JP2019189098A - 車両の空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートパイプサイクルの異常高圧を抑制しながら、車室の暖房が安定的かつ効果的に行える空調システムを実現する。【解決手段】キャビン４の内部に空気を吹き出す空調装置７と、空調装置７に設置された第２凝縮器７３、排気管９に設置された蒸発器２５を有するヒートパイプサイクル４０とを備える。排気管９は、二股に分岐したバイパス通路２２及び排熱回収通路２１を有し、ヒートパイプサイクル４０の内圧が第１上限値Ｐｓに達した場合、空調制御装置５１が切替バルブ２３を制御して排熱回収通路２１を流れる排気ガスの量を減少させる。【選択図】図１３

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）の空調システムに関する。

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空調システムに関する先行技術としては、例えば特許文献１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、三方弁２２で切り替わる分岐した管路が設けられている。その管路を通じて、ヒートパイプ１７には、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。

特開昭６１−２９５１１８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。

そこで、排気ガスの熱を暖房に直接利用するため、ヒートパイプサイクルの凝縮器を、既存の空調装置に組み込むことが考えられる。

しかし、空調装置は、車室の内部に臨むように設けられるため、そのサイズが大きいと車室が狭くなる。そのため、空調装置はコンパクトに構成されていて、その内部には多数の装置が密集した状態で収容されている。従って、ヒートパイプサイクルの凝縮器を空調装置に組み込む場合、設置できる場所は限られる。実際には、その機能を考慮すると、既設の凝縮器（空調装置の凝縮器）の下流側にある僅かなスペースに設置するほかないのが実情である。

ところが、そうした場合、ヒートパイプサイクルの凝縮器は、放熱し難いうえに、空調装置の凝縮器の熱の影響を強く受ける。そのため、ヒートパイプサイクルの凝縮器が過度に加熱されて、ヒートパイプサイクルが異常高圧になり易いという、問題が発生する。

その点、特許文献１の暖房装置では、ヒートパイプ１７の異常高圧を防止するため、車外に放熱する第２凝縮部２４が設けられている。しかし、その場合、凝縮部が２つ必要になる。更に、ヒートパイプ１７を分岐したり三方弁を設けたりする必要があるため、管路が複雑になる。ヒートパイプサイクルは、耐圧性が要求されるため、複雑な管路はコストの面でも不利になる。

そこで開示する技術の目的は、ヒートパイプの技術を利用することにより、車室の暖房が安定的かつ効果的に行える、車両の空調システムを提供することにある。

開示する技術は、車室の暖房が可能な、車両の空調システムに関する。

前記空調システムは、前記車両の動力を発生させる内燃機関と、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て当該車室の内部に空気を吹き出す空調装置と、前記空調装置に設置された第２凝縮器、前記排気管に設置された蒸発器、並びにこれら第２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、前記空調システムを制御する制御装置と、を備える。

前記排気管は、前記排気管が二股に分岐して構成された、バイパス通路、及び前記蒸発器が配置された排熱回収通路と、前記排熱回収通路を流れる排気ガスの流量を変更する通路切替装置と、を有している。そして、前記ヒートパイプサイクルの内圧が所定の第１上限値に達した場合、前記制御装置が、前記通路切替装置を制御して、前記排熱回収通路を流れる排気ガスの量を減少させる。

この空調システムによれば、車室の内部に空気を吹き出す空調装置に第２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、これら第２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、この空調システムには、排気ガスの熱を空調装置に移動させるヒートパイプサイクルが設けられている。従って、この空調システムによれば、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。

空調装置本来の暖房は、昇温した冷却水の熱を利用するのが一般的である。従って、通常、冷却水の温度が低い状態からでは、温風を吹き出すまでに、ある程度の時間を要する。それに対し、この空調システムでは、冷却水の温度が高温になっていなくても温風を吹き出すことができる。従って、暖房が速やかに行える。冷却水を用いないので、内燃機関の予熱も速やかに行える。従って、燃費向上等の面でも優れる。

ところが、空調装置の内部は装置が密集しているため、ヒートパイプサイクルの第２凝縮器は、狭く限られたスペースに設置せざるを得ない。従って、通気性が悪く、第２凝縮器は放熱し難くなっている。そのため、ヒートパイプサイクルによって暖房が行われた場合、第２凝縮器が過度に加熱されてヒートパイプサイクルが異常高圧になるおそれがある。

それに対し、この空調システムには、排気管に、二股に分岐したバイパス通路及び排熱回収通路が構成されていて、排熱回収通路に、ヒートパイプサイクルの蒸発器が配置されている。そして、ヒートパイプサイクルの内圧が所定の第１上限値に達した場合、制御装置が、通路切替装置を制御し、その排熱回収通路を流れる排気ガスの量を減少させる。

排熱回収通路を流れる排気ガスの量が減少すると、熱交換によって排気ガスから作動液に移行する熱量が減少する。それにより、ヒートパイプサイクルの内圧が低下するので、ヒートパイプサイクルの異常高圧を抑制できる。減少した分の排気ガスは、蒸発器が配置ていないために、排熱回収通路に比べると通気抵抗が非常に小さい、バイパス通路を流れる。従って、排気ガスの掃気性も向上する。

前記空調システムはまた、前記空調装置は、昇温した前記内燃機関の冷却水との熱交換によって放熱する第１凝縮器を内蔵し、前記第２凝縮器は、空気の流れに対して前記第１凝縮器の下流側に配置され、前記第２凝縮器に流入する空気の温度が所定の第２上限値に達した場合、前記制御装置が、前記通路切替装置を制御して、前記排熱回収通路を流れる排気ガスの量を減少させる、としてもよい。

第２凝縮器が、昇温した内燃機関の冷却水との熱交換によって放熱する第１凝縮器の下流側に配置された場合、第１凝縮器で空気が加熱されると、その空気は、ほとんどそのままの温度状態で第２凝縮器に流入する。それにより、ヒートパイプサイクルの第２凝縮器及びその周辺部位が異常高圧になり易い。従って、第２凝縮器に流入する空気の温度に基づいて、通路切替装置を制御すれば、ヒートパイプサイクルの異常高圧が予防できる。

前記空調システムはまた、前記制御装置が、前記第２凝縮器に流入する空気の温度を、前記内燃機関の冷却水の温度に基づいて判断する、としてもよい。

第２凝縮器に流入する空気の温度は、冷却水の温度から間接的に求めることができる。冷却水の温度であれば、既設のセンサを利用して検知できる。従って、空調システムを安価で実現できる。

前記空調システムはまた、前記バイパス通路及び前記排熱回収通路は、いずれか一方が、選択的に、排気ガスが流れる経路となるように構成されていて、前記通路切替装置が、前記排熱回収通路を流れる排気ガスの量を減少させるために、排気ガスが流れる経路を、前記排熱回収通路から前記バイパス通路に切り替える、としてもよい。

この場合、必要な量の排熱を、必要なタイミングで簡単に利用できる。排気ガスをバイパス通路に流すこともできるので、排気ガスの良好な掃気性も確保できる。そして、簡単な構成で通路切替装置を実現できる。制御も簡素化できる。従って、安定して作動する空調システムが、安価で実現できる。

前記空調システムはまた、前記バイパス通路及び前記排熱回収通路は、当該排熱回収通路を流れる排気ガスの量を調整しながら、排気ガスが流れる経路の切り替えができるように構成されていて、前記通路切替装置が、前記ヒートパイプサイクルの内圧、又は前記第２凝縮器に流入する空気の温度に応じて、前記排熱回収通路を流れる排気ガスの量を減少させる、としてもよい。

そうすれば、ヒートパイプサイクルの内圧を円滑に減少させることができ、ヒートパイプサイクルの内圧異常を安定して抑制及び予防できる。

前記空調システムはまた、前記第１凝縮器及び前記第２凝縮器が、互いに隣接するように配置されていて、前記内燃機関の冷却水が導入される前記第１凝縮器の導入口、及び前記作動液が導入される前記第２凝縮器の導入口が、互いに近接した状態となっている、としてもよい。

このような場合、第１凝縮器及び第２凝縮器の双方による暖房が行われた時には、第１凝縮器の導入口には、温度の高い冷却水が導入され、第２凝縮器の導入口には、温度の高い作動液が導入される。従って、第２凝縮器の導入口の周辺部位は、ヒートパイプサイクルの他の部位に比べて、特に異常高圧になり易い。

従って、開示する技術は、このような構造を有する空調システムに対して、特に効果的に適用でき、優れた効果を発揮する。

開示する技術によれば、ヒートパイプの技術を利用して、異常高圧を抑制しながら排熱を車室の暖房に直接利用できるようになるので、車室の暖房が安定的かつ効果的に行える。

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。 空調制御装置、及びこれに入出力する主な装置を示すブロック図である。 切替バルブの利用による制御例を示すフローチャートである。 図１３のフローチャートに対応した主な状態量の経時変化を示すグラフである。 切替バルブの利用による別の制御例を示すフローチャートである。 図１５のフローチャートに対応した主な状態量の経時変化を示すグラフである。 冷却水バルブの利用による制御例を示すフローチャートである。 図１７のフローチャートに対応した主な状態量の経時変化を示すグラフである。

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（空調システム）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、温度調節された空気（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１凝縮器）、第２ヒータコア７３（第２凝縮器）、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。

図４に示すように、第１ヒータコア７２及び第２ヒータコア７３の各々は、空気が通過する通風面７２ｃ，７３ｃを有する矩形のプレート状に形成されている。これら通風面７２ｃ，７３ｃは、空調ダクト７０の流路断面に対応した大きさに形成されていて、空気の流れに面するように配置されている。

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（送風機）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。

図３、図４に示すように、エバポレータ７１は、コンプレッサ８１、膨張弁８２など、ヒートポンプサイクル８０を構成する公知の装置とともに、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８１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。

ラジエータ６は、冷却水タンク９１、ウォータポンプ９２等の装置が設置されていて、冷却水を循環させる冷却経路９３を介してエンジン２と接続されている。これらにより、エンジン２を冷却する公知の冷却水循環サイクル９０が構成されている。そして、本実施形態の第１ヒータコア７２は、冷却水配管７７を介して冷却経路９３に接続されている。

図４に示すように、冷却水配管７７は、冷却水を第１ヒータコア７２に導入する冷却水導入配管７７ａと、冷却水を第１ヒータコア７２から導出する冷却水導出配管７７ｂとを有している。第１ヒータコア７２は、その側縁部の上端部位に第１導入口７２ａを有し、その側縁部の下端部位に第１導出口７２ｂを有している。冷却水導入配管７７ａは第１導入口７２ａに接続され、冷却水導出配管７７ｂは第１導出口７２ｂに接続されている。

冷却経路９３と冷却水配管７７との間には、冷却水バルブ９５が設置されている。冷却水バルブ９５が閉じられていると、冷却水は、第１ヒータコア７２に供給されない。冷却水バルブ９５を開くことで、冷却水が第１ヒータコア７２に供給される。従って、エンジン２の作動時には、ウォータポンプ９２の駆動により、冷却水が循環してエンジン２を冷却しており、冷却水バルブ９５を開くことで、その冷却水が、冷却水配管７７を通じて、第１ヒータコア７２を循環する。

エンジン２が始動されて、所定の時間が経過すると、エンジン２は暖まって所定の温度状態で安定するようになる（いわゆる温間時）。その時、冷却水の温度は高温（常温よりも高い温度、例えば６０℃以上）になる。従って、そのような状態の下で、冷却水が循環している第１ヒータコア７２を空気が通過すると、冷却水と熱交換することにより、第１ヒータコア７２が放熱し、その空気は加熱される。

なお、冷却水バルブ９５は、開き位置及び閉じ位置のいずれか一方に切り替えるタイプ（いわゆる開閉弁）又は、制御によってその開度の調整ができるタイプ（流量コントロール弁）のいずれであってもよい。また、冷却水バルブ９５は必須の構成ではない。車種によっては冷却水バルブ９５が無いタイプもある。そのような自動車では、ウォータポンプ９２が駆動すると、冷却水は、エンジン２及び第１ヒータコア７２の双方を循環する。

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の下流側に隣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４に示すように、第２ヒータコア７３には、作動液が流れる循環配管４１が接続されている。具体的には、循環配管４１は、作動液を第２ヒータコア７３に導入する作動液導入配管４１１と、作動液を第２ヒータコア７３から導出する作動液導出配管４１２とを有している。第２ヒータコア７３は、その側縁部の上端部位に第２導入口７３ａを有し、その側縁部の下端部位に第２導出口７３ｂを有している。作動液導入配管４１１は第２導入口７３ａに接続され、作動液導出配管４１２は第２導出口７３ｂに接続されている。従って、第１導入口７２ａと第２導入口７３ａは、互いに近接した状態となっている。

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（その空気の流れを白抜き矢印で示す）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。図示しないが、エンジン２の近傍に位置する排気管９の上端部位にも、三元触媒を含む直キャタリストが配置されている。すなわち、三元触媒を含む排気処理装置としては、アンダーフットキャタ１２が、排気管９の最も下流側に位置している。

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（通路切替装置の一例）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。

本実施形態の切替バルブ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（例えば、内径が２ｍｍ以上２０ｍｍ以下）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）と、ゴム管４３（軟質配管）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。

（空調システム５０）
この自動車では、空調装置７にヒートパイプサイクル４０を組み込み、冷却水と排気ガスの双方の熱が利用できるように、空調システム５０が構成されている。それにより、暖房が、空調装置７のみで行う場合よりも速やかに行えるようになっている。空調システム５０には空調制御装置５１が備えられていて、この空調制御装置５１により、空調システム５０は総合的に制御される。

図１２に、空調制御装置５１の主な構成を示す。空調制御装置５１は、プロセッサ５１ａ、メモリ５１ｂ、インターフェース５１ｃなど、公知のハードウエアと、ハードウエアに実装された制御プログラムや制御データなどのソフトウエアとで構成されている。ソフトウエアはメモリ５１ｂに記憶されており、プロセッサ５１ａがソフトウエアを実行する。

空調制御装置５１には、インターフェース５１ｃを介して、吸気温度センサＳＷ１、水温センサＳＷ２、室内温センサＳＷ３、切替バルブ２３、ブロワ７５、及び冷却水バルブ９５などの装置が接続されている。図示はしないが、空調制御装置５１には、空調装置７を制御するため、コンプレッサ８１、ウォータポンプ９２、エア混合ドア７８、導出口７０ｂなどの装置も接続されている。

図２に示すように、吸気温度センサＳＷ１は、エンジン２の吸気通路（図示せず）に設置されていて、新気（外気）の温度を検知する。水温センサＳＷ２は、冷却経路９３に設置されていて、冷却水の温度を検知する。室内温センサＳＷ３は、空調装置７に設置されていて、キャビン４の中の温度を検知する。

自動車１の電源がＯＮされると、それ以降、その電源がＯＦＦされるまで、空調制御装置５１には、これらセンサＳＷ１〜ＳＷ３から信号が入力される。そして、空調制御装置５１は、これら信号に基づいて、切替バルブ２３、ブロワ７５、及び冷却水バルブ９５の作動を制御する。

（空調システム５０の動作）
自動車１の電源がＯＦＦの時など、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。

すなわち、切替バルブ２３が熱不回収位置に位置している時、作動液は、ほとんど循環せずに滞留した状態となっている（不循環状態）。バイパス通路２２には、排気ガスの通気抵抗になる構造は無い。従って、排気ガスがバイパス通路２２を流れる時には、排気ガスの良好な掃気性も得られる。

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、ブロワ７５が作動し、キャビン４に空気が吹き出される。そして、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、切替バルブ２３が熱回収位置に切り替わると、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との間を循環した状態となる（循環状態）。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。

空調装置７が元来有している暖房機能では、冷却水との熱交換によって空気を加熱する。そのため、空調装置７のみで暖房を行った場合には、冷却水が暖房できる温度に上昇するまでは、空気を加熱できない。従って、暖房要求があっても、エンジン２の始動時など、冷却水の温度が低い状態からでは、温風を吹き出すまでに、ある程度の時間が必要である。

また、暖房を行うために、エンジン２が暖まっていない状態の下で冷却水を第１ヒータコア７２に供給すると、冷却水が第１ヒータコア７２で放熱して、冷却水の温度上昇が遅くなる。従って、エンジン２が適切な温度状態に達するのが遅れ、燃費向上等の面でも不利がある。

それに対し、この空調システム５０によれば、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。そのため、冷却水の温度が十分に高温になっていなくても、キャビン４に温風を吹き出すことができる。従って、エンジン２の始動時など、冷却水の温度が低い状態からであっても、暖房が速やかに行える。冷却水を用いずに暖房が行えるので、エンジン２の予熱も速やかに行える。従って、燃費向上等の面でも優れる。

更に、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。

（ヒートパイプサイクル４０の異常高圧の抑制）
空調装置７は、キャビン４が狭くならないようにコンパクトに構成されていて、その内部には多数の装置が密集した状態で収容されている。そのため、第２ヒータコア７３は、図４に示したように、第１ヒータコア７２の下流側の、狭く限られたスペースに設置されている。従って、通気性が悪く、ブロワ７５が作動していない時はもちろん、ブロワ７５が作動していても空気の流動が弱まるため、第２ヒータコア７３は放熱し難くなっている。

更に、第２ヒータコア７３は、第１ヒータコア７２の下流側に隣接して配置されている。従って、第１ヒータコア７２と第２ヒータコア７３の双方で熱交換が行われた場合、第１ヒータコア７２で加熱された空気は、ほとんどそのままの温度状態で第２ヒータコア７３に流入する。

また更に、第１導入口７２ａと第２導入口７３ａは、互いに近接した状態となっている。第１ヒータコア７２と第２ヒータコア７３の双方の熱交換による暖房時には、第１導入口７２ａに、温度の高い冷却水が導入され、第２導入口７３ａに、温度の高い作動液が導入される。従って、ヒートパイプサイクル４０における第２導入口７３ａの周辺部位、具体的には、作動液導入配管４１１又は第２ヒータコア７３における第２導入口７３ａの周辺部位は、ヒートパイプサイクル４０の他の部位に比べて、特に、熱移動空間が異常高圧になり易い。

そのため、ヒートパイプサイクル４０によって暖房が行われた場合、第２ヒータコア７３が過度に加熱され、熱移動空間が異常高圧になるおそれがある。熱移動空間が異常高圧になると、循環配管４１等、ヒートパイプサイクル４０が破損するおそれがある（特に細管の接続部位の負担が大きい）。

そこで、この空調システム５０では、ヒートパイプサイクル４０の異常高圧を抑制及び予防することにより、キャビン４の暖房が安定的かつ効果的に行えるように工夫されている。具体的には、切替バルブ２３及び／又は冷却水バルブ９５を利用して、ヒートパイプサイクル４０の異常高圧の抑制及び予防の制御が行えるように構成されている。

（切替バルブ２３を利用した制御）
空調制御装置５１は、ヒートパイプサイクル４０の異常高圧を抑制するために、所定の条件が成立すると切替バルブ２３を制御する。

すなわち、ヒートパイプサイクル４０の内圧、つまり熱移動空間が所定の内圧上限値（第１上限値）に達した場合、空調制御装置５１が、排熱回収通路２１を流れる排気ガスの量を減少させるために、切替バルブ２３を制御し、排気ガスが流れる経路を、排熱回収通路２１からバイパス通路２２に切り替える。

内圧上限値には、例えば、ヒートパイプサイクル４０の耐圧限界に近い上限値を用いることができる。内圧上限値は、メモリ５１ｂに設定されており、変更可能である。ヒートパイプサイクル４０の内圧は、既設のセンサＳＷ１〜ＳＷ３などで検知できる状態量から推定してもよいし、ヒートパイプサイクル４０に圧力センサを設置し、その圧力センサで直接検知してもよい。

なお、前者に関しては、予め実験等により、排気ガス、冷却水、外気の温度等、内圧の要因と内圧との相関データを収集すれば、その相関データと、実測される排気ガス、冷却水、外気の温度等とから、ヒートパイプサイクル４０の内圧を推定できる。また、ヒートパイプサイクル４０の内圧は、第２導入口７３ａの周辺部位を判断の基準位置とするのが好ましい。

ヒートパイプサイクル４０の内圧が内圧上限値に達すると、排気ガスの流れる経路は、排熱回収通路２１からバイパス通路２２に切り替わる。それにより、作動液は、排気ガスと熱交換できなくなるので、ヒートパイプサイクル４０の内圧は、一気に低下する。従って、ヒートパイプサイクル４０の異常高圧を抑制できる。排気ガスがバイパス通路２２を流れるので、排気ガスの掃気性も向上する。

更に、この空調システム５０では、ヒートパイプサイクル４０の異常高圧を予防し、キャビン４の暖房がよりいっそう安定的かつ効果的に行えるように工夫されている。

具体的には、第２ヒータコア７３に流入する空気の温度が所定の温度上限値（第２上限値）に達した場合にも、空調制御装置５１が、切替バルブ２３を制御して、排気ガスが流れる経路を、排熱回収通路２１からバイパス通路２２に切り替える。

上述したように、第１ヒータコア７２で空気が加熱されると、その空気は、構造上、ほとんどそのままの温度状態で第２ヒータコア７３に流入する。それにより、ヒートパイプサイクル４０の第２ヒータコア７３及びその周辺部位が異常高圧になり易くなっている。従って、第２ヒータコア７３に流入する空気の温度に基づいて、切替バルブ２３を制御すれば、ヒートパイプサイクル４０の異常高圧が予防できる。

温度上限値には、例えば、その温度で空気が第２ヒータコア７３に流入した場合に、ヒートパイプサイクル４０の内圧が内圧上限値に達するおそれのある値を用いることができる（温度上限値に対応するヒートパイプサイクル４０の内圧は、内圧上限値よりも低いのが好ましい）。温度上限値も、内圧上限値と同様に、メモリ５１ｂに設定されており、変更可能である。

第２ヒータコア７３に流入する空気の温度は、外気の温度と冷却水の温度から間接的に求めることができる。外気及び冷却水の温度であれば、既設のセンサを利用して検知できる。従って、空調システム５０を安価で実現できる。なお、第２ヒータコア７３の上流側に温度センサを設置して、その温度センサで直接検知してもよい。

第２ヒータコア７３に流入する空気の温度が温度上限値に達すると、排気ガスの流れる経路は、排熱回収通路２１からバイパス通路２２に切り替わる。それにより、作動液は、排気ガスと熱交換できなくなるので、ヒートパイプサイクル４０の内圧は、一気に低下する。従って、ヒートパイプサイクル４０の異常高圧を予防できる。排気ガスがバイパス通路２２を流れるので、排気ガスの掃気性も向上する。

（冷却水バルブ９５を利用した制御）
冷却水バルブ９５を利用して、ヒートパイプサイクル４０の異常高圧の抑制及び予防の制御を行うようにしてもよい。その場合、空調制御装置５１は、ヒートパイプサイクル４０の異常高圧を抑制するために、所定の条件が成立すると冷却水バルブ９５を制御する。

すなわち、第１ヒータコア７２及び第２ヒータコア７３の双方の熱交換で暖房が行われている条件の下で、ヒートパイプサイクル４０の内圧が内圧上限値に達した場合、空調制御装置５１は、第１ヒータコア７２に供給される冷却水の量が減少するように、冷却水バルブ９５の開度を制御する。開閉弁であれば閉じ位置に、流量コントロール弁であれば閉じ方向に制御する。

第１ヒータコア７２に供給される冷却水の量が減少すると、第１ヒータコア７２で作動液に移行する時間当たりの熱量が減少する。それにより、第１ヒータコア７２を通過した後の空気の温度（第２ヒータコア７３に流入する空気の温度）が低下する。その結果、ヒートパイプサイクル４０の内圧も低下するので、ヒートパイプサイクル４０の異常高圧を抑制できる。

更に、この制御でも、ヒートパイプサイクル４０の異常高圧を予防し、キャビン４の暖房がよりいっそう安定的かつ効果的に行えるようにするのが好ましい。

具体的には、第２ヒータコア７３に流入する空気の温度が温度上限値に達した場合にも、空調制御装置５１は、冷却水バルブ９５の開度を制御して、第１ヒータコア７２に供給される冷却水の量を減少させる。それにより、第１ヒータコア７２を通過した後の空気の温度が低下する。その結果、ヒートパイプサイクル４０の内圧も低下するので、ヒートパイプサイクル４０の異常高圧を予防できる。

なお、冷却水バルブ９５の制御での温度上限値は、上述した切替バルブ２３の制御での温度上限値と同じ値でも異なる値でもよい。

（切替バルブ２３の利用による制御例）
図１３、図１４を参照して、切替バルブ２３を利用した、ヒートパイプサイクル４０の異常高圧の抑制及び予防に関する制御例を示す。この制御例は、外気の温度の低い環境下において、自動車１の始動時に暖房が要求された場合の制御を示している。また、冷却水バルブ９５は開閉式である。

図１４の上段のグラフ（ａ）は、冷却水の温度の経時変化を示している。その下のグラフ（ｂ）は、第２ヒータコア７３の内圧の経時変化を示している。その下のグラフ（ｃ）は、切替バルブ２３の作動状態を示している。そのグラフ（ｃ）の「Ａ」は、切替バルブ２３が熱回収位置に位置している状態を示している。そのグラフ（ｃ）の「Ｂ」は、切替バルブ２３が熱不回収位置に位置している状態を示している。そして、その下のグラフ（ｄ）は、冷却水バルブ９５の作動状態（開閉状態）を示している。なお、各グラフの変化は例示であり、その時間的なタイミングは一致するように表してある。

自動車１の電源がＯＮになると、吸気温度センサＳＷ１、水温センサＳＷ２、及び室内温センサＳＷ３から空調制御装置５１に検出信号が入力される。そして、エンジン２が始動されると、それに伴って排気ガスが排気管９を通じて排出され、冷却水は徐々に温度が上昇していく。

常態の切替バルブ２３は、熱不回収位置にあるため、エンジン２の始動開始時には、排気ガスはバイパス通路２２を通じて排出される。従って、ヒートパイプサイクル４０は作動せず、作動液は不循環状態となっている。

空調制御装置５１は、暖房要求の指示に従い、水温センサＳＷ２の検出値から、冷却水の温度Ｔｗが、第１基準温度Ｔ０以上か否かを判断する（ステップＳ１０）。第１基準温度Ｔ０は、例えば、エンジン２が適切な温度状態に達していて、余った熱で暖房できるような温度である。従って、冷却水の温度Ｔｗが第１基準温度Ｔ０以上であれば、第１ヒータコア７２のみの熱交換により、効果的に暖房できる。空調制御装置５１は、冷却水バルブ９５を開くように制御する（ステップＳ１１）。

冷却水の温度Ｔｗが第１基準温度Ｔ０より低い場合、第１ヒータコア７２での熱交換のみでは、適切な暖房が行えない。また、燃費向上等の観点からは、エンジン２の予熱を優先するのが好ましい。従って、その場合、空調制御装置５１は、冷却水バルブ９５を閉じるように制御する（ステップＳ１２）。そして、ブロワ７５を作動させるとともに、切替バルブ２３を熱回収位置に切り替え、ヒートパイプサイクル４０による暖房を開始する（ステップＳ１３、Ｓ１４）。

図１４に示すように、この制御例では、制御開始時の冷却水の温度Ｔｗは、第１基準温度Ｔ０より低いので、冷却水バルブ９５は閉じるように制御され、切替バルブ２３は熱回収位置に切り替えられる。

その後、空調制御装置５１は、連続的に、第２ヒータコア７３の内圧が内圧上限値Ｐｓ以上か否かを判断する（ステップＳ１５）。そして、図１４のグラフ（ｂ）に仮想線で示すように、第２ヒータコア７３の内圧が過度な高圧になったとする。

その場合、空調制御装置５１は、第２ヒータコア７３の内圧が内圧上限値Ｐｓ以上であると判断し、図１４のグラフ（ｃ）に仮想線で示すように、切替バルブ２３を熱不回収位置に切り替える（ステップＳ１６）。それにより、第２ヒータコア７３の内圧は低下する。それとともに、内圧の異常を報知する（ステップＳ１７）。なお、通常であれば、第２ヒータコア７３の内圧が内圧上限値Ｐｓ以上になることはない。

また、空調制御装置５１は、冷却水の温度Ｔｗが、第１基準温度Ｔ０に達したか否かを判断している（ステップＳ１８）。そして、図１４のグラフ（ａ）に示すように、冷却水の温度が第１基準温度Ｔ０に達すると、図１４のグラフ（ｃ）、（ｄ）に示すように、切替バルブ２３を熱不回収位置に切り替え、冷却水バルブ９５を開くように制御する（ステップＳ１９）。それにより、空調装置７本来の暖房に切り替わる。排気ガスはバイパス通路２２を通過するので、排気ガスの掃気性も従来と同じ状態に復帰する。

（変形例）
この変形例では、切替バルブ２３を利用した制御を、冷却水バルブ９５が無いタイプの自動車１に適用した場合を例示する。冷却水バルブ９５が無い点を除けば、この変形例は、上述した実施形態と内容は同じである。従って、その構造等の説明は省略する。

図１５、図１６を参照して、この変形例での、切替バルブ２３を利用した、ヒートパイプサイクル４０の異常高圧の抑制及び予防に関する制御例を示す。この制御例の状況は、上述した実施形態の制御例に対応している。冷却水バルブ９５が無いので、エンジン２の作動中は、エンジン２及び第１ヒータコア７２の双方に冷却水が供給される。

空調制御装置５１は、暖房要求の指示に従い、水温センサＳＷ２の検出値から、冷却水の温度Ｔｗが暖房可能な第１基準温度Ｔ０以上か否かを判断する（ステップＳ２０）。冷却水の温度Ｔｗが第１基準温度Ｔ０以上であれば、第１ヒータコア７２での熱交換によって暖房ができる。従って、空調制御装置５１は、空調装置７本来の暖房を行う（ステップＳ２１）。排気ガスは、バイパス通路２２を通過するため、排気ガスの掃気性も従来と同じである。

しかし、この制御例では、図１６のグラフ（ａ）に示すように、制御開始時の冷却水の温度Ｔｗは、第１基準温度Ｔ０より低い。従って、第１ヒータコア７２での熱交換では、適切な暖房が行えないので、空調制御装置５１は、ブロワ７５を作動させるとともに、切替バルブ２３を熱回収位置に切り替え、ヒートパイプサイクル４０による暖房を開始する（ステップＳ２２、Ｓ２３）。

その後、空調制御装置５１は、連続的に、第２ヒータコア７３の内圧が内圧上限値Ｐｓ以上か否かを判断する（ステップＳ２４）。そして、図１６のグラフ（ｂ）に仮想線で示すように、第２ヒータコア７３の内圧が過度に高圧になると、空調制御装置５１が第２ヒータコア７３の内圧が内圧上限値Ｐｓ以上であると判断する。そうした場合、空調制御装置５１は、図１６のグラフ（ｃ）に仮想線で示すように、切替バルブ２３を熱不回収位置に切り替えて（ステップＳ２５）、内圧の異常を報知する（ステップＳ２６）。

またその後、空調制御装置５１は、連続的に、水温センサＳＷ２の検出値から、冷却水の温度Ｔｗが温度上限値Ｔ１以上か否かについても判断する（ステップＳ２７）。第１ヒータコア７２には、冷却水が循環しているため、その温度上昇に伴って、第ヒータコア７２に流入する空気の温度も上昇する。それにより、第２ヒータコア７３が過剰に加熱され、ヒートパイプサイクル４０が内圧異常になるおそれある。

しかし、空調制御装置５１は、冷却水の温度Ｔｗが温度上限値Ｔ１以上であると判断すると、切替バルブ２３を熱不回収位置に切り替える（ステップＳ２８）。それにより、作動液は、排気ガスと熱交換できなくなるので、ヒートパイプサイクル４０の内圧は、一気に低下する。従って、ヒートパイプサイクル４０の異常高圧を予防できる。

その後の暖房は、冷却水を用いた第１ヒータコア７２での熱交換によって継続される。

（冷却水バルブ９５の利用による制御例）
図１７、図１８を参照して、冷却水バルブ９５を利用した、ヒートパイプサイクル４０の異常高圧の抑制及び予防に関する制御例を示す。冷却水バルブ９５には、開度が調整できるタイプが用いられている。

この制御例も、外気の温度の低い環境下において、自動車１の始動時に暖房が要求された場合の制御を示している。図１８の各グラフの内容は、図１４の各グラフに対応しているため、その説明は省略する。

上述した実施形態と同様に、エンジン２の始動初期は、冷却水の温度が低いため、第１ヒータコア７２による熱交換では暖房できない。また、エンジン２の予熱を優先するため、ヒートパイプサイクル４０が作動され、第２ヒータコア７３による熱交換で暖房が行われる。従って、この制御例では、切替バルブ２３は熱回収位置にある状態、冷却水バルブ９５は全閉された状態、及びブロワ７５は作動した状態が初期条件となっている（ステップＳ３０）。

そのような状況の下、空調制御装置５１は、水温センサＳＷ２の検出値から、冷却水の温度Ｔｗが、第２基準温度Ｔ２以上か否かを判断する（ステップＳ３１）。第２基準温度Ｔ２は、例えば、エンジン２は適切な温度状態に達していないが、冷却水の温度が外気の温度よりもある程度高くなって、暖房できるような温度である。従って、冷却水の温度Ｔｗが第２基準温度Ｔ２以上であれば、第１ヒータコア７２の熱交換によっても暖房できる。

空調制御装置５１は、冷却水の温度Ｔｗが第２基準温度Ｔ２以上と判断すると、暖房要求の内容、外気の温度、キャビン４の中の温度、排気ガスの温度、エンジン２の予熱の状態など、自動車１の温度に関する状態量に基づいて、第１ヒータコア７２に供給する冷却水の流量の目標値を算出する（ステップＳ３２）。そして、空調制御装置５１は、その目標値の流量が得られるように、冷却水バルブ９５の開度を調整する（ステップＳ３３）。

それにより、冷却水と排気ガスの双方の熱を利用して暖房が行える。従って、暖房がよりいっそう速やかに行える。

その後、空調制御装置５１は、連続的に、第２ヒータコア７３の内圧が内圧上限値Ｐｓ以上か否かを判断する（ステップＳ３４）。そして、図１８のグラフ（ｂ）に仮想線で示すように、第２ヒータコア７３の内圧が過剰な高圧になると、空調制御装置５１が第２ヒータコア７３の内圧が内圧上限値Ｐｓ以上であると判断する。そうした場合、空調制御装置５１は、図１８のグラフ（ｄ）に仮想線で示すように、冷却水バルブ９５を閉じて（ステップＳ３５）、内圧の異常を報知する（ステップＳ３６）。これと共に、切替バルブ２３を熱不回収位置に切り替えてもよい。

またその後、空調制御装置５１は、連続的に、水温センサＳＷ２の検出値から、冷却水の温度Ｔｗが温度上限値Ｔ１以上か否かについても判断する（ステップＳ３７）。そして、空調制御装置５１は、冷却水の温度Ｔｗが温度上限値Ｔ１以上であると判断すると、第２ヒータコア７３に流入する空気の温度が上昇しないように、冷却水の温度上昇に応じて、第１ヒータコア７２に供給する冷却水の流量の目標値を算出する（ステップＳ３８）。

当初の目標値は、冷却水の量を減少させる値である。その後の目標値は、第２ヒータコア７３に流入する空気の温度が上昇しない範囲であれば、変更してもよい。空調制御装置５１は、そのような目標値の流量が得られるように、冷却水バルブ９５の開度を調整する（ステップＳ３９）。

それにより、第２ヒータコア７３の内圧の上昇が抑制されるので、ヒートパイプサイクル４０の異常高圧を予防できる。熱交換量の低下を抑制できるので、暖房も速やかに行える。

そうして、空調制御装置５１は、図１８のグラフ（ａ）に示すように、冷却水の温度が第１基準温度Ｔ０に達すると（ステップＳ４０でＹｅｓ）、図１８のグラフ（ｃ）、（ｄ）に示すように、切替バルブ２３を熱不回収位置に切り替え、冷却水バルブ９５が全開になるように制御する（ステップＳ４１）。それにより、空調装置７本来の暖房に切り替わる。排気ガスはバイパス通路２２を通過するので、排気ガスの掃気性も従来と同じ状態に復帰する。

切替バルブ２３を利用した制御及び冷却水バルブ９５を利用した制御は、それぞれ独立して行ってもよいし、双方を必要に応じて適宜組み合わせて行ってもよい。上述した制御例も、適宜選択して組み合わせてもよい。

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。

通路切替装置は、切替バルブ２３に限らない。バイパス通路２２と排熱回収通路２１とを切り替えることができるものであればよい。

また、切替バルブ２３を利用した制御に関する実施形態では、切替バルブ２３が、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場合を例示したが、それに限らない。切替バルブ２３の開度が制御できる場合には、排熱回収通路２１を流れる排気ガスの量を調整しながら、排気ガスが流れる経路を切り替える制御を行ってもよい。

具体的には、ヒートパイプサイクル４０の内圧が内圧上限値Ｐｓに達した場合、空調制御装置５１が、切替バルブ２３を制御し、ヒートパイプサイクル４０の内圧に応じて、排熱回収通路２１を流れる排気ガスの量を減少させるようにすればよい。そうすれば、ヒートパイプサイクル４０の内圧を円滑に減少させることができ、ヒートパイプサイクル４０の内圧異常を安定して抑制できる。

同様に、第２ヒータコア７３に流入する空気の温度が温度上限値Ｔ１に達した場合にも、空調制御装置５１が、切替バルブ２３を制御し、第２ヒータコア７３に流入する空気の温度に応じて、排熱回収通路２１を流れる排気ガスの量を減少させるようにすればよい。そうすれば、ヒートパイプサイクル４０の内圧を円滑に減少させることができ、ヒートパイプサイクル４０の内圧異常を安定して予防できる。

また、冷却水バルブ９５を利用した制御に関する実施形態では、開度が調整できるタイプの冷却水バルブ９５が用いられている場合を例示した。しかし、開閉式の冷却水バルブ９５が用いられている場合や、冷却水バルブ９５が無い場合においても、このような制御を適用することは可能である。

例えば、冷却水バルブ９５の代わりに、ウォータポンプ９２の出力を調整することでも、第１ヒータコア７２に供給される冷却水の量の調整はできる。すなわち、第１ヒータコア７２に供給される冷却水の量の調整ができればよく、その手段（冷却水量調整手段）は冷却水バルブ９５に限らない。

開示する技術が適用できる車両は、ガソリンエンジン２で駆動するものに限らない。ディーゼルエンジン２を搭載した自動車１、又は、エンジン２とモータとを併用した電気自動車１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２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。

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
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（通路切替装置）
２５ 熱回収部（蒸発器）
３２ ガスパイプ
３３ 枝流路
３６ 液流出口
３８ 液流入口
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
５０ 空調システム
５１ 空調制御装置
７２ 第１ヒータコア（第１凝縮器）
７３ 第２ヒータコア（第２凝縮器）
９５ 冷却水バルブ

Claims (6)

1. 車室の暖房が可能な、車両の空調システムであって、
   前記車両の動力を発生させる内燃機関と、
   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て当該車室の内部に空気を吹き出す空調装置と、
   前記空調装置に設置された第２凝縮器、前記排気管に設置された蒸発器、並びにこれら第２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、
   前記空調システムを制御する制御装置と、
   を備え、
   前記排気管は、
   前記排気管が二股に分岐して構成された、バイパス通路、及び前記蒸発器が配置された排熱回収通路と、
   前記排熱回収通路を流れる排気ガスの流量を変更する通路切替装置と、
   を有し、
   前記ヒートパイプサイクルの内圧が所定の第１上限値に達した場合、前記制御装置が、前記通路切替装置を制御して、前記排熱回収通路を流れる排気ガスの量を減少させる、車両の空調システム。
2. 請求項１に記載の車両の空調システムにおいて、
   前記空調装置は、昇温した前記内燃機関の冷却水との熱交換によって放熱する第１凝縮器を内蔵し、
   前記第２凝縮器は、空気の流れに対して前記第１凝縮器の下流側に配置され、
   前記第２凝縮器に流入する空気の温度が所定の第２上限値に達した場合、前記制御装置が、前記通路切替装置を制御して、前記排熱回収通路を流れる排気ガスの量を減少させる、車両の空調システム。
3. 請求項２に記載の車両の空調システムにおいて、
   前記制御装置が、前記第２凝縮器に流入する空気の温度を、前記内燃機関の冷却水の温度に基づいて判断する、車両の空調システム。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の車両の空調システムにおいて、
   前記バイパス通路及び前記排熱回収通路は、いずれか一方が、選択的に、排気ガスが流れる経路となるように構成されていて、
   前記通路切替装置が、前記排熱回収通路を流れる排気ガスの量を減少させるために、排気ガスが流れる経路を、前記排熱回収通路から前記バイパス通路に切り替える、車両の空調システム。
5. 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の車両の空調システムにおいて、
   前記バイパス通路及び前記排熱回収通路は、当該排熱回収通路を流れる排気ガスの量を調整しながら、排気ガスが流れる経路の切り替えができるように構成されていて、
   前記通路切替装置が、前記ヒートパイプサイクルの内圧、又は前記第２凝縮器に流入する空気の温度に応じて、前記排熱回収通路を流れる排気ガスの量を減少させる、車両の空調システム。
6. 請求項２又は請求項３に記載の車両の空調システムにおいて、
   前記第１凝縮器及び前記第２凝縮器が、互いに隣接するように配置されていて、
   前記内燃機関の冷却水が導入される前記第１凝縮器の導入口、及び前記作動液が導入される前記第２凝縮器の導入口が、互いに近接した状態となっている、車両の空調システム。

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