(57)【要約】【課題】  内管の熱が熱交換媒体へ伝熱するのを防止できる排気熱回収装置の提供。【解決手段】  排気ガスが通過する内管２と、内管２の外側に配置される外管３と、内管２と外管３の間に配置され、且つ、排気ガスと熱交換媒体との間で熱交換を行うことにより排気熱を回収する排気熱回収部４と、内管２と該内管２と外管３との間に排気ガスの流れを切り換える制御バルブ５を備える排気熱回収装置１において、内管２の少なくとも一部を二重構造にしてその内部に第１断熱空間７を形成した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスが通過する内管と、
前記内管の外側に配置される外管と、
前記内管と外管の間に配置され、且つ、排気ガスと熱交換媒体との間で熱交換を行うことにより排気熱を回収する排気熱回収部と、
前記内管と該内管と外管との間に排気ガスの流れを切り換える制御バルブを備える排気熱回収装置において、
前記内管の少なくとも一部を二重構造にして第１断熱空間を形成したことを特徴とする排気熱回収装置。
【請求項２】
請求項１記載の排気熱回収装置において、
前記外管の少なくとも一部を二重構造にして第２断熱空間を形成したことを特徴とする排気熱回収装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の排気熱回収装置において、
前記排気熱回収部における排気ガスと熱交換媒体との間で熱交換が行われる長さ範囲以上に亘って内管または外管を二重構造にしたことを特徴とする排気熱回収装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の排気熱回収装置において、
前記第１断熱空間または第２断熱空間を負圧状態としたことを特徴とする排気熱回収装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の排気熱回収装置において、
前記第１断熱空間または第２断熱空間を真空状態としたことを特徴とする排気熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気熱回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気ガスが通過する内管と、前記内管の外側に配置される外管と、前記内管と外管の間に配置され、且つ、該内管から排気ガスを流入させると共に流入管から熱交換媒体を流入させてこれら両者を熱交換させた後、該排気ガスを該内管へ戻すと共に熱交換媒体を排出管へ排出する排気熱回収部と、前記内管と排気熱回収部への排気ガスの流量を制御する制御部を備える排気熱回収装置の技術が公知になっている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１０５１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の発明にあっては、排気管の熱によって熱交換媒体が常に暖められてしまうため、排気熱の回収が不要な非回収時には熱交換媒体をラジエータ等の冷却装置で冷却する必要が生じ、周辺の冷却装置に余計な負荷が掛かってしまうという問題点があった。
【０００４】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、内管の熱が熱交換媒体へ伝熱するのを防止できる排気熱回収装置を提供することである。
【０００５】
また、本発明では、外気によって熱交換媒体が冷却されるのを防止できる排気熱回収装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１記載の発明では、排気ガスが通過する内管と、前記内管の外側に配置される外管と、前記内管と外管の間に配置され、且つ、排気ガスと熱交換媒体との間で熱交換を行うことにより排気熱を回収する排気熱回収部と、前記内管と該内管と外管との間に排気ガスの流れを切り換える制御バルブを備える排気熱回収装置において、前記内管の少なくとも一部を二重構造にして第１断熱空間を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の請求項１記載の発明にあっては、排気ガスが通過する内管と、前記内管の外側に配置される外管と、前記内管と外管の間に配置され、且つ、排気ガスと熱交換媒体との間で熱交換を行うことにより排気熱を回収する排気熱回収部と、前記内管と該内管と外管との間に排気ガスの流れを切り換える制御バルブを備える排気熱回収装置において、前記内管の少なくとも一部を二重構造にして第１断熱空間を形成したため、排気管の熱が熱交換媒体へ伝熱するのを第１断熱空間により防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
以下、実施例１を説明する。
図１は本発明の実施例１の排気熱回収装置を示す側断面図、図２は図１のＳ２−Ｓ２線における断面図、図３は本実施例１の排気熱回収時の作用を説明する図である。
【００１０】
先ず、全体構成を説明する。
図１に示すように、本実施例１の排気熱回収装置１では、内管２と、外管３と、排気熱回収部４と、制御バルブ５等が備えられている。
【００１１】
内管２は、直管状に形成される他、その一端部は図外のエンジン側の接続管に接続される一方、他端側は図外のメインマフラ側の接続管に接続されるようになっている。
【００１２】
内管２の中途部の外側には円筒状の第１シェル６が配置されると共に、この第１シェル６の両端部は内管２の外周に全周に亘って溶接Ｘ１でそれぞれ固定され、これによって、内管２の一部が二重構造となってその内部に第１断熱空間７が形成されている。
【００１３】
外管３は、略円筒状を成して内管２の外側で同心配置される他、その一端部は縮径して平坦な水平部３ａを有すると共に内管２の外周に全周に亘って溶接Ｘ２で固定される一方、その他端部は縮径して内管２の外周に全周に亘って溶接Ｘ３で固定されている。
【００１４】
外管３の中途部の外側には両端部が縮径した略円筒状の第２シェル８が配置されると共に、この第２シェル８の一端部は外管３の外周に全周に亘って溶接Ｘ４で固定される一方、他端部は前述した溶接Ｘ３により内管２の外周に全周に亘って固定され、これにより、外管３の一部が二重構造となってその内部に第２断熱空間９が形成されている。
【００１５】
排気熱回収部４は、第１シェル６を含む内管２と外管３との間を３つの室R1,R2,R3に仕切る円形で略皿状の仕切り部10,11と、両端部が室R1,R3に連通した状態で両仕切り部10,11に挿通し固定された複数（本実施例では１４個）の熱交換パイプ１２（図２参照）とから構成されている。
【００１６】
なお、各熱交換パイプ１２と各仕切り部10,11とは図示を省略する溶接により固定される他、各仕切り部10,11と第１シェル６及び外管３とは図示を省略する溶接により固定されている。
【００１７】
また、外管３には軸方向に離間して、室Ｒ２に連通した状態で雌螺子溝を有する略円筒状のボス部１３がその全周に亘って溶接Ｘ５でそれぞれ固定され、各ボス部１３にそれぞれ対応する流入管１４及び排出管１５の一端部が第２シェル８を貫通した状態で螺合されている。
【００１８】
また、各管14,15の中途部はクランク状に屈曲して水平な水平部１６を有すると共に、この水平部１６はゴムマウント部材１７の下方側を貫通した状態で設けられている。
さらに、ゴムマウント部材１７の上方側は図外の車体フロアに固定された棒状の固定ブラケット部材１８が貫通した状態で設けられている。
なお、ゴムマウント部材１７は各管14,15を第２シェル８に挿通する前に所定位置に予め装着される。また、流入管１４は第２シェル８に全周に亘って溶接Ｘ６で固定されている。
【００１９】
従って、流入管１４及び排出管１５がゴムマウント部材１７を介してそれぞれ対応する固定ブラケット１８に固定されることにより、排気熱回収装置１全体が車体フロア側に固定支持されている。
【００２０】
制御バルブ５は、内管２及び外管３の水平部３ａをカラー部材１９を介して貫通した状態で配置された回転軸２０と、内管２内で回転軸２０と一体的に形成された略円盤状の弁体２１で構成され、該回転軸２０が図外のモータ等により軸周りに回転すると弁体２１が内管２を開閉するようになっている。
【００２１】
その他、内管２には室Ｒ１に連通した状態で、弁体２１の排気ガス上流側に複数（本実施例１では２つ）の連通孔２ａが設けられる一方、室Ｒ３に連通した状態で複数（本実施例１では２つ）の連通孔２ｂが設けられている。
【００２２】
次に、作用を説明する。
このように構成された排気熱回収装置１では、内管２の一端部が図外のエンジン側の接続管に接続される一方、他端側が図外のメインマフラ側の接続管に接続される。
【００２３】
また、流入管１４及び排出管１５の他端部が排気熱の消費元（例えばエンジンの冷却回路や蓄熱器等）に接続される。
【００２４】
そして、排気熱の回収時には、図３に示すように、制御バルブ５が弁体２１を閉じることにより、内管２の排気ガス上流側から流入した排気ガス（破線矢印で図示）が連通孔２ａを介して室Ｒ１に流入した後、各熱交換パイプ１２を介して室３へ流入した後、連通孔２ｂを介して内管２の排気ガス下流側へ排出される。
【００２５】
また、排気熱の消費元から流入管１４を介して排気ガスよりも低温な熱交換媒体（一点鎖線矢印で図示）が室Ｒ２に流入した後、排出管１５を介して再び排気熱の消費元へ戻る。
この際、熱交換媒体は、熱交換パイプ１２を流れる排気ガスによって高温化され、これによって排気熱を回収できる。
【００２６】
また、本実施例１では排出管１５を排気ガス上流側に、流入管１４を排気ガス下流側に配置しているため、熱交換媒体と排気ガスの流れが対向流となり、これによってこれら両者の熱交換効率を促進できる。
【００２７】
また、外気によって熱交換媒体が冷却されるのを第２断熱空間９によって防止でき、排気熱の回収効率を向上できる。
【００２８】
また、本実施例１では第２断熱空間９を少なくとも排気ガスと熱交換媒体との間で熱交換が行われる長さ範囲Ｗ１以上に亘って形成しているため、径方向のサイズを大きくすることなくコンパクトな構成で排気熱の回収効率を向上できる。
【００２９】
また、排気ガスは熱交換媒体により冷却されて体積が減少するため消音効果を向上できる。
【００３０】
一方、図１に示すように、排気熱の非回収時においては、制御部が弁体２１を開くことにより、内管２の排気ガス上流側から流入した排気ガス（破線矢印で図示）をそのまま内管２の排気ガス下流側へ通過させて効率よく排出できる。
【００３１】
この際、第１断熱空間７によって内管２の熱が熱交換媒体に伝熱するのを防止でき、これによって、排気熱の非回収時に熱交換媒体が高温化するのを防止できる。
【００３２】
また、本実施例１では第１断熱空間７を少なくとも排気ガスと熱交換媒体との間で熱交換が行われる長さ範囲Ｗ１以上に亘って形成しているため、径方向のサイズを大きくすることなくコンパクトな構成で熱交換媒体が高温化するのを確実に防止できる。
また、内管２には連通孔２ａが設けられているが、内管２への流入抵抗が小さいので排気ガスの略全量が内管２を通過することとなる。
【００３３】
なお、制御バルブ５の弁体２１の開閉量や開閉のタイミングは回収した排気熱の用途に応じて適宜設定できる。
また、排気熱の非回収時に熱交換媒体を流通させるかどうかは任意である。
【００３４】
次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本実施例１の排気熱回収装置１にあっては、排気ガスが通過する内管２と、内管２の外側に配置される外管３と、内管２と外管３の間に配置され、且つ、排気ガスと熱交換媒体との間で熱交換を行うことにより排気熱を回収する排気熱回収部４と、内管２と該内管２と外管３との間に排気ガスの流れを切り換える制御バルブ５を備える排気熱回収装置１において、内管２の少なくとも一部を二重構造にしてその内部に第１断熱空間７を形成したため、排気管の熱が熱交換媒体へ伝熱するのを第１断熱空間７により防止できる。
【００３５】
また、外管３の少なくとも一部を二重構造にしてその内部に第２断熱空間９を形成したため、外気によって熱交換媒体が冷却されるのを防止でき、排気熱の回収効率を向上できる。
【００３６】
また、排気熱回収部４における排気ガスと熱交換媒体との間で熱交換が行われる長さ範囲Ｗ１以上に亘って内管２または外管３を二重構造にしたため、狭小な車両床下スペースでコンパクトな構成でもって排気熱を効率良く回収できる。
【実施例２】
【００３７】
以下、実施例２を説明する。
本実施例２において、前記実施例１と同様の構成部材については同じ符号を付してその説明は省略し、相違点のみ詳述する。
【００３８】
図４は本発明の実施例２の排気熱回収装置を示す側断面図である。
【００３９】
本実施例２では、第１断熱空間７及び第２断熱空間９を負圧状態にしたという点が実施例１と異なる。
【００４０】
具体的には、図４に示すように、一端部が図外のエンジンのインテークマニホールドに接続され、他端部が第２シェル８から外管３及び第１シェル６を貫通して第１断熱空間７に連通接続された接続管３０が設けられると共に、この接続管３０の第２断熱空間９に相当する位置には連通孔３１が設けられている。
【００４１】
これにより、接続管３０は両空間7,9の両方に連通接続された状態となっている。
【００４２】
なお、接続管３０の設ける位置等は適宜設定できる。
また、本実施例２では接続管３０を両空間7,9の両方に連通接続したが一方のみに連通接続することもできる。
さらに、第２シェル８、外管３、第１シェル６を接続管３０が挿通し固定される部位で分割して接合するようにしても良い。
【００４３】
従って、エンジンの始動により空間7,9の空気（図４中二点鎖線矢印で図示）が吸引されることにより、第１断熱空間７及び第２断熱空間９を負圧状態として断熱効果を向上できる。
【００４４】
以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、排気熱回収部４の詳細な部位の構造及び熱交換媒体の種類、回収した排気熱の用途については任意に設定できる。
【００４５】
また、本実施例２では、第１断熱空間７及び第２断熱空間９を負圧状態としたが、真空状態としても同様の効果を得ることができる。この際、第１断熱空間７または第２断熱空間９にエア抜き用の弁体を連通接続して外部から空気を抜くようにする。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例１の排気熱回収装置を示す側断面図である。
【図２】図１のＳ２−Ｓ２線における断面図である。
【図３】本実施例１の排気熱回収時の作用を説明する図である。
【図４】本発明の実施例２の排気熱回収装置を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３  室
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６  溶接
１  排気熱回収装置
２  内管
２ａ、２ｂ  連通孔
３  外管
３ａ  水平部
４  排気熱回収部
５  制御バルブ
６  第１シェル
７  第１断熱空間
８  第２シェル
９  第２断熱空間
１０、１１  仕切り部
１２  熱交換パイプ
１３  ボス部
１４  流入管
１５  排出管
１６  水平部
１７  ゴムマウント部材
１８  固定ブラケット部材
１９  カラー部材
２０  回転軸
２１  弁体
３０  接続管
３１  連通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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