(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出された排気ガスが流通する排気通路（１００）内に配置され、前記排気ガスと内部に封入された蒸発および凝縮可能な作動流体との間で熱交換を行い、前記作動流体を蒸発させる蒸発部（１）と、
前記内燃機関の冷却水が流通する冷却水経路内に配置され、前記蒸発部（１）で蒸発した前記作動流体と前記冷却水との間で熱交換を行い、前記作動流体を凝縮させる凝縮部（２）とを備える排気熱回収器であって、
前記蒸発部（１）および前記凝縮部（２）が、前記作動流体が循環する閉ループ状流路内に配置されており、
前記蒸発部（１）で蒸発した前記作動流体を前記凝縮部（２）に導く蒸発側連結部（７１）と、
前記凝縮部（２）で凝縮した前記作動流体を前記蒸発部（１）に導く凝縮側連結部（７２）とを備え、
前記凝縮部（２）の出口より下方側に設けられた前記凝縮側連結部（７２）のうち、前記作動流体の封入量に基づき、前記作動流体が凍結した際に凍結状態の前記作動流体が存在すると想定した部位を凍結部（７２０）とし、
前記凝縮側連結部（７２）のうち前記凍結部（７２０）のみが、前記排気通路（１００）の外壁面と熱的に接触しており、
前記凍結部（７２０）の上端は、水平状態の車両に搭載された際の凍結状態の前記作動流体より上方となるように設定され、前記凍結部（７２０）の下端は、前記蒸発部（１）に接続されていることを特徴とする排気熱回収器。
【請求項２】
前記凝縮側連結部（７２）が複数設けられており、
前記複数の凝縮側連結部（７２）のうち少なくとも１つは、前記排気通路（１００）の外壁面と熱的に接触している第１の凝縮側連結部（７２１）になっており、
前記複数の凝縮側連結部（７２）のうち前記第１の凝縮側連結部（７２１）以外は、前記排気通路（１００）の外壁面と熱的に接触していない第２の凝縮側連結部（７２２）になっていることを特徴とする請求項１に記載の排気熱回収器。
【請求項３】
前記第１の縮側連結部（７２１）の通路断面積が、前記第２の凝縮側連結部（７２２）の通路断面積より小さくなっていることを特徴とする請求項２に記載の排気熱回収器。
【請求項４】
前記凝縮側連結部（７２）は、前記蒸発部（１）を構成する部材よりも熱伝導率が高くなっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の排気熱回収器。
【請求項５】
前記凝縮側連結部（７２）の内部には、前記蒸発部（１）を構成する部材よりも熱伝導率が高い高熱伝導部材（８１、８２）が挿入されており、
前記高熱伝導部材（８１、８２）の一端は、前記蒸発部（１）内に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の排気熱回収器。
【請求項６】
前記高熱伝導部材（８１）は、棒状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の排気熱回収器。
【請求項７】
前記高熱伝導部材（８２）は、管状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の排気熱回収器。
【請求項８】
前記高熱伝導部材（８１、８２）は、前記凝縮側連結部（７２）の内壁に設けられた保持部材（９）により、前記凝縮側連結部（７２）内に保持されていることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１つに記載の排気熱回収器。
【請求項９】
前記凝縮側連結部（７２）における前記排気通路（１００）の外側に配置された部位の前記蒸発部（１）側の端部は、水平状態の車両に搭載された際に鉛直方向上方側に向かって延びる立上部（７２ａ）になっており、
前記立上部（７２ａ）は、前記作動流体流れ下流側より上流側の方が鉛直方向上方側になるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の排気熱回収器。
【請求項１０】
前記凝縮側連結部（７２）のうち前記排気通路（１００）の外壁面と熱的に接触していない部位には、前記凝縮側連結部（７２）内部と外部との間の熱移動を抑制する断熱部材が配設されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の排気熱回収器。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両に用いられる排気熱回収器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヒートパイプの原理を利用して車両のエンジンの排気系から排気ガスの排気熱を回収して、この排気熱を暖機促進等に利用する技術が知られている。このような排気熱回収器は、エンジンの排気管内にヒートパイプの蒸発部を配設するとともに、エンジンの冷却水経路内にヒートパイプの凝縮部を配設し、排気ガスの排気熱によって冷却水を加熱している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、ヒートパイプの原理を利用した熱交換器として、ループ型ヒートパイプ式熱交換器が提案されている（例えば、特許文献２参照）。これは、閉ループを形成する密閉された循環経路と、循環経路内に封入され、蒸発および凝縮可能な伝熱流体と、循環経路に配設され、外部からの入熱により作動流体を蒸発させる蒸発部と、循環経路の蒸発部より高い位置に配設され、蒸発部で蒸発した伝熱流体と外部からの被伝熱流体との間で熱交換を行う凝縮部とを有するものである。
【０００４】
上記のような排気熱回収器の作動流体としては、水が好適に用いられる。しかしながら、排気熱回収器において作動流体として水を用いた場合、氷点下のような低温環境下では、水が凍結して作動流体流路が閉塞されるため、排気熱回収器の作動が停止してしまうという問題があった。
【０００５】
これに対し、ヒートパイプの複数箇所の温度を計測し、作動流体が凍結していると判断した場合に、ヒートパイプを加熱ヒータにより加熱することで、凍結した作動流体を融解する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
また、複数のヒートパイプのうち一部のヒートパイプの作動流体封入量を少なくすることで、作動流体が凍結した際に、作動流体の封入量が少なく熱容量の小さいヒートパイプ内の作動流体をまず短時間で融解し、次いで、このヒートパイプの熱で徐々に加熱される作動流体の封入量が多く熱容量の大きい他のヒートパイプ内の作動流体を融解する方法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開昭６２−２６８７２２号公報
【特許文献２】特開平４−４５３９３号公報
【特許文献３】特開平６−１１７７８５号公報
【特許文献４】特開平１０−２７４４８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
車両への搭載性に有利な、簡素でコンパクトな構造の排気熱回収器を提供しようとする場合、蒸発部と凝縮部を一体に構成する事が望ましい。一例を示すと、図１２に示すような、複数本のヒートパイプＪ３を有する蒸発部Ｊ１と凝縮部Ｊ２とが水平方向に隣接して配置され、蒸発部Ｊ１で蒸発した作動流体を凝縮部Ｊ２に導く蒸発側連結部Ｊ７１と、凝縮部Ｊ２で凝縮した作動流体を蒸発部Ｊ１に導く凝縮側連結部Ｊ７２とを備えるような構成が考えられる。
【０００８】
このような構成の排気熱回収器において、作動流体として水を用いた場合、氷点下のような低温環境下では凝縮側連結部Ｊ７２内に残留した作動流体が凍結し、凝縮側連結部Ｊ７２が閉塞してしまう。この状態でエンジンを始動した場合、凝縮側連結部Ｊ７２内部の作動流体が融解するまでの間は作動流体が循環せず、排気熱回収が行われないため、暖機が遅れるという問題がある。
【０００９】
これに対し、上記特許文献３に記載の方法を適用すると、加熱ヒータが必要となるため、部品点数が増加してコストが高くなるとともに、排気熱回収器全体が大型化するというという問題がある。また、加熱ヒータを作動するためには車両バッテリから電力の供給を受ける必要があり、非効率的であるという問題もある。
【００１０】
また、上記特許文献４のように、作動流体の封入量を少なくすると、熱容量が小さくなるため、熱交換性能が低下するという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記点に鑑み、簡易な構成で、熱交換性能を確保しつつ、内燃機関始動時に凍結した作動流体の融解に要する時間を短縮することができる排気熱回収器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】
上記目的を達成するため、本発明では、内燃機関から排出された排気ガスが流通する排気通路（１００）内に配置され、排気ガスと内部に封入された蒸発および凝縮可能な作動流体との間で熱交換を行い、作動流体を蒸発させる蒸発部（１）と、内燃機関の冷却水が流通する冷却水経路内に配置され、蒸発部（１）で蒸発した作動流体と冷却水との間で熱交換を行い、作動流体を凝縮させる凝縮部（２）とを備える排気熱回収器であって、蒸発部（１）および凝縮部（２）が、作動流体が循環する閉ループ状流路内に配置されており、蒸発部（１）で蒸発した作動流体を凝縮部（２）に導く蒸発側連結部（７１）と、凝縮部（２）で凝縮した作動流体を蒸発部（１）に導く凝縮側連結部（７２）とを備え、凝縮部（２）の出口より下方側に設けられた凝縮側連結部（７２）のうち、作動流体の封入量に基づき、作動流体が凍結した際に凍結状態の作動流体が存在すると想定した部位を凍結部（７２０）とし、凝縮側連結部（７２）のうち凍結部（７２０）のみが、排気通路（１００）の外壁面と熱的に接触しており、凍結部（７２０）の上端は、水平状態の車両に搭載された際の凍結状態の作動流体より上方となるように設定され、凍結部（７２０）の下端は、蒸発部（１）に接続されていることを特徴としている。
【００１３】
このように、凝縮側連結部（７２）の少なくとも一部を排気通路（１００）の外壁面と熱的に接触させることで、排気通路（１００）から凝縮側連結部（７２）側に熱を伝達させることができる。このため、凝縮側連結部（７２）内で作動流体が凍結した状態で内燃機関を始動した場合に、高温の排気ガスが通過する排気通路（１００）の熱を受けて凝縮側連結部（７２）が昇温し、これにより凝縮側連結部（７２）内の凍結状態の作動流体を融解することができる。このとき、加熱ヒータ等の別部材を設ける必要がなく、さらに作動流体の封入量を減少させる必要もないため、簡易な構成で、熱交換性能を確保しつつ、内燃機関始動時に凍結した作動流体の融解に要する時間を短縮することが可能となる。
【００１５】
凝縮側連結部（７２）全体を排気通路（１００）の外壁面と熱的に接触させると、凍結状態の作動流体が融解した後も、凝縮側連結部（７２）は排気通路（１００）を介して高温の排気ガスの熱を受け続けるため、凝縮側連結部（７２）内で作動流体が沸騰してしまい、これにより熱交換性能が低下する虞がある。
【００１６】
これに対し、凝縮側連結部（７２）のうち凍結部（７２０）のみを排気通路（１００）の外壁面と熱的に接触させ、凝縮側連結部（７２）のうち凍結部（７２０）以外の部位を排気通路（１００）の外壁面と熱的に接触させないようにすることで、凍結状態の作動流体が融解した後に凝縮側連結部（７２）内で作動流体が沸騰することを抑制できる
なお、本発明における「作動流体が凍結した際に凍結状態の作動流体が存在すると想定される凍結部」とは、水平状態の車両に搭載された場合、もしくは水平状態から前後左右に所定角度範囲（例えば０°〜６°）傾斜した車両に搭載された場合に、凝縮側連結部（７２）のうち凍結状態の作動流体が存在する可能性のある部位を意味するものである。
【００１７】
また、上記特徴の排気熱回収器において、凝縮側連結部（７２）が複数設けられており、複数の凝縮側連結部（７２）のうち少なくとも１つは、排気通路（１００）の外壁面と熱的に接触している第１の凝縮側連結部（７２１）になっており、複数の凝縮側連結部（７２）のうち第１の凝縮側連結部（７２１）以外は、排気通路（１００）の外壁面と熱的に接触していない第２の凝縮側連結部（７２２）になっていてもよい。
【００１８】
これによれば、第１、第２の凝縮側連結部（７２１、７２２）内で作動流体が凍結した状態で内燃機関を始動した場合に、高温の排気ガスが通過する排気通路（１００）の熱を受けて第１の凝縮側連結部（７２１）が昇温し、これにより第１の凝縮側連結部（７２１）内の凍結状態の作動流体を融解することができる。
【００１９】
ところで、凍結状態の作動流体が融解した後も、第１の凝縮側連結部（７２１）は排気通路（１００）を介して高温の排気ガスの熱を受けるため、第１の凝縮側連結部（７２）内で作動流体が沸騰する虞がある。これに対し、第２の凝縮側連結部（７２２）を排気通路（１００）の外壁面と熱的に接触しないようにすることで、第１の凝縮側連結部（７２）内で作動流体が沸騰しても、作動流体が第２の凝縮側連結部（７２２）を通過して循環するため、熱交換性能を確実に確保することができる。
【００２０】
したがって、内燃機関始動時に凍結状態の作動流体の融解に要する時間を短縮しつつ、凍結状態の作動流体の融解後における熱交換性能を確実に確保することが可能となる。
【００２１】
また、上記特徴の排気熱回収器において、第１の縮側連結部（７２１）の通路断面積が、第２の凝縮側連結部（７２２）の通路断面積より小さくなっていてもよい。
【００２２】
これによれば、第１の凝縮側連結部（７２１）内における凍結状態の作動流体の容積を小さくすることができるため、内燃機関始動時に凍結状態の作動流体の融解に要する時間をさらに短縮することが可能となる。
【００２３】
また、上記特徴の排気熱回収器において、凝縮側連結部（７２）は、蒸発部（１）を構成する部材よりも熱伝導率が高くなっていてもよい。
【００２４】
これによれば、排気ガスの熱を受けて高温になる蒸発部（１）から凝縮側連結部（７２）に熱が伝わり易くなる、すなわち蒸発部（１）からの凝縮側連結部（７２）への伝熱量が増加するため、内燃機関始動時に凍結した作動流体の融解に要する時間をさらに短縮することが可能となる。
【００２５】
また、上記特徴の排気熱回収器において、凝縮側連結部（７２）の内部には、蒸発部（１）を構成する部材よりも熱伝導率が高い高熱伝導部材（８１、８２）が挿入されており、高熱伝導部材（８１、８２）の一端は、蒸発部（１）内に配置されていてもよい。
【００２６】
作動流体が凍結した状態で内燃機関を始動すると、排気通路（１００）内に配置されている蒸発部（１）は排気ガスの熱を受けて昇温するため、蒸発部（１）内の凍結状態の作動流体は、凝縮側連結部（７２）内の作動流体より早期に融解する。そして、蒸発部（１）は作動流体が融解した後も排気ガスの熱を受け続けるため、蒸発部（１）内の作動流体が高温になる。
【００２７】
そして、凝縮側連結部（７２）の内部に熱伝導率が高い高熱伝導部材（８１、８２）を挿入するとともに、高熱伝導部材（８１、８２）の一端を蒸発部（１）内に配置することで、蒸発部（１）内の高温の作動流体の熱を、凝縮側連結部（７２）内の凍結状態の作動流体に伝えることができる。これにより、内燃機関始動時に凍結した作動流体の融解に要する時間をさらに短縮することが可能となる。
【００２８】
また、上記特徴の排気熱回収器において、高熱伝導部材（８１）は、棒状に形成されていてもよい。
【００２９】
また、上記特徴の排気熱回収器において、高熱伝導部材（８２）は、管状に形成されていてもよい。
【００３０】
また、上記特徴の排気熱回収器において、高熱伝導部材（８１、８２）は、凝縮側連結部（７２）の内壁に設けられた保持部材（９）により、凝縮側連結部（７２）内に保持されていてもよい。
【００３１】
また、上記特徴の排気熱回収器において、凝縮側連結部（７２）における排気通路（１００）の外側に配置された部位の蒸発部（１）側の端部は、水平状態の車両に搭載された際に鉛直方向上方側に向かって延びる立上部（７２ａ）になっており、立上部（７２ａ）は、作動流体流れ下流側より上流側の方が鉛直方向上方側になるように構成されていてもよい。
【００３２】
これによれば、凝縮側連結部（７２）内における凍結状態の作動流体の容積を小さくすることができるため、内燃機関始動時に凍結状態の作動流体の融解に要する時間をさらに短縮することが可能となる。
【００３３】
また、凝縮側連結部（７２）のうち排気通路（１００）の外壁面と熱的に接触していない部位には、凝縮側連結部（７２）内部と外部との間の熱移動を抑制する断熱部材が配設されていてもよい。
【００３４】
これによれば、凝縮側連結部（７２）から外部への放熱を抑制することができるため、蒸発部（１）内の高温の作動流体の熱を凝縮側連結部（７２）内の凍結状態の作動流体に効率よく伝えることができる。したがって、内燃機関始動時に凍結した作動流体の融解に要する時間をより一層短縮することが可能となる。
【００３５】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に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】
【００３６】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１および図２に基づいて説明する。本実施形態の排気熱回収器は、車両のエンジン（内燃機関）の排気系から排気ガスの排気熱を回収して、この排気熱を暖機促進等に利用するものである。
【００３７】
図１（ａ）は本第１実施形態に係る排気熱回収器を示す正面図で、図１（ｂ）は本第１実施形態に係る排気熱回収器を示す平面図である。図２は、本第１実施形態に係る排気熱回収器を示す概略断面図である。なお、図１（ａ）、（ｂ）において、後述する冷却水流入口２０１および冷却水流出口２０２は図示を省略している。また、図２では説明の便宜のため、排気熱回収器は蒸発部１と凝縮部２とが並列に配置された状態で図示されているが、実際の排気熱回収器は、蒸発部１と凝縮部２とが車両前後方向（排気ガス流れ方向）に直列に配置されている。
【００３８】
図１（ａ）、（ｂ）および図２に示すように、本実施形態の排気熱回収器は、蒸発部１と凝縮部２とを備えている。蒸発部１は、エンジンの排気筒１００内に設けられている。また、蒸発部１は、排気ガスと後述する作動流体との間で熱交換を行い、作動流体を蒸発させるようになっている。本実施形態では、排気筒１００は金属により形成されている。なお、排気筒１００が、本発明の排気通路に相当している。
【００３９】
凝縮部２は、排気筒１００の外部に設けられており、図示しないエンジンの冷却水経路内に配置される筐体２００内に設けられている。また、凝縮部２は、蒸発部１で蒸発した作動流体とエンジン冷却水との間で熱交換を行い、作動流体を凝縮させるようになっている。筐体２００には、エンジンの冷却水出口側に接続される冷却水流入口２０１と、エンジンの冷却水入口側に接続される冷却水流出口２０２とが設けられている。
【００４０】
蒸発部１および凝縮部２は、排気ガス流れ方向に隣接するように配置されている。本実施形態では、蒸発部１は凝縮部２より排気ガス流れ上流側に配置されている。通常、排気筒１００は車両前後方向に亘って設けられているため、蒸発部１および凝縮部２の配置方向は、車両前後方向に一致している。
【００４１】
次に、蒸発部１の構成について説明する。
【００４２】
図２に示すように、蒸発部１は、複数本の蒸発側ヒートパイプ３ａと、蒸発側ヒートパイプ３ａの外表面に接合されたコルゲートフィン４ａとを有している。蒸発側ヒートパイプ３ａは、排気ガス流れ方向（図２の紙面垂直方向）が長径方向と一致するように扁平状に形成されているとともに、その長手方向が鉛直方向に一致するように複数本平行に配置されている。
【００４３】
蒸発部１において、蒸発側ヒートパイプ３ａ長手方向両端部には、蒸発側ヒートパイプ３ａ積層方向に延びて、全ての蒸発側ヒートパイプ３ａと連通する蒸発側ヘッダ５ａがそれぞれ設けられている。蒸発側ヘッダ５ａのうち、排気熱回収器の上端側に配置される蒸発側ヘッダ５ａを第１の蒸発側ヘッダ５１ａといい、下端側に配置される蒸発側ヘッダ５ａを第２の蒸発側ヘッダ５２ａという。
【００４４】
次に、凝縮部２の構成について説明する。
【００４５】
凝縮部２は、複数本の凝縮側ヒートパイプ３ｂと、凝縮側ヒートパイプ３ｂの外表面に接合されたコルゲートフィン４ｂとを有している。凝縮側ヒートパイプ３ｂは、排気ガス流れ方向（図２の紙面垂直方向）が長径方向と一致するように扁平状に形成されているとともに、その長手方向が鉛直方向に一致するように複数本平行に配置されている。
【００４６】
凝縮部２において、凝縮側ヒートパイプ３ｂ長手方向両端部には、凝縮側ヒートパイプ３ｂ積層方向に延びて、全ての凝縮側ヒートパイプ３ｂと連通する凝縮側ヘッダ５ｂがそれぞれ設けられている。凝縮側ヘッダ５ｂのうち、排気熱回収器の鉛直方向上端側に配置される凝縮側ヘッダ５ｂを第１の凝縮側ヘッダ５１ｂといい、鉛直方向下端側に配置される凝縮側ヘッダ５ｂを第２の凝縮側ヘッダ５２ｂという。
【００４７】
また、第２の凝縮側ヘッダ５２ｂ内には、弁機構６が配設されている。弁機構６は、凝縮側ヒートパイプ３ｂと、第２の蒸発側ヘッダ５２ａとを接続する流路を形成するとともに、蒸発側ヒートパイプ３ａの内圧（作動流体の圧力）に応じて流路を開閉するダイアフラム式の開閉手段となっている。具体的には、弁機構６は、通常の開弁状態から、所定の冷却水温において内圧が上昇して第１の所定圧力を超えると閉弁し、逆に内圧が低下して、第１の所定圧力より低い第２の所定圧力を下回ると、再び開弁するように構成されている。
【００４８】
また、蒸発側ヘッダ５ａと凝縮側ヘッダ５ｂは、筒状の連結部７を介して連通状態に接続されている。そして、蒸発側、凝縮側ヒートパイプ３ａ、３ｂ、蒸発側、凝縮側ヘッダ５ａ、５ｂおよび連結部７によって閉ループが形成されており、これらの内部に水やアルコール等の蒸発・凝縮可能な作動流体が封入されている。これにより、作動流体は蒸発部１および凝縮部２を循環するようになっている。
【００４９】
ここで、二つの連結部７のうち、上方側に配置され、第１の蒸発側ヘッダ５１ａと第１の凝縮側ヘッダ５１ｂとを接続し、蒸発部１で蒸発した作動流体を凝縮部２に導くものを蒸発側連結部７１という。また、二つの連結部７のうち、下方側に配置され、第２の蒸発側ヘッダ５２ａと第２の凝縮側ヘッダ５２ｂとを接続し、凝縮部２で凝縮された作動流体を蒸発部１に導くものを凝縮側連結部７２という。
【００５０】
第２の凝縮側ヘッダ５２ｂは、排気熱回収器が水平状態の車両に搭載された際に、第２の蒸発側ヘッダ５２ａより上方側になるように配置されている。このため、凝縮側連結部７２の一部は、排気熱回収器が水平状態の車両に搭載された際に、蒸発部１側よりも凝縮部２側の方が上側になるように傾斜している。
【００５１】
図１（ａ）、（ｂ）に戻り、凝縮側連結部７２のうち排気筒１００および筐体２００の外側に配置される部位は、排気筒１００の外壁面に密着している。すなわち、凝縮側連結部７２のうち排気筒１００および筐体２００の外側に配置される部位は、排気筒１００の外壁面と熱的に接触している。本実施形態では、凝縮側連結部７２のうち排気筒１００および筐体２００の外側に配置される部位は、凝縮側連結部７２内の作動流体の流通方向全域に亘って排気筒１００の外壁面に密着している。なお、図１（ａ）、（ｂ）では、説明の便宜上、凝縮側連結部７２のうち排気筒１００に密着している部分に斜線を用いて図示している。
【００５２】
ところで、凝縮側連結部７２は、熱伝導率が高い材料で形成することが望ましい。そこで、本実施形態では、蒸発部１を構成する部材（蒸発側ヒートパイプ３ａ、コルゲートフィン４ａおよび蒸発側ヘッダ５ａ）、凝縮部２を構成する部材（凝縮側ヒートパイプ３ｂ、コルゲートフィン４ｂおよび凝縮側ヘッダ５ｂ）および蒸発側連結部７１を全てステンレス製とし、凝縮側連結部７２をステンレスより熱伝導率に優れた銅またはアルミニウム製としている。
【００５３】
以上説明したように、凝縮側連結部７２を排気筒１００の外壁面と熱的に接触させることで、排気筒１００から凝縮側連結部７２側に熱を伝達させることができる。このため、凝縮側連結部７２内で作動流体が凍結した状態でエンジンを始動した場合に、高温の排気ガスが通過する排気筒１００の熱を受けて凝縮側連結部７２が昇温し、これにより凝縮側連結部７２内の凍結状態の作動流体を融解することができる。このとき、加熱ヒータ等の別部材を設ける必要がなく、さらに作動流体の封入量を減少させる必要もないため、簡易な構成で、熱交換性能を確保しつつ、エンジン始動時に凍結した作動流体の融解に要する時間を短縮することが可能となる。
【００５４】
また、凝縮側連結部７２を熱伝導率が高い材料で形成することで、排気ガスの熱を受けて高温になる蒸発部１から凝縮側連結部７２に熱が伝わり易くなる。すなわち、蒸発部１からの凝縮側連結部７２への伝熱量が増加するため、エンジン始動時に凍結した作動流体の融解に要する時間をさらに短縮することが可能となる。
【００５５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５６】
図３（ａ）は本第２実施形態に係る排気熱回収器を示す正面図で、図３（ｂ）は本第２実施形態に係る排気熱回収器を示す平面図である。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態では、凝縮側連結部７２の一部のみが、排気筒１００の外壁面に密着している。具体的には、凝縮側連結部７２のうち、作動流体が凍結した際に凍結した作動流体が存在すると想定される部位（以下、凍結部７２０という）のみが、排気筒１００の外壁面に密着している。なお、図３（ａ）、（ｂ）では、説明の便宜上、凍結部７２０に斜線を用いて図示している。
【００５７】
本実施形態では、排気熱回収器を水平状態の車両に搭載した場合、もしくは排気熱回収器を水平状態から前後左右に０°〜６°傾斜した車両に搭載した場合に、凝縮側連結部７２のうち凍結状態の作動流体が存在する可能性のある部位を、凍結部７２０としている。なお、凍結部７２０、すなわち凝縮側連結部７２のうち凍結状態の作動流体が存在する可能性のある部位は、排気熱回収器製造時の作動流体の封入量によって決まるようになっている。
【００５８】
凝縮側連結部７２全体を排気筒１００の外壁面に密着させると、凍結状態の作動流体が融解した後も、凝縮側連結部７２は排気筒１００を介して高温の排気ガスの熱を受け続けるため、凝縮側連結部７２内で作動流体が沸騰してしまい、これにより熱交換性能が低下する虞がある。
【００５９】
これに対し、本実施形態のように、凝縮側連結部７２のうち凍結部７２０のみを排気筒１００の外壁面と熱的に接触させ、凝縮側連結部７２のうち凍結部７２０以外の部位を排気筒１００の外壁面と熱的に接触させないようにすることで、凍結状態の作動流体が融解した後に凝縮側連結部７２内で作動流体が沸騰することを抑制できる。
【００６０】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図４および図５に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６１】
図４（ａ）は本第３実施形態に係る排気熱回収器を示す正面図で、図４（ｂ）は本第３実施形態に係る排気熱回収器を示す平面図である。図５は、本第３実施形態に係る排気熱回収器を示す概略断面図である。なお、図５では説明の便宜のため、排気熱回収器は蒸発部１と凝縮部２とが並列に配置された状態で図示されているが、実際の排気熱回収器は、蒸発部１と凝縮部２とが車両前後方向（排気ガス流れ方向）に直列に配置されている。
【００６２】
図４（ａ）、（ｂ）および図５に示すように、本実施形態では、凝縮側連結部７２は２つ設けられている。２つの凝縮側連結部７２のうち一方（以下、第１の凝縮側連結部７２１という）は、排気筒１００の外壁面に密着している。より詳細には、第１の凝縮側連結部７２１のうち排気筒１００および筐体２００の外側に配置される部位が、排気筒１００の外壁面に密着している。また、２つの凝縮側連結部７２のうち他方（以下、第２の凝縮側連結部７２２という）は、排気筒の外壁面に密着していない、すなわち熱的に接触していない。本実施形態では、第１の凝縮側連結部７１１は、第２の凝縮側連結部７２２より上方側に配置されている。なお、図４（ａ）、（ｂ）では、説明の便宜上、第１の凝縮側連結部７２１のうち排気筒１００に密着している部分に斜線を用いて図示している。
【００６３】
以上説明したように、凝縮側連結部７２を２つ設け、２つの凝縮側連結部７２の一方を排気筒１００の外壁面と熱的に接触している第１の凝縮側連結部７２１とし、２つの凝縮側連結部７２の他方を排気筒１００の外壁面と熱的に接触していない第２の凝縮側連結部７２２とすることで、２つの凝縮側連結部７２１、７２２内で作動流体が凍結した状態でエンジンを始動した場合に、高温の排気ガスが通過する排気筒１００の熱を受けて第１の凝縮側連結部７２１が昇温し、これにより第１の凝縮側連結部７２１内の凍結状態の作動流体を融解することができる。したがって、エンジン始動時に凍結状態の作動流体の融解に要する時間を短縮することができる。
【００６４】
ところで、凍結状態の作動流体が融解した後も、第１の凝縮側連結部７２１は排気筒１００を介して高温の排気ガスの熱を受けるため、第１の凝縮側連結部７２内で作動流体が沸騰する虞がある。これに対し、本実施形態のように、第２の凝縮側連結部７２２を排気筒１００の外壁面と熱的に接触しないようにすることで、第１の凝縮側連結部７２内で作動流体が沸騰しても、作動流体が第２の凝縮側連結部７２２を通過して循環するため、熱交換性能を確実に確保することができる。
【００６５】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図６に基づいて説明する。上記第３実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６６】
図６は、本第４実施形態に係る排気熱回収器を示す概略断面図である。図６に示すように、本実施形態では、第１の縮側連結部７１１の通路断面積が、第２の凝縮側連結部７２２の通路断面積より小さくなっている。これにより、第１の凝縮側連結部７２１内における凍結状態の作動流体の容積を小さくすることができるため、エンジン始動時に凍結状態の作動流体の融解に要する時間をさらに短縮することが可能となる。
【００６７】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図７および図８に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６８】
図７は、本第５実施形態に係る排気熱回収器を示す概略断面図である。図７に示すように、凝縮側連結部７２の内部には、熱伝導率が高い材料（例えば、銅またはアルミニウム）からなる棒状部材８１が挿入されている。棒状部材８１は、一端が第２の蒸発側ヘッダ５２ａ内に配置され、他端が第２の凝縮側ヘッダ５２ｂ内に配置されている。なお、棒状部材８１が、本発明の高熱伝導部材に相当している。
【００６９】
図８は、図７のＡ−Ａ断面図である。図８に示すように、凝縮側連結部７２内部には、棒状部材８１を保持するための保持部材９が設けられている。この保持部材９により、棒状部材８１は、凝縮側連結部７２内に凝縮側連結部７２の内壁面と直接接触しないように保持されている。本実施形態では、保持部材９は熱伝導率が高い材料（例えば、銅またはアルミニウム）で形成されている。
【００７０】
作動流体が凍結した状態でエンジンを始動すると、排気筒１００内に配置されている蒸発部１は排気ガスの熱を受けて昇温するため、蒸発部１内の作動流体は、凝縮側連結部７２内の作動流体より早期に融解する。そして、蒸発部１は作動流体が融解した後も排気ガスの熱を受け続けるため、蒸発部１内の作動流体が高温になる。
【００７１】
このため、本実施形態のように、凝縮側連結部７２の内部に熱伝導率が高い棒状部材８１を挿入するとともに、棒状部材８１の一端を蒸発部１（第２の蒸発側ヘッダ５２ａ）内に配置することで、蒸発部１内の高温の作動流体の熱を、凝縮側連結部７２内の凍結状態の作動流体に伝えることができる。これにより、エンジン始動時に凍結状態の作動流体の融解に要する時間をさらに短縮することが可能となる。
【００７２】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について図９および図１０に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００７３】
図９は、本第６実施形態に係る排気熱回収器を示す概略断面図である。図９に示すように、凝縮側連結部７２の内部には、熱伝導率が高い材料（例えば、銅またはアルミニウム）からなる管状部材８２が挿入されている。管状部材８２は、一端が第２の蒸発側ヘッダ５２ａ内に配置され、他端が第２の凝縮側ヘッダ５２ｂ内に配置されているとともに、内部に作動流体が流通するようになっている。なお、管状部材８２が、本発明の高熱伝導部材に相当している。
【００７４】
図１０は、図９のＢ−Ｂ断面図である。図１０に示すように、凝縮側連結部７２内部には、管状部材８２を保持するための保持部材９が設けられている。この保持部材９により、管状部材８２は、凝縮側連結部７２内に凝縮側連結部７２の内壁面と直接接触しないように保持されている。本実施形態では、保持部材９は熱伝導率が高い材料（例えば、銅またはアルミニウム）で形成されている。
【００７５】
次に、本第６実施形態の排気熱回収器の作動について述べる。
【００７６】
作動流体が凍結した状態でエンジンを始動すると、排気筒１００内に配置されている蒸発部１は排気ガスの熱を受けて昇温するため、蒸発部１内の作動流体は、凝縮側連結部７２内の作動流体より早期に融解する。そして、蒸発部１は作動流体が融解した後も排気ガスの熱を受け続けるため、蒸発部１内の作動流体が高温になる。
【００７７】
蒸発部１内の高温の作動流体の熱は、高熱伝導率の管状部材８２を介して管状部材８２内の凍結状態の作動流体に伝わる。これにより、管状部材８２内の凍結状態の作動流体が融解し、作動流体の循環が開始される。そして、作動流体が管状部材８２内を通過して循環することで、管状部材８２の外表面の温度が上昇し、これにより管状部材８２の外側に存在する凍結状態の作動流体が融解する。
【００７８】
以上説明したように、凝縮側連結部７２の内部に熱伝導率が高い管状部材８２を挿入するとともに、管状部材８２の一端を蒸発部１（第２の蒸発側ヘッダ５２ａ）内に配置することで、蒸発部１内の高温の作動流体の熱を、凝縮側連結部７２内の凍結状態の作動流体に伝えることができる。これにより、エンジン始動時に凍結状態の作動流体の融解に要する時間をさらに短縮することが可能となる。
【００７９】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について図１１に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００８０】
図１１は、本第７実施形態に係る排気熱回収器を示す概略断面図である。図１１に示すように、凝縮側連結部７２における排気筒１００の外側に配置された部位の蒸発部１側の端部は、水平状態の車両に搭載された際に鉛直方向上方側に向かって延びる立上部７２ａになっている。より詳細には、立上部７２ａは、水平状態の車両に搭載された際に、作動流体流れ下流側より上流側の方が鉛直方向上方側になるように構成されている。本実施形態では、凝縮側連結部７２のうち立上部７２ａが、排気筒１００の外壁面に密着している。
【００８１】
これにより、凝縮側連結部７２内における凍結状態の作動流体の容積を小さくすることができるため、エンジン始動時に凍結状態の作動流体の融解に要する時間をさらに短縮することが可能となる。
【００８２】
（他の実施形態）
なお、上記第５および第６実施形態において、凝縮側連結部７２のうち排気筒１００の外壁面に密着していない部位を、凝縮側連結部７２内部と外部との間の熱移動を抑制する断熱部材で覆ってもよい。これにより、凝縮側連結部７２から外部への放熱を抑制することができるため、蒸発部１内の高温の作動流体の熱を凝縮側連結部７２内の凍結状態の作動流体に効率よく伝えることができる。したがって、エンジン始動時に凍結した作動流体の融解に要する時間をより一層短縮することが可能となる。
【００８３】
また、上記第３および第４実施形態では、排気筒１００の外壁面に密着している第１の凝縮側連結部７２１を、排気筒１００の外壁面に密着していない第２の凝縮側連結部７２２より上方側に配置した例について説明したが、これに限らず、第１の凝縮側連結部７２１を第２の凝縮側連結部７２２より下方側に配置してもよい。
【００８４】
また、上記第３および第４実施形態では、第１の凝縮側連結部７２１および第２の凝縮側連結部７２２を、それぞれ１つずつ設けた例について説明したが、これに限らず、第１の凝縮側連結部７２１および第２の凝縮側連結部７２２を、それぞれ２つ以上設けてもよい。
【００８５】
また、上記各実施形態では、凝縮部２を、凝縮側ヒートパイプ３ｂをその長手方向が鉛直方向に一致するように複数本平行に配置することにより構成にしたが、これに限らず、凝縮部２は任意の構成にすることができる。
【００８６】
また、上記各実施形態は、上記した範囲以外にも、可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】（ａ）は第１実施形態に係る排気熱回収器を示す正面図で、（ｂ）は第１実施形態に係る排気熱回収器を示す平面図である。
【図２】第１実施形態に係る排気熱回収器を示す概略断面図である。
【図３】（ａ）は第２実施形態に係る排気熱回収器を示す正面図で、（ｂ）は第２実施形態に係る排気熱回収器を示す平面図である。
【図４】（ａ）は第３実施形態に係る排気熱回収器を示す正面図で、（ｂ）は第３実施形態に係る排気熱回収器を示す平面図である。
【図５】第３実施形態に係る排気熱回収器を示す概略断面図である。
【図６】第４実施形態に係る排気熱回収器を示す概略断面図である。
【図７】第５実施形態に係る排気熱回収器を示す概略断面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】第６実施形態に係る排気熱回収器を示す概略断面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ断面図である。
【図１１】第７実施形態に係る排気熱回収器を示す概略断面図である。
【図１２】従来の排気熱回収器を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００８８】
１…蒸発部、２…凝縮部、９…保持部材、７１…蒸発側連結部、７２…凝縮側連結部、７２ａ…立上部、８１…棒状部材（高熱伝導部材）、８２…管状部材（高熱伝導部材）、１００…排気筒（排気通路）、７２０…凍結部、７２１…第１の凝縮側連結部、７２２…第２の凝縮側連結部。
【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】
0004661839.tif 000008
【図８】
0004661839.tif 000009
【図９】
0004661839.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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