(57)【要約】【課題】外周冷却型かつ常時回収型の廃熱回収装置を２つ直列に配置した場合であっても、下流側の廃熱回収装置で効率的な熱回収を行い得る装置を提供する。【解決手段】排気通路（２１）の内部に円柱状のフィン部材（２）を配置し、内部に冷却液が流れるウォージャケット（１５）を有する円筒状の管（１１）をフィン部材（２）の外周に設け、排気によって温度上昇するフィン部材（２）からウォータジャケット（１５）を流れる冷却液に熱が伝わることでフィン部材（２）の軸に直交する断面に温度分布が生じる外周冷却型であって、フィン部材（２）に排気を常時流すことで廃熱を回収する常時回収型の廃熱回収装置（１Ａ，１Ｂ）を２つ直列に有し、２つの廃熱回収装置（１Ａ，１Ｂ）の間の排気通路（２１）に、排気通路（２１）の通路断面に生じる排気温度の不均一を均す通路断面温度均し手段（６１）を設ける。【選択図】図７
2016056752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路の内部に円柱状のフィン部材を配置し、内部に冷却液が流れるウォージャケットを有する円筒状の管を前記フィン部材の外周に設け、排気によって温度上昇する前記フィン部材から前記ウォータジャケットを流れる冷却液に熱が伝わることでフィン部材の軸に直交する断面に温度分布が生じる外周冷却型であって、前記フィン部材に排気を常時流すことで廃熱を回収する常時回収型の廃熱回収装置を２つ直列に有し、
前記２つの廃熱回収装置の間の排気通路に、排気通路の通路断面に生じる温度の不均一を均す通路断面温度均し手段を設けることを特徴とするエンジンの廃熱回収装置。
【請求項２】
前記排気通路に排気中の有害成分を浄化する触媒を有する場合に、前記通路断面温度均し手段は前記触媒であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの廃熱回収装置。
【請求項３】
前記排気通路の上流側に有する廃熱回収装置のフィン部材の熱容量が前記排気通路の下流側に有する廃熱回収装置のフィン部材の熱容量より小さいことを特徴とする請求項２に記載のエンジンの廃熱回収装置。
【請求項４】
前記触媒が前記排気通路の上流側に設けられる第１触媒と、前記排気通路の下流側に設けられる第２触媒で構成される場合に、前記通路断面温度均し手段は前記第１触媒と第２触媒の少なくとも一方であることを特徴とする請求項２または３に記載のエンジンの廃熱回収装置。
【請求項５】
前記排気通路に曲がり部を有する場合に、前記通路断面温度均し手段は前記曲がり部であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの廃熱回収装置。
【請求項６】
排気タービンと吸気コンプレッサで構成されるターボチャージャを備える場合に、前記通路断面温度均し手段は前記排気タービンであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの廃熱回収装置。
【請求項７】
前記排気通路の上流側に有する廃熱回収装置から前記フィン部材を削除することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの廃熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はエンジンの廃熱回収装置、特に外周冷却型かつ常時回収型のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
排気通路に廃熱回収装置を２つ直列に配置するものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２３０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、フィンアンドプレート型の熱回収器、バイパス通路、切換弁から構成される廃熱回収装置では大型化を招くため、外周冷却型かつ常時回収型のエンジンの廃熱回収装置が開発されている。この開発中の外周冷却型かつ常時回収型の廃熱回収装置では、排気通路の通路壁近くを通過する排気からしか熱を回収できないという特質を有している。このため、外周冷却型かつ常時回収型の廃熱回収装置を２つ直列に配置しただけでは、下流側の廃熱回収装置で効率的に熱回収を行うことができない。 しかしながら、上記特許文献１の技術には、外周冷却型かつ常時回収型の廃熱回収装置について一切記載がない。
【０００５】
そこで本発明は、外周冷却型かつ常時回収型の廃熱回収装置を２つ直列に配置した場合であっても、下流側の廃熱回収装置で効率的な熱回収を行い得る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】
本発明では、外周冷却型かつ常時回収型の廃熱回収装置を前提としている。ここで、廃熱回収装置には  排気通路の内部に円柱状のフィン部材を配置し、内部に冷却液が流れるウォージャケットを有する円筒状の管を前記フィン部材の外周に設けている。上記外周冷却型は、排気によって温度上昇する前記フィン部材から前記ウォータジャケットを流れる冷却液に熱が伝わることでフィン部材の軸に直交する断面に温度分布が生じるものである。上記常時回収型は、前記フィン部材に排気を常時流すことで廃熱を回収するものである。そして、本発明では、外周冷却型かつ常時回収型の廃熱回収装置を２つ直列に有し、前記２つの廃熱回収装置の間の排気通路に、通路断面に生じる温度の不均一を均す通路断面温度均し手段を設ける。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、排気通路の通路断面に生じる温度の不均一が通路断面温度均し手段によって均され、通路断面温度均し手段を出る排気は排気通路の通路断面に温度の不均一のないものとなる。言い換えると通路断面温度均し手段からは排気通路の通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が出てくる。排気通路の通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が下流側の廃熱回収装置に入力するので、下流側の廃熱回収装置でも、上流側の廃熱回収装置と同じに排気通路の外周部から効率よく熱回収を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態の廃熱回収装置の概略縦断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】比較例の廃熱回収装置の概略構成図である。
【図４】比較例の廃熱回収装置の一部を構成する熱回収器の概略断面図である。
【図５】直列に配置した比較例の廃熱回収装置及び直列に配置した第１実施形態の廃熱回収装置の概略構成図である。
【図６】断面中心からの距離に対する排気温度の温度分布図である。
【図７】直列に配置した第１実施形態の廃熱回収装置の概略構成図である。
【図８】２つの各廃熱回収装置の熱回収量の特性を重ねて示す特性図である。
【図９】エンジンの冷却装置の概略構成図である。
【図１０】直列に配置した第２実施形態の廃熱回収装置の概略構成図である。
【図１１】直列に配置した第３実施形態の廃熱回収装置の概略構成図である。
【図１２】直列に配置した第４実施形態の廃熱回収装置の概略構成図である。
【図１３】直列に配置した第５実施形態の廃熱回収装置の概略構成図である。
【図１４】直列に配置した第６実施形態の廃熱回収装置の概略構成図である。
【図１５】第６実施形態の排気マニホールド部の拡大図である。
【図１６】直列に配置した第７実施形態の廃熱回収装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態のエンジンの廃熱回収装置１の概略縦断面図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【００１１】
本実施形態の廃熱回収装置１は外周冷却型かつ常時回収型の廃熱回収装置である。具体的には、廃熱回収装置１はフィン部材２、金属管１１から構成され、排気管２１に介装される。フィン部材２の全体の形状は円柱状である。フィン部材２の軸に直交する方向の断面をみると、フィン部材２には格子状（あるいはハニカム状）に仕切られた多数の空間を有している。多数の各空間は排気流れに沿う通路３として構成されている。すなわち、格子状に仕切られた多数の通路３を排気が流れると、排気から熱をもらってフィン部材２の温度が上昇する。このようにフィン部材２は排気の熱を受けると共に、受けた熱を他の部材（ここでは金属管１１）に伝える役割をするものである。
【００１２】
フィン部材２の材料としては単位体積当たりの比熱Ｃ’がステンレス鋼（ＳＵＳ）より小さい構造用セラミクスをフィン部材２に用いる。ここで、単位体積当たりの比熱Ｃ’がステンレス鋼（ＳＵＳ）より小さい構造用セラミクスとしては、ＳｉＣ（炭化珪素）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、コージェライト等がある。ただし、これらの材料に限定されるものでない。かつ、熱伝導率κがステンレス鋼（ＳＵＳ）より大きい構造用セラミクスをフィン部材２に用いる。ここで、熱伝導率κがステンレス鋼（ＳＵＳ）より大きい構造用セラミクスとしては、ＳｉＣ（炭化珪素）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、コージェライト等がある。ただし、これらの材料に限定されるものでない。
【００１３】
フィン部材２の外周には円筒状の金属管１１を備える。金属管１１の内周１２にはフィン部材２の外周４が隙間なく当接している。このため、フィン部材２が受けた熱は速やかに金属管１１に伝えられる。
【００１４】
金属管１１は排気管２１を切断して取り付けられる。つまり、金属管１１の軸に直交する両面１３，１４が排気管２１の切断面２２，２２と当接して取り付けられている。ここで、金属管１１の内径は、金属管１１に隣接する排気管２１，２１の内径と同じにされている。
【００１５】
金属管１１の内部には、金属管１１の周方向に円筒状のウォージャケット１５を形成している。これによって、ウォージャケット１５はフィン部材２の外周を取り囲んでいる。ウォータジャケット１５の外周１６には冷却液（例えば冷却水やクーラント液）の入口１７と出口１８が設けられている。ウォータポンプ３６（図９参照）が駆動されると、このウォータポンプにより圧送される冷却液が入口１７からウォータジャケット１５の内部に流入し、出口１８から流出する。
【００１６】
排気管を流れる排気によって温度上昇するフィン部材２からフィン部材２の外周にある金属管１１に、さらにはウォータジャケット１５内部の冷却液へと熱が伝わる。これによって、高温側のフィン部材２と低温側の冷却液との間で熱交換が行われる。フィン材２とウォータジャケット１５内部の冷却液との間で熱交換が行われるとき、フィン部材２の軸心部５で最も温度が高くなり軸心部５から放射状に外周部６に向かうにつれて温度が低下する温度分布が生じる。このように、円柱状のフィン部材２の外周に冷却液を流す本実施形態の排熱回収装置１では、フィン部材２の外周が冷却されるので、「外周冷却型」といわれる。
【００１７】
上記円筒状のフィン部材２を排気管２１の内部に設けると、通路３を仕切る壁が通気抵抗となりフィン部材２の前後で圧力損失が生じる。本実施形態では、通路３を仕切る壁を可能な限り薄く形成することで通気抵抗を小さくし、圧力損失が大きくなることがないようにしている。このため、エンジンの低負荷から高負荷までの全域でフィン部材２に排気を流すことが可能となっている。このように、本実施形態の排熱回収装置１では、フィン部材２に排気を常時流すことで廃熱を回収するので、「常時回収型」といわれる。
【００１８】
次に、本実施形態の廃熱回収装置１が必要になった理由を説明する。
【００１９】
図３は比較例の廃熱回収装置４１の概略構成図、図４は廃熱回収装置４１の一部を構成する熱回収器４２の概略断面図である。比較例の廃熱回収装置４１では、排気管２１に熱回収器４２を設けている。熱回収器４２はフィンアンドプレート型といわれるもので、排気管２１の内部に設けられる。熱回収器４２は図４に示したように冷却液通路４３，４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４５とフィン４６から構成されている。すなわち、一本の冷却液通路４３が、入口で複数（例えば４つ）の冷却液通路４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄに分岐され、その後、一本の冷却液通路４５に合流している。４つの各冷却液通路４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄの周囲には上下方向に波打つ波板状のフィン４６が左右方向に並列的に５つ設けられている。この並列的に５つ設けられるフィン４６の間を排気が紙面に直交する方向に流れる。ここで、各フィン４６の材料としては腐食に強く耐熱性のあるステンレス鋼（ＳＵＳ）が用いられている。
【００２０】
フィンアンドプレート型の熱回収器４２では、波板状のフィン４６の５つの列の直ぐ近くを分岐された各冷却液通路４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄが走り、各冷却液通路を冷却液が流れている。このように、フィン４６の５つの列の直ぐ近くに冷却液が存在するので、フィン４６の温度がそもそもあまり上がらないという特徴を有している。
【００２１】
図３に示したように、熱回収器４２の上流から分岐し熱回収器４２の下流に合流するバイパスする通路５１が設けられ、バイパス通路５１の分岐部に切換弁５２を備える。切換弁５２は、エンジンコントローラ５５からの信号に応動し、排気の流れを排気管２１とバイパス通路５１のいずれかに切換えるためのものである。
【００２２】
排気流量が少ない領域（低負荷の領域）では、エンジンコントローラ５５が切換弁５２を切換えて排気の全量を排気管２１に流す。すると、排気によって温度上昇する並列的に設けられた５つのフィン４６と４つの各冷却液通路４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄを流れる冷却液との間で熱交換が行われ、冷却液の温度が上昇する（廃熱を回収する）。
【００２３】
ラジエータ３２には耐熱温度が定められているため、比較例の廃熱回収装置４１では、廃熱回収装置４１により冷却液を加熱したくない場合がある。例えば、排気流量が多くなり（高負荷となり）廃熱回収装置４１により冷却液に回収した熱で冷却液がラジエータ３２の耐熱温度を超えることがあれば、ラジエータ３２の性能に悪い影響を及ぼす。そこで、排気流量が多くなる（高負荷となる）と、エンジンコントローラ５５が切換弁５２を切換えて排気の全量をバイパス通路５１に流す。これによって、廃熱回収装置４１により廃熱を回収しないようにして熱回収器４２の出口（４５）の冷却液温度が高くなり過ぎないようにするのである。
【００２４】
しかしながら、比較例の廃熱回収装置４１では、バイパス通路５１と切換弁５２を追加しなければならないため、廃熱回収装置４１が大型化し、あるいはコストが上昇するという問題がある。
【００２５】
比較例の廃熱排熱回収装置４１に対して小型化するためには、バイパス通路５１及び切換弁５２を無くすことである。そこで、本実施形態では、図１，図２に示した構造の外周冷却型かつ常時回収型の廃熱回収装置として、バイパス通路５１及び切換弁５２を無くしたわけである。
【００２６】
さらに説明すると、横軸を排気流量、縦軸を熱回収効率とした特性を考えると、排気流量が小さい領域（低負荷）では冷間始動後のエンジンの早期暖機のため、熱回収効率を高くしたい。一方、排気流量が大きい領域（高負荷）では熱回収は必要ないので、熱回収効率を低くしたい。このように考えると、排気流量が相対的に小さい領域で熱回収効率が相対的に高く、排気流量が相対的に大きい領域で熱回収効率が相対的に低くなる特性が望みの特性である。このため、バイパス通路５１に排気の全量を流しているときのモードと、排気管２１に排気の全量を流しているときのモードとの２つのモードが比較例の廃熱回収装置４１にはあり、この２つのモードを切換えることで、望みの特性を得ていたわけである。
【００２７】
これに対して、本実施形態の廃熱回収装置１では、排気流量が相対的に小さい領域で熱回収効率が相対的に高く、排気流量が増えるほど熱回収効率が低下していく特性が得られている。本実施形態の廃熱回収装置１によれば、１つだけの特性で望みの特性を得ることができるのである。
【００２８】
廃熱回収装置でもう一つ考えなければならないのは圧力損失である。比較例の廃熱回収装置４１では、４つの各冷却液通路４４ａ〜４４ｄが排気管２１の内部を走り、この各冷却液通路４４ａ〜４４ｄが通気抵抗となっているので、排気流量が増えるほど熱回収器４２の圧力損失が大きくなる。このため、圧力損失が大きくなる高負荷域では切換弁５２を切換えて排気の全量をバイパス通路５１に流すことで圧力損失が多くなることがないようにしていた。これに対して、本実施形態の廃熱回収装置１では圧力損失を抑えるため、通路３を仕切る壁を可能な限り薄く形成している。このため、排気流量が増えても、圧力損失が大きくなることはない。このように、本実施形態の排熱回収装置１を、外周冷却型かつ常時回収型とすることで、廃熱回収装置１の小型化が可能となっている。
【００２９】
さて、図５に示したように廃熱回収装置を排気管２１に対して２つ直列に配置することを考える。なお、エンジンの排気通路１９は、後述するように排気マニホールド２０と、この排気マニホールド２０に接続される排気管２１とで構成されている。ここでは、主に排気管２１で考える。
【００３０】
ここで、図５上段は上記比較例の廃熱回収装置４１を排気管２１に対して２つ直列に配置した場合、図５下段は上記本実施形態の廃熱回収装置１を排気管２１に対して２つ直列に配置した場合を示している。比較例、本実施形態とも、排気管２１の通路断面（以下単に「通路断面」ともいう。）の全体にわたって均一な温度の排気が上流側の廃熱回収装置（この上流側の廃熱回収装置を、以下「上流側廃熱回収装置」という。）４１Ａ，１Ａに入力する。通路断面の全体にわたって均一な温度の排気を図５の上段及び下段では上流側廃熱回収装置４１Ｂ，１Ｂの入口に直線状の温度分布で示している。なお、図５では、通路断面の全体にわたって均一な温度であることを「均一な温度分布」で略記している。この記載は、後述する図７，図１０，図１１，図１２，図１３，図１４，図１５でも用いる。
【００３１】
図５上段に示したように比較例の廃熱回収装置４１では、排気管２１の通路断面の位置を区別することなく（例えば排気管２１の軸心部２１ａと外周部２１ｂとを区別することなく）、排気から均一に熱回収する。このため、上流側廃熱回収装置４１Ａを出た排気は、排気管２１の通路断面のどの位置でも変わらない温度（例えば排気管２１の軸心部２１ａと外周部２１ｂとで変わらない温度）となっている。つまり、上流側廃熱回収装置４１Ａを出た排気には、図６に破線で示したように排気管２１の軸心部２１ａ（通路断面の中心）から外周部２１ｂ（通路の周辺）までほぼ同じ温度の分布が生じる。この通路断面の全体にわたって均一な温度の排気を図５上段では下流側の廃熱回収装置（この下流側の廃熱回収装置を、以下「下流側廃熱回収装置」という。）４１Ｂの入口に直線状の温度分布で示している。つまり、比較例の各廃熱回収装置４１Ａ，４１Ｂでは、上流側廃熱回収装置４１Ａと下流側廃熱回収装置４１Ｂとで、同じ排気環境に置かれることとなる。このため、比較例の廃熱回収装置４１を２つ直列に並べて設けても、２つ並べたなりの熱回収の効果が出ることとなる。
【００３２】
一方、図５下段に示したように本実施形態の各廃熱回収装置１Ａ，１Ｂでは、排気管２１の外周部２１ｂ（管壁近く）からしか熱を回収できない。つまり、上流側廃熱回収装置１Ａを出た排気には、図６に実線で示したように排気管２１の軸心部２１ａ（通路断面の中心）で温度が最も高く、軸心部２１ａから放射状に外周部２１ｂ（通路の周辺）に向かうにつれて温度が低下する不均一な温度分布が生じる。これは、外周冷却型である本実施形態の上流側廃熱回収装置１Ａでは、フィン部材２Ａに軸心部５で温度が最も高く、軸心部から放射状に外周部６に向かうにつれて温度が低下する不均一な温度分布が生じるためである。この通路断面に生じる不均一な温度分布の排気を図５下段では下流側廃熱回収装置１Ｂの入口に曲線状の温度分布で示している。なお、図５下段では、排気管２１の軸心部２１ａで温度が最も高く、軸心部２１ａから放射状に外周部２１ｂに向かうにつれて温度が低下する不均一な温度であることを「不均一な温度分布」で略記している。この記載は、後述する図７，図１０，図１１，図１２，図１３，図１４，図１５でも用いる。
【００３３】
このように、通路断面に軸心部２１ａが相対的に高く外周部２１ｂが相対的に低い不均一な温度分布が生じた排気をそのまま下流側廃熱回収装置１Ｂに流入させたのでは、下流側廃熱回収装置１Ｂでの熱回収の効率が悪くなる。外周冷却型である下流側廃熱回収装置１Ｂでは、排気管２１の外周部２１ｂ（管壁近く）からしか熱を回収できない。このため、外周冷却型である２つの廃熱回収装置１Ａ，１Ｂを直列に配置しただけでは、下流側廃熱回収装置１Ｂで排気管２１の外周部２１ｂから効率的に熱を回収できないのである。
【００３４】
そこで、本実施形態では、上流側廃熱回収装置１Ａと下流側廃熱回収装置１Ｂの間の排気管２１に排気管２１の通路断面に生じる温度の不均一を均す通路断面温度均し手段を設ける。以下、ガソリンエンジンを対象として考える。ガソリンエンジンでは排気中の有害成分を除去するための触媒６１がエンジンの排気通路１９（例えば排気管２１）に設けられている。このため、本実施形態では、触媒６１が既設であるとし、この既設の触媒６１を通路断面温度均し手段として利用する。
【００３５】
具体的に説明する。図７は直列に配置した本実施形態の廃熱回収装置の概略構成図である。図７に示したように、触媒６１の上流側の排気管２１に上流側廃熱回収装置１Ａを、触媒６１の下流側の排気管２１に下流側廃熱回収装置１Ｂを設ける。
【００３６】
以下、本実施形態の廃熱回収装置の場合の排気の挙動について説明する。排気管２１の通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が上流側廃熱回収装置１Ａに入力する。これを上流側廃熱回収装置１Ａの入口に直線状の温度分布で示している。
【００３７】
通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が上流側廃熱回収装置１Ａに入力すると、排気管２１の軸心部２１ａ（通路断面の中心）が相対的に高く外周部２１ｂ（通路の周辺）が相対的に低い不均一な温度分布の排気が上流側廃熱回収装置１Ａから出る。これを上流側廃熱回収装置１Ａの出口に曲線状の温度分布で示している。このような軸心部２１ａが相対的に高く外周部２１ｂが相対的に低い不均一な温度分布の排気が触媒６１に入力すると、触媒６１では通路断面の全体にわたって排気温度が均一化される。触媒６１の出口では、排気管２１の軸心部２１ａと外周部２１ｂとで、つまり通路断面の全体にわたって同じ温度となるわけである。これを触媒６１の出口に直線状の温度分布で示している。
【００３８】
触媒６１で通路断面の全体にわたって排気温度が均一化される理由は次の通りである。すなわち、触媒６１（実際には触媒装置）が、例えばハニカム状の通路を内部に形成した円柱状の担体と、この担体に担持される三元触媒から構成されているとする。そして、三元触媒の活性化後にエンジンが理論空燃比で運転されるとする。担体の全体にわたって担持されている三元触媒により排気中の有害成分（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ）の酸化反応や還元反応が行われ、これらの化学反応によって発熱する。この発熱が担体の軸方向に継続して続けば、担体の出口では担体の外周部でも排気の温度が担体の軸心部と同じ温度まで上昇するためである。
【００３９】
そして、通路断面の全体にわたって均一な温度の排気がそのまま流れて下流側廃熱回収装置１Ｂに入力する。これを下流側廃熱回収装置１Ｂの入口に直線状の温度分布で示している。入力する排気が、軸心部２１ａが相対的に高く外周部２１ｂが相対的に低い不均一な温度分布の排気であっても、その不均一な温度分布の排気が触媒６１を通過することで、通路断面の全体にわたって均一な温度の排気として出てくるわけである。すると、通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が下流側廃熱回収装置１Ｂに入力するので、下流側廃熱回収装置１Ｂでも、上流側廃熱回収装置１Ａと同じに排気管２１の外周部２１ｂから効率よく熱回収を行うことができる。
【００４０】
なお、通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が下流側廃熱回収装置１Ｂに入力すると、軸心部２１ａが相対的に高く外周部２１ｂが相対的に低い不均一な温度分布の排気が下流側廃熱回収装置１Ｂから出る。これを下流側廃熱回収装置１Ｂの出口に曲線状の温度分布で示している。このように、軸心部２１ａが相対的に高く外周部２１ｂが相対的に低い不均一な温度分布の排気が下流側廃熱回収装置１Ｂの出口から出ても、下流側廃熱回収装置１Ｂの下流側には第３の廃熱回収装置は設けていないので、問題ない。
【００４１】
なお、図７では２つの廃熱回収装置１Ａ，１Ｂの有する各フィン部材２Ａ，２Ｂの熱容量が同じであるとして記載しているが、後述するように、２つの熱回収装置１Ａ，１Ｂの有する各フィン部材２Ａ，２Ｂの熱容量を相違させるものであってよい。
【００４２】
さらに、２つの廃熱回収装置１Ａ，１Ｂを直列配置する本実施形態では、上流側廃熱回収装置１Ａと下流側廃熱回収装置１Ｂとでフィン部材２Ａ，２Ｂの熱容量を異ならせる。これについて説明すると、図８は本実施形態の２つの各廃熱回収装置１Ａ，１Ｂの熱回収量の特性を重ねて示すものである。
【００４３】
まず、エンジンの冷間始動後には触媒６１を早期暖機しなければならないことを考えると、上流側廃熱回収装置１Ａのフィン部材２Ａの熱容量はあまり増やせない。これは、フィン部材２Ａの熱容量を大きくしたのでは、排気の熱がこのフィン部材２Ａの温度上昇に奪われるばかりで触媒６１の暖機にまで熱が回らず暖機が遅れてしまうので、これを避けるためである。触媒６１の活性化に必要な熱を確保しないといけないので、フィン部材２Ａの熱容量を大きくはできないのである。なお、触媒６１を早期暖機しなければならない理由は、触媒６１は活性化しないと排気中の有害成分を浄化できないためである。
【００４４】
そこで、上流側廃熱回収装置１Ａのフィン部材２Ａの熱容量（ヒートマス）は相対的に小さくする。すなわち、熱容量を相対的に小さくしたフィン部材２Ａを有する上流側廃熱回収装置１Ａを触媒６１上流の排気管２１に設けることで、上流側廃熱回収装置１Ａによってエンジンの冷却液を即座に暖める。上流側廃熱回収装置１Ａのフィン部材２Ａの熱容量は相対的に小さいので、上流側廃熱回収装置１Ａの熱回収量は直ぐに飽和して一定値に落ち着く。
【００４５】
一方、触媒６１の下流側では、排気がまだ熱エネルギーを有していても捨てられるだけである。そこで、下流側廃熱回収装置１Ｂのフィン部材２Ｂの熱容量は相対的に大きくする。すなわち、熱容量を相対的に大きくしたフィン部材２Ｂを有する下流側廃熱回収装置１Ｂを触媒６１下流の排気管２１に設けることで、下流側廃熱回収装置１Ｂによってその捨てられる排気の熱エネルギーをできる限り全部回収する。
【００４６】
このように、熱容量が異なるフィン部材２Ａ，２Ｂを有する２つの廃熱回収装置１Ａ，１Ｂを直列配置することで、触媒６１の活性化に影響を与えることなく、効率よく熱回収を行わせることができることとなる。
【００４７】
熱容量の異なるフィン部材２Ａ，２Ｂを有する２つの廃熱回収装置１Ａ，１Ｂであって、直列配置される廃熱回収装置１Ａ，１Ｂは、エンジンの冷却装置３１の一部を構成している。これについて説明すると、図９はエンジンの冷却装置３１の概略構成図である。冷却装置３１は、ラジエータ３２、エンジンのウォータジャケット３３、これらを連通する冷却液通路２４，３５、ウォータポンプ３６、ラジエータ３２をバイパスするバイパス通路３７、サーモスタット３８から構成される。本実施形態の廃熱回収装置１Ａ，１Ｂは、例えばウォータポンプ３６下流の冷却液通路３４に介装される。
【００４８】
エンジンの冷間始動直後でエンジンの暖機完了前にはサーモスタット３８が閉じられているために、冷却液がバイパス通路３７を流れる。この場合に、エンジンの冷間始動直後の排気流量が少ない低負荷域では、上流側廃熱回収装置１Ａにおいて排気との熱交換で温度上昇した冷却液がエンジンのウォータジャケット３３に流れる。これによって、冷却装置３１に本実施形態の上流側廃熱回収装置１Ａを有しないエンジンの場合よりエンジンの暖機完了を早めることができる。
【００４９】
なお、上流側廃熱回収装置１Ａと下流側廃熱回収装置１Ｂとでエンジンの冷間始動直後に暖めた冷却液の用途を異ならせることができる。例えば、上流側廃熱回収装置１Ａにより熱回収することで温度上昇した冷却液を、車両のうちの直ぐに暖めたいところに用いることが考えられる。
【００５０】
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。
【００５１】
本実施形態では、外周冷却型かつ常時回収型の廃熱回収装置を前提としている。ここで、廃熱回収装置には排気管２１（排気通路）の内部に円柱状のフィン部材２を配置し、内部に冷却液が流れるウォージャケット１５を有する円筒状の金属管１１をフィン部材２の外周に設けている。上記外周冷却型は、排気によって温度上昇するフィン部材２からウォータジャケット１５を流れる冷却液に熱が伝わることでフィン部材２の軸に直交する断面に温度分布が生じるものである。上記常時回収型は、フィン部材２に排気を常時流すことで廃熱を回収するものである。そして、本実施形態では、外周冷却型かつ常時回収型の廃熱回収装置を２つ直列に有し、２つの廃熱回収装置１Ａ，１Ｂの間の排気管２１に、触媒６１（通路断面に生じる排気温度の不均一を均す通路断面温度均し手段）を設ける。本実施形態によれば、排気管２１の通路断面に生じる温度の不均一が触媒６１によって均され、触媒６１を出る排気は排気管２１の通路断面に温度の不均一のないものとなる。言い換えると触媒６１からは排気管の通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が出てくる。排気管２１の通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が下流側廃熱回収装置１Ｂに入力するので、下流側廃熱回収装置１Ｂでも、上流側廃熱回収装置１Ａと同じに排気管２１の外周部２１ｂから効率よく熱回収を行うことができる。
【００５２】
本実施形態では、排気管２１（排気通路）に排気中の有害成分を浄化する触媒６１を有する場合に、通路断面温度均し手段は触媒６１である。本実施形態によれば通路断面温度均し手段として既設の触媒６１を用いるので、コストアップを回避することができる。
【００５３】
本実施形態では、上流側廃熱回収装置１Ａ（排気通路の上流側に有する廃熱回収装置）のフィン部材２Ａの熱容量が下流側廃熱回収装置１Ｂ（排気通路の下流側に有する廃熱回収装置）のフィン部材２Ｂの熱容量より小さい。本実施形態によれば、触媒６１の活性化を図りつつ、排気からの熱回収を効率よく行わせることができる。
【００５４】
（第２実施形態）
図１０は直列に配置した第２実施形態の廃熱回収装置の概略構成図である。第１実施形態の図７と同一部分には同一の符号を付している。ただし、第２実施形態では、上流側廃熱回収装置１Ａの有するフィン部材２Ａの熱容量を相対的に小さくし、下流側廃熱回収装置１Ｂの有するフィン部材２Ｂの熱容量を相対的に大きくしている。
【００５５】
第２実施形態は、排気管２１の曲がり部２３が既設であるとし、この既設の排気管２１の曲がり部２３を通路断面温度均し手段として利用するものである。
【００５６】
具体的に説明する。図１０に示したように、曲がり部２１の上流側の排気管２１に上流側廃熱回収装置１Ａを、曲がり部２３の下流側の排気管２１に下流側廃熱回収装置１Ｂを設ける。以下、第２実施形態の廃熱回収装置の場合の排気の挙動について説明する、通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が上流側廃熱回収装置１Ａに入力する。これを上流側廃熱回収装置１Ａの入口に直線状の温度分布で示している。
【００５７】
通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が上流側廃熱回収装置１Ａに入力すると、排気管２１の軸心部２１ａ（通路断面の中心）で温度が最も高く外周部２１ｂ（通路の周辺）にゆくに従って温度が低下する不均一な温度分布の排気が上流側廃熱回収装置１Ａから出る。これを上流側廃熱回収装置１Ａの出口に曲線状の温度分布で示している。
【００５８】
このような軸心部２１ａが相対的に高く外周部２１ｂが相対的に低い不均一な温度分布の排気が曲がり部２３に入力すると、曲がり部２３では通路断面の全体にわたって排気温度が均一化される。曲がり部２３の出口側と接続された排気管２１では、通路断面上のいずれの位置でも（例えば軸心部２１ａ、外周部２１ｂとも）均一な温度の排気となるわけである。これを曲がり部２３の出口に直線状の温度分布で示している。
【００５９】
曲がり部２３で通路断面の全体にわたって排気温度が均一化される理由は次の通りである。すなわち、曲がり部２３で排気の流れが変化して排気がミキシングされ、通路断面の全体にわたって排気の温度が均されるためである。
【００６０】
そして、曲がり部２３の出口で通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が、そのまま流れて下流側廃熱回収装置１Ｂに入力する。これを下流側廃熱回収装置１Ｂの入口に直線状の温度分布で示している。すると、通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が下流側廃熱回収装置１Ｂに入力するので、下流側廃熱回収装置１Ｂでも、第１廃熱回収装置１Ａと同じに排気管２１の外周部２１ｂから効率よく熱回収を行うことができる。
【００６１】
第２実施形態では、排気管２１（排気通路）に曲がり部２３を有する場合に、通路断面温度均し手段は曲がり部２３である。第２実施形態によれば、通路断面温度均し手段として既設の曲がり部２３を用いるので、コストアップを回避することができる。
【００６２】
（第３、第４、第５の実施形態）
次に、具体的なエンジン１８への適用について説明する。図１１，図１２，図１３は直列に配置した第３、第４、第５の実施形態の廃熱回収装置の概略構成図である。第１実施形態の図７と同一部分には同一の符号を付している。
【００６３】
ここでは、図１１〜図１３に示したようにエンジン１８としてはガソリンエンジンを考える。エンジンの排気通路１９は、各気筒の排気ポートに接続される排気マニホールド２０と、この排気マニホールド２０に接続される排気管２１とで構成されている。さらに、排気マニホールド２０の集合部にマニホールド触媒６２（第１触媒）が、また、エンジン２０の搭載される車両の床下位置の排気管２１にメイン触媒６３（第２触媒）が配置されているものとする。第１実施形態として示した図７との関係では、図７の触媒６１が２つで構成される場合が第３、第４、第５の各実施形態の場合である。
【００６４】
まず、第３実施形態は、図１１に示したように、マニホールド触媒６２の上流側で排気マニホールド２０の集合部に上流側廃熱回収装置１Ａを、マニホールド触媒６２とメイン触媒６３の間の排気管２１に下流側廃熱回収装置１Ｂを設けたものである。
【００６５】
排気マニホールド２０集合部の通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が上流側廃熱回収装置１Ａに入力する。上流側廃熱回収装置１Ａからは、排気管２１の軸心部２１ａ（通路断面の中心）で温度が最も高く外周部２１ｂ（通路の周辺）にゆくに従って温度が低下する不均一な温度分布の排気が出てくる。これを上流側廃熱回収装置１Ａの出口に曲線状の温度分布で示している。このような軸心部２１ａが相対的に高く外周部２１ｂが相対的に低い不均一な温度分布の排気がマニホールド触媒６２に入力すると、マニホールド触媒６２では通路断面の全体にわたって排気温度が均一化される。マニホールド触媒６２の出口では、排気管２１の軸心部２１ａと外周部２１ｂとで、つまり通路断面の全体にわたって同じ温度となるわけである。これをマニホールド触媒６２の出口に直線状の温度分布で示している。
【００６６】
マニホールド触媒６２で通路断面の全体にわたって排気温度が均一化される理由は次の通りである。すなわち、マニホールド触媒６２（実際には触媒装置）が、例えばハニカム状の通路を内部に形成した円柱状の担体と、この担体に担持される三元触媒から構成されているとする。そして、三元触媒の活性化後にエンジンが理論空燃比で運転されるとする。担体の全体にわたって担持されている三元触媒により排気中の有害成分（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ）の酸化反応や還元反応が行われ、これらの化学反応によって発熱する。この発熱が担体の軸方向に継続して続けば、担体の出口では担体の外周部でも排気の温度が担体の軸心部と同じ温度まで上昇するためである。
【００６７】
そして、通路断面の全体にわたって均一な温度の排気がそのまま流れて下流側廃熱回収装置１Ｂに入力する。これを下流側廃熱回収装置１Ｂの入口に直線状の温度分布で示している。入力する排気が、軸心部２１ａが相対的に高く外周部２１ｂが相対的に低い不均一な温度分布の排気であっても、その不均一な温度分布の排気が触媒６２を通過することで、排気管２１の通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が出てくるわけである。すると、通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が下流側廃熱回収装置１Ｂに入力するので、下流側廃熱回収装置１Ｂでも、第１廃熱回収装置１Ａと同じに排気管２１の外周部２１ｂから効率よく熱回収を行うことができる。
【００６８】
次に、第４実施形態は、図１２に示したように、マニホールド触媒６２とメイン触媒６３の間の排気管２１に上流側廃熱回収装置１Ａを、メイン触媒６３の下流側の排気管２１に下流側廃熱回収装置１Ｂを設けたものである。
【００６９】
通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が上流側廃熱回収装置１Ａに入力する。上流側廃熱回収装置１Ａからは、排気管２１の軸心部２１ａ（通路断面の中心）で温度が最も高く外周部２１ｂ（通路の周辺）にゆくに従って温度が低下する不均一な温度分布の排気が出る。これを上流側廃熱回収装置１Ａの出口に曲線状の温度分布で示している。このような軸心部２１ａが相対的に高く外周部２１ｂが相対的に低い不均一な温度分布の排気がメイン触媒６３に入力すると、メイン触媒６３では通路断面の全体にわたって排気温度が均一化される。メイン触媒６３の出口では、排気管２１の軸心部２１ａと外周部２１ｂとで、つまり通路断面の全体にわたって同じ温度となるわけである。これをメイン触媒６３の出口に直線状の温度分布で示している。
【００７０】
メイン触媒６３で通路断面の全体にわたって排気温度が均一化される理由は次の通りである。すなわち、メイン触媒６３（実際には触媒装置）が、例えばハニカム状の通路を内部に形成した円柱状の担体と、この担体に担持される三元触媒から構成されているとする。そして、三元触媒の活性化後にエンジンが理論空燃比で運転されるとする。担体の全体にわたって担持されている三元触媒により排気中の有害成分（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ）の酸化反応や還元反応が行われ、これらの化学反応によって発熱する。この発熱が担体の軸方向に継続して続けば、担体の出口では担体の外周部でも排気の温度が担体の軸心部と同じ温度まで上昇するためである。
【００７１】
そして、通路断面の全体にわたって均一な温度の排気がそのまま流れて下流側廃熱回収装置１Ｂに入力する。これを下流側廃熱回収装置１Ｂの入口に直線状の温度分布で示している。入力する排気が、軸心部２１ａが相対的に高く外周部２１ｂが相対的に低い不均一な温度分布の排気であっても、その不均一な温度分布の排気が触媒６３を通過することで、通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が出てくるわけである。すると、通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が下流側廃熱回収装置１Ｂに入力するので、下流側廃熱回収装置１Ｂでも、第１廃熱回収装置１Ａと同じに排気管２１の外周部２１ｂから効率よく熱回収を行うことができる。
【００７２】
次に、第５実施形態は、図１３に示したように、マニホールド触媒６２の上流側で排気マニホールド２０の集合部に上流側廃熱回収装置１Ａを、メイン触媒６３の下流側の排気管２１に下流側廃熱回収装置１Ｂを設けたものである。
【００７３】
排気マニホールド２０集合部の通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が上流側廃熱回収装置１Ａに入力する。上流側廃熱回収装置１Ａからは、排気管２１の軸心部２１ａ（通路断面の中心）で温度が最も高く外周部２１ｂ（通路の周辺）にゆくに従って温度が低下する不均一な温度分布の排気が出てくる。これを上流側廃熱回収装置１Ａの出口に曲線状の温度分布で示している。このような軸心部２１ａが相対的に高く外周部２１ｂが相対的に低い不均一な温度分布の排気がマニホールド触媒６２に入力すると、マニホールド触媒６２では通路断面の全体にわたって排気温度が均一化される。マニホールド触媒６２の出口では、排気管２１の軸心部２１ａと外周部２１ｂとで、つまり通路断面の全体にわたって同じ温度となるわけである。これをマニホールド触媒６２の出口に直線状の温度分布で示している。
【００７４】
マニホールド触媒６２で通路断面の全体にわたって排気温度が均一化される理由は第３実施形態で説明したところと同じである。すなわち、マニホールド触媒６２（実際には触媒装置）が、例えばハニカム状の通路を内部に形成した円柱状の担体と、この担体に担持される三元触媒から構成されているとする。そして、三元触媒の活性化後にエンジンが理論空燃比で運転されるとする。担体の全体にわたって担持されている三元触媒により排気中の有害成分（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ）の酸化反応や還元反応が行われ、これらの化学反応によって発熱する。この発熱が担体の軸方向に継続して続けば、担体の出口では担体の外周部でも排気の温度が担体の軸心部と同じ温度まで上昇するためである。
【００７５】
そして、通路断面の全体にわたって均一な温度の排気がそのまま流れてメイン触媒６３に入力する。これをメイン触媒６３の入口に直線状の温度分布で示している。通路断面の全体にわたって均一な温度の排気がメイン触媒６３に入力すると、メイン触媒６３でも通路断面の全体にわたって排気温度が均一化される。これをメイン触媒６３の出口に直線状の温度分布で示している。
【００７６】
そして、通路断面の全体にわたって均一な温度の排気がそのまま流れて下流側廃熱回収装置１Ｂに入力する。これを下流側廃熱回収装置１Ｂの入口に直線状の温度分布で示している。入力する排気が、軸心部２１ａが相対的に高く外周部２１ｂが相対的に低い不均一な温度分布の排気であっても、その不均一な温度分布の排気が２つの触媒６２，６３を通過したときにも、通路断面の全体にわたって温度の均一化された排気が出てくるわけである。すると、通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が下流側廃熱回収装置１Ｂに入力するので、下流側廃熱回収装置１Ｂでも、第１廃熱回収装置１Ａと同じに排気管２１の外周部２１ｂから効率よく熱回収を行うことができる。
【００７７】
このように、第３実施形態ではマニホールド触媒６２が、第４実施形態ではメイン触媒６３が、第５実施形態では２つの触媒６２，６３が通路断面温度均し手段として働く。
【００７８】
第３、第４、第５の実施形態では、触媒がマニホールド触媒６２（第１触媒）と、メイン触媒６３（第２触媒）で構成される場合に、通路断面温度均し手段はマニホールド触媒６２とメイン触媒６３の少なくとも一方である。第３、第４、第５の実施形態によれば、通路断面温度均し手段として既設の２つの触媒６２，６３の少なくとも一方を用いるので、コストアップを回避することができる。
【００７９】
（第６実施形態）
図１４は直列に配置した第６実施形態の廃熱回収装置の概略構成図、図１５は排気マニホールド部の拡大図である。図１４において第５実施形態の図１３と同一部分には同一の符号を付している。ここで、排気マニホールド２０は、図１５に示したように集合部７１と３つの分岐部７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃとで構成されているものとする。
【００８０】
第６実施形態は、第５実施形態の変形例である。第６実施形態の上流側廃熱回収装置７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃは第５実施形態の上流側廃熱回収装置からフィン部材を削除したものである。
【００８１】
図１５に示したように、排気マニホールド２０の集合部７１にマニホールド触媒６２が設けられるので、上流側廃熱回収装置７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃは排気マニホールド２０の３つの各分岐部７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃに設けられる。ただし、図１４には１気筒分の上流側廃熱回収装置７３Ａしか示していない。
【００８２】
第６実施形態で前提とする排気マニホールド２０はエンジン本体と別体で構成されている場合であるが、この場合に限られるものでない。例えば、排気マニホールド６０をエンジン１８のシリンダヘッドと一体に形成した排気マニホールド一体型シリンダヘッドがある。この場合には、シリンダヘッドと一体的に気筒数分の上流側廃熱回収装置７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃを設けることとなる。
【００８３】
排気マニホールドの各分岐部７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃの通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が各上流側廃熱回収装置７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃに入力する。各上流側廃熱回収装置７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃからは、各排気マニホールド分岐部７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃの外周部７２Ａｂ，７２Ｂｂ，７２Ｃｂでのみ軸心部７２Ａａ，７２Ｂａ，７２Ｃａを含む残りの部位より温度が低下する不均一な温度分布の排気が出てくる。これを上流側廃熱回収装置７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃの出口に各排気マニホールド分岐部の外周部７２Ａｂ，７２Ｂｂ，７２Ｃｂでのみ曲線状の温度分布で示している。これは、フィン部材を削除した廃熱回収装置７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃであっても、各排気マニホールド分岐部の外周部７２Ａｂ，７２Ｂｂ，７２Ｃｂで多少の熱回収が行われるためである。
【００８４】
このような各排気マニホールド分岐部の外周部７２Ａｂ，７２Ｂｂ，７２Ｃｂでのみ軸心部７２Ａａ，７２Ｂａ，７２Ｃａを含む残りの部位より温度が低下する不均一な温度分布の排気が集合してマニホールド触媒６２に入力する。このとき、排気マニホールド集合部７１の軸心部７１ａ（通路断面の中心）で温度が最も高く外周部７１ｂ（通路の周辺）にゆくに従って温度が低下する不均一な温度分布の排気となり得る。これをマニホールド触媒６２の入口に曲線状の温度分布で示している。
【００８５】
排気マニホールド集合部７１の軸心部７１ａが相対的に高く外周部７１ｂが相対的に低い不均一な温度分布の排気がマニホールド触媒６２に入力すると、マニホールド触媒６２では通路断面の全体にわたって排気温度が均一化される。マニホールド触媒６２の出口では、排気管２１の軸心部２１ａと外周部２１ｂとで、つまり通路断面の全体にわたって同じ温度となるわけである。これをマニホールド触媒６２の出口に直線状の温度分布で示している。
【００８６】
マニホールド触媒６２で通路断面の全体にわたって排気温度が均一化される理由は第３実施形態で説明したところと同じである。すなわち、マニホールド触媒６２（実際には触媒装置）が、例えばハニカム状の通路を内部に形成した円柱状の担体と、この担体に担持される三元触媒から構成されているとする。そして、三元触媒の活性化後にエンジンが理論空燃比で運転されるとする。担体の全体にわたって担持されている三元触媒により排気中の有害成分（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ）の酸化反応や還元反応が行われ、これらの化学反応によって発熱する。この発熱が担体の軸方向に継続して続けば、担体の出口では担体の外周部でも排気の温度が担体の軸心部と同じ温度まで上昇するためである。
【００８７】
そして、図１４に示したように通路断面の全体にわたって均一な温度の排気がそのままメイン触媒６３に入力する。これをメイン触媒６３の入口に直線状の温度分布で示している。通路断面の全体にわたって均一な温度の排気がメイン触媒６３に入力すると、メイン触媒６３でも通路断面の全体にわたって排気温度が均一化される。これをメイン触媒６３の出口に直線状の温度分布で示している。
【００８８】
そして、通路断面の全体にわたって均一な温度の排気がそのまま流れて下流側廃熱回収装置１Ｂに入力する。これを下流側廃熱回収装置１Ｂの入口に直線状の温度分布で示している。入力する排気が、各排気マニホールド分岐部の外周部７２Ａｂ，７２Ｂｂ，７２Ｃｂでのみ軸心部７２Ａａ，７２Ｂａ，７２Ｃａを含む残りの部位より温度が低下する不均一な温度分布の排気であっても、その不均一な温度分布の排気が２つの触媒６２，６３を通過したときにも、通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が出てくるわけである。すると、排気管２１の通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が下流側廃熱回収装置１Ｂに入力するので、下流側廃熱回収装置１Ｂでも、第１廃熱回収装置１Ａと同じに排気管の外周部２１ｂから効率よく熱回収を行うことができる。
【００８９】
第６実施形態では、上流側廃熱回収装置７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃ（排気通路の上流側に有する廃熱回収装置）からフィン部材を削除している。このようにフィン部材のない上流側廃熱回収装置７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃであっても、排気から少量の熱は回収できる。そして、第６実施形態でも、上流側廃熱回収装置７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃと下流側廃熱回収装置１Ｂの間の排気通路１９に、触媒６２，６３（通路断面温度均し手段）を設けているので、下流側廃熱回収装置１Ｂにおいても効率的な熱回収を行うことができる。
【００９０】
第６実施形態では、排気マニホールドの各分岐部７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃに上流側廃熱回収装置７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃを設けている場合で説明したが、この場合に限られるものでない。例えば、マニホールド触媒の上流側であって排気マニホールドの集合部７１に１つだけの上流側廃熱回収装置７３を設ける場合であってよい。
【００９１】
（第７実施形態）
図１６は直列に配置した第７実施形態の廃熱回収装置の概略構成図である。第２実施形態の図１０と同一部分には同一の符号を付している。第７実施形態でも、第２実施形態と同様に、上流側廃熱回収装置１Ａの有するフィン部材２Ａの熱容量を相対的に小さくし、下流側廃熱回収装置１Ｂの有するフィン部材２Ｂの熱容量を相対的に大きくしている。
【００９２】
第７実施形態は、主に排気タービン８２と吸気コンプレッサ８３で構成されるターボチャージャ８１が既設であるとし、この既設の排気タービン７２を通路断面温度均し手段として利用するものである。
【００９３】
具体的に説明する。図１６に示したように、排気タービン８２の上流側の排気管２１に上流側廃熱回収装置１Ａを、排気タービン８２の下流側の排気管２１に下流側廃熱回収装置１Ｂを設ける。以下、第７実施形態の廃熱回収装置の場合の排気の挙動について説明する。通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が上流側廃熱回収装置１Ａに入力する。これを上流側廃熱回収装置１Ａの入口に直線状の温度分布で示している。
【００９４】
通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が上流側廃熱回収装置１Ａに入力すると、排気管２１の軸心部２１ａ（通路断面の中心）で温度が最も高く外周部２１ｂ（通路の周辺）にゆくに従って温度が低下する不均一な温度分布の排気が上流側廃熱回収装置１Ａから出る。これを上流側廃熱回収装置１Ａの出口に曲線状の温度分布で示している。
【００９５】
このような軸心部２１ａが相対的に高く外周部２１ｂが相対的に低い不均一な温度分布の排気が排気タービン７２に入力すると、排気タービン８２により通路断面の全体にわたって排気温度が均一化される。排気タービン８２の出口では、通路断面上のいずれの位置でも（例えば排気管２１の軸心部２１ａ、外周部２１ｂとも）均一な温度となるわけである。これを排気タービン８２の出口に直線状の温度分布で示している。
【００９６】
排気タービン８２で通路断面の全体にわたって排気温度が均一化される理由は次の通りである。すなわち、排気タービン８２で排気が攪拌され（ミキシングされ）、通路断面の全体にわたって排気の温度が均されるためである。
【００９７】
そして、排気タービン８２出口で通路断面の全体にわたって均一な温度の排気がそのまま流れて下流側廃熱回収装置１Ｂに入力する。これを下流側廃熱回収装置１Ｂの入口に直線状の温度分布で示している。すると、通路断面の全体にわたって均一な温度の排気が下流側廃熱回収装置１Ｂに入力するので、下流側廃熱回収装置１Ｂでも、第１廃熱回収装置１Ａと同じに排気管の外周部２１ｂから効率よく熱回収を行うことができる。
【００９８】
第７実施形態では、排気タービン８２と吸気コンプレッサ８３で構成されるターボチャージャ８１を備える場合に、通路断面温度均し手段は排気タービン８２である。第７実施形態によれば、通路断面温度均し手段として既設の排気タービン８２を用いるので、コストアップを回避することができる。
【００９９】
実施形態では、フィン部材５が排気管２１の断面の全てを覆うように設けられているが、フィン部材５が排気管２１の断面の全てを覆っていることは必ずしも必要ない。要は、排気によって温度上昇するフィン部材２からウォータジャケット１５内部の冷却液に熱が伝わることでフィン部材２の軸に直交する断面にフィン部材２の軸心部５から放射状に外周部６に向かう温度分布が生じることが必須である。この温度分布が生じる外周冷却型かつ常時回収型の排熱回収装置であれば、フィン部材５が排気管２１の断面の全てを覆っていなくても本発明の適用がある。
【０１００】
実施形態では、対象とするエンジンがガソリンエンジンである場合で説明したが、ディーゼルエンジンである場合にも本発明の適用がある。対象とするエンジンがディーゼルエンジンである場合には、２つの廃熱回収装置の間に設ける通路断面温度均し手段として、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）を用いればよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１Ａ  上流側廃熱回収装置（廃熱回収装置）
１Ｂ  下流側廃熱回収装置（廃熱回収装置）
２Ａ，２Ｂ  フィン部材
５  軸心部
６  外周部
１１  金属管
１５  ウォータジャケット
１８  エンジン
１９  排気通路
２０  排気マニホールド
２１  排気管
２１ａ  軸心部
２１ｂ  外周部
２３  曲がり部（通路断面温度均し手段）
６１  触媒（通路断面温度均し手段）
６２  マニホールド触媒（第１触媒、通路断面温度均し手段）
６３  メイン触媒（第２触媒、通路断面温度均し手段）
７１  排気マニホールド集合部
７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ  排気マニホールド分岐部
７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃ  上流側廃熱回収装置
８１  ターボチャージャ
８２  排気タービン（通路断面温度均し手段）
８３  吸気コンプレッサ
【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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