(57)【要約】【課題】構造が簡素化され、かつ、触媒コンバータ部の熱が逃げ難い排気熱回収浄化複合装置を提供する。【解決手段】排気ガス流路１１中に、通過する排気ガスＧを浄化する触媒担体２２を有した触媒コンバータ部２０と、排気ガスＧと冷却媒体Ｗとの熱交換を行う排気熱回収部３０と、排気ガス流路１１中の排気ガスＧの流れを切り替える切替バルブ４０と、を備えた排気熱回収浄化複合装置１０において、触媒コンバータ部２０の後方の排気ガス流路１１に切替バルブ４０により開閉される開口端２８を設け、この開口端２８を切替バルブ４０で開くときに、触媒コンバータ部２０から排気熱回収部３０への排気ガスＧの流れを遮断し、開口端２８を切替バルブ４０で閉じるときに、触媒コンバータ部２０から排気熱回収部３０への排気ガスＧの流れを許容するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス流路中に、通過する排気ガスを浄化する触媒担体を有した触媒コンバータ部と、前記触媒コンバータ部に対し前記排気ガスの流れ方向の下流側に設けられる前記排気ガスと冷却媒体との熱交換を行う排気熱回収部と、前記排気ガス流路中の前記排気ガスの流れを切り替える切替バルブと、を備えた排気熱回収浄化複合装置において、
前記排気熱回収浄化複合装置の装置本体には、前記触媒コンバータ部の排気ガスの流れ方向の下流側に位置する排気ガス流路から前記排気熱回収部の排気ガスの流れ方向の下流側に向かって分岐し、前記排気熱回収部の排気ガスの流れ方向の下流側において前記排気熱回収部の排気ガスの流れと合流するバイパス流路が設けられ、
前記触媒コンバータ部の前記排気ガス流路の下流側に前記切替バルブにより開閉される開口端を設け、前記開口端を前記切替バルブで開くときに、前記バイパス流路が解放され、
前記開口端を前記切替バルブで閉じるときに、前記バイパス流路が閉じられ、前記触媒コンバータ部から前記排気熱回収部への前記排気ガスの流れを迂回させるようにしたことを特徴とする排気熱回収浄化複合装置。
【請求項２】
請求項１記載の排気熱回収浄化複合装置であって、
前記触媒コンバータ部から前記排気熱回収部への前記排気ガス流路を屈曲させて前記バイパス流路を形成し、前記触媒コンバータ部の外観を形成する筒状のケースを断熱層としたことを特徴とする排気熱回収浄化複合装置。
【請求項３】
請求項１記載の排気熱回収浄化複合装置であって、
前記切替バルブは、電制バルブであることを特徴とする排気熱回収浄化複合装置。
【請求項４】
請求項１記載の排気熱回収浄化複合装置であって、
前記切替バルブは、バタフライバルブであることを特徴とする排気熱回収浄化複合装置。
【請求項５】
請求項１記載の排気熱回収浄化複合装置であって、
前記装置本体を車両の床面に対して垂直の縦置きに配置したことを特徴とする排気熱回収浄化複合装置。
【請求項６】
請求項１記載の排気熱回収浄化複合装置であって、
前記排気熱回収部の冷却媒体の入口は、前記排気ガスの下流側に配置され、前記排気熱回収部の冷却媒体の出口は、前記排気ガスの上流側に配置されることを特徴とする排気熱回収浄化複合装置。
【請求項７】
請求項３記載の排気熱回収浄化複合装置であって、
前記電制バルブの駆動部を前記排気熱回収部の外部に設置したことを特徴とする排気熱回収浄化複合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車等の排気ガスから熱を回収する熱交換部と排気ガスを浄化する浄化する触媒コンバータ部を有する排気熱回収浄化複合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の排気熱回収浄化複合装置として、例えば、特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１に開示されたものは、内燃機関エンジンが排出する排気ガスを排出するための排気管中に設けられ、排気ガスから炭化水素を吸着するためのＨＣ吸着剤を有するＨＣ吸着部と、このＨＣ吸着部に対し排気ガスの下流側に設けられ、エンジン冷却液と排気ガスとの熱交換を行う排気熱回収部と、この排気熱回収部に対し排気ガスの下流側に設けられ、通過する排気ガスを浄化するための三元触媒を有する触媒コンバータ部と、ＨＣ吸着部及び排気熱回収部をバイパスして触媒コンバータ部の上流側に合流するバイパス流路と、このバイパス流路を開閉する弁装置と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４６４９３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の排気熱回収浄化複合装置では、排気ガスが排気熱回収部から触媒コンバータ部へ流れるため、触媒コンバータ部の昇温が遅くなる。
【０００５】
また、ＨＣ吸着剤が不可欠であり、触媒点数の増加と、ＨＣ吸着剤はドーナツ状形状であるため、その保持が困難かつ複雑になる。
【０００６】
さらに、触媒活性と同時に熱回収も切り替わるため、回収熱量は少ない。
【０００７】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、構造が簡素化され、かつ、触媒コンバータ部の熱が逃げ難い排気熱回収浄化複合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】
【０００８】
本発明は、排気ガス流路中に、通過する排気ガスを浄化する触媒担体を有した触媒コンバータ部と、前記触媒コンバータ部に対し前記排気ガスの流れ方向の下流側に設けられる前記排気ガスと冷却媒体との熱交換を行う排気熱回収部と、前記排気ガス流路中の前記排気ガスの流れを切り替える切替バルブと、を備えた排気熱回収浄化複合装置において、前記排気熱回収浄化複合装置の装置本体には、前記触媒コンバータ部の排気ガスの流れ方向の下流側に位置する排気ガス流路から前記排気熱回収部の排気ガスの流れ方向の下流側に向かって分岐し、前記排気熱回収部の排気ガスの流れ方向の下流側において前記排気熱回収部の排気ガスの流れと合流するバイパス流路が設けられ、前記触媒コンバータ部の前記排気ガス流路の下流側に前記切替バルブにより開閉される開口端を設け、前記開口端を前記切替バルブで開くときに、前記バイパス流路が解放され、前記開口端を前記切替バルブで閉じるときに、前記バイパス流路が閉じられ、前記触媒コンバータ部から前記排気熱回収部への前記排気ガスの流れを迂回させるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、切替バルブの開閉により触媒コンバータ部から排気熱回収部への排気ガスの流れを許容したり、触媒コンバータ部から排気熱回収部への排気ガスの流れを遮断するようにしたことで、排気部品点数を削減することができるため、従来のバイパス流路が不要となって構造を簡素化することができ、かつ、触媒コンバータ部の熱が逃げ難くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態の排気熱回収浄化複合装置の切替バルブが閉じた状態を示す断面図である。
【図２】上記第１実施形態の排気熱回収浄化複合装置の切替バルブが開いた状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態の排気熱回収浄化複合装置の切替バルブが閉じた状態を示す断面図である。
【図４】上記第２実施形態の排気熱回収浄化複合装置の切替バルブが開いた状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明の第１実施形態の排気熱回収浄化複合装置の切替バルブが閉じた状態を示す断面図、図２は同切替バルブが開いた状態を示す断面図である。
【００１３】
図１及び図２に示すように、排気熱回収浄化複合装置１０は、上流側から下流側へ向かって排気ガスＧが流れる上流側の排気管Ａと下流側の排気管Ｂの間に設けられ、車両の床面に対して垂直（起立）の縦置きタイプのもので、その装置本体１０Ａの排気ガス流路１１中に、通過する排気ガスＧを浄化する触媒担体２２を有した触媒コンバータ部２０と、排気ガスＧと冷却媒体（例えば、クーラント液）Ｗとの熱交換を行う排気熱回収部３０と、排気ガス流路１１中の排気ガスＧの流れを切り替えるバタフライバルブ（切替バルブ）４０と、を備えている。
【００１４】
触媒コンバータ部２０は、円筒状の触媒ケース（筒状のケース）２１と、この触媒ケース２１に保持部材２３を介して取り付けられた排気ガスＧを浄化する触媒担体２２と、上流側の排気管Ａに溶接され、かつ、触媒ケース２１の上流端部２１ａ側に溶接された中央が円錐面状の前側触媒補助ケース２４と、上流端部２５ａ側が触媒ケース２１の下流端部２１ｂ側に溶接され、下流側開口部２５ｂが上流端部２５ａより小径の後側触媒補助ケース２５と、を備えている。
【００１５】
そして、触媒ケース２１と後側触媒補助ケース２５の周りには、バタフライバルブ４０の閉時に排気ガス流路１１を形成する下流側が円錐面状に絞られた円筒状の仕切ケース２６と、円筒状の外側ケース２７を配設してある。
【００１６】
これら仕切ケース２６及び外側ケース２７は、触媒ケース２１及び後側触媒補助ケース２５の外周側に同心に配置され、触媒ケース２１及び後側触媒補助ケース２５との間にバイパス流路（屈曲した排気ガス流路）１１′が形成されている。このバイパス流路１１′は、触媒コンバータ部２０の排気ガスＧの流れ方向の下流側に位置する排気ガス流路１１から排気熱回収部３０の排気ガスＧの流れ方向の下流側に向かって分岐し、排気熱回収部３０の排気ガスＧの流れ方向の下流側において排気熱回収部３０の排気ガスの流れと合流する。即ち、触媒コンバータ部２０から排気熱回収部３０へのバイパス流路１１′は屈曲して形成されており、触媒コンバータ部２０の外観を形成する触媒ケース２１は断熱層となっている。
【００１７】
さらに、触媒コンバータ部２０の後方の仕切ケース２６の下流端部２６ｂには、バタフライバルブ４０により開閉される開口端となる円筒短管２８を溶接により接合してある。この円筒短管２８の開口をバタフライバルブ４０で開くと、図２に示すように、触媒コンバータ部２０から排気熱回収部３０への排気ガスＧの流れが遮断され、また、円筒短管２８の開口をバタフライバルブ４０で閉じると、図１に示すように、触媒コンバータ部２０から排気熱回収部３０への排気ガスＧの流れが許容されるようになっている。
【００１８】
また、外側ケース２７は、その外周側に排気熱回収部３０を一体に備えている。即ち、触媒コンバータ部２０の外側に排気熱回収部３０が同軸的に環状に配置されている。排気熱回収部３０は、円環状の膨出部３１を有し、この円環状の膨出部３１と外側ケース２７との間に円環状の冷却媒体通路３２を形成している。この円環状の冷却媒体通路３２は、その中を流れる冷却媒体Ｗに仕切ケース２６で形成される屈曲したバイパス流路１１′で受け取った熱を有効に伝えることができるようになっている。
【００１９】
さらに、排気熱回収部３０の円環状の膨出部３１の排気ガスＧの下流側と上流側には、円筒状の冷却媒体入口管（冷却媒体の入口）３３と円筒状の冷却媒体出口管（冷却媒体の出口）３４が所定距離隔てて取り付けられている。また、外側ケース２７の下流端部２７ｂには下流側連絡管５０が接続されている。この下流側連絡管５０の下流端部５０ｂは、下流側の排気管Ｂに溶接で接合されている。
【００２０】
さらに、排気ガス流路１１の下流側である外側ケース２７の下流端側には、円筒短管２８を開いた状態で排気ガスＧを下流側連絡管５０に直接流通させ、円筒短管２８を閉じた状態で排気ガスＧを仕切ケース２６で形成される屈曲したバイパス流路１１′に流通させるバタフライバルブ４０が設けられている。このバタフライバルブ４０は支軸４１を介して外側ケース２７の下流端側に開閉自在に取り付けられており、図示しない電気制御アクチュエータにより開閉されるようになっている。尚、バタフライバルブ４０を、冷却媒体温度感知アクチュエータや排気圧感知アクチュエータ等の他のアクチュエータにより開閉させるようにしても良い。
【００２１】
以上実施形態の排気熱回収浄化複合装置１０によれば、図２に示すように、円筒短管２８の開口をバタフライバルブ４０が開いている場合には、排気ガスＧは下流側連絡管５０に直接流れて下流側の排気管Ｂに到達する。このバタフライバルブ４０が開いている時は、排気ガスＧは触媒コンバータ部２０から排気熱回収部３０に流れないため、排気ガスＧの熱は、排気熱回収部３０に受け渡されない。
【００２２】
図１に示すように、円筒短管２８の開口をバタフライバルブ４０が閉じている場合には、排気ガスＧは触媒コンバータ部２０から排気熱回収部３０側に流れ、仕切ケース２６で形成される屈曲したバイパス流路１１′を経て下流側連絡管５０に流れる。この間に、排気ガスＧの熱は、排気熱回収部３０に受け渡され、この排気熱回収部３０に受け渡され熱が、円環状の冷却媒体通路３２を流れるエンジンの冷却媒体Ｗに伝達されて回収される。
【００２３】
このように、排気熱回収浄化複合装置１０の排気ガスＧの最上流に触媒コンバータ部２０を配置したことで、触媒コンバータ部２０の昇温を促進させることができ、さらに、触媒コンバータ部２０の触媒担体２２を通過し、化学反応熱により加熱された排気ガスＧは、触媒担体２２を保持する円筒状の触媒ケース２１の外周を通り、上流の排気熱回収部３０側へ循環され、円筒状の触媒ケース２１の外周で熱交換することで、触媒活性と暖機を両立できる。よって、排気部品点数を削減することができるため、従来のバイパス流路が不要となって構造を簡素化することができ、かつ、触媒コンバータ部２０の熱が逃げ難い。
【００２４】
また、触媒コンバータ部２０の出口の円筒短管２８の近傍には、円筒短管２８の開口を開閉するバタフライバルブ４０が設置され、バタフライバルブ４０の開時は、排気ガスＧは速やかに最下流に位置する下流側連絡管５０へ排出されて低圧損となる。さらに、高温に弱いバタフライバルブ４０の作動用のアクチュエータも設置し易く、バタフライバルブ４０の制御次第では、後方にＬＮＴ（吸蔵型窒素酸化物還元触媒）が配置された場合の温調や騒音対策にも利用可能である。さらに、内燃機関において燃焼後の排気ガスの一部を取り入れ、再度吸気させる技術（排気再循環：ＥＧＲ機能）に適用可能である。
【００２５】
また、円筒状の触媒ケース２１の最外周は、冷却水等の冷却媒体Ｗが通る冷却媒体通路３２であるため、熱害用カバーが不要となるため、その分、排気部品点数を削減することができ、低コスト化を図ることができる。
【００２６】
図３は本発明の第２実施形態の排気熱回収浄化複合装置の切替バルブが閉じた状態を示す断面図、図４は同排気熱回収浄化複合装置の切替バルブが開いた状態を示す断面図である。
【００２７】
図３及び図４に示すように、この第２実施形態の排気熱回収浄化複合装置１０′は、装置本体１０Ａの排気ガス流路１１中の排気ガスＧの流れを切り替える切替バルブとして電制バルブ（電気制御バルブ）６０を用いている。この電制バルブ６０は、排気熱回収部３０の外部に設置された駆動部６１と、この駆動部６１により回動する駆動軸６２と、この駆動軸６２に取り付けられ、円筒短管（開口端）２８を開閉するバルブ体６３とを備えている。尚、他の構成は前記第１実施形態と同様であるため、同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２８】
この第２実施形態の排気熱回収浄化複合装置１０′では、前記第１実施形態と同様の作用・効果を奏する他、電制バルブ６０の駆動部（アクチュエータ）６１が排気熱回収部３０の外部に設置され、駆動部６１と排気ガス流路１１，１１′との間に排気熱回収部３０の冷却媒体流路があるので、電制バルブ６０の熱対策用遮断板が不要になる効果がある。
【符号の説明】
【００２９】
１０，１０′  排気熱回収浄化複合装置
１０Ａ  装置本体
１１  排気ガス流路
１１′  バイパス流路（屈曲した排気ガス流路）
２０  触媒コンバータ部
２１  円筒状の触媒ケース（筒状のケース、断熱層）
２２  触媒担体
２８  円筒短管（開口端）
３０  排気熱回収部
３３  冷却媒体入口管（冷却媒体の入口）
３４  冷却媒体出口管（冷却媒体の出口）
４０  バタフライバルブ（切替バルブ）
６０  電制バルブ（切替バルブ）
６１  駆動部（アクチュエータ）
Ｇ  排気ガス
Ｗ  冷却媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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