特許 7453003 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】

(24)【登録日】2024-03-11

(45)【発行日】2024-03-19

(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 20060101AFI20240312BHJP

   F01N 13/08 20100101ALI20240312BHJP

【ＦＩ】

F01N5/02 C

F01N13/08 B

F01N5/02 G

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020009237

(22)【出願日】2020-01-23

(65)【公開番号】P2021116712

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2022-07-29

(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】名古屋国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】山口 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】大上 裕久

【審査官】鷲巣 直哉

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／１２６１２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－０８５２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１９０４３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０７１３１４７１（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ５／０２

Ｆ０１Ｎ １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両のエンジンからの排ガスの流路に配置される一体型排気熱回収装置であって、
前記排ガスの浄化装置を配置可能なケース部材と、
前記浄化装置を通過した前記排ガスを流下させる流路を囲む縮小部と、
前記縮小部の下流側の開口である出口から軸方向に延び、前記出口から流出した前記排ガスの流路を形成する配置部と、
前記排ガスと流体との熱交換を行うため、前記流体の流路である熱交換流路が内部に形成された部材であって、前記配置部の側方で、前記配置部を囲むように、前記軸方向に沿って並んで配置される部材である複数のプレートと、
前記複数のプレートよりも下流側の位置であって前記配置部の側方の位置から、前記配置部よりも下流側の位置まで延びる筒状の部位である外側部と、
前記配置部を囲むように前記外側部の側方に広がり、前記複数のプレートの下流側に位置する仕切り部と、
前記外側部の下流側の開口を開閉することで、前記浄化装置を通過した前記排ガスの進路を切り替えるよう構成されたバルブ部と、
前記複数のプレートを囲む外殻部材と、を備え、
前記複数のプレートの各々は、扁平な円環状の形状であると共に、円錐状であり、厚さ方向に対面する２つの面を有し、隣接する２つの前記プレートは、前記面が対面するように並び、
前記縮小部における少なくとも前記出口を含む部分は、前記出口に向かうに従い前記排ガスの流路の幅が狭くなるように、前記軸方向に直交する基準面に対し傾斜しており、
前記縮小部の少なくとも前記出口を含む部分における、軸線を含み且つ前記軸線に平行な断面と、前記複数のプレートの前記断面と、前記仕切り部の前記断面とは、略平行に広がり、前記軸線とは、前記縮小部の前記出口の中心を通過し、前記軸方向に延びる線である
一体型排気熱回収装置。

【請求項2】

請求項１に記載された一体型排気熱回収装置であって、
前記ケース部材の下流側の開口と、前記縮小部における上流側の開口との間の前記排ガスの流路を囲む第１接続部材をさらに備える
一体型排気熱回収装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載された一体型排気熱回収装置であって、
前記外殻部材の下流側の開口と、前記一体型排気熱回収装置の下流側にて前記排ガスの流路を形成する下流側部材における上流側の開口との間の前記排ガスの流路を囲む第２接続部材をさらに備える
一体型排気熱回収装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載された一体型排気熱回収装置であって、
前記複数のプレートの各々は、前記熱交換流路に沿って延び、前記熱交換流路を間に挟んで当該プレートの厚さ方向に沿って対面する第１及び第２部材を有し、
前記第１及び第２部材の各々は、
円環状の本体部と、
前記本体部の内周側に位置し、前記プレートの内周縁に沿って延びる内側縁部と、
前記本体部の外周側に位置し、前記プレートの外周縁に沿って延びる外側縁部と、
を有し、
前記第１部材の前記内側縁部と前記第２部材の前記内側縁部とが接合されており、
前記第１部材の前記外側縁部と前記第２部材の前記外側縁部とが接合されている
前記内側縁部は、当該内側縁部を含む前記プレートにおける前記第１及び第２部材の前記本体部と、略平行に広がるか、又は、略同一平面上に広がり、
前記外側縁部は、当該外側縁部を含む前記プレートにおける前記第１及び第２部材の前記本体部と、略平行に広がるか、又は、略同一平面上に広がる
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させ得る一体型排気熱回収装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示されている一体型排気熱回収装置は、排ガスの浄化装置の下流側に位置する部位であって、下流に向かうに従い縮径するテーパ状の部位である接続部と、接続部の出口から下流側に真っ直ぐに延びるパイプ状の集合部とを備える。また、集合部の側方を囲む複数のプレートが設けられており、各プレートには、エンジンの冷却液の流路が形成されている。また、集合部の出口の下流側には、バルブが設けられている。

【0003】

浄化装置を通過し、有害物質が除去された排ガスは、接続部を経て集合部に流入した後、集合部の出口に到達する。そして、バルブが閉鎖されている場合には、集合部の出口から流出した排ガスは、集合部の側方に流出して複数のプレートへと向かう。その後、排ガスが複数のプレートと接触することで、排ガスと、複数のプレートを流れるエンジンの冷却液との間で熱交換が行われ、排ガスの熱が回収される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】ＷＯ２０１７／１２６１２４

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

また、特許文献１の一体型排気熱回収装置では、各プレートは、排ガスの流下方向に対し直交する向きに配置されている。また、テーパ状の接続部は、下流側に向かうに従い縮径する傾斜部を有すると共に、傾斜部の下流側の端部には、出口を囲むように、排ガスの流下方向に直交する平面部が設けられている。そして、該平面部が、最上流側のプレートを支持する。

【0006】

しかしながら、接続部における傾斜部と最上流側のプレートとの間に余分な隙間が生じており、一体型排気熱回収装置の小型化が妨げられていた。また、接続部における出口周辺の平面部により、排ガスのスムーズな流れが妨げられていた。

【0007】

本開示の一態様においては、排ガスをスムーズに流下させつつ、装置を小型化することが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一態様は、車両のエンジンからの排ガスの流路に配置される一体型排気熱回収装置であって、ケース部材と、縮小部と、配置部と、複数のプレートと、バルブ部と、外殻部材とを備える。ケース部材は、排ガスの浄化装置を配置可能である。縮小部は、浄化装置を通過した排ガスを流下させる流路を囲む。配置部は、縮小部の下流側の開口である出口から軸方向に延び、出口から流出した排ガスの流路を形成する。複数のプレートは、排ガスと流体との熱交換を行うため、流体の流路である熱交換流路が内部に形成された部材であって、配置部の側方で、配置部を囲むように、軸方向に沿って並んで配置される部材である。バルブ部は、浄化装置を通過した排ガスの進路を切り替えるよう構成されている。外殻部材は、複数のプレートを囲む部材である。そして、縮小部における少なくとも出口を含む部分は、出口に向かうに従い排ガスの流路の幅が狭くなるように、軸方向に直交する基準面に対し傾斜している。また、複数のプレートの各々は、縮小部に沿って、基準面に対し傾斜するように配置される。

【0009】

上記構成によれば、縮小部と複数のプレートとが傾斜を有しているため、縮小部とプレートとの間に余分な隙間が生じるのを抑制でき、一体型排気熱回収装置の小型化を図ることができる。また、該傾斜により、縮小部及び各プレート同士の隙間を流下する排ガスの流れをスムーズにすることができる。また、複数のプレートが基準面に沿って広がる場合に比べ、一体型排気熱回収装置の幅を増加させることなく、複数のプレートにおける排ガスと接触する部分の面積を増加させることができ、その結果、排ガスから回収される熱量が増加し得る。これにより、排ガスからの熱回収の性能を落とすこと無く、プレートの数を低減したり、各プレートを小型化したりすることが可能となり、これにより、一体型排気熱回収装置の長さや幅を短縮可能となる。したがって、排ガスをスムーズに流下させつつ、一体型排気熱回収装置を小型化することができる。

【0010】

なお、バルブ部は、複数のプレートよりも下流側に位置する。
上記構成によれば、排ガスを好適に複数のプレートに誘導できる。
また、複数のプレートの各々は、円環状であっても良い。

【0011】

上記構成によれば、複数のプレートの隙間や、複数のプレートの周辺における排ガスの流れが均一化するよう促すことができる。このため、排ガスと流体との間の熱交換の効率が向上し得る。

【0012】

また、一体型排気熱回収装置は、ケース部材の下流側の開口と、縮小部における上流側の開口との間の排ガスの流路を囲む第１接続部材をさらに備えても良い。
上記構成によれば、第１接続部材の構成を変更することで、異なるサイズのケース部材と縮小部とを接続できる。このため、例えば、一体型排気熱回収装置が搭載される車両に応じて、ケース部材のサイズに変更が生じた場合であっても、排気熱回収装置として機能する縮小部、配置部、複数のプレート、バルブ部、及び外殻部材等の変更が不要となり得る。同様に、排気熱回収装置として機能する部位に変更が生じた場合であっても、ケース部材の変更が不要となり得る。したがって、一体型排気熱回収装置の開発又は製造に要するコストを抑制できる。

【0013】

また、一体型排気熱回収装置は、外殻部材の下流側の開口と、一体型排気熱回収装置の下流側にて排ガスの流路を形成する下流側部材における上流側の開口との間の排ガスの流路を囲む第２接続部材をさらに備えても良い。

【0014】

上記構成によれば、第２接続部材の構成を変更することで、異なるサイズの外殻部材と下流側部材とを接続できる。このため、例えば、一体型排気熱回収装置が搭載される車両に応じて、下流側部材のサイズが変更された場合であっても、排気熱回収装置として機能する部位やケース部材の変更が不要となり得る。したがって、一体型排気熱回収装置の開発又は製造に要するコストを抑制できる。

【0015】

また、複数のプレートの各々は、熱交換流路に沿って延び、熱交換流路を間に挟んで当該プレートの厚さ方向に沿って対面する第１及び第２部材を有しても良い。また、第１及び第２部材の各々は、プレートの内周縁に沿って延びる内側縁部と、プレートの外周縁に沿って延びる外側縁部とを有しても良い。そして、第１部材の内側縁部と第２部材の内側縁部とが接合され、第１部材の外側縁部と第２部材の外側縁部とが接合されていても良い。

【0016】

上記構成によれば、プレートを容易に組み立てることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】一体型排気熱回収装置を側面視した断面図である。

【図2】一体型排気熱回収装置の複数のプレートにおける入口部材及び出口部材が設けられた部分を側面視した断面図である。

【図3】プレートにおける下流側の部分の正面図である。

【図4】プレートにおける熱交換流路に直交する断面図である。

【図5】プレートにおける熱交換流路に直交する断面図である。

【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】

［１．全体の構成］
本実施形態の一体型排気熱回収装置１は、エンジンを有する車両に搭載される（図１参照）。また、一体型排気熱回収装置１は、エンジンの排ガスを浄化する浄化装置２０と、排ガスの熱を回収する排気熱回収装置３とを一体化させる装置であり、排ガスの流路に配置される。具体的には、一体型排気熱回収装置１は、ケース部材２と、排気熱回収装置３とを備える。

【0020】

［２．ケース部材］
ケース部材２は、内部に排ガスの流路が形成されていると共に、該流路に排ガスの浄化装置２０を配置可能なパイプ状の部材である。ケース部材２は、一例として、軸方向１０に延び、入口部２１と、本体部２２とを備える（図１参照）。

【0021】

入口部２１は、ケース部材２への排ガスの入口を形成すると共に、該入口から流入した排ガスを本体部２２へと誘導する筒状の部位である。入口部２１は、下流側に向かうに従い拡径されている。

【0022】

本体部２２は、浄化装置２０を配置可能な筒状の部位である。ここで、浄化装置２０は、例えば、円柱状の触媒であっても良い。具体的には、触媒とは、例えば、軸方向１０に延びる排ガスの流路が内部に多数形成されており、これらの流路を通過する排ガスを酸化及び／又は還元させることで、排ガスを浄化するよう構成されていても良い。より詳しくは、触媒とは、例えば、排ガス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酸化触媒であっても良い。また、触媒とは、例えば、排ガス中のＮＯｘを還元するＳＣＲ触媒（Selective Catalytic Reduction）であっても良い。この他にも、浄化装置２０は、例えば、排ガスのＰＭ（粒子状物質）を補足して燃焼させる円柱状のフィルタであっても良い。

【0023】

［３．排気熱回収装置］
排気熱回収装置３は、ケース部材２の下流側に配置されており、高温の排ガスの熱を回収し、エンジンの冷却液に伝達する。なお、冷却液とは、例えば、冷却水又は油液等の流体であっても良い。具体的には、排気熱回収装置３は、ケース部材２の下流側に排ガスの流路を形成しており、該流路を通過する排ガスと冷却液との熱交換を行う。排気熱回収装置３は、縮小部３０と、配置部３３と、外側部３６と、仕切り部３８と、外殻部材４６と、バルブ部４と、複数のプレート５と、第１及び第２接続部材４８、４９と、を備える。

【0024】

［４．縮小部］
縮小部３０は、浄化装置２０（換言すれば、ケース部材２）の下流側に設けられており、浄化装置２０を通過した排ガスを流下させる流路を囲む壁状の部位である（図１、２参照）。また、縮小部３０は、下流に向かうに従い排ガスの流路の幅が狭くなる。以後、縮小部３０の上流側の開口を入口３１、縮小部３０の下流側の開口を出口３２とする。

【0025】

より詳しくは、縮小部３０は、少なくとも出口３２を含む部分が、出口３２に向かうに従い排ガスの流路の幅が狭くなるように、軸方向１０に直交する面（以後、基準面１１）に対し傾斜するように広がる（図１、２参照）。本実施形態では、縮小部３０は、一例として、軸方向１０に延びるテーパ状に形成されており、入口３１の中心から出口３２の中心に延びる軸線１３の方向は、軸方向１０と略一致する。また、縮小部３０は、一例として、入口３１から出口３２に至るまでの全区間が、基準面１１に対し略一定の勾配を有する。なお、縮小部３０における勾配は、適宜定められる。

【0026】

また、縮小部３０の入口３１は、継手状の部位である第１接続部材４８を介して、ケース部材２における下流側の開口である出口２３に接続される。具体的には、第１接続部材４８とは、ケース部材２、縮小部３０、及び外殻部材４６とは別部材として構成された、ケース部材２の出口２３と縮小部３０の入口３１との間の排ガスの流路を囲む壁状の部材である。第１接続部材４８は、上流側の端部がケース部材２における出口２３を囲む縁部に接合され、下流側の端部が縮小部３０の入口３１を囲む縁部に接合される。なお、例えば、第１接続部材４８の下流側の端部を、外殻部材４６の上流側の開口を囲む縁部に接合することで、縮小部３０の入口３１とケース部材２の出口２３とを接続しても良い。

【0027】

［５．配置部］
配置部３３は、縮小部３０の出口３２から軸方向１０に略真っ直ぐに延び、出口３２から流出した排ガスの流路を形成する（図１、２参照）。配置部３３は、一例として、筒状に形成されている。以後、配置部３３における上流側の開口と、下流側の開口とを、それぞれ、入口３４、出口３５と記載する。また、以後、軸方向１０に直交する断面を、単に断面と記載する。配置部３３の断面の中心は、軸線１３の位置と略一致する。

【0028】

［６．外殻部材］
外殻部材４６は、配置部３３の外周面、及び、縮小部３０の外周面を囲む壁状の部位である（図１、２参照）。本実施形態では、外殻部材４６は、一例として、筒状の部材として形成されており、外殻部材４６の断面の中心は、軸線１３の位置と略一致する。また、配置部３３は、外殻部材４６の断面の略中央に位置する。外殻部材４６は、上流側の開口を囲む縁部が、縮小部３０の外周面における入口３１付近の部分に接合されており、外殻部材４６は、該部分から軸方向１０に延びる。

【0029】

また、外殻部材４６は、配置部３３の外周面から離間した状態で配置され、外殻部材４６と配置部３３との間には、熱交換室４２が形成される。熱交換室４２は、配置部３３の側方を囲み、縮小部３０の下流側に隣接する。なお、熱交換室４２の詳細については、後述する。

【0030】

また、外殻部材４６の下流側の開口である出口４７は、第２接続部材４９を介して、下流側部材１２の上流側の開口である入口に接続される。なお、下流側部材１２とは、一体型排気熱回収装置１の下流側にて排ガスの流路を形成するパイプ状の部材であり、排気熱回収装置３を通過した排ガスは、下流側部材１２に流入する。

【0031】

具体的には、第２接続部材４９とは、外殻部材４６及び下流側部材１２とは別部材として構成され、外殻部材４６の出口４７と下流側部材１２の入口との間の排ガスの流路を囲む壁状の部材であり、一例として、テーパ状に形成されている。また、第２接続部材４９は、上流側の端部が外殻部材４６における出口４７を囲む縁部に接合され、下流側の端部が下流側部材１２の入口を囲む縁部に接合される。

【0032】

［７．外側部及び仕切り部］
外側部３６は、配置部３３の外周面を外側から囲むように配置される。本実施形態では、外側部３６は、一例として、軸方向１０に延びる筒状の部位として形成される（図１、２参照）。外側部３６は、縮小部３０から離間して配置される。また、外側部３６は、配置部３３の出口３５の周辺に配置されており、配置部３３から離間している。つまり、外側部３６と配置部３３の外周面との間には、配置部３３を囲むように広がる隙間が形成されている。該隙間は、外側部３６の上流側に位置する熱交換室４２に連通する入口流路４３を形成する。

【0033】

仕切り部３８は、外側部３６の上流側の開口を囲む縁部から、外殻部材４６に向かって広がる壁状の部位である。仕切り部３８は、配置部３３の外周面を囲むように広がっており、熱交換室４２を下流側から塞ぐ。また、仕切り部３８の外周縁と外殻部材４６との間には隙間が形成され、該隙間は、熱交換室４２に連通する出口４４を形成している。

【0034】

また、仕切り部３８は、熱交換室４２を挟んで縮小部３０と対面しており、縮小部３０と同様にして基準面１１に対して傾斜する。本実施形態では、上述したように、縮小部３０はテーパ状に形成されており、仕切り部３８もまた、縮小部３０と同様に傾斜したテーパ状に形成されている。つまり、仕切り部３８は、縮小部３０に対し略平行に広がる。

【0035】

［８．複数のプレート］
複数のプレート５は、熱交換室４２に配置され、排ガスと冷却液との熱交換を行う熱交換器を形成する（図１～３参照）。各プレート５は、閉路に沿って延び、幅が略一定の扁平な帯状の部材である。各プレート５には、冷却液を流下させる熱交換流路５０が形成されており、熱交換流路５０は、プレート５を周回するように延びる。なお、各プレート５は、同様の構成を有している。

【0036】

複数のプレート５は、隣り合うプレート５との間に隙間を有しながら、軸方向１０に沿って並んで熱交換室４２に配置される。また、最上流側のプレート５と縮小部３０との間と、最下流側のプレート５と仕切り部３８との間には、それぞれ、隙間が形成されている。また、各プレート５は、配置部３３の側方で、配置部３３を囲むように配置される。

【0037】

また、各プレート５は、縮小部３０及び仕切り部３８に沿って基準面１１に対し傾斜するように設けられる（図１、２参照）。換言すれば、各プレート５は、内周縁が外周縁よりも軸方向１０に突出するように傾斜している。本実施形態では、一例として、各プレート５は、円環状に形成されている（図３参照）。一方、縮小部３０及び仕切り部３８は、テーパ状に形成されている。このため、各プレート５もまた、縮小部３０及び仕切り部３８と同様に傾斜するテーパ状に形成されている。

【0038】

また、各プレート５の外周縁には、熱交換流路５０への冷却液の入口５１と、熱交換流路５０からの冷却液の出口５２とが設けられている（図２参照）。入口５１及び出口５２は、プレート５の中心を挟んで対面する。そして、複数のプレート５は、各入口５１及び各出口５２が、それぞれ、軸方向１０に沿って並ぶように配置される。

【0039】

また、複数のプレート５における各入口５１には、冷却液を各プレート５の熱交換流路５０に流入させる入口部材５３が接続されている。入口部材５３には、冷却液が流入する入口が形成されており、該入口は、各プレート５の入口５１に連通する。一方、複数のプレート５における各出口５２は、各プレート５の熱交換流路５０の冷却液を流出させる出口部材５４が接続されている。出口部材５４は、冷却液を流出させる出口が形成されており、該出口は、各プレートの出口５２に連通する。

【0040】

入口部材５３及び出口部材５４は、それぞれ、外殻部材４６に形成された開口を介して外部に突出するように配置され、入口部材５３の入口、及び、出口部材５４の出口は、外殻部材４６の側方に向かって開口する。そして、冷却液は、入口部材５３の入口を介して各プレート５の入口５１に流入し、各熱交換流路５０を流下する。その後、冷却液は、各熱交換流路５０の出口５２に到達すると、出口部材５４の出口を通過して外部に流出する。

【0041】

［９．バルブ部］
バルブ部４は、浄化装置２０（より詳しくは、配置部３３）を通過した排ガスが複数のプレート５に向かうよう、該排ガスの進路を切り替えるよう構成されている（図１、２参照）。具体的には、バルブ部４は、複数のプレート５（より詳しくは、配置部３３）の下流側に位置する外側部３６の出口３７を開閉する。バルブ部４は、弁体４０と、緩衝材４１とを備える。

【0042】

弁体４０は、出口３７の周辺に設けられた回転軸を中心に回転することで、閉位置４０ａ又は開位置４０ｂへと変位し、外側部３６の出口３７を開閉する。弁体４０は、例えば、バネ等の弾性部材、又は、アクチュエータ等により駆動される。

【0043】

具体的には、閉位置４０ａとは、弁体４０が出口３７を塞ぐ位置である。一方、開位置４０ｂとは、出口３７の側方の位置であり、開位置４０ｂにある弁体４０は、出口３７から離間する。そして、バルブ部４が出口３７を閉鎖する場合には、弁体４０は開位置４０ｂから閉位置４０ａに変位し、バルブ部４が出口３７を開放する場合には、弁体４０は閉位置４０ａから開位置４０ｂに変位する。

【0044】

緩衝材４１は、弁体４０が外側部３６の出口３７を閉鎖する際の衝撃を緩和するために設けられる。緩衝材４１は、例えば、ワイヤメッシュ等から構成されており、出口３７を囲むように配置部３３の外周面に設けられる。なお、外側部３６における緩衝材４１が設けられた部分は、下流に向かうに従い縮径している。

【0045】

バルブ部４により外側部３６の出口３７が閉鎖されている場合には、排ガスは、出口３７に到達すると、閉位置４０ａにある弁体４０に衝突し、進路を反転する。そして、排ガスは、配置部３３の出口３５の側方に流出して入口流路４３に流入し、入口流路４３を軸方向１０の反対方向に流下して熱交換室４２に流入する。その後、熱交換室４２に流入した排ガスは、プレート５に接触ながら熱交換室４２の外周側へと流下する。より詳しくは、排ガスは、プレート５間の隙間、プレート５と縮小部３０との間の隙間、又は、プレート５と仕切り部３８との間の隙間を通過して、熱交換室４２の外周側（換言すれば、外殻部材４６側）へと流下する。この時、排ガスの熱が各プレート５内の熱交換流路５０を流れる冷却液に伝達される。

【0046】

そして、排ガスは、外殻部材４６に到達すると、外殻部材４６に沿って軸方向１０に向かって流下し、出口４４を通過して熱交換室４２の外部に流出する。その後、該排ガスは、第２接続部材４９を通過して下流側部材１２に流入する。

【0047】

一方、バルブ部４により外側部３６の出口３７が開放されている場合には、配置部３３を通過した排ガスは、出口３７を通過し、その後、第２接続部材４９を通過して下流側部材１２に流入する。

【0048】

［１０．各プレートの構造］
各プレート５は、扁平な当該プレート５の厚さ方向に沿って対面する第１及び第２部材６、７を備える（図３～５参照）。第１及び第２部材６、７は、円環状であると共に、テーパ状に形成されており、プレート５の熱交換流路５０に沿って延びる。また、第１及び第２部材６、７との間に、熱交換流路５０が形成される。また、第１部材６は、仕切り部３８側（換言すれば、下流側）に位置し、第２部材７は、縮小部３０側（換言すれば、上流側）に位置する。

【0049】

第１部材６は、内側縁部６０と、外側縁部６１と、本体部６２とを備える。一方、第２部材７は、内側縁部７０と、外側縁部７１と、本体部７２とを備える。
第１部材６の内側縁部６０は、第１部材６の内周縁の全域に形成され、内周縁に沿って延びる帯状の部位である。また、外側縁部６１は、第１部材６の外周縁の全域に形成され、外周縁に沿って延びる帯状の部位である。また、内側縁部６０と外側縁部６１との間に、熱交換流路５０に沿って延びる円環状の本体部６２が形成される。

【0050】

一方、第２部材７の内側縁部７０は、第２部材７の内周縁の全域に形成され、内周縁に沿って延びる帯状の部位である。また、外側縁部７１は、第２部材７の外周縁の全域に形成され、外周縁に沿って延びる帯状の部位である。また、内側縁部７０と外側縁部７１との間に、熱交換流路５０に沿って延びる円環状の本体部７２が形成される。

【0051】

そして、第１部材６の内側縁部６０は、第２部材７の内側縁部７０と対面して配置され、これらの内側縁部６０、７０が接合される。また、第１部材６の外側縁部６１は、第２部材７の外側縁部７１と対面して配置され、これらの外側縁部６１、７１が接合される。この時、第１及び第２部材６、７の本体部６２、７２は、離間した状態となり、本体部６２、７２の間に熱交換流路５０が形成される。

【0052】

より詳しくは、本実施形態では、第１部材６は、本体部６２の内周縁と外周縁との各々から厚さ方向に突出する壁状の部位である内側壁部６３と外側壁部６４とをさらに備える（図４参照）。そして、内側縁部６０は、内側壁部６３における第２部材７側の端部から、熱交換流路５０の外側に突出し、外側縁部６１もまた、外側壁部６４における第２部材７側の端部から、熱交換流路５０の外側に突出する。一方、第２部材７では、内側縁部７０、外側縁部７１、及び本体部７３は、面一に配置されている。つまり、第１部材６に設けられた内側壁部６３及び外側壁部６４により、第１及び第２部材６、７の本体部６２、７２同士が離間される。

【0053】

無論、これに限らず、第１部材６に替えて、第２部材７に内側壁部及び外側壁部を設けるようにしても良い。
また、例えば、第１部材６における本体部６２の内周縁に内側壁部６３を形成すると共に、本体部６２と外側縁部６１とを面一となるように配置しても良い（図５参照）。また、第２部材７における本体部７２の外周縁に外側壁部７４を形成すると共に、本体部７２と内側縁部７０とを面一となるように配置しても良い。つまり、第１部材６の内側壁部６３と、第２部材７の外側壁部７４により、第１及び第２部材６、７の本体部６２、７２同士が離間されるようにしても良い。無論、これとは反対に、第１部材６に外周縁に外側壁部を形成すると共に、第２部材７の内周縁に内側壁部を形成し、これらの壁部により、第１及び第２部材６、７の本体部６２、７２同士が離間されるようにしても良い。

【0054】

［１１．効果］
（１）上記実施形態によれば、縮小部３０と複数のプレート５とが傾斜を有しているため、縮小部３０と最上流側のプレート５との間に余分な隙間が生じるのを抑制でき、一体型排気熱回収装置１の小型化を図ることができる。また、該傾斜により、縮小部３０及び各プレート５同士の隙間を流下する排ガスの流れをスムーズにすることができる。これにより、一体型排気熱回収装置１の通気抵抗を抑制でき、その結果、エンジンの燃費の向上を促すことができると共に、エンジンの出力に悪影響を与えるのを抑制できる。

【0055】

また、複数のプレート５が基準面１１に沿って広がる場合に比べ、一体型排気熱回収装置１の幅を増加させることなく、複数のプレート５における排ガスと接触する部分の面積を増加させることができ、その結果、排ガスから回収される熱量が増加し得る。これにより、排ガスからの熱回収の性能を落とすこと無く、プレート５の数を低減したり、各プレート５を小型化したりすることが可能となり、これにより、一体型排気熱回収装置１の長さや幅を縮小可能となる。したがって、排ガスをスムーズに流下させつつ、一体型排気熱回収装置１を小型化できる。

【0056】

また、仕切り部３８の傾斜により、熱交換室４２における入口流路４３の付近での排ガスの流れがスムーズになり得る。また、該傾斜により、仕切り部３８の外周縁に形成された熱交換室４２の出口４４と、バルブ部４により開閉される外側部３６の出口３７との間の距離を確保可能となる。このため、バルブ部４の開放時に出口３７から流出した排ガスが、出口４４から熱交換室４２に流入するのを抑制でき、排ガスと冷却液との間の熱交換が必要以上に行われるのを抑制できる。

【0057】

（２）また、バルブ部４の閉鎖時には、配置部３３を高速で流下する排ガスは、弁体４０に衝突して配置部３３の出口３５から側方に流出し、複数のプレート５へと誘導される。このため、複数のプレート５へと向かう排ガスの流速、及び、複数のプレート５の間を通過する排ガスの流速が向上し、より一層、排ガスを高温に保つことが可能となる。したがって、排ガスと冷却液との間の熱交換の効率が向上し得る。

【0058】

（３）また、各プレート５は円環状であるため、複数のプレート５の隙間や、複数のプレート５の周辺における排ガスの流れを均一化し得る。このため、排ガスと冷却液との間の熱交換の効率が向上し得る。

【0059】

（４）また、ケース部材２の出口２３と縮小部３０の入口３１とは、第１接続部材４８により接続される。このため、第１接続部材４８の構成を変更することで、異なるサイズのケース部材２と縮小部３０とを接続できる。したがって、例えば、一体型排気熱回収装置１が搭載される車両に応じて、ケース部材２のサイズに変更が生じた場合であっても、排気熱回収装置３として機能する部位の変更が不要となり得る。同様に、排気熱回収装置３として機能する部位に変更が生じた場合であっても、ケース部材２の変更が不要となり得る。したがって、一体型排気熱回収装置１の開発又は製造に要するコストを抑制できる。

【0060】

（５）また、外殻部材４６の出口４７と下流側部材１２の入口とは、第２接続部材４９により接続される。このため、第２接続部材４９の構成を変更することで、異なるサイズの外殻部材４６と下流側部材１２とを接続できる。したがって、例えば、一体型排気熱回収装置１が搭載される車両に応じて、下流側部材１２のサイズに変更が生じた場合であっても、排気熱回収装置３として機能する部位やケース部材２の変更が不要となり得る。したがって、一体型排気熱回収装置１の開発又は製造に要するコストを抑制できる。

【0061】

（６）また、上述したように、本実施形態では、各プレート５が傾斜して配置されているため、各プレート５における排ガスと接触する部分の面積が十分に確保され得る。このため、各プレート５の全域にわたって熱交換流路５０を設けなくても、排ガスから十分に熱を回収し得る。そこで、本実施形態では、プレート５を構成する第１及び第２部材６、７の内周縁と外周縁とに、それぞれ、内側縁部６０、７０と外側縁部６１、７１とが設けられる。そして、第１及び第２部材６、７における内側縁部６０、７０同士と、外側縁部６１、７１同士とをそれぞれ接合することで、各プレート５が形成される。これにより、各プレート５の組み立てが容易になる。

【0062】

［１２．他の実施形態］
（１）上記実施形態では、縮小部３０は、入口３１から出口３２に至るまでの全区間が、基準面１１に対し略一定の勾配を有する。しかし、例えば、縮小部３０における出口３２を含む区間を基準面１１に対し傾斜させ、残りの区間は基準面１１に沿って広がるようにしても良い。このような構成であっても、同様の効果が得られる。

【0063】

（２）上記実施形態では、縮小部３０及び仕切り部３８は、テーパ状に形成されている。しかし、縮小部３０及び仕切り部３８は、断面を円形以外の形状（例えば、楕円形や多角形）としながら、下流に向かうに従い排ガスの流路の幅が狭くなるように、基準面１１に対し傾斜していても良い。そして、各プレート５を縮小部３０及び仕切り部３８と同様の形状とし、複数のプレート５を、縮小部３０及び仕切り部３８に沿って基準面１１に対し傾斜した状態で配置しても良い。このような構成であっても、同様の効果が得られる。

【0064】

（３）上記実施形態では、外殻部材４６の径は、ケース部材２の本体部２２の径よりも小さい。しかし、外殻部材４６の径を、ケース部材２の本体部２２の径よりも大きくしても良い。このような構成であっても、同様の効果が得られる。

【0065】

（４）上記実施形態では、複数のプレート５の下流側に位置する外側部３６の出口３７をバルブ部４により閉鎖することで、排ガスが複数のプレート５に誘導される。しかし、例えば、縮小部３０の入口３１の付近に熱交換室４２への入口を形成しても良い。また、例えば、配置部３３における複数のプレート５の上流側の位置や、複数のプレート５の側方の位置を開閉するバルブ部を設けても良い。そして、該バルブ部を閉鎖することで、浄化装置２０を通過した排ガスを複数のプレート５に誘導しても良い。このような構成であっても、同様の効果が得られる。

【0066】

（５）上記実施形態において、縮小部３０と第１接続部材４８とを一体化された部材として構成し、該部材の入口を含む部分を、第１接続部材として構成しても良い。また、外殻部材４６と第２接続部材４９とを一体化された部材として構成し、該部材の出口を含む部分を、第２接続部材として構成しても良い。このような場合であっても、同様の効果が得られる。

【0067】

（６）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。

【符号の説明】

【0068】

１…一体型排気熱回収装置、１０…軸方向、１１…基準面、１２…下流側部材、１３…軸線、２…ケース部材、２０…浄化装置、３…排気熱回収装置、３０…縮小部、３１…出口、３３…配置部、４…バルブ部、４６…外殻部材、４８…第１接続部材、４９…第２接続部材、５…プレート、５０…熱交換流路、６…第１部材、６０…内側縁部、６１…外側縁部、７…第２部材、７０…内側縁部、７１…外側縁部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】