(57)【要約】【課題】冷媒の過熱を抑制することができる排気熱回収装置を得る。【解決手段】排気熱回収システム１０では、熱源である触媒コンバータ１６に対し排気管１４Ａにて連通され排気熱を冷媒に回収するための排気熱回収用熱交換器１８と、触媒コンバータ１６と排気熱回収用熱交換器１８との間に設けられた遮熱手段５０とを備える。遮熱手段５０は、排気管１４Ａを構成する熱源側排気管５２と回収側排気管５４との間にヒートインシュレータ５６を介在させて構成され、触媒コンバータ１６から排気熱回収用熱交換器１８への熱移動を抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源に対し排気ガス流路にて連通され、排気熱を冷媒に回収するための排気熱回収器と、
前記熱源と前記排気熱回収器との間に設けられ、該熱源から排気熱回収器への熱移動を抑制するための遮熱手段と、
を備えた排気熱回収装置。
【請求項２】
前記熱源と前記排気熱回収器との間には前記排気ガス流路を構成する排気管が介在しており、
前記遮熱手段は、前記排気管に設けられている請求項１記載の排気熱回収装置。
【請求項３】
前記排気管は、前記熱源側の熱源側排気管と前記排気熱回収器側の回収側排気管とを含んで構成されており、
前記遮熱手段は、前記熱源側排気管と前記回収側排気管との間に介在する遮熱部材である請求項２記載の排気熱回収装置。
【請求項４】
前記遮熱手段は、前記排気管の外面から張り出して設けられた放熱部材である請求項２又は請求項３記載の排気熱回収装置。
【請求項５】
前記放熱部材は、所定温度以上の場合に前記排気管の外面から張り出した放熱姿勢をとり、前記所定温度以下の別途所定温度未満の場合に前記放熱姿勢よりも前記排気管、前記熱源、又は前記排気熱回収器に近接する放熱制限姿勢をとるようになっている請求項４記載の排気熱回収装置。
【請求項６】
前記排気熱回収器は、前記排気ガス流路から分岐すると共に隔壁によって該排気ガス流路と隔てられ、前記排気ガスが前記冷媒との熱交換を行う熱交換流路を有し、
前記遮熱手段は、前記排気熱回収器の隔壁における前記排気ガス流路側の面を鏡面に仕上げて構成されている請求項１記載の排気熱回収装置。
【請求項７】
前記隔壁は、前記排気ガス流路側に位置し内面が鏡面に仕上げられた内壁と、前記熱交換流側で前記内壁と離間して位置する外壁とを有し、該内壁と外壁との間に断熱ガス層が形成されて構成されている請求項６記載の排気熱回収装置。
【請求項８】
前記排気熱回収器は、前記隔壁における前記熱源側とは反対の端部側に前記排気ガス流路と前記熱交換流路との分岐部が配置されている請求項６又は請求項７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、例えば自動車等の排気ガスの排気熱を冷媒との熱交換により回収するための排気熱回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排気ガスとエンジン冷却水との熱交換を行って排気熱回収する冷媒排熱交換器を、排気系を構成する触媒コンバータとマフラとの間に設けた排気熱回収装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１６４７７号公報
【特許文献２】特開平７−２５２２９号公報
【特許文献３】特開平５−３２７１４号公報
【特許文献４】特開２０００−１４５４３０号公報
【特許文献５】特開２００２−１４７２９１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、上記の如き従来の技術では、例えば冷却水の循環が停止した場合に、熱容量の大きい触媒コンバータから冷媒排熱交換器への熱移動によって冷却水が過熱されることが懸念される。
【０００４】
本発明は、上記事実を考慮して、冷媒の過熱を抑制することができる排気熱回収装置を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明に係る排気熱回収装置は、熱源に対し排気ガス流路にて連通され、排気熱を冷媒に回収するための排気熱回収器と、前記熱源と前記排気熱回収器との間に設けられ、該熱源から排気熱回収器への熱移動を抑制するための遮熱手段と、を備えている。
【０００６】
請求項１記載の排気熱回収装置では、熱源から排気熱回収器への熱移動が遮熱手段によって抑制される。このため、例えば冷媒が排気熱回収器の冷媒流路で滞留した場合でも該冷媒が過熱されることが抑制される。
【０００７】
このように、請求項１記載の排気熱回収装置では、冷媒の過熱を抑制することができる。なお、本発明における熱源とは、熱容量が大きくかつ内燃機関の運転に伴って所定温度（例えば冷媒の沸点）以上の高温になる部品であり、例えば触媒コンバータや内燃機関自体とされる。
【０００８】
請求項２記載の発明に係る排気熱回収装置は、請求項１記載の排気熱回収装置において、前記熱源と前記排気熱回収器との間には前記排気ガス流路を構成する排気管が介在しており、前記遮熱手段は、前記排気管に設けられている。
【０００９】
請求項２記載の排気熱回収装置では、熱源と排気熱回収器とは、排気管によって離間して配置されているので、熱移動が抑制されやすい。そして、本構成では、主に排気管を介した伝熱により熱源から排気熱回収器に生じるが、この伝熱経路に遮熱手段が設けられているので、熱源から排気熱回収器への熱移動を効果的に抑制することができる。
【００１０】
請求項３記載の発明に係る排気熱回収装置は、請求項２記載の排気熱回収装置において、前記排気管は、前記熱源側の熱源側排気管と前記排気熱回収器側の回収側排気管とを含んで構成されており、前記遮熱手段は、前記熱源側排気管と前記回収側排気管との間に介在する遮熱部材である。
【００１１】
請求項３記載の排気熱回収装置では、熱源側排気管と回収側排気管との間に遮熱部材が挟み込まれており、熱源から排気熱回収器への熱移動が効果的に抑制されている。遮熱部材としては、伝熱を抑制するための断熱部材、放熱を促進する放熱部材等を用いることができる。
【００１２】
請求項４記載の発明に係る排気熱回収装置は、請求項２又は請求項３記載の排気熱回収装置において、前記遮熱手段は、前記排気管の外面から張り出して設けられた放熱部材である。
【００１３】
請求項４記載の排気熱回収装置では、排気管の外面から張り出した放熱部材が熱源からの熱を外気に放出する。これにより、排気熱回収器への熱移動が効果的に抑制される。
【００１４】
請求項５記載の発明に係る排気熱回収装置は、請求項４記載の排気熱回収装置において、前記放熱部材は、所定温度以上の場合に前記排気管の外面から張り出した放熱姿勢をとり、前記所定温度以下の別途所定温度未満の場合に前記放熱姿勢よりも前記排気管、前記熱源、又は前記排気熱回収器に近接する放熱制限姿勢をとるようになっている。
【００１５】
請求項５記載の排気熱回収装置では、放熱部材は、所定温度以上である場合には放熱姿勢をとり熱源からの熱を外気に放出する。一方、放熱部材は、別途所定温度未満になると放熱制限姿勢をとり、排気熱回収器による排気熱の回収を妨げることが防止される。
【００１６】
請求項６記載の発明に係る排気熱回収装置は、請求項１記載の排気熱回収装置において、前記排気熱回収器は、前記排気ガス流路から分岐すると共に隔壁によって該排気ガス流路と隔てられ、前記排気ガスが前記冷媒との熱交換を行う熱交換流路を有し、前記遮熱手段は、前記排気熱回収器の隔壁における前記排気ガス流路側の面を鏡面に仕上げて構成されている。
【００１７】
請求項６記載の排気熱回収装置では、熱源からの輻射熱が隔壁に反射され、排気ガス流路における熱輻射方向のより下流側（熱源側とは反対側）に放射される。これにより、輻射熱による冷媒の過熱が効果的に抑制される。なお、隔壁は、例えば、平板状に形成されても良く、内側を排気ガス流路又は熱交換流路とする筒状に形成されても良い。
【００１８】
請求項７記載の発明に係る排気熱回収装置は、請求項６記載の排気熱回収装置において、前記隔壁は、前記排気ガス流路側に位置し内面が鏡面に仕上げられた内壁と、前記熱交換流側で前記内壁と離間して位置する外壁とを有し、該内壁と外壁との間に断熱ガス層が形成されて構成されている。
【００１９】
請求項７記載の排気熱回収装置では、例えば内壁と外壁との間に排気ガスの流通を禁止するための封止手段を設けることで、該内筒と外筒との間にガス流れの生じない断熱空気層が形成されている。この断熱空気層によって、熱源から熱交換流路への熱移動が抑制され、冷媒の過熱が一層効果的に抑制される。
【００２０】
請求項８記載の発明に係る排気熱回収装置は、請求項６又は請求項７記載の排気熱回収装置において、前記排気熱回収器は、前記隔壁における前記熱源側とは反対の端部側に前記排気ガス流路と前記熱交換流路との分岐部が配置されている。
【００２１】
請求項８記載の排気熱回収装置では、熱交換流の排気ガス流路との分岐部すなわち熱交換流路の排気ガス入口が、隔壁における熱源から遠い端部側に配置されているので、熱源からの輻射熱が排気ガス入口を経由して直接的に熱交換流路（冷媒）に入射されることを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明に係る排気熱回収装置は、冷媒の過熱を抑制することができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の第１の実施形態に係る排気熱回収装置としての排気熱回収システム１０について、図１及び図２に基づいて説明する。先ず、排気熱回収システム１０の概略全体構成を説明し、次いで本発明の要部である遮熱手段について説明することとする。なお、以下の説明で、単に上流・下流の語を用いるときは、排気ガスの流れ方向の上流・下流を示すものとする。
【００２４】
（排気熱回収システムの全体構成）
図２には、排気熱回収システム１０の概略全体構成が模式的なフロー図にて示されている。この図に示される如く、排気熱回収システム１０は、自動車のエンジン（内燃機関）１２の排気ガスが有する熱を冷媒としてのエンジン冷却水との熱交換によって回収し、暖房やエンジン１２の暖機促進等に利用する装置である。
【００２５】
エンジン１２には、排気ガスを導出する排気経路を構成する排気管１４が接続されている。排気管１４による排気ガスの排出経路上には、上流側から順に触媒コンバータ１６、排気熱回収器としての排気熱回収用熱交換器１８、メインマフラ２０が配設されている。触媒コンバータ１６は、内蔵した触媒１６Ａによって通過する排気ガスを浄化するように構成されている。この触媒コンバータ１６（触媒１６Ａ）は、熱容量が大きく、かつ排気熱回収用熱交換器１８の上流で高温の排気ガスによって加熱されてエンジン１２の運転状態で高温（エンジン冷却水の沸点以上）となり、本発明における「熱源」に相当する。
【００２６】
消音器としてのメインマフラ２０は、触媒コンバータ１６にて浄化された排気ガスを大気中に排出するのに伴って生じる排気音を低減するように構成されている。
【００２７】
排気熱回収用熱交換器１８は、排気ガスとエンジン冷却水との熱交換によって排気ガスの熱をエンジン冷却水に回収させる構成とされている。また、この排気熱回収用熱交換器１８内には、排気ガスが流通する排気ガス流路２２、該排気ガス流路２２を開閉するための弁装置としての流路切替バルブ２４が配設されており、排気ガスがエンジン冷却水との熱交換を行う排気熱回収モードと、排気ガスが排気ガス流路２２を通過するノーマルモードとを切り替え得る構成とされている。以下、具体的に説明する。
【００２８】
図１に示される如く、排気熱回収用熱交換器１８は、上流端が触媒コンバータ１６側の排気管１４に接続され又は一体に形成されたインナパイプ２６と、該インナパイプ２６を外周側から覆うアウタパイプ（シェル）２８とを有する。アウタパイプ２８は、その上流端２８Ａが、テーパ状に絞られて触媒コンバータ１６側の排気管１４（後述する排気管１４Ａを構成する回収側排気管５４）に接合されており、その下流端２８Ｂが、テーパ状に絞られてメインマフラ２０側の排気管１４に接合されている。そして、排気熱回収用熱交換器１８では、インナパイプ２６の内部空間が排気ガス流路２２とされており、インナパイプ２６の外周とアウタパイプ２８の内周との間の空間が熱交換ガス流路３０とされている。
【００２９】
この排気ガス流路２２と熱交換ガス流路３０とは、インナパイプ２６の上流端側に設けられた分岐部としての連通孔２６Ａによって連通されている。また、排気熱回収用熱交換器１８では、アウタパイプ２８内におけるインナパイプ２６の下流側開口端２６Ｂの下流側部分が、排気ガス流路２２と熱交換ガス流路３０との合流部とされている。この実施形態では、インナパイプ２６の下流側開口端２６Ｂが流路切替バルブ２４にて開閉されるようになっている。
【００３０】
そして、排気熱回収用熱交換器１８の熱交換ガス流路３０内には、冷却水管３２が配設されており、排気熱回収用熱交換器１８におけるエンジン冷却水の流通路である冷却水熱交換路３４を構成している。この実施形態では、冷却水管３２は、二重円筒の内側に円筒形状の冷却水熱交換路３４が形成された例を示しているが、例えば、多数の直管の集合体や１条若しくは複数条の螺旋管として構成されても良い。
【００３１】
冷却水管３２は、冷却水流れ方向の上流側部分がアウタパイプ２８を貫通して設けられた入口ポート３６に接続されると共に、冷却水流れ方向の下流側部分がアウタパイプ２８を貫通して設けられた出口ポート３８に接続されている。この実施形態では、入口ポート３６は、出口ポート３８よりもアウタパイプ２８における下流側に配設されており、排気熱回収用熱交換器１８は向流型熱交換器とされている。
【００３２】
以上説明した排気熱回収用熱交換器１８では、冷却水管３２が配設された熱交換ガス流路３０の流動抵抗（圧力損失）は、開放されている排気ガス流路２２の流動抵抗に対し十分に大きく、流路切替バルブ２４がインナパイプ２６すなわち排気ガス流路２２を開放している場合には、排気ガスは主に排気ガス流路２２を流れる構成とされている。一方、排気熱回収用熱交換器１８では、排気ガスは主に排気ガス流路２２を流れ、流路切替バルブ２４が２２を閉止している場合には、連通孔２６Ａを経由して主に熱交換ガス流路３０を流れる排気ガスと冷却水熱交換路３４を流れるエンジン冷却水との熱交換が行われる構成とされている。
【００３３】
また、排気熱回収システム１０では、流路切替バルブ２４は、図示しない制御装置としてのＥＣＵによって制御され、例えば、エンジン１２の暖機促進要求がされた場合、エンジン冷却水温が低いときに暖房要求がされた場合などに排気ガス流路２２を閉止するようになっている。
【００３４】
また、図２に示される如く、排気熱回収システム１０は、エンジン冷却水の熱を暖房用に回収するフロントヒータコア４０、リヤヒータコア４２、及びエンジン冷却水をフロントヒータコア４０、リヤヒータコア４２に循環させる冷却水循環路４４を備えている。この実施形態では、フロントヒータコア４０とリヤヒータコア４２とは、並列に配置されている。そして、冷却水循環路４４におけるリヤヒータコア４２の下流側に排気熱回収用熱交換器１８が配置されている。すなわち、冷却水循環路４４におけるリヤヒータコア４２側に入口ポート３６が配置されると共に、冷却水循環路４４におけるエンジン１２の上流側に出口ポート３８が配置されている。この実施形態では、排気熱回収用熱交換器１８は、エンジン冷却水の系統においては、フロントヒータコア４０に対し並列でかつリヤヒータコア４２に対し直列に配置されている。
【００３５】
したがって、排気熱回収システム１０では、エンジン１２の動力によって駆動される図示しないウォータポンプの作動によって、図２の冷却水循環路４４上に示す矢印の通りエンジン冷却水が流れるようになっている。これにより、エンジン１２を通った高温のエンジン冷却水がフロントヒータコア４０及びリヤヒータコア４２を通る際に熱交換されて暖房に利用され、リヤヒータコア４２にて降温されたエンジン冷却水が排気熱回収用熱交換器１８に導入されて上記排気ガスと熱交換する構成である。排気熱回収用熱交換器１８を通過したエンジン冷却水は、フロントヒータコア４０を通過したエンジン冷却水と共にエンジン１２に戻されるようになっている。このように、排気熱回収用熱交換器１８は、例えば暖房機能の観点からは、エンジン１２によって加熱される前のエンジン冷却水を予熱する予熱器として機能する構成である。
【００３６】
なお、図３に示される構成に代えて、例えば、フロントヒータコア４０及びリヤヒータコア４２をエンジン１２の下流で分岐すると共に排気熱回収用熱交換器１８（入口ポート３６）の上流で合流する並列配置としても良く、図３の構成に対しフロントヒータコア４０とリヤヒータコア４２との配置を入れ替えた構成としても良く、フロントヒータコア４０及びリヤヒータコア４２をエンジン１２の下流で分岐すると共に排気熱回収用熱交換器１８（出口ポート３８）の下流で合流する並列配置としても良く、フロントヒータコア４０及びリヤヒータコア４２をエンジン１２と排気熱回収用熱交換器１８（入口ポート３６）との間に直列に配置しても良い。
【００３７】
（遮熱手段の構成）
図１に示される如く、排気熱回収システム１０は、熱源としての触媒コンバータ１６と排気熱回収用熱交換器１８との間に配設された遮熱手段５０を備えている。以下、具体的に説明する。
【００３８】
排気熱回収システム１０では、排気管１４のうち触媒コンバータ１６と排気熱回収用熱交換器１８との間を接続する排気管１４Ａが、触媒コンバータ１６側の熱源側排気管５２と、排気熱回収用熱交換器１８側の回収側排気管５４とに分割されて構成されている。熱源側排気管５２の下流端にはフランジ５２Ａが設けられ、回収側排気管５４の上流端にはフランジ５４Ａが設けられている。
【００３９】
そして、遮熱手段５０は、熱源側排気管５２のフランジ５２Ａと回収側排気管５４のフランジ５４Ａとの間に、遮熱部材、断熱部材としてのヒートインシュレータ５６を介在させることで構成されている。ヒートインシュレータ５６は、例えばセラミック等の断熱性の高い材料にて環状に形成されており、フランジ５２Ａ、フランジ５４Ａに同軸的に挟み込まれた姿勢で、ボルト５８によってフランジ５２Ａ、フランジ５４Ａのそれぞれに締結固定されている。
【００４０】
これにより、排気熱回収システム１０では、排気管１４Ａを経由した触媒コンバータ１６から排気熱回収用熱交換器１８への伝熱（熱移動）が遮熱手段５０のヒートインシュレータ５６によって抑制されるようになっている。この実施形態では、フランジ５２Ａにヒートインシュレータ５６を締結するボルト５８と、フランジ５４Ａにヒートインシュレータ５６を締結するボルト５８とが独立した別のボルト（締結手段）とされており、締結手段を経由した触媒コンバータ１６から排気熱回収用熱交換器１８への伝熱が抑制される構成とされている。
【００４１】
次に、本第１の実施形態の作用を説明する。
【００４２】
上記構成の排気熱回収システム１０では、例えばエンジン１２の始動直後のように冷却水温が低いときに暖房要求又はエンジン１２の暖機促進要求があった場合、ＥＣＵは流路切替バルブ２４を閉駆動して排気ガス流路２２を閉止させる。すなわち、排気熱回収モードを選択する。すると、排気管１４から排気熱回収用熱交換器１８（インナパイプ２６）に流入したエンジン１２の排気ガスは、排気ガス流路２２を流れず、連通孔２６Ａから熱交換ガス流路３０に導入される。
【００４３】
熱交換ガス流路３０に導入された排気ガスは、冷却水熱交換路３４を流れるエンジン冷却水との間で熱交換を行い、エンジン冷却水に排気熱を回収させる。このエンジン冷却水がエンジン１２やフロントヒータコア４６、リヤヒータコア４８を循環することで、排気熱が暖機や暖房に利用される。熱交換ガス流路３０にてエンジン冷却水との熱交換を行った排気ガスは、熱交換ガス流路３０の下流端から排気ガス流路２２に合流して排気熱回収用熱交換器１８の外側に流出し、排気管１４、メインマフラ２０を経由して系外に排出される。
【００４４】
一方、例えばエンジン冷却水温が所定温度以上の温度になった場合等には、ＥＣＵは流路切替バルブ２４を開駆動して排気ガス流路２２を開放させる。すなわち、ノーマルモードに切り替える。すると、エンジン１２の排気ガスは、主に排気ガス流路２２を流れて排気熱回収用熱交換器１８外に流出し、排気管１４、メインマフラ２０を経由して系外に排出される。
【００４５】
このように、排気熱回収用熱交換器１８では、流路切替バルブ２４による排気ガス流路２２の開閉状態の切り替えによって、排気熱のエンジン冷却水への回収の有無（熱回収量）の切り替えを行うことができる。
【００４６】
ところで、エンジン１２が停止した場合には、該エンジン１２により駆動されるウォータポンプの作動が停止され、エンジン冷却水の循環が止まる。そして、例えばエンジン１２の停止直後には、高温でかつ蓄熱量が大きい触媒コンバータ１６から熱が放出される。
【００４７】
ここで、排気熱回収システム１０では、触媒コンバータ１６と排気熱回収用熱交換器１８との間に遮熱手段５０が設けられているため、該触媒コンバータ１６から排気熱回収用熱交換器１８への伝熱（熱移動）が抑制される。特に、排気熱回収システム１０では、触媒コンバータ１６と排気熱回収用熱交換器１８とが排気管１４Ａにて連通されており、該排気管１４Ａに遮熱手段５０が設けられているため、触媒コンバータ１６と排気熱回収用熱交換器１８との距離を排気管１４Ａにて離間させた状態で、伝熱経路である該排気管１４Ａに遮熱手段５０を設けて触媒コンバータ１６から排気熱回収用熱交換器１８への伝熱が効果的に抑制される。
【００４８】
しかも、遮熱手段５０は、熱移動方向に分割された熱源側排気管５２と回収側排気管５４との間に断熱性の良好なヒートインシュレータ５６を挟み込んで構成されているため、触媒コンバータ１６から排気熱回収用熱交換器１８への伝熱が一層効果的に抑制される。
【００４９】
このように、第１の実施形態に係る排気熱回収システム１０では、触媒コンバータ１６から排気熱回収用熱交換器１８への伝熱を効果的に抑制することができ、排気熱回収用熱交換器１８の冷却水熱交換路３４で滞留したエンジン冷却水の過熱、この過熱に伴い発生が懸念されるエンジン冷却水の沸騰を防止することができる。
【００５０】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。なお、上記第１の実施形態又は前出の構成と基本的に同一の部品・部分については、上記第１の実施形態又は前出の構成と同一の符号を付して説明を省略し、図示を省略する場合がある。
【００５１】
（第２の実施形態）
図３には、本発明の第２の実施形態に係る排気熱回収システム６０の要部が図１に対応する側断面図にて示されている。この図に示される如く、排気熱回収システム６０は、ヒートインシュレータ５６を有する遮熱手段５０に代えて、遮熱部材としての放熱フィン６２を主要部とする遮熱手段６４を備える点で、第１の実施形態に係る排気熱回収システム１０とは異なる。
【００５２】
排気熱回収システム６０では、排気管１４Ａは、分離部分のない単一の排気管６６にて構成されている。排気管６６の外周面６６Ａからは、放熱部材としての放熱フィン６２が張り出されている。この実施形態では、放熱フィン６２は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等の熱容量の小さい材料にて排気管６６の軸線方向及び径方向に延在する平板状に形成されており、複数設けられている。図４に示される如く、複数の放熱フィン６２は、排気管６６の外周面６６Ａから放射状に立設されている。以上説明した排気熱回収システム６０は、車体下部から露出され各放熱フィン６２が外気と接触しうるように配置されている。排気熱回収システム６０の他の構成は、排気熱回収システム１０の対応する構成と同じである。
【００５３】
本発明の第２の実施形態に係る排気熱回収システム６０の作用について、排気熱回収システム１０の作用とは異なる部分を説明する。
【００５４】
上記構成の排気熱回収システム６０では、触媒コンバータ１６から排気管６６（排気管１４Ａ）に伝えられた熱は、各放熱フィン６２から外気に放出される。これにより、排気熱回収システム６０では、触媒コンバータ１６から排気熱回収用熱交換器１８への伝熱（熱移動）が抑制される。特に、排気熱回収システム６０では、触媒コンバータ１６と排気熱回収用熱交換器１８とが排気管１４Ａ（排気管６６）にて連通されており、該排気管１４Ａに遮熱手段６４が設けられているため、触媒コンバータ１６と排気熱回収用熱交換器１８との距離を排気管１４Ａにて離間させた状態で、伝熱経路である該排気管１４Ａに遮熱手段６４を設けて触媒コンバータ１６から排気熱回収用熱交換器１８への伝熱が効果的に抑制される。
【００５５】
このように、第２の実施形態に係る排気熱回収システム６０では、触媒コンバータ１６から排気熱回収用熱交換器１８への伝熱を効果的に抑制することができ、排気熱回収用熱交換器１８の冷却水熱交換路３４で滞留したエンジン冷却水の過熱、この過熱に伴い発生が懸念されるエンジン冷却水の沸騰を防止することができる。
【００５６】
（第３の実施形態）
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）には、本発明の第３の実施形態に係る排気熱回収システム７０の要部が図４に対応する軸直角断面図にて示されている。これらの図に示される如く、排気熱回収システム７０は、遮熱手段７２が複数の放熱フィン７４を備える点で第２の実施形態に係る排気熱回収システム６０と共通し、各放熱フィン７４が図５（Ａ）に示す放熱姿勢と図５（Ｂ）に示す放熱制限姿勢とをとり得る点で排気熱回収システム６０とは異なる。
【００５７】
具体的には、各放熱フィン７４は、形状記憶合金にて構成されており、初期には放熱制限姿勢に変形されている。そして、各放熱フィン７４は、加熱されて所定温度Ｔ１以上になると、変形して放熱姿勢をとる構成とされている。また、複数の放熱フィン７４は、冷却されて別途所定温度Ｔ２（≦Ｔ１）未満になると、変形して放熱制限姿勢に復帰する構成とされている。所定温度Ｔ１は、例えば、エンジン冷却水の許容上限温度（沸点）よりも若干低く設定されている。排気熱回収システム７０の他の構成は、排気熱回収システム６０の対応する構成と同じである。
【００５８】
本発明の第３の実施形態に係る排気熱回収システム７０の作用について、排気熱回収システム６０の作用とは異なる部分を説明する。
【００５９】
上記構成の排気熱回収システム７０では、例えばエンジン１２の停止直後等の触媒コンバータ１６が高温で蓄熱量が大きい場合には、遮熱手段７２の複数の放熱フィン７４はそれぞれ放熱姿勢をとる。このため、排気熱回収システム７０では、触媒コンバータ１６から排気管６６（排気管１４Ａ）に伝えられた熱は、各放熱フィン７４から外気に放出される。これにより、排気熱回収システム７０では、触媒コンバータ１６から排気熱回収用熱交換器１８への伝熱（熱移動）が抑制される。したがって、第３の実施形態に係る排気熱回収システム７０によっても、第２の実施形態に係る排気熱回収システム６０と基本的に同様の作用によって同様の効果を得ることができる。
【００６０】
また、排気熱回収システム７０では、複数の放熱フィン７４の温度が低い場合、すなわち、例えばエンジン１２の始動直後のように、エンジン冷却水への排気熱の回収が要求される運転状態では、複数の放熱フィン７４から外気への放熱が抑制され、排気熱の回収が促進される。このため、ヒータ能力の短時間での向上、エンジン１２の効率的な暖機促進を図ることができる。
【００６１】
（第４の実施形態）
図６には、本発明の第４の実施形態に係る排気熱回収システム８０の要部が図１に対応する側断面図にて示されている。この図に示される如く、排気熱回収システム８０は、排気管１４Ａ（排気管６６）に放射状に設けられた放熱フィン６２に代えて、環状に形成された放熱フィン８２を有する遮熱手段８４を備える点で、第２の実施形態に係る排気熱回収システム６０とは異なる。
【００６２】
遮熱手段８４の放熱フィン８２は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等の熱容量の小さい材料にて円環状に形成され、少なくとも内周の一部が排気管６６の外周面６６Ａに溶接等にて固着されている。図６に示す例では、１枚の放熱フィン８２で遮熱手段８４を構成しているが、例えば複数の放熱フィン８２を排気管１４Ａの軸線方向に離間させて筒配置するようにしても良い。排気熱回収システム８０の他の構成は、排気熱回収システム６０の対応する構成と同じである。
【００６３】
したがって、第４の実施形態に係る排気熱回収システム８０では、第２の実施形態に係る排気熱回収システム６０と基本的に同様の作用によって同様の効果を得ることができる。また、排気熱回収システム８０では、遮熱手段８４の放熱フィン８２によって、触媒コンバータ１６からの輻射熱が遮られるので、触媒コンバータ１６から排気熱回収用熱交換器１８への熱移動が一層効果的に抑制される。
【００６４】
（第５の実施形態）
図７には、本発明の第５の実施形態に係る排気熱回収システム９０の要部が図１に対応する側断面図にて示されている。この図に示される如く、排気熱回収システム９０は、排気管６６の外周面６６Ａに固定された放熱フィン８２に代えて、フランジ５２Ａ、５４Ａ間に締結固定された放熱フィン９２を有する遮熱手段９４を備える点で、第４の実施形態に係る排気熱回収システム８０とは異なる。
【００６５】
遮熱手段９４の放熱フィン９２は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等の熱容量の小さい材料にて円環状に形成され、内縁部において上記の通りフランジ５２Ａ、５４Ａ間に締結固定されている。また、この実施形態では、放熱フィン９２とフランジ５４Ａとの間に、ヒートインシュレータ５６が介在している。排気熱回収システム９０の他の構成は、排気熱回収システム８０の対応する構成と同じである。
【００６６】
したがって、第５の実施形態に係る排気熱回収システム８０では、第４の実施形態に係る排気熱回収システム８０と基本的に同様の作用によって同様の効果を得ることができる。また、排気熱回収システム９０では、フランジ５２Ａ、５４Ａ間に放熱フィン９２を挟み込んで遮熱手段９４が形成されているため、これらの間の熱抵抗（接触熱抵抗）によって、触媒コンバータ１６から排気熱回収用熱交換器１８への熱移動を一層効果的に抑制することができる。さらに、排気熱回収システム９０では、放熱フィン９２に対する排気熱回収用熱交換器１８側にヒートインシュレータ５６が配設されているため、触媒コンバータ１６から排気熱回収用熱交換器１８への熱移動をより一層効果的に抑制することができる。またさらに、遮熱手段９４が放熱フィン９２を締結にて排気管１４Ａに固定する構造を採るため、放熱フィン９２の材料選択の自由度が高くなる。すなわち、例えば、溶接性等による材料選択の制約がなくなるので、放熱性の良好な材料を選択することが可能になる。
【００６７】
なお、第５の実施形態では、遮熱手段９４がヒートインシュレータ５６を備える例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えばヒートインシュレータ５６を備えない構成としても良い。
【００６８】
（第６の実施形態）
図８には、本発明の第６の実施形態に係る排気熱回収システム１００の要部が図１に対応する側断面図にて示されている。この図に示される如く、排気熱回収システム１００は、触媒コンバータ１６と排気熱回収用熱交換器１８とが近接して（排気管１４Ａを介在させることなく）配置されている点で、第１乃至第５の実施形態とは異なる。
【００６９】
具体的には、排気熱回収システム１００を構成するインナパイプ２６の上流端２６Ｃには、触媒コンバータ１６を構成する触媒ケース１０２の下流側の一部を覆うコニカル部１０４が一体的に設けられている。アウタパイプ２８の上流端２８Ａは、インナパイプ２６の上流端２６Ｃの近傍に接合されている。
【００７０】
また、排気熱回収システム１００では、インナパイプ２６の連通孔２６Ａが下流側開口端２６Ｂの近傍に配置されており、インナパイプ２６の下流側開口端２６Ｂには延長パイプ１０６の上流端１０６Ａが接続されている。これにより、延長パイプ１０６とアウタパイプ２８との間に熱交換ガス流路３０の下流端に連続する熱交換後流路１０８が形成されており、熱交換ガス流路３０は熱交換後流路１０８を通じて排気ガス流路２２と連通する構成とされている。熱交換後流路１０８と熱交換ガス流路３０との間は、延長パイプ１０６の上流端１０６Ａから延設されたフランジ１０６Ｃによって流路が絞られており、冷却水熱交換路３４を構成する冷却水管３２の排気ガス流れ方向下流端（図８では右端）がフランジ１０６Ｃに接している。これにより、排気熱回収システム１００では、連通孔２６Ａから熱交換ガス流路３０に流入した排気ガスが冷却水管３２の排気ガス流れ方向下流端とフランジ１０６Ｃとの間から抜けることが抑制され、連通孔２６Ａからの流入排気ガスは、図８に矢印ｆにて示される如く、冷却水管３２の排気ガス流れ方向上流端を回り込んでからアウタパイプ２８側に流れた後（熱回収後）に、フランジ１０６Ｃとアウタパイプ２８との間の絞り部を通じて、熱交換ガス流路３０から熱交換後の排気ガスとして熱交換後流路１０８に排出されるようになっている。なお、流路切替バルブ２４は、延長パイプ１０６の下流端１０６Ｂを開閉するようになっている。
【００７１】
また、排気熱回収システム１００は、主に触媒コンバータ１６内の触媒１６Ａからの輻射熱の冷却水熱交換路３４側への熱移動を抑制するための遮熱手段１１０を備えている。具体的には、遮熱手段１１０は、触媒ケース１０２から下流側に延設され、コニカル部１０４、インナパイプ２６の内側に非接触かつ同軸的に配置された保護パイプ１１２を備えている。保護パイプ１１２は、コニカル部１０４内側に位置する部分がコニカル部１１４とされると共に、インナパイプ２６の内側に位置する部分がストレート部１１６とされている。ストレート部１１６の下流端１１６Ａは、連通孔２６Ａの直上流に設定されている。
【００７２】
以上により遮熱手段１１０は、保護パイプ１１２とコニカル部１０４、インナパイプ２６との間に排気ガスの流れが生じない断熱ガス層１１８を形成している。これにより、１００では、コニカル部１０４を経由した矢印Ａ方向の熱移動、インナパイプ２６を経由した熱交換ガス流路３０、冷却水熱交換路３４への矢印Ｂ方向の熱移動が抑制される構成とされている。後者について補足すると、触媒コンバータ１６からの伝熱又は輻射によりストレート部１１６に供給された熱が熱交換ガス流路３０に伝えられることが抑制されるようになっている。この実施形態では、外壁としてのインナパイプ２６と内壁としてのストレート部１１６と断熱ガス層１１８とで、排気ガス流路２２と熱交換ガス流路３０とを隔てる本発明における「隔壁」を構成していると把握することができる。
【００７３】
また、遮熱手段１１０では、保護パイプ１１２のストレート部１１６の内周面が鏡面に仕上げられた鏡面部１１６Ｂとされている。これにより、遮熱手段１１０は、触媒１６Ａからの輻射熱を鏡面部１１６Ｂにて反射する構成とされている。したがって、排気熱回収システム１００では、熱交換ガス流路３０すなわち冷却水熱交換路３４の内側部分（上記した「隔壁」を構成するストレート部１１６）での輻射熱の吸収が抑制されるようになっている。排気熱回収システム１００の他の構成は、基本的に排気熱回収システム１０の対応する構成と同じである。
【００７４】
上記構成の排気熱回収システム１００では、排気熱回収モードでは、排気ガスが矢印ｆにて示されるように流れて冷却水熱交換路３４を循環するエンジン冷却水との熱交換を行う。一方、ノーマルモードでは、エンジン１２の排気ガスは、主に排気ガス流路２２を流れて排気熱回収用熱交換器１８外に流出し、排気管１４、メインマフラ２０を経由して系外に排出される。
【００７５】
そして、例えばエンジン１２の停止直後には、高温でかつ蓄熱量が大きい触媒コンバータ１６から熱が放出される。ここで、排気熱回収システム１００では、触媒コンバータ１６と排気熱回収用熱交換器１８（熱交換部である熱交換ガス流路３０、冷却水熱交換路３４）との間に遮熱手段１１０が設けられているため、該触媒コンバータ１６から排気熱回収用熱交換器１８への伝熱（熱移動）が抑制される。
【００７６】
具体的には、排気熱回収システム１００では、排気ガス流路２２と熱交換ガス流路３０とを隔てるインナパイプ２６に沿って断熱ガス層１１８が形成されているので、熱交換ガス流路３０、冷却水熱交換路３４への熱移動が抑制される。しかも、遮熱手段１１０では、本発明における隔壁に相当するストレート部１１６の内面が鏡面部１１６Ｂとされているため、触媒１６Ａからの輻射熱が鏡面部１１６Ｂにて反射されてストレート部１１６に吸収されることが抑制され、この熱は熱交換ガス流路３０、冷却水熱交換路３４よりも下流の延長パイプ１０６等に伝えられる。これにより、触媒１６Ａの輻射熱の熱交換ガス流路３０、冷却水熱交換路３４への入熱が一層効果的に抑制される。別の見方をすれば、鏡面部１１６Ｂによって輻射によるストレート部１１６への熱移動が抑制され、しかも断熱ガス層１１８によってストレート部１１６から熱交換ガス流路３０、冷却水熱交換路３４への伝熱が抑制される、と把握することも可能である。
【００７７】
また、冷却水熱交換路３４の配設空間である熱交換ガス流路３０を排気ガス流路２２と連通する連通孔２６Ａが、ストレート部１１６に対する下流側すなわちインナパイプ２６における熱源である触媒コンバータ１６から最も遠い部分に配置されているため、触媒コンバータ１６からの輻射熱が連通孔２６Ａを経由して直接的に熱交換ガス流路３０内に入射されることが防止される。これによっても、触媒コンバータ１６から熱交換ガス流路３０、冷却水熱交換路３４への熱移動が抑制される。
【００７８】
このように、第６の実施形態に係る排気熱回収システム１００では、触媒コンバータ１６から排気熱回収用熱交換器１８への伝熱を効果的に抑制することができ、排気熱回収用熱交換器１８の冷却水熱交換路３４で滞留したエンジン冷却水の過熱、この過熱に伴い発生が懸念されるエンジン冷却水の沸騰を防止することができる。
【００７９】
なお、第６の実施形態では、インナパイプ２６とストレート部１１６とで断熱ガス層１１８を形成した例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ストレート部１１６を設けることなくインナパイプ２６の内面を鏡面部としても良い。
【００８０】
また、上記した各実施形態では、流路切替バルブ２４がＥＣＵにより開閉を制御される例を示しが、本発明はこれに限定されず、例えば、流路切替バルブ２４は排気ガスの圧力で開閉する自圧式バルブであっても良く、エンジン冷却水温の温度に応じて動作するサーモアクチュエータによって開閉されるものであっても良い。
【００８１】
さらに、上記した各実施形態では、排気熱回収用熱交換器１８内に排気ガス流路２２（バイパス流路）が形成された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、排気熱回収用熱交換器１８の外側に並列してバイパス流路を設けた構成としても良く、バイパス流路を設けない構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る排気熱回収システムの要部を拡大して示す側断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る排気熱回収システムの概略全体構成を例示するシステムフロー図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る排気熱回収システムの要部を拡大して示す側断面図である。
【図４】図３の４−４線に沿った断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る排気熱回収システムの要部を示す図であって、（Ａ）は放熱フィンの放熱姿勢を示す軸直角断面図、（Ｂ）は放熱フィンの放熱制限姿勢を示す軸直角断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る排気熱回収システムの要部を拡大して示す側断面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る排気熱回収システムの要部を拡大して示す側断面図である。
【図８】本発明の第６の実施形態に係る排気熱回収システムの要部を拡大して示す側断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０    排気熱回収システム（排気熱回収装置）
１４Ａ  排気管
１６    触媒コンバータ（熱源）
１８    排気熱回収用熱交換器（排気熱回収器）
２２    排気ガス流路
２６    インナパイプ（隔壁、外壁）
２６Ａ  連通孔（分岐部）
３０    熱交換ガス流路（熱交換流路）
５０    遮熱手段
５２    熱源側排気管
５４    回収側排気管
５６    ヒートインシュレータ（遮熱部材）
６０・７０・８０・９０・１００  排気熱回収システム（排気熱回収装置）
６２・７４・８２・９２    放熱フィン（放熱部材）
６４・７２・８４・９４・１１０  遮熱手段
１１６    ストレート部（隔壁、内壁）
１１８    断熱ガス層（断熱空気層）
【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】
2008144595.tif 000008
【図７】
2008144595.tif 000009
【図８】
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