JP6296123B2 - エンジンの排熱回収装置 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンの気筒内で生成された排気熱を回収して加熱必要部位を昇温させるエンジンの排熱回収装置に関する。

従来から自動車等の車両に搭載されるエンジンの排気ガスの熱をヒートパイプで熱回収して加熱必要部位を昇温させる排気熱回収装置が知られているが（特許文献１参照）、近年では熱回収効率をさらに高めたエンジンの排熱回収装置が要求されている。

特許文献１の排熱回収装置は、内燃機関の排気管（１１）の途中に介在されて、内燃機関の排気ガスが流通する収容部（１２０）と、収容部（１２０）内を流通する排気ガスの熱によって内部の作動媒体を蒸発させる蒸発部（１１０）と、蒸発部か（１１０）ら流入する作動媒体の熱を内燃機関の冷却水側に放熱回収して作動媒体を凝縮させると共に、凝縮された作動媒体を蒸発部（１１０）に戻す凝縮部（１３０）とを有し、蒸発部（１１０）と凝縮部（１３０）とを横に並べた状態で互いに接続したループ式のヒートパイプを備えたものである（特許文献１中の図２参照）。

しかし、特許文献１には、ループ状のヒートパイプ内に封入した作動媒体を蒸発部と凝縮部との間で循環させるに際して、収容部内を流通する排気ガスと内燃機関の冷却水との温度差に基づく熱エネルギー以外のエネルギーを利用する記載は見受けられないことから、ループ状のヒートパイプ内における作動媒体の流動（循環）の促進を図り、熱回収効率をさらに高めるという観点で改善の余地があった。

特開２００８−１４３０４号公報

そこでこの発明は、ループ状のヒートパイプの媒体の流動を促進することで排気熱の回収効率を高めることができるエンジンの排熱回収装置の提供を目的とする。

この発明のエンジンの排熱回収装置は、エンジンの気筒内で生成された排気ガスを流通する排気ポートと、受熱水を収容する水収容部と、内部に媒体が封入されたヒートパイプと、を備え、排気ガスの熱を媒体を介して受熱水が受熱することで熱回収するエンジンの排熱回収装置であって、前記水収容部は、排気通路の排気方向上流側に設けられた前記排気ポート周辺における該排気ポートに対して車両上下方向の少なくとも一方側部位に設けられ、前記ヒートパイプは、前記排気ポートと前記水収容部とに跨ぐように配置されるとともに、排気ポート内空間の排気ガスに接する受熱部と水収容部内空間の受熱水に接する放熱部とを備えたループ状に形成され、さらに前記ヒートパイプは、前記放熱部が前記受熱部に対して車両上下方向の前記一方側部位に位置する関係で配置されるとともに、車両水平方向に対して傾斜する前記排気ポートの傾斜角度に対応させて車両水平方向に対して傾斜配置したものである。

上記構成によれば、排気ポートおよびその周辺構造を有効利用することで、ヒートパイプ内の媒体の流動が促進され、ヒートパイプの排熱回収効率を高めることができる。

この発明の態様として、前記水収容部は、前記排気ポートの上方に配置され、前記ヒートパイプは、前記放熱部が前記受熱部に対して上側部位に位置する関係で配置されたものである。

上記構成によれば、受熱部において蒸発した媒体の上昇気流と放熱部において凝縮した媒体の重力を活かしてヒートパイプ内の媒体の流動をさらに促進することができる。

さらに上記構成によれば、燃料噴射装置の側方に水噴射装置を側方に並べて該水噴射装置が燃焼室に超臨界水または亜臨界水をセンター噴射するセンター水噴射方式を採用した場合において、水収容部から昇温された水を水噴射装置に供給する水路のレイアウト性の観点で有利な構成とすることができる。

またこの発明の態様として、前記水収容部は、排気ポートの下方に配置され、前記ヒートパイプは、前記放熱部が前記受熱部に対して下側部位に位置する関係で配置されたものである。

さらに上記構成によれば、排気ポートの下方に水噴射装置を配置して、該水噴射装置が燃焼室に超臨界水または亜臨界水をサイド噴射するサイド水噴射方式を採用した場合において、水収容部から昇温された水を水噴射装置に供給する水路のレイアウト性の観点で有利な構成とすることができる。

またこの発明の態様として、前記ヒートパイプは、前記排気ポートのポート軸心と略平行に傾斜配置されたものである。

上記構成によれば、排気ガスの流動方向と略平行になるため、ヒートパイプの受熱部を排気ポート内空間の排気ガスに接するように配置したことによる圧力損失の増加を抑制することができる。

またこの発明の態様として、前記排気ポートは、エンジンの燃焼室に対して連通する２つ備えた上流側流路と、これら２つの上流側流路の下流側で互いに合流するコモン部（合流部）と、該コモン部より下流側に有する１つの下流側流路とで形成され、前記ヒートパイプは、前記排気ポートの前記下流側流路と前記水収容部とに跨って配置されたものである。

上記構成によれば、下流側流路は、上流側流路よりも広い排気ポート内空間を確保することができるため、ヒートパイプを下流側流路と水収容部とに跨って配置することで、上流側流路と水収容部とに跨って配置する構成と比較して容易に配置することができるとともに、大きなヒートパイプを設置できるため、ヒートパイプの排熱回収効率を高めることができる。

この発明によれば、ループ状のヒートパイプの媒体の流動を促進することで排気熱の回収効率を高めることができるエンジンの排熱回収装置を提供することができる。

本発明の一実施形態にかかるエンジンシステムの構成を示した図。 エンジン本体の概略断面図。 図２の要部拡大図であって第１実施形態の熱回収装置の要部を模式的に示した断面図。 第２実施形態の熱回収装置の要部を模式的に示した断面図。 第３実施形態の熱回収装置の要部を模式的に示した断面図。

この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
図１は、本発明の一実施形態にかかるエンジンシステムの構成を示す図である。本実施形態のエンジンシステムは、４ストロークのエンジン本体１と、エンジン本体１に燃焼用の空気を導入するための吸気通路３０と、エンジン本体１で生成された排気を排出するための排気通路３５と、水循環装置４０と、熱回収装置５０とを備える。

エンジン本体１は、例えば、４つの気筒２を有する４気筒エンジンである。本実施形態では、エンジン本体１は、ガソリンを含む燃料の供給を受けて駆動される。本実施形態のエンジンシステムは車両に搭載され、エンジン本体１は車両の駆動源として利用される。

（１）エンジン本体
図２は、エンジン本体１の概略断面図である。

エンジン本体１は、気筒２が内部に形成されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上面に設けられたシリンダヘッド４と、気筒２に往復動（上下動）可能に嵌装されたピストン５とを有している。

ピストン５の上方には燃焼室６が形成されている。燃焼室６はいわゆるペントルーフ型であり、燃焼室６の天井面（シリンダヘッド４の下面）は吸気側および排気側の２つの傾斜面からなる三角屋根状をなしている。

ピストン５の冠面には、その中心部を含む領域をシリンダヘッド４とは反対側（下方）に凹ませたキャビティ１０が形成されている。このキャビティ１０は、ピストン５が上死点まで上昇したときの燃焼室６の大部分を占める容積を有するように形成されている。

シリンダヘッド４には、吸気通路３０から供給される空気を気筒２（燃焼室６）内に導入するための吸気ポート１６と、気筒２内で生成された排気を排気通路３５に導出するための排気ポート１７とが形成されている。

吸気ポート１６は、気筒２毎にそれぞれ２つずつ形成されており、気筒２毎に形成された２つの吸気ポート１６は途中で結合することなく気筒２側の開口まで延びている。

一方、排気ポート１７は、排気通路３５の浄化装置３６（触媒）よりも上流側に設けられており、気筒２毎に２つずつ形成された上流側流路１７Ｓａ，１７Ｓａと、その下流側においてこれら２つの上流側流路が合流するコモン部１７Ｓｂ（「合流部１７Ｓｂ」ともいう。）と、コモン部１７Ｓｂより下流側に形成された１つの下流側流路１７Ｓｃとで平面視略Ｙ字状に形成されている。また、シリンダヘッド４には、各吸気ポート１６の気筒２側の開口をそれぞれ開閉する吸気弁１８と、各排気ポート１７の気筒２側の開口をそれぞれ開閉する排気弁１９とが設けられている。

シリンダヘッド４には、気筒２内に燃料を噴射する燃料噴射装置２１が設けられている。燃料噴射装置２１は、その先端が気筒２の中心軸付近に位置してピストン５の冠面のほぼ中央を臨むように配置されている。

燃料噴射装置２１は、図外の燃料ポンプにより圧送された燃料を気筒２内に噴射する。本実施形態では、全運転領域において燃料と空気との混合気を予め混合させて、この混合気を圧縮上死点（ＴＤＣ）付近で自着火させる予混合圧縮自着火燃焼が実施されるよう構成されている。これに伴い、図２に示した例では、エンジン本体１に気筒２内のガスに点火するための点火プラグが設けられていないが、冷間始動時等において混合気の適正な燃焼のために点火が必要な場合等には、適宜エンジン本体１に点火プラグを設けてもよい。

燃料噴射装置２１からは、エンジン本体１の運転状態に応じたタイミングでこの運転状態に応じた量の燃料が気筒２内に噴射される。例えば、エンジン負荷が比較的低い領域では、圧縮上死点前に一括して燃料が噴射され、エンジン負荷が比較的高い領域では、圧縮上死点前において３段に分割されて燃料が気筒２内に噴射される。

シリンダヘッド４には、さらに、気筒２内に超臨界水または亜臨界水を噴射する水噴射装置２２が設けられている。図２に示すように、水噴射装置２２は、サイド噴射方式で水を燃焼室６内に噴射するようにシリンダヘッド４に取り付けられており、その先端が燃焼室６の内周面から燃焼室６内を臨むように配置されている。

また、水噴射装置２２は、排気ポート１７に隣接して配置されている。本実施形態では、排気ポート１７の下側に有するウォータジャケット４５よりもさらに下側に水噴射装置２２が配置されている。水噴射装置２２としては、例えば、従来のエンジンに用いられる、燃料を気筒２内に噴射するための装置を適用することができ、その詳細な構造の説明は省略する。なお、水噴射装置２２は、例えば、２０ＭＰａ程度で気筒２内に超臨界水を噴射する。

超臨界水または亜臨界水を気筒２内に噴射するのはエンジン性能を高めるためである。

具体的には、気筒２内に水を噴射すれば、この水を作動ガスとしてこの水に膨張仕事を行わせることができる。従って、水を気筒２内に噴射すれば、仕事量すなわちエンジン出力を同じとしながら気筒２内に供給する燃料の量を少なくすることができ、燃費性能を高めることができる。また、気筒２内に水を噴射することでノッキングを防止に寄与することができる。このようにノッキングを防ぐことで点火タイムのタイミングを早めてピストン５を押し下げるベストなタイミングでの燃焼を実現できるため、トルクを高めることができる。

水として超臨界水または亜臨界水を気筒２内に噴射するのは、エンジン本体１の熱効率および燃費性能をより確実に高くするためである。すなわち、通常の気体の水（水蒸気）よりも密度の高い超臨界水または亜臨界水を気筒内に噴射していることで、気体の水を噴射する場合に比べて多量の水を効率よく気筒内に導入することができる。そのため、気筒内に存在して仕事を行うガスの量ひいてはエンジン本体の出力を効率よく増大させることができる。また、潜熱（エンタルピー）を必要としないまたは潜熱が小さい超臨界水または亜臨界水を気筒２内に噴射していることで、通常の液体の水を噴射する場合に比べてこの潜熱に伴う気筒内の大幅な温度低下および熱効率の悪化を回避することができる。そのため、熱効率を高くすることができる。

具体的には、水の臨界点が、温度：６４７．３Ｋ，圧力：２２．１２ＭＰａの点であるのに対して、超臨界水は温度圧力がこれら以上すなわち温度が６４７．３Ｋ以上かつ圧力が２２．１２ＭＰａ以上の水である。

さらに超臨界水の密度は５０ｋｇ／ｍ^３から５００ｋｇ／ｍ^３程度と液体の水に近い値であって気体の密度よりも非常に高い値となっている。

従って、この密度の高い超臨界水を気筒２内に噴射すれば、気体の水を噴射する場合に比べて多量の水を効率よく気筒２内に導入することができる。

なお、エンジンシステムにて生成して気筒２内に噴射する超臨界水としては、密度が２５０ｋｇ／ｍ^３以上の超臨界水を用いるのが好ましい。

ここで本実施形態では、前記のように超臨界水を気筒２内に噴射するが、超臨界水に代えて温度が６００Ｋ以上、密度が２５０ｋｇ／ｍ^３以上の亜臨界水を生成および気筒２内に噴射してもよい。

（２）吸気通路
吸気通路３０には、上流側から順に、エアクリーナ３１と、スロットルバルブ３２とが設けられており、エアクリーナ３１およびスロットルバルブ３２を通過した後の空気がエンジン本体１に導入される。

スロットルバルブ３２は、吸気通路３０を開閉するものである。ただし、本実施形態では、エンジンの運転中、スロットルバルブ３２は基本的に全開もしくはこれに近い開度に維持されており、エンジンの停止時等の限られた運転条件のときにのみ閉弁されて吸気通路３０を遮断する。

（３）排気通路
排気通路３５には、上流側から順に、排気を浄化するための浄化装置３６、熱交換器３７、コンデンサー（凝縮器）３８、排気シャッターバルブ３９が設けられている。熱交換器３７およびコンデンサー３８は、水循環装置４０の一部を構成するものである。浄化装置３６は、例えば、三元触媒からなる。

排気シャッターバルブ３９は、ＥＧＲガスの吸気通路３０への還流を促進するためのものである。

すなわち、本実施形態のエンジンシステムでは、吸気通路３０のうちスロットルバルブ３２よりも下流側の部分と、排気通路３５のうち浄化装置３６よりも上流側の部分とを連通するＥＧＲ通路７が設けられており、排気の一部がＥＧＲガスとして吸気通路３０に還流される。排気シャッターバルブ３９は、排気通路３５を開閉可能なバルブであり、ＥＧＲを実施する場合であって排気通路３５の圧力が低い場合に閉弁側に操作されることでＥＧＲ通路７の上流側の部分の圧力を高めてＥＧＲガスの還流を促進する。

ＥＧＲ通路７には、これを開閉するＥＧＲバルブ８が設けられており、ＥＧＲバルブ８の開弁量によって吸気通路３０に還流されるＥＧＲガスの量が調整される。また、本実施形態では、ＥＧＲ通路７に、これを通過するＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ９が設けられており、ＥＧＲガスはＥＧＲクーラ９にて冷却された後吸気通路３０に還流される。

ＥＧＲバルブ８は、例えば、エンジン負荷が比較的低い領域において開弁され、この領域においてＥＧＲガスが気筒２内に導入される。

（４）水循環装置
水循環装置４０は、排気の熱エネルギーを利用して後述する熱回収装置５０と協働して超臨界水を生成するものである。

水循環装置４０は、熱交換器３７およびコンデンサー３８に加えて、水噴射装置２２とコンデンサー３８とを接続する水供給通路４１と、水タンク４２と、低圧ポンプ４３と、高圧ポンプ４４とウォータジャケット４５とを備えている。

コンデンサー３８は、排気通路３５を通過する排気ガス中の水（水蒸気）を凝縮するためのものであり、コンデンサー３８で凝縮した水は、熱交換器３７やウォータジャケット４５を通過することにより受熱され昇温された状態で水噴射装置２２に供給される。このように、本実施形態では、排気ガス中の水が気筒２内に噴射される水（受熱水Ｗ）として利用される。コンデンサー３８で生成された水は、水供給通路４１を介して水タンク４２に導入され水タンク４２内で貯留される。

低圧ポンプ４３は、水タンク４２内の水を熱交換器３７に送り込むためのポンプであり、水供給通路４１のうち水タンク４２と熱交換器３７との間に配置されている。

熱交換器３７は、低圧ポンプ４３から圧送された水と、排気通路３５を通過する排気ガスとの間で熱交換を行わせるためのものであり、水供給通路４１のうち熱交換器３７を通過する水は、排気通路３５を通過する排気ガスにより昇温される。熱交換器３７は、排気通路３５のうち浄化装置３６の下流側の部分に配置されている。なお、水供給通路４１は、熱交換器３７において排気通路３５の内側に挿通され、該排気通路３５の内側から抜出すまでの間部分に熱交換通路３７ａを有している。

熱交換器３７によって排気ガスから受熱した水は、高圧ポンプ４４によって水噴射装置２２に向けて圧送される。この高圧ポンプ４４は、熱交換器３７で昇温された水を加圧して超臨界水としながら水噴射装置２２に送り込む。高圧ポンプ４４は、水供給通路４１のうち熱交換器３７とウォータジャケット４５との間に配置されている。

このように、本実施形態では、基本的には、熱交換器３７と高圧ポンプ４４とによって水供給通路４１内の水が昇温昇圧され、この後で説明する熱回収装置５０によってさらに昇温されて超臨界水が生成され、水噴射装置２２に供給される。
そのため、水供給通路４１のうち高圧ポンプ４４よりも下流側の高圧の超臨界水が流通する部分には、高圧用の配管が用いられる。

（５）第１実施形態の熱回収装置
第１実施形態の熱回収装置５０は、排気ポート１７と、受熱水Ｗを収容するウォータジャケット４５と、内部に媒体Ｓが封入されたヒートパイプ５１を備え、水噴射装置２２に水供給前に、排気通路３５を通過する排気ガスの熱を、ヒートパイプ５１を介して高圧ポンプ４４から圧送された受熱水Ｗにより回収して該受熱水Ｗをさらに昇温する装置である。

また、ウォータジャケット４５は、水供給通路４１の途中に介在するようにシリンダヘッド４内部に形成されており、水供給通路４１を流れる受熱水Ｗが水噴射装置２２に流れる過程において一時的に収容される水収容部として構成している。

ウォータジャケット４５は、傾斜形状の排気ポート１７よりも車両下方側部位に設けられている。詳しくは、ウォータジャケット４５は、排気ポート１７の排気流路１７Ｓ（内部空間）のうちコモン部１７Ｓｂよりも排気方向Ｄｇ下流側の下流側流路１７Ｓｃの直下部分に設けられており、該下流側流路１７Ｓｃと水噴射装置２２との間部分において、エンジン本体部１を縦断面視した図２、図３に示すように、排気ポート１７に沿って形成されている。すなわち、ウォータジャケット４５は、車両上下方向よりも車両水平方向に長い横長の断面形状で形成している。

ここで、本実施形態の排気ポート１７は、排気通路３５の浄化装置３６（触媒）よりも排気方向Ｄｇ上流側に設けられており、しかも排気方向Ｄｇ下流側程高い位置となるようにそのポート軸心Ｘ１（図３参照）が傾斜した傾斜形状に形成されている。具体的に、排気ポート１７の傾斜角度α、すなわちポート軸心Ｘ１の傾斜角度αは、車両水平方向に対して図２、図３に示す断面視で反時計回りに２０度〜３０度に設定している。

また、ウォータジャケット４５の水流方向Ｄｗの一端側に、水入口部４６が形成されるとともに、ウォータジャケット４５の水流方向Ｄｗの他端側に、水出口部４７が形成されている。さらにウォータジャケット４５の内部には、水入口部４６と水出口部４７との間において水供給通路４１と連通する水流通路４８が形成されている。この水流通路４８は、途中で他の流通路と結合したり分岐部したりせずに延びる１本路で形成されている。
すなわち、水供給通路４１は、シリンダヘッド４内部に形成されたウォータジャケット４５の水流通路４８と連通するように、シリンダヘッド４の内部においても形成されている。

本実形態において、水入口部４６は、ウォータジャケット４５における、排気方向Ｄｇの上流側端部に対応する側の端部に形成されている。水出口部４７は、ウォータジャケット４５における、排気方向Ｄｇの下流側端部に対応する側の端部に形成されている。

水入口部４６は、高圧ポンプ４４により圧送された受熱水Ｗが水供給通路４１から水流通路４８に流入する流入部であり、水出口部４７は、水噴射装置２２へ供給される受熱水Ｗが水流通路４８から水供給通路４１へ流出する流出部である。すなわち、水入口部４６は水流通路４８の上流側端に形成されるとともに、水出口部４７は水流通路４８の下流側端に形成されている。これにより、水流通路４８を流れる受熱水Ｗは、排気ポート１７の排気流路１７Ｓを流れる排気ガスの排気方向Ｄｇと略同じ方向に流れる構成としている。また、受熱水Ｗの流水方向Ｄｗは、ヒートパイプ５１の後述する放熱部５３内（図３参照）の媒体Ｓの流動方向Ｙ１と逆方向に流れる構成としている。すなわち、水流通路４８を流れる受熱水Ｗは、放熱部５３の低い温度の媒体Ｓが存在する媒体流動方向Ｙ１の下流側から高い温度の媒体Ｓが存在する媒体流動方向の上流側へ流れる構成としている。

ヒートパイプ５１は、排気ポート１７の排気流路１７Ｓにおけるコモン部１７Ｓｂよりも下流側に設けられた下流側流路１７Ｓｃに取り付けられており、本実施形態では、１つの排気ポート１７にそれぞれ１つのヒートパイプ５１が取り付けられており、１つの気筒２に１つのヒートパイプ５１が配置されている。

ヒートパイプ５１は、熱伝導性の高い材料（例えば金属）で形成されたパイプ部材であり、その内側は真空にされた状態で媒体Ｓが液体状態で封入されている。

本実施形態では、ヒートパイプ５１の内部には、媒体Ｓとしてナトリウム（作動温度域：６００℃〜１２００℃）が封入されている。但し、媒体Ｓはナトリウムの代わりに水（作動温度域：３０℃〜２５０℃）やナフタレン（作動温度域：１５０℃〜４００℃）或いはセシウム（作動温度域：４５０℃〜９００℃）を採用してもよい。

また図３に示すヒートパイプ５１内部の符号Ｌが示すラインは、全ての媒体Ｓが蒸発前の液体の状態で存在する場合におけるその液面を示す。本実施形態では、媒体Ｓは、液体の状態でヒートパイプ５１の内部の全体容量に対して大よそ半分程度となる容量で封入されている。

さらにヒートパイプ５１は、ループ状に形成されるとともに、排気ポート１７とウォータジャケット４５とに跨ぐように配置されている。
具体的に、ヒートパイプ５１は略矩形をしたループ状に形成され、その車両上下方向の略上側部分が排気ポート１７の排気流路１７Ｓに突き出して該排気流路１７Ｓの排気ガスと接触するように配置されているとともに、その車両上下方向の略下側部分がウォータジャケット４５の水流通路４８に突き出して水流通路４８の受熱水Ｗと接触するように配置されている。
ここで、ヒートパイプ５１の周方向の略上側部分、すなわち排気ガスとの接触部分を受熱部５２に設定するとともに、ヒートパイプ５１の周方向の略下側部分、すなわち受熱水Ｗとの接触部分を放熱部５３に設定する。

さらに、受熱部５２におけるヒートパイプ５１の上側長辺部に相当する部位を、受熱側長辺部５４に設定するとともに、放熱部５３におけるヒートパイプ５１の下側長辺部に相当する部位を、放熱側長辺部５５に設定する。

ヒートパイプ５１は、受熱側長辺部５４と放熱側長辺部５５との長手方向の各一端部同士と、長手方向の各他端同士とが夫々短辺部５６ａ，５６ｂを介して一体に連結されている。なお、短辺部５６ａが短辺部５６ｂよりも排気方向Ｄｇおよび流水方向Ｄｗの下流側に位置する。

本実施形態において受熱側長辺部５４、放熱側長辺部５５、短辺部５６ａ，５６ｂは何れも略全体が直線状であり、受熱側長辺部５４と放熱側長辺部５５とは互いに平行であるとともに、短辺部５６ａ，５６ｂは互いに平行である。

ヒートパイプ５１の短辺部５６ａ，５６ｂの中間部は、シリンダヘッド４における、排気ポート１７の下側部分とウォータジャケット４５の上側部分との間部分に挿通されている。この挿通部位における、排気ポート１７およびウォータジャケット４５の各内周部と、ヒートパイプ５１の短辺部５６ａ，５６ｂの外周部とが接合固定されている。

短辺部５６ａ，５６ｂの挿通部位よりも上側部分、すなわち排気ポート１７の排気流路１７Ｓへの突出部分と、受熱側長辺部５４とで受熱部５２（蒸発部）が構成され、短辺部５６ａ，５６ｂの挿通部位よりも下側部分、すなわちウォータジャケット４５の水流通路４８への突出部分と、放熱側長辺部５５とで放熱部５３（凝縮部）が構成されている。

本実施形態のヒートパイプ５１は、受熱側長辺部５４が放熱側長辺部５５よりも上側に配置された車両上下方向の位置関係となる。さらにヒートパイプ５１は、車両水平方向に対して傾斜する排気ポート１７の傾斜角度αに対応させて車両水平方向に対して傾斜配置している。

具体的には、ループ状のヒートパイプ５１の周方向における受熱側長辺部５４と放熱側長辺部５５とは、共に車両上下方向と、該車両上下方向に直交する車両水平方向とのうち車両水平方向が車両上下方向よりも主要成分を成すものである。
そして本実施形態のヒートパイプ５１は、このような水平方向成分主要部としての受熱側長辺部５４と放熱側長辺部５５とが、共に夫々の下流側部分が夫々の上流側部分よりも上方に位置するように車両水平方向に対して傾斜配置したものである。

本実施形態においては、排気ポート１７の傾斜角度α、すなわちポート軸心Ｘ１の傾斜角度αは、車両水平方向に対して図２、図３に示す断面視で反時計回りに２０度〜３０度であり、ヒートパイプ５１は、この排気ポート１７の傾斜角度αに対応させて車両水平方向に対して同反時計回りに２０度〜３０度の傾斜角度αで配置している。特にヒートパイプ５１の上記の傾斜角度αは、２０度〜３０度の中でも２２度から２５度であることが好ましい。なお、図３中の符号Ｘ２は、受熱側長辺部５４と放熱側長辺部５５に平行であって、ヒートパイプ５１の中心を通る仮想直線であり、図３中の符号Ｈは、車両水平方向に延びる仮想直線である。

そして本実施形態の受熱側長辺部５４は、このようにヒートパイプ５１を車両水平方向に対して傾斜する排気ポート１７の傾斜角度αに対応させて車両水平方向に対して傾斜配置しているため、これに伴って、排気ポート１７の排気流路１７Ｓにおいて排気方向Ｄｇと略平行に配置されている。また、受熱側長辺部５４は、水平方向に対して傾斜する排気ポート１７のポート軸心Ｘ１よりも下方に配置されている。

上述したヒートパイプ５１では、受熱部５２が排気ガスの熱により温められ、その温度が所定の温度以上になると、該ヒートパイプ５１内の媒体Ｓが蒸発し、図３の矢印Ｙ１に示すように、該媒体Ｓが、受熱側長辺部５４内を伝ってその上端（受熱側長辺部５４と短辺部５６ａとのコーナー部）に向かって拡散していく。ここで、受熱側長辺部５４は、車両水平方向に対して下流側が上側に位置するように傾斜配置しているため、媒体Ｓが受熱側長辺部５４内を流動する過程において、媒体Ｓに作用する体積力を、換言すると蒸発した媒体Ｓの上昇気流を、受熱側長辺部５４を車両水平方向に配置する場合よりも受熱側長辺部５４の上端に向かう力へと活かすことができる。

すなわち、受熱側長辺部５４を車両水平方向に対して排気方向Ｄｇ下流側が上側に位置するように傾斜配置することで、受熱側長辺部５４を車両水平方向に配置する場合よりも媒体Ｓが受熱側長辺部５４の途中で停滞（滞留）し難くなり、受熱側長辺部５４内を伝ってその上端に向かって媒体Ｓが流動することを促進することができる。

そして、媒体Ｓの蒸気は、ウォータジャケット４５の水流通路４８に放熱して凝縮し、放熱部５３において再び液体に戻る。このとき、ウォータジャケット４５の水流通路４８を流れる受熱水Ｗは媒体Ｓから熱エネルギーを受けて昇温される。

再び液体に戻った媒体Ｓは、放熱部５３において図３の矢印Ｙ１に示すように、放熱側長辺部５５の下端（放熱側長辺部５５と短辺部５６ｂとのコーナー部）へ流動する際に再び液体に戻った媒体Ｓが放熱側長辺部５５を流動する過程で媒体Ｓ自体の重力を活かして、放熱側長辺部５５を車両水平方向に配置した場合よりも放熱側長辺部５５の下端へ向かう力へと活かすことができる。そして、液体に戻った媒体Ｓは、受熱部５２において再度排気ガスから熱エネルギーを奪うことで再び蒸気となり、放熱部５３においてこの熱エネルギーをウォータジャケット４５の水流通路４８を流れる受熱水Ｗに付与する。

このように、本実施形態では、排気ガスの温度が所定温度以上の高温になり媒体Ｓの温度が沸点以上になると、ループ状のヒートパイプ５１の内部を図３に示す断面視で反時計回りに循環する媒体Ｓを介して、排気ポート１７の排気流路１７Ｓの排気ガスの熱エネルギーがウォータジャケット４５Ｕの水流通路４８を流れる受熱水Ｗに付与されて該受熱水Ｗが昇温される。

（６）第１実施形態の熱回収装置の作用等
上述した本実施例のエンジンの排熱回収装置５０は、エンジン本体１の気筒２内で生成された排気ガスが流通する排気ポート１７と、受熱水Ｗを収容するウォータジャケット４５と、これら排気ポート１７と水流通路４８とに跨ぐように配置され、内部に媒体Ｓが封入されたヒートパイプ５１を備え、排気ポート１７の排気流路１７Ｓの排気ガスの熱を、ヒートパイプ５１を介してウォータジャケット４５の水流通路４８（図３参照）を流通する受熱水Ｗにより受熱して熱回収するエンジンの排熱回収装置であって（図１参照）、ウォータジャケット４５は、排気通路３５の浄化装置３６よりも排気方向Ｄｇ上流側に設けられた排気ポート１７周辺における該排気ポート１７の車両下側部位に設けられ、ヒートパイプ５１は、排気ポート１７とウォータジャケット４５とに跨ぐように配置されるとともに、排気ポート１７の排気流路１７Ｓの排気ガスに接する受熱部５２とウォータジャケット４５の水流通路４８の受熱水Ｗに接する放熱部５３とを備えたループ状に形成され、さらにヒートパイプ５１は、放熱部５３が受熱部５２に対して車両下側部位に位置する関係で配置されるとともに、車両水平方向に対して傾斜する排気ポート１７の傾斜角度αに対応させて車両水平方向に対して傾斜配置した構成としたものである（図２、図３参照）。

上述したように、本実施例のエンジンの排熱回収装置５０は、排気ポート１７周辺の少なくとも下方に、受熱水Ｗ（温めたい水）を収納するウォータジャケット４５を設けて、上方が熱いエリア（排気ポート１７内）、下方が冷たいエリア（ウォータジャケット４５）の関係を作り、ここに、ループ状のヒートパイプ５１を、排気ポート１７の傾斜角度αに合わせた傾斜配置としたものであり、このように、排気ポート１７およびその周辺構造を有効利用することでヒートパイプ５１内の媒体Ｓの流動が促進され、ヒートパイプ５１の排熱回収効率を高めることができる。

すなわち、蒸発した媒体Ｓと液体の状態の媒体Ｓとが上下関係や斜め関係に存在することに起因して媒体Ｓの重力や浮力等の体積力を活かしてループ状のヒートパイプ５１に封入した媒体Ｓの流動性を促進し、これによりヒートパイプ５１による単位時間あたりの排熱回収効率を格段に向上させることができる。

特に、水噴射装置２２は、気筒２内に噴射する水が低温水噴射だと、気化潜熱により燃焼効率が下がる傾向にあるため、高温水噴射が求められるが、水噴射装置２２において、気筒２内に噴射する水を昇温させて超臨界水または亜臨界水を生成するための有効手段になり得る。

この発明の態様として、ウォータジャケット４５は、排気ポート１７の下方に配置され、ヒートパイプ５１は、放熱部５３が受熱部５２に対して下側部位に位置する関係で配置されたものである（図３参照）。

上記構成によれば、ウォータジャケット４５を排気ポート１７の下方に配置することにより、シリンダヘッド４のサイド位置に配置された水噴射装置２２とウォータジャケット４５との間に連通する水供給通路４１のレイアウト性を高めることができ、ウォータジャケット４５から供給された超臨界水または亜臨界水を水噴射装置２２へ圧力損失を抑えて供給することができる。

またこの発明の態様として、ヒートパイプ５１は、排気ポート１７のポート軸心Ｘ１と略平行に傾斜配置されたものである（図３参照）。

上記構成によれば、ヒートパイプ５１の受熱部５２の主要部である受熱側長辺部５４が排気ガスの排気方向Ｄｇと略平行に配置できるため、ヒートパイプ５１の受熱部５２を排気ポート１７の排気流路１７Ｓの排気ガスに接するように配置したことによる圧力損失の増加を抑制することができる。

またこの発明の態様として、排気ポート１７は、エンジン本体１の燃焼室６に対して連通する２つ有する上流側流路１７Ｓａと、これら２つの上流側流路１７Ｓａの下流側で互いに合流するコモン部１７Ｓｂと、該コモン部１７Ｓｂより下流側に有する１つの下流側流路１７Ｓｃとで形成され、ヒートパイプ５１は、排気ポート１７の下流側流路１７Ｓｃとウォータジャケット４５とに跨って配置されたものである。

上記構成によれば、ヒートパイプ５１を上流側流路１７Ｓａよりも広い排気ポート１７の内部空間を有する下流側流路１７Ｓｃと、ウォータジャケット４５とに跨って配置することができ、上流側流路１７Ｓａとウォータジャケット４５とに跨って配置する構成と比較して大きなヒートパイプ５１を設置できるため、ヒートパイプ５１の排熱回収効率を高めることができるとともに、ヒートパイプ５１の受熱部５２を排気流路１７Ｓを流れる排気ガスに接するように配置したことによる圧力損失の増加を抑制することができる。

（７）第２実施形態の熱回収装置
図４は、第２実施形態の熱回収装置の模式図を示している。以下、この第２実施形態の熱回収装置５０Ａについて説明するが、上述した第１の実施形態の熱回収装置５０と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

ウォータジャケット４５Ｕは、排気ポート１７よりも車両上方側部位に設けられている。詳しくは、ウォータジャケット４５Ｕは、排気ポート１７の排気流路１７Ｓ（内部空間）のうちコモン部１７Ｓｂよりも下流側の下流側流路１７Ｓｃの直上部分に、傾斜形状の排気ポート１７に沿って形成されている。

本実形態においては、水入口部４６は、ウォータジャケット４５Ｕにおける、排気方向Ｄｇの上流側端部に対応する側の端部に形成されている。水出口部４７は、ウォータジャケット４５Ｕにおける、排気方向Ｄｇの下流側端部に対応する側の端部に形成されている。これにより、水流通路４８を流れる受熱水Ｗは、排気ポート１７の排気流路１７Ｓを流れる排気ガスの排気方向Ｄｇと略同じ方向に流れる構成としている。また、受熱水Ｗの水流方向Ｄｗは、ヒートパイプ５１Ｕの放熱部５３内の媒体Ｓの流動方向Ｙ２と逆方向に流れる構成としている。すなわち、水流通路４８を流れる受熱水Ｗは、放熱部５３の低い温度の媒体Ｓが存在する媒体流動方向Ｙ２の下流側から高い温度の媒体Ｓが存在する媒体流動方向の上流側へ流れる構成としている。

ここで排気ポート１７は、ポート軸心Ｘ１の直交断面が略円筒状の断面中空形状で形成されており、排気ポート１７に対して上側にウォータジャケット４５Ｕが配設されるとともに、排気ポート１７に対して下側に水噴射装置２２が配設されている。水供給通路４１は、シリンダヘッド４内部に形成されたウォータジャケット４５Ｕの水流通路４８と連通するように、シリンダヘッド４の内部においても形成されている。そして、ウォータジャケット４５Ｕの水出口部４７と水噴射装置２２との間で連通する水供給通路４１は、シリンダヘッド４内部において、排気ポート１７のポート軸心Ｘ１方向視で排気ポート１７よりも径外側（図４の紙面に対して直交方向）へ迂回しながら排気ポート１７の上方に位置するウォータジャケット４５Ｕから排気ポート１７の下方に位置する水噴射装置２２まで延びている。

本実施形態では、第１実施形態と同様に、ヒートパイプ５１Ｕの内部には、媒体Ｓとしてナトリウム（作動温度域：６００℃〜１２００℃）が封入されている。

第２実施形態においてもヒートパイプ５１Ｕは、ループ状に形成されるとともに、排気ポート１７とウォータジャケット４５Ｕとに跨ぐように配置されている。
具体的に、ヒートパイプ５１Ｕは略矩形をしたループ状に形成され、その車両上下方向の略上側部分がウォータジャケット４５Ｕの水流通路４８に突き出して水流通路４８の受熱水Ｗと接触するように配置されているとともに、その車両上下方向の略下側部分が排気ポート１７の排気流路１７Ｓに突き出して該排気流路１７Ｓの排気ガスと接触するように配置されている。
ここで、ヒートパイプ５１Ｕの周方向の略下側部分、すなわち排気ガスとの接触部分を受熱部５２に設定するとともに、ヒートパイプ５１Ｕの周方向の略上側部分、すなわち受熱水Ｗとの接触部分を放熱部５３に設定する。

さらに、受熱部５２におけるヒートパイプ５１Ｕの下側長辺部に相当する部位を、受熱側長辺部５４に設定するとともに、放熱部５３におけるヒートパイプ５１Ｕの上側長辺部に相当する部位を、放熱側長辺部５５に設定する。

ヒートパイプ５１Ｕは、受熱側長辺部５４と放熱側長辺部５５との長手方向の各一端部同士と、長手方向の各他端同士とが夫々短辺部５６ａ，５６ｂを介して一体に連結されている。

ヒートパイプ５１Ｕの短辺部５６ａ，５６ｂの中間部は、シリンダヘッド４における、排気ポート１７の上側部分とウォータジャケット４５Ｕの下側部分との間部分に挿通されている。

短辺部５６ａ，５６ｂの挿通部位よりも下側部分、すなわち排気ポート１７の排気流路１７Ｓへの突出部分と、受熱側長辺部５４とで受熱部５２（蒸発部）が構成され、短辺部５６ａ，５６ｂの挿通部位よりも上側部分、すなわちウォータジャケット４５Ｕの水流通路４８への突出部分と、放熱側長辺部５５とで放熱部５３（凝縮部）が構成されている。

本実施形態のヒートパイプ５１Ｕは、放熱側長辺部５５が受熱側長辺部５４よりも上側に配置された車両上下方向の位置関係となる。さらにヒートパイプ５１Ｕは、車両水平方向に対して傾斜する排気ポート１７の傾斜角度αに対応させて車両水平方向に対して傾斜配置している。

すなわち、本実施形態においては、水平方向成分主要部としての受熱側長辺部５４は、排気ポート１７の傾斜角度αに対応させて車両水平方向に対して排気方向Ｄｇの下流側部分（図４中の紙面左側）が上流側部分（図４中の紙面右側）よりも上方に位置するように車両水平方向に対して傾斜配置したものである。これにより、受熱側長辺部５４は、排気ポート１７の排気流路１７Ｓにおいて排気方向Ｄｇと略平行に配置され、また、車両水平方向に対して傾斜するエンジンの排気ポート１７のポート軸心Ｘ１よりも上方に配置されている。一方、水平方向成分主要部としての放熱側長辺部５５も、受熱側長辺部５４と略平行に延びるように車両水平方向に対して傾斜配置されている。

上述したヒートパイプ５１Ｕでは、受熱部５２が排気ガスの熱により温められ、その温度が所定の温度以上になると、該ヒートパイプ５１Ｕ内の媒体Ｓが蒸発し、図４の矢印Ｙ２に示すように、該媒体Ｓが、受熱側長辺部５４内を伝ってその上端（受熱側長辺部５４と短辺部５６ａとのコーナー部）に向かって拡散していく。

すなわち、受熱側長辺部５４を車両水平方向に対して排気方向Ｄｇ下流側が上側に位置するように傾斜配置することで、受熱側長辺部５４を車両水平方向に配置する場合よりも媒体Ｓが受熱側長辺部５４の途中で停滞（滞留）し難くなり、受熱側長辺部５４内を伝ってその上端に向かって媒体Ｓが流動することを促進することができる。

そして、媒体Ｓの蒸気は、ウォータジャケット４５Ｕの水流通路４８に放熱して凝縮し、放熱部５３において再び液体に戻る。このとき、ウォータジャケット４５Ｕの水流通路４８を流れる受熱水Ｗは媒体Ｓから熱エネルギーを受けて昇温される。

再び液体に戻った媒体Ｓは、放熱部５３において図４の矢印Ｙ２に示すように、放熱側長辺部５５の下端（放熱側長辺部５５と短辺部５６ｂとのコーナー部）へ流動する際に再び液体に戻り、傾斜配置した放熱側長辺部５５を流動する過程で媒体Ｓ自体の重力を活かして、放熱側長辺部５５の下端へと流動する。そして、液体に戻った媒体Ｓは、受熱部５２において再度排気ガスから熱エネルギーを奪うことで再び蒸気となり、放熱部５３においてこの熱エネルギーをウォータジャケット４５Ｕの水流通路４８を流れる受熱水Ｗに付与する。

このように、本実施形態では、排気ガスの温度が所定温度以上の高温になり媒体Ｓの温度が沸点以上になると、ループ状のヒートパイプ５１Ｕの内部を図４に示す断面視で時計回りに循環する媒体Ｓを介して、排気ポート１７の排気流路１７Ｓの排気の熱エネルギーがウォータジャケット４５Ｕの水流通路４８を流れる受熱水Ｗに付与されて該受熱水Ｗが昇温される。

（８）第２実施形態の熱回収装置の作用等
第２実施例のエンジンの排熱回収装置５０Ａは、上述した構成により、排気ガスの熱により温められるに伴って蒸発した媒体Ｓが、その上昇気流を利用して車両水平方向に対して傾斜配置した受熱側長辺部５４内を伝ってその上端（受熱側長辺部５４と短辺部５６ａとのコーナー部）に向かって流動することを促進することができる。

一方、水流通路４８に放熱するに伴って再び液体に戻った媒体Ｓが、その重力を利用して車両水平方向に対して傾斜配置した放熱側長辺部５５内を伝ってその下端（放熱側長辺部５５と短辺部５６ｂとのコーナー部）に向かって流動することを促進することができる。

さらに上述した第２実施例のエンジンの排熱回収装置５０Ａは、ウォータジャケット４５Ｕが排気ポート１７の上方に配置され、ヒートパイプ５１Ｕが、その放熱部５３が受熱部５２に対して上側部位に位置する関係で配置されているため（図４参照）、ヒートパイプ５１Ｕ内を移動する媒体Ｓが、受熱側長辺部５４と下流側の短辺部５６ａとのコーナー部において受熱側長辺部５４から短辺部５６ａの側へ方向転換する際や、短辺部２６ａを移動（上昇）する際においても、蒸発した媒体Ｓの上昇気流を利用して、その移動を促進することができる。

さらに、ヒートパイプ５１Ｕ内を移動する媒体Ｓが、放熱側長辺部５５と上流側の短辺部５６ｂとのコーナー部において放熱側長辺部５５から短辺部５６ｂへ方向転換する際や、短辺部５６ｂを移動（降下）する際においても、液体の状態の媒体Ｓの重力を利用して、その移動を促進することができる。

従って、第２実施例のエンジンの排熱回収装置５０Ａは、ヒートパイプ５１Ｕ全体として媒体Ｓの循環をより一層促進することができる。

（９）第３実施形態の熱回収装置
図５は、第２実施形態の熱回収装置の模式図を示している。図５に示すように、第３実施形態の熱回収装置５０Ｂに備えたウォータジャケット４５は、排気ポート１７よりも車両上側部位に設けられた上側ウォータジャケット４５Ｕと、排気ポート１７よりも車両下側部位に設けられた下側ウォータジャケット４５Ｄとを備えている。

上側ウォータジャケット４５Ｕは、第２実施形態のウォータジャケット４５Ｕに対応するとともに、下側ウォータジャケット４５Ｄは、第１実施形態のウォータジャケット４５に対応するため、同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

水供給通路４１の上流側に設けた水タンク４２（図１参照）から水噴射装置２２へ水を供給する水供給通路４１の途中には、上側ウォータジャケット４５Ｕと下側ウォータジャケット４５Ｄの各水流通路４８，４８がこの順に介在している。

具体的には、水タンク４２と、上側ウォータジャケット４５Ｕの水入口部４６との間、上側ウォータジャケット４５Ｕの水出口部４７と下側ウォータジャケット４５Ｄの水入口部４６との間、下側ウォータジャケット４５Ｄの水出口部４７と水噴射装置２２との間は、いずれも水供給通路４１を介して互いに連通している。

排気ポート１７と上側ウォータジャケット４５Ｕとに跨ぐように配置された上側ヒートパイプ５１Ｕは、放熱側長辺部５５が受熱側長辺部５４よりも上側に配置された車両上下方向の位置関係となる。

一方、排気ポート１７と下側ウォータジャケット４５Ｄとに跨ぐように配置された下側ヒートパイプ５１Ｄは、受熱側長辺部５４が放熱側長辺部５５よりも上側に配置された車両上下方向の位置関係となる。

さらに上側ヒートパイプ５１Ｕおよび下側ヒートパイプ５１Ｄは、車両水平方向に対して傾斜する排気ポート１７の傾斜角度αに対応させて車両水平方向に対して傾斜配置している。

すなわち、上側ヒートパイプ５１Ｕの放熱側長辺部５５、受熱側長辺部５４と、下側ヒートパイプ５１Ｄの放熱側長辺部５５、受熱側長辺部５４は、排気ポート１７の排気流路１７Ｓにおいて、いずれも排気方向Ｄｇの下流側が上流側よりも上に位置するように傾斜し、排気ポート１７のポート軸心Ｘ１、すなわち排気ガスの排気方向Ｄｇと略平行に配置されている。

（１０）第３実施形態の熱回収装置の作用等
上記構成によれば、受熱水Ｗが水噴射装置２２へ供給される過程において、上側ウォータジャケット４５Ｕと下側ウォータジャケット４５Ｄの各水流通路４８，４８を通過することで、夫々のヒートパイプ５１Ｕ，５１Ｄ内の媒体Ｓから受熱することで昇温されるため、より効率的に排気熱を回収して超臨界水を生成することが可能となる。

また、排気ポート１７の排気流路１７Ｓには、下側ヒートパイプ５１Ｄと上側ヒートパイプ５１Ｕとの各受熱側長辺部５４，５４が共に排気ガスに接するように配置されているため、熱回収率を高めることができ、しかもこれら受熱側長辺部５４，５４は、いずれも排気方向Ｄｇと略平行に配置されているため、２つのヒートパイプ５１Ｕ，５１Ｄを設けた構成による排気ガスの圧力損失の増加を抑制することができる。

この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。

例えば、水噴射装置２２は、上述した実施形態のようにサイド噴射方式に限らず、燃料噴射装置２１の側方に並べる等して配設したセンター噴射方式の水噴射装置を採用してもよい。この場合には、図４に示した第２実施形態の熱回収装置５０Ａのように、ウォータジャケット４５Ｕの水出口部４７と水噴射装置２２との間で連通する水供給通路４１を、シリンダヘッド４の内部において排気ポート１７を迂回するように設ける必要がなく、水噴射装置２２までより最短経路で繋げることができる。すなわち、シリンダヘッド４の内部における水供給通路４１のレイアウト性を高めることができる。

また、本実施形態のウォータジャケット４５（４５Ｕ，４５Ｌ）の水流通路４８を流通することで昇温させた受熱水Ｗは、気筒２内に噴射する超臨界水又は亜臨界水として用いるものであるが、それ以外にもエンジン本体１の気筒２や浄化装置３６（触媒）の暖機に用いてもよく、さらにはエアコンのヒータパーツの暖機のために用いてもよい。

なお、本実形態では、ヒートパイプ５１（５１Ｕ，５１Ｌ）に接触するように受熱水Ｗを流す構造として、シリンダヘッド４内部に形成されたウォータジャケット４５（４５Ｕ，４５Ｌ）を採用したが、このウォータジャケット４５（４５Ｕ，４５Ｌ）に限らず、図示省略するが、シリンダヘッド４外側に設けられた受熱水Ｗを収容する水タンク、詳しくは水供給通路４１の上流側に設置された水タンク４２とは別にその下流側に設置された図示省略する水タンクを採用してもよい。

また図示省略するが、排気ポート１７の排気流路１７Ｓには、ヒートパイプ５１を支持する支持部材を設けもよい。支持部材は、金属製等の熱伝導性材料により形成してもよく、また、排気ガスから受熱する多孔質状（ポーラス状）の受熱部を備えた構成とすることが、支持部材自体が受熱機能を有するため好ましい。

さらにまた、ヒートパイプ５１（５１Ｕ，５１Ｌ）の各受熱部５２には、適宜伝熱面積を増やすために不図示のスタックフィン等のフィンを設けてもよい。

また、ヒートパイプ５１における、車両上下方向と、該車両上下方向に直交する車両水平方向とのうち車両水平方向が車両上下方向よりも主要成分を成す水平方向成分主要部は、本実施形態においては受熱側長辺部５４および放熱側長辺部５５であったが、ヒートパイプ５１は、上記の水平方向成分主要部が車両水平方向に対して傾斜配置した構成であれば、このような直線状の受熱側長辺部５４および放熱側長辺部５５に限定しない。例えば図示省略するが、ヒートパイプ５１が、楕円型のループ形状の場合には、水平方向成分主要部は弧形状のような曲線形状であってもよい。このように水平方向成分主要部が曲線形状である場合には、その接線角度が車両水平方向に対して傾斜するようにヒートパイプ５１Ｕが配置された構成とすることができる。

以上説明したように、本発明は、エンジンの気筒内で生成された排気ガスを流通する排気ポートと、受熱水を収容する水収容部と、内部に媒体が封入されたヒートパイプと、を備え、排気ガスの熱を媒体を介して受熱水が受熱することで熱回収するエンジンの排熱回収装置について有用である。

１…エンジン本体
２…気筒
６…燃焼室
１７…排気ポート
１７Ｓ…排気流路（排気ポートの内部空間）
１７Ｓａ…上流側流路
１７Ｓｂ…コモン部
１７Ｓｃ…下流側流路
４５，４５Ｕ，４５Ｄ…ウォータジャケット（水収容部）
４８…水流通路（水収容部内空間）
５０，５０Ａ，５０Ｂ…エンジンの排熱回収装置
５１，５１Ｕ，５１Ｄ…ヒートパイプ
５２…受熱部
５３…放熱部
Ｓ…媒体
Ｗ…受熱水
Ｘ…排気ポートのポート軸心
Ｈ…車両水平方向
Ｄｇ…排気方向
α…排気ポートの傾斜角度

Claims (5)

1. エンジンの気筒内で生成された排気ガスを流通する排気ポートと、受熱水を収容する水収容部と、内部に媒体が封入されたヒートパイプと、を備え、排気ガスの熱を媒体を介して受熱水が受熱することで熱回収するエンジンの排熱回収装置であって、
   前記水収容部は、排気通路の排気方向上流側に設けられた前記排気ポート周辺における該排気ポートに対して車両上下方向の少なくとも一方側部位に設けられ、
   前記ヒートパイプは、前記排気ポートと前記水収容部とに跨ぐように配置されるとともに、前記排気ポート内空間の排気ガスに接する受熱部と前記水収容部内空間の受熱水に接する放熱部とを備えたループ状に形成され、
   さらに前記ヒートパイプは、前記放熱部が前記受熱部に対して車両上下方向の前記一方側部位に位置する関係で配置されるとともに、車両水平方向に対して傾斜する前記排気ポートの傾斜角度に対応させて車両水平方向に対して傾斜配置した
   エンジンの排熱回収装置。
2. 前記水収容部は、前記排気ポートの上方に配置され、
   前記ヒートパイプは、前記放熱部が前記受熱部に対して上側部位に位置する関係で配置された
   請求項１に記載のエンジンの排熱回収装置。
3. 前記水収容部は、前記排気ポートの下方に配置され、
   前記ヒートパイプは、前記放熱部が前記受熱部に対して下側部位に位置する関係で配置された
   請求項１又は２に記載のエンジンの排熱回収装置。
4. 前記ヒートパイプは、前記排気ポートのポート軸心と略平行に傾斜配置されている
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエンジンの排熱回収装置。
5. 前記排気ポートは、エンジンの燃焼室に対して連通する２つ備えた上流側流路と、これら２つの上流側流路の下流側で互いに合流するコモン部と、該コモン部より下流側に有する１つの下流側流路とで形成され、
   前記ヒートパイプは、前記排気ポートの前記下流側流路と前記水収容部とに跨って配置されている
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエンジンの排熱回収装置。

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