(57)【要約】【課題】本開示の課題は、有機金属構造体を含有している発熱体を備えており、かつＥＧＲガスの温度を効率的かつ効果的に調節することができるＥＧＲクーラを提供することである。【解決手段】本開示のＥＧＲクーラは、ＥＧＲガスを流通させるためのＥＧＲガス流路、ＥＧＲガス流路を流通するＥＧＲガスと冷媒との間で熱交換が行われるように形成されている冷媒流路、発熱体の少なくとも一部がＥＧＲガス流路の壁面と当接するように形成される発熱体収容部、作動ガスを貯蔵する作動ガスタンク、及び作動ガスタンク内に貯蔵されている作動ガスを作動ガスタンクから発熱体収容部へ移動させるガス移動装置を備えている。また、本開示のＥＧＲクーラは、ＥＧＲガスの流れ方向の上流側領域と下流側領域とを有している。本開示のＥＧＲクーラにおいて、発熱体収容部は、ＥＧＲクーラの下流側領域に配置されており、かつ発熱体は、有機金属構造体を含有している。【選択図】図１
2020056351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気流路と吸気流路とを接続するＥＧＲ流路の途中に配置され、かつ前記ＥＧＲ流路を流通するガスであるＥＧＲガスと冷媒との間で熱交換するためのＥＧＲクーラであって、
前記ＥＧＲクーラの内部に形成される流路であって、前記ＥＧＲガスを流通させるためのＥＧＲガス流路、
前記ＥＧＲクーラの内部で前記冷媒を流通させる流路であって、前記ＥＧＲガス流路を流通する前記ＥＧＲガスと前記冷媒との間で熱交換が行われるように形成されている冷媒流路、
所定の作動ガスを吸着することで発熱する発熱体を前記ＥＧＲクーラの内部に収容する空間であって、前記発熱体の少なくとも一部が前記ＥＧＲガス流路の壁面と当接するように形成される発熱体収容部、
前記作動ガスを貯蔵する作動ガスタンク、及び
前記作動ガスタンク内に貯蔵されている前記作動ガスを前記作動ガスタンクから前記発熱体収容部へ移動させるガス移動装置
を備え、
前記ＥＧＲクーラは、前記ＥＧＲガスの流れ方向の上流側領域と下流側領域とを有し、
前記発熱体収容部は、前記ＥＧＲクーラの前記下流側領域に配置されており、かつ
前記発熱体は、有機金属構造体を含有している、
ＥＧＲクーラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ＥＧＲクーラに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関から排出される排気の一部を吸気系へ再循環させるためのＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置において、ＥＧＲガスと冷媒との間で熱交換を行うためのＥＧＲクーラを、ＥＧＲ流路の途中に配置したものが知られている。
【０００３】
ＥＧＲクーラを備えたＥＧＲ装置では、内燃機関の冷間始動直後のように、ＥＧＲクーラ内の雰囲気温度が低いときに、該ＥＧＲクーラへＥＧＲガスが流入すると、ＥＧＲクーラ内の流路壁面とＥＧＲガスとが接触した際にＥＧＲガス中の水分が凝縮して凝縮水を発生させる可能性がある。この様にして生成される凝縮水には、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、無水硫酸（ＳＯ３）、又は硝酸（ＮＨＯ３）等の酸性物質が含まれているため、ＥＧＲガス流路の部品を腐食させる等の不具合を誘発する可能性がある。
【０００４】
このような問題に対し、特許文献１のように、ＥＧＲクーラより上流のＥＧＲ流路に蓄熱材を配置して、該蓄熱材に蓄えられた熱でＥＧＲクーラへ流入するＥＧＲガスを暖める方法が考えられる。また、特許文献２のように、ＥＧＲクーラ内に蓄熱材を設ける方法も考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１２５２１５号公報
【特許文献２】特開２０１１−０５２９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の課題に関して、本開示者らは、発熱体を収容する発熱体収容部を、ＥＧＲクーラ内に配置して、この発熱体に作用ガスを吸着させて発熱させることを考案した。
【０００７】
この様な発熱体として、有機金属構造体は、吸着容量が大きいため高い蓄熱密度が期待される。そのため、本開示者らは、ＥＧＲクーラの発熱体に有機金属構造体を使用することを考えた。そして、本開示者らは、ＥＧＲクーラの発熱体に有機金属構造体を使用するにあたり、有機金属構造体が有機成分を含有しているため、高温環境下において有機金属構造体が熱分解する等によって、その蓄熱機能が低下又は失われてしまう場合があるという問題を見出した。
【０００８】
すなわち、本開示の課題は、有機金属構造体を含有している発熱体を備えており、かつＥＧＲガスの温度を効率的かつ効果的に調節することができるＥＧＲクーラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示者は、以下の手段により上記課題を達成することができることを見出した：
内燃機関の排気流路と吸気流路とを接続するＥＧＲ流路の途中に配置され、かつ前記ＥＧＲ流路を流通するガスであるＥＧＲガスと冷媒との間で熱交換するためのＥＧＲクーラであって、
前記ＥＧＲクーラの内部に形成される流路であって、前記ＥＧＲガスを流通させるためのＥＧＲガス流路、
前記ＥＧＲクーラの内部で前記冷媒を流通させる流路であって、前記ＥＧＲガス流路を流通する前記ＥＧＲガスと前記冷媒との間で熱交換が行われるように形成されている冷媒流路、
所定の作動ガスを吸着することで発熱する発熱体を前記ＥＧＲクーラの内部に収容する空間であって、前記発熱体の少なくとも一部が前記ＥＧＲガス流路の壁面と当接するように形成されている発熱体収容部、
前記作動ガスを貯蔵する作動ガスタンク、及び
前記作動ガスタンク内に貯蔵されている前記作動ガスを前記作動ガスタンクから前記発熱体収容部へ移動させるガス移動装置
を備え、
前記ＥＧＲクーラは、前記ＥＧＲガスの流れ方向の上流側領域と下流側領域とを有し、
前記発熱体収容部は、前記ＥＧＲクーラの前記下流側領域に配置されており、かつ
前記発熱体は、有機金属構造体を含有している、
ＥＧＲクーラ。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、有機金属構造体を含有している発熱体を備えており、かつＥＧＲガスの温度を効率的かつ効果的に調節することができるＥＧＲクーラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本開示のＥＧＲクーラの一つの態様を示す概略図である。
【図２】図２は、本開示のＥＧＲクーラが適用されている内燃機関の概略図である。
【図３】図３は、本開示のＥＧＲクーラの他の態様を示す概略図である。
【図４】図４は、本開示のＥＧＲクーラの更に他の態様を示す概略図である。
【図５】図５は、内燃機関が冷間始動された場合における、切替弁の状態と、作動ガスタンク内の圧力及び発熱体収容部内の圧力と、作動ガスタンク内の水（水蒸気）量と、発熱体の温度と、ＥＧＲガス流路の壁面温度と、許可フラグの状態と、ＥＧＲ弁の状態とを時系列に示すタイミングチャートである。
【図６】図６は、ＥＧＲクーラが冷間状態にあるときの作動ガスの挙動を示す図である。
【図７】図７は、ＥＧＲクーラが温間状態にあるときの作動ガスの挙動を示す図である。
【図８】図８は、作動ガスタンク内に作動ガスが貯蔵されている状態を示す図である。
【図９】図９は、切替弁を閉弁状態から開弁状態へ切り替える際にＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、切替弁を開弁状態から閉弁状態へ切り替える際にＥＣＵによって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の実施の形態について詳述する。なお、本開示は、以下の実施の形態に限定されるのではなく、開示の本旨の範囲内で種々変形して実施できる。
【００１３】
《ＥＧＲクーラ》
本開示のＥＧＲクーラは、内燃機関の排気流路と吸気流路とを接続するＥＧＲ流路の途中に配置され、かつＥＧＲ流路を流通するガスであるＥＧＲガスと冷媒との間で熱交換するためのＥＧＲクーラである。本開示のＥＧＲクーラは、ＥＧＲクーラの内部に形成される流路であって、ＥＧＲガスを流通させるためのＥＧＲガス流路、ＥＧＲクーラの内部で冷媒を流通させる流路であって、ＥＧＲガス流路を流通するＥＧＲガスと冷媒との間で熱交換が行われるように形成されている冷媒流路、所定の作動ガスを吸着することで発熱する発熱体をＥＧＲクーラの内部に収容する空間であって、発熱体の少なくとも一部がＥＧＲガス流路の壁面と当接するように形成される発熱体収容部、作動ガスを貯蔵する作動ガスタンク、及び作動ガスタンク内に貯蔵されている作動ガスを作動ガスタンクから発熱体収容部へ移動させるガス移動装置を備えている。また、本開示のＥＧＲクーラは、ＥＧＲガスの流れ方向の上流側領域と下流側領域とを有している。本開示のＥＧＲクーラにおいて、発熱体収容部は、ＥＧＲクーラの下流側領域に配置されており、かつ発熱体は、有機金属構造体を含有している。
【００１４】
上記したように構成されるＥＧＲクーラにおいて、作動ガスタンクに貯蔵されている作動ガスがガス移動装置によって作動ガスタンクから発熱体収容部へ移動させられると、該作動ガスが発熱体収容部の発熱体に吸着される。作動ガスが発熱体に吸着されると、該発熱体が発熱する。発熱体が作動ガスを吸着することで発生した熱は、発熱体からＥＧＲガス流路の壁面へ直接的に伝達される。そのため、発熱体で発生した熱のうち、ＥＧＲガス流路の壁面に伝達される熱の割合が多くなり易い。その結果、ＥＧＲクーラにおけるＥＧＲガス流路の壁面を効率的に暖めることが可能となる。また、上記したように構成されるＥＧＲクーラによれば、ＥＧＲクーラにおけるＥＧＲガス流路の壁面を暖める必要があるときに、ガス移動装置によって作動ガスタンクから発熱体収容部へ作動ガスを移動させることも可能になる。それにより、ＥＧＲクーラにおけるＥＧＲガス流路の壁面を効果的に暖めることも可能になる。
【００１５】
本開示のＥＧＲクーラは更に、ＥＧＲガスの流れ方向の上流側領域と下流側領域とを有しており、発熱体収容部は、ＥＧＲクーラの下流側領域に配置されている。そのため、ＥＧＲガスの温度が高い上流側領域において、冷却流路を流通している冷媒がＥＧＲガスの温度を低下させるため、下流側領域におけるＥＧＲガスの温度が低くなり、発熱体収容部内の有機金属構造体の熱分解を抑制することができる。
【００１６】
図１は、本開示のＥＧＲクーラの一つの態様を示す概略図である。図１において、ＥＧＲクーラ４００は、ＥＧＲ流路４０の途中に配置されるＥＧＲクーラ本体４０１を備える。ＥＧＲクーラ本体４０１の内部には、ＥＧＲガス流路４０５と、冷媒流路４０６と、発熱体収容部４０７とが各々複数形成されている。ＥＧＲガス流路４０５は、ＥＧＲ流路４０と連通する流路であって、ＥＧＲガスを流通させるための流路である。ここで、ＥＧＲクーラは、ＥＧＲガスの流れ方向の上流側領域４００ａと下流側領域４００ｂとを有ており、発熱体収容部４０７は、ＥＧＲクーラの下流側領域４００ｂに配置されている。
【００１７】
冷媒流路４０６は、ＥＧＲガス流路４０５を流通するＥＧＲガスと熱交換される冷媒を流通させる流路である。なお、図１では、冷媒流路４０６を流通する冷媒として、車両用クーラントが用いられているが、車両用クーラント以外の液体や気体であっても構わない。
【００１８】
発熱体収容部４０７は、後述する発熱体を収容するための空間である。ここで、発熱体収容部４０７は、ＥＧＲガス流路４０５を画成するための隔壁を隔てて該ＥＧＲガス流路４０５に隣接する一方で、冷媒流路４０６を画成する隔壁を隔てて該冷媒流路４０６とも隣接している。その際、発熱体収容部４０７に収容される発熱体は、ＥＧＲガス流路４０５と発熱体収容部４０７との間の隔壁（すなわち、ＥＧＲガス流路４０５を画成する隔壁）に接触するとともに、冷媒流路４０６と発熱体収容部４０７との間の隔壁（すなわち、冷媒流路４０６を画成する隔壁）にも接触するように配置することができる。なお、発熱体収容部４０７に収容される発熱体は、ＥＧＲガス流路４０５を画成する隔壁と冷媒流路４０６を画成する隔壁とのうち、少なくともＥＧＲガス流路４０５を画成する隔壁と接触していればよい。また、発熱体は、有機金属構造体を含有している。
【００１９】
ＥＧＲガス流路４０５と冷媒流路４０６は、それらの流路を画成する隔壁を隔てて相互に隣接しており、ＥＧＲガス流路４０５を流通するＥＧＲガスと冷媒流路４０６を流通するクーラントとの間で直接的に熱交換が行われるようになっている。さらに、ＥＧＲクーラ本体４０１には、前記冷媒流路４０６へクーラントを流入させるための流入口４０８と、前記冷媒流路４０６を通ったクーラントを流出させるための流出口４０９とが設けられている。なお、図２では図示していないが、前記流出口４０９から流出したクーラントは、ラジエータ等の熱交換器で冷却された後に前記流入口４０８へ再び流入するようになっている。
【００２０】
図２は、本開示のＥＧＲクーラが適用されている内燃機関の概略図である。図２において、内燃機関１は、ガソリンを燃料とする火花点火式の内燃機関、又は軽油を燃料とする圧縮着火式の内燃機関である。この内燃機関１には、吸気流路２と排気流路３とが接続されている。吸気流路２は、大気中から取り込まれた新気（空気）を、内燃機関１の図示しない気筒内へ導くための流路である。排気流路３は、内燃機関１の気筒内で燃焼されたガスを図示しない排気浄化触媒等を経由させて流通させるための流路である。
【００２１】
また、内燃機関１には、ＥＧＲ装置４が併設されている。ＥＧＲ装置４は、排気流路３の途中から分岐して吸気流路２の途中に合流する流路であって、排気流路３を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして吸気流路２へ導くための流路であるＥＧＲ流路４０と、ＥＧＲ流路４０の途中に設けられて該ＥＧＲ流路４０の流路断面積を変更するための弁装置であるＥＧＲ弁４１と、を備える。なお、内燃機関１が図示しない排気タービン過給機（ターボチャージャ）を具備する構成においては、ＥＧＲ流路４０は、タービンより上流の排気流路３からコンプレッサより下流の吸気流路２へＥＧＲガスを導くように構成されてもよく、又はタービンより下流の排気流路３からコンプレッサより上流の吸気流路２へＥＧＲガスを導くように構成されてもよい。
【００２２】
上記したＥＧＲ装置４において、ＥＧＲ弁４１が開弁されると、排気流路３を流れる排気の一部（ＥＧＲガス）がＥＧＲ流路４０を介して吸気流路２へ導かれる。吸気流路２へ導かれたＥＧＲガスは、該吸気流路２を流れる新気とともに内燃機関１の気筒内へ吸入されて燃焼に供される。その際、ＥＧＲガスに含まれる不活性ガス成分の働き等により混合気の燃焼温度が下がるため、ＮＯＸの発生量を少なく抑えることができる。
【００２３】
なお、ＥＧＲガスは内燃機関１の気筒内で燃焼されたガスの一部であるため、該ＥＧＲガスの温度が新気の温度より高くなる。そのため、ＥＧＲガスが新気に混入されると、新気の温度が上昇することで該新気の体積が膨張する。その結果、内燃機関１の気筒内へ充填される新気の質量が少なくなるため、充填効率の低下を招く可能性がある。そこで、本実施例におけるＥＧＲ装置４には、ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ４００が併設される。
【００２４】
図３は、本開示のＥＧＲクーラの他の態様を示す概略図である。図３に示すように、本開示のＥＧＲクーラの他の態様では、ＥＧＲクーラ４００の外縁部から中央部に向かうに従い、ＥＧＲガス流路４０５の幅が減少し、かつ冷媒流路４０６の幅が増加している。
【００２５】
ＥＧＲクーラ４００の外縁部は、冷媒流路４０６による冷却に加えて、ＥＧＲクーラ４００と外部との熱交換が可能である。そのため、ＥＧＲクーラ４００内において、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラ４００の外縁部が特に冷却されやすく、中央部に向かうに従い冷却されにくくなると考えられる。そのため、下流側領域４００ｂにおいて、ＥＧＲクーラ４００の中央部の有機金属構造体は、外延部の有機金属構造体と比較して劣化しやすいと考えられる。
【００２６】
図３に示す本開示のＥＧＲクーラの他の態様では、ＥＧＲクーラの外縁部から中央部に向かうに従って冷媒流路４０６の幅が増加するため、ＥＧＲクーラの中央部に向かうに従って冷媒流路４０６による冷却量が増加する。これにより、ＥＧＲクーラ内部においてもより温度を低下させることができ、ＥＧＲクーラ内部の外縁部分から中央部に向かう方向の温度をより均一化することができる。そのため、下流側領域４００ｂにおいて、有機金属構造体の劣化をより抑制することができる。
【００２７】
図４は、本開示のＥＧＲクーラの更に他の態様を示す概略図である。図４に示すように、本開示のＥＧＲクーラの更に他の態様では、ＥＧＲクーラの冷媒流路４０６に冷媒を流通させるための流入口４０８及び流出口４０９が、それぞれ上流側領域４００ａ及び下流側領域４００ｂの２か所に配置されている。これにより、ＥＧＲクーラの上流側領域４００ａ及び下流側領域４００ｂで独立して冷媒流路によるＥＧＲガスの冷却の制御を行うことができる。
【００２８】
〈上流側領域及び下流側領域〉
本開示のＥＧＲクーラは、ＥＧＲガスの流れ方向の上流側領域と下流側領域とを有しており、発熱体収容部は、ＥＧＲクーラの下流側領域に配置されている。
【００２９】
ここで、下流側領域は、作動時において、発熱体としての有機金属構造体が熱分解等によって発熱機能が劣化し又は失われる温度よりも低い温度を有しているのが好ましい。上流側領域は、ＥＧＲクーラの内部に流入するＥＧＲガスの温度を、下流側領域がこのような温度になるように冷却することができる広さを有しているのが好ましい。
【００３０】
上流側領域の広さは、例えば以下のようにして求めることができる。
【００３１】
ＥＧＲクーラ全体の冷却部分の交換熱量Ｑ（ｋｃａｌ／ｈｒ）は、ＥＧＲクーラ全体の伝熱面積Ａ（ｍ２）、総括伝熱係数Ｕ（ｋｃａｌ／ｍ２ｈｒ℃）、及びＥＧＲクーラの入口側と出口側とにおける排気ガスと冷媒との対数平均温度差ΔＴ用いて、以下の式（１）で表すことができる。
【００３２】
【数１】
2020056351.tif 000003
【００３３】
ここで、ＥＧＲクーラの入口側における排気ガスの温度をＴ１、ＥＧＲクーラの入口側における冷媒の温度をｔ１、ＥＧＲクーラの出口側における排気ガスの温度をＴ２、及びＥＧＲクーラの出口側における冷媒の温度をｔ２とすると、対数平均温度差ΔＴは、以下の式（２）で表すことができる。
【００３４】
【数２】
2020056351.tif 000004
【００３５】
同様に、ＥＧＲクーラの上流側領域の冷却部分の交換熱量Ｑ（ｋｃａｌ／ｈｒ）は、ＥＧＲクーラの上流側領域の伝熱面積Ａ’（ｍ２）、総括伝熱係数Ｕ（ｋｃａｌ／ｍ２ｈｒ℃）、及びＥＧＲクーラの入口側と上流側領域の下流側端部とにおける排気ガスと冷媒との対数平均温度差ΔＴ’用いて、以下の式（３）で表すことができる。
【００３６】
【数３】
2020056351.tif 000005
【００３７】
ここで、ＥＧＲクーラの入口側における排気ガスの温度をＴ１、ＥＧＲクーラの入口側における冷媒の温度をｔ１、ＥＧＲクーラの上流側領域の下流側端部における排気ガスの温度をＴ２’、及びＥＧＲクーラの上流側領域の下流側端部における冷媒の温度をｔ２’とすると、対数平均温度差ΔＴ’は、以下の式（４）で表すことができる。
【００３８】
【数４】
2020056351.tif 000006
【００３９】
そして、ＥＧＲクーラにおける上流側領域の割合は、例えば上記式（１）及び（３）を考慮して、面積比率Ａ’／Ａとして以下の式（５）を用いて計算することができる。
【００４０】
【数５】
2020056351.tif 000007
【００４１】
ここで、面積比率の具体的な数値を計算するための例として、材料としての酸化ジルコニウム及び配位子としてのフマル酸を有している有機金属構造体であるＭＯＦ８０１（Ｚｒ６Ｏ４（ＯＨ）４（ＦＵＭ）６）を用いた場合を挙げる。
【００４２】
ＭＯＦ８０１は、３４０℃以上の温度で熱分解する場合があると考えられる。したがって、上流側領域の下流側端部におけるＥＧＲガスの温度が３４０℃になるように、上流側領域の広さを設計することが好ましい。
【００４３】
そして、ＥＧＲガスのＥＧＲクーラ入り口温度が４５０℃、出口温度が１２０℃、ＥＧＲクーラの入口側における冷媒の温度が２５℃、及びＥＧＲクーラの出口側における冷媒の温度が９０℃である場合には、上記の式（２）、（４）、及び（５）から、面積比率Ａ’／Ａは０．１４となる。
【００４４】
ＥＧＲクーラの上流側領域及び下流側領域におけるＥＧＲガス流路の合計の表面積に対する上流側領域におけるＥＧＲ流路の表面積の比率は、例えば０．１０以上、０．１４以上、０．２０以上、又は０．３０以上であってよく、０．５０以下、０．４５以下、０．４０以下、又は０．３５以下であってよい。
【００４５】
ＥＧＲクーラの上流側領域の面積比率が小さすぎる場合には、上流側領域から下流側領域に流入するＥＧＲガスの温度の低下の度合いが小さくなり、ＥＧＲクーラの繰り返しの使用によって、発熱体としての有機金属構造体が熱分解等して劣化する場合がある。他方、ＥＧＲクーラの上流側領域の面積比率が大きすぎる場合には、下流側領域の面積比率が小さくなることから、発熱体収容部を配置できる部分が小さくなり、発熱体としての有機金属構造体によるＥＧＲガスの温度調節機能が低下する場合がある。
【００４６】
〈ＥＧＲガス流路〉
ＥＧＲガス流路は、ＥＧＲクーラの内部に形成される流路である。ＥＧＲガス流路には、ＥＧＲガスが流通させされる。
【００４７】
〈冷媒流路〉
冷媒流路は、ＥＧＲクーラの内部で冷媒を流通させる流路である。冷媒流路は、ＥＧＲガス流路を流通するＥＧＲガスと冷媒との間で熱交換が行われるように形成されている。
【００４８】
冷媒流路内を流通させられる冷媒は、冷媒流路内を流通させることができ、かつＥＧＲガス流路を流通するＥＧＲガスを冷却することができるものであれば特に限定されない。冷媒としては、例えば車両用クーラントが用いることができるが、車両用クーラント以外の液体や気体であっても構わない。
【００４９】
〈発熱体収容部〉
発熱体収容部は、所定の作動ガスを吸着することで発熱する発熱体をＥＧＲクーラの内部に収容する空間であって、発熱体の少なくとも一部がＥＧＲガス流路の壁面と当接するように形成されている。
【００５０】
発熱体収容部は、ＥＧＲクーラの下流側領域内に配置されている。これにより、発熱体収容部に収容されている発熱体の温度が高くなりすぎることを抑制することができる。
【００５１】
〈発熱体〉
発熱体は、有機金属構造体を含有している。有機金属構造体としては、作動ガスを吸着して発熱することができるものであれば特に限定されない。ここで、金属有機構造体とは、金属又は金属酸化物と、配位子としての有機化合物分子とが配位結合によって交互に結合して形成された多孔性構造を有する構造体である。
金属有機構造体としては、例えばＦｅ（ＢＴＣ）、Ｆｅ３ＯＸ（Ｈ２Ｏ）２（ＢＴＣ２）、ここで、Ｘ＝Ｆ又はＯＨ、Ｚｒ６Ｏ４（ＯＨ）４（ＢＤＣ）６、Ｚｒ６Ｏ４（ＯＨ）４（ＰＺＤＣ）５（ＨＣＯＯ）２（Ｈ２Ｏ）２、Ｚｒ６Ｏ４（ＯＨ）４（ＢＴＣ）２（ＨＣＯＯ）６、Ｚｒ６Ｏ４（ＯＨ）４（ＤＯＢＤＣ）６、Ｚｒ６Ｏ４（ＯＨ）４（ＦＵＭ）６、及びＺｒ６Ｏ４（ＯＨ）４（ＴＤＣ）４（ＨＣＯＯ）４等を使用することができるが、これ等に限定されない。
【００５２】
〈作動ガスタンク〉
作動ガスタンクは、作動ガスを貯蔵する作動ガスタンクである。
【００５３】
〈作動ガス〉
作動ガスは、発熱体としての有機金属構造体に吸着された際に熱を放出するガスである。作動ガスとしては、具体的には、水、アンモニア、アルコール（例えば、メタノールやエタノール等）、二酸化炭素、及び三酸化硫黄等の物質を気化させたもの、並びにこれらの組み合わせ等を用いてもよい。
【００５４】
作動ガスが有機金属構造体に吸着された際の発熱は、例えば吸着熱であってよいが、これに限定されない。
【００５５】
作動ガスを作動ガスタンク内に導入するための方法としては、特に限定されないが、例えば、ＥＧＲクーラの製造過程において、発熱体収容部、連通流路、及び作動ガスタンクを含む作動ＥＧＲガス流路内を真空引きした状態で、切替弁を閉弁させてから、作動ガスタンクに作動ガスを充填させればよい。
【００５６】
〈ガス移動装置〉
ガス移動装置は、作動ガスタンク内に貯蔵されている作動ガスを作動ガスタンクから発熱体収容部へ移動させることができる装置である。ガス移動装置の構成は、作動ガスタンク内に貯蔵されている作動ガスを作動ガスタンクから発熱体収容部へ移動させることができる構成であれば特に限定されない。
【００５７】
ガス移動装置の具体的な構成としては、例えば図１に示すように、連通流路、切替弁、及びＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）を備えている構成を挙げることができる。
【００５８】
（連通流路）
連通流路は、ＥＧＲクーラ本体の外部に配置されている作動ガスタンクとＥＧＲクーラ本体内の発熱体収容部とを連通させている流路である。
【００５９】
（切替弁）
切替弁は、連通流路の途中に設けられており、連通流路の導通と遮断とを切り替える弁装置である。
【００６０】
（ＥＣＵ）
ＥＣＵは、切替弁を開弁状態から閉弁状態へ切り替える装置である。ＥＣＵは、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される。ＥＣＵは、温度センサに加え、エアフローメータや空燃比センサ等の各種センサの検出信号が入力されるようになっていることができる。ここでいう温度センサは、内燃機関を循環するクーラントの温度を検出するセンサであってよい。
【００６１】
なお、ガス移動装置のＥＣＵは、本開示のＥＧＲクーラが適用される内燃機関の運転状態等を制御するためのＥＣＵを兼ねることができるが、内燃機関の運転状態等を制御するためのＥＣＵとは別途に設けられてもよい。
【００６２】
《ＥＧＲクーラの動作》
ここで、上記したＥＧＲクーラ４００の動作について、図５から図８に基づいて説明する。なお、以下では、有機金属構造体として水を吸着することができるものを用い、かつ作動ガスとして水（水蒸気）を用いているが、本開示のＥＧＲクーラの態様は、これに限定されない。有機金属構造体が有する細孔の細孔径は、水（水蒸気）の分子径より大きくなるように形成されていることができる。これは、水（水蒸気）が有機金属構造体の細孔内へ入り込み易くすることで、有機金属構造体による水（水蒸気）の吸着をより確実に行わせるためである。図５は、内燃機関１が冷間始動された場合における、切替弁４０４の状態と、作動ガスタンク４０２内及び発熱体収容部４０７内の圧力と、作動ガスタンク４０２内の作動ガス量（水（水蒸気）の量）と、発熱体（有機金属構造体）の温度と、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度と、許可フラグの状態と、ＥＧＲ弁４１の状態とを時系列に示すタイミングチャートである。なお、図５では、内燃機関１が冷間始動される時点（図５中のｔ０）で大部分（所定量以上）の水（水蒸気）が液相およびまたは気相の状態で作動ガスタンク４０２内に貯蔵されているものとする。また、図５中の許可フラグは、ＥＧＲクーラ本体４０１のＥＧＲガス流路４０５をＥＧＲガスが流通することで凝縮水が発生し得ると推定されるときにＯＦＦにされる一方で、ＥＧＲクーラ本体４０１のＥＧＲガス流路４０５をＥＧＲガスが流通することで凝縮水が発生し得ないと推定されるときにＯＮにされるフラグである。より具体的には、許可フラグは、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度がＥＧＲガスの露点Ｔｄｐより高い所定の暖機完了温度（すなわち、ＥＧＲガスの露点Ｔｄｐにマージンを加算した温度）Ｔｗｃ未満であると推定されるときにＯＦＦにされる一方で、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度が前記暖機完了温度Ｔｗｃ以上であると推定されるときにＯＮにされる。図６は、ＥＧＲクーラ本体４０１が冷間状態にあるときの作動ガスの挙動を示す図である。図７は、ＥＧＲクーラ本体４０１が温間状態にあるときの作動ガスの挙動を示す図である。図８は、作動ガスタンク４０２内に作動ガスが貯蔵されている状態を示す図である。
【００６３】
図５に示すように、内燃機関１が冷間始動される時点（図５中のｔ０）では、ＥＧＲクーラ本体４０１が冷間状態（すなわち、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度が暖機完了温度Ｔｗｃ未満であると推定される状態）になっている。ＥＧＲクーラ本体４０１が冷間状態にあるときに、ＥＧＲ弁４１が開弁されると、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ本体４０１のＥＧＲガス流路４０５を流通する際に、該ＥＧＲガスとＥＧＲガス流路４０５の壁面とが接触することで、凝縮水が発生する虞がある。そのため、本実施例では、ＥＧＲクーラ本体４０１が冷間状態にあるときは、許可フラグがＯＦＦにされるとともに、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機が行われるものとする。ここでいうＥＧＲクーラ本体４０１の暖機は、発熱体収容部４０７の発熱体が水（水蒸気）を吸着する際に発生する熱を利用して行われる。斯様な方法によるＥＧＲクーラ本体４０１の暖機を実現するためには、作動ガスタンク４０２内に貯蔵されている水（水蒸気）を該作動ガスタンク４０２から発熱体収容部４０７へ移動させる必要がある。ここで、内燃機関１が冷間始動されたときは（図５中のｔ０）、作動ガスタンク４０２内の温度と発熱体収容部４０７内の温度とが略同等（例えば、外気温度相当の温度）になる。そのような状況において、大部分（所定量以上）の水（水蒸気）が作動ガスタンク４０２に貯蔵されていれば、作動ガスタンク４０２内の圧力が水（水蒸気）の飽和蒸気圧に近い圧力になる一方で、ＥＧＲクーラ本体４０１における発熱体収容部４０７内の圧力が略真空になる。その結果、作動ガスタンク４０２内の圧力が発熱体収容部４０７内の圧力より高くなる。よって、内燃機関１が冷間始動された直後（図５中のｔ１）において、ＥＣＵ５が切替弁４０４を閉弁状態から開弁状態へ切り替えることで、連通流路４０３が遮断状態から導通状態へ切り替えられると、図６に示すように、作動ガスタンク４０２に貯蔵されていた水蒸気（図６中のＧｗ）が作動ガスタンク４０２から連通流路４０３を経て発熱体収容部４０７へ必然的に移動する（図６中の白抜き矢印を参照）。また、連通流路４０３の導通に伴って作動ガスタンク４０２内の圧力が水の飽和蒸気圧より低くなると、作動ガスタンク４０２内に液相の状態で貯蔵されていた水が気相へ相変化しつつ作動ガスタンク４０２から発熱体収容部４０７へ必然的に移動する。このように、本実施例に係わるガス移動装置によれば、作動ガスタンク４０２内に貯蔵されている水（水蒸気）を該作動ガスタンク４０２から発熱体収容部４０７へ移動させる場合に、ポンプ等のような作動ガスを強制的に移動させるための機構に依存することなく、作動ガスタンク４０２から発熱体収容部４０７への作動ガスの移動を実現することができる。なお、上記したような作動ガスタンク４０２から発熱体収容部４０７への水（水蒸気）の移動は、作動ガスタンク４０２内の圧力と発熱体収容部４０７内の圧力とが釣り合うまで継続される。その際、作動ガスタンク４０２に貯蔵されていた水（水蒸気）のうち、所定量以上の水（水蒸気）が作動ガスタンク４０２から発熱体収容部４０７へ移動するように、ＥＧＲクーラ４００の製造過程で作動ガスタンク４０２内に封入される水（水蒸気）量等が調整されているものとする。ここでいう「所定量」は、ＥＧＲクーラ本体４０１におけるＥＧＲガス流路４０５の壁面温度を、上記した暖機完了温度Ｔｗｃ以上へ上昇させ得る量であって、発熱体収容部４０７と連通流路４０３と作動ガスタンク４０２とを含む作動ＥＧＲガス流路に充填される作動ガスの大部分を占める量である。
【００６４】
作動ガスタンク４０２から発熱体収容部４０７へ移動した水（水蒸気）は、発熱体収容部４０７に収容されている発熱体（図６中のＥｈ）に吸着される。その際、前述したように、発熱体としての有機金属構造体の細孔径が水（水蒸気）の分子径より大きくなるように形成されることで、作動ガスタンク４０２から発熱体収容部４０７へ移動した水（水蒸気）が発熱体の細孔内に入り込み易くなっているため、発熱体による水（水蒸気）の吸着がより確実に行われる。そして、発熱体が水（水蒸気）を吸着する際には、該水（水蒸気）が発熱体に吸着することに伴う吸着熱が発生するため、その吸着熱によって発熱体が発熱することになる。ここで、前述の図１の説明で述べたように、発熱体は、ＥＧＲガス流路４０５を画成する隔壁と接触するように配置されている。そのため、該発熱体で発生した熱は、ＥＧＲガス流路４０５の壁面に直接的に伝達される（図６中の黒矢印を参照）。これにより、発熱体で発生した熱のうち、ＥＧＲガス流路４０５の壁面に伝達される熱の割合が大きくなるため、ＥＧＲガス流路４０５の壁面を効率的に暖めることが可能となる。よって、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度を速やかに上昇させることができる。
【００６５】
発熱体で発生した熱によってＥＧＲガス流路４０５の壁面が暖められることで、該ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度が前記暖機完了温度Ｔｗｃ以上に上昇したと推定されると（図５中のｔ２）、許可フラグがＯＦＦからＯＮへ切り替えられる。その際、内燃機関１の運転状態がＥＧＲ実行領域に属していれば、ＥＧＲ弁４１が閉弁状態から開弁状態へ切り替えられる。つまり、内燃機関１の運転状態がＥＧＲ実行領域に属していること、及び許可フラグがＯＮであること、等を含む所定のＥＧＲガス流通条件が成立していれば、ＥＧＲ弁４１が閉弁状態から開弁状態へ切り替えられて、ＥＧＲクーラ本体４０１内におけるＥＧＲガス流路４０５にＥＧＲガスが流通するようになる。その場合、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度がＥＧＲガスの露点Ｔｄｐより高い暖機完了温度Ｔｗｃ以上に上昇しているため、ＥＧＲガスがＥＧＲガス流路４０５の壁面に接触しても、ＥＧＲガスに含まれる水分が凝縮することが抑制され、以て凝縮水の発生が抑制される。なお、図５に示す例では、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度が暖機完了温度Ｔｗｃ以上に上昇したと推定された時点、言い換えると、許可フラグがＯＦＦからＯＮへ切り替えられた時点（図５中のｔ２）において、ＥＧＲ弁４１が閉弁状態から開弁状態へ切り替えられているが、ＥＧＲ弁４１を閉弁状態から開弁状態へ切り替えられるタイミングは、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度が暖機完了温度Ｔｗｃ以上に上昇したと推定された時点（図５中のｔ２）以降のタイミングであれば、内燃機関１の運転状態に応じて適宜に変更することが可能である。
【００６６】
また、上記した方法でＥＧＲクーラ本体４０１の暖機が行われると、作動ガスタンク４０２に貯蔵されていた水（水蒸気）のうち、所定量以上の水（水蒸気）が発熱体に吸着された状態となる。よって、内燃機関１の次回以降の運転時においても、上記した方法によるＥＧＲクーラ本体４０１の効率的且つ効果的な暖機を実現するためには、発熱体に吸着されている水（水蒸気）を、該発熱体から脱離させるとともに、該発熱体から脱離した水（水蒸気）を発熱体収容部４０７から作動ガスタンク４０２へ移動させる必要がある。
【００６７】
ここで、発熱体に吸着されている水（水蒸気）を該発熱体から脱離させるためには、該発熱体の温度を所定の脱離温度Ｔｄｅｓ以上に上昇させる必要がある。ここでいう所定の脱離温度Ｔｄｅｓは、発熱体としての有機金属構造体に吸着されている水（水蒸気）が該有機金属構造体から脱離する最低の温度である。なお、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度が暖機完了温度Ｔｗｃ以上に上昇したと推定されることで、許可フラグがＯＦＦからＯＮへ切り替えられた後（図５中のｔ２以降）において、ＥＧＲ弁４１が閉弁状態から開弁状態へ切り替えられることで、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ本体４０１のＥＧＲガス流路４０５を流通するようになると、ＥＧＲガスの熱がＥＧＲガス流路４０５の壁面を介して発熱体収容部４０７の発熱体へ伝達されるようになる。その際、ＥＧＲガスの温度が前記脱離温度Ｔｄｅｓに比して十分に高いため、発熱体の温度が前記脱離温度Ｔｄｅｓ以上の温度まで上昇する（図５中のｔ３）。ここで、上記したようにＥＧＲガスの熱が発熱体に伝達され続けると、発熱体が過熱することが懸念される。しかしながら、前述の図１の説明で述べたように、発熱体収容部４０７の発熱体は、冷媒流路４０６を画成する隔壁とも接触するように配置されている。そのため、ＥＧＲガスから発熱体へ伝達された熱の一部は、冷媒流路４０６を画成する隔壁を介して、冷媒流路４０６を流れるクーラントに放熱されることになる。よって、ＥＧＲガスの熱が発熱体に伝達され続けても、発熱体の過熱が抑制される。
【００６８】
また、発熱体から脱離した水（水蒸気）を発熱体収容部４０７から作動ガスタンク４０２へ移動させるためには、切替弁４０４を開弁させた状態において発熱体収容部４０７内の圧力を作動ガスタンク４０２内の圧力よりも高くする必要がある。ここで、発熱体の温度が脱離温度Ｔｄｅｓ以上に上昇した状態（すなわち、ＥＧＲクーラ本体４０１が温間状態）になることで、発熱体に吸着されていた水（水蒸気）が該発熱体から脱離すると、発熱体収容部４０７内の水（水蒸気）の量が作動ガスタンク４０２内の水（水蒸気）の量より多くなることで、発熱体収容部４０７内の圧力が作動ガスタンク４０２内の圧力より高くなる。よって、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機開始時（図５中のｔ１）に閉弁状態から開弁状態へ切り替えられた切替弁４０４を、発熱体の温度が脱離温度Ｔｄｅｓに到達（図５中のｔ３）した以降も開弁させ続けておけば、発熱体の温度が脱離温度Ｔｄｅｓ以上に上昇した際に、図７に示すように、発熱体に吸着されていた水（水蒸気）が液相の水から気相の水蒸気（図７中のＧｗ）へ相変化しつつ発熱体から脱離し、さらに、発熱体から脱離した水（水蒸気）が発熱体収容部４０７から連通流路４０３を経て作動ガスタンク４０２に必然的に移動することになる（図７中の白抜き矢印を参照）。すなわち、本開示に係わるガス移動装置によれば、発熱体に吸着された水（水蒸気）を作動ガスタンク４０２に回収する場合に、ヒータ等のような発熱体を強制的に加熱する機構や、ポンプ等のような作動ガスを強制的に移動させるための機構に依存することなく、発熱体に吸着されていた水（水蒸気）の脱離、及び発熱体から脱離した水（水蒸気）の発熱体収容部４０７から作動ガスタンク４０２への移動を実現することができる。
【００６９】
発熱体に吸着されていた水（水蒸気）が上記した方法によって作動ガスタンク４０２に回収されると、作動ガスタンク４０２に回収された水（水蒸気）を、ＥＧＲクーラ本体４０１の次回の暖機が必要になるまで（すなわち、内燃機関１の次回の冷間始動直後まで）、該作動ガスタンク４０２内に貯蔵しておく必要がある。そこで、本実施例では、発熱体の温度が脱離温度Ｔｄｅｓを超えた後の所定の遮断タイミング（図５中のｔ４）において、ＥＣＵ５によって切替弁４０４が開弁状態から閉弁状態へ切り替えられるものとする。ここでいう「所定の遮断タイミング」は、発熱体に吸着していた水（水蒸気）の該発熱体からの脱離が完了するとともに、発熱体から脱離した水（水蒸気）の発熱体収容部４０７から作動ガスタンク４０２への移動が完了している、と推定することできるタイミングである。その際の「発熱体に吸着していた水（水蒸気）の該発熱体からの脱離が完了」するとは、発熱体に吸着していた水（水蒸気）の全量が該発熱体から脱離する態様に限定されるものではなく、発熱体に吸着していた水（水蒸気）のうち、所定量以上の水（水蒸気）が該発熱体から脱離すれば足りる。同様に、「発熱体から脱離した水（水蒸気）の発熱体収容部４０７から作動ガスタンク４０２への移動が完了」するとは、発熱体から脱離した水（水蒸気）の全量が発熱体収容部４０７から作動ガスタンク４０２へ移動する態様に限定されるものではなく、発熱体から脱離した水（水蒸気）のうち所定量以上の水（水蒸気）が発熱体収容部４０７から作動ガスタンク４０２へ移動すれば足りる。要するに、内燃機関１の次回の冷間始動直後において、連通流路４０３が切替弁４０４によって遮断状態から導通状態へ切り替えられた際に、所定量以上の作動ガスを発熱体が吸着可能となる程度の量の作動ガスが、発熱体から脱離して作動ガスタンク４０２に戻ればよい。よって、前記遮断タイミングは、作動ガスタンク４０２内の水（水蒸気）量が図５中のｔ１の直前における水（水蒸気）量と略同量に戻ったと推定することができるタイミング、発熱体の水吸着量が図５中のｔ１の直前における水吸着量と略同量に戻ったと推定することができるタイミング、又は作動ガスタンク４０２内の圧力が図５中のｔ１の直前における圧力と略同等に戻ったと推定することができるタイミングと言い換えることもできる。なお、上記した遮断タイミングは、内燃機関１の運転が停止されるタイミング（すなわち、図示しないイグニッション・スイッチがＯＮからＯＦＦへ切り替えられるタイミング）に設定されてもよい。これは、発熱体の温度が脱離温度Ｔｄｅｓを超えた後において内燃機関１の運転が継続される限りは、発熱体収容部４０７の温度が作動ガスタンク４０２の温度を下回る事態が発生し難く、それに伴って発熱体収容部４０７内の圧力が作動ガスタンク４０２内の圧力を下回る事態も発生し難いと考えられるため、発熱体に吸着されていた水（水蒸気）の作動ガスタンク４０２への回収が完了した以降において、内燃機関１の運転が停止されるタイミングまで切替弁４０４が開弁され続けても、作動ガスタンク４０２に回収された水（水蒸気）が該作動ガスタンク４０２から発熱体収容部４０７へ移動し難いと考えられるからである。
【００７０】
なお、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機を行うべく切替弁４０４を開弁させた後において、上記した遮断タイミングまで切替弁４０４を連続的に開弁させ続ける必要はなく、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度が暖機完了温度Ｔｗｃ以上に上昇したと推定された時点（図５中のｔ２）で切替弁４０４を一時的に閉弁させ、その後、発熱体の温度が脱離温度Ｔｄｅｓまで上昇したと推定された時点（図５中のｔ３）で切替弁４０４を再び開弁させることで、発熱体に吸着されていた水（水蒸気）の作動ガスタンク４０２への回収が行われるようにしてもよい。
【００７１】
上記した遮断タイミングにおいて切替弁４０４が開弁状態から閉弁状態へ切り替えられると、図８に示すように、発熱体収容部４０７から作動ガスタンク４０２へ回収された水（水蒸気）が該作動ガスタンク４０２内に貯蔵された状態になる。その結果、ＥＧＲクーラ本体４０１の次回の暖機が必要になったときに、切替弁４０４を閉弁状態から開弁状態へ切り替えることで、前述した図６から図７の動作を再現することが可能となる。
【００７２】
以上述べたように構成されるＥＧＲクーラ４００には、上記したＥＣＵ５が併設されている。なお、本実施例におけるＥＣＵ５は、内燃機関１の運転状態等を制御するためのＥＣＵも兼ねているが、内燃機関１の運転状態等を制御するためのＥＣＵとは別途に設けられてもよい。ＥＣＵ５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ等から構成される。そして、このＥＣＵ５は、温度センサ６に加え、図示しないエアフローメータや空燃比センサ等の各種センサの検出信号が入力されるようになっている。ここでいう温度センサ６は、内燃機関１を循環するクーラントの温度を検出するセンサである。また、ＥＣＵ５は、前述したＥＧＲ弁４１や切替弁４０４に加え、図示しない燃料噴射弁等の各種機器と電気的に接続されており、それらの各種機器を制御することができるようになっている。例えば、ＥＣＵ５は、燃料噴射制御等の既知の制御に加え、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機制御を行う。
【００７３】
《ＥＧＲクーラ本体の暖機制御フロー》
ここで、ＥＣＵ５によって実行されるＥＧＲクーラ本体４０１の暖機制御について図９及び図１０に沿って説明する。図９は、切替弁４０４を閉弁状態から開弁状態へ切り替える際にＥＣＵ５によって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。図９に示す処理ルーチンは、内燃機関１の始動をトリガとして実行される。一方、図１０は、切替弁４０４を開弁状態から閉弁状態へ切り替える際にＥＣＵ５によって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。図１０に示す処理ルーチンは、内燃機関１の運転中において所定の周期で繰り返し実行される。
【００７４】
先ず、図９の処理ルーチンでは、ＥＣＵ５は、Ｓ１０１の処理において温度センサ６により検出されるクーラント温度Ｔｈｗ１を読み込む。続いて、Ｓ１０２の処理では、ＥＣＵ５は、Ｓ１０１の処理で読み込まれたクーラント温度Ｔｈｗ１が所定の閾値Ｔｈｗｔｈｒｅより低いか否かを判別する。ここでいう「所定の閾値Ｔｈｗｔｈｒｅ」は、クーラント温度Ｔｈｗ１が該閾値Ｔｈｗｔｈｒｅ未満であれば、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度が暖機完了温度Ｔｗｃ未満になり、且つ発熱体の温度が脱離温度Ｔｄｅｓ未満になる、と推定される温度である。このような閾値Ｔｈｗｔｈｒｅは、実験やシミュレーションの結果に基づいて予め求めておくものとする。
【００７５】
なお、内燃機関１の冷間始動直後は、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度と発熱体の温度とが略同等（例えば、外気温度と同等）になると想定されるため、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度又は発熱体の温度を計測するための温度センサをＥＧＲクーラ本体４０１に取り付け、又は外気温を計測する温度センサをＥＧＲクーラ４００に併設して、その温度センサの計測温度が暖機完了温度Ｔｗｃ（＜Ｔｄｅｓ）未満であれば、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度が暖機完了温度Ｔｗｃ未満であり、且つ発熱体の温度が脱離温度Ｔｄｅｓ未満である、と推定してもよい。
【００７６】
前記Ｓ１０２の処理において肯定判定された場合（Ｔｈｗ１＜Ｔｈｗｔｈｒｅ）は、前述したように、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度が暖機完了温度Ｔｗｃ未満であると推定されるため、そのような状況下でＥＧＲガスがＥＧＲクーラ本体４０１のＥＧＲガス流路４０５を流通すると、ＥＧＲガスがＥＧＲガス流路４０５の壁面と接触することで、凝縮水が発生する虞がある。そこで、前記Ｓ１０２の処理において肯定判定された場合は、ＥＣＵ５は、Ｓ１０３の処理へ進み、許可フラグをＯＦＦにする。その場合、上記したＥＧＲガス流通条件が成立しなくなるため、ＥＧＲ弁４１が開弁されなくなる。ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度が暖機完了温度Ｔｗｃ未満であると推定される状態において、ＥＧＲ弁４１が開弁されなければ、排気流路３からＥＧＲ流路４０を経て吸気流路２へ向かうＥＧＲガスの流れが遮断されるため、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ本体４０１のＥＧＲガス流路４０５を流通しなくなる。その結果、ＥＧＲクーラ本体４０１における凝縮水の発生が抑制される。
【００７７】
ＥＣＵ５は、Ｓ１０３の処理を実行し終えると、Ｓ１０４の処理へ進み、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機を開始する。具体的には、ＥＣＵ５は、切替弁４０４を閉弁状態から開弁状態へ切り替えることで、連通流路４０３を遮断状態から連通状態へ切り替える（前述した図５中のｔ１における処理に相当。）。ここで、内燃機関１が冷間始動された直後のように、ＥＧＲクーラ本体４０１が冷間状態にあるとき（すなわち、ＥＧＲガス流路の壁面温度が暖機完了温度Ｔｗｃ未満であると推定されるとき）は、前述した図５の説明で述べたように、作動ガスタンク４０２内の温度と発熱体収容部４０７内の温度とが略同等になると想定される。そのような状態において所定量以上の水（水蒸気）が作動ガスタンク４０２に貯蔵されていると、作動ガスタンク４０２内の圧力が水（水蒸気）の飽和蒸気圧に近い状態になる一方で、発熱体収容部４０７内の圧力が真空に近い状態になる。その結果、作動ガスタンク４０２内の圧力が発熱体収容部４０７内の圧力より高くなる。よって、該Ｓ１０４の処理において切替弁４０４が閉弁状態から開弁状態へ切り替えられると、前述した図６の説明で述べたように、作動ガスタンク４０２内に貯蔵されていた水（水蒸気）が該作動ガスタンク４０２からＥＧＲクーラ本体４０１の発熱体収容部４０７へ必然的に移動することになる。そして、作動ガスタンク４０２から発熱体収容部４０７へ移動した水（水蒸気）は、発熱体収容部４０７の発熱体に吸着されることで気相から液相へ相変化する。これにより、発熱体は、水（水蒸気）の相変化に伴う潜熱によって発熱することになる。上記したように発熱体が発熱すると、その熱が該発熱体からＥＧＲガス流路４０５の壁面へ伝達される。その際、発熱体収容部４０７における発熱体がＥＧＲガス流路４０５を画成する隔壁と接触するように配置されているため、発熱体で発生した熱が該発熱体からＥＧＲガス流路４０５の壁面へ直接的に伝達されることになる。その結果、発熱体で発生した熱のうち、ＥＧＲガス流路の壁面に伝達される熱の割合が多くなる。よって、ＥＧＲガス流路４０５の壁面を効率的に暖めることが可能になる。
【００７８】
ＥＣＵ５は、前記Ｓ１０４の処理を実行し終えると、Ｓ１０５の処理へ進み、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度が暖機完了温度Ｔｗｃ以上まで上昇したか否かを判定する。その際、ＥＣＵ５は、例えば、前記Ｓ１０４の処理において切替弁４０４が開弁された時点からの経過時間を計測し、その経過時間が所定の昇温時間以上であれば、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度が暖機完了温度Ｔｗｃ以上まで上昇していると判定する一方で、その経過時間が所定の昇温時間未満であれば、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度が暖機完了温度Ｔｗｃ未満であると判定してもよい。ここでいう「所定の昇温時間」は、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機を開始すべく切替弁４０４が開弁されてから、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度が暖機完了温度Ｔｗｃ以上に上昇するまでに要する時間である。ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機を開始すべく切替弁４０４が開弁されてから、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度が暖機完了温度Ｔｗｃ以上に上昇するまでに要する時間は、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機開始時におけるＥＧＲガス流路４０５の壁面温度、及び単位時間あたりの発熱体の発熱量に相関する。ここで、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機開始時におけるＥＧＲガス流路４０５の壁面温度は、外気温度と略同等になると想定される。また、内燃機関１が冷間始動されるときのクーラント温度も、外気温度と略同等になると想定される。よって、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機開始時におけるＥＧＲガス流路４０５の壁面温度は、内燃機関１が冷間始動されるときのクーラント温度Ｔｈｗ１と略同等になると推定することができる。一方、単位時間あたりにおける発熱体の発熱量は、略一定であるとみなすことができる。これらの相関や傾向を踏まえると、上記の昇温時間は、前記Ｓ１０１の処理で読み込まれたクーラント温度Ｔｈｗ１をパラメータにして決定されればよい。例えば、上記の昇温時間は、クーラント温度Ｔｈｗ１が高い場合より低い場合の方が長くなるように決定されればよい。ここで、上記の昇温時間とクーラント温度Ｔｈｗ１との相関は、クーラント温度Ｔｈｗ１を引数とするマップや関数式の形態で予めＥＣＵ５のＲＯＭ等に記憶させておくようにしてもよい。なお、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度が暖機完了温度Ｔｗｃ以上に上昇したか否かを判定するための別法として、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度を計測するための温度センサをＥＧＲクーラ本体４０１に取り付け、該温度センサの計測値が暖機完了温度Ｔｗｃ以上であるか否かを判別してもよい。
【００７９】
ここで、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度が暖機完了温度Ｔｗｃ未満である場合に、ＥＧＲガスがＥＧＲガス流路４０５を流通すると、ＥＧＲガスがＥＧＲガス流路４０５の壁面と接触することで凝縮水が発生する虞がある。そのため、前記Ｓ１０５の処理において否定判定された場合（壁面温度＜Ｔｗｃ）は、ＥＣＵ５は、許可フラグをＯＦＦに維持しつつ、該Ｓ１０５の処理を再度実行する。一方、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度が暖機完了温度Ｔｗｃ以上である場合に、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ本体４０１のＥＧＲガス流路４０５を流通すると、ＥＧＲガスがＥＧＲガス流路４０５の壁面と接触しても凝縮水が発生し得ないと推定される。そのため、前記Ｓ１０５の処理において肯定判定された場合（壁面温度≧Ｔｗｃ）は、ＥＣＵ５は、Ｓ１０６の処理へ進み、許可フラグをＯＮにする。そして、ＥＣＵ５は、該Ｓ１０６の処理を実行し終えると、本処理ルーチンの実行を終了する。
【００８０】
また、上記したＳ１０２の処理において否定判定された場合（Ｔｈｗ１≧Ｔｈｗｔｈｒｅ）は、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度が暖機完了温度Ｔｗｃ以上であると推定することができるため、Ｓ１０３からＳ１０５の処理をスキップしてＳ１０６の処理へ進み、許可フラグをＯＮにする。
【００８１】
このように、図９の処理ルーチンに従ってＥＧＲクーラ４００の切替弁４０４が制御されると、ＥＧＲクーラ本体４０１が冷間状態にあるときに、ＥＧＲガス流路４０５の壁面を効率的且つ効果的に暖めることができる。そして、ＥＧＲガス流路４０５の壁面を効率的且つ効果的に暖めることが可能になると、発熱体収容部４０７に収容される発熱体の量や作動ガスタンク４０２内に貯蔵される水（水蒸気）の量を比較的少ない量に抑えつつ、ＥＧＲガス流路４０５の壁面温度を凝縮水の発生し得ない温度（すなわち、暖機完了温度Ｔｗｃ以上の温度）まで上昇させることが可能になる。その結果、ＥＧＲクーラ本体４０１の大型化や作動ガスタンク４０２の大型化を抑えることができるため、ＥＧＲクーラ４００を含めたＥＧＲ装置４の車載性の低下を抑えることもできる。
【００８２】
次に、図１０の処理ルーチンでは、ＥＣＵ５は、先ずＳ２０１の処理において、切替弁４０４が開弁状態にあるか否かを判別する。該Ｓ２０１の処理で否定判定された場合は、内燃機関１の始動後においてＥＧＲクーラ本体４０１の暖機が行われていない（すなわち、内燃機関１が始動される時点でＥＧＲガス流路４０５の壁面温度が暖機完了温度Ｔｗｃ以上になっていたため、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機を行う必要がなかった）、又は内燃機関１の始動後においてＥＧＲクーラ本体４０１の暖機が行われたが切替弁４０４が既に閉弁されている（すなわち、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機後において水（水蒸気）の作動ガスタンク４０２への回収が既に完了している）、と判定することができる。この場合、切替弁４０４を閉弁させる処理を行う必要がないため、ＥＣＵ５は、本処理ルーチンの実行を終了する。一方、該Ｓ２０１の処理において肯定判定された場合は、内燃機関１の始動後においてＥＧＲクーラ本体４０１を暖機すべく切替弁４０４が開弁されてから、該切替弁４０４の開弁状態が継続されていると判定することができる。つまり、該Ｓ２０１の処理が実行されたタイミングは、前述した図５におけるｔ１以降のタイミングであって、且つｔ４より前のタイミングとなる。この場合、切替弁４０４を閉弁させる処理を行う必要があるため、ＥＣＵ５は、Ｓ２０２以降の処理へ進む。
【００８３】
Ｓ２０２の処理では、ＥＣＵ５は、ＥＧＲ弁４１が開弁状態にあるか否かを判別する。該Ｓ２０２の処理において否定判定された場合は、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機が未だ終わっていない（すなわち、許可フラグがＯＦＦにされている）ためにＥＧＲ弁４１が閉弁されており、又はＥＧＲクーラ本体４０１の暖機が完了している（すなわち、許可フラグがＯＮにされている）ものの、内燃機関１の運転状態がＥＧＲ実行領域にないためにＥＧＲ弁４１が閉弁されていることになる。この場合、ＥＣＵ５は、本処理ルーチンの実行を一旦終了する。一方、該Ｓ２０２の処理において肯定判定された場合は、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機が既に完了し（すなわち、許可フラグがＯＮにされている）、且つ内燃機関１の運転状態がＥＧＲ実行領域にあるために（すなわち、上記した所定のＥＧＲガス流通条件が成立しているために）、ＥＧＲ弁４１が開弁されていることになる。つまり、該Ｓ２０２の処理が実行されたタイミングは、前述した図５におけるｔ２以降のタイミングであって、且つｔ４より前のタイミングとなる。この場合、ＥＣＵ５は、Ｓ２０３の処理へ進む。
【００８４】
Ｓ２０３の処理では、ＥＣＵ５は、積算カウンタＣｉｎｔを更新する。ここでいう積算カウンタＣｉｎｔは、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機完了後（前述した図５におけるｔ２以降）におけるＥＧＲ弁４１の開弁時間の積算値（以下、「積算開弁時間」と称する）。を計数するものである。ＥＣＵ５は、該Ｓ２０３の処理を実行し終えると、Ｓ２０４の処理へ進む。
【００８５】
Ｓ２０４の処理では、ＥＣＵ５は、前記Ｓ２０３の処理で更新された積算開弁時間Ｃｉｎｔが所定の回収時間Ｃｒｔ以上であるか否かを判別する。ここでいう「所定の回収時間Ｃｒｔ」は、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機時に発熱体に吸着された水（水蒸気）の作動ガスタンク４０２への回収に要する時間である。ここで、前述の図５の説明で述べたように、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機時に発熱体に吸着された水（水蒸気）を作動ガスタンク４０２に回収するためには、発熱体の温度を脱離温度Ｔｄｅｓ以上に高めることで、該発熱体から水（水蒸気）を脱離させるとともに、発熱体収容部４０７内の圧力を作動ガスタンク４０２内の圧力より高くする必要がある。そして、斯様な条件を満たすためには、ＥＧＲ弁４１を開弁させることで、高温のＥＧＲガスをＥＧＲクーラ本体４０１のＥＧＲガス流路４０５に流通させて、該ＥＧＲガスの熱で発熱体を昇温させる必要がある。よって、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機時に発熱体に吸着された水（水蒸気）の作動ガスタンク４０２への回収に要する時間は、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機完了後におけるＥＧＲ弁４１の積算開弁時間Ｃｉｎｔに依存すると言える。そこで、本実施例では、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機時に発熱体に吸着された水（水蒸気）の略全量が、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機完了後におけるＥＧＲ弁４１が開弁された状態において作動ガスタンク４０２に回収されるのに要する時間を、予め実験やシミュレーションの結果に基づいて求めておき、それにより求められた時間を上記の回収時間Ｃｒｔとして設定している。そして、上記の積算開弁時間Ｃｉｎｔが該回収時間Ｃｒｔ以上であれば、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機時に発熱体に吸着された水（水蒸気）の作動ガスタンク４０２への回収が完了したと判定される一方で、上記の積算開弁時間Ｃｉｎｔが該回収時間Ｃｒｔ未満であれば、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機時に発熱体に吸着された水（水蒸気）の作動ガスタンク４０２への回収が完了していないと判定されるようにした。
【００８６】
前記Ｓ２０４の処理において否定判定された場合は、ＥＣＵ５は、本処理ルーチンの実行を一旦終了する。その場合、切替弁４０４が開弁状態に維持されるため、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機時に発熱体に吸着された水（水蒸気）の作動ガスタンク４０２への回収が継続される。一方、前記Ｓ２０４の処理において肯定判定された場合は、前述したように、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機時に発熱体に吸着された水（水蒸気）の作動ガスタンク４０２への回収が完了したと推定されるため、ＥＣＵ５は、Ｓ２０５の処理へ進み、切替弁４０４を開弁状態から閉弁状態に切り替える（このタイミングは、前述した図５における遮断タイミングｔ４に相当する）。これにより、前述した図８の説明で述べたように、作動ガスタンク４０２内に回収された水（水蒸気）が該作動ガスタンク４０２内に貯蔵されることになる。そして、ＥＣＵ５は、Ｓ２０５の処理を実行した後にＳ２０６の処理へ進み、上記した積算開弁時間Ｃｉｎｔの計数値を初期値（すなわち、零）にリセットする。
【００８７】
このように、図１０の処理ルーチンに従ってＥＧＲクーラ４００の切替弁４０４が制御されると、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機時に発熱体に吸着された水（水蒸気）を作動ガスタンク４０２に回収することができるとともに、作動ガスタンク４０２に回収された水（水蒸気）を該作動ガスタンク４０２内に貯蔵しておくことができる。これにより、ＥＧＲクーラ本体４０１の次回の暖機が必要になったときに、ＥＧＲクーラ本体４０１におけるＥＧＲガス流路４０５の壁面を効率的且つ効果的に暖めることが可能となる。
【００８８】
なお、図１０の処理ルーチンでは、積算開弁時間Ｃｉｎｔをパラメータにして、切替弁４０４の閉弁タイミング（すなわち、前述の図５における遮断タイミングｔ４）を決定しているが、作動ガスタンク４０２内に貯蔵されている水（水蒸気）量を計測するセンサを該作動ガスタンク４０２に取り付け、該センサの計測値が作動ガス量（例えば、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機が開始される直前において作動ガスタンク４０２内に貯蔵されていた水（水蒸気）量）に戻ったタイミングで切替弁４０４を閉弁させてもよい。別法として、作動ガスタンク４０２内の圧力を計測するセンサを該作動ガスタンク４０２に取り付け、該センサの計測値が所定の圧力（例えば、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機が開始される直前における作動ガスタンク４０２内の圧力）に戻ったタイミングで切替弁４０４を閉弁させてもよい。
【００８９】
ここで、ＥＣＵ５が図９の処理ルーチンのＳ１０１−Ｓ１０２の処理、Ｓ１０４−Ｓ１０５の処理、及び図１０の処理ルーチンを実行することにより、本開示に係わる「制御手段」が実現される。また、ＥＣＵ５が図９の処理ルーチンのＳ１０３、Ｓ１０６の処理を実行することにより、本開示に係わる「流通制御手段」が実現される。
【００９０】
なお、本実施例では、発熱体収容部４０７に収容される発熱体は、該発熱体が発熱体収容部４０７とＥＧＲガス流路４０５とを隔てる隔壁に接触するとともに、該発熱体が発熱体収容部４０７と冷媒流路４０６とを隔てる隔壁とも接触するように配置されている。しかしながら、発熱体収容部４０７に収容される発熱体として耐熱温度の高い物質を使用する場合は、該発熱体が発熱体収容部４０７とＥＧＲガス流路４０５とを隔てる隔壁に接触する一方で、該発熱体が発熱体収容部４０７と冷媒流路４０６とを隔てる隔壁とは接触しないように、発熱体が配置されてもよい。このような構成によると、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機が行われる際に、発熱体で発生する熱のうち、ＥＧＲガス流路４０５の壁面に伝達される熱の割合を、より大きくことができるため、ＥＧＲクーラ本体４０１の暖機をより効率的に行うことが可能になる。
【符号の説明】
【００９１】
１    内燃機関
２    吸気流路
３    排気流路
４    ＥＧＲ装置
５    ＥＣＵ
６    温度センサ
４０    ＥＧＲ流路
４１    ＥＧＲ弁
４００    ＥＧＲクーラ
４００ａ    上流側領域
４００ｂ    下流側領域
４０１    ＥＧＲクーラ本体
４０２    作動ガスタンク
４０３    連通流路
４０４    切替弁
４０５    ＥＧＲガス流路
４０６    冷媒流路
４０７    発熱体収容部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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