(57)【要約】【課題】ヒートパイプの数量増加を抑えて、幅広い排気温度範囲に対応できるエンジン１０の排熱回収装置７０を提供することを目的とする。【解決手段】エンジン１０の排熱回収装置７０であって、排気ガスが流下するエキマニ排気通路５１ａに内設された２つのヒートパイプと、熱交換媒体を凝縮させる超臨界水と、排気温度を検知する排気温度センサ５４と、熱交換媒体の気化を制御する気化制御手段７３とを備え、２つのヒートパイプが、低温用熱交換媒体Ｍ２が密封された低温用ヒートパイプ７２と、高温用熱交換媒体Ｍ１が密封された高温用ヒートパイプ７１とで構成され、気化制御手段７３が、排気温度が中間温度範囲Ｒの場合、低温用熱交換媒体Ｍ２の気化を抑制する、または／および高温用熱交換媒体Ｍ１の気化を促進する構成であることを特徴とする。【選択図】図２
2018035730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼室から排出された排気ガスの熱を、流体媒体が密封されたヒートパイプを介して熱輸送するエンジンの排熱回収装置であって、
前記排気ガスが流下する排気通路に一部が内設された２つのヒートパイプと、
気相状態の前記流体媒体を凝縮させる凝縮手段と、
前記排気ガスの温度である排気温度を検知する温度検知手段と、
前記流体媒体の気化を制御する気化制御手段とを備え、
前記２つのヒートパイプが、
低温域の前記排気温度に対応する低温流体媒体が密封された低温用ヒートパイプと、
高温域の前記排気温度に対応する高温流体媒体が密封された高温用ヒートパイプとで構成され、
前記低温用ヒートパイプが熱輸送可能な上限温度と、前記高温用ヒートパイプが熱輸送可能な下限温度との間を含む排気温度の範囲を中間温度域として、
前記気化制御手段が、
前記排気温度が前記中間温度域の場合、前記低温流体媒体の気化を抑制する、または／および前記高温流体媒体の気化を促進する構成である
エンジンの排熱回収装置。
【請求項２】
前記中間温度域を、
前記低温用ヒートパイプが熱輸送可能な上限温度と、前記高温用ヒートパイプが熱輸送可能な下限温度との間における排気温度の範囲を、低温側、及び高温側に所定温度だけ拡大した範囲とした
請求項１に記載のエンジンの排熱回収装置。
【請求項３】
前記低温流体媒体の気化を抑制する前記気化制御手段が、
液相状態の前記低温流体媒体を冷却する冷却手段で構成された、
または、前記低温用ヒートパイプ内を加圧する加圧手段で構成された、
または、前記低温用ヒートパイプ内における前記低温流体媒体の媒体量を増量する増量手段で構成された
請求項１または請求項２に記載のエンジンの排熱回収装置。
【請求項４】
前記高温流体媒体の気化を促進する前記気化制御手段が、
液相状態の前記高温流体媒体を加熱する加熱手段で構成された、
または、前記高温用ヒートパイプ内を減圧する減圧手段で構成された、
または、前記高温用ヒートパイプ内における前記高温流体媒体の媒体量を減量する減量手段で構成された
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のエンジンの排熱回収装置。
【請求項５】
前記排気通路内において、前記低温用ヒートパイプが、
前記高温用ヒートパイプに対して下流側に配設された
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のエンジンの排熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、触媒の早期活性化やエンジンの暖気促進のために、エンジンから排出された排気ガスの熱を、ヒートパイプで回収して熱輸送するようなエンジンの排熱回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車には、エンジンから排出された排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び炭化水素（ＨＣ）などの有害物質を浄化する浄化装置として、触媒が排気通路上に装着されている。  
この触媒は、その温度が上昇することで活性化して浄化効率が向上する一方で、高温になり過ぎると浄化効率が低下するという特徴がある。そこで、エンジン始動後、早期に触媒を活性化させて浄化効率を向上させるとともに、触媒の高温化を抑制する様々な技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、触媒よりも下流の排気通路と触媒との間に、純水を熱交換媒体とする第１ループ式ヒートパイプが配置された排熱回収装置が記載されている。この特許文献１の排熱回収装置は、第１ループ式ヒートパイプが排気通路内で回収した排気ガスの熱を、触媒内に放熱することで触媒を早期に活性化させている。
【０００４】
さらに、特許文献１の排熱回収装置には、ヒータ流路が内設された第２放熱部と触媒との間に、純水を熱交換媒体とする第２ループ式ヒートパイプが配置されている。そして、特許文献１の排熱回収装置は、第２ループ式ヒートパイプが触媒内で回収した熱を、第２放熱部を介して放熱することで触媒の高温化を抑制している。
【０００５】
ところで、昨今、エンジン負荷が低い回転域では、空燃比のリーン化や高圧縮比化によって燃料噴射量を抑えることで、エンジンの熱効率向上を図っている。この際、排気ガスの温度である排気温度は、例えば１５０℃程度となる。
【０００６】
一方、エンジン負荷が高い回転域では、空燃比のリッチ化も伴って相対的に燃料噴射量が増加し易いため、排気ガスの温度である排気温度が、例えば８００℃程度まで上昇する。このため、排気ガスの熱を熱輸送するヒートパイプには、低温域から高温域までの幅広い排気温度の範囲に対応することが所望されている。
【０００７】
しかしながら、ヒートパイプが熱輸送可能な温度範囲、つまり作動温度範囲は、内部に密封された流体媒体の種類によって決定される。このため、幅広い排気温度の範囲に対応するためには、複数のヒートパイプが必要となるが、排気通路のスペースが限られていることや排気抵抗の増加の観点からヒートパイプの数量は少ない方が好ましい。
【０００８】
さらに、例えば、純水を流体媒体とするヒートパイプの場合、その作動温度範囲が３０℃から２５０℃となり、ナトリウムを流体媒体とするヒートパイプの場合、その作動温度範囲が６００℃から１２００℃となる。
【０００９】
このため、純水を密封した低温用ヒートパイプと、ナトリウムを密封した高温用ヒートパイプとで、排気ガスの熱を熱輸送する場合、２５０℃から６００℃の温度範囲における排気ガスの熱を、低温用ヒートパイプ、及び高温用ヒートパイプのいずれもが回収できないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−０５９９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述の問題に鑑み、ヒートパイプの数量増加を抑えて、幅広い排気温度範囲に対応できるエンジンの排熱回収装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は、エンジンの燃焼室から排出された排気ガスの熱を、流体媒体が密封されたヒートパイプを介して熱輸送するエンジンの排熱回収装置であって、前記排気ガスが流下する排気通路に一部が内設された２つのヒートパイプと、気相状態の前記流体媒体を凝縮させる凝縮手段と、前記排気ガスの温度である排気温度を検知する温度検知手段と、前記流体媒体の気化を制御する気化制御手段とを備え、前記２つのヒートパイプが、低温域の前記排気温度に対応する低温流体媒体が密封された低温用ヒートパイプと、高温域の前記排気温度に対応する高温流体媒体が密封された高温用ヒートパイプとで構成され、前記低温用ヒートパイプが熱輸送可能な上限温度と、前記高温用ヒートパイプが熱輸送可能な下限温度との間を含む排気温度の範囲を中間温度域として、前記気化制御手段が、前記排気温度が前記中間温度域の場合、前記低温流体媒体の気化を抑制する、または／および前記高温流体媒体の気化を促進する構成であることを特徴とする。
【００１３】
上記低温流体媒体は、例えば、水、あるいはナフタリンとすることができる。  
上記高温流体媒体は、例えば、ナトリウムなどとすることができる。  
上記低温流体媒体の気化を抑制するとは、気化に必要な熱エネルギーを大きくする、あるいは沸点を上げることで、低温流体媒体の気化を抑制することをいう。  
上記高温流体媒体の気化を促進するとは、気化に必要な熱エネルギーを小さくする、あるいは沸点を下げることで、高温流体媒体の気化を促進することをいう。
【００１４】
この発明により、ヒートパイプの数量増加を抑えて、幅広い排気温度範囲に対応することができる。  
具体的には、低温用ヒートパイプが熱輸送を行っていない状態において、排気温度が中間温度域の場合、低温流体媒体の気化を抑制することで、エンジンの排熱回収装置は、低温用ヒートパイプが熱輸送を開始する温度、及び熱輸送を停止する温度を、気化を抑制していない場合に比べて上げることができる。
【００１５】
あるいは、低温用ヒートパイプが熱輸送中の状態において、排気温度が中間温度域の場合、低温流体媒体の気化を抑制することで、エンジンの排熱回収装置は、排気温度の上昇によって低温用ヒートパイプの熱輸送が停止する温度を、気化を抑制していない場合に比べて上げることができる。
【００１６】
つまり、エンジンの排熱回収装置は、排気温度が中間温度域の場合、低温流体媒体の気化を抑制する気化制御手段によって、低温用ヒートパイプの作動温度範囲を高温側にスライドするように変更する、あるいは低温用ヒートパイプの作動温度範囲を高温側に拡大することができる。
【００１７】
このため、エンジンの排熱回収装置は、中間温度域において、低温用ヒートパイプに熱輸送をさせることができる。さらに、例えば、排気温度が中間温度域に達した際、低温用ヒートパイプの熱輸送が停止した状態であっても、エンジンの排熱回収装置は、低温用ヒートパイプによる熱輸送を、気化制御手段によって再開させることができる。
【００１８】
一方、高温用ヒートパイプが熱輸送を行っていない状態において、排気温度が中間温度域の場合、高温流体媒体の気化を促進することで、エンジンの排熱回収装置は、高温用ヒートパイプが熱輸送を開始する温度、及び熱輸送を停止する温度を、気化を促進していない場合に比べて下げることができる。
【００１９】
あるいは、高温用ヒートパイプが熱輸送中の状態において、排気温度が中間温度域の場合、高温流体媒体の気化を促進することで、エンジンの排熱回収装置は、排気温度の低下によって高温用ヒートパイプの熱輸送が停止する温度を、気化を促進していない場合に比べて下げることができる。
【００２０】
つまり、エンジンの排熱回収装置は、排気温度が中間温度域の場合、高温流体媒体の気化を促進する気化制御手段によって、高温用ヒートパイプの作動温度範囲を低温側にスライドするように変更する、あるいは高温用ヒートパイプの作動温度範囲を低温側に拡大することができる。
【００２１】
このため、エンジンの排熱回収装置は、中間温度域において、高温用ヒートパイプに熱輸送をさせることができる。さらに、例えば、排気温度が中間温度域に達した際、高温用ヒートパイプの熱輸送が停止した状態であっても、エンジンの排熱回収装置は、高温用ヒートパイプによる熱輸送を、気化制御手段によって再開させることができる。
【００２２】
これにより、エンジンの排熱回収装置は、排気温度が上昇する、または排気温度が低下する過程において、中間温度域における排気ガスの熱を、低温用ヒートパイプ、または／および高温用ヒートパイプで回収することができる。
【００２３】
さらに、低温流体媒体の気化抑制と、高温流体媒体の気化促進とを同時に行うことで、エンジンの排熱回収装置は、中間温度域における排気ガスの熱を、低温用ヒートパイプと高温用ヒートパイプとで途切れることなく連続的に回収することができる。  
従って、エンジンの排熱回収装置は、気化制御手段によって、ヒートパイプの数量増加を抑えて、幅広い排気温度範囲に対応することができる。
【００２４】
この発明の態様として、前記中間温度域を、前記低温用ヒートパイプが熱輸送可能な上限温度と、前記高温用ヒートパイプが熱輸送可能な下限温度との間における排気温度の範囲を、低温側、及び高温側に所定温度だけ拡大した範囲とすることができる。
【００２５】
この発明により、低温用ヒートパイプにおける作動温度範囲の上限温度、または高温用ヒートパイプにおける作動温度範囲の下限温度に、排気温度が達する前に、気化制御手段は、低温流体媒体の気化抑制を開始する、または／および高温流体媒体の気化促進を開始することができる。
【００２６】
このため、低温用ヒートパイプにおける作動温度範囲の上限温度、または高温用ヒートパイプにおける作動温度範囲の下限温度に、排気温度が達する前に、エンジンの排熱回収装置は、低温用ヒートパイプの作動温度範囲を高温側へ拡大する、または／および高温用ヒートパイプの作動温度範囲を低温側へ拡大することができる。
【００２７】
換言すれば、エンジンの排熱回収装置は、低温用ヒートパイプにおける作動温度範囲の上限温度と、高温用ヒートパイプにおける作動温度範囲の下限温度との間において、低温用ヒートパイプによる熱輸送、及び高温用ヒートパイプによる熱輸送が停止することを防止できる。
【００２８】
従って、エンジンの排熱回収装置は、排気温度が上昇する、または排気温度が低下する過程において、中間温度域における排気ガスの熱を、低温用ヒートパイプ、または／および高温用ヒートパイプでより連続的に回収することができる。
【００２９】
またこの発明の態様として、前記低温流体媒体の気化を抑制する前記気化制御手段が、液相状態の前記低温流体媒体を冷却する冷却手段で構成された、または、前記低温用ヒートパイプ内を加圧する加圧手段で構成された、または、前記低温用ヒートパイプ内における前記低温流体媒体の媒体量を増量する増量手段で構成されたものである。
【００３０】
この発明により、エンジンの排熱回収装置は、中間温度域における排気ガスの熱を、低温用ヒートパイプで確実に回収することができる。  
具体的には、低温流体媒体の気化を抑制する気化制御手段が冷却手段、または増量手段で構成された場合、エンジンの排熱回収装置は、低温流体媒体を気化させるために必要な熱エネルギーを、冷却または増量していない場合に比べて大きくすることができる。
【００３１】
また、低温流体媒体の気化を抑制する気化制御手段が加圧手段で構成された場合、エンジンの排熱回収装置は、加圧していない場合に比べて、低温流体媒体の沸点を上げることができる。
【００３２】
これにより、低温用ヒートパイプが熱輸送を行っていない場合、エンジンの排熱回収装置は、低温用ヒートパイプが熱輸送を開始する温度、及び熱輸送を停止する温度を上げることができる。  
あるいは、低温用ヒートパイプが熱輸送中の場合、エンジンの排熱回収装置は、低温流体媒体の気化速度を低下させることができるため、排気温度の上昇によって低温用ヒートパイプの熱輸送が停止する温度を上げることができる。
【００３３】
このため、エンジンの排熱回収装置は、冷却手段、加圧手段、または増量手段で構成された気化制御手段によって、低温用ヒートパイプの作動温度範囲を高温側にスライドするように変更する、あるいは低温用ヒートパイプの作動温度範囲を高温側に拡大することができる。
【００３４】
従って、エンジンの排熱回収装置は、気化制御手段を冷却手段、加圧手段、または増量手段で構成したことにより、中間温度域における排気ガスの熱を、低温用ヒートパイプで確実に回収することができる。
【００３５】
またこの発明の態様として、前記高温流体媒体の気化を促進する前記気化制御手段が、液相状態の前記高温流体媒体を加熱する加熱手段で構成された、または、前記高温用ヒートパイプ内を減圧する減圧手段で構成された、または、前記高温用ヒートパイプ内における前記高温流体媒体の媒体量を減量する減量手段で構成されたものである。
【００３６】
この発明により、エンジンの排熱回収装置は、中間温度域における排気ガスの熱を、高温用ヒートパイプで確実に回収することができる。  
具体的には、高温流体媒体の気化を促進する気化制御手段が加熱手段、または減量手段で構成された場合、エンジンの排熱回収装置は、高温流体媒体を気化させるために必要な熱エネルギーを、加熱または減量していない場合に比べて小さくすることができる。
【００３７】
また、高温流体媒体の気化を促進する気化制御手段が減圧手段で構成された場合、エンジンの排熱回収装置は、減圧していない場合に比べて、高温流体媒体の沸点を下げることができる。
【００３８】
これにより、高温用ヒートパイプが熱輸送を行っていない場合、エンジンの排熱回収装置は、高温用ヒートパイプが熱輸送を開始する温度、及び熱輸送を停止する温度を下げることができる。  
あるいは、高温用ヒートパイプが熱輸送中の場合、エンジンの排熱回収装置は、排気温度の低下によって高温用ヒートパイプの熱輸送が停止する温度を下げることができる。
【００３９】
このため、エンジンの排熱回収装置は、加熱手段、減圧手段、または減量手段で構成された気化制御手段によって、高温用ヒートパイプの作動温度範囲を低温側にスライドするように変更する、あるいは高温用ヒートパイプの作動温度範囲を低温側に拡大することができる。
【００４０】
従って、エンジンの排熱回収装置は、気化制御手段を加熱手段、減圧手段、または減量手段で構成したことにより、中間温度域における排気ガスの熱を、高温用ヒートパイプで確実に回収することができる。
【００４１】
またこの発明の態様として、前記排気通路内において、前記低温用ヒートパイプが、前記高温用ヒートパイプに対して下流側に配設されたものである。  
この発明により、エンジンの排熱回収装置は、排気通路内において、比較的高温な排気ガスの熱を高温用ヒートパイプで回収し、比較的低温な排気ガスの熱を低温用ヒートパイプで回収することができる。
【００４２】
従って、エンジンの排熱回収装置は、幅広い排気温度範囲に対応できるとともに、排気通路を流下する排気ガスの熱をより効率よく回収することができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明により、ヒートパイプの数量増加を抑えて、幅広い排気温度範囲に対応できるエンジンの排熱回収装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】エンジンシステムの構成を示す構成図。
【図２】エンジンシステムにおける要部の縦断面を示す縦断面図。
【図３】排熱回収装置における構成要素を示すブロック図。
【図４】ヒートパイプ近傍の縦断面を示す縦断面図。
【図５】熱輸送特性を説明する説明図。
【図６】排熱回収装置における気化抑制手段の動作を示すフローチャート。
【図７】実施例２におけるヒートパイプ近傍の縦断面を示す縦断面図。
【図８】実施例２における排熱回収装置の構成要素を示すブロック図。
【図９】実施例３におけるヒートパイプ近傍の縦断面を示す縦断面図。
【図１０】実施例３における排熱回収装置の構成要素を示すブロック図。
【図１１】別の実施形態における中間温度範囲を説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。  
【実施例１】
【００４６】
本実施形態におけるエンジンシステム１について、図１から図５を用いて詳しく説明する。  
なお、図１はエンジンシステム１の構成図を示し、図２はエンジンシステム１における要部の縦断面図を示し、図３は排熱回収装置７０における構成要素のブロック図を示し、図４はヒートパイプ近傍の縦断面図を示し、図５は熱輸送特性曲線を説明する説明図を示している。
【００４７】
また、図４中において、図中左側が燃焼室Ｃ側、図中右側が触媒５２側とし、図中の矢印Ｘが排気ガスの流下方向、矢印Ｙが超臨界水または亜臨界水の流下方向とする。  
また、図５（ａ）は排気温度が上昇する過程における熱輸送特性を説明する説明図を示し、図５（ｂ）は排気温度が低下する過程における熱輸送特性を説明する説明図を示している。
【００４８】
エンジンシステム１は、図１に示すように、ガソリンを含有する燃料の供給を受けて駆動力を出力するエンジン１０と、エンジン１０に外気を供給する吸気装置２０と、エンジン１０に燃料を噴射供給する燃料供給装置３０と、エンジン１０に超臨界水または亜臨界水を噴射供給する水供給装置４０と、エンジン１０から排出された排気ガスを外部に排出する排気装置５０と、排気ガスの一部を吸気装置２０に再循環させるＥＧＲ装置６０と、排気ガスの熱を回収する排熱回収装置７０とで構成されている。
【００４９】
エンジン１０は、図１及び図２に示すように、例えば４つのピストン１３を有する４気筒エンジンであって、圧縮自己着火によって駆動力を出力するよう構成されている。  
具体的には、エンジン１０は、図２に示すように、シリンダ１１ａが形成されたシリンダブロック１１と、シリンダブロック１１に載置されるシリンダヘッド１２と、シリンダ１１ａに収容されるピストン１３などで構成されている。
【００５０】
さらに、エンジン１０は、シリンダブロック１１のシリンダ１１ａと、ピストン１３の上面と、シリンダヘッド１２の傾斜した下面とでペントルーフ型の燃焼室Ｃを形成している。  
なお、ピストン１３の上面は、上死点まで上昇した際、燃焼室Ｃの体積の大部分を占めるように凹設されている。
【００５１】
シリンダブロック１１には、図２に示すように、ピストン１３が収容されるシリンダ１１ａに近接するとともに、エンジン１０を冷却する冷却水Ｗが流動するウォータジャケット１４が形成されている。
【００５２】
一方、シリンダヘッド１２には、図２に示すように、吸気装置２０を介して供給された外気を燃焼室Ｃに導入する中空空間である吸気ポート１５と、燃焼室Ｃで生じた排気ガスを排出する中空空間である排気ポート１６とが形成されている。
【００５３】
さらに、シリンダヘッド１２には、吸気ポート１５と燃焼室Ｃの境界である開口を、ピストン１３の動きに連動可能して開閉する吸気弁１７、及び排気ポート１６と燃焼室Ｃの境界である開口を、ピストン１３の動きに連動可能して開閉する排気弁１８を備えている。  
なお、吸気ポート１５、及び排気ポート１６は、断面視において、それぞれ燃焼室Ｃから斜め上方外方へ向けて傾斜した形状に形成されている。
【００５４】
また、吸気装置２０は、図１に示すように、外気が流動可能な内部中空の吸気管２１と、吸気管２１を介して導入した外気をエンジン１０の各吸気ポート１５に供給するインテークマニホールド２２（以下、インマニ２２と呼ぶ）とで構成されている。  
さらに、吸気装置２０には、外気に含まれるダストを除去するエアクリーナ２３と、外気の流動量を調整するスロットルバルブ２４とが、上流からこの順番で吸気管２１に接続されている。
【００５５】
また、燃料供給装置３０は、燃料タンク（図示省略）に貯留された燃料をエンジン１０へ圧送する機能と、各ピストン１３の動きに応じて、圧送された燃料を燃焼室Ｃに噴射する機能とを有している。
【００５６】
具体的には、燃料供給装置３０は、図１に示すように、ガソリンを含有する燃料を貯留する燃料タンク、燃料を圧送する燃料ポンプ（図示省略）、燃料を燃焼室Ｃに噴射する燃料噴射用インジェクタ３１、これらを接続する燃料配管（図示省略）と、燃料ポンプ、及び燃料噴射用インジェクタ３１の動作を制御するエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ）とで構成されている。
【００５７】
燃料噴射用インジェクタ３１は、図２に示すように、ピストン１３の上面に対向するとともに、その先端が燃焼室Ｃに突出するようシリンダヘッド１２に配設されている。  
ＥＣＵは、各ピストン１３の動作に応じて燃焼室Ｃごとに燃料を噴射するとともに、燃焼室Ｃに供給された外気と燃料との混合気がピストン１３の上死点付近で圧縮自己着火するように、燃料噴射用インジェクタ３１の噴射タイミングを制御している。
【００５８】
また、水供給装置４０は、排気ガスに含まれる水蒸気を凝縮水として取り出す機能と、凝縮水を加熱、及び加圧して超臨界水または亜臨界水を生成する機能と、超臨界水または亜臨界水を燃焼室Ｃに噴射供給する機能とを有している。
【００５９】
なお、超臨界水または亜臨界水は、燃焼室Ｃで気化し膨張することで、エンジン出力として作用するものである。つまり、水供給装置４０は、超臨界水または亜臨界水によって、エンジン出力を低下させることなく、燃料消費を抑える機能を有している。
【００６０】
具体的には、水供給装置４０は、図１に示すように、排気装置５０の下流に設けるとともに、排気ガスに含まれる水蒸気を凝縮する凝縮器４１と、凝縮水を貯留する凝縮水タンク４２と、凝縮水タンク４２の凝縮水を圧送する低圧ポンプ４３と、凝縮水を昇温させる熱交換器４４と、昇温させた凝縮水をエンジン１０へ圧送する高圧ポンプ４５と、凝縮水を各燃焼室Ｃに噴射する水噴射用インジェクタ４６と、これらを接続する水供給配管４７と、水噴射用インジェクタ４６の動作を制御するＥＣＵで構成されている。
【００６１】
凝縮器４１は、排気装置５０の下流側（後述する排気装置５０の触媒５２よりも下流）に一体的に配設されるとともに、排気ガスが流下可能に構成されている。この凝縮器４１は、排気ガスに含まれる水蒸気を凝縮して、凝縮水として取り出し可能に構成されている。
【００６２】
凝縮水タンク４２は、水供給配管４７を介して凝縮器４１に接続されている。この凝縮水タンク４２は、水供給配管４７を介して凝縮器４１から供給された凝縮水を、一時貯留可能に構成されている。
【００６３】
低圧ポンプ４３は、水供給配管４７を介して凝縮水タンク４２に接続されるとともに、水供給配管４７を介して熱交換器４４に接続されている。この低圧ポンプ４３は、凝縮水タンク４２から熱交換器４４に、凝縮水を圧送する機能を有している。
【００６４】
熱交換器４４は、凝縮器４１よりも上流の排気装置５０に一体的に配設されるとともに、排気ガスが流下可能に構成されている。さらに、熱交換器４４には、水供給配管４７の一部が内設され、高温の排気ガスと、排気ガスに対して低温の凝縮水との間で熱交換可能に構成されている。
【００６５】
高圧ポンプ４５は、水供給配管４７を介して熱交換器４４に接続されるとともに、水供給配管４７を介して水噴射用インジェクタ４６に接続されている。この高圧ポンプ４５は、熱交換器４４で昇温された凝縮水を、低圧ポンプ４３よりも高い圧力で加圧して、超臨界水または亜臨界水として水噴射用インジェクタ４６に供給する機能を有している。
【００６６】
水噴射用インジェクタ４６は、図２に示すように、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２との境界近傍において、その先端が側方から燃焼室Ｃへ突出するよう配設されている。この水噴射用インジェクタ４６は、例えば、燃料噴射用インジェクタ３１と同様の構成とする。  
そして、水噴射用インジェクタ４６は、燃料噴射用インジェクタ３１と同様に、ＥＣＵによって、超臨界水または亜臨界水を噴射する噴射タイミングが制御されている。
【００６７】
また、排気装置５０は、図１に示すように、シリンダブロック１１に接続されたエキゾーストマニホールド５１（以下、エキマニ５１と呼ぶ）と、エンジン１０から排出された排気ガス中の有害物質を浄化する触媒５２と、これらを接続するとともに、排気ガスを車外に排出可能な内部中空の排気管５３とで構成されている。
【００６８】
さらに、排気装置５０には、上述した水供給装置４０の熱交換器４４、及び凝縮器４１が、触媒５２よりも下流の排気管５３にこの順番で接続されている。  
エキマニ５１には、図２に示すように、各排気ポート１６と連通するとともに、排気管５３と連通する内部空間であるエキマニ排気通路５１ａが形成されている。このエキマニ排気通路５１ａには、例えば、１５０℃から８００℃の排気ガスが流下するものとする。
【００６９】
さらに、エキマニ５１には、図３に示すように、ＥＣＵ２と電気的に接続されるとともに、エキマニ排気通路５１ａを流下する排気ガスの温度である排気温度を検知する排気温度センサ５４が配設されている。  
加えて、エキマニ５１には、図２に示すように、エキマニ排気通路５１ａの上方に、水供給装置４０における水供給配管４７の一部となるエキマニ水供給通路４７ａが形成されている。
【００７０】
触媒５２は、例えば、三次元触媒などであって、エンジン１０から排出された排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び炭化水素（ＨＣ）などの有害物質を浄化可能に構成されている。
【００７１】
この触媒５２は、例えば２００℃以上で活性化して、所定の温度範囲において浄化機能を発揮する構成とする。  
さらに、触媒５２には、図３に示すように、ＥＣＵ２と電気的に接続されるとともに、触媒５２の温度である触媒温度を検知する触媒温度センサ５５が配設されている。
【００７２】
なお、上述したエンジン１０の排気ポート１６、エキマニ５１、触媒５２、熱交換器４４、凝縮器４１、及びこれらを接続する排気管５３で構成されるとともに、排気ガスが流下可能な一体的な内部空間を、排気ガスが流下する排気通路とする。
【００７３】
また、ＥＧＲ装置６０は、図１に示すように、排気管５３に設けた排気シャッターバルブ６１と、排気管５３及び吸気管２１を接続するＥＧＲ配管６２と、ＥＧＲ配管６２に設けたＥＧＲバルブ６３と、ＥＧＲクーラー６４と、排気シャッターバルブ６１、及びＥＧＲバルブ６３の動作を制御するＥＣＵとで構成されている。
【００７４】
排気シャッターバルブ６１は、凝縮器４１よりも下流において、排気管５３の内部に設けた開閉自在な開閉弁で構成されている。この排気シャッターバルブ６１は、ＥＣＵによって開閉制御されるとともに、排気管５３の内圧が低い場合に、排気管５３の内部を閉塞するように閉弁する。  
ＥＧＲ配管６２は、エキマニ５１と触媒５２との間における排気管５３、及びスロットルバルブ２４とインマニ２２との間における吸気管２１を、連通可能に接続するよう構成されている。
【００７５】
ＥＧＲバルブ６３は、ＥＧＲ配管６２の内部に設けた開閉自在な開閉弁で構成されている。このＥＧＲバルブ６３は、ＥＣＵによって開閉制御されることで、吸気装置２０に還流される排気ガスの量を調整する機能を有している。
【００７６】
ＥＧＲクーラー６４は、ＥＧＲバルブ６３の上流、すなわち吸気管２１側に隣接して配設されている。このＥＧＲクーラー６４は、吸気装置２０に還流される排気ガスを冷却する機能を有している。
【００７７】
また、排熱回収装置７０は、図１から図３に示すように、高温用熱交換媒体Ｍ１が密封された略ループ形状の高温用ヒートパイプ７１と、低温用熱交換媒体Ｍ２が密封された略ループ形状の低温用ヒートパイプ７２と、高温用熱交換媒体Ｍ１、及び低温用熱交換媒体Ｍ２の気化を制御する気化制御手段７３とで構成されている。
【００７８】
高温用ヒートパイプ７１、及び低温用ヒートパイプ７２は、それぞれ熱伝導性の高い金属製パイプ部材で形成されている。この高温用ヒートパイプ７１、及び低温用ヒートパイプ７２は、図２及び図４に示すように、エキマニ排気通路５１ａとエキマニ水供給通路４７ａとの間を跨ぐとともに、排気ポート１６の傾きに沿うように傾斜した状態でエキマニ５１に埋設されている。
【００７９】
より詳しくは、高温用ヒートパイプ７１は、図４に示すように、排気ポート１６に近いエキマニ排気通路５１ａの上流に配置されている。この高温用ヒートパイプ７１は、排気ガスに晒される吸熱部７１ａと、エキマニ水供給通路４７ａに配置されるとともに、超臨界水または亜臨界水に晒される放熱部７１ｂと、エキマニ排気通路５１ａの下流側で吸熱部７１ａ、及び放熱部７１ｂを連結する蒸気通路部７１ｃと、エキマニ排気通路５１ａの上流側で吸熱部７１ａ、及び放熱部７１ｂを連結する還流通路部７１ｄとで、略矩形のループ状に形成されている。
【００８０】
さらに、高温用ヒートパイプ７１には、高温用熱交換媒体Ｍ１を貯留するリザーバタンク７４が一体形成されている。  
このリザーバタンク７４は、図４に示すように、金属製の略ボックス状であって、高温用ヒートパイプ７１の吸熱部７１ａと連通可能に一体形成されている。
【００８１】
高温用熱交換媒体Ｍ１は、高温な排気温度の範囲である高温域において、熱輸送可能な流体媒体であって、吸熱部７１ａの一部、及びリザーバタンク７４を満たす所定量が、高温用ヒートパイプ７１に密封されている。
【００８２】
より詳しくは、高温用熱交換媒体Ｍ１は、図５に示すように、排気温度に対する熱輸送量の関係を示した熱輸送特性曲線ＴＨ１（図５中の細い実線）が、比較的高い排気温度の範囲である高温域において得られる流体媒体である。なお、熱輸送特性曲線ＴＨ１が得られる高温域の排気温度の範囲を、高温用ヒートパイプ７１の作動温度範囲とする。  
この高温用熱交換媒体Ｍ１としては、例えば、作動温度範囲が６００℃から１２００℃のナトリウムとする。
【００８３】
このような構成の高温用ヒートパイプ７１が高温域の排気ガスに晒された際、高温用熱交換媒体Ｍ１は、吸熱部７１ａにおいて、排気ガスとの熱交換によって気化蒸発して気相状態となる。その後、気相状態の高温用熱交換媒体Ｍ１は、蒸気通路部７１ｃを介して放熱部７１ｂへ移動して、超臨界水または亜臨界水との熱交換によって凝縮され液相状態へ移行する。
【００８４】
そして、液相状態に移行した高温用熱交換媒体Ｍ１は、還流通路部７１ｄを介して吸熱部７１ａに還流し、再び排気ガスとの熱交換によって気相状態に移行する。このように、高温用ヒートパイプ７１は、高温域の排気ガスに晒された際、高温用熱交換媒体Ｍ１が蒸発と凝縮とを連続して繰り返すことで、エキマニ排気通路５１ａからエキマニ水供給通路４７ａへ熱輸送を行う。
【００８５】
低温用ヒートパイプ７２は、図２及び図４に示すように、高温用ヒートパイプ７１と略同一構造であって、エキマニ排気通路５１ａにおいて、高温用ヒートパイプ７１よりも下流に配置されている。
【００８６】
この低温用ヒートパイプ７２は、図４に示すように、高温用ヒートパイプ７１と同様、排気ガスに晒される吸熱部７２ａと、超臨界水または亜臨界水に晒される放熱部７２ｂと、エキマニ排気通路５１ａの下流側に位置する蒸気通路部７２ｃと、エキマニ排気通路５１ａの上流側に位置する還流通路部７２ｄとで、略矩形のループ状に形成されている。
【００８７】
さらに、低温用ヒートパイプ７２には、低温用熱交換媒体Ｍ２を貯留するリザーバタンク７５が一体形成されている。  
このリザーバタンク７５は、図４に示すように、金属製の略ボックス状であって、低温用ヒートパイプ７２の吸熱部７２ａと連通可能に一体形成されている。
【００８８】
低温用熱交換媒体Ｍ２は、高温域よりも低温な排気温度の範囲である低温域において、熱輸送可能な流体媒体であって、吸熱部７２ａの一部、及びリザーバタンク７５を満たす所定量が、低温用ヒートパイプ７２に密封されている。
【００８９】
より詳しくは、低温用熱交換媒体Ｍ２は、図５に示すように、排気温度に対する熱輸送量の関係を示した熱輸送特性曲線ＴＬ１（図５中の細い実線）が、高温域よりも低い低温域において得られる流体媒体である。なお、熱輸送特性曲線ＴＬ１が得られる低温域における排気温度の範囲を、低温用ヒートパイプ７２の作動温度範囲とする。  
この低温用熱交換媒体Ｍ２としては、例えば、作動温度範囲が３０℃から２５０℃の純水とする。
【００９０】
このような構成の低温用ヒートパイプ７２が低温域の排気ガスに晒された際、低温用熱交換媒体Ｍ２は、吸熱部７２ａにおいて、排気ガスとの熱交換によって気化蒸発して気相状態となる。その後、気相状態の低温用熱交換媒体Ｍ２は、蒸気通路部７２ｃを介して放熱部７２ｂへ移動して、超臨界水または亜臨界水との熱交換によって凝縮され液相状態へ移行する。
【００９１】
そして、液相状態に移行した低温用熱交換媒体Ｍ２は、還流通路部７２ｄを介して吸熱部７２ａに還流し、再び排気ガスとの熱交換によって気相状態に移行する。このように、低温用ヒートパイプ７２は、低温域の排気ガスに晒された際、低温用熱交換媒体Ｍ２が蒸発と凝縮とを連続して繰り返すことで、エキマニ排気通路５１ａからエキマニ水供給通路４７ａへ熱輸送を行う。
【００９２】
なお、高温用ヒートパイプ７１における作動温度範囲の下限温度と、低温用ヒートパイプ７２における作動温度範囲の上限温度との間の温度範囲を、低温側、及び高温側に所定温度だけ拡大した範囲を中間温度範囲Ｒとする（図５参照）。
【００９３】
気化制御手段７３は、中間温度範囲Ｒにおいて、高温用熱交換媒体Ｍ１の気化を促進させる機能と、低温用熱交換媒体Ｍ２の気化を抑制させる機能とを有している。  
この気化制御手段７３は、図３及び図４に示すように、高温用熱交換媒体Ｍ１を加熱する加熱部７６と、低温用熱交換媒体Ｍ２を冷却する冷却部７７と、排気温度センサ５４と、これらの動作を制御するＥＣＵ２とで構成されている。
【００９４】
加熱部７６は、高温用ヒートパイプ７１におけるリザーバタンク７４の下面に装着され、例えば、電気ヒータで構成されている。この加熱部７６は、ＥＣＵ２と電気的に接続されるとともに、ＥＣＵ２によって高温用熱交換媒体Ｍ１の加熱動作と、加熱動作の停止とが制御される。なお、加熱部７６は、エンジン始動直後では、加熱動作が停止した状態に制御されているものとする。
【００９５】
冷却部７７は、低温用ヒートパイプ７２におけるリザーバタンク７５の下面に装着され、例えば、ペルチェ素子などの熱電素子で構成されている。この冷却部７７は、ＥＣＵ２と電気的に接続されるとともに、ＥＣＵ２によって低温用熱交換媒体Ｍ２の冷却動作と、冷却動作の停止とが制御される。なお、冷却部７７は、エンジン始動直後では、冷却動作が停止した状態に制御されているものとする。
【００９６】
次に、上述した構成の排熱回収装置７０における気化制御手段７３の動作について、図６を用いて説明する。  
なお、図６は排熱回収装置７０における気化制御手段７３のフローチャートを示している。
【００９７】
乗員の操作によってエンジンが始動すると、気化制御手段７３のＥＣＵ２は、排気温度センサ５４で検知した排気温度を所定時間間隔で取得し（ステップＳ１０１）、取得した排気温度が中間温度範囲Ｒ内か否かを判定する（ステップＳ１０２）  
取得した排気温度が中間温度範囲Ｒ内でない場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ＥＣＵ２は、高温用ヒートパイプ７１、あるいは低温用ヒートパイプ７２による熱輸送が行われている状態と判定して、ステップＳ１０１へ戻る。
【００９８】
ステップＳ１０２において、取得した排気温度が中間温度範囲Ｒ内の場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、気化制御手段７３は、高温用熱交換媒体Ｍ１の加熱、及び低温用熱交換媒体Ｍ２の冷却を開始する（ステップＳ１０３）。  
具体的には、気化制御手段７３のＥＣＵ２は、加熱部７６の電気ヒータ、及び冷却部７７の熱電素子に対して電力の供給を開始する。
【００９９】
電力が供給された加熱部７６は、加熱動作を開始することで、液相状態の高温用熱交換媒体Ｍ１を加熱する。同様に、電力が供給された冷却部７７は、冷却動作を開始することで、液相状態の低温用熱交換媒体Ｍ２を冷却する。
【０１００】
このように、高温用熱交換媒体Ｍ１を加熱するとともに、低温用熱交換媒体Ｍ２を冷却することで、排熱回収装置７０は、図５に示した高温用熱交換媒体Ｍ１の熱輸送特性曲線ＴＨ２、及び低温用熱交換媒体Ｍ２の熱輸送特性曲線ＴＬ２のように、高温用熱交換媒体Ｍ１の作動温度範囲、及び低温用熱交換媒体Ｍ２の作動温度範囲を変化させる。
【０１０１】
詳述すると、低温域から中間温度範囲Ｒへ排気温度が上昇している場合、高温用ヒートパイプ７１が熱輸送を行っておらず、低温用ヒートパイプ７２が熱輸送を行っている状態となる。
【０１０２】
このため、加熱された高温用熱交換媒体Ｍ１の作動温度範囲は、図５（ａ）の太い実線で示した熱輸送特性曲線ＴＨ２のように、加熱されていない高温用熱交換媒体Ｍ１の作動温度範囲に対して、全域が低温側へスライドするように変更される。
【０１０３】
一方、冷却された低温用熱交換媒体Ｍ２の作動温度範囲は、図５（ａ）の太い実線で示した熱輸送特性曲線ＴＬ２のように、冷却されていない低温用熱交換媒体Ｍ２の作動温度範囲に対して、作動温度範囲の上限温度が高温側へ動的に変更される。
【０１０４】
また、高温域から中間温度範囲Ｒへ排気温度が低下している場合、高温用ヒートパイプ７１が輸送を行っており、低温用ヒートパイプ７２が熱輸送を行っていない状態となる。
【０１０５】
このため、加熱された高温用熱交換媒体Ｍ１の作動温度範囲は、図５（ｂ）の太い実線で示した熱輸送特性曲線ＴＨ２のように、加熱されていない高温用熱交換媒体Ｍ１の作動温度範囲に対して、作動温度範囲の下限温度が低温側へ動的に変更される。
【０１０６】
一方、冷却された低温用熱交換媒体Ｍ２の作動温度範囲は、図５（ｂ）の太い実線で示した熱輸送特性曲線ＴＬ２のように、冷却されていない低温用熱交換媒体Ｍ２の作動温度範囲に対して、全域が高温側へスライドするように変更される。  
このようにして、排熱回収装置７０は、中間温度範囲Ｒにおいて、高温用ヒートパイプ７１による熱輸送、及び低温用ヒートパイプ７２による熱輸送を行わせる。
【０１０７】
その後、気化制御手段７３のＥＣＵ２は、排気温度センサ５４で検知した排気温度を取得し（ステップＳ１０４）、取得した排気温度が中間温度範囲Ｒ内か否かを判定する（ステップＳ１０５）。
【０１０８】
取得した排気温度が中間温度範囲Ｒ内の場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２は、ステップＳ１０４に戻り、取得した排気温度が中間温度範囲Ｒ内でなくなるまでステップＳ１０４、及びステップＳ１０５を繰り返す。
【０１０９】
一方、取得した排気温度が中間温度範囲Ｒ内でない場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、気化制御手段７３は、高温用熱交換媒体Ｍ１の加熱、及び低温用熱交換媒体Ｍ２の冷却を停止する（ステップＳ１０６）。  
具体的には、気化制御手段７３のＥＣＵ２は、加熱部７６、及び冷却部７７に対する電力供給を停止して、加熱部７６の加熱動作、及び冷却部７７の冷却動作を停止させる。
【０１１０】
これにより、排熱回収装置７０は、図５に示した高温用熱交換媒体Ｍ１の熱輸送特性曲線ＴＨ１、及び低温用熱交換媒体Ｍ２の熱輸送特性曲線ＴＬ１のように、高温用熱交換媒体Ｍ１の作動温度範囲、及び低温用熱交換媒体Ｍ２の作動温度範囲を元に戻す。  
その後、気化制御手段７３のＥＣＵ２は、ステップＳ１０１に戻り、エンジン１０が停止するまで、上述したステップＳ１０１からステップＳ１０６を繰り返す。
【０１１１】
以上のような動作を実現するエンジン１０の排熱回収装置７０は、ヒートパイプの数量増加を抑えて、幅広い排気温度範囲に対応することができる。  
具体的には、低温用ヒートパイプ７２が熱輸送を行っていない状態において、排気温度が中間温度範囲Ｒ内の場合、低温用熱交換媒体Ｍ２の気化を抑制することで、エンジン１０の排熱回収装置７０は、低温用ヒートパイプ７２が熱輸送を開始する温度、及び熱輸送を停止する温度を、気化を抑制していない場合に比べて上げることができる。
【０１１２】
あるいは、低温用ヒートパイプ７２が熱輸送中の状態において、排気温度が中間温度範囲Ｒ内の場合、低温用熱交換媒体Ｍ２の気化を抑制することで、エンジン１０の排熱回収装置７０は、排気温度の上昇によって低温用ヒートパイプ７２の熱輸送が停止する温度を、気化を抑制していない場合に比べて上げることができる。
【０１１３】
つまり、エンジン１０の排熱回収装置７０は、排気温度が中間温度範囲Ｒ内の場合、低温用熱交換媒体Ｍ２の気化を抑制する気化制御手段７３によって、低温用ヒートパイプ７２の作動温度範囲を高温側にスライドするように変更する、あるいは低温用ヒートパイプ７２の作動温度範囲を高温側に拡大することができる。このため、エンジン１０の排熱回収装置７０は、中間温度範囲Ｒにおいて、低温用ヒートパイプ７２に熱輸送をさせることができる。
【０１１４】
一方、高温用ヒートパイプ７１が熱輸送を行っていない状態において、排気温度が中間温度範囲Ｒ内の場合、高温用熱交換媒体Ｍ１の気化を促進することで、エンジン１０の排熱回収装置７０は、高温用ヒートパイプ７１が熱輸送を開始する温度、及び熱輸送を停止する温度を、気化を促進していない場合に比べて下げることができる。
【０１１５】
あるいは、高温用ヒートパイプ７１が熱輸送中の状態において、排気温度が中間温度範囲Ｒ内の場合、高温用熱交換媒体Ｍ１の気化を促進することで、エンジン１０の排熱回収装置７０は、排気温度の低下によって高温用ヒートパイプ７１の熱輸送が停止する温度を、気化を促進していない場合に比べて下げることができる。
【０１１６】
つまり、エンジン１０の排熱回収装置７０は、排気温度が中間温度範囲Ｒ内の場合、高温用熱交換媒体Ｍ１の気化を促進する気化制御手段７３によって、高温用ヒートパイプ７１の作動温度範囲を低温側にスライドするように変更する、あるいは高温用ヒートパイプ７１の作動温度範囲を低温側に拡大することができる。このため、エンジン１０の排熱回収装置７０は、中間温度範囲Ｒにおいて、高温用ヒートパイプ７１に熱輸送をさせることができる。
【０１１７】
これにより、エンジン１０の排熱回収装置７０は、排気温度が上昇する、または排気温度が低下する過程において、中間温度範囲Ｒにおける排気ガスの熱を、低温用ヒートパイプ７２、または高温用ヒートパイプ７１で回収することができる。
【０１１８】
さらに、低温用熱交換媒体Ｍ２の気化抑制と、高温用熱交換媒体Ｍ１の気化促進とを同時に行うことで、エンジン１０の排熱回収装置７０は、中間温度範囲Ｒにおける排気ガスの熱を、低温用ヒートパイプ７２と高温用ヒートパイプ７１とで途切れることなく連続的に回収することができる。  
従って、エンジン１０の排熱回収装置７０は、気化制御手段７３によって、ヒートパイプの数量増加を抑えて、幅広い排気温度範囲に対応することができる。
【０１１９】
また、低温用ヒートパイプ７２が熱輸送可能な上限温度と、高温用ヒートパイプ７１が熱輸送可能な下限温度との間における排気温度の範囲を、低温側、及び高温側に所定温度だけ拡大した範囲を中間温度範囲Ｒとしたことにより、低温用ヒートパイプ７２における作動温度範囲の上限温度、または高温用ヒートパイプ７１における作動温度範囲の下限温度に、排気温度が達する前に、気化制御手段７３は、低温用熱交換媒体Ｍ２の気化抑制を開始するとともに、高温用熱交換媒体Ｍ１の気化促進を開始することができる。
【０１２０】
このため、低温用ヒートパイプ７２における作動温度範囲の上限温度、または高温用ヒートパイプ７１における作動温度範囲の下限温度に、排気温度が達する前に、エンジン１０の排熱回収装置７０は、低温用ヒートパイプ７２の作動温度範囲を高温側へ拡大するとともに、高温用ヒートパイプ７１の作動温度範囲を低温側へ拡大することができる。
【０１２１】
換言すれば、エンジン１０の排熱回収装置７０は、低温用ヒートパイプ７２における作動温度範囲の上限温度と、高温用ヒートパイプ７１における作動温度範囲の下限温度との間において、低温用ヒートパイプ７２による熱輸送、及び高温用ヒートパイプ７１による熱輸送が停止することを防止できる。
【０１２２】
従って、エンジン１０の排熱回収装置７０は、排気温度が上昇する、または排気温度が低下する過程において、中間温度範囲Ｒにおける排気ガスの熱を、低温用ヒートパイプ７２、及び高温用ヒートパイプ７１でより連続的に回収することができる。
【０１２３】
また、低温用熱交換媒体Ｍ２を冷却する冷却部７７、排気温度センサ５４、及びＥＣＵ２で、低温用熱交換媒体Ｍ２の気化を抑制する気化制御手段７３を構成したことにより、エンジン１０の排熱回収装置７０は、中間温度範囲Ｒにおける排気ガスの熱を、低温用ヒートパイプ７２で確実に回収することができる。
【０１２４】
具体的には、液相状態の低温用熱交換媒体Ｍ２を冷却することで、エンジン１０の排熱回収装置７０は、低温用熱交換媒体Ｍ２を気化させるために必要な熱エネルギーを、冷却していない場合に比べて大きくすることができる。
【０１２５】
これにより、低温用ヒートパイプ７２が熱輸送を行っていない場合、エンジン１０の排熱回収装置７０は、低温用ヒートパイプ７２が熱輸送を開始する温度、及び熱輸送を停止する温度を上げることができる。
【０１２６】
あるいは、低温用ヒートパイプ７２が熱輸送中の場合、エンジン１０の排熱回収装置７０は、低温用熱交換媒体Ｍ２の気化速度を低下させることができるため、排気温度の上昇によって低温用ヒートパイプ７２の熱輸送が停止する温度を上げることができる。
【０１２７】
このため、エンジン１０の排熱回収装置７０は、液相状態の低温用熱交換媒体Ｍ２を冷却する気化制御手段７３によって、低温用ヒートパイプ７２の作動温度範囲を高温側にスライドするように変更する、あるいは低温用ヒートパイプ７２の作動温度範囲を高温側に拡大することができる。
【０１２８】
従って、エンジン１０の排熱回収装置７０は、液相状態の低温用熱交換媒体Ｍ２を冷却する気化制御手段７３によって、中間温度範囲Ｒにおける排気ガスの熱を、低温用ヒートパイプ７２で確実に回収することができる。
【０１２９】
また、高温用熱交換媒体Ｍ１を加熱する加熱部７６、排気温度センサ５４、及びＥＣＵ２で、高温用熱交換媒体の気化を促進する気化制御手段７３を構成したことにより、エンジン１０の排熱回収装置７０は、中間温度範囲Ｒにおける排気ガスの熱を、高温用ヒートパイプ７１で確実に回収することができる。
【０１３０】
具体的には、液相状態の高温用熱交換媒体Ｍ１を加熱することで、エンジン１０の排熱回収装置７０は、高温用熱交換媒体Ｍ１を気化させるために必要な熱エネルギーを、加熱していない場合に比べて小さくすることができる。
【０１３１】
これにより、高温用ヒートパイプ７１が熱輸送を行っていない場合、エンジン１０の排熱回収装置７０は、高温用ヒートパイプ７１が熱輸送を開始する温度、及び熱輸送を停止する温度を下げることができる。  
あるいは、高温用ヒートパイプ７１が熱輸送中の場合、エンジン１０の排熱回収装置７０は、排気温度の低下によって高温用ヒートパイプ７１の熱輸送が停止する温度を下げることができる。
【０１３２】
このため、エンジン１０の排熱回収装置７０は、高温用熱交換媒体Ｍ１を加熱する気化制御手段７３によって、高温用ヒートパイプ７１の作動温度範囲を低温側にスライドするように変更する、あるいは高温用ヒートパイプ７１の作動温度範囲を低温側に拡大することができる。
【０１３３】
従って、エンジン１０の排熱回収装置７０は、高温用熱交換媒体Ｍ１を加熱する気化制御手段７３によって、中間温度範囲Ｒにおける排気ガスの熱を、高温用ヒートパイプ７１で確実に回収することができる。
【０１３４】
また、エキマニ排気通路５１ａ内において、低温用ヒートパイプ７２が、高温用ヒートパイプ７１に対して下流側に配設されたことにより、エンジン１０の排熱回収装置７０は、エキマニ排気通路５１ａ内において、比較的高温な排気ガスの熱を高温用ヒートパイプ７１で回収し、比較的低温な排気ガスの熱を低温用ヒートパイプ７２で回収することができる。
【０１３５】
従って、エンジン１０の排熱回収装置７０は、幅広い排気温度範囲に対応できるとともに、エキマニ排気通路５１ａを流下する排気ガスの熱をより効率よく回収することができる。
【実施例２】
【０１３６】
上述した実施例１に対して、気化抑制手段が異なる排熱回収装置８０について、図７及び図８を用いて詳しく説明する。  
なお、図７は実施例２におけるヒートパイプ近傍の縦断面図を示し、図８は実施例２における排熱回収装置８０のブロック図を示している。
【０１３７】
また、図７中において、図中左側が燃焼室Ｃ側、図中右側が触媒５２側とし、図中の矢印Ｘが排気ガスの流下方向、矢印Ｙが超臨界水または亜臨界水の流下方向とする。  
また、上述の実施例１と同じ構成は、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１３８】
実施例２の排熱回収装置８０は、図７及び図８に示すように、高温用熱交換媒体Ｍ１が密封されたループ形状の高温用ヒートパイプ８１と、低温用熱交換媒体Ｍ２が密封されたループ形状の低温用ヒートパイプ８２と、高温用熱交換媒体Ｍ１、及び低温用熱交換媒体Ｍ２の気化を制御する気化制御手段８３とで構成されている。
【０１３９】
高温用ヒートパイプ８１は、図７に示すように、排気ガスに晒される吸熱部８１ａと、エキマニ水供給通路４７ａに配置されるとともに、超臨界水または亜臨界水に晒される放熱部８１ｂと、エキマニ排気通路５１ａの下流側で吸熱部８１ａ、及び放熱部８１ｂを連結する蒸気通路部８１ｃと、エキマニ排気通路５１ａの上流側で吸熱部８１ａ、及び放熱部８１ｂを連結する還流通路部８１ｄとで、略矩形のループ状に形成されている。
【０１４０】
さらに、高温用ヒートパイプ８１には、図７に示すように、エキマニ排気通路５１ａの下流側において、放熱部８１ｂから上方へ延びる接続部８１ｅが一体形成されている。この接続部８１ｅは、所定の大きさで開口されたエキマニ５１の開口孔５１ｂに接続されている。
【０１４１】
低温用ヒートパイプ８２は、図７及び図８に示すように、高温用ヒートパイプ８１と略同一構造であって、エキマニ排気通路５１ａにおいて、高温用ヒートパイプ８１よりも下流に配置されている。
【０１４２】
この低温用ヒートパイプ８２は、図７に示すように、高温用ヒートパイプ８１と同様、排気ガスに晒される吸熱部８２ａと、超臨界水または亜臨界水に晒される放熱部８２ｂと、エキマニ排気通路５１ａの下流側に位置する蒸気通路部８２ｃと、エキマニ排気通路５１ａの上流側に位置する還流通路部８２ｄとで、略矩形のループ状に形成されている。
【０１４３】
さらに、低温用ヒートパイプ８２には、図７に示すように、エキマニ排気通路５１ａの下流側において、放熱部８２ｂから上方へ延びる接続部８２ｅが一体形成されている。この接続部８２ｅは、所定の大きさで開口されたエキマニ５１の開口孔５１ｃに接続されている。
【０１４４】
気化制御手段８３は、図７及び図８に示すように、高温用ヒートパイプ８１の内部を減圧する減圧部８４と、低温用ヒートパイプ８２の内部を加圧する加圧部８５と、排気温度センサ５４と、これらの動作を制御するＥＣＵ２とで構成されている。
【０１４５】
減圧部８４は、図７に示すように、エキマニ５１の開口孔５１ｂと、開口孔５１ｂと略同等の外径を有する弁を先端に有する減圧用電磁弁８６とで、ピストン式ポンプをなすよう構成されている。
【０１４６】
減圧用電磁弁８６は、図７及び図８に示すように、例えば、ソレノイドバルブで構成されている。この減圧用電磁弁８６は、ＥＣＵ２と電気的に接続されるとともに、ＥＣＵ２によってプランジャが突出したＯＮ状態と、プランジャが突出していないＯＦＦ状態とに制御される。なお、減圧用電磁弁８６は、エンジン始動直後では、プランジャが突出したＯＮ状態に制御されているものとする。
【０１４７】
加圧部８５は、図７に示すように、エキマニ５１の開口孔５１ｃと、開口孔５１ｃと略同等の外径を有する弁を先端に有する加圧用電磁弁８７とで、ピストン式ポンプをなすよう構成されている。
【０１４８】
加圧用電磁弁８７は、図７及び図８に示すように、例えば、ソレノイドバルブで構成されている。この加圧用電磁弁８７は、ＥＣＵ２と電気的に接続されるとともに、ＥＣＵ２によってプランジャが突出したＯＮ状態と、プランジャが突出していないＯＦＦ状態とに制御される。なお、加圧用電磁弁８７は、エンジン始動直後では、プランジャが突出していないＯＦＦ状態に制御されているものとする。
【０１４９】
次に、排熱回収装置８０における気化制御手段８３の動作について説明する。  
排熱回収装置８０における気化制御手段８３の動作は、上述した実施例１における気化制御手段７３の動作に対して、図６のステップＳ１０３、及びステップＳ１０６の動作が異なる。このため、ここでは、図６中のステップＳ１０３を「減圧・加圧開始」に置き換えるとともに、ステップＳ１０６を「減圧・加圧停止」に置き換えて説明する。
【０１５０】
まず、図６のステップＳ１０２において、取得した排気温度が中間温度範囲Ｒ内の場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、気化制御手段８３は、高温用ヒートパイプ８１の減圧を開始するとともに、低温用ヒートパイプ８２の加圧を開始する（ステップＳ１０３）。
【０１５１】
具体的には、気化制御手段８３は、ＥＣＵ２が減圧用電磁弁８６をＯＦＦ状態にさせることで、高温用ヒートパイプ８１内の体積を増加させて、高温用ヒートパイプ８１の内圧を減圧する。  
さらに、気化制御手段８３は、ＥＣＵ２が加圧用電磁弁８７をＯＮ状態にさせることで、低温用ヒートパイプ８２内の体積を縮小させて、低温用ヒートパイプ８２の内圧を加圧する。
【０１５２】
このように、高温用ヒートパイプ８１を減圧するとともに、低温用ヒートパイプ８２を加圧することで、排熱回収装置８０は、実施例１と同様に、高温用熱交換媒体Ｍ１の作動温度範囲、及び低温用熱交換媒体Ｍ２の作動温度範囲を変化させる。
【０１５３】
その後、ステップＳ１０５において、取得した排気温度が中間温度範囲Ｒ内でない場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、気化制御手段８３は、高温用ヒートパイプ８１の減圧、及び低温用ヒートパイプ８２の加圧を停止する（ステップＳ１０６）。
【０１５４】
具体的には、ＥＣＵ２は、減圧用電磁弁８６をＯＮ状態にさせることで、減圧部８４の減圧動作を停止させるとともに、加圧用電磁弁８７をＯＦＦ状態にさせることで、加圧部８５の加圧動作を停止させる。
【０１５５】
これにより、排熱回収装置８０は、図５に示した高温用熱交換媒体Ｍ１の熱輸送特性曲線ＴＨ１、及び低温用熱交換媒体Ｍ２の熱輸送特性曲線ＴＬ１のように、高温用熱交換媒体Ｍ１の作動温度範囲、及び低温用熱交換媒体Ｍ２の作動温度範囲を元に戻す。
【０１５６】
以上のような動作を実現するエンジン１０の排熱回収装置８０は、上述した実施例１と同様に、ヒートパイプの数量増加を抑えて、幅広い排気温度範囲に対応することができる。
【０１５７】
また、低温用ヒートパイプ８２の内部を加圧する加圧部８５、排気温度センサ５４、及びＥＣＵ２で、低温用熱交換媒体Ｍ２の気化を抑制する気化制御手段８３を構成したことにより、エンジン１０の排熱回収装置８０は、中間温度範囲Ｒにおける排気ガスの熱を、低温用ヒートパイプ８２で確実に回収することができる。
【０１５８】
具体的には、低温用ヒートパイプ８２内を加圧することで、エンジン１０の排熱回収装置８０は、加圧していない場合に比べて、低温用熱交換媒体Ｍ２の沸点を上げることができる。
【０１５９】
これにより、低温用ヒートパイプ８２が熱輸送を行っていない場合、エンジン１０の排熱回収装置８０は、低温用ヒートパイプ８２が熱輸送を開始する温度、及び熱輸送を停止する温度を上げることができる。  
あるいは、低温用ヒートパイプ８２が熱輸送中の場合、エンジン１０の排熱回収装置８０は、排気温度の上昇によって低温用ヒートパイプ８２の熱輸送が停止する温度を上げることができる。
【０１６０】
このため、エンジン１０の排熱回収装置８０は、低温用ヒートパイプ８２の内部を加圧する気化制御手段８３によって、低温用ヒートパイプ８２の作動温度範囲を高温側にスライドするように変更する、あるいは低温用ヒートパイプ８２の作動温度範囲を高温側に拡大することができる。
【０１６１】
従って、エンジン１０の排熱回収装置８０は、低温用ヒートパイプ８２の内部を加圧する気化制御手段８３によって、中間温度範囲Ｒにおける排気ガスの熱を、低温用ヒートパイプ８２で確実に回収することができる。
【０１６２】
また、高温用ヒートパイプ８１の内部を減圧する減圧部８４、排気温度センサ５４、及びＥＣＵ２で、高温用熱交換媒体Ｍ１の気化を促進する気化制御手段８３を構成したことにより、エンジン１０の排熱回収装置８０は、中間温度範囲Ｒにおける排気ガスの熱を、高温用ヒートパイプ８１で確実に回収することができる。
【０１６３】
具体的には、高温用ヒートパイプ８１内を減圧することで、エンジン１０の排熱回収装置８０は、減圧していない場合に比べて、高温用熱交換媒体Ｍ１の沸点を下げることができる。
【０１６４】
これにより、高温用ヒートパイプ８１が熱輸送を行っていない場合、エンジン１０の排熱回収装置８０は、高温用ヒートパイプ８１が熱輸送を開始する温度、及び熱輸送を停止する温度を下げることができる。  
あるいは、高温用ヒートパイプ８１が熱輸送中の場合、エンジン１０の排熱回収装置８０は、排気温度の低下によって高温用ヒートパイプ８１の熱輸送が停止する温度を下げることができる。
【０１６５】
このため、エンジン１０の排熱回収装置８０は、高温用ヒートパイプ８１の内部を減圧する気化制御手段８３によって、高温用ヒートパイプ８１の作動温度範囲を低温側にスライドするように変更する、あるいは高温用ヒートパイプ８１の作動温度範囲を低温側に拡大することができる。
【０１６６】
従って、エンジン１０の排熱回収装置８０は、高温用ヒートパイプ８１の内部を減圧する気化制御手段８３によって、中間温度範囲Ｒにおける排気ガスの熱を、高温用ヒートパイプ８１で確実に回収することができる。
【実施例３】
【０１６７】
上述した実施例１に対して、気化抑制手段が異なる排熱回収装置９０について、図９及び図１０を用いて詳しく説明する。  
なお、図９は実施例３におけるヒートパイプ近傍の縦断面図を示し、図１０は実施例３における排熱回収装置９０のブロック図を示している。
【０１６８】
また、図９中において、図中左側が燃焼室Ｃ側、図中右側が触媒５２側とし、図中の矢印Ｘが排気ガスの流下方向、矢印Ｙが超臨界水または亜臨界水の流下方向とする。  
また、上述の実施例１と同じ構成は、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１６９】
実施例３の排熱回収装置９０は、図９及び図１０に示すように、高温用熱交換媒体Ｍ１が密封されたループ形状の高温用ヒートパイプ９１と、低温用熱交換媒体Ｍ２が密封されたループ形状の低温用ヒートパイプ９２と、高温用熱交換媒体Ｍ１、及び低温用熱交換媒体Ｍ２の気化を制御する気化制御手段９３とで構成されている。
【０１７０】
高温用ヒートパイプ９１は、図９に示すように、排気ガスに晒される吸熱部９１ａと、エキマニ水供給通路４７ａに配置されるとともに、超臨界水または亜臨界水に晒される放熱部９１ｂと、エキマニ排気通路５１ａの下流側で吸熱部９１ａ、及び放熱部９１ｂを連結する蒸気通路部９１ｃと、エキマニ排気通路５１ａの上流側で吸熱部９１ａ、及び放熱部９１ｂを連結する還流通路部９１ｄとで、略矩形のループ状に形成されている。
【０１７１】
さらに、高温用ヒートパイプ９１には、エキマニ排気通路５１ａの下流側において、放熱部９１ｂから上方へ延びる接続部９１ｅが一体形成されている。この接続部９１ｅは、所定の大きさで開口されたエキマニ５１の開口孔５１ｄに接続されている。
【０１７２】
加えて、高温用ヒートパイプ９１には、エキマニ排気通路５１ａの上流側において、吸熱部９１ａと連通するとともに、高温用熱交換媒体Ｍ１が貯留される高温側ピストン部９４が一体形成されている。  
この高温側ピストン部９４は、高温用熱交換媒体Ｍ１が貯留される媒体空間と、空気が貯留される空気空間とを構成するように、ピストン９４ａがその内部に配置されている。
【０１７３】
低温用ヒートパイプ９２は、図９及び図１０に示すように、高温用ヒートパイプ９１と略同一構造であって、エキマニ排気通路５１ａにおいて、高温用ヒートパイプ９１よりも下流に配置されている。
【０１７４】
この低温用ヒートパイプ９２は、図９に示すように、高温用ヒートパイプ９１と同様、排気ガスに晒される吸熱部９２ａと、超臨界水または亜臨界水に晒される放熱部９２ｂと、エキマニ排気通路５１ａの下流側に位置する蒸気通路部９２ｃと、エキマニ排気通路５１ａの上流側に位置する還流通路部９２ｄとで、略矩形のループ状に形成されている。
【０１７５】
さらに、低温用ヒートパイプ９２には、エキマニ排気通路５１ａの下流側において、放熱部９２ｂから上方へ延びる接続部９２ｅが一体形成されている。この接続部９２ｅは、所定の大きさで開口されたエキマニ５１の開口孔５１ｅに接続されている。
【０１７６】
加えて、低温用ヒートパイプ９２には、エキマニ排気通路５１ａの上流側において、吸熱部９２ａと連通するとともに、低温用熱交換媒体Ｍ２が貯留される低温側ピストン部９５が一体形成されている。  
この低温側ピストン部９５は、低温用熱交換媒体Ｍ２が貯留される媒体空間と、空気が貯留される空気空間とを構成するように、ピストン９５ａがその内部に配置されている。
【０１７７】
気化制御手段９３は、図９及び図１０に示すように、吸熱部９１ａに貯留される高温用熱交換媒体Ｍ１の媒体量を減量する媒体減量部９６と、高温用ヒートパイプ９１の内圧を調整する高温側内圧調整弁９７と、吸熱部９２ａに貯留される低温用熱交換媒体Ｍ２の媒体量を調整する媒体増量部９８と、低温用ヒートパイプ９２の内圧を調整する低温側内圧調整弁９９と、排気温度センサ５４と、これらの動作を制御するＥＣＵ２とで構成されている。
【０１７８】
媒体減量部９６は、図９及び図１０に示すように、高温用ヒートパイプ９１の高温側ピストン部９４と、高温側ピストン部９４に接続されたポンプ部９６ａとで、ピストン式ポンプをなすよう構成されている。  
なお、ポンプ部９６ａは、高温側ピストン部９４の空気空間に対して圧縮空気を圧送する機能と、高温側ピストン部９４の空気空間から空気を抜き取る機能とを有している。
【０１７９】
高温側内圧調整弁９７は、図９及び図１０に示すように、高温用ヒートパイプ９１の接続部９１ｅに当接するように、エキマニ５１の開口孔５１ｄに装着されている。この高温側内圧調整弁９７は、図示を省略した配管を介して、ポンプ部９６ａと連通可能に接続されている。
【０１８０】
さらに、高温側内圧調整弁９７は、ＥＣＵ２と電気的に接続されるとともに、ＥＣＵ２によって開閉弁９７ａが開弁した開弁状態と、開閉弁９７ａが閉弁した閉弁状態とに制御される。なお、高温側内圧調整弁９７は、エンジン始動直後では、開閉弁９７ａが閉弁状態に制御されているものとする。
【０１８１】
媒体増量部９８は、図９及び図１０に示すように、低温用ヒートパイプ９２の低温側ピストン部９５と、低温側ピストン部９５に接続されたポンプ部９８ａとで、ピストン式ポンプをなすよう構成されている。  
なお、ポンプ部９８ａは、低温側ピストン部９５の空気空間に対して圧縮空気を圧送する機能と、低温側ピストン部９５の空気空間から空気を抜き取る機能とを有している。
【０１８２】
低温側内圧調整弁９９は、図９及び図１０に示すように、低温用ヒートパイプ９２の接続部９２ｅに当接するように、エキマニ５１の開口孔５１ｅに装着されている。この低温側内圧調整弁９９は、図示を省略した配管を介して、ポンプ部９８ａと連通可能に接続されている。
【０１８３】
さらに、低温側内圧調整弁９９は、ＥＣＵ２と電気的に接続されるとともに、ＥＣＵ２によって開閉弁９９ａが開弁した開弁状態と、開閉弁９９ａが閉弁した閉弁状態とに制御される。なお、低温側内圧調整弁９９は、エンジン始動直後では、開閉弁９９ａが閉弁状態に制御されているものとする。
【０１８４】
次に、排熱回収装置９０における気化制御手段９３の動作について説明する。  
排熱回収装置９０における気化制御手段９３の動作は、上述した実施例１における気化制御手段７３の動作に対して、図６のステップＳ１０３、及びステップＳ１０６の動作が異なる。このため、ここでは、図６中のステップＳ１０３を「媒体量調整開始」に置き換えるとともに、ステップＳ１０６を「媒体量復元」に置き換えて説明する。
【０１８５】
まず、図６のステップＳ１０２において、取得した排気温度が中間温度範囲Ｒ内の場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、気化制御手段９３は、吸熱部９１ａに貯留された高温用熱交換媒体Ｍ１の媒体量の減量を開始するとともに、吸熱部９２ａに貯留された低温用熱交換媒体Ｍ２の媒体量の増量を開始する（ステップＳ１０３）。
【０１８６】
具体的には、気化制御手段９３は、ＥＣＵ２が媒体減量部９６のポンプ部９６ａを作動させることで、高温側ピストン部９４からの空気の抜き取りを開始する。そして、空気の抜き取りによって、高温側ピストン部９４における空気空間が小さくなることで、高温側ピストン部９４は、吸熱部９１ａにおける高温用熱交換媒体Ｍ１の媒体量を減量させる。
【０１８７】
この際、気化制御手段９３は、ＥＣＵ２が高温側内圧調整弁９７を開弁状態にさせることで、ポンプ部９６ａが抜き取った空気を、高温側内圧調整弁９７を介して高温用ヒートパイプ９１内に供給する。これにより、気化制御手段９３は、高温用ヒートパイプ９１の内圧を略一定に維持したまま、吸熱部９１ａにおける高温用熱交換媒体Ｍ１の媒体量を減量させる。
【０１８８】
さらに、気化制御手段９３は、ＥＣＵ２が媒体増量部９８のポンプ部９８ａを作動させることで、低温側ピストン部９５への圧縮空気の圧送を開始する。そして、圧縮空気の圧送によって、ピストン９５ａが低温用熱交換媒体Ｍ２を押圧開始することで、低温側ピストン部９５は、吸熱部９２ａにおける低温用熱交換媒体Ｍ２の媒体量を増量させる。
【０１８９】
この際、気化制御手段９３は、ＥＣＵ２が低温側内圧調整弁９９を開弁状態にさせることで、低温側ピストン部９５に供給する空気を、ポンプ部９８ａが低温側内圧調整弁９９を介して低温用ヒートパイプ９２から取得する。これにより、気化制御手段９３は、低温用ヒートパイプ９２の内圧を略一定に維持したまま、吸熱部９２ａにおける低温用熱交換媒体Ｍ２の媒体量を増量させる。
【０１９０】
なお、高温用熱交換媒体Ｍ１の媒体量、及び低温用熱交換媒体Ｍ２の媒体量が、所望される媒体量に調整されると、ＥＣＵ２は、高温側内圧調整弁９７、及び低温側内圧調整弁９９を閉弁状態にさせる。
【０１９１】
このように、高温用熱交換媒体Ｍ１の媒体量を減量するとともに、低温用熱交換媒体Ｍ２の媒体量を増量することで、排熱回収装置９０は、実施例１と同様に、高温用熱交換媒体Ｍ１の作動温度範囲、及び低温用熱交換媒体Ｍ２の作動温度範囲を変化させる。
【０１９２】
その後、ステップＳ１０５において、取得した排気温度が中間温度範囲Ｒ内でない場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、気化制御手段９３は、高温用熱交換媒体Ｍ１の媒体量、及び低温用熱交換媒体Ｍ２の媒体量を元の媒体量に戻す（ステップＳ１０６）。  
具体的には、気化制御手段９３は、ＥＣＵ２が高温側内圧調整弁９７を開弁するとともに、媒体減量部９６のポンプ部９６ａを作動させることで、高温側ピストン部９４に対して圧縮空気の圧送を開始する。そして、圧縮空気の圧送によって、ピストン９４ａが高温用熱交換媒体Ｍ１を押圧開始することで、高温側ピストン部９４は、吸熱部９１ａにおける高温用熱交換媒体Ｍ１の媒体量を、元の媒体量に増量させる。
【０１９３】
さらに、気化制御手段９３は、ＥＣＵ２が低温側内圧調整弁９９を開弁するとともに、媒体増量部９８のポンプ部９８ａを作動させることで、低温側ピストン部９５からの空気の抜き取りを開始する。そして、低温側ピストン部９５における空気空間の減圧によって、ピストン９５ａが元の位置に戻ることで、低温側ピストン部９５は、吸熱部９２ａにおける低温用熱交換媒体Ｍ２の媒体量を、元の媒体量に減量させる。
【０１９４】
なお、高温用熱交換媒体Ｍ１の媒体量、及び低温用熱交換媒体Ｍ２の媒体量が、元の媒体量に戻されると、ＥＣＵ２は、高温側内圧調整弁９７、及び低温側内圧調整弁９９を閉弁状態にさせる。
【０１９５】
これにより、排熱回収装置９０は、図５に示した高温用熱交換媒体Ｍ１の熱輸送特性曲線ＴＨ１、及び低温用熱交換媒体Ｍ２の熱輸送特性曲線ＴＬ１のように、高温用熱交換媒体Ｍ１の作動温度範囲、及び低温用熱交換媒体Ｍ２の作動温度範囲を元に戻す。
【０１９６】
以上のような動作を実現するエンジン１０の排熱回収装置９０は、上述した実施例１と同様に、ヒートパイプの数量増加を抑えて、幅広い排気温度範囲に対応することができる。
【０１９７】
また、吸熱部９２ａに貯留される低温用熱交換媒体Ｍ２の媒体量を増量する媒体増量部９８、低温側内圧調整弁９９、排気温度センサ５４、及びＥＣＵ２で、低温用熱交換媒体Ｍ２の気化を抑制する気化制御手段９３を構成したことにより、エンジン１０の排熱回収装置９０は、中間温度範囲Ｒにおける排気ガスの熱を、低温用ヒートパイプ９２で確実に回収することができる。
【０１９８】
具体的には、低温用熱交換媒体Ｍ２の媒体量を増量することで、エンジン１０の排熱回収装置９０は、低温用熱交換媒体Ｍ２を気化させるために必要な熱エネルギーを、媒体量を増量していない場合に比べて大きくすることができる。
【０１９９】
これにより、低温用ヒートパイプ９２が熱輸送を行っていない場合、エンジン１０の排熱回収装置９０は、低温用ヒートパイプ９２が熱輸送を開始する温度、及び熱輸送を停止する温度を上げることができる。  
あるいは、低温用ヒートパイプ９２が熱輸送中の場合、エンジン１０の排熱回収装置９０は、低温用熱交換媒体Ｍ２の気化速度を低下させることができるため、排気温度の上昇によって低温用ヒートパイプ９２の熱輸送が停止する温度を上げることができる。
【０２００】
このため、エンジン１０の排熱回収装置９０は、吸熱部９２ａに貯留される低温用熱交換媒体Ｍ２の媒体量を増量する気化制御手段９３によって、低温用ヒートパイプ９２の作動温度範囲を高温側にスライドするように変更する、あるいは低温用ヒートパイプ９２の作動温度範囲を高温側に拡大することができる。
【０２０１】
従って、エンジン１０の排熱回収装置９０は、吸熱部９２ａに貯留される低温用熱交換媒体Ｍ２の媒体量を増量する気化制御手段９３によって、中間温度範囲Ｒにおける排気ガスの熱を、低温用ヒートパイプ９２で確実に回収することができる。
【０２０２】
また、吸熱部９１ａに貯留される高温用熱交換媒体Ｍ１の媒体量を減量する媒体減量部９６、高温側内圧調整弁９７、排気温度センサ５４、及びＥＣＵ２で、高温用熱交換媒体Ｍ１の気化を促進する気化制御手段９３を構成したことにより、エンジン１０の排熱回収装置９０は、中間温度範囲Ｒにおける排気ガスの熱を、高温用ヒートパイプ９１で確実に回収することができる。
【０２０３】
具体的には、高温用熱交換媒体Ｍ１の媒体量を減量することで、エンジン１０の排熱回収装置９０は、高温用熱交換媒体Ｍ１を気化させるために必要な熱エネルギーを、減量していない場合に比べて小さくすることができる。
【０２０４】
これにより、高温用ヒートパイプ９１が熱輸送を行っていない場合、エンジン１０の排熱回収装置９０は、高温用ヒートパイプ９１が熱輸送を開始する温度、及び熱輸送を停止する温度を下げることができる。  
あるいは、高温用ヒートパイプ９１が熱輸送中の場合、エンジン１０の排熱回収装置９０は、排気温度の低下によって高温用ヒートパイプ９１の熱輸送が停止する温度を下げることができる。
【０２０５】
このため、エンジン１０の排熱回収装置９０は、吸熱部９１ａに貯留される高温用熱交換媒体Ｍ１の媒体量を減量する気化制御手段９３によって、高温用ヒートパイプ９１の作動温度範囲を低温側にスライドするように変更する、あるいは高温用ヒートパイプ９１の作動温度範囲を低温側に拡大することができる。
【０２０６】
従って、エンジン１０の排熱回収装置９０は、吸熱部９１ａに貯留される高温用熱交換媒体Ｍ１の媒体量を減量する気化制御手段９３によって、中間温度範囲Ｒにおける排気ガスの熱を、高温用ヒートパイプ９１で確実に回収することができる。
【０２０７】
この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の排気通路は、実施形態のエキマニ排気通路５１ａに対応し、
以下同様に、
凝縮手段は、エキマニ水供給通路４７ａを流下する超臨界水または亜臨界水に対応し、
温度検知手段は、排気温度センサ５４に対応し、
低温流体媒体は、低温用熱交換媒体Ｍ２に対応し、
高温流体媒体は、高温用熱交換媒体Ｍ１に対応し、
中間温度域は、中間温度範囲Ｒに対応し、
冷却手段は、冷却部７７、排気温度センサ５４、及びＥＣＵ２に対応し、
加圧手段は、加圧部８５、排気温度センサ５４、及びＥＣＵ２に対応し、
増量手段は、媒体増量部９８、低温側内圧調整弁９９、排気温度センサ５４、及びＥＣＵ２に対応し、
加熱手段は、加熱部７６、排気温度センサ５４、及びＥＣＵ２に対応し、
減圧手段は、減圧部８４、排気温度センサ５４、及びＥＣＵ２に対応し、
減量手段は、媒体減量部９６、高温側内圧調整弁９７、排気温度センサ５４、及びＥＣＵ２に対応するが、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
【０２０８】
例えば、上述した実施形態において、ループ形状の高温用ヒートパイプ７１，８１，９１、及び低温用ヒートパイプ７２，８２，９２としたが、これに限定せず、触媒５２よりも上流のエキマニ排気通路５１ａに一端が内設された略棒状の高温用ヒートパイプ、及び低温用ヒートパイプとしてもよい。
【０２０９】
この場合、エキマニ排気通路５１ａの上流側に、高温用ヒートパイプの先端が位置し、高温用ヒートパイプの先端よりも下流側に、低温用ヒートパイプの先端が位置するよう、高温用ヒートパイプ、及び低温用ヒートパイプを配置する。さらに、エキマニ５１の外部に突出した他端を、例えば、超臨界水または亜臨界水が流下する水供給配管４７に内設する。
【０２１０】
また、上述した実施形態において、作動温度範囲が３０℃から２５０℃の純水を低温用熱交換媒体Ｍ２としたが、これに限定せず、作動温度範囲が１５０℃から４００℃のナフタリンを低温用熱交換媒体としてもよい。
【０２１１】
また、上述した実施形態において、エキマニ５１のエキマニ排気通路５１ａに高温用ヒートパイプ７１，８１，９１の吸熱部７１ａ，８１ａ，９１ａ、及び低温用ヒートパイプ７２，８２，９２の吸熱部７２ａ，８２ａ，９２ａを内設したが、これに限定せず、排気ポート１６を含む排気通路上であれば、適宜の場所に配置してもよい。
【０２１２】
また、高温用ヒートパイプ７１，８１，９１と、低温用ヒートパイプ７２，８２，９２とを隣接配置したが、これに限定せず、排気通路上であれば、所定間隔離間した位置に配置してもよい。例えば、触媒５２よりも上流の排気通路に高温用ヒートパイプを配置し、触媒５２よりも下流の排気通路に低温用ヒートパイプを配置してもよい。
【０２１３】
また、上述した実施形態において、気相状態の高温用熱交換媒体Ｍ１、及び低温用熱交換媒体Ｍ２を、エキマニ水供給通路４７ａを流下する超臨界水または亜臨界水で凝縮したが、これに限定せず、例えば、熱交換媒体を電気的に冷却する冷却手段で、気相状態の熱交換媒体を凝縮してもよい。あるいは、排気ポート１６に吸熱部を内設したヒートパイプの放熱部を、シリンダヘッド１２のウォータジャケットを流下する冷却水で冷却して、気相状態の熱交換媒体を凝縮する構成としてもよい。
【０２１４】
また、上述した実施形態において、高温用ヒートパイプ７１，８１，９１における作動温度範囲の下限温度と、低温用ヒートパイプ７２，８２，９２における作動温度範囲の上限温度との間の温度範囲を、低温側、及び高温側に所定温度だけ拡大した範囲を中間温度範囲Ｒとしたが、これに限定せず、別の実施形態における中間温度範囲Ｒを説明する説明図を示す図１１のように、高温用ヒートパイプ７１，８１，９１における作動温度範囲の下限温度と、低温用ヒートパイプ７２，８２，９２における作動温度範囲の上限温度との間の温度範囲を、中間温度範囲Ｒとしてもよい。
【０２１５】
この場合、低温域から上昇した排気温度が中間温度範囲Ｒに達すると、低温用ヒートパイプ７２の熱輸送が停止する。しかしながら、低温用熱交換媒体Ｍ２の気化を抑制する気化制御手段によって、エンジン１０の排熱回収装置７０は、低温用ヒートパイプ７２の熱輸送を、中間温度範囲Ｒにおいて再開させることができる。
【０２１６】
あるいは、高温域から低下した排気温度が中間温度範囲Ｒに達すると、高温用ヒートパイプ７１の熱輸送が停止する。しかしながら、高温用熱交換媒体Ｍ１の気化を促進する気化制御手段によって、エンジン１０の排熱回収装置７０は、高温用ヒートパイプ７１の熱輸送を、中間温度範囲Ｒにおいて再開させることができる。
【０２１７】
また、上述の実施形態において、排気温度が中間温度範囲Ｒ内の場合、高温用熱交換媒体Ｍ１の気化促進と、低温用熱交換媒体Ｍ２の気化抑制とを同時に行う気化制御手段７３，８３，９３としたが、これに限定せず、排気温度が中間温度範囲Ｒ内の場合、高温用熱交換媒体Ｍ１の気化促進、または低温用熱交換媒体Ｍ２の気化抑制のいずれか一方を行う気化制御手段としてもよい。  
あるいは、排気温度の上昇、または排気温度の低下に応じて、高温用熱交換媒体Ｍ１の気化促進と、低温用熱交換媒体Ｍ２の気化抑制とを順番に行う気化制御手段としてもよい。
【０２１８】
また、上述した実施例１において、リザーバタンク７４，７５を設けた高温用ヒートパイプ７１、及び低温用ヒートパイプ７２としたが、これに限定せず、実施例２のようにリザーバタンクを不要にしてもよい。この場合、吸熱部７１ａ，７２ａを気化制御手段７３で冷却する構成とする。
【０２１９】
また、上述した実施例２において、リザーバタンクを備えていない高温用ヒートパイプ８１、及び低温用ヒートパイプ８２としたが、これに限定せず、実施例１と同様に、リザーバタンクを設けた高温用ヒートパイプ、及び低温用ヒートパイプとしてもよい。
【０２２０】
また、実施例２において、加圧用電磁弁８７で加圧部８５を構成し、減圧用電磁弁８６で減圧部８４を構成したが、これに限定せず、高温用ヒートパイプ８１、及び低温用ヒートパイプ８２の内圧を調整可能であれば、例えば、回転式電動ポンプ、あるいは実施例３のようなピストン式ポンプの加圧部、及び減圧部などであってもよい。
【０２２１】
また、上述した実施例３において、ピストン式ポンプの媒体減量部９６、及び媒体増量部９８としたが、これに限定せず、回転式電動ポンプなどであってもよい。  
また、実施例３において、高温用ヒートパイプ９１の内圧を調整する高温側内圧調整弁９７、及び低温用ヒートパイプ９２の内圧を調整する低温側内圧調整弁９９を備えた気化制御手段９３としたが、これに限定せず、高温側内圧調整弁９７、及び低温側内圧調整弁９９を不要にした気化制御手段としてもよい。
【０２２２】
この場合、高温用ヒートパイプ９１において、媒体量の減量と同時に、高温用ヒートパイプ９１を減圧することができる。同様に、低温用ヒートパイプ９２において、媒体量の増量と同時に、低温用ヒートパイプ９２を加圧することができる。これにより、エンジンの排熱回収装置９０は、高温用熱交換媒体Ｍ１の気化促進と、低温用熱交換媒体Ｍ２の気化抑制とを、より確実に行うことができる。
【符号の説明】
【０２２３】
２…ＥＣＵ
１０…エンジン
５１ａ…エキマニ排気通路
５４…排気温度センサ
７０，８０，９０…排熱回収装置
７１，８１，９１…高温用ヒートパイプ
７２，８２，９２…低温用ヒートパイプ
７３，８３，９３…気化制御手段
７６…加熱部
７７…冷却部
８４…減圧部
８５…加圧部
９６…媒体減量部
９７…高温側内圧調整弁
９８…媒体増量部
９９…低温側内圧調整弁
Ｃ…燃焼室
Ｍ１…高温用熱交換媒体
Ｍ２…低温用熱交換媒体
Ｒ…中間温度範囲
【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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【図１１】
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