JP7061095B2 - 排熱回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気ガスの熱により熱交換を行う排熱回収装置に関する。

車両の走行中にエンジンで発生する排気ガスの熱により冷却水を温める、排熱回収装置が知られている。排熱回収装置として、例えば、特許文献１に開示される技術がある。

図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、特許文献１の図面であり、符号をふり直したものである。排熱回収装置１００は、排気ガスを導入するための導入管１０１と、導入管１０１が差し込まれている第１の部材１０２と、第１の部材１０２の内面に設けられている隔壁部材１０３と、第１の部材１０２の後部に設けられている第２の部材１０４と、第１の部材１０２及び第２の部材１０４の上部に設けられた熱交換器１１０と、を有している。隔壁部材１０３は、排気ガスが通過可能な通気穴１０６と、通気穴１０６を開閉可能なバルブ１０７と、を有している。

熱交換器１１０は、複数の熱交換ユニット１１１と、これらの複数の熱交換ユニット１１１を収納しているケースと、を有している。熱交換ユニット１１１の下端には、導入口１１２と排出口１１３が設けられている。

ケース１２０は、第１の部材１０２及び第２の部材１０４の上部に設けられる下側ケース半体１２１と、この下側ケース半体１２１に被せられる上側ケース半体１２２と、を有している。上側ケース半体１２２には、水導入管１０１と水排出管とが差し込まれている。

下側ケース半体１２１の底部１２５は、複数の長穴１２６を有している。各々の長穴１２６には、熱交換ユニット１１１の下端が嵌合している。

通気穴１０６がバルブ１０７によって閉じられた状態では、排気ガスは、第１の部材１０２、熱交換器１１０の導入口１１２、熱交換器１１０の排出口１１３、第２の部材１０４の順に流れる。熱交換器１１０の内部で、排気ガスと冷却水との熱交換が行われる。通気穴１０６が開いた状態では、排気ガスの大部分は、第１の部材１０２、第２の部材１０４の順に流れる。熱交換はほとんど行われない。

特開２０１８－３５８０４号公報

各々の熱交換ユニット１１１は、下側ケース半体１２１の底部１２５に対して起立した状態で横方向に配列されている。複数の熱交換ユニット１１１をケース１２０に入れろう付けする際に、これらの熱交換ユニット１１１の起立状態を維持する必要がある。そのために、複数の熱交換ユニット１１１には、保持部材１２７が取り付けられている。

保持部材１２７は、Ｕ字状を呈しており、各々の熱交換ユニット１１１の上面に当接している平板部１２８と、平板部１２８の両端から下側ケース半体１２１に向かって延びている一対の側壁部１２９、１２９と、を有している。一対の側壁部１２９、１２９は、それぞれ、両側に位置している熱交換ユニット１１１に当接している。保持部材１２７により、熱交換ユニット１１１の起立状態が維持される。

保持部材１２７は、ろう付け時のみならず、排熱回収装置１００の一部を構成する要素である（図１１（ａ）参照）。保持部材１２７がなくとも、熱交換器１１０を構成できることが望ましい。

本発明は、少ない部品点数で構成することが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、導入された排気ガスを分岐可能な分岐路と、この分岐路の一方に接続されていると共に前記排気ガス及び冷却水の熱交換を行う熱交換器が設けられたメイン路と、前記分岐路の他方に接続されて前記メイン路を迂回して前記排気ガスを流すことのできるバイパス路を有し、
前記熱交換器は、層状に配置されている複数の熱交換ユニットと、これらの複数の熱交換ユニットを収納しているケースを有し、
各々の前記熱交換ユニットの内部を前記冷却水が通過すると共に、隣り合う前記熱交換ユニット間の隙間を前記排気ガスが通過する、排熱回収装置において、
各々の前記熱交換ユニットは、一対の板材から構成されている扁平筒状であり、
各々の前記板材は、平板部と、前記平板部の両端から対となる前記板材へ向かって延びている縁部を有しており、
前記ケースの一部は、互いに対向している一対の対向部を有しており、
この一対の対向部は、それぞれ、各々の前記熱交換ユニットの前記縁部を保持している少なくとも１つの保持部を有しており、
前記平板部と前記縁部との境界の境界部は、隣り合う前記熱交換ユニットへ向かって突出していると共に、隣り合う前記熱交換ユニットの前記境界部に接合されており、
前記境界部は、前記冷却水が流れる方向を基準として、前記平板部の両端を除いて形成されていることにより、前記熱交換器には、前記境界部の一端側に排気ガスを導入するための導入用隙間が形成されると共に、前記境界部の他端側に排気ガスを排出するための排出用隙間が形成され、
前記ケースの各々の前記対向部は、前記熱交換ユニットの前記縁部から離れている第１の離間部及び第２の離間部を有しており、
前記第１の離間部と、各々の前記熱交換ユニットの前記縁部とに囲まれた空間は、前記導入用隙間に向けて排気ガスを導入可能な導入路であり、
この導入路は、前記分岐路と直接に連通しており、
前記第２の離間部と、各々の前記熱交換ユニットの前記縁部とに囲まれた空間は、前記排出用隙間を通過した前記排気ガスを排出可能な排出路であり、
この排出路は、前記バイパス路と直接に連通している、排熱回収装置が提供される。

請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記保持部は複数設けられ、
複数の前記保持部のなかで、前記縁部の長手方向を基準として、最も長い前記保持部を最長保持部とすると、
この最長保持部は、前記第１の離間部と、前記第２の離間部との間に位置している。

請求項３に記載のごとく、好ましくは、各々の前記平板部には、前記縁部に沿う方向に延びている長尺状の長尺部が設けられており、
各々の前記長尺部は、互いの前記平板部に向かって突出していると共に先端同士が当接されている。

請求項４に記載のごとく、好ましくは、前記排気ガスが通過可能な通気穴を有していると共に前記分岐路と前記バイパス路を隔てている隔壁部と、前記通気穴を開閉可能なバルブの回転軸を支持している支持壁部と、前記排気ガスの出口を有している出口壁部とは、一体に設けられている。

請求項１では、排熱回収装置の熱交換器は、層状に配置されている複数の熱交換ユニットと、この熱交換ユニットを収納しているケースと、を有している。各々の熱交換ユニットは、扁平筒状であり、厚さ方向に延びている一対の縁部を有している。ケースは、互いに対向している一対の対向部を有している。一対の対向部は、それぞれ、各々の熱交換ユニットの縁部を保持している少なくとも１つの保持部を有している。

即ち、ケースのなかの一対の対向部は、熱交換ユニットの両縁部を挟み込んでいる。そのため、熱交換器の製造において、ケースに対して熱交換ユニットを組み付ける際に、熱交換ユニットを積層させることができる。熱交換ユニットは起立しておらず、熱交換ユニットの起立状態を保持するための保持部材は不要となる。熱交換器を構成する部品点数を減らすことができる。

加えて、ケースの各々の対向部は、熱交換ユニットの厚さ方向に沿っている面から離れている第１の離間部及び第２の離間部を有している。第１の離間部及び熱交換ユニットの縁部とに囲まれた空間は、熱交換ユニットに向けて排気ガスを導入可能な導入路である。導入路は、分岐路と直接に連通している。第２の離間部及び熱交換ユニットの縁部とに囲まれた空間は、熱交換ユニットを通過した排気ガスを排出可能な排出路である。排出路は、バイパス路と直接に連通している。そのため、分岐路とケースとを接続する管や、ケースとバイパス路を接続する管が不要となる。熱交換器を構成する部品点数をさらに減らすことができる。

請求項２では、保持部は、複数設けられ、複数の保持部のなかで、熱交換ユニットの縁部の長手方向について、最も長い保持部を最長保持部とする。最長保持部は、第１の離間部と、第２の離間部との間に位置している。上述の通り、第１の離間部は、導入路の一部を構成している。第２の離間部は、排出路の一部を構成している。そのため、導入部と排出部との間隔を広げることができる。熱交換ユニット内部の熱交換可能な領域が増え、熱交換の効率が上がる。

請求項３では、各々の平板部には、縁部に沿う方向に延びている長尺状の長尺部が設けられている。各々の長尺部は、互いの板材に向かって突出していると共に先端同士が接合されている。即ち、一対の板材から構成されている筒状の熱交換ユニットは、両端部に加えて、両端部の間の部位も当接されている。熱交換ユニットの強度が高まる。

請求項４では、排気ガスが通過可能な通気穴を有していると共に分岐路とバイパス路を隔てている隔壁部と、通気穴を開閉可能なバルブの回転軸を支持している支持壁部と、排気ガスの出口を有している出口壁部とは、一体に設けられている。そのため、部品点数を減らすことができる。

実施例による排熱回収装置の斜視図である。 図１の２－２線断面図である。 図１に示された排熱回収装置のなかの排気ガスの流路である分岐路、メイン路、バイパス路を説明する図である。 図１に示された排熱回収装置の熱交換器の分解斜視図である。 図４に示された熱交換ユニットの分解斜視図である。 図６（ａ）は、図１に示された熱交換器への水の導入口及び排気ガスの導入路を説明する図である。図６（ｂ）は、ｂ－ｂ線断面図である。図６（ｃ）は、ｃ－ｃ線断面図である。 図１に示された熱交換器について、水の流れ方向に沿って見た断面図である。 図１に示された熱交換器を構成するケースに収納された熱交換ユニットの平面図である。 変形例１による熱交換ユニットの平面図である。 図１０（ａ）は、変形例２による熱交換ユニットを構成する板材の斜視図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示された板材から構成された熱交換ユニットの斜視図である。 図１１（ａ）は、従来の技術の基本構成を説明する図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示された熱交換器の斜視図である。

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。

＜実施例１＞
図１には、実施例による排熱回収装置１０が示されている。この排熱回収装置は、エンジンから排出された排気ガスが流れる上流側の第１の排気管１１と、下流側の第２の排気管１２との間に設けられる。

排熱回収装置１０は、第１の排気管１１が差し込まれている第１の部材２１と、第２の排気管１２が差し込まれている第２の部材２２と、排気ガス及び冷却水の熱交換を行う熱交換器３０と、冷却水の温度に応じて動作するサーモアクチュエータ１３と、サーモアクチュエータ１３を通過した水を熱交換器３０に導入する水導入管１４と、熱交換器３０から水を排出する水排出管１５を有している。

図１及び図２を参照する。排熱回収装置１０の内部を流れる排気ガスの流路は、第１の排気管１１から導入された排気ガスを２つに分岐可能な分岐路１６と、分岐路１６の一方に接続されていると共に熱交換器３０の内部のメイン路１７と、分岐路１６の他方に接続されてこのメイン路１７を迂回して排気ガスを流すことのできるバイパス路１８を有している。

バイパス路１８には、冷却水の温度に応じて作動するバルブ１９が設けられている。バルブ１９は、回転軸１９ａを中心にスイングする。ポンプにより循環する冷却水が所定の温度未満の場合、バルブ１９は閉じている。そのため、第１の排気管１１から流れ込んだ排気ガスは、第１の部材２１の内部の分岐路１６、熱交換器３０の内部のメイン路１７、第２の部材２２の内部のバイパス路１８、第２の排気管１２の順に流れる。

冷却水は、サーモアクチュエータ１３、水導入管１４を介して、熱交換器３０の内部に流れ込む。熱交換器３０に流れ込んだ排気ガスの熱は、冷却水に伝わり、冷却水は温められる。温められた冷却水は水排出管１５から排出される。熱交換器３０の内部において、水の流れ方向と排気ガスの流れ方向は同一であるが、排気ガスの流れと対向するように水を流しても良い。即ち、水排出管１５側から水を導入し、水導入管１４側から水を排出してもよい。

冷却水が所定の温度に達すると、サーモアクチュエータ１３のロッド１３ａが進出する。進出したロッド１３ａは、バルブ１９を回転させる。回転したバルブ１９が開くと、排気ガスの大部分は、メイン路１７を流れずに、分岐路１６、バイパス路１８、第２の排気管１２の順に流れる。

その後、再び冷却水が所定の温度を下回ると、サーモアクチュエータ１３のロッド１３ａは後退する。後退したロッド１３ａはバルブ１９を逆回転させ、バルブ１９は閉じられる。排気ガスは、再び、メイン路１７を流れるようになり、排気ガスから冷却水への熱の移動が再開される。

図２及び図３を参照する。第１の部材２１は、排気ガスの上流側の部材であり、Ｕ字状の第１の壁部２３と、第１の排気管１１を差し込み可能な導入用差込穴２４ａを有している前壁部２４と、が一体に構成されている。

第２の部材２２は、排気ガスの下流側の部材である。第２の部材２２は、分岐路１６とバイパス路１８とを隔てている隔壁部２７と、Ｕ字状の第２の壁部２５（支持壁部）と、第２の排気管１２を差し込み可能な排出用差込穴２８ａ（排気ガスの出口）を有している後壁部２８（出口壁部）とが一体に設けられている部材である。

隔壁部２７は、分岐路１６から流れてきた排気ガスが通過可能な通気穴２６を有している。通気穴２６の縁には、バルブ１９を受けることが可能なメッシュ２６ａが設けられている。

第２の壁部２５は、回転軸１９ａの軸受１９ｂを支持するための一対の支持穴２９、２９を有している。第２の部材２２は、通気穴２６と支持穴２９、２９と、排出用差込穴２８ａを有している部材ともいえる。

第２の部材２２の隔壁部２７は、第１の壁部２３の後部２３ａと接合されている。接合の手法として、例えば、ろう付けや溶接などを適宜採用できる。

第１の部材２１の上方及び第２の部材２２の上方は、熱交換器３０によって塞がれる。分岐路１６は、第１の部材２１と、隔壁部２７と、熱交換器３０によって構成されている。バイパス路１８は、第２の部材２２と、熱交換器３０によって構成されている。隔壁部２７は、分岐路１６とバイパス路１８とを隔てる部材といえる。

図３及び図４を参照する。熱交換器３０は、層状に配置されている複数（例えば４つ）の第１の熱交換ユニット３１～第４の熱交換ユニット３４と、これらの熱交換ユニット３１～３４を収納しているケース３５と、冷却水の４つの導入口３０ａを塞ぐ第１の蓋３６と、冷却水の排出口３０ｂを塞ぐ第２の蓋３７とを有している。

ケース３５は、第１の部材２１及び第２の部材２２の上方の開口を塞ぐことが可能な第１のケース半体６０と、第１のケース半体６０と共に第１の熱交換ユニット３１～第４の熱交換ユニット３４を挟み込む第２のケース半体８０を有している。

第１のケース半体６０及び第２のケース半体８０が挟み込む方向は、熱交換ユニット３１～３４の積層方向と同一である。なお、ケース３５は、一対の半体で構成するものに限られない。ケース３５は、例えば、開口を有する箱と、開口を塞ぐ蓋とから構成してよい。

第１の熱交換ユニット３１～第４の熱交換ユニット３４は、いずれも扁平筒状であり、互いに同一の構成である。以下、第２の熱交換ユニット３２を例として説明するが、この説明は、他の熱交換ユニット３１、３３、３４の説明にも適合する。

図５を参照する。第２の熱交換ユニット３２は、両端部が屈曲された一対の板材４０、５０から構成されている。一対の板材４０、５０は、互いに略対称であり、それぞれ、冷却水の流れる方向に沿って見ると、略Ｕ字状である。

一方の第１の板材４０は、第１の平板部４１と、この第１の平板部４１の両端から第２の板材５０に向かって延びている第１の縁部４２、４２（両端部）を有している。各々の第１の縁部４２は、熱交換ユニット３１～３４の厚み方向（図７の上下方向）に延びている部位ともいえる。各々の第１の縁部４２は、第１の平板部４１の長手方向に沿って設けられている。

第１の平板部４１は、第２の平板部４２に向かって突出している複数の第１の内側凸部４３と、第１の内側凸部４３と反対側に突出している複数の第１の外側凸部４４を有している。

複数の第１の内側凸部４３と、複数の第１の外側凸部４４とは、千鳥状に設けられている。第１の内側凸部４３と第１の外側凸部４４は、第１の平板部４１の長手方向について交互に設けられている。第１の内側凸部４３と第１の外側凸部４４は、第１の平板部４１の短手方向について交互に設けられている。

さらに、第１の平板部４１には、長手方向に延びている長尺状の第１の長尺部４５が設けられている。第１の長尺部４５は、第２の板材５０に向かって突出している。第１の長尺部４５は、第１の平板部４１の短手方向の中央に位置している。

図５、図６（ｂ）を参照する。第１の平板部４１のなかの、導入口３０ａ側の縁は、段差状になっている。詳細には、第１の平板部４１のなかの、冷却水の導入口３０ａを構成する第１の導入縁４７は、第１の外側凸部４４と同一の方向に突出している。同様に、第１の平板部４１のなかの、冷却水の排出口３０ｂ（図４参照）側の縁は、段差状になっている。第１の平板部４１のなかの、冷却水の排出口３０ｂを構成する第１の排出縁４８は、第１の外側凸部４４と同一の方向に突出している。

図５、図６（ｃ）を参照する。第１の平板部４１のなかの、第１の縁部４２との境界を第１の境界部４６とする。第１の境界部４６は、第１の外側凸部４４と同一の方向に突出している。第１の境界部４６は、第１の平板部４１の長手方向の両端を除いて形成されている。

詳細には、水の流れ方向について、第１の境界部４６の上流側の一端４６ａと、第１の導入縁４７との間には、排気ガスを導入するための隙間が設けられている。第１の境界部４６の下流側の他端４６ｂと、第１の排出縁４８との間には、排気ガスを導入するための隙間が設けられている。

図５を参照する。他方の第２の板材５０は、略Ｕ字状であり、第１の平板部４１よりも僅かに幅の広い第２の平板部５１と、この第２の平板部５１の両端から第１の板材４０に向かって延びている第２の縁部５２、５２を有している。

第２の平板部５１は、第１の平板部４１に向かって突出している複数の第２の内側凸部５３と、第２の内側凸部５３と反対側に突出している複数の第２の外側凸部５４を有している。

第２の平板部５１には、長手方向に延びている長尺状の第２の長尺部５５が設けられている。第２の長尺部５５は、第１の板材４０に向かって突出している。第２の長尺部５５は、第１の平板部５１の短手方向の中央に位置している。

第２の平板部５１のなかの、導入口３０ａ側の縁及び排出口３０ｂ側の縁は、段差状になっている。詳細には、第２の平板部５１のなかの、冷却水の導入口３０ａを構成する第２の導入縁５７は、第２の外側凸部５４と同一の方向に突出している。第２の平板部５１のなかの、冷却水の排出口３０ｂを構成する第２の排出縁５８は、第２の外側凸部５４と同一の方向に突出している。

第２の平板部５１のなかの、第２の縁部５２との境界を第２の境界部５６とする。第２の境界部５６は、第２の外側凸部５４と同一の方向に突出している。第２の境界部５６は、第２の平板部５１の長手方向の両端を除いて形成されている。

詳細には、水の流れ方向について、第２の境界部５６の上流側の一端５６ａと、第２の導入縁５７との間には、排気ガスを導入するための隙間が設けられている。第２の境界部５６の下流側の他端５６ｂと、第２の排出縁５８との間には、排気ガスを導入するための隙間が設けられている。

図６（ｃ）、図７を参照する。第１の板材４０及び第２の板材５０同士の接合について説明する。第１の縁部４２の先端４２ａの外面は、第２の縁部５２の先端５２ａの内面と接合している。なお、第１の縁部４２が外側に位置するような構成でもよい。

第１の内側凸部４３の先端は、第２の内側凸部５３の先端と当接している。第１の長尺部４５の先端は、第２の長尺部５５の先端と当接している。なお、各々の熱交換ユニット３１～３４において、互いに対向しつつ当接している部位は、接合してもよい。

隣り合う熱交換ユニット同士の接合について説明する。第２の熱交換ユニット３２の第１の境界部４６の先端は、下層の第１の熱交換ユニット３１の第２の境界部５６の先端と接合している。第２の熱交換ユニット３２の第２の境界部５６の先端は、上層の第３の熱交換ユニット３３の第１の境界部４６の先端と接合している。

第１の境界部４６と第２の境界部５６とが設けられていない部位は、排気ガスを導入するための導入用隙間３８（図６（ａ）参照）と、排気ガスを排出するための排出用隙間３９（図４参照）になる。

図６（ｂ）を参照する。第２の熱交換ユニット３２の第１の導入縁４７は、下層の第１の熱交換ユニット３１の第２の導入縁５７と接合している。第２の熱交換ユニット３２の第２の導入縁５７は、上層の第３の熱交換ユニット３３の第１の導入縁４７とは、互いに向かって突出していると共に接合している。第２の熱交換ユニット３２において、第１の導入縁４７と第２の導入縁５７との間隔は、第１の平板部４１と第２の平板部５１との間隔よりも広い。

図４、図８を参照する。第１のケース半体６０は、底板部６１と、底板部６１の長手方向の縁から第２のケース半体８０に向かって延びている一対の第１の側壁部７０、７０（一対の対向部）を有している。

底板部６１には、熱交換ユニット３１～３３の外形に沿って設けられた矩形状の第１の本体部６２と、第１の本体部６２の長手方向（第２の縁部５２、５２に沿う方向）の縁から延出している２つの第１の延出部６３、６３及び２つの第２の延出部６４、６４を有している。

ケース３５内を流れる排気ガスの流れ方向を基準として、上流側の第１の延出部６３、６３は、それぞれ、排気ガスをケース３５内に導入可能な導入穴６５を有している。排気ガスの流れ方向について、導入穴６５の上流側の縁６５ａと、導入用隙間３８の下流側の端部３８ａとは、略同じ位置にある。

下流側の第２の延出部６４、６４は、それぞれ、排気ガスをケース３５外に排出可能な２つの排出穴６６を有している。排気ガスの流れ方向を基準として、排出穴６６は、排出用隙間３９の上流側の端部３９ａよりも上流側に位置している。

図７、図８を参照する。各々の第１の側壁部７０は、第２の縁部５２を保持している３つの保持部７１～７３と、第２の縁部５２から離れている２つの離間部７４、７５と、を有している。なお、第２の縁部と、３つの保持部との間には僅かに隙間があってもよい。

３つの保持部７１～７３を、それぞれ、排気ガスの流れ方向を基準として、上流側から第１の保持部７１、第２の保持部７２、第３の保持部７３とする。第１の保持部７１は、導入口３０ａの側面に当接している。第３の保持部７３は、排出口３０ｂの側面に当接している。２つの離間部７４、７５を、上流側から第１の離間部７４、第２の離間部７５とする。

第１の保持部７１は、第２の導入縁５７と当接している。第３の保持部７３は、第２の排出縁５８と当接している。第１の保持部７１の排気ガスの流れに沿う寸法をＬ１とする。同様に、第２の保持部７２の寸法をＬ２、第３の保持部７３の寸法をＬ３とする。第２の保持部７２の寸法は、第１の保持部７１～第３の保持部７３の寸法のなかで最も長い。第２の保持部７２は、最も長い保持部である。この第２の保持部７２は、第１の離間部７４と、第２の離間部７５との間に位置している。

第１の離間部７４は、第２の縁部５２、５２に沿って延びている第１の中部７４ｂと、第１の中部７４ｂの前端から第１の保持部７１の後端に向かって延びている第１の前部７４ａと、第１の中部７４ｂの後端から第２の保持部７２の前端に向かって延びている第１の後部７４ｃと、を有している。

第１の中部７４ｂは、第１の縁部４２、４２に対して平行である。第１の前部７４ａ、第１の後部７４ｃは、第２の縁部５２、５２に対して傾いている。

第２の離間部７５は、第２の縁部５２、５２に沿って延びている第２の中部７５ｂと、第２の中部７５ｂの前端から第２の保持部７２の後端に向かって延びている第２の前部７５ａと、第２の中部７５ｂの後端から第３の保持部７３の前端に向かって延びている第２の後部７５ｃと、を有している。

第２の中部７５ｂは、第２の縁部５２、５２に対して平行である。第２の前部７５ａ、第２の後部７５ｃは、第２の縁部５２、５２に対して傾いている。

図４を参照する。第２のケース半体８０の基本的な構成は、第１のケース半体６０と同一である。第２のケース半体８０は、天板部８１と、天板部８１の長手方向の縁から第２のケース半体８０に向かって延びている一対の第２の側壁部９０、９０（一対の対向部）を有している。各々の第２の側壁部９０は、第１の側壁部７０と共にケース３５の側壁を構成する。

天板部８１は、底板部６１と共に４つの熱交換ユニットを挟み込むことが可能な第２の本体部８２と、第２の本体部８２の長手方向の縁から延出している第３の延出部８３及び第４の延出部８４と、を有している。

即ち、各々の第２の側壁部９０は、第２の縁部５２を保持可能な３つの保持部９４～９６と、第２の縁部５２から離れている２つの離間部９７、９８と有している。３つの保持部９４～９６を、それぞれ、排気ガスの流れ方向の上流側から第４の保持部９４、第５の保持部９５、第６の保持部９６と、する。排気ガスの流れ方向について、２つの離間部９７、９８を、それぞれ、上流側から第３の離間部９７、第４の離間部９８とする。

図２、図８を参照する。ケース３５の内部には、導入穴６５を介して分岐路１６と直接に連通している２つの導入路６７、６７と、排出穴６６を介してバイパス路１８と直接に連通している２つの排出路６８、６８が設けられている。

図４、図８を参照する。各々の導入路６７は、第２の縁部５２と、第１の延出部６３と、第３の延出部８３と、第１の離間部７４と、第３の離間部９７とよって囲まれた空間により構成されている。

各々の排出路６８は、第２の縁部５２と、第２の延出部６４、６４と、第４の延出部８４と、第２の離間部７５と、第４の離間部９８とよって囲まれた空間により構成されている。

図８を参照する。第１の側壁部７０の先端７０ａは、第２の側壁部９０の先端９０ａと接合している。最下層の第１の熱交換ユニット３１の第１の外側凸部４４及び第１の境界部４６は、底板部６１と当接している。最上層の第４の熱交換ユニット３４の第２の外側凸部５４及び第２の境界部５６は、天板部８１と当接している。

図２、図３を参照する。前壁部２４の上端２４ｂと、隔壁部２７の上端２７ａと、後壁部２８の上端２８ｂは、それぞれ、第１のケース半体６０の底板部６１の外面（下面）接合している。

第１の壁部２３の上部には、第１のケース半体６０の第１の離間部７４と接合可能な第１の接合部２３ｂが設けられている。第２の壁部２５の上部には、第１のケース半体６０の第２の保持部７２と接合可能な第２の接合部２５ａと、第１のケース半体６０の第２の離間部７５と接合可能な第３の接合部２５ｂが設けられている。第２の接合部２５ａの下方には、支持穴２９、２９が位置している。

図３、図８を参照する。第２の内側凸部５３が設けられた面の法線に沿った方向から見て（図８参照）、第２の熱交換ユニット３２は、矩形状である。矩形の重心Ｇを通過し、短手方向に延びている線をＣＬ１とする。線ＣＬ１を基準として、第２の板材５０は、対称の構成である。矩形の重心Ｇを通過し、長手方向に延びている線をＣＬ２とする。線ＣＬ２を基準として、第２の板材５０は、対称の構成である。同様に、第１の板材４０（図５参照）もＣＬ１及びＣＬ２を基準として対称の構成である。

支持穴２９、２９に嵌合している軸受１９ｂ、１９ｂは、第１の離間部７４と第２の離間部７５との間に位置している。

熱交換時の、排気ガスの流れについて説明する。排気ガスは、導入穴６５を通過して、導入路６７に流れ込む（矢印（１）参照）。ケース３５内の排気ガスの流れ方向を基準として、導入用隙間３８は、導入穴６５よりも上流側に位置している。そのため、導入路６７に流れ込んだ排気ガスは、導入用隙間３８に向かって、上流側に流れる（矢印（２）参照）。導入用隙間３８から熱交換ユニットの内部に流れ込んだ排気ガスは、排出用隙間３９に向かって流れる（矢印（３）参照）。排出穴６６は、排出用隙間３９よりも上流側に位置している。そのため、排気ガスは、排出用隙間３９から排出路６８に向かって上流側に流れる（矢印（４）参照）。排気ガスは、排出穴６６を通過して、バイパス路１８に流れ込む（矢印（５）参照）。

実施例の効果について説明する。

図４、図８を参照する。第１のケース半体６０は、底板部６１と、底板部６１の長手方向の縁から第２のケース半体８０に向かって延びている一対の第１の側壁部７０、７０（一対の対向部）を有している。第２のケース半体８０は、天板部８１と、天板部８１の長手方向の縁から第２のケース半体８０に向かって延びている一対の第２の側壁部９０（一対の対向部）を有している。

各々の第１の側壁部７０、７０は、第２の縁部５２、５２を保持している第１の保持部７１～第３の保持部７３と、を有している。各々の第２の側壁部９０は、第２の縁部５２、５２を保持している第４の保持部９４、第５の保持部９５、第６の保持部９６を有している。

即ち、ケース３５のなかの第１の側壁部７０、７０及び第２の側壁部９０は、それぞれ、第１の熱交換ユニット３１～第４の熱交換ユニット３４の第２の縁部５２、５２を挟み込んでいる。そのため、熱交換器３０の製造時において、ケース３５に対して熱交換ユニット３１～３４を組み付ける際に、熱交換ユニット３１～３４を積層させることができる。熱交換ユニット３１～３４は起立しておらず、熱交換ユニット３１～３４の起立状態を保持するための保持部材は不要となる。熱交換器３０を構成する部品点数を減らすことができる。

図２、図８を参照する。ケース３５の内部には、分岐路１６と直接に連通している２つの導入路６７、６７と、バイパス路１８と直接に連通している２つの排出路６８、６８と、を有している。以下、一方の導入路６７、排出路６８について説明する。この説明は他方の導入路６７、排出路６８にも適合する。

導入路６７は、第２の縁部５２と、第１の延出部６３と、第３の延出部８３と、第１の離間部７４と、第３の離間部９７と、によって囲まれた空間により構成されている。排出路６８は、第２の縁部５２、５２と、第２の延出部６４、６４と、第４の延出部８４と、第２の離間部７５と、第４の離間部９８とよって囲まれた空間により構成されている。そのため、分岐路１６とメイン路１７とを接続する管や、メイン路１７とバイパス路１８を接続する管が不要となる。熱交換器３０を構成する部品点数をさらに減らすことができる。

最長保持部である第２の保持部７２は、第１の離間部７４と、第２の離間部７５との間に位置している。上述の通り、第１の離間部７４は、導入路６７の一部を構成している。第２の離間部７５は、排出路６８の一部を構成している。そのため、第２の保持部７２の寸法を長く設定することにより排気ガスの導入路６７と排出路６８との間隔を広げることができる。熱交換ユニット３１～３４内部の熱交換可能な領域が増え、熱交換の効率が上がる。

線ＣＬ１を基準として、第２の板材５０は、対称の構成である。線ＣＬ２を基準として、第２の板材５０は、対称の構成である。そのため、ケース３５に対して、第１の熱交換ユニット３１～第４の熱交換ユニット３４を誤って組み付けることを防止することができる。

図５及び図７を参照する。第１の平板部４１は、複数の第１の内側凸部４３及び第１の外側凸部４４を有している。第２の平板部５１は、複数の第２の内側凸部５３及び第２の外側凸部５４を有している。第１の熱交換ユニット３１～第４の熱交換ユニット３４は、それぞれ、冷却水及び排気ガスと接触可能な面積が増えるため、熱交換ユニット３１～３４の内部にフィンを配置せずに熱交換の効率を高めることができる。

第１の内側凸部４３の先端は、第２の内側凸部５３の先端と接合している。第１の長尺部４５の先端は、第２の長尺部５５の先端と接合している。即ち、一対の板材４０、５０から構成されている筒状の熱交換ユニットは、第１の縁部４２、４２と第２の縁部５２、５２との接合に加えて、内側凸部４３、５３同士が接合されており、かつ、長尺部４５、５５同士も接合されている。熱交換ユニット３１～３４の強度が高まる。

図３を参照する。分岐路１６とバイパス路１８との間には、排気ガスが通過可能な通気穴２６を有している隔壁部２７が設けられている。隔壁部２７は、バイパス路１８を構成している第２の壁部２５と、一体に構成されている。そのため、隔壁部２７は第２の壁部２５の一部であるため、部品点数を減らすことができる。

以下、熱交換ユニット３１～３４の２つの変形例について説明する。２つの変形例による熱交換ユニットは、実施例による熱交換ユニット３１～３４に代えて、熱交換器２０を構成することができる。実施例と共通する構成については、実施例と同一の符号を付すると共に説明は省略する。

＜変形例１＞
図９には、熱交換ユニットを構成する第２の板材５０Ａが示されている。第２の板材５０Ａの第２の平板部５１には、第２の外側凸部５４及び第２の内側凸部５３が設けられている。第２の外側凸部５４及び第２の内側凸部５３の密度は、排気ガスの下流側に向かうに連れて高まる。

即ち、排気ガスの下流側に向かうに連れて、第２の外側凸部５４及び第２の内側凸部５３の数が多くなり、かつ、第２の外側凸部５４と、第２の内側凸部５３との間隔も狭まる。そのため、熱交換の効率が高まる。

＜変形例２＞
熱交換ユニット４７Ｂは、矩形状の１枚の板材４０Ｂにより構成されている。板材４０Ｂの一方の第１の短辺４０Ｂａに沿っている線を第１の線Ｂ１とする。第１の線Ｂ１と平行かつ所定の間隔が空けられていると共に第１の線Ｂ１と平行に延びている線を第２の線Ｂ２とする。第２の線Ｂ２に沿って延びている線を第３の線Ｂ３とする。

板材４０Ｂは、第１の短辺４０Ｂａと第１の線Ｂ１との間の第１の部位４１Ｂと、第１の線Ｂ１と第２の線Ｂ２との間の第２の部位４２Ｂと、第２の線Ｂ２と第３の線Ｂ３との間の第３の部位４３Ｂと、第３の線Ｂ３と第２の短辺４０Ｂｂとの間の第４の部位４４Ｂと、に区画される。

第２の部位４２Ｂは、実施例１の第１の平板部４１（図５参照）に相当する。第４の部位４４Ｂは、実施例１の第２の平板部５１（図５参照）に相当する。即ち、第２の部位４２Ｂは、第１の内側凸部４３と、第１の外側凸部４４と、第１の長尺部４５と、第１の境界部４６と、第１の導入縁４７と、第１の排出縁４８を有している。第４の部位４４Ｂは、第２の内側凸部５３と、第２の外側凸部５４と、第２の長尺部５５と、第１の境界部５６と、第２の導入縁５７と、第２の排出縁５８を有している。各々の部位の詳細な説明は省略する。

矢印（６）に示されるように、第１の線Ｂ１、第２の線Ｂ２、第３の線Ｂ３を境界として、板材４０Ｂを折り曲げて、短辺４０Ｂａ、４０Ｂｂ同士を接触させる。これにより、扁平筒状の熱交換ユニット４０Ｂが得られる。

なお、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例及び変形例に限定されるものではない。

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
１６…分岐路
１７…メイン路
１８…バイパス路
１９…バルブ、１９ａ…回転軸
２５…第２の壁部（支持壁部）
２６…通気穴
２７…隔壁部
２８…後壁部（出口壁部）
３０…熱交換器
３１…第１の熱交換ユニット
３２…第２の熱交換ユニット
３３…第３の熱交換ユニット
３４…第４の熱交換ユニット
３５…ケース
４０…第１の板材
４１…第１の平板部
４２…第１の縁部
５０…第２の板材
５１…第２の平板部
５２…第２の縁部
５５…第２の長尺部
６０…第１のケース半体
６７…導入路
６８…排出路
７０…第１の側壁部（一対の対向部）
７１…第１の保持部、７２…第２の保持部、７３…第３の保持部
７４…第１の離間部、７５…第２の離間部
８０…第２のケース半体
９０…第２の側壁部（一対の対向部）
９４…第４の保持部、９５…第５の保持部、９６…第６の保持部
９７…第３の離間部、９８…第４の離間部

Claims (4)

1. 導入された排気ガスを分岐可能な分岐路と、この分岐路の一方に接続されていると共に前記排気ガス及び冷却水の熱交換を行う熱交換器が設けられたメイン路と、前記分岐路の他方に接続されて前記メイン路を迂回して前記排気ガスを流すことのできるバイパス路を有し、
   前記熱交換器は、層状に配置されている複数の熱交換ユニットと、これらの複数の熱交換ユニットを収納しているケースを有し、
   各々の前記熱交換ユニットの内部を前記冷却水が通過すると共に、隣り合う前記熱交換ユニット間の隙間を前記排気ガスが通過する、排熱回収装置において、
   各々の前記熱交換ユニットは、一対の板材から構成されている扁平筒状であり、
   各々の前記板材は、平板部と、前記平板部の両端から対となる前記板材へ向かって延びている縁部を有しており、
   前記ケースの一部は、互いに対向している一対の対向部を有しており、
   この一対の対向部は、それぞれ、各々の前記熱交換ユニットの前記縁部を保持している少なくとも１つの保持部を有しており、
   前記平板部と前記縁部との境界の境界部は、隣り合う前記熱交換ユニットへ向かって突出していると共に、隣り合う前記熱交換ユニットの前記境界部に接合されており、
   前記境界部は、前記冷却水が流れる方向を基準として、前記平板部の両端を除いて形成されていることにより、前記熱交換器には、前記境界部の一端側に排気ガスを導入するための導入用隙間が形成されると共に、前記境界部の他端側に排気ガスを排出するための排出用隙間が形成され、
   前記ケースの各々の前記対向部は、前記熱交換ユニットの前記縁部から離れている第１の離間部及び第２の離間部を有しており、
   前記第１の離間部と、各々の前記熱交換ユニットの前記縁部とに囲まれた空間は、前記導入用隙間に向けて排気ガスを導入可能な導入路であり、
   この導入路は、前記分岐路と直接に連通しており、
   前記第２の離間部と、各々の前記熱交換ユニットの前記縁部とに囲まれた空間は、前記排出用隙間を通過した前記排気ガスを排出可能な排出路であり、
   この排出路は、前記バイパス路と直接に連通している、排熱回収装置。
2. 前記保持部は複数設けられ、
   複数の前記保持部のなかで、前記縁部の長手方向を基準として、最も長い前記保持部を最長保持部とすると、
   この最長保持部は、前記第１の離間部と、前記第２の離間部との間に位置している、ことを特徴とする請求項１記載の排熱回収装置。
3. 各々の前記平板部には、前記縁部に沿う方向に延びている長尺状の長尺部が設けられており、
   各々の前記長尺部は、互いの前記平板部に向かって突出していると共に先端同士が当接している、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排熱回収装置。
4. 前記排気ガスが通過可能な通気穴を有していると共に前記分岐路と前記バイパス路を隔てている隔壁部と、前記通気穴を開閉可能なバルブの回転軸を支持している支持壁部と、前記排気ガスの出口を有している出口壁部とは、一体に設けられている、ことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項記載の排熱回収装置。

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