(57)【要約】【課題】排気ガスの流れ方向に配列された複数個のヒートパイプの排熱回収効率を均等に近づけた排熱回収装置を提供する。【解決手段】車両エンジン１による排気ガスの排熱を冷却水へ輸送するヒートパイプを備えた排熱回収装置において、複数個のヒートパイプ１３〜１６は、前記排気ガスが流通する排気管３内に配置されている加熱部２ｃと、前記ヒートパイプ内の冷媒が加熱部２ｃにおいて気化して移動し、外部を流れる前記冷却水によって凝縮される冷却部２ａと、加熱部２ｃと冷却部２ａとの間に設けられる断熱部２ｂと、を備え、加熱部２ｃにおける複数個のヒートパイプ１３〜１６のそれぞれの軸方向を、前記排気ガスの流れ方向に対して略平行にして、ヒートパイプ１３〜１６を配設する構成とした。【選択図】  図３
2007023963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両エンジン（１）による排気ガスの排熱を前記車両エンジン（１）の冷却水へ輸送するために複数個のヒートパイプ（１３〜１６）によって排熱回収を行う排熱回収装置であって、
前記複数個のヒートパイプ（１３〜１６）は、前記排気ガスが流通する排気管（３）内に配置されている加熱部（２ｃ）と、
前記ヒートパイプ内の冷媒が前記加熱部（２ｃ）において気化して移動し、外部を流れる前記冷却水によって凝縮される冷却部（２ａ）と、
前記加熱部（２ｃ）と前記冷却部（２ａ）との間に設けられる断熱部（２ｂ）と、を備え、
前記加熱部（２ｃ）における前記複数個のヒートパイプ（１３〜１６）のそれぞれの軸方向を、前記排気ガスの流れ方向に対して略平行にして、前記ヒートパイプ（１３〜１６）を配設したことを特徴とする排熱回収装置。
【請求項２】
前記断熱部（２ｂ）を、前記排気ガスが前記加熱部（２ｃ）の周囲を流れる領域における最上流部（１８）よりも最下流部（１９）寄りに配置することを特徴とする請求項１に記載の排熱回収装置。
【請求項３】
車両エンジン（１）による排気ガスの排熱を前記車両エンジン（１）の冷却水へ輸送するために複数個のヒートパイプ（２３〜２６）によって排熱回収を行う排熱回収装置であって、
前記複数個のヒートパイプ（２３〜２６）は、前記排気ガスが流通する排気管（３）内に配置されている加熱部（３０ｃ）と、
前記ヒートパイプ内の冷媒が前記加熱部（３０ｃ）において気化して移動して外部を流れる前記冷却水によって凝縮される冷却部（３０ａ）と、
前記加熱部（３０ｃ）と前記冷却部（３０ａ）との間に設けられる断熱部（３０ｂ）と、を備え、
前記加熱部（３０ｃ）における前記複数個のヒートパイプ（２３〜２６）のそれぞれの軸方向を、前記排気ガスの流れ方向に対して垂直な方向よりも平行な方向に近い状態に傾斜させて前記ヒートパイプ（２３〜２６）を配設したことを特徴とする排熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートパイプを用いて内燃機関の排気ガスの排熱を利用することにより、内燃機関の冷却水の加熱を行う排熱回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の排熱回収装置としては、ヒートパイプの加熱部および冷却部のうち、加熱部を車両エンジンの排気管内に配設し、冷却部を車両エンジンの冷却水と熱接触させることにより、排気ガスの排熱が車両エンジンの冷却水に輸送されて、低温時における冷却水が加熱されるため、エンジンの暖機性能や、前記冷却水を加熱源とする暖房機の暖房性能を向上することができる装置が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】Ｗｏｌｆ  Ｄｉｅｔｒｉｃｈ  Ｍｕｎｚｅｌ、Ｄａｉｍｌｅｒ−Ｂｅｎｚ  ＡＧ、「Ｈｅａｔ  Ｐｉｐｅｓ  ｆｏｒ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｆｒｏｍ  Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  ｏｆ  ａ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｅｎｇｉｎｅ  ｉｎ  ａ  Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ  Ｃａｒ」    Ｐｒｏｃ．ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｈｅａｔ  Ｐｉｐｅ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｉｎ  Ｇｒｅｎｏｕｂｌｅ、Ｆｒａｎｃｅ、１９８７、ＰＰ．７４０−７４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記非特許文献１に記載の排熱回収装置において、排気ガスの流れ方向に複数個配列したヒートパイプを用いて排熱回収を行う場合、排気ガス流れの下流側に配置されているヒートパイプは、上流側のヒートパイプよりも周囲を流れる排気ガスの温度が低くなっているため、排気ガスと車両エンジンの冷却水との温度差が小さく、排熱回収効率が低くなるという問題があった。
【０００４】
そこで本発明の目的は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、排気ガスの流れ方向に配列された複数個のヒートパイプの排熱回収効率を均等に近づけ、排熱回収に優れ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】
【０００５】
上記目的を達成するために、以下に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１の発明は、車両エンジン（１）による排気ガスの排熱を前記車両エンジン（１）の冷却水へ輸送するために複数個のヒートパイプ（１３〜１６）によって排熱回収を行う排熱回収装置であって、前記複数個のヒートパイプ（１３〜１６）は、前記排気ガスが流通する排気管（３）内に配置されている加熱部（２ｃ）と、前記ヒートパイプ内の冷媒が前記加熱部（２ｃ）において気化して移動し、外部を流れる前記冷却水によって凝縮される冷却部（２ａ）と、前記加熱部（２ｃ）と前記冷却部（２ａ）との間に設けられる断熱部（２ｂ）と、を備え、前記加熱部（２ｃ）における前記複数個のヒートパイプ（１３〜１６）のそれぞれの軸方向を、前記排気ガスの流れ方向に対して略平行にして、前記ヒートパイプ（１３〜１６）を配設したことを特徴とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、加熱部において、排気ガスの排熱を受熱する複数個のヒートパイプの軸方向を前記排気ガスの流れ方向に対して略平行にして、前記ヒートパイプを配設したことにより、前記複数個のヒートパイプが均等に前記排熱を受熱することができるので、各ヒートパイプの排熱回収効率を均等に近づけることができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の排熱回収装置において、前記断熱部（２ｂ）は、前記排気ガスが前記加熱部（２ｃ）の周囲を流れる領域における最上流部（１８）よりも最下流部（１９）寄りに配置されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、排気ガスの温度が比較的低い、排気ガスの流れ方向下流側に前記断熱部を配置することにより、飛散限界などによるドライアウトの発生を安定させることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、車両エンジン（１）による排気ガスの排熱を前記車両エンジン（１）の冷却水へ輸送するために複数個のヒートパイプ（２３〜２６）によって排熱回収を行う排熱回収装置であって、前記複数個のヒートパイプ（２３〜２６）は、前記排気ガスが流通する排気管（３）内に配置されている加熱部（３０ｃ）と、前記ヒートパイプ内の冷媒が前記加熱部（３０ｃ）において気化して移動して外部を流れる前記冷却水によって凝縮される冷却部（３０ａ）と、前記加熱部（３０ｃ）と前記冷却部（３０ａ）との間に設けられる断熱部（３０ｂ）と、を備え、前記加熱部（３０ｃ）における前記複数個のヒートパイプ（２３〜２６）のそれぞれの軸方向を、前記排気ガスの流れ方向に対して垂直な方向よりも平行な方向に近い状態で傾斜させて前記ヒートパイプ（２３〜２６）を配設したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、加熱部において排気ガスの排熱を受熱する複数個のヒートパイプの軸方向を、前記排気ガスの流れ方向に対して垂直な方向よりも平行な方向に近い状態に傾斜させて前記ヒートパイプを配設したことにより、前記複数個のヒートパイプが受ける前記排熱による受熱量の差を小さくすることができるので、各ヒートパイプの排熱回収効率を均等に近づけることができる。
【００１１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態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】
【００１２】
（第１実施形態）
以下に、第１実施形態について図１〜図３を用いて説明する。図１は、本実施形態の排熱回収装置と車両エンジン等との関係を示した模式図である。図２は、本実施形態の排熱回収装置と車両エンジン等との他の関係を示した模式図である。図３は、本実施形態における排熱回収装置の構成を示した模式図である。
【００１３】
図１に示す車両エンジン１と、排熱回収装置２および他の構成部品との関係について、以下に説明する。車両エンジン１は、水冷式の内燃機関であり、車両エンジン１の冷却水を循環させることによって車両エンジン１を冷却するラジエータ回路８と、前記冷却水を温水の加熱源として空調空気を加熱するヒータ５とが接続されている。また、前記内燃機関において燃料が燃焼した後の排気ガスは、車両エンジン１と連通する排気管３内を通り、排熱回収装置２で排気ガスの排熱が回収されるとともに、触媒コンバータ（図示しない）などにより浄化されて屋外に排出される。
【００１４】
このラジエータ回路８にはラジエータ４が設けられ、ラジエータ４は、ウォーターポンプ６によってラジエータ回路８を循環する冷却水を外気との熱交換により冷却する。また、ラジエータ回路８中にはラジエータ４を迂回して冷却水が流通するバイパス通路が設けられ、サーモスタット７によってラジエータ４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して暖機が促進されることになる。つまり、ラジエータ４による冷却水の過冷却が防止されることになる。ラジエータ回路８中の、車両エンジン１、ラジエータ４、サーモスタット７、ウォーターポンプ６の順に接続される配管は、図１に示すように、他の回路を構成する配管よりもその管内径が大きく、多量の冷却水が流れることになる。
【００１５】
車両エンジン１、ウォーターポンプ６、および暖房用熱交換器としてのヒータ５を結ぶ回路は、ウォーターポンプ６によって冷却水（温水）が循環される。ヒータ５は、空調ユニットの空調ケース（図示しない）内に配設され、送風機（図示しない）によって送風される空調空気を冷却水（温水）との熱交換により加熱する。
【００１６】
排熱回収装置２は、複数のチューブで構成されるヒートパイプを有し、各ヒートパイプの一方側の加熱部２ｃが排気管３内に配設され、他方側の冷却部２ａが冷却水の流路内に配設されている。排熱回収装置２の各構成部材は、高耐食性を備えるステンレス材から成り、各構成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、一体的にろう付け結合されている。
【００１７】
冷却水の流れ方は、その温度によって変わるものである。車両エンジン１の始動直後などの冷却水温度が比較的低いときは、サーモスタット７は閉じているため、ウォーターポンプ６の吸い込みにより車両エンジン１から流れ出た冷却水は、ヒータ５を通ってウォーターポンプ６を経由して車両エンジン１に戻る。同時に、車両エンジン１から流れ出た冷却水は、ウォーターポンプ６の吸い込みにより、排熱回収装置２の冷却部２ａを通ってヒータ５に流れないでウォーターポンプ６を経由して車両エンジン１に戻る。
【００１８】
一方、冷却水温度が比較的高温になると、サーモスタット７は開いて、ウォーターポンプ６の吸い込みにより車両エンジン１から流れ出た冷却水は、主にラジエータ４に流れ、冷却されてウォーターポンプ６を経由して車両エンジン１に戻る。同時に、前記ラジエータ４に流れる冷却水の水量ほど大きくはないが、ウォーターポンプ６の吸い込みにより、排熱回収装置２を経由して車両エンジン１に戻ってくる冷却水の流れと、ヒータ５を経由して車両エンジン１に戻ってくる冷却水の流れとが、発生する。なお、サーモスタット７は、水温が所定温度に超えると流路を開くように構成され、例えば８０℃を超えると流路を開き、８５℃以上で全開するように構成されている。
【００１９】
また、図２を用いて、排熱回収装置２と車両エンジン１等との関係を表す他の例を説明する。図２に示す冷却水の経路は、前述の図１に示す冷却水の経路に対して、ウォーターポンプ６の吸い込みにより車両エンジン１から流れ出た冷却水が、排熱回収装置２の冷却部２ａを通った後、ヒータ５を経由しないで車両エンジン１に戻る経路を備えていないという点と、ウォーターポンプ６の吸い込みにより車両エンジン１から流れ出た冷却水が排熱回収装置２の冷却部２ａを通った後、ヒータ５を経由して車両エンジン１に戻るというヒータ経由回路９を備えている点とが、異なっている。図２に示すその他の同一符号を付した構成部品は、図１のものと同一であり、その作用等についての説明は省略する。
【００２０】
以下、図３を用いて排熱回収装置２の構成について説明する。排熱回収装置２を構成する各チューブは、内部が真空状態となるように真空引きされた後に作動媒体としての冷媒が所定量封入されてヒートパイプとして作動するものである。作動媒体としての冷媒に水を使用した場合には、水の沸点は、通常、１気圧で１００℃であるが、ヒートパイプ内を真空引きしているため、封入された水の沸点は、３０〜４０℃と低くなる。なお、作動媒体としては、水の他にアルコール、フロロカーボン、フロン等を用いることもできる。
【００２１】
複数個のヒートパイプ１３〜１６は、加熱部２ｃを下方に、冷却部２ａを上方に備えるように配設されている。加熱部２ｃにおける複数個のヒートパイプ１３〜１６のそれぞれの軸方向は、排気ガスの流れ方向に対して略平行となった状態で、ヒートパイプ１３〜１６は配設されている。複数個のヒートパイプ１３〜１６は、排気ガスが周囲を流れたときにその排熱を受熱する加熱部２ｃの全部ではなく、一部においてその軸方向が略平行な状態であればよい。また、好ましくは、排気ガスが加熱部２ｃにおけるヒートパイプの周囲を流れる領域における最下流部１９よりも最上流部１８寄りにおいて略平行な状態であるのがよい。この最上流部１９寄りにおいてヒートパイプの軸方向が略平行な状態である構成により、排気ガス温度の高い、排気ガス流れ方向の上流側において、複数個のヒートパイプ１３〜１６のすべてが前記排熱を受熱することができるので、各ヒートパイプの排熱回収効率を均等に近づけることができる。また、ヒートパイプの軸方向が略平行な状態となるようにヒートパイプを配設する構成とした場合には、各ヒートパイプにおける表面温度が均等に近い状態となるので、すべてのヒートパイプがほぼ同時にドライアウトする傾向にあり、熱スイッチとしての機能にも優れた排熱回収装置が得られる。
【００２２】
また、冷却部２ａに対応するチューブの内壁には、金属製メッシュ、金属製フェルト、焼結金属等からなるウィック（多孔性物質）が設けられることにより、熱輸送量が高められている。ヒートパイプは、内部に封入された作動液としての冷媒の蒸発と凝縮による潜熱を利用した閉ループ型の伝熱素子であり、小さな温度差で大量の熱輸送ができる。各ヒートパイプの加熱部２ｃの内部に封入された冷媒は、加熱部２ｃの外部に加えられる排気ガスの排熱により蒸発し、蒸気となって断熱部２ｂ内を通り冷却部２ａ側へ移動し、冷却部２ａ内で外部を流れる冷却水によって冷やされて凝縮する。冷媒は、この凝縮と同時に、蒸発時に受熱した排気ガスの排熱を冷却水へ輸送して、冷却水を加熱することになり、この輸送された熱が、車両エンジン１の暖機や、冬季などの始動時における暖房エネルギーとして使用されることになる。
【００２３】
排気ガスは、外形が略円筒形状をなすサイドプレート２２などにより加熱部２ｃの周囲を囲まれ、最上流部１８近傍に形成され排気ガスの流れ方向を開放する流入口、および最下流部１９近傍に形成された流出口、を備え、排気管３と連通する筒状箱体内を流れる。また、加熱部２ｃを囲む前記筒状箱体は、前記流入口の周囲に形成された上流側フランジ２０、および前記流出口の周囲に形成された下流側フランジ２１を介して排気管３と接続されている。この排気管３との接続により、前記筒状箱体は、その内部が排気流路をなし、略円形断面形状の排気ガス流通ダクトもしくはハウジングを構成することになる。
【００２４】
ヒートパイプ１３、１４、１５、１６は、それぞれ、逆Ｌ字状の形態で加熱部２ｃを構成し、加熱部２ｃにおける各ヒートパイプは、最上流部１８から最下流部１９に向かって前記筒状箱体内の途中まで前記流れ方向に略平行な軸線を形成した後、この軸線の向きを略鉛直上向きに変えるようにして延設される構成である。各ヒートパイプは、筒状体であり、一端側が冷媒充填のための冷媒補充口（図示しない）と連通しており、他端側は閉塞されている。
【００２５】
加熱部２ｃを囲む前記筒状箱体よりも上側には、各ヒートパイプの断熱部２ｂが形成され、ヒートパイプの表面や周囲を断熱する構成を採用することにより加熱部２ｃで蒸発したヒートパイプ内の冷媒が凝縮することを防止している。
【００２６】
断熱部２ｂは、排気ガスが加熱部２ｃの周囲を流れる領域における最上流部１８よりも最下流部１９寄りに配置されている。断熱部２ｂは、好ましくは、最下流部１９の上方付近に配置するのがよい。最下流部１９の上方であれば、排気ガスの温度が低くなっているため、飛散限界に伴うドライアウトが起こりにくいと考えられるからである。
【００２７】
この断熱部２ｂよりも上側には、ヒートパイプの冷却部２ａが形成され、ヒートパイプの断熱部２ｂ表面と隔絶するように冷却部２ａを完全に取り囲む扁平箱体状のタンク１０が設けられている。タンク１０には、図１および図２に示す車両エンジン１と連通する配管と接続する冷却水流入口１１および冷却水流出口１２が備えられている。そして、ウォーターポンプ６の吸い込みにより車両エンジン１から流れ出た冷却水は、配管内を通り冷却水流入口１１から流入して、タンク１０の内部に配置されたヒートパイプの冷却部２ａを介して冷媒の凝縮潜熱を受け取って温められて冷却水流出口１２から流出し、ウォーターポンプ６を経由して再び車両エンジン１に戻ることになる。また、ヒートパイプは、排気ガス流れ方向と垂直な方向である図３の奥行き方向にも所定間隔を設けて複数列配設されている。
【００２８】
図４は、図３のＸ方向からみた排熱回収装置２を示している。図４に示すように、各ヒートパイプの周囲にはその加熱部２ｃにおいて、ハニカム状のフィン１７が設けられ、このフィン１７は、所定間隔をおいて配列されているヒートパイプの間隔を埋めるように、排気ガスが流通する前記筒状箱体内の全体に渡って設けられ、ヒートパイプの受熱性能を向上するものである。
【００２９】
次に、上記構成に基づく排熱回収装置２の作動について説明する。車両エンジン１が作動されると、これとともにウォーターポンプ６が作動し、冷却水はラジエータ回路８、ヒータ回路９などを循環する。ヒータ回路９などを循環する冷却水は、排熱回収装置２の冷却部２ａの周囲を流通する。また、車両エンジン１で燃焼された燃料の排気ガスは、排気管３内を通り、排熱回収装置２の加熱部２ｃの周囲を通った後、さらに排気管を通じて大気中に排出される。
【００３０】
排熱回収装置２において、各ヒートパイプ内の冷媒は、加熱部２ｃにおいて、前記排気管３に連通する前記筒状箱体内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内を上昇し、冷却部２ａ内に流れ込む。冷却部２ａ内へ流入した蒸気は、タンク１０内を流れる冷却水によって冷却され、内壁に設けられたウィックによって凝縮水となって重力によって下降し、加熱部２ｃへ還流する。
【００３１】
このように、排気ガスの熱が冷媒に伝達されて加熱部２ｃから冷却部２ａへ輸送され、この冷却部２ａで蒸気が凝縮する際に凝縮潜熱として放出され、タンク１０内を流れる冷却水が加熱されることになる。なお、排気ガスの排熱の中には、各ヒートパイプの壁面を介して熱伝導によって加熱部２ｃから冷却部２ａに移動される分も存在する。
【００３２】
そして、車両エンジン１の負荷に応じて増加する排気熱量に伴って、所定負荷までは加熱部２ｃから冷却部２ａに輸送される熱量、すなわち、冷却水への伝熱量が増加することになる。以上をヒートパイプによる排熱回収スイッチのＯＮという。
【００３３】
このように、外気温が比較的低い時に車両エンジン１を始動した場合、ヒートパイプによる排熱回収スイッチがＯＮされ、積極的に冷却水が加熱され、車両エンジン１の暖機が促進されることになるので、車両エンジン１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て燃費性能を向上することができる。また、冷却水を加熱源とするヒータ５の暖房性能を向上することもできる。
【００３４】
一方、車両エンジン１の負荷が所定負荷より増加し、排気熱量がさらに増加していくと、加熱部２ｃにおける水の蒸発が促進され、冷却部２ａ側、つまり上方に向かう蒸気流速が増大することになる。そして、この時の蒸気流速の増大によって、冷却部２ａで凝縮された凝縮水の下降が阻止されて、凝縮水はウィックで保水されたままとなる。すると、加熱部２ｃの水は蒸発しきってしまってドライアウトが発生し、水の蒸発、凝縮による熱輸送が停止されてしまう。このような状況においては、冷却水側に伝達される熱量がヒートパイプを介した熱伝導のみとなる。以上をヒートパイプによる排熱回収スイッチのＯＦＦという。なお、前記ヒートパイプによる排熱回収スイッチのＯＮ、ＯＦＦの切替えが、熱スイッチ機能に対応するものである。
【００３５】
したがって、車両エンジン１の負荷増加に伴い排気熱量が高くなる中で、排熱回収をそのまま継続すると、冷却水の温度が上昇しすぎて、ラジエータ４での放熱能力を超えてしまい、オーバーヒートに至ってしまう。これを、前述の排熱回収スイッチのＯＦＦへの切替えにより、防止することができる。
【００３６】
このように本実施形態の排熱回収装置は、車両エンジン１による排気ガスの排熱を冷却水へ輸送するヒートパイプを備えた排熱回収装置において、複数個のヒートパイプ１３〜１６は、前記排気ガスが流通する排気管３内に配置されている加熱部２ｃと、前記ヒートパイプ内の冷媒が加熱部２ｃにおいて気化して移動し、外部を流れる前記冷却水によって凝縮される冷却部２ａと、加熱部２ｃと冷却部２ａとの間に設けられる断熱部２ｂと、を備え、加熱部２ｃにおける複数個のヒートパイプ１３〜１６のそれぞれの軸方向を、前記排気ガスの流れ方向に対して略平行にして、ヒートパイプ１３〜１６を配設する構成としている。この構成によれば、複数個のヒートパイプ１３〜１６が均等に前記排熱を受熱することができるので、排気ガス流れの下流側になるほどヒートパイプの周囲温度が低下して熱回収効率が低下することを解消して、各ヒートパイプの排熱回収効率を均等に近づけることができる。また、この構成によれば、ヒートパイプの加熱部と冷却部における表面温度差が前記排気ガス流れ方向の上流側が大きいことによる、前記上流側のヒートパイプから順番にドライアウトしていく現象を防ぐことができ、前記流れ方向に複数個配列したヒートパイプのドライアウト特性を均等に近づけることができる。また、この構成によれば、ヒートパイプ１３〜１６のそれぞれの軸方向を前記排気ガスの流れ方向に対して略平行にしてヒートパイプを配設したことにより、排気ガスの流れによる圧力損失を小さくすることができる。
【００３７】
また、断熱部２ｂを、排気ガスが加熱部２ｃの周囲を流れる領域における最上流部１８よりも最下流部１９寄りに配置した排熱回収装置としている。この構成を採用した場合には、排気ガスの温度が比較的低い、排気ガスの流れ方向下流側に断熱部２ｂを配置することになるので、飛散限界などによるドライアウトの発生を安定させることができる。
【００３８】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる排熱回収装置の構成を図５および図６を用いて説明する。本実施形態に示す排熱回収装置３０の構成は、前述の図３に示す排熱回収装置２と比較して、加熱部３０ｃを構成するヒートパイプの排気ガス流れ方向に対する角度が異なっている点が相違するが、排熱回収装置と車両エンジンとの関係や冷却水経路、排熱回収装置の作動については、第１実施形態と同様であり、その説明は第１実施形態に委ね、ここでは省略する。図５は、本実施形態における排熱回収装置３０の構成を示した模式図であり、図６は、図５におけるＸ方向からみた排熱回収装置３０の構成を示した模式図である。
【００３９】
図５に示すように、複数個のヒートパイプ２３〜２６は、加熱部３０ｃを下方に、冷却部３０ａを上方に備えるように配設されている。加熱部３０ｃにおける複数個のヒートパイプ２３〜２６のそれぞれの軸方向は、排気ガスの流れ方向に対して垂直な方向（上下方向）よりも平行な方向に近い状態に傾斜している。複数個のヒートパイプ２３〜２６は、排気ガスが周囲を流れたときにその排熱を受熱する加熱部３０ｃの全部においてではなく、一部においてその軸方向が前記傾斜した状態であればよい。また、排気ガスが加熱部３０ｃにおけるヒートパイプの周囲を流れる領域における最上流部１８寄りにおいて前記傾斜した部分を備える構成としてもよい。なお、各ヒートパイプの基本的な働きは、第１実施形態に記載したものと同様である。
【００４０】
排気ガスは、外形が略円筒形状をなすサイドプレート２２などにより加熱部３０ｃの周囲を囲まれ、最上流部１８近傍に形成され排気ガスの流れ方向を開放する流入口、および最下流部１９近傍に形成された流出口、を備え、排気管３と連通する筒状箱体内を流れる。また、加熱部３０ｃを囲む前記筒状箱体は、前記流入口の周囲に形成された上流側フランジ２０、および前記流出口の周囲に形成された下流側フランジ２１を介して排気管３と接続されている。この排気管３との接続により、前記筒状箱体は、その内部が排気流路をなし、略円形断面形状の排気ガス流通ダクトもしくはハウジングを構成することになる。
【００４１】
ヒートパイプ２３〜２６は、それぞれ、略Ｌ字状の形態で加熱部３０ｃを構成し、加熱部３０ｃにおける各ヒートパイプは、最下流部１９から排気ガス流れの上流方向に向かって前記筒状箱体内の途中まで、前記流れ方向に傾斜した軸線を形成した後、この軸線の向きを略鉛直上向きに変えるようにして延設される構成である。各ヒートパイプは、筒状体であり、一端側が冷媒充填のための冷媒補充口（図示しない）と連通しており、他端側は閉塞されている。
【００４２】
各ヒートパイプの加熱部３０ｃを囲む前記筒状箱体よりも上側には、各ヒートパイプの断熱部３０ｂが形成され、この断熱部３０ｂよりも上側には、ヒートパイプの冷却部３０ａが形成され、ヒートパイプの断熱部３０ｂ表面と隔絶するように冷却部３０ａを完全に取り囲む扁平箱体状のタンク１０が設けられている。タンク１０には、図１および図２に示す車両エンジン１と連通する配管が接続される冷却水流入口１１および冷却水流出口１２が備えられている。そして、ウォーターポンプ６の吸い込みにより車両エンジン１から流れ出た冷却水は、配管内を通り冷却水流入口１１から流入して、タンク１０の内部に配置されたヒートパイプの冷却部３０ａを介して冷媒の凝縮潜熱を受け取って温められて冷却水流出口１２から流出し、ウォーターポンプ６を経由して再び車両エンジン１に戻ることになる。また、ヒートパイプは、排気ガス流れ方向と垂直な方向である図５の奥行き方向にも複数列配設されている。
【００４３】
図６は、図５のＸ方向からみた排熱回収装置３０を示している。図６に示すように、各ヒートパイプの周囲にはその加熱部３０ｃにおいて、ハニカム状のフィン２８が設けられ、このフィン２８は、所定間隔をおいて配列されているヒートパイプの間隔を埋めるように、排気ガスが流通する前記筒状箱体内の全体に渡って設けられ、ヒートパイプの受熱性能を向上するものである。
【００４４】
このように本実施形態の排熱回収装置は、車両エンジン１による排気ガスの排熱を車両エンジン１の冷却水へ輸送するために複数個のヒートパイプ２３〜２６によって排熱回収を行う排熱回収装置において、複数個のヒートパイプ２３〜２６は、前記排気ガスが流通する排気管３内に配置されている加熱部３０ｃと、ヒートパイプ内の冷媒が前記加熱部３０ｃにおいて気化して移動して外部を流れる前記冷却水によって凝縮される冷却部３０ａと、加熱部３０ｃと冷却部３０ａとの間に設けられる断熱部３０ｂと、を備え、加熱部３０ｃにおいて排気ガスの排熱を受熱する複数個のヒートパイプ２３〜２６のそれぞれの軸方向を、前記排気ガスの流れ方向に対して垂直な方向よりも平行な方向に近い状態で傾斜させてヒートパイプ２３〜２６を配設する構成としている。この構成によれば、前記複数個のヒートパイプが受ける前記排熱による受熱量の差が小さくなるので、各ヒートパイプの排熱回収効率を均等に近づけることができる。また、加熱部３０ｃにおいて排気ガスの排熱を受熱する複数個のヒートパイプ２３〜２６のそれぞれの軸方向を、前記排気ガスの流れ方向に対して垂直な方向よりも平行な方向に近い状態で傾斜させることにより、排気ガス流れの圧力損失を低減することができる。さらに、加熱部におけるヒートパイプやフィンに結露した水がヒートパイプの傾斜角度によって排水されることになり、結露水や結露水の凍結による排熱回収の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】第１実施形態の排熱回収装置と車両エンジン等との関係を示した模式図である。
【図２】第１実施形態の排熱回収装置と車両エンジン等との他の関係を示した模式図である。
【図３】第１実施形態における排熱回収装置の構成を示した模式図である。
【図４】図３におけるＸ方向からみた排熱回収装置の構成を示した模式図である。
【図５】第２実施形態における排熱回収装置の構成を示した模式図である。
【図６】図５におけるＸ方向からみた排熱回収装置の構成を示した模式図である。
【符号の説明】
【００４６】
１            車両エンジン
２、３０      排熱回収装置
２ａ、３０ａ  冷却部
２ｂ、３０ｂ  断熱部
２ｃ、３０ｃ  加熱部
３            排気管
１３〜１６    ヒートパイプ
１８          最上流部
１９          最下流部
２３〜２６    ヒートパイプ
【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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