(57)【要約】【課題】エンジンの排気ガス中から凝縮水として回収した水を加熱して、該加熱した水を該エンジンの気筒内に供給する、エンジンの排熱回収装置を、コンパクトに構成する。【解決手段】上記排熱回収装置が熱交換器５１を備え、熱交換器５１が、容器６１の筒軸方向の一側の端部に排気入口６５を有し、他側の端部に排気出口６６を有し、熱交換器５１の容器６１内における上記筒軸方向の上記他側の領域が、排気ガス中の水分が凝縮する凝縮領域とされ、容器６１の底壁６１ｂにおける上記筒軸方向の上記他側の端部に、上記凝縮領域で凝縮された水を回収する水回収口６９が設けられ、上記凝縮領域に位置する仕切部材７１の下端面の少なくとも一部と底壁６１ｂとの間には、該凝縮領域で凝縮して底壁６１ｂに落下した水を水回収口６９へ流動させるための隙間８１，８３が形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気ガス中から凝縮水として回収した水を該排気ガスにより加熱して、該加熱した水を該エンジンの気筒内に供給する、エンジンの排熱回収装置であって、
筒状の容器と、該容器内に設けられ、上記排気ガスが流通する排気流通路と、該容器内に設けられ、内部を上記水が流通する管状部材とを有し、該管状部材の内部を流通する上記水を、上記排気流通路を流通する上記排気ガスとの熱交換によって加熱する熱交換器を備え、
上記熱交換器は、
上記容器の筒軸方向の一側の端部に設けられ、上記排気流通路に上記排気ガスを流入させる排気入口と、
上記容器の筒軸方向の他側の端部に設けられ、上記排気流通路を流通した排気ガスを流出させる排気出口と、
上記容器の筒軸方向の上記他側の端部に設けられ、上記管状部材の内部に上記水を流入させる水入口と、
上記容器の筒軸方向の上記一側の端部に設けられ、上記管状部材の内部を流通した水を流出させる水出口と、
上記容器内に設けられ、上記排気流通路を流通する排気ガスを、蛇行させながら該容器の筒軸方向の上記一側から上記他側に向かわせる複数の仕切部材と、
を更に有し、
上記容器内における上記筒軸方向の上記他側の領域は、上記排気ガスが上記管状部材の外側表面に接触することにより上記排気ガス中の水分が凝縮する凝縮領域とされており、
上記容器の底壁における上記筒軸方向の上記他側の端部に、上記凝縮領域で凝縮された水を回収する水回収口が設けられ、
上記凝縮領域に位置する上記仕切部材の下端面の少なくとも一部と上記底壁との間には、該凝縮領域で凝縮して上記底壁に落下した水を上記水回収口へ流動させるための隙間が形成されていることを特徴とするエンジンの排熱回収装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの排熱回収装置において、
上記凝縮領域における上記管状部材の外側表面は、疎水性表面とされていることを特徴とするエンジンの排熱回収装置。
【請求項３】
請求項２記載のエンジンの排熱回収装置において、
上記凝縮領域における上記容器の底壁の上側表面は、疎水性表面とされていることを特徴とするエンジンの排熱回収装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの排熱回収装置において、
上記水回収口より回収された水を貯留する水タンクと、
上記水タンクに貯留された水を、上記熱交換器の水入口へ圧送する水ポンプとを更に備えていることを特徴とするエンジンの排熱回収装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のエンジンの排熱回収装置において、
上記熱交換器の排気入口は、上記エンジンの排気通路における触媒よりも下流側の部分に接続されていることを特徴とするエンジンの排熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排熱回収装置に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、エンジンの排気熱を取り込んで触媒との間の熱交換により該触媒の昇温を促進させる第１ループ式ヒートパイプと、触媒の熱を取り込んで、車室内の暖房用のヒータコアからエンジンへ戻す冷却水との間の熱交換により該冷却水の昇温を促進させる第２ループ式ヒートパイプとを含む排気熱回収装置が開示されている。
【０００３】
上記第１ループ式ヒートパイプは、エンジンの排気通路において触媒より下流側の排気熱により、内部に密封される作動流体（例えば純水）を気化させる第１受熱部と、触媒における上流領域に付設されかつ第１受熱部から移送される作動流体と触媒との間で熱交換させて作動流体を凝縮させる第１放熱部とを含む。
【０００４】
上記第２ループ式ヒートパイプは、触媒における下流領域に付設されかつ当該触媒の熱により、内部に密封される作動流体を気化させる第２受熱部と、第２受熱部から移送される作動流体と冷却水との間で熱交換させて作動流体を凝縮させる第２放熱部とを含む。
【０００５】
また、例えば特許文献２には、エンジンの気筒内（燃焼室内）に亜臨界水を噴射することが開示されている。上記亜臨界水は、ポンプにより加圧された水を排気ガスと熱交換することによって得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−０５９９６０号公報
【特許文献２】特開２００９−１６８０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１では、作動流体（水）が密封されているので、作動流体を回収する必要はないが、上記特許文献２のように、水をエンジンの気筒内に供給する場合には、その水をどのように回収するかが問題となる。
【０００８】
そこで、エンジンの排気通路の下流側の端部近傍にコンデンサを設けておき、このコンデンサによって、エンジンの排気ガス中から凝縮水として水を回収することが考えられる。そして、この回収した水を、排気通路におけるコンデンサよりも上流側に設けた熱交換器において、排気ガスとの熱交換より加熱して、該加熱した水を該エンジンの気筒内に供給するようにする。
【０００９】
しかし、エンジンの排気通路に、熱交換器に加えて、コンデンサを設ける場合には、熱交換器及びコンデンサの両方を配置するための大きなスペースが必要になるという問題がある。
【００１０】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの排気ガス中から凝縮水として回収した水を加熱して、該加熱した水を該エンジンの気筒内に供給する、エンジンの排熱回収装置を、コンパクトに構成することができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明では、エンジンの排気ガス中から凝縮水として回収した水を該排気ガスにより加熱して、該加熱した水を該エンジンの気筒内に供給する、エンジンの排熱回収装置を対象として、筒状の容器と、該容器内に設けられ、上記排気ガスが流通する排気流通路と、該容器内に設けられ、内部を上記水が流通する管状部材とを有し、該管状部材の内部を流通する上記水を、上記排気流通路を流通する上記排気ガスとの熱交換によって加熱する熱交換器を備え、上記熱交換器は、上記容器の筒軸方向の一側の端部に設けられかつ上記排気流通路に上記排気ガスを流入させる排気入口と、上記容器の筒軸方向の他側の端部に設けられ、上記排気流通路を流通した排気ガスを流出させる排気出口と、上記容器の筒軸方向の上記他側の端部に設けられ、上記管状部材の内部に上記水を流入させる水入口と、上記容器の筒軸方向の上記一側の端部に設けられ、上記管状部材の内部を流通した水を流出させる水出口と、上記容器内に設けられ、上記排気流通路を流通する排気ガスを、蛇行させながら該容器の筒軸方向の上記一側から上記他側に向かわせる複数の仕切部材と、を更に有し、上記容器内における上記筒軸方向の上記他側の領域は、上記排気ガスが上記管状部材の外側表面に接触することにより上記排気ガス中の水分が凝縮する凝縮領域とされており、上記容器の底壁における上記筒軸方向の上記他側の端部に、上記凝縮領域で凝縮された水を回収する水回収口が設けられ、上記凝縮領域に位置する上記仕切部材の下端面の少なくとも一部と上記底壁との間には、該凝縮領域で凝縮して上記底壁に落下した水を上記水回収口へ流動させるための隙間が形成されている、という構成とした。
【００１２】
上記の構成により、熱交換器の容器内における凝縮領域で、エンジンの排気ガス中から凝縮水として水を回収することができる。また、凝縮領域に位置する仕切部材の下端面の少なくとも一部と容器の底壁との間には、底壁に落下した水を水回収口へ流通させるための隙間が形成されているので、凝縮領域で凝縮した水を回収することができるようになる。したがって、排気ガス中から凝縮水として水を回収するためのコンデンサを別途に設ける必要はなくなるか、又は、コンデンサを設けたとしても、小型のコンデンサを設けるだけで済む。よって、エンジンの排熱回収装置を、コンパクトに構成することができる。
【００１３】
上記エンジンの排熱回収装置において、上記凝縮領域における上記管状部材の外側表面は、疎水性表面とされていることが好ましい。
【００１４】
このことにより、管状部材の外側表面上で凝縮した水が水滴となり、容器の底壁へ落下（滴下）し易くなる。この結果、凝縮領域で凝縮した水をより一層良好に回収することができるようになる。また、管状部材の外側表面が、凝縮した水によって覆われ続けることはないので、排気ガスと水との熱交換が常に良好に行われる。
【００１５】
上記凝縮領域における上記管状部材の外側表面に加えて、上記凝縮領域における上記容器の底壁の上側表面も、疎水性表面とされている、ことが好ましい。
【００１６】
これにより、容器の底壁へ落下した水が水回収口へ流れ易くなり、凝縮した水の回収をより一層良好に行うことができる。
【００１７】
上記エンジンの排熱回収装置の一実施形態では、上記水回収口より回収された水を貯留する水タンクと、上記水タンクに貯留された水を、上記熱交換器の水入口へ圧送する水ポンプとを更に備えている。
【００１８】
このことで、熱交換器の容器内における凝縮領域で凝縮した水を、熱交換器の水入口、延いては、エンジンの気筒内に容易に供給することができるようになる。
【００１９】
上記エンジンの排熱回収装置において、上記熱交換器の排気入口は、上記エンジンの排気通路における触媒よりも下流側の部分に接続されている、ことが好ましい。
【００２０】
このことにより、触媒で高温となった排気ガスを熱交換器の容器内に流入させることができ、エンジンの気筒内に供給する水を、排気ガスとの熱交換により良好に加熱することができるようになる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明のエンジンの排熱回収装置によると、熱交換器がコンデンサを兼ねることになり、エンジンの排熱回収装置を、コンパクトに構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係る排熱回収装置が適用されたエンジンの概略構成を示す図である。
【図２】第１熱交換器における容器及びその内部を模式的に示す図である。
【図３】図２のIII−III線に沿って切断した断面図である。
【図４】図２のIV−IV線に沿って切断した断面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿って切断した断面図である。
【図６】管状部材の水出口側の端からの、容器の筒軸方向に沿った距離Ｌと、排気ガスの温度との関係を示すグラフである。
【図７】非凝縮領域に位置する右向き仕切部材を示す、容器の断面図である。
【図８】非凝縮領域に位置する左向き仕切部材を示す、容器の断面図である。
【図９】凝縮領域に位置する右向き仕切部材を示す、容器の断面図である。
【図１０】凝縮領域に位置する左向き仕切部材を示す、容器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態に係る排熱回収装置５０が適用されたエンジン１の概略構成を示す。排熱回収装置５０は、エンジン１の排気ガス中から凝縮水として回収した水を該排気ガスにより加熱して、該加熱した水を該エンジン１の気筒２（燃焼室６）内に供給するものである。
【００２５】
本実施形態では、エンジン１は、燃料を空気と混合しつつ自着火させる圧縮着火式（予混合圧縮着火式）のエンジンであって、４つの気筒２が図１の紙面に垂直な方向に直列に配置された直列４気筒エンジンである。エンジン１は、車両に搭載されて、該車両の駆動源として利用される。本実施形態では、エンジン１は、少なくともガソリンを含有する燃料の供給を受けて駆動される。燃料は、ガソリンに加えて、例えばバイオエタノール等が含有されていてもよい。
【００２６】
エンジン１（エンジン本体）は、４つの気筒２が設けられたシリンダブロック３と、このシリンダブロック３上に配設されたシリンダヘッド４とを有している。各気筒２内には、シリンダヘッド４との間に燃焼室６を区画するピストン５が往復動（上下動）可能にそれぞれ嵌挿されている。各気筒２のピストン５は、コンロッド８を介して、気筒列方向に延びる不図示のクランクシャフトと連結されている。
【００２７】
燃焼室６は、いわゆるペントルーフ型であり、シリンダヘッド４の下面で構成される、燃焼室６の天井面が、吸気側及び排気側の２つの傾斜面からなる三角屋根状をなしている。ピストン５の冠面には、該冠面の中心部をシリンダヘッド４とは反対側（下側）に凹ませたキャビティ５ａが形成されている。
【００２８】
本実施形態では、エンジン１の幾何学的圧縮比、つまり、ピストン５が上死点にあるときの燃焼室６の容積に対して、ピストン５が下死点にあるときの燃焼室６の容積の比が、１５以上３５以下（より好ましくは、１８以上３０以下）に設定されている。エンジン１の幾何学的圧縮比は、例えば２５に設定される。
【００２９】
シリンダヘッド４には、吸気通路２０から供給される空気を気筒２（燃焼室６）内に導入するための吸気ポート９と、気筒２内で生成された排気ガスを排気通路３０に導出するための排気ポート１０とが形成されている。本実施形態では、吸気ポート９及び排気ポート１０は、各気筒２毎にそれぞれ２つずつ形成されている。
【００３０】
また、シリンダヘッド４には、各吸気ポート９の燃焼室６側の開口をそれぞれ開閉する吸気弁１１と、各排気ポート１０の燃焼室６側の開口をそれぞれ開閉する排気弁１２とが設けられている。
【００３１】
さらに、シリンダヘッド４には、各気筒２毎に、上記燃料を燃焼室６内に直接噴射するインジェクタ１４（燃料噴射弁）が設けられている。インジェクタ１４は、気筒２の中心軸に沿って上下方向に延びていて、燃焼室６の天井面の中央を通って、燃焼室６に臨んでいる。インジェクタ１４の、噴射口が形成された先端部は、燃焼室６の天井面に対して僅かに下側に位置している。
【００３２】
また、シリンダヘッド４には、各気筒２毎に、燃焼室６内の混合気を点火するための点火プラグ１３が設けられている。本実施形態では、エンジン１の全運転領域で圧縮着火燃焼（ＣＩ燃焼）が実施される（燃料が自着火する）ので、基本的に、点火プラグ１３は不要であるが、例えばエンジン１が冷間始動された直後のような自着火が困難な状況下において火花点火燃焼を実行したり、暖機後であっても燃焼の促進のためにいわゆるスパークアシストを実行したりすることがあり、そのような目的のために点火プラグ１３が設けられている。
【００３３】
さらに、シリンダヘッド４の下面近傍には、各気筒２毎に、燃焼室６内（気筒２内）に所定の高温・高圧水を噴射供給する水噴射弁５５が設けられている。尚、図１では、水噴射弁５５を、シリンダヘッド４の下面に沿って延びるように設けているが、これに限らず、例えば、インジェクタ１４に対して略平行に近接して上下方向に延びるように配置してもよい。
【００３４】
上記所定の高温・高圧水としては、超臨界水又は亜臨界水が好ましいが、これに限らず、所定温度以上でかつ所定圧力以上の液体水（例えば１００℃以上かつ１０ＭＰａ以上の液体水）であってもよい。すなわち、上記所定の高温・高圧水の噴射によって、燃焼室６内のガスの温度をさほど低下させないようにしつつ、膨張行程で膨張する作動ガス量を増加させて熱効率の向上を図るようにする。
【００３５】
吸気ポート９には、吸気通路２０が連通接続され、排気ポート１０には、各気筒２の燃焼室６からの排気ガスを排出する排気通路３０が連通接続されている。
【００３６】
排気通路３０には、排気を浄化する触媒３１が設けられている。本実施形態では、触媒３１は、３元触媒である。排気通路３０の下流側の端部には、サイレンサ３２が設けられている。尚、図１では、図示を省略するが、エンジン１は、排気ガスの一部を排気通路３０（詳細には、排気通路３０における後述の第２熱交換器５２よりも上流側の部分）から吸気通路２０にＥＧＲガスとして還流するためのＥＧＲ通路を有している。
【００３７】
排熱回収装置５０は、排気通路３０における触媒３１よりも下流側（サイレンサ３２よりも上流側）の部分に設けられた第１熱交換器５１と、排気通路３０における触媒３１よりも上流側の部分に設けられた第２熱交換器５２と、水タンク５３と、水ポンプ５４と、上記の水噴射弁５５とを備えている。
【００３８】
水噴射弁５５により燃焼室６内に噴射供給する上記所定の高温・高圧水は、エンジン１の排気ガス中から凝縮水として回収した水を、第１熱交換器５１及び第２熱交換器５２で排気ガスとの熱交換により加熱した水である。尚、第２熱交換器５２は必ずしも必要なものではなく、第１熱交換器５１のみで必要な温度に加熱することができるのであれば、第２熱交換器５２をなくすことができる。
【００３９】
エンジン１の排気ガス中から凝縮水として水を回収するために、排気通路３０の下流側の端部近傍（サイレンサ３２の上流側近傍）にコンデンサ５６（図１の二点鎖線参照）を設けて、このコンデンサ５６によって水を回収することが考えられる。しかし、この場合、コンデンサ５６を設けるためのスペースが必要になる。
【００４０】
そこで、本実施形態では、後に詳しく説明するように、第１熱交換器５１で水を回収するようにして、基本的にはコンデンサ５６を不要にする。
【００４１】
第１熱交換器５１で回収された水が水タンク５３に貯留され、この水タンク５３に貯留された水が、水ポンプ５４によって、第１熱交換器５１、第２熱交換器５２及び水噴射弁５５へと順に圧送される。
【００４２】
本実施形態では、水ポンプ５４は、エンジン１により駆動される機械式のものである。水ポンプ５４の吸込み部５４ａの先端が、水タンク５３に貯留された水に浸けられており、水ポンプ５４は、吸込み部５４ａを介して吸い込んだ水を吐出部５４ｂから吐出する。水ポンプ５４による水の吐出圧は、不図示のレギュレータにより一定圧に調整される。この一定圧の値は、上記所定の高温・高圧水の圧力であって、上記所定の高温・高圧水が超臨界水である場合には、臨界点の圧力よりも少し高い値である。尚、水ポンプ５４は、電動式ポンプであってもよい。
【００４３】
したがって、水タンク３３に貯留された水が、水ポンプ５４により加圧されかつ第１熱交換器５１及び第２熱交換器５２で排気ガスとの熱交換により加熱されて、上記所定の高温・高圧水として水噴射弁１５に供給される。
【００４４】
水噴射弁１５は、ＣＰＵ、メモリ、入出力バス等を備えた、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラー（点火プラグ１３、インジェクタ１４等のエンジン１の各デバイスを制御するエンジン制御コントローラーであってもよく、エンジン制御コントローラーとは別のコントローラーであってもよい）によって制御されて、所定のタイミング（例えば、燃料の自着火後の膨張行程）で上記所定の高温・高圧水を噴射する。
【００４５】
ここで、第１熱交換器５１の構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、第１熱交換器５１における後述の容器６１及びその内部を模式的に示す。
【００４６】
第１熱交換器５１は、略矩形状の断面を有する筒状の容器６１と、該容器６１内に設けられ、排気ガスが流通する排気流通路６２と、該容器６１内に設けられ、内部を水ポンプ５４からの水が流通する複数の管状部材６３とを有する。各管状部材６３の内部を流通する水と排気流通路６２を流通する排気ガスとが、管状部材６３を介して熱交換されることで、該水が加熱される。本実施形態では、各管状部材６３の断面形状は円形であるが、これには限られない。容器６１の筒軸方向の両端部は閉塞されている。
【００４７】
第１熱交換器５１は、容器６１の筒軸方向の一側（図２の左側）の端部に設けられかつ排気流通路６２に排気ガスを流入させる排気入口６５と、容器６１の筒軸方向の他側（図２の右側）の端部に設けられ、排気流通路６２を流通した排気ガスを流出させる排気出口６６と、容器６１の筒軸方向の上記他側（図２の右側）の端部に設けられ、管状部材６３の内部に上記水を流入させる水入口６７と、容器６１の筒軸方向の上記一側（図２の左側）の端部に設けられ、管状部材６３の内部を流通した水を流出させる水出口６８と、容器６１内に設けられ、排気流通路６２を流通する排気ガスを、蛇行させながら容器６１の筒軸方向の上記一側から上記他側に向かわせる複数の仕切部材７１と、を更に有する。
【００４８】
水入口６７は、水ポンプ５４の吐出部５４ｂに接続されており、水タンク５３に貯留された水が、水ポンプ５４により水入口６７へ圧送される。水出口６８は、接続通路５８を介して第２熱交換器５２の水入口に接続されており、第１熱交換器５１で加熱された水が、第２熱交換器５２の水入口へ圧送される。第２熱交換器５２の水出口は、水噴射弁５５と接続されており、第２熱交換器５２で加熱された水が水噴射弁５５へ圧送される。
【００４９】
排気入口６５は、排気通路３０における触媒３１よりも下流側の部分に接続されており、触媒３１により高温になった排気ガスが、排気入口６５から容器６１内の排気流通路６２に流入する。排気出口６６は、サイレンサ３２に接続されており、排気流通路６２を流通した排気ガスが、排気出口６６からサイレンサ３２に向けて流出し、サイレンサ３２を通過した後に大気に放出される。
【００５０】
本実施形態では、容器６１は、該容器６１の筒軸方向が水平に延びるように、排気通路３０に設けられているとともに、各管状部材６３も、容器６１内で水平に延びている。容器６１は、水平に延びる上壁６１ａ及び底壁６１ｂと、上下方向に延びる左側及び右側の側壁６１ｃ，６１ｄとを有する。ここでは、容器６１及び各仕切部材７１の左及び右については、筒軸方向の上記他側（図２の右側）から見たときの左及び右をいう。
【００５１】
本実施形態では、複数の仕切部材７１は、容器の上壁６１ａから下方に延びる複数の下向き仕切部材７２と、容器６１の底壁６１ｂから上方に延びる複数の上向き仕切部材７３とで構成されている。
【００５２】
図３に示すように、下向き仕切部材７２の上端面、左側の側端面及び右側の側端面は、それぞれ容器６１の上壁６１ａ、左側の側壁６１ｃ及び右側の側壁６１ｄに対して隙間無く密着固定されている。下向き仕切部材７２の下端面は、該下端面の少なくとも一部（図３では、下端面の全体）と容器６１の底壁６１ｂとの間に、排気ガスが通過するための隙間８１が形成されるように構成されている。
【００５３】
図４に示すように、上向き仕切部材７３の下端面、左側の側端面及び右側の側端面は、それぞれ容器６１の底壁６１ｂ、左側の側壁６１ｃ及び右側の側壁６１ｄに対して隙間無く密着固定されている。上向き仕切部材７３の上端面は、該上端面の少なくとも一部（図４では、上端面の全体）と容器６１の上壁６１ａとの間に、排気ガスが通過するための隙間８２が形成されるように構成されている。尚、下端面が容器６１の底壁６１ｂに密着している上向き仕切部材７３は、後述の非凝縮領域に位置する上向き仕切部材７３であり、後述の凝縮領域に位置する上向き仕切部材７３の下端面は、底壁６１ｂに密着しておらず、上向き仕切部材７３の下端面と底壁６１ｂとの間には隙間８３が形成される（図５参照）。
【００５４】
下向き仕切部材７２と上向き仕切部材７３とは、容器６１の筒軸方向に交互に並んでいる。これにより、排気流通路６２を流通する排気ガスが、上下方向に蛇行しながら容器６１の筒軸方向の上記一側（排気入口６５側）から上記他側（排気出口６６側）に向うことになる。そして、排気ガスは、下向き仕切部材７２と該下向き仕切部材７２に隣接する上向き仕切部材７３との間を上向き又は下向きに流れる際に、各管状部材６３における該間の部分に接触して、管状部材６３内における水との熱交換を行う。尚、下向き仕切部材７２及び上向き仕切部材７３には、管状部材６３が貫通する貫通孔７２ａ，７３ａが形成されている（図３〜図５では、管状部材６３及び貫通孔７２ａ，７３ａの記載を省略している）。
【００５５】
管状部材６３の上記一側の端（水出口６８側の端）からの、上記筒軸方向に沿った距離をＬとしたとき、図６に示すように、該距離Ｌが大きくなるほど、排気ガスの温度が低下していく（厳密には、排気ガスの温度の変化は、図６のような直線とはならず、仕切部材７１に対応して階段状に低下する）。一方、水の温度は、上記距離Ｌが小さくなるほど、上昇する。
【００５６】
本実施形態では、容器６１内における上記筒軸方向の中間位置（上記距離ＬがＬ１となる位置）で、排気流通路６２を流通する排気ガスの温度が水の沸点の温度となり、上記距離ＬがＬ１よりも大きくなる位置では、該排気ガスの温度が、水の沸点の温度よりも低くなるようになっている。
【００５７】
第１熱交換器５１は、排気通路３０の下流端に比較的近い位置に設けられているので、排気流通路６２を流通する排気ガスの圧力は、大気圧に近い圧力（大気圧よりも僅かに大きい圧力）である。したがって、上記水の沸点の温度は、１００℃〜１０５℃の範囲内である。
【００５８】
容器６１内における上記筒軸方向の上記他側の領域（上記距離ＬがＬ１よりも大きくなる、排気出口６６側の領域）では、排気流通路６２を流通する排気ガスが管状部材６３の外側表面に接触することにより該排気ガス中の水分が凝縮することになる。すなわち、容器６１内における上記筒軸方向の上記他側の領域は、凝縮領域とされている。一方、容器６１内における上記筒軸方向の上記一側の領域（上記距離ＬがＬ１以下となる、排気入口６５側の領域）は、非凝縮領域とされている。
【００５９】
上記凝縮領域における管状部材６３の外側表面は、疎水性表面とされている。具体的には、凝縮領域における管状部材６３の外側表面には、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン）コーティングが施されている。尚、上記非凝縮領域における管状部材６３の外側表面にも、フッ素樹脂コーティングが施されていてもよい。
【００６０】
このように管状部材６３の外側表面が疎水性表面とされていることで、管状部材６３の外側表面上で凝縮した水が水滴（図２で、水滴の符号を９０としている）となり、容器６１の底壁６１ｂへ落下（滴下）し易くなる。また、管状部材６３の外側表面が、凝縮した水によって覆われ続けることはないので、排気ガスと水との熱交換が常に良好に行われる。
【００６１】
容器６１の底壁６１ｂにおける上記筒軸方向の上記他側の端部に、上記凝縮領域で凝縮された水を回収する水回収口６９が設けられている。水回収口６９は、回収通路５７を介して水タンク５３と接続されており、水回収口６９より回収された水が水タンク５３に貯留されることになる。
【００６２】
図５に示すように、上記凝縮領域に位置する上向き仕切部材７３の下端面の少なくとも一部（図５では、下端面の全体）と容器６１の底壁６１ｂとの間には、該凝縮領域で凝縮して底壁６１ｂに落下した水を水回収口６９へ流動させるための隙間８３が形成されている。この隙間８３の上下方向の量は、下向き仕切部材７２の下端面と底壁６１ｂとの間の隙間８１の上下方向の量よりも小さくて、底壁６１ｂに落下した水が通過可能な大きさに設定される。
【００６３】
本実施形態では、容器６１の底壁６１ｂの上側表面は水平に延びている。しかし、底壁６１ｂに落下した水は、排気流通路６２を流通する排気ガスによって上記他側に押されて、隙間８１，８３を通って、水回収口６９へと流れる。特に、本実施形態では、上記凝縮領域における底壁６１ｂの上側表面も、フッ素樹脂コーティングが施されて、疎水性表面とされており、これにより、底壁６１ｂに落下した水が、水滴の状態で水回収口６９へ流れるので、水回収口６９への水の流動が促進される。
【００６４】
尚、容器６１の底壁６１ｂに落下した水を水回収口６９へより一層流れ易くするために、底壁６１ｂの上側表面を、上記他側に向かって下側に傾斜するように構成してもよい。また、下向き仕切部材７２及び上向き仕切部材７３の表面に付着した水を底壁６１ｂに落下し易くするために、下向き仕切部材７２及び上向き仕切部材７３の表面も疎水性表面とされていてもよい。
【００６５】
第２熱交換器５２の構成も、基本的には、第１熱交換器５１の構成と同様であるが、第１熱交換器５１のような凝縮領域は設けられておらず、フッ素樹脂コーティングが施されるような部材はない。
【００６６】
したがって、本実施形態では、第１熱交換器５１の容器６１内における凝縮領域で、エンジン１の排気ガス中から凝縮水として水を回収することができる。また、凝縮領域に位置する下向き仕切部材７２の下端面と容器６１の底壁６１ｂとの間には、排気ガスが通過するための隙間８１（底壁６１ｂに落下した水を水回収口６９へ流動させるための隙間でもある）が形成されているとともに、凝縮領域に位置する上向き仕切部材７３の下端面と底壁６１ｂとの間には、底壁６１ｂに落下した水を水回収口６９へ流動させるための隙間８３が形成されているので、底壁６１ｂに落下した水は、下向き仕切部材７２の下端面と底壁６１ｂとの間の隙間８１、及び、上向き仕切部材７３の下端面と底壁６１ｂとの間の隙間８３を通って、水回収口６９へと流れる。こうして、凝縮領域で凝縮した水を回収して、水タンク５３に貯留することができる。この結果、排気ガス中から凝縮水として水を回収するためのコンデンサ５６を別途に設ける必要はなくなる。或いは、コンデンサ５６を設けたとしても（この場合、コンデンサ５６で凝縮した水も、水タンク５３に貯留される）、多くの水を凝縮する必要はないので、小型のコンデンサを設けるだけで済む。よって、排熱回収装置５０を、コンパクトに構成することができる。
【００６７】
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。
【００６８】
例えば、上記実施形態では、複数の仕切部材７１を、容器６１の筒軸方向に交互に並ぶ下向き仕切部材７２及び上向き仕切部材７３で構成して、容器６１内の排気流通路６２を流通する排気ガスが、上下方向に蛇行しながら容器６１の筒軸方向の上記一側から上記他側に向うように構成したが、排気流通路６２を流通する排気ガスが、容器６１の左右方向に蛇行しながら容器６１の筒軸方向の上記一側から上記他側に向うようにしてもよい。
【００６９】
この場合、複数の仕切部材７１は、容器６１の左側の側壁６１ｃから右側に延びる右向き仕切部材７５（図７及び図９参照）と、容器６１の右側の側壁６１ｄから左側に延びる左向き仕切部材７６（図８及び図１０参照）とで構成される。非凝縮領域では、図７に示すように、右向き仕切部材の上端面、下端面及び左側の側端面は、それぞれ容器６１の上壁６１ａ、底壁６１ｂ及び左側の側壁６１ｃに対して隙間無く密着固定される。右向き仕切部材７５の右側の側端面は、該右側の側端面の少なくとも一部（図７では、右側の側端面の全体）と容器６１の右側の側壁６１ｄとの間に、排気ガスが通過するための隙間８５が形成されるように構成される。また、非凝縮領域では、図８に示すように、左向き仕切部材７６の上端面、下端面及び右側の側端面は、それぞれ容器６１の上壁６１ａ、底壁６１ｂ及び右側の側壁６１ｄに対して隙間無く密着固定される。左向き仕切部材７６の左側の側端面は、該左側の側端面の少なくとも一部（図８では、左側の側端面の全体）と容器６１の左側の側壁６１ｃとの間に、排気ガスが通過するための隙間８６が形成されるように構成される。そして、図９に示すように、凝縮領域に位置する右向き仕切部材７５の下端面は、該下端面の少なくとも一部（図９では、下端面の全体）と容器６１の底壁６１ｂとの間に、底壁６１ｂに落下した水を水回収口６９へ流動させるための隙間８７が形成されるように構成される。また、図１０に示すように、凝縮領域に位置する左向き仕切部材７６の下端面は、該下端面の少なくとも一部（図１０では、下端面の全体）と容器６１の底壁６１ｂとの間に、底壁６１ｂに落下した水を水回収口６９へ流動させるための隙間８８が形成されるように構成される。
【００７０】
また、複数の仕切部材７１を、例えば非凝縮領域では、右向き仕切部材及び左向き仕切部材で構成し、凝縮領域では、下向き仕切部材７２及び上向き仕切部材７３で構成して、排気ガスの蛇行方向を途中で変更することも可能である。さらに、排気ガスの蛇行方向は、上下方向及び左右方向には限られない。また、容器６１の断面形状は、略矩形状でなくてもよい。
【００７１】
さらにまた、上記実施形態では、エンジン１が圧縮着火式のエンジンであるが、火花点火式のエンジンであってもよく、圧縮着火燃焼及び火花点火燃焼とを組み合わせた形態の燃焼（ＳＰＣＣＩ（Spark Controlled Compression Ignition）燃焼）を実行するエンジンであってもよい。また、エンジン１は、少なくともガソリンを含有する燃料が供給されるエンジンに限らず、ディーゼルエンジンであってもよい。
【００７２】
上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、エンジンの排気ガス中から凝縮水として回収した水を加熱して、該加熱した水を該エンジンの気筒内に供給する、エンジンの排熱回収装置に有用である。
【符号の説明】
【００７４】
１      エンジン
５０    排熱回収装置
５１    第１熱交換器
６１    容器
６２    排気流通路
６３    管状部材
６５    排気入口
６６    排気出口
６７    水入口
６８    水出口
６９    水回収口
７１    仕切部材
８１    下向き仕切部材の下端面と容器の底壁との間の隙間
８３    上向き仕切部材の下端面と容器の底壁との間の隙間
８７    右向き仕切部材の下端面と容器の底壁との間の隙間
８８    左向き仕切部材の下端面と容器の底壁との間の隙間
【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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