、第１熱交換器１１で排気ガスと熱交換された熱搬送媒体を第２熱交換器１２に流入させるための穴である。
【００２４】
第２熱交換器１２は、流出口１２２を有する。流出口１２２は、第２熱交換器１２の内側を流れた熱搬送媒体が第２熱交換器１２の外側に流出する穴である。流出口１２２は、第２熱交換器１２の接続口１３側の端部とは反対側の端部に形成されている。具体的には、流出口１２２は、第１熱交換器１１の内側面の位置に形成されている。
【００２５】
また、第２熱交換器１２の流出口１２２には、円筒状部材１４が接続されている。円筒状部材１４は、第１熱交換器１１に形成された穴１０３の位置で、第１熱交換器１１に溶接されている。穴１０３は、接続口１３の付近に位置する。円筒状部材１４の第２熱交換器１２と接続されている側の端部は、第１熱交換器１１の内側面の位置にある。また、円筒状部材１４の第２熱交換器１２と接続されている側の端部とは反対側の端部は、第１熱交換器１１の外側に露出した位置にある。
【００２６】
第２熱交換器１２の一端は、接続口１３の位置において排気管１０と溶接されており、第２熱交換器１２の他端は、穴１０３の位置において、排気管１０及び円筒状部材１４と溶接されている。第２熱交換器１２と円筒状部材１４とは別体であるとしたが、第２熱交換器１２と円筒状部材１４とは、一体であってもよい。
【００２７】
第１熱交換器１１の流入口１１０から第１熱交換器１１に流入した熱搬送媒体は、第１熱交換器１１の流路１００を流れて、接続口１３から第２熱交換器１２の内側に流入する。接続口１３から第２熱交換器１２の内側に流入した熱搬送媒体は、第２熱交換器１２の内側を流れて第２熱交換器１２の流出口１２２から流出する。
【００２８】
第１熱交換器１１及び第２熱交換器１２を流れる熱搬送媒体は、排気管１０の内側を流れる排気ガスの熱で加熱されて、温度が上昇する。そして、加熱された熱搬送媒体は、例えば車両の機器の暖機に用いられる。一方、排気管１０の内側を流れる排気ガスは、第１熱交換器１１及び第２熱交換器１２を流れる熱搬送媒体に熱を奪われることで冷却されて、温度が低下する。そして、冷却された排気ガスは、車両の外側に排出される。また、排気管１０の外側に第１熱交換器１１が設けられていることで、熱回収装置１の外側面の温度を低下させることができるので、熱回収装置１付近の機器に対する熱害を抑えることができる。
【００２９】
なお、上記実施形態では、第１熱交換器１１は、排気管１０、外筒１１１、側板１１２、及び側板１１３を有し、排気管１０、外筒１１１、側板１１２、及び側板１１３によって流路１００が形成されているとしたが、第１熱交換器１１の構造はこれに限定されない。第１熱交換器１１は、排気管１０の外側面の外側に設けられており、かつ流路を有する円環状の部材であって、当該流路に熱搬送媒体が流れている構造であってもよい。また、第２熱交換器１２は、螺旋形状であるとしたが、第２熱交換器１２の形状は任意である。
【００３０】
また、上記実施形態では、熱搬送媒体は、第１熱交換器１１を流れた後に第２熱交換器１２を流れるとしたが、熱搬送媒体は、第２熱交換器１２を流れた後に第１熱交換器１１を流れてもよい。すなわち、熱搬送媒体は、第２熱交換器１２の流出口１２２から第２熱交換器１２の内側を流れて、接続口１３から第１熱交換器１１の内側に流入する。そして、接続口１３から第１熱交換器１１の内側に流入した熱搬送媒体は、第１熱交換器１１の内側に形成されている流路１００を流れて第１熱交換器１１の流入口１１０から流出する。
【００３１】
［第１の実施形態に係る熱回収装置１による効果］
第１の実施形態に係る熱回収装置１は、車両の排気ガスを通す排気管１０と、排気管１０の外側に設けられた第１熱交換器１１と、排気管１０の内側に設けられた第２熱交換器１２と、を有する。
【００３２】
第１の実施形態に係る熱回収装置１は、このように排気管１０の内側及び外側において、排気管１０の内側を流れる排気ガスで熱搬送媒体を加熱することができる。この結果、熱回収装置１は、排気ガスから回収する熱量が増加し、排気ガスからの熱回収効率が向上する。また、熱回収装置１は、排気管１０の外側に第１熱交換器１１が設けられていることで、熱回収装置１の外側面の温度を低下させることができる。よって、熱回収装置１は、熱回収装置１付近の機器に対する熱害を抑えることができる。また、熱回収装置１は、排気管１０の内側を流れる排気ガスの冷却度合いも向上するので、車両の外側における排気ガスによる熱害を防ぐことができる。
【００３３】
＜第２の実施形態＞
図２は、第２の実施形態に係る熱回収装置１ａの構成を示す図である。
第２の実施形態に係る熱回収装置１ａは、第１の実施形態に係る熱回収装置１と比べて、第１熱交換器１１ａと第２熱交換器１２ａとが接続口１３を介して接続されていない点で異なる。
【００３４】
第１熱交換器１１ａは、第１熱交換器１１と同様に、排気管１０の外側に設けられている。第１熱交換器１１ａは、排気管１０の外側に円筒状に形成されている。第１熱交換器１１ａは、第１熱搬送媒体を用いて熱交換する。第１熱搬送媒体は、例えば冷却水として利用されているＬＬＣである。
【００３５】
第１熱交換器１１ａの一方の端部には、円筒状部材１０１が接続されている。また、第１熱交換器１１ａの他方の端部には、円筒状部材１０４が接続されている。円筒状部材１０４は、排気管１０に形成された穴１０５に溶接されている。穴１０５は、第１熱交換器１１ａの長手方向における側板１１２付近の外側面に形成されている。円筒状部材１０４の内側の空洞は、流路１００と接続されている。円筒状部材１０４の一方の端部は、外筒１１１の内側面の位置にある。また、円筒状部材１０４の当該一方の端部とは反対側の端部は、第１熱交換器１１ａの外側に露出した位置にある。
【００３６】
第１熱交換器１１ａは、流入口１１０と流出口１１４とを有する。流入口１１０は、第１熱交換器１１ａの流路１００に第１熱搬送媒体が流入する穴である。流出口１１４は、第１熱交換器１１ａから第１熱搬送媒体が流出する穴である。具体的には、流出口１１４は、円筒状部材１０４の内側で、かつ、第１熱交換器１１ａの外側面の位置にある。第１熱交換器１１ａが円筒状部材１０４と接続されていない場合、流出口１１４は穴１０５である。
【００３７】
第１熱交換器１１ａには、第１熱搬送媒体が流れている。第１熱搬送媒体は、第１熱交換器１１ａの流入口１１０から第１熱交換器１１ａに流入し、第１熱交換器１１ａの流路１００を流れて、流出口１１４から第１熱交換器１１ａの外側に流出する。
【００３８】
第２熱交換器１２ａは、第２熱搬送媒体を用いて熱交換する。第２熱搬送媒体は、例えば冷却水として利用されているＬＬＣである。第２熱交換器１２ａは、第２熱交換器１２と同様に、排気管１０の内側に螺旋状に形成されている。
【００３９】
第２熱交換器１２ａは、流入口１２０及び流出口１２２を有する。流入口１２０は、第２熱交換器１２ａに第２熱搬送媒体が流入する穴である。流出口１２２は、第２熱交換器１２ａから第２熱搬送媒体が流出する穴である。流入口１２０は、第２熱交換器１２ａの流出口１２２側の端部とは反対側の端部に形成されている。流入口１２０は、第１熱交換器１１ａの内側面の位置にある。
【００４０】
第２熱交換器１２ａの一端は、円筒状部材１５と接続されている。第２熱交換器１２ａの他端は、円筒状部材１４と接続されている。円筒状部材１５は、第１熱交換器１１ａに形成された穴１０６の位置で、第１熱交換器１１ａに溶接されている。穴１０６は、穴１０３の付近に位置する。円筒状部材１５の第２熱交換器１２ａと接続されている側の端部は、第１熱交換器１１ａの内側面の位置にある。また、円筒状部材１５の第２熱交換器１２ａと接続されている側の端部とは反対側の端部は、第１熱交換器１１ａの外側に露出した位置にある。円筒状部材１４と円筒状部材１５とは、略同じ位置において第１熱交換器１１ａの外側に露出している。
【００４１】
第２熱交換器１２ａは、穴１０３の位置において、排気管１０及び円筒状部材１４と溶接されており、穴１０６の位置において、排気管１０及び円筒状部材１５と溶接されている。第２熱交換器１２ａ、円筒状部材１４、及び円筒状部材１５とは別体であるとしたが、第２熱交換器１２ａ、円筒状部材１４、及び円筒状部材１５とは、一体であってもよい。
【００４２】
第１熱交換器１１ａには、第１熱搬送媒体が流れている。具体的には、第１熱搬送媒体は、流入口１１０から第１熱交換器１１ａに流入し、第１熱交換器１１ａの流路１００を流れて、流出口１１４から流出する。
【００４３】
また、第２熱交換器１２ａには、第２熱搬送媒体が流れている。第２熱搬送媒体は、流入口１２０から第２熱交換器１２ａに流入し、第２熱交換器１２ａの内側を流れて、流出口１２２から流出する。
【００４４】
第１熱搬送媒体及び第２熱搬送媒体は、同じ冷却水でもよいが、作動油又は潤滑油でもよい。作動油又は潤滑油は、車両の機器で用いられている油である。作動油又は潤滑油は、例えばデフオイル、トランスミッションオイル、又はエンジンオイルである。デフオイルは、車両の差動装置（デファレンシャル）で用いられる潤滑油である。また、トランスミッションオイルは、車両の変速機（トランスミッション）で用いられる作動油又は潤滑油である。また、エンジンオイルは、車両のエンジンで用いられる潤滑油である。
【００４５】
また、第１熱搬送媒体及び第２熱搬送媒体は、同じ液体でもよいが、異なる液体であってもよい。第１熱交換器１１ａと第２熱交換器１２ａとに、それぞれ異なる熱搬送媒体を流すことで、熱回収装置１ａは、車両の複数の機器に優先順位をつけて暖機することができる。例えば、より高温に加熱することが求められる機器に流す熱搬送媒体が、排気管１０の内側に設けられている第２熱交換器１２ａを流れるようにしてもよい。例えば、第１熱搬送媒体をデフオイルとし、第２熱搬送媒体をエンジンオイルとすることで、エンジンの暖機をより優先しておこなうことができる。このように、熱回収装置１ａは、複数の機器を暖機したい場合に、優先順位を付けて暖機をすることができる。
【００４６】
第２の実施形態に係る熱回収装置１ａは、このように排気管１０の内側及び外側において、異なる第１熱搬送媒体及び第２熱搬送媒体を流すことができる。この結果、熱回収装置１ａは、複数の熱搬送媒体をエンジンの排気ガスで加熱することができる。また、熱回収装置１ａは、複数の機器を暖機する場合、熱を与える機器に優先順位をつけて、異なる部分に異なる流体を流して暖機することができる。
【００４７】
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】
【００４８】
１、１ａ・・・熱回収装置
１０・・・排気管
１００・・・流路
１０１・・・円筒状部材
１０２・・・穴
１０３・・・穴
１０４・・・円筒状部材
１０５・・・穴
１０６・・・穴
１１、１１ａ・・・第１熱交換器
１１０・・・流入口
１１１・・・外筒
１１２・・・側板
１１３・・・側板
１１４・・・流出口
１２、１２ａ・・・第２熱交換器
１２０・・・流入口
１２１・・・Ｕ字状部
１２２・・・流出口
１３・・・接続口
１４・・・円筒状部材
１５・・・円筒状部材
【図１】
2018193894.tif 000003
【図２】
2018193894.tif 000004