JP5581247B2 - 排熱回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気ガスの熱で媒体を温める排熱回収装置に関する。

内燃機関で発生した排気ガスの熱で、熱回収器内の媒体を温める排熱回収装置が知られている（例えば、特許文献１（図３）参照）。

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１１に示すように、排熱回収装置１００は、排気ガスを導入する導入口１０１と、この導入口１０１から上方に向かって延ばされる接続管１０２と、この接続管１０２に接続され排気ガスが導かれる第１流路１０３と、この第１流路１０３の一部に設けられ排気ガスと媒体とで熱交換を行う熱交換器１０４と、第１流路１０３を迂回するように設けられる第２流路１０５と、この第２流路１０５の下流に設けられ第１流路１０３及び第２流路１０５を開閉するバルブ１０６とからなる。

熱交換器１０４内を流れる媒体の温度が低い場合は、第２流路１０５の出口１０５ａをバルブ１０６で閉じる。第２流路１０５を閉じることで、想像線で示すように、第１流路１０３へ排気ガスを流す。排気ガスと熱交換器１０４内の媒体とで熱交換を行う。熱交換を行うことで、媒体が温められる。

ところで、熱交換器１０４は、第２流路１０５に略平行に設けられている。第２流路１０５に平行に設けられた熱交換器１０４に排気ガスを導くために、接続管１０２と、接続管１０２の外周に取付けられるシール材１０７と、第１流路１０３とを用いる必要がある。

接続管１０２、シール材１０７、第１流路１０３の組立てには、第２流路１０５に接続管１０２を溶接する作業、接続管１０２にシール材１０７を取付ける作業、曲げられた第１流路１０３を第２流路１０５及び熱交換器１０４に溶接する作業が必要である。
部品点数が多く、また、部品の形状が複雑なことで、排熱回収装置１００の組立作業が困難になる。

容易に組立てることのできる排熱回収装置の提供が望まれる。

特開２００９−３０５６９公報

本発明は、容易に組立てることのできる排熱回収装置の提供を課題とする。

請求項１に係る発明は、排気ガスが導入され導入された排気ガスを下流側の２つの流路に分岐する分岐部と、この分岐部の下流に接続される第１流路と、この第１流路に設けられ排気ガスの熱と内部に収納された媒体とで熱交換を行う熱交換器と、この熱交換器を迂回するように設けられ分岐部の下流に接続される第２流路と、この第２流路の下流に設けられ第２流路の下流側の端部を開閉するバルブと、このバルブを収納するために第２流路の下流に設けられるバルブ室とからなる排熱回収装置において、
分岐部は、第１の部材と、この第１の部材に合せられ、合せ部が溶接される第２の部材とからなり、
第１の部材は、第１底部と、この第１底部から起立された第１周壁部とからなり、
第２の部材は、第２底部と、この第２底部から起立された第２周壁部とからなり、
第１底部に、第１流路の上流側の端部が差込まれる第１上流接続口と、第２流路の上流側の端部が差込まれる第２上流接続口とが形成され、
第１流路の下流側の端部からバルブ室へ排気ガスを導く合流部が、第１流路の下流側の端部からバルブ室に向かって延ばされ、
合流部は、第３の部材と、この第３の部材に合せられ第３の部材との合せ部が溶接される第４の部材とからなり、
第３の部材は、第３底部と、この第３底部から起立された第３周壁部とからなり、
第３底部に、第１流路の下流側の端部が差込まれる第１下流接続口が形成され、
第１底部と第２底部とは略平行に設けられ、第１底部は第２流路の排気ガスの流れ方向に対して略直角に設けられ、
第２底部には、第２底部の剛性を高めると共に排気ガスの流れをガイドする凹凸形状部が形成され、
第３底部と第４底部は略平行に設けられ、第３底部は第２流路の排気ガスの流れ方向に対して略直角に設けられ、
第４底部には、第４底部の剛性を高めると共に排気ガスの流れをガイドする凹凸形状部が形成されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、熱交換器は、上流端部が分岐部の第１上流接続口に直接接続されると共に、下流側の端部が合流部の第１下流接続口に直接接続されることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、排気ガスが導入され導入された排気ガスを下流側の２つの流路に分岐する分岐部と、この分岐部の下流に接続される第１流路と、この第１流路に設けられ排気ガスの熱と内部に収納された媒体とで熱交換を行う熱交換器と、この熱交換器を迂回するように設けられ分岐部の下流に接続される第２流路と、この第２流路の下流に設けられ第２流路の下流側の端部を開閉するバルブと、このバルブを収納するために第２流路の下流に設けられるバルブ室とからなる排熱回収装置において、
分岐部は、第１の部材と、この第１の部材に合せられ、合せ部が溶接される第２の部材とからなり、
第１の部材は、第１底部と、この第１底部から起立された第１周壁部とからなり、
第２の部材は、第２底部と、この第２底部から起立された第２周壁部とからなり、
第１底部に、第１流路の上流側の端部が差込まれる第１上流接続口と、第２流路の上流側の端部が差込まれる第２上流接続口とが形成され、
第１流路の下流側の端部からバルブ室へ排気ガスを導く合流部が、第１流路の下流側の端部からバルブ室に向かって延ばされ、
合流部は、第３の部材と、この第３の部材に合せられ第３の部材との合せ部が溶接される第４の部材とからなり、
第３の部材は、第３底部と、この第３底部から起立された第３周壁部とからなり、
第３底部に、第１流路の下流側の端部が差込まれる第１下流接続口が形成され、
第２流路の下流側の端部は、バルブ室内に収納され、
合流部は、排気ガスの流れに対して垂直方向に向かって延ばされ、
第４の部材は、第１流路の下流側の端部からバルブ室に向かって延ばされている第４底部と、この第４底部から起立された第４周壁部とからなり、
第４底部に、バルブ室へ排気ガスを流すための連通部が設けられ、
この連通部が、
第２流路の下流側の端部に対して所定の長さを保ちながら、近接して設けられていると共に、
第２流路を下流側から見た場合に、第２流路の下流端部に重なっていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、第１流路の上流端部及び第２流路の上流端部が接続される接続口が分岐部に設けられる。第１・第２流路は、接続口に差込まれた上で溶接される。第１・第２流路を取付けるのに、分岐部のみを用いればよい。
加えて、分岐部は、第１の部材と第２の部材とを合せて、溶接することで形成される。合せて、溶接するだけでよいため、分岐部の形状を単純にすることができる。
即ち、第１・第２流路を取付けるのに必要な部品数が少なく、且つ、取付けるのに必要な部品の形状も単純にすることができる。必要な部品数が少なく、形状が単純なことで、排熱回収装置の組立作業が容易になる。

加えて、第２流路は、接続口で溶接されている。接続口で溶接されることで、大きな負荷がかかる部位から、溶接部を離間させることができる。負荷のかかる部位で溶接をした場合に比べ、排熱回収装置の長寿命化を期待できる。

加えて、請求項１に係る発明では、第１流路の下流端部及び第２流路の下流端部が接続される接続口が合流部に設けられる。第１・第２流路は、接続口に差込まれた上で溶接される。第１・第２流路を取付けるのに、合流部のみを用いればよい。
加えて、合流部は、第１の部材と第２の部材とを合せて、溶接することで形成される。合せて、溶接するだけでよいため、合流部の形状を単純にすることができる。
即ち、第１・第２流路を取付けるのに必要な部品数が少なく、且つ、取付けるのに必要な部品の形状も単純にすることができる。必要な部品数が少なく、形状が単純なことで、排熱回収装置の組立作業が容易になる。
第１流路を通過した排気ガスをバルブ室へ導くタイプの排熱回収装置に、有益である。
さらに、バルブ開時に熱交換器に排気ガスが流れることを抑制し、また分岐部と合流部をコンパクトにすることができる。

請求項２に係る発明では、熱交換器は、上流側の端部が分岐部の第１上流接続口に直接接続されると共に、下流側の端部が合流部の第１下流接続口に直接接続される。即ち、熱交換器のみで第１流路を形成する。熱交換器のみで第１流路を形成することで、分岐部から熱交換器までを繋ぐための管部材や、熱交換器から合流部までを繋ぐための管部材が不要となる。管部材が不要となることで部品点数を削減することができ、さらに排熱回収装置の組立作業が容易になる。

請求項３に係る発明では、第１流路の上流端部及び第２流路の上流端部が接続される接続口が分岐部に設けられる。第１・第２流路は、接続口に差込まれた上で溶接される。第１・第２流路を取付けるのに、分岐部のみを用いればよい。
加えて、分岐部は、第１の部材と第２の部材とを合せて、溶接することで形成される。合せて、溶接するだけでよいため、分岐部の形状を単純にすることができる。
即ち、第１・第２流路を取付けるのに必要な部品数が少なく、且つ、取付けるのに必要な部品の形状も単純にすることができる。必要な部品数が少なく、形状が単純なことで、排熱回収装置の組立作業が容易になる。
加えて、第２流路は、接続口で溶接されている。接続口で溶接されることで、大きな負荷がかかる部位から、溶接部を離間させることができる。負荷のかかる部位で溶接をした場合に比べ、排熱回収装置の長寿命化を期待できる。
さらに、第１流路の下流端部及び第２流路の下流端部が接続される接続口が合流部に設けられる。第１・第２流路は、接続口に差込まれた上で溶接される。第１・第２流路を取付けるのに、合流部のみを用いればよい。
加えて、合流部は、第１の部材と第２の部材とを合せて、溶接することで形成される。合せて、溶接するだけでよいため、合流部の形状を単純にすることができる。
即ち、第１・第２流路を取付けるのに必要な部品数が少なく、且つ、取付けるのに必要な部品の形状も単純にすることができる。必要な部品数が少なく、形状が単純なことで、排熱回収装置の組立作業が容易になる。
第１流路を通過した排気ガスをバルブ室へ導くタイプの排熱回収装置に、有益である。
加えて、連通部が、第２流路の下流端部に対して所定の長さを保ちながら、第２流路に近接して設けられる。連通部を第２流路に近接して設けることで、第２流路を通過した排気ガスが合流部側へ向かって逆流することを防ぎやすくなる。

本発明に係る排熱回収装置の斜視図である。 本発明に係る排熱回収装置の分解断面図である。 本発明に係る排熱回収装置の断面図である。 分岐部の製造方法を説明する図である。 図３の５部拡大図である。 図３の６−６線断面図である。 図３の７−７線断面図である。 バルブが閉じている場合の排気ガスの流れを説明する図である。 バルブの作用を説明する図である。 バルブが開いている場合の排気ガスの流れを説明する図である。 従来の技術の基本構成を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、排熱回収装置１０は、排気ガスが導入される排ガス導入部１１と、この排ガス導入部１１に接続される分岐部１２と、この分岐部１２に繋がれる第１流路１３と、この第１流路１３を迂回するように設けられ第１流路１３と共に分岐部１２に接続される第２流路１５と、この第２流路１５の下流に設けられるバルブ室１６と、このバルブ室１６の上流端部１６ａから第１流路１３の下流端部１３ｂに渡される合流部１７と、バルブ室１６に支持され排気ガスの流れ方向に垂直に設けられた回転軸１８と、この回転軸１８に向かって先端が臨むよう設けられ媒体の温度によって作動することで回転軸１８を回転させるサーモアクチュエータ１９とを備える。

第１流路１３に、熱交換器２０が用いられる。即ち、分岐部１２に熱交換器２０が直接接続されると共に、合流部１７に熱交換器２０が直接接続されることで、第１流路１３が形成される。

熱交換器２０にサーモアクチュエータ１９が接続され、このサーモアクチュエータ１９に媒体を導入する媒体導入管２３が接続される。媒体は、サーモアクチュエータ１９を介して熱交換器２０へ導入される。
熱交換器２０には、媒体を排出するための媒体排出管２２が接続される。

サーモアクチュエータ１９内には、温度によって膨張又は収縮するワックスが収納される。ワックスが膨張することでサーモアクチュエータ１９のロッド２４が進出する（矢印（１）参照）。ワックスが収縮した場合は、サーモアクチュエータ１９内に収納された戻しばねの力でロッド２４が後退する。

熱交換器２０に導入される媒体は、熱交換器２０に導入される前にサーモアクチュエータ１９に送られる。送られた媒体の温度でサーモアクチュエータ１９内のワックスが膨張又は収縮し、ロッド２４が前進又は後退する。

回転軸１８の一端は、バルブ室１６の外壁に取付けられた蓋２５で覆われる。
回転軸１８の他端には、矢印（２）で示すように回転軸１８を付勢するばね２６と、このばね２６が抜けることを防止する抜止め板２７とが取付けられる。
抜止め板２７にはレバー部材２８が設けられ、このレバー部材２８にサーモアクチュエータ１９のロッド２４の先端が接触する。

矢印（１）で示す、ロッド２４が前進する方向とは逆の方向に向かって、ばね２６は回転軸１８を付勢する。即ち、ロッド２４が前進する場合は、ばね２６の力に抗してレバー部材２８を押す。
このような排熱回収装置１０について次図以降で詳細を説明する。

図２に示すように、排ガス導入部１１は、排気ガスの流れ方向を基準として上流側の端部に位置する入口部３１と、この入口部３１からテーパ状に延ばされ下流に向かって拡径するテーパ部３２と、このテーパ部３２の下流端部から延ばされ分岐部１２に接続される分岐部側接続部３３とからなる。
テーパ部３２で拡径することで、排ガス導入部１１に導入された排気ガスの速度（流速）を調整することができる。

排ガス導入部１１が接続される分岐部１２は、下流側に第１流路１３（熱交換器２０）及び第２流路１５が接続される第１の部材３４と、この第１の部材３４に重ね合わされ合せ部３５が第１の部材３４に溶接される第２の部材３６とからなる。

第１の部材３４は、第１底部３７と、この第１底部３７から起立された第１周壁部３９とからなる。
第１底部３７に、第１流路１３の上流端部１３ａが差込まれる第１上流接続口４１と、第２流路１５の上流端部１５ａが差込まれる第２上流接続口４２とが形成されている。

第２の部材３６は、第２底部４３と、この第２底部４３から起立された第２周壁部４４とからなる。
第２底部４３に、排ガス導入部１１を接続するための導入部接続口４５が形成されると共に、第２の部材３６の剛性を高めるための凹凸形状部４６，４７が形成される。凹凸形状部４６，４７は、剛性を高める他に、排気ガスの流れをガイドする。即ち、凹凸形状部４６，４７が排気ガス流れのガイドとなり、熱交換器２０に排気ガスをより均一に流すことができる。

分岐部１２のそれぞれの接続口４１，４２，４５に、第１、第２流路１３，１５及び排ガス導入部１１を差込んだ上で溶接する。
第１流路を第２流路に対して直接接続しようとすると、第１流路の端部を第２流路に向かって曲げる等、対策を講ずる必要がある。対策を講ずることで、部品形状が複雑化する。
分岐部１２を介して第１、第２流路を接続することで、排ガス導入部１１、第１、第２流路１３，１５の形状を単純にすることができる。形状が容易になることで、溶接作業を容易に行うことができる。

熱交換器２０は、分岐部１２に接続され溶接される上流側エンドプレート５１と、合流部１７に接続され溶接される下流側エンドプレート５２と、これらのエンドプレート５１，５２に両端が支持され内部に排気ガスが流される複数の伝熱チューブ５３と、これらの伝熱チューブ５３を囲い内部に媒体が流されるコアケース５４とからなる。

伝熱チューブ５３の内部を排気ガスが流れ、伝熱チューブ５３の外周部を媒体が流れる。伝熱チューブ５３を介して、排気ガスと媒体との間で熱交換が行われる。

第２流路１５は、円筒形状を呈し、下流端部１５ｂが僅かに拡径される。拡径された下流端部１５ｂの内周面に沿ってシール部材５５が配置される。シール部材５５に接触するようバルブ５６が設けられる。
バルブ５６は、回転軸（図１、符号１８）に固定され、回転軸と共に回転する部材である。

合流部１７は、第１、第２流路１３，１５に連結される第３の部材５７と、この第３の部材５７に重ね合せられ合せ部５８が溶接される第４の部材５９とからなる。

第３の部材５７は、第３底部６１と、この第３底部６１から起立された第３周壁部６２とからなる。
第３底部６１に、第１流路１３の下流端部１３ｂが差込まれる第１下流接続口６３と、第２流路１５が差込まれる第２下流接続口６４とが形成されている。

第４の部材５９は、第４底部６５と、この第４底部６５から起立された第４周壁部６６とからなる。
第４底部６５に、バルブ室１６へ排気ガスを流すための連通部６７が開けられると共に、第４の部材５９の剛性を高めるための凹凸形状部６８が形成される。

合流部１７のそれぞれの接続口６３，６４に、第１、第２流路１３，１５を溶接する。
第２流路に第１流路を直接接続しようとすると、第１流路を曲げる等の加工を行う必要があり、形状が複雑になる。第２流路に第１流路を直接接続する場合に比べ、第１流路１３の形状を単純にすることができ、溶接作業を容易に行うことができる。
必要な部品数が少なく、且つ部品形状も単純にすることができ、組み立て作業が容易になる。第１の部材３４と、第３の部材５７とは、共用化できる。
排ガス導入部１１、第１流路１３、熱交換器２０、第２流路１５、バルブ室１６が組立てられた状態の排熱回収装置１０について次図で説明する。

図３に示すように、第２の部材３６の導入部接続口４５に排ガス導入部１１の分岐部側接続部３３が接続される。第１の部材３４の第１上流接続口４１に、第１流路１３の上流端部１３ａが接続され、第２上流接続口４２に第２流路１５の上流端部１５ａが接続される。

第３の部材５７の第１下流接続口６３に第１流路１３の下流端部１３ｂが接続され、第２下流接続口６４に第２流路１５の被接続部１５ｃが接続される。
バルブ室１６の上流端部１６ａは、合流部１７の連通部６７近傍に繋がれ、第２流路１５の下流端部１５ｂは、バルブ室１６内に収納される。
第２流路１５の下流端部１５ｂは、第１流路１３の下流端部１３ｂがバルブ室１６に接続される部位（合流部１７）よりも下流側に位置する。

排ガス導入部１１、第２流路１５、バルブ室１６は、同軸上に配置されている。
連通部６７は、第２流路１５の外周に沿って配置される。

略円筒形の第２流路１５に対し、略矩形状である第１流路１３の平面状の一辺に対向するように配置されている。
熱伸び差により応力が集中する第１流路と第２流路の間が、第１流路は直線上、
第２流路は円周溶接となり溶接が安定させることができ、角部を溶接したり、２経路を直接接合するものと比べて、応力が緩和できる。

また、分岐部１２と、第１流路１３とは、第１流路１３の外周で溶接されている。
内周溶接をした場合では、完成後の圧漏れが発生した場合、補修できないため、補修の可能な途中工程にて圧漏れ検査が必要になる。
外周で溶接することにより、溶接時に発生するスパッタ（ｓｐａｔｔｅｒ）の管理をする必要がなくなり、溶接品質検査として行う圧漏れ検査は途中工程では不要になる。また、第１流路１３の外周を周回するように溶接が行われている。即ち、１周させることで強度的にも優れている。
分岐部１２と第２流路１５、合流部１７と第１流路１３、合流部１７と第２流路１５についても同様のことがいえる。
分岐部１２の組立てについて詳細を次図で説明する。

図４（ａ）に示すように、まず板材７１，７２を準備する。板材７１は、第１の部材を製造するための材料であり、板材７２は、第２の部材を製造するための材料である。

板材７１，７２を準備したら、（ｂ）に示すように、絞り成形を行う。絞り成形を行った、板材（（ａ）、符号７１，７２）を絞り成形品７３，７４と呼ぶ。絞り成形を行うことで、第１底部３７、第１周壁部３８、第２底部４３、第２周壁部４４、凹凸形状部４６，４７が形成される。

次に、（ｃ）に示すように、絞り成形品７３の排気ガス流れ方向の両端部を切り揃える。同様に、絞り成形品７４の排気ガス流れ方向の両端部も切り揃える。
切り揃えることで（ｄ）に示すように、接続口４１，４２，４５が形成され、第１の部材３４及び第２の部材３６が完成する。完成したら、第１の部材３４を第２の部材３６に重ねる。

第１の部材３４を第２の部材３６に重ねることで、（ｅ）に示すように、合せ部３５が形成される。溶接トーチ７５を用いて、合せ部３５を溶接する。
溶接することで、（ｆ）に示すように、分岐部１２が完成する。

分岐部１２は、第１の部材３４と第２の部材３６とを合せて、溶接することで形成される。合せて、溶接するだけでよいため、分岐部１２の形状を単純にすることができる。分岐部１２の形状が単純なことで、排熱回収装置の組立作業が容易になる。
合流部（図１、符号１７）についても同様の方法で形成することができ、詳細な説明は割愛する。

図５に示すように、連通部６７は、第２流路１５の下流端部１５ｂに重なる位置まで延ばされている（想像線７６参照）と共に、第２流路１５に対して所定の間隔ｔを保ちながら、第２流路１５の外周の一部を囲っている。

連通部６７と第２流路１５との間を小さくすることで、第２流路１５を通過した排気ガスが合流部１７側へ逆流することを防ぎやすくなる。
詳細を次図で説明する。

図６に示すように、第２流路１５を下流側から見た場合に、連通部６７は、第２流路１５の下流端部１５ｂに重なっている。
第２流路１５は、第１流路側（図面右側）の半分が連通部６７で囲われている。

半分より広い範囲を囲もうとすると、第２流路１５に対して第４の部材５９の取付けが困難になる。
一方、半分より狭い範囲であると、第２流路１５を通過した排気ガスが合流部１７に向かって逆流しやすくなる。
逆流の生じやすい第１流路側の半分を連通部６７で囲う。逆流を有効に防ぎつつ、合流部１７を通過した排気ガスをバルブ室１６内へ円滑に流すことができる。

連通部６７は、第２流路１５に対して所定の間隔（図５、符号ｔ）を保ちながら設けられると共に、第２流路１５を下流側から見た場合に、第２流路１５の下流端部１５ｂに重なっている。連通部６７の先端は、第２流路１５に近付けて設けられる。連通部６７の先端と第２流路１５との間を小さくすることで、第２流路を通過した排気ガスが渦流により乱れた場合であっても合流部側への逆流を防ぎやすくなる。

７７，７７は、バルブ５６を固定するためのボルトであり、７８，７８は、バルブ室１６からの排気ガスの漏れを防止するシールである。
以上の構成を有することで、本発明に係る排熱回収装置は、以下のように言うことができる。

第１流路１３（熱交換器２０）の上流端部１３ａ及び第２流路１５の上流端部１５ａが接続される接続口４１，４２が分岐部１２に設けられる。第１・第２流路１３，１５は、接続口４１，４２に差込まれた上で溶接される。第１・第２流路１３，１５を取付けるのに、分岐部１２のみを用いればよい。
加えて、分岐部１２は、第１の部材３４と第２の部材３６とを合せて、溶接することで形成される。合せて、溶接するだけでよいため、分岐部１２の形状を単純にすることができる。
即ち、第１・第２流路１３，１５を取付けるのに必要な部品数が少なく、且つ、取付けるのに必要な部品の形状も単純にすることができる。必要な部品数が少なく、形状が単純なことで、排熱回収装置１０の組立作業が容易になる。

合流部１７についても同様のことがいえる。即ち、第１・第２流路を取付けるのに必要な部品数が少なく、且つ、取付けるのに必要な部品の形状も単純にすることができる。必要な部品数が少なく、形状が単純なことで、排熱回収装置１０の組立作業が容易になる。
特に、第１流路１３を通過した排気ガスをバルブ室１６へ導くタイプの排熱回収装置１０に、有益である。

加えて、熱交換器２０は、上流端部１３ａが分岐部１２の第１上流接続口４１に直接接続されると共に、下流側の端部１３ｂが合流部１７の第１下流接続口６３に直接接続される。即ち、熱交換器２０のみで第１流路１３を形成する。熱交換器２０のみで第１流路１３を形成することで、分岐部１２から熱交換器２０までを繋ぐための管部材や、熱交換器２０から合流部１７までを繋ぐための管部材が不要となる。管部材が不要となることで部品点数を削減することができ、さらに排熱回収装置１０の組立作業が容易になる。

さらに、連通部６７が、第２流路１５の下流端部１５ｂに対して所定の長さを保ちながら、近接して設けられる。連通部６７を第２流路１５に近接して設けることで、第２流路１５を通過した排気ガスが合流部１７側へ向かって逆流することを防ぎやすくなる。
第２流路１５の下流端部１５ｂを閉じるバルブ５６について詳細を次図以降で説明する。

図７に示すように、排気ガスの流量が少なく且つ熱交換器（図１、符号２０）内の媒体の温度が低い場合は、バルブ５６が第２流路１５の下流端部１５ｂを閉じている。

さらに詳しく言うと、ばね（図１、符号２６）の力でバルブ５６は閉じている。また、媒体の温度が低いため、サーモアクチュエータ１９のロッド２４は、後退位置にある。

図８（ａ）に示すように、第２流路１５の下流端部１５ｂをバルブ５６が閉じている。バルブ５６が閉じていることで、排気ガスは第１流路１３及び熱交換器２０を流れる。熱交換器２０を通過することで、媒体を温める。媒体を温め温度の下がった排気ガスは、合流部１７を通過し、バルブ室１６から外部へ排出される。

排気ガスが第１流路１３に向かって分岐部１２を流れる場合に、排気ガスは大きく進路が変わる。即ち、図面左から右に向かって流れていた排気ガスが、図面下から上に向かって流れる。また、流路面積が小さくなる。

（ａ）のｂ部拡大図である（ｂ）に示すように、第２上流接続口４２の根元近傍であるコーナ部８１で排気ガスの流れる方向が大きく変えられる。排気ガスの流れる方向が変わるコーナ部８１近傍には、大きな負荷（応力）がかかる。第２流路１５は、第２上流接続口４２で溶接されている。第２上流接続口４２で溶接されることで、大きな負荷がかかるコーナ部８１から、溶接部８２を離間させることができる。負荷のかかる部位で溶接をした場合に比べ（図１１、符号１０９参照。）、排熱回収装置の長寿命化を期待できる。
バルブが開く場合について次図で説明する。

図９（ａ）に示すように、排気ガスの流量が多い場合は、第２流路１５の下流端部１５ｂを閉じていたバルブ５６が開く。
排気ガスは、ばねが時計回り方向に付勢する力に抗してバルブ５６を開く。熱交換器を流れる媒体の温度に拘わらず、バルブ５６が開く。

また、（ｂ）に示すように、熱交換器（図１、符号２０）を流れる媒体の温度が高い場合にも、第２流路１５の下流端部１５ｂを閉じていたバルブ５６が開く。
媒体の温度が高いことで、サーモアクチュエータ１９のロッド２４が前進する。ロッド２４は、ばねの時計回り方向に付勢する力に抗して前進し、バルブ５６を開く。第２流路１５を流れる排気ガスの流量に拘わらず、バルブ５６が開く。
バルブが開いている場合の排気ガスの流れについて次図で説明する。

図１０に示すように、バルブが開いている場合は、排気ガスは第２流路１５を通過する。排気ガスは高温であり、第２流路１５は第１流路１３が膨張する以上に膨張することがある。第２流路１５は上流側において分岐部１２の第２上流接続口４２で溶接を行った。第２上流接続口４２を設けることで、応力発生位置であるコーナー部８１を外して溶接を行うことができ、第２流路１５の膨張で溶接部にかかり得る負荷を軽減することができる。
また、このことは第２流路１５と第２下流接続口６４の溶接部、第１流路１３と第１上流接続口４１の溶接部、第１流路１３と第１下流接続口６３の溶接部においても同様なことがいうことができる。

また、第１底部３７と第２底部４３は略平行に設けられ、第１底部３７は第２流路１５の排気ガスの流れ方向に対して略直角に設けられている。バルブ開時に熱交換器２０に排気ガスが流れることを抑制し、また分岐部１２と合流部１７をコンパクトにすることができる。
さらに、第３底部６１と第４底部６５は略平行に設けられ、第３底部６１は第２流路１５の排気ガスの流れ方向に対して略直角に設けられている。バルブ開時に熱交換器２０に排気ガスが流れることを抑制し、また分岐部１２と合流部１７をコンパクトにすることができる。

分岐部１２の断面積は、合流部１７の断面積とほぼ同じ大きさとされている。即ち、分岐部１２の流路面積は、合流部１７の流路面積とほぼ同じ大きさである。分岐部１２と合流部１７との圧力差が小さくなり、バルブ開時に熱交換器２０側へ排気ガスが流れにくくなり、遮熱性能の向上につながる。
加えて、分岐部１２の断面積及び合流部１７の断面積は、第２流路１５の断面積に比べて小さい。分岐部１２と合流部１７の流路面積を第２流路１５の流路面積に対して狭く設けることにより、更なる遮熱性能の向上につながる。

図７〜図１０をまとめると以下のようにいうことができる。
第２流路１５を流れる排気ガスの流量が所定の量以下であり、且つ熱交換器を流れる媒体の温度が所定の温度以下の場合は、バルブ５６は閉じている。
第２流路１５を流れる排気ガスの流量が所定の量を超える、又は熱交換器を流れる媒体の温度が所定の温度を超えた場合は、バルブ５６が開いている。

媒体の温度が所定の温度を超えるまで、熱交換を行う。
前述した通り、媒体の温度が所定の温度を超える前であっても、排気ガスの流量が所定の量を超えた場合はバルブ５６が開く。バルブ５６が開くことで、排気ガスを第２流路１５へ逃がす。排気ガスを第２流路１５へ逃がすことで高負荷時の出力の低下を抑えることができる。

尚、本発明に係る排熱回収装置は、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）クーラにも適用することができ、これらのものに用途は限定されない。

本発明の排熱回収装置は、車両に好適である。

１０…排熱回収装置、１２…分岐部、１３…第１流路、１５…第２流路、１６…バルブ室、１７…合流部、２０…熱交換器、３４…第１の部材、３５…（第１の部材と第２の部材との）合せ部、３６…第２の部材、３７…第１底部、３８…第１周壁部、４１…第１上流接続口、４２…第２上流接続口、４３…第２底部、４４…第２周壁部、５６…バルブ、５７…第３の部材、５８…（第３の部材と第４の部材との）合せ部、５９…第４の部材、６１…第３底部、６２…第３周壁部、６３…第１下流接続口、６５…第４底部、６６…第４周壁部、６７…連通部。

Claims (3)

1. 排気ガスが導入され導入された排気ガスを下流側の２つの流路に分岐する分岐部と、この分岐部の下流に接続される第１流路と、この第１流路に設けられ排気ガスの熱と内部に収納された媒体とで熱交換を行う熱交換器と、この熱交換器を迂回するように設けられ前記分岐部の下流に接続される第２流路と、この第２流路の下流に設けられ前記第２流路の下流側の端部を開閉するバルブと、このバルブを収納するために前記第２流路の下流に設けられるバルブ室とからなる排熱回収装置において、
   前記分岐部は、第１の部材と、この第１の部材に合せられ、合せ部が溶接される第２の部材とからなり、
   前記第１の部材は、第１底部と、この第１底部から起立された第１周壁部とからなり、
   前記第２の部材は、第２底部と、この第２底部から起立された第２周壁部とからなり、
   前記第１底部に、前記第１流路の上流側の端部が差込まれる第１上流接続口と、前記第２流路の上流側の端部が差込まれる第２上流接続口とが形成され、
   前記第１流路の下流側の端部から前記バルブ室へ排気ガスを導く合流部が、前記第１流路の下流側の端部から前記バルブ室に向かって延ばされ、
   前記合流部は、第３の部材と、この第３の部材に合せられ第３の部材との合せ部が溶接される第４の部材とからなり、
   前記第３の部材は、第３底部と、この第３底部から起立された第３周壁部とからなり、
   前記第３底部に、前記第１流路の下流側の端部が差込まれる第１下流接続口が形成され、
   前記第１底部と前記第２底部とは略平行に設けられ、前記第１底部は前記第２流路の排気ガスの流れ方向に対して略直角に設けられ、
   前記第２底部には、前記第２底部の剛性を高めると共に排気ガスの流れをガイドする凹凸形状部が形成され、
   前記第３底部と第４底部は略平行に設けられ、前記第３底部は前記第２流路の排気ガスの流れ方向に対して略直角に設けられ、
   前記第４底部には、前記第４底部の剛性を高める凹凸形状部が形成されていることを特徴とする排熱回収装置。
2. 前記熱交換器は、上流端部が前記分岐部の第１上流接続口に直接接続されると共に、下流側の端部が前記合流部の第１下流接続口に直接接続されることを特徴とする請求項１記載の排熱回収装置。
3. 排気ガスが導入され導入された排気ガスを下流側の２つの流路に分岐する分岐部と、この分岐部の下流に接続される第１流路と、この第１流路に設けられ排気ガスの熱と内部に収納された媒体とで熱交換を行う熱交換器と、この熱交換器を迂回するように設けられ前記分岐部の下流に接続される第２流路と、この第２流路の下流に設けられ前記第２流路の下流側の端部を開閉するバルブと、このバルブを収納するために前記第２流路の下流に設けられるバルブ室とからなる排熱回収装置において、
   前記分岐部は、第１の部材と、この第１の部材に合せられ、合せ部が溶接される第２の部材とからなり、
   前記第１の部材は、第１底部と、この第１底部から起立された第１周壁部とからなり、
   前記第２の部材は、第２底部と、この第２底部から起立された第２周壁部とからなり、
   前記第１底部に、前記第１流路の上流側の端部が差込まれる第１上流接続口と、前記第２流路の上流側の端部が差込まれる第２上流接続口とが形成され、
   前記第１流路の下流側の端部から前記バルブ室へ排気ガスを導く合流部が、前記第１流路の下流側の端部から前記バルブ室に向かって延ばされ、
   前記合流部は、第３の部材と、この第３の部材に合せられ第３の部材との合せ部が溶接される第４の部材とからなり、
   前記第３の部材は、第３底部と、この第３底部から起立された第３周壁部とからなり、
   前記第３底部に、前記第１流路の下流側の端部が差込まれる第１下流接続口が形成され、
   前記第２流路の下流側の端部は、前記バルブ室内に収納され、
   前記合流部は、前記排気ガスの流れに対して垂直方向に向かって延ばされ、
   前記第４の部材は、前記第１流路の下流側の端部から前記バルブ室に向かって延ばされている第４底部と、この第４底部から起立された第４周壁部とからなり、
   前記第４底部に、前記バルブ室へ排気ガスを流すための連通部が設けられ、
   この連通部は、
   前記第２流路の下流側の端部に対して所定の長さを保ちながら、近接して設けられていると共に、
   前記第２流路を下流側から見た場合に、前記第２流路の下流端部に重なっていることを特徴とする排熱回収装置。

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