JP2019147514A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】排気ガスの熱を暖房に効率よく利用でき、居住性も良好に確保できる車両を提供する。【解決手段】キャビンの外に搭載されたエンジンと、キャビンの下側を通過する排気管９と、キャビンに配置された空調装置７と、空調装置に取り付けられた凝縮器、排気管９に取り付けられた蒸発器、並びにこれら凝縮器及び蒸発器に接続されて作動液を循環させる循環配管４１を有するヒートパイプサイクル４０と、を備える。循環配管４１のうち、キャビンに沿って延びる部分が、キャビンを構成する隔壁１０の外方に配置されている。【選択図】図５

Description

開示する技術は、車室の暖房にヒートパイプの技術を利用した車両（自動車）に関する。

一般に、ヒートパイプとは、内部を減圧した管体に少量の作動液を封入したものをいう。ヒートパイプで、作動液の蒸発と凝縮とを異なる部位で発生させる。そうすることで、作動液が移動し、熱の移動が行える。従って、ヒートパイプは、ヒートポンプと異なり、熱の移動に、ポンプ等の駆動力を要しない。

図１に、ヒートパイプの技術を利用した熱移動サイクル（ヒートパイプサイクル１００）の基本的な構成を示す。例示のヒートパイプサイクル１００は、蒸発器１０１、凝縮器１０２、及びこれらを接続する循環配管１０３で構成されている。凝縮器１０２は、蒸発器１０１よりも高位置に配置される。循環配管１０３は、蒸発器１０１及び凝縮器１０２の各々の上部に接続された、送液用の第１管部１０３ａと、蒸発器１０１及び凝縮器１０２の各々の下部に接続された、返液用の第２管部１０３ｂと、で構成されている。

ヒートパイプサイクル１００の内部は高度に減圧されていて、その内部に適量の作動液（水溶液、アルコール、冷媒等）が封入されている。それにより、蒸発器１０１の下部や第２管部１０３ｂの内部に、作動液が貯留される。

蒸発器１０１に熱が供給されると、その熱によって作動液が気化する。気化によって発生した作動液の蒸気は第１管部１０３ａを通って凝縮器１０２に移動する。凝縮器１０２に移動した作動液の蒸気は、凝縮器１０２で放熱して液化する。液化した作動液は、作動液の蒸気圧や重力の作用により、第２管部１０３ｂを通って蒸発器１０１に移動する。このような蒸発器１０１での吸熱と凝縮器１０２での放熱とにより、作動液がヒートパイプサイクル１００を循環し、熱の移動が行われる。

ヒートパイプの技術を利用した先行技術としては、例えば特許文献１〜特許文献３がある。

特許文献１には、ヒートパイプの技術を利用して、即効で暖房できる暖房装置が開示されている。具体的には、その暖房装置は、高温になったエンジンの冷却水（温水）の一部を保温タンク７に蓄え、冷却水の温度が低い時に、蓄えた温水の熱を利用して暖房が行えるように構成されている。保温タンク７の上流側の温水路８に、プリタンク９が設けられていて、このプリタンク９の内部に、ヒートパイプ１７の第１凝縮部２０が設置されている。ヒートパイプ１７の蒸発部１９は、排気管１８の周囲に設置されている。

保温タンク７及びヒートパイプ１７の内部が異常高圧になるのを防止するため、ヒートパイプ１７に、車外に放熱する第２凝縮部２４が設けられている。保温タンク７の温度が所定温度以上になると、第１凝縮部２０から第２凝縮部２４に管路が切り替わる。

特許文献２には、電気自動車に搭載されたインバータ回路２のパワートランジスタ１０を冷却するために、ヒートパイプの技術を利用した冷却装置３が開示されている。具体的には、インバータ回路２が、車室下方の、ボディ１の床面上に配置されている。冷却装置３の受熱部４が、そのインバータ回路２のパワートランジスタ１０に設置され、冷却装置３の放熱部５が、車室前方の高位置に配置されている。そして、受熱部４と放熱部５とを接続する放熱経路６及び帰還経路７は、ボディ１の床面上に配置されている。

特許文献３には、ヒートパイプの技術を利用して、排気ガスの熱でエンジンの暖気を促進させる排気熱回収器が開示されている。具体的には、排気熱回収器は、排気管１００の内部に配置された蒸発部１と、エンジンの冷却水の経路に配置された凝縮部２と、これらを接続する蒸発側連結部７１及び凝縮側連結部７２と、を有している。

凝縮部２は、蒸発部１と隣接するように、排気管１００の近くに配置されている。排気熱回収器の作動流体が凍結した時に、その融解を促進するため、凝縮側連結部７２を排気管１００に接触させている。

特開昭６１−２９５１１８号公報 特開２０１２−２５５６２４号公報 特開２００９−３６４０６号公報

特許文献１では、ヒートパイプの技術を利用して、排気ガスの熱を車室の暖房に利用している。しかし、蓄えた温水の熱を利用して暖房する仕組みを前提としているため、特許文献１の暖房装置は、規模が大きく構造も複雑である。また、暖房装置専用の部材を新たに設置する必要がある。しかも、保温タンク等、設置に大きなスペースを要する部材もある。

従って、特許文献１の暖房装置を既存の自動車に適用するのは容易でない。また、特許文献１の暖房装置では、排気ガスの熱を暖房に直接利用するのではなく、冷却水の加熱に利用する。従って、熱効率の点でも不利がある。

更に、特許文献１の暖房装置では、ヒートパイプサイクルの騒音が考慮されていないため、居住性を損なうおそれがある。

そこで開示する技術の目的は、排気ガスの熱を暖房に効率よく利用でき、居住性も良好に確保できる車両を提供することにある。

ここで開示する技術は、車室の暖房が可能な車両に関する。

前記車両は、前記車室の外に搭載されて動力を発生させる内燃機関と、前記車室の下側を通過して、前記内燃機関で発生する排気ガスを排出する排気管と、前記車室の内部に臨むように配置され、当該車室の内部に風を吹き出す空調装置と、前記空調装置に取り付けられた凝縮器、前記排気管に取り付けられた蒸発器、並びにこれら凝縮器及び蒸発器に接続されて作動液を循環させる循環配管を有するヒートパイプサイクルと、を備える。そして、前記循環配管のうち、前記車室を区画する区画壁周辺に沿って延びる部分が、前記車室を構成する隔壁の外方に配置されている。

この車両によれば、車室の内部に風を吹き出す空調装置に凝縮器が取り付けられている。内燃機関で発生する高温の排気ガスを排出する排気管に蒸発器が取り付けられている。そして、これら凝縮器及び蒸発器は、作動液が循環する循環配管によって接続されている。すなわち、排気ガスの熱を空調機に移動させるヒートパイプサイクルが、この車両には設けられている。

従って、この車両によれば、排気ガスの熱を直接的に利用して、車室の暖房が効率よく行える。

ところが、このようなヒートパイプサイクルは、騒音の問題がある。すなわち、蒸発器では、作動液が熱交換によって気化する。作動液が気化すると、その体積は一気に増加する。その急激な内圧変動により、循環配管で異音（金属音）が発生する。その異音が車室に伝わると、搭乗者に、違和感や不快感を与えるおそれがある。

通常、排気管の大部分は、車室に沿って配置されている場合が多い。そのため、循環配管で発生する異音は、車室に伝わり易い。そこで、この車両では、循環配管のうち、車室に沿って延びる部分は、車室を構成する隔壁の外方に配置した。

それにより、異音が車室に伝わるのが隔壁によって遮断される。そのため、搭乗者に異音が伝わり難くなり、良好な居住性も確保できる。

循環配管を隔壁の外方に配置することで、循環配管に結露が発生しても、その液滴は車外に滴下する。従って、車内の結露も抑制できる。

前記車両はまた、前記循環配管が、硬質部材で構成された硬質配管と、軟質部材で構成された軟質配管と、を有している、としてもよい。

空調装置は車室の内部と直に通じている。そのため、空調装置に取り付けられた凝縮器と接続される循環配管を、硬質な硬質配管のみで構成すると、異音が循環配管を通じて車室の内部に伝わるおそれがある。

それに対し、循環配管の一部が、軟質な軟質配管で構成されていると、循環配管を通じて車室の内部に異音が伝わるのを緩和できる。

前記車両はまた、前記循環配管が、前記蒸発器で気化した前記作動液を前記凝縮器に送る第１配管と、前記凝縮器で液化した前記作動液を前記蒸発器に送る第２配管と、を有し、前記第１配管の少なくとも一部が、前記排気管に沿って延びている、としてもよい。

循環配管が長くなると、熱輸送効率の低下、循環配管の耐久性の低下などを招くおそれがある。すなわち、第１配管を流れる作動液の蒸気が、放熱して液化し易くなるため、熱輸送効率が低下する。

それに対し、第１配管の少なくとも一部が、排気管に沿って延びていれば、第１配管は、排気管が放出する輻射熱を受けて放熱が抑制される。従って、第１配管が長くなっても、熱輸送効率の低下を低減できる。

そして、第１配管が車室の下の外側にあっても、排気管に沿って配置することで、走行時に跳ね上げられる石などの異物が第１配管に衝突することも抑制できる。従って、第１配管が長くなっても、第１配管の耐久性の低下を低減できる。

前記車両はまた、前記隔壁の、前記車室の下部を構成している部分に、前記排気管を収容する凹部が設けられ、前記第１配管が、前記排気管よりも前記凹部の奥に配置されている、としてもよい。

すなわち、車室の下部を構成している隔壁の凹部に排気管が収容されていて、第１配管は、排気管よりも凹部の奥に配置されている。従って、排気管が発する熱により、第１配管の放熱が抑制され、よりいっそう熱輸送効率の低下を低減できる。よりいっそう循環配管の耐久性の低下も低減できる。

開示する技術によれば、排気ガスの熱を暖房に効率よく利用でき、良好な居住性も確保できる。

ヒートパイプサイクルの概要を説明するための図である。 開示する技術を適用した車両の一例を示す概略図である。 空調装置の構成を示す概略図である。 空調装置の要部を示す概略斜視図である。 車室を構成している隔壁の前下側部分を示す概略斜視図である。 図５における矢印Ａの方向から見た部分の概略斜視図である。 図５における矢印Ｂの方向から見た部分の概略図である。 排気管、ヒートパイプサイクル等、車両の要部を上方から見た概略図である。 排熱回収機構を示す概略斜視図である。 排熱回収通路の概略断面図である。 図１０における矢印Ｃ−Ｃ線での概略断面図である。 熱回収部における作動液と排気ガスとの熱交換を説明するための図である。 熱回収部における作動液と排気ガスとの熱交換を説明するための図である。

以下、開示する技術の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

図２に、開示する技術を適用した自動車１（車両）を例示する。この自動車１では、ガソリンを燃料とするエンジン２（内燃機関）が搭載されている。ガソリンの燃焼で動力が発生し、自動車１は走行する。自動車１のボディ３の前後方向（自動車１が直進する方向に対しての前後の方向、以下同様）の中間部位に、搭乗者が乗り込むキャビン４（車室）が配置されている。そのキャビン４の前方に、エンジンルーム５（機関室）が配置されている。

エンジンルーム５には、前輪を駆動するエンジン２が設置されている。すなわち、本実施形態では、一般的な前輪駆動（いわゆるＦＦ方式）の自動車１を例示している。エンジン２の前方には、エンジン２の冷却水（単に冷却水ともいう）を冷却するラジエータ６、及び空調装置７の冷媒を冷却するコンデンサ８が配置されている。

空調装置７は、キャビン４の前側の車幅方向かつ車高方向の中間部位から、キャビン４の内部に臨むように配置されている。空調装置７は、デフロスター（ＤＥＦ）としても利用される。そのため、空調装置７は、キャビン４の前側上部を区画しているフロントガラス３ａの直下に配置されている。空調装置７は、搭乗者の操作に応じて、キャビン４の各所に配置された吹出口から、温度調節された風（冷風又は温風）を吹き出す。それにより、キャビン４は、冷房及び暖房が可能となっている。

図３、図４に、空調装置７の主な構造を示す。空調装置７の内部には、空気が流れる空調ダクト７０が形成されている。空調ダクト７０の上流端には、１つの導入口７０ａが設けられ、空調ダクト７０の下流端には、ＤＥＦを含む複数（図例では３つ）の導出口７０ｂが、開閉可能な状態で設けられている。これら導出口７０ｂが、上述した吹出口に連通している。この空調ダクト７０の内部に、エバポレータ７１、第１ヒータコア７２、第２ヒータコア７３、及びエア混合チャンバ７４が、上流側から順に配置されている。

空調装置７の側方には、空調装置７に空気を送り込むブロワ７５が付設されている（図５も参照）。ブロワ７５は、空調装置７の作動時に駆動され、外気、又はキャビン４の内部の空気を、導入口７０ａを通じて空調装置７に送り込む。エバポレータ７１は、図４に示す、冷媒配管７６を介してコンデンサ８と接続されている。必要に応じて、エバポレータ７１とコンデンサ８との間を、コンプレッサ（不図示）の動力によって冷媒が循環する。コンデンサ８で冷却された冷媒が、エバポレータ７１で吸熱することにより、空調装置７に導入された空気は、冷却及び乾燥される。

第１ヒータコア７２は、図４に示す、冷却水配管７７を介してエンジン２及びラジエータ６と接続されている。エンジン２の作動時には、冷却水が、冷却水配管７７を通じて、ラジエータ６、エンジン２、及び第１ヒータコア７２を循環する。その際、冷却水の温度は高温になるため、第１ヒータコア７２で冷却水と熱交換することにより、第１ヒータコア７２を通過する空気は加熱される。

第２ヒータコア７３は、ヒートパイプサイクル４０の凝縮器を構成している（ヒートパイプサイクル４０、第２ヒータコア７３については後述）。第２ヒータコア７３は、第１ヒータコア７２を通過した空気が通過するように、第１ヒータコア７２の下流側に近接して配置されている。エンジン２の作動時に、第１ヒータコア７２を通過した空気が、必要に応じて、第２ヒータコア７３で加熱される。

図３に示すように、第１ヒータコア７２の近傍には、揺動可能なエア混合ドア７８が配置されている。エア混合ドア７８が揺動することで、第１ヒータコア７２の上流側で、エバポレータ７１を通過した空気の一部又は全部が、第１ヒータコア７２及び第２ヒータコア７３をバイパスして流れるように構成されている。

空調装置７の作動時には、第１ヒータコア７２及び第２ヒータコア７３をバイパスした空気、及び第１ヒータコア７２及び第２ヒータコア７３を通過した空気は、エア混合チャンバ７４で混合されて温度調節される。エア混合チャンバ７４で混合された空気は、各導出口７０ｂ及び各吹出口を通じてキャビン４の内部に吹き出される。

図２に示すように、ガソリンの燃焼によってエンジン２で発生する排気ガスは、エンジン２に接続された排気管９を通じて、自動車１の後部から排出される。排気管９は、キャビン４の下側を通過して、エンジンルーム５から後方に延び、その末端が自動車１の後方に臨むように、ボディ３に配置されている。

図５に、空調装置７及び排気管９とともに、キャビン４を区画している隔壁（区画壁）１０の前下側部分を示す。隔壁１０は、ボディ３と一体に設けられるパネル部材や補強部材で構成されており、ダッシュパネル１０ａ（ダッシュロアパネル）、フロアパネル１０ｂ、クロスメンバ１０ｃなどを有している。

ダッシュパネル１０ａは、車幅方向に拡がって車高方向の中間位置から下方を覆うように設置されている。それにより、ダッシュパネル１０ａは、ボディ３の内部にあって、キャビン４の前下部とエンジンルーム５とを区画している。空調装置７は、ダッシュパネル１０ａの内側（キャビン４のある側）の壁面に取り付けられている。

フロアパネル１０ｂは、ダッシュパネル１０ａの下部に連なり、後方に向かって略水平に拡がっている。それにより、フロアパネル１０ｂは、キャビン４の下部を構成している。ダッシュパネル１０ａは、キャビン４と車外とを区画している。ダッシュパネル１０ａの下面は、車外に臨んでいる。

フロアパネル１０ｂの車幅方向の中央部には、前後方向に延びるトンネル部１１（凹部）が設けられている。トンネル部１１は、キャビン４の側に向かって凹んでいる。図６に示すように、トンネル部１１の前端部は、ダッシュパネル１０ａの下部に連なっている。それにより、トンネル部１１の前端部は、ダッシュパネル１０ａの前方のエンジンルーム５に開放されている。

トンネル部１１を横切って車幅方向に延びるように、クロスメンバ１０ｃが、フロアパネル１０ｂの上面に設けられている（図５参照）。クロスメンバ１０ｃは、閉断面構造を形成し、ボディ３の剛性を強化している。

図７にも示すように、排気管９は、キャビン４の下側を前後方向に延びている。排気管９は、トンネル部１１に収容されている。すなわち、排気管９のほとんどが、フロアパネル１０ｂの最下面より上方に位置している。排気管９の前端部分は、ダッシュパネル１０ａに沿うように上方に向かって湾曲し、エンジン２の排気経路に接続されている。

排気管９の前後方向の中間部位には、排気処理装置が付設されている。排気処理装置の多くは、例えば、三元触媒、パーティクルフィルター（ＰＦ）などを含み、ＮＯｘや煤など、排気ガスに含まれる有害物質を除去する機能を有している。

この自動車１では、排気処理装置として、キャビン４の下側に位置する排気管９の中間部位に、三元触媒を含むアンダーフットキャタ１２が配置されている。排気管９の末端部位には、サイレンサ１３が配置されている（図２参照）。そして、排気管９の、アンダーフットキャタ１２の下流側の部位であって、サイレンサ１３の上流側の部位に、排熱回収機構２０が設けられている。

（排熱回収機構２０）
図８、図９にも示すように、排熱回収機構２０は、排気管９を二股に分岐する排熱回収通路２１及びバイパス通路２２と、切替バルブ２３とを有している。切替バルブ２３は、これら排熱回収通路２１及びバイパス通路２２の上流側に位置する分岐部位に設置されている。排熱回収通路２１及びバイパス通路２２は、車幅方向に並んだ状態で、トンネル部１１に収容されている。

切替バルブ２３は、排気ガスが流れる経路を、排熱回収通路２１及びバイパス通路２２のいずれか一方に切り替える。すなわち、切替バルブ２３は、排気ガスが排熱回収通路２１を流れる熱回収位置と、排気ガスがバイパス通路２２を流れる熱不回収位置とに切り替える。無通電時の切替バルブ２３は、熱不回収位置に位置するように構成されている。排熱回収通路２１には、熱回収部２５が設けられている。

図１０に、排熱回収通路２１（概略断面図）を示す。排熱回収通路２１は、上流側絞り部２４、熱回収部２５、下流側絞り部２６、を有している。上流側絞り部２４及び下流側絞り部２６は、流路断面が緩やかに小さくなるように形成されていて、熱回収部２５を流れる排気ガスの流速や乱れを緩和する。従って、これら上流側絞り部２４及び下流側絞り部２６により、熱回収部２５での熱交換が安定する。

熱回収部２５は、断面が略矩形に形成されている。熱回収部２５の内部には、熱回収器３０が配置されている。熱回収部２５により、後述するヒートパイプサイクル４０の蒸発器が構成されている。

図１１にも示すように、熱回収器３０は、直方体状の部材からなり、一対のパイプサポート３１，３１と、複数のガスパイプ３２とを有している。各ガスパイプ３２は、中空薄板状の金属製パイプからなる。ガスパイプ３２の内部は、襞状に折れ曲がった金属板（コルゲートフィン）で仕切られている。

各パイプサポート３１は、略矩形の金属板からなる。２つのパイプサポート３１，３１は、互いに間隔を隔てて、熱回収部２５の内部に配置されている。各パイプサポート３１は、排気ガスの流れる方向（ガス流方向ともいう、図１０に白抜き矢印で示す）に面するように配置されている。各パイプサポート３１の外周は、熱回収部２５の内面に、隙間無く固定されている。それにより、各パイプサポート３１の周囲は密閉されている。

各ガスパイプ３２の両端部は、２つのパイプサポート３１，３１に一体的に取り付けられている。各ガスパイプ３２は、各パイプサポート３１を貫通している。各ガスパイプ３２は、互いに僅かな隙間を隔てて平行するように、両パイプサポート３１の間に配置されている。それにより、隣接するガスパイプ３２の間には、上下方向に平行して延びる複数の枝流路３３が形成されている。

熱回収部２５の上部には、液混合室３４が設けられている。液混合室３４は、熱回収器３０の上方に拡がるように形成されている。それにより、各枝流路３３は、ガス流方向の全域にわたって、液混合室３４と連通している。液混合室３４におけるガス流方向の上流側の部位には、上方に突出して幅方向に延びた上側接続室３５が形成されている。この上側接続室３５の前面に、液流出口３６（第１接続部）が設けられている。液流出口３６は、上側接続室３５における幅方向の一端側に偏った部位に配置されている。

熱回収部２５の下部には、下方に突出して幅方向に延びた下側接続室３７が形成されている。各枝流路３３は、ガス流方向の下流側の一部の領域だけを介して、下側接続室３７と連通している。この下側接続室３７における幅方向の他端側（液流出口３６とは反対側）の側面に、液流入口３８（第２接続部）が設けられている。

（ヒートパイプサイクル４０）
この自動車１には、排気ガスの熱をキャビン４の暖房に効率よく利用できるように、ヒートパイプサイクル４０が設けられている。ヒートパイプサイクル４０は、ヒートパイプの技術を利用した熱移動サイクルである。ヒートパイプサイクル４０は、第２ヒータコア７３及び熱回収部２５と、これら第２ヒータコア７３及び熱回収部２５に接続された循環配管４１と、を有している。

第２ヒータコア７３、熱回収部２５、及び循環配管４１の各々の内部は連通している。それにより、これらの内部には、互いに連なって密閉された空間（熱移動空間）が形成されている。熱回収部２５では、下側接続室３７、枝流路３３、液混合室３４、及び上側接続室３５により、熱移動空間が形成されている。

熱移動空間の内部は高度に減圧されている。そして、熱移動空間の内部には、適量の作動液（水溶液、アルコール、冷媒等）が封入されている。それにより、第２配管４１ｂの一部、下側接続室３７、及び枝流路３３の一部に、作動液が貯留されている。なお、この作動液の液量は一例である。

循環配管４１は、第１配管４１ａと、第２配管４１ｂとを有している。第１配管４１ａは、液流出口３６に接続されている。第２配管４１ｂは、液流入口３８に接続されている。第１配管４１ａを通じて、熱回収部２５で気化した作動液が第２ヒータコア７３に送られる。第２配管４１ｂを通じて、第２ヒータコア７３で液化した作動液が熱回収部２５に送られる。

第２ヒータコア７３は、空調装置７の狭い内部に増設されるため、その容量は小さく設計されている。熱回収部２５も、分岐した状態でトンネル部１１に収容される排熱回収通路２１に設けられるため、その容量は小さく設計されている。作動液の量が多いとそれだけ熱容量が増えるため、循環配管４１も、その容量が小さくなるように、細管で構成されている。すなわち、ヒートパイプサイクル４０は、コンパクトに構成されている。

図６に示すように、ダッシュパネル１０ａにおけるトンネル部１１の上部に隣接した部位には、開口１４が形成されている。図４、図７、図８にも示すように、ダッシュパネル１０ａの内側に、配管接続部７９が設置されている。配管接続部７９は、開口１４を通じて前方のエンジンルーム５に臨んでいる。配管接続部７９は、空調装置７に収容されているエバポレータ７１、第１ヒータコア７２、及び第２ヒータコア７３に接続される配管（冷媒配管７６、冷却水配管７７、循環配管４１）を中継する。

エンジンルーム５に面した配管接続部７９の前面には、第２ヒータコア７３に接続する継手７９ａが設置されている。これら継手７９ａに、熱回収部２５から延びる循環配管４１が接続されている。この実施形態の循環配管４１の主体は、いずれも金属管４２（硬質配管の一例）と、ゴム管４３（軟質配管の一例）とで構成されている。

金属管４２は、熱回収部２５に接続されていて、熱回収部２５からフロアパネル１０ｂの下側を前方に向かって延びている。金属管４２は、排気管９に沿った状態でトンネル部１１に収容されている。特に、第１配管４１ａの金属管４２は、排気管９の上部に沿って延びるように配置されている（図７参照）。すなわち、第１配管４１ａの金属管４２は、排気管９よりもトンネル部１１の奥に配置されている。

第２配管４１ｂの金属管４２は、排気管９の側部に沿って延びるように配置されている。これら金属管４２の前端部は、フロアパネル１０ｂの前端部に位置している。

ゴム管４３の一端は、金属管４２の前端部に接続されている。ゴム管４３は、屈曲された状態で、ダッシュパネル１０ａに沿って延びている。そして、ゴム管４３の他端は、継手７９ａに接続されている。循環配管４１は、ダッシュパネル１０ａ又はフロアパネル１０ｂには支持されず、排気管９と継手７９ａ（配管接続部７９、更には空調装置７）とによって支持されている。

（排熱回収機構２０及びヒートパイプサイクル４０の動作）
常態では、切替バルブ２３は熱不回収位置に位置している。そのため、エンジン２の作動中に発生する排気ガスは、バイパス通路２２を流れて、従来と同様に排気される。従って、ヒートパイプサイクル４０は作動しない。

一方、エンジン２の作動中に搭乗者が空調装置７を操作するなどして、暖房要求があると、切替バルブ２３は、熱回収位置に切り替わる。それにより、排気ガスは、排熱回収通路２１に流れる。排熱回収通路２１に導入された排気ガスは、上流側絞り部２４で流速や乱れが緩和された後、ガスパイプ３２に流入する。

排気ガスがガスパイプ３２を通過する過程で、各枝流路３３に溜まる作動液が排気ガスの熱を吸収して気化し、作動液の蒸気が発生する。作動液の蒸気は、第１配管４１ａを通じて第２ヒータコア７３に移動する。第２ヒータコア７３に移動した作動液の蒸気は、空調装置７に導入される空気に放熱して液化する。第２ヒータコア７３で液化した作動液は、作動液の蒸気圧や重力の作用により、熱回収部２５へ移動する。

すなわち、排気ガスとの熱交換、及び、空調装置７に導入される空気との熱交換により、作動液は、相変化しながら、循環配管４１を通じて、第２ヒータコア７３と熱回収部２５との間を循環する。それにより、排気ガスの熱を直接的に利用して、キャビン４の暖房が行える。

熱回収部２５で作動液が気化すると、その体積は一気に増加する。その急激な内圧変動により、循環配管４１で異音（金属音）が発生する。従って、その異音がキャビン４に伝わると、搭乗者に、違和感や不快感を与えるおそれがある。

そこで、この自動車１では、ヒートパイプサイクル４０で発生する異音によって居住性が損なわれないように、循環配管４１のうち、キャビン４に沿って延びる部分は、キャビン４を区画している隔壁１０（ダッシュパネル１０ａ及びフロアパネル１０ｂ）の外方に配置されている。

キャビン４に沿って延びる循環配管４１を、隔壁１０の内方に配置すると、そこで発生した異音は、そのままキャビン４に伝わる。そのため、搭乗者に違和感や不快感を与え易い。それに対し、キャビン４に沿って延びる循環配管４１を、隔壁１０の外方に配置すれば、異音がキャビン４に伝わるのが隔壁１０によって遮断される。そのため、搭乗者に異音が伝わり難くなり、良好な居住性が確保できる。

また、キャビン４の前下側及び下側に沿って延びる循環配管４１を、隔壁１０の外方に配置することで、循環配管４１に結露が発生しても、その液滴は車外に滴下する。従って、車内に結露水が溜まるおそれがない。

更に、この自動車１では、循環配管４１の主体が、金属管４２とゴム管４３とで構成されている。すなわち、循環配管４１は、空調装置７の内部に配置された第２ヒータコア７３と接続される。空調装置７はキャビン４の内部と直に通じているため、硬質な金属管４２のみで循環配管４１を構成すると、異音が金属管４２を通じてキャビン４の内部に伝わるおそれがある。

それに対し、循環配管４１の一部が、軟質なゴム管４３で構成されていると、循環配管４１を通じてキャビン４の内部に異音が伝わるのを緩和できる。特に、第１配管４１ａは、気化した作動液が流れるため、大きな異音が発生し易い。従って、少なくとも第１配管４１ａは、ダッシュパネル１０ａ及びフロアパネル１０ｂの外方に配置したり、一部をゴム管４３で構成したりするのが好ましい。

この自動車１では、排気管９にアンダーフットキャタ１２が設置されている。アンダーフットキャタ１２が含む三元触媒は、適正に機能させるには所定以上の温度が必要である。従って、熱回収部２５をアンダーフットキャタ１２の上流側に配置すると、アンダーフットキャタ１２の機能が損なわれるおそれがある。

それに対し、この自動車１では、熱回収部２５がアンダーフットキャタ１２の下流側に配置されている。従って、ヒートパイプサイクル４０で排熱を利用しても、アンダーフットキャタ１２の機能を維持できる。

一方、アンダーフットキャタ１２など、排熱の利用によって影響を受ける装置が排気管９に設置されている場合に、その装置の下流側に熱回収部２５を配置すると、循環配管４１が長くなる。循環配管４１が長くなると、熱輸送効率の低下、循環配管４１の耐久性の低下などを招くおそれがある。

すなわち、第１配管４１ａを流れる作動液の蒸気が、放熱して液化し易くなるため、熱輸送効率が低下する。それに対し、この自動車１では、第１配管４１ａが、排気管９に沿って延びるように配置されている。それにより、第１配管４１ａは、排気管９が放出する輻射熱を受けて放熱が抑制される。従って、循環配管４１が長くなっても、熱輸送効率の低下を低減できる。

更に、第１配管４１ａは、排気管９よりもトンネル部１１の奥方に配置されている。従って、排気管９が発する熱によって放熱が抑制され、よりいっそう熱輸送効率の低下を低減できる。また、排気管９に沿って延びる部分が金属管４２で形成されているので、循環配管４１に熱が伝わり易い。従って、更にいっそう熱輸送効率の低下を低減できる。

フロアパネル１０ｂの下側に沿って延びる循環配管４１を排気管９に沿って配置することで、走行時に跳ね上げられる石などの異物が循環配管４１に衝突することも抑制できる。従って、循環配管４１が長くなっても、循環配管４１の耐久性の低下を低減できる。循環配管４１をトンネル部１１に収容したことで、よりいっそう循環配管４１の耐久性の低下を低減できる。

更に、アンダーフットキャタ１２など、排熱を利用する装置の下流側に熱回収部２５を配置すると、熱回収部２５を通過する排気ガスの温度が低下する場合がある。それにより、熱回収部２５で回収できる熱が不足するおそれがある。

それに対し、この自動車１では、作動液が効率よく排気ガスと熱交換できるように、熱回収部２５が工夫されている。

まず、液流出口３６と液流入口３８とが、ガス流方向に位置をずらして配置されている。それにより、各枝流路３３の内部では、図１２Ａに実線矢印で示すように、ガス流方向の下流側の下端部から、ガス流方向の上流側の上端部に向かう、作動液の流れが形成される。

それに対し、排気ガスは、図１２Ａに破線矢印で示すように、前方から後方にガスパイプ３２を流れる。従って、作動液は、排気ガスの流れに対して、斜めに横断するように流れる。その結果、作動液が排気ガスと熱交換する時間が増加し、作動液は、効率よく排気ガスと熱交換できる。

更に、この自動車１では、液流出口３６が、液流入口３８よりも、ガス流方向の上流側に配置されている。すなわち、熱回収部２５で気化した作動液が流出する部位が、熱回収部２５の相対的に高温な部位に配置されている。

それにより、枝流路３３を流れる作動液と、ガスパイプ３２を流れる排気ガスとの温度差を大きく保つことができる。従って、作動液は、より効率よく排気ガスと熱交換できる。

また更に、この自動車１では、液流入口３８と液流出口３６とが、排気ガスの流れと直交する方向にも位置をずらして配置されている。具体的には、液流入口３８は、熱回収部２５の下部における幅方向の一端側に配置され、液流入口３８は、熱回収部２５の上部における幅方向の他端側に配置されている。

従って、各枝流路３３を流れる作動液は、図１２Ｂに矢印で示すように、液流入口３８の近くに位置して液流出口３６の遠くに位置する枝流路３３の方が、液流入口３８の遠くに位置して液流出口３６の近くに位置する枝流路３３よりも流れ易い。そのため、液流入口３８から液流出口３６までの距離が長い経路を通って流れる作動液の割合が増加する。従って、作動液は、より効率よく排気ガスと熱交換できる。

更に、この自動車１では、液流入口３８が、液流出口３６よりもバイパス通路２２から離れた位置に配置されている。すなわち、液化した作動液が、バイパス通路２２に遠い位置から熱回収部２５に流入し、気化した作動液が、バイパス通路２２に近い位置で熱回収部２５から流出する。

排熱回収通路２１のうち、熱回収部２５の上流側の通路は、バイパス通路２２から次第に離れるように、後方に向かって斜めに延びている。そのため、熱回収部２５に流入する排気ガスには、バイパス通路２２から離れるに従って次第に流量が多くなる流量分布が形成される。

それにより、図１２Ｂに、記号Ｓ（紙面の手前から奥方に向かう排気ガスの流れを表す）の数で概念的に示すように、ガスパイプ３２に流入する排気ガスの量は、バイパス通路２２から離れるほど多くなる。そのため、作動液と熱交換する割合の高い排気ガスの量が、相対的に増加する。従って、作動液は、よりいっそう効率よく排気ガスと熱交換できる。

特にこの熱回収部２５では、液流出口３６と液流入口３８とが、ガス流方向とガス流に直交する方向との、双方に位置をずらして配置されている。そうすることで、排気ガスと効率よく熱交換できる作動液の立体的な流れが形成できる。従って、この自動車１では、作動液が効率よく排気ガスと熱交換できるので、熱回収部２５の上流に、排熱を利用する装置が配置されていても、排気ガスの熱を暖房に効率よく利用できる。

なお、開示する技術は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

例えば、開示する技術が適用できる車両は、ガソリンエンジンで駆動するものに限らない。ディーゼルエンジンを搭載した自動車、又は、エンジンとモータとを併用した電気自動車にも、開示する技術は適用できる。要は、運転時に排気ガスを排出する車両であればよい。

車両の駆動方式は、ＦＦに限らず、ＦＲ、ＲＲ、ＭＲでもよい。すなわち、エンジンの配置は、車両の前部に限らない。排気管には、ＮＯｘ吸収還元触媒（ＮＳＣ）、尿素選択還元触媒（ＳＣＲ）、排気ガスを再循環させる外部ＥＧＲなどの排気処理装置が設置されていてもよい。

凹部は、トンネル部１１に限らない。熱回収部２５や循環配管４１（第１配管４１ａ）の全部又は一部を収容するような凹みであってもよい。

硬質配管の素材は、金属が好ましいが、硬質な合成樹脂であってもよい。また、軟質配管の素材も、ゴムが好ましいが、軟質な合成樹脂であってもよい。循環配管における軟質配管の設置部位や設置数は、仕様に応じて変更できる。循環配管の少なくとも一部を軟質配管で構成するのが好ましいが、循環配管の双方を隔壁の外方に配置する場合には、循環配管を硬質配管のみで構成してもよい。

また、循環配管の一部を軟質配管で構成する場合、その循環配管を隔壁の内方に配置してもよい。その素材構成にかかわらず、第２配管は、隔壁の内方に配置してもよい。

熱交換効率は低下するが、液流出口３６及び液流入口３８の配置を前後方向に入れ替えて、液流出口３６を下流側に、液流入口３８を上流側に配置してもよい。

各枝流路３３の幅は、同一でもよいが、液流入口３８から離れるに従って次第に小さくなるようにしてもよい。また、下側接続室３７の断面積は、幅方向の全域で同一でもよいが、液流入口３８から離れるに従って次第に小さくなるようにしてもよい。そうすれば、液流入口３８から液流出口３６までの距離が長い経路を通って流れる作動液の割合がよりいっそう増加する。

１ 自動車（車両）
２ エンジン（内燃機関）
４ キャビン（車室）
７ 空調装置
９ 排気管
１０ 隔壁
１１ トンネル部（凹部）
１２ アンダーフットキャタ
２０ 排熱回収機構
２１ 排熱回収通路
２２ バイパス通路
２３ 切替バルブ
２５ 熱回収部（蒸発器）
３２ ガスパイプ
３３ 枝流路
３６ 液流出口（第１接続部）
３８ 液流入口（第２接続部）
４０ ヒートパイプサイクル
４１ 循環配管
４１ａ 第１配管
４１ｂ 第２配管
４２ 金属管
４３ ゴム管
７３ 第２ヒータコア（凝縮器）

Claims (4)

1. 車室の暖房が可能な車両であって、
   前記車室の外に搭載されて動力を発生させる内燃機関と、
   前記車室の下側を通過して、前記内燃機関で発生する排気ガスを排出する排気管と、
   前記車室の内部に臨むように配置され、当該車室の内部に風を吹き出す空調装置と、
   前記空調装置に取り付けられた凝縮器、前記排気管に取り付けられた蒸発器、並びに、これら凝縮器及び蒸発器に接続されて作動液を循環させる循環配管、を有するヒートパイプサイクルと、
   を備え、
   前記循環配管のうち、前記車室を区画する区画壁周辺に沿って延びる部分が、前記車室を構成する隔壁の外方に配置されていることを特徴とする車両。
2. 請求項１に記載の車両において、
   前記循環配管が、硬質部材で構成された硬質配管と、軟質部材で構成された軟質配管と、を有していることを特徴とする車両。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両において、
   前記循環配管が、前記蒸発器で気化した前記作動液を前記凝縮器に送る第１配管と、前記凝縮器で液化した前記作動液を前記蒸発器に送る第２配管と、を有し、
   前記第１配管の少なくとも一部が、前記排気管に沿って延びていることを特徴とする車両。
4. 請求項３に記載の車両において、
   前記隔壁の、前記車室の下部を構成している部分に、前記排気管を収容する凹部が設けられ、
   前記第１配管が、前記排気管よりも前記凹部の奥に配置されていることを特徴とする車両。

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