(57)【要約】【課題】専用の排熱回収器や冷却水配管を設けずに、簡易な構成で排熱を回収することができる排熱回収構造を得る。【解決手段】エンジン１２の排気ガス流通用の排気管１４から切替えバルブ３２、３６を介してバイパス経路３４が接続されている。バイパス経路３４の前方側経路３４Ａは、エンジン１２を冷却する冷却水の循環路に設けられたラジエータ２０の出口側のロアタンク２０Ｂに沿って配置されている。また、バイパス経路３４の前方側経路３４Ａ及びロアタンク２０Ｂを覆うようにヒートインシュレータ３８が設けられている。冷却水の温度が所定の温度より低いときに、切替えバルブ３２、３６を制御してバイパス経路３４に排気ガスを流通させ、排気ガスの輻射熱によりロアタンク２０Ｂ内の冷却水を暖めて排熱を回収する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気ガス流通用の排気管に接続され、前記エンジンを冷却する冷却水の循環路に設けられて前記エンジンを冷却した後の冷却水から放熱するラジエータの出口側のタンク部に沿って配置されたバイパス経路と、
前記排気管と前記バイパス経路とを切替える切替えバルブと、
前記バイパス経路と前記タンク部を覆うように配設されたヒートインシュレータと、
を有すると共に、
前記冷却水の温度が所定の温度より低いときに、前記切替えバルブを制御して前記バイパス経路に排気ガスを流通させて、前記排気ガスの輻射熱により前記タンク部内の冷却水を暖めて排熱を回収する排熱回収構造。
【請求項２】
前記タンク部が、前記ラジエータの下部に設けられたロアタンクである請求項１に記載の排熱回収構造。
【請求項３】
前記ラジエータと前記バイパス経路は、前記エンジンより車両後方に配置されている請求項１又は請求項２に記載の排熱回収構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排熱回収構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、エンジンの排気管に排熱回収器を配置すると共にエンジンの冷却水を流通させる専用の冷却水配管を設けることにより、排気熱を回収する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０４６４６９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に記載の構造では、専用の排熱回収器と冷却水配管が必要であり、コストの増加や組付け性の悪化の要因となる。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、専用の排熱回収器や冷却水配管を設けずに、簡易な構成で排熱を回収することができる排熱回収構造を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明に係る排熱回収構造は、エンジンの排気ガス流通用の排気管に接続され、前記エンジンを冷却する冷却水の循環路に設けられて前記エンジンを冷却した後の冷却水から放熱するラジエータの出口側のタンク部に沿って配置されたバイパス経路と、前記排気管と前記バイパス経路とを切替える切替えバルブと、前記バイパス経路と前記タンク部を覆うように配設されたヒートインシュレータと、を有すると共に、前記冷却水の温度が所定の温度より低いときに、前記切替えバルブを制御して前記バイパス経路に排気ガスを流通させて、前記排気ガスの輻射熱により前記タンク部内の冷却水を暖めて排熱を回収するものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１記載の排熱回収構造において、前記タンク部が、前記ラジエータの下部に設けられたロアタンクであるものである。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の排熱回収構造において、前記ラジエータと前記バイパス経路は、前記エンジンより車両後方に配置されているものである。
【０００９】
請求項１記載の本発明によれば、エンジンの排気ガス流通用の排気管にバイパス経路が接続されており、排気管とバイパス経路とを切替える切替えバルブを備えると共に、バイパス経路は、エンジンを冷却する冷却水の循環路に設けられたラジエータの出口側のタンク部に沿って配置されている。さらに、バイパス経路とタンク部を覆うようにヒートインシュレータが配設されている。そして、エンジンの冷却水の温度が所定の温度より低いときに、切替えバルブを制御してバイパス経路に排気ガスを流通させ、バイパス経路に流通される排気ガスの輻射熱によりタンク部内の冷却水を暖めて排熱を回収する。これによって、専用の排熱回収器や冷却水配管を設けずに、簡素な構造で排熱回収を行うことができ、暖房性能が向上する。また、ラジエータの出口側のタンク部に沿ってバイパス経路が配置されており、暖められた冷却水がラジエータではなくエンジン側に流れるため、早く冷却水が暖められ、暖房性能がより効果的に向上する。また、バイパス経路とタンク部をヒートインシュレータで覆うことで、排気ガスの熱がヒートインシュレータの外部に逃げることが抑制されると共に、排気ガスの熱がラジエータに導入される風に影響することが回避される。
【００１０】
請求項２記載の本発明によれば、タンク部が、ラジエータの下部に設けられたロアタンクであり、ロアタンクに沿ってバイパス経路が配置されている。これにより、バイパス経路を車両下部に配置することで、専用の排熱回収器等を設ける場合と比べて省スペース化が可能となると共に、ヒートインシュレータによりロアタンク及びバイパス経路の路面との干渉による破損を抑制することができる。
【００１１】
請求項３記載の本発明によれば、ラジエータとバイパス経路は、エンジンより車両後方に配置されており、車両前方から走行風がタンク部及びバイパス経路に当たりにくく、排熱回収を効率的に行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、請求項１記載の本発明に係る排熱回収構造は、専用の排熱回収器や冷却水配管を設けずに、簡易な構成で排熱を回収することができるという優れた効果を有する。
【００１３】
請求項２記載の本発明に係る排熱回収構造は、専用の排熱回収器等を設ける場合と比べて省スペース化が可能となると共に、ロアタンク及びバイパス経路の路面との干渉による破損を抑制することができるという優れた効果を有する。
【００１４】
請求項３記載の本発明に係る排熱回収構造は、車両前方から走行風がタンク部及びバイパス経路に当たりにくく、排熱回収を効率的に行うことができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る排熱回収構造が適用された車両の前部を示す概略平面図である。
【図２】第１実施形態に係る排熱回収構造を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態に係る排熱回収構造を示す縦断面図である。
【図４】図１に示す排熱回収構造において、冷却水の温度が所定の温度より低いとき（エンジンの冷間時など）の排気ガスの流通経路を示す概略平面図である。
【図５】図１に示す排熱回収構造において、冷却水の温度が所定の温度以上のとき（エンジンの温間時など）の排気ガスの流通経路を示す概略平面図である。
【図６】第２実施形態に係る排熱回収構造を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１〜図５を用いて、本発明に係る排熱回収構造の第１実施形態について説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示し、矢印ＵＰは車両上方側を示し、矢印ＲＨは車両幅方向右側を示している。
【００１７】
図１には、本実施形態に係る排熱回収構造が適用された車両の前部が平面図にて示されている。図２には、本実施形態に係る排熱回収構造が斜視図にて示されており、図３には、この排熱回収構造が縦断面図にて示されている。図１に示されるように、排熱回収構造３０は、エンジン１２を走行用の駆動源とする車両１０に適用されている。車両１０の前部には、エンジンルーム１１内に水冷式の内燃機関であるエンジン１２が配設されており、エンジン１２の前壁部には、燃料が燃焼した後の排気ガスが排出される排気ガス流通用の排気管１４が設けられている。排気管１４は、エンジン１２の車両前方から車両背面視にて車両幅方向右側に延出され、さらに車両幅方向右側端部からエンジン１２の側壁部に沿って車両後方側に延在されている（配索されている）。排気管１４におけるエンジン１２との接続部には、排気ガスを浄化する触媒コンバータ１６が設けられている。
【００１８】
エンジンルーム１１内のエンジン１２より車両後方側には、エンジン１２を冷却する冷却水の循環路に設けられ、エンジン１２を冷却した後の冷却水から放熱するラジエータ２０が配設されている。ラジエータ２０の下部には、冷却水の出口側のタンク部としてのロアタンク２０Ｂ（図２及び図３参照）が設けられている。このラジエータ２０の構成については後述する。
【００１９】
排熱回収構造３０は、排気管１４に接続されたバイパス経路３４と、排気管１４とバイパス経路３４との分岐部に設けられて排気管１４とバイパス経路３４とを切替える切替えバルブ３２、３６と、を備えている。バイパス経路３４の上流側端部は、車両平面視にてラジエータ２０の斜め後方側の位置で、排気管１４に切替えバルブ３２を介して接続されている。バイパス経路３４は、車両平面視にてラジエータ２０のロアタンク２０Ｂに沿って配置された前方側経路３４Ａと、前方側経路３４Ａの車両幅方向外側端部（車両背面視にて車両幅方向左側端部）から車両斜め後方に屈曲された後方側経路３４Ｂと、を備えている（図２参照）。前方側経路３４Ａは略車両幅方向に沿って延在されている。
【００２０】
排気管１４は、前方側経路３４Ａとの接続部より車両後方側が車両背面視にて車両斜め左方向に屈曲された本管部１４Ａとされている。本管部１４Ａには、車両幅方向中央部付近で後方側経路３４Ｂの下流側端部が切替えバルブ３６を介して接続されている。排気管１４の後方側経路３４Ｂとの接続部より車両後方側は、車両前後方向に沿って延在されている。本実施形態では、車両平面視にて排気管１４の本管部１４Ａとバイパス経路３４の前方側経路３４Ａ及び後方側経路３４Ｂとは略三角形状に配置されているが、この形状に限定するものではない。
【００２１】
なお、車両背面視にてエンジン１２の車両幅方向左側には、トランスミッション２２が設けられている。トランスミッション２２と交差する方向に設けられたドライブシャフト２４の車両幅方向両側にはフロントタイヤ２６が設けられている。
【００２２】
また、図示を省略するが、エンジン１２の車両下方側にはアンダーカバーが配設されており、アンダーカバーの下方には、車両１０の前方側からエンジン１２の下方側を通ってラジエータ２０に風を導入するダクトが設けられている。
【００２３】
図２及び図３に示されるように、ラジエータ２０は、略車両幅方向及び略車両上下方向に沿って配置されており、上部に配置されて車両幅方向に延びるアッパタンク２０Ａと、下部に配置されて車両幅方向に延びるロアタンク２０Ｂと、を備えている。アッパタンク２０Ａとロアタンク２０Ｂとは、車両幅方向に所定間隔おきに設けられた多数のウォーターチューブ（図示省略）を介して連通している。ラジエータ２０は、アッパタンク２０Ａが車両前後方向前方側で、ロアタンク２０Ｂが車両前後方向後方側となるように車両上下方向に対して傾いて配置されている。ラジエータ２０は、車両幅方向及び車両上下方向に延びる図示しないラジエータサポートを介して支持されている。
【００２４】
図３に示されるように、ラジエータ２０のアッパタンク２０Ａは、エンジン１２に設けられた冷却水通路（図示省略）の一方に循環路としてのアッパホース４０を介して接続されている。ラジエータ２０のロアタンク２０Ｂは、エンジン１２に設けられた冷却水通路（図示省略）の他方に循環路としてのロアホース４２を介して接続されている。ロアホース４２には、冷却水を循環させるポンプ４４が取り付けられている。
【００２５】
アッパタンク２０Ａは、エンジン１２の冷却水通路からアッパホース４０を介して冷却水が流入される入口側のタンク部であり、アッパタンク２０Ａ内の冷却水はラジエータ２０の内部のウォーターチューブ（図示省略）を通ってロアタンク２０Ｂに送られる。ロアタンク２０Ｂは、ロアホース４２に冷却水が排出される出口側のタンク部であり、ロアホース４２の冷却水はエンジン１２の冷却水通路に送られる。すなわち、バイパス経路３４の前方側経路３４Ａは、ラジエータ２０で冷却された冷却水の出口側に設けられたロアタンク２０Ｂに沿って配置されており、前方側経路３４Ａを流通する排気ガスの輻射熱によりロアタンク２０Ｂの冷却水を暖めて排熱を回収（吸熱）するようになっている。そして、ロアタンク２０Ｂで暖められた冷却水がロアホース４２を介してエンジン１２に送られる。
【００２６】
また、排熱回収構造３０は、ロアホース４２内の冷却水の温度を検出する温度センサ４６と、この温度センサ４６で検出された冷却水の温度に基づき、切替えバルブ３２、３６（図１参照）の切替えを制御する制御部４８と、を備えている。本実施形態では、図４に示されるように、温度センサ４６で検出された冷却水の温度が所定の温度よりも低いとき（例えば、冬季などのエンジン１２の冷間時）は、切替えバルブ３２、３６を切替えを制御することによって、バイパス経路３４にエンジン１２の排気ガスを流通させるようになっている（図４中の矢印を参照）。また、図５に示されるように、温度センサ４６で検出された冷却水の温度が所定の温度より高いとき（例えば、冬季以外のエンジン１２の温間時）は、切替えバルブ３２、３６の切替えを制御することによって、排気管１４の本管部１４Ａにエンジン１２の排気ガスを流通させるようになっている（図５中の矢印を参照）。
【００２７】
図３に示されるように、ラジエータ２０の車両下方側には、車両幅方向に沿って延在するクロスメンバ５０が配設されている。クロスメンバ５０は車両骨格部材であり、略矩形状の閉断面構造とされている。クロスメンバ５０は、ラジエータ２０のロアタンク２０Ｂの下方に配置されている。
【００２８】
また、図２及び図３に示されるように、排熱回収構造３０は、バイパス経路３４の前方側経路３４Ａ及びラジエータ２０のロアタンク２０Ｂの車両後方側を覆う（囲む）ように配置されたヒートインシュレータ３８を備えている。ヒートインシュレータ３８は、ラジエータ２０の後壁部に取り付けられる車両上端の取付部３８Ａと、取付部３８Ａの下端から車両後方側に延びてバイパス経路３４の前方側経路３４Ａの車両上方、車両後方、及び下車両方を覆う（囲む）湾曲面状のカバー部３８Ｂと、カバー部３８Ｂから車両前方側に延びてクロスメンバ５０の下壁部に取り付けられる前端取付部３８Ｃと、を備えている。取付部３８Ａは、ロアタンク２０Ｂの上方のラジエータ２０の後壁部に図示しない締結具により締結固定されている。前端取付部３８Ｃは、クロスメンバ５０の下壁部に締結具により固定されている。なお、ヒートインシュレータ３８の前端取付部をクロスメンバ５０とロアタンク２０Ｂとの間からロアタンク２０Ｂの前方側に屈曲させてロアタンク２０Ｂの前側に固定してもよい。
【００２９】
ヒートインシュレータ３８は、バイパス経路３４の前方側経路３４Ａ及びラジエータ２０のロアタンク２０Ｂを覆う（囲む）ことで、ヒートインシュレータ３８内の熱が外部に逃げるのを抑制するようになっている。これと共に、排気ガスの熱がラジエータ２０や図示しないコンデンサーなどに導入される風に影響するのを抑制するようになっている。本実施形態では、ロアタンク２０Ｂは、例えば樹脂製であり、ヒートインシュレータ３８は、例えばアルミニウムなどの金属製である。
【００３０】
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
【００３１】
図１及び図３に示されるように、排熱回収構造３０は、排気管１４に切替えバルブ３２、３６を介して接続されたバイパス経路３４を備えており、バイパス経路３４の前方側経路３４Ａは、ラジエータ２０で冷却された冷却水の出口側のロアタンク２０Ｂに沿って配置されている。また、バイパス経路３４の前方側経路３４Ａ及びラジエータ２０のロアタンク２０Ｂを覆う（囲む）ようにヒートインシュレータ３８が配設されている。
【００３２】
この排熱回収構造３０では、ロアタンク２０Ｂからロアホース４２に送られた冷却水の温度が温度センサ４６で検出され、その検出された冷却水の温度が所定の温度よりも低いとき（例えば、冬季などのエンジン１２の冷間時）は、図４等に示されるように、制御部４８により切替えバルブ３２、３６の切替えを制御することによって、バイパス経路３４にエンジン１２の排気ガスを流通させる。これによって、前方側経路３４Ａ内を流通する排気ガスの輻射熱によりロアタンク２０Ｂの冷却水を暖めて排熱を回収（吸熱）する。したがって、この排熱回収構造３０では、専用の排熱回収器や冷却水配管を設けずに、簡素な構造で冷却水の温度が所定の温度より低いとき（例えば、冬季などのエンジン１２の冷間時）に排熱回収を行うことができ、暖房性能が向上する。
【００３３】
また、バイパス経路３４の前方側経路３４Ａ及びラジエータ２０のロアタンク２０Ｂの車両後方側をヒートインシュレータ３８で覆う（囲む）ことにより、ヒートインシュレータ３８内の熱が外部に逃げることが抑制され、効率的に排熱を回収することができる。これと共に、排気ガスの熱がラジエータ２０や図示しないコンデンサーなどに導入される風に影響せず、ラジエータ２０等の冷却性能の低下を抑制することができる。
【００３４】
また、ラジエータ２０で冷却された冷却水の出口側のロアタンク２０Ｂに沿ってバイパス経路３４の前方側経路３４Ａが配置されている。このため、ロアタンク２０Ｂで暖められた冷却水がロアホース４２を介してエンジン１２に流れるため、燃費が向上すると共に、暖房性能をより効果的に向上させることができる。
【００３５】
一方、図３及び図５に示されるように、温度センサ４６で検出された冷却水の温度が所定の温度より高いとき（例えば、冬季以外のエンジン１２の温間時）は、制御部４８により切替えバルブ３２、３６の切替えを制御することによって、排気管１４の本管部１４Ａにエンジン１２の排気ガスを流通させる。この場合は、バイパス経路３４に排気ガスを流通させないので、排熱回収は行われない。
【００３６】
このような排熱回収構造３０では、専用の排熱回収器や冷却水配管が不要であるため、部品点数が少なく簡素な構造であり、コストの低減及び軽量化が可能であると共に、組み付け性が向上する。また、バイパス経路３４の前方側経路３４Ａをラジエータ２０のロアタンク２０Ｂに沿って車両下部に配置することで、専用の排熱回収器等を設ける場合と比べて排熱回収構造３０の設置スペースを省スペース化することができる。このため、専用の排熱回収器等を設けた場合のように、車両１０のトンネル（図示省略）などの出っ張りが増加することがなく、車室内のユーティリティが向上する。
【００３７】
また、温度センサ４６で検出された冷却水の温度が所定の温度よりも低いとき（例えば、冬季などのエンジン１２の冷間時）に、制御部４８により切替えバルブ３２、３６の切替えを制御してバイパス経路３４に排気ガスを流通させるので、冷却水の温度に応じて効率的に排熱を回収することができる。
【００３８】
また、ラジエータ２０のロアタンク２０Ｂに沿ってバイパス経路３４の前方側経路３４Ａが配置され、バイパス経路３４の前方側経路３４Ａ及びラジエータ２０のロアタンク２０Ｂがヒートインシュレータ３８で覆われているため、ヒートインシュレータ３８によりロアタンク２０Ｂ及びバイパス経路３４の前方側経路３４Ａの路面との干渉による破損を抑制することができる。
【００３９】
また、ラジエータ２０とバイパス経路３４は、エンジン１２より車両後方に配置されているため、車両１０の前方から走行風がラジエータ２０のロアタンク２０Ｂ及びバイパス経路３４に当たりにくく、排熱回収を効率的に行うことができる。
【００４０】
次に、図６を用いて、本発明に係る排熱回収構造の第２実施形態について説明する。なお、前述した第１実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。また、図６では、アッパホース４０、ロアホース４２、温度センサ４６及び制御部４８等の構成は第１実施形態（図３参照）と同じであるので、図示を省略している。
【００４１】
図６に示されるように、排熱回収構造７０は、バイパス経路３４の前方側経路３４Ａ及びラジエータ２０のロアタンク２０Ｂを覆う（囲む）ように配置されたヒートインシュレータ７２を備えている。ヒートインシュレータ７２は、ラジエータ２０の後壁部に締結固定される取付部３８Ａの下端部から車両後方側にほぼ水平に延びた横壁部７２Ａと、横壁部７２Ａの後端部から車両前方側に下り勾配となるように形成された傾斜部７２Ｂと、傾斜部７２Ｂの下端部から車両前方側にほぼ水平に延びた下壁部７２Ｃと、下壁部７２Ｃの前端部から車両下方側に延びた縦壁からなるフラップ部７２Ｄと、を備えている。
【００４２】
ヒートインシュレータ７２の下壁部７２Ｃの前端部は、クロスメンバ５０の下壁部に面接触状態で配置され、締結具によりクロスメンバ５０の下壁に締結固定されている。
【００４３】
このような排熱回収構造７０では、ヒートインシュレータ７２の前端にフラップ部７２Ｄを設けることにより、車両前方側からの風（矢印Ａで示す）がフラップ部７２Ｄにぶつかることで車両上方側に導かれ、ラジエータ２０に風が導入される。これによって、車両前方側からの風をスムーズにラジエータ２０に導風することができる。
【００４４】
また、ヒートインシュレータ７２の後端部に車両前方側に下り勾配となる傾斜部７２Ｂが設けられているので、車両１０の後退時（バック時）に突起物や雪などが傾斜部７２Ｂに当たったときに、ヒートインシュレータ７２が潰れることで、バイパス経路３４の前方側経路３４Ａ及びラジエータ２０の破損をより確実に抑制することができる。また、ヒートインシュレータ７２を剛性が高い部材で構成した場合は、車両１０の後退時（バック時）に突起物や雪などが傾斜部７２Ｂと接触したときに滑るため、バイパス経路３４の前方側経路３４Ａ及びラジエータ２０との干渉をより効果的に抑制し、ダメージを低減することができる。
【００４５】
なお、上述した実施形態では、バイパス経路３４及びラジエータ２０がエンジン１２より車両後方に配置されているが、これに限定されず、バイパス経路３４及びラジエータ２０がエンジン１２より車両前方に配置されている場合も本発明を適用することができる。
【００４６】
また、上述した実施形態では、バイパス経路３４の前方側経路３４Ａがラジエータ２０のロアタンク２０Ｂに沿って配置されているが、この構成に限定されず、ラジエータの冷却水の出口側のタンク部に沿ってバイパス経路が配置されている構成であれば変更可能である。また、バイパス経路３４の形状も、上述した実施形態に限定されるものではなく、変更可能である。
【００４７】
また、上述した実施形態では、排気管１４とバイパス経路３４との分岐部に切替えバルブ３２、３６を設けたが、これに限定されず、バイパス経路３４の途中に切替えバルブを設けて排気管１４とバイパス経路３４とを切替えるようにしてもよい。
【００４８】
さらに、上述した実施形態では、ロアホース４２に冷却水の温度を検出する温度センサ４６を設けたが、これに限定されず、他の位置で冷却水の温度を検出してもよい。例えば、ロアタンク２０Ｂの冷却水の温度を検出するようにしてもよい。また、冷却水の温度を検出する温度センサ４６を設け、冷却水の温度が所定の温度よりも低いときに、制御部４８により切替えバルブ３２、３６の切替えを制御してバイパス経路３４に排気ガスを流通させたが、これに限定されず、スイッチ等を手動により切替えることで、切替えバルブ３２、３６を切替えてバイパス経路３４に排気ガスを流通させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１０   車両
１２   エンジン
１４   排気管
２０   ラジエータ
２０Ｂ ロアタンク（出口側のタンク部）
３０   排熱回収構造
３２   切替えバルブ
３４   バイパス経路
３４Ａ 前方側経路（バイパス経路）
３６   切替えバルブ
３８   ヒートインシュレータ
４０   アッパホース（循環路）
４２   ロアホース（循環路）
７０   排熱回収構造
７２   ヒートインシュレータ
【図１】
2012167576.tif 000003
【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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