WO2016013094A1 - 排熱回収システム - Google Patents

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exhaust heat
heater core
cooling water
passage
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永井　宏幸
智 荻原
徹 深見
将史 越島
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/02—Heating, cooling or ventilating devices the heat being derived from the propulsion plant
    • B60H1/04—Heating, cooling or ventilating devices the heat being derived from the propulsion plant from cooling liquid of the plant
    • B60H1/08—Heating, cooling or ventilating devices the heat being derived from the propulsion plant from cooling liquid of the plant from other radiator than main radiator
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle exhaust heat recovery system including a front heater core and a rear heater core.
  • JP 2006-105464A describes a configuration in which an exhaust heat recovery device is arranged in a return pipe from a rear heater core to an internal combustion engine as a vehicle exhaust heat recovery system including a front heater and a rear heater.
  • the cooling water circuit in which the front heater core and the rear heater core are connected in parallel is used. Only will flow in. That is, of the cooling water flowing through the cooling water circuit including the heater core, the transmission oil cooler, and the radiator, only the cooling water after passing through the rear heater core contributes to exhaust heat recovery.
  • the flow rate of the cooling water passing through the exhaust heat recovery device is small, the amount of heat recovery is limited in order to prevent boiling of the cooling water, so that it is necessary to improve the performance of the front heater and the rear heater. It is difficult to recover the amount of heat from the exhaust gas.
  • an object of the present invention is to provide a heat recovery system capable of recovering a sufficient amount of heat to improve the performance of the front heater and the rear heater.
  • exhaust heat provided with a cooling water circuit in which a front heater core and a rear heater core are connected in parallel, and an exhaust heat recovery unit that recovers heat of exhaust gas of the internal combustion engine into cooling water.
  • a collection system is provided.
  • the exhaust heat recovery device is connected in series to both the front heater core and the rear heater core.
  • FIG. 1 is a cooling water circuit diagram including an exhaust heat recovery system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the exhaust heat recovery device.
  • FIG. 3 is a cooling water circuit diagram as a comparative example.
  • FIG. 4 is a piping diagram of the cooling water passage in the vehicle mounted state of the exhaust heat recovery system according to the first embodiment.
  • FIG. 5A is a layout view of the heater core and the exhaust heat recovery device viewed from the side of the vehicle body.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 5A.
  • FIG. 6 is a piping diagram of a cooling water passage as an embodiment.
  • FIG. 7 is a piping diagram of a cooling water passage as a comparative example.
  • FIG. 8 is a cooling water circuit diagram including the exhaust heat recovery system according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a piping diagram of the cooling water passage when the exhaust heat recovery system according to the second embodiment is mounted on a vehicle.
  • FIG. 10 is a piping diagram of a cooling water passage as an embodiment.
  • FIG. 11 is an exhaust path diagram of the internal combustion engine to which the third embodiment is applied.
  • FIG. 12 is a cooling water circuit diagram including the exhaust heat recovery system according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a piping diagram of the cooling water passage when the exhaust heat recovery system according to the third embodiment is mounted on a vehicle.
  • FIG. 14 is a piping diagram of a cooling water passage as another embodiment.
  • FIG. 15 is a cooling water circuit diagram including the exhaust heat recovery system according to the fourth embodiment.
  • FIG. 16 is a piping diagram of a cooling water passage when the exhaust heat recovery system according to the fourth embodiment is mounted on a vehicle.
  • FIG. 17 is a piping diagram of a cooling water
  • FIG. 1 is a cooling water circuit diagram of an internal combustion engine 1 including an exhaust heat recovery system according to the first embodiment.
  • the cooling water supplied to the internal combustion engine 1 by the water pump 2 exchanges heat with the internal combustion engine 1 in a water jacket provided inside the internal combustion engine 1 and is discharged to the cooling water passage 9.
  • the cooling water passage 9 is provided with a radiator 3 that releases the heat of the cooling water whose temperature has been increased by heat exchange with the internal combustion engine 1 into the atmosphere.
  • the cooling water passage 9 is branched between the internal combustion engine 1 and the radiator 3 into a heater passage 10 and a transmission oil cooler passage 11.
  • the heater passage 10 and the transmission oil cooler passage 11 merge on the downstream side of the exhaust heat recovery unit 7 described later, and further merge with the cooling water passage 9.
  • the exhaust heat recovery unit 7 is shown as EHRS (ExhaustExHeat Recirculation System).
  • a thermostat 8 is disposed at the junction of the cooling water passage 9, the heater passage 10, and the transmission oil cooler passage 11.
  • the thermostat 8 is configured to open when the coolant temperature reaches a predetermined temperature. In the cooling water circuit of the present embodiment, only the cooling water from the heater passage 10 and the transmission oil cooler passage 11 flows to the water pump 2 when the thermostat 8 is closed.
  • a water-cooled transmission oil cooler 4 for cooling the hydraulic fluid of the transmission is disposed in the transmission oil cooler passage 11.
  • the heater passage 10 is provided with a front heater core 5 and a rear heater core 6 connected in parallel, and an exhaust heat recovery unit 7 connected in series to both of them. More specifically, the heater passage 10 includes a front heater core containing side passage 12 connected to the inlet of the front heater core 5 and a rear heater core containing side passage 14 connected to the inlet of the rear heater core 6. Branched. Then, the front heater core outlet side passage 13 connected to the outlet of the front heater core 5 and the rear heater core outlet side passage 15 connected to the outlet of the rear heater core 6 merge, and downstream from this junction. An exhaust heat recovery unit 7 is arranged.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the exhaust heat recovery device 7 that can be applied to the present embodiment.
  • the exhaust heat recovery device 7 is interposed in the exhaust passage 20 of the internal combustion engine 1, and a heat exchange passage 23 is provided inside the exhaust heat recovery device 7 so as to be exposed to the exhaust gas.
  • a heat exchange passage 23 is provided inside the exhaust heat recovery device 7 so as to be exposed to the exhaust gas.
  • a bypass passage 21 is provided that branches from the exhaust passage 20, bypasses the exhaust heat recovery device 7, and joins the exhaust passage 20 again.
  • a bypass valve 22 for adjusting the flow rate of the exhaust gas flowing through the bypass passage 21 is disposed at a branch portion between the exhaust passage 20 and the bypass passage 21.
  • the exhaust heat recovery device 7 is disposed downstream from the confluence of the exhaust passages of the cylinders.
  • the exhaust heat recovery unit 7 is disposed downstream from the junction of the exhaust passages of both banks.
  • the cooling water exiting the internal combustion engine 1 flows through the cooling water passage 9, the heater passage 10 branched from the cooling water passage 9, and the transmission oil cooler passage 11.
  • the cooling water flowing through the heater passage 10 branches and flows into the front heater core 5 and the rear heater core 6, joins on the downstream side of the front heater core 5 and the rear heater core 6, and then enters the exhaust heat recovery unit 7. Inflow.
  • the cooling water exiting the exhaust heat recovery unit 7 merges with the cooling water from the transmission oil cooler passage 11, passes through the thermostat 8, and flows into the internal combustion engine 1 again through the water pump 2.
  • the thermostat 8 is opened, the cooling water that has passed through the radiator 3 is merged with the cooling water that has passed through the exhaust heat recovery device 7.
  • FIG. 3 shows, as a comparative example, a cooling water circuit including the heat recovery system described in JP2006-105464A described above in the same manner as FIG.
  • the exhaust heat recovery device 7 is arranged downstream of the junction of the front heater core outlet passage 13 and the rear heater core outlet passage 15 in FIG.
  • FIG. 3 there is a difference that it is arranged in the rear heater core outlet passage 15. That is, while the cooling water that has passed through the front heater core 5 and the cooling water that has passed through the rear heater core 6 flow into the exhaust heat recovery device 7 of the present embodiment, the heat recovery device 7 of the comparative example includes There is a difference that only the cooling water that has passed through the rear heater core 6 flows.
  • the flow rate of the cooling water passing through the exhaust heat recovery unit 7 is increased as compared with the configuration of FIG. 1, and the amount of exhaust heat recovery is increased. Further, the configuration of the present embodiment makes it difficult for boiling water to boil due to an increase in the flow rate of cooling water as compared with the configuration of FIG.
  • FIG. 4 is a piping diagram of the cooling water passage when the exhaust heat recovery system in this embodiment is mounted on a vehicle.
  • the water pump 2 and the thermostat 8 are omitted. Further, although the front heater core 5 is actually disposed in the vehicle compartment, here, since attention is paid to the piping between the engine compartment and the floor, it is described on the engine compartment side for convenience. The same applies to FIGS. 6, 9, 10, 13, 14, 16, and 17 described later.
  • FIG. 5A is a diagram schematically showing the arrangement of the internal combustion engine 1, the front heater core 5, the rear heater core 6, and the exhaust heat recovery device 7 when viewed from the side of the vehicle body.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 5A.
  • the exhaust heat recovery device 7 is disposed under the floor, and the rear heater core outlet side passage 15 and the front heater core outlet side passage 13 merge under the floor.
  • the three pipes of the rear heater core entering side passage 14 branched from the cooling water passage 9, the front heater core outlet side passage 13, and the cooling water passage 9 returning from the exhaust heat recovery device 7 to the internal combustion engine 1 are engine. It will straddle the compartment and under the floor.
  • the cooling water passages 9, 13, 14, and 15 are accommodated in the floor tunnel 30 under the floor.
  • the floor tunnel 30 also houses the exhaust pipe 31 and the propeller shaft 32, and the cooling water passage accommodated in the floor tunnel 30 includes the exhaust pipe 31 and It arrange
  • FIG. 6 is a piping diagram when the junction point of the rear heater core outlet passage 15 and the front heater core outlet passage 13 of FIG. 4 is moved into the engine compartment.
  • FIG. 7 is a piping diagram when the exhaust heat recovery unit 7 is not provided.
  • the piping extending between the engine compartment and the floor is provided with a rear heater core containing side passage 14 and a cooling water passage returning from the rear heater core 6 to the internal combustion engine 1.
  • the piping extending between the engine compartment and the underfloor includes a rear heater core containing side passage 14, a rear heater core outlet side passage 15, a front heater core outlet side passage 13, and a heat recovery unit.
  • Four cooling water passages 9 return from the engine 7 to the internal combustion engine 1.
  • the piping extending between the engine compartment and the underfloor includes the rear heater core entrance side passage 14 branched from the cooling water passage 9 and the front heater core exit side passage 13 as described above. And a cooling water passage 9 returning from the exhaust heat recovery device 7 to the internal combustion engine 1.
  • the piping length of the rear heater core outlet passage 15 is from the rear heater core 6 to the engine compartment in the configuration of FIG. 6, whereas in the configuration of this embodiment, near the exhaust heat recovery unit 7 under the floor. Is enough. That is, according to the present embodiment, it is possible to suppress an increase in the piping path length accompanying the addition of the exhaust heat recovery unit 7 and to suppress a decrease in heater performance.
  • the exhaust heat recovery system of the present embodiment includes a cooling water circuit in which a front heater core 5 and a rear heater core 6 are connected in parallel, and an exhaust heat recovery device 7 that recovers heat of exhaust gas of the internal combustion engine 1 into cooling water. And comprising.
  • the exhaust heat recovery device 7 is connected in series to both the front heater core 5 and the rear heater core 6.
  • the front heater core 5 is disposed in the engine compartment
  • the rear heater core 6 is disposed under the floor of the vehicle body
  • the cooling water passages 12 and 13 in which the front heater core 5 is disposed and the rear heater.
  • a branch point or junction with the cooling water passages 14 and 15 in which the core 6 is disposed is under the floor of the vehicle body.
  • the exhaust heat recovery device 7 is located downstream of the junction of the cooling water passage 13 where the front heater core 5 of the cooling water circuit is arranged and the cooling water passage 15 where the rear heater core 6 is arranged. Placed in.
  • the exhaust heat recovery unit 7 is connected in series only to the rear heater core 6 as shown in FIG. 3 and is not connected to the front heater core 5 in series. Since the flow rate of the coolant passing through 7 increases, the temperature drop when the coolant joins with the coolant from the transmission oil cooler passage 11 or the like can be suppressed.
  • FIG. 8 is a cooling water circuit diagram of the internal combustion engine 1 including the exhaust heat recovery system according to the second embodiment. The arrangement of the exhaust heat recovery device 7 is different from FIG.
  • the exhaust heat recovery device 7 of the present embodiment is disposed on the upstream side of the branch point between the front heater core containing side passage 12 and the rear heater core containing side passage 14 of the heater passage 10.
  • the cooling water whose temperature has increased in the exhaust heat recovery unit 7 is reduced in temperature by the merge with the cooling water that has passed through the transmission oil cooler passage 11 and the radiator 3 before the front heater core 5 and the rear heater core 6. Flow into.
  • FIG. 9 is a piping diagram of the coolant passage in the vehicle mounted state of the exhaust heat recovery system in the present embodiment.
  • the rear heater core 6 and the exhaust heat recovery device 7 are connected by a rear heater core containing side passage 14 that passes only under the floor without passing through the engine compartment.
  • the three pipes of the heater passage 10, the front heater core entrance passage 12, and the rear heater core exit passage 15 straddle the engine compartment and the underfloor.
  • the pipe connecting the exhaust heat recovery device 7 and the rear heater core 6 is completed only under the floor, as shown in FIG. As compared with the configuration in which the rear heater core containing side passage 14 branches, the pipe length can be shortened.
  • the present embodiment as in the first embodiment, it is possible to suppress the deterioration of the layout of the piping path due to the addition of the exhaust heat recovery device 7. Moreover, similarly to 1st Embodiment, the increase in the piping path length accompanying the extension of the exhaust heat recovery device 7 can be suppressed, and the fall of heater performance can be suppressed.
  • the exhaust heat recovery device 7 is disposed upstream from the branch point between the front heater core side passage 12 and the rear heater core side passage 14.
  • the cooling water whose temperature has risen in the exhaust heat recovery unit 7 is reduced in temperature by the merging with the cooling water that has passed through the transmission oil cooler passage 11 and the radiator 3, before the front heater core 5 and the rear heater core. Since it flows into 6, the heater performance can be improved.
  • the third embodiment is different from the first and second embodiments in that it includes a plurality of exhaust heat recovery devices.
  • first exhaust heat recovery unit 7A when it is necessary to distinguish a plurality of exhaust heat recovery units, they are referred to as “first exhaust heat recovery unit 7A” and “second exhaust heat recovery unit 7B”. It is set as the collection device 7 ”.
  • FIG. 11 is an exhaust path diagram of the internal combustion engine system including the exhaust heat recovery system according to the present embodiment.
  • the internal combustion engine 1 is a V-type internal combustion engine including a first bank 1A and a second bank 1B, and the first exhaust passage 20A into which the exhaust passages from the cylinders of the first bank 1A are joined from the upstream side.
  • a first exhaust catalyst 40A and a first exhaust heat recovery unit 7A are arranged.
  • the second exhaust catalyst 40B and the second exhaust heat recovery device 7B are arranged in the second exhaust passage 20B where the exhaust passages from the respective cylinders of the second bank 1B join.
  • the first exhaust passage 20A and the second exhaust passage 20B join together on the downstream side of the first exhaust heat recovery device 7A and the second exhaust heat recovery device 7B to form the exhaust passage 20.
  • a muffler 41 for silencing is arranged in the exhaust passage 20.
  • FIG. 12 is a cooling water circuit diagram of the internal combustion engine 1 including the exhaust heat recovery system according to the present embodiment.
  • the first exhaust heat recovery unit 7A is connected in series to the downstream side of the front heater core 5
  • the second exhaust heat recovery unit 7B is connected in series to the downstream side of the rear heater core 6,
  • the heat recovery device outlet side passage 42 and the second exhaust heat recovery device outlet side passage 43 merge.
  • FIG. 13 is a piping diagram of the cooling water passage when the exhaust heat recovery system according to the present embodiment is mounted on a vehicle.
  • the first exhaust heat recovery device outlet side passage 42 and the second exhaust heat recovery device outlet side passage 43 merge under the floor.
  • the cooling water passage 9 in which the rear heater core entering side passage 14, the front heater core exit side passage 13, and the first exhaust heat recovery device exit side passage 42 and the second exhaust heat recovery device exit side passage 43 merge is formed. It will straddle the engine compartment and the underfloor. That is, there are three pipes that straddle the engine compartment and the underfloor as in the first and second embodiments.
  • the exhaust heat recovery unit 7 is disposed in each of the exhaust passages 20A and 20B from each bank of the V-type internal combustion engine 1, and the first exhaust heat recovery unit 7A is used as the front heater core 5.
  • the second exhaust heat recovery unit 7B is connected to the rear heater core 6 in series.
  • the fourth embodiment includes two exhaust heat recovery units 7 as in the third embodiment. That is, as shown in FIG. 11, the exhaust heat recovery devices 7A and 7B are arranged in the exhaust paths 20A and 20B from the banks 1A and 1B of the V-type internal combustion engine 1, respectively.
  • the cooling water circuit for connecting the front heater core 5 and the rear heater core 6 to the two exhaust heat recovery devices 7A and 7B is different from the third embodiment.
  • the difference from the third embodiment will be mainly described.
  • FIG. 15 is a cooling water circuit diagram of the internal combustion engine 1 including the exhaust heat recovery system according to the present embodiment.
  • the first exhaust heat recovery unit 7 ⁇ / b> A is disposed downstream of the junction of the front heater core outlet side passage 13 and the rear heater core outlet side passage 15.
  • the second exhaust heat recovery unit 7B is arranged in series on the downstream side of the first exhaust heat recovery unit 7A.
  • FIG. 16 is a piping diagram of the cooling water passage when the exhaust heat recovery system in this embodiment is mounted on a vehicle.
  • the front heater core outlet passage 13 and the rear heater core outlet passage 15 merge under the floor.
  • the rear heater core entrance side passage 14, the front heater core exit side passage 13, and the cooling water passage 9 on the downstream side of the second exhaust heat recovery device 7B straddle the engine compartment and the underfloor. That is, there are three pipes that straddle the engine compartment and the underfloor as in the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment.
  • the first exhaust heat recovery device 7A and the second exhaust heat recovery device 7B disposed in each of the exhaust passages 20A and 20B from each bank of the V-type internal combustion engine 1 are replaced with the front heater.
  • the core outlet side passage 13 and the rear heater core outlet side passage 15 are connected in series downstream from the junction.

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Abstract

　排熱回収システムは、フロントヒーター用のヒーターコアと、リアヒーター用のヒーターコアとが並列に接続される冷却水回路と、内燃機関の排気ガスとの熱交換によって、排気ガスの熱を冷却水に回収するよう構成された排熱回収器とを備える。そして、この排熱回収システムでは、排気ガスの熱をより多く回収するために、排熱回収器がフロントヒーターコア及びリアヒーターコアのいずれに対しても、直列接続となるように配置されている。

Description

排熱回収システム
　本発明は、フロントヒーターコア及びリアヒーターコアを備える車両用の排熱回収システムに関する。
　車両のヒーター性能の向上や、冷機始動時における冷却水の早期昇温等を目的として、排気ガスの熱（以下、排熱ともいう）を冷却水に回収する排熱回収システムが知られている。そして、ＪＰ２００６－１０５４６４Ａには、フロントヒーターとリアヒーターとを備える車両の排熱回収システムとして、リアヒーターコアから内燃機関への戻り配管に排熱回収器を配置する構成が記載されている。
　しかしながら、上記文献に記載の排熱回収システムでは、フロントヒーターコアとリアヒーターコアとが並列に接続される冷却水回路となっているため、排熱回収器にはリアヒーターコアを通過した冷却水だけが流入することとなる。すなわち、ヒーターコア、変速機用のオイルクーラ、及びラジエータを含む冷却水回路を流れる冷却水のうち、排熱回収に寄与するのはリアヒーターコア通過後の冷却水だけである。このように排熱回収器を通過する冷却水流量が少ない構成では、冷却水の沸騰を防止するために熱回収量が制限されるので、フロントヒーター及びリアヒーターの性能を向上させるために必要な熱量を排気ガスから回収することが難しい。
　そこで本発明では、フロントヒーター及びリアヒーターの性能を向上させるのに十分な熱量を回収し得る熱回収システムを提供することを目的とする。
　本発明のある態様によれば、フロントヒーターコアとリアヒーターコアとが並列に接続される冷却水回路と、内燃機関の排気ガスの熱を冷却水に回収する排熱回収器とを備える排熱回収システムが提供される。この排熱回収システムでは、排熱回収器がフロントヒーターコア及びリアヒーターコアのいずれに対しても直列に接続されている。
図１は、第１実施形態にかかる排熱回収システムを含む冷却水回路図である。 図２は、排熱回収器の概略構成図である。 図３は、比較例としての冷却水回路図である。 図４は、第１実施形態にかかる排熱回収システムの、車両搭載状態での冷却水通路の配管図である。 図５Ａは、車体側方から見たヒーターコア及び排熱回収器の配置図である。 図５Ｂは、図５ＡのＶ－Ｖ線に沿った断面図である。 図６は、実施例としての冷却水通路の配管図である。 図７は、比較例としての冷却水通路の配管図である。 図８は、第２実施形態にかかる排熱回収システムを含む冷却水回路図である。 図９は、第２実施形態にかかる排熱回収システムの、車両搭載状態での冷却水通路の配管図である。 図１０は、実施例としての冷却水通路の配管図である。 図１１は、第３実施形態を適用する内燃機関の排気経路図である。 図１２は、第３実施形態にかかる排熱回収システムを含む冷却水回路図である。 図１３は、第３実施形態にかかる排熱回収システムの、車両搭載状態での冷却水通路の配管図である。 図１４は、他の実施例としての冷却水通路の配管図である。 図１５は、第４実施形態にかかる排熱回収システムを含む冷却水回路図である。 図１６は、第４実施形態にかかる排熱回収システムの、車両搭載状態での冷却水通路の配管図である。 図１７は、実施例としての冷却水通路の配管図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態にかかる排熱回収システムを含む、内燃機関１の冷却水回路図である。
　冷却水は、ウォータポンプ２により内燃機関１に供給された冷却水は、内燃機関１の内部に設けたウォータジャケットにおいて内燃機関１と熱交換し、冷却水通路９へ排出される。冷却水通路９には、ウォータポンプ２の他に、内燃機関１との熱交換で温度上昇した冷却水の熱を大気中に放出するラジエータ３が配置されている。
　また、冷却水通路９は、内燃機関１とラジエータ３との間で、ヒーター用通路１０と変速機オイルクーラ用通路１１とに分岐している。ヒーター用通路１０と変速機オイルクーラ用通路１１は、後述する排熱回収器７の下流側で合流し、さらに冷却水通路９に合流する。なお、図中では排熱回収器７をＥＨＲＳ（Exhaust Heat Recirculation System）と示している。
　冷却水通路９と、ヒーター用通路１０及び変速機オイルクーラ用通路１１との合流点にはサーモスタット８が配置されている。サーモスタット８は、冷却水温が所定温度になると開弁する構成となっている。本実施形態の冷却水回路は、サーモスタット８が閉弁している状態では、ヒーター用通路１０及び変速機オイルクーラ用通路１１からの冷却水のみがウォータポンプ２へ流れるようになっている。
　変速機オイルクーラ用通路１１には、変速機の作動油を冷却するための、水冷式の変速機オイルクーラ４が配置されている。
　ヒーター用通路１０には、並列に接続されるフロントヒーターコア５及びリアヒーターコア６と、これらのいずれに対しても直列に接続される排熱回収器７と、が配置されている。より具体的には、ヒーター用通路１０が、フロントヒーターコア５の入口に接続されるフロントヒーターコア入り側通路１２と、リアヒーターコア６の入口に接続されるリアヒーターコア入り側通路１４とに分岐している。そして、フロントヒーターコア５の出口に接続されるフロントヒーターコア出側通路１３と、リアヒーターコア６の出口に接続されるリアヒーターコア出側通路１５とが合流し、この合流点より下流側に排熱回収器７が配置されている。
　図２は、本実施形態に適用し得る排熱回収器７の一例を示す図である。
　排熱回収器７は、内燃機関１の排気通路２０に介装されており、内部には排気ガスにさらされるように熱交換用通路２３が設けられている。この熱交換用通路２３に冷却水を流すと、冷却水と排気ガスとの間で熱交換が行われ、排気ガスの熱が冷却水に回収される。
　内燃機関１の排気系路には、排気通路２０から分岐して、排熱回収器７を迂回して再び排気通路２０に合流するバイパス通路２１が設けられている。排気通路２０とバイパス通路２１との分岐部には、バイパス通路２１を流れる排気ガス流量を調整するためのバイパスバルブ２２が配置されている。
　バイパスバルブ２２によってバイパス通路２１の排気ガス流量を低減させると、排熱回収器７に流入する排気ガス流量が増大するので、冷却水に回収できる熱量（排熱回収量）も増大する。一方、バイパスバルブ２２によってバイパス通路２１を通過する排気ガス流量を低減させると、排熱回収量を低減できる。
　なお、内燃機関１が直列内燃機関の場合には、排熱回収器７は各気筒の排気通路の合流点より下流側に配置される。一方、内燃機関１がＶ型内燃機関や水平対向内燃機関の場合には、排熱回収器７は両バンクの排気通路の合流点より下流側に配置される。
　上述した構成の排熱回収システムでは、内燃機関１を出た冷却水は冷却水通路９、及び冷却水通路９から分岐しているヒーター用通路１０及び変速機オイルクーラ用通路１１を流れる。
　ヒーター用通路１０を流れる冷却水は、分岐してフロントヒーターコア５とリアヒーターコア６とに流入し、フロントヒーターコア５及びリアヒーターコア６の下流側で合流してから排熱回収器７に流入する。排熱回収器７を出た冷却水は、変速機オイルクーラ用通路１１からの冷却水と合流してから、サーモスタット８を通過し、ウォータポンプ２を介して再び内燃機関１に流入する。なお、サーモスタット８が開弁している場合は、排熱回収器７を通過した冷却水に、ラジエータ３を通過した冷却水も合流する。
　上記のサイクルにおいて、排熱回収器７による排熱回収を行えば、温度上昇した冷却水がウォータポンプ２、内燃機関１を通過してフロントヒーターコア５、リアヒーターコア６に流入するので、ヒーター性能が向上する。
　ここで、ヒーター性能の向上について、より詳細に説明する。
　図３は、比較例として、上述したＪＰ２００６－１０５４６４Ａに記載されている熱回収システムを含む冷却水回路を図１と同様に表したものである。
　図３と図１とを対比すると、排熱回収器７が、図１ではフロントヒーターコア出側通路１３とリアヒーターコア出側通路１５との合流点よりも下流側に配置されているのに対し、図３ではリアヒーターコア出側通路１５に配置されているという相違点がある。すなわち、本実施形態の排熱回収器７にはフロントヒーターコア５を通過した冷却水とリアヒーターコア６を通過した冷却水とが流入するのに対し、比較例の熱回収器７には、リアヒーターコア６を通過した冷却水しか流入しない、という相違点がある。
　排熱回収器７を通過する冷却水流量が少ないほど、回収可能な熱量が少なくなる。そのうえ、冷却水流量が少ないほど冷却水は沸騰し易くなるので、沸騰防止のための排熱回収量の上限が低くなる。
　したがって、本実施形態の構成は、図１の構成に比べて排熱回収器７を通過する冷却水流量が多くなり、排熱回収量が増大する。また、本実施形態の構成は、図１の構成に比べて冷却水流量が多くなることにより冷却水が沸騰し難くなるので、排熱回収量の上限が高くなる。
　次に、上述した熱回収システムを車両に搭載する場合の、冷却水の配管について説明する。
　図４は、本実施形態における排熱回収システムの、車両搭載状態での冷却水通路の配管図である。
　なお、ウォータポンプ２、サーモスタット８は省略してある。また、フロントヒーターコア５は実際には車室内に配置されるが、ここではエンジンコンパートメントと床下との間の配管に着目するので、便宜上、エンジンコンパートメント側に記載してある。後述する図６、９、１０、１３、１４、１６、１７についても同様である。
　図５Ａは、車体の側方から見た場合の、内燃機関１、フロントヒーターコア５、リアヒーターコア６、及び排熱回収器７の配置を模式的に表した図である。図５Ｂは、図５ＡのＶ－Ｖ線に沿った断面図である。
　図４、図５Ａに示すように、排熱回収器７は床下に配置されており、リアヒーターコア出側通路１５とフロントヒーターコア出側通路１３とが床下で合流している。その結果、冷却水通路９から分岐したリアヒーターコア入り側通路１４、フロントヒーターコア出側通路１３、及び排熱回収器７から内燃機関１へ戻る冷却水通路９、の３本の配管がエンジンコンパートメントと床下とをまたぐこととなる。
　図５Ａ、図５Ｂに示すように、冷却水通路９、１３、１４、１５は、床下ではフロアトンネル３０に収容される。図５Ａでは省略しているが、図５Ｂに示すようにフロアトンネル３０には、排気管３１及びプロペラシャフト３２も収容されており、フロアトンネル３０に収容される冷却水通路は、排気管３１やプロペラシャフト３２と干渉しないように配置されている。
　ところで、エンジンコンパートメントと床下とにまたがる冷却水の配管経路を設定する際には、冷却水通路と他の部品とが干渉しないように設定する必要がある。したがって、エンジンコンパートメントと床下とにまたがる配管の本数が多くなるほど、経路の設定が困難になる。つまり、配管経路のレイアウト性が悪化する。また、配管の経路が長くなるほど配管表面からの放熱量が多くなりヒーター性能が低下するので、経路の長さは短い方が望ましい。
　ここで、本実施形態の排熱回収システムの配管経路のレイアウト性及び経路長について、図６、図７に示す構成と比較して説明する。
　図６は、図４のリアヒーターコア出側通路１５とフロントヒーターコア出側通路１３との合流点を、エンジンコンパートメント内に移動した場合の配管図である。図７は、排熱回収器７を備えない場合の配管図である。
　図７に示すように、排熱回収器７を備えない構成では、エンジンコンパートメントと床下とにまたがる配管は、リアヒーターコア入り側通路１４と、リアヒーターコア６から内燃機関１に戻る冷却水通路９の２本である。そして、図６に示す構成では、エンジンコンパートメントと床下とにまたがる配管は、リアヒーターコア入り側通路１４と、リアヒーターコア出側通路１５と、フロントヒーターコア出側通路１３と、排熱回収器７から内燃機関１へ戻る冷却水通路９、の４本である。
　一方、図５に示す本実施形態の構成では、エンジンコンパートメントと床下とにまたがる配管は、上述したように冷却水通路９から分岐したリアヒーターコア入り側通路１４と、フロントヒーターコア出側通路１３と、排熱回収器７から内燃機関１へ戻る冷却水通路９、の３本である。
　つまり、図６のような配管経路にすると、排熱回収器７の増設に伴ってエンジンコンパートメントと床下とにまたがる配管が２本増加するのに対し、本実施形態によれば１本の増加で済む。これにより、排熱回収器７の増設に伴う配管経路のレイアウト性の悪化を抑制できる。
　また、リアヒーターコア出側通路１５の配管長さは、図６の構成ではリアヒーターコア６からエンジンコンパートメント内までとなるのに対し、本実施形態の構成では床下の排熱回収器７の近くまでで足りる。つまり、本実施形態によれば、排熱回収器７の増設に伴う配管経路長の増大を抑制して、ヒーター性能の低下を抑制することができる。
　次に、上述した本実施形態による作用効果についてまとめる。
　本実施形態の排熱回収システムは、フロントヒーターコア５とリアヒーターコア６とが並列に接続される冷却水回路と、内燃機関１の排気ガスの熱を冷却水に回収する排熱回収器７と、を備える。そして、排熱回収器７はフロントヒーターコア５及びリアヒーターコア６のいずれに対しても直列に接続される。これにより、フロントヒーターコア５を通過する冷却水及びリアヒーターコア６を通過する冷却水の両方が、排熱回収器７を通過するので、より多くの排熱回収量を確保して、ヒーター性能の向上を図ることができる。
　また、本実施形態によれば、フロントヒーターコア５はエンジンコンパートメント内に配置され、リアヒーターコア６は車体の床下に配置され、フロントヒーターコア５が配置される冷却水通路１２、１３とリアヒーターコア６が配置される冷却水通路１４、１５との分岐点または合流点が、車体の床下にある。これにより、排熱回収器７の増設に伴う配管経路のレイアウト性の悪化を抑制できる。また、排熱回収器７の増設に伴う配管経路長の増大を抑制して、ヒーター性能の低下を抑制することができる。
　また、本実施形態では、排熱回収器７が冷却水回路のフロントヒーターコア５が配置される冷却水通路１３とリアヒーターコア６が配置される冷却水通路１５との合流点よりも下流側に配置される。これにより、図３のように排熱回収器７がリアヒーターコア６に対してのみ直列に接続され、フロントヒーターコア５に対しては直列に接続されていない場合に比べて、排熱回収器７を通過する冷却水流量が多くなるので、変速機オイルクーラ用通路１１等からの冷却水と合流したときの温度低下を抑制できる。
　ところで、フロントヒーターコア５やリアヒーターコア６に気泡が流入すると、いわゆるポコ音が発生し、車室内騒音が増大することとなる。しかし、本実施形態によれば、仮に排熱回収により温度上昇して気泡が発生しても、排熱回収器７を出た冷却水はサーモスタット８やウォータポンプ２等を通過してからフロントヒーターコア５及びリアヒーターコア６に流入するので、フロントヒーターコア５及びリアヒーターコア６への気泡の流入を抑制できる。すなわち、本実施形態によれば、車室内騒音を抑制する効果も得られる。
　（第２実施形態）
　図８は、第２実施形態にかかる排熱回収システムを含む、内燃機関１の冷却水回路図である。図１とは、排熱回収器７の配置が相違する。
　本実施形態の排熱回収器７は、ヒーター用通路１０の、フロントヒーターコア入り側通路１２とリアヒーターコア入り側通路１４との分岐点よりも上流側に配置される。
　すなわち、排熱回収器７にて温度上昇した冷却水は、変速機オイルクーラ用通路１１やラジエータ３を通過した冷却水との合流によって温度低下する前に、フロントヒーターコア５及びリアヒーターコア６に流入する。
　図９は、本実施形態における排熱回収システムの、車両搭載状態での冷却水通路の配管図である。リアヒーターコア６と排熱回収器７とは、エンジンコンパートメントを経由せずに床下のみを通るリアヒーターコア入り側通路１４で接続される。その結果、ヒーター用通路１０、フロントヒーターコア入り側通路１２、及びリアヒーターコア出側通路１５、の３本の配管がエンジンコンパートメントと床下とをまたぐこととなる。
　これに対し、図１０に示すようにフロントヒーターコア入り側通路１２とリアヒーターコア入り側通路１４との分岐点がエンジンコンパートメント内にある構成では、エンジンコンパートメントと床下とをまたぐ配管は、上記３本とリアヒーターコア入り側通路１４との合計４本となる。すなわち、本実施形態の構成でも、排熱回収器７の増設に伴う配管経路のレイアウト性の悪化を抑制できる。
　また、本実施形態の構成では、排熱回収器７とリアヒーターコア６とを接続する配管が床下のみで完結しているので、図１０に示すようにエンジンコンパートメントでフロントヒーターコア入り側通路１２とリアヒーターコア入り側通路１４とが分岐する構成に比べて、配管長を短くできる。
　以上のように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、排熱回収器７の増設に伴う配管経路のレイアウト性の悪化を抑制できる。また、第１実施形態と同様に、排熱回収器７の増設に伴う配管経路長の増大を抑制して、ヒーター性能の低下を抑制することができる。
　さらに、本実施形態では排熱回収器７をフロントヒーターコア入り側通路１２とリアヒーターコア入り側通路１４との分岐点より上流側に配置する。これにより、排熱回収器７にて温度上昇した冷却水は、変速機オイルクーラ用通路１１やラジエータ３を通過した冷却水との合流によって温度低下する前に、フロントヒーターコア５及びリアヒーターコア６に流入するので、ヒーター性能の向上を図ることができる。
　（第３実施形態）
　第３実施形態は、複数の排熱回収器を備える点が第１実施形態及び第２実施形態と異なる。以下の説明において、複数の排熱回収器を区別する必要がある場合は「第１排熱回収器７Ａ」、「第２排熱回収器７Ｂ」とし、区別する必要がない場合は「排熱回収器７」とする。
　図１１は、本実施形態にかかる排熱回収システムを含む内燃機関システムの排気経路図である。内燃機関１は第１バンク１Ａと第２バンク１Ｂとを備えるＶ型内燃機関であり、第１バンク１Ａの各気筒からの排気通路が合流している第１排気通路２０Ａには、上流側から順に、第１排気触媒４０Ａと第１排熱回収器７Ａとが配置されている。第２バンク１Ｂの各気筒からの排気通路が合流している第２排気通路２０Ｂにも、同様に第２排気触媒４０Ｂと第２排熱回収器７Ｂとが配置されている。
　第１排気通路２０Ａと第２排気通路２０Ｂとは、第１排熱回収器７Ａ及び第２排熱回収器７Ｂの下流側で合流して排気通路２０となる。そして、排気通路２０には、消音のためのマフラー４１が配置されている。
　図１２は、本実施形態にかかる排熱回収システムを含む、内燃機関１の冷却水回路図である。図示するように、第１排熱回収器７Ａはフロントヒーターコア５の下流側に直列に接続され、第２排熱回収器７Ｂはリアヒーターコア６の下流側に直列に接続され、第１排熱回収器出側通路４２と第２排熱回収器出側通路４３とが合流している。
　なお、第１排熱回収器７Ａを通過するのはフロントヒーターコア５を通過した冷却水のみであり、第２排熱回収器７Ｂを通過するのはリアヒーターコア６を通過した冷却水のみである。このため、第１実施形態及び第２実施形態の排熱回収器７に比べると、個々の排熱回収器７Ａ、７Ｂを通過する冷却水流量は少なくなるが、排熱回収システム全体としてみれば同等の冷却水流量を確保することができる。
　図１３は、本実施形態における排熱回収システムの、車両搭載状態での冷却水通路の配管図である。図示するように、第１排熱回収器出側通路４２と第２排熱回収器出側通路４３とは床下で合流している。これにより、リアヒーターコア入り側通路１４、フロントヒーターコア出側通路１３、及び第１排熱回収器出側通路４２と第２排熱回収器出側通路４３とが合流した冷却水通路９が、エンジンコンパートメントと床下とを跨ぐこととなる。つまり、エンジンコンパートメントと床下とをまたぐ配管は、第１実施形態及び第２実施形態と同様に３本である。
　比較のため、図１４に示すように第１排熱回収器出側通路４２と第２排熱回収器出側通路４３とをエンジンコンパートメント内で合流させると、第１排熱回収器出側通路４２と第２排熱回収器出側通路４３とがそれぞれエンジンコンパートメントと床下とをまたぐこととなる。
　以上のように、本実施形態では、Ｖ型の内燃機関１の各バンクからの排気通路２０Ａ、２０Ｂのそれぞれに排熱回収器７を配置し、第１排熱回収器７Ａをフロントヒーターコア５に、第２排熱回収器７Ｂをリアヒーターコア６に、それぞれ直列に接続する。これにより、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、排熱回収器７の増設に伴う配管経路のレイアウト性の悪化を抑制することができる。また、排熱回収器７の増設に伴う配管経路長の増大を抑制して、ヒーター性能の低下を抑制することもできる。
　（第４実施形態）
　第４実施形態は、第３実施形態と同様に２つの排熱回収器７を備える。つまり、図１１に示すように、Ｖ型内燃機関１の各バンク１Ａ、１Ｂからの排気経路２０Ａ、２０Ｂに、それぞれ排熱回収器７Ａ、７Ｂが配置されている。ただし、フロントヒーターコア５及びリアヒーターコア６と、２つの排熱回収器７Ａ、７Ｂとを接続する冷却水回路が第３実施形態とは異なる。以下、第３実施形態との相違点を中心に説明する。
　図１５は、本実施形態にかかる排熱回収システムを含む、内燃機関１の冷却水回路図である。図示するように、フロントヒーターコア出側通路１３とリアヒーターコア出側通路１５との合流点よりも下流側に第１排熱回収器７Ａが配置されている。そして、第２排熱回収器７Ｂは、第１排熱回収器７Ａの下流側に直列に配置されている。
　図１６は、本実施形態における排熱回収システムの、車両搭載状態での冷却水通路の配管図である。図示するように、フロントヒーターコア出側通路１３とリアヒーターコア出側通路１５とが床下で合流している。これにより、リアヒーターコア入り側通路１４、フロントヒーターコア出側通路１３、及び第２排熱回収器７Ｂより下流側の冷却水通路９が、エンジンコンパートメントと床下とを跨ぐこととなる。つまり、エンジンコンパートメントと床下とをまたぐ配管は、第１実施形態、第２実施形態、及び第３実施形態と同様に３本である。
　比較のため、図１７に示すようにリアヒーターコア出側通路１５とフロントヒーターコア出側通路１３とをエンジンコンパートメント内で合流させると、リアヒーターコア出側通路１５とフロントヒーターコア出側通路１３とがそれぞれエンジンコンパートメントと床下とをまたぐこととなる。
　以上のように、本実施形態では、Ｖ型の内燃機関１の各バンクからの排気通路２０Ａ、２０Ｂのそれぞれに配置した第１排熱回収器７Ａ及び第２排熱回収器７Ｂを、フロントヒーターコア出側通路１３とリアヒーターコア出側通路１５との合流点より下流側に直列に接続する。このような構成によっても、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、排熱回収器７の増設に伴う配管経路のレイアウト性の悪化を抑制することができる。また、排熱回収器７の増設に伴う配管経路長の増大を抑制して、ヒーター性能の低下を抑制することもできる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

Claims (5)

  1. 　フロントヒーターコアとリアヒーターコアとが並列に接続される冷却水回路と、
    　内燃機関の排気ガスの熱を冷却水に回収する排熱回収器と、
    を備える排熱回収システムにおいて、
    　前記排熱回収器は、前記フロントヒーターコア及び前記リアヒーターコアのいずれに対しても直列に接続される排熱回収システム。
  2. 　請求項１に記載の排熱回収システムにおいて、
    　前記フロントヒーターコアが配置される冷却水通路と、前記リアヒーターコアが配置される冷却水通路との分岐点または合流点が、前記車体の床下にある排熱回収システム。
  3. 　請求項１または２に記載の排熱回収システムにおいて、
    　前記排熱回収器は、前記冷却水回路の前記フロントヒーターコアが配置される冷却水通路と前記リアヒーターコアが配置される冷却水通路との合流点よりも下流側に配置される排熱回収システム。
  4. 　請求項１または２に記載の排熱回収システムにおいて、
    　前記排熱回収器は、前記フロントヒーターコアが配置される冷却水通路と前記リアヒーターコアが配置される冷却水通路との分岐点よりも上流側に配置される排熱回収システム。
  5. 　請求項１または２に記載の排熱回収システムにおいて、
    　前記内燃機関は複数の気筒列を有し、
    　前記排熱回収器は、一方の前記気筒列の排気ガスの熱を回収する第１排熱回収器と、他方の前記気筒列の排気ガスの熱を回収する第２排熱回収器とを含んで構成される排熱回収システム。
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