特許 6462903 一体型排気熱回収装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6462903

(24)【登録日】2019年1月11日

(45)【発行日】2019年1月30日

(54)【発明の名称】一体型排気熱回収装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 5/02 20060101AFI20190121BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20190121BHJP

【ＦＩ】

   F01N5/02 B

   F01N3/24 L

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-562414(P2017-562414)

(86)(22)【出願日】2016年1月22日

(86)【国際出願番号】JP2016051920

(87)【国際公開番号】WO2017126124

(87)【国際公開日】20170727

【審査請求日】2018年1月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】391002498

【氏名又は名称】フタバ産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】浅井 竜司

(72)【発明者】

【氏名】大上 裕久

【審査官】 小笠原 恵理

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１３０１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０２４９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０７９７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１３７６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２５０５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１６５１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−９０２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１４９９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ５／０２

Ｆ０１Ｎ ３／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンからの排ガスの流路である排ガス流路に配置される一体型排気熱回収装置であって、
前記排ガス流路の下流側に向かう流下方向に延びる筒状の部位であり、前記排ガスを浄化する浄化装置が配置される配置部と、
前記排ガスの熱を流体に伝達させる熱交換器を有し、前記配置部の前記下流側に配置された熱交換部と、
前記配置部から流出した前記排ガスを前記熱交換部に流入させる排ガス制御部と、を備え、
前記熱交換器は、
前記流下方向に沿って重なった状態で配置された扁平な部位であり、前記流体の流路である熱交換流路を内部に有する円弧状の複数のプレートと、
前記複数のプレートの前記熱交換流路の一端を繋ぐ部位であって、前記流下方向の側方に向かって開口する入口から流入した前記流体を、前記熱交換流路に流入させる入口部と、
前記複数のプレートの前記熱交換流路の他端を繋ぐ部位であって、前記流下方向の側方に向かって開口する出口から、前記熱交換流路を流下した前記流体を流出させる出口部と、を備え、
前記排ガス制御部は、
前記配置部の前記下流側の端部から前記流下方向に延びる筒状の部位である接続部と、
前記接続部の前記下流側の端部から前記流下方向に延びる筒状の部位であって、前記接続部よりも細い縮小部と、
前記排ガスを前記熱交換部に誘導する誘導部と、を有し、
前記熱交換部は、前記縮小部の側方に配置されており、
前記誘導部は、前記縮小部に流入した前記排ガスを前記縮小部の側方に流出させることで、前記排ガスを前記熱交換部に誘導し、
前記入口部の外面において、入口を挟んで対面する２つの面を接続面とし、前記出口部の外面において、出口を挟んで対面する２つの面を接続面とし、
前記入口部の一方の前記接続面と、前記出口部の一方の前記接続面とから突出し、前記流下方向に沿って重なる前記複数のプレートが設けられると共に、前記入口部の他方の前記接続面と、前記出口部の他方の前記接続面とから突出し、前記流下方向に沿って重なる前記複数のプレートが設けられ、一方の前記接続面から突出する前記複数のプレートと、他方の前記接続面から突出する前記複数のプレートとにより、前記縮小部の側方を囲む
一体型排気熱回収装置。

【請求項2】

請求項１に記載の一体型排気熱回収装置において、
一方の前記接続面から突出する前記複数のプレートの各々は、他方の前記接続面から突出する前記複数のプレートのいずれかと対面し、且つ、対面する前記プレートと共に環状に配置され、
環状に配置された２つの前記プレートの外周の径は、前記浄化装置の幅以下である
一体型排気熱回収装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の一体型排気熱回収装置において、
前記縮小部は、前記熱交換部が側方に配置された部位の前記下流側に位置する流入口を有し、
前記誘導部は、前記縮小部における前記流入口の前記下流側に位置する誘導位置を閉鎖
し、前記誘導位置に到達した前記排ガスを前記流下方向の反対側に向けて移動させ、さらに、前記流入口から前記縮小部の側方に前記排ガスを流出させることで、前記排ガスを前記熱交換部に誘導する
一体型排気熱回収装置。

【請求項4】

請求項３に記載の一体型排気熱回収装置において、
前記誘導部は、前記誘導位置を開閉するバルブであり、前記誘導位置を閉鎖することで、前記排ガスを前記熱交換部に誘導する
一体型排気熱回収装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、車両のエンジン等の排ガスを浄化する浄化装置と、排ガスの熱を回収する排気熱回収装置とを一体化することができる一体型排気熱回収装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両のエンジンからの排ガスの熱を冷却水等に伝達する熱交換を行う排気熱回収装置が知られている。ここで、排気熱回収装置が搭載されていない車両に新たに排気熱回収装置を搭載する場合等には、排気熱回収装置の配置スペースの確保が困難となる。このため、排気熱回収装置の小型化が求められる。しかし、このような場合であっても、燃費の向上のため、排気熱回収装置には、高い効率での熱交換が求められる。これに対し、特許文献１には、排ガスと冷却水との間で熱交換を行う熱交換器を、排気マニホールドに一体に設けることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−１６３７７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１の熱交換器では、単に、熱交換器の側面から冷却水の流入及び流出が行われる。つまり、該熱交換器では、冷却水の流れが適切に制御されていない。このため、熱交換器の内部で冷却水の流れに偏りが生じる恐れがある。その結果、熱交換の効率が低くなる恐れがある。

【0005】

本開示の一側面においては、熱交換の効率を良好にしつつ、排熱回収装置等の配置を容易にすることが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一側面の一体型排気熱回収装置は、エンジンからの排ガスの流路である排ガス流路に配置される。一体型排気熱回収装置は、配置部と、熱交換部と、排ガス制御部とを備える。配置部は、排ガス流路の下流側に向かう流下方向に延びる筒状の部位であり、排ガスを浄化する浄化装置が配置される。熱交換部は、排ガスの熱を流体に伝達させる熱交換器を有し、配置部の下流側に配置される。排ガス制御部は、配置部から流出した排ガスを熱交換部に流入させる。

【0007】

また、熱交換器は、複数のプレートと、入口部と、出口部とを備える。複数のプレートは、流下方向に沿って重なった状態で配置された扁平な部位であり、流体の流路である熱交換流路を内部に有する。また、入口部は、複数のプレートの熱交換流路の一端を繋ぐ部位であって、流下方向の側方に向かって開口する入口から流入した流体を、これらの熱交換流路に流入させる。また、出口部は、複数のプレートの熱交換流路の他端を繋ぐ部位であって、流下方向の側方に向かって開口する出口から、これらの熱交換流路を流下した流体を流出させる。

【0008】

このような構成によれば、流下方向に重ねて配置された複数のプレートにより、排ガスの熱を流体に伝達する熱交換が行われる。複数のプレートの内部の熱交換流路の一端では、同一の入口から流体が流入する。また、これらの熱交換流路の他端に到達した流体は、同一の出口から外部に流出する。そして、入口及び出口は、流下方向の側方に向かって開口している。このため、各熱交換流路と入口との間の距離のばらつき、及び、各熱交換流路と出口との間の距離のばらつきを抑制可能となる。したがって、各熱交換流路における流体の流れをより均一化することができる。

【0009】

また、上記構成によれば、排ガスと流体との間で熱交換を行う排気熱回収装置と排ガスの浄化装置とが一体化される。このため、排気熱回収装置等の配置スペースを縮小可能となる。さらに、各プレートへの入口及び出口が流下方向に向かって開口している場合に比べ、一体型排気熱回収装置の流下方向の長さを抑制できる。その結果、一体型排気熱回収装置の配置位置をより柔軟に定めることが可能となる。

【0010】

したがって、熱交換の効率を良好にしつつ、排熱回収装置等の配置を容易にすることができる。
本開示の一側面の一体型排気熱回収装置において、排ガス制御部は、接続部と、縮小部と、誘導部とを有しても良い。接続部は、配置部の下流側の端部から流下方向に延びる筒状の部位であっても良い。また、縮小部は、接続部の下流側の端部から流下方向に延びる筒状の部位であって、接続部よりも細い部位であっても良い。また、誘導部は、排ガスを熱交換部に誘導しても良い。また、熱交換部は、縮小部の側方に配置されていても良い。そして、誘導部は、縮小部に流入した排ガスを縮小部の側方に流出させることで、排ガスを熱交換部に誘導しても良い。

【0011】

浄化装置を通過した排ガスは、流速及び進路が不均一となる。これに対し、上記構成によれば、浄化装置を通過した排ガスの流路が縮小部にて狭められる。このため、縮小部を流下する排ガスの流速が向上する。この時、排ガスの流速及び進路がより均一になる。そして、このような排ガスを集合部の側方に流出させることで、排ガスが熱交換部に誘導される。このため、熱交換部に向かう排ガスの流速、及び、熱交換部を流下する排ガスの流速が向上する。これにより、熱交換部の排ガスの温度がより高温に保たれる。したがって、熱交換の効率が向上する。

【0012】

本開示の一側面の一体型排気熱回収装置において、縮小部は、熱交換部が側方に配置された部位の下流側に位置する流入口を有しても良い。そして、誘導部は、縮小部における流入口の下流側に位置する誘導位置を閉鎖し、誘導位置に到達した排ガスを流下方向の反対側に向けて移動させ、さらに、流入口から縮小部の側方に排ガスを流出させることで、排ガスを熱交換部に誘導しても良い。

【0013】

このような構成によれば、縮小部を高速に流下する排ガスの進路が反転され、流入口から縮小部の側方に流出する。これにより、排ガスが熱交換部に誘導される。このため、熱交換部に向かう排ガスの流速、及び、熱交換部を流下する排ガスの流速がより向上する。その結果、熱交換部の排ガスの温度がより一層高温に保たれる。したがって、熱交換の効率がより向上する。

【0014】

本開示の一側面の一体型排気熱回収装置において、誘導部は、誘導位置を開閉するバルブであり、誘導位置を閉鎖することで、排ガスを熱交換部に誘導しても良い。
このような構成によれば、排ガスと流体との間の熱交換を行うか否かの切り換えが可能となる。また、縮小部の側面に、熱交換部に繋がる流入口が設けられている。このため、誘導位置を開放した場合、排ガスは熱交換部に向かい難くなる。したがって、必要以上に熱交換が行われるのを抑止できる。

【0015】

本開示の一側面の一体型排気熱回収装置において、プレートは、縮小部の側方を取り囲んだ状態で、流下方向に沿って重なった状態で配置されていても良い。
このような構成によれば、接続部よりも細い縮小部の側方のスペースを有効活用できる。このため、熱交換器等をコンパクトに収容可能となる。したがって、一体型排気熱回収装置の小型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施形態の一体型排気熱回収装置における上流側排気管、下流側排気管、熱交換室、熱交換器、閉鎖状態のバルブ装置、及び、シェル部材等を側方から見た際の断面図である。

【図2】図２Ａは、本実施形態の熱交換器の正面図である。図２Ｂは、本実施形態の熱交換器の側面図である。

【符号の説明】

【0017】

１…一体型排気熱回収装置、２…上流側排気管、２０…配置部、２１…浄化装置、３…下流側排気管、３０…接続部、３１…集合部、４…熱交換室、４０…熱交換器、４１…結合部材、４１ａ…接続面、４１ｂ…開口部、４２…プレート、４２ａ…熱交換流路、５…仕切り部材、５０…筒状部、５１…仕切り部、５２…流入経路、５２ａ…流入口、５３…流出口、５５…開口、６…バルブ装置、６０…弁体、７…シェル部材、１００…排ガス、１１０…冷却液。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本開示の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本開示の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

【0019】

［全体の構成の説明］
本実施形態の一体型排気熱回収装置１は、例えば、エンジンを有する車両等の移動体に搭載される（図１）。一体型排気熱回収装置１は、エンジン等の排ガスを浄化する浄化装置と、排ガスの熱を回収する排気熱回収装置とが一体化されて構成される。一体型排気熱回収装置１は、エンジン等の排ガスの流路である排ガス流路に配置される。換言すれば、一体型排気熱回収装置１は、排ガス流路の一部の区間を内部に有する。以後、排ガス流路の上流側を単に上流側と、排ガス流路の下流側を単に下流側と記載する。

【0020】

一体型排気熱回収装置１では、高温の流体である排ガス１００とエンジンの冷却液との間で熱交換が行われる。つまり、排ガス１００の熱がエンジンの冷却液に伝達される。これにより、排ガス１００から熱が回収される。なお、冷却液は、例えば、冷却水又は油液であっても良い。

【0021】

また、一体型排気熱回収装置１は、浄化装置２１を有する。浄化装置２１は、排ガス１００を浄化する。浄化装置２１は、例えば、外形が円柱状の触媒又はフィルタ等であっても良い。なお、このような触媒等は、内部に、高さ方向に延びる排ガス１００の流路を多数有する。触媒は、排ガス１００を酸化又は還元させる。これにより、排ガス１００が浄化される。具体的には、触媒とは、例えば酸化触媒であっても良い。酸化触媒は、例えば、ディーゼルエンジンからの排ガス１００に含まれる一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化炭素（ＣＯ）、又は、炭化水素（ＨＣ）等の物質を酸化させる。また、触媒とは、例えばＳＣＲ触媒（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）であっても良い。ＳＣＲ触媒は、例えば、ディーゼルエンジンからの排ガス１００に含まれるＮＯｘを還元する。また、フィルタとは、例えば、排ガス１００のＰＭ（粒子状物質）を補足して燃焼させるものであっても良い。

【0022】

また、一体型排気熱回収装置１は、上流側排気管２、下流側排気管３、熱交換室４、仕切り部材５、バルブ装置６、及び、シェル部材７等を有する。
上流側排気管２は、両端が開口した円筒状の部材である。上流側排気管２は流下方向に延びる。流下方向とは、排ガス流路の下流側に向かう方向である。上流側排気管２の内側の空間は、排ガス１００の流路となる。上流側排気管２の上流側の開口（以後、入口）は、エキゾーストマニホールド等に繋がっている。エキゾーストマニホールドとは、エンジンからの排ガスが流入する部材である。上流側排気管２は、配置部２０を有する。配置部２０は、上流側排気管２の入口から所定距離を隔てた位置から下流側の開口（以後、出口）にわたる部位である。配置部２０は、上流側排気管２の入口周辺に比べ径が大きい。配置部２０には、浄化装置２１が配置される。

【0023】

シェル部材７は、両端が開口した円筒状の部材である。シェル部材７は、流下方向に延びる。シェル部材７の内側の空間は、上流側排気管２の下流側の排ガス１００の流路となる。シェル部材７の内側の空間には、下流側排気管３、熱交換室４、仕切り部材５、及び、バルブ装置６等が配置される。

【0024】

下流側排気管３は、両端が開口した円筒状の部位である。下流側排気管３は、流下方向に延びる。下流側排気管３の内側の空間は、排ガス１００の流路となる。下流側排気管３の上流側の開口（以後、入口）は、上流側排気管２の出口（換言すれば、配置部２０の下流側の端部）に繋がっている。下流側排気管３の入口は、配置部２０に配置された浄化装置２１に対面した状態になる。

【0025】

また、下流側排気管３は、接続部３０及び集合部３１の２つの区間を有する。接続部３０は、下流側排気管３の入口から延びる区間である。接続部３０は、下流側に向かうにつれ径が小さくなっている。換言すれば、接続部３０は、下流側に向かって細くなっている。接続部３０は、配置部２０と集合部３１とを繋ぐ。一方、集合部３１は、接続部３０の下流側の端部から流下方向に延びる区間である。集合部３１は、径が略一定となっている。また、集合部３１は、配置部２０よりも細い。

【0026】

熱交換室４は、集合部３１の側方を取り囲む環状の空間である。熱交換室４は、上流側排気管２（換言すれば、配置部２０）の下流側に位置する。熱交換室４は、接続部３０と、集合部３１と、シェル部材７と、仕切り部材５の仕切り部５１（詳細は後述する）等とに囲まれた空間である。熱交換室４には、後述する熱交換器４０が配置される。熱交換器４０により、排ガス１００の熱が冷却液に伝達される。

【0027】

仕切り部材５は、筒状部５０及び仕切り部５１等を有する。
筒状部５０は、円筒状の部位である。筒状部５０は、集合部３１における下流側の開口（以後、出口）周辺の部位を側方から覆う。また、筒状部５０は、集合部３１の出口の下流側の空間を側方から覆う。筒状部５０は、集合部３１の側面との間に隙間を有した状態で配置される。該隙間は、熱交換室４への流入経路５２となる。また、集合部３１における出口を囲む縁部と、筒状部５０の側面の内側との間が、流入経路５２の入口である流入口５２ａとなる。流入経路５２は、下流側排気管３の出口の周囲、及び、下流側排気管３の出口周辺の側面を取り囲む状態で配置される。また、流入口５２ａは、下流側排気管３の出口の周囲を取り囲む状態で配置される。また、筒状部５０の下流側の開口（以後、出口５５）は、バルブ装置６の弁体６０により開閉される。筒状部５０の出口５５の周囲には、緩衝部材５４が配置されている。緩衝部材５４は、出口５５の周囲を取り囲む。緩衝部材５４により、弁体６０が出口５５を閉鎖する際の衝撃が緩和される。なお、緩衝部材５４は、例えば、ワイヤメッシュであっても良い。ワイヤメッシュとは、ステンレス等の金属製のワイヤ状の部材を編み込んで構成された部材である。

【0028】

また、仕切り部５１は、筒状部５０の上流側の端部に位置するフランジ状の部位である。換言すれば、仕切り部５１は、筒状部５０の上流側の開口の外縁から側方に突出する板状の部位である。仕切り部５１は、筒状部５０の上流側の開口の周囲を取り囲む環状の部位である。仕切り部５１は、熱交換室４の下流側の端部を覆っている。仕切り部５１は、その外周をなす縁部とシェル部材７の側面の内側との間に隙間を有した状態で配置される。該隙間は、熱交換室４からの排ガス１００の流出口５３となる。流出口５３は、シェル部材７の側面の内側に沿って、集合部３１及び仕切り部材５等を取り囲んだ状態で配置される。

【0029】

バルブ装置６は、弁体６０により筒状部５０の出口５５を開閉する。弁体６０は、図示しないばね及びアクチュエータ等により作動される。バルブ装置６により筒状部５０の出口５５が閉鎖されている時、排ガス１００は、出口５５に到達すると、弁体６０に衝突して流下方向の反対側に移動する。そして、排ガス１００は、熱交換室４への流入経路５２に流入する。この時、排ガス１００は、集合部３１及び筒状部５０の内部からラジアル方向に広がりながら流入経路５２に流入する。そして、排ガス１００は、流入経路５２を流下方向の反対側に向かって流下する。その後、排ガス１００は、流入経路５２を通過して熱交換室４に流入する。熱交換室４では、排ガス１００が熱交換器４０のプレート４２と接触する。これにより、排ガス１００の熱が冷却液に伝達される。その後、排ガス１００は、流出口５３から熱交換室４の外部に流出する。そして、排ガス１００は、下流側に向かって流下し、シェル部材７の下流側の開口（以後、出口）から外部に流出する。

【0030】

一方、バルブ装置６により出口５５が開放されている時、排ガス１００は、筒状部５０の下流側の端部に到達すると、出口５５を通過する。その後、シェル部材７の出口から外部に流出する。

【0031】

なお、バルブ装置６を設けず、常時筒状部５０の出口５５を閉鎖しても良い。これにより、排ガス１００が常時熱交換室４に誘導される。
［熱交換器の構成の説明］
次に、熱交換器４０について説明する（図２Ａ，２Ｂ）。熱交換器４０は、２つの結合部材４１、及び、複数のプレート４２等を有する。

【0032】

複数のプレート４２は、同じ部材となっている。以下、複数のプレート４２のうち１つのプレート４２に着目して説明する。プレート４２は、帯状の部材である。換言すれば、プレート４２は、幅が略一定である扁平な細長い部材である。プレート４２は、幅方向に湾曲しており、半円の円弧状になっている。プレート４２は、内部に、冷却液１１０が流下する空間である熱交換流路４２ａを有する。熱交換流路４２ａは、プレート４２の一端から他端にかけて延びている。プレート４２の両端には、熱交換流路４２ａに繋がる開口が設けられている。

【0033】

結合部材４１は、細長い略直方体形状の部位である。結合部材４１は、開口部４１ｂ及び２つの接続面４１ａを有する。開口部４１ｂは、結合部材４１における長手方向に延びる外面（長手外面）のうちの１つに設けられている。開口部４１ｂは、結合部材４１の長手方向に延びる細長い形状となっている。また、開口部４１ｂが設けられた長手外面を挟んで対面する２つの長手外面が、接続面４１ａとなっている。

【0034】

各接続面４１ａには、プレート４２を接続する接続口がＮ個（Ｎは２以上の整数）設けられている。なお、本実施形態では、一例として、Ｎ＝５となっている。これらの接続口は、等間隔で配置されている。これらの接続口は、結合部材４１の長手方向に沿って並んでいる。換言すれば、これらの接続口は、開口部４１ｂに沿って配されている。１つの接続口には、１つのプレート４２の端部を接続可能となっている。プレート４２の端部を接続口に向けて押圧することで、接続口とプレート４２の端部とが接続される。

【0035】

また、結合部材４１は、内部に冷却液１１０の流路を有する。該流路は、結合部材４１の長手方向に延びている。接続口及び開口部４１ｂは、該流路に繋がる。
各結合部材４１における各接続面４１ａのＮ個の接続口には、それぞれ、プレート４２の端部が接続される。この時、各接続面４１ａの接続口に接続されたＮ個のプレート４２は、該接続面４１ａから同方向に突出した状態となる。また、この時、各プレート４２は、結合部材４１の開口部４１ｂの反対側に向かって湾曲した状態となる。

【0036】

熱交換器４０では、２つのプレート４２が、２つの結合部材４１を挟んで対面した状態で配置される。以下、２つのプレート４２（２つで一組のプレート４２）に着目して説明する。各結合部材４１は、この２つのプレート４２の端部同士を繋ぐ。換言すれば、各結合部材４１は、２つのプレート４２の熱交換流路４２ａの端部同士を繋ぐ。２つのプレート４２は、環状に配置される。また、２つのプレート４２は、集合部３１の側方を取り囲んだ状態で配置される。また、２つの結合部材４１、及び、２つのプレート４２は、それぞれ、線対称に配置される。

【0037】

そして、このような２つのプレート４２からなる組が、流下方向に沿ってＮ個重なった状態で配置される。換言すれば、各組のプレート４２が、流下方向に積層された状態となる。各層のプレート４２は、隣接する層のプレート４２に対し、隙間を有した状態となる。また、結合部材４１の開口部４１ｂは、対面する２つのプレート４２からなる環の外側を向いた状態となる。換言すれば、結合部材４１の開口部４１ｂは、流下方向に延びる集合部３１の側方に向かって開口した状態となる。この時、開口部４１ｂは、各プレート４２の熱交換流路４２ａの端部に対し、集合部３１の側方側に位置する。換言すれば、開口部４１ｂの内側（冷却液１１０の流路側）に、各プレート４２の熱交換流路４２ａの端部が位置する。

【0038】

２つのプレート４２で形成される外周の直径は、円柱状の浄化装置２１の幅（換言すれば、浄化装置２１における流下方向に直交する円形の断面の直径）以下となっている。換言すれば、各組に含まれる２つのプレート４２からなる環の外周の直径は、浄化装置２１の幅以下となっている。

【0039】

また、結合部材４１の開口部４１ｂは、結合部材４１の内部の流路を介して、各接続面４１ａの全ての接続口に繋がっている。このため、各結合部材４１の開口部４１ｂは、結合部材４１に接続された全てのプレート４２の熱交換流路４２ａに繋がった状態となる。換言すれば、各プレート４２の熱交換流路４２ａは、共通の開口部４１ｂに繋がっている。

【0040】

そして、各結合部材４１の開口部４１ｂは、エンジン等に繋がる冷却液１１０の流路に接続される。一方の結合部材４１（以後、入口部）の開口部４１ｂは、各プレート４２の熱交換流路４２ａに冷却液１１０の入口となる。換言すれば、該開口部４１ｂは、各プレート４２の熱交換流路４２ａへの共通の入口となる。また、他方の結合部材４１（以後、出口部）の開口部４１ｂは、各プレート４２の熱交換流路４２ａからの冷却液１１０の出口となる。換言すれば、該開口部４１ｂは、各プレート４２の熱交換流路４２ａからの共通の出口となる。

【0041】

入口に到達した冷却液１１０は、入口部の内部に流入する。入口の両側には、接続面４１ａが位置する。また、各接続面４１ａでは、接続口が等間隔に配置されている。このため、冷却液１１０が一部のプレート４２の熱交換流路４２ａに偏って流入するのを抑制できる。そして、冷却液１１０は、各プレート４２の熱交換流路４２ａを通過すると、出口部の接続口から出口部の内部に流入する。その後、冷却液１１０は、出口から冷却液１１０の流路に流出する。

【0042】

［効果］
本実施形態の一体型排気熱回収装置１では、流下方向に積層された複数のプレート４２により、排ガス１００と冷却液１１０との間の熱交換が行われる。複数のプレート４２は、２つの結合部材４１に接続されている。また、各プレート４２の熱交換流路４２ａの一端には、一方の結合部材４１の開口部４１ｂ（入口）から冷却液１１０が流入する。熱交換流路４２ａの他端を通過した冷却液１１０は、他方の結合部材４１の開口部４１ｂ（出口）から外部に流出する。そして、冷却液１１０の入口及び出口は、流下方向の側方に向かって開口している。このため、各層のプレート４２における熱交換流路４２ａと入口との間の距離のばらつき、及び、熱交換流路４２ａと出口との間の距離のばらつきを抑制できる。したがって、各層のプレート４２における冷却液１１０の流れをより均一化することができる。

【0043】

また、本実施形態によれば、排ガス１００と冷却液１１０との間で熱交換を行う排気熱回収装置と排ガスの浄化装置２１とが一体化される。このため、排気熱回収装置等の配置スペースを縮小可能となる。さらに、冷却液１１０の入口及び出口が流下方向に開口している場合に比べ、一体型排気熱回収装置１の流下方向の長さを抑制できる。その結果、一体型排気熱回収装置１の配置位置をより柔軟に定めることが可能となる。

【0044】

したがって、熱交換の効率を良好にしつつ、排熱回収装置等の配置を容易にすることができる。
さらに、排気熱回収装置と浄化装置２１とが一体になっているため、これらのハウジングを一体的に構成することができる。このため、部品数を抑えることができる。

【0045】

また、一体型排気熱回収装置１の流下方向の長さが抑制された結果、一体型排気熱回収装置１を、排ガス流路のより上流側に配置可能となる。このため、より高温の排ガスとの間で熱交換を行うことができる。その結果、熱交換の効率を向上させることが可能となる。

【0046】

また、熱交換器４０の複数のプレート４２には、複数のプレート４２が積層される流下方向の側方から冷却液の出し入れが行われる。このため、複数のプレート４２の構造を同一にすることが可能となる。

【0047】

また、浄化装置２１を通過した排ガス１００は、流速及び進路が不均一となる。これに対し、本実施形態の一体型排気熱回収装置１では、浄化装置２１を通過した排ガス１００の流路が、集合部３１及び筒状部５０にて狭められる。このため、集合部３１等を流下する排ガス１００の流速が向上する。この時、排ガス１００の流速及び進路がより均一になる。そして、このような排ガス１００を集合部３１の側方に流出させることで、排ガス１００が熱交換室４に誘導される。このため、流入経路５２及び熱交換室４を流下する排ガス１００の流速が向上する。これにより、熱交換室４の排ガス１００の温度がより高温に保たれる。したがって、熱交換の効率が向上する。

【0048】

また、本実施形態の一体型排気熱回収装置１では、集合部３１及び筒状部５０を高速に流下する排ガス１００の進路が反転され、流入経路５２に流出する。このため、流入経路５２及び熱交換室４を流下する排ガス１００の流速がより向上する。また、この時、排ガス１００は、ラジアル方向に広がりながら流入経路５２に流入する。このため、排ガス１００が、特定の領域に偏った状態で熱交換室４に流入するのを抑制できる。その結果、熱交換室４の排ガス１００の温度がより一層高温に保たれる。したがって、熱交換の効率がより向上する。

【0049】

また、本実施形態の一体型排気熱回収装置１では、バルブ装置６により筒状部５０の出口５５を開閉可能となっている。このため、熱交換を行うか否かの切り換えが可能となる。また、集合部３１の側方に、熱交換室４への流入経路５２の入口である流入口５２ａが設けられている。このため、出口５５を開放した場合、排ガス１００は熱交換室４に流入し難くなる。したがって、必要以上に熱交換が行われるのを抑止できる。

【0050】

また、本実施形態の一体型排気熱回収装置１では、集合部３１の側方を取り囲んだ状態で、熱交換器４０のプレート４２が配置される。このため、集合部３１の側方のスペースを有効活用できる。これにより、熱交換器４０等をコンパクトに収容可能となる。したがって、一体型排気熱回収装置１の小型化が可能となる。

【0051】

さらに、２つのプレート４２で形成される外周の直径は、浄化装置２１の幅以下となっている。このため、シェル部材７の形状が一体型排気熱回収装置１の幅方向に突出するのを抑制できる。

【0052】

また、積層された熱交換器４０の各プレート４２は、同一の構造となっている。そして、各層では、２つのプレート４２が集合部３１の側方を取り囲んで環状に配置されている。また、２つのプレート４２は、線対称に配置される。このため、各層における２つのプレート４２の冷却液１１０の流れを、より一層均一化できる。その結果、熱交換の効率を向上させることができる。

【0053】

［他の実施形態］
（１）本実施形態の一体型排気熱回収装置１の上流側排気管２、下流側排気管３、仕切り部材５の筒状部５０、シェル部材７等は、円筒状となっている。しかしながら、これに限らず、これらの部材は、円筒状以外の筒状の形状となっていても良い。

【0054】

（２）本実施形態の一体型排気熱回収装置１では、集合部３１及び筒状部５０にて排ガス１００の流路が狭められる。そして、筒状部５０の出口５５にて排ガス１００の進路を反転させることで、排ガス１００を熱交換室４に誘導している。

【0055】

しかし、排ガスの流路が狭めたり、排ガスの進路を反転させたりすること無く排ガスを熱交換室に誘導しても良い。例えば、熱交換室の上流側で排ガスの進路を調整し、排ガスを熱交換室に誘導しても良い。具体的には、例えば、浄化装置２１が配置された配置部２０の下流側に隣接して熱交換室を配置しても良い。そして、配置部２０を通過した排ガスが、そのまま熱交換室に流入するようにしても良い。また、例えば、配置部２０と熱交換室との間にバルブ装置を設けても良い。そして、バルブ装置により、排ガスを、熱交換室に向かう流路と、熱交換室に進入せずにシェル部材７の出口に向かう流路とのうちのいずれかに誘導しても良い。

【0056】

（３）本実施形態では、熱交換器４０のプレート４２の形状は、半円の円弧状となっている。しかし、プレートの形状はこれに限らず、帯状部材を幅方向に屈曲又は湾曲した形状（例えば、Ｌ字状やＵ字状）とすることができる。このような場合でも、本実施形態と同様にして、結合部材４１を用いて、集合部３１を側方から取り囲んだ状態でプレートを配置することができる。

【0057】

また、上記（２）のように、排ガスの進路を反転させること無く排ガスを熱交換室に誘導する場合、集合部３１の側方を取り囲んだ状態でプレートを配置する必要は無い。そして、このような場合には、プレートの形状は、帯状に限らず、例えば、円形又は多角形等、様々な扁平な形状とすることができる。このような場合には、プレートの形状又は配置位置等に応じて、各プレートの熱交換流路を繋ぐ結合部材の接続口の位置や形状等を調整するのが好適である。無論、このような場合であっても、結合部材の開口部は、プレートが積層される方向である流下方向の側方に向かって開口した状態で配置される。この時、開口部は、各プレートの熱交換流路の端部に対し、流下方向の側方側に位置する。換言すれば、開口部の内側（冷却液の流路側）に、各プレートの熱交換流路の端部が位置する。

【0058】

［特許請求の範囲との対応］
上記実施形態の説明で用いた用語と、特許請求の範囲の記載に用いた用語との対応を示す。

【0059】

下流側排気管３、仕切り部材５、バルブ装置６、及び、シェル部材７が、排ガス制御部の一例に、熱交換室４が熱交換部の一例に相当する。
また、筒状部５０の出口５５の周辺の部分、及び、集合部３１が、縮小部の一例に相当する。また、バルブ装置６が誘導部の一例に、出口５５が誘導位置の一例に、冷却液が流体の一例に相当する。

【図1】

【図2】