(57)【要約】【課題】  ボトムヒート型として使用する場合に、熱輸送の作動および停止の切替えを低コストで実現可能とすると共に、凝縮した作動媒体の蒸発部側への滴下を防止可能とするヒートパイプおよびそれを用いた排熱回収装置を提供する。【解決手段】  管状の密閉容器１１１の一端側に設定され、外部の高温部１１の熱によって内部の作動媒体を蒸発させる蒸発部１１０Ａと、密閉容器１１１の他端側に設定され、外部の低温部３０に放熱して蒸発された作動媒体を凝縮させる凝縮部１１０Ｂとを有するヒートパイプにおいて、蒸発部１１０Ａを凝縮部１１０Ｂの下側に配置し、蒸発部１１０Ａにおける受熱量の増加に伴って、凝縮部１１０Ｂで凝縮された液化作動媒体を保持して、蒸発部１１０Ａへの還流を阻止する保持手段１１２を設ける。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の密閉容器（１１１）の一端側に設定され、外部の高温部（１１）の熱によって内部の作動媒体を蒸発させる蒸発部（１１０Ａ）と、
前記密閉容器（１１１）の他端側に設定され、外部の低温部（３０）に放熱して蒸発された前記作動媒体を凝縮させる凝縮部（１１０Ｂ）とを有するヒートパイプにおいて、
前記蒸発部（１１０Ａ）は、前記凝縮部（１１０Ｂ）の下側に配置されると共に、
前記蒸発部（１１０Ａ）における受熱量の増加に伴って、前記凝縮部（１１０Ｂ）で凝縮された液化作動媒体を保持して、前記蒸発部（１１０Ａ）への還流を阻止する保持手段（１１２）を有することを特徴とするヒートパイプ。
【請求項２】
管状の密閉容器（１１１）の一端側に設定され、外部の高温部（１１）の熱によって内部の作動媒体を蒸発させる蒸発部（１１０Ａ）と、
前記密閉容器（１１１）の他端側に設定され、外部の低温部（３０）に放熱して蒸発された前記作動媒体を凝縮させる凝縮部（１１０Ｂ）とを有するヒートパイプにおいて、
前記蒸発部（１１０Ａ）は、前記凝縮部（１１０Ｂ）の下側に配置されると共に、
前記低温部（３０）の温度が所定値以上となると、前記凝縮部（１１０Ｂ）で凝縮された液化作動媒体を保持して、前記蒸発部（１１０Ａ）への還流を阻止する保持手段（１１２）を有することを特徴とするヒートパイプ。
【請求項３】
前記保持手段（１１２）は、前記蒸発部（１１０Ａ）と前記凝縮部（１１０Ｂ）との間に設けられ、前記液化作動媒体の還流流路（１１１ａ）を開閉する弁体（１１２）としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒートパイプ。
【請求項４】
前記弁体（１１２）は、前記蒸発部（１１０Ａ）で蒸発した蒸気作動媒体が流通する流通路（１１２ｂ）と、
前記流通路（１１２ｂ）側への前記液化作動媒体の流出を阻止する堰部（１１２ａ）とを有することを特徴とする請求項３に記載のヒートパイプ。
【請求項５】
前記堰部（１１２ａ）の高さは、前記流通路（１１２ｂ）側への流出を阻止された前記液化作動媒体の液面よりも所定量高く設けられたことを特徴とする請求項４に記載のヒートパイプ。
【請求項６】
前記弁体（１１２）は、前記凝縮部（１１０Ｂ）に設けられたサーモワックス（１１３）の熱膨張、熱収縮によって駆動されることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか１つに記載のヒートパイプ。
【請求項７】
前記保持手段（１１２）は、前記凝縮部（１１０Ｂ）の内壁面面積を拡大する面積拡大部としたことを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ。
【請求項８】
前記面積拡大部は、ウィックであることを特徴とする請求項７に記載のヒートパイプ。
【請求項９】
請求項１〜請求項８に記載のヒートパイプ（１１０）の前記蒸発部（１１０Ａ）が内燃機関（１０）の排気ガス流通用の排気管（１１）に配設され、
前記凝縮部（１１０Ｂ）が前記内燃機関（１０）の冷却水流通用の冷却水流路（３０）に配設され、
前記ヒートパイプ（１１０）によって前記排気ガスの排熱を前記冷却水へ輸送することを特徴とするヒートパイプを用いた排熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両用内燃機関の排気ガスの排熱を回収して、内燃機関の冷却水加熱に適用して好適なヒートパイプおよびそれを用いた排熱回収装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートパイプを用いた車両用暖房装置として、例えば特許文献1に示されるものが知られている。これは、ヒートパイプ（ループ式）の蒸発部を機関の排気通路に配設し、またヒートパイプの凝縮部を暖房用ヒータコアの空気出口側に配設し、ヒートパイプによって排気熱を暖房用空気に直接輸送し、機関の始動後に短時間で暖房性能を確保するようにしたものである。
【０００３】
上記車両用暖房装置においては、ヒートパイプの途中部分に弁手段が設けられており、温度センサによって得られる暖房用空気温度が所定値になると弁手段が閉じられて、ヒートパイプによる熱輸送が停止されるようにしている。
【特許文献１】実開昭５９−１６２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術に対して、ヒートパイプの蒸発部を下側に、凝縮部を上側に配置するいわゆるボトムヒート型として用いる場合、熱輸送の作動停止時に、凝縮部で凝縮した水滴が車両の走行時の振動等によって蒸発部側に滴下すると、急激な蒸発が起こるためにヒートパイプの内圧が急上昇してヒートパイプが破裂したり、あるいは圧力変動の繰返しによってヒートパイプが破損してしまう恐れがある。このような現象は、ウィックレスのボトムヒート型ヒートパイプでは特に顕著である。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、ボトムヒート型として使用する場合に、熱輸送の作動および停止の切替えを可能とすると共に、凝縮した作動媒体の蒸発部側への滴下を防止可能とするヒートパイプおよびそれを用いた排熱回収装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、管状の密閉容器（１１１）の一端側に設定され、外部の高温部（１１）の熱によって内部の作動媒体を蒸発させる蒸発部（１１０Ａ）と、密閉容器（１１１）の他端側に設定され、外部の低温部（３０）に放熱して蒸発された作動媒体を凝縮させる凝縮部（１１０Ｂ）とを有するヒートパイプにおいて、蒸発部（１１０Ａ）は、凝縮部（１１０Ｂ）の下側に配置されると共に、蒸発部（１１０Ａ）における受熱量の増加に伴って、凝縮部（１１０Ｂ）で凝縮された液化作動媒体を保持して、蒸発部（１１０Ａ）への還流を阻止する保持手段（１１２）を有することを特徴としている。
【０００８】
これにより、蒸発部（１１０Ａ）における受熱量の増加に伴って、保持手段（１１２）によって液化作動媒体の還流が阻止されるので、ボトムヒート型として使用する場合のヒートパイプ（１１０）において、保持手段（１１２）という簡素な構成で熱輸送の作動および停止の切替えができるようになる。
【０００９】
ここで、熱輸送停止時の液化作動媒体は、保持手段（１１２）によって保持されることから、外部の振動等によって液化作動媒体が蒸発部（１１０Ａ）に滴下するのを防止できる。即ち、蒸発部（１１０Ａ）側での急激な蒸発を防止できるので、ヒートパイプ（１１０）の内圧が急上昇してヒートパイプ（１１０）が破裂したり、あるいは圧力変動の繰返しによってヒートパイプ（１１０）が破損してしまう恐れがなくなる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、ヒートパイプにおいて、蒸発部（１１０Ａ）が凝縮部（１１０Ｂ）の下側に配置され、外部の低温部（３０）の温度が所定値以上となると、凝縮部（１１０Ｂ）で凝縮された液化作動媒体を保持して、蒸発部（１１０Ａ）への還流を阻止する保持手段（１１２）を有することを特徴としており、上記請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００１１】
保持手段（１１２）は、請求項３に記載の発明のように、蒸発部（１１０Ａ）と凝縮部（１１０Ｂ）との間に設けられ、液化作動媒体の還流流路（１１１ａ）を開閉する弁体（１１２）とすることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、弁体（１１２）は、蒸発部（１１０Ａ）で蒸発した蒸気作動媒体が流通する流通路（１１２ｂ）と、流通路（１１２ｂ）側への液化作動媒体の流出を阻止する堰部（１１２ａ）とを有することを特徴としている。
【００１３】
これにより、弁体（１１２）を閉じた後にも、蒸発部（１１０Ａ）からの蒸気作動媒体が流通路（１１２ｂ）を通り凝縮部（１１０Ｂ）へ到達して凝縮されるので、蒸発部（１１０Ａ）における内圧上昇を防止できる。そして、弁体（１１２）の堰部（１１２ａ）によって、液化作動媒体を確実に保持して、流通路（１１２ｂ）から蒸発部（１１０Ａ）への流入を防止することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、堰部（１１２ａ）の高さは、流通路（１１２ｂ）側への流出を阻止された液化作動媒体の液面よりも所定量高く設けられたことを特徴としている。
【００１５】
これにより、請求項４に記載の弁体（１１２）において、外部の振動等による液化作動媒体の蒸発部（１１０Ａ）への滴下防止を確実に可能とする具体的な形態とすることができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、弁体（１１２）は、凝縮部（１１０Ｂ）に設けられたサーモワックス（１１３）の熱膨張、熱収縮によって駆動されることを特徴としている。
【００１７】
これにより、凝縮部（１１０Ｂ）に対応する低温部（３０）の温度に応じて弁体（１１２）の開閉が可能となる。即ち、低温部（３０）の温度を所定温度に抑えたい場合に、所定温度で弁体（１１２）を閉じて、ヒートパイプ（１１０）の熱輸送を停止させることができる。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明のように、保持手段としては、凝縮部（１１０Ｂ）の内壁面面積を拡大する面積拡大部とすることもできる。
【００１９】
具体的には、請求項８に記載の発明のように、面積拡大部は、ウィックを用いて好適である。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜請求項８に記載のヒートパイプ（１１０）を用いた排熱回収装置に関するものであり、ヒートパイプ（１１０）の蒸発部（１１０Ａ）が内燃機関（１０）の排気ガス流通用の排気管（１１）に配設され、凝縮部（１１０Ｂ）が内燃機関（１０）の冷却水流通用の冷却水流路（３０）に配設されるようにして、ヒートパイプ（１１０）によって排気ガスの排熱を冷却水へ輸送するものに適用して好適である。
【００２１】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態における排熱回収装置１００は、エンジン１０を走行用の駆動源とする車両（自動車）に適用されるものとしており、まず具体的な構成について図１〜図６を用いて以下説明する。尚、図１は排熱回収装置１００の車両への搭載状態を示す模式図、図２は排熱回収装置１００を示す側面図、図３は図２のＡ−Ａ部における断面図、図４、図５はヒートパイプ１１０内の弁体１１２を示す断面図、図６は図４におけるＢ方向から見た弁体１１２を示す矢視図である。
【００２３】
図１に示すように、エンジン１０は水冷式の内燃機関であり、燃料が燃焼した後の排気ガスが排出される排気管（本発明における高温部に対応）１１を有している。排気管１１には排気ガスを浄化する触媒コンバータ１２が設けられている。
【００２４】
また、エンジン１０は、エンジン冷却水（以下、冷却水）の循環によってエンジン１０が冷却されるラジエータ回路２０と、冷却水（温水）を加熱源として空調空気を加熱するヒータ回路３０とを有している。
【００２５】
ラジエータ回路２０にはラジエータ２１が設けられており、ラジエータ２１は、ウォータポンプ２２によって循環される冷却水を外気との熱交換により冷却する。尚、ラジエータ回路２０中にはラジエータ２１を迂回して冷却水が流通するバイパス通路（図示せず）が設けられており、サーモスタット（図示せず）によってラジエータ２１を流通する冷却水量とバイパス通路を流通する冷却水量とが調節されるようになっている。特に暖機時においてはバイパス通路側の冷却水量が増加されて暖機が促進される。つまり、ラジエータ２１による冷却水の過冷却が防止される。
【００２６】
ヒータ回路（本発明における低温部、冷却水流路に対応）３０には、暖房用熱交換器としてのヒータコア３１が設けられており、上記のウォータポンプ２２によって冷却水（温水）が循環されるようにしている。ヒータコア３１は、図示しない空調ユニットの空調ケース内に配設されており、送風機によって送風される空調空気を温水との熱交換により加熱する。
【００２７】
排熱回収装置１００は、図２、図３に示すように、複数（ここでは３つ）のヒートパイプ１１０の外部にフィン１２０が設けられて、ヒートパイプ１１０の一端側（蒸発部１１０Ａ）が排気管部１３０内に配設され、他端側（凝縮部１１０Ｂ）が水タンク１４０内に配設されて形成されている。排熱回収装置１００を構成する各部材（以下説明）は、高耐食性を備えるステンレス材から成り、各部材が組み付けされた後に、当接部や嵌合部に設けられたろう材により、一体的にろう付けされている。
【００２８】
ヒートパイプ１１０は、コンテナ１１１、弁体１１２、サーモスタット１１３を有し、コンテナ１１１の内部に作動媒体が封入されて形成されている。コンテナ（本発明における密閉容器に対応）１１１は、まっすぐな円管から成り、その長手方向が上下方向を向く姿勢で使用される。コンテナ１１１の上端側は開口されており、この開口部を閉塞するようにサーモスタット１１３が固定されている。サーモスタット１１３は、温度に応じて膨張収縮するサーモワックスが内部に封入された感温部である。尚、弁体１１２は本実施形態における特徴部であり、その詳細については後述する。
【００２９】
ヒートパイプ１１０には図示しない封入部が設けられており、この封入部からヒートパイプ１１０内が真空引き（減圧）され、作動媒体が封入された後に封入部は封止されている。作動媒体は、ここでは水を使用している。水の沸点は、通常（１気圧で）１００℃であるが、チューブ１１０内を減圧（例えば０．０４気圧）しているため、沸点は、３０〜４０℃となる。尚、作動媒体としては、水の他にアルコール、フロロカーボン、フロン等を用いても良い。
【００３０】
上記構成によるヒートパイプ１１０は、下側に蒸発部１１０Ａ、上側に凝縮部１１０Ｂ、両者１１０Ａ、１１０Ｂの間に断熱部１１０Ｃを形成して、ボトムヒート型として機能するようになっている。
【００３１】
ヒートパイプ１１０は、複数配列されて、各ヒートパイプ１１０の蒸発部１１０Ａおよび凝縮部１１０Ｂに対応する部位の外壁面には、薄肉板材から形成されたプレートタイプのフィン１２０が接合されている。更に、各ヒートパイプ１１０の蒸発部１１０Ａは、断面四角形のダクトを成す排気管部１３０内に配設され、また、凝縮部１１０Ｂは、直方体容器を成す水タンク１４０内に配設されている。尚、水タンク１４０には互いに対向して、水タンク１４０内に連通する入口パイプ１４１、出口パイプ１４２が接合されている。
【００３２】
そして、本実施形態における特徴部として、ヒートパイプ１１０の内部に弁座１１１ｂと、サーモスタット１１３から繋がって弁座１１１ｂに着座可能とする弁体１１２とを設けるようにしている。
【００３３】
図４〜図６に示すように、弁座１１１ｂは、ヒートパイプ１１０（コンテナ１１１）の蒸発部１１０Ａと凝縮部１１０Ｂとの間（断熱部１１０Ｃ）に位置して、コンテナ１１１の内壁面１１１ａから軸中心側に張出して、内壁面１１１ａの周方向に環状に形成されている。
【００３４】
弁体１１２（本発明における保持部に対応）は、円盤状の部材をベースとしており、外周部には断面形状が上下方向に延びて周方向にリング状を成す縦壁部（本発明における堰部に対応）１１２ａを有している。また、縦壁部１１２ａよりも軸中心側には円盤状部を貫通して、扇形状を成す複数の穴部（本発明における流通路に対応）１１２ｂが穿設されている。更に、円盤状部の軸中心部にはシャフト１１２ｃが一体的に設けられており、上側のサーモスタット１１３に接続されている。シャフト１１２ｃは、サーモスタット１１３内のサーモワックスに当接すると共に、図示しないバネ部材によってサーモワックス側に付勢されている。よって、サーモスタット１１３外部の温度（本発明における低温部の温度に対応するものであり、具体的には水タンク１４０内を流通する冷却水温度）が所定温度（本発明における所定値に対応するものであり、例えば９０℃）に満たない条件では、サーモワックスの収縮によってシャフト１１２ｃはバネ部材によってサーモスタット１１３側に付勢されて、弁体１１２の縦壁部１１２ａの下端部と弁座１１１ｂとが離れた状態（開弁状態）となるようにしている（図４）。
【００３５】
また、サーモスタット１１３外部の温度が所定温度以上となる条件では、シャフト１１２ｃはサーモワックスの膨張によって（サーモワックスの膨張力がバネ部材の付勢力に打ち勝って）反サーモスタット側に押出されて、弁体１１２の縦壁部１１２ａの下端部が弁座１１１ｂに着座する（閉弁状態）ようにしている（図５）。
【００３６】
弁体１１２が弁座１１１ｂに着座した時、内壁面１１１ａと弁座１１１ｂと縦壁部１１２ａとによって上側に開口する空間Ｍが形成される。この空間Ｍは、後述するように凝縮部１１０Ｂで凝縮された凝縮水が保水される空間となるものであって、空間Ｍの容積は最大凝縮水量以上となるように設定している。換言すると、縦壁部１１２ａの上端部位置が最大凝縮水量時の水面よりも所定量高くなるようにしている。
【００３７】
以上のように本排熱回収装置１００は形成されており、排気管部１３０が触媒コンバータ１２の下流側となる排気管１１に介在され、また、水タンク１４０の両パイプ１４１、１４２がヒータ回路３０に接続されている（図１）。
【００３８】
次に、上記構成に基づく作動およびその作用効果について図７を加えて説明する。尚、図７は冷却水温度に対するヒートパイプ１１０の熱輸送機能の作動状態および停止状態を示すグラフである。
【００３９】
エンジン１０が作動されると併せてウォータポンプ２２が作動され、冷却水はラジエータ回路２０、ヒータ回路３０を循環する。エンジン１０で燃焼された燃料の排気ガスは、触媒コンバータ１２を経て排気管１１、排気管部１３０を流れ、排熱回収装置１００におけるヒートパイプ１１０の蒸発部１１０Ａの外部を通過して大気中に排出される。また、ヒータ回路３０を循環する冷却水は、水タンク１４０内を流通し、ヒートパイプ１１０の凝縮部１１０Ｂの外部を通過する。
【００４０】
排熱回収装置１００において、エンジン１０始動後、冷却水温度が所定温度に達するまでは、図４に示すように、ヒートパイプ１１０内の水（作動媒体）は、蒸発部１１０Ａで、排気管部１３０を流れる排気ガスから受熱して沸騰気化し、蒸気となってヒートパイプ１１０内を上昇し、弁体１１２の穴部１１２ｂ、および縦壁部１１２ａと内壁面１１１ａとの間を経て凝縮部１１０Ｂ内に流れ込む。凝縮部１１０Ｂ内へ流入した蒸気は、水タンク１４０内を流れる冷却水によって冷却され、内壁面１１１ａで凝縮水となって重力によって下降し、内壁面１１１ａに沿って蒸発部１１０Ａに還流する。内壁面１１１ａは凝縮水が流れ落ちて還流する還流流路となる。
【００４１】
このように、排気ガスの熱が水に伝達されて蒸発部１１０Ａから凝縮部１１０Ｂへ輸送され、この凝縮部１１０Ｂで蒸気が凝縮する際に凝縮潜熱として放出され、ヒータ回路３０を流れる冷却水が加熱される（排熱回収作動）。尚、排気ガスの熱はヒートパイプ１１０の外壁面を介して熱伝導によって蒸発部１１０Ａから凝縮部１１０Ｂに移動される分も存在する。
【００４２】
よって、外気温が比較的低い場合や、エンジン１０の始動後等、冷却水温度が所定温度に到達するまでは、ヒートパイプ１１０による排熱回収が実行され（図７中の時間軸の左側）、積極的に冷却水が加熱され、エンジン１０の暖機が促進されることになるので、エンジン１０のフリクションロスの低減、低温始動性向上のための燃料増量の抑制等が図られ燃費性能が向上される。また、冷却水を加熱源とするヒータコア３１の暖房性能が向上される。
【００４３】
一方、上記ヒートパイプ１１０の熱輸送によって（あるいはエンジン１０の運転条件等によって）、冷却水温度が所定温度以上となると、図５に示すように、サーモスタット１１３によって、シャフト１１２ｃが反サーモスタット側に押出され（図５中の白矢印）、弁体１１２の縦壁部１１２ａが弁座１１１ｂに着座する。すると、凝縮部１１０Ｂで凝縮された凝縮水は、弁体１１２の外周側となる空間Ｍに保水（保持）されることになり、凝縮水の蒸発部１１０Ａへの還流が阻止される。その後、蒸発部１１０Ａにおける蒸発が進むと、蒸気は弁体１１２の穴部１１２ｂを通って凝縮部１１０Ｂに流れ込み、凝縮部１１０Ｂでの凝縮が続く。更に蒸発部１１０Ａにおける蒸発が進むと、蒸発部１１０Ａ内の水はすべて蒸発して蒸気となり、熱輸送が停止される。即ち、排熱回収が停止され（図７中の時間軸の右側）、冷却水の加熱が停止される（排熱回収停止）。
【００４４】
よって、エンジン１０始動後の時間経過と共に、冷却水温度が上昇していく中で、排熱回収をそのまま続けると、冷却水温度が上昇しすぎて、ラジエータ２０での放熱能力を超え、オーバーヒートに至ってしまうところを、排熱回収停止への切替えにより、その不具合が防止されることになる。
【００４５】
ここで、本実施形態では、ヒートパイプ１１０内にサーモスタット１１３によって閉弁される弁体１１２を設け、閉弁時に弁体１１２の外周側に空間Ｍを形成することで、凝縮部１１０Ｂからの凝縮水を保水して蒸発部１１０Ａへの還流を阻止するようにしている。このように、ボトムヒート型として使用する場合のヒートパイプ１１０において、上記のような簡素な構成で熱輸送の作動および停止の切替えを可能としている。
【００４６】
また、熱輸送停止時の凝縮水は、弁体１１２によって空間Ｍに保水されるが、縦壁部１１２ａの上端部位置を、保水される凝縮水水面より充分に高く（所定量高く）設定していることから、車両の振動等によって凝縮水が蒸発部１１０Ａに滴下するのを防止できる。即ち、蒸発部１１０Ａ側での急激な蒸発を防止できるので、ヒートパイプ１１０の内圧が急上昇してヒートパイプ１１０が破裂したり、あるいは圧力変動の繰返しによってヒートパイプ１１０が破損してしまう恐れがなくなる。
【００４７】
また、弁体１１２には穴部１１２ｂを設けるようにしているので、弁体１１２を閉じた後にも、蒸発部１１０Ａからの蒸気が穴部１１２ｂを通り凝縮部１１０Ｂへ到達して凝縮されるので、蒸発部１１０Ａにおける内圧上昇を防止できる。
【００４８】
また、弁体１１２の開閉をサーモスタット１１３によって行うようにしているので、冷却水温度を基にしてヒートパイプ１１０の熱輸送を停止させることができる。
【００４９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図８〜図１０に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、弁体１１２Ａの構成を簡略化したものである。即ち、従来技術の項で説明した特許文献１に記載の技術では、ヒートパイプによる熱輸送の作動停止を行うために温度センサや弁手段を用いるようにしており、また、実際には温度センサからの温度に応じて弁手段を開閉する制御手段も必要になると考えられ、コスト高になるという問題があったため、これを解決しつつ、熱輸送停止時の凝縮水の滴下を防止するものとしている。
【００５０】
ヒートパイプ１１０のコンテナ１１１Ａは、上端側も閉塞される密閉容器としており、サーモスタット１１３は廃止している。そして、弁体１１２Ａは、円盤状部に縦壁部１１２ａと穴部１１２ｂが形成されて、シャフト１１２ｃは廃止している。即ち、弁体１１２Ａは、他の部材からの支持なしに弁座１１１ｂの上側にフリーに配設されるものとしている。
【００５１】
また、ヒートパイプ１１０内に封入される水の量は、エンジン１０の負荷に応じて上昇する排気ガス温度（排熱量）が所定排気ガス温度を越えると蒸発部１１０Ａで完全に蒸発しきってしまう量に予め調整している。
【００５２】
本実施形態においては、エンジン１０の始動後、エンジン負荷に伴う排気ガス温度が所定排気ガス温度以下の場合、蒸発部１１０Ａで蒸発した蒸気は、上昇して弁体１１２Ａの穴部１１２ｂを通り凝縮部１１０Ｂに至る。この時、上向きの蒸気流（蒸気流速）によって、弁体１１２Ａは弁座１１１ｂよりも上に持ち上げられる（図８の開弁状態）。
【００５３】
凝縮部１１０Ｂ内へ流入した蒸気は、水タンク１４０内を流れる冷却水によって冷却され、内壁面１１１ａで凝縮水となって重力によって下降し、内壁面１１１ａに沿って蒸発部１１０Ａに還流する。よってヒートパイプ１１０の熱輸送機能によって、冷却水が積極的に加熱されることになる（図１０中の横軸左側、排熱回収作動）。
【００５４】
一方、エンジン負荷に伴う排気ガス温度が所定排気ガス温度を越える場合（蒸発部１１０Ａの受熱量の増加に伴って）、蒸発部１１０Ａの水は全て蒸発し、上向きの蒸気流がなくなるため、弁体１１２Ａは弁座１１１ｂに着座する（図８の閉弁状態）。よって、凝縮部１１０Ｂで凝縮した凝縮水は、第１実施形態と同様に弁体１１２Ａ外周側の空間Ｍに保水されて、凝縮水の蒸発部１１０Ａへの還流が阻止されると共に、熱輸送が停止される（図１０中の横軸右側、排熱回収停止）。
【００５５】
その後、エンジン１０の運転が停止されると、排気ガスは蒸発部１１０Ａに供給されなくなるので、蒸発部１１０Ａは急速に温度が低下する。また、冷却水は熱容量が大きいため暫くは高温（約８０℃）を保つので、この冷却水側（凝縮部１１０Ｂ）がヒートパイプ１１０の蒸発部となり、また、排気ガス側（蒸発部１１０Ａ）が凝縮部となり、本来の作動が逆転する。そして、空間Ｍに保水されていた凝縮水は徐々に蒸発して弁体１１２Ａの穴部１１２ｂを通り排気ガス側（蒸発部１１０Ａ）で凝縮しヒートパイプ１１０はもとの状態に復帰する。
【００５６】
本実施形態では、冷却水温度が十分に上昇していなくても、一旦エンジン１０が高負荷運転を行い排気ガス温度が所定排気ガス温度よりも高くなった場合は、弁体１１２Ａが弁座１１１ｂに着座してしまい一度エンジン１０をＯＦＦするまで、もとの状態への復帰が困難であるという問題があるが、上記第１実施形態に比べてはるかに安価であるというメリットがある。
【００５７】
尚、本実施形態では弁体１１２Ａの外周側に縦壁部１１２ａを設けるようにしたが、穴部１１２ｂ周りに設けるようにしても保水機能は同様に確保可能である。
【００５８】
（その他の実施形態）
上記第２実施形態では、凝縮水の保持手段として弁体１１２Ａを用いたが、これに代えて、凝縮部１１０Ｂの内壁面面積を拡大する面積拡大部としても良い。具体的には、面積拡大部は、金属製メッシュ、金属製フェルト、発砲金属あるいは焼結金属等から成るウィックとすることができ、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
また、ヒートパイプ１１０（コンテナ１１１）の形状を円管としたが、これに限らず、角管、扁平管、多穴管等としても良い。
【００６０】
また、高温部として排気管１１、低温部としてヒータ回路３０として、排気ガスの熱を冷却水に輸送するものとして説明したが、他の発熱機器の排熱を所定部位の加熱用に用いるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】排熱回収装置の車両への搭載状態を示す模式図である。
【図２】第１実施形態における排熱回収装置を示す側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ部における断面図である。
【図４】第１実施形態におけるヒートパイプ内の弁体（開弁状態）を示す断面図である。
【図５】第１実施形態におけるヒートパイプ内の弁体（閉弁状態）を示す断面図である。
【図６】図４におけるＢ方向から見た弁体を示す矢視図である。
【図７】冷却水温度に対するヒートパイプの熱輸送機能の作動状態および停止状態を示すグラフである。
【図８】第２実施形態におけるヒートパイプ内の弁体（開弁状態）を示す断面図である。
【図９】第２実施形態におけるヒートパイプ内の弁体（閉弁状態）を示す断面図である。
【図１０】第２実施形態における排熱回収装置によるエンジン冷却水への伝熱量を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６２】
１０  エンジン（内燃機関）
１１  排気管（高温部）
３０  ヒータ回路（低温部、冷却水流路）
１００  排熱回収装置
１１０  ヒートパイプ
１１０Ａ  蒸発部
１１０Ｂ  凝縮部
１１１  コンテナ（密閉容器）
１１１ａ  内壁面（還流流路）
１１２  弁体（保持手段）
１１２ａ  縦穴部（堰部）
１１２ｂ  穴部（流通路）
【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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