(57)【要約】【課題】熱回収効率の低下を防ぐことができる排気熱回収器を提供する。【解決手段】排気が流れる排気管３と、複数の排気通路１１が設けられており、排気管３の内部に設置され、排気通路１１を流れる排気の熱を回収する熱回収材５と、熱回収材５の外側に設けられ、熱回収材５で回収された熱を回収する熱媒体が流れる熱媒体流路７と、熱回収材５の外周部に位置している排気通路１１での排気の流れを抑制する排気抑制部９とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気が流れる排気管と、
複数の排気通路が設けられており、前記排気管の内部に設置され、前記排気通路を流れる排気の熱を回収する熱回収材と、
前記熱回収材の外側に設けられ、前記熱回収材で回収された熱を回収する熱媒体が流れる熱媒体流路と、
前記熱回収材の外周部に位置している排気通路での前記排気の流れを抑制する排気抑制部と、
を有することを特徴とする排気熱回収器。
【請求項２】
請求項１に記載の排気熱回収器において、
前記排気抑制部は、前記熱回収材よりも前記排気の流れ方向上流側に設けられており、内径が前記熱回収材の外径よりも小さい筒状の縮径部で構成されていることを特徴とする排気熱回収器。
【請求項３】
請求項２に記載の排気熱回収器において、
前記熱回収材は、筒状の熱回収材支持体の内部で、前記熱回収材支持体の中間部に設けられており、前記縮径部は、前記熱回収材支持体内に入り込んでいることを特徴とする排気熱回収器。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の排気熱回収器において、
前記縮径部は、前記熱回収材側で内径が小さくなっているテーパ状に形成されていることを特徴とする排気熱回収器。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載の排気熱回収器において、
前記縮径部は、内径と外径とが一定であって前記熱回収材の外径よりも小さい筒状に形成されていることを特徴とする排気熱回収器。
【請求項６】
請求項１に記載の排気熱回収器において、
前記排気抑制部は、前記排気の流れ方向上流側で、前記回収部材に隣接しているリング状の部材で構成されていることを特徴とする排気熱回収器。
【請求項７】
請求項１に記載の排気熱回収器において、
複数の排気通路が前記熱回収材の中央部側にのみ設けられていることで、前記排気抑制部が構成されていることを特徴とする排気熱回収器。
【請求項８】
排気が流れる排気管と、
複数の排気通路が設けられており、前記排気管の内部に設置され、前記排気通路を流れる排気の熱を回収する熱回収材と、
前記排気管に設けられ、前記熱回収材で回収された熱を回収する熱媒体が流れる熱媒体流路と、
前記熱回収材の前記熱媒体流路近傍での前記排気の流れを抑制する排気抑制部と、
を有することを特徴とする排気熱回収器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気熱回収器に係り、自動車等の排気の熱を回収するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気の流れをコントロールするバルブによって、熱を回収する必要があるとき（たとえば、冬季等で暖房に使用するとき）には、熱回収室で排気熱を回収し、熱の回収が不要であるときには、迂回路に排気を流すことで排気をそのまま廃棄する構成の排気熱回収器が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２２９８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、熱媒体を用いて排気から熱を回収する排気熱回収器において、熱回収効率の低下を防ぐことができるもの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】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、排気が流れる排気管と、複数の排気通路が設けられており、前記排気管の内部に設置され、前記排気通路を流れる排気の熱を回収する熱回収材と、前記熱回収材の外側に設けられ、前記熱回収材で回収された熱を回収する熱媒体が流れる熱媒体流路と、前記熱回収材の外周部に位置している排気通路での前記排気の流れを抑制する排気抑制部とを有する排気熱回収器である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の排気熱回収器において、前記排気抑制部は、前記熱回収材よりも前記排気の流れ方向上流側に設けられており、内径が前記熱回収材の外径よりも小さい筒状の縮径部で構成されている排気熱回収器である。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の排気熱回収器において、前記熱回収材は、筒状の熱回収材支持体の内部で、前記熱回収材支持体の中間部に設けられており、前記縮径部は、前記熱回収材支持体内に入り込んでいる排気熱回収器である。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の排気熱回収器において、前記縮径部は、前記熱回収材側で内径が小さくなっているテーパ状に形成されている排気熱回収器である。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の排気熱回収器において、前記縮径部は、内径と外径とが一定であって前記熱回収材の外径よりも小さい筒状に形成されている排気熱回収器である。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の排気熱回収器において、前記排気抑制部は、前記排気の流れ方向上流側で、前記回収部材に隣接しているリング状の部材で構成されている排気熱回収器である。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の排気熱回収器において、複数の排気通路が前記熱回収材の中央部側にのみ設けられていることで、前記排気抑制部が構成されている排気熱回収器である。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、排気が流れる排気管と、複数の排気通路が設けられており、前記排気管の内部に設置され、前記排気通路を流れる排気の熱を回収する熱回収材と、前記排気管に設けられ、前記熱回収材で回収された熱を回収する熱媒体が流れる熱媒体流路と、前記熱回収材の前記熱媒体流路近傍での前記排気の流れを抑制する排気抑制部とを有する排気熱回収器である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、熱媒体を用いて排気から熱を回収する排気熱回収器において、熱回収効率の低下を防ぐことができるものを提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る排気熱回収器の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ断面を示す図である。
【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す図である。
【図４】変形例に係る排気熱回収器の概略構成を示す断面図である。
【図５】変形例に係る排気熱回収器の概略構成を示す断面図である。
【図６】変形例に係る排気熱回収器の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態に係る排気熱回収器１は、たとえば、自動車の排気（排気ガス）の熱を回収するものであり、図１で示すように、排気管３と熱回収材（蓄熱材）５と熱媒体流路（液体熱媒体流路）７と排気抑制部（排気遮断部）９とを備えて構成されている。
【００１６】
排気管３の内部には、図１に矢印で示すように排気が流れるようになっている。熱回収材５には、複数の排気通路１１が設けられている。熱回収材５は、外周が排気管３の内壁に接するようにして排気管３の内部に設置されており、排気通路１１を流れる排気の熱を回収するようになっている。
【００１７】
熱回収材５は、排気管３内の排気の流れ方向（排気管３の中心軸の延伸方向；図１の左右方向）で、排気管３内の中間部に設けられており、熱回収材５の外周の全周は、排気管３の内周面に接触している。そして、排気の総てが、熱回収材５の排気通路１１を通って、排気管３内を流れるようになっている。
【００１８】
排気通路１１は、貫通孔で構成されている。貫通孔は、排気管３の中心軸の延伸方向に延びており、排気の流れ方向で熱回収材５よりも上流側に位置している排気管３の内部と、排気の流れ方向で熱回収材５よりも下流側に位置している排気管３の内部とをお互いにつないでいる。また、各貫通孔は、排気管３の中心軸の延伸方向から見ると、ほぼ均等に分散しており、熱回収材５で回収された熱が排気管３に伝わるようになっている。
【００１９】
熱媒体流路７は、熱回収材５の外周の外側（排気管３の外周の外側）に設けられている。熱媒体流路７には、熱回収材５で回収された熱を回収する熱媒体（水もしくは油等の液体状の熱媒体）が流れるようになっている。
【００２０】
さらに説明すると、熱媒体流路７は、環状に形成されており、排気管３の中心軸の延伸方向から見ると、図２で示すように、熱回収材５や排気管３の外側で、熱回収材５を囲むように設けられている。そして、熱回収材５で回収され排気管３を伝わってきた熱を回収する熱媒体が熱媒体流路７を流れるようになっている。
【００２１】
排気抑制部９は、熱回収材５の外周部に位置している排気通路１１での排気の流れを抑制する（たとえば、遮断する）ように構成されている。すなわち、図３で示す円Ｃ１と円Ｃ２との間で斜線によって示されたリング状の部位での排気の流れを抑制するように構成されている。
【００２２】
排気抑制部９は、筒状の縮径部１３で構成されている。縮径部１３は、熱回収材５よりも排気の流れ方向上流側に設けられている。縮径部１３の内径は熱回収材５の外径よりも小さくなっている。これにより、熱回収材５の外周部に位置している排気通路１１での排気の流れが抑制されるようになっている。
【００２３】
また、熱回収材５は、排気管３の一部を構成している筒状の熱回収材支持体１５の内部で、熱回収材支持体１５の中間部（熱回収材支持体１５の中心軸の延伸方向の中間部）に設けられている。縮径部１３の外径は、熱回収材支持体１５の内径よりも小さくなっており、縮径部１３は、熱回収材支持体１５と同軸で熱回収材支持体１５内に入り込んでいる。すなわち、図１において、縮径部１３の右端が熱回収材支持体１５の左端よりも右側に位置している。
【００２４】
また、縮径部１３は、熱回収材５側（排気の流れの下流側）で内径が小さくなっているテーパ状に形成されている。
【００２５】
排気管３は、たとえば、薄肉円筒状に形成されており、熱回収材５よりも排気の流れ方向上流側に設けられている筒状の上流側部位（上流側排気管）１７と、熱回収材５や熱媒体流路７のところに位置している中間部位１９と、熱回収材５よりも排気の流れ方向下流側に設けられている筒状の下流側部位（下流側排気管）２１とを備えて構成されている。上流側部位１７と中間部位１９と下流側部位２１とは、それぞれが別体で構成されている。
【００２６】
上流側部位１７は、円筒状の嵌合部２３と縮径部１３とを備えて構成されており、縮径部１３は、円錐台側面状のテーパ状部２５と円筒状の小径部２７とで構成されている。嵌合部２３とテーパ状部２５と小径部２７とは排気の流れ方向でこの順にならんでおり、テーパ状部２５の径は、排気の流れ方向上流側から下流側に向かって、次第に小さくなっている。嵌合部２３の径は、テーパ状部２５の端部の径（排気の流れ方向上流側の端部の径）と等しくなっており、小径部２７の径は、テーパ状部２５の端部の径（排気の流れ方向下流側の端部の径）と等しくなっている。下流側部位２１は、上流側部位１７と同形状で対称に形成されている。
【００２７】
中間部位１９は、熱回収材支持体１５で構成された内側中間部位２９と、内側中間部位２９の外側で熱回収材支持体１５とともに熱媒体流路７を構成している熱媒体流路構成体３１の小径部３５で構成された外側中間部位３３とで構成されている。
【００２８】
熱回収材支持体１５は、円筒状に形成されており、熱回収材支持体１５の内径は、縮径部１３の小径部２７の外径よりも大きくなっている。熱回収材支持体１５の外径は、上流側部位１７の嵌合部２３の外径とほぼ等しくなっている。
【００２９】
熱媒体流路構成体３１は、円筒状の大径部３７と一対の円筒状の小径部３５と一対の連結部４１とで構成されている。一対の小径部３５は、大径部３７の両端に設けられており、連結部４１は、小径部３５と大径部３７とをつないでいる。
【００３０】
小径部３５の内径は、熱回収材支持体１５や嵌合部２３の外径と等しくなっている。熱媒体流路構成体３１の長さ寸法（中心軸の延伸方向の寸法）は、熱回収材支持体１５の長さ寸法よりも大きくなっている。
【００３１】
そして、熱回収材支持体１５が熱媒体流路構成体３１の内側に入り込んでいることで、環状の熱媒体流路７が形成されている。熱媒体流路７の外径は、上流側部位１７の外径よりも大きくなっている。
【００３２】
また、熱媒体流路構成体３１の一方の（排気の流れの上流側の）小径部３５は、熱回収材支持体１５より突出しており（図１では左側に突出しており）、熱媒体流路構成体３１の他方の（排気の流れの下流側の）小径部３５も、熱回収材支持体１５より突出している（図１では右側に突出している）。
【００３３】
そして、熱媒体流路構成体３１の一方の小径部３５内に上流側部位１７の嵌合部２３が入り込んで嵌合し、熱媒体流路構成体３１の他方の小径部３５内に下流側部位２１の嵌合部２３が入り込んで嵌合することで、上流側部位１７と中間部位１９の熱媒体流路構成体３１の小径部３５と熱回収材支持体１５と下流側部位２１とによって排気管３が形成されている。なお、上流側部位１７と中間部位１９下流側部位２１とはお互いが同軸になっている。
【００３４】
また、熱媒体流路７には、熱媒体流路７に熱媒体を供給する熱媒体供給口４３と、熱媒体流路７から熱媒体を回収する熱媒体回収口４５が設けられている。
【００３５】
なお、図１に示す排気熱回収器１において、下流側部位２１の縮径部１３を削除してもよい。
【００３６】
次に、排気熱回収器１の動作について説明する。
【００３７】
図１に矢印で示すように、排気管３内を高温の排気が流れており、熱媒体流路７を熱媒体が流れている。
【００３８】
排気は、排気管３の上流側部位１７の縮径部１３で若干絞られ、流路面積が狭くなり、図３の円Ｃ１の内側に位置している熱回収材５の排気通路１１を流れる。これにより、熱回収材５の外周部（図３で示す円Ｃ１と円Ｃ２との間で斜線によって示されたリング状の部位）では、排気が流れない。
【００３９】
図３の円Ｃ１の内側の排気通路１１を流れた排気は、熱回収材５を加熱し、この熱が、熱回収材支持体１５を通って、熱媒体流路７の熱媒体を加熱し、熱の回収がなされる。
【００４０】
排気熱回収器１によれば、排気抑制部９が設けられているので、熱回収材５の外周部に位置している排気通路１１では排気が流れず、もしくは、流れたとしても僅かに流れる程度になっている。つまり、排気が熱媒体流路７から離れたところを流れ熱媒体流路７の近傍では排気が流れないようになっている。これにより、熱媒体流路７内で熱媒体が排気の熱によって局部的に沸騰することが無くなり、熱回収効率の低下を防ぐことができる。
【００４１】
また、排気熱回収器１によれば、排気の流れをコントロールするバルブが設けられておらず迂回路に排気を流さず、排気が熱回収材５のところを常に流れるように構成されているので、熱回収材５や媒体流路７での排気熱の回収を効率良く行うことができる。
【００４２】
また、排気熱回収器１によれば、排気抑制部９が筒状の縮径部１３で構成されており、縮径部１３内を排気が通過するので、排気の流れが安定する（排気の流線が縮径部１３の中心軸の延伸方向と一致する）。これにより、熱回収材５の外周部に位置している排気通路１１に排気が流れることを的確に抑制することができる。
【００４３】
また、排気熱回収器１によれば、縮径部１３が熱回収材支持体１５内に入り込んでいるので、縮径部１３と熱回収材５とが近接しており、熱回収材５の外周部に位置している排気通路１１に排気が流れることを一層的確に抑制することができる。
【００４４】
また、排気熱回収器１によれば、縮径部１３が熱回収材５側（排気の流れ方向下流側）で内径が小さいテーパ状に形成されているので、縮径部１３から出た排気が熱回収材５の中央部に集中して流れるようになり、熱回収材５の外周部に位置している排気通路１１に排気が流れることを確実に抑制することができ、局部的な高温部であるヒートスポットの発生を抑えることができ、熱媒体が部分的に沸騰することが無くなる。
【００４５】
排気熱回収器１の構成を次に示すように適宜変更してもよい。１つ目の変形例に係る排気熱回収器１を、図４を参照しつつ説明する。
【００４６】
１つ目の変形例に係る排気熱回収器１は、縮径部１３（上流側部位１７）が、内径と外径とが一定であって熱回収材５の外径よりも小さい筒状（たとえば、円筒状）に形成されている。熱媒体流路７や熱回収材支持体１５の内径は、当然に、縮径部１３の外径よりも大きくなっている。これにより、縮径部１３（上流側部位１７）の製造が容易になる。
【００４７】
２つ目の変形例に係る排気熱回収器１を、図５を参照しつつ説明する。２つ目の変形例に係る排気熱回収器１では、上流側部位１７のテーパ状の縮径部１３の先端にリング状の鍔部４７が設けられている。下流側部位２１では、縮径部１３が削除されている。
【００４８】
３つ目の変形例に係る排気熱回収器１を、図６を参照しつつ説明する。３つ目の変形例に係る排気熱回収器１では、排気抑制部９が、排気の流れ方向上流側で、熱回収材５に隣接している（たとえば、接触している）リング状の部材４９で構成されている。
【００４９】
排気抑制部９をリング状の部材４９で構成することで、排気熱回収器１の構成を簡素化することができる。
【００５０】
４つ目の変形例に係る排気熱回収器（図示せず）は、複数の排気通路１１が熱回収材５の中央部側にのみ設けられていることで、排気抑制部９が構成されている。これにより、排気熱回収器の組立作業やメンテナンス作業が簡素化される。
【００５１】
なお、上述した各排気熱回収器１は、排気が流れる排気管と、複数の排気通路が設けられており、前記排気管の内部に設置され、前記排気通路を流れる排気の熱を回収する熱回収材と、前記排気管に設けられ、前記熱回収材で回収された熱を回収する熱媒体が流れる熱媒体流路と、前記熱回収材の前記熱媒体流路近傍での前記排気の流れを抑制する排気抑制部とを有する排気熱回収器の例である。
【符号の説明】
【００５２】
１  排気熱回収器
３  排気管
５  熱回収材
７  熱媒体流路
９  排気抑制部
１１  排気通路
１３  縮径部
１５  熱回収材支持体
４９  リング状の部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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