(57)【要約】【課題】生産性を向上させることができる排熱回収構造を得る。【解決手段】排熱回収器構造は、エンジンからの排気が流れる第１配管１２と、第１配管１２から分岐され、排気との間で熱交換を行う熱交換器２０が設けられた第２配管１８と、第１配管１２に設けられ、開閉されることで第２配管１８へ流れる排気の流量を調整する開閉弁２６と、を有し、第１配管１２は、排気の流れる方向に隣り合う第１管体１４及び第２管体１６を含んで構成されると共に、第１管体１４と第２管体１６との接合部が第１配管１２の周方向に沿って設けられている。【選択図】図１
2019183675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの排気が流れる第１配管と、
前記第１配管から分岐され、排気との間で熱交換を行う熱交換器が設けられた第２配管と、
前記第１配管に設けられ、開閉されることで前記第２配管へ流れる排気の流量を調整する開閉弁と、
を有し、
前記第１配管は、排気の流れる方向に隣り合う第１管体及び第２管体を含んで構成されると共に、前記第１管体と前記第２管体との接合部が前記第１配管の周方向に沿って設けられている排熱回収器構造。
【請求項２】
前記第１管体が排気の流れる方向の上流側に位置し、前記第２管体が排気の流れる方向の下流側に位置しており、
前記第１管体における前記第２管体側の端部が前記第２管体の外周面に重ね合わされた状態で接合されている請求項１に記載の排熱回収器構造。
【請求項３】
前記第１配管における軸方向一端部及び他端部には、連結管が接続される接続孔が形成されており、
前記接続孔は、前記第１配管の軸方向から見て凹凸の無い円形に形成されている請求項１又は２に記載の排熱回収器構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排熱回収器構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、伝熱チューブを流れる第１熱媒体（排気）と、この伝熱チューブの外部を流れる冷却水との間で熱交換を行う排熱回収装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２４６８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の構造では、二つの部品を排気の流れ方向に沿って左右で溶接することで排気の流路を形成している。しかしながら、二カ所で溶接する必要があるため、生産性を向上させる観点で改善の余地がある。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、生産性を向上させることができる排熱回収構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の本発明に係る排熱回収器構造は、エンジンからの排気が流れる第１配管と、前記第１配管から分岐され、排気との間で熱交換を行う熱交換器が設けられた第２配管と、前記第１配管に設けられ、開閉されることで前記第２配管へ流れる排気の流量を調整する開閉弁と、を有し、前記第１配管は、排気の流れる方向に隣り合う第１管体及び第２管体を含んで構成されると共に、前記第１管体と前記第２管体との接合部が前記第１配管の周方向に沿って設けられている。
【０００７】
請求項１に記載の本発明に係る排熱回収器構造では、エンジンからの排気が流れる第１配管と、この第１配管から分岐された第２配管とを有しており、第２配管には排気との間で熱交換を行う熱交換器が設けられている。また、第１配管には開閉弁が設けられており、開閉弁が開閉されることで第２配管へ流れる排気の流量が調整される。これにより、熱交換を積極的に行う場合は、開閉弁を全閉して第２配管へ多くの排気を流し、逆に熱交換が不要な場合は、開閉弁を全開にして第１配管へ多くの排気を流すことができる。
【０００８】
また、第１配管は、排気の流れる方向に隣り合う第１管体及び第２管体を含んで構成されており、この第１管体と第２管体との接合部が第１配管の周方向に沿って設けられている。すなわち、第１配管の周方向に沿って第１管体と第２管体とを接合することで、第１配管が形成されるようになっている。これにより、例えば溶接により第１管体と第２管体とを接合する場合、１回の溶接で第１配管を形成することができる。
【０００９】
請求項２に記載の本発明に係る排熱回収器構造は、請求項１において、前記第１管体が排気の流れる方向の上流側に位置し、前記第２管体が排気の流れる方向の下流側に位置しており、前記第１管体における前記第２管体側の端部が前記第２管体の外周面に重ね合わされた状態で接合されている。
【００１０】
請求項２に記載の本発明に係る排熱回収器構造では、排気の流れる方向の上流側に位置する第１管体の端部が第２管体の外周面に重ね合わされた状態で接合されている。これにより、第１管体の端部が第２管体の内周面に重ね合わされた構造と比較して、接合部をより排気の下流側の低温の領域に設定することができる。
【００１１】
請求項３に記載の本発明に係る排熱回収器構造は、請求項１又は２において、前記第１配管における軸方向一端部及び他端部には、連結管が接続される接続孔が形成されており、前記接続孔は、前記第１配管の軸方向から見て凹凸の無い円形に形成されている。
【００１２】
請求項３に記載の本発明に係る排熱回収器構造では、接続孔が第１配管の軸方向から見て凹凸の無い円形に形成されているため、接続孔が不連続な円形に形成された構造と比較して、連結管と第１配管との間に隙間が生じるのを抑制することができる。なお、ここでいう「凹凸の無い円形」とは、接続孔の周縁の一部が段差等によって凹凸状に形成された構成を除くものである。このため、加工時に微小な凹凸が形成されていても、全体として凹凸が無ければ「凹凸の無い円形」の概念に含まれる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、請求項１に係る排熱回収器構造によれば、生産性を向上させることができる、という優れた効果を奏する。
【００１４】
請求項２に係る排熱回収器構造によれば、接合部分に作用する排気による熱歪みを抑制することができる、という優れた効果を奏する。
【００１５】
請求項３に係る排熱回収器構造によれば、連結管の組付け性を向上させることができる、という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る排熱回収器構造を示す側断面図であり、開閉弁が全閉している状態を示す図である。
【図２】実施形態に係る排熱回収器構造を示す側断面図であり、開閉弁が半開している状態を示す図である。
【図３】比較例に係る排熱回収器構造を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、第１実施形態に係る排熱回収器構造について説明する。なお、各図に適宜示される矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印ＦＲは車両前方側を示している。また、以下の説明で特記なく前後、上下、左右の方向を用いる場合は、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下、進行方向を向いた場合の左右を示すものとする。
【００１８】
図１に示されるように、本実施形態に係る排熱回収器構造は、車両の前後方向を軸方向として配置された排熱回収器１０を含んで構成されている。また、本実施形態では、排熱回収器１０よりも車両前方側にエンジン（不図示）が配置されており、このエンジンから排気が流れる。このため、車両前方側が排気の流れる上流側となっており、車両後方側が排気の流れる下流側となっている。
【００１９】
排熱回収器１０は、主として、第１配管１２、第２配管１８、熱交換器２０及び開閉弁２６を含んで構成されている。以下、全体の構成を説明した後、本発明の要部である第１配管１２について詳細に説明する。
【００２０】
（排熱回収器１０の全体構成）
第１配管１２は、車両前後方向を軸方向とする管体であり、排気が流れる流路を備えている。また、第１配管１２における車両前方側（排気の流れる上流側）の端部には、前側接続孔１２Ａが形成されている。
【００２１】
前側接続孔１２Ａは、第１配管１２の軸方向から見て凹凸の無い円形に形成されている。すなわち、前側接続孔１２Ａの周縁が段差など無い円形に形成されており、この前側接続孔１２Ａには、エンジン側から延在された連結管２２が接続されるように構成されている。
【００２２】
第１配管１２における車両後方側（排気の流れる下流側）の端部には、後側接続孔１２Ｂが形成されている。後側接続孔１２Ｂは、前側接続孔１２Ａと同様に第１配管１２の軸方向から見て凹凸の無い円形に形成されており、この後側接続孔１２Ｂには連結管（不図示）が接続される。そして、排熱回収器１０を通過した排気は、連結管を通って下流側のマフラ（不図示）へ流れるように構成されている。
【００２３】
第１配管１２の車両上方側には第２配管１８が配置されている。第２配管１８は、車両前後方向を軸方向とする管体であり、この第２配管１８における車両前方側の端部には、前側接続孔１８Ａが形成されている。そして、この前側接続孔１８Ａには前側水チューブ２１の一端部が接続されており、前側水チューブ２１の他端側は、エンジンに接続されている。このため、エンジンを通過した冷却水が前側水チューブ２１を通って第２配管１８へ導入される。
【００２４】
一方、第２配管１８における車両後方側の端部には、後側接続孔１８Ｂが形成されており、この後側接続孔１８Ｂに後側水チューブ２３の一端部が接続されている。また、後側水チューブ２３の他端側は、エンジンに接続されている。このため、第２配管１８を通過した冷却水は、後側水チューブ２３を通ってエンジンへ送液される。すなわち、エンジンと第２配管１８との間で冷却水が循環されるように構成されている。
【００２５】
ここで、第２配管１８には、熱交換器２０が設けられている。熱交換器２０は、排気との間で熱交換を行う装置であり、この熱交換器２０の内部には、複数の伝熱チューブ（不図示）が収納されている。また、それぞれの伝熱チューブ内にはフィンが配置されている。そして、これらの伝熱チューブ内に排気が流れるようになっている。具体的には、熱交換器２０の前端部に排気が導入される導入部（不図示）が形成されており、第１配管１２から第２配管１８へ分岐された排気が導入部から熱交換器２０の伝熱チューブ内に導入される。また、熱交換器２０の後端部には、排気が導出される導出部（不図示）が形成されており、この導出部から導出された排気が第２配管１８から第１配管１２へ流れるようになっている。
【００２６】
また、伝熱チューブの外側には、第２配管１８内の冷却水が流れる流路が形成されている。このため、伝熱チューブ内を流れる排気と伝熱チューブの外側の冷却水との間で熱交換が行われる。
【００２７】
なお、熱交換器２０は、支持プレート２４上に配置されており、この支持プレート２４の周辺部が車両上方側へ折り曲げられて第１配管１２に重ね合わされた状態で溶接等によって接合されている。
【００２８】
第１配管１２には、開閉されることで第２配管１８へ流れる排気の流量を調整させる開閉弁２６が設けられている。開閉弁２６は、第１配管１２の軸方向から見て略円形に形成されており、図１に示される全閉状態で開閉弁２６の周囲に配置されたストッパ２８に押し付けられている。
【００２９】
ストッパ２８は、第１配管１２の軸方向から見て略円環状に形成されており、このストッパ２８の外周縁部が車両後方側へ折り曲げられて第１配管１２及び支持プレート２４に接合されている。
【００３０】
また、ストッパ２８の内周縁部には、車両後方側へ折り曲げられて開閉弁２６を受ける受け部２８Ａが形成されている。一方、開閉弁２６の外周縁部には、ストッパ２８の受け部２８Ａに対応する角度で車両後方側へ折り曲げられた当接部２６Ａが形成されている。そして、開閉弁２６の全閉状態では、開閉弁２６の当接部２６Ａがストッパ２８の受け部２８Ａに当接されるように構成されている。
【００３１】
ここで、開閉弁２６における車両後方側の面にはアーム３０の下端部３０Ａが固定されている。アーム３０は、開閉弁２６の全閉状態で車両上下方向に延在されており、アーム３０の下端部３０Ａが開閉弁２６の略中央部に固定されている。また、アーム３０の上端部３０Ｂは、回転軸３２に固定されており、アーム３０は、回転軸３２の回転に応じて揺動するように構成されている。ここで、回転軸３２には付勢部材（不図示）が設けられており、この付勢部材によって回転軸３２が図中時計周りに付勢されている。このため、無負荷状態では、開閉弁２６がストッパ２８に押し付けられている。なお、開閉弁２６及びストッパ２８の少なくとも一方には弾性部材が取り付けられており、開閉弁２６とストッパ２８とが接触する際の異音が抑制されるように構成されている。
【００３２】
回転軸３２は、駆動機構（不図示）に接続されており、駆動機構が作動することで回転軸３２が回転される。また、駆動機構は制御部であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）と電気的に接続されており、このＥＣＵからの信号に基づいて回転軸３２が所定の角度に回転されることで、開閉弁２６が開閉される。そして、本実施形態では、エンジン始動後の暖機運転時には、ＥＣＵからの信号に基づいて開閉弁２６が全閉状態とされる。これにより、第２配管１８の熱交換器２０へ排気が流れ、冷却水と排気との間で熱交換が積極的に行われる。この結果、冷却水が加熱されて暖機を促進させることができる。また、暖機後は、図２に示されるように、ＥＣＵからの信号に基づいて回転軸３２が所定の角度に回転されることで、開閉弁２６が開けられる。これにより、第１配管１２が開放され、第２配管１８へ流れる排気の量を減少させる。この結果、冷却水と排気との熱交換が抑制されて冷却水の温度上昇を抑制することができる。
【００３３】
（第１配管１２の構成）
図１に示されるように、第１配管１２は、排気の流れる方向に隣り合う第１管体１４及び第２管体１６を含んで構成されている。第１管体１４は、車両前方側（排気の流れる方向の上流側）に位置しており、この第１管体１４の前端部には前側接続孔１２Ａが形成されている。
【００３４】
また、第１管体１４の上部は開口されており、この開口部が支持プレート２４によって車両上方側から塞がれている。さらに、第１管体１４の後端部１４Ａは、一般部よりも若干拡径されており、後述する第２管体１６の外周面に重ね合わされている。
【００３５】
第２管体１６は、第１管体１４よりも車両後方側（排気の流れる方向の下流側）に位置しており、この第２管体１６の後端部には後側接続孔１２Ｂが形成されている。また、第２管体１６の上部は第１管体１４と同様に開口されており、この開口部が支持プレート２４によって車両上方側から塞がれている。さらに、第２管体１６の前端部１６Ａは、第１管体１４の後端部１４Ａの内周面に重ね合わされている。そして、この第１管体１４の後端部１４Ａと第２管体１６の前端部１６Ａとが重ね合わされた部分で溶接（接合）されている。すなわち、第１管体１４と第２管体１６との接合部は、第１配管１２の周方向に沿って設けられている。
【００３６】
（作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。
【００３７】
本実施形態に係る排熱回収器構造を構成する排熱回収器１０では、第２配管１８に熱交換器２０が設けられており、第１配管１２に設けられた開閉弁２６を開閉させることで、第２配管１８へ流れる排気の流量が調整される。これにより、熱交換を積極的に行う場合は、開閉弁２６を全閉して第２配管１８へ多くの排気を流し、逆に熱交換が不要な場合は、開閉弁２６を全開にして第１配管１２へ多くの排気を流すことができる。
【００３８】
また、本実施形態に係る排熱回収器１０では、第１配管１２が車両前後方向に隣り合う第１管体１４及び第２管体１６を含んで構成されており、第１管体１４と第２管体１６との接合部が第１配管１２の周方向に沿って設けられている。すなわち、第１配管１２の周方向に沿って第１管体１４と第２管体１６とを接合することで、第１配管１２が形成されるようになっている。これにより、１回の接合で第１配管１２を形成することができ、
生産性を向上させることができる。
【００３９】
さらに、本実施形態の排熱回収器１０では、前側接続孔１２Ａ及び後側接続孔１２Ｂが第１配管１２の軸方向から見て凹凸の無い円形に形成されている。すなわち、前側接続孔１２Ａの周縁及び後側接続孔１２Ｂの周縁が段差などによって凹凸状となっていない。これにより、接続孔の周縁の一部に凹凸状の部分が存在する構造と比較して、連結管２２と第１配管１２と間に隙間が生じるのを抑制することができる。この結果、連結管２２の組付け性を向上させることができる。
【００４０】
上記の効果について図３に示される比較例の構造と比較しながら説明する。なお、図３において、実施形態と同様の構成については同じ符号を付し適宜説明を省略する。
【００４１】
図３に示されるように、比較例に係る排熱回収器１００は、第１配管１０２と第２配管１８とを含んで構成されており、第２配管１８については実施形態と同様の構成であるため、説明を省略する。
【００４２】
比較例の第１配管１０２は、第１管体１０４及び第２管体１０６を含んで構成されている。第１管体１０４は、第１配管１０２の下半分を構成しており、車両前後方向に延在されて略半円筒状に形成されている。このため、第１管体１０４の上端部１０４Ａが第１配管１０２の上下方向中間部分を車両前後に延在された構成となっている。
【００４３】
一方、第２管体１０６は、第１配管１０２の上半分を構成しており、車両前後方向に延在されている。そして、この第２管体１０６の上端部の開口部が熱交換器２０の支持プレート２４によって塞がれている。また、第２管体１０６の下端部１０６Ａが第１管体１４の上端部１０４Ａの外周面に重ね合わされている。そして、この第１管体１０４の上端部１０４Ａと第２管体１０６の下端部１０６Ａとが重ね合わされた部分で溶接（接合）されている。すなわち、第１管体１０４と第２管体１０６との接合部は、第１配管１０２の軸方向に沿って設けられている。ここで、図３では、排熱回収器１００の車両右側半分だけが図示されているが、車両左側も同様の構成とされている。このため、比較例では、第１管体１０４と第２管体１０６とが左右二カ所で溶接されていることとなる。
【００４４】
以上のように、比較例の排熱回収器１００では、第１配管１０２を形成するために２回の溶接工程が必要となる。これに対して、本実施形態の排熱回収器１０では、図１に示されるように、第１配管１２の周方向に沿って第１管体１４と第２管体１６とを接合することで第１配管１２が形成されている。すなわち、溶接によって第１管体１４と第２管体１６とを接合する場合、１回の溶接で第１配管１２を形成することができ、比較例の構造と比べて生産性を向上させることができる。
【００４５】
また、図３に示されるように、比較例の排熱回収器１００では、第１管体１０４と第２管体１０６との溶接部分が第１配管１０２の軸方向に沿って設けられるため、第１配管１０２の前側接続孔１０２Ａ及び後側接続孔１０２Ｂの孔縁の一部に凹凸部が形成されている。これにより、例えば、前側接続孔１０２Ａへ連結管２２を挿入した際に、前側接続孔１０２Ａと連結管２２との間に隙間が形成される可能性がある。これに対して、本実施形態の排熱回収器１０では、図１に示されるように、第１配管１２と第２配管１６とを車両前後方向に接合しているため、前側接続孔１２Ａや後側接続孔１２Ｂを１つの部品で形成することができる。これにより、前側接続孔１２Ａ及び後側接続孔１２Ｂを凹凸の無い円形に形成させることができ、連結管２２の組付け性が向上する。また、比較例のように軸方向に沿って接合部が設けられている場合、この接合部の前端と後端とで温度差が生じるのに対して、本実施形態では接合部で温度差が生じにくいため、熱歪みを抑制することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、第１管体１４の後端部１４Ａが第２管体１６の前端部１６Ａの外周面に重ね合わされた状態で接合されている。これにより、第１管体１４の後端部１４Ａが第２管体１６の内周面に重ね合わされた構造と比較して、両部材の接合部をより排気の下流側に設定することができる。ここで、排気は、エンジンに近い上流側よりもマフラに近い下流側の方が低温となる。このため、本実施形態の構成を作用することにより、第１管体１４と第２管体１６との接合部をより低温の領域に設定することができ、接合部分に作用する排気による熱歪みを抑制することができる。
【００４７】
さらに、本実施形態のように車両前後方向に隣り合う第１管体１４及び第２管体１６によって第１配管１２を構成することで、汎用性を向上させることができる。具体的には、異なる車種に適用する場合など、前側接続孔１２Ａの径を変形したい場合、第１管体１４だけを設計変更すればよい。同様に、後側接続孔１２Ｂの径を変形したい場合は、第２管体１６だけを設計変更すればよく、１部品の設計変更で対応することが可能となる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態に係る排熱回収器構造について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では、第１配管１２の車両上方側に第２配管１８を配置したが、これに限定されず、第１配管１２の車両右側又は車両左側に第２配管１８を配置した構成としてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態の熱交換器２０は、伝熱チューブ内に排気を導入し、この排気と冷却水との間で熱交換を行う構成としたが、これに限定されない。例えば、内部に伝熱チューブに代えて冷却水の流路を備えた熱交換器としてもよい。この場合、流路内を流れる冷却水と流路の外部の排気との間で熱交換が行われることとなる。
【００５０】
さらに、上記実施形態では、第１管体１４の後端部１４Ａを第２管体１６の外周面に重ね合わせた構成としたが、これに限定されない。すなわち、第２管体１６の前端部１６Ａを第１配管１２の後端部１４Ａの外周面に重ね合わせた構成としてもよい。
【００５１】
さらにまた、上記実施形態では、第１配管１２を構成する第１管体１４側に開閉弁２６を配置したが、これに限定されない。例えば、第２管体１６側に開閉弁２６を配置した構成としてもよい。また、開閉弁２６を開閉させる構成については図示した構成に限定されず、開閉弁２６を開閉できる構成であれば、種々の構成を採用し得る。
【符号の説明】
【００５２】
１２      第１配管
１２Ａ    前側接続孔（接続孔）
１２Ｂ    後側接続孔（接続孔）
１４      第１管体
１４Ａ    後端部（第２管体側の端部）
１６      第２管体
１８      第２配管
２０      熱交換器
２２      連結管
２６      開閉弁
【図１】
2019183675.tif 000003
【図２】
2019183675.tif 000004
【図３】
2019183675.tif 000005