JP2007327719A - 排熱回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作動流体の流出による性能低下を招くことなく、且つ小型で低コストな排熱回収装置１を提供する。
【解決手段】ヒートパイプ２は、排気ガス通路４の内部に配置される加熱部５と、冷却水槽６の内部に配置される冷却部７とを有し、その加熱部５と冷却部７とが蒸気流路と液還流路とで環状に連結されている。加熱部５と冷却部７との間には、液還流路を開閉できるモード切換弁３が設けられている。加熱部５には、５００℃以上で窒化および酸化する特性（ゲッター作用）を有する材料（ゲッター材）が用いられている。
モード切換弁３により熱遮断モードが設定されると、作動液が冷却部７に貯留されるため、加熱部５の温度が排気ガスの温度と略同じ５００〜８００℃まで上昇する。その結果、加熱部５に用いられるゲッター材の作用（ゲッター作用）により、ヒートパイプ２の内部に発生した窒素及び酸素が除去される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートパイプを用いて排気ガスの熱を回収する排熱回収装置に関する。

従来、ヒートパイプを用いた排熱回収装置では、長期の使用によりヒートパイプの内部に不凝縮ガスが発生すると、ヒートパイプの熱輸送性能が著しく損なわれるため、発生した不凝縮ガスを排出する必要がある。
ヒートパイプから不凝縮ガスを排出する従来技術として、特許文献１が公知である。この特許文献１には、ヒートパイプの内部圧力が外部圧力（大気圧）より高くなるまで加熱して作動液を蒸発させ、ヒートパイプの封止部に形成した切り込みより不凝縮ガスを外部へ排出した後、切り込みを入れた部分をろう付けや溶接等により再封止する方法が記載されている。

また、特許文献２には、吸着式冷凍装置の不凝縮ガス除去装置が示されている。
同装置は、図１０に示す様に、吸着式冷凍装置１００と第１のバルブ１１０を通じて接続された第１の容器１２０と、この第１の容器１２０に第２のバルブ１３０を通じて接続された第２の容器１４０とを備える。
第１の容器１２０には、低温状態で冷媒としての水を吸着すると共に、高温状態で水を脱着する吸着剤１５０が収納され、第２の容器１４０には、気体を吸着する吸着剤１６０が収納されている。
第１のバルブ１１０と第２のバルブ１３０は、それぞれ制御装置１７０によって電気的に開閉制御される。

ここで、第１のバルブ１１０を開くと、吸着式冷凍装置１００の冷媒通路から第１の容器１２０に水蒸気が流入して、第１の容器１２０内の吸着剤１５０に吸着される。このとき、水蒸気に含まれる不凝縮ガスが水蒸気から分離して第１の容器１２０内に残留する。続いて、第２のバルブ１３０を開くと、第１の容器１２０内に残留していた不凝縮ガスが第２の容器１４０に流入して、第２の容器１４０内の吸着剤１６０に吸着される。これにより、吸着式冷凍装置１００の冷媒通路から不凝縮ガスを効率良く除去できる。
特開昭５５−８２２９０号公報 特開平８−３２７１８８号公報

ところが、特許文献１に記載された従来技術では、不凝縮ガスを排出する毎に、ヒートパイプの封止部に切り込みを入れて不凝縮ガスを排出した後、切り込みを再封止する必要があり、極めて面倒な作業を要する。また、不凝縮ガスを排出する際に、蒸発した作動流体の一部が不凝縮ガスと共に外部に流出するため、性能低下を招く問題がある。
また、特許文献２に記載された不凝縮ガス除去装置は、装置全体が大型化してコストが高くなる問題を有している。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、作動流体の流出による性能低下を招くことなく、且つ小型で低コストな排熱回収装置を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、内部に作動流体が封入され、この作動流体の蒸発と凝縮により加熱部から冷却部へ熱輸送するループ式のヒートパイプと、このヒートパイプを用いて排気ガスの熱を回収する熱回収モードと、加熱部から冷却部への熱輸送を遮断する熱遮断モードとを切り換えるモード切換弁とを備え、ヒートパイプは、少なくとも加熱部に５００℃以上で窒化または酸化する特性（ゲッター作用と呼ぶ）を有する材料（ゲッター材と呼ぶ）が用いられていることを特徴とする。

本発明の排熱回収装置は、モード切換弁により熱回収モードが設定されると、ヒートパイプの内部に封入された作動流体（例えば純水）が排気ガスより受熱して蒸発した後、冷却部で蒸発潜熱を放出して凝縮する。この作動流体の蒸発と凝縮により、排気ガスの熱が加熱部から冷却部へ輸送される。この熱回収モードでは、加熱部から冷却部へ熱輸送されるため、加熱部の温度（加熱部を形成する容器内側の表面温度）は、さほど上昇しない（例えば３００℃以下）。
一方、モード切換弁により熱遮断モードが設定されると、加熱部から冷却部への熱輸送が遮断されるため、加熱部の温度が排気ガスの温度と略同じ５００〜８００℃まで上昇する。その結果、加熱部に用いられるゲッター材の作用（ゲッター作用）により、ヒートパイプの内部に発生した窒素及び酸素が除去される。

上記の構成によれば、ゲッター材の作用（ゲッター作用）によって窒素及び酸素を除去するので、ヒートパイプから作動流体が流出することはなく、性能低下を招く恐れはない。また、特許文献２に示される不凝縮ガス除去装置では、水蒸気から不凝縮ガスを分離させる必要があるため、装置全体が大型化するが、本発明の排熱回収装置では、気相流体から窒素及び酸素を分離させる必要はなく、そのための容器も不要であることから、小型で低コストな排熱回収装置を提供することが可能である。

（請求項２の発明）
本発明は、内部に作動流体が封入され、この作動流体の蒸発と凝縮により加熱部から冷却部へ熱輸送するヒートパイプと、このヒートパイプの内部で作動流体が蒸発して気相状態となる空間に連通して設けられ、且つ排気ガスより受熱する連通容器とを備え、この連通容器には、５００℃以上で窒化または酸化する特性（ゲッター作用と呼ぶ）を有する材料（ゲッター材と呼ぶ）が用いられていることを特徴とする。

本発明の排熱回収装置は、ヒートパイプの内部に発生した窒素及び酸素が、排気ガスより受熱して蒸発した気相流体と共に連通容器の内部に流入し、その連通容器に用いられるゲッター材が排気ガスにより５００℃以上に加熱されると、ゲッター材の作用（ゲッター作用）により、窒素及び酸素が除去される。
上記の構成によれば、ゲッター材の作用（ゲッター作用）によって窒素及び酸素を除去するので、ヒートパイプ及び連通容器から作動流体が流出することはなく、性能低下を招く恐れはない。また、特許文献２に示される不凝縮ガス除去装置では、水蒸気から不凝縮ガスを分離させる必要があるため、装置全体が大型化するが、本発明の排熱回収装置では、気相流体から窒素及び酸素を分離させる必要はなく、そのための容器も不要であることから、小型で低コストな排熱回収装置を提供することが可能である。

（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した排熱回収装置において、ヒートパイプは、加熱部の内部にゲッター材が配置されていることを特徴とする。
この場合、ヒートパイプの容器をゲッター材で構成する必要はなく、ゲッター材を加熱部の内部に配置するだけでヒートパイプの内部に発生した窒素及び酸素を除去できる。

（請求項４の発明）
請求項１または２に記載した排熱回収装置において、ヒートパイプは、加熱部の内壁にゲッター材が使用されていることを特徴とする。
例えば、ヒートパイプの加熱部が高温の排気ガスに晒される様な使用条件下では、ヒートパイプの容器をゲッター材で構成できない場合がある。この様な使用条件においても、加熱部の内壁にゲッター材を使用することにより、ヒートパイプの内部に発生した窒素及び酸素を除去できる。

（請求項５の発明）
請求項１または２に記載した排熱回収装置において、ヒートパイプは、加熱部の内面がゲッター材でコーティングされていることを特徴とする。
例えば、ヒートパイプの加熱部が高温の排気ガスに晒される様な使用条件下では、ヒートパイプの容器をゲッター材で構成できない場合がある。この様な使用条件においても、加熱部の内面をゲッター材でコーティングすることで、ヒートパイプの内部に発生した窒素及び酸素を除去できる。

（請求項６の発明）
請求項２に記載した排熱回収装置において、連通容器の内部にゲッター材が配置されていることを特徴とする。
この場合、ヒートパイプの容器をゲッター材で構成する必要はなく、ゲッター材を連通容器の内部に入れるだけで、ヒートパイプの内部に発生した窒素及び酸素を除去できる。

（請求項７の発明）
請求項２に記載した排熱回収装置において、連通容器の内壁にゲッター材が使用されていることを特徴とする。
例えば、連通容器が高温の排気ガスに晒される様な使用条件下では、連通容器をゲッター材で構成できない場合がある。この様な使用条件においても、連通容器の内壁にゲッター材を使用することで、ヒートパイプの内部に発生した窒素及び酸素を除去できる。

（請求項８の発明）
請求項２に記載した排熱回収装置において、連通容器の内面がゲッター材でコーティングされていることを特徴とする。
例えば、連通容器が高温の排気ガスに晒される様な使用条件下では、連通容器をゲッター材で構成できない場合がある。この様な使用条件においても、連通容器の内面をゲッター材でコーティングすることで、ヒートパイプの内部に発生した窒素及び酸素を除去できる。

（請求項９の発明）
請求項１〜８に記載した何れかの排熱回収装置において、ヒートパイプは、作動流体を封入する容器が、複数の構成部品をろう材で接合して形成され、ろう材にはゲッター材が使用されていることを特徴とする。
この場合、ヒートパイプの加熱部で蒸発した気相流体がろう材に触れることにより、そのろう材に使用されるゲッター材の作用（ゲッター作用）によって窒素及び酸素を除去できる。

（請求項１０の発明）
請求項１〜９に記載した何れかの排熱回収装置において、ヒートパイプは、作動流体を封入する容器内の少なくとも加熱部に伝熱促進のためのインナフィンが配置され、そのインナフィンがゲッター材で構成されていることを特徴とする。
この場合、ヒートパイプの加熱部で蒸発した気相流体がインナフィンに触れることにより、そのインナフィンに使用されるゲッター材の作用（ゲッター作用）によって窒素及び酸素を除去できる。

（請求項１１の発明）
請求項１〜１０に記載した何れかの排熱回収装置において、ヒートパイプは、作動流体を封入する容器の内部にウィックが配置され、そのウィックがゲッター材で構成されていることを特徴とする。
この場合、ヒートパイプの加熱部で蒸発した気相流体がウィックに触れることにより、そのウィックに使用されるゲッター材の作用（ゲッター作用）によって窒素及び酸素を除去できる。
なお、ウィックは、毛細管力により液相流体を吸い上げて加熱部の濡れ性を向上させる作用を有し、例えば、焼結体、メッシュ、多孔体、発泡体等が使用される。

（請求項１２の発明）
請求項１〜１１に記載した何れかの排熱回収装置において、ゲッター材は、ニオブ、チタン、タンタル、ジルコニウム、ニッケル、クロム、タングステン、及びこれらの元素を含む材料であることを特徴とする。
本発明では、ヒートパイプの使用条件等を基に、上記ゲッター材の中から適宜選択して使用できる。また、上記の元素を含む材料の一例として、ニッケル及びクロムを含有するステンレスがある。

（請求項１３の発明）
請求項１〜１２に記載した何れかの排熱回収装置において、ヒートパイプを用いて冷却部に輸送された熱をエンジン冷却水に回収する自動車用排熱回収装置であることを特徴とする。
例えば、自動車用排熱回収装置の場合、排気ガスの熱をエンジン冷却水に回収することで、エンジン始動時には、エンジンの暖機を速やかに行うことが可能であり、また、暖房用の熱源として利用することもできる。

（請求項１４の発明）
請求項１に記載した排熱回収装置において、モード切換弁は、作動流体の圧力に応じて変位するダイアフラムを有し、このダイアフラムの変位に連動して加熱部と冷却部との間を開閉するダイアフラム弁であることを特徴とする。
この場合、ダイアフラム弁の動作を電気的に制御する必要がないので、電気的な故障がなく、信頼性の高い排熱回収装置を提供できる。

（請求項１５の発明）
請求項１に記載した排熱回収装置において、モード切換弁は、加熱部と冷却部との間を開閉可能に設けられ、その開閉動作を電気信号によって制御される電磁弁であることを特徴とする。
この場合、電磁弁の開閉動作を電気的に制御できるので、熱回収モードと熱遮断モードとの切り換えを容易に且つ適宜に設定できる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１は排熱回収装置１の正面図である。
実施例１に示す排熱回収装置１は、例えば、自動車の走行用エンジンより排出される排気ガスの熱を回収してエンジン冷却水に伝えるもので、以下に説明するヒートパイプ２と、モード切換弁３より構成される。
ヒートパイプ２は、内部に作動流体（本実施例では純水）が封入された密閉容器を有する。この密閉容器は、図１に示す様に、排気ガス通路４の内部に配置される加熱部５と、冷却水槽６の内部に配置される冷却部７とを有し、加熱部５と冷却部７とが蒸気流路と液還流路とで環状に連結されている。

加熱部５は、流体通路を形成する複数本のチューブ５ａと、この複数本のチューブ５ａに連通する一組のヘッダ５ｂ、５ｃと、チューブ５ａの外壁に接触して取り付けられる伝熱用フィン５ｄ等より構成される。この加熱部５は、チューブ５ａの内部に貯留される液相状態の作動流体（作動液）と、排気ガス通路４を流れる排気ガスとの熱交換を行うものであり、一組のヘッダ５ｂ、５ｃ間に複数本のチューブ５ａを略等間隔に並列に配列して構成され、隣合うチューブ５ａとチューブ５ａとの間にそれぞれ伝熱用フィン５ｄが配置されている。具体的には、エンジン冷却水を冷却するためのラジエータ等と同様の構造である。

上記の加熱部５には、５００℃以上で窒化および酸化する特性（ゲッター作用）を有する材料（ゲッター材）が用いられている（図４〜図６参照）。なお、ゲッター材には、ニオブ、チタン、タンタル、ジルコニウム、ニッケル、クロム、タングステン、及びこれらの元素を含む材料（例えばニオブ入りステンレス）を使用できる。この実施例１では、加熱部５を構成するチューブ５ａの材料にニオブ入りステンレスが用いられている。
冷却部７は、流体通路を形成する複数本のチューブ７ａと、この複数本のチューブ７ａに連通する一組のヘッダ７ｂ、７ｃ等より構成される。この冷却部７は、チューブ７ａの内部を流れる気相状態の作動流体（蒸気）と、冷却水槽６の内部を流れるエンジン冷却水との熱交換を行う。冷却水槽６は、２本の接続パイプ７ｄを介してエンジンの冷却水回路（図示せず）に接続されている。

加熱部５と冷却部７は、両者のヘッダ５ｂ、５ｃ、７ｂ、７ｃを通じて環状に連結されている。具体的には、加熱部５の一方（図示上側）のヘッダ５ｂと、冷却部７の一方のヘッダ７ｂとが連結され、加熱部５の他方（図示下側）のヘッダ５ｃと、冷却部７の他方のヘッダ７ｃとが連結されている。これにより、加熱部５で排気ガスより受熱して沸騰した蒸気は、加熱部５の一方のヘッダ５ｂから冷却部７の一方のヘッダ７ｂへ流入し、冷却部７でエンジン冷却水に放熱して凝縮した作動液は、冷却部７の他方のヘッダ７ｃから加熱部５の他方のヘッダ５ｃへ流入することができる。
なお、加熱部５の一方のヘッダ５ｂと冷却部７の一方のヘッダ７ｂとで蒸気流路が形成され、加熱部５の他方のヘッダ５ｃと冷却部７の他方のヘッダ７ｃとで液還流路が形成される。

モード切換弁３は、例えば、冷却部７の他方のヘッダ７ｃに組み込まれており、この他方のヘッダ７ｃに流れ込む作動液の圧力に応じて変位するダイアフラム３ａと、このダイアフラム３ａの変位に連動して液還流路を開閉できる弁体３ｂとを有するダイアフラム弁である。
このモード切換弁３は、作動流体によって加熱部５より輸送された熱を冷却部７で回収する熱回収モードと、加熱部５から冷却部７への熱輸送を遮断する熱遮断モードとを切り換えることができる。つまり、作動流体の圧力とダイアフラム室３ｃに導入される圧力（例えば大気圧）との差圧がダイアフラム弁の設定圧力より低くなると、ダイアフラム３ａが図示左側へ変位して弁体３ｂが液還流路を開くことにより、熱回収モードとなる。また、作動流体の圧力とダイアフラム室３ｃに導入される圧力との差圧がダイアフラム弁の設定圧力より高くなると、ダイアフラム３ａが図示右側へ変位して弁体３ｂが液還流路を閉じることにより、熱遮断モードとなる。

次に、排熱回収装置１の作動を説明する。
上記の排熱回収装置１は、エンジン冷却水の温度（以下、冷却水温と言う）が低い時に、排気ガスからエンジン冷却水に熱回収を行い、冷却水温が高い時に熱遮断する。つまり、冷却水温が低い時（例えば７０℃以下）は、ダイアフラム３ａに作用する作動液の圧力が低く、大気圧との差圧がダイアフラム弁の設定圧力より低いため、モード切換弁３が開弁状態となって熱回収モードが設定される。また、冷却水温が上昇して、ダイアフラム３ａに作用する作動液の圧力が高くなると、大気圧との差圧がダイアフラム弁の設定圧力より高くなり、モード切換弁３が閉弁状態となって熱遮断モードが設定される。

１）熱回収モード
ヒートパイプ２に封入された作動流体は、図２に示す様に、加熱部５で排気ガスより受熱して沸騰した後、蒸気流路（加熱部５の一方のヘッダ５ｂ→冷却部７の一方のヘッダ７ｂ）を通って冷却部７に流れ込み、冷却部７でエンジン冷却水に蒸発潜熱を放出して凝縮する。凝縮した作動液は、液還流路（冷却部７の他方のヘッダ７ｃ→加熱部５の他方のヘッダ５ｃ）を通って加熱部５に還流する。この作動流体の蒸発と凝縮の相変化が連続的に行われることにより、排気ガスの熱がエンジン冷却水に効率良く回収される。作動流体の蒸発潜熱を吸収して昇温したエンジン冷却水は、エンジンの暖機あるいは暖房用の熱源等に利用される。
この熱回収モードでは、加熱部５から冷却部７へ連続して熱輸送されるため、加熱部５の温度（チューブ５ａの内側の表面温度）は、さほど上昇することはなく、例えば３００℃以下である。

２）熱遮断モード
加熱部５と冷却部７との間で作動流体の循環が停止することにより、加熱部５から冷却部７への熱輸送が遮断される。これにより、図３に示す様に、作動液が冷却部７に貯留されるため、加熱部５の温度が排気ガスの温度と略同じ５００〜８００℃まで上昇する。その結果、加熱部５に用いられるゲッター材の作用（ゲッター作用）により、ヒートパイプ２の内部に発生した窒素及び酸素が除去される。

（実施例１の効果）
上記の排熱回収装置１では、ヒートパイプ２の加熱部５に用いられるゲッター材の作用（ゲッター作用）によって窒素及び酸素を除去するので、特許文献１に示される公知技術の様に、ヒートパイプ２の封止部に切り込みを入れる必要がない。その結果、ヒートパイプ２から作動流体が流出することはなく、性能低下を招く恐れはない。
また、特許文献２に示される不凝縮ガス除去装置では、水蒸気から不凝縮ガスを分離させる必要があるため、装置全体が大型化するが、実施例１に示す排熱回収装置１では、気相流体から窒素及び酸素を分離させる必要はなく、そのための容器も不要であることから、装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。

なお、加熱部５にゲッター材を用いた例を以下に記載する。
ａ）図４に示す様に、加熱部５の内部にゲッター材８を配置する。この場合、ヒートパイプ２の容器をゲッター材８で構成する必要はなく、加熱部５に使用されるチューブ５ａの内部にゲッター材８を配置するだけで窒素及び酸素を除去できる。
ｂ）図５に示す様に、加熱部５をゲッター材８で構成する。この場合、加熱部５に使用されるチューブ５ａをゲッター材８で構成するものであるが、チューブ５ａの内壁のみゲッター材８で構成することもできる。つまり、高温の排気ガスに晒されるチューブ５ａをゲッター材８で構成できない場合には、ゲッター材８で構成された内壁と、ゲッター材８以外の材質（高温の排気ガスに耐えられる材質）で構成された外壁とを貼り合わせて使用することもできる。
ｃ）図６に示す様に、加熱部５の内面をゲッター材８でコーティングする。この場合も、上記ｂ）と同様、高温の排気ガスに晒されるチューブ５ａをゲッター材８で構成できない場合に、チューブ５ａの内部にゲッター材８を配置することで窒素及び酸素を除去できる。

図７は排熱回収装置１の構成を模式的に示した断面図である。
実施例１に記載した排熱回収装置１は、熱回収モードと熱遮断モードとを切り換えるモード切換弁３を備えているが、この実施例２に示す排熱回収装置１は、常時熱回収を行うタイプであり、例えば、図７に示す様に、ヒートパイプ２の内部空間に連通する連通容器９を備え、この連通容器９にゲッター材８が用いられている。
連通容器９は、排気ガス通路４の内部に配置されて、排気ガス通路４を流れる排気ガスに晒されると共に、ヒートパイプ２の内部で作動流体が沸騰して蒸気となる空間（主に加熱部５）に連通管１０を介して連通している。

上記の構成を有する排熱回収装置１は、実施例１に記載したモード切換弁３を有していないため、常時、排気ガスより熱回収が行われる。また、ヒートパイプ２の内部に発生した窒素及び酸素は、加熱部５で沸騰した蒸気の一部と共にヒートパイプ２から連通容器９の内部に流入し、その連通容器９に用いられるゲッター材８が排気ガスにより５００℃以上に加熱されることで、ゲッター材８の作用（ゲッター作用）により除去される。
この実施例２に示す排熱回収装置１においても、実施例１と同じく、ヒートパイプ２から作動流体が流出することはなく、性能低下を招く恐れはない。また、ヒートパイプ２に連通する連通容器９を１つ設けるだけで良いので、特許文献２に示される不凝縮ガス除去装置と比較した場合に、装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。

なお、図７に示す構成では、ヒートパイプ２と連通容器９とを連通管１０によって接続しているが、例えば、図８に示す様に、連通容器９をヒートパイプ２に隣接して配置することにより、ヒートパイプ２と連通容器９とを繋ぐ連通管１０を廃止することもできる。 また、図７及び図８に示す排熱回収装置１は、実施例１と同じく、ループ構造のヒートパイプ２を使用しているが、例えば、図９に示す様に、一般的な単管タイプのヒートパイプ２を使用することもできる。
連通容器９にゲッター材８を用いる例としては、ａ）連通容器９の内部にゲッター材８を配置する、ｂ）連通容器９をゲッター材８で構成する、ｃ）連通容器９の内面をゲッター材８でコーティングする等がある。

（他の実施例）
実施例１に記載したヒートパイプ２は、加熱部５及び冷却部７が一体ろう付けによって製造される。つまり、加熱部５を構成する各チューブ５ａは、例えば、プレス成形された２枚の成形品をろう材で接合して形成される。そこで、加熱部５のチューブ５ａを接合するろう材にゲッター材８（例えば、チタン入りのニッケルろう材）を使用することにより、そのゲッター材８の作用（ゲッター作用）によって窒素及び酸素を除去することもできる。
また、加熱部５を構成する各チューブ５ａの内部に伝熱促進のためのインナフィンを挿入する場合には、そのインナフィンをゲッター材８で構成することもできる。

さらに、ヒートパイプ２の内部にウィックを配置する場合は、そのウィックをゲッター材８で構成することもできる。なお、ウィックは、毛細管力により液相流体を吸い上げて加熱部５の濡れ性を向上させる作用を有し、例えば、焼結体、メッシュ、多孔体、発泡体等が使用される。
実施例１に記載したモード切換弁３は、ダイアフラム３ａの変位に応じて弁体３ｂが開閉動作するダイアフラム弁であるが、例えば、弁体３ｂの開閉動作を電気信号によって制御できる電磁弁を採用しても良い。あるいは、モード切換弁３を手動操作できる構成でも良い。

排熱回収装置の正面図である。 熱回収モード時の作動を説明する排熱回収装置の正面図である。 熱遮断モード時の作動を説明する排熱回収装置の正面図である。 排熱回収装置の構成を模式的に示した断面図である（実施例１）。 排熱回収装置の構成を模式的に示した断面図である（実施例１）。 排熱回収装置の構成を模式的に示した断面図である（実施例１）。 排熱回収装置の構成を模式的に示した断面図である（実施例２）。 排熱回収装置の構成を模式的に示した断面図である（実施例２）。 排熱回収装置の構成を模式的に示した断面図である（実施例２）。 従来技術に係る不凝縮ガス除去装置の概略図である。

符号の説明

１ 排熱回収装置
２ ヒートパイプ
３ モード切換弁
５ ヒートパイプの加熱部
７ ヒートパイプの冷却部
８ ゲッター材
９ 連通容器

Claims (15)

1. 内部に作動流体が封入され、この作動流体の蒸発と凝縮により加熱部から冷却部へ熱輸送するループ式のヒートパイプと、
   このヒートパイプを用いて排気ガスの熱を回収する熱回収モードと、前記加熱部から前記冷却部への熱輸送を遮断する熱遮断モードとを切り換えるモード切換弁とを備え、
   前記ヒートパイプは、少なくとも前記加熱部に５００℃以上で窒化または酸化する特性（ゲッター作用と呼ぶ）を有する材料（ゲッター材と呼ぶ）が用いられていることを特徴とする排熱回収装置。
2. 内部に作動流体が封入され、この作動流体の蒸発と凝縮により加熱部から冷却部へ熱輸送するヒートパイプと、
   このヒートパイプの内部で作動流体が蒸発して気相状態となる空間に連通して設けられ、且つ排気ガスより受熱する連通容器とを備え、
   この連通容器には、５００℃以上で窒化または酸化する特性（ゲッター作用と呼ぶ）を有する材料（ゲッター材と呼ぶ）が用いられていることを特徴とする排熱回収装置。
3. 請求項１または２に記載した排熱回収装置において、
   前記ヒートパイプは、前記加熱部の内部にゲッター材が配置されていることを特徴とする排熱回収装置。
4. 請求項１または２に記載した排熱回収装置において、
   前記ヒートパイプは、前記加熱部の内壁にゲッター材が使用されていることを特徴とする排熱回収装置。
5. 請求項１または２に記載した排熱回収装置において、
   前記ヒートパイプは、前記加熱部の内面がゲッター材でコーティングされていることを特徴とする排熱回収装置。
6. 請求項２に記載した排熱回収装置において、
   前記連通容器の内部にゲッター材が配置されていることを特徴とする排熱回収装置。
7. 請求項２に記載した排熱回収装置において、
   前記連通容器の内壁にゲッター材が使用されていることを特徴とする排熱回収装置。
8. 請求項２に記載した排熱回収装置において、
   前記連通容器の内面がゲッター材でコーティングされていることを特徴とする排熱回収装置。
9. 請求項１〜８に記載した何れかの排熱回収装置において、
   前記ヒートパイプは、作動流体を封入する容器が、複数の構成部品をろう材で接合して形成され、且つ前記ろう材にはゲッター材が使用されていることを特徴とする排熱回収装置。
10. 請求項１〜９に記載した何れかの排熱回収装置において、
    前記ヒートパイプは、作動流体を封入する容器内の少なくとも前記加熱部に伝熱促進のためのインナフィンが配置され、そのインナフィンがゲッター材で構成されていることを特徴とする排熱回収装置。
11. 請求項１〜１０に記載した何れかの排熱回収装置において、
    前記ヒートパイプは、作動流体を封入する容器の内部にウィックが配置され、そのウィックがゲッター材で構成されていることを特徴とする排熱回収装置。
12. 請求項１〜１１に記載した何れかの排熱回収装置において、
    ゲッター材は、ニオブ、チタン、タンタル、ジルコニウム、ニッケル、クロム、タングステン、及びこれらの元素を含む材料であることを特徴とする排熱回収装置。
13. 請求項１〜１２に記載した何れかの排熱回収装置において、
    前記ヒートパイプを用いて前記冷却部に輸送された熱をエンジン冷却水に回収することを特徴とする排熱回収装置。
14. 請求項１に記載した排熱回収装置において、
    前記モード切換弁は、作動流体の圧力に応じて変位するダイアフラムを有し、このダイアフラムの変位に連動して前記加熱部と前記冷却部との間を開閉するダイアフラム弁であることを特徴とする排熱回収装置。
15. 請求項１に記載した排熱回収装置において、
    前記モード切換弁は、前記加熱部と前記冷却部との間を開閉可能に設けられ、その開閉動作を電気信号によって制御される電磁弁であることを特徴とする排熱回収装置。
    

Images