JP6805987B2

JP6805987B2 - 排熱回収構造

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Publication number: JP6805987B2
Application number: JP2017134930A
Authority: JP
Inventors: 村田　登志朗; 登志朗村田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-07-10
Filing date: 2017-07-10
Publication date: 2020-12-23
Anticipated expiration: 2037-07-10
Also published as: US20190010849A1; JP2019015275A; CN109236434A; US10982580B2; CN109236434B; EP3428417A1; EP3428417B1

Description

本発明は、排熱回収構造に関する。

特許文献１には、排気管部から流入した排気ガスと冷却水との間で熱交換し、冷却水との間で熱交換された排気ガスを排気管部へ流出させる熱交換部（排熱回収管部）を備える排熱回収装置が開示されている。特許文献１の熱交換部では、冷却水が流通する冷却水流路と、排気ガスが流通するガス流路と、が交互に配置されている。

特開２０１４−０９５３６２号公報

ここで、特許文献１の排熱回収装置では、熱交換部が略水平に配置されている。このため、熱交換部の内部で排気ガスが凝縮して凝縮水が発生すると、凝縮水が滞留して、凝縮水が熱交換部の内部に溜まりやすい。特に、凝縮水が熱交換部のガス流路に溜まると、熱交換効率が低下する。

本発明は、上記事実を考慮して、凝縮水が熱交換部の内部に溜まりにくい排熱回収構造を得ることが目的である。

請求項１に係る排熱回収構造は、エンジンからの排気ガスが流通する排気管と、前記排気管と連通する入口及び出口を有し、前記排気管から前記入口を通じて流入した前記排気ガスと熱媒体との間で熱交換し、前記熱媒体との間で熱交換された排気ガスを前記出口を通じて前記排気管へ流出させ、前記入口及び前記出口の一方から他方へ向かって下面の高さが低くされた熱交換部と、を備える。

なお、「入口及び出口の一方から他方へ向かって下面の高さが低くされている構成」には、「入口から出口へ向かって下面の高さが低くされている構成」と、「出口から入口へ向かって下面の高さが低くされている構成」と、が含まれる。また、「熱交換部の下面」とは、「熱交換部の内部の下側の面」を意味する。

請求項１に係る排熱回収構造によれば、エンジンからの排気ガスが排気管を流通する。排気管と連通する入口を通じて、排気管から熱交換部へ流入した排気ガスは、熱媒体との間で熱交換される。熱媒体との間で熱交換された排気ガスは、熱交換部の出口を通じて排気管へ流出される。

ここで、請求項１に係る排熱回収構造では、熱交換部は、入口及び出口の一方から他方へ向かって下面の高さが低くされている。このため、熱交換部の内部で排気ガスが凝縮して凝縮水が発生した場合、当該凝縮水は、入口及び出口の一方から、下面の高さが低くされた他方へ流れ、排気管へ排出される。これにより、凝縮水が熱交換部の内部に溜まりにくい。

請求項２に係る排熱回収構造では、前記熱交換部は、前記排気管の側方に配置され、前記排気管は、前記他方と連通する連通部分の下面が、前記他方の最低部分よりも下側に配置されている。

なお、「最低部分」とは、「位置が最も低い部分」を意味する。「他方」とは、熱交換部において、下面の高さが低くされた側の入口又は出口を意味する。

請求項２に係る排熱回収構造によれば、排気管は、熱交換部の他方と連通する連通部分の下面が、他方の最低部分よりも下側に配置されている。これにより、熱交換部の他方から排気管へ凝縮水が流れやすくなるため、他方の最低部分を含めて、熱交換部の内部に凝縮水が溜まりにくい。

他の態様に係る排熱回収構造では、前記熱交換部は、前記排気管の側方に配置され、上表面の高さが前記一方から前記他方へ向かって低くされ、前記熱交換部における前記他方側の前記上表面に配置され、前記排気ガスが前記排気管を流通する状態と前記排気ガスが前記熱交換部を流通する状態とに切り替える切替弁を作動させるアクチュエータ、を備える。

なお、「熱交換部の上表面」とは、「熱交換部の上側の表面（外面）」すなわち、「熱交換部の外部の上側の面」を意味する。

他の態様に係る排熱回収構造によれば、アクチュエータが、熱交換部における他方側の上表面に配置されている。ここで、熱交換部の他方側の上表面は、一方側の上表面よりも高さが低いため、他方側の上表面上にスペースが形成される。この他方側の上表面上のスペースを利用して、アクチュエータが配置できるため、スペース効率が良い。

請求項１に係る排熱回収構造では、前記熱交換部は、前記排気管の側方に配置され、下表面の高さが前記一方から前記他方へ向かって低くされ、前記熱交換部における前記一方側の下表面に配置され、前記排気ガスが前記排気管を流通する状態と前記排気ガスが前記熱交換部を流通する状態とに切り替える切替弁を作動させるアクチュエータ、をさらに備える。

なお、「熱交換部の下表面」とは、「熱交換部の下側の表面（外面）」すなわち、「熱交換部の外部の下側の面」を意味する。

請求項１に係る排熱回収構造によれば、アクチュエータが、熱交換部における一方側の下表面に配置されている。ここで、熱交換部の一方側の下表面は、他方側の下表面よりも高さが高いため、一方側の下表面下にスペースが形成される。この一方側の下表面下のスペースを利用して、アクチュエータが配置できるため、スペース効率が良い。

請求項３に係る排熱回収構造は、前記排気管における前記一方との連通部分に配置され、前記排気ガスが前記排気管を流通する状態と前記排気ガスが前記熱交換部を流通する状態とに切り替える切替弁、を備える。

請求項３に係る排熱回収構造によれば、切替弁は、排気管における一方との連通部分に配置されている。ここで、熱交換部の一方は、他方よりも下面の高さが高くされているので、凝縮水は、熱交換部の一方から、排気管における一方との連通部分へ流れにくい。このため、当該連通部分に配置された切替弁は、凝縮水によって腐食されにくい。

請求項４に係る排熱回収構造では、前記熱交換部は、前記入口から前記出口へ向かって高さが低くされている。

請求項４に係る排熱回収構造によれば、熱交換部の内部で排気ガスが凝縮して凝縮水が発生した場合、当該凝縮水は、入口から、下面の高さが低くされた出口へ流れ、排気管へ排出される。ここで、熱交換部における凝縮水の流れ方向と、熱交換部における排気ガスの流通方向とが、同じ方向であるので、熱交換部の内部で発生した凝縮水が、排気ガスの流れによって、排出されやすい。このため、熱交換部の内部に凝縮水が溜まりにくい。

請求項５に係る排熱回収構造では、前記熱交換部は、前記出口から前記入口へ向かって高さが低くされている。

請求項５に係る排熱回収構造によれば、熱交換部の内部で排気ガスが凝縮して凝縮水が発生した場合、当該凝縮水は、出口から、下面の高さが低くされた入口へ流れ、排気管へ排出される。ここで、熱交換部における排気ガスの流通方向上流側で発生した凝縮水は、発生場所に近い流通方向上流の入口へ流れて、入口を通じて排気管へ排出される。このため、凝縮水が出口へ流れる場合に比べ、熱交換部における排気ガスの流通方向上流側で発生した凝縮水が、排気管へ排出されやすい。したがって、請求項７に係る排熱回収構造では、特に、熱交換部における排気ガスの流通方向上流側で発生した凝縮水が、熱交換部の内部に溜まりにくい。

本発明は、上記構成としたので、凝縮水が熱交換部の内部に溜まりにくいという優れた効果を有する。

第一実施形態に係る排熱回収構造の全体構造を概略的に示す図である。第一実施形態に係る排熱回収構造を概略的に示す平断面図である。第一実施形態に係る排熱回収構造を概略的に示す側面図である。第一実施形態に係る排熱回収構造を概略的に示す、後方側から前方側へ向かって見た断面図である（図２の４−４線断面図である）。第一実施形態の変形例に係る排熱回収構造を概略的に示す平断面図である。第一実施形態の変形例に係る排熱回収構造を概略的に示す側面図である。第二実施形態に係る排熱回収構造を概略的に示す平断面図である。第二実施形態に係る排熱回収構造を概略的に示す側面図である。第二実施形態に係る排熱回収構造を概略的に示す、後方側から前方側へ向かって見た断面図である（図７の９−９線断面図である）。第二実施形態の変形例に係る排熱回収構造を概略的に示す平断面図である。第二実施形態の変形例に係る排熱回収構造を概略的に示す側面図である。

以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。なお、各図に適宜示される矢印ＲＲ、矢印ＲＨ及び矢印ＵＰは、それぞれ、後方、右方及び上方を示している。
なお、これらの方向は、説明の便宜上、定めた方向であるから、排熱回収構造１０における方向は、これらの方向に限定されるものではない。また、以下の説明で用いる前後、左右、上下の方向は、排熱回収構造１０が適用される車両の前後、左右、上下の方向と一致していてもよいし、一致していなくてもよい。また、以下の説明において、排気ガスのガス流通方向の上流側及び下流側を、それぞれ単に「上流側」及び「下流側」という場合がある。

＜第一実施形態＞
（排熱回収構造１０）
まず、第一実施形態に係る排熱回収構造１０の構成について説明する。図１には、排熱回収構造１０が示されている。

排熱回収構造１０は、自動車等の車両のエンジン１２からの排気ガスの熱を、後述する熱交換部３０における冷却水（熱媒体の一例）との熱交換によって回収する構造である。排熱回収構造１０で回収された熱は、一例として、エンジン１２の暖気促進等に利用される。

具体的には、排熱回収構造１０は、図１に示されるように、排気管１３と、熱交換部３０と、前側結合部４２と、後側結合部４４と、を備えている。

排気管１３は、前後方向に沿って延びる筒状の管で構成されている。排気管１３の前端は、エンジン１２に接続されている。これにより、エンジン１２からの排気ガスが、排気管１３の前端から流入し、後方側へ向けて流通する。図１では、排気ガスが流通するガス流通方向が、矢印Ａ方向にて示されている。

排気管１３は、管の一部をなすパイプ状の配管部２０を有している。この配管部２０は、一例として、配管部２０の周方向において分割（例えば２分割）された部材を、溶接等によって接合することで、パイプ状に形成されている。なお、配管部２０の外形形状は、円形状や矩形状等の種々の形状とすることができるが、本実施形態では、一例として、円形状に形成されている（図４参照）。

また、排気管１３における配管部２０の上流側には、図１に示されるように、触媒コンバータ１４が設けられている。触媒コンバータ１４は、触媒コンバータ１４を通過する排気ガスから特定の物質を除去し、排気ガスを浄化する機能を有している。

熱交換部３０は、排気ガスと冷却水（熱媒体の一例）との間で熱交換する機能を有している。熱交換部３０は、図２に示されるように、排気管１３の配管部２０の左方（側方の一例）に配置されている。具体的には、熱交換部３０は、配管部２０の左方に配置された管部３２と、管部３２の内部に配置された熱交換器３４と、を有している。

管部３２は、一例として、管部３２の周方向において分割（例えば２分割）された部材を、溶接等によって接合することで、パイプ状に形成されている。なお、管部３２の外形形状は、円形状や矩形状等の種々の形状とすることができるが、本実施形態では、一例として、矩形状に形成されている（図４参照）。

さらに、管部３２は、図２に示されるように、排気ガスを内部に流入させる入口３２Ａと、排気ガスを内部から流出させる出口３２Ｂと、を有している。管部３２の入口３２Ａ及び出口３２Ｂは、それぞれ、排気管１３の配管部２０における上流側部分２２と下流側部分２４とに連通している。具体的には、管部３２の入口３２Ａは、前側結合部４２を介して、配管部２０の上流側部分２２に対して該上流側部分２２の左方（側方）で接続されている。管部３２の出口３２Ｂは、後側結合部４４を介して、配管部２０の下流側部分２４に対して該下流側部分２４の左方（側方）で接続されている。すなわち、管部３２は、配管部２０に並列に接続されて、配管部２０を迂回する排気経路を構成している。なお、管部３２及び配管部２０は、車両の床下に配置されている。

前側結合部４２は、一例として、前側結合部４２の周方向において分割（例えば２分割）された部材を、溶接等によって接合することで、パイプ状に形成されている。なお、前側結合部４２の外形形状は、円形状や矩形状等の種々の形状とすることができるが、本実施形態では、一例として、矩形状に形成されている。

後側結合部４４も、前側結合部４２と同様に、一例として、後側結合部４４の周方向において分割（例えば２分割）された部材を、溶接等によって接合することで、パイプ状に形成されている。なお、後側結合部４４の外形形状は、円形状や矩形状等の種々の形状とすることができるが、本実施形態では、一例として、矩形状に形成されている（図４参照）。

熱交換器３４は、図２に示されるように、管部３２の内部におけるガス流通方向の中間位置に配置されている。この熱交換器３４には、前後方向に貫通し且つ排気ガスを流通させるガス流路（図示省略）が形成されている。さらに、熱交換器３４には、熱交換器３４の内部とエンジン１２との間で冷却水を循環させる冷却水循環路１６が接続されている。そして、エンジン１２の動力によって駆動される図示しないウォータポンプの作動によって、図１に示されるように、冷却水循環路１６内を冷却水が循環されるようになっている（図１では、冷却水の流れを矢印Ｂで示している）。これにより、熱交換器３４が、排気ガスと冷却水との熱交換によって排気ガスの熱を冷却水に回収させて、その熱をエンジン１２の暖気促進等に利用する構成になっている。

なお、例えば、エンジン１２の始動直後や、自動車のイグニッションスイッチがオフにされてエンジン１２が停止したときには、冷却水循環路１６において冷却水が循環しない構成になっている。また、例えば、排熱回収構造１０がハイブリット車の自動車に適用された場合では、エンジン１２の間欠運転によってエンジン１２が停止しているときには、冷却水循環路１６において冷却水が循環しない構成になっている。

以上の構成により、熱交換部３０では、排気管１３の配管部２０から入口３２Ａを通じて流入した排気ガスと冷却水との間で熱交換し、冷却水との間で熱交換された排気ガスを出口３２Ｂを通じて配管部２０へ流出させる（図２参照）。

配管部２０の上流側部分２２には、図２に示されるように、排気ガスが排気管１３の配管部２０を流通する状態と、排気ガスが熱交換部３０（管部３２）を流通する状態と、に切り替える切替弁１８が設けられている。切替弁１８は、配管部２０の流路を閉じる位置（図２において実線で示す位置）と、配管部２０と入口３２Ａとの間を閉じる位置（図２において二点鎖線で示す位置）と、に回転（揺動）可能に配管部２０に支持されている。切替弁１８の回転軸１８Ａは、配管部２０の外側に突出している。回転軸１８Ａが、アクチュエータ１９によって回転されることで、切替弁１８が作動される。アクチュエータ１９には、冷却水の温度によって駆動するサーモアクチュエータや、ソレノイドなどが用いられる。なお、アクチュエータ１９における動作部分の軸受等には、樹脂材料が用いられている。また、各図では、アクチュエータ１９を概略的且つ模式的に図示している。

ここで、本実施形態では、図３に示されるように、熱交換部３０（管部３２）は、入口３２Ａから出口３２Ｂへ向かって高さが低くされている。具体的には、熱交換部３０（管部３２）は、入口３２Ａから出口３２Ｂへ向かって徐々に下り勾配となる傾斜を有している。

管部３２は、前後方向に一定の厚みを有しており、管部３２の上面３２１及び下面３２２の高さが、入口３２Ａから出口３２Ｂへ向かって低くされている。なお、管部３２の「上面３２１」及び「下面３２２」とは、管部３２の「内部における上側の面」及び「内部における下側の面」を意味する。

さらに、管部３２の上表面３２３及び下表面３２４の高さは、入口３２Ａから出口３２Ｂへ向かって低くされている。なお、管部３２の「上表面３２３」とは、管部３２の「上側の表面（外面）」すなわち、管部３２の「外部の上側の面」を意味する。管部３２の「下表面３２４」とは、管部３２の「下側の表面（外面）」すなわち、管部３２の「外部の下側の面」を意味する。

また、後側結合部４４は、図４に示されるように、管部３２から配管部２０へ向かって下り勾配となる傾斜を有している。なお、後側結合部４４は、少なくとも、下面４４Ａが管部３２から配管部２０へ向かって下り勾配となる傾斜を有していればよい。なお、後側結合部４４の「下面４４Ａ」とは、後側結合部４４の「内部における下側の面」を意味する。また、前側結合部４２についても、後側結合部４４と同様に構成されている。すなわち、前側結合部４２は、管部３２から配管部２０へ向かって下り勾配となる傾斜を有している。

このように、後側結合部４４が管部３２から配管部２０へ向かって下り勾配となる傾斜を有することで、配管部２０の下流側部分２４（連通部分の一例）の下面２４Ａは、出口３２Ｂの最低部分３２ＢＢよりも下側に配置されている。なお、「最低部分」とは、「位置が最も低い部分」を意味する。

さらに、アクチュエータ１９は、熱交換部３０（管部３２）における出口３２Ｂ側の上表面３２３に配置されている（図２及び図３参照）。具体的には、アクチュエータ１９は、熱交換器３４における下流側の上方に配置されている。なお、アクチュエータ１９は、管部３２の右方側部分の上表面３２３に配置されている（図２及び図４参照）。

（第一実施形態の作用効果）
排熱回収構造１０では、アクチュエータ１９によって、切替弁１８が、配管部２０の流路を閉じる位置（図２において実線で示す位置）へ切り替えられると、配管部２０の排気ガスが、前側結合部４２及び入口３２Ａを通じて、熱交換部３０（管部３２）へ流入する。熱交換部３０（管部３２）へ流入した排気ガスは、熱交換器３４において、冷却水との間で熱交換される。これにより、排気ガスの熱が回収される。冷却水との間で熱交換された排気ガスは、熱交換部３０の出口３２Ｂ及び後側結合部４４を通じて配管部２０へ流出される。

ここで、排熱回収構造１０では、図３に示されるように、熱交換部３０（管部３２）は、入口３２Ａから出口３２Ｂへ向かって高さが低くされている。具体的には、管部３２の下面３２２の高さが、入口３２Ａから出口３２Ｂへ向かって低くされている。

このため、熱交換部３０（管部３２）の内部で排気ガスが凝縮して凝縮水が発生した場合、当該凝縮水は、入口３２Ａ側から、下面３２２の高さが低くされた出口３２Ｂ側へ流れ、後側結合部４４を介して配管部２０へ排出される。これにより、熱交換部３０の内部に凝縮水が溜まりにくい。

また、排熱回収構造１０によれば、前述のように、凝縮水は、熱交換部３０の入口３２Ａ側から出口３２Ｂ側へ向かって流れる。すなわち、熱交換部３０における凝縮水の流れ方向と、熱交換部３０における排気ガスの流通方向とが、同じ方向とされる。これにより、熱交換部３０の内部で発生した凝縮水が、排気ガスの流れによって、排出されやすい。このため、熱交換部３０の内部に凝縮水が溜まりにくい。

さらに、排熱回収構造１０によれば、図４に示されるように、配管部２０の下流側部分２４の下面２４Ａは、出口３２Ｂの最低部分３２ＢＢよりも下側に配置されている。

これにより、熱交換部の出口３２Ｂから配管部２０へ凝縮水が流れやすくなるため、出口３２Ｂの最低部分３２ＢＢを含めて、熱交換部３０の内部に凝縮水が溜まりにくい。

以上のように、熱交換部３０の内部に凝縮水が溜まりにくいことで、熱交換器３４において排気ガスが流通するガス流路が、凝縮水で詰まることが抑制され、熱交換器３４の熱交換効率が向上する。また、熱交換部３０の内部に凝縮水が溜まりにくいことで、凝縮水による管部３２の腐食が抑制される。

さらに、排熱回収構造１０によれば、切替弁１８は、図２に示されるように、配管部２０の上流側部分２２に配置されている。ここで、熱交換部３０の入口３２Ａは、出口３２Ｂよりも下面３２２の高さが高くされているので、凝縮水は、熱交換部３０の入口３２Ａから配管部２０の上流側部分２２へ流れにくい。このため、配管部２０の上流側部分２２に配置された切替弁１８は、凝縮水によって腐食されにくい。

また、排熱回収構造１０によれば、アクチュエータ１９は、熱交換部３０（管部３２）における出口３２Ｂ側（後方側）の上表面３２３に配置されている（図３及び図４参照）。ここで、熱交換部３０の出口３２Ｂ側の上表面３２３は、入口３２Ａ側の上表面３２３よりも高さが低いため、出口３２Ｂ側の上表面３２３上にスペースが形成される。この出口３２Ｂ側の上表面３２３上のスペースを利用して、アクチュエータ１９が配置できるため、スペース効率が良い。

このように、アクチュエータ１９が、熱交換部３０（管部３２）における出口３２Ｂ側の上表面３２３に配置されているため、車両の走行による下方からの飛び石が、アクチュエータ１９に届きにくく、当該飛び石によるアクチュエータ１９の損傷を抑制できる。

（アクチュエータ１９の配置の変形例）
前述の第一実施形態では、アクチュエータ１９は、熱交換部３０（管部３２）における出口３２Ｂ側の上表面３２３に配置されていたが、これに限られない。例えば、図５及び図６に示されるように、熱交換部３０（管部３２）における入口３２Ａ側の下表面３２４に配置されている構成であってもよい。なお、アクチュエータ１９は、管部３２の右方側部分の下表面３２４に配置されている（図５参照）。

ここで、熱交換部３０の入口３２Ａ側の下表面３２４は、出口３２Ｂ側の下表面３２４よりも高さが高いため、入口３２Ａ側の下表面３２４下にスペースが形成される。この入口３２Ａ側の下表面３２４下のスペースを利用して、アクチュエータ１９が配置できるため、スペース効率が良い。

このように、アクチュエータ１９が、熱交換部３０（管部３２）における入口３２Ａ側の下表面３２４に配置されているため、車両の走行による走行風が、アクチュエータ１９に当たる。ここで、アクチュエータ１９には、樹脂材料が用いられているため、排気ガスの熱によって劣化しやすいが、車両の走行による走行風がアクチュエータ１９に当たることで、アクチュエータ１９を冷却できるので、樹脂材料の劣化を抑制できる。
（第一実施形態の他の変形例）
第一実施形態では、管部３２の上面３２１、下面３２２、上表面３２３及び下表面３２４の高さが、入口３２Ａから出口３２Ｂへ向かって低くされていたが、これに限られない。例えば、管部３２の上面３２１、上表面３２３及び下表面３２４の高さが、入口３２Ａから出口３２Ｂへ向かって一定で、下面３２２の高さが、入口３２Ａから出口３２Ｂへ向かって低くされている構成であってもよい。すなわち、管部３２の少なくとも下面３２２が入口３２Ａから出口３２Ｂへ向かって低くされていればよい。

また、第一実施形態では、熱交換部３０は、配管部２０の側方に配置されていたが、これに限られず、熱交換部３０が配管部２０の上方などに配置される構成であってもよい。

また、第一実施形態では、熱媒体として、冷却水を用いたが、これに限られない。熱媒体としては、例えば、ＡＴＦフルードやＣＴＶフルードなどを用いてもよく、熱交換に用いられる液体や気体等の流体を広く適用することができる。

＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態に係る排熱回収構造２００の構成について説明する。なお、前述の排熱回収構造１０と異なる部分について説明し、第一実施形態と同一機能を有する部分については、同一符号を付して、適宜、説明を省略する。

排熱回収構造２００では、図７に示されるように、排気ガスが排気管１３の配管部２０を流通する状態と、排気ガスが熱交換部３０（管部３２）を流通する状態と、に切り替える切替弁１８が、配管部２０の下流側部分２４に設けられている。切替弁１８は、配管部２０の流路を閉じる位置（図７において実線で示す位置）と、配管部２０と出口３２Ｂとの間を閉じる位置（図７において二点鎖線で示す位置）と、に回転（揺動）可能に配管部２０に支持されている。

ここで、本実施形態では、図８に示されるように、熱交換部３０（管部３２）は、出口３２Ｂから入口３２Ａへ向かって高さが低くされている。具体的には、熱交換部３０（管部３２）は、出口３２Ｂから入口３２Ａへ向かって徐々に下り勾配となる傾斜を有している。

管部３２は、前後方向に一定の厚みを有しており、管部３２の上面３２１及び下面３２２の高さは、出口３２Ｂから入口３２Ａへ向かって低くされている。
さらに、管部３２の上表面３２３及び下表面３２４の高さは、出口３２Ｂから入口３２Ａへ向かって低くされている。

また、前側結合部４２は、図９に示されるように、管部３２から配管部２０へ向かって下り勾配となる傾斜を有している。なお、前側結合部４２は、少なくとも、下面４２Ａが管部３２から配管部２０へ向かって下り勾配となる傾斜を有していればよい。なお、前側結合部４２の「下面４２Ａ」とは、前側結合部４２の「内部における下側の面」を意味する。また、後側結合部４４についても、前側結合部４２と同様に構成されている。すなわち、後側結合部４４は、管部３２から配管部２０へ向かって下り勾配となる傾斜を有している。

このように、前側結合部４２が管部３２から配管部２０へ向かって下り勾配となる傾斜を有することで、配管部２０の上流側部分２２（連通部分の一例）の下面２２Ａは、入口３２Ａの最低部分３２ＡＡよりも下側に配置されている。なお、「最低部分」とは、「位置が最も低い部分」を意味する。

さらに、アクチュエータ１９は、熱交換部３０（管部３２）における入口３２Ａ側の上表面３２３に配置されている（図７及び図８参照）。具体的には、アクチュエータ１９は、熱交換器３４における上流側の上方に配置されている。なお、アクチュエータ１９は、管部３２の右方側部分の上表面３２３に配置されている（図７及び図９参照）。

（第二実施形態の作用効果）
排熱回収構造２００では、アクチュエータ１９によって、切替弁１８が、配管部２０の流路を閉じる位置（図７において実線で示す位置）へ切り替えられると、配管部２０の排気ガスが、熱交換部３０（管部３２）を流通する。具体的には、配管部２０の排気ガスが、前側結合部４２及び入口３２Ａを通じて熱交換部３０（管部３２）へ流入し、熱交換器３４において、冷却水との間で熱交換される。これにより、排気ガスの熱が回収される。冷却水との間で熱交換された排気ガスは、熱交換部３０の出口３２Ｂ及び後側結合部４４を通じて配管部２０へ流出される。

ここで、排熱回収構造１０では、図８に示されるように、熱交換部３０（管部３２）は、出口３２Ｂから入口３２Ａへ向かって高さが低くされている。具体的には、管部３２の下面３２２の高さが、出口３２Ｂから入口３２Ａへ向かって低くされている。

このため、熱交換部３０（管部３２）の内部で排気ガスが凝縮して凝縮水が発生した場合、当該凝縮水は、出口３２Ｂ側から、下面３２２の高さが低くされた入口３２Ａ側へ流れ、前側結合部４２を介して配管部２０へ排出される。これにより、熱交換部３０の内部に凝縮水が溜まりにくい。

本実施形態では、熱交換部３０におけるガス流通方向上流側（前方側）で発生した凝縮水は、発生場所に近いガス流通方向上流にある入口３２Ａへ流れ、入口３２Ａを通じて配管部２０に排出される。このため、凝縮水が出口３２Ｂへ流れる場合に比べ、熱交換部３０におけるガス流通方向上流側で発生した凝縮水が、配管部２０へ排出されやすい。したがって、本実施形態では、特に、熱交換部３０におけるガス流通方向上流側で発生した凝縮水が、熱交換部３０の内部に溜まりにくい。

さらに、排熱回収構造１０によれば、図９に示されるように、配管部２０の上流側部分２２の下面２２Ａは、入口３２Ａの最低部分３２ＡＡよりも下側に配置されている。

これにより、熱交換部の入口３２Ａから配管部２０へ凝縮水が流れやすくなるため、入口３２Ａの最低部分３２ＡＡを含めて、熱交換部３０の内部に凝縮水が溜まりにくい。

さらに、排熱回収構造１０によれば、切替弁１８は、図７に示されるように、配管部２０の下流側部分２４に配置されている。ここで、熱交換部３０の出口３２Ｂは、入口３２Ａよりも下面３２２の高さが高くされているので、凝縮水は、熱交換部３０の出口３２Ｂから配管部２０の下流側部分２４へ流れにくい。このため、配管部２０の下流側部分２４に配置された切替弁１８は、凝縮水によって腐食されにくい。なお、熱交換部３０から配管部２０の上流側部分２２へ流れた凝縮水が、下流側部分２４に流れることで切替弁１８に触れるが、切替弁１８が上流側部分２２に配置される場合に比べ、凝縮水が切替弁１８に触れる頻度（時間）を少なくできる。

また、排熱回収構造１０によれば、アクチュエータ１９は、熱交換部３０（管部３２）における入口３２Ａ側（前方側）の上表面３２３に配置されている（図８及び図９参照）。ここで、熱交換部３０の入口３２Ａ側の上表面３２３は、出口３２Ｂ側の上表面３２３よりも高さが低いため、入口３２Ａ側の上表面３２３上にスペースが形成される。この入口３２Ａ側の上表面３２３上のスペースを利用して、アクチュエータ１９が配置できるため、スペース効率が良い。

このように、アクチュエータ１９は、熱交換部３０（管部３２）における入口３２Ａ側の上表面３２３に配置されているため、車両の走行による下方からの飛び石が、アクチュエータ１９に届きにくく、当該飛び石によるアクチュエータ１９の損傷を抑制できる。

（アクチュエータ１９の配置の変形例）
前述の第二実施形態では、アクチュエータ１９は、熱交換部３０（管部３２）における入口３２Ａ側の上表面３２３に配置されていたが、これに限られない。例えば、図１０及び図１１に示されるように、熱交換部３０（管部３２）における出口３２Ｂ側の下表面３２４に配置されている構成であってもよい。なお、アクチュエータ１９は、管部３２の右方側部分の下表面３２４に配置されている（図１０参照）。

ここで、熱交換部３０の出口３２Ｂ側の下表面３２４は、入口３２Ａ側の下表面３２４よりも高さが高いため、出口３２Ｂ側の下表面３２４下にスペースが形成される。この出口３２Ｂ側の下表面３２４下のスペースを利用して、アクチュエータ１９が配置できるため、スペース効率が良い。

このように、アクチュエータ１９が、熱交換部３０（管部３２）における出口３２Ｂ側の下表面３２４に配置されているため、車両の走行による走行風が、アクチュエータ１９に当たる。ここで、アクチュエータ１９には、樹脂材料が用いられているため、排気ガスの熱によって劣化しやすいが、車両の走行による走行風がアクチュエータ１９に当たることで、アクチュエータ１９を冷却できるので、樹脂材料の劣化を抑制できる。

（第二実施形態の他の変形例）
第二実施形態では、管部３２の上面３２１、下面３２２、上表面３２３及び下表面３２４の高さが、出口３２Ｂから入口３２Ａへ向かって低くされていたが、これに限られない。例えば、管部３２の上面３２１、上表面３２３及び下表面３２４の高さが、出口３２Ｂから入口３２Ａへ向かって一定で、下面３２２の高さが、出口３２Ｂから入口３２Ａへ向かって低くされている構成であってもよい。すなわち、管部３２の少なくとも下面３２２が出口３２Ｂから入口３２Ａへ向かって低くされていればよい。

また、第二実施形態では、熱交換部３０は、配管部２０の側方に配置されていたが、これに限られず、熱交換部３０が配管部２０の上方などに配置される構成であってもよい。

また、第二実施形態では、熱媒体として、冷却水を用いたが、これに限られない。熱媒体としては、例えば、ＡＴＦフルードやＣＴＶフルードなどを用いてもよく、熱交換に用いられる液体や気体等の流体を広く適用することができる。

本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形、変更、改良が可能である。

１０排熱回収構造
１２エンジン
１３排気管
１８切替弁
１９アクチュエータ
２２上流側部分（連通部分の一例）
２２Ａ下面
２４下流側部分（連通部分の一例）
２４Ａ下面
３０熱交換部
３２Ａ入口
３２ＡＡ最低部分
３２Ｂ出口
３２ＢＢ最低部分
３２２下面
３２３上表面
３２４下表面

Claims

エンジンからの排気ガスが流通する排気管と、
前記排気管と連通する入口及び出口を有し、前記排気管から前記入口を通じて流入した前記排気ガスと熱媒体との間で熱交換し、前記熱媒体との間で熱交換された排気ガスを前記出口を通じて前記排気管へ流出させ、前記入口及び前記出口の一方から他方へ向かって下面の高さが低くされた熱交換部と、
を備え、
前記熱交換部は、前記排気管の側方に配置され、下表面の高さが前記一方から前記他方へ向かって低くされ、
前記熱交換部における前記一方側の下表面に配置され、前記排気ガスが前記排気管を流通する状態と前記排気ガスが前記熱交換部を流通する状態とに切り替える切替弁を作動させるアクチュエータ、
をさらに備える
排熱回収構造。
前記排気管は、前記他方と連通する連通部分の下面が、前記他方の最低部分よりも下側に配置されている、
請求項１に記載の排熱回収構造。
前記排気管における前記一方との連通部分に配置され、前記排気ガスが前記排気管を流通する状態と前記排気ガスが前記熱交換部を流通する状態とに切り替える切替弁、
を備える請求項１又は２に記載の排熱回収構造。
前記熱交換部は、前記入口から前記出口へ向かって高さが低くされている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の排熱回収構造。
前記熱交換部は、前記出口から前記入口へ向かって高さが低くされている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の排熱回収構造。