JP6295898B2 - エンジンの廃熱回収装置 - Google Patents

Description

この発明はエンジンの廃熱回収装置、特に外周冷却型かつ常時回収型のものに関する。

冷却水の流量の不足から生じる冷却水の沸騰を防止するため、デッドソーク中にウォータポンプを駆動させるものがある（特許文献１参照）。

特開２００８−２０２４８５号公報

ところで、フィンアンドプレート型の熱回収器、バイパス通路、切換弁から構成される廃熱回収装置では大型化を招くため、外周冷却型かつ常時回収型のエンジンの廃熱回収装置が開発されている。この開発中の外周冷却型かつ常時回収型の廃熱回収装置では、イグニッションキーのＯＮからＯＦＦへの切換に伴ってウォータポンプが停止されたとき、そのウォータポンプの停止直後に排熱回収装置の内部に貯まっている冷却水が沸騰するという問題が生じている。しかしながら、上記特許文献１の技術には、外周冷却型かつ常時回収型の廃熱回収装置について一切記載がない。

そこで本発明は、外周冷却型かつ常時回収型の廃熱回収装置であっても、排熱回収装置の内部に貯まっている冷却液の沸騰を防止し得る装置を提供することを目的とする。

本発明では、外周冷却型かつ常時回収型の廃熱回収装置を前提としている。ここで、廃熱回収装置には排気管の内部に円柱状のフィン部材を配置し、内部に冷却液が流れるウォージャケットを有する円筒状の金属管を前記フィン部材の外周に設けている。上記外周型冷却型は、排気によって温度上昇する前記フィン部材から前記ウォータジャケットを流れる冷却液に熱が伝わることでフィン部材の軸に直交する断面に温度分布が生じるものである。上記常時回収型は、前記フィン部材に排気を常時流すことで廃熱を回収するのである。そして、本発明では、前記ウォータジャケット内部の冷却液の熱容量を前記フィン部材の保持熱量以上に設定する。

本発明では、冷却液の熱容量をフィン部材の保持熱量以上に設定することで、外周冷却型かつ常時回収型の廃熱回収装置であっても、ウォータポンプ停止時に廃熱回収装置の内部に貯まっている冷却液の沸騰を防止することができる。

本発明の第１実施形態の廃熱回収装置の概略縦断面図である。 図１のＸ−Ｘ線断面図である。 エンジンの冷却装置の概略構成図である。 第１実施形態のエンジンの概略構成図である。 比較例の廃熱回収装置の概略構成図である。 比較例の廃熱回収装置の一部を構成する熱回収器の概略断面図である。 第１実施形態の廃熱回収装置のウォータジャケット内部冷却液への流入熱量の特性図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態のエンジンの廃熱回収装置１の概略縦断面図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図である。

本実施形態の廃熱回収装置１は外周冷却型かつ常時回収型の廃熱回収装置である。具体的には、廃熱回収装置１はフィン部材２、金属管１１から構成され、排気管２１に介装される。フィン部材２の全体の形状は円柱状である。フィン部材２の軸に直交する方向の断面をみると、フィン部材２には格子状（あるいはハニカム状）に仕切られた多数の空間を有している。多数の各空間は排気流れに沿う通路３として構成されている。すなわち、格子状に仕切られた多数の通路３を排気が流れると、排気から熱をもらってフィン部材２の温度が上昇する。このようにフィン部材２は排気の熱を受けると共に、受けた熱を他の部材（ここでは金属管１１）に伝える役割をするものである。ここで、フィン部材２の材料としては腐食に強く耐熱性のあるステンレス鋼（ＳＵＳ）を用いている。

フィン部材２の外周には円筒状の金属管１１を備える。金属管１１の内周１２にはフィン部材２の外周４が隙間なく当接している。このため、フィン部材２が受けた熱は速やかに金属管１１に伝えられる。

金属管１１は排気管２１を切断して取り付けられる。つまり、金属管１１の軸に直交する両面１３，１４が排気管２１の切断面２２，２２と当接して取り付けられている。ここで、金属管１１の内径は、金属管１１に隣接する排気管２１，２１の内径と同じにされている。

金属管１１の内部には、金属管１１の周方向に円筒状のウォージャケット１５を形成している。これによって、ウォージャケット１５はフィン部材２の外周を取り囲んでいる。ウォータジャケット１５の外周１６には冷却液（例えば冷却水やクーラント液）の入口１７と出口１８が設けられている。ウォータポンプ３６（図３参照）が駆動されると、このウォータポンプにより圧送される冷却液が入口１７からウォータジャケット１５の内部に流入し、出口１８から流出する。

排気管を流れる排気によって温度上昇するフィン部材２からフィン部材２の外周にある金属管１１に、さらにはウォータジャケット１５内部の冷却液へと熱が伝わる。これによって、高温側のフィン部材２と低温側の冷却液との間で熱交換が行われる。フィン材２とウォータジャケット１５内部の冷却液との間で熱交換が行われるとき、フィン部材２の軸心部５で最も温度が高くなり軸心部５から放射状に外周部６に向かうにつれて温度が低下する温度分布が生じる。このように、円柱状のフィン部材２の外周に冷却液を流す本実施形態の排熱回収装置１では、フィン部材２の外周が冷却されるので、「外周冷却型」といわれる。

上記円筒状のフィン部材２を排気管２１の内部に設けると、通路３を仕切る壁が通気抵抗となりフィン部材２の前後で圧力損失が生じる。本実施形態では、通路３を仕切る壁を可能な限り薄く形成することで通気抵抗を小さくし、圧力損失が大きくなることがないようにしている。このため、エンジンの低負荷から高負荷までの全域でフィン部材２に排気を流すことが可能となっている。このように、本実施形態の排熱回収装置１では、フィン部材２に排気を常時流すことで廃熱を回収するので、「常時回収型」といわれる。

このように構成される廃熱回収装置１はエンジンの冷却装置３１の一部を構成している。これについて説明すると、図３はエンジンの冷却装置３１の概略構成図である。冷却装置３１は、ラジエータ３２、エンジンのウォータジャケット３３、これらを連通する冷却液通路２４，３５、ウォータポンプ３６、ラジエータ３２をバイパスするバイパス通路３７、サーモスタット３８から構成される。本実施形態の廃熱回収装置１は、例えばウォータポンプ３６下流の冷却液通路３４に介装される。

エンジンの冷間始動直後でエンジンの暖機完了前にはサーモスタット３８が閉じられているために、冷却液がバイパス通路３７を流れる。この場合に、エンジンの冷間始動直後の排気流量が少ない低負荷域では、廃熱回収装置１において排気との熱交換で温度上昇した冷却液がエンジンのウォータジャケット３３に流れる。これによって、冷却装置３１に本実施形態の廃熱回収装置１を有しないエンジンの場合よりエンジンの暖機完了を早めることができる。

次に、本実施形態の廃熱回収装置１を設ける位置を説明すると、図４はエンジンの概略構成図である。エンジン１９は例えばガソリンエンジンである。エンジン１９の排気通路は、排気マニホールド２０、排気管２１で構成されている。排気マニホードル２０集合部の直ぐ下流にはマニホールド触媒２２が、エンジン１９が搭載される車両の床下にはメイン触媒２３が設けられている。本実施形態の廃熱回収装置１は例えばメイン触媒２３下流の排気管２１に設けられる。触媒２２，２３は活性温度にまで上昇しないと、排気中の有害成分を無害化できない。このため、エンジン１９の廃熱を触媒２２，２３の活性化に利用し、その後に残る排気の熱を本実施形態の排熱回収装置１でさらに回収するわけである。

次に、本実施形態の廃熱回収装置１が必要になった理由を説明する。

図５は比較例の廃熱回収装置４１の概略構成図、図６は廃熱回収装置４１の一部を構成する熱回収器４２の概略断面図である。比較例の廃熱回収装置４１では、排気管２１に熱回収器４２を設けている。熱回収器４２はフィンアンドプレート型といわれるもので、排気管２１の内部に設けられる。熱回収器４２は図６に示したように冷却液通路４３，４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４５とフィン４６から構成されている。すなわち、一本の冷却液通路４３が、入口で複数（例えば４つ）の冷却液通路４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄに分岐され、その後、一本の冷却液通路４５に合流している。４つの各冷却液通路４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄの周囲には上下方向に波打つ波板状のフィン４６が左右方向に並列的に５つ設けられている。この並列的に５つ設けられるフィン４６の間を排気が紙面に直交する方向に流れる。ここで、各フィン４６の材料としては腐食に強く耐熱性のあるステンレス鋼（ＳＵＳ）が用いられている。

フィンアンドプレート型の熱回収器４２では、波板状のフィン４６の５つの列の直ぐ近くを分岐された各冷却液通路４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄが走り、各冷却液通路を冷却液が流れている。このように、フィン４６の５つの列の直ぐ近くに冷却液が存在するので、フィン４６の温度がそもそもあまり上がらないという特徴を有している。本発明で問題としているのは、イグニッションキーのＯＮからＯＦＦへの切換に伴ってウォータポンプ３６が停止されたとき、そのウォータポンプ３６の停止直後にウォータジャケット１５内部の冷却液が沸騰することである。この冷却液の沸騰を簡単に「キーオフ沸騰」というとすると、キーオフ沸騰は、ウォータポンプ３６を止めたときに、フィン部材２が有している保持熱量がウォータジャケット１５内部の冷却液に移っていくことで生じる。つまり、ウォータジャケット１５内部の冷却液が沸騰するか否かは基本的にはフィン部材２の保持熱量で決まる。このため、フィンアンドプレート型の熱回収器４２だと、フィン４６に熱がそもそも保持されないので、キーオフ沸騰は起こりにくい。 一方、本実施形態の排熱回収装置１では、フィン部材２の外周部６は冷却液の温度に近いものの、フィン部材２の軸心部５は排気温度に近い温度まで上昇している（温度分布が生じている）。つまり、軸心部５には高温の熱が蓄えられた状態となっているため、ウォータポンプ３６の停止と同時に高温部から低温部への熱移動が起こり、これによって、キーオフ沸騰が起こりやすいのである。

図５に示したように、熱回収器４２の上流から分岐し熱回収器４２の下流に合流するバイパスする通路５１が設けられ、バイパス通路５１の分岐部に切換弁５２を備える。切換弁５２は、エンジンコントローラ５５からの信号に応動し、排気の流れを排気管２１とバイパス通路５１のいずれかに切換えるためのものである。

排気流量が少ない領域（低負荷の領域）では、エンジンコントローラ５５が切換弁５２を切換えて排気の全量を排気管２１に流す。すると、排気によって温度上昇する並列的に設けられた５つのフィン４６と４つの各冷却液通路４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄを流れる冷却液との間で熱交換が行われ、冷却液の温度が上昇する（廃熱を回収する）。

ラジエータ３２には耐熱温度が定められているため、比較例の廃熱回収装置４１では、廃熱回収装置４１により冷却液を加熱したくない場合がある。例えば、排気流量が多くなり（高負荷となり）廃熱回収装置４１により冷却液に回収した熱で冷却液がラジエータ３２の耐熱温度を超えることがあれば、ラジエータ３２の性能に悪い影響を及ぼす。
そこで、排気流量が多くなる（高負荷となる）と、エンジンコントローラ５５が切換弁５２を切換えて排気の全量をバイパス通路５１に流す。これによって、廃熱回収装置４１により廃熱を回収しないようにして熱回収器４２の出口（４５）の冷却液温度が高くなり過ぎないようにするのである。

しかしながら、比較例の廃熱回収装置４１では、バイパス通路５１と切換弁５２を追加しなければならないため、廃熱回収装置４１が大型化し、あるいはコストが上昇するという問題がある。

比較例の廃熱排熱回収装置４１に対して小型化するためには、バイパス通路５１及び切換弁５２を無くすことである。そこで、本実施形態では、図１，図２に示した構造の外周冷却型かつ常時回収型の廃熱回収装置として、バイパス通路５１及び切換弁５２を無くしたわけである。

さらに説明すると、横軸を排気流量、縦軸を熱回収効率とした特性を考えると、排気流量が小さい領域（低負荷）では冷間始動後のエンジンの早期暖機のため、熱回収効率を高くしたい。一方、排気流量が大きい領域（高負荷）では熱回収は必要ないので、熱回収効率を低くしたい。このように考えると、排気流量が相対的に小さい領域で熱回収効率が相対的に高く、排気流量が相対的に大きい領域で熱回収効率が相対的に低くなる特性が望みの特性である。このため、バイパス通路５１に排気の全量を流しているときのモードと、排気管２１に排気の全量を流しているときのモードとの２つのモードが比較例の廃熱回収装置４１にはあり、この２つのモードを切換えることで、望みの特性を得ていたわけである。

これに対して、本実施形態の廃熱回収装置１では、排気流量が相対的に小さい領域で熱回収効率が相対的に高く、排気流量が増えるほど熱回収効率が低下していく特性が得られている。本実施形態の廃熱回収装置１によれば、１つだけの特性で望みの特性を得ることができるのである。

廃熱回収装置でもう一つ考えなければならないのは圧力損失である。比較例の廃熱回収装置４１では、４つの各冷却液通路４４ａ〜４４ｄが排気管２１の内部を走り、この各冷却液通路４４ａ〜４４ｄが通気抵抗となっているので、排気流量が増えるほど熱回収器４２の圧力損失が大きくなる。このため、圧力損失が大きくなる高負荷域では切換弁５２を切換えて排気の全量をバイパス通路５１に流すことで圧力損失が多くなることがないようにしていた。これに対して、本実施形態の廃熱回収装置４１では圧力損失を抑えるため、通路３を仕切る壁を可能な限り薄く形成している。このため、排気流量が増えても、圧力損失が大きくなることはない。このように、本実施形態の排熱回収装置１を、外周冷却型かつ常時回収型とすることで、廃熱回収装置１の小型化が可能となっている。

しかしながら、本実施形態では排熱回収装置１を外周冷却型かつ常時回収型としたことで新たな問題が生じている。すなわち、イグニッションキーのＯＮからＯＦＦへの切換に伴ってウォータポンプ３６が停止されたとき、そのウォータポンプ３６の停止直後にウォータジャケット１５内部の冷却液が沸騰する（キーオフ沸騰が生じる）という問題が生じている。

キーオフ沸騰が生じるメカニズムは次の通りである。すなわち、ウォータポンプ３６を停止したとき、ウォータジャケット１５内部の冷却液は静止した状態となる。ウォータポンプ３６を停止したタイミングでは、フィン部材２の外周部６は冷却液とほぼ同じ温度（相対的低い温度）となっている。一方、フィン部材２の軸心部５はエンジン停止の直前まで排気に晒されていたため、排気温度と同じ高温の状態（相対的に高い温度）にある。このように、フィン部材２に軸心部５から放射状に外周部６に向かう温度分布があると、熱は高温側の軸心部５から低温側の外周部６に伝えられる。ウォータポンプ３６を停止したとき、フィン部材２の軸心部５に貯まっている熱がフィン部材２の外周部６、つまりウォータジャケット１５内部の冷却液へと移動することによって、ウォータジャケット１５内部の冷却液を加熱し沸騰させることとなる。

熱の移動をさらに説明する。図７は本実施形態の廃熱回収装置１のウォータジャケット１５内部冷却液への流入熱量の特性図である。図７では横軸にウォータポンプ３６を停止してからの経過時間を、縦軸にウォータジャケット１５内部の冷却液への流入熱量［Ｊ／ｓ］を採っている。図７に示したように、ｔ１のタイミングでウォータポンプ３６を停止した直後にフィン部材２の有する保持熱量の分がウォータジャケット１５内部の冷却液に流入する。図７でｔ１からｔ２までの期間の面積分（ハッチング部参照）が、ウォータジャケット１５内部の冷却液に流入する熱量の合計である。なお、フィン部材２の有する保持熱量の流入が一段落するｔ２のタイミングからは、フィン部材２の有する保持熱量の流入の後には周辺部品からの熱量分の流入がだらだらと続く。ここで、熱伝導性の高い金属管１１の温度はウォータジャケット１５内部の冷却液と同じであるので、ここでいう周辺部品とは、金属管１１に隣接する排気管２１のことである。このように、フィン部材２の有する保持熱量の流入のほうが圧倒的であるので、フィン部材２の有する保持熱量の分がウォータジャケット１５内部の冷却液に流入する対策を立てない限り、ウォータジャケット１５内部の冷却液の沸騰を避けることができない。

そこで本実施形態では、ウォータポンプ３６を停止したタイミングでウォータジャケット１５内部の冷却液の熱容量をフィン部材２が保持する熱量以上に設定する。以下、具体的に説明する。ウォータジャケット１５内部の冷却液の質量（マス）をｍ［ｇ］、冷却液の比熱をｃ［Ｊ／ｇ・Ｋ］、冷却液の沸点をＴｂｏｉｌ［Ｋ］、ウォータポンプ３６停止時の冷却液の温度をＴｗ［Ｋ］とすると、冷却液の沸騰までの熱量Ｈｍａｓ１［Ｊ］は、次の式で与えられる。

Ｈｍａｓ１＝ｍ×ｃ×（Ｔｂｏｉｌ−Ｔｗ） …（１）
一方、フィン部材２の質量をＭ［ｇ］、フィン部材２の比熱をＣ［Ｊ／ｇ・Ｋ］、フィン部材２の平均温度をＴｗａｌｌ［Ｋ］とすると、冷却液が沸騰するまでのフィン部材２の保持熱量Ｈｍａｓ２［Ｊ］は、次の式で与えられる。

Ｈｍａｓ２＝Ｍ×Ｃ×（Ｔｗａｌｌ−Ｔｂｏｉｌ） …（２）
ここで、ウォータジャケット１５内部の冷却液が沸騰しないようにするには次の２つの選択枝がある。

選択枝１：（１）式の熱量Ｈｍａｓ１を（２）式の保持熱量Ｈｍａｓ２より大きくする。

選択枝２：（２）式の保持熱量Ｈｍａｓ２を（１）式の熱量Ｈｍａｓ１より小さくする。

ここで、エンジンを対象とする場合には、冷却液を用いざるを得ないので、上記（１）式の比熱ｃ、沸点ｔｂｏｉｌ、温度ｔｗは変えようがない。よって、上記（１）式で変え得るのは、（１）式の冷却液の質量ｍのみである。

一方、廃熱回収装置１の性能面から廃熱回収装置１のサイズ、つまり上記（２）式の質量Ｍは決まってしまう。よって、上記（２）式で変え得るのは、（２）式の比熱Ｃまたは温度Ｔｗａｌｌである。

そこで、第１実施形態では、上記（１）式の熱量Ｈｍａｓ１が上記（２）式の保持熱量Ｈｍａｓ２より大きくなるようにウォータジャケット１５内部の冷却液の質量ｍを大きくすることによって、ウォータジャケット１５内部の冷却液の沸騰を回避する。

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。

本実施形態では、外周冷却型かつ常時回収型の廃熱回収装置を前提としている。ここで、廃熱回収装置１には排気管２１の内部に円柱状のフィン部材２を配置し、内部に冷却液が流れるウォージャケット１５を有する円筒状の金属管１１をフィン部材２の外周に設けている。上記外周型冷却型は、排気によって温度上昇するフィン部材２からウォータジャケット１５を流れる冷却液に熱が伝わることでフィン部材２の軸に直交する断面に温度分布が生じるものである。上記常時回収型は、外周冷却型であって、フィン部材２に排気を常時流すものである。そして、本実施形態では、ウォータジャケット１５内部の冷却液の熱容量をフィン部材２の保持熱量以上に設定する。これによって、本実施形態では、外周冷却型かつ常時回収型の廃熱回収装置であっても、ウォータポンプ３６の停止時に廃熱回収装置の内部に貯まっている冷却液の沸騰を防止することができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、フィン部材２の材料としてステンレス鋼（ＳＵＳ）を用いると共に、ウォータジャケット１５内部の冷却液の熱容量をフィン部材２の保持熱量以上に設定した。これは、ウォータポンプ３６停止直後にウォータジャケット１５内部の冷却液が沸騰しないようにする受熱側からのアプローチであった。

一方、第２実施形態は、ウォータポンプ３６停止直後にウォータジャケット１５内部の冷却液が沸騰しないようにする出熱側からのアプローチである。すなわち、前述したように上記（２）式で変え得るのは、（２）式の比熱Ｃまたは温度Ｔｗａｌｌであった。そこで、第２実施形態では、上記（２）式の保持熱量Ｈｍａｓ２が上記（１）式の熱量Ｈｍａｓ１より小さくなるようにフィン部材２に用いる材料の単位体積当たりの比熱Ｃ’［Ｊ／ｍ³・Ｋ］をステンレス鋼（ＳＵＳ）より小さくする。これによって、ウォータジャケット１５内部の冷却液の沸騰を回避する。

具体的には単位体積当たりの比熱Ｃ’がステンレス鋼（ＳＵＳ）より小さいセラミクスをフィン部材２に用いる。ここで、単位体積当たりの比熱Ｃ’がステンレス鋼（ＳＵＳ）より小さいセラミクスとしては、ＳｉＣ（炭化珪素）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、コージェライト等がある。ただし、これらの材料に限定されるものでない。なお、第１実施形態ではフィン部材２の比熱Ｃの単位は［Ｊ／ｇ・Ｋ］、つまり単位質量当たりの比熱であったが、第２実施形態ではフィン部材２について単位体積当たりの比熱Ｃ’を考えている。

第２実施形態では、フィン部材２の体積が同じでも、材料をステンレス鋼からセラミクスに変更することによって、単位体積当たりの比熱Ｃ’がステンレス鋼より小さくなる。両者の単位体積当たりの比熱Ｃ’の差の分だけフィン部材２の保持熱量を低減することが可能となる。

第２実施形態では、フィン部材２に単位体積当たりの比熱Ｃ’がステンレス鋼より小さいセラミックスを用いるので、上記（２）式の保持熱量Ｈｍａｓ２が上記（１）式の熱量Ｈｍａｓ１より小さくなる。これによって、第２実施形態においても、ウォータポンプ３６の停止時に廃熱回収装置１の内部に貯まっている冷却液の沸騰を防止することができる。また、第２実施形態では、フィン部材２の保持熱量が低減する分だけ、ウォータジャケット１５内部の冷却液の容量を節減できる。

（第３実施形態）
第３実施形態も、ウォータポンプ３６停止直後にウォータジャケット１５内部の冷却液が沸騰しないようにする出熱側からのアプローチである。すなわち、前述したように上記（２）式で変え得るのは、（２）式の比熱Ｃまたは温度Ｔｗａｌｌであった。そこで、第３実施形態では、上記（２）式の保持熱量Ｈｍａｓ２が上記（１）式の熱量Ｈｍａｓ１より小さくなるようにフィン部材２に用いる材料の熱伝導率κ［Ｗ／ｍ・Ｋ］をステンレス鋼（ＳＵＳ）より大きくする。これによって、ウォータジャケット１５内部の冷却液の沸騰を回避する。

具体的には熱伝導率κがステンレス鋼（ＳＵＳ）より大きい構造用セラミクスをフィン部材２に用いる。ここで、熱伝導率κがステンレス鋼（ＳＵＳ）より大きい構造用セラミクスとしては、ＳｉＣ（炭化珪素）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）等がある。ただし、これらの材料に限定されるものでない。

第３実施形態では、フィン部材２の体積が同じでも、材料をステンレス鋼から構造用セラミクスに変更することによって、熱伝導率κがステンレス鋼より大きくなる。両者の熱伝導率κの差の分だけフィン部材２の温度Ｔｗａｌｌが低下する。これによって、フィン部材２の保持熱量が低減することが可能となる。

第３実施形態では、フィン部材に熱伝導率がステンレス鋼より大きい構造用セラミックスを用いるので、上記（２）式の保持熱量Ｈｍａｓ２が上記（１）式の熱量Ｈｍａｓ１より小さくなる。これによって、第３実施形態においても、ウォータポンプ３６の停止時に廃熱回収装置１の内部に貯まっている冷却液の沸騰を防止することができる。また、第３実施形態でも、フィン部材２の保持熱量が低減する分だけ、ウォータジャケット１５内部の冷却液の容量を節減できる。

第２実施形態と第３実施形態のいずれかと第１実施形態とを組み合わせてもかまわない。

実施形態では、フィン部材５が排気管２１の断面の全てを覆うように設けられているが、フィン部材５が排気管２１の断面の全てを覆っていることは必ずしも必要ない。要は、排気によって温度上昇するフィン部材２からウォータジャケット１５内部の冷却液に熱が伝わることでフィン部材２の軸に直交する断面にフィン部材２の軸心部５から放射状に外周部６に向かう温度分布が生じることが必須である。この温度分布が生じる外周冷却型かつ常時回収型の排熱回収装置であれば、フィン部材５が排気管２１の断面の全てを覆っていなくても本発明の適用がある。

実施形態では、対象とするエンジンがガソリンエンジンである場合で説明したが、ディーゼルエンジンである場合にも本発明の適用がある。

１ 廃熱回収装置
２ フィン部材
５ 軸心部
６ 外周部
１１ 金属管
１５ ウォータジャケット
２１ 排気管

Claims (3)

1. 排気管の内部に円柱状のフィン部材を配置し、
   内部に冷却液が流れるウォージャケットを有する円筒状の金属管を前記フィン部材の外周に設け、
   排気によって温度上昇する前記フィン部材から前記ウォータジャケットを流れる冷却液に熱が伝わることでフィン部材の軸に直交する断面に温度分布が生じる外周冷却型であって、前記フィン部材に排気を常時流すことで廃熱を回収する常時回収型の廃熱回収装置において、
   前記ウォータジャケット内部の冷却液の熱容量を前記フィン部材の保持熱量以上に設定することを特徴とするエンジンの廃熱回収装置。
2. 前記フィン部材に体積当たりの比熱がステンレス鋼より小さい構造用セラミックスを用いることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの廃熱回収装置。
3. 前記フィン部材に熱伝導率がステンレス鋼より大きい構造用セラミックスを用いることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの廃熱回収装置。

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