(57)【要約】【課題】弁機構の作動特性の変化を抑制できる排気熱回収装置を提供する。【解決手段】排気管１１に設けられ、内部に封入された作動媒体を排気との熱交換により加熱して蒸発させる蒸発部１１０と、排気熱回収回路３０に設けられ、蒸発部１１０で蒸発した作動媒体と冷却水との熱交換により作動媒体を凝縮させるとともに冷却水を加熱する凝縮部１２０と、蒸発部１１０で蒸発した作動媒体を凝縮部１２０に流入させる蒸気管１０２と、凝縮部１２０で凝縮した作動媒体を蒸発部１１０に還流させる還流管１０３と、凝縮部１２０と還流管１０３とを連通させる連通流路１３３と、連通流路１３３の内圧に基づいて変位するダイヤフラム１３４と、ダイヤフラム１３４に接続されて連通流路１３３を開閉する弁体１３８とを備えた内圧作動弁１３０とを有し、内圧作動弁１３０は、ダイヤフラム１３４が排気管１１下流側を向くように設けられる。【選択図】図２
2009041444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）から排出される排気を流通させる排気管（１１）と、前記内燃機関（１０）を冷却する冷却水を流通させる冷却水回路（３０）とを備えた車両に搭載される排気熱回収装置であって、
前記排気管（１１）に設けられ、内部に封入された作動媒体を前記排気との熱交換により加熱して蒸発させる蒸発部（１１０）と、
前記冷却水回路（３０）に設けられ、前記蒸発部（１１０）で蒸発した作動媒体と前記冷却水との熱交換により前記作動媒体を凝縮させるとともに前記冷却水を加熱する凝縮部（１２０）と、
前記蒸発部（１１０）で蒸発した作動媒体を前記凝縮部（１２０）に流入させる蒸気管（１０２）と、
前記凝縮部（１２０）で凝縮した作動媒体を前記蒸発部（１１０）に還流させる還流管（１０３）と、
前記凝縮部（１２０）と前記還流管（１０３）とを連通させる連通流路（１３３）と、大気圧に維持される大気側空間（１３２）と、前記連通流路（１３３）と前記大気側空間（１３２）とを隔離するとともに前記連通流路（１３３）の内圧に基づいて変位するダイヤフラム（１３４）と、前記ダイヤフラム（１３４）に接続されて前記連通流路（１３３）を開閉する弁体（１３８）とを備えた弁機構（１３０）とを有し、
前記弁機構（１３０）は、前記ダイヤフラム（１３４）が前記排気管（１１）下流側を向くように設けられていることを特徴とする排気熱回収装置。
【請求項２】
前記凝縮部（１２０）は、前記蒸発部（１１０）に対し、前記排気管（１１）の下流側にずれて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の排気熱回収装置。
【請求項３】
前記凝縮部（１２０）は、鉛直方向に見て前記排気管（１１）に重なって配置されていることを特徴とする請求項２に記載の排気熱回収装置。
【請求項４】
空気を流通させる開口部（１５１、１５２）を備え、前記弁機構（１３０）の前記大気側空間（１３２）側に取り付けられたキャップ（１５０）をさらに有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の排気熱回収装置。
【請求項５】
少なくとも１つの前記開口部（１５１）は、前記キャップ（１５０）の下部に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の排気熱回収装置。
【請求項６】
前記キャップ（１５０）は、前記開口部（１５１、１５２）と前記大気側空間（１３２）との間の流路を複雑化する迷路構造（１５５）を有していることを特徴とする請求項４又は５に記載の排気熱回収装置。
【請求項７】
内燃機関（１０）から排出される排気を流通させる排気管（１１）と、前記内燃機関（１０）を冷却する冷却水を流通させる冷却水回路（３０）とを備えた車両に搭載される排気熱回収装置であって、
前記排気管（１１）に設けられ、内部に封入された作動媒体を前記排気との熱交換により加熱して蒸発させる蒸発部（１１０）と、
前記冷却水回路（３０）に設けられ、前記蒸発部（１１０）で蒸発した作動媒体と前記冷却水との熱交換により前記作動媒体を凝縮させるとともに前記冷却水を加熱する凝縮部（１２０）と、
前記蒸発部（１１０）で蒸発した作動媒体を前記凝縮部（１２０）に流入させる蒸気管（１０２）と、
前記凝縮部（１２０）で凝縮した作動媒体を前記蒸発部（１１０）に還流させる還流管（１０３）と、
前記凝縮部（１２０）と前記還流管（１０３）とを連通させる連通流路（１３３）と、大気圧に維持される大気側空間（１３２）と、前記連通流路（１３３）と前記大気側空間（１３２）とを隔離するとともに前記連通流路（１３３）の内圧に基づいて変位するダイヤフラム（１３４）と、前記ダイヤフラム（１３４）に接続されて前記連通流路（１３３）を開閉する弁体（１３８）とを備えた弁機構（１３０）と、
空気を流通させる開口部（１５１、１５２）を備え、前記弁機構（１３０）の前記大気側空間（１３２）側に取り付けられたキャップ（１５０）とを有することを特徴とする排気熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排気熱を回収する排気熱回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ヒートパイプを用いた排気熱回収装置が開示されている。この排気熱回収装置は水冷式のエンジンを備えた車両に搭載されており、エンジンからの排気熱を回収してエンジン冷却水を加熱するループ式のヒートパイプを有している。ヒートパイプは、内部に封入された作動媒体を排気との熱交換により加熱して蒸発させる蒸発部と、蒸発部で蒸発した作動媒体とエンジン冷却水との間の熱交換により、作動媒体を凝縮させるとともにエンジン冷却水を加熱する凝縮部とを有している。蒸発部は、エンジンから車両後方に向かって延びる排気管の途中に設けられている。凝縮部は、エンジン冷却水を流通させる冷却水回路の途中であって蒸発部の側方に設けられている。蒸発部で蒸発した作動媒体は蒸気管を通って凝縮部に流入し、凝縮部で凝縮した作動媒体は還流管を通って蒸発部に還流する。
【０００３】
凝縮部の下流側には、ダイヤフラム式の弁機構が設けられている。この弁機構は、凝縮部から蒸発部への流路を開閉する弁体と、ヒートパイプの内圧に基づいて弁体を所定方向に変位させる金属製のダイヤフラム（反転板）とを有している。これにより弁機構は、ヒートパイプの内圧が上昇して所定の閉弁圧を超えると閉弁し、内圧が低下して閉弁圧よりも低い所定の開弁圧を下回ると再び開弁するようになっている。ヒートパイプの内圧が上昇すると、弁機構が閉弁することにより作動媒体の還流が阻止されて蒸発部での沸騰気化が停止するため、ヒートパイプの内圧の上昇が抑えられる。
【特許文献１】特開２００７−１７０２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが上記のような構成では、雰囲気温度が高くかつ排気管からの熱輻射の多い環境下に弁機構が配置されるため、ダイヤフラムに軟化等の物性変化が生じて弁機構の作動特性が変化してしまうという問題が生じる。弁機構の作動特性が変化してしまうと、ヒートパイプの内圧が上記の閉弁圧に達する前に弁機構が閉弁し、排気熱の回収効率が低下してしまう場合がある。
【０００５】
本発明の目的は、弁機構の作動特性の変化を抑制できる排気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に記載の発明は、内燃機関（１０）から排出される排気を流通させる排気管（１１）と、内燃機関（１０）を冷却する冷却水を流通させる冷却水回路（３０）とを備えた車両に搭載される排気熱回収装置であって、排気管（１１）に設けられ、内部に封入された作動媒体を排気との熱交換により加熱して蒸発させる蒸発部（１１０）と、冷却水回路（３０）に設けられ、蒸発部（１１０）で蒸発した作動媒体と冷却水との熱交換により作動媒体を凝縮させるとともに冷却水を加熱する凝縮部（１２０）と、蒸発部（１１０）で蒸発した作動媒体を凝縮部（１２０）に流入させる蒸気管（１０２）と、凝縮部（１２０）で凝縮した作動媒体を蒸発部（１１０）に還流させる還流管（１０３）と、凝縮部（１２０）と還流管（１０３）とを連通させる連通流路（１３３）と、大気圧に維持される大気側空間（１３２）と、連通流路（１３３）と大気側空間（１３２）とを隔離するとともに連通流路（１３３）の内圧に基づいて変位するダイヤフラム（１３４）と、ダイヤフラム（１３４）に接続されて連通流路（１３３）を開閉する弁体（１３８）とを備えた弁機構（１３０）とを有し、弁機構（１３０）は、ダイヤフラム（１３４）が排気管（１１）下流側を向くように設けられていることを特徴としている。
【０００８】
排気管（１１）下流側には、蒸発部（１１０）での作動媒体との熱交換により温度が低下した排気が流通する。このため、ダイヤフラム（１３４）が排気管（１１）下流側を向くように弁機構（１３０）を設けることによって、ダイヤフラム（１３４）は、雰囲気温度が低く排気管（１１）からの熱輻射の少ない環境下に配置される。したがって、ダイヤフラム（１３４）の物性変化による弁機構（１３０）の作動特性の変化を抑制できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、凝縮部（１２０）は、蒸発部（１１０）に対し、排気管（１１）の下流側にずれて配置されていることを特徴としている。
【００１０】
これにより、弁機構（１３０）が排気管（１１）上流側から離れて配置されるため、ダイヤフラム（１３４）は、雰囲気温度が低く排気管（１１）からの熱輻射の少ない環境下に配置される。したがって、ダイヤフラム（１３４）の物性変化による弁機構（１３０）の作動特性の変化をより抑制できる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、凝縮部（１２０）は、鉛直方向に見て排気管（１１）に重なって配置されていることを特徴としている。
【００１２】
これにより、排気熱回収装置を薄型化できるため車両への搭載性が向上する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、空気を流通させる開口部（１５１、１５２）を備え、弁機構（１３０）の大気側空間（１３２）側に取り付けられたキャップ（１５０）をさらに有していることを特徴としている。
【００１４】
これにより、排気管（１１）からの熱輻射がキャップ（１５０）により遮られるため、ダイヤフラム（１３４）の温度上昇を抑制できる。また、大気側空間（１３２）に水や異物が浸入するのを防止できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、少なくとも１つの開口部（１５１）は、キャップ（１５０）の下部に設けられていることを特徴としている。
【００１６】
これにより、キャップ（１５０）内に水が浸入しても開口部（１５１）から外部に排水できる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、キャップ（１５０）は、開口部（１５１、１５２）と大気側空間（１３２）との間の流路を複雑化する迷路構造（１５５）を有していることを特徴としている。
【００１８】
これにより、大気側空間（１３２）に水や異物が浸入するのをさらに抑制できる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、内燃機関（１０）から排出される排気を流通させる排気管（１１）と、内燃機関（１０）を冷却する冷却水を流通させる冷却水回路（３０）とを備えた車両に搭載される排気熱回収装置であって、排気管（１１）に設けられ、内部に封入された作動媒体を排気との熱交換により加熱して蒸発させる蒸発部（１１０）と、冷却水回路（３０）に設けられ、蒸発部（１１０）で蒸発した作動媒体と冷却水との熱交換により作動媒体を凝縮させるとともに冷却水を加熱する凝縮部（１２０）と、蒸発部（１１０）で蒸発した作動媒体を凝縮部（１２０）に流入させる蒸気管（１０２）と、凝縮部（１２０）で凝縮した作動媒体を蒸発部（１１０）に還流させる還流管（１０３）と、凝縮部（１２０）と還流管（１０３）とを連通させる連通流路（１３３）と、大気圧に維持される大気側空間（１３２）と、連通流路（１３３）と大気側空間（１３２）とを隔離するとともに連通流路（１３３）の内圧に基づいて変位するダイヤフラム（１３４）と、ダイヤフラム（１３４）に接続されて連通流路（１３３）を開閉する弁体（１３８）とを備えた弁機構（１３０）と、空気を流通させる開口部（１５１、１５２）を備え、弁機構（１３０）の大気側空間（１３２）側に取り付けられたキャップ（１５０）とを有することを特徴としている。
【００２０】
これにより、排気管（１１）からの熱輻射がキャップ（１５０）により遮られるため、ダイヤフラム（１３４）の温度上昇を抑制できる。したがって、ダイヤフラム（１３４）の物性変化による弁機構（１３０）の作動特性の変化を抑制できる。また、大気側空間（１３２）に水や異物が浸入するのを防止できる。
【００２１】
ここで、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の一例を示している。
【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実施形態について図１乃至図４を用いて説明する。図１は、本実施形態の排気熱回収装置を車両に搭載した状態を示す模式図である。図１ではエンジン冷却水の流れ方向を矢印で示している。図１に示すように、排気熱回収装置１００が搭載される車両は、走行用の駆動源として水冷式のエンジン（内燃機関）１０を備えている。エンジン１０には、エンジン１０からの排気を外部に排出するための排気管１１が接続されている。排気管１１は、車両の後方に向かって延びている。排気管１１の途中には、排気管１１を流通する排気を浄化する触媒コンバータ１２が介設されている。また排気管１１のうち触媒コンバータ１２の下流側には、後述する排気熱回収装置１００のダクト部１３が設けられている。本明細書中では、ダクト部１３より上流側の排気管１１を上流側排気管１１ａ、ダクト部１３より下流側の排気管１１を下流側排気管１１ｂともいう。
【００２３】
エンジン１０には、冷却水回路としてラジエータ回路２０、排気熱回収回路３０及びヒータ回路４０が接続されている。ラジエータ回路２０、排気熱回収回路３０及びヒータ回路４０には、エンジン１０を冷却するためのエンジン冷却水が例えばエンジン駆動式のウォータポンプ２２により循環するようになっている。エンジン冷却水には例えばＬＬＣが用いられる。
【００２４】
ラジエータ回路２０には、エンジン冷却水を外気との熱交換により冷却するラジエータ２１と、ラジエータ２１を迂回してエンジン冷却水を流通させるバイパス流路２３とが設けられている。ラジエータ２１を通過するエンジン冷却水の流量とバイパス流路２３を通過するエンジン冷却水の流量とは、サーモスタット２４によって調節されるようになっている。
【００２５】
排気熱回収回路３０は、エンジン出口部でラジエータ回路２０から分岐し、ウォータポンプ２２でラジエータ回路２０に合流している。排気熱回収回路３０の途中には、後述する排気熱回収装置１００の水タンク３１が設けられている。
【００２６】
ヒータ回路４０は、ラジエータ回路２０のエンジン出口部とは異なる部位からエンジン冷却水（温水）が流出し、排気熱回収装置１００より下流側で排気熱回収回路３０に合流する回路である。ヒータ回路４０には、暖房用熱交換器としてのヒータコア４１が設けられている。ヒータコア４１は、不図示の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エンジン冷却水との熱交換により加熱するようになっている。
【００２７】
図２は、本実施形態における排気熱回収装置１００の構成を示す模式図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した排気熱回収装置１００の構成を模式的に示す断面図である。図２の左右方向は概ね車両の前後方向を表し、上下方向は車両の左右方向を表している。図２中の太矢印は排気の流れ方向を表している。また、図３の上下方向は概ね鉛直上下方向を表している。図３中の実線矢印は液体状態の作動媒体の流れ方向を表し、破線矢印は気体状態の作動媒体の流れ方向を表し、太矢印はエンジン冷却水の流れ方向を表している。
【００２８】
図２及び図３に示すように、排気熱回収装置１００は、エンジン１０から排出される排気熱を回収してエンジン冷却水を加熱するループ式のヒートパイプ１０１を有している。ヒートパイプ１０１には、作動媒体を内部に封入する際に用いられる不図示の封止部が設けられている。封止部は、ヒートパイプ１０１内を減圧して作動媒体を注入した後に封止されている。作動媒体としては、水、アルコール、フルオロカーボン又はクロロフルオロカーボン（フロン）等が用いられる。
【００２９】
ヒートパイプ１０１は、内部に封入された作動媒体を排気との熱交換により加熱して蒸発させる蒸発部１１０を有している。蒸発部１１０は、排気管１１の途中に介設されたダクト部１３内に設けられている。
【００３０】
蒸発部１１０は、それぞれほぼ鉛直方向に延びる複数の扁平チューブ１１１が間隙１１２を介して水平方向に積層された構造を有している。間隙１１２は、排気が流通する排気通路として機能する。また間隙１１２には、扁平チューブ１１１の外壁面に熱的に接続された波状のフィン１１３が設けられている。フィン１１３は、間隙１１２を流通する排気と扁平チューブ１１１を流通する作動媒体との熱交換を促進するようになっている。
【００３１】
各扁平チューブ１１１の下端には、扁平容器状の下タンク１１４が接続されている。また各扁平チューブ１１１の上端には、扁平容器状の上タンク１１５が接続されている。下タンク１１４及び上タンク１１５は、各扁平チューブ１１１を介して互いに連通されている。
【００３２】
またヒートパイプ１０１は、蒸発部１１０で蒸発した作動媒体と冷却水との熱交換により、作動媒体を冷却して凝縮させるとともにエンジン冷却水を加熱する凝縮部１２０を有している。凝縮部１２０は、排気熱回収回路３０に設けられた水タンク３１内に収容されている。
【００３３】
凝縮部１２０は、それぞれほぼ鉛直方向に延びて水平方向に積層された複数の扁平チューブ１２１を有している。各扁平チューブ１２１の下端には下タンク１２４が接続され、各扁平チューブ１２１の上端には上タンク１２５が接続されている。凝縮部１２０の下流側となる下タンク１２４内には、後述する内圧作動弁１３０が設けられている。
【００３４】
水タンク３１の側面下方には、排気熱回収回路３０を流れるエンジン冷却水を水タンク３１内に導入する導入管３２が設けられている。また水タンク３１の側面上方には、水タンク３１内のエンジン冷却水を排気熱回収回路３０に導出する導出管３３が設けられている。
【００３５】
蒸発部１１０側の上タンク１１５と凝縮部１２０側の上タンク１２５とは、ダクト部１３及び水タンク３１を貫通する蒸気管１０２によって連通している。また、内圧作動弁１３０と蒸発部１１０の扁平チューブ１１１とは、水タンク３１及びダクト部１３を貫通し、蒸気管１０２よりも小さい管径を有する還流管１０３によって連通している。これにより、下タンク１１４、扁平チューブ１１１、上タンク１１５、蒸気管１０２、上タンク１２５、扁平チューブ１２１、下タンク１２４、内圧作動弁１３０、還流管１０３、扁平チューブ１１１及び下タンク１１４がこの順に環状に接続され、内部の作動媒体を循環させるようになっている。
【００３６】
ヒートパイプ１０１を構成する各部材は、高い耐食性を備えたステンレス鋼製である。各部材は、互いに組み付けられた後に、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。
【００３７】
図４は、内圧作動弁１３０の構成をより詳細に示す断面図である。図４に示すように、内圧作動弁１３０は、略円筒状の本体部１３１を有している。本体部１３１は下タンク１２４側面から内部に挿入され、一方の端部１３１ａは下タンク１２４側面から突出している。端部１３１ａの底面部には、通気孔１３５が形成されている。本体部１３１の側面には、凝縮部１２０で凝縮した作動媒体を下タンク１２４から本体部１３１内に流入させる凝縮水流入穴１３６が形成されている。また、本体部１３１の他方の端部には、本体部１３１内に流入した作動媒体を還流管１０３に流出させる凝縮水流出穴１３７が形成されている（図３参照）。
【００３８】
本体部１３１内には、通気孔１３５を介して大気側と連通し、大気圧に維持される大気側空間１３２と、凝縮水流入穴１３６及び凝縮水流出穴１３７を介して下タンク１２４と還流管１０３とを連通させる連通流路１３３とが形成されている。大気側空間１３２と連通流路１３３との間は、ダイヤフラム１３４により隔離されている。
【００３９】
ダイヤフラム１３４は、中心部近傍が一方の表面側に凸となる略薄肉円板状の形状を有している。ダイヤフラム１３４の外周部は、本体部１３１の内壁部により固定されている。またダイヤフラム１３４は、スプリング等の弾性部材（図示せず）により連通流路１３３側に向かって付勢されている。本体部１３１内のうち凝縮水流入穴１３６と凝縮水流出穴１３７との間には、略円形状の開口穴１４０を中心部に備えたゲート部（弁座）１３９が形成されている。
【００４０】
連通流路１３３には、ゲート部１３９を開閉する弁体１３８が設けられている。弁体１３８は、ゲート部１３９の開口穴１４０より径の大きい略円形の扁平部材であり、ゲート部１３９の左側面に対向して配置されている。弁体１３８は、開口穴１４０より径の小さい棒状の弁軸１４１を介してダイヤフラム１３４の中心部に接続されている。
【００４１】
ダイヤフラム１３４は、大気圧及び弾性部材の付勢力により大気側空間１３２側から加えられる図４中左向きの力と、ヒートパイプ１０１（連通流路１３３）の内圧により連通流路１３３側から加えられる図４中右向きの力との間のバランスによって、左右方向に変位する。ダイヤフラム１３４中心部の変位に伴い弁体１３８が図４中の左右方向に変位することによって、連通流路１３３が開閉される。
【００４２】
このように、内圧作動弁１３０は、ヒートパイプ１０１の内圧に応じて連通流路１３３を開閉するダイヤフラム式の弁として機能する。具体的には、ヒートパイプ１０１の内圧が所定の閉弁圧Ｐｉ１未満である通常状態では、連通流路１３３は開状態にある。ヒートパイプ１０１の内圧が上昇して閉弁圧Ｐｉ１以上になると、弁体１３８が右方向に変位して連通流路１３３が閉じられる。また、連通流路１３３が閉じられた状態から、ヒートパイプ１０１の内圧が低下して閉弁圧Ｐｉ１より低い所定の開弁圧Ｐｉ２（Ｐｉ１＞Ｐｉ２）以下になると、連通流路１３３は再び開状態になる。なお図４では、連通流路１３３が開かれている状態の弁体１３８及びダイヤフラム１３４を実線で示し、ダイヤフラム１３４及び連通流路１３３が右方向に変位して連通流路１３３が閉じられている状態の弁体１３８及びダイヤフラム１３４を破線で示している。
【００４３】
本実施形態の内圧作動弁１３０は、ダイヤフラム１３４が排気管１１の下流側（車両後方側）を向くように設けられている。すなわち、内圧作動弁１３０は、下タンク１２４に対し、排気管１１の延伸方向にほぼ平行であって排気管１１下流側から上流側に向かう方向に挿入されている。これにより、ダイヤフラム１３４と下流側排気管１１ｂとの間の距離は比較的短くなり、ダイヤフラム１３４と上流側排気管１１ａとの間の距離はそれより長くなる。弁体１３８及びダイヤフラム１３４の変位方向と排気管１１の延伸方向とはほぼ平行になっている。
【００４４】
また、内圧作動弁１３０の本体部１３１のうち下タンク１２４側面から突出して外部に露出している端部１３１ａには、キャップ１５０が取り付けられている。キャップ１５０は、端部１３１ａを覆うような円筒状の形状を有する本体部１５６と、下タンク１２４側面に当接するフランジ部１５７とを有している。キャップ１５０は、例えば内圧作動弁１３０の各部材と同様にステンレス鋼製である。キャップ１５０の本体部１５６側面には、内圧作動弁１３０の大気側空間１３２を大気圧に維持するために空気を流通させる例えば複数の開口部１５１、１５２が形成されている。このうち１つの開口部１５１は、キャップ１５０の本体部１５６の側面下部に鉛直下方を向いて形成されている。
【００４５】
本体部１５６の底面部には、突起部１５４等の迷路構造１５５が形成されている。開口部１５１、１５２と通気孔１３５との間の空気を流通させる流路は、迷路構造１５５によって複雑化されている。
【００４６】
本体部１５６の内壁面には、内側に突出した突起状の圧入部１５３が形成されている。キャップ１５０を内圧作動弁１３０の端部１３１ａに対して取り付ける際には、開口部１５１（又は１５２）が鉛直下方を向くようにキャップ１５０を円周方向に位置決めし、端部１３１ａに圧入するようになっている。キャップ１５０の軸方向の位置決めは、フランジ部を下タンク１２４側面に当接させることにより行われる。これにより、キャップ１５０を内圧作動弁１３０に対して容易に取付け及び固定できるようになっている。
【００４７】
次に、本実施形態の排気熱回収装置の作動について説明する。
【００４８】
エンジン１０が起動すると併せてウォータポンプ２２が作動し、エンジン冷却水はラジエータ回路２０、排気熱回収回路３０、ヒータ回路４０を循環する。エンジン１０からの排気は、排気管１１内を流れ、触媒コンバータ１２及びダクト部１３（蒸発部１１０）を通過して大気中に排出される。また、排気熱回収回路３０を循環するエンジン冷却水は、排気熱回収装置１００の水タンク３１内（凝縮部１２０）を通過する。ヒートパイプ１０１の内圧は、エンジン１０起動時には比較的低く、エンジン１０の作動に伴い徐々に上昇する。
【００４９】
ヒートパイプ１０１の蒸発部１１０では、排気との熱交換により作動媒体が加熱されて蒸発する。蒸気となった作動媒体は扁平チューブ１１１内を上昇し、蒸気管１０２内を通って凝縮部１２０に流入する。
【００５０】
凝縮部１２０では、作動媒体とエンジン冷却水との熱交換によって、作動媒体が冷却されて凝縮するとともにエンジン冷却水が加熱される。ヒートパイプ１０１の内圧が内圧作動弁１３０の閉弁圧Ｐｉ１未満である状態では連通流路１３３が開状態にあるため、凝縮した作動流体は扁平チューブ１２１内を流れ落ち、還流管１０３を通って蒸発部１１０に戻る。
【００５１】
このように、エンジン１０から排出される排気熱は、作動媒体によって蒸発部１１０から凝縮部１２０に輸送され、凝縮部１２０で作動媒体が凝縮する際に凝縮潜熱として放出される。これにより排気熱回収回路３０を流れるエンジン冷却水が積極的に加熱されるため、エンジン１０の暖機が促進されるとともに、エンジン冷却水を用いた暖房性能が向上するようになっている。
【００５２】
ヒートパイプ１０１の内圧が上昇して閉弁圧Ｐｉ１以上になると、ダイヤフラム１３４及び内圧作動弁１３０の弁体１３８が図４の右方向に変位し、連通流路１３３が閉じられる。これにより、凝縮部１２０で凝縮した作動流体の蒸発部１１０への還流が阻止される。このため、蒸発部１１０に残存する作動流体が全て蒸発すると排気熱の回収が停止し、凝縮した作動媒体は凝縮部１２０側に溜められる。この状態では、ヒートパイプ１０１の内圧は徐々に低下する。
【００５３】
ヒートパイプ１０１の内圧が低下して開弁圧Ｐｉ２以下になると、ダイヤフラム１３４及び弁体１３８が図４の左方向に戻り、連通流路１３３が再び開かれる。これにより、凝縮部１２０で凝縮した作動流体の蒸発部１１０への還流が再開され、排気熱の回収が再開される。
【００５４】
ここで、排気管１１内の排気は、蒸発部１１０における作動媒体との熱交換により温度が低下する。このため、蒸発部１１０（ダクト部１３）よりも下流側の下流側排気管１１ｂは、蒸発部１１０よりも上流側の上流側排気管１１ａより低温になる。本実施形態では、内圧作動弁１３０のダイヤフラム１３４が排気管１１の下流側に向かって設けられている。これにより、高温の上流側排気管１１ａとダイヤフラム１３４との間の距離を長くできるとともに、上流側排気管１１ａとダイヤフラム１３４との間に連通流路１３３等を介在させることができる。このため、ダイヤフラム１３４は、雰囲気温度が比較的低く排気管１１からの熱輻射の少ない環境下に配置される。したがって、ダイヤフラム１３４の温度上昇が抑えられるため、内圧作動弁１３０の作動特性の変化を抑制できる。
【００５５】
また本実施形態では、内圧作動弁１３０の端部１３１ａにキャップ１５０が取り付けられている。これにより、排気管１１からの熱輻射がキャップ１５０により遮られるため、ダイヤフラム１３４の温度上昇を抑制できる。
【００５６】
さらに本実施形態では、内圧作動弁１３０が車体の床下に設置される場合であっても、キャップ１５０により水や異物の内部への浸入を防止することができる。したがって、水や異物による通気孔１３５の閉塞や、内圧作動弁１３０の動作への悪影響を防ぐことができる。
【００５７】
また本実施形態では、空気を流通させる開口部１５１がキャップ１５０の本体部１５６の側面下部に形成されている。これにより、開口部１５１は排水口としても機能するため、キャップ１５０内に水が浸入したとしても開口部１５１から外部に排水することができる。
【００５８】
さらに本実施形態では、キャップ１５０の開口部１５１、１５２と内圧作動弁１３０の大気側空間１３２との間の流路は、迷路構造１５５によって複雑化されている。これにより、大気側空間１３２に水や異物が浸入するのをさらに抑制できる。
【００５９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５を用いて説明する。図５は、本実施形態における排気熱回収装置１０４の構成を示す模式図である。図５の左右方向は概ね車両の前後方向を表し、上下方向は車両の左右方向を表している。図５に示すように、本実施形態では、ヒートパイプ１０１の凝縮部１２０は、蒸発部１１０に対して排気管１１下流側にずれて配置されている。これにより、凝縮部１２０と下流側排気管１１ｂとの間の距離は比較的短く、凝縮部１２０と上流側排気管１１ａとの間の距離はそれより長くなっている。
【００６０】
蒸発部１１０と凝縮部１２０との間を接続する蒸気管１０２及び還流管１０３は、いずれもほぼ垂直に曲折して形成されている。蒸気管１０２及び還流管１０３の蒸発部１１０側は排気管１１の延伸方向にほぼ垂直（車両左右方向）に延び、凝縮部１２０側は排気管１１の延伸方向にほぼ平行（車両前後方向）に延びている。
【００６１】
内圧作動弁１３０は、第１実施形態と同様に、ダイヤフラム１３４が排気管１１下流側を向くように設けられている。本実施形態では、凝縮部１２０が排気管１１下流側にずれて配置されているため、上流側排気管１１ａとダイヤフラム１３４との間の距離を第１実施形態よりさらに長くできる。したがって、ダイヤフラム１３４の雰囲気温度をさらに低くできるとともに、上流側排気管１１ａからダイヤフラム１３４への熱輻射をさらに少なくできる。したがって、ダイヤフラム１３４の熱による物性変化を抑制できるため、内圧作動弁１３０の作動特性の変化を抑制できる。
【００６２】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図６を用いて説明する。図６は、本実施形態における排気熱回収装置１０５の構成を示す模式図である。図６（ａ）は排気熱回収装置１０５を車両左側から見た構成を示し、図６（ｂ）は排気熱回収装置１０５を車両後方から見た構成を示している。図６（ａ）、（ｂ）の上下方向はいずれも鉛直上下方向を表し、図６（ａ）の左右方向は車両の前後方向を表し、図６（ｂ）の左右方向は車両の左右方向を表している。
【００６３】
図６に示すように、本実施形態では、凝縮部１２０が蒸発部１１０に対して排気管１１下流側にずれて配置されているとともに、凝縮部１２０は鉛直方向に見て下流側排気管１１ｂに重なって配置されている。したがって本実施形態によれば、第２実施形態と同様の効果が得られるとともに、排気熱回収装置１０５を車両左右方向に薄型化できるため車両への搭載性が向上する。
【００６４】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、キャップ１５０は内圧作動弁１３０に対して圧入されることにより固定されているが、ねじ等の締結部材を用いてキャップ１５０を内圧作動弁１３０に対して固定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】第１実施形態における排気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気熱回収装置の構成を示す模式図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した排気熱回収装置の構成を示す断面図である。
【図４】内圧作動弁を拡大して示す断面図である。
【図５】第２実施形態における排気熱回収装置の構成を示す模式図である。
【図６】第３実施形態における排気熱回収装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０  エンジン（内燃機関）
１１  排気管
３０  排気熱回収回路（冷却水回路）
１００  排気熱回収装置
１０１  ヒートパイプ
１０２  蒸気管
１０３  還流管
１１０  蒸発部
１２０  凝縮部
１３０  内圧作動弁（弁機構）
１３２  大気側空間
１３３  連通流路
１３４  ダイヤフラム
１３８  弁体
１５０  キャップ
１５１、１５２  開口部
１５５  迷路構造
【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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