JP2016130470A - 車両の排熱回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑油および潤滑油以外の熱媒体を共に早期に昇温させることが可能な車両の排熱回収装置を提供する。【解決手段】この車両１００の排気装置１０に搭載される排熱回収装置２０は、エンジン５からの排気ガスを排出する排気管１２に設けられ、排気と潤滑油との熱交換を行う熱交換器３１と、排気管１２の熱交換器３１の上流に設けられ、排気とエンジン冷却水との熱交換を行う熱交換器３２とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、車両の排熱回収装置に関し、特に、エンジンからの排気ガスを排出する排気経路に設けられた車両の排熱回収装置に関する。

従来、エンジンからの排気ガスを排出する排気経路に設けられた車両の排熱回収装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、排気ガスをエンジン冷却水および潤滑油と熱交換させて排気ガスの排熱を回収する車両の排熱回収装置が開示されている。この特許文献１に記載の車両の排熱回収装置では、装置の構造上、高温の排気ガスとエンジン冷却水（潤滑油以外の熱媒体）とが先に熱交換されてエンジン冷却水が加熱される。そして、加熱されたエンジン冷却水と潤滑油とが二次的に熱交換されて潤滑油が加熱されるように構成されている。

特開２０１２−１２２４７１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された車両の排熱回収装置では、潤滑油については、排気ガスにより加熱されたエンジン冷却水を介して二次的に加熱されるため、エンジン冷却水が所定温度に到達しない間は潤滑油を加熱することができず、潤滑油の昇温速度は、先に加熱されるエンジン冷却水の昇温速度に依存する。このため、潤滑油およびエンジン冷却水を共に早期に昇温させることができないという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、潤滑油および潤滑油以外の熱媒体を共に早期に昇温させることが可能な車両の排熱回収装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面における車両の排熱回収装置は、エンジンからの排気ガスを排出する排気経路に設けられ、排気と潤滑油との熱交換を行う第１熱交換部と、排気経路の第１熱交換部の上流に設けられ、排気と潤滑油以外の熱媒体との熱交換を行う第２熱交換部と、を備える。

この発明の一の局面における車両の排熱回収装置では、上記構成を有することによって、排気と潤滑油との熱交換と、排気と潤滑油以外の熱媒体との熱交換とを、第１熱交換部および第２熱交換部において同時進行させることができる。この際、上流側の第２熱交換部において潤滑油以外の熱媒体との熱交換により程良く冷却された排気を用いて下流側の第１熱交換部において潤滑油を加熱することができる。したがって、排気により加熱された潤滑油以外の熱媒体を介在させて潤滑油を二次的に加熱する場合と異なり、潤滑油および潤滑油以外の熱媒体を共に早期に昇温させることができる。また、潤滑油を早期に昇温させることにより潤滑油の粘度（粘性抵抗）が早期に低下されるので、エンジン内部や変速機内部の可動部における摺動抵抗が早期に減少されて燃費を改善することができる。

上記一の局面における車両の排熱回収装置において、好ましくは、第１熱交換部を含む第１熱交換流路と、第２熱交換部を含む第２熱交換流路と、排気を第１熱交換部および第２熱交換部を介さずにバイパスさせるバイパス流路と、第１熱交換流路、第２熱交換流路およびバイパス流路に対して、排気が流れる流路を切り替える流路切替弁と、排気の温度を検出する排気温度検出部と、をさらに備え、排気温度検出部により検出された排気温度に基づいて、流路切替弁を切り替えるように構成されている。

このように構成すれば、排気温度検出部により検出された排気温度に応じて流路を切り替えて第１熱交換流路、第２熱交換流路またはバイパス流路のいずれかに排気を流すことができるので、排気温度に応じて、排気と潤滑油とを熱交換させる動作モード、排気と潤滑油以外の熱媒体とを熱交換させる動作モード、排気と潤滑油および潤滑油以外の熱媒体とを同時進行的に熱交換させる動作モード、または、潤滑油および潤滑油以外の熱媒体のいずれとも熱交換を行わない動作モードのいずれかに容易に切り替えることができる。

上記一の局面における車両の排熱回収装置において、好ましくは、第１熱交換部を含む第１熱交換流路と、第２熱交換部を含む第２熱交換流路と、排気を第１熱交換部および第２熱交換部を介さずにバイパスさせるバイパス流路と、第１熱交換流路、第２熱交換流路およびバイパス流路に対して、排気が流れる流路を切り替える流路切替弁と、潤滑油または潤滑油以外の熱媒体の温度を検出する熱媒体温度検出部と、をさらに備え、熱媒体温度検出部により検出された潤滑油または潤滑油以外の熱媒体の温度に基づいて、流路切替弁を切り替えるように構成されている。

このように構成すれば、熱媒体温度検出部により検出された潤滑油または潤滑油以外の熱媒体の温度に応じて流路を切り替えて第１熱交換流路、第２熱交換流路またはバイパス流路のいずれかに排気を流すことができるので、潤滑油または潤滑油以外の熱媒体の温度に応じて、排気と潤滑油との熱交換、排気と潤滑油以外の熱媒体との熱交換、または、潤滑油および潤滑油以外の熱媒体のいずれとも熱交換を行わない動作モードに容易に切り替えることができる。

上記排気温度検出部をさらに備える構成において、好ましくは、排気温度に加えて排気流量に基づいて、排気が流れる流路が流路切替弁により切り替えられるように構成されている。

このように構成すれば、排気温度のみならず排気流量にも応じて、排気と潤滑油との熱交換、排気と潤滑油以外の熱媒体との熱交換、または、潤滑油および潤滑油以外の熱媒体のいずれとも熱交換を行わない動作モードに切り替えることができるので、潤滑油の昇温速度および潤滑油以外の熱媒体の昇温速度を適切に制御することができる。したがって、潤滑油および潤滑油以外の熱媒体を共に効率よく昇温させることができる。

上記流路切替弁をさらに備える構成において、好ましくは、流路切替弁が切り替えられることによって、第１熱交換流路に排気を流す潤滑油加熱モードと、第２熱交換流路に排気を流す熱媒体加熱モードと、第１熱交換流路および第２熱交換流路の両方に排気を流して排気温度を調整する排気温度調整モードと、バイパス流路に排気を流すバイパスモードとを切り替えるように構成されている。

このように構成すれば、排気熱を適切に利用して潤滑油および潤滑油以外の熱媒体の早期昇温を図りつつ、排熱回収装置通過後の排気温度も適切に調整することができる。また、車両側（熱利用側）の要求に応じて潤滑油を加熱して粘度を早期に低下させたり、潤滑油以外の熱媒体を加熱して車両暖房要求時の熱源を早期に確保したりするなど、排熱利用の用途を広く確保することができる。

上記流路切替弁をさらに備える構成において、好ましくは、流路切替弁は、第１熱交換流路および第２熱交換流路の上流に位置し、排気の流路を切り替える第１流路切替弁と、第１熱交換流路および第２熱交換流路の下流に位置し、排気の流路を切り替える第２流路切替弁と、を含む。

このように構成すれば、第１流路切替弁および第２流路切替弁の各々の切り替え位置に応じて、第１熱交換流路のみへの排気の流通、第２熱交換流路のみへの排気の流通、第２熱交換流路および第１熱交換流路の順での排気の流通、または、バイパス流路への排気の流通のいずれかの態様（動作モード）に容易に切り替えることができる。

なお、上記一の局面による車両の排熱回収装置において以下のような構成も考えられる。

（付記項１）
すなわち、上記一の局面による車両の排熱回収装置において、第１熱交換流路および第２熱交換流路は、断熱層を介して互いに隣接するように配置されている。

（付記項２）
また、上記一の局面による車両の排熱回収装置において、排気経路における第１熱交換流路、第２熱交換流路およびバイパス流路の上流および下流には、排気流路が接続されており、第１熱交換流路、第２熱交換流路およびバイパス流路は、排気流路の排気流れに対して直交する方向に並んで配置されている。

（付記項３）
また、上記第１熱交換流路、第２熱交換流路およびバイパス流路が排気流路の排気流れに対して直交する方向に並ぶ車両の排熱回収装置において、第１熱交換流路、第２熱交換流路およびバイパス流路は、排気流路の排気流れに対して直交する方向に沿って、バイパス流路、第２熱交換流路および第１熱交換流路の順に配置されている。

本発明の第１実施形態による車両の排気系の全体構成を概略的に示した図である。 本発明の第１実施形態による排熱回収装置の全体構成を模式的に示した図である。 本発明の第１実施形態による排熱回収装置の使用態様を説明するための図である。 本発明の第１実施形態の第１変形例による排熱回収装置の使用態様を示した図である。 本発明の第１実施形態の第２変形例による排熱回収装置の使用態様を示した図である。 本発明の第２実施形態による排熱回収装置の全体構成を模式的に示した図である。 本発明の第２実施形態による排熱回収装置の使用態様を示した断面図である。 本発明の第２実施形態による排熱回収装置の使用態様を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
［排熱回収装置の構造］
図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態による排熱回収装置２０（車両の排熱回収装置の一例）の構成について説明する。

排熱回収装置２０は、図１に示すように、車両（自動車）１００の排気装置１０に組み込まれている。排気装置１０は、エンジン５に接続される排気マニホールド１１と、車両後方に延びる排気管１２（排気経路の一例）とを含んでいる。また、排気管１２には、触媒コンバータ１３と、マフラー（消音器）１４とが設けられている。そして、排熱回収装置２０は、触媒コンバータ１３とマフラー１４との間に配置されている。

エンジン５から排出される排気ガス（以下、排気という）は、温度が最大で約８００℃に達する。そして、排熱回収装置２０は、大気に捨てられる排気熱を回収する役割を有する。また、排熱回収装置２０により回収された排気熱は、車両１００の他の熱源として再利用される。このような熱源として、エンジン暖機用の熱源や車内暖房用の熱源がある。

ここで、第１実施形態では、排熱回収装置２０は、熱交換器３１（第１熱交換部の一例）と熱交換器３２（第２熱交換部の一例）とを備えている。熱交換器３１では排気と潤滑油（エンジンオイル）との熱交換が行われ、熱交換器３２では排気とエンジン冷却水（潤滑油以外の熱媒体の一例）との熱交換が行われるように構成されている。また、排熱回収装置２０は、排気との熱交換の一態様として、熱交換器３２が熱交換器３１の上流に設けられる配置構成を得ることが可能に構成されている。

［排熱回収装置の詳細な構造］
排熱回収装置２０は、図２に示すように、上流側および下流側が排気管１２に接続された本体部２１を備えている。なお、本体部２１の上流側には触媒コンバータ１３（図１参照）が配置され、下流側にはマフラー１４（図１参照）が配置されている。また、本体部２１は、排気管１２よりもサイズ（外径）が拡大されている。

本体部２１は、流路２２ａ（第１熱交換流路の一例）と、流路２２ｂ（第２熱交換流路の一例）と、流路２２ｃ（バイパス流路の一例）とを有する。排熱回収装置２０が車両１００（図１参照）の下面に設置された状態で、排気流れ方向に直交する重力下向き方向（矢印Ｚ２方向）に沿って、流路２２ｃ（上段）、流路２２ｂ（中段）および流路２２ａ（下段）の順に配置されている。なお、流路２２ｃと流路２２ｂとは壁部２４を隔てて互いに平行に配置され、流路２２ｂと流路２２ａとは壁部２５を隔てて互いに平行に配置されている。

壁部２４の上流端（Ｘ１側）には、切替弁４１（第１流路切替弁の一例）が設けられるとともに、壁部２５の下流端（Ｘ２側）には、切替弁４２（第２流路切替弁の一例）が設けられている。切替弁４１は、エンジン５を制御する制御部（ＥＣＵ）３によるモータ（図示せず）の回転制御とともに矢印Ｐ１方向またはＰ２方向に回動されることにより、流路２２ｃの入口を開閉する役割を有する。また、切替弁４２は、制御部３により矢印Ｑ１方向またはＱ２方向に回動されることにより、流路２２ａの出口を開閉する役割を有する。

そして、熱交換器３１は、本体部２１内の流路２２ａに設置されるとともに、熱交換器３２は、本体部２１内の流路２２ｂに設置されている。一方、流路２２ｃには何も設置されていない。また、図１に示すように、熱交換器３１は、オイル循環通路１を介してエンジン５のオイルパン５ａに接続されるとともに、熱交換器３２は、冷却水通路２を介してラジエター６に接続されている。なお、エンジン５およびラジエター６内を循環する冷却水通路２はヒータコア７にも接続されており、冷却水通路２のエンジン冷却水（温水）は暖房要求に応じてヒータコア７にも流通される。なお、熱交換器３１が設置された流路２２ａと、熱交換器３２が設置された流路２２ｂとは、断熱層２６を介して互いに隣接している。なお、断熱層２６には、熱伝導率の小さいセラミックスシートなどが用いられている。

また、排熱回収装置２０には、排気温度センサ４３（排気温度検出部の一例）が本体部２１の上流側の排気管１２内に設けられている。排気温度センサ４３は、触媒コンバータ１３を通過した後でかつ熱交換前の排気温度を検出する役割を有する。

そして、第１実施形態では、排熱回収装置２０においては、４通りの態様Ａ〜Ｄ（図３参照）により排気を流通させることが可能に構成されている。すなわち、図２に示すように、排気温度センサ４３により検出された排気温度と排気管１２を流通する排気流量とによる制御部３の演算結果に基づいて切替弁４１および４２の位置が切り替えられることにより、本体部２１内での排気の流し方が４通りに切り替えられる。これにより、熱交換器３１および３２の各々の熱交換機能がエンジン５の排気温度および排気流量に応じて使い分けられるように構成されている。なお、排気流量については吸気路（図示せず）中に設けられたエアフローセンサ（図示せず）の検出結果に基づいて制御部３側で把握される。

［排熱回収装置の動作態様］
まず、態様Ａとして、図３に示すように、切替弁４１がＰ１側で切替弁４２がＱ２側に位置した場合、排気は、流路２２ｂおよび２２ｃには流通されず、流路２２ａのみを通過して下流配管２３へと流通される。これにより、排熱回収装置２０は、熱交換器３１にのみ排気を流して潤滑油を加熱する「潤滑油加熱モード」として使用される。なお、制御部３（図２参照）により排気流量が所定値Ｇ１以下でかつ排気温度が所定値Ｔ１未満であると判断された場合に、潤滑油加熱モードが実行される。なお、所定値Ｔ１は、潤滑油の発火点未満に設定される。なお、図３では、便宜的に制御部３および排気温度センサ４３（図２参照）の図示を省略している。

また、態様Ｂとして、切替弁４１がＰ１側で切替弁４２がＱ１側に位置した場合、排気は流路２２ａおよび２２ｃには流通されず、流路２２ｂのみを流通される。これにより、排熱回収装置２０は、熱交換器３２（流路２２ｂ）にのみ排気を流してエンジン冷却水を加熱する「冷却水加熱モード」（熱媒体加熱モードの一例）として使用される。なお、排気流量が所定値Ｇ１以下かつ排気温度が所定値Ｔ２以下（Ｔ１＜Ｔ２）であり、かつ、暖房要求が発生したと判断された場合に、冷却水加熱モードが実行される。

また、態様Ｃとして、切替弁４１がＰ２側で切替弁４２がＱ２側に位置した場合、流路２２ｃ、２２ｂおよび２２ａが排気流れ方向に沿って直列的に接続される。この際、流路２２ｃ、２２ｂおよび２２ａのみならず切替弁４１および４２の弁体部分も往復蛇行する排気経路の一部を構成する。そして、排気は、流路２２ｃ（矢印Ｘ２方向）、熱交換器３２（矢印Ｘ１方向）および熱交換器３１（矢印Ｘ２方向）の順に流通される。したがって、熱交換器３２において排気とエンジン冷却水との熱交換が行われ、その後、熱交換器３１において排気と潤滑油との熱交換が行われる。これにより、熱交換器３２により排気温度がある程度下げられた状態で熱交換器３１により潤滑油が加熱される。このように、排熱回収装置２０は、熱交換器３１（流路２２ａ）および熱交換器３２（流路２２ｂ）の両方に排気を流して潤滑油の加熱とエンジン冷却水の加熱とを共に行って排気温度を調整する「排気温度調整モード」として使用される。なお、排気流量が所定値Ｇ１以下でかつ排気温度が所定値Ｔ１以上Ｔ２以下であると判断された場合に、排気温度調整モードが実行される。

また、態様Ｄとして、切替弁４１がＰ２側で切替弁４２がＱ１側に位置した場合、排気は流路２２ａおよび２２ｂには流通されず、流路２２ｃのみを流通される。これにより、排熱回収装置２０は、流路２２ｃにのみ排気を流す「バイパスモード」として使用される。なお、排気流量が所定値Ｇ１よりも大きいか、または、排気温度が所定値Ｔ２よりも大きいと判断された場合に、バイパスモードが実行される。

したがって、エンジン５の始動直後において排気流量が所定値Ｇ１以下でかつ排気温度が所定値Ｔ１未満の場合には、潤滑油加熱モード（態様Ａ）が実行され、その後、排気流量が所定値Ｇ１以下でかつ排気温度が所定値Ｔ１以上Ｔ２以下となった場合には、排気温度調整モード（態様Ｃ）に移行される。また、排気流量が所定値Ｇ１以下かつ排気温度が所定値Ｔ２以下（Ｔ１＜Ｔ２）であり、かつ、暖房要求が生じた場合には、冷却水加熱モード（態様Ｂ）に移行される。また、排気流量が所定値Ｇ１よりも大きいか、または、排気温度が所定値Ｔ２よりも大きい場合には、バイパスモード（態様Ｄ）が実行される。

なお、図２に示すように、潤滑油を加熱する熱交換器３１が本体部２１内の最下段に配置されている。これにより、流路２２ａの排気熱が熱交換器３１に留まることなく上方の熱交換器３２（流路２２ｂ）や流路２２ｃへと移動しやすくなっている。また、熱交換器３１は、熱交換器３２を隔てて流路２２ｃと遠ざけられている。これにより、バイパスモードにおいて流路２２ｃを流通する高温の排気熱が下方の熱交換器３１（流路２２ａ）に影響しにくくなっている。したがって、排熱回収装置２０では、潤滑油を適切に加熱する一方、潤滑油の過剰な加熱が極力抑制されるように構成されている。排熱回収装置２０は、上記のように構成されている。

［第１実施形態の効果］
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、排気管１２における熱交換器３１の上流に熱交換器３２を設けることによって、排気と潤滑油との熱交換と、排気とエンジン冷却水との熱交換とを、熱交換器３１および熱交換器３２において同時進行させることができる。この際、上流側の熱交換器３２においてエンジン冷却水との熱交換により程良く冷却された排気を用いて下流側の熱交換器３１において潤滑油を加熱することができる。したがって、排気により加熱されたエンジン冷却水を介在させて潤滑油を二次的に加熱する場合と異なり、潤滑油およびエンジン冷却水を共に早期に昇温させることができる。また、潤滑油を早期に昇温させることにより潤滑油の粘度（粘性抵抗）が早期に低下されるので、エンジン５の内部や変速機内部の可動部における摺動抵抗が早期に減少されて燃費を改善することができる。

また、第１実施形態では、切替弁４１および４２と排気温度センサ４３とを設けることによって、排気温度センサ４３により検出された排気温度に応じて流路２２ａ〜２２ｃのいずれかに排気を流すことができるので、排気温度に応じて、排気と潤滑油とを熱交換させる動作モード（態様Ａ）、排気とエンジン冷却水とを熱交換させる動作モード（態様Ｂ）、排気と潤滑油およびエンジン冷却水とを同時進行的に熱交換させる動作モード（態様Ｃ）、または、排気をバイパスさせる動作モード（態様Ｄ）のいずれかに容易に切り替えることができる。

また、第１実施形態では、排気温度に加えて排気流量に基づいて流路２２ａ〜２２ｃのいずれかに切り替えるように構成することによって、排気温度のみならず排気流量にも応じて、排気と潤滑油との熱交換、排気とエンジン冷却水との熱交換、または、潤滑油およびエンジン冷却水のいずれとも熱交換を行わない動作モード（態様Ａ〜Ｄ）に切り替えることができるので、潤滑油の昇温速度およびエンジン冷却水の昇温速度を適切に制御することができる。したがって、潤滑油およびエンジン冷却水を共に効率よく昇温させることができる。

また、第１実施形態では、潤滑油加熱モードと、冷却水加熱モードと、排気温度調整モードと、バイパスモードとを切替弁４１および４２により切り替えることによって、排気熱を適切に利用して潤滑油およびエンジン冷却水の早期昇温を図りつつ、排熱回収装置２０を通過した後の排気温度も適切に調整することができる。また、車両１００側の要求に応じて潤滑油を加熱して粘度を早期に低下させたり、エンジン冷却水を加熱して車両暖房要求時の熱源を早期に確保したりするなど、排熱利用の用途を広く確保することができる。

また、第１実施形態では、上流側に切替弁４１を設けるとともに下流側に切替弁４２を設けることによって、各々の切り替え位置（Ｐ１、Ｐ２、Ｑ１およびＱ２）に応じて、流路２２ａのみへの排気の流通、流路２２ｂのみへの排気の流通、流路２２ｂおよび流路２２ａの順での排気の流通、または、流路２２ｃへの排気の流通のいずれかの動作モード（態様Ａ〜Ｄ）に容易に切り替えることができる。

また、第１実施形態では、流路２２ａおよび流路２２ｂを、断熱層２６を介して互いに隣接配置することによって、熱交換器３１および３２間で熱の授受が生じるのを抑制することができる。すなわち、排気温度調整モード時に下流側の熱交換器３１が上流側の熱交換器３２の熱影響を壁部２５を介して直接的に受けるのを抑制することができる。これにより、熱交換器３１における潤滑油の昇温速度を正確に制御することができる。

また、第１実施形態では、本体部２１の排気流れに対して直交する矢印Ｚ２方向に沿って、流路２２ｃ、２２ｂおよび２２ａの順に配置することによって、高温の排気が流通する流路２２ｃと潤滑油加熱用の熱交換器３１（流路２２ａ）とが互いに遠ざけられるので、バイパスモード時に高温の排気（排気熱）に起因して潤滑油が過剰に加熱されるのを抑制することができる。また、潤滑油加熱モードや排気温度調整モードでは、流路２２ａを流通する排気熱が熱交換器３１に留まることなく上方の熱交換器３２や流路２２ｃへと移動しやすくなる。これによっても、潤滑油が過剰に加熱するのを抑制することができる。

（第１実施形態の第１変形例）
図２および図４を参照して、第１実施形態の第１変形例について説明する。この第１実施形態の第１変形例では、熱交換器３１および３２の位置関係を上記第１実施形態と異ならせている。なお、図中、上記第１実施形態と同様の構成には、同一の符号を付す。

排熱回収装置１２０では、図４に示すように、熱交換器３２、流路２２ｃおよび熱交換器３１が矢印Ｚ２方向に沿ってこの順に配置されている。したがって、切替弁４１がＰ１側で切替弁４２がＱ２側に位置した態様Ａでは、潤滑油加熱モードが得られ、切替弁４１がＰ２側で切替弁４２がＱ１側に位置した態様Ｂでは、冷却水加熱モードが得られる。また、切替弁４１がＰ２側で切替弁４２がＱ２側に位置した態様Ｃでは、排気温度調整モードが得られ、切替弁４１がＰ１側で切替弁４２がＱ１側に位置した態様Ｄでは、バイパスモードが得られる。なお、その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第１実施形態の第１変形例では、熱交換器３１および３２の位置関係を第１実施形態と異ならせても「排気温度調整モード」を得ることができる。すなわち、エンジンまわりの設計上の制約などからオイル循環通路１や冷却水通路２のレイアウトが排熱回収装置２０（図２参照）の場合と異なっていても、これに対応して潤滑油およびエンジン冷却水を共に早期に昇温させることが可能な排熱回収装置１２０を構成することができる。

（第１実施形態の第２変形例）
図５を参照して、第１実施形態の第２変形例について説明する。この第１実施形態の第２変形例では、熱交換器３１および３２の位置関係をさらに異ならせた例について説明する。なお、図中、上記第１実施形態と同様の構成には、同一の符号を付す。

排熱回収装置１２５では、図５に示すように、熱交換器３２、熱交換器３１および流路２２ｃが矢印Ｚ２方向に沿ってこの順に配置されている。したがって、切替弁４１がＰ１側で切替弁４２がＱ１側に位置した態様Ａでは、潤滑油加熱モードが得られ、切替弁４１がＰ２側で切替弁４２がＱ１側に位置した態様Ｂでは、冷却水加熱モードが得られる。また、切替弁４１がＰ２側で切替弁４２がＱ２側に位置した態様Ｃでは、排気温度調整モードが得られ、切替弁４１がＰ１側で切替弁４２がＱ１側に位置した態様Ｄでは、バイパスモードが得られる。なお、排熱回収装置１２５のその他の構成および効果については、上記第１実施形態の第１変形例と同様である。

（第２実施形態）
［排熱回収装置の構造］
図２および図６〜図８を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、排熱回収装置２２０の構造を上記第１実施形態と異ならせた例について説明する。

排熱回収装置２２０は、図６に示すように、本体部６１を備える。本体部６１は、流路６４（バイパス流路の一例）と、流路６４まわりに円環状に形成された流路６２ａ（第１熱交換流路の一例）および流路６２ｂ（第２熱交換流路の一例）とを含む。

ここで、第２実施形態では、流路６２ａおよび流路６２ｂは、Ｘ方向に延びる流路６４に対して同軸状に配置されている。なお、排気流れ方向に沿って上流側（Ｘ１側）に流路６２ｂが配置され、その下流側（Ｘ２側）に流路６２ａが配置されている。また、流路６４は、流路６２ａ（Ｘ２側の流路）に開口する入口６４ａおよび出口６４ｂと、流路６２ｂ（Ｘ１側の流路）に開口する入口６４ｃおよび出口６４ｄとを有している。

流路６２ａは、流路６４の外周面に沿って延びる内部空間２０１を有しており、上流側の入口６４ａと下流側の出口６４ｂとを介して流路６４に接続されている。なお、入口６４ａおよび出口６４ｂは、流路６４のＺ１側の内面に所定の開口面積を有して設けられている。また、内部空間２０２を有する流路６２ｂについても流路６２ａの場合と同様に構成されている。

また、内部空間２０１には、入口６４ａおよび出口６４ｂを隔てるフランジ状の壁部６５が設けられている。そして、壁部６５の半径内側の端部には切替弁８１（第１流路切替弁の一例）が設けられている。同様に、内部空間２０２にも壁部６６および切替弁８２（第２流路切替弁の一例）が設けられている。切替弁８１は、矢印Ｒ１（Ｒ２）方向に回動されることにより流路６４と出口６４ｂ（流路６２ａ）との開閉状態を切り替える役割を有し、切替弁８２は、流路６４と出口６４ｄ（流路６２ｂ）との開閉状態を切り替える役割を有する。また、切替弁８１および８２は、排気温度センサ４３により検出された排気温度と排気管１２を流通する排気流量とに基づいて開閉動作が行われる。

そして、第２実施形態では、排気と潤滑油との熱交換を担う熱交換器７１（第１熱交換部の一例）が流路６２ａ内に設置されるとともに、排気とエンジン冷却水との熱交換を担う熱交換器７２（第２熱交換部の一例）が流路６２ｂ内に設置されている。なお、熱交換器７１は、図７に示すように、内部を潤滑油が流通する伝熱管７１ａが流路６２ａの内部空間２０１に沿って周状（螺旋状）に巻回されており、隣り合う伝熱管７１ａの間をすり抜けながら排気が流通されるように構成されている。この場合、排気は、半径方向外側に向かって放射状に流れる。また、伝熱管７１ａは、本体部６１の外部でオイル循環通路１に接続されている。なお、熱交換器７２についても伝熱管７２ａの内部に冷却水通路２のエンジン冷却水が流通される点を除いて熱交換器７１と同様に構成されている。

そして、本体部６１においては、切替弁８１および８２が個別に切り替えられることにより、潤滑油加熱モード、冷却水加熱モード、排気温度調整モードおよびバイパスモードが個別に切り替えられるように構成されている

たとえば、図７に示す排気との熱交換の１つの態様（排気温度調整モード：態様Ｇ）として、排気流れ方向に沿って熱交換器７２が熱交換器７１の上流に配置される構成が得られる。すなわち、流路６４を矢印Ｘ２方向に流れる排気は、Ｒ１側に位置する切替弁８２により入口６４ｃを介して内部空間２０２に流入し熱交換器７２を経て出口６４ｄを介して一旦流路６４に戻される。その後、排気は、Ｒ１側に位置する切替弁８１により入口６４ａを介して内部空間２０１に流入し熱交換器７１を経て出口６４ｂを介して再び流路６４に戻される。また、この態様Ｇに加えて、排熱回収装置２２０においても、態様Ｅ、ＦおよびＨ（いずれも図８参照）で排気を流通させることが可能に構成されている。

［排熱回収装置の動作態様］
図８に示すように、切替弁８２がＲ２側で切替弁８１がＲ１側に位置する態様Ｅでは、排気は流路６４、流路６２ａおよび流路６４の順に流通される。これにより、排熱回収装置２２０は、熱交換器７１にのみ排気を流す「潤滑油加熱モード」として使用される。

また、切替弁８２がＲ１側で切替弁８１がＲ２側に位置する態様Ｆでは、排気は流路６４、流路６２ｂおよび流路６４の順に流通される。これにより、排熱回収装置２２０は、熱交換器７２にのみ排気を流す「冷却水加熱モード」として使用される。

また、上述した態様Ｇでは、上流側の熱交換器７２で排気とエンジン冷却水との熱交換が行われ、その後、下流側の熱交換器７１で排気と潤滑油との熱交換が行われる。これにより、排熱回収装置２２０は、潤滑油の加熱とエンジン冷却水の加熱とを同時進行させて排気温度を調整する「排気温度調整モード」として使用される。

また、切替弁８２および８１が共に各々のＲ２側に位置する態様Ｈでは、排気は流路６４のみを矢印Ｘ２方向に沿って流通される。これにより、排熱回収装置２２０は、流路６４にのみ排気を流す「バイパスモード」として使用される。

なお、図６および図７に示すように、熱交換器７１および７２は、上記第１実施形態のように共通の壁部を隔てて隣接するように配置されていない。すなわち、熱交換器７１および７２は、流路６２ｂを隔ててＸ方向に隣接配置されている。したがって、熱交換器７１と熱交換器７２とが相互に熱影響しにくい構造であるので、断熱層２６（図２参照）は設けられていない。なお、第２実施形態のその他の構成については、上記第１実施形態と同様である。

［第２実施形態の効果］
第２実施形態では、熱交換器７１が設けられた流路６２ａと熱交換器７２が設けられた流路６２ｂとを流路６４に対して同軸状に配置して本体部６１を構成した場合であっても、熱交換器７１の上流に熱交換器７２を設けることができる。そして、切替弁８１および８２により流路６２ａおよび６２ｂの開閉状態を個別に切り替えて排気温度調整モードを実現することができる。したがって、潤滑油およびエンジン冷却水を共に早期に昇温させることができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、熱交換器３２にエンジン冷却水を流通させるとともに熱交換器３１においてエンジン冷却水との熱交換後の排気を用いて潤滑油を加熱したが、本発明はこれに限られない。潤滑油の温度制御が可能であるならば、エンジン冷却水以外の熱媒体を利用して排気温度を事前に低下させてもよい。潤滑油以外の熱媒体としては、熱交換器３２がヒートパイプの場合には、管内に封入された水、アルコールまたは代替フロン類などの作動液（冷媒）が挙げられる。また、車両の冷暖房に車両搭載型の吸収式ヒートポンプシステムを用いる場合には、再生器と吸収器との間を循環する吸収液（ＬｉＢｒ水溶液）が挙げられる。ヒートパイプの熱源、吸収式ヒートポンプにおける再生器の熱源に、熱交換器３２において回収される排気熱が再利用可能である。

また、上記第１および第２実施形態では、熱交換器３１においてエンジンオイルを加熱したが、本発明はこれに限られない。潤滑油としては、オートマチックトランスミッション（ＡＴ）に供給されるＡＴフルード（ＡＴオイル）や、無段変速機（ＣＶＴ）内の摺動部に供給される潤滑油が挙げられる。排気熱を利用してこれらの潤滑油を加熱して粘度を早期に低下させることによってもエンジン５の燃費を改善することができる。

また、上記第１および第２実施形態では、排気温度および排気流量に基づいて切替弁４１（８１）および４２（８２）により流路を切り替えて排熱回収装置２０（１２０、１２５、２２０）を各動作モードで動作させたが、本発明はこれに限られない。たとえば、潤滑油またはエンジン冷却水の温度に基づいて排熱回収装置を動作させてもよい。一例として、図６に示すように、オイル循環通路１に油温センサ３（熱媒体温度検出部の一例）を設けるとともに冷却水通路２に水温センサ４（熱媒体温度検出部の一例）を設けておく。そして、油温センサ３により検出された潤滑油温度または水温センサ４により検出された冷却水温度による制御部３の演算結果に基づいて切替弁８１および８２の位置を切り替えてもよい。これによっても潤滑油およびエンジン冷却水を共に早期に昇温させることができる。また、この構成は、排熱回収装置２０（図１参照）にも適用することが可能である。

また、上記第１および第２実施形態では、断熱層２６にセラミックスシートなどを用いたが、本発明はこれに限られない。たとえば、流路２２ａ〜２２ｃが互いに接する壁部の中に、断熱層としての空気層（空気が満たされた空間）を設けてもよい。

また、上記第１実施形態では、流路２２ａ〜２２ｃを排気流れ方向に直交する重力方向に沿って配置したが、本発明はこれに限られない。すなわち、流路２２ａ〜２２ｃを排気流れ方向に直交する左右の水平方向に沿って配置してもよい。

また、上記第１実施形態およびその変形例では、熱交換器３１の上方に熱交換器３２を配置したが、本発明はこれに限られない。すなわち、熱交換器３２の上方に熱交換器３１を配置してもよい。

また、上記第２実施形態では、伝熱管７１ａ（７２ａ）を螺旋状に巻回して熱交換器７１（７２）を構成したが、本発明はこれに限られない。中空円盤状の伝熱板を所定間隔毎に複数積層して伝熱板間に異種の熱交換流体を交互に流通させるように各々の流路を溶接により封止して構成されるプレート式熱交換器を用いて本体部６１内を構成してもよい。

３ 油温センサ（熱媒体温度検出部）
４ 水温センサ（熱媒体温度検出部）
５ エンジン
１２ 排気管（排気経路）
２０、１２０、１２５、２２０ 排熱回収装置（車両の排熱回収装置）
２１、６１ 本体部
２２ａ、６２ａ 流路（第１熱交換流路）
２２ｂ、６２ｂ 流路（第２熱交換流路）
２２ｃ、６４ 流路（バイパス流路）
２４、２５ 壁部
３１、７１ 熱交換器（第１熱交換部）
３２、７２ 熱交換器（第２熱交換部）
４１、８１ 切替弁（第１流路切替弁）
４２、８１ 切替弁（第２流路切替弁）
４３ 排気温度センサ（排気温度検出部）

Claims (6)

1. エンジンからの排気ガスを排出する排気経路に設けられ、排気と潤滑油との熱交換を行う第１熱交換部と、
   前記排気経路の前記第１熱交換部の上流に設けられ、排気と前記潤滑油以外の熱媒体との熱交換を行う第２熱交換部と、を備えた、車両の排熱回収装置。
2. 前記第１熱交換部を含む第１熱交換流路と、
   前記第２熱交換部を含む第２熱交換流路と、
   排気を前記第１熱交換部および前記第２熱交換部を介さずにバイパスさせるバイパス流路と、
   前記第１熱交換流路、前記第２熱交換流路および前記バイパス流路に対して、排気が流れる流路を切り替える流路切替弁と、
   排気の温度を検出する排気温度検出部と、をさらに備え、
   前記排気温度検出部により検出された排気温度に基づいて、前記流路切替弁を切り替えるように構成されている、請求項１に記載の車両の排熱回収装置。
3. 前記第１熱交換部を含む第１熱交換流路と、
   前記第２熱交換部を含む第２熱交換流路と、
   排気を前記第１熱交換部および前記第２熱交換部を介さずにバイパスさせるバイパス流路と、
   前記第１熱交換流路、前記第２熱交換流路および前記バイパス流路に対して、排気が流れる流路を切り替える流路切替弁と、
   前記潤滑油または前記潤滑油以外の熱媒体の温度を検出する熱媒体温度検出部と、をさらに備え、
   前記熱媒体温度検出部により検出された前記潤滑油または前記潤滑油以外の熱媒体の温度に基づいて、前記流路切替弁を切り替えるように構成されている、請求項１に記載の車両の排熱回収装置。
4. 前記排気温度に加えて排気流量に基づいて、前記排気が流れる流路が前記流路切替弁により切り替えられるように構成されている、請求項２に記載の車両の排熱回収装置。
5. 前記流路切替弁が切り替えられることによって、前記第１熱交換流路に排気を流す潤滑油加熱モードと、前記第２熱交換流路に排気を流す熱媒体加熱モードと、前記第１熱交換流路および前記第２熱交換流路の両方に排気を流して排気温度を調整する排気温度調整モードと、前記バイパス流路に排気を流すバイパスモードとを切り替えるように構成されている、請求項２〜４のいずれか１項に記載の車両の排熱回収装置。
6. 前記流路切替弁は、
   前記第１熱交換流路および前記第２熱交換流路の上流に位置し、排気の流路を切り替える第１流路切替弁と、
   前記第１熱交換流路および前記第２熱交換流路の下流に位置し、排気の流路を切り替える第２流路切替弁と、を含む、請求項２〜５のいずれか１項に記載の車両の排熱回収装置。

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