JP5663534B2 - 排熱回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気ガスの熱を熱交換器内の媒体において回収する排熱回収装置に関する。

内燃機関において発生した排気ガスの熱を利用して、熱交換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６、図８）参照。）。

特許文献１を図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に基づいて説明する。
図１８（ａ）に示されるように、排熱回収装置２００は、排気ガスが導入される導入口２０１と、この導入口２０１に一体的に形成されている分岐部２０２と、この分岐部２０２に接続されると共に導入口２０１の下流に設けられている第１流路２０３と、この第１流路２０３内に形成され第１流路２０３を開閉するバルブ２１０と、第１流路２０３の下流に接続され排気ガスを排出する排出口２０５とからなる。

バルブ２１０は、図面表裏方向に向かって水平に延びているバルブ軸２１１と、このバルブ軸２１１に取付けられている弁体２１２と、この弁体２１２が着座する弁座２１３とからなる。弁体２１２には、振動を抑制するための錘２１４が取付けられている。

弁体２１２が開くことにより、排気ガスは第１流路２０３を流れる。一方、弁体２１２が閉まっている状態においては、排気ガスは、分岐部２０２を図面表裏方向に向かって流れる。必要に応じて、排気ガスの流路を弁体２１２の開閉によって切り替えることができる。

図１８（ｂ）に示されるように、第１流路２０３からブラケット２０８が延ばされ、このブラケット２０８に軸受２０９，２０９が取付けられ、これらの軸受２０９，２０９によってバルブ軸２１１は支持されている。

排熱回収装置２００によれば、バルブ軸２１１や軸受２０９，２０９及びブラケット２０８を覆うように第１流路２０３を設定しているため、排熱回収装置２００の高さＨが高くなる。また、最大開度まで開いた場合の弁体（図１６（ａ）、符号２１２ａ参照）を考慮して、第１流路２０３の高さＨを設定するため、この点からも排熱回収装置２００の高さが高くなる。

排熱回収装置２００が車両に搭載される場合には、排熱回収装置２００は、車体の底部に取付けられることが多い。地面から車体の底部までの距離、即ち地上高は小さいため、排熱回収装置２００が地面に接触しないよう、高さ方向にコンパクトであることが望まれる。

高さ方向にコンパクトな排熱回収装置の提供が望まれる。

特開２０１１−２３１７１４公報

本発明は、高さ方向にコンパクトな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ると共に導入された排気ガスを２つに分岐する分岐部と、この分岐部から延びる第１流路と、前記分岐部から前記第１流路に沿うようにして延びる第２流路と、この第２流路に取付けられ排気ガスの熱を媒体に伝達する熱交換器と、前記第１流路の下流側端部に回転可能に設けられ前記第１流路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１流路の下流に形成されるバルブ室とからなる排熱回収装置において、
前記バルブは、前記バルブ室に軸受を介して支持されていると共に回転の中心となるバルブ軸が鉛直に延び、
このバルブ軸の上部には、キャップ部材が取付けられ、
このキャップ部材は、前記バルブ軸の周方向に向かって広がっている底部と、この底部の周縁から立ち下げられている壁部とからなり、
この壁部の内面に通気性を有する筒体が取付けられていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、前記筒体は、前記壁部の内面に接する一般部と、この一般部の上端から前記底部に沿って前記バルブ軸に向かって延びている延長部とからなることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、前記軸受は、略円筒状を呈し、前記軸受の上端には、周方向に向かって広がっている鍔部が形成され、この鍔部の上面には、平坦面状に形成され前記延長部に接触する平坦面部と、周方向外側に向かって下り勾配に形成され前記延長部に接触しないテーパ面部とが交互に形成されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、軸受は、略円筒状を呈し、前記軸受の上端には、周方向に向かって広がっている鍔部が形成され、この鍔部の上面には、周方向外側に向かって下り勾配に形成されるテーパ面部が全面に渡って形成されていることを特徴とする。

請求項５に係る発明では、筒体は、前記延長部の先端と前記軸受との間に隙間を介して配置されていることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、軸受には、上端の外周縁に沿って上端面よりも１段低い段差面が形成されていることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、前記底部は、円形状を呈し、前記壁部は、下方に向かって拡径していることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、バルブ軸を鉛直に延ばした。仮にバルブ軸が水平であると弁体は上下に揺動するため、上下方向にスペースを確保する必要がある。結果、バルブを収納する部位の高さ寸法が増大する。
この点、本発明ではバルブ軸を鉛直にした。バルブ軸が鉛直であると、弁体は前後又は左右に揺動するため、上下方向にスペースを確保する必要がない。即ち、弁体の開度を考慮せずに排熱回収装置の高さを設定することができる。このことにより、高さ方向にコンパクトな排熱回収装置を提供することができる。

加えて、請求項１に係る発明では、壁部の内面に通気性を有する筒体が取付けられている。
排熱回収装置は、使用中において排気ガスが内部に流れ高温になると共に、停止時には気温と同じ温度まで下がる。排熱回収装置の使用中は、高温であることにより、大気中に多くの水分等が水蒸気として存在する。この水蒸気は、塩等の不純物を含む。不純物を含む水蒸気がバルブ軸と軸受との間に付着することがある。付着した水蒸気に含まれる不純物が、排熱回収装置の停止中に結晶化することがある。結晶化した不純物は、バルブ軸の円滑な回転を阻害する。
また、霧状の塩水が軸や軸受周りに浸入し、腐食生成物により固着し、バルブ軸の円滑な回転を阻害する虞がある。
本発明においては、壁部の内面に通気性を有する筒体が取付けられている。筒体がキャップ部材内からバルブ軸に向かう水蒸気に対して抵抗となる。即ち、バルブ軸に向かう水蒸気に含まれている不純物は、筒体によって捕集される。不純物が捕集されることにより、不純物がバルブ軸と軸受との間に侵入することを防止する。不純物の侵入が防止されることにより、バルブ軸の円滑な回転が確保される。

特に、排熱回収装置を車両に搭載した場合には、海沿いの潮風に含まれる塩分や、路面凍結防止剤に含まれる塩分がバルブ軸と軸受との間に侵入し、バルブ軸を腐食させる虞がある。腐食したバルブを円滑に回転させることは困難である。また、排熱回収装置が水たまりへ浸水し、又は雨天走行時に水たまりからの水跳ねにより泥水を被ることがある。路面に溜まる泥水が排熱回収装置にかかることにより、バルブ軸と軸受との間に泥水が浸入することがある。泥がバルブ軸と軸受との間に浸入することにより、泥がバルブ軸の円滑な回転を阻害する。本発明においては、壁部の内面に通気性を有する筒体が取付けられている。筒体がキャップ部材と軸受との間の隙間を詰めることにより、水跳ねによる泥水等の浸入を抑制する。また、通気性を有する筒体の毛細管現象や表面張力により、霧状の塩水を吸収して下方へ排出することができる。

請求項２に係る発明では、筒体は、壁部の内面に接する一般部と、この一般部の上端から底部に沿ってバルブ軸に向かって延びている延長部とからなる。延長部が形成されていることにより、さらに確実に不純物を捕集することができる。
また、延長部が形成されていることにより、バルブ軸の上端を筒体に接触させることができる。筒体に接触させるため、バルブ軸の上端がキャップ部材に接触することを防止できる。キャップ部材へのバルブ軸の接触を防止することにより、接触時に発生する騒音を抑制することができる。

請求項３に係る発明では、軸受の鍔部の上面には、平坦面部とテーパ面部とが交互に形成されている。筒体の内部に水蒸気が多量に溜まることにより、水蒸気が水滴となることがある。この場合、テーパ面部が形成されていることにより、バルブ軸近傍に溜まった水滴を容易に筒体側に流すことができる。筒体側に水滴を流すことにより、水滴がバルブ軸と軸受との間に浸入することを防止できる。

請求項４に係る発明では、鍔部の上面には、周方向外側に向かって下り勾配に形成されているテーパ面部が全面に渡って形成されている。テーパ面部が形成されていることにより、バルブ軸近傍に溜まった水滴を容易に筒体側に流すことができる。筒体側に水滴を流すことにより、水滴がバルブ軸と軸受との間に浸入することを防止できる。

請求項５に係る発明では、筒体は、前記延長部の先端と前記軸受との間に隙間を介して配置されている。筒体内の水分が水滴となり、筒体の外部に排出されることがある。筒体と軸受との間に隙間があることにより、筒体から排出される水滴は、筒体と軸受との間に落下する。軸受側への水滴の浸入を抑制することにより、水滴が軸受とバルブ軸との間に浸入することを抑制する。

請求項６に係る発明では、軸受には、上端の外周縁に沿って上端面よりも１段低い段差面が形成されている。段差面が形成されていることにより、軸受の上端と軸受の外周に配置される筒体の間には隙間が形成される。筒体内の水分が水滴となり、筒体の外部に排出されることがある。少なくとも、筒体と軸受の上端との間に隙間があることにより、筒体から排出される水滴は、筒体と軸受との間に落下する。軸受側への水滴の浸入を抑制することにより、水滴が軸受とバルブ軸との間に浸入することを抑制する。

請求項７に係る発明では、底部は、円形状を呈し、壁部は、下方に向かって拡径している。壁部が拡径しているため、この壁部の内面に取付けられる筒体も同じ形状に形成されている。即ち、壁部及び筒体がテーパ状に形成されていることにより、筒体を壁部に容易に取付けることができる。

実施例１による排熱回収装置の平面図である。 図１に示された排熱回収装置からアクチュエータカバーを外した状態を示す図である。 図１に示された排熱回収装置の断面図である。 図１の４−４線断面図である。 図４の５部拡大図である。 図５に示された筒体の斜視図である。 図５の７−７線断面図である。 図１に示された排熱回収装置について作用を説明する図である。 図１に示された排熱回収装置についてさらに作用を説明する図である。 実施例２による排熱回収装置の断面図である。 図１０の１１部拡大図である。 図１０に示された軸受の平面図である。 実施例３による排熱回収装置の断面図である。 図１３に示された筒体の斜視図である。 図１３に示された軸受の平面図である。 実施例４による排熱回収装置に用いられる軸受の平面図である。 実施例５による排熱回収装置の要部拡大図である。 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１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、内燃機関において発生した排気ガスが導入される導入口１１と、この導入口１１に接続されている分岐部１２と、この分岐部１２に接続され導入口１１の下流に延びている第１流路１３と、この第１流路１３に沿って分岐部１２から延びている第２流路１４と、この第２流路１４の一部を形成し排気ガスの熱を媒体に伝える熱交換器４０と、この熱交換器４０に接続されているアクチュエータ支持部材７０と、このアクチュエータ支持部材７０に支持されるサーモアクチュエータ（詳細は後述）を覆っているアクチュエータカバー１３０と、第１及び第２流路１３，１４の下流端が接続されているバルブ室１７と、このバルブ室１７に接続され排気ガスを排出する排出口１８とからなる。バルブ室１７は、第１又は第２流路１３，１４内を通過した排気ガスが合流する合流部を兼ねている。

熱交換器４０の側方には、媒体を導入するための媒体導入管２１が接続されている。また、アクチュエータ支持部材７０には、熱交換器４０内の媒体を排出するための媒体排出管２２が接続されている。

即ち、媒体は、媒体導入管２１から熱交換器４０に導入される。導入された媒体は、熱交換器４０内において排気ガスの熱を受け、媒体排出管２２から排出される。アクチュエータカバー１３０によって覆われている部材等について、詳細を図２において説明する。

図２に示されるように、排熱回収装置１０は、さらに、アクチュエータ支持部材７０に支持されているサーモアクチュエータ８０と、このサーモアクチュエータ８０の先端に連結されているリンク機構１１０と、このリンク機構１１０に接続され第１流路１３を開閉するバルブ５０とを有している。図３において排熱回収装置１０をより詳細に説明する。

図３に示されるように、分岐部１２は、それぞれ箱状に形成された第１及び第２箱状部材３１，３２を重合わせてなる。
第１箱状部材３１の底部には、導入口１１を差込むための導入口差込み穴３１ａが形成されている。
第２箱状部材３２の底部には、流路を差込むための２つの流路差込み穴、即ち、第１及び第２流路差込み穴３２ａ，３２ｂが形成されている。

第１流路差込み穴３２ａには、第１流路１３が差込まれている。第１流路差込み穴３２ａは、導入口差込み穴３１ａに対して同軸上に形成されている。このことにより、導入口１１及び第１流路１３は同軸上に配置されている。

第２流路差込み穴３２ｂには、熱交換器４０が差込まれている。熱交換器４０は、第２流路１４の一部を構成する部材であり、第２流路差込み穴３２ｂには、第２流路１４が差込まれているということもできる。

熱交換器４０は、内部に媒体が流される略角筒形状のケース４１と、このケース４１の両端の開口を塞ぐように取付けられている第１及び第２エンドプレート４２，４３と、これらの第１及び第２エンドプレート４２，４３間に取付けられ内部を排気ガスが通過する複数の伝熱チューブ４４とからなる。

ケース４１の側方には、媒体導入管２１を差込むための導入管差込み穴４１ａが形成されている。媒体排出管（図１、符号２２）の接続については、詳細を後述する。第２エンドプレート４３には、熱交換器４０からバルブ室１７まで曲がりながら延びる曲がり管４９が取付けられている。

バルブ５０は、バルブ室１７内に収納されている。バルブ室１７は、バルブ５０の弁箱としての役割も果たす。バルブ５０は、第１及び第２流路１３，１４の間に設けられ回転の中心となるバルブ軸５１と、このバルブ軸５１に取付けられ第１流路１３を閉じる弁体５２と、第１流路１３の端部に一体的に形成され弁体５２が着座する弁座５３と、弁体５２と共にバルブ軸５１に取付けられ第２流路１４を開閉する補助弁体５４とからなる。弁体５２には、振動を抑制するための錘５７が取付けられている。

補助弁体５４は、弁体５２に対してバルブ軸５１を挟むようにして設けられていると共に、バルブ軸５１を中心とした円弧形状を呈する板状の弁体である。弁体５２をバルブ軸５１に取付けるためのボルト５８によって、補助弁体５４もバルブ軸５１に取付けられている。１本のバルブ軸５１に取付けられた２つの弁体５２，５４によって第１及び第２流路１３，１４を開閉することができる。

バルブ室１７は、それぞれ箱状に形成された第３及び第４箱状部材６１，６２を重合わせてなる。
第３箱状部材６１の底部には第１流路１３を差込むための第１流路差込み穴６１ａが形成されている。また、第３箱状部材６１の内、第２流路１４の接続される部位はバルブ軸５１を中心とした円弧形状を呈する。この円弧形状の部位には、第２流路１４とバルブ室１７とを連通する連通孔６４が形成されている。

連通孔６４が形成される部位及び補助弁体５４は、共にバルブ軸５１を中心とした円弧形状を呈する。即ち、連通孔６４と補助弁体５４とは、同心円上に配置されている。同心円上に配置されていることにより、第１流路１３を開放するためにバルブ軸５１を回転させると、補助弁体５４によって第２流路１４を閉じることができる。バルブ室１７に形成されている連通孔６４と、板状の補助弁体５４とによる、簡便且つコンパクトなバルブを提供することができる。

加えて、第１流路１３と第２流路１４との間にバルブ軸５１が配置されているため、補助弁体５４の軌道に合わせて連通孔６４を形成する必要がない。このため、排熱回収装置１０をコンパクトにすることができる。
また、補助弁体５４をバルブ軸５１の近くに設けることができ、補助弁体５４をコンパクトに配置することができる。このため、補助弁体５４の回動範囲を覆うように設けられるバルブ室１７もコンパクトにすることができる。

第４箱状部材６２の底部には排出口１８を差込むための排出口差込み穴６２ａが形成されている。

図２に戻り、熱交換器４０のケース４１の上面に、曲がり管によって形成され媒体が流される管部４５が接続されている。この管部４５の先端には、アクチュエータ支持部材７０へ接続するための熱交換器側フランジ部４６が固定されている。

アクチュエータ支持部材７０は、サーモアクチュエータ８０を支持する支持部７１と、熱交換器側フランジ部４６へ接続するための支持部材側フランジ部７２とが一体的に形成されてなる。このようなアクチュエータ支持部材７０から、媒体排出管２２は延びている。

サーモアクチュエータ８０は、本体部８１が支持部７１に差込まれることにより支持され、本体部８１から進退可能に設けられたロッド８２を備えている。ロッド８２は、蛇腹状に形成されているゴム製のロッドカバー８３によって覆われている。

ロッド８２は、本体部８１に収納されているワックスが膨張又は伸縮することによって、図面左右方向に進退する。このロッド８２の進退軸ＲＣは、第１流路１３の軸線ＣＬに対して略平行に延びている。即ち、サーモアクチュエータ８０は、第１流路１３に沿って配置されている。ロッド８２の先端には、バルブ５０を回転させるためのリンク機構１１０が取付けられている。即ち、サーモアクチュエータ８０は、リンク機構１１０を介してバルブ５０に連結されている。

支持部材側フランジ部７２と熱交換器側フランジ部４６とは、ボルト８６，８６及びナット８７，８７によって締結されている。支持部材側フランジ部７２と熱交換器側フランジ部４６との合わせ面から延びる線ＳＬは、ロッド８２の進退軸ＲＣを略垂直に分断している。また、支持部材側フランジ部７２と熱交換器側フランジ部４６との軸線ＦＣは、一致していると共に、ロッド８２の進退軸ＲＣに平行に延びている。

ロッド８２を進退させることにより、支持部材側フランジ部７２には、弁体５２からの反力が作用する。この反力は、支持部材側フランジ部７２を介して熱交換器側フランジ部４６及びこれらを連結するボルト８６，８６にも影響を及ぼす。特に、ボルト８６，８６は、せん断方向への負荷に弱い部品である。支持部材側及び熱交換器側フランジ部７２，４６を進退軸ＲＣに垂直に配置することにより、ボルト８６，８６へ加わるせん断方向の負荷を大幅に軽減することができる。負荷を軽減することにより、排熱回収装置１０の長寿命化を図ることができる。
図４及び図５において、排熱回収装置１０をさらに詳細に説明する。

図４及び図５に示されるように、バルブ室１７の上部にバルブ軸５１を支持するための円筒状のボス９１が固定されている。このボス９１内にバルブ軸５１を回転可能に支持するための軸受９２が圧入されている。これらの軸受９２とボス９１との間には、バルブ軸５１が回転した際に、軸受９２がバルブ軸５１によって連れ廻ることを防止する廻止め部材９３が配置されている。廻止め部材９３には、ばねピンを用いることができる。

特に図４に示されるように、軸受９２は、高さ方向を基準として、バルブ軸５１の上端からバルブ軸５１の略中央まで延びている。バルブ軸５１の上端から略中央までを軸受９２によって支持することにより、いわゆる掴み代を稼ぐことができ、片持ち梁状のバルブ軸５１を確実に支持することができる。このような理由から、軸受９２は、バルブ軸５１に対して半分以上の長さを有することが望ましい。

軸受９２の上部には鍔部９２ａが形成され、鍔部９２ａの下面はボス９１の上端に接しており、鍔部９２ａの上面には、リング状のメッシュ素材を用いた防振リング９４が配置されている。

防振リング９４、軸受９２及びバルブ軸５１の上端にはキャップ部材１００が被せられている。キャップ部材１００は、バルブ軸５１の周方向に向かって広がっている円盤状の底部１０１と、この底部１０１の周縁から立ち下げられている壁部１０２と、底部１０１の中心に形成されバルブ軸５１の上端を嵌合させるために略半円形状に形成された嵌合穴１０３とからなる。壁部１０２は、バルブ軸５１、軸受９２、ボス９１及び廻止め部材９３の上端を囲っている。

バルブ軸５１の上端から突出している突起部５１ａは、嵌合穴１０３と同一の形状を呈し、嵌合穴１０３に嵌合されている。嵌合穴１０３及び突起部５１ａが共に略半円形状を呈することにより、キャップ部材１００の空回りを防止する。即ち、キャップ部材１００とバルブ軸５１とは、共に回転する部材である。
キャップ部材１００と軸受９２とにより防振リング９４を挟み込むことにより、振動の伝達を抑制することができると共に振動により発生し得る騒音を抑制することができる。

バルブ軸５１は、図面下部に想像線で示されるように、円筒状の部材の一部を削られて形成されている。削られて平坦にされた面は、弁体５２等を取付けるための取付面５１ｃとされている。

キャップ部材１００の壁部１０２の内面には、通気性を有する筒体１６０が取付けられている。筒体１６０の詳細については後述する。

バルブ軸５１の上端に、軸受９２の上部を囲うキャップ部材１００が取付けられている。排熱回収装置１０が水に浸かった場合に、キャップ部材１００と軸受９２の上部との間に存在する空気層（より正確には、筒体１６０内に含まれる空気）により、軸受９２の上部まで水が浸入し難くなる。軸受９２への水の浸入が困難であることにより、軸受９２に水が浸入し残留することを抑制することができる。軸受９２での水の残留を抑制することにより、軸受９２での錆びの発生を抑制することができる。軸受９２での錆びの発生を抑制することにより、軸受９２の長寿命化を図ることができる。

ボス９１や廻止め部材９３も同様である。即ち、軸受９２と同様の理由により、ボス９１や廻止め部材９３の長寿命化を図ることもできる。

リンク機構１１０は、サーモアクチュエータ８０のロッド８２の先端に取付けられている側面視略Ｌ字状の板状部材１１１と、この板状部材１１１に形成されている貫通穴１１２にナット１１３を介して固定されているピン１１４と、キャップ部材１００の上面に固定されピン１１４に連結されているリンク部材１２０とからなる。
なお、リンク部材１２０は、部品点数の削減のためにキャップ部材１００に一体的に形成されてもよい。

ロッド８２が図面左右方向に向かって進退することにより、ロッド８２の先端に取付けられている板状部材１１１及びピン１１４も図面左右方向に向かって進退する。ピン１１４に連結されているリンク部材１２０は、ピン１１４が進退することによって回転する。キャップ部材１００及びバルブ軸５１は、リンク部材１２０が回転することにより一体的に回転する。バルブ軸５１が回転することにより弁体５２も同時に回転する。バルブ軸５１が回転する際に軸受９２は回転しない。

貫通穴１１２は、ピン１１４の外径に調整代を加えた大きな径に形成されている。調整代を有することにより、サーモアクチュエータ８０の製造に際して不可避的に発生する製品間の寸法誤差を吸収することができる。

アクチュエータカバー１３０は、下部カバー半体１４０に上部カバー半体１５０を被せる構成とされている。下部カバー半体１４０と上部カバー半体１５０とは、ボルト（図１、符号１３１）によって締結されている。

サーモアクチュエータ８０の下側に配置されている下部カバー半体１４０は、サーモアクチュエータ８０の本体部８１下方からリンク機構１１０の下方までを覆う部材であり、第２流路１４に取付けられたステー１３５によって支持されている。

下部カバー半体１４０には、ボス９１が差込まれるボス差込み穴１４３と、アクチュエータカバー１３０内に発生し得る水滴等を外部へ排出するための排出穴１４４とが形成されている。
排出穴１４４近傍の壁部１４５は、水滴等を排出穴１４４へ容易に導くことができるよう、排出穴１４４へ向かって傾斜して設けられている。

ステー１３５は、第２流路１４から排出穴１４４の下方に向かって延びている。ステー１３５の一部は、排出穴１４４に対して一定の間隔を保った状態で排出穴１４４に被るよう延びている。

ステー１３５の一部を排出穴１４４の下部まで延ばすことにより、水等が外部から下部カバー半体１４０内へ向かって浸入することを防止することができる。即ち、下部カバー半体１４０を支持するためのステー１３５により水の浸入を防ぐことができる。水の浸入を防ぐために別の部品を設ける必要がなく、部品点数の削減を図ることができる。

上部カバー半体１５０の上面には、凹凸形状部１５１が形成されている。この凹凸形状部１５１が形成されることにより、アクチュエータカバー１３０の剛性を高めている。さらに、凹凸形状部１５１を形成することにより、アクチュエータカバー１３０と外気との接触面積を広くすることができる。接触面積を広くすることにより、凹凸形状部１５１が放熱フィンの役割を果たし、アクチュエータカバー１３０内に熱を篭もりにくくすることができる。

また、上部カバー半体１５０には、熱が篭もることを防止するための複数の通気孔１５２が開けられている。これらの通気孔１５２は、ロッド８２から遠ざかる方向に向けて上部カバー半体を膨出させた膨出部１５３の近傍に形成されている。膨出部１５３を形成し広いスペースを形成することにより、サーモアクチュエータ８０（特に、ロッド８２）の周辺の狭いスペースに熱が篭もることを防止する。

上部カバー半体１５０の通気孔１５２には、所定の間隔を開けて外部からの水等の浸入を防止するための防塵板１５４が被せられている。
なお、防塵板１５４を第２流路１４まで延ばして第２流路１４に接合することにより、上部カバー半体１５０を支持するためのステーとして用いることができる。この場合、別途ステーを設ける必要がなくなり、部品点数を削減することができる。
また、防塵板１５４に代えて、通気孔１５２にルーバーを被せる構成とすることもできる。

サーモアクチュエータ８０の本体部８１には、カバー部材１３０の一部を構成する防塵部材１３６が着脱自在に取付けられている。防塵部材１３６には、メッシュを用いることができる。この防塵部材１３６を挟み込むようにしてアクチュエータカバー１３０が取付けられている。

防塵部材１３６にメッシュを用いることにより、アクチュエータカバー１３０内への埃やちりの侵入を防ぎつつ、カバー内に篭もる熱を有効に排出することができる。アクチュエータカバー１３０からサーモアクチュエータ８０へ伝わる振動を抑制することもできる。
次に、図６に基づいて筒体１６０の詳細を説明する。

図６に示されるように、筒体１６０は、例えばＳＵＳ３０４の細線を積層し、圧縮した円筒体であり、メッシュ（網目）構造であるため、通気性に富む。以下、筒体１６０を適宜メッシュ材１６０と言い換えて説明する。

取り付けられる前の状態においてメッシュ材１６０の直径はＤである。この直径Ｄは、キャップ部材の壁部の内周（図５、符号１０２及びｄ参照）に比べて僅かに大きい。

メッシュ材１６０が壁部よりも大きいため、メッシュ材１６０を取付ける際には、メッシュ材１６０を僅かに撓ませる必要がある。撓ませながら取り付けられたメッシュ材１６０は、壁部内において元の大きさに戻ろうとする。即ち、スプリングバックの力によって、メッシュ材１６０は壁部内に保持される。

なお、メッシュ材１６０の直径を壁部の内径とほぼ同じ大きさとし、メッシュ材１６０を壁部の内面に沿わせてスポット溶接することもできる。即ち、メッシュ材１６０のキャップ部材への取付け方は任意の方法を選択することができる。
ただし、メッシュ材１６０の外径を壁部の内径よりも僅かに大きく設定した場合には、溶接等の手間を省くことができ、好ましい。
軸受（図５、符号９２）の回り止め構造について図７において詳細を説明する。

図７に示されるように、ボス９１に軸受９２を圧入した状態において、ボス９１及び軸受９２に穴９７を開け、この穴９７に廻止め部材９３を挿入する。これにより、廻止め部材９３は、ボス９１と軸受９２との間に設けられる。このような構成からなる排熱回収装置１０の作用について説明する。

図３に戻り、内燃機関で発生した排気ガスは、導入口１１から排熱回収装置１０内に流れる。図に示されるように、第１流路１３の下流端部が閉じられていることにより、排気ガスは、熱交換器４０に向かって流れる。

熱交換器４０に向かって流れた排気ガスは、伝熱チューブ４４内を流れ、伝熱チューブ４４の外側を流れる媒体との間で熱交換を行う。熱交換を行うことにより、媒体は温められる。媒体を温めた排気ガスは、曲がり管４９、バルブ室１７を通過し、排出口１８から排出される。

媒体については、図１を参照して説明する。媒体は、媒体導入管２１から熱交換器４０内へ導入され、管部４５から熱交換器４０の外へ排出され、アクチュエータ支持部材７０へと流れる。アクチュエータ支持部材７０を流れた媒体は、媒体排出管２２から排出される。

アクチュエータ支持部材７０内を流れる媒体は、サーモアクチュエータ８０の本体部８１に接触する。媒体が本体部８１に接触することにより、媒体の温度が本体部８１に伝わる。本体部８１には、ワックスが収納されており、媒体の温度が高いほどワックスは膨張する。ワックスは、膨張することにより、ロッド８２を図面右方向に向かって押し出す。即ち、媒体が温められることにより、ロッド８２が前進する。

サーモアクチュエータ８０は、リンク機構１１０を介して、バルブ軸５１に接続されている。ロッド８２が前進することにより、バルブ軸５１が回転する。バルブ軸５１が回転することにより、弁体５２は、第１流路１３を開く。

第１流路１３は、導入口１１と同一軸線ＣＬ上に配置され、第２流路１４よりも流路断面積が大きい。このため、第１流路１３が開放されている状態においては、排気ガスのほとんどが第１流路１３を流れる。また、第１流路１３が開放されることにより補助弁体５４が第２流路１４の下流端部を塞ぐ。これにより、さらに確実に排気ガスは第１流路１３を流れる。

一方、媒体の温度が低いと本体部８１内のワックスは収縮する。ワックスが収縮することにより、本体部８１内に収納されているばねの力により、ロッド８２は図面左方向に向かって後退する。後退することにより、バルブ軸５１が回転し、弁体５２が第１流路１３を閉じる。

図８（ａ）に示されるように、比較例による排熱回収装置３００は、バルブ軸３０１が水平方向に向かって延びている。バルブ軸３０１が水平であると弁体３０２は上下に揺動するため、上下方向にスペースを確保する必要がある。結果、弁体３０２を収納する部位の高さ寸法Ｈ１が増大する。本発明による効果を次図において説明する。

図８（ｂ）に示されるように、本発明ではバルブ軸５１を鉛直にした。バルブ軸５１が鉛直であると、弁体５２は前後又は左右に揺動するため、上下方向にスペースを確保する必要がない。即ち、弁体の開度を考慮せずに排熱回収装置１０の高さＨ２を設定することができる。このことにより、比較例による排熱回収装置（図８（ａ）、符号３００）に対して、δだけ高さ方向にコンパクトな排熱回収装置１０を提供することができる。また、バルブ軸５１を第１流路１３と第２流路１４との間に配置することにより、第２流路後方のスペースを有効に利用することができる。

加えて、バルブ軸５１の下端が自由端とされている。即ち、バルブ軸５１の下端には、軸受等が取付けられていない。仮に排熱回収装置１０が水に浸かった場合に、バルブ軸５１を伝った水がバルブ軸５１の下端に残留することを防ぐことができる。バルブ軸５１が水に浸かっている時間を短くし、バルブ軸５１が錆びることを防ぎ、バルブ軸５１の長寿命化を図ることができる。
本発明により生じる効果について、さらに図９において説明する。

図９に示されるように、排熱回収装置１０は、使用中において排気ガスが内部に流れ高温になると共に、停止時には気温と同じ温度まで下がる。排熱回収装置１０の使用中は、高温であることにより、大気中に多くの水分等が水蒸気として存在する。この水蒸気は、塩等の不純物を含む。矢印（１）によって示すように、不純物を含む水蒸気がバルブ軸と軸受との間に付着することがある。付着した水蒸気に含まれる不純物が、排熱回収装置１０の停止中に結晶化することがある。結晶化した不純物は、バルブ軸５１の円滑な回転を阻害する。
また、霧状の塩水がバルブ軸５１や軸受９２周りに浸入し、腐食生成物により固着し、バルブ軸５１の円滑な回転を阻害する虞がある。

特に、排熱回収装置１０を車両に搭載した場合には、海沿いの潮風に含まれる塩分や、路面凍結防止剤に含まれる塩分がバルブ軸５１と軸受９２との間に侵入し、バルブ軸５１を腐食させる虞がある。腐食したバルブ軸５１を円滑に回転させることは困難である。また、排熱回収装置１０が水たまりへ浸水し、又は雨天走行時に水たまりからの水跳ねにより泥水を被ることがある。路面に溜まる泥水が排熱回収装置１０にかかることにより、バルブ軸５１と軸受９２との間に泥水が浸入することがある。泥がバルブ軸５１と軸受９２との間に浸入することにより、泥がバルブ軸５１の円滑な回転を阻害する。本発明においては、壁部１０２の内面に通気性を有するメッシュ１６０が取付けられている。メッシュ１６０がキャップ部材１００と軸受５１との間の隙間を詰めることにより、水跳ねによる泥水等の浸入を抑制する。また、通気性を有するメッシュ１６０の毛細管現象や表面張力により、霧状の塩水を吸収して下方へ排出することができる。

本発明においては、壁部１０２の内面に通気性を有するメッシュ材１６０が取付けられている。メッシュ材１６０がキャップ部材１００内からバルブ軸５１に向かう水蒸気に対して抵抗となる。即ち、バルブ軸５１に向かう水蒸気に含まれている不純物は、メッシュ材１６０によって捕集される。不純物が捕集されることにより、不純物がバルブ軸５１と軸受９２との間に侵入することを防止する。不純物の侵入が防止されることにより、バルブ軸５１の円滑な回転が確保される。
図１０以降において本発明による別実施例を説明する。

次に、本発明の実施例２を図面に基づいて説明する。
図１０は実施例２の排熱回収装置の断面構成を示し、上記図５に対応させて表している。
図１０に示されるように、メッシュ材１７０は、壁部１０２の内面に接する一般部１７１と、この一般部１７１の上端から底部１０１に沿ってバルブ軸５１に向かって延びている延長部１７２とからなる。

また、軸受１８０の鍔部１８１の上面が、平坦面部１８１ａとテーパ面部１８１ｂとからなる。軸受１８０の鍔部１８１については、図１１及び図１２において詳細を説明する。

図１１（ａ）及び図１２に示されるように、鍔部１８１の上面には、平坦面状に形成され延長部１７２に接触する平坦面部１８１ａと、周方向外側に向かって下り勾配に形成され延長部１７２に接触しないテーパ面部１８１ｂとが交互に４箇所ずつ形成されている。メッシュ材１７０は、平坦面部１８１ａの上面に配置されており、テーパ面部１８１ｂには接触していない。延長部１７２とテーパ面部１８１ｂとは、周方向を基準として同じ長さに形成されている。
このような場合においても、本発明所定の効果を得ることができる。

特に図１０に示されるように、メッシュ材１７０は、延長部１７２が形成されていることにより、さらに確実に不純物を捕集することができる。また、防振メッシュ（図４、符号９４）を別途取付ける必要がなくなり、組立て作業が容易になる。

また、図１１（ａ）に示されるように、軸受１８０の上端とキャップ部材１００の底部１０１との間には隙間が形成され、軸受１８０とメッシュ材１７０の延長部１７２の先端１７２ａとの間にも隙間が形成されている。隙間が形成されていることにより、矢印（２）に示されるように、軸受１８０とバルブ軸５１との間を水滴が上がってきた場合であっても、これらの隙間及びテーパ面部１８１ｂを介して水滴を容易にメッシュ材１７０側へ排出することができる。メッシュ材１７０側へ排出することにより、水滴が軸受１８０の上端を介して軸受１８０とバルブ軸５１との間に浸入することを抑制することができる。

加えて、図１１（ｂ）に示されるように、メッシュ材１７０の内部に水蒸気が多量に溜まることにより、水蒸気が水滴となることがある。この場合、テーパ面部１８１ｂが形成されていることにより、バルブ軸５１近傍に溜まった水滴を矢印（３）に示すように、容易にメッシュ材１７０側に流すことができる。メッシュ材１７０側に水滴を流すことにより、水滴がバルブ軸５１と軸受１８０との間に浸入することを防止できる。

次に、本発明の実施例３を図面に基づいて説明する。
図１３は実施例３の排熱回収装置の断面構成を示し、上記図５に対応させて表している。
図１３に示されるように、キャップ部材１００Ａは、壁部１０２Ａが下方に向かって拡径している。

また、図１３及び図１４に示されるように、壁部１０２Ａが下方に向かって拡径していることにより、これに沿うメッシュ材１７０Ａの一般部１７１Ａも下方に向かって拡径している。
このような場合においても本発明所定の効果を得ることができる。

さらに、本発明によれば、壁部１０２Ａ及びメッシュ材１７０Ａがテーパ状に形成されていることにより、メッシュ材１７０Ａを壁部１０２Ａに容易に取付けることができる。

図１５に示されるように、軸受１９０の鍔部１９１の上面には、平坦面状に形成され延長部１７２に接触する平坦面部１９１ａと、周方向外側に向かって下り勾配に形成され延長部１７２に接触しないテーパ面部１９１ｂとが交互に形成されている。テーパ面部１９１ｂは、平坦面部１９１ａよりも長く形成されている。テーパ面部１９１ｂをより長くすることにより、水滴がバルブ軸５１と軸受１９０との間に浸入することをさらに確実に防止できる。

次に、本発明の実施例４を図面に基づいて説明する。
図１６は実施例４の排熱回収装置に用いられる軸受１８０Ａの平面構成を示し、上記図１２に対応させて表している。
軸受１８０Ａは、略円筒状を呈し、軸受１８０Ａの上端には、周方向に向かって広がっている鍔部１８１Ａが形成され、この鍔部１８１Ａの上面には、周方向外側に向かって下り勾配に形成されているテーパ面部１８１Ａｂが全面に渡って形成されている。

このような軸受１８０Ａを用いた場合においても本発明所定の効果を得ることができる。
さらに、テーパ面部１８１Ａｂが周方向の前面にわたって形成されていることにより、特に、バルブ軸近傍に溜まった水滴を容易に筒体側に流すことができる。

次に、本発明の実施例５を図面に基づいて説明する。
図１７は実施例５の排熱回収装置に用いられる要部を示し、上記図１１（ａ）に対応させて表している。
軸受１８０Ｂには、上端の外周縁に沿って上端面１８０ｄよりも１段低い段差面１８０ｅが形成されている。

このように構成した軸受１８０Ｂを用いた場合にも、本発明所定の効果を得ることができる。
加えて、段差面１８０ｅが形成されていることにより、軸受１８０Ｂの上端面１８０ｄと軸受１８０Ｂの外周に配置されるメッシュ１７０との間には隙間が形成される。メッシュ１７０内の水分が水滴となり、メッシュ１７０の外部に排出されることがある。少なくとも、メッシュ１７０と軸受１８０Ｂの上端との間に隙間があることにより、メッシュ１７０から排出される水滴は、矢印（４）で示されるように、メッシュ１７０と軸受１８０Ｂとの間に落下する。軸受１８０Ｂ側への水滴の浸入を抑制することにより、水滴が軸受１８０Ｂとバルブ軸５１との間に浸入することを抑制する。

尚、本発明の排熱回収装置は、実施の形態では四輪車に適用したが、車両全般に適用可能であり、さらに車両以外の用途に用いることも差し支えない。
また、実施例相互における部材の置換や組合わせも適宜行うことができ、それぞれの実施例に限定されない。

本発明の排熱回収装置は、四輪車に好適である。

１０…排熱回収装置、１２…分岐部、１３…第１流路、１４…第２流路、１７…バルブ室、４０…熱交換器、５０…バルブ、５１…バルブ軸、８０…サーモアクチュエータ、９１…ボス、９２，１８０，１８０Ａ，１８０Ｂ，１９０…軸受、９２ａ，１８１，１８１Ａ，１９１…鍔部、９３…廻止め部材、１００，１００Ａ…キャップ部材、１０１…底部、１０２，１０２Ａ…壁部、１６０，１７０，１７０Ａ…筒体（メッシュ材）、１７１，１７１Ａ…一般部、１７２…延長部。

Claims (7)

1. 排気ガスが導入されると共に導入された排気ガスを２つに分岐する分岐部と、この分岐部から延びる第１流路と、前記分岐部から前記第１流路に沿うようにして延びる第２流路と、この第２流路に取付けられ排気ガスの熱を媒体に伝達する熱交換器と、前記第１流路の下流側端部に回転可能に設けられ前記第１流路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１流路の下流に形成されるバルブ室とからなる排熱回収装置において、
   前記バルブは、前記バルブ室に軸受を介して支持されていると共に回転の中心となるバルブ軸が鉛直に延び、
   このバルブ軸の上部には、キャップ部材が取付けられ、
   このキャップ部材は、前記バルブ軸の周方向に向かって広がっている底部と、この底部の周縁から立ち下げられている壁部とからなり、
   この壁部の内面に通気性を有する筒体が取付けられていることを特徴とする排熱回収装置。
2. 前記筒体は、前記壁部の内面に接する一般部と、この一般部の上端から前記底部に沿って前記バルブ軸に向かって延びている延長部とからなることを特徴とする請求項１記載の排熱回収装置。
3. 前記軸受は、略円筒状を呈し、
   前記軸受の上端には、周方向に向かって広がっている鍔部が形成され、
   この鍔部の上面には、平坦面状に形成され前記延長部に接触する平坦面部と、周方向外側に向かって下り勾配に形成され前記延長部に接触しないテーパ面部とが交互に形成されていることを特徴とする請求項２記載の排熱回収装置。
4. 前記軸受は、略円筒状を呈し、
   前記軸受の上端には、周方向に向かって広がっている鍔部が形成され、
   この鍔部の上面には、周方向外側に向かって下り勾配に形成されるテーパ面部が全面に渡って形成されていることを特徴とする請求項２記載の排熱回収装置。
5. 前記筒体は、前記延長部の先端と前記軸受との間に隙間を介して配置されていることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項記載の排熱回収装置。
6. 前記軸受には、上端の外周縁に沿って上端面よりも１段低い段差面が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の排熱回収装置。
7. 前記底部は、円形状を呈し、
   前記壁部は、下方に向かって拡径していることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の排熱回収装置。

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