JP2011094493A - 排熱回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の排気の熱を速やかに車室内に送られる空気に伝え、その空気の温度を速やかに上昇させることのできる排熱回収装置を提供する。
【解決手段】排熱回収ユニット５内において、排気の熱が排気管２側から熱放射により空気通路２１の外壁２１ａに伝えられ、その空気通路２１の外壁２１ａと同通路２１内を流れる空気との間で熱交換が行われることにより、空気通路２１から車室内に導出される空気が加熱される。このようにして排気の熱が回収されて車室内に送られる空気の加熱に利用される。この場合、排気の熱を空気通路２１内の空気に伝えることが、内燃機関の冷却水を媒介することなく上述した熱放射により行われるため、その冷却水の温度上昇を待たなければならない分だけ車室内に送られる空気の温度上昇が遅くなることを防止できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、排熱回収装置に関するものである。

自動車等の車両においては、内燃機関の排気の熱を回収して車室内に送られる空気の加熱に利用する排熱回収装置を備えたものが知られている。こうした排熱回収装置として、例えば特許文献１には、内燃機関の排気の熱で同機関の冷却水を加熱し、更に同冷却水で車室内に送られる空気を加熱するようにしたものが開示されている。この場合、排気の熱が内燃機関の冷却水により回収され、その冷却水による車室内に送られる空気の加熱を通じて排気の熱が同空気の加熱に利用される。

特開２００９−４１４７３公報（段落［０００２］、［０００３］）

ところで、上記排熱回収装置により排気の熱を回収して車室内に送られる空気の加熱に利用する場合、排気の熱を車室内に送られる空気に伝えることが内燃機関の冷却水を媒介して行われるため、排気の熱により内燃機関の冷却水の温度を上昇させてからでないと、その冷却水により車室内に送られる空気の加熱を行うことができない。そして、内燃機関の冷却水はある程度の容量を有している関係から、排気の熱により同冷却水の温度を車室内に送られる空気の加熱を行うことの可能な値まで上昇させるためには長い時間を要する。このため、上記排熱回収装置により車室内に送られる空気の温度を上昇させようとしても、内燃機関の冷却水の温度上昇を待たなければならない分だけ上記空気の温度上昇に時間がかかることは避けられず、同装置による車室内の暖房開始に遅れが生じるおそれがある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、内燃機関の排気の熱を速やかに車室内に送られる空気に伝え、その空気の温度を速やかに上昇させることのできる排熱回収装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、車両に搭載された内燃機関からの排気の熱を回収して車室内に送られる空気の加熱に利用する排熱回収装置において、内燃機関からの排気が流れる排気管の近傍に設けられて空気を導入した後に同空気を前記車室に導出する空気通路と、前記排気管と前記空気通路との間に設けられて前記排気管から前記空気通路の外壁への熱放射を行わせる熱放射層と、前記熱放射層での異常の有無を判断する異常検出部と、を備え、前記空気通路は、その内部を通過する空気と同通路の外壁との間で熱交換を行う熱交換層として機能するものであり、前記熱放射層は、その内部の圧力を前記排気管内の圧力の変化し得る範囲外であり、且つ前記空気通路内の圧力の変化し得る範囲外の値とした状態で密閉されるものであり、前記異常検出部は、前記熱放射層内の圧力の実測値と予め定められた判定値との比較に基づき、同熱放射層での異常の有無を判断するものであることを要旨とした。

上記構成によれば、排気の熱が排気管から熱放射により熱放射層を介して空気通路の外壁に伝えられ、その空気通路の外壁と同通路内を流れる空気との間で熱交換が行われることにより、空気通路から車室内に導出される空気が加熱される。このようにして排気の熱が回収されて車室内に送られる空気の加熱に利用されることとなる。この場合、排気の熱を空気通路内の空気に伝えることが、内燃機関の冷却水を媒介することなく上述した熱放射により行われるため、その冷却水の温度上昇を待たなければならない分だけ車室内に送られる空気の温度上昇が遅くなることを防止できる。言い換えれば、内燃機関の排気の熱を速やかに車室内に送られる空気に伝え、その空気の温度を速やかに上昇させることができる。

ところで、熱放射層においては、排気管における熱放射層側の部分に穴があくという異常や、空気通路における熱放射層側の部分に穴があくという異常が生じる可能性がある。こうした熱放射層での異常が生じたときに速やかに対策を講じるため、同異常の有無を的確に判断する必要がある。上記構成によれば、熱放射層において排気管に穴があいたり空気通路に穴があいたりすると、熱放射層内の圧力の実測値が予め定められた判定値に対し急速に上昇もしくは低下する。従って、熱放射層内の圧力の実測値と上記判定値との比較に基づき、同熱放射層における排気管若しくは空気通路での穴あきといった異常の有無を的確に判断することができ、同異常が生じている旨の判断に基づいて速やかに対策を講じることができる。

請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記熱放射層は、その内部の圧力を前記排気管内の圧力の変化し得る範囲よりも小さく、且つ前記空気通路内の圧力の変化し得る範囲よりも小さい値とした状態で、密閉されていることを要旨とした。

上記構成によれば、熱放射層において、排気管における熱放射層側の部分に穴があくという異常や、空気通路における熱放射層側の部分に穴があくという異常が生じると、熱放射層に排気管内の排気や空気通路内の空気が流れ込み、同熱放射層内の圧力の実測値が上昇する。この上昇する実測値と上記判定値との比較に基づき、同熱放射層における排気管若しくは空気通路での穴あきといった異常の有無を的確に判断することができ、同異常が生じている旨の判断に基づいて速やかに対策を講じることができる。また、熱放射層内の圧力を小さい値とした状態で同熱放射層を密閉するということは、熱放射層内のガスの量が少なくなり、排気の熱が排気管から熱放射により熱放射層を介して空気通路の外壁に伝えられる際の熱の運搬効率が高められることを意味する。これは、熱放射層内のガスの量が少なくなることにより、排気の熱が排気管から熱放射により熱放射層を介して空気通路の外壁に伝えられる際、その熱が熱放射層内のガスに逃げることを抑制できるためである。従って、空気通路から車室内に導出される空気を排気の熱により効率的に加熱することができる。

請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明において、前記排気管は、車両の前部に搭載された内燃機関から同車両の後方に延びて、前記空気通路及び前記熱放射層を備えた排熱回収ユニットを貫通しており、前記熱放射層は、その内部の圧力を前記排熱回収ユニットの構造上の強度に基づく下限値まで低減させた状態で密閉されていることを要旨とした。

上記構成によれば、排熱回収ユニットを追加補強することなく、熱放射層内の圧力を可能な限り小さい値とした状態で同熱放射層が密閉される。このため、排気の熱が排気管から熱放射により熱放射層を介して空気通路の外壁に伝えられる際の熱の運搬効率を、上記排熱回収ユニットの追加補強に伴うコストアップを生じさせることなく可能な限り高めることができる。

請求項４記載の発明では、請求項２記載の発明において、前記熱放射層は、その内部を真空とした状態で密閉されていることを要旨とした。
上記構成によれば、密閉された熱放射層内のガスの量がほぼ「０」となるまで少なくなり、排気の熱が排気管から熱放射により熱放射層を介して空気通路の外壁に伝えられる際、その熱が熱放射層内のガスに逃げることを効果的に抑制できるようになる。従って、排気の熱が排気管から熱放射により熱放射層を介して空気通路の外壁に伝えられる際の熱の運搬効率を可能な限り高めることができる。

請求項５記載の発明では、請求項１記載の発明において、前記熱放射層は、その内部の圧力を前記排気管内の圧力の変化し得る範囲よりも大きく、且つ前記空気通路内の圧力の変化し得る範囲よりも大きい値とした状態で密閉されていることを要旨とした。

上記構成によれば、熱放射層において、排気管における熱放射層側の部分に穴があくという異常や、空気通路における熱放射層側の部分に穴があくという異常が生じると、熱放射層内のガスが排気管や空気通路に流れ出し、同熱放射層内の圧力の実測値が低下する。この低下する実測値と上記判定値との比較に基づき、同熱放射層における排気管若しくは空気通路での穴あきといった異常の有無を的確に判断することができ、同異常が生じている旨の判断に基づいて速やかに対策を講じることができる。

本実施形態の排熱回収装置が適用される自動車全体を示す略図。 上記自動車の排熱回収ユニット周りにおける排気管、収容部、排熱回収ユニット、インポートダクト、及びエクスポートダクト等の位置関係を示す斜視図。 排熱回収ユニットとインポートダクト及びエクスポートダクトとのインポートパイプ及びエクスポートパイプによる接続の詳細を示す断面図。 排熱回収ユニットの内部構造を示す略図。 熱放射層において排気管の穴があきや空気通路の穴あきといった異常が生じたことを検出する手順を示すフローチャート。 熱放射層において排気管の穴があきや空気通路の穴あきといった異常が生じたことを検出する手順の他の例を示すフローチャート。

以下、本発明を自動車に搭載される排熱回収装置に具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
図１に示される自動車においては、その前部に搭載された内燃機関１からの排気を流す鉄等の金属からなる排気管２が同機関１から車両の後方に向けて延びており、排気管２の内燃機関１近傍に排気を浄化するための触媒コンバータ３が設けられている。排気管２における触媒コンバータ３よりも下流側の部分は、自動車の後方に延びて同自動車のボディに前後方向（図中左右方向）に延びるように形成された収容部４内に収容され、その状態で自動車のボディに吊り下げ支持されている。また、排気管２における触媒コンバータ３よりも下流側の部分は、上記収容部４内に収容された排熱回収ユニット５を貫通している。この排熱回収ユニット５は、自動車の空調装置により車室６に送られる空気を、排気管２内を流れる排気の熱を利用して加熱するためのものである。

排熱回収ユニット５には、空気を同ユニット５内に導入するためのインポートダクト７がインポートパイプ８を介して接続されるとともに、同ユニット５内で排気の熱を利用して加熱された空気を車室６に導出するためのエクスポートダクト９がエクスポートパイプ１０を介して接続されている。これら、インポートダクト７及びエクスポートダクト９は、自動車の前部に設けられた空調装置に接続されている。詳しくは、インポートダクト７は空調装置における空気の取り入れ口と連通しており、エクスポートダクト９は空調装置における空気の吹き出し口と連通している。

従って、空調装置の取り入れ口から取り入れられた空気は、インポートダクト７及びインポートパイプ８を介して排熱回収ユニット５に導入され、同ユニット５にて排気の熱を利用して加熱される。そして、加熱後の空気は、排熱回収ユニット５内からエクスポートパイプ１０及びエクスポートダクト９を介して空調装置の吹き出し口に向けて導出され、その吹き出し口から車室６内に送られる。この場合、内燃機関１の排気の熱が空調装置により車室６内に送られる空気を通じて回収され、それに伴い同空気が排気の熱を利用して加熱されることになる。

図２は、自動車の排熱回収ユニット５周りにおける排気管２、収容部４、排熱回収ユニット５、インポートダクト７、及びエクスポートダクト９等の位置関係を示した斜視図である。同図から分かるように、排気管２を収容するための収容部４は、自動車の下面に位置する板状のボディ１１を上方に向けて突出するよう円弧状に湾曲させることにより、その円弧状に湾曲した部分の下側に形成されている。そして、このように形成された収容部４内に収容された排気管２は、ボディ１１の下側において、排熱回収ユニット５を貫通した状態で同ボディ１１に対し吊り下げ支持されている。また、インポートダクト７及びエクスポートダクト９は、ボディ１１において収容部４を形成すべく半円弧状に湾曲させた部分の上側にて、その部分と平行になるように同部分の湾曲方向と同じように円弧状に湾曲した状態で、排気管２の長手方向（自動車の前後方向）に直線状に延びている。

図３は、排熱回収ユニット５とインポートダクト７及びエクスポートダクト９とのインポートパイプ８及びエクスポートパイプ１０による接続の詳細を示す断面図である。同図から分かるように、インポートパイプ８及びエクスポートパイプ１０はそれぞれ、ボディ１１における収容部４を形成すべく湾曲した部分の上部に対し、樹脂等からなる断熱材１２を介した状態で貫通している。そして、インポートパイプ８の上端はボディ１１の上側に位置するインポートダクト７に接続されており、インポートパイプ８の下端はボディ１１の下側に位置する排熱回収ユニット５に接続されている。一方、エクスポートパイプ１０の上端はボディ１１の上側に位置するエクスポートダクト９に接続されており、エクスポートパイプ１０の下端はボディ１１の下側に位置する排熱回収ユニット５に接続されている。

次に、排熱回収ユニット５の内部構造について図４を参照して説明する。
排熱回収ユニット５の内部には、排気管２の外周面と平行状態を保って延び、上記インポートパイプ８及び上記エクスポートパイプ１０と接続される空気通路２１が設けられている。この空気通路２１の外壁２１ａは、鉄等の金属により形成されている。そして、空気通路２１には同通路２１と連通するインポートダクト７及びインポートパイプ８を介して空気が導入され、導入後の空気は同通路２１と連通するエクスポートパイプ１０及びエクスポートダクト９により排熱回収ユニット５外に導出されて自動車の空調装置における吹き出し口から車室６（図１）に送り出される。また、排熱回収ユニット５の内部における排気管２と空気通路２１との間には、その間において隔壁２５，２６により密閉されて排気管２から空気通路２１の外壁２１ａへの熱放射を行わせる熱放射層２２が設けられている。なお、上記空気通路２１は、その内部を通過する空気と同通路２１の外壁２１ａとの間で熱交換を行う熱交換層としても機能する。

排熱回収ユニット５の内部に設けられた熱放射層２２は、その内部の圧力を排気管２内の圧力の変化し得る範囲よりも小さく、且つ空気通路２１内の圧力の変化し得る範囲よりも小さい値とした状態で、密閉されている。より詳しくは、上記熱放射層２２は、その内部の圧力を排熱回収ユニット５の構造上の強度に基づく下限値まで低減させた状態で、密閉されている。なお、排気管２内の圧力の変化し得る範囲としては例えば０．１〜０．２ＭＰａといった範囲があげられ、空気通路２１内の圧力の変化し得る範囲としては例えば０．１〜０．１５ＭＰａといった範囲が挙げられる。また、熱放射層２２内の圧力の上記下限値としては、例えば大気圧（０．１ＭＰａ）の１０分の１程度の圧力（０．０１ＭＰａ）があげられる。

上記熱放射層２２は、排気管２の外壁２ａに取り付けられた第１熱放射板２３と、その第１熱放射板２３から距離をおいて同第１熱放射板２３に対し向かい合うように空気通路２１の外壁２１ａに取り付けられた第２熱放射板２４とを備えている。そして、排気管２内を排気が流れると、排気と同排気管２の外壁２ａとの間での熱交換により排気の熱が外壁２ａに伝達され、その後に熱伝導により外壁２ａから第１熱放射板２３に伝えられる。こうして第１熱放射板２３に伝えられた熱は、熱放射により第２熱放射板２４に伝えられ、その後に熱伝導によって空気通路２１の外壁２１ａに伝えられる。更に、外壁２１ａに伝えられた熱は、外壁２１ａと空気通路２１内を流れる空気との間での熱交換により、その空気に伝達されることとなる。従って、インポートダクト７及びインポートパイプ８を介して空気通路２１に導入された空気は、同通路２１を通過する際に排気の熱を利用して加熱され、加熱後にエクスポートダクト９及びエクスポートパイプ１０を介して車室６（図１）に導出される。

また、排熱回収ユニット５においては、排気管２の外壁２ａ側から空気通路２１の外壁２１ａ側への熱放射を効率よく行うべく、第１熱放射板２３が排気管２の外壁２ａを形成する材料よりも熱放射性の高い材料で形成されるとともに、第２熱放射板２４が空気通路２１の外壁２１ａを形成する材料よりも熱放射性の高い材料で形成されている。ここで、仮に第１熱放射板２３及び第２熱放射板２４を設けないとすると、熱放射により排気管２の外壁２ａ側から空気通路２１の外壁２１ａ側に熱を伝える際の熱運搬効率が１０％程度となる。しかし、こうした熱運搬効率に関しては、上述したように第１熱放射板２３及び第２熱放射板２４をそれぞれ排気管２の外壁２ａ及び空気通路２１の外壁２１ａに設けることにより高められる。ちなみに、排気の熱を利用して車室６に送られる空気を効率よく加熱する面で、第１熱放射板２３及び第２熱放射板２４を上記熱伝達効率が７０％以上となるように材料を選択して形成することが最も好ましいが、同熱伝達効率が３０〜７０％となるように材料を選択して形成すれば上記空気の加熱をある程度効率よく行うことはできる。なお、第１熱放射板２３及び第２熱放射板２４に関しては、上記空気の加熱を効率よく行う面で、上記熱伝達効率が最低でも１０％よりも大となるように材料を選択して形成する必要がある。

次に、排熱回収装置の電気的構成について図４を参照して説明する。
排熱回収装置は、自動車の各種運転制御を実行する電子制御装置３１を備えている。この電子制御装置３１は、各種演算処理を実施するＣＰＵ、制御用のプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果やセンサの検出結果等を一時的に記憶するＲＡＭ、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えている。そして、電子制御装置３１の入力ポートには密閉された熱放射層２２内の圧力を検出する圧力センサ３２が接続されており、電子制御装置３１の出力ポートには熱放射層２２での異常が生じたときにそのことを自動車の運転者に知らせる警告ランプ３３が接続されている。

図５は、熱放射層２２において、排気管２における熱放射層２２側の部分に穴があくという異常や、空気通路２１における熱放射層２２側の部分に穴があくという異常が生じたとき、それら異常が生じたことを検出するための異常検出ルーチンを示すフローチャートである。この異常検出ルーチンは、電子制御装置３１を通じて、例えば所定時間毎の時間割り込みにて周期的に実行される。

同ルーチンにおいては、まず圧力センサ３２により検出された熱放射層２２内の圧力Ｐｒが読み込まれる（Ｓ１０１）。その後、熱放射層２２内の圧力の実測値である上記圧力Ｐｒと予め定められた判定値Ｐｋとの比較に基づき同熱放射層２２での上記異常の有無を判断する処理（Ｓ１０２〜Ｓ１０４）が実行される。なお、上記判定値Ｐｋとして、本実施形態では、密閉された熱放射層２２内の理論上の圧力と等しい値が採用されている。従って、排気管２における熱放射層２２側の部分に穴があくという異常や、空気通路２１における熱放射層２２側の部分に穴があくという異常が生じていないときには、上記圧力Ｐｒが上記判定値Ｐｋとほぼ等しくなる。一方、上述した異常が生じて熱放射層２２に排気管２内の排気や空気通路２１内の空気が流れ込むと、それに伴い上記圧力Ｐｒが上昇して上記判定値Ｐｋよりも大きい値となる。

Ｓ１０２〜Ｓ１０４の一連の処理では、圧力Ｐｒから判定値Ｐｋを減算した値（「Ｐｒ−Ｐｋ」）が閾値ａよりも大きいか否かが判断され（Ｓ１０２）、ここで肯定判定であれば熱放射層２２において上記異常がある旨判断されて警告ランプ３３が点灯される（Ｓ１０３）。また、圧力Ｐｒから判定値Ｐｋを減算した値（「Ｐｒ−Ｐｋ」）が閾値ａ以下であるときには、熱放射層２２において上記異常はないの旨判断されて警告ランプ３３が消灯される（Ｓ１０４）。なお、Ｓ１０２の処理で用いられる閾値ａとしては、上記熱放射層２２での異常の有無の判断を的確に行うことの可能な値として、予め実験等により定められた値が用いられる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）内燃機関１の排気の熱を回収して車室６内に送られる空気の加熱に利用する手法として、従来は、排気の熱で内燃機関１の冷却水を加熱して同冷却水で車室６内に送られる空気を加熱するという手法が採用されていた。この場合、排気の熱を車室６内に送られる空気に伝えることが内燃機関１の冷却水を媒介して行われるため、排気の熱により内燃機関１の冷却水の温度を上昇させてからでないと、その冷却水により車室６内に送られる空気の加熱を行うことができない。そして、内燃機関１の冷却水はある程度の容量を有している関係から、排気の熱により同冷却水の温度を車室６内に送られる空気の加熱を行うことの可能な値まで上昇させるためには長い時間を要する。このため、従来の手法では、車室６内に送られる空気の温度を上昇させようとしても、内燃機関１の冷却水の温度上昇を待たなければならない分だけ、上記空気の温度上昇に時間がかかることは避けられない。

この点、本実施形態の排熱回収装置によれば、排熱回収ユニット５内において、排気の熱が排気管２側から熱放射により熱放射層２２を介して空気通路２１の外壁２１ａに伝えられ、その空気通路２１の外壁２１ａと同通路２１内を流れる空気との間で熱交換が行われることにより、空気通路２１から車室６内に導出される空気が加熱される。このようにして排気の熱が回収されて車室６内に送られる空気の加熱に利用されることとなる。この場合、排気の熱を空気通路２１内の空気に伝えることが、内燃機関１の冷却水を媒介することなく上述した熱放射により行われるため、その冷却水の温度上昇を待たなければならない分だけ車室６内に送られる空気の温度上昇が遅くなることを防止できる。言い換えれば、内燃機関１の排気の熱を速やかに車室６内に送られる空気に伝え、その空気の温度を速やかに上昇させることができる。

（２）排気の熱が排気管２側から熱放射により空気通路２１の外壁２１ａに伝えられる際、それが排気管２の外壁２ａよりも熱放射性の高い材料で形成された第１熱放射板２３、及び空気通路２１の外壁２１ａよりも熱放射性の高い材料で形成された第２熱放射板２４を介して行われる。このため、排気の熱が効率よく排気管２側から空気通路２１の外壁２１ａに熱放射により伝えられるようになり、内燃機関１の排気の熱がより一層速やかに車室６内に送られる空気に伝えられるようになる。

（３）排熱回収ユニット５において、排気管２と空気通路２１との間に密閉された熱放射層２２を形成することで、排気管２における熱放射層２２側の部分に穴があくという異常が生じたとき、その穴から漏れた排気が熱放射層２２にとどまるようになる。従って、上記のように排気管２の穴から排気が漏れたとしても、その排気が空気通路２１側に流れることを防止できる。

（４）熱放射層２２において、排気管２における熱放射層２２側の部分に穴があくという異常や、空気通路２１における熱放射層２２側の部分に穴があくという異常が生じると、熱放射層２２に排気管２内の排気や空気通路２１内の空気が流れ込み、同熱放射層２２内の圧力の実測値（圧力Ｐｒ）が上昇する。この上昇する圧力Ｐｒと予め定められた判定値Ｐｋとの比較に基づき、同熱放射層２２における排気管２若しくは空気通路２１での穴あきといった異常の有無を的確に判断することができ、同異常が生じている旨の判断に基づいて速やかに対策を講じることができる。

（５）排熱回収ユニット５の内部に設けられた熱放射層２２は、その内部の圧力を排気管２内の圧力の変化し得る範囲よりも小さく、且つ空気通路２１内の圧力の変化し得る範囲よりも小さい値とした状態で密閉されている。このように熱放射層２２内の圧力を小さい値とした状態で同熱放射層２２を密閉するということは、熱放射層２２内のガスの量が少なくなり、排気の熱が排気管２から熱放射により熱放射層２２を介して空気通路２１の外壁２１ａに伝えられる際の熱の運搬効率が高められることを意味する。これは、熱放射層２２内のガスの量が少なくなることにより、排気の熱が排気管２から熱放射により熱放射層２２を介して空気通路２１の外壁２１ａに伝えられる際、その熱が熱放射層２２内のガスに逃げることを抑制できるためである。従って、空気通路２１から車室６内に導出される空気を排気の熱により効率的に加熱することができる。

（６）熱放射層２２は、その内部の圧力を排熱回収ユニット５の構造上の強度に基づく下限値まで低減させた状態で密閉されている。言い換えれば、排熱回収ユニット５を追加補強することなく、熱放射層２２内の圧力を可能な限り小さい値とした状態で同熱放射層２２が密閉されている。このため、排気の熱が排気管２から熱放射により熱放射層２２を介して空気通路２１の外壁２１ａに伝えられる際の熱の運搬効率を、上記排熱回収ユニット５の追加補強に伴うコストアップを生じさせることなく可能な限り高めることができる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・排熱回収ユニット５を追加補強することにより、熱放射層２２の内部の圧力をより小さい値とした状態で同熱放射層２２を密閉できるようにしてもよい。

・熱放射層２２は、その内部を真空とした状態で密閉されるものであってもよい。なお、ここでの真空とは、絶対圧力が「０」となる絶対真空のことではなく、絶対圧力がほぼ「０」となる状態のことである。この場合、密閉された熱放射層２２内のガスの量がほぼ「０」となるまで少なくなり、排気の熱が排気管２から熱放射により熱放射層２２を介して空気通路２１の外壁２１ａに伝えられる際、その熱が熱放射層２２内のガスに逃げることを効果的に抑制できるようになる。従って、排気の熱が排気管２から熱放射により熱放射層２２を介して空気通路２１の外壁２１ａに伝えられる際の熱の運搬効率を可能な限り高めることができる。

・熱放射層２２は、その内部の圧力を排気管２内の圧力の変化し得る範囲外であり、且つ空気通路２１内の圧力の変化し得る範囲外の値とした状態で密閉されるものであればよい。

例えば、熱放射層２２は、その内部の圧力を排気管２内の圧力の変化し得る範囲よりも大きく、且つ空気通路２１内の圧力の変化し得る範囲よりも大きい値とした状態で密閉されるものであってもよい。この場合、熱放射層２２において、排気管２における熱放射層２２側の部分に穴があくという異常や、空気通路２１における熱放射層２２側の部分に穴があくという異常が生じると、熱放射層２２内のガスが排気管２や空気通路２１に流れ出し、同熱放射層２２内の圧力の実測値（圧力Ｐｒ）が低下する。この低下する圧力Ｐｒと上記判定値Ｐｋとの比較に基づき、同熱放射層２２における排気管２若しくは空気通路２１での穴あきといった異常の有無を的確に判断することができ、同異常が生じている旨の判断に基づいて速やかに対策を講じることができる。

図６は、上記のように熱放射層２２での異常を検出するための異常検出ルーチンを示すフローチャートである。同ルーチンにおいては、圧力センサ３２により検出された熱放射層２２内の圧力Ｐｒが読み込まれ（Ｓ２０１）、同圧力Ｐｒと予め定められた判定値Ｐｋとの比較に基づき同熱放射層２２での上記異常の有無を判断する処理（Ｓ２０２〜Ｓ２０４）が実行される。なお、上記判定値Ｐｋとしては、密閉された熱放射層２２内の理論上の圧力と等しい値が採用される。従って、排気管２における熱放射層２２側の部分に穴があくという異常や、空気通路２１における熱放射層２２側の部分に穴があくという異常が生じていないときには、上記圧力Ｐｒが上記判定値Ｐｋとほぼ等しくなる。一方、上述した異常が生じて熱放射層２２内のガスが排気管２や空気通路２１に流れ出すと、それに伴い上記圧力Ｐｒが低下して上記判定値Ｐｋよりも小さい値となる。

Ｓ２０２〜２１０４の一連の処理では、判定値Ｐｋから圧力Ｐｒを減算した値（「Ｐｋ−Ｐｒ」）が閾値ｂよりも大きいか否かが判断され（Ｓ２０２）、ここで肯定判定であれば熱放射層２２において上記異常がある旨の判断をして警告ランプ３３を点灯させる（Ｓ２０３）。また、判定値Ｐｋから圧力Ｐｒを減算した値（「Ｐｋ−Ｐｒ」）が閾値ｂ未満であるときには、熱放射層２２において上記異常はないの旨の判断をして警告ランプ３３を消灯させる（Ｓ２０４）。なお、Ｓ２０２の処理で用いられる閾値ｂとしては、上記熱放射層２２での異常の有無の判断を的確に行うことの可能な値として、予め実験等により定められた値が用いられる。

・判定値Ｐｋに関しては、必ずしも、密閉された熱放射層２２内の理論上の圧力と等しい値である必要はない。例えば、判定値Ｐｋを大気圧、排気管２内の平均的な圧力、空気通路２１内の平均的な圧力とした各種圧力のうちのいずれかと等しい値としてもよい。この場合、判定値Ｐｋの値及び圧力センサ３２の検出精度等に応じて、図５のＳ１０２における閾値ａの大きさ及び不等号の向き、若しくは図６のＳ２０２における閾値ｂの大きさ及び不等号の向きが適宜調整される。

・排気管２の外壁２ａ及び空気通路２１の外壁２１ａをそれぞれ上記第１熱放射板２３及び上記第２熱放射板２４と同じ材料若しくは同程度に熱放射性の高い材料で形成し、それら第１熱放射板２３及び第２熱放射板２４を省略してもよい。

１…内燃機関、２…排気管、２ａ…外壁、３…触媒コンバータ、４…収容部、５…排熱回収ユニット、６…車室、７…インポートダクト、８…インポートパイプ、９…エクスポートダクト、１０…エクスポートパイプ、１１…ボディ、１２…断熱材、２１…空気通路、２１ａ…外壁、２２…熱放射層、２３…第１熱放射板、２４…第２熱放射板、２５…隔壁、２６…隔壁、３１…電子制御装置（異常検出部）、３２…圧力センサ、３３…警告ランプ。

Claims (5)

1. 車両に搭載された内燃機関からの排気の熱を回収して車室内に送られる空気の加熱に利用する排熱回収装置において、
   内燃機関からの排気が流れる排気管の近傍に設けられて空気を導入した後に同空気を前記車室に導出する空気通路と、
   前記排気管と前記空気通路との間に設けられて前記排気管から前記空気通路の外壁への熱放射を行わせる熱放射層と、
   前記熱放射層での異常の有無を判断する異常検出部と、
   を備え、
   前記空気通路は、その内部を通過する空気と同通路の外壁との間で熱交換を行う熱交換層として機能するものであり、
   前記熱放射層は、その内部の圧力を前記排気管内の圧力の変化し得る範囲外であり、且つ前記空気通路内の圧力の変化し得る範囲外の値とした状態で密閉されるものであり、
   前記異常検出部は、前記熱放射層内の圧力の実測値と予め定められた判定値との比較に基づき、同熱放射層での異常の有無を判断するものである
   ことを特徴とする排熱回収装置。
2. 前記熱放射層は、その内部の圧力を前記排気管内の圧力の変化し得る範囲よりも小さく、且つ前記空気通路内の圧力の変化し得る範囲よりも小さい値とした状態で、密閉されている請求項１記載の排熱回収装置。
3. 前記排気管は、車両の前部に搭載された内燃機関から同車両の後方に延びて、前記空気通路及び前記熱放射層を備えた排熱回収ユニットを貫通しており、前記熱放射層は、その内部の圧力を前記排熱回収ユニットの構造上の強度に基づく下限値まで低減させた状態で密閉されている請求項２記載の排熱回収装置。
4. 前記熱放射層は、その内部を真空とした状態で密閉されている請求項２記載の排熱回収装置。
5. 前記熱放射層は、その内部の圧力を前記排気管内の圧力の変化し得る範囲よりも大きく、且つ前記空気通路内の圧力の変化し得る範囲よりも大きい値とした状態で密閉されている請求項１記載の排熱回収装置。

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