JP2022191095A - 熱交換器、熱交換システム及び熱交換器の制御方法 - Google Patents

熱交換器、熱交換システム及び熱交換器の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】排気ガスのような第1流体の冷却性能及び第1流体からの熱回収性能が高く、第1流体の逆流及び圧力損失の増大を抑制することが可能な、熱交換(排熱回収)機能とEGRクーラー機能とを兼ね備える熱交換器を提供する。【解決手段】熱遮断時に第1流体が流通可能な第1流路10と、第1流路10から分岐し、複数のセルを有するハニカム構造体50が配置され、熱交換時に第1流体がセル内を流通可能な第2流路20と、第2流路20に隣接して配置され、第1流体と熱交換を行う第2流体が流通可能な第3流路30と、ハニカム構造体50よりも下流側に配置され、第1流路10内及び第2流路20内の第1流体の流通を制御可能な1つの流路バルブ40とを備える熱交換器100である。第2流路20は、ハニカム構造体50の第2端面53bと流路バルブ40との間で、第1流体をエンジンの吸気系に還流するEGR管60に接続する。【選択図】図1

Description

本発明は、熱交換器、熱交換システム及び熱交換器の制御方法に関する。
エンジンの排気から熱を回収する排熱回収機能と、排気の一部をエンジンの吸気系に再循環させる排気を冷却するEGR(Exhaust Gas Recirculation)クーラー機能とを兼ね備える技術が知られている。
このような技術として、特許文献1には、エンジンで生じた排気ガスを排出するための主流路を有する排気マニホルド本体と、排気ガスの少なくとも一部を主流路から取り出すべく排気マニホルド本体に設けた分岐部と、分岐部に取り出された排気ガスを排気マニホルド本体から流出する流出口とを備え、排気マニホルド本体のうち流出口の設置箇所よりも排気ガスの流通方向に沿った上流側に、排気ガスの熱を回収する熱交換器を設けることで、EGRクーラーの機能を有する排気マニホルドが知られている。この排気マニホルドでは、排気ガスの一部又は全部が熱交換器に供給され、熱回収及び排気ガスの冷却が行われる。冷却された排気ガスの一部は、第1分岐路を介して吸気マニホルドに還流され、その残りが第2分岐路を介してセンターパイプに合流して系外に排出される。
しかしながら、特許文献1に記載の排気マニホルドは、第2分岐路がセンターパイプに合流する合流点において、センターパイプから第2分岐路への流れを妨げるような障害物がない。そのため、センターパイプから第2分岐路へ排気ガスが逆流してしまい、EGRクーラー機能が損なわれるという問題があった。
そこで、この問題を解決するために、特許文献2には、内燃機関からの排気が内周側へ流入する第一排気管と、第一排気管よりも排気の流通方向下流側にある第二排気管と、第一排気管から流入する排気と加熱対象となる流体との間で熱交換を行う熱交換器と、第一排気管から熱交換器を経ることなく第二排気管へ流出する排気の流量と第一排気管から熱交換器へ流入する排気の流量との流量比を変更可能なバルブと、熱交換器において流体との熱交換が行われた排気の一部又は全部を、内燃機関の吸気系へ再循環させる排気再循環流路へと分岐させる分岐部とを備える排気熱回収装置が提案されている。熱交換器は、複数のプレートと、複数のプレートを収容するシェルを有し、シェルの内部は複数の分割領域に区画され、当該分割領域それぞれの内部には少なくとも一つのプレートが配置されている。また、シェルの内部における排気の流路は、排気流入路から流入する排気が少なくとも一つの分割領域においてプレートに接触してから分岐部に到達し、かつ、分岐部において排気再循環流路へ分岐しなかった排気が少なくとも一つの分割領域においてプレートに接触してから第二排気管へ流出するように構成されている。このような構成とすることにより、第二排気管からシェルの内部へ高温の排気が逆流したとしても、そのような排気は、少なくとも一つの分割領域においてプレートとの接触に伴って熱交換が行われて冷却された後に分岐路に到達することとなる。そのため、高温の排気の逆流によってEGRクーラー機能が損なわれることを抑制することができる。
特開2008-163773号公報 特許第6499325号公報
特許文献2の排気熱回収装置は、逆流した排気ガスを冷却するために熱交換器を複数の分割領域に区画しているため、順流の排気ガスを熱交換器全体で冷却することができず、順流の排気ガスの冷却や、排気ガスからの熱回収が不足する恐れがある。また、特許文献2の排気熱回収装置は、熱交換器及びその下流域における順流の排気ガスの流路が狭くなっているため、圧力損失が高く、エンジンへの負荷が増大することも懸念される。
本発明は、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、排気ガスのような第1流体の冷却性能及び第1流体からの熱回収性能が高く、第1流体の逆流及び圧力損失の増大を抑制することが可能な、熱交換(排熱回収)機能とEGRクーラー機能とを兼ね備える熱交換器、熱交換システム及び熱交換器の制御方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、熱交換器の構造について鋭意研究を行った結果、特定の構造を有する熱交換器とすることにより、上記の課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、熱遮断時に第1流体が流通可能な第1流路と、
前記第1流路から分岐し、ハニカム構造体が配置されている第2流路であって、前記ハニカム構造体が、外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、第1端面から第2端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁とを有し、熱交換時に前記第1流体が前記セル内を流通可能な第2流路と、
前記第2流路に隣接して配置され、前記第1流体と熱交換を行う第2流体が流通可能な第3流路と、
前記ハニカム構造体よりも下流側に配置され、前記第1流路内及び前記第2流路内の前記第1流体の流通を制御可能な1つの流路バルブと
を備え、
前記第2流路は、前記ハニカム構造体の第2端面と前記流路バルブとの間に、前記第1流体をエンジンの吸気系に還流するEGR管と接続可能な接続口を有する熱交換器である。
また、本発明は、熱遮断時に第1流体が流通可能な第1流路と、
前記第1流路から分岐し、ハニカム構造体が配置されている第2流路であって、前記ハニカム構造体が、外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、第1端面から第2端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁とを有し、熱交換時に前記第1流体が前記セル内を流通可能な第2流路と、
前記第2流路に隣接して配置され、前記第1流体と熱交換を行う第2流体が流通可能な第3流路と、
前記第2流路に分岐する上流側の分岐口よりも下流側の前記第1流路内に配置され、前記第1流路内の前記第1流体の流通を制御可能な第1の流路バルブと、
前記ハニカム構造体の第2端面よりも下流側の前記第2流路内に配置され、前記第2流路内の前記第1流体の流通を制御可能な第2の流路バルブと
を備え、
前記第2流路は、前記ハニカム構造体の第2端面と前記第2の流路バルブとの間に、前記第1流体をエンジンの吸気系に還流するEGR管と接続可能な接続口を有する熱交換器である。
また、本発明は、エンジンからの排気管に接続される前記熱交換器と、
前記熱交換器の上流側の前記排気管に配置される第1触媒ユニットと
を備える熱交換システムである。
また、本発明は、エンジンの排気管に配置される前記熱交換器を備える熱交換器の制御方法であって、
前記第1流路を閉鎖するとともに前記第2流路を開放するように前記流路バルブを制御して、熱交換を行う工程と、
前記第1流路を開放するとともに前記第2流路を閉鎖するように前記流路バルブを制御して、熱遮断を行う工程と
を含む、熱交換器の制御方法である。
さらに、本発明は、エンジンの排気管に配置される前記熱交換器を備える熱交換器の制御方法であって、下記(1)~(4)の制御工程:
(1)前記第1流路を閉鎖するとともに前記第2流路を開放するように前記流路バルブを制御し、且つ前記EGRバルブを開放して、熱回収及びEGRクーラー処理の両方を実行する第1の制御工程
(2)前記第1流路を閉鎖するとともに前記第2流路を開放するように前記流路バルブを制御し、且つ前記EGRバルブを閉鎖して、熱回収のみを実行する第2の制御工程
(3)前記第1流路を開放するとともに前記第2流路を閉鎖するように前記流路バルブを制御し、且つ前記EGRバルブを開放して、EGRクーラー処理のみを実行する第3の制御工程
(4)前記第1流路を開放するとともに前記第2流路を閉鎖するように前記流路バルブを制御し、且つ前記EGRバルブを閉鎖して、熱回収及びEGRクーラー処理の両方を実行しない第4の制御工程
を含む、熱交換器の制御方法である。
本発明によれば、排気ガスのような第1流体の冷却性能及び第1流体からの熱回収性能が高く、第1流体の逆流及び圧力損失の増大を抑制することが可能な、熱交換(排熱回収)機能とEGRクーラー機能とを兼ね備える熱交換器、熱交換システム及び熱交換器の制御方法を提供することができる。
本発明の実施形態1に係る熱交換器の模式的な断面図である。 図1の熱交換器におけるa-a’線の断面図である。 本発明の実施形態1に係る熱交換システムの模式図である。 本発明の実施形態1に係る熱交換システムにおける制御モード、及び本発明の実施形態1に係る熱交換器の制御方法における制御工程を説明するための模式図である。 本発明の実施形態2に係る熱交換器の模式的な断面図である。
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し変更、改良などが適宜加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
<実施形態1>
(1.熱交換器)
本発明の実施形態1に係る熱交換器は、熱遮断時に第1流体が流通可能な第1流路と;第1流路から分岐した第2流路であって、外周壁と、外周壁の内側に配設され、第1端面から第2端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁とを有するハニカム構造体が第2流路内に配置されており、熱交換時に第1流体がハニカム構造体のセル内を流通可能な第2流路と;第2流路に隣接して配置され、第1流体と熱交換を行う第2流体が流通可能な第3流路と;ハニカム構造体よりも下流側に配置され、第1流路内及び第2流路内の第1流体の流通を制御可能な1つの流路バルブとを備える。また、この熱交換器は、第2流路が、ハニカム構造体の第2端面と流路バルブとの間に、第1流体をエンジンの吸気系に還流するEGR管と接続可能な接続口を有する。このような構成とすることにより、熱交換時に熱交換部(ハニカム構造体)全体で第1流体(排気ガス)を冷却することができるため、第1流体の冷却効果を高めることができる。同様に、熱交換時に熱交換部全体で第1流体から熱回収することができるため、熱回収性能を高めることができる。また、1つの流路バルブによって第1流路内及び第2流路内の第1流体の流通を制御しているため、第1流体の逆流が生じ難い。また、第1流体の逆流を抑制するために流路を狭くする必要もないため、圧力損失の増大を抑制することもできる。
なお、本明細書において、「熱交換時」とは、「熱回収時」及び「EGRクーラー処理時」の両方を含む概念であり、「熱回収時」、「EGRクーラー処理時」、又はこれらの両方を意味する。また、「熱遮断時」とは、熱交換を行わない場合(熱回収を抑制する場合)のことを意味する。
図1は、本発明の実施形態1に係る熱交換器の模式的な断面図(ハニカム構造体のセルが延びる方向に平行な断面図)を示す。また、図2は、図1の熱交換器におけるa-a’線の断面図を示す。
図1及び2に示されるように、本発明の実施形態1に係る熱交換器100は、第1流路10と、第1流路10から分岐した第2流路20と、第2流路20に隣接して配置された第3流路30と、第1流路10内及び第2流路20内の第1流体の流通を制御可能な1つの流路バルブ40とを備える。第1流路10は、熱遮断時に第1流体が流通可能となっている。第2流路20には、外周壁51と、外周壁51の内側に配設され、第1端面53aから第2端面53bまで延びる複数のセル54を区画形成する隔壁52とを有するハニカム構造体50が配置されており、熱交換時に第1流体がハニカム構造体50のセル54内を流通可能となっている。また、第2流路20は、ハニカム構造体50の第2端面53bと流路バルブ40との間に、第1流体をエンジンの吸気系に還流するEGR管60と接続可能な接続口21を有する。第3流路30は、第1流体と熱交換を行う第2流体が流通可能となっている。1つの流路バルブ40は、ハニカム構造体50よりも下流側に配置される。
また、熱交換器100は、接続口21に接続されたEGR管60を更に有することができ、EGR管60の途中に第1流体のエンジンの吸気系への流通を制御可能なEGRバルブ61を設けることができる。EGR管60を設けることにより、熱交換器100をEGRクーラーとして使用することが可能となる。したがって、熱交換器100を車両に用いることでEGRクーラーを別途設けることが不要となるため、車両の軽量化などを図ることができる。また、EGR管60は、ハニカム構造体50と第3流路30との間で熱交換されて冷却された第1流体が流れることで、高温にならないため、周りの部品へ熱害を及ぼすことを抑制することができる。
[第1流路10]
第1流路10は、熱遮断時に第1流体が流通可能な流路である。第1流路10としては、特に限定されないが、エンジンからの排気管11とすることができる。ここで、エンジンからの排気管11とは、エンジンの排気系に直接的又は間接的に接続された管のことを意味する。
第1流路10は、熱交換時に第1流体が流通可能な第2流路20の主流路(第1流路10と平行な第2流路20の流路)と離れているため、熱遮断時の熱遮断性に優れている。
排気管11の材料としては、特に限定されず、製造性の観点から金属であることが好ましい。排気管11の材料としては、例えば、ステンレス、チタン合金、銅合金、アルミ合金、真鍮などを用いることができる。その中でも、耐久信頼性が高く、安価という理由により、ステンレスが好ましい。
排気管11の厚みは、特に限定されないが、好ましくは0.1mm以上、より好ましくは0.3mm以上、更に好ましくは0.5mm以上である。排気管11の厚みを0.1mm以上とすることにより、耐久信頼性を確保することができる。また、排気管11の厚みは、好ましくは10mm以下、より好ましくは5mm以下、更に好ましくは3mm以下である。排気管11の厚みを10mm以下とすることにより、熱交換器100の重量を抑えることができる。
[第2流路20]
第2流路20は、第1流路10から分岐した流路であり、熱交換時に第1流体が流通可能な流路である。第2流路20は、第1流体の流路と平行な主流路と、第1流体の流路から分岐した分岐路とを有する。図1では、主流路の数が1つの場合を一例として示しているが、2つ以上であってもよい。主流路が2つ以上の場合、それぞれの主流路の途中にハニカム構造体50を配置してもよい。このような構成とすることにより、熱交換時に熱交換性能を高めることができる。
第2流路20としては、特に限定されないが、排気管11から分岐した分岐管22とすることができる。分岐管22は、排気管11に設けられた2つの分岐口12に接続される。
分岐管22の材料としては、特に限定されず、上記の排気管11と同様の材料とすることができる。
分岐管22の厚みとしては、特に限定されず、上記の排気管11と同様の厚みとすることができる。
第2流路20の途中には、ハニカム構造体50が配置されている。
ハニカム構造体50は、外周壁51と、外周壁51の内側に配設され、第1端面53aから第2端面53bまで延びる複数のセル54を区画形成する隔壁52とを有する。第1流体は、熱交換時にハニカム構造体50のセル54内を流通する。
ハニカム構造体50の外形としては、特に限定されず、第2流路20の形状に応じて適宜調整することができる。ハニカム構造体50の外形は、例えば、円柱、楕円柱、四角柱又はその他の多角柱などの柱状とすることができる。
セル54の形状としては、特に限定されず、セル54が延びる方向に直交する断面において、円形、楕円形、三角形、四角形、六角形、又はその他の多角形などとすることができる。また、セル54は、セル54が延びる方向に直交する断面において、放射状に設けられていることが好ましい。このような構成とすることにより、セル54を流通する第1流体の熱をハニカム構造体50の外部に効率良く伝達することができる。
隔壁52の厚みは、特に限定されないが、好ましくは0.05~1.0mm、より好ましくは0.2~0.6mmである。隔壁52の厚みを0.05mm以上とすることにより、ハニカム構造体50の機械的強度を十分なものとすることができる。また、隔壁52の厚さを1.0mm以下とすることにより、開口面積の低下によって圧力損失が大きくなったり、第1流体との接触面積の低下によって熱回収効率が低下したりするなどの問題を抑制することができる。
外周壁51の厚みは、特に限定されないが、隔壁52の厚みよりも大きいことが好ましい。このような構成とすることにより、外部からの衝撃、第1流体と第2流体との間の温度差による熱応力などによって破壊(例えば、ひび、割れなど)が起こり易い外周壁51の強度を高めることができる。
なお、外周壁51の厚みは、特に限定されず、用途などに応じて適宜調整すればよい。例えば、外周壁51の厚みは、好ましくは0.3mm~10mm、より好ましくは0.5mm~5mm、更に好ましくは1mm~3mmである。
外周壁51及び隔壁52は、セラミックスを主成分とする。「セラミックスを主成分とする」とは、全成分の質量に占めるセラミックスの質量比率が50質量%以上であることをいう。セラミックスを用いることにより、錆びや変形を抑制しつつ、軽量化を図ることができる。
外周壁51及び隔壁52の気孔率は、特に限定されないが、好ましくは10%以下、より好ましくは5%以下、更に好ましくは3%以下である。また、外周壁51及び隔壁52の気孔率は0%であってもよい。外周壁51及び隔壁52の気孔率を10%以下とすることにより、熱伝導率を向上させることができる。
外周壁51及び隔壁52は、熱伝導性が高いSiC(炭化珪素)を主成分として含むことが好ましい。このような材料としては、Si含浸SiC、(Si+Al)含浸SiC、金属複合SiC、再結晶SiC、Si34、及びSiCなどが挙げられる。これらの中でも、安価に製造でき、高熱伝導であることからSi含浸SiC、(Si+Al)含浸SiCを用いることが好ましい。
セル54が延びる方向に直交する断面におけるハニカム構造体50のセル密度(すなわち、単位面積当たりのセル54の数)は、特に限定されないが、好ましくは4~320セル/cm2である。セル密度を4セル/cm2以上とすることにより、隔壁52の強度、ひいてはハニカム構造体50自体の強度及び有効GSA(幾何学的表面積)を十分に確保することができる。また、セル密度を320セル/cm2以下とすることにより、第1流体が流れる際の圧力損失の増大を抑制することができる。
ハニカム構造体50のアイソスタティック強度は、特に限定されないが、好ましくは100MPa以上、より好ましくは150MPa以上、更に好ましくは200MPa以上である。ハニカム構造体50のアイソスタティック強度を100MPa以上とすることにより、ハニカム構造体50の耐久性を向上させることができる。ハニカム構造体50のアイソスタティック強度は、公益社団法人自動車技術会発行の自動車規格であるJASO規格M505-87に規定されているアイソスタティック強度の測定方法に準じて測定することができる。
セル54が延びる方向に直交する断面におけるハニカム構造体50の外周壁51の直径(外径)は、特に限定されないが、好ましくは20~200mm、より好ましくは30~100mmである。このような直径とすることにより、熱回収効率を向上させることができる。外周壁51が円形でない場合には、外周壁51の断面形状に内接する最大内接円の直径を、外周壁51の直径とする。
ハニカム構造体50の熱伝導率は、特に限定されないが、25℃において、好ましくは50W/(m・K)以上、より好ましくは100~300W/(m・K)、更に好ましくは120~300W/(m・K)である。ハニカム構造体50の熱伝導率を、このような範囲とすることにより、熱伝導性が良好となり、ハニカム構造体50内の熱を外部に効率良く伝達させることができる。なお、熱伝導率の値は、レーザーフラッシュ法(JIS R1611:1997)により測定した値を意味する。
ハニカム構造体50は、隔壁52に触媒を担持していてもよい。隔壁52に触媒を担持させると、排気ガス中のCO、NOx、HCなどを触媒反応によって無害な物質にすることが可能になるとともに、触媒反応の際に生じる反応熱を熱交換に用いることも可能になる。触媒としては、貴金属(白金、ロジウム、パラジウム、ルテニウム、インジウム、銀、及び金)、アルミニウム、ニッケル、ジルコニウム、チタン、セリウム、コバルト、マンガン、亜鉛、銅、スズ、鉄、ニオブ、マグネシウム、ランタン、サマリウム、ビスマス、及びバリウムからなる群から選択された元素を少なくとも一種含有するものであることが好ましい。上記元素は、金属単体、金属酸化物、又はそれ以外の金属化合物として含有されていてもよい。
ハニカム構造体50は、外周壁51が第1外筒部材55によって周回被覆されていることが好ましい。なお、図1では、第1外筒部材55は、分岐管22と別の部材として記載しているが、第1外筒部材55は、分岐管22の一部であってもよい。
第1外筒部材55は、内周面の一部がハニカム構造体50の外周壁51に嵌合する筒状部材である。第1外筒部材55の内周面の一部とハニカム構造体50の外周壁51とは直接的又は間接的に接していてもよいが、熱回収効率の観点から直接的であることが好ましい。したがって、第1外筒部材55は、ハニカム構造体50の外周壁51に対応した内周面形状を有することが好ましい。第1外筒部材55の内周面がハニカム構造体50の外周壁51に直接接触することで、熱伝導性が良好となり、ハニカム構造体50内の熱を第1外筒部材55に効率良く伝達することができる。
熱回収効率を高めるという観点からは、ハニカム構造体50の外周壁51の全周面積に対する、第1外筒部材55によって周回被覆されるハニカム構造体50の外周壁51の部分の周面積の割合は高い方が好ましい。具体的には、当該周面積の割合は、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、更に好ましくは100%(すなわち、ハニカム構造体50の外周壁51の全部が第1外筒部材55によって周回被覆される。)である。
なお、ここでいう「外周壁51」とは、ハニカム構造体50の第1流体の流路方向に平行な面を指し、ハニカム構造体50のセル54が延びる方向に直交する面(第1端面53a及び第2端面53b)を示すものではない。
第1外筒部材55の径(外径及び内径)は、軸方向にわたって一様であってよいが、少なくとも一部(例えば、軸方向両端部など)が縮径又は拡径していてもよい。
第1外筒部材55の材料としては、特に限定されず、上記の排気管11と同様の材料とすることができる。
第1外筒部材55の厚みとしては、特に限定されず、上記の排気管11と同様の厚みとすることができる。
[第3流路30]
第3流路30は、第2流路20に隣接して配置され、第1流体と熱交換を行う第2流体が流通可能な流路である。また、特に限定されないが、第3流路30は、ハニカム構造体50の外周壁51の径方向外側に配置することができる。
第3流路30としては、特に限定されないが、第1外筒部材55と、第1外筒部材55の径方向外側に少なくとも一部が間隔をもって配置される第2外筒部材31とによって囲まれる領域を含むことができる。
第2外筒部材31は、上流側端部が、ハニカム構造体50の第1端面53aを超えて上流側に延在していることが好ましい。このような構成とすることにより、熱交換効率(熱回収効率)を高めることができる。
第2外筒部材31は、第2流体を第2外筒部材31と第1外筒部材55との間の領域に供給するための供給管32、及び第2流体を第2外筒部材31と第1外筒部材55との間の領域から排出するための排出管33に接続されていることが好ましい。供給管32及び排出管33は、ハニカム構造体50の軸方向両端部に対応する位置に設けられていることが好ましい。
また、供給管32及び排出管33は、同じ方向に向けて延出されていても、異なる方向に向けて延出されていてもよい。
第2外筒部材31は、上流端部側及び下流端部側の内周面が第1外筒部材55の外周面と直接的又は間接的に接するように配置されていることが好ましい。
第2外筒部材31の上流端部側及び下流端部側の内周面を第1外筒部材55の外周面に固定する方法としては、特に限定されないが、すきま嵌め、締まり嵌め、焼き嵌めなどの嵌め合いによる固定方法の他、ろう付け、溶接、拡散接合などを用いることができる。
第2外筒部材31の径(外径及び内径)は、軸方向にわたって一様であってよいが、少なくとも一部(例えば、軸方向中央部、軸方向両端部など)が縮径又は拡径していてもよい。例えば、第2外筒部材31の軸方向中央部を縮径させることにより、供給管32及び排出管33側の第2外筒部材31内で第2流体を第1外筒部材55の外周方向全体に行き渡らせることができる。そのため、軸方向中央部で熱交換に寄与しない第2流体が低減するため、熱交換効率を向上させることができる。
第2外筒部材31の材料としては、特に限定されず、上記の排気管11と同様の材料とすることができる。
第2外筒部材31の厚みとしては、特に限定されず、上記の排気管11と同様の厚みとすることができる。
[流路バルブ40]
流路バルブ40は、ハニカム構造体50よりも下流側に配置される。また、流路バルブ40は、第1流路10内及び第2流路20内の第1流体の流通を制御可能な機構を有する。
流路バルブ40は、第1流路10及び第2流路20の一方を閉鎖することにより他方を開放する制御機構を有することが好ましい。このような制御機構は、例えば、排気管11と分岐管22との下流側の接続部に1つの流路バルブ40を配置することによって得られる。ただし、1つの流路バルブ40によって第1流体の流通を制御する場合、1つの流路バルブ40が設けられる位置において、排気管11及び分岐管22の流路断面の形状を同一とする必要がある。なお、流路バルブ40は、シャフト(回転軸)に接続し、シャフトを駆動(回転)させることによって制御すればよい。なお、流路バルブ40の開度を調節して、第1流路10内及び第2流路20内の第1流体の流通を制御することにより、熱交換と熱遮断とを行ってもよい。
流路バルブ40は、熱遮断時に、第2流路20を遮断するようにシャフトを回転させることにより、第1流路10に第1流体を選択的に流入させることができる。一方、熱交換時には、第1流路10を遮断するようにシャフトを回転させることにより、第2流路20に第1流体を選択的に流入させることができる。
[EGR管60]
EGR管60は、一端が接続口21に接続され、他端がエンジンの吸気系に接続される。EGR管60は、第2流路20の上流側(ハニカム構造体50)で冷却された第1流体をエンジンの吸気系に還流する。
EGR管60の形状は、特に限定されず、接続される部材(接続口21やエンジンの吸気系の接続部)に応じて適宜調整することができる。
EGR管60の材料としては、特に限定されず、上記の排気管11と同様の材料とすることができる。
EGR管60の厚みとしては、特に限定されず、上記の排気管11と同様の厚みとすることができる。
EGR管60の途中にはEGRバルブ61が設けられている。EGRバルブ61は、第1流体のエンジンの吸気系への流通を制御することができる。EGRバルブ61としては、特に限定されず、公知のものを用いることができる。
[第1流体及び第2流体]
熱交換器100に用いられる第1流体及び第2流体としては、特に限定されず、種々の液体及び気体を利用することができる。例えば、熱交換器100が自動車に搭載される場合、第1流体として排気ガスを用いることができ、第2流体として水又は不凍液(JIS K2234:2006で規定されるLLC)を用いることができる。また、第1流体は、第2流体よりも高温の流体とすることができる。
[熱交換器100の製造方法]
本発明の実施形態1に係る熱交換器100は、当該技術分野において公知の方法に準じて製造することができる。例えば、熱交換器100は、以下に説明する方法に従って製造することができる。
まず、セラミックス粉末を含む坏土を所望の形状に押し出し、ハニカム成形体を作製する。このとき、適切な形態の口金及び治具を選択することにより、セル54の形状及び密度、外周壁51及び隔壁52の形状及び厚さなどを制御することができる。また、ハニカム成形体の材料としては、前述のセラミックスを用いることができる。例えば、Si含浸SiC複合材料を主成分とするハニカム成形体を製造する場合、所定量のSiC粉末に、バインダーと、水及び/又は有機溶媒とを加え、得られた混合物を混練して坏土とし、成形して所望形状のハニカム成形体を得ることができる。そして、得られたハニカム成形体を乾燥し、減圧の不活性ガス又は真空中で、ハニカム成形体中に金属Siを含浸焼成することによって、隔壁52により区画形成されたセル54を有するハニカム構造体50を得ることができる。
次に、ハニカム構造体50を第1外筒部材55内に挿入し、ハニカム構造体50の外周壁51に第1外筒部材55を嵌合させる。次に、第1外筒部材55の径方向外側に第2外筒部材31を配置して固定することによってハニカム熱交換部を得る。なお、供給管32及び排出管33は、第2外筒部材31に予め固定しておいてもよいが、適切な段階で第2外筒部材31に固定してもよい。次に、分岐口12を形成した排気管11に、接続口21を形成した分岐管22を接続する。次に、分岐管22の途中にハニカム熱交換部を配置した後、接続口21にEGRバルブ61を有するEGR管60を接続する。その後、所定の位置に流路バルブ40を取り付ける。
なお、各部材の配置及び固定(嵌合)の順番は上記に限定されず、製造可能な範囲で適宜変更してもよい。また、固定(嵌合)方法は、上述した方法を用いればよい。
(2.熱交換システム)
本発明の実施形態1に係る熱交換システムは、エンジンからの排気管に接続される上記の熱交換器と、熱交換器の上流側の排気管に配置される第1触媒ユニットとを備える。この熱交換システムでは、上記の熱交換器100が用いられる。熱交換器100は、上記したように、熱交換時に熱交換部(ハニカム構造体50)全体で第1流体(排気ガス)を冷却することができるため、第1流体の冷却効果を高めることができる。同様に、熱交換時に熱交換部全体で第1流体から熱回収することができるため、熱回収性能を高めることができる。また、1つの流路バルブ40によって第1流路10内及び第2流路20内の第1流体の流通を制御しているため、第1流体の逆流が生じないとともに、第1流体の逆流を抑制するために流路を狭くする必要もないため、圧力損失の増大を抑制することもできる。したがって、この熱交換器100を備える熱交換システムは、排気ガスのような第1流体の冷却性能及び第1流体からの熱回収性能が高く、第1流体の逆流及び圧力損失の増大を抑制することができる。
なお、本明細書において、エンジンからの排気管とは、エンジンの排気系に直接的又は間接的に接続された管のことを意味する。
図3は、本発明の実施形態1に係る熱交換システムの模式図である。なお、図3において、理解し易くする観点から、熱交換器100の構造を簡略化するとともに第3流路30を省略している点に留意すべきである。
図3に示されるように、本発明の実施形態1に係る熱交換システム1000は、エンジン300からの排気管350に配置される熱交換器100と、熱交換器100の上流側の排気管350に配置される第1触媒ユニット400とを備える。
また、熱交換システム1000は、熱交換器100の下流側の排気管350に配置される第2触媒ユニット500を更に備えることができる。熱交換器100を第1触媒ユニット400と、第2触媒ユニット500との間に設けることにより、第2触媒ユニット500の下流側に熱交換器100を設ける形態に比べて、熱回収量やEGRさせるガス量を増加させることができる。また、第1触媒ユニット400と第2触媒ユニット500とを組み合わせて用いることにより、排気ガスの処理効果を高めることができる。
さらに、熱交換システム1000は、流路バルブ40、EGRバルブ61を制御可能な制御部600を更に備えることができる。制御部600を設けることにより、熱交換システム1000の制御が容易になる。
第1触媒ユニット400としては、特に限定されないが、CC(Close-Coupled)触媒を含むユニットであることが好ましい。CC触媒としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。
第2触媒ユニット500としては、特に限定されないが、UF(UnderFloor)触媒を含むユニットであることが好ましい。UF触媒としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。
制御部600は、熱交換時に、第1流路10を閉鎖するとともに第2流路20を開放するように流路バルブ40を制御し、熱遮断時に、第1流路10を開放するとともに第2流路20を閉鎖するように流路バルブ40を制御することが好ましい。このような構成とすることにより、熱交換システム1000において熱回収及び熱遮断の制御が容易になる。
制御部600は、EGR管60を介してエンジン300の吸気系に第1流体を供給するためにEGRバルブ61を開放するように制御することが好ましい。このような構成とすることにより、熱交換システム1000においてEGRクーラー処理の制御が容易になる。
制御部600は、図4に示されるような、下記(1)~(4)の制御モードを指示可能であることが好ましい。なお、図4において、点線矢印が第1流体の流れを表す。また、図4において、理解し易くする観点から、熱交換器100の構造を簡略化するとともに第3流路30を省略している点に留意すべきである。
(1)第1流路10を閉鎖するとともに第2流路20を開放するように流路バルブ40を制御し、且つEGRバルブ61を開放して、熱回収及びEGRクーラー処理の両方を実行する第1の制御モード。すなわち、この制御モードでは、熱遮断を実行しない。
(2)第1流路10を閉鎖するとともに第2流路20を開放するように流路バルブ40を制御し、且つEGRバルブ61を閉鎖して、熱回収のみを実行する第2の制御モード。すなわち、この制御モードでは、EGRクーラー処理及び熱遮断を実行しない。
(3)第1流路10を開放するとともに第2流路20を閉鎖するように流路バルブ40を制御し、且つEGRバルブ61を開放して、EGRクーラー処理のみを実行する第3の制御モード。すなわち、この制御モードでは、熱回収を実行しない(熱遮断を実行する)。
(4)第1流路10を開放するとともに第2流路20を閉鎖するように流路バルブ40を制御し、且つEGRバルブ61を閉鎖して、熱回収及びEGRクーラー処理の両方を実行しない第4の制御モード。すなわち、この制御モードでは、熱遮断のみを実行する。
上記のような構成とすることにより、熱交換システム1000において、熱回収、熱遮断及びEGRクーラー処理のいずれか一つの処理を状況に応じて選択するように制御できる。
(3.熱交換器の制御方法)
本発明の実施形態1に係る熱交換器の制御方法は、エンジン300の排気管350に配置される上記の熱交換器100を用いて行われる。
本発明の実施形態1に係る熱交換器の制御方法は、一態様において、第1流路10を閉鎖するとともに第2流路20を開放するように流路バルブ40を制御して、熱交換を行う工程と、第1流路10を開放するとともに第2流路20を閉鎖するように流路バルブ40を制御して、熱遮断を行う工程とを含む。このような構成とすることにより、熱交換器100において熱回収及び熱遮断の制御が容易になる。
また、上記の制御方法は、EGRバルブ61を開放して、EGR管60を介してエンジン300の吸気系に第1流体を供給する工程を更に含むことができる。このような構成とすることにより、熱交換器100においてEGRクーラー処理の制御が容易になる。
本発明の実施形態1に係る熱交換器の制御方法は、別の態様において、図4に示されるような、下記(1)~(4)の制御工程を含む。
(1)第1流路10を閉鎖するとともに第2流路20を開放するように流路バルブ40を制御し、且つEGRバルブ61を開放して、熱回収及びEGRクーラー処理の両方を実行する第1の制御工程。すなわち、この制御工程では、熱遮断を実行しない。
(2)第1流路10を閉鎖するとともに第2流路20を開放するように流路バルブ40を制御し、且つEGRバルブ61を閉鎖して、熱回収のみを実行する第2の制御工程。すなわち、この制御工程では、EGRクーラー処理及び熱遮断を実行しない。
(3)第1流路10を開放するとともに第2流路20を閉鎖するように流路バルブ40を制御し、且つEGRバルブ61を開放して、EGRクーラー処理のみを実行する第3の制御工程。すなわち、この制御工程では、熱回収を実行しない(熱遮断を実行する)。
(4)第1流路10を開放するとともに第2流路20を閉鎖するように流路バルブ40を制御し、且つEGRバルブ61を閉鎖して、熱回収及びEGRクーラー処理の両方を実行しない第4の制御工程。すなわち、この制御工程では、熱遮断のみを実行する。
上記のような構成とすることにより、熱交換器100において、熱回収、熱遮断及びEGRクーラー処理のいずれか一つの処理を状況に応じて選択するように制御できる。
<実施形態2>
(1.熱交換器)
本発明の実施形態2に係る熱交換器は、熱遮断時に第1流体が流通可能な第1流路と;
第1流路から分岐した第2流路であって、外周壁と、外周壁の内側に配設され、第1端面から第2端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁とを有するハニカム構造体が第2流路内に配置されており、熱交換時に第1流体がハニカム構造体のセル内を流通可能な第2流路と;第2流路に隣接して配置され、第1流体と熱交換を行う第2流体が流通可能な第3流路と;第2流路に分岐する上流側の分岐口よりも下流側の第1流路内に配置され、第1流路内の第1流体の流通を制御可能な第1の流路バルブと;ハニカム構造体の第2端面よりも下流側の第2流路内に配置され、第2流路内の第1流体の流通を制御可能な第2の流路バルブとを備える。また、この熱交換器は、第2流路が、ハニカム構造体の第2端面と第2の流路バルブとの間に、第1流体をエンジンの吸気系に還流するEGR管と接続可能な接続口を有する。このような構成とすることにより、熱交換時に熱交換部(ハニカム構造体)全体で第1流体(排気ガス)を冷却することができるため、第1流体の冷却効果を高めることができる。同様に、熱交換時に熱交換部全体で第1流体から熱回収することができるため、熱回収性能を高めることができる。また、2つの流路バルブ(第1及び第2の流路バルブ)によって第1流路内及び第2流路内の第1流体の流通をそれぞれ制御しているため、第1流体の逆流が生じ難い。また、第1流体の逆流を抑制するために流路を狭くする必要もないため、圧力損失の増大を抑制することもできる。
本発明の実施形態1の熱交換器は、1つの流路バルブを有しているのに対し、本発明の実施形態2に係る熱交換器は、上記のように2つの流路バルブ(第1及び第2の流路バルブ)を有している点で異なり、それ以外は同じである。したがって、以下では、本発明の実施形態1の熱交換器と異なる部分についてのみ説明する。また、本発明の実施形態1に係る熱交換器の説明の中で登場した符号と同一の符号を有する構成要素は、本発明の実施形態2に係る熱交換器の構成要素と同一である。
図5は、本発明の実施形態2に係る熱交換器の模式的な断面図(ハニカム構造体のセルが延びる方向に平行な断面図)を示す。
図5に示されるように、本発明の実施形態2に係る熱交換器200は、第1流路10と、第1流路10から分岐した第2流路20と、第2流路20に隣接して配置された第3流路30と、第1流路10内の第1流体の流通を制御可能な第1の流路バルブ41と、第2流路20内の第1流体の流通を制御可能な第2の流路バルブ42とを備える。第1の流路バルブ41は、第2流路20に分岐する上流側の分岐口12よりも下流側の第1流路10内に配置される。第2の流路バルブ42は、ハニカム構造体50の第2端面53bよりも下流側の第2流路20内に配置される。
第1の流路バルブ41の大きさは、第1流路10の流路断面の大きさに応じて調整される。また、第2の流路バルブ42の大きさは、第2流路20の流路断面の大きさに応じて調整される。したがって、1つの流路バルブ40を用いた場合に比べて、第1流路10及び第2流路20の流路断面を揃える必要がないため、設計の自由度が向上する。
第1の流路バルブ41及び第2の流路バルブ42の制御機構としては、特に限定されないが、シャフト(回転軸)に接続し、シャフトを駆動(回転)させることによって制御すればよい。
熱遮断時において、第1の流路バルブ41は、第1流路10を開放するようにシャフトを回転させ、且つ第2の流路バルブ42は、第2流路20を閉鎖するようにシャフトを回転させることにより、第1流路10に第1流体を選択的に流入させることができる。一方、熱交換時には、第1の流路バルブ41は、第1流路10を閉鎖するようにシャフトを回転させ、且つ第2の流路バルブ42は、第2流路20を開放するようにシャフトを回転させることにより、第2流路20に第1流体を選択的に流入させることができる。また、第1の流路バルブ41及び第2の流路バルブ42の開度を調節して、第1流路10内及び第2流路20内の第1流体の流通を制御することにより、熱交換と熱遮断とを行ってもよい。
なお、本発明の実施形態2に係る熱交換器200は、当該技術分野において公知の方法に準じて製造することができる。例えば、熱交換器200は、上記した方法に従って製造することができる。
(2.熱交換システム)
本発明の実施形態2に係る熱交換システムは、エンジンからの排気管に接続される上記の熱交換器と、熱交換器の上流側の排気管に配置される第1触媒ユニットとを備える。この熱交換システムでは、上記の熱交換器200が用いられる。熱交換器200は、上記したように、熱交換時に熱交換部(ハニカム構造体50)全体で第1流体(排気ガス)を冷却することができるため、第1流体の冷却効果を高めることができる。同様に、熱交換時に熱交換部全体で第1流体から熱回収することができるため、熱回収性能を高めることができる。また、2つの流路バルブ(第1の流路バルブ41及び第2の流路バルブ42)によって第1流路10内及び第2流路20内の第1流体の流通を制御しているため、第1流体の逆流が生じないとともに、第1流体の逆流を抑制するために流路を狭くする必要もないため、圧力損失の増大を抑制することもできる。したがって、この熱交換器200を備える熱交換システムは、排気ガスのような第1流体の冷却性能及び第1流体からの熱回収性能が高く、第1流体の逆流及び圧力損失の増大を抑制することができる。
本発明の実施形態2に係る熱交換システムは、本発明の実施形態1に係る熱交換システムと同様に、エンジン300からの排気管350に配置される熱交換器200と、熱交換器200の上流側の排気管350に配置される第1触媒ユニット400とを備える。また、本発明の実施形態2に係る熱交換システムは、熱交換器200の下流側の排気管350に配置される第2触媒ユニット500を更に備えることができる。さらに、本発明の実施形態2に係る熱交換システムは、第1の流路バルブ41、第2の流路バルブ42、EGRバルブ61を制御可能な制御部600を更に備えることができる。
制御部600は、熱交換時に、第1流路10を閉鎖するとともに第2流路20を開放するように第1の流路バルブ41及び第2の流路バルブ42を制御し、熱遮断時に、第1流路10を開放するとともに第2流路20を閉鎖するように第1の流路バルブ41及び第2の流路バルブ42を制御することが好ましい。このような構成とすることにより、熱交換システムにおいて熱回収及び熱遮断の制御が容易になる。
制御部600は、下記(1)~(4)の制御モードを指示可能であることが好ましい。
(1)第1流路10を閉鎖するとともに第2流路20を開放するように第1の流路バルブ41及び第2の流路バルブ42を制御し、且つEGRバルブ61を開放して、熱回収及びEGRクーラー処理の両方を実行する第1の制御モード。すなわち、この制御モードでは、熱遮断を実行しない。
(2)第1流路10を閉鎖するとともに第2流路20を開放するように第1の流路バルブ41及び第2の流路バルブ42を制御し、且つEGRバルブ61を閉鎖して、熱回収のみを実行する第2の制御モード。すなわち、この制御モードでは、EGRクーラー処理及び熱遮断を実行しない。
(3)第1流路10を開放するとともに第2流路20を閉鎖するように第1の流路バルブ41及び第2の流路バルブ42を制御し、且つEGRバルブ61を開放して、EGRクーラー処理のみを実行する第3の制御モード。すなわち、この制御モードでは、熱回収を実行しない(熱遮断を実行する)。
(4)第1流路10を開放するとともに第2流路20を閉鎖するように第1の流路バルブ41及び第2の流路バルブ42を制御し、且つEGRバルブ61を閉鎖して、熱回収及びEGRクーラー処理の両方を実行しない第4の制御モード。すなわち、この制御モードでは、熱遮断のみを実行する。
上記のような構成とすることにより、熱交換システムにおいて、熱回収、熱遮断及びEGRクーラー処理のいずれか一つの処理を状況に応じて選択するように制御できる。
(3.熱交換器の制御方法)
本発明の実施形態2に係る熱交換器の制御方法は、エンジン300の排気管350に配置される上記の熱交換器200を用いて行われる。
本発明の実施形態2に係る熱交換器の制御方法は、一態様において、第1流路10を閉鎖するとともに第2流路20を開放するように第1の流路バルブ41及び第2の流路バルブ42を制御して、熱交換を行う工程と、第1流路10を開放するとともに第2流路20を閉鎖するように第1の流路バルブ41及び第2の流路バルブ42を制御して、熱遮断を行う工程とを含む。このような構成とすることにより、熱交換器200において熱回収及び熱遮断の制御が容易になる。
本発明の実施形態2に係る熱交換器の制御方法は、別の態様において、下記(1)~(4)の制御工程を含む。
(1)第1流路10を閉鎖するとともに第2流路20を開放するように第1の流路バルブ41及び第2の流路バルブ42を制御し、且つEGRバルブ61を開放して、熱回収及びEGRクーラー処理の両方を実行する第1の制御工程。すなわち、この制御工程では、熱遮断を実行しない。第1の制御工程における第1の流路バルブ41及び第2の流路バルブ42の制御としては、第1の流路バルブ41を閉として第1流路10を閉鎖し、第2の流路バルブ42を開として第2流路20を開放する。
(2)第1流路10を閉鎖するとともに第2流路20を開放するように第1の流路バルブ41及び第2の流路バルブ42を制御し、且つEGRバルブ61を閉鎖して、熱回収のみを実行する第2の制御工程。すなわち、この制御工程では、EGRクーラー処理及び熱遮断を実行しない。第2の制御工程における第1の流路バルブ41及び第2の流路バルブ42の制御としては、第1の流路バルブ41を閉として第1流路10を閉鎖し、第2の流路バルブ42を開として第2流路20を開放する。
(3)第1流路10を開放するとともに第2流路20を閉鎖するように第1の流路バルブ41及び第2の流路バルブ42を制御し、且つEGRバルブ61を開放して、EGRクーラー処理のみを実行する第3の制御工程。すなわち、この制御工程では、熱回収を実行しない(熱遮断を実行する)。第3の制御工程における第1の流路バルブ41及び第2の流路バルブ42の制御としては、第1の流路バルブ41を開として第1流路10を開放し、第2の流路バルブ42を閉として第2流路20を閉鎖する。
(4)第1流路10を開放するとともに第2流路20を閉鎖するように第1の流路バルブ41及び第2の流路バルブ42を制御し、且つEGRバルブ61を閉鎖して、熱回収及びEGRクーラー処理の両方を実行しない第4の制御工程。すなわち、この制御工程では、熱遮断のみを実行する。第4の制御工程における第1の流路バルブ41及び第2の流路バルブ42の制御としては、第1の流路バルブ41を開として第1流路10を開放し、第2の流路バルブ42を閉として第2流路20を閉鎖する。
上記のような構成とすることにより、熱交換器200において、熱回収、熱遮断及びEGRクーラー処理のいずれか一つの処理を状況に応じて選択するように制御できる。
10 第1流路
11 排気管
12 分岐口
20 第2流路
21 接続口
22 分岐管
30 第3流路
31 第2外筒部材
32 供給管
33 排出管
40 流路バルブ
41 第1の流路バルブ
42 第2の流路バルブ
50 ハニカム構造体
51 外周壁
52 隔壁
53a 第1端面
53b 第2端面
54 セル
55 第1外筒部材
60 EGR管
61 EGRバルブ
100,200 熱交換器
300 エンジン
350 排気管
400 第1触媒ユニット
500 第2触媒ユニット
600 制御部
1000 熱交換システム

Claims (15)

  1. 熱遮断時に第1流体が流通可能な第1流路と、
    前記第1流路から分岐し、ハニカム構造体が配置されている第2流路であって、前記ハニカム構造体が、外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、第1端面から第2端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁とを有し、熱交換時に前記第1流体が前記セル内を流通可能な第2流路と、
    前記第2流路に隣接して配置され、前記第1流体と熱交換を行う第2流体が流通可能な第3流路と、
    前記ハニカム構造体よりも下流側に配置され、前記第1流路内及び前記第2流路内の前記第1流体の流通を制御可能な1つの流路バルブと
    を備え、
    前記第2流路は、前記ハニカム構造体の第2端面と前記流路バルブとの間に、前記第1流体をエンジンの吸気系に還流するEGR管と接続可能な接続口を有する熱交換器。
  2. 熱遮断時に第1流体が流通可能な第1流路と、
    前記第1流路から分岐し、ハニカム構造体が配置されている第2流路であって、前記ハニカム構造体が、外周壁と、前記外周壁の内側に配設され、第1端面から第2端面まで延びる複数のセルを区画形成する隔壁とを有し、熱交換時に前記第1流体が前記セル内を流通可能な第2流路と、
    前記第2流路に隣接して配置され、前記第1流体と熱交換を行う第2流体が流通可能な第3流路と、
    前記第2流路に分岐する上流側の分岐口よりも下流側の前記第1流路内に配置され、前記第1流路内の前記第1流体の流通を制御可能な第1の流路バルブと、
    前記ハニカム構造体の第2端面よりも下流側の前記第2流路内に配置され、前記第2流路内の前記第1流体の流通を制御可能な第2の流路バルブと
    を備え、
    前記第2流路は、前記ハニカム構造体の第2端面と前記第2の流路バルブとの間に、前記第1流体をエンジンの吸気系に還流するEGR管と接続可能な接続口を有する熱交換器。
  3. 前記接続口に接続された前記EGR管を更に備え、前記EGR管の途中に前記第1流体のエンジンの吸気系への流通を制御可能なEGRバルブが配置されている、請求項1又は2に記載の熱交換器。
  4. 前記第1流路が前記エンジンからの排気管である、請求項1~3のいずれか一項に記載の熱交換器。
  5. 前記第2流路が前記排気管から分岐した分岐管であり、前記分岐管は前記排気管に設けられた2つの分岐口に接続されている、請求項4に記載の熱交換器。
  6. 前記第3流路は、前記ハニカム構造体の前記外周壁に設けられた第1外筒部材と、前記第1外筒部材の径方向外側に少なくとも一部が間隔をもって配置される第2外筒部材とによって囲まれる領域を含む、請求項5に記載の熱交換器。
  7. 前記流路バルブは、前記第1流路及び前記第2流路の一方を閉鎖することにより他方を開放する制御機構を有する、請求項5又は6に記載の熱交換器。
  8. エンジンからの排気管に接続される請求項1~7のいずれか一項に記載の熱交換器と、
    前記熱交換器の上流側の前記排気管に配置される第1触媒ユニットと
    を備える熱交換システム。
  9. 前記熱交換器の下流側の前記排気管に配置される第2触媒ユニットを更に備える、請求項8に記載の熱交換システム。
  10. 熱交換時に、前記第1流路を閉鎖するとともに前記第2流路を開放するように前記流路バルブを制御し、熱遮断時に、前記第1流路を開放するとともに前記第2流路を閉鎖するように前記流路バルブを制御可能な制御部を更に備える、請求項8又は9に記載の熱交換システム。
  11. 前記制御部は、前記EGR管を介して前記エンジンの吸気系に前記第1流体を供給するように前記EGRバルブを開放可能である、請求項10に記載の熱交換システム。
  12. 前記制御部は、下記(1)~(4)の制御モード:
    (1)前記第1流路を閉鎖するとともに前記第2流路を開放するように前記流路バルブを制御し、且つ前記EGRバルブを開放して、熱回収及びEGRクーラー処理の両方を実行する第1の制御モード
    (2)前記第1流路を閉鎖するとともに前記第2流路を開放するように前記流路バルブを制御し、且つ前記EGRバルブを閉鎖して、熱回収のみを実行する第2の制御モード
    (3)前記第1流路を開放するとともに前記第2流路を閉鎖するように前記流路バルブを制御し、且つ前記EGRバルブを開放して、EGRクーラー処理のみを実行する第3の制御モード
    (4)前記第1流路を開放するとともに前記第2流路を閉鎖するように前記流路バルブを制御し、且つ前記EGRバルブを閉鎖して、熱回収及びEGRクーラー処理の両方を実行しない第4の制御モード
    を指示可能である、請求項10又は11に記載の熱交換システム。
  13. エンジンの排気管に配置される請求項1~6のいずれか一項に記載の熱交換器を備える熱交換器の制御方法であって、
    前記第1流路を閉鎖するとともに前記第2流路を開放するように前記流路バルブを制御して、熱交換を行う工程と、
    前記第1流路を開放するとともに前記第2流路を閉鎖するように前記流路バルブを制御して、熱遮断を行う工程と
    を含む、熱交換器の制御方法。
  14. EGRバルブを開放して、前記EGR管を介して前記エンジンの吸気系に前記第1流体を供給する工程を更に含む、請求項13に記載の熱交換器の制御方法。
  15. エンジンの排気管に配置される請求項3~6のいずれか一項に記載の熱交換器を備える熱交換器の制御方法であって、下記(1)~(4)の制御工程:
    (1)前記第1流路を閉鎖するとともに前記第2流路を開放するように前記流路バルブを制御し、且つ前記EGRバルブを開放して、熱回収及びEGRクーラー処理の両方を実行する第1の制御工程
    (2)前記第1流路を閉鎖するとともに前記第2流路を開放するように前記流路バルブを制御し、且つ前記EGRバルブを閉鎖して、熱回収のみを実行する第2の制御工程
    (3)前記第1流路を開放するとともに前記第2流路を閉鎖するように前記流路バルブを制御し、且つ前記EGRバルブを開放して、EGRクーラー処理のみを実行する第3の制御工程
    (4)前記第1流路を開放するとともに前記第2流路を閉鎖するように前記流路バルブを制御し、且つ前記EGRバルブを閉鎖して、熱回収及びEGRクーラー処理の両方を実行しない第4の制御工程
    を含む、熱交換器の制御方法。
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