(57)【要約】【課題】排気管内が氷塊により狭まることを抑制できる排気熱処理装置を提供する。【解決手段】排気ガスが流通する主排気通路４と、主排気通路４の一部を迂回する迂回通路５を有し、迂回通路５に熱交換を行う熱交換器３を介装し、主排気通路４を開閉する弁体３０を有する排気熱回収装置１において、温度変化により相転移が生じた際の体積膨張体の体積変化によりロッド３５が進退移動する駆動装置５６を有し、駆動装置５６のロッド３５の進退移動により弁体の軸２７を回動させるようにし、熱交換媒体が第１所定温度以上となる際と、外気温が第２所定温度以下となる際に、体積膨張体の少なくとも一部が相転移をし、その際の体積変化により、前記弁体３０を開方向に回動させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関などの排気系において、排気ガスが流通する主排気通路と、該主排気通路の一部を迂回する迂回通路を有し、
該迂回通路に、前記排気ガスと熱交換媒体との熱交換を行う熱交換器を介装し、前記主排気通路を開閉する弁体を有する排気熱回収装置において、
温度変化により相転移が生じた際に、体積膨張、体積収縮する体積膨張体を有し、該体積膨張体の体積変化によりロッドが進退移動する駆動装置を有し、
該駆動装置のロッドの進退移動により前記弁体の軸を回動させるようにし、
熱交換媒体が第１所定温度以上となる際と、外気温が第２所定温度以下となる際に、体積膨張体の少なくとも一部が相転移をし、その際の体積変化により、前記弁体を開方向に回動させることを特徴とする排気熱回収装置。
【請求項２】
前記体積膨張体は、第２所定温度以下で凝固し、液体状態より固体状態の体積が大きい媒体を有し、該媒体が凝固する際の体積膨張により前記弁体を開方向に回動させることを特徴とする請求項１記載の排気熱回収装置。
【請求項３】
前記体積膨張体は、第１所定温度以上で溶融し、その液体状態より固体状態の体積が小さい第１媒体と、第２所定温度以下で凝固し、その液体状態より固体状態の体積が大きい第２媒体からなり、
前記駆動装置は、第１媒体と第２媒体を夫々封入するとともに、第２媒体を第１媒体よりロッド側に設けたサーモエレメントを有し、
前記第１媒体の溶融、又は、第２媒体の凝固による体積膨張により前記弁体を開方向に回動させることを特徴とする請求項２記載の排気熱回収装置。
【請求項４】
前記体積膨張体は、第１所定温度以上で溶融し、その液体状態より固体状態の体積が小さい第１媒体と、第２所定温度以下で凝固し、その液体状態より固体状態の体積が大きい第２媒体からなり、
前記駆動装置は、前記第１媒体を用いた第１サーモエレメントを内蔵した第１駆動装置と、前記第２媒体を用いた第２サーモエレメントを有する第２駆動装置を有し、
前記第１媒体の溶融、又は、第２媒体の凝固による体積膨張により前記弁体を開方向に回動させることを特徴とする請求項１記載の排気熱回収装置。
【請求項５】
前記熱交換器を内部に設けたケースを有し、
前記第１駆動装置と、前記第２駆動装置は、前記ケースの側部において、前記弁体の軸を中心として対向する位置にオフセット配置され、
前記第１駆動装置内に前記熱交換媒体が導通され、
前記第２駆動装置は、前記ケースの側部において外気と接触できるように設けられていることを特徴とする請求項４記載の排気熱回収装置。
【請求項６】
前記体積膨張体は、第１所定温度以上で溶融し、その液体状態より固体状態の体積が小さい媒体からなり、
前記駆動装置は、前記媒体を用いた第１サーモエレメントを有する第１駆動装置と、
前記媒体を用いた第２サーモエレメントを有する第２駆動装置と、
第２所定温度以下の際に、第２サーモエレメントの媒体を加熱して溶融させる加熱手段を有し、
前記媒体の溶融による体積膨張により前記弁体を開方向に回動させることを特徴とする請求項１記載の排気熱回収装置。
【請求項７】
前記駆動装置の少なくとも一つにおいて、ロッドが所定以上前進した際に、前記弁体を開方向に回動させる空動機構を設けたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の排気熱回収装置。
【請求項８】
前記弁体の軸の端部に、その軸芯と偏心してピンを設け、該ピンに対して、前記ロッドを対峙させ、該ロッドが最も後退した際に、該ロッドと前記ピンとの間に空隙を設けて前記空動機構を構成したことを特徴とする請求項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、排気熱回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気熱回収装置として、冷却水の温度に応じて排気系の弁体を開閉させ、排気ガスの流路を排気系上の熱交換器とそれを迂回する経路とに切替制御するものが知られている。
【０００３】
排気ガスと冷却水との間で熱交換が行われる際には、排気ガス中の水蒸気が冷却水により冷却されて排気ガス中に凝縮水が生じる。この凝縮水が排気管内に滞留した状態で、夜間停車時等に、排気管内の温度が低下した場合には、この凝縮水が凍結する場合がある。
【０００４】
このため、凝縮水が排気管内に滞留することを防止するために、弁体よりも下流側に凝縮水を貯留する空間等を設けて凝縮水を捕集し、排気管内に水が滞留しにくくしたものが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−７１１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記従来技術の排気熱回収装置においても、凝縮水を完全に捕集することができないために、少しの凝縮水が後流の排気管に排出されると、排気管内で氷結し、それが重層的に氷塊へと成長し、排気管を狭めてしまう場合がある。
【０００７】
一方、冷却水の温度が低い際には、排気ガスが熱交換器側に送られて熱交換される。そのため、熱交換器で熱交換された後の排気ガスの温度は低下し、この排気ガスでは、氷塊を溶かすことが出来ないという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題点を解決した排気熱回収装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、内燃機関などの排気系において、排気ガスが流通する主排気通路と、該主排気通路の一部を迂回する迂回通路を有し、
該迂回通路に、前記排気ガスと熱交換媒体との熱交換を行う熱交換器を介装し、前記主排気通路を開閉する弁体を有する排気熱回収装置において、
温度変化により相転移が生じた際に、体積膨張、体積収縮する体積膨張体を有し、該体積膨張体の体積変化によりロッドが進退移動する駆動装置を有し、
該駆動装置のロッドの進退移動により前記弁体の軸を回動させるようにし、
熱交換媒体が第１所定温度以上となる際と、外気温が第２所定温度以下となる際に、体積膨張体の少なくとも一部が相転移をし、その際の体積変化により、前記弁体を開方向に回動させることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記体積膨張体は、第２所定温度以下で凝固し、液体状態より固体状態の体積が大きい媒体を有し、該媒体が凝固する際の体積膨張により前記弁体を開方向に回動させることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記体積膨張体は、第１所定温度以上で溶融し、その液体状態より固体状態の体積が小さい第１媒体と、第２所定温度以下で凝固し、その液体状態より固体状態の体積が大きい第２媒体からなり、
前記駆動装置は、第１媒体と第２媒体を夫々封入するとともに、第２媒体を第１媒体よりロッド側に設けたサーモエレメントを有し、
前記第１媒体の溶融、又は、第２媒体の凝固による体積膨張により前記弁体を開方向に回動させることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記体積膨張体は、第１所定温度以上で溶融し、その液体状態より固体状態の体積が小さい第１媒体と、第２所定温度以下で凝固し、その液体状態より固体状態の体積が大きい第２媒体からなり、
前記駆動装置は、前記第１媒体を用いた第１サーモエレメントを内蔵した第１駆動装置と、前記第２媒体を用いた第２サーモエレメントを有する第２駆動装置を有し、
前記第１媒体の溶融、又は、第２媒体の凝固による体積膨張により前記弁体を開方向に回動させることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、  前記熱交換器を内部に設けたケースを有し、
前記第１駆動装置と、前記第２駆動装置は、前記ケースの側部において、前記弁体の軸を中心として対向する位置にオフセット配置され、
前記第１駆動装置内に前記熱交換媒体が導通され、
前記第２駆動装置は、前記ケースの側部において外気と接触できるように設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記体積膨張体は、第１所定温度以上で溶融し、その液体状態より固体状態の体積が小さい媒体からなり、
前記駆動装置は、前記媒体を用いた第１サーモエレメントを有する第１駆動装置と、
前記媒体を用いた第２サーモエレメントを有する第２駆動装置と、
第２所定温度以下の際に、第２サーモエレメントの媒体を加熱して溶融させる加熱手段を有し、
前記媒体の溶融による体積膨張により前記弁体を開方向に回動させることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６の何れか１項に記載の発明において、前記駆動装置の少なくとも一つにおいて、ロッドが所定以上前進した際に、前記弁体を開方向に回動させる空動機構を設けたことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記弁体の軸の端部に、その軸芯と偏心してピンを設け、該ピンに対して、前記ロッドを対峙させ、該ロッドが最も後退した際に、該ロッドと前記ピンとの間に空隙を設けて前記空動機構を構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、外気温が第２所定温度以下となる際に、体積膨張体の体積変化により、弁体を開方向に回動させて、排気ガスを、熱交換器を通らない主排気通路内を通すことにより、高温の排気ガスにより、氷塊を早期に溶解させることができ、氷塊によって排気管が狭まることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１の排気熱回収装置の左側面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線部分断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】図３のＣ−Ｃ線断面図。
【図５】図３におけるケース内のＤ−Ｄ線断面図。
【図６】図２の状態からロッドを前進させた状態の断面図。
【図７】図６の状態における縦断面図。
【図８】本発明の実施例１に用いるサーモエレメントの斜視図。
【図９】図８の側面図。
【図１０】図８の縦断面図。
【図１１】本発明の実施例２の排気熱回収装置の部分縦断面図。
【図１２】図１１の状態から第２駆動装置のロッドを前進させた状態の断面図。
【図１３】図１１の状態から第１駆動装置のロッドを前進させた状態の断面図。
【図１４】本発明の実施例２に用いるサーモエレメントの斜視図。
【図１５】図１４の側面図。
【図１６】本発明の実施例２に用いる第１サーモエレメントの断面図。
【図１７】本発明の実施例２に用いる第２サーモエレメントの断面図。
【図１８】本発明の実施例３の排気熱回収装置の部分縦断面図。
【図１９】図１８の状態から第２駆動装置のロッドを前進させた状態の断面図。
【図２０】図１８の状態から第１駆動装置のロッドを前進させた状態の断面図。
【図２１】本発明の実施例３に用いる第２駆動装置の部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の最良の形態を図に示す実施例に基づいて説明する。
【００２０】
［実施例１］
図１乃至図１０は本発明の実施例１を示す。
【００２１】
本実施例１の排気熱回収装置１は、内燃機関を使用する車両などの排気系に配設され、上流側に設けた流入口１ａには図示しない上流側排気管が、下流側の排出口１ｂには図示しない下流側排気管がそれぞれ接続される。なお、図は、排気熱回収装置１の車両搭載時における状態を示すもので、図１の上側が天側、下側が地側である。
【００２２】
排気熱回収装置１は、図３〜図５に示すように、ケース２を有し、ケース２内には熱交換器３と、ケース２の中央部に設けられ上流側排気管と下流側排気管が接続される主排気通路４と、主排気通路４の一部を迂回し、その途中に熱交換器３が介装された迂回通路５が設けられている。
【００２３】
ケース２は、図１〜図５に示すように、円筒状の本体部２ａと、本体部２ａの下流側に設けた縮径部２ｂで構成されている。また、主排気通路４は、図３〜図５に示すように、両端が開口する円筒管で形成されケース２の本体部２ａの中央部に配設されている。
【００２４】
熱交換器３は、図５に示すように、ケース２の本体部２ａと主排気通路４との間で、主排気通路４の軸芯の両側に位置するように２個設けられている。両熱交換器３，３は、図５に示すように、本体部２ａの軸芯を中心とする円弧状に形成されている。熱交換器３には、内燃機関などの冷却系の冷却水等の熱交換媒体が流通する熱交換媒体流路３ａと、排気ガスの流体が流れる流体流路３ｂを有している。熱交換媒体流路３ａは、図１，図２に示すように、熱交換媒体入口１０ａと熱交換媒体出口１０ｂとを有し、この熱交換媒体入口１０ａと熱交換媒体出口１０ｂとは、内燃機関などの冷却系に接続されている。これにより、熱交換器３において、熱交換媒体と排気ガスとの間で熱交換できるようになっている。
【００２５】
熱交換媒体は、熱交換媒体入口１０ａから流入して、分岐部１０ｃで左右の熱交換媒体流路３ａ，３ａに分岐され、各熱交換媒体流路３ａ，３ａ内を下方から上方へ上昇流通した後に、熱交換媒体合流部１０ｄで合流し、熱交換媒体出口１０ｂから排出されるようになっている。
【００２６】
流体流路３ｂにおけるケース２の本体部２ａの軸に直交する断面は、図５に示すように、円弧状に形成されている。また、流体流路３ｂは、図３，図４に示すように、上流側から下流側に向かって並行に複数設けられている。流体流路３ｂの数は任意であるが本実施例では、左右の熱交換器３，３に、夫々４つの流体流路３ｂを設けた。また、流体流路３ｂの形状は任意に形成する。
【００２７】
ケース２の本体部２ａ内には、熱交換器３の下部に位置して、流体流路３ｂ内で排気ガスが熱交換等した際に生じる凝縮水を回収する回収空間１３が設けられ、熱交換器３の上部に、左右の流体流路３ｂを流通した排気ガスが合流する空間１４が設けられ、流体流路３ｂは、回収空間１３と空間１４に連通し、流体流路３ｂと回収空間１３と空間１４等で、迂回通路５が構成されている。このように、熱交換器３，３は、ケース２内の両側部に設けられ、ケース２の下部には設けられていない。
【００２８】
主排気通路４の下部には、図３，図４に示すように、連通穴１８が形成され、連通穴１８により、主排気通路４は、回収空間１３と連通するとともに、熱交換器３の流体流路３ｂとも連通している。
【００２９】
連通穴１８より下流側には、主排気通路４と迂回通路５が合流する合流部２１が設けられている。主排気通路４には、主排気通路４と合流部２１を連通する第１連通部２４が形成されている。また、迂回通路５には、迂回通路５の空間１４と合流部２１とを連通する第２連通部２５が開口形成されている。第２連通部２５は、第１連通部２４より上部に位置するように形成されている。第２連通部２５は、空間１４の下流側に設けたハウジング２６に形成されている。ハウジング２６は、上流側と下流側の第２連通部２５のみが開口し、上流側の開口は空間１４と連通している。
【００３０】
第２連通部２５より上流側には、ハウジング２６の左右の壁を貫通するとともに、ケース２を貫通するように、弁軸（第１弁体３０の軸）２７が備えられている。ハウジング２６の下流端部は、弁軸２７を中心とする円弧状に形成され、この円弧部に第２連通部２５が形成されている。
【００３１】
弁軸２７には、スイングアーム型の第１弁体３０が固設され、弁軸２７の正逆回動により、第１弁体３０が正逆回動し、主排気通路４を開閉することができるようになっている。第１弁体３０の主排気通路４側面には、第１連通部２４に接離するシール材３０ｂが固設されている。弁軸２７は、その一端部がケース２を貫通するように設けられている。
【００３２】
第１弁体３０には、第２弁体３１が第１弁体３０と一体に形成されている。第２弁体３１は、弁軸２７を中心とする円弧状に形成され、弁軸２７を正逆回動することにより、第２弁体３１が、ハウジング２６の下流側部に形成された円弧部に沿って、上下方向に移動し、第２連通部２５を開閉できるようになっている。
【００３３】
第１弁体３０と第２弁体３１とは、弁軸２７を中心として一体に回動し、図３に示すように、第１弁体３０が閉動した際には、第２弁体３１は開動して、第１連通部２４を閉塞するとともに第２連通部２５を開放し、また、図７に示すように、第１弁体３０が開動した際には、第２弁体３１は閉動し、第１連通部２４を開放するとともに第２連通部２５を閉塞するようになっている。
【００３４】
合流部２１と回収空間１３は、これらの間に設けた仕切壁２３の下端部に形成した排出穴２３ａで連通しており、回収空間１３内に回収された凝縮水は、排出穴２３ａを通じて、合流部２１に排出された後に、排気ガスと共に外部へと排出されるようになっている。
【００３５】
熱交換器３の上部で、ケース２の外側には、図２に示すように、温度作動アクチュエータであるサーモエレメント３３を収納したサーモエレメント収納部３４が形成され、サーモエレメント３３の受熱部３３ａの外周部と熱交換媒体流路３ａは、熱交換媒体流路３２で連通され、サーモエレメント３３の受熱部３３ａは熱交換媒体流路３ａ内からの熱交換媒体と接することができるようになっている。なお、サーモエレメント３３の受熱部３３ａを、熱交換器３の熱交換媒体流路３ａ内に直接設けるようにしてもよい。
【００３６】
サーモエレメント収納部３４内で、サーモエレメント３３の先端部には、ロッド３５の内端部にカシメ固定されたエクステンション３６が当接し、エクステンション３６は、ロッド３５とともにコイルスプリング等の付勢部材３７によりサーモエレメント３３側に付勢されている。ロッド３５の先部は、サーモエレメント収納部３４より外側に突出し、ロッド３５の先部には、押圧体３５ａが固設されている。
【００３７】
弁軸２７における、ケース２より外側に突出した端部には、プレート２７ａが固設されている。プレート２７ａの外側面には、弁軸２７と偏心するとともに、ロッド３５が前進（図２おいて右方向への移動）した際に押圧体３５ａが当接する位置にピン３９が突設されている。弁軸２７は、第１弁体３０の閉方向に付勢する付勢部材３８により付勢されている。
【００３８】
ピン３９と、押圧体３５ａは、図２に示すように、ロッド３５が最も後退（図２おいて左方向への移動）された状態では、所定距離離間する空動隙間を持って対峙し、相互には当接しないようになっている。このピン３９、ロッド３５、押圧体３５ａ、空動隙間が空動機構５４を構成している。この空動機構５４を設けたことにより、排気熱回収装置１を車両に搭載した際の振動等により、押圧体３５ａとピン３９が当接して第１弁体３０が回動することを抑制できる。
【００３９】
サーモエレメント３３、サーモエレメント収納部３４、ロッド３５、エクステンション３６、付勢部材３７により駆動装置５６を構成している。
【００４０】
熱交換媒体流路３２内の熱交換媒体の温度に応じて、後述するサーモエレメント３３のピストン５５が進退するようになっている。
【００４１】
サーモエレメント３３のピストン５５が前進した場合には、ロッド３５が押移動され、図６に示すように、ロッド３５が所定以上前進すると、押圧体３５ａがピン３９に当接した後に、弁軸２７が回動されて、図７に示すように、第１弁体３０が開作動して主排気通路４を開放するとともに、第２弁体３１を閉動して迂回通路５を閉塞するようになっている。これにより、排気ガスは、主排気通路４を通り、合流部２１へと流れるようになっている。
【００４２】
また、サーモエレメント３３のピストン５５が後退（収納）した場合には、ロッド３５は付勢部材３７により図２に示すように後退し、押圧体３５ａはピン３９と離間するとともに、付勢部材３８により弁軸２７が回動して、図３に示すように、第１弁体３０が閉作動して主排気通路４を閉塞するとともに、第２弁体３１を開動して迂回通路５を開放するようになっている。これにより、排気ガスは、主排気通路４から、連通穴１８を通った後、回収空間１３、熱交換器３の流体流路３ｂ、空間１４を通り、第２連通部２５から合流部２１へと流れるようになる。
【００４３】
次に、サーモエレメント３３について詳述する。
【００４４】
サーモエレメント３３は、図１０に示すように、内部に第１収納空間が形成された有底状の第１ケース４０と、第１ケース４０の開口側部に設けた両端が開口する第２ケース４１と、第２ケース４１の第１ケース４０とは反対側（先端側）に設けたガイド４２を有する。
【００４５】
第１ケース４０内の先端側端部は可撓性を有する第１ダイヤフラム４３により密閉され、第１ダイヤフラム４３と第１ケース４０の内周面で密閉された第１収納室４０ａ内には、略第１所定温度が融点で、第１所定温度以上で溶融するとともに第１所定温度以下で凝固し、固体状態より液体状態の体積が大きい第１媒体４４が封入されている。本実施例では、第１媒体４４として、融点が約７０℃（第１所定温度）で、固体状態より液体状態の体積が大きいサーモワックスを使用した。
【００４６】
第２ケース４１内の先端側部は可撓性を有する第２ダイヤフラム４６で密閉され、第２ケース４１の内周面と、第１ダイヤフラム４３と、第２ダイヤフラム４６で密閉された第２収納室４１ａが形成され、第２収納室４１ａ内には、第１所定温度より低い第２所定温度が融点で、第２所定温度以上で溶融するとともに第２所定温度以下で凝固する液体状態より固体状態の体積が大きい第２媒体４７が封入されている。本実施例では、第２媒体４７として、融点が０℃（第２所定温度）で、液体状態より固体状態の体積が大きい水を使用した。
【００４７】
ガイド４２は、両端が開口する収納室４２ａを有し、収納室４２ａの先端部側には基部４２ｂ側よりも小さな内径を有する円筒状のガイド穴４２ｃが形成されている。
【００４８】
収納室４２ａの基部４２ｂ側端部、すなわち、第２ダイヤフラム４６からガイド穴４２ｃにかけて変形可能な粘土状のセミフロード５０が充填され、その先端側は、ガイド穴４２ｃ内にシール材であるラバーピストン５２を設けてシールされている。このラバーピストン５２は軸方向に摺動可能に設けられ、その先端側にはバックアッププレート５３が軸方向に摺動可能に設けられている。
【００４９】
バックアッププレート５３の先端側のガイド穴４２ｃ内にはピストン５５が軸方向に摺動可能に設けられ、ピストン５５は、ガイド穴４２ｃの先端よりも突出するように備えられている。
【００５０】
第１ケース４０が、媒体流路３２内の熱交換媒体と接することができるように設けられ第１ケース４０と第１媒体４４が、サーモエレメント３３の受熱部３３ａを構成している。第１媒体４４は、その温度が熱交換媒体流路３２内の熱交換媒体の温度と略同じになるようになっている。
【００５１】
また、第２ケース４１の外周部の溝には、Ｏリング４１ｂが嵌合し、媒体流路３２内の熱交換媒体は、第２ケース４１における第２収納室４１ａ部の外周部には流入しないようになっているとともに、サーモエレメント収納部３４外の温度が伝わるように設けられ、サーモエレメント収納部３４の周囲の温度（外気温）が第２ケース４１内に伝わり、外気温（雰囲気温度）と第２媒体４７の温度が略同じになるようになっている。
【００５２】
第１媒体４４と第２媒体４７は、温度変化により相転移が生じた際に、体積膨張、体積収縮する体積膨張体５７を構成している。
【００５３】
外気温が、第２所定温度（本実施例では０℃）以下の場合には、第２媒体４７が、本実施例では水が凝固して氷となり、その体積が膨張する。通常、媒体流路３２内の冷却水は第１所定温度（本実施例では７０℃）以下であるため、第１媒体４４は固体のままであり、その体積の変化は殆どない。そのため、第２媒体４７の体積膨張により、第２ダイヤフラム４６、セミフロード５０、ラバーピストン５２、バックアッププレート５３を介してピストン５５を、付勢部材３７の付勢力に抗して、図６に示すように、ガイド穴４２ｃの先端より先部方向へと前進させる。
【００５４】
また、外気温が、第２所定温度より高くなると、第２媒体４７である氷は溶融して水となって、その体積が減少する。
【００５５】
その際、熱交換媒体流路３２内の熱交換媒体の温度が、第１所定温度以下の場合には、第１媒体４４は、固体のままであり、その体積の変化はない。そのため、ピストン５５は付勢部材３７により付勢されて後退し、図１０に示すように、ガイド穴４２ｃ内に収納される。
【００５６】
一方、熱交換媒体流路３２内の熱交換媒体の温度が、第１所定温度以上の場合には、第１媒体４４が溶融してその体積が増加する。通常、外気温は、第２所定温度（０℃）以上で、かつ、水の沸点である１００℃以下のため、第２媒体４７は、液体の水のままであり、その体積の変化は殆どないとともに、その形状は変化することができる。これにより、第１ダイヤフラム４３、第２媒体４７、第２ダイヤフラム４６、セミフロード５０、ラバーピストン５２、バックアッププレート５３を介してピストン５５を、付勢部材３７の付勢力に抗して、図６に示すように、ガイド穴の４２ｃの先端より先部方向へと前進させる。
【００５７】
すなわち、熱交換媒体流路３２内の熱交換媒体の温度が、第１所定温度以上の場合には、図６に示すように、ピストン５５が前進し、ロッド３５が押移動される。ロッド３５が所定以上前進すると、ピン３９と押圧体３５ａが当接した後に、弁軸２７が回動されて、図７に示すように、第１弁体３０が開作動して主排気通路４を開放するとともに、第２弁体３１を閉動して迂回通路５を閉塞し、排気ガスは、主排気通路４を通り、合流部２１へと流れるようになっている。
【００５８】
また、外気温が第２所定温度以下の場合にも、熱交換媒体流路３２内の熱交換媒体の温度が第１所定温度以上の場合と同様に、ピストン５５が前進して第１弁体３０を開方向に回動させるが、第１弁体３０を全開にすることなく、排気ガスは、優先的に主排気通路４を通るが、その一部は、迂回通路５を通って熱交換器３で熱交換されるようになっている。なお、第１弁体３０の開度は任意に設定することができる。また、第１弁体３０を全開にして、排気ガスを、主排気通路４のみに流通するようにしてもよい。これにより、外気温が低く、排気管内で氷塊が生じた場合にも、熱交換されていない高温の排気ガスにより、早期に氷塊を溶かすことができるため、氷塊により排気管が狭くなることを抑制できる。
【００５９】
また、熱交換媒体流路３２内の熱交換媒体の温度が、第１所定温度より小さい場合と、外気温が第２所定温度より大きい場合には、図２に示すように、付勢部材３７により付勢されて、サーモエレメント３３のピストン５５が後退（収納）されるとともにロッド３５は後退し、ピン３９と押圧体３５ａは離間する。これにより、付勢部材３８により弁軸２７が回動して、図３に示すように、第１弁体３０が閉作動して主排気通路４を閉塞するとともに、第２弁体３１を開動して迂回通路５を開放し、排気ガスは、迂回通路５を通り熱交換器３で熱交換された後に、合流部２１へと流れる。
【００６０】
なお、第１所定温度、第２所定温度は、第１媒体と第２媒体の夫々の融点を示し、外気の気圧等により変化することがある。
【００６１】
なお、第１弁体３０と第２弁体３１を一体に形成したが、第１弁体３０と第２弁体３１を別体に形成しても良い。
【００６２】
また、前記排気熱回収装置１は、それを車両に搭載した際に、回収空間１３が下方に位置すればよく、例えば、図示した排気熱回収装置１を、図示した状態の鉛直方向の軸に対して、傾けた状態で車両に搭載するようにしてもよい。
【００６３】
［実施例２］
図１１乃至図１７は本発明の実施例２を示す。
【００６４】
実施例１では、２つの媒体４４，４７を封入したサーモエレメント３３を内蔵した１つの駆動装置５６を用いて弁軸２７を回動したが、図１１乃至図１７に示すように、実施例１と同様の第１媒体４４を用いた第１サーモエレメント６１を内蔵した第１駆動装置６２と、実施例１と同様の第２媒体４７を用いた第２サーモエレメント６３を内蔵した第２駆動装置６４の２つの駆動装置を用いて、弁軸２７を回動するようにしてもよい。
【００６５】
本実施例２の排気熱回収装置６０における第１サーモエレメント６１と、第２サーモエレメント６３は、図１６，図１７に示すように、前記実施例１のサーモエレメント３３から第１ダイヤフラム４３、第２収納室４１ａを取り除き内部に１つの収納室６１ａ（６３ａ）のみで形成したものである。第１サーモエレメント６１の収納室６１ａ内には、図１６に示すように、実施例１と同様の第１媒体４４（本実施例ではサーモワックス）が封入され、第２サーモエレメント６３の収納室６３ａ内には、図１７に示すように、実施例１と同様の第２媒体４７（本実施例では水）が封入されている。その他の構造はサーモエレメント３３と同様であるため、同様の部材には同じ符号を付して説明を省略する。
【００６６】
図１１乃至図１３に示すように、排気熱回収装置６０の第１駆動装置６２は、実施例１の駆動装置５６におけるサーモエレメント３３を、第１サーモエレメント６１に置き換えた以外は同じ構造であり、前記実施例１と同様に、第１サーモエレメント６１における第１媒体４４を封入したケース４０には、熱交換媒体流路３２内の熱交換媒体が接するようになっている。
【００６７】
また、図１１〜図１３に示すように、プレート２７ａには、実施例１のピン３９と同様のピン３９が設けられ、弁軸２７の軸芯を中心として、ピン３９と略対向する位置には、第２ピン６５が設けられている。また、ケース２の側部には、図１１〜図１３に示すように、第１駆動装置６２と第２駆動装置６４が
、弁軸２７を中心として対向する位置にオフセット配置されている。第２駆動装置６４のロッド３５が前進して、その押圧体３５ａで第２ピン６５を押すことにより、第１弁体３０の開方向に弁軸２７を回動することができるようになっている。
【００６８】
第２駆動装置６４の第２サーモエレメント６３は、熱交換媒体とは接触せず、その周囲の温度（外気温）が第２媒体４７に伝わるようになっていること以外は、第１駆動装置６２と同じ構造で構成されている。
【００６９】
ピン３９と第１駆動装置６２におけるロッド３５の押圧体３５ａとの間、第２ピン６５と第２駆動装置６４におけるロッド３５の押圧体３５ａとの間には、夫々、前記実施例１と同様の空動機構５４が形成されている。この両方に空動機構５４を設けることが好ましいが、何れか一方にのみ空動機構５４を設けるようにしてもよい。
【００７０】
外気温が、第２所定温度（本実施例では０℃）以下の場合には、第２駆動装置６４の第２サーモエレメント６３内の第２媒体４７である水が凝固して、その体積が膨張して、図１２に示すように、ピストン５５が前進し、ロッド３５が押移動され、弁軸２７を第１弁体３０の開方向に回動させる。一方、熱交換媒体は第１所定温度以下の時は、第１媒体４４は、固体のままであり、その体積の変化はなく作動していない。
【００７１】
また、外気温が、第２所定温度より高くなると、第２媒体４７である氷は溶融して水となって、その体積が減少し、図１１に示すように、第２駆動装置６４のピストン５５は付勢部材３７により付勢されて、ガイド穴４２ｃ内に収納される。
【００７２】
その際、熱交換媒体流路３２内の熱交換媒体の温度が、第１所定温度以下の場合には、第１駆動装置６２の第１媒体４４は固体のままであり、その体積の変化はなく、第１駆動装置６２のロッド３５とピン３９とは当接していない。そのため、図１１に示すように、付勢部材３８により弁軸２７が、第１弁体３０の閉方向に回動し、第１弁体３０が閉まっている。
【００７３】
一方、熱交換媒体流路３２内の熱交換媒体の温度が、第１所定温度以上の場合には、第１駆動装置６２の第１媒体４４が、溶融してその体積が増加し、図１３に示すように、ピストン５５が前進し、ロッド３５が押移動され、弁軸２７を第１弁体３０の開方向に回動させる。
【００７４】
以上のように、第１弁体３０の開閉動作は、前記実施例１と同様に行われるようになっている。
【００７５】
その他の構造は、前記実施例１と同様であるために説明を省略する。
【００７６】
また、本実施例２においても、前記実施例１と同様の作用、効果を発揮することができる。
【００７７】
本実施例２においては、更に、ケース２の側部において、第１駆動装置６２と第２駆動装置６４を、弁軸２７を中心として対向する位置にオフセット配置したことにより、外気温に応じて作動する第２駆動装置６４を、熱交換媒体の温度により作動する第１駆動装置６２から離して設けることができるため、第１駆動装置６２と第２駆動装置６４が、相互に熱影響を受けることを少なくすることができる。また、第１駆動装置６２のロッド３５と、第２駆動装置６４のロッド３５が、夫々の伸縮に影響を受けることがない。
【００７８】
［実施例３］
図１８乃至図２１は本発明の実施例３を示す。
【００７９】
実施例２では、第２駆動装置６４に第２媒体４７を封入した第２サーモエレメント６３を用いたが、本実施例３の排気熱回収装置７０における第２駆動装置７１に用いる第２サーモエレメント７２は、図２１に示すように、第１駆動装置６２に用いる媒体と同じの第１媒体４４を用いるとともに、この第１媒体４４を加熱することができる加熱手段７３を内蔵した電気制御式サーモエレメントとしたものである。加熱手段として任意の電気的加熱手段を用いることができ、例えばセラミックヒータなどを用いることができる。
【００８０】
また、実施例２の第１サーモエレメント６１と同様に、本実施例３の第１サーモエレメント６１も第１媒体４４の体積変化により、ピストン７４が進退するようになっている。
【００８１】
図示しない温度センサにより外気温を測定し、この外気温が第２所定温度以下の際に、加熱手段に通電して加熱し、第２サーモエレメント７２の第１媒体４４を、この第１媒体が溶融するまで加熱するようになっている。
【００８２】
これにより、外気温が、第２所定温度（本実施例では０℃）以下の場合には、加熱手段により加熱されて第２駆動装置７１の第１媒体４４が溶融して、その体積が膨張して、図１９に示すように、ピストン５５が前進し、ロッド３５が押移動され、弁軸２７を第１弁体３０の開方向に回動させる。一方、熱交換媒体が第１所定温度以下の時は、第１駆動装置６２の第１媒体４４は、固体のままであり作動していない。
【００８３】
また、外気温が、第２所定温度より高くなると、加熱手段への通電は切られ、第１媒体４４が冷えて凝固し、前記実施例２と同様に、その体積が減少し、図１８に示すように、第２駆動装置７１のピストン５５は収納される。
【００８４】
その際、熱交換媒体流路３２内の熱交換媒体の温度が、第１所定温度以下の場合には、第１駆動装置６２は作動せず、付勢部材３８により弁軸２７が、第１弁体３０の閉方向に回動し、第１弁体３０が閉まっている。
【００８５】
一方、熱交換媒体流路３２内の熱交換媒体の温度が、第１所定温度以上の場合には、前記実施例２と同様に、第１駆動装置６２の第１媒体４４が、溶融してその体積が増加し、図２０に示すように、ピストン５５が前進し、弁軸２７を第１弁体３０の開方向に回動させる。
【００８６】
以上のように、第１弁体３０の開閉動作は、前記実施例１，２と同様に行われるようになっている。
【００８７】
その他の構造は、前記実施例１，２と同様であるため説明を省略する。
【００８８】
また、本実施例３においても、前記実施例１と同様の作用、効果を発揮することができる。
【００８９】
［その他の実施例］
本発明は、排気ガスが流通する主排気通路と、該主排気通路の一部を迂回する迂回通路を有し、迂回通路に、前記排気ガスと熱交換媒体の熱交換を行う熱交換器を介装し、前記主排気通路を開閉する弁体を有し、前記実施例１〜３の駆動装置５６，６２，６４，７１により弁体を開閉するようにしたものであれば、任意の排気熱回収装置に適用することができる。
【００９０】
また、本発明は、熱交換媒体への熱回収を主目的とする狭義の熱回収器（ヒートコレクタやオイルウォーマ等）に限らず、排気ガスの冷却を主目的とする熱交換器（排気クーラーやＥＧＲクーラー等）も熱回収装置として包含する。更に、適用対象は車両等の内燃機関用に限定するものではなく、汎用エンジンや据置式燃焼装置等、あらゆる排気ガスが発生する装置の排気系に適用可能である。
【００９１】
以上、本発明の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、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に包含されるものである。
【符号の説明】
【００９２】
１，６０，７０  排気熱回収装置
３  熱交換器
４  主排気通路
５  迂回通路
２７  弁体の軸
３０  弁体
３５  ロッド
４４  第１媒体
４７  第２媒体
３３  サーモエレメント
３９，６５  ピン
５４  空動機構
５６，６２，６４，７１  駆動装置
５７  体積膨張体
６１  第１サーモエレメント
６２  第１駆動装置
６３  第２サーモエレメント
６４，７１  第２駆動装置
７３  加熱手段
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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