(57)【要約】【課題】始動時における触媒暖機を促進させることが可能な排気熱回収装置を提供する。【解決手段】排気熱回収装置は、冷却水と排気ガスとの熱交換を行う装置であり、触媒が設けられた排気通路上に配設されると共に、触媒と一体型に構成される。排気熱回収装置は、排気通路に設けられ、冷却水が通過する第１の通路と、第１の通路の下流側の排気通路に設けられ、冷却水が通過する第２の通路と、第１及び第２の通路に流れる冷却水の流量を調整可能な流量調整弁とを有する。例えば、流量調整弁は、触媒の暖機中に、第１の通路への冷却水の供給を遮断し、第２の通路にのみ冷却水を供給するように流量を調整する。これにより、触媒に供給される排気ガスの熱が冷却水によって奪われてしまうことを抑制することができる。よって、上記した排気熱回収装置によれば、触媒の暖機及び冷却水の暖機を両立することが可能となる。【選択図】図２
2008190439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒が設けられた排気通路上に配設されると共に、前記触媒と一体型に構成され、内部を通過する冷却水と排気ガスとの熱交換を行う排気熱回収装置であって、
前記排気通路に設けられ、前記冷却水が通過する第１の通路と、
前記第１の通路の下流側の排気通路に設けられ、前記冷却水が通過する第２の通路と、
前記第１の通路及び前記第２の通路に流れる前記冷却水の流量を調整可能な流量調整弁と、を備えることを特徴とする排気熱回収装置。
【請求項２】
内燃機関の始動時に、前記第１の通路への前記冷却水の供給を遮断し、且つ前記第２の通路にのみ前記冷却水を供給するように、前記流量調整弁を制御する流量調整弁制御手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の排気熱回収装置。
【請求項３】
前記流量調整弁は、前記排気通路から伝達される熱に応じて作動するように構成されており、前記流量調整弁の温度が所定温度以下である場合には、前記第１の通路への前記冷却水の供給を遮断し、且つ前記第２の通路にのみ前記冷却水を供給するように作動することを特徴とする請求項１に記載の排気熱回収装置。
【請求項４】
前記第１の通路は、内燃機関の始動時に、内部に存在する冷却水が抜かれることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の排気熱回収装置。
【請求項５】
前記第１の通路は、内部に空気が導入されるか、或いは内部が真空にされることを特徴とする請求項４に記載の排気熱回収装置。
【請求項６】
前記第１の通路及び前記第２の通路は、それぞれ、前記触媒の上流側の排気通路及び下流側の排気通路に設けられ、前記触媒の径と概ね同一となるように構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の排気熱回収装置。
【請求項７】
前記冷却水の温度が所定温度以上、及び／又は内燃機関が高回転且つ高負荷で運転している際に、前記第１の通路を通過する前記冷却水の流量が増加するように制御する手段を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の排気熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスと冷却水との間で熱交換を行う排気熱回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、排気ガスと冷却水との間で熱交換を行い、排気熱を回収する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、排ガス浄化装置（触媒コンバーター）と排ガス熱回収用の熱交換器とが一体化された触媒一体型排気熱回収装置が記載されている。また、特許文献２には、排気熱交換器及び電動ウォーターポンプを有するエンジンの排気熱回収装置において、ソーク時に、電動ウォーターポンプを停止させるタイミングを所定時間遅延させる技術が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２５７４１５号公報
【特許文献２】特開平２−１０４９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の特許文献１に記載された技術では、エンジンの始動時に排気熱回収装置に冷却水を供給することにより、触媒の暖機が阻害されてしまう場合があった。一方、特許文献２に記載された技術では、触媒暖機を考慮に入れて、排気熱回収を行ってはいない。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、始動時における触媒暖機を適切に促進させることが可能な排気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１つの観点では、触媒が設けられた排気通路上に配設されると共に、前記触媒と一体型に構成され、内部を通過する冷却水と排気ガスとの熱交換を行う排気熱回収装置は、前記排気通路に設けられ、前記冷却水が通過する第１の通路と、前記第１の通路の下流側の排気通路に設けられ、前記冷却水が通過する第２の通路と、前記第１の通路及び前記第２の通路に流れる前記冷却水の流量を調整可能な流量調整弁と、を備える。
【０００７】
上記の排気熱回収装置は、内部を通過する冷却水と排気ガスとの熱交換を行うために好適に利用される。具体的には、排気熱回収装置は、触媒が設けられた排気通路上に配設されると共に、触媒と一体型に構成されている。また、排気熱回収装置は、排気通路に設けられ、冷却水が通過する第１の通路と、第１の通路の下流側の排気通路に設けられ、冷却水が通過する第２の通路と、第１の通路及び第２の通路に流れる冷却水の流量を調整可能な流量調整弁と、を有する。このように第１の通路及び第２の通路を構成した場合、第１の通路を流れる冷却水は、触媒を通過前の排気ガスとの間で主に熱交換を行うこととなり、第２の通路を流れる冷却水は、触媒を通過後の排気ガスとの間で主に熱交換を行うこととなる。したがって、流量調整弁が、第１の通路及び第２の通路に流れる冷却水の流量を調整することにより、触媒に供給される排気ガスと冷却水との熱交換をコントロールすることができ、触媒の状況に応じて適当な温度にされた排気ガスを、触媒に供給することが可能となる。例えば、触媒の暖機中には、第１の通路を流れる冷却水の流量を小さくすることにより、触媒に供給される排気ガスの熱が、冷却水によって奪われてしまうことを抑制することができる。以上より、上記した排気熱回収装置によれば、触媒の暖機及び冷却水の暖機を両立することが可能となる。
【０００８】
上記の排気熱回収装置の一態様では、内燃機関の始動時に、前記第１の通路への前記冷却水の供給を遮断し、且つ前記第２の通路にのみ前記冷却水を供給するように、前記流量調整弁を制御する流量調整弁制御手段を備える。これにより、触媒に供給される排気ガスの熱が冷却水によって奪われてしまうことを抑制することができ、触媒の暖機を促進することが可能となる。
【０００９】
上記の排気熱回収装置の他の一態様では、前記流量調整弁は、前記排気通路から伝達される熱に応じて作動するように構成されており、前記流量調整弁の温度が所定温度以下である場合には、前記第１の通路への前記冷却水の供給を遮断し、且つ前記第２の通路にのみ前記冷却水を供給するように作動する。これによっても、触媒の暖機を促進することが可能となる。また、このように流量調整弁を構成することにより、流量調整弁を制御する必要がないため、システムの構造を簡素化することが可能となる。
【００１０】
上記の排気熱回収装置の他の一態様では、前記第１の通路は、内燃機関の始動時に、内部に存在する冷却水が抜かれる。これにより、内燃機関の始動時（触媒の暖機中）において、第１の通路が設けられた排気通路を排気ガスが通過する際に、当該排気ガスの熱が奪われてしまうことを効果的に抑制することができる。よって、上記の排気熱回収装置によれば、触媒の暖機をより促進することが可能となる。
【００１１】
上記の排気熱回収装置において好適には、前記第１の通路は、内部に空気が導入されるか、或いは内部が真空にされる。この場合、排気熱回収装置は、第１の通路が設けられた排気通路を通過する排気ガスを、空気断熱又は真空断熱することができる。
【００１２】
上記の排気熱回収装置の一態様では、前記第１の通路及び前記第２の通路は、それぞれ、前記触媒の上流側の排気通路及び下流側の排気通路に設けられ、前記触媒の径と概ね同一となるように構成される。これにより、装置の全体の系を小さく構成することができ、スペース確保が容易となる。
【００１３】
上記の排気熱回収装置において好適には、前記冷却水の温度が所定温度以上、及び／又は内燃機関が高回転且つ高負荷で運転している際に、前記第１の通路を通過する前記冷却水の流量が増加するように制御する手段を備える。これにより、触媒の温度を効果的に低下させることができ、触媒が劣化等してしまうことを効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について説明する。
【００１６】
（冷却系システムの構成）
図１は、第１実施形態に係る排気熱回収装置が適用された冷却系システム１００の概略構成を示す図である。なお、図１においては、実線矢印は冷却水の流れの一例を示し、破線矢印は信号の入出力を示し、一点鎖線で表した矢印は排気ガスの流れを示している。また、太線で表した実線は、冷却水が流れる通路（冷却水通路）を示している。
【００１７】
冷却系システム１００は、主に、エンジン（内燃機関）１と、排気熱回収装置２と、ラジエータ３と、サーモスタット４と、電動ウォーターポンプ（以下、「電動Ｗ／Ｐ」と呼ぶ。）５と、水温センサ６と、冷却水通路７ａ、７ｂ、７ｃと、ＥＣＵ（Engine Control Unit）５０と、を備える。
【００１８】
本実施形態に係る冷却系システム１００は、車両（例えば、ハイブリッド車両など）に搭載され、主に、冷却水を用いてエンジン１などを冷却すると共に、この冷却水と排気ガスとの間で熱交換を行うことによって排気熱を回収してエンジン１などを暖機させるシステムである。この場合、冷却系システム１００は、冷却水を冷却水通路７ａ、７ｂ、７ｃ内で循環させる。なお、以下では、冷却水通路７ａ〜７ｃを区別しない場合には、単に「冷却水通路７」として用いるものとする。
【００１９】
エンジン１は、供給される燃料と空気との混合気を燃焼させることによって、車両における動力を発生する装置である。エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどによって構成される。エンジン１は、運転状態などに対応する信号Ｓ１をＥＣＵ５０に供給する。例えば、エンジン１の回転数や負荷などが、検出信号Ｓ１としてＥＣＵ５０に供給される。更に、エンジン１には、冷却水の温度（以下、「冷却水温度」とも呼ぶ。）を検出する水温センサ６が設けられている。水温センサ６は、検出した温度に対応する検出信号Ｓ６をＥＣＵ５０に供給する。
【００２０】
排気熱回収装置２は、エンジン１からの排気ガスが通過する排気通路１０上に設けられている。排気熱回収装置２は、内部に冷却水が通過し、この冷却水と排気ガスとの間で熱交換を行うことによって、排気熱を回収する。詳しくは、排気熱回収装置２は、排気ガスを浄化する触媒（不図示）を覆うように排気通路１０上に配設されている。つまり、排気熱回収装置２は、触媒一体型排気熱回収装置として構成されている。なお、排気熱回収装置２は、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ２によって、後述する制御が行われる。
【００２１】
ラジエータ３は、外気（走行風など）によって、内部を流通する冷却水を冷却する装置である。この場合、ラジエータ３において冷却水が放熱することによって、冷却水温度が低下される。また、電動Ｗ／Ｐ５は、電動式のモータを備えて構成され、このモータの駆動により冷却水を冷却水通路７内で循環させる。具体的には、電動Ｗ／Ｐ５は、バッテリ（不図示）から電力が供給され、ＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ５によって回転数などが制御される。
【００２２】
サーモスタット４は、冷却水温度に応じて開閉する弁によって構成される。基本的には、サーモスタット４は、冷却水温度が高温となったときに開弁する。この場合、サーモスタット４を介して冷却水通路７ｂと冷却水通路７ｃとが接続され、冷却水はラジエータ３を通過することとなる。これにより、冷却水が冷却され、エンジン１のオーバーヒートが抑制される。これに対して、冷却水温度が比較的低温である場合には、サーモスタット４は閉弁している。この場合には、冷却水はラジエータ３を通過しない。これにより、冷却水の温度低下が抑制されるため、エンジン１のオーバークールなどが抑制される。
【００２３】
ＥＣＵ５０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを備える。ＥＣＵ５０は、上記した各種センサから供給される出力などに基づいて、車両内の制御を行う。本実施形態では、ＥＣＵ５０は、エンジン１の運転状態や冷却水温度などに応じて、電動Ｗ／Ｐ５及び排気熱回収装置２に対する制御を行う。つまり、ＥＣＵ５０は、エンジン１及び水温センサ６から供給される検出信号Ｓ１、Ｓ６に基づいて、制御信号Ｓ５及び制御信号Ｓ２を電動Ｗ／Ｐ５及び排気熱回収装置２に供給することによって制御を行う。例えば、ＥＣＵ５０は、エンジン１が始動時であるか否か（例えば触媒１１の暖機中であるか否か）や、冷却水の暖機中であるか否か（例えば冷却水温度が所定温度未満であるか否か）などに基づいて制御を行う。なお、ＥＣＵ５０は、本発明における流量調整弁制御手段に相当する。
【００２４】
（排気熱回収装置の構成）
次に、図２を参照して、第１実施形態に係る排気熱回収装置２の構成を具体的に説明する。
【００２５】
図２は、第１実施形態に係る排気熱回収装置２の概略構成を示す図である。図２は、排気ガスの流れ方向に沿って切断した一部断面図である。具体的には、排気通路１０、第１の通路２１、及び第２の通路２２を、断面図で示している。なお、図２においては、実線矢印は冷却水の流れの一例を示し、破線矢印は信号の入出力を示し、一点鎖線で表した矢印は排気ガスの流れを示している。また、太線で表した実線は、冷却水通路７ａを示している。
【００２６】
排気熱回収装置２は、第１の通路２１と、第２の通路２２と、流量調整弁２３と、を備える。図２に示すように、排気熱回収装置２は、冷却水通路７ａ中に設けられると共に、排気ガスを浄化可能な触媒１１が設けられた排気通路１０上に配設される。この場合、排気熱回収装置２は、触媒一体型排気熱回収装置として構成されている。また、排気熱回収装置２は、第１の通路２１及び第２の通路２２の少なくともいずれかを通過する冷却水と、排気ガスとの間で熱交換を行う。
【００２７】
第１の通路２１及び第２の通路２２は、冷却水通路７ａに接続されており、触媒１１が設けられた排気通路１０に形成されている。具体的には、第１の通路２１及び第２の通路２２は、触媒１１の外周を覆うように排気通路１０に形成されている。詳しくは、第１の通路２１及び第２の通路２２は、それぞれ、略円筒形状の空洞部として排気通路１０に形成されている。この場合、第１の通路２１及び第２の通路２２は、互いに独立に排気通路１０に設けられている（つまり、第１の通路２１と第２の通路２２との間で、冷却水は行き来しない）。また、第１の通路２１は、第２の通路２２の上流側の排気通路１０に設けられ、第２の通路２２は、第１の通路２１の下流側の排気通路１０に設けられている。このように第１の通路２１及び第２の通路２２を構成した場合、第１の通路２１を流れる冷却水は、触媒１１を通過前の排気ガスとの間で主に熱交換を行うこととなり、第２の通路２２を流れる冷却水は、触媒１１を通過後の排気ガスとの間で主に熱交換を行うこととなる。
【００２８】
流量調整弁２３は、冷却水通路７ａ上に設けられており、第１の通路２１及び第２の通路２２に接続されている。具体的には、流量調整弁２３は、いわゆる三方弁などによって構成され、第１の通路２１及び第２の通路２２に流れる冷却水の流量を調整する。つまり、流量調整弁２３は、冷却水通路７ａより供給される冷却水を、第１の通路２１及び第２の通路２２に対して分配可能に構成されている。この場合、流量調整弁２３は、前述したＥＣＵ５０から供給される制御信号Ｓ２によって制御される。
【００２９】
ここで、ＥＣＵ５０が行う流量調整弁２３の制御方法について説明する。ＥＣＵ５０は、触媒１１の暖機中（エンジン１の始動時に相当する）に、第１の通路２１への冷却水の供給を遮断し（つまり、流量を概ね「０」とする）、第２の通路２２にのみ冷却水が流れるように、流量調整弁２３を制御する。具体的には、ＥＣＵ５０は、第１の通路２１と冷却水通路７ａとが遮断され、第２の通路２２と冷却水通路７ａとが導通するように流量調整弁２３を制御する。この場合、ＥＣＵ５０は、エンジン１の始動からの時間や触媒１１の温度などに基づいて、触媒１１の暖機中であるか否かの判定を行う。
【００３０】
上記のように、第２の通路２２にのみ冷却水を流した場合には、冷却水は、主に、触媒１１を通過後の排気ガスとの間で熱交換を行うこととなる。言い換えると、第１の通路２１には冷却水が流れないため、冷却水は、触媒１１を通過前の排気ガスとの間で熱交換をほとんど行わないと言える。これにより、触媒１１に供給される排気ガスの熱が冷却水によって奪われてしまうことを抑制することができる。したがって、冷却水によって温度が低下されていない排気ガスを触媒１１に供給することができるので、触媒１１を早期に暖機することが可能となる。つまり、第１実施形態に係る排気熱回収装置２によれば、触媒１１の暖機及び冷却水の暖機を両立することが可能となる。
【００３１】
なお、触媒１１の暖機後には、ＥＣＵ５０は、第１の通路２１及び第２の通路２２の両方に冷却水が流れるように、流量調整弁２３を制御する。つまり、ＥＣＵ５０は、第１の通路２１と冷却水通路７ａとが導通し、且つ第２の通路２２と冷却水通路７ａとが導通するように、流量調整弁２３を制御する。
【００３２】
更に、ＥＣＵ５０は、触媒１１が劣化してしまうような温度にまで触媒１１の温度が上昇している際に（以下、このような触媒１１の状態を「ＯＴ（Over Temperature）」と呼ぶ。）、第１の通路２１を通過する冷却水の流量が増加するように制御を行う。具体的には、ＥＣＵ５０は、触媒１１のＯＴ時に、第２の通路２２よりも第１の通路２１のほうが冷却水の流量が多くなるように流量調整弁２３を制御すると共に、冷却水の流量が増加するように電動Ｗ／Ｐ５を制御する（電動Ｗ／Ｐ５の回転数を上昇させる）。この場合、ＥＣＵ５０は、冷却水温度や、エンジン１の回転数・負荷や、触媒１１の温度などに基づいて、触媒１１がＯＴであるか否かを判定する。詳しくは、ＥＣＵ５０は、冷却水温度が所定温度以上（例えば、８０℃以上）、及び／又はエンジン１の運転域が高回転且つ高負荷（若しくは触媒１１の温度が所定温度以上）であるときに、触媒１１がＯＴであると判定する。
【００３３】
触媒１１のＯＴ時において、上記のように第１の通路２１における冷却水の流量が増加するように制御を行うことにより、触媒１１を通過前の排気ガスと冷却水との間で効率的に熱交換を行うことができる。そのため、冷却水によって熱交換された後の排気ガス（つまり、温度が低下された排気ガス）を、触媒１１に供給することができる。これにより、触媒１１の温度を低下させることができ、触媒１１のＯＴを効果的に防止することが可能となる。また、第１実施形態に係る排気熱回収装置２によれば、触媒１１のＯＴを防止するために、燃料を増量する処理などを行う必要がないため、燃費を向上させることが可能となる。
【００３４】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、排気熱回収装置の構成が第１実施形態と異なる。具体的には、第２実施形態は、排気熱回収装置の流量調整弁が、排気通路１０から伝達される熱に応じて作動するように構成されている。つまり、第１実施形態では、流量調整弁２３はＥＣＵ５０によって制御されていたのに対して、第２実施形態では、流量調整弁は自ら有する機能によって作動する。詳しくは、第２実施形態における流量調整弁は、流量調整弁の温度が所定温度以下である場合に、第１の通路２１への冷却水の供給を遮断し、第２の通路２２にのみ冷却水を供給するように作動する。
【００３５】
図３は、第２実施形態に係る排気熱回収装置２ａの概略構成を示す図である。図３は、排気ガスの流れ方向に沿って切断した一部断面図である。図３においては、実線矢印は冷却水の流れの一例を示し、一点鎖線で表した矢印は排気ガスの流れを示し、太線で表した実線は冷却水通路７ａを示している。ここでは、第１実施形態に係る排気熱回収装置２（図２参照）の構成要素と同一の構成要素に対しては、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３６】
第２実施形態に係る排気熱回収装置２ａは、前述した排気熱回収装置２における流量調整弁２３の代わりに（図２参照）、流量調整弁２５を有する。なお、第２実施形態に係る排気熱回収装置２ａは、冷却系システム１００（図１参照）において、排気熱回収装置２の代わりに適用される。
【００３７】
流量調整弁２５は、冷却水通路７ａ上に設けられており、第１の通路２１及び第２の通路２２に接続されている。具体的には、流量調整弁２５は、いわゆる三方弁などによって構成され、第１の通路２１及び第２の通路２２に流れる冷却水の流量を調整する。つまり、流量調整弁２５は、冷却水通路７ａより供給される冷却水を第１の通路２１及び第２の通路２２に対して分配可能に構成されている。
【００３８】
また、流量調整弁２５は、排気通路１０の外壁に接するように配設されている（つまり、排気通路１０の外周壁に直接設けられている）。これにより、流量調整弁２５は、排気通路１０の外壁より、排気ガスの熱が効率的に伝達されることとなる。更に、流量調整弁２５は、熱に応じて作動する弁として構成されている。例えば、流量調整弁２５は、バイメタルなどを用いて構成される。この場合、流量調整弁２５における温度が所定温度（具体的には、触媒１１が暖機した際において流量調整弁２５が設定されるような温度）以下である場合に、流量調整弁２５は、第１の通路２１への冷却水の供給を遮断し、第２の通路２２にのみ冷却水を供給するように動作する。つまり、流量調整弁２５は、触媒１１の暖機中においては、第１の通路２１への冷却水の供給を遮断し、第２の通路２２にのみ冷却水を供給するように動作する。
【００３９】
これにより、触媒１１の暖機中において、第２の通路２２にのみ冷却水を流すことができ、触媒１１に供給される排気ガスの熱が冷却水によって奪われてしまうことを抑制することができる。したがって、第２実施形態に係る排気熱回収装置２ａによれば、触媒１１を早期に暖機することが可能となる。また、排気熱回収装置２ａによれば、流量調整弁２５をＥＣＵ５０によって制御する必要がないため、構造を簡素化することが可能となる。なお、流量調整弁２５は、所定温度より高くなった際に（つまり、触媒１１の暖機後に）、第１の通路２１及び第２の通路２２の両方に冷却水が流れるように動作する。
【００４０】
なお、上記のように排気熱回収装置２ａを構成した場合にも、ＥＣＵ５０は、第１実施形態で示したような制御を実行することができる。具体的には、ＥＣＵ５０は、触媒１１のＯＴ時に、第１の通路２１を通過する冷却水の流量が増加するように制御を行うことができる。
【００４１】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態は、排気熱回収装置の構成が第１実施形態及び第２実施形態と異なる。具体的には、第３実施形態では、触媒１１の暖機中などにおいて、排気熱回収装置の第１の通路２１内に存在する冷却水が抜かれる点で、前述した第１実施形態及び第２実施形態とは異なる。詳しくは、第３実施形態では、触媒１１の暖機中に、第１の通路２１内の冷却水を抜き、第１の通路２１内に空気を導入する。これにより、触媒１１の暖機中において、第１の通路２１が設けられた排気通路１０を排気ガスが通過する際に、当該排気ガスの熱が奪われてしまうことを効果的に抑制することができ、触媒１１をより早期に暖機することが可能となる。つまり、第３実施形態に係る排気熱回収装置によれば、空気断熱によって、触媒１１の暖機をより促進することが可能となる。
【００４２】
図４は、第３実施形態に係る排気熱回収装置２ｂの概略構成を示す図である。図４は、排気ガスの流れ方向に沿って切断した一部断面図である。図４においては、実線矢印は冷却水の流れの一例を示し、破線矢印は信号の入出力を示し、一点鎖線で表した矢印は排気ガスの流れを示し、太線で表した実線は冷却水通路７ａ、３３を示している。ここでは、第１実施形態に係る排気熱回収装置２（図２参照）の構成要素と同一の構成要素に対しては、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４３】
第３実施形態に係る排気熱回収装置２ｂは、主にリザーブタンク３１を有する点で、前述した排気熱回収装置２（図２参照）と異なる。なお、第３実施形態に係る排気熱回収装置２ｂは、冷却系システム１００（図１参照）において、排気熱回収装置２の代わりに適用される。
【００４４】
リザーブタンク３１は、冷却水（図４中のハッチング部分３２で示す）を貯蔵可能なタンクであり、冷却水通路３３を介して第１の通路２１及び第２の通路２２に接続されている。リザーブタンク３１は、アクチュエータ（不図示）などによって、貯蔵された冷却水の水位が制御される。例えば、アクチュエータがピストン（不図示）などを動作させることによって、図４中の白抜き矢印で示すように、リザーブタンク３１における冷却水の水位が変化される。この場合、アクチュエータが例えば水位Ｈ１と水位Ｈ２とに変化させる制御を行うことによって、第１の通路２１を冷却水で満たしたり、第１の通路２１から冷却水を抜いたりすることができる（この場合には、第１の通路２１に空気が導入される）。なお、リザーブタンク３１内の水位を制御するアクチュエータは、前述したＥＣＵ５０によって制御される。
【００４５】
より具体的には、触媒１１の暖機中に、第１の通路２１への冷却水の供給が遮断されると共に、第１の通路２１内に存在する冷却水が抜かれる。詳しくは、ＥＣＵ５０が、前述したように流量調整弁２３を制御することによって、第１の通路２１への冷却水の供給を遮断して、第２の通路２２にのみ冷却水を供給すると共に、アクチュエータを制御することによって、第１の通路２１から冷却水を抜き、第１の通路２１内に空気を導入する。これにより、触媒１１の暖機中において、第１の通路２１が設けられた排気通路１０を排気ガスが通過する際に、当該排気ガスの熱が奪われてしまうことを効果的に抑制することができる。言い換えると、第１の通路２１が設けられた排気通路１０を通過する排気ガスを空気断熱することができ、排気ガスにおける温度の低下を効果的に抑制することができる。よって、第３実施形態に係る排気熱回収装置２ｂによれば、触媒１１の暖機をより促進することが可能となる。なお、触媒１１の暖機後には、ＥＣＵ５０は、第１の通路２１及び第２の通路２２の両方に冷却水が流れるように、流量調整弁２３を制御すると共に、アクチュエータを制御することによって、第１の通路２１に冷却水を導入する。
【００４６】
なお、上記では、触媒１１の暖機中などにおいて第１の通路２１に空気を導入する例を示したが、これに限定はされない。他の例では、第１の通路２１に空気を導入する代わりに、第１の通路２１の内部を真空にする（例えば真空引きする）ことができる。これにより、真空断熱することができ、触媒１１の暖機をより促進することが可能となる。
【００４７】
また、上記のように排気熱回収装置２ｂを構成した場合にも、ＥＣＵ５０は、第１実施形態で示したような制御を実行することができる。具体的には、ＥＣＵ５０は、触媒１１のＯＴ時に、第１の通路２１を通過する冷却水の流量が増加するように制御を行うことができる。
【００４８】
更に、上記では、流量調整弁２３を用いて排気熱回収装置２ｂを構成する例を示したが、流量調整弁２３の代わりに第２実施形態で示した流量調整弁２５を用いて、排気熱回収装置２ｂを構成しても良い。つまり、第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせることも可能である。
【００４９】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態を説明する。第４実施形態は、排気熱回収装置の構成が第１実施形態乃至第３実施形態と異なる。具体的には、第４実施形態では、排気熱回収装置における第１の通路及び第２の通路が、それぞれ触媒１１の上流側の排気通路１０及び下流側の排気通路１０に設けられ、触媒１１の径と概ね同一となるように構成される点で、第１実施形態乃至第３実施形態と異なる。このように排気熱回収装置を構成することにより、排気系をコンパクトに構成することが可能となり、スペース確保が容易となる。
【００５０】
図５は、第４実施形態に係る排気熱回収装置２ｃの概略構成を示す図である。図５は、排気ガスの流れ方向に沿って切断した一部断面図である。図５においては、実線矢印は冷却水の流れの一例を示し、破線矢印は信号の入出力を示し、一点鎖線で表した矢印は排気ガスの流れを示し、太線で表した実線は冷却水通路７ａを示している。ここでは、第１実施形態に係る排気熱回収装置２（図２参照）の構成要素と同一の構成要素に対しては、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５１】
第４実施形態に係る排気熱回収装置２ｃは、前述した排気熱回収装置２における第１の通路２１及び第２の通路２２の代わりに（図２参照）、第１の通路２１ｃ及び第２の通路２２ｃを有する。なお、第４実施形態に係る排気熱回収装置２ｃは、冷却系システム１００（図１参照）において、排気熱回収装置２の代わりに適用される。
【００５２】
第１の通路２１ｃ及び第２の通路２２ｃは、冷却水通路７ａに接続されており、触媒１１が設けられた排気通路１０に形成されている。具体的には、第１の通路２１ｃは、触媒１１の上流側の排気通路１０に配設され、第２の通路２２ｃは、触媒１１の下流側の排気通路１０に配設される。詳しくは、第１の通路２１ｃ及び第２の通路２２ｃは、それぞれ、触媒１１が設けられた排気通路１０におけるコーン部１０ａ、１０ｂに、空洞部として形成されている。更に、第１の通路２１ｃ及び第２の通路２２ｃは、触媒１１の径と概ね同一の系になるように構成されている。これにより、触媒一体型排気熱回収装置としての全体の系を小さく構成することができる。以上より、第４実施形態に係る排気熱回収装置２ｃによれば、排気系をコンパクトに構成することが可能となり、スペース確保が容易となる。
【００５３】
なお、上記のように排気熱回収装置２ｃを構成した場合にも、ＥＣＵ５０は、第１実施形態で示したような制御を実行することができる。具体的には、ＥＣＵ５０は、触媒１１の暖機中に、第１の通路２１ｃへの冷却水の供給を遮断し、第２の通路２２ｃにのみ冷却水が流れるように、流量調整弁２３を制御する。また、ＥＣＵ５０は、触媒１１のＯＴ時に、第１の通路２１ｃを通過する冷却水の流量が増加するように制御を行う。
【００５４】
また、上記では、流量調整弁２３を用いて排気熱回収装置２ｃを構成する例を示したが、流量調整弁２３の代わりに第２実施形態で示した流量調整弁２５を用いて、排気熱回収装置２ｃを構成しても良い。つまり、第２実施形態と第４実施形態とを組み合わせることも可能である。更に、触媒１１の暖機中などにおいて、第１の通路２１ｃ内に存在する冷却水が抜かれるように、排気熱回収装置２ｃを構成しても良い。つまり、第３実施形態と第４実施形態とを組み合わせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施形態に係る冷却系システムの概略構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る排気熱回収装置の概略構成を示す図である。
【図３】第２実施形態に係る排気熱回収装置の概略構成を示す図である。
【図４】第３実施形態に係る排気熱回収装置の概略構成を示す図である。
【図５】第４実施形態に係る排気熱回収装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  エンジン（内燃機関）
２  排気熱回収装置
５  電動ウォーターポンプ（電動Ｗ／Ｐ）
６  水温センサ
７  冷却水通路
１０  排気通路
１１  触媒
２１  第１の通路
２２  第２の通路
２３、２５  流量調整弁
３１  リザーブタンク
５０  ＥＣＵ
１００  冷却系システム
【図１】
2008190439.tif 000003
【図２】
2008190439.tif 000004
【図３】
2008190439.tif 000005
【図４】
2008190439.tif 000006
【図５】
2008190439.tif 000007