(57)【要約】【課題】熱回収までの時間を短縮できるとともに、圧力損失の増加を抑制できる排気熱回収装置を提供する。【解決手段】排気流路１０に設けられた第１流路１１及び第２流路１２と、第１流路１１に設けられた排気熱回収器１００と、第２流路１２に設けられた排気熱回収器２００と、排気熱回収器１００よりも下流側で第１流路１１を開閉する開閉ドア２０と、排気熱回収器２００よりも上流側で第２流路１２を開閉する開閉ドア３０と、第１流路１１のうち排気熱回収器１００よりも下流側であって開閉ドア２０よりも上流側と第２流路１２のうち開閉ドア３０よりも下流側であって排気熱回収器２００よりも上流側との間を連通する連通流路１３とを有し、開閉ドア２０は、排気圧力が所定圧力を超えたら開状態となるように制御され、開閉ドア３０は、排気温度が所定温度を超えたら開状態となるように制御されるように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関からの排気を排出する排気流路（１０）に設けられ、互いに分岐して再び合流する第１流路（１１）及び第２流路（１２）と、
前記第１流路（１１）に設けられ、前記第１流路（１１）を流通する排気の熱を回収する第１熱回収手段（１００）と、
前記第１熱回収手段（１００）から熱的に分離されて前記第２流路（１２）に設けられ、前記第２流路（１２）を流通する排気の熱を回収する第２熱回収手段（２００）と、
前記第１熱回収手段（１００）よりも下流側で前記第１流路（１１）を開閉する第１開閉手段（２０）と、
前記第２熱回収手段（２００）よりも上流側で前記第２流路（１２）を開閉する第２開閉手段（３０）と、
前記第１流路（１１）のうち前記第１熱回収手段（１００）よりも下流側であって前記第１開閉手段（２０）よりも上流側と、前記第２流路（１２）のうち前記第２開閉手段（３０）よりも下流側であって前記第２熱回収手段（２００）よりも上流側との間を連通する連通流路（１３）と、
前記排気流路（１０）内の排気温度を検出する温度センサ（４１）と、
前記排気温度に基づいて前記第２開閉手段（３０）を開閉制御する制御手段（４０）とを有し、
前記第１開閉手段（２０）は、前記排気流路（１０）内の排気圧力が所定圧力以下の場合に閉状態となり、前記排気圧力が前記所定圧力を超えた場合に開状態となるように制御され、
前記第２開閉手段（３０）は、前記排気温度が所定温度以下の場合に閉状態となり、前記排気温度が前記所定温度を超えた場合に開状態となるように制御されることを特徴とする排気熱回収装置。
【請求項２】
前記連通流路（１３）を前記第１流路（１１）側から前記第２流路（１２）側に向かう方向は、前記第１流路（１１）での排気の主流方向に対し逆方向であることを特徴とする請求項１に記載の排気熱回収装置。
【請求項３】
前記第１開閉手段（２０）は、回転軸（２１）と、前記回転軸（２１）から径外方向に延設され、前記第１流路（１１）を開閉可能であるとともに前記第１流路（１１）を流通する排気の動圧により開方向の力が加えられる第１板ドア部（２２）と、前記第１板ドア部（２２）に対し閉方向の付勢力を与える付勢手段（２３）とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気熱回収装置。
【請求項４】
前記連通流路（１３）を開閉する第３開閉手段（２５）をさらに有し、
前記第３開閉手段（２５）は、少なくとも、前記第１開閉手段（２０）及び前記第２開閉手段（３０）がいずれも開状態のときに閉状態となるように制御されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の排気熱回収装置。
【請求項５】
前記連通流路（１３）を開閉する第３開閉手段（２５）をさらに有し、
前記第１開閉手段（２０）は、回転軸（２１）と、前記回転軸（２１）から径外方向に延設され、前記第１流路（１１）を開閉可能であるとともに前記第１流路（１１）を流通する排気の動圧により開方向の力が加えられる第１板ドア部（２２）と、前記第１板ドア部（２２）に対し閉方向の付勢力を与える付勢手段（２３）とを備え、
前記第３開閉手段（２５）は、前記第１開閉手段（２０）と共通の回転軸（２１）と、前記回転軸（２１）から前記第１板ドア部（２２）の延設方向とは異なる径外方向に延設されて前記第１板ドア部（２２）と連動して作動し、前記連通流路（１３）を開閉可能であるとともに前記連通流路（１３）を前記第２流路（１２）側から前記第１流路（１１）側に流通する排気の動圧により閉方向の力が加えられる第２板ドア部（２６）とを備え、
前記第１開閉手段（２０）が開状態のときには前記第３開閉手段（２５）が閉状態であり、前記第１開閉手段（２０）が閉状態のときには前記第３開閉手段（２５）が開状態であることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気熱回収装置。
【請求項６】
前記排気圧力を検出する圧力センサ（４２）をさらに有し、
前記制御手段（４０）は、前記排気圧力に基づいて前記第１開閉手段（２０）を開閉制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の排気熱回収装置。
【請求項７】
前記制御手段（４０）は、前記排気圧力又は前記内燃機関の回転数の情報を外部から取得し、前記排気圧力又は前記回転数に基づいて前記第１開閉手段（２０）を開閉制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の排気熱回収装置。
【請求項８】
前記第１開閉手段（２０）は、スライド式のドアであることを特徴とする請求項６又は７に記載の排気熱回収装置。
【請求項９】
前記第１熱回収手段（１００）又は前記第２熱回収手段（２００）は、排気を浄化する触媒機能を有していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の排気熱回収装置。
【請求項１０】
前記第１熱回収手段（１００）及び前記第２熱回収手段（２００）は、前記第２熱回収手段（２００）及び前記第１熱回収手段（１００）をこの順に経由する被加熱流体流路を流通する被加熱流体を、排気から回収した熱によって加熱することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の排気熱回収装置。
【請求項１１】
前記排気温度が前記所定温度以下の場合、前記排気圧力が前記所定圧力以下のときには、前記連通流路（１３）を介して前記第１熱回収手段（１００）及び前記第２熱回収手段（２００）に直列に排気を流通させる直列モード運転を行い、前記排気圧力が前記所定圧力を超えたときには、前記第１熱回収手段（１００）に排気を流通させる単独モード運転を行い、
前記排気温度が前記所定温度を超えた場合、前記第１熱回収手段（１００）及び前記第２熱回収手段（２００）に並列に排気を流通させる並列モード運転を行うことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の排気熱回収装置。
【請求項１２】
内燃機関からの排気を排出する排気流路（１０）に互いに熱的に分離して設けられ、それぞれ排気の熱を回収する２つの熱回収手段（１００、２００）を備え、前記２つの熱回収手段（１００、２００）のうち一方に排気を流通させる単独モード運転と、前記２つの熱回収手段（１００、２００）に直列に排気を流通させる直列モード運転と、前記２つの熱回収手段（１００、２００）に並列に排気を流通させる並列モード運転とを切替可能な排気熱回収装置であって、
前記排気流路（１０）内の排気温度が所定温度以下の場合、前記排気流路（１０）内の排気圧力が所定圧力以下のときには前記直列モード運転を行い、前記排気圧力が所定圧力を超えたときには前記単独モード運転を行い、
前記排気温度が前記所定温度を超えた場合、前記並列モード運転を行うことを特徴とする排気熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排気熱を回収する排気熱回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、従来の排気熱回収装置が開示されている。この排気熱回収装置は、エンジンからの排気ガスが流通する排気流路と、排気流路の途中に設けられた触媒コンバータと、触媒コンバータの上流側に設けられた高温用排気熱回収装置と、触媒コンバータの下流側に設けられた低温用排気熱回収装置とを有している。また排気熱回収装置は、排気流路から分岐して高温用排気熱回収装置を迂回し、触媒コンバータの上流側で排気流路に合流するバイパス流路と、排気ガスの温度に応じて流路を切り替える制御バルブとを有している。制御バルブは、排気ガスの温度が設定温度以上の場合には、排気ガスが高温用排気熱回収装置を通過するように流路を切り替え、排気ガスの温度が設定温度以下の場合には、排気ガスがバイパス流路を通過するように流路を切り替えるようになっている。
【０００３】
これにより、高温の排気ガスは、高温用排気熱回収装置での熱回収により温度が低下してから触媒コンバータに流入するため、触媒コンバータの高温劣化を防止することができる。また、低温の排気ガスは、高温用排気熱回収装置を通過せずに触媒コンバータに流入するため、排気ガスの温度がさらに低下するのを防止でき、触媒コンバータの温度を適正範囲内に維持して安定した浄化性能を得ることができる。
【特許文献１】特開２００４−１１５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の排気熱回収装置では、高温で大流量の排気ガスが排気流路を流通する場合に、高温用排気熱回収装置と低温用排気熱回収装置とが直列に接続されることになる。このため、圧力損失が増加してしまい、車両出力が低下してしまうという問題が生じる。
【０００５】
また一般に、排気熱回収装置の熱回収量を増加させるためには、排気熱回収装置を大型化する必要がある。ところが、排気熱回収装置が大型化すると、排気熱回収装置の熱容量も増加するため、エンジンを起動させてから熱回収が可能になるまでの時間が長くなってしまうという問題が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、熱回収が可能になるまでの時間を短縮できるとともに、大流量の排気が流通する際の圧力損失の増加を抑制できる排気熱回収装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、内燃機関からの排気を排出する排気流路（１０）に設けられ、互いに分岐して再び合流する第１流路（１１）及び第２流路（１２）と、第１流路（１１）に設けられ、第１流路（１１）を流通する排気の熱を回収する第１熱回収手段（１００）と、第１熱回収手段（１００）から熱的に分離されて第２流路（１２）に設けられ、第２流路（１２）を流通する排気の熱を回収する第２熱回収手段（２００）と、第１熱回収手段（１００）よりも下流側で第１流路（１１）を開閉する第１開閉手段（２０）と、第２熱回収手段（２００）よりも上流側で第２流路（１２）を開閉する第２開閉手段（３０）と、第１流路（１１）のうち第１熱回収手段（１００）よりも下流側であって第１開閉手段（２０）よりも上流側と、第２流路（１２）のうち第２開閉手段（３０）よりも下流側であって第２熱回収手段（２００）よりも上流側との間を連通する連通流路（１３）と、排気流路（１０）内の排気温度を検出する温度センサ（４１）と、排気温度に基づいて第２開閉手段（３０）を開閉制御する制御手段（４０）とを有し、第１開閉手段（２０）は、排気流路（１０）内の排気圧力が所定圧力以下の場合に閉状態となり、排気圧力が所定圧力を超えた場合に開状態となるように制御され、第２開閉手段（３０）は、排気温度が所定温度以下の場合に閉状態となり、排気温度が所定温度を超えた場合に開状態となるように制御されることを特徴とする排気熱回収装置である。
【０００９】
排気温度が所定温度以下で排気圧力が所定圧力以下の場合には、第１流路（１１）は第１熱回収手段（１００）よりも下流側で第１開閉手段（２０）によって閉状態となり、第２流路（１２）は第２熱回収手段（１００）よりも上流側で第２開閉手段（３０）によって閉状態となる。これにより、排気流路（１０）を流通する排気は、まず第１流路（１１）に流入して第１熱回収手段（１００）により熱回収され、その後連通流路（１３）を介して第２流路（１２）に流入して第２熱回収手段（２００）により熱回収される。すなわち、排気流路（１０）において第１熱回収手段（１００）及び第２熱回収手段（２００）が直列に接続される直列モード運転が行われるため、熱回収効率を向上でき、熱回収を早期に行うことができる。
【００１０】
排気温度が所定温度以下で排気圧力が所定圧力を超えた場合には、第１開閉手段（２０）が開状態となる。これにより、排気流路（１０）を流通する排気は、第１流路（１１）に流入して第１熱回収手段（１００）により熱回収された後、開状態の第１開閉手段（２０）を介して下流側に排出される。すなわちこの場合、第２熱回収手段（２００）から熱的に分離された第１熱回収手段（１００）が単独で機能する単独モード運転が行われるため、第１熱回収手段（１００）及び第２熱回収手段（２００）の双方が機能しているときと比較して、排気流路（１０）における熱回収手段の実質的な熱容量を低減できる。
【００１１】
したがって、排気熱回収装置において熱回収が可能になるまでの時間を短縮できる。
【００１２】
排気温度が所定温度を超えて排気圧力が所定圧力を超えた場合には、第１開閉手段（２０）及び第２開閉手段（３０）がいずれも開状態となる。これにより、排気流路（１０）を流通する排気は、第１流路（１１）及び第２流路（１２）に並列に流れ、第１熱回収手段（１００）及び第２熱回収手段（２００）によりそれぞれ熱回収される。すなわち、排気流路（１０）において第１熱回収手段（１００）及び第２熱回収手段（２００）が並列に接続される並列モード運転が行われるため、大流量の排気が流通する際の圧力損失の増加を抑制できる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、連通流路（１３）を第１流路（１１）側から第２流路（１２）側に向かう方向は、第１流路（１１）での排気の主流方向に対し逆方向であることを特徴としている。
【００１４】
これにより、第１開閉手段（２０）が開状態となる直列モード運転及び並列モード運転が行われるときには、第１熱回収手段（１００）を通過した排気の大部分を連通流路（１３）に流入させずに排出することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、第１開閉手段（２０）は、回転軸（２１）と、回転軸（２１）から径外方向に延設され、第１流路（１１）を開閉可能であるとともに第１流路（１１）を流通する排気の動圧により開方向の力が加えられる第１板ドア部（２２）と、第１板ドア部（２２）に対し閉方向の付勢力を与える付勢手段（２３）とを備えることを特徴としている。
【００１６】
これにより、排気圧力が比較的低い場合には第１開閉手段（２０）は付勢手段（２３）の付勢力により閉状態となる。また、排気圧力が上昇して、第１板ドア部（２２）に加えられる開方向の力が付勢手段（２３）による閉方向の力に打ち勝つと第１開閉手段（２０）は開状態となる。したがって、排気圧力が所定圧力以下の場合に閉状態とし、排気圧力が所定圧力を超えた場合に開状態とする第１開閉手段（２０）の開閉制御を簡素な構成で実現できる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、連通流路（１３）を開閉する第３開閉手段（２５）をさらに有し、第３開閉手段（２５）は、少なくとも、第１開閉手段（２０）及び第２開閉手段（３０）がいずれも開状態のときに閉状態となるように制御されることを特徴としている。
【００１８】
これにより、並列モード運転が行われるときに、排気の一部が第１熱回収手段（１００）又は第２熱回収手段（２００）をいずれも通過せずに連通流路（１３）を通過してしまうことを回避できる。したがって、排気熱回収装置の熱回収効率を向上できる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、連通流路（１３）を開閉する第３開閉手段（２５）をさらに有し、第１開閉手段（２０）は、回転軸（２１）と、回転軸（２１）から径外方向に延設され、第１流路（１１）を開閉可能であるとともに第１流路（１１）を流通する排気の動圧により開方向の力が加えられる第１板ドア部（２２）と、第１板ドア部（２２）に対し閉方向の付勢力を与える付勢手段（２３）とを備え、第３開閉手段（２５）は、第１開閉手段（２０）と共通の回転軸（２１）と、回転軸（２１）から第１板ドア部（２２）の延設方向とは異なる径外方向に延設されて第１板ドア部（２２）と連動して作動し、連通流路（１３）を開閉可能であるとともに連通流路（１３）を第２流路（１２）側から第１流路（１１）側に流通する排気の動圧により閉方向の力が加えられる第２板ドア部（２６）とを備え、第１開閉手段（２０）が開状態のときには第３開閉手段（２５）が閉状態であり、第１開閉手段（２０）が閉状態のときには第３開閉手段（２５）が開状態であることを特徴としている。
【００２０】
これにより、上記発明と同様の効果が得られるとともに、第３開閉手段（２５）の開閉制御を簡素な構成で実現できる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、排気圧力を検出する圧力センサ（４２）をさらに有し、制御手段（４０）は、排気圧力に基づいて第１開閉手段（２０）を開閉制御することを特徴としている。これにより、排気圧力に基づいて第１開閉手段（２０）をより適切に開閉制御することができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、制御手段（４０）は、排気圧力又は内燃機関の回転数の情報を外部から取得し、排気圧力又は回転数に基づいて第１開閉手段（２０）を開閉制御することを特徴としている。これにより、排気圧力又は排気圧力とほぼ正の相関がある内燃機関の回転数に基づいて第１開閉手段（２０）をより適切に開閉制御することができるとともに、圧力センサ等を別途設ける必要がないため排気熱回収装置の構成を簡素化できる。
【００２３】
請求項８に記載の発明のように、第１開閉手段（２０）は、スライド式のドアであってもよい。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、第１熱回収手段（１００）又は第２熱回収手段（２００）は、排気を浄化する触媒機能を有していることを特徴としている。これにより、排気熱回収装置により排気を浄化できるため、排気系に別途設けられる触媒コンバータの機能を簡素化又は省略できる可能性がある。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、第１熱回収手段（１００）及び第２熱回収手段（２００）は、第２熱回収手段（２００）及び第１熱回収手段（１００）をこの順に経由する被加熱流体流路を流通する被加熱流体を、排気から回収した熱によって加熱することを特徴としている。
【００２６】
直列モード運転が行われる場合、排気は第１熱回収手段（１００）及び第２熱回収手段（２００）をこの順に通過するため、被加熱流体を第２熱回収手段（２００）及び第１熱回収手段（１００）にこの順に通過させることにより、いずれの熱回収手段においても排気と被加熱流体との温度差を確保できる。したがって、熱回収効率を向上できる。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、排気温度が所定温度以下の場合、排気圧力が所定圧力以下のときには、連通流路（１３）を介して第１熱回収手段（１００）及び第２熱回収手段（２００）に直列に排気を流通させる直列モード運転を行い、排気圧力が所定圧力を超えたときには、第１熱回収手段（１００）に排気を流通させる単独モード運転を行い、排気温度が所定温度を超えた場合、第１熱回収手段（１００）及び第２熱回収手段（２００）に並列に排気を流通させる並列モード運転を行うことを特徴としている。
【００２８】
これにより、熱回収が可能になるまでの時間を短縮できるとともに、大流量の排気が流通する際の圧力損失の増加を抑制できる。
【００２９】
請求項１２に記載の発明は、内燃機関からの排気を排出する排気流路（１０）に互いに熱的に分離して設けられ、それぞれ排気の熱を回収する２つの熱回収手段（１００、２００）を備え、２つの熱回収手段（１００、２００）のうち一方に排気を流通させる単独モード運転と、２つの熱回収手段（１００、２００）に直列に排気を流通させる直列モード運転と、２つの熱回収手段（１００、２００）に並列に排気を流通させる並列モード運転とを切替可能な排気熱回収装置であって、排気流路（１０）内の排気温度が所定温度以下の場合、排気流路（１０）内の排気圧力が所定圧力以下のときには直列モード運転を行い、排気圧力が所定圧力を超えたときには単独モード運転を行い、排気温度が所定温度を超えた場合、並列モード運転を行うことを特徴とする排気熱回収装置である。
【００３０】
これにより、熱回収が可能になるまでの時間を短縮できるとともに、大流量の排気が流通する際の圧力損失の増加を抑制できる。
【００３１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係の一例を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１乃至図１２を用いて説明する。本実施形態における排気熱回収装置は、走行用の駆動源として水冷式のエンジンを備えた車両に搭載されている。図１は、本実施形態における排気熱回収装置の概略構成を示す模式図である。図１中の太矢印は、排気の流れ方向を表している。図１に示すように、排気熱回収装置１は、エンジン（内燃機関）からの排気を排出する排気流路１０の途中に設けられている。排気熱回収装置１は、排気流路１０から互いに分岐して再び合流する第１流路１１及び第２流路１２を有している。
【００３３】
第１流路１１には、当該第１流路１１を流通する排気の熱を回収する排気熱回収器（第１熱回収手段）１００（蒸発部）が設けられている。また、第１流路１１のうち排気熱回収器１００よりも下流側には、第１流路１１を開閉する開閉ドア（第１開閉手段）２０が設けられている。
【００３４】
第２流路１２には、当該第２流路１２を流通する排気の熱を回収する排気熱回収器（第２熱回収手段）２００（蒸発部）が設けられている。また、第２流路１２のうち排気熱回収器２００よりも上流側には、第２流路１２を開閉する開閉ドア（第２開閉手段）３０が設けられている。
【００３５】
図２は、開閉ドア３０の概略構成を示す模式図である。図２に示すように、開閉ドア３０は例えば片持ち式の構造を有している。開閉ドア３０は、回転軸３１と、回転軸３１から径外方向に延設され、回転軸３１に対して回転することにより第２流路１２を開閉可能な板ドア部３２とを備えている。ここで、回転軸３１の径外方向とは、回転軸３１に直交する径方向のうち外側に向かう方向のことである。回転軸３１には、開閉ドア３０を駆動するモータ３３の出力軸３４が接続されている。開閉ドア３０は、モータ３３によって回転駆動されることにより、第２流路１２を開閉するようになっている。
【００３６】
第１流路１１のうち排気熱回収器１００よりも下流側であって開閉ドア２０よりも上流側と、第２流路１２のうち開閉ドア３０よりも下流側であって排気熱回収器２００よりも上流側との間は、連通流路１３を介して連通されている。連通流路１３を第１流路１１側から第２流路１２側に向かう方向は、第１流路での排気の主流方向に対して概ね逆向きになっている。連通流路１３には、当該連通流路１３を開閉する開閉ドア（第３開閉手段）２５が設けられている。開閉ドア２５は、例えば開閉ドア２０と一体的に構成されており、開閉ドア２０と連動して作動するようになっている。
【００３７】
図３は、開閉ドア２０、２５の概略構成を示す模式図である。図３に示すように、開閉ドア２０、２５はそれぞれ片持ち式の構造を有している。開閉ドア２０は、回転軸２１と、回転軸２１から径外方向に延設され、回転軸２１に対して回転することにより第１流路１１を開閉可能な板ドア部（第１板ドア部）２２とを備えている。板ドア部２２は、閉状態から排気流れ下流側に所定角度だけ回転することによって開状態となるようになっている。また板ドア部２２には、第１流路１１を流通する排気の動圧がかかり、この動圧によって開方向の力が加えられるようになっている。また板ドア部２２には、ばね機構（付勢手段）２３（図３では図示せず）によって閉方向の付勢力が与えられている。
【００３８】
開閉ドア２５は、開閉ドア２０と共通の回転軸２１と、回転軸２１から板ドア部２２の延設方向とは異なる径外方向に延設され、回転軸２１に対して回転することにより連通流路１３を開閉可能な板ドア部（第２板ドア部）２６とを備えている。開閉ドア２５は、開閉ドア２０と連動して作動し、開閉ドア２０が閉状態のときには開状態になり、開閉ドア２０が開状態のときには閉状態になる。開閉ドア２５には、開閉ドア２０の板ドア部２２にばね機構２３によって与えられる付勢力によって、開方向の力が加えられている。また開閉ドア２５が閉状態のとき、板ドア部２６には、連通流路１３を第２流路１２側から第１流路１１側に向かう排気の動圧によって、閉方向の力（開閉ドア２０にとっては開方向の力）が加えられるようになっている。
【００３９】
すなわち開閉ドア２０、２５には、第１流路１１内の排気の動圧及び連通流路１３内の排気の動圧によって、図１中の時計回り方向の力が加えられる。また開閉ドア２０、２５には、ばね機構２３によって図１中の反時計回り方向の力が加えられる。開閉ドア２０、２５は、これらの力のバランスにより第１流路１１及び連通流路１３を開閉するようになっている。
【００４０】
排気熱回収器１００、２００は、連通流路１３を介して隣り合って配置されており、互いに熱的に分離されている。図４は、排気熱回収装置１の排気熱回収器１００、２００を排気流れ下流側から見た構成を示す模式的な断面図である。図４の上下方向は概ね鉛直上下方向を表している。図４中の太矢印は、エンジン冷却水の流れ方向を表している。図４に示すように、排気熱回収器１００は、排気熱を回収して被加熱流体を加熱するループ型のヒートパイプ１１０を有している。ヒートパイプ１１０内には作動流体が封入されている。作動流体としては、水、アルコール、フルオロカーボン又はクロロフルオロカーボン（フロン）等が用いられる。またヒートパイプ１１０には、作動流体を封入するための不図示の封止部が設けられている。封止部は、ヒートパイプ１１０内を減圧して作動流体を注入した後に封止されている。
【００４１】
ヒートパイプ１１０は、内部に封入された作動流体を排気との熱交換により加熱して蒸発させる蒸発部（吸熱部）１２０を有している。蒸発部１２０は、上述のように第１流路１１内に配置されている。
【００４２】
蒸発部１２０は例えば、それぞれほぼ鉛直方向に延びる複数の扁平チューブ１２１と、各扁平チューブ１２１の外壁面に熱的に接続された波状のフィン１２２とが水平方向に積層された構造を有している。各扁平チューブ１２１の下端には、扁平容器状の下タンク１２３が接続されている。また各扁平チューブ１２１の上端には、扁平容器状の上タンク１２４が接続されている。下タンク１２３及び上タンク１２４は、各扁平チューブ１２１を介して互いに連通されている。扁平チューブ１２１間に形成される排気通路を高温の排気が通過すると、扁平チューブ１２１内の液体状態の作動流体は、排気との熱交換により加熱されて蒸発するようになっている。
【００４３】
蒸発部１２０は、排気を浄化する触媒機能をさらに有している。図５は、蒸発部１２０のフィン１２２の構成を示す模式図である。図５中の太矢印は、排気の流れ方向を表している。図５に示すように、フィン１２２は、メタル担体１２６と、メタル担体１２６表面に形成されたコーティング層１２７とを有している。コーティング層１２７には、フィン１２２を通過する排気成分の浄化反応を促進するＰｔ、Ｒｈ等の触媒貴金属１２８が担持されている。これにより、排気に含まれるＨＣ、ＮＯｘ、ＣＯ等からＨ２０、Ｎ２、ＣＯ２等への反応が促進されるため、排気熱回収器１００によって排気を浄化できるようになる。
【００４４】
図４に戻り、ヒートパイプ１１０は、蒸発部１２０で蒸発した作動流体とエンジン冷却水（被加熱流体）との熱交換により、作動流体を冷却して凝縮させるとともにエンジン冷却水を加熱する凝縮部（放熱部）１３０をさらに有している。凝縮部１３０は、例えば鉛直方向に延びる筒状の形状を有している。凝縮部１３０の上部は、蒸気管１１１を介して蒸発部１２０の上タンク１２４に接続されている。また凝縮部１３０の下部は、ダイヤフラム式の内圧作動弁１３１と還流管１１２とを介して、蒸発部１２０の下タンク１２３に接続されている。凝縮部１３０で凝縮した作動流体は、還流管１１２を介して流下し、蒸発部１２９に還流するようになっている。内圧作動弁１３１は、ヒートパイプ１１０の内圧と大気圧とのバランスに基づいて駆動され、内圧が高くなると閉状態になって蒸発部１２０への作動流体の還流を停止するようになっている。
【００４５】
凝縮部１３０は、排気流路１０の外側であって第１流路１１の側方に配置された水タンク１４０内に収容されている。水タンク１４０及び後述する水タンク２４０は、エンジンと暖房用熱交換器であるヒータコアとを経由してエンジン冷却水が循環するヒータ回路に介設されている。水タンク１４０の側面下部には、水タンク２４０側からのエンジン冷却水を水タンク１４０内に導入する導入管１４１が設けられている。また、水タンク１４０の側面上部には、水タンク１４０内のエンジン冷却水を導出してエンジン側に戻す導出管１４２が設けられている。
【００４６】
排気熱回収器２００は、排気熱回収器１００と同様の構成を有し、例えば排気熱回収器１００とほぼ左右対称に配置されている。すなわち排気熱回収器２００は、蒸発部２２０と凝縮部２３０とを備えたヒートパイプ２１０を有している。蒸発部２２０は排気流路１０の第２流路１２内に配置され、凝縮部２３０は水タンク２４０内に配置されている。水タンク２４０の側面下部には、ヒータコア側からのエンジン冷却水を水タンク２４０内に導入する導入管２４１が設けられている。また、水タンク２４０の側面上部には、水タンク２４０内のエンジン冷却水を導出する導出管２４２が設けられている。導出管２４２は、冷却水配管２４３を介して水タンク１４０の導入管１４１に接続されている。
【００４７】
ヒータ回路におけるヒータコアからエンジンまでの間の冷却水流路において、水タンク２４０と水タンク１４０とは、この順に直列に接続されている。したがって、ヒータコアでの放熱により温度の低下したエンジン冷却水は、まず排気熱回収器２００の水タンク２４０に流入し、第２流路１２内を排気が流通している場合には当該排気から回収した熱により加熱される。その後エンジン冷却水は、排気熱回収器１００の水タンク１４０に流入し、第１流路１１内を排気が流通している場合には当該排気から回収した熱によりさらに加熱される。このように、エンジン冷却水は排気熱回収器１００及び／又は２００により積極的に加熱されるため、エンジンの暖機が促進されるとともにエンジン冷却水を用いた暖房性能が向上するようになっている。
【００４８】
図１に戻り、排気流路１０のうち第１流路１１及び第２流路１２の合流部よりも下流側には、温度センサ４１が設けられている。温度センサ４１は、排気熱回収器１００、２００よりも下流側の排気温度を検出し、制御部（制御手段）４０に検出信号を出力するようになっている。
【００４９】
制御部４０は、各種の制御や演算を行う中央処理装置（ＣＰＵ）と、各種の制御プログラムや制御定数等が格納された読出し専用の記憶装置（ＲＯＭ）と、任意の記憶領域においてデータの書込み及び読出しが可能な記憶装置（ＲＡＭ）と、外部との信号の入出力を行う入出力ポートとを有している。制御部４０は、温度センサ４１で検出された排気温度に基づいて制御信号をモータ３３に出力し、開閉ドア３０の開閉制御を行うようになっている。すなわち制御部４０は、排気温度が所定の閾値温度以下の場合には開閉ドア３０を閉状態とし、排気温度が閾値温度を超えた場合には開閉ドア３０を開状態とするように制御する。
【００５０】
次に、本実施形態の排気熱回収装置１の作動について説明する。図６は、排気流路１０内の排気温度が閾値温度以下であり排気圧力が比較的低い、低温低圧時の開閉ドア２０、２５、３０の開閉状態及び排気の流路を示す模式図である。図６に示すように、開閉ドア３０は、排気温度が閾値温度以下であるため、制御部４０（図６では図示せず）の作動制御により閉状態にある。また、第１流路１１を流れる排気の動圧が低いため、開閉ドア２０に加えられる開方向の力（図中、矢印ａで表している）は、ばね機構２３により加えられる閉方向の力（矢印ｂで表している）よりも小さい。このため、開閉ドア２０は閉状態にある。開閉ドア２０が閉状態にあるため、開閉ドア２５は開状態にある。
【００５１】
この状態で排気熱回収装置１に流入する排気は、開閉ドア３０が閉状態にあるため第１流路１１を流れ、排気熱回収器１００を通過して熱回収される。排気熱回収器１００を通過した排気は、開閉ドア２０が閉状態にあるため連通流路１３を通って第２流路１２側に流れ、排気熱回収器２００を通過して再び熱回収される。排気熱回収器２００を通過した排気は、排気熱回収装置１から流出して下流側に排出される。このように、低温低圧時に排気が流通する流路においては、排気熱回収器１００、２００がこの順に直列に接続された構成になる。すなわち、排気熱回収装置１は、低温低圧時には主に直列モード運転を行う。
【００５２】
図７は、排気流路１０内の排気温度が閾値温度以下であり排気圧力が比較的高い、低温高圧時の開閉ドア２０、２５、３０の開閉状態及び排気の流路を示す模式図である。図７に示すように、開閉ドア３０は、排気温度が閾値温度以下であるため、制御部４０の作動制御により閉状態にある。また、第１流路１１を流れる排気の動圧が高いため、開閉ドア２０に加えられる開方向の力（矢印ｃで表している）は、ばね機構２３により加えられる閉方向の力よりも大きくなる。このため、開閉ドア２０は開状態になる。開閉ドア２０が開状態になるため、開閉ドア２５は閉状態になる。
【００５３】
この状態で排気熱回収装置１に流入する排気は、開閉ドア３０が閉状態にあるため第１流路１１を流れ、排気熱回収器１００を通過して熱回収される。排気熱回収器１００を通過した排気は、開閉ドア２０が開状態にあり、開閉ドア２５が閉状態にあるため、排気熱回収装置１から流出して下流側に排出される。このように、低温高圧時に排気が流通する流路においては、排気熱回収器２００を経由せず排気熱回収器１００のみを経由する構成になる。すなわち、排気熱回収装置１は、低温高圧時には主に単独モード運転を行う。
【００５４】
図８は、排気流路１０内の排気温度が閾値温度よりも高く排気圧力が比較的高い、高温高圧時の開閉ドア２０、２５、３０の開閉状態及び排気の流路を示す模式図である。図８に示すように、開閉ドア３０は、排気温度が閾値温度よりも高いため、制御部４０の作動制御により開状態になる。また、第１流路１１を流れる排気の動圧が高いため、この動圧により開閉ドア２０に加えられる開方向の力は、ばね機構２３により加えられる閉方向の力よりも大きくなる。このため、開閉ドア２０は開状態になり、開閉ドア２５は閉状態になる。
【００５５】
この状態で排気熱回収装置１に流入する排気は、開閉ドア３０が開状態にあり、開閉ドア２５が閉状態にあるため、第１流路１１及び第２流路１２を並列に流れる。第１流路１１を流れる排気は、排気熱回収器１００を通過して熱回収される。排気熱回収器１００を通過した排気は、開閉ドア２０が開状態にあり、開閉ドア２５が閉状態にあるため、排気熱回収装置１から流出して下流側に排出される。一方、第２流路１２を流れる排気は、排気熱回収器２００を通過して熱回収される。排気熱回収器２００を通過した排気は、排気熱回収装置１から流出して下流側に排出される。このように、高温高圧時に排気が流通する流路においては、排気熱回収器１００、２００が並列に接続された構成になる。すなわち、排気熱回収装置１は、高温高圧時には主に並列モード運転を行う。
【００５６】
ここで、開閉ドア２０が開状態になると、第２流路１２を流れる排気の動圧による閉方向の力（矢印ｄで表している）がさらに加えられる場合がある。しかしながら本例では、この閉方向の力は、連通流路１３内の排気の圧力により開閉ドア２５に加えられる閉方向の力（開閉ドア２０にとっては開方向の力；矢印ｅで表している）によって相殺されるようになっている。
【００５７】
図９は、排気熱回収装置１の作動の一例を説明するためのタイミングチャートである。図９（ａ）、（ｂ）の横軸は時間を表し、図９（ａ）の縦軸は排気熱回収装置１の運転モードを表し、図９（ｂ）の縦軸はエンジン回転数を表している。ここで、エンジンが長時間停止している状態では、排気流路１０内は低温低圧であるため、図６に示したように開閉ドア２０、３０は閉状態にあり、開閉ドア２５は開状態にある。また本例では、制御部４０がエンジン回転数の情報（又は排気圧力の情報）を他の制御装置から取得しているものとする。
【００５８】
まず、時間ｔ０にエンジンが起動したとする。エンジンの起動直後は、排気熱回収器１００、２００自身がまだ低温であるため、温度センサ４１により検出される排気温度は低温になっている。また、排気の流量が比較的少ないため、排気圧力は低圧になっている。このため排気熱回収装置１は、図６に示したような直列モード運転を行う。
【００５９】
時間ｔ１にエンジン回転数が多くなり、排気圧力が上昇したとする。このとき、第１流路１１を流通する排気の動圧により加えられる力によって、開閉ドア２０は開状態になり、開閉ドア２５は閉状態になる。これにより排気熱回収装置１は、図７に示したような単独モード運転を行う。
【００６０】
時間ｔ２にエンジン回転数がさらに多くなったとする。本例では、エンジン回転数の情報に基づいて排気圧力がさらに上昇したと制御部４０が判断すると、排気熱回収装置１の圧力損失を減少させるために開閉ドア３０を開状態にするようになっている。これにより排気熱回収装置１は、図８に示したような並列モード運転を一時的に行う。
【００６１】
その後の時間ｔ３に、制御部４０がエンジン回転数の減少を検知して、排気圧力が低下したと判断すると、開閉ドア３０を再び閉状態にする。これにより、排気熱回収装置１の運転モードは、直列モード運転（又は単独モード運転）に戻る。
【００６２】
時間ｔ４に、温度センサ４１により検出される排気温度が閾値温度を超えたとする。このとき制御部４０は、排気熱回収器１００、２００の暖機がほぼ完了したと判断し、開閉ドア３０を開状態にする。これにより時間ｔ４以降は、排気圧力に基づき並列モード運転又は直列モード運転が行われる。
【００６３】
時間ｔ４以降において、エンジン回転数が多くなり排気圧力が上昇する時間ｔ５〜ｔ６、時間ｔ７〜ｔ８、及び時間ｔ９〜ｔ１０には、第１流路１１を流通する排気の動圧により開閉ドア２０は開状態となり、開閉ドア２５は閉状態になる。したがって、これらの時間には、排気熱回収装置１は並列モード運転を行う。
【００６４】
また時間ｔ４以降において、エンジン回転数が少なくなり排気圧力が低下する時間ｔ４〜ｔ５、時間ｔ６〜ｔ７、時間ｔ８〜ｔ９及び時間ｔ１０以降には、開閉ドア２０はばね機構２３の付勢力により閉状態となる。したがって、これらの時間には、排気熱回収装置１は直列モード運転を行う。直列モード運転では並列モード運転と比較して圧力損失が増加するが、本実施形態では直列モード運転が行われるのは排気圧力が低いときに限られるので、圧力損失増加による影響は少ない。
【００６５】
このように、排気熱回収装置１の運転モードの切替パターンは、大別すると暖機完了点（時間ｔ４）の前後で異なっている。すなわち、暖機完了前には排気圧力に基づき直列モード運転又は単独モード運転が行われ、暖機完了後には排気圧力に基づき並列モード運転又は直列モード運転が行われる。
【００６６】
図１０は、本実施形態の排気熱回収装置１での排気温度及び排気圧力と運転モードとの対応関係の一例を示す図である。図１０に示すように、排気熱回収器１００、２００の暖機完了点での排気温度よりも排気温度が高い高温時には、排気圧力が低い低圧時を除いて並列モード運転が行われる。また、排気温度が暖機完了点での排気温度以下である低温時及び中温時には、低圧時には直列モード運転が行われ、低圧時よりも排気圧力が高い中圧時には単独モード運転が行われ、中圧時よりも排気圧力が高い高圧時には並列モード運転が行われる。ここで、排気温度が比較的高い中温時には、高温時と同様に開閉ドア３０を開状態に制御して、低圧時を除き並列モード運転を行うようにしてもよい。
【００６７】
ここで、本実施形態の排気熱回収装置１において、熱回収が開始されるまでの時間を従来の排気熱回収装置と比較する。比較対象の従来の排気熱回収装置は、本実施形態の排気熱回収器１００、２００のそれぞれの熱容量の和に等しい熱容量を有する１つの排気熱回収器を備えているものとする。図１１は、エンジンが起動してからの時間と、排気温度及びエンジン冷却水の水温との関係を示すグラフである。グラフの横軸は時間（ｓ）を表し、縦軸は排気温度及び水温を表している。曲線Ｌ１は排気熱回収器を通過する前の排気温度（排気熱回収器より上流側での排気温度）を示し、曲線Ｌ２は排気熱回収器を通過した後の排気温度（排気熱回収器より下流側での排気温度）を示している。曲線Ｌ３は排気熱回収器の入口側でのエンジン冷却水の水温を示し、曲線Ｌ４は、従来の排気熱回収器の出口側でのエンジン冷却水の水温を示し、曲線Ｌ５は本実施形態の排気熱回収器（１００）の出口側でのエンジン冷却水の水温を示している。なお、曲線Ｌ１及びＬ２で示す排気温度と、曲線Ｌ３〜Ｌ５で示すエンジン冷却水の水温との間において、縦軸のスケールは異なっている。
【００６８】
図１１に示すように、従来の排気熱回収装置では、時間ｔ２２（約３００ｓ）以前は、排気熱回収器を通過した後の排気温度が通過前の排気温度よりも低くなっているものの、入口側のエンジン冷却水の水温と出口側のエンジン冷却水の水温とはほぼ一致している。これは、時間ｔ２２以前には排気熱が主に排気熱回収器の暖機に用いられ、実質的な熱回収が行われていないことを示している。これに対し、時間ｔ２２以降は出口側のエンジン冷却水の水温が入口側よりも高くなっている。すなわち、従来の排気熱回収装置では、時間ｔ２２に排気熱回収器の暖機がほぼ完了し、熱回収が開始されることが分かる。
【００６９】
一方、本実施形態の排気熱回収装置１では、時間ｔ２２より早い時間ｔ２１（約２４０ｓ）以降で出口側のエンジン冷却水の水温が入口側よりも高くなっているため、時間ｔ２１に熱回収が開始されることが分かる。したがって本実施形態では、熱回収が可能になるまでの時間が従来よりも短縮する。
【００７０】
熱回収が可能になるまでの時間を本実施形態によって短縮できる理由について説明する。本実施形態では、排気熱回収器１００、２００が暖機されていない低温時には、圧力損失を減少させる必要のある高圧時を除いて、単独モード運転又は直列モード運転が行われる。排気熱回収器１００、２００は互いに断熱されているため、排気熱回収器１００のみに排気を流通させる単独モード運転のときには、他の運転モードと比較して排気熱回収器の実質的な熱容量をほぼ半減させる効果が得られる。このため、排気熱回収器の暖機完了までの時間を短縮できることになる。また、排気熱回収器１００、２００に排気を順次流通させる直列モード運転のときには、排気が排気熱回収器を通過する経路長が他の運転モードと比較して２倍程度に長くなるため、熱回収効率が高まり、熱回収を早期に行うことができる。したがって本実施形態によれば、熱回収が可能になるまでの時間を短縮できる。
【００７１】
また本実施形態では、排気熱回収器１００、２００の暖機が完了した後の高温時には、第１流路１１での排気の流量が少なく開閉ドア２０の開状態を維持できない低圧時を除いて、並列モード運転が行われる。したがって本実施形態によれば、大流量の排気が流通する際の圧力損失の増加を抑制できるという効果も得られる。
【００７２】
図１２は、本実施形態の排気熱回収装置１を含む３つの排気熱回収装置の特性を比較して示すタイミングチャートである。図１２（ａ）〜（ｅ）の横軸は時間を表している。図１２（ａ）の縦軸は車速を表し、図１２（ｂ）の縦軸は排気温度を表し、図１２（ｄ）の縦軸は排気熱回収量を表し、図１２（ｅ）の縦軸は排気の流路における圧力損失を表している。また図１２（ｃ）は、各排気熱回収装置の運転モードを示している。図１２（ｃ）〜（ｅ）では、各排気熱回収装置を互いに異なる線種で表している。実線は、本実施形態の排気熱回収装置（ここでは「排気熱回収装置Ａ」という）を表している。破線は、特許文献１に開示されているように、排気熱回収器の単独運転及び直列運転の切替が可能な従来の排気熱回収装置（ここでは「排気熱回収装置Ｂ」という）を表している。一点鎖線は、２つの排気熱回収器が並列に接続された従来の排気熱回収装置（ここでは「排気熱回収装置Ｃ」という）を表している。
【００７３】
図１２（ａ）に示すように、各排気熱回収装置が搭載された車両について、時間ｔ３０にそれぞれエンジンを起動させ、ほぼ一定の車速（ほぼ一定のエンジン回転数）で所定時間走行させるものとする。図１２（ｂ）に示すように、排気温度は時間ｔ３０以降徐々に上昇する。図１２（ｃ）に示すように、排気熱回収装置Ａの運転モードは、時間ｔ３３（暖機完了点）以前は単独モード又は直列モードであり、暖機完了点以降は並列モード（ただし排気流量が少ない場合には直列モード）である。排気熱回収装置Ｂの運転モードは、暖機完了点以前は単独モードであり、暖機完了点以降は直列モードである。排気熱回収装置Ｃの運転モードは、当然に常時並列モードである。
【００７４】
暖機完了点以前における少なくとも一部の時間帯で単独モード運転が行われる排気熱回収装置Ａ、Ｂでは、常時並列モード運転が行われる排気熱回収装置Ｃと比較して、排気熱回収器の実質的な熱容量を減少させることができる。このため、図１２（ｄ）に示すように、排気熱回収装置Ｃでは時間ｔ３２から熱回収が行われるのに対し、排気熱回収装置Ａ、Ｂではそれより早い時間ｔ３１から熱回収が行われる。ただし、暖機完了点において双方の排気熱回収器の暖機が完了している排気熱回収装置Ｃと比較して、排気熱回収装置Ａ、Ｂでは一方の排気熱回収器の暖機が完了していない可能性がある。このため、暖機完了点以降の一部の時間帯で、排気熱回収装置Ａ、Ｂの熱回収量が排気熱回収装置Ｃの熱回収量よりも低くなる場合がある。
【００７５】
図１２（ｅ）に示すように、暖機完了点以前において、単独モード又は直列モードで運転される排気熱回収装置Ａ、Ｂでは、並列モードで運転される排気熱回収装置Ｃよりも圧力損失が高くなる。しかしながら、暖機完了点以降において、直列モードで運転される排気熱回収装置Ｂの圧力損失がΔＰ２であるのに対し、少なくとも大流量の排気が流通するときに並列モードで運転される排気熱回収装置Ａ、Ｃの圧力損失はそれより低いΔＰ１になっている。一般に、排気流量の比較的多い暖機完了点以降は、排気流量の比較的少ない暖機完了点以前と比較して、圧力損失の増加が大きく影響する。したがって、排気熱回収装置Ａ、Ｃは、排気熱回収装置Ｂよりも圧力損失の低減効果が高い。
【００７６】
このように、本実施形態の排気熱回収装置Ａによれば、熱回収が可能になるまでの時間を短縮できる効果と、大流量の排気が流通する際の圧力損失の増加を抑制できる効果との双方が得られることが分かる。
【００７７】
また本実施形態によれば、以下のような効果も得られる。
【００７８】
本実施形態では、直列モード運転の場合、排気は排気熱回収器１００、２００をこの順に通過して熱回収される。したがって、排気熱回収器２００を通過する排気の温度は、排気熱回収器１００を通過する排気の温度よりも低くなる。一方、エンジン冷却水は、排気熱回収器２００、１００をこの順に通過して回収熱により加熱される。したがって、排気熱回収器１００を通過するエンジン冷却水の温度は、排気熱回収器２００を通過するエンジン冷却水の温度よりも高くなる。これにより、直列モード運転の場合、排気熱回収器１００、２００のいずれにおいても排気とエンジン冷却水との温度差を確保できるため、熱交換効率を向上できる。
【００７９】
また直列モード運転の場合、排気熱回収装置１の圧力損失が増加するものの、排気が排気熱回収器を通過する経路長が長くなるため、熱回収効率が高まる。本実施形態では、排気圧力が低いときに直列モード運転が行われるため、圧力損失増加の影響も少ない。
【００８０】
さらに本実施形態では、運転モードの切替により排気圧力が調節されるため、排気流路に設けられるマフラの排圧調節機能を簡素化又は省略できる可能性がある。
【００８１】
また本実施形態では、排気熱回収器１００、２００の蒸発部１２０、２２０が排気を浄化する触媒機能を有している。したがって、排気系に別途設けられる触媒コンバータの機能を簡素化又は省略できる可能性がある。
【００８２】
ところで本実施形態では、単独モード運転の場合に一方の排気熱回収器１００のみが用いられ、直列モード運転の場合に排気は排気熱回収器１００、２００をこの順に通過するようになっている。このように一方の排気熱回収器１００のみを集中的に使用すると、排気熱回収器１００の排気通路にすす詰まり等が発生し、排気熱回収装置１の劣化の加速要因になり得る。したがって、単独モード運転において排気熱回収器１００、２００を交互に用いたり、直列モード運転において排気熱回収器１００、２００の通過順序を切り替えるようにすれば、排気熱回収装置１の長寿命化に繋がる。直列モード運転において排気熱回収器１００、２００の排気の通過順序を切り替える場合には、排気熱回収器１００、２００のエンジン冷却水の通過順序も併せて切り替えるようにすれば、排気とエンジン冷却水との温度差も確保できる。
【００８３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図１３を用いて説明する。図１３は、本実施形態における排気熱回収装置２の概略構成を示す模式図である。本実施形態の排気熱回収装置２では、第１流路１１を開閉する開閉ドア５０と、第２流路１２を開閉する開閉ドア６０とが、いずれも制御部４０により開閉制御されるようになっている。開閉ドア５０、５１は、例えば直線状のガイドレールに沿って進退することにより開閉するスライド式のドアである。また、第１流路１１と第２流路１２との分岐点よりも上流側には、圧力センサ４２が設けられている。圧力センサ４２は、排気流路１０内の排気圧力を検出し、制御部４０に検出信号を出力するようになっている。
【００８４】
制御部４０は、温度センサ４１で検出される排気温度に基づいて制御信号をモータ６１に出力し、開閉ドア６０を開閉制御するようになっている。すなわち制御部４０は、排気温度が所定の閾値温度以下の場合には開閉ドア６０を閉状態とし、排気温度が閾値温度を超えた場合には開閉ドア６０を開状態とする。
【００８５】
また制御部４０は、圧力センサ４２で検出される排気圧力に基づいて制御信号をモータ５１に出力し、開閉ドア５０を開閉制御するようになっている。すなわち制御部４０は、排気圧力が所定の閾値圧力以下の場合には開閉ドア５０を閉状態とし、排気圧力が閾値圧力を超えた場合には開閉ドア５０を開状態とする。
【００８６】
排気温度が閾値温度以下で排気圧力が閾値圧力以下の場合には、開閉ドア５０、６０はいずれも閉状態となる。これにより、排気流路１０を流通する排気は、まず第１流路１１に流入して排気熱回収器１００により熱回収され、その後、連通流路１３を介して第２流路１２に流入して排気熱回収器２００により再び熱回収される。すなわちこの場合、排気熱回収器１００、２００が直列に接続されるため、熱回収効率が向上でき、熱回収を早期に行うことができる。
【００８７】
排気温度が閾値温度以下で排気圧力が閾値圧力を超えた場合には、開閉ドア５０が開状態となる。これにより、排気は、第１流路１１に流入して排気熱回収器１００により熱回収された後、開状態の開閉ドア５０を介して下流側に流出する。本実施形態では連通流路１３を開閉する開閉ドアが設けられていないが、連通流路１３を第１流路１１側から第２流路１２側に向かう方向は第１流路１１での排気の主流方向に対して逆向きであるため、排気熱回収器１００を通過した排気の大部分は連通流路１３側に流入せずにそのまま下流側に流出する。すなわちこの場合、排気熱回収器２００から熱的に分離された排気熱回収器１００が単独で機能するため、排気熱回収器の実質的な熱容量を低減できる。
【００８８】
排気温度が閾値温度を超えて排気圧力が閾値圧力を超えた場合、開閉ドア５０、６０はいずれも開状態となる。これにより、排気は、第１流路１１及び第２流路１２に並列に流れ、排気熱回収器１００、２００によりそれぞれ熱回収される。すなわちこの場合、排気熱回収器１００、２００が並列に接続されるため、大流量の排気が流通する際の圧力損失の増加を抑制できる。ここで、本実施形態では連通流路１３を開閉する開閉ドアが設けられていないため、排気の一部が排気熱回収器１００、２００のいずれも通過せずに連通流路１３を通過してしまう場合がある。これを回避するため、制御部４０により作動制御される開閉ドアを連通流路１３に設けてもよい。この開閉ドアは、例えば排気温度が閾値温度を超え、かつ排気圧力が閾値圧力を超えた場合に閉状態になるように制御される。
【００８９】
以上のように、本実施形態によれば第１実施形態と同様の効果が得られることに加え、圧力センサ４２で検出された排気圧力に基づいて開閉ドア５０が開閉制御されるため、開閉ドア５０をより適切に開閉制御できる。
【００９０】
また、排気圧力を検出する圧力センサ４２を別途設けるのではなく、排気圧力の情報や、排気圧力と正の相関があるエンジン回転数の情報を他の制御装置から取得するようにしてもよい。すなわち制御部４０は、他の制御装置から取得した排気圧力やエンジン回転数の情報に基づいて開閉ドア５０を開閉制御する。これにより、排気熱回収装置２の構成を簡素化できる。
【００９１】
（その他の実施形態）
上記第１実施形態では、片持ち式の回転ドアを１枚用いた片開き型の開閉ドア２０を例に挙げたが、例えば片持ち式の回転ドアを２枚用いた両開き型の開閉ドア２０を用いてもよい。
【００９２】
また上記第１実施形態では、回転式の開閉ドア３０を例に挙げたが、開閉ドア３０はスライド式であってもよい。
【００９３】
さらに上記第２実施形態では、スライド式の開閉ドア５０、６０を例に挙げたが、開閉ドア５０、６０は回転式であってもよい。
【００９４】
また上記実施形態では、排気から回収された熱により加熱される被加熱流体としてエンジン冷却水を例に挙げたが、インバータの冷却水、オートマチック・トランスミッション・フルード（ＡＴＦ）又はエンジンオイル等を被加熱流体として用いることもできる。
【００９５】
さらに上記実施形態では、熱回収手段としてヒートパイプ型の排気熱回収器１００、２００を例に挙げたが、他の熱回収手段を用いてもよい。
【００９６】
また上記実施形態では、開閉ドア２０に対して閉方向の付勢力を与える付勢手段としてばね機構２３を例に挙げたが、他の付勢手段を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】第１実施形態における排気熱回収装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】第２流路を開閉する開閉ドアの概略構成を示す模式図である。
【図３】第１流路を開閉する開閉ドアの概略構成を示す模式図である。
【図４】第１実施形態における排気熱回収装置を排気流れ下流側から見た構成を示す模式的な断面図である。
【図５】フィンの構成を示す模式図である。
【図６】低温低圧時の開閉ドアの開閉状態及び排気の流路を示す模式図である。
【図７】低温高圧時の開閉ドアの開閉状態及び排気の流路を示す模式図である。
【図８】高温高圧時の開閉ドアの開閉状態及び排気の流路を示す模式図である。
【図９】第１実施形態における排気熱回収装置の作動の一例を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】第１実施形態の排気熱回収装置での排気温度及び排気圧力と運転モードとの対応関係の一例を示す図である。
【図１１】エンジンが起動してからの時間と、排気温度及びエンジン冷却水の水温との関係を示すグラフである。
【図１２】第１実施形態の排気熱回収装置を含む３つの排気熱回収装置の特性を比較して示すタイミングチャートである。
【図１３】第２実施形態における排気熱回収装置の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００９８】
１、２  排気熱回収装置
１０  排気流路
１１  第１流路
１２  第２流路
１３  連通流路
２０  開閉ドア（第１開閉手段）
２１  回転軸
２２  板ドア部（第１板ドア部）
２３  ばね機構（付勢手段）
２５  開閉ドア（第３開閉手段）
２６  板ドア部（第２板ドア部）
３０  開閉ドア（第２開閉手段）
４０  制御部（制御手段）
４１  温度センサ
４２  圧力センサ
１００  排気熱回収器（第１熱回収手段）
２００  排気熱回収器（第２熱回収手段）
【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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