(57)【要約】【課題】加熱流体のシール性を確保しつつ、熱応力を緩和することができる排熱回収器を提供する【解決手段】ダクト部１２０における各連結部１５１、１５２との接続部にカバー部１２１を一体に形成し、各連結部１５１、１５２とカバー部１２２との隙間に貫通穴を有する第１、第２ワッシャ１８、１９を設け、第１ワッシャ１８を各連結部１５１、１５２に対して摺動可能にし、第２ワッシャ１９をカバー部１２１に対して摺動可能にし、第１ワッシャ１８の外径を第２ワッシャ１９の外径より小さくし、第２ワッシャ１９の貫通穴の内径を第１ワッシャ１８の貫通穴の内径以上、第１ワッシャ１８の外径未満の範囲内にし、カバー部１２１と第１ワッシャ１８との間に、蒸発側連結部１５１および凝縮側連結部１５２間において発生する蒸発部１１０とダクト部１２０との熱膨張差を吸収するための隙間１７を設定し、第１、第２ワッシャ１８、１９により迷路構造を構成する。【選択図】図２
2009062915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱流体が流通する筐体（１２０）内に配置され、前記加熱流体と内部に封入された蒸発および凝縮可能な作動流体との間で熱交換を行い、前記作動流体を蒸発させる蒸発部（１１０）と、
被加熱流体が流通する被加熱流体経路内に配置され、前記蒸発部（１１０）で蒸発した前記作動流体と前記被加熱流体との間で熱交換を行い、前記作動流体を凝縮させる凝縮部（１３０）と、
前記蒸発部（１１０）で蒸発した前記作動流体を前記凝縮部（１３０）に導く蒸発側連結部（１５１）と、
前記凝縮部（１３０）で凝縮した前記作動流体を前記蒸発部（１１０）に導く凝縮側連結部（１５２）とを備える排熱回収器であって、
前記筐体（１２０）における前記蒸発側連結部（１５１）および前記凝縮側連結部（１５２）のうち少なくとも一方との接続部には、当該少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）の外周面を覆うカバー部（１２１）が、前記筐体（１２０）と一体に形成されており、
前記少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）と前記カバー部（１２２）との間に設定された隙間には、前記少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）が挿入される貫通穴を有する第１、第２プレート（１８、１９）が設けられており、
前記第１プレート（１８）は前記少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）に対して摺動可能になっているとともに、前記第２プレート（１９）は前記カバー部（１２１）に対して摺動可能になっており、
前記第１プレート（１８）の外径は、前記第２プレート（１９）の外径より小さくなっているとともに、前記第２プレート（１９）の前記貫通穴の内径は、前記第１プレート（１８）の前記貫通穴の内径以上、前記第１プレート（１８）の外径未満の範囲内になっており、
前記カバー部（１２１）と前記第１プレート（１８）との間には、前記蒸発側連結部（１５１）および前記凝縮側連結部（１５２）間において発生する前記蒸発部（１１０）と前記筐体（１２０）との熱膨張差を吸収するための隙間（１７）が設定されており、
前記第１、第２プレート（１８、１９）により迷路構造が構成されていることを特徴とする排熱回収器。
【請求項２】
前記蒸発側連結部（１５１）および前記凝縮側連結部（１５２）の配置方向を連結部配置方向としたとき、
前記カバー部（１２１）と前記第１プレート（１８）との間の前記連結部配置方向における距離のうち、他方の前記連結部から遠い側の距離が、前記蒸発側連結部（１５１）および前記凝縮側連結部（１５２）間において発生する前記蒸発部（１１０）および前記筐体（１２０）の前記連結部配置方向の熱膨張に起因する前記カバー部（１２１）と前記少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）との隙間の変化量より大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の排熱回収器。
【請求項３】
前記第２プレート（１９）と前記少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）との間には、前記蒸発側連結部（１５１）および前記凝縮側連結部（１５２）間において発生する前記蒸発部（１１０）と前記筐体（１２０）との熱膨張差を吸収するための隙間（１７０）が設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の排熱回収器
【請求項４】
前記第２プレート（１９）と前記少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）との間の前記連結部配置方向における距離のうち、他方の前記連結部から遠い側の距離（Ｚ）が、前記蒸発側連結部（１５１）および前記凝縮側連結部（１５２）間において、前記蒸発部（１１０）と前記筐体（１２０）との間で前記連結部配置方向に発生する熱膨張に起因する前記カバー部（１２１）と前記少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）との隙間の変化量より大きく設定されていることを特徴とする請求項３に記載の排熱回収器。
【請求項５】
前記カバー部（１２１）には、前記第１、第２プレート（１８、１９）が前記カバー部（１２１）より前記凝縮部（１３０）側に移動することを規制する蓋部（１２２）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の排熱回収器。
【請求項６】
前記少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）と前記カバー部（１２２）との間に設定された隙間には、２つの前記第１プレート（１８）および１つの前記第２プレート（１９）が設けられており、
前記１つの第２プレート（１９）が、前記２つの第１プレート（１８）間に配置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の排熱回収器。
【請求項７】
前記少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）と前記蒸発部（１１０）とを接続するジョイント（１６）を備え、
前記ジョイント（１６）は、前記蒸発部（１１０）側に大径部（１６１）、前記少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）側に小径部（１６２）を有しており、
前記第１、第２プレート（１８、１９）は、前記小径部（１６２）と前記カバー部（１２２）との間の隙間に設けられており、
前記第１、第２プレート（１８、１９）の前記貫通穴の内径は、前記大径部（１６１）の外径より小さく形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の排熱回収器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両に用いられる排熱回収器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヒートパイプの原理を利用して車両のエンジンの排気系から排気ガスの排気熱を回収して、この排気熱を暖機促進等に利用する技術が知られている。
【０００３】
このような排熱回収器は、エンジンの排気管内にヒートパイプの蒸発部を配設するとともに、エンジンの冷却水経路内にヒートパイプの凝縮部を配設し、排気ガスの排気熱によって冷却水を加熱している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、ヒートパイプの原理を利用した熱交換器として、ループ型ヒートパイプ式熱交換器が提案されている（例えば、特許文献２参照）。これは、閉ループを形成する密閉された循環経路と、循環経路内に封入され、蒸発および凝縮可能な作動流体と、循環経路に配設され、外部からの入熱により作動流体を蒸発させる蒸発部と、循環経路の蒸発部より高い位置に配設され、蒸発部で蒸発した作動流体と外部からの被加熱流体との間で熱交換を行う凝縮部とを有するものである。
【特許文献１】特開昭６２−２６８７２２号公報
【特許文献２】特開平４−４５３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両への搭載性に有利な、簡素でコンパクトな構造の排熱回収器を提供しようとする場合、蒸発部と凝縮部を一体に構成する事が望ましい。一例を示すと、複数本のヒートパイプを有する蒸発部と凝縮部とが水平方向に隣接して配置され、蒸発部で蒸発した作動流体を凝縮部に導く蒸発側連結部と、凝縮部で凝縮した作動流体を蒸発部に導く凝縮側連結部とを備えるような構成が考えられる。このとき、蒸発部は排気ガス（加熱流体）が流通する筐体内に配置されており、各連結部は筐体に接合されている。
【０００６】
このような排熱回収器において、蒸発部と筐体との間の温度差が生じると、各連結部における筐体との根付部に熱膨張差に起因する熱応力が発生するという問題がある。これに対し、筐体における各連結部が接合された面にスリットを設けることで熱膨張差に起因する熱応力を吸収する手段が考えられるが、スリットから筐体外部への排気ガスの流出を防止する、すなわち排気ガスのシール性を確保することが困難である。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、加熱流体のシール性を確保しつつ、熱応力を緩和することができる排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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明では、筐体（１２０）における蒸発側連結部（１５１）および凝縮側連結部（１５２）のうち少なくとも一方との接続部には、当該少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）の外周面を覆うカバー部（１２１）が、筐体（１２０）と一体に形成されており、少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）とカバー部（１２２）との間に設定された隙間には、少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）が挿入される貫通穴を有する第１、第２プレート（１８、１９）が設けられており、第１プレート（１８）は少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）に対して摺動可能になっているとともに、第２プレート（１９）はカバー部（１２１）に対して摺動可能になっており、第１プレート（１８）の外径は、第２プレート（１９）の外径より小さくなっているとともに、第２プレート（１９）の貫通穴の内径は、第１プレート（１８）の貫通穴の内径以上、第１プレート（１８）の外径未満の範囲内になっており、カバー部（１２１）と第１プレート（１８）との間には、蒸発側連結部（１５１）および凝縮側連結部（１５２）間において発生する蒸発部（１１０）と筐体（１２０）との熱膨張差を吸収するための隙間（１７）が設定されており、第１、第２プレート（１８、１９）により迷路構造が構成されていることを特徴としている。
【０００９】
筐体（１２０）内に加熱流体が流通すると、筐体（１２０）および蒸発部（１１０）が熱膨張し、筐体（１２０）と一体に形成されているカバー部（１２１）と、蒸発部（１１０）に熱的に接続されている少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）とが、連結部配置方向外側（各連結部（１５１、１５２）同士が離れる方向、他の連結部から遠ざかる方向）にそれぞれ変位する。このとき、外部に露出している筐体（１２０）と、外部に露出していない蒸発部（１１０）とでは熱膨張量が異なる、すなわち筐体（１２０）と蒸発部（１１０）との間に熱膨張差が発生するため、カバー部（１２１）と少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）との連結部配置方向外側の隙間が減少する。そして、カバー部（１２１）と少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）との隙間が０になり、カバー部（１２１）と少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）とが接触すると、その接触部に熱応力が発生する。
【００１０】
これに対し、カバー部（１２１）と第１プレート（１８）との間に、蒸発側連結部（１５１）および凝縮側連結部（１５２）間において発生する蒸発部（１１０）と筐体（１２０）との熱膨張差を吸収するための隙間（１７）を設定することで、筐体（１２０）と蒸発部（１１０）との間の熱膨張差によりカバー部（１２１）と少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）との隙間が減少したときに、カバー部（１２１）と第１プレート（１８）とが接触することを防止できる。したがって、筐体（１２０）と蒸発部（１１０）との熱膨張差に起因する熱応力の発生を抑制することができる。
【００１１】
また、第１、第２プレート（１８、１９）により、カバー部（１２１）と少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）間の隙間に迷路構造を構成することで、カバー部（１２１）と少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）間の隙間から筐体（１２０）の外部に加熱流体が流出することを抑制できる。したがって、加熱流体のシール性を確保しつつ、熱応力を緩和することが可能となる。
【００１２】
なお、「迷路構造」とは、周知のごとく、通路の入口側から出口側までに至る部位に、通路が屈曲する部位を少なくとも一カ所設けることにより、通路を流通する流体が直線的に流通することができないようにしたものである。
【００１３】
また、上記特徴の排熱回収器において、蒸発側連結部（１５１）および凝縮側連結部（１５２）の配置方向を連結部配置方向としたとき、カバー部（１２１）と第１プレート（１８）との間の連結部配置方向における距離のうち、他方の連結部から遠い側の距離が、蒸発側連結部（１５１）および凝縮側連結部（１５２）間において発生する蒸発部（１１０）および筐体（１２０）の連結部配置方向の熱膨張に起因するカバー部（１２１）と少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）との隙間の変化量より大きく設定されていてもよい。
【００１４】
また、上記特徴の排熱回収器において、第２プレート（１９）と少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）との間には、蒸発側連結部（１５１）および凝縮側連結部（１５２）間において発生する蒸発部（１１０）と筐体（１２０）との熱膨張差を吸収するための隙間（１７０）が設定されていてもよい。
【００１５】
これによれば、筐体（１２０）と蒸発部（１１０）との間の熱膨張差によりカバー部（１２１）と少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）との隙間が減少したときに、第２プレート（１９）の貫通穴と少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）とが接触することを防止できる。したがって、筐体（１２０）と蒸発部（１１０）との熱膨張差に起因する熱応力の発生をより抑制することが可能となる。
【００１６】
この場合、第２プレート（１９）と少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）との間の連結部配置方向における距離のうち、他方の連結部から遠い側の距離（Ｚ）が、蒸発側連結部（１５１）および凝縮側連結部（１５２）間において、蒸発部（１１０）と筐体（１２０）との間で連結部配置方向に発生する熱膨張に起因するカバー部（１２１）と少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）との隙間の変化量より大きく設定されていてもよい。
【００１７】
また、上記特徴の排熱回収器において、カバー部（１２１）には、第１、第２プレート（１８、１９）がカバー部（１２１）より凝縮部（１３０）側に移動することを規制する蓋部（１２２）が設けられていてもよい。
【００１８】
これによれば、第１、第２プレート（１８、１９）が凝縮部（１３０）側に移動することを規制することができるため、加熱流体のシール性を確実に確保しつつ、熱応力を確実に緩和することが可能となる。
【００１９】
また、上記特徴の排熱回収器において、少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）とカバー部（１２２）との間に設定された隙間には、２つの第１プレート（１８）および１つの第２プレート（１９）が設けられており、１つの第２プレート（１９）が、２つの第１プレート（１８）間に配置されていてもよい。
【００２０】
また、上記特徴の排熱回収器において、少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）と蒸発部（１１０）とを接続するジョイント（１６）を備え、ジョイント（１６）は、蒸発部（１１０）側に大径部（１６１）、少なくとも一方の連結部（１５１、１５２）側に小径部（１６２）を有しており、第１、第２プレート（１８、１９）は、小径部（１６２）とカバー部（１２２）との間の隙間に設けられており、第１、第２プレート（１８、１９）の貫通穴の内径は、大径部（１６１）の外径より小さく形成されていてもよい。
【００２１】
これによれば、第１、第２プレート（１８、１９）が蒸発部（１１０）側に移動することを規制することができるため、加熱流体のシール性を確実に確保しつつ、熱応力を確実に緩和することが可能となる。
【００２２】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。本実施形態の排熱回収器１００は、車両のエンジン（内燃機関）の排気系から排気ガスの排気熱を回収して、この排気熱を暖機促進等に利用するものである。なお、排気ガスが本発明の加熱流体に相当し、エンジン冷却水が被加熱流体に相当している。
【００２４】
図１は、本実施形態に係る排熱回収器１００の車両への搭載状態を示す模式図である。図１に示すように、エンジン１０は水冷式の内燃機関であり、燃料が燃焼した後の排気ガスが排出される排気筒１１を有している。エンジン１０は、エンジン１０冷却用のエンジン冷却水（以下、冷却水と略す）が循環するラジエータ回路２０と、このラジエータ回路２０とは別の流路として冷却水が循環する排熱回収回路３０と、空調空気加熱用のヒータコア４１に冷却水（温水）が循環するヒータ回路４０とを有している。
【００２５】
ラジエータ回路２０にはラジエータ２１が設けられており、ラジエータ２１は、ウォータポンプ２２によって循環される冷却水を外気との熱交換により冷却する。ラジエータ回路２０中にはラジエータ２１を迂回して冷却水が流通するバイパス流路２３が設けられており、サーモスタット２４によってラジエータ２１を流通する冷却水量とバイパス流路２３を流通する冷却水量とが調節されるようになっている。特に暖機時においてはバイパス流路２３側の冷却水量が増加されて暖機が促進される。つまり、ラジエータ２１による冷却水の過冷却が防止される。
【００２６】
排熱回収回路３０は、ラジエータ回路２０のエンジン出口部から分岐して、ウォータポンプ２２に接続される流路であり、ウォータポンプ２２によって冷却水が循環されるようになっている。排熱回収回路３０の途中には後述する排熱回収器１００の水タンク１４０（凝縮部１３０）が接続されている。
【００２７】
また、ヒータ回路４０は、ラジエータ回路２０のエンジン出口部とは異なる部位から冷却水（温水）が流出して、排熱回収回路３０の下流側に合流する回路としている。このヒータ回路４０には、暖房用熱交換器としてのヒータコア４１が設けられており、上記のウォータポンプ２２によって冷却水（温水）が循環されるようにしている。ヒータコア４１は、図示しない空調ユニットの空調ケース内に配設されており、送風機によって送風される空調空気を温水との熱交換により加熱する。
【００２８】
図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図２に示すように、本実施形態の排熱回収器１００は、蒸発部１１０、ダクト部１２０、凝縮部１３０、水タンク１４０等を有しており、蒸発部１１０と凝縮部１３０とが互いに接続されることでループ式のヒートパイプ１０１を形成している。
【００２９】
ヒートパイプ１０１には図示しない封入部が設けられており、この封入部からヒートパイプ１０１内が真空引き（減圧）され、作動媒体が封入された後に封入部は封止されている。作動媒体は、ここでは水を使用している。なお、作動媒体としては、水の他にアルコール、フロロカーボン、フロン等を用いてもよい。
【００３０】
蒸発部１１０は、内部を排気ガスが流通するダクト部１２０内に収容されている。また、蒸発部１１０は、排気ガスと後述する作動流体との間で熱交換を行い、作動流体を蒸発させるようになっている。なお、ダクト部１２０が、本発明の筐体に相当している。
【００３１】
凝縮部１３０は、排気筒１１の外部に設けられており、排熱回収回路３０（図１参照）内に配置される水タンク１４０内に設けられている。また、凝縮部１３０は、蒸発部１１０で蒸発した作動流体と冷却水との間で熱交換を行い、作動流体を凝縮させるようになっている。水タンク１４０には、エンジンの冷却水出口側に接続される冷却水流入口（図示せず）と、エンジンの冷却水入口側に接続される冷却水流出口（図示せず）とが設けられている。なお、水タンク１４０が、本発明の被加熱流体経路に相当している。
【００３２】
蒸発部１１０および凝縮部１３０は、水平方向に隣接するように配置されている。通常、排気筒１１は車両前後方向に亘って設けられているため、蒸発部１１０および凝縮部１３０の配置方向は、車両幅方向に一致している。
【００３３】
次に、蒸発部１１０の構成について説明する。蒸発部１１０は、複数本の蒸発側チューブ１１１と、蒸発側チューブ１１１の外表面に接合されたコルゲート状の蒸発側フィン１１２とを有している。蒸発側チューブ１１１は、排気ガスの流通方向（図２の紙面垂直方向）が長径方向と一致するように扁平状に形成されているとともに、その長手方向が鉛直方向に一致するように複数本平行に配置されている。
【００３４】
蒸発部１１０において、蒸発側チューブ１１１の長手方向両端部には、蒸発側チューブ１１１の積層方向に延びて、複数の蒸発側チューブ１１１と連通する蒸発側ヘッダ１１３、１１４がそれぞれ設けられている。蒸発側ヘッダのうち、下方側に配置されるものを蒸発側下ヘッダ１１３といい、上方側に配置されるものを蒸発側上ヘッダ１１４という。
【００３５】
各蒸発側ヘッダ１１３、１１４の蒸発側チューブ１１１に対応する位置には、チューブ孔（図示せず）が穿設されている。そして、複数の蒸発側チューブ１１１の長手方向両端部は、それぞれ各蒸発側ヘッダ１１３、１１４のチューブ孔に接合されており、複数の蒸発側チューブ１１１は、各蒸発側ヘッダ１１３、１１４内と連通している。
【００３６】
次に、凝縮部１３０の構成について説明する。凝縮部１３０は、上記蒸発部１１０と同様に、長手方向が鉛直方向に一致するように複数本平行に配置される凝縮側チューブ１３１を有しており、各凝縮側チューブ１３１の間には凝縮側フィン１３２が介在されているとともに、各凝縮側チューブ１３１の長手方向両端部が凝縮側上ヘッダ１３３、凝縮側下ヘッダ１３４に接合されて形成されている。複数の凝縮側チューブ１３１は、各凝縮側ヘッダ１３３、１３４内と連通している。
【００３７】
また、蒸発側ヘッダ１１３、１１４と凝縮側ヘッダ１３３、１３４は、円筒状の連結部１５１、１５２を介して連通状態に接続されている。ここで、連結部のうち、上方側に配置され、蒸発側上ヘッダ１１４と凝縮側上ヘッダ１３３とを接続し、蒸発部１１０で蒸発した作動流体を凝縮部１３０に導くものを蒸発側連結部１５１といい、下方側に配置され、凝縮側下ヘッダ１３３と蒸発側下ヘッダ１１４とを接続し、凝縮部１３０で凝縮された作動流体を蒸発部１１０に導くものを凝縮側連結部１５２という。
【００３８】
そして、蒸発側、凝縮側チューブ１１１、１３１、蒸発側、凝縮側ヘッダ１１３、１１４、１３３、１３４および各連結部１５１、１５２によって閉ループが形成されており、作動流体は蒸発部１１０および凝縮部１３０を循環するようになっている。すなわち、蒸発側下ヘッダ１１３→蒸発側チューブ１１１→蒸発側上ヘッダ１１４→蒸発側連結部１５１→凝縮側上ヘッダ１３３→凝縮側チューブ１３１→凝縮側下ヘッダ１３４→凝縮側連結部１５２→蒸発側下ヘッダ１１３が環状に繋がっており、ヒートパイプ１０１を形成している。
【００３９】
以上のように排熱回収器１００は形成されており、この排熱回収器１００は車両の床下の地上側から見て車室内側にへこむように形成されたへこみ部に配設される。そして、ダクト部１２０が排気筒１１に介在され、また、水タンク１４０の両パイプ（図示せず）が排熱回収回路３０に接続されている。なお、本実施形態では、ダクト部１２０は排気筒１１と一体に成形されている。
【００４０】
図３は、図２のＢ部拡大図である。図２および図３に示すように、各連結部１５１、１５２は、ジョイント１６によって各蒸発側ヘッダ１１３、１１４とそれぞれ接続されている。このジョイント１６は、大径部１６１および小径部１６２を有しており、大径部１６１は小径部１６２より蒸発部１１０側に配置されている。なお、ジョイント１６は、各連結部１５１、１５２の一部を構成している。
【００４１】
ダクト部１２０における各連結部１５１、１５２との接続部には、各連結部１５１、１５２の外周を覆うカバー部１２１が一体に形成されている。カバー部１２１は、凝縮部１３０側に突出するように形成されている。また、カバー部１２１と各連結部１５１、１５２の外周面との間には、隙間が設定されており、この隙間はダクト部１２０内と連通している。本実施形態では、カバー部１２１は、ジョイント１６に対応する部位に設けられている。
【００４２】
図３に示すように、カバー部１２１とジョイント１６の小径部１６との間の隙間には、第１、第２ワッシャ１８、１９が配設されている。第１ワッシャ１８には、ジョイント１６の小径部１６２が挿入される第１貫通穴が形成されている。同様に、第２ワッシャ１９にも、小径部１６２が挿入される第２貫通穴が形成されている。第１、第２貫通穴は、それぞれジョイント１６に対応する形状（本実施形態では円状）に形成されている。また、第１、第２貫通穴の内径は、大径部１６１の外径より小さくなっている。なお、第１、第２ワッシャ１８、１９が、本発明の第１、第２プレートに相当している。
【００４３】
第１ワッシャ１８は、各連結部１５１、１５２に対して各連結部１５１、１５２の軸方向（以下、連結部軸方向という）に摺動可能になっている。また、第２ワッシャ１９は、カバー部１２１に対して連結部軸方向に摺動可能になっている。すなわち、第１貫通穴の内径は、小径部１６２の外径よりも若干大きくなっており、第１貫通穴の内周面と小径部１６２の外周面との間には微小隙間が設定されている。同様に、第２ワッシャ１９の外径は、カバー部１２１の内径より若干小さくなっており、第２ワッシャ１９の外周面とカバー部１２１の内周面との間には微小隙間が設定されている。これらの微小隙間は、各ワッシャ１８、１９が連結部軸方向に移動可能な範囲内で、できる限り小さく設定されており、本実施形態では０．０１ｍｍ程度になっている。
【００４４】
第１ワッシャ１８の外径は、第２ワッシャ１９の外径より小さくなっている。また、第２貫通穴の内径は、第１貫通穴の内径以上、第１ワッシャ１８の外径未満の範囲内になっている。
【００４５】
本実施形態では、第１ワッシャ１８が２つ、第２ワッシャ１９が１つ設けられており、２つの第１ワッシャ１８間に１つの第２ワッシャ１９が配置されている。そして、第１、第２ワッシャ１８、１９により、迷路構造が形成されている。
【００４６】
ところで、蒸発側連結部１５１および凝縮側連結部１５２の配置方向を、以下、連結部配置方向とする。本実施形態では、連結部配置方向は蒸発側チューブ１１１の長手方向、すなわち鉛直方向に一致している。
【００４７】
カバー部１２１と第１ワッシャ１８との間には、蒸発側連結部１５１および凝縮側連結部１５２間において発生する蒸発部１１０とダクト部１２０との熱膨張差、すなわち蒸発側連結部１５１および凝縮側連結部１５２間において発生する蒸発部１１０の連結部配置方向の熱膨張量と、ダクト部１２０の連結部配置方向の熱膨張量との差を吸収するための隙間１７が設定されている。
【００４８】
そして、この隙間１７の大きさ、すなわちカバー部１２１と第１ワッシャ１８との間の連結部配置方向における距離のうち、他方の連結部から遠い側の距離は、蒸発側連結部１５１および凝縮側連結部１５２間において発生する蒸発部１１０およびダクト部１２０の連結部配置方向の熱膨張に起因するカバー部１２１と各連結部１５１、１５２との隙間の変化量より大きく設定されている。換言すると、カバー部１２１と第１ワッシャ１８との間の連結部配置方向における距離のうち、他方の連結部から遠い側の距離は、蒸発側連結部１５１および凝縮側連結部１５２間において、蒸発部１１０とダクト部１２０との間で連結部配置方向に発生すると想定される熱膨張差より大きく設定されている。
【００４９】
本実施形態では、図２に示すように、カバー部１２１は、ダクト部１２０における蒸発側連結部１５１および凝縮側連結部１５２との接続部にそれぞれ設けられている。ここで、カバー部１２１のうち、ダクト部１２０における蒸発側連結部１５１との接続部に配置されるものを第１カバー部１２１ａといい、ダクト部１２０における凝縮側連結部１５２との接続部に配置されるものを第２カバー部１２１ｂという。そして、第１カバー部１２１ａと第１プレート１８との間の連結部配置方向における距離のうち、凝縮側連結部１５２から遠い側の距離Ｘ１と、第２カバー部１２１ｂと第１プレート１８との間の連結部配置方向における距離のうち、蒸発側連結部１５１から遠い側の距離Ｘ２との合計が、蒸発側連結部１５１および凝縮側連結部１５２間において、蒸発部１１０とダクト部１２０との間で連結部配置方向に発生すると想定される熱膨張差より大きく設定されている。
【００５０】
具体的には、蒸発部１１０および各連結部１５１、１５２がオーステナイト系ステンレス（線膨張係数１８×１０−６）で構成され、ダクト部１２０およびカバー部１２１がフェライト系ステンレス（線膨張係数１２×１０−６）で構成されており、２つの連通部１５１、１５２間のピッチＹが４０ｍｍになっており、ダクト部１２０に排気ガスが流通する際に、蒸発部１１０が８００℃、ダクト部１２０が６００℃になる場合（基準温度を２５℃とする）、蒸発部１１０の熱膨張が０．５５８ｍｍ、ダクト部１２０の熱膨張が０．２７６ｍｍとなるため、その熱膨張差は０．２８２ｍｍとなる。したがって、蒸発側連結部１５１および凝縮側連結部１５２間において発生する蒸発部１１０およびダクト部１２０の連結部配置方向の熱膨張に起因するカバー部１２１と各連結部１５１、１５２との隙間の変化量は、０．２８２ｍｍとなる。このため、本実施形態では、第１カバー部１２１ａと第１プレート１８との間の連結部配置方向における距離のうち、凝縮側連結部１５２から遠い側の距離Ｘ１と、第２カバー部１２１ｂと第１プレート１８との間の連結部配置方向における距離のうち、蒸発側連結部１５１から遠い側の距離Ｘ２との合計は、０．２８２ｍｍより大きく設定されている。なお、２つの連結部１５１、１５２間のピッチＹとは、各連結部１５１、１５２の軸間距離のことをいう。
【００５１】
ところで、上述したように、第１、第２ワッシャ１８、１９は、連結部軸方向に摺動可能になっている。このため、カバー部１２１の凝縮部１３０側の端部には、第１、第２ワッシャ１８、１９がカバー部１２１より凝縮部１３０側に移動することを規制する蓋部１２２が設けられている。
【００５２】
具体的には、蓋部１２２は、カバー部１２１の凝縮部１３０側の端部からジョイント１６の小径部１６２に向かって延びる板状に形成されている。そして、蓋部１２２と小径部１６２の外周面との間には、隙間１２３が形成されている。この隙間１２３の連結部配置方向外側の長さは、カバー部１２１と第１ワッシャ１８との間の連結部配置方向における距離のうち、他方の連結部から遠い側の距離以上、第１ワッシャ１８の外径未満の範囲内になっている。なお、蓋部１２２はカバー部１２１と別体として構成されており、排熱回収器１００の製造時において、カバー部１２１内に第１、第２ワッシャ１８、１９を圧入（挿入）した後に、カバー部１２１の先端部に一体にろう付けされるようになっている。そして、排熱回収器１００の作動時には、ダクト部１２０内の排気ガスの圧力により第１、第２ワッシャ１８、１９は蓋部１２２に押しつけられるようになっている。
【００５３】
また、本実施形態では、図３に示すように、第２ワッシャ１９と各連結部１５１、１５２との間には、蒸発側連結部１５１および凝縮側連結部１５２間において発生する蒸発部１１０とダクト部１２０との熱膨張差を吸収するための隙間１７０が設定されている。この隙間１７０の大きさ、すなわち第２ワッシャ１９と各連結部１５１、１５２との間の連結部配置方向における距離のうち、他方の連結部から遠い側の距離Ｚが、蒸発側連結部１５１および凝縮側連結部１５２間において、蒸発部１１０とダクト部１２０との間で連結部配置方向に発生する熱膨張に起因するカバー部１２１と各連結部１５１、１５２との隙間の変化量より大きく設定されている。
【００５４】
ところで、ダクト部１２０内に排気ガスが流通すると、ダクト部１２０および蒸発部１１０が熱膨張し、ダクト部１２０と一体に形成されているカバー部１２１と、蒸発部１１０に熱的に接続されている２つの連結部１５１、１５２とが、連結部配置方向外側（各連結部１５１、１５２同士が離れる方向、すなわち他の連結部から遠ざかる方向）にそれぞれ変位する。このとき、外部に露出しているダクト部１２０と、外部に露出していない蒸発部１１０とでは熱膨張量が異なる、すなわちダクト部１２０と蒸発部１１０との間に熱膨張差が発生するため、カバー部１２１と各連結部１５１、１５２との連結部配置方向外側の隙間が減少する。そして、カバー部１２１と各連結部１５１、１５２との隙間が０になり、カバー部１２１と各連結部１５１、１５２とが接触すると、その接触部に熱応力が発生する。
【００５５】
これに対し、本実施形態のように、カバー部１２１と第１ワッシャ１８との間に、蒸発側連結部１５１および凝縮側連結部１５２間において発生する蒸発部１１０とダクト部１２０との連結部配置方向の熱膨張差を吸収するための隙間１７を設定することで、ダクト部１２０と蒸発部１１０との間の熱膨張差によりカバー部１２１と各連結部１５１、１５２との隙間が減少したときに、カバー部１２１と第１ワッシャ１８とが接触することを防止できる。したがって、ダクト部１２０と蒸発部１１０との熱膨張差に起因する熱応力の発生を抑制することができる。
【００５６】
また、第１、第２ワッシャ１８、１９により、カバー部１２１と各連結部１５１、１５２間の隙間に迷路構造を構成することで、カバー部１２１と各連結部１５１、１５２間の隙間からダクト部１２０の外部に排気ガスが流出することを抑制できる。したがって、排気ガスのシール性を確保しつつ、熱応力を緩和することが可能となる。
【００５７】
また、第２ワッシャ１９と各連結部１５１、１５２との間に、蒸発側連結部１５１および凝縮側連結部１５２間において発生する蒸発部１１０とダクト部１２０との連結部配置方向の熱膨張差を吸収するための隙間１７０を設定することで、ダクト部１２０と蒸発部１１０との間の熱膨張差によりカバー部１２１と各連結部１５１、１５２との隙間が減少したときに、第２ワッシャ１９の貫通穴と各連結部１５１、１５２とが接触することを防止できる。したがって、ダクト部１２０と蒸発部１１０との熱膨張差に起因する熱応力の発生をより抑制することが可能となる。
【００５８】
また、カバー部１２１の端部に蓋部１２２を設けることで、第１、第２ワッシャ１８、１９がカバー部１２１より凝縮部１３０側に移動することを規制することができる。さらに、第１、第２ワッシャ１８、１９の各貫通穴の内径を、ジョイント１６の大径部１６１の外径より小さく形成することで、第１、第２ワッシャ１８、１９が蒸発部１１０側に移動することを規制することができる。これらにより、第１、第２ワッシャ１８、１９を、カバー部１２１と小径部１６２との隙間に確実に配置することができる。このため、排気ガスのシール性を確実に確保しつつ、熱応力を確実に緩和することが可能となる。
【００５９】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、第１、第２プレートとしてリング状の第１、第２ワッシャ１８、１９を採用しているが、これに限らず、第１、第２プレートとしては、楕円状や多角形状のプレートを採用してもよい。
【００６０】
また、上記実施形態では、第１、第２ワッシャ１８、１９の合計数を３つとしたが、各ワッシャ１８、１９がそれぞれ１つ以上であれば、他の数に変更してもよい。
【００６１】
また、上記実施形態では、カバー部１２１を、ダクト部１２０における蒸発側連結部１５１および凝縮側連結部１５２との接続部にそれぞれ設けた例について説明したが、これに限らず、ダクト部１２０における蒸発側連結部１５１および凝縮側連結部１５２のうちいずれか一方との接続部にのみ設けてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、被加熱流体として冷却水を採用しているが、被加熱流体としては、エンジンオイル、車両オートマチックトランスミッション用のトルクコンバータ内のオイル等を採用してもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、２つの連通部１５１、１５２間のピッチＹを４０ｍｍとした例について説明したが、第１、第２ワッシャ１８、１９の寸法を小型化するために、ピッチＹをさらに狭く設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態に係る排熱回収器１００の車両への搭載状態を示す模式図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２のＢ部拡大図である。
【符号の説明】
【００６５】
１７…隙間、１８…第１ワッシャ（第１プレート）、１９…第２ワッシャ（第２プレート）、１１０…蒸発部、１２０…ダクト部（筐体）、１２１…カバー部、１３０…凝縮部、１５１…蒸発側連結部、１５２…凝縮側連結部。
【図１】
2009062915.tif 000003
【図２】
2009062915.tif 000004
【図３】
2009062915.tif 000005