(57)【要約】【課題】車載レイアウトの要請に対応して供給配管と回収配管とを一方の側に設けた場合であっても、排気ガスの熱を効率良く回収することができる排気熱回収器を提供する。【解決手段】高温の排気ガスが流れる内管３と、この内管３の外側に設置されることで内管３の外周部に環状の熱回収媒体流路１１を形成する外管５と、この外管５に設置され、熱回収媒体流路１１内に熱回収媒体を供給する供給配管７と、この供給配管７と同じ側で外管５に設置され、熱回収媒体流路１１内の熱回収媒体を回収する回収配管９とを有し、供給配管７は、供給配管７および回収配管９が設けられている側とは反対側に向けて、熱回収媒体を吐出するように構成されている排気熱回収器１である。【選択図】図１
2017015045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温の排気ガスが流れる内管と、
前記内管の外側に設置されることで前記内管の外周部に環状の熱回収媒体流路を形成する外管と、
前記外管に設置され、前記熱回収媒体流路内に熱回収媒体を供給する供給配管と、
前記供給配管と同じ側で前記外管に設置され、前記熱回収媒体流路内の熱回収媒体を回収する回収配管と、
を有し、前記供給配管は、前記供給配管および前記回収配管が設けられている側とは反対側に向けて、熱回収媒体を吐出するように構成されていることを特徴とする排気熱回収器。
【請求項２】
請求項１に記載の排気熱回収器において、
前記供給配管と前記回収配管とは、少なくとも一部が、お互いが平行になって延びていることを特徴とする排気熱回収器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の排気熱回収器において、
前記供給配管、前記回収配管の少なくとも一方の配管の延伸方向が、環状の前記熱回収媒体流路の接線方向と一致していることを特徴とする排気熱回収器。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の排気熱回収器において、
前記供給配管、前記回収配管の少なくとも一方の配管が、熱回収媒体流路内に突出していることを特徴とする排気熱回収器。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の排気熱回収器において、
前記環状の熱回収媒体流路は、前記供給配管から前記回収配管に至る長さの長い流路と、前記供給配管から前記回収配管に至る長さの短い流路とで構成されており、前記長さの短い流路には、前記熱回収媒体流路における熱回収媒体の流れを抑制するかもしくは防止する流路閉塞部が設けられていることを特徴とする排気熱回収器。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の排気熱回収器において、
前記供給配管と前記回収配管とは、前記外管に近づくにしたがって、お互いの間隔が次第に大きくなっていることを特徴とする排気熱回収器。
【請求項７】
高温の排気ガスが流れる内管と、
前記内管の外側に設置されることで前記内管の外周部に環状の熱回収媒体流路を形成する外管と、
前記外管に設置され、前記熱回収媒体流路内に熱回収媒体を供給する供給配管と、
前記供給配管と同じ側で前記外管に設置され、前記熱回収媒体流路内の熱回収媒体を回収する回収配管と、
を有し、前記環状の熱回収媒体流路は、前記供給配管から前記回収配管に至る長さの長い流路と、前記供給配管から前記回収配管に至る長さの短い流路とで構成されており、前記長さの短い流路には、前記熱回収媒体流路における熱回収媒体の流れを抑制するかもしくは防止する流路閉塞部が設けられていることを特徴とする排気熱回収器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気熱回収器に係り、特に、内管の外周部に熱回収媒体流路が設けられているものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図５や図６で示すように、筒状の排気管２０１の内部に熱回収材２０３を設け、排気管２０１の外側に外管２０２を設けることで、環状の熱回収媒体流路２０５を形成し、排気管２０１内を流れる高温の排気ガスの熱を、熱回収材２０３を介して熱回収媒体流路２０５を流れる水等の熱回収媒体で回収する構成の排気熱回収器２０７が知られている。
【０００３】
従来の排気熱回収器２０７では、環状の熱回収媒体流路２０５の一方の側から延出している熱回収媒体供給配管（供給配管）２０９から熱回収媒体を熱回収媒体流路２０５に供給し、環状の熱回収媒体流路２０５の他方の側から延出している熱回収媒体回収配管（回収配管）２１１から熱回収媒体流路２０５の熱回収媒体を回収している。
【０００４】
なお、従来の技術に関する文献として、たとえば、特許文献１を掲げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２２９８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、車載レイアウトの要請により、供給配管と回収配管とを排気熱回収器の一方の側に設置する場合がある。
【０００７】
図６で示す従来の排気熱回収器２０７では、供給配管２０９から供給された熱回収媒体が、環状の熱回収媒体流路２０５の左側の半円弧状の部位２１３と、右側の半円弧状の部位２１５とにほぼ均等に流れる。
【０００８】
一方、図７で示すように、供給配管２０９と回収配管２１１とを排気熱回収器２０７の一方の側に設置すると、供給配管２０９から供給された熱回収媒体が、長流路２１７よりも短流路２１９に多く流れてしまう。すなわち、熱回収媒体のショートサーキットが形成されてしまう。ショートサーキットが形成されることで、熱の回収効率が悪化するという問題がある。
【０００９】
なお、長流路２１７とは、環状の熱回収媒体流路２０５のうちの、供給配管２０９から回収配管２１１に至る２つの流路のうちの円弧状の長い流路であり、短流路２１９とは、供給配管２０９から回収配管２１１に至る２つの流路のうちの円弧状の短い流路である。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、車載レイアウトの要請に対応して供給配管と回収配管とを一方の側に設けた場合であっても、排気ガスの熱を効率良く回収することができる排気熱回収器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】
【００１１】
本発明は、高温の排気ガスが流れる内管と、前記内管の外側に設置されることで前記内管の外周部に環状の熱回収媒体流路を形成する外管と、前記外管に設置され、前記熱回収媒体流路内に熱回収媒体を供給する供給配管と、前記供給配管と同じ側で前記外管に設置され、前記熱回収媒体流路内の熱回収媒体を回収する回収配管とを有し、前記供給配管は、前記供給配管および前記回収配管が設けられている側とは反対側に向けて、熱回収媒体を吐出するように構成されている排気熱回収器である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、車載レイアウトの要請に対応して供給配管と回収配管とを一方の側に設けた場合であっても、排気ガスの熱を効率良く回収することができる排気熱回収器を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る排気熱回収器の概略構成を示す図である。
【図２】１つ目の変形例に係る排気熱回収器の概略構成を示す図である。
【図３】２つ目の変形例に係る排気熱回収器の概略構成を示す図である。
【図４】３つ目の変形例に係る排気熱回収器の概略構成を示す図である。
【図５】従来の排気熱回収器の概略構成を示す図である。
【図６】図５におけるＶＩ―ＶＩ矢視図である。
【図７】比較例に係る排気熱回収器の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に示す本発明の実施形態に係る排気熱回収器（排気熱回収装置）１は、従来の排気熱回収器と同様にして、内管（内側部材）３と、外管（外側部材）５と、供給配管７と、回収配管９とを備えて構成されている。
【００１５】
筒状（たとえば、円筒状）に形成されている内管３の内部を、たとえば、自動車のエンジンから排出される高温の排気ガス（他の高温のガスであってもよいし、さらに他の高温の流体であってもよい）が流れるようになっている。
【００１６】
筒状（たとえば、円筒状）に形成されている外管５が、内管３の外側に設置されることで内管３の外周部に環状（たとえば、円環状）の熱回収媒体流路１１を形成されている。
【００１７】
供給配管７は、筒状（たとえば、円筒状）に形成されており、外管５に設置されて、熱回収媒体流路１１内に熱回収媒体（水等の液体）を供給するようになっている。
【００１８】
回収配管９も筒状（たとえば、円筒状）に形成されている。回収配管９は、供給配管７の近傍であって供給配管７と同じ側で外管５に設置されて、熱回収媒体流路１１内の熱回収媒体を回収するようになっている。
【００１９】
そして、内管３内を流れる高温の排気ガスの熱を、内管３の内部に設置されている熱回収材(図示せず)を介し、熱回収媒体流路１１内を流れる水等の熱回収媒体で回収するようになっている。
【００２０】
さらに説明すると、外管５もしくは内管３の一端や他端には他の配管（図示せず）が接続され、これらの他の配管内を、内管３内に入る排気ガスと、内管３内から出てきた排気ガスが流れるようになっている。
【００２１】
外管５は、たとえば、一対の小径部（たとえば、円筒状の小径部）１３，１５と、拡管部（たとえば、円筒状の大径部）１７とを備えて構成されている（図５参照）。外管５の中心軸Ｃ１の延伸方向で、一方の小径部１３、大径部１７、他方の小径部１５がこの順にならんでいる。各小径部１３，１５の中心軸Ｃ１と、大径部１７の中心軸とは、お互いが一致している。一方の小径部１３の内径と、他方の小径部１５の内径と、内管３の外径とはお互いが等しくなっており、大径部１７の内径は、内管３の外径よりも大きくなっている。
【００２２】
外管５が内管３に設置された状態では、内管３の中心軸と、外管５の中心軸Ｃ１とがお互いに一致している。また、外管５が内管３に設置された状態では、内管３や外管５の中心軸Ｃ１の延伸方向で、外管５の一方の小径部（上流側小径部）１３の内面が、内管３の外面に係合（たとえば、面接触）しており、外管５の他方の小径部（上流側小径部）１５の内面も、内管３の外面に係合（たとえば、面接触）している。これにより、外管５の大径部１７と内管３とによって、円環状の空間である熱回収媒体流路１１が形成されている。
【００２３】
排気熱回収器１では、供給配管７が、供給配管７および回収配管９が設けられている側とは反対側の環状の熱回収媒体流路１１（長流路１１Ａ）内に向けて、熱回収媒体を吐出するように構成されている。
【００２４】
供給配管７と回収配管９とは、たとえば、車載レイアウトの関係上、上述したように、外管５の同じ側、すなわち、外管５の一方の側に設けられている。したがって、外管５の中心軸Ｃ１の延伸方向から見ると、図１等で示すように、時計の文字板の９時から時計まわりで３時までの間に相当する部位に、供給配管７と回収配管９とが設けられている。
【００２５】
なお、図１等では、供給配管７と回収配管９とが設けられている一方の側が上側になっているが、上記一方の側が、下側もしくは一方もしくは他方の側方側になっていてもよい。
【００２６】
また、供給配管７と回収配管９とを外管５の同じ側に設けると、環状の熱回収媒体流路１１は、供給配管７から回収配管９に至る長さの長い円弧状の流路（上述した長流路）１１Ａと、供給配管７から回収配管９に至る長さの短い円弧状の流路（短流路）１１Ｂとで構成される。
【００２７】
供給配管９は、長流路１１Ａに向かって熱回収媒体を吐出するようになっている。長流路１１Ａに向かって吐出された熱回収媒体は、短流路１１Ｂよりも長流路１１Ａに多く流れるようになっている。長流路１１Ａを流れる熱回収媒体の流量と、短流路１１Ｂを流れる熱回収媒体の流量（一定の時間あたりの流量）との比は、たとえば、長流路１１Ａの円弧の長さと短流路１１Ｂの円弧の長さとの比とほぼ等しくなっている。
【００２８】
供給配管７が長流路１１Ａ内に向かって、熱回収媒体を吐出する構成について例を掲げてさらに説明する。
【００２９】
図１等で示すように、内管３や外管５の中心軸Ｃ１の延伸方向から見たときに、外管５近傍における供給配管７の円筒状の部位の中心軸Ｃ３の延長線上に、内管３および外管５の点状の中心軸Ｃ１が位置しておらず（中心軸Ｃ１が中心軸Ｃ３の延長線からはずれており）、中心軸Ｃ３を境とした一方の側（図１では、中心軸Ｃ３の右側）に、内管３および外管５の点状の中心軸Ｃ１と、回収配管９と外管５とがお互いに接続されている部位とが存在している。
【００３０】
そして、供給配管７と外管５とがお互いに接続されている部位と、中心軸Ｃ１との間の距離の値よりも、供給配管７と外管５とがお互いに接続されている部位と、回収配管９と外管５とがお互いに接続されている部位との間の距離の値の方が大きくなっている。たとえば、中心軸Ｃ３と、中心軸Ｃ１との間の距離Ｌ１よりも、中心軸Ｃ３と、回収配管９の中心軸Ｃ７との間の距離Ｌ３が大きくなっている。
【００３１】
なお、内管３や外管５の中心軸Ｃ１の延伸方向から見たときに、回収配管９は、供給配管７に対して、たとえば、線対称に設けられている。上記線対称の対称軸Ｃ５は、内管３や外管５の中心軸Ｃ１と、長流路１１Ａの円弧の中央と、短流路１１Ｂの円弧の中央とを通っている。
【００３２】
また、供給配管７と回収配管９とは、少なくとも一部（たとえば、外管５近傍の部位）が、お互いが平行になって延びている。図１や図２で示す排気熱回収器１では、供給配管７の中心軸Ｃ３と回収配管９の中心軸Ｃ７とがお互いに平行になっている。
【００３３】
図１で示す排気熱回収器１では、供給配管７の端部と、回収配管９の端部とが熱回収媒体流路１１内に突出している。なお、供給配管７の端部、回収配管９の端部の少なくとも一方の配管の端部が、熱回収媒体流路１１内に突出している構成であってもよい。
【００３４】
ここで、排気熱回収器１の動作について説明する。
【００３５】
自動車のエンジンが稼働しており、高温の排気ガスが図１の紙面の手前側から奥側に向かって、内管３内を流れている。
【００３６】
熱回収媒体流路１１内の熱回収媒体の流れは、供給配管７による熱回収媒体の供給と、回収配管９による熱回収媒体の回収とによって発生する。供給配管７から吐出された熱回収媒体は、主として、長流路１１Ａに流れ、短流路１１Ｂにはわずかに流れる。
【００３７】
このとき、内管３内に設置されている熱回収部材（図示せず）で排気ガスの熱を吸収し、この吸収した熱が、熱回収部材と内管３とを通って、熱回収媒体流路１１内の熱回収媒体を温める。
【００３８】
排気熱回収器１によれば、車載レイアウトの要請に対応して供給配管７と回収配管９とを一方の側に設けた場合であっても、供給配管７が、供給配管７および回収配管９が設けられている側とは反対側の環状の熱回収媒体流路１１（長流路１１Ａ）内に向かって、熱回収媒体を吐出するように構成されているので、供給配管７から吐出された熱回収媒体が長流路１１Ａに主に流れる。これにより、ショートサーキットが形成されず、排気ガスの熱を効率良く回収することができる。
【００３９】
また、排気熱回収器１によれば、供給配管７と回収配管９とが、お互いが平行になって延びているので、各配管７，９をより狭いスペースに設けることができるとともに、供給配管７から、長流路１１Ａ内に向かって吐出され、長流路１１Ａ内を流れてきた熱回収媒体を回収しやすくなる。
【００４０】
また、排気熱回収器１によれば、供給配管７の端部が、熱回収媒体流路１１内に突出しているので、供給配管７から、長流路１１Ａ内に向かって、熱回収媒体を一層確実に吐出することができる。また、回収配管９の端部が、熱回収媒体流路１１内に突出していることで、長流路１１Ａ内を流れてきた熱回収媒体を回収しやすくなる。
【００４１】
ところで、図２で示すように、排気熱回収器１において、供給配管７および回収配管９の延伸方向が、環状の熱回収媒体流路１１の接線方向と一致するようにしてもよい。
【００４２】
さらに説明すると、内管３や外管５の中心軸Ｃ１の延伸方向から見ると、環状の熱回収媒体流路１１は、内管３の円形状の外周面と、外管５の円形状の内周面（内管３の外周面の直径よりも大きく、内管３の外周面と同軸の内周面）とで囲まれたリング形状になっている。ここで、外管５の円形状の内周面の直径の値と、内管３の外周面の直径の値との和に１／２を掛けることでもとめられた値を直径とし、中心が内管３や外管５の中心と一致している円をピッチ円Ｃ９とする。
【００４３】
内管３や外管５の中心軸Ｃ１の延伸方向から見ると、供給配管７の中心軸Ｃ３が、ピッチ円Ｃ９に接している。回収配管９の中心軸Ｃ７も、ピッチ円Ｃ９に接している。ただし、供給配管７の中心軸Ｃ３とピッチ円Ｃ９とがお互い接触している箇所と、回収配管９の中心軸Ｃ７とピッチ円Ｃ９とがお互い接触している箇所とは、たとえば、内管３や外管５の中心軸Ｃ１まわりで１８０°ずれていることでお互いが異なっている。
【００４４】
また、内管３や外管５の中心軸Ｃ１の延伸方向から見ると、供給配管７の内径や回収配管９の内径と、環状の熱回収媒体流路１１の幅（外管５の内周面の直径と内管３の外周面の直径との差を１／２にした値）とは、お互いがほぼ一致している。
【００４５】
なお、内管３や外管５の中心軸Ｃ１の延伸方向から見たときに、供給配管７の中心軸Ｃ３や回収配管９の中心軸Ｃ７の位置がピッチ円Ｃ９からずれていてもよい。たとえば、供給配管７の中心軸Ｃ３や回収配管９の中心軸Ｃ７が、環状の熱回収媒体流路１１内を通過していればよい。
【００４６】
また、内管３や外管５の中心軸Ｃ１の延伸方向に対して直交する所定の方向（供給配管７の中心軸Ｃ３や回収配管９の中心軸Ｃ７の延伸方向を除く）から見ると、供給配管７の中心軸Ｃ３と回収配管９の中心軸Ｃ７とは、内管３や外管５の中心軸Ｃ１と直交している。
【００４７】
また、排気熱回収器１によれば、供給配管７の延伸方向が、環状の熱回収媒体流路１１の接線方向と一致しているので、供給配管７から長流路１１Ａ内に向かって、熱回収媒体を一層確実に吐出することができる。また、回収配管９の延伸方向が、環状の熱回収媒体流路１１の接線方向と一致していることで、長流路１１Ａ内を流れてきた熱回収媒体を回収しやすくなる。
【００４８】
なお、供給配管７、回収配管９の少なくとも一方の配管の延伸方向が、環状の熱回収媒体流路１１の接線方向と一致している構成であってもよい。
【００４９】
また、図３で示すように、排気熱回収器１において、供給配管７と回収配管９とが、外管５の近傍の部位で、外管５に近づくにしたがって、お互いの間隔が次第に大きくなっているように構成してもよい。
【００５０】
このように、構成することで、供給配管７と回収配管９と熱回収媒体流路１１とにおける流路抵抗を小さくすることができ、供給配管７から、長流路１１Ａ内に向かって、熱回収媒体を一層確実に吐出することができとともに、長流路１１Ａ内を流れてきた熱回収媒体を回収配管９で回収しやすくなる。
【００５１】
外管５から離れた部位では、供給配管７と回収配管９とがお互いに接触もしくは接近して平行に延びているので、設置スペースを一層小さくすることができる。
【００５２】
また、図４で示すように、排気熱回収器１において、短流路１１Ｂの途中に、熱回収媒体流路流路１１（短流路１１Ｂ）における熱回収媒体の流れを抑制するかもしくは防止する流路閉塞部１９が設けられていてもよい。
【００５３】
流路閉塞部１９は、たとえば、外管５の一部を変形して形成された内側に凸な凸部で形成されているが、流路閉塞部１９を、外管５とは別体で形成し、その後、外管５に一体的に設けてもよい。また、図４では、流路閉塞部１９の先端と内管３とは、わずかな距離Ｌ５だけあいているが、流路閉塞部１９の先端が内管３に接触していてもよい。また、流路閉塞部１９を外管５に設けることに代えてもしくは加えて、内管３に設けてもよい。
【００５４】
さらに、流路閉塞部１９は、図４の紙面に直交する方向で、熱回収媒体流路１１の全長（環状の熱回収媒体流路１１の母線の全長）にわたって、連続して形成されているが、流路閉塞部１９が図４の紙面に直交する方向で断続的に設けられていてもよい。
【００５５】
また、供給配管７と回収配管９とがお互いが非平行になっているが、供給配管７と回収配管９とがお互いが平行になっていてもよい。つまり、図１〜図３で示す排気熱回収器１に流路閉塞部１９を設けてもよい。
【００５６】
短流路１１Ｂに流路閉塞部１９が設けられていることで、ショートサーキットが生成されることを一層確実に回避することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１  排気熱回収器
３  内管
５  外管
７  供給配管
９  回収配管
１１  熱回収媒体流路
１１Ａ  長い流路（長流路）
１１Ｂ  短い流路（短流路）
１９  流路閉塞部
【図１】
2017015045.tif 000003
【図２】
2017015045.tif 000004
【図３】
2017015045.tif 000005
【図４】
2017015045.tif 000006
【図５】
2017015045.tif 000007
【図６】
2017015045.tif 000008
【図７】
2017015045.tif 000009