JP6341239B2 - エンジンの排熱回収装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば触媒の早期活性化のために、エンジンから排出された排気ガスの熱を、ヒートパイプで回収して熱輸送するようなエンジンの排熱回収装置に関する。

自動車には、エンジンから排出された排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び炭化水素（ＨＣ）などの有害物質を浄化する浄化装置として、触媒が排気通路上に装着されている。

この触媒は、その温度が上昇することで活性化して浄化効率が向上する一方で、高温になり過ぎると浄化効率が低下するという特徴がある。そこで、エンジン始動後、早期に触媒を活性化させて浄化効率を向上させるとともに、触媒の高温化を抑制する様々な技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、触媒よりも下流の排気通路と触媒との間に、純水を熱交換媒体とする第１ループ式ヒートパイプが配置された排熱回収装置が記載されている。この特許文献１の排熱回収装置は、第１ループ式ヒートパイプが排気通路内で回収した排気ガスの熱を、触媒内に放熱することで触媒を早期に活性化させている。

さらに、特許文献１の排熱回収装置には、ヒータ流路が内設された第２放熱部と触媒との間に、純水を熱交換媒体とする第２ループ式ヒートパイプが配置されている。そして、特許文献１の排熱回収装置は、第２ループ式ヒートパイプが触媒内で回収した熱を、第２放熱部を介して放熱することで触媒の高温化を抑制している。

このようにして特許文献１の排熱回収装置は触媒の高温化を抑制しているが、この場合であっても、例えば、エンジン負荷が高い回転域では、高温の排気ガスに触媒が晒されることになる。このため、触媒の高温化をより確実に抑制するためには、触媒よりも上流の排気通路で排気ガスの熱を回収することが望ましい。

しかしながら、触媒よりも上流の排気通路で排気ガスの熱を回収する場合、エンジン始動直後から排気ガスの熱が奪われることで、触媒の早期活性化が阻害されるおそれがあった。

特開２０１０−０５９９６０号公報

本発明は、上述の問題に鑑み、触媒よりも上流の排気通路で排気ガスの熱を回収する場合であっても、触媒を早期に活性化できるエンジンの排熱回収装置を提供することを目的とする。

この発明は、エンジンの燃焼室から排出された排気ガスの熱を、流体媒体が密封されたヒートパイプを介して回収、放熱するエンジンの排熱回収装置であって、触媒よりも上流の排気通路に一部が内設された前記ヒートパイプと、気相状態の前記流体媒体を凝縮させる凝縮手段と、前記触媒の温度を直接的または間接的に検知する温度検知手段と、前記触媒の温度が前記触媒の活性化温度未満の場合、前記流体媒体の気化を抑制する気化抑制手段とを備え、該気化抑制手段が、前記触媒の温度が前記活性化温度未満の場合、液相状態の前記流体媒体を冷却する冷却手段で構成されたことを特徴とする。

上記流体媒体は、例えば、水、ナフタリン、あるいはナトリウムなどとすることができる。
上記触媒よりも上流の排気通路とは、燃焼室と触媒との間における排気通路であって、例えばエキマニを含む排気通路、あるいは排気ポート、及びエキマニを含む排気通路などとすることができる。

上記触媒の温度を間接的に検知するとは、触媒に供給される排気ガスの温度を、触媒の温度として検知することをいう。
上記活性化温度は、触媒が活性化開始する温度とすることができる。
上記流体媒体の気化を抑制するとは、流体媒体の冷却する、あるいは流体媒体の媒体量を増量することで、流体媒体の気化を抑制する、もしくは流体媒体の沸点を上げることで、流体媒体の気化を抑制することをいう。

この発明により、触媒よりも上流の排気通路で排気ガスの熱を回収する場合であっても、触媒を早期に活性化させることができる。
具体的には、ヒートパイプは、加熱による流体媒体の気化と、放熱による流体媒体の液化とを連続して繰り返すことで、排気通路と凝縮手段との間で熱輸送している。

そこで、触媒の温度が活性化温度未満の場合、流体媒体の気化を抑制することで、エンジンの排熱回収装置は、仮に排気ガスと流体媒体との間で熱交換が行われたとしても、凝縮手段を介して流体媒体の熱が放熱されることを抑制することができる。

これにより、エンジンの排熱回収装置は、ヒートパイプの熱輸送を抑制できるため、触媒よりも上流の排気通路を流下する排気ガスの温度低下を抑制することができる。換言すると、エンジンの排熱回収装置は、触媒が活性化していない状態において、ヒートパイプに熱輸送という仕事させないことで、排気ガスの温度低下を抑制することができる。

このため、エンジンの排熱回収装置は、触媒よりも上流の排気通路にヒートパイプを設けた場合であっても、温度低下が抑制された排気ガスを触媒に供給することができる。

そして、触媒の温度が活性化温度以上になった場合、例えば、流体媒体の気化抑制を開放することで、エンジンの排熱回収装置は、触媒よりも上流の排気通路で排気ガスの熱を回収することができる。
従って、エンジンの排熱回収装置は、触媒よりも上流の排気通路で排気ガスの熱を回収する場合であっても、触媒を早期に活性化させることができる。

さらに、前記気化抑制手段が、前記触媒の温度が前記活性化温度未満の場合、液相状態の前記流体媒体を冷却する冷却手段で構成されたことにより、エンジンの排熱回収装置は、流体媒体の気化を確実に抑制できるため、触媒を早期に活性化させることができる。

具体的には、液相状態の流体媒体を冷却することで、エンジンの排熱回収装置は、流体媒体を気化させるために必要な熱エネルギーを、流体媒体を冷却しない場合に比べて大きくすることができる。

このため、エンジンの排熱回収装置は、流体媒体を冷却しない場合に比べて、流体媒体が気化を開始する温度を上昇させることができる。つまり、エンジンの排熱回収装置は、熱輸送が開始されるヒートパイプの作動開始温度を高温側に変更することができる。

これにより、エンジンの排熱回収装置は、触媒が活性化していない状態における流体媒体の気化を抑制できるため、触媒よりも上流の排気通路を流下する排気ガスの温度低下を抑制することができる。このため、エンジンの排熱回収装置は、触媒が活性化していない場合、温度低下が抑制された排気ガスを触媒に供給することができる。

従って、エンジンの排熱回収装置は、液相状態の流体媒体を冷却する冷却手段によってヒートパイプの作動開始温度を高温側へ変更することで、流体媒体の気化を確実に抑制できるため、触媒を早期に活性化させることができる。

またこの発明は、エンジンの燃焼室から排出された排気ガスの熱を、流体媒体が密封されたヒートパイプを介して回収、放熱するエンジンの排熱回収装置であって、触媒よりも上流の排気通路に一部が内設された前記ヒートパイプと、気相状態の前記流体媒体を凝縮させる凝縮手段と、前記触媒の温度を直接的または間接的に検知する温度検知手段と、前記触媒の温度が前記触媒の活性化温度未満の場合、前記流体媒体の気化を抑制する気化抑制手段とを備え、該気化抑制手段が、前記触媒の温度が前記活性化温度未満の場合、前記ヒートパイプ内を加圧する圧力調整手段で構成されたことを特徴とする。

この発明により、エンジンの排熱回収装置は、流体媒体の気化を確実に抑制できるため、触媒を早期に活性化させることができる。
具体的には、ヒートパイプ内を加圧することで、エンジンの排熱回収装置は、流体媒体の沸点を上昇させることができる。このため、エンジンの排熱回収装置は、ヒートパイプ内を加圧しない場合に比べて、流体媒体が気化を開始する温度を上昇させることができる。つまり、エンジンの排熱回収装置は、熱輸送が開始されるヒートパイプの作動開始温度を高温側に変更することができる。

これにより、エンジンの排熱回収装置は、触媒が活性化していない状態における流体媒体の気化を抑制できるため、触媒よりも上流の排気通路を流下する排気ガスの温度低下を抑制することができる。このため、エンジンの排熱回収装置は、触媒が活性化していない場合、温度低下が抑制された排気ガスを触媒に供給することができる。

従って、エンジンの排熱回収装置は、ヒートパイプ内を加圧する圧力調整手段によってヒートパイプの作動開始温度を高温側に変更することで、流体媒体の気化を確実に抑制することができるため、触媒を早期に活性化させることができる。

またこの発明は、エンジンの燃焼室から排出された排気ガスの熱を、流体媒体が密封されたヒートパイプを介して回収、放熱するエンジンの排熱回収装置であって、触媒よりも上流の排気通路に一部が内設された前記ヒートパイプと、気相状態の前記流体媒体を凝縮させる凝縮手段と、前記触媒の温度を直接的または間接的に検知する温度検知手段と、前記触媒の温度が前記触媒の活性化温度未満の場合、前記流体媒体の気化を抑制する気化抑制手段とを備え、該気化抑制手段が、前記触媒の温度が前記活性化温度未満の場合、前記ヒートパイプ内における前記流体媒体の媒体量を増量する媒体量調整手段で構成されたことを特徴とする。

この発明により、エンジンの排熱回収装置は、流体媒体の気化を確実に抑制することができるため、触媒を早期に活性化させることができる。
具体的には、ヒートパイプ内の媒体量を増量することで、エンジンの排熱回収装置は、流体媒体を気化させるために必要な熱エネルギーを、媒体量を増量しない場合に比べて大きくすることができる。

このため、エンジンの排熱回収装置は、媒体量を増量しない場合に比べて、流体媒体が気化を開始する温度を上昇させることができる。つまり、エンジンの排熱回収装置は、熱輸送が開始されるヒートパイプの作動開始温度を高温側に変更することができる。

これにより、エンジンの排熱回収装置は、触媒が活性化していない状態における流体媒体の気化を抑制できるため、触媒よりも上流の排気通路を流下する排気ガスの温度低下を抑制することができる。このため、エンジンの排熱回収装置は、触媒が活性化していない場合、温度低下が抑制された排気ガスを触媒に供給することができる。

従って、エンジンの排熱回収装置は、ヒートパイプ内の媒体量を増量する媒体量調整手段によってヒートパイプの作動開始温度を高温側に変更することで、流体媒体の気化を確実に抑制できるため、触媒を早期に活性化させることができる。

この発明の態様として、前記気化抑制手段を、前記触媒の温度が前記活性化温度以上の場合、前記流体媒体における気化の抑制を開放する構成とすることができる。
上記流体媒体における気化の抑制を開放するとは、流体媒体の冷却を停止する、あるいは流体媒体の媒体量を増量分だけ減量することで、気化の抑制を開放する、もしくは上昇させた流体媒体の沸点を戻すことで、気化の抑制を開放することをいう。

この発明により、エンジンの排熱回収装置は、触媒が活性化した場合、触媒よりも上流の排気通路を流下する排気ガスの熱を回収できるとともに、凝縮手段を介して放熱することができる。このため、エンジンの排熱回収装置は、触媒が活性化している状態では、適度に温度低下させた排気ガスを触媒に供給することができる。
従って、エンジンの排熱回収装置は、触媒の早期活性化と、活性化した触媒の高温化抑制とを両立することができる。

本発明により、触媒よりも上流の排気通路で排気ガスの熱を回収する場合であっても、触媒を早期に活性化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。

エンジンシステムの構成を示す構成図。 エンジンシステムにおける要部の縦断面を示す縦断面図。 排熱回収装置における構成要素を示すブロック図。 ヒートパイプ近傍の縦断面を示す縦断面図。 熱輸送特性を説明する説明図。 排熱回収装置における気化抑制手段の動作を示すフローチャート。 実施例２におけるヒートパイプ近傍の縦断面を示す縦断面図。 実施例２における排熱回収装置の構成要素を示すブロック図。 実施例３におけるヒートパイプ近傍の縦断面を示す縦断面図。 実施例３における排熱回収装置の構成要素を示すブロック図。

この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。

本実施形態におけるエンジンシステム１について、図１から図５を用いて詳しく説明する。
なお、図１はエンジンシステム１の構成図を示し、図２はエンジンシステム１における要部の縦断面図を示し、図３は排熱回収装置７０における構成要素のブロック図を示し、図４はヒートパイプ７１近傍の縦断面図を示し、図５は熱輸送特性曲線Ｔ１，Ｔ２を説明する説明図を示している。

また、図４中において、図中左側が燃焼室Ｃ側、図中右側が触媒５２側とし、図中の矢印Ｘが排気ガスの流下方向、矢印Ｙが超臨界水または亜臨界水の流下方向とする。

エンジンシステム１は、図１に示すように、ガソリンを含有する燃料の供給を受けて駆動力を出力するエンジン１０と、エンジン１０に外気を供給する吸気装置２０と、エンジン１０に燃料を噴射供給する燃料供給装置３０と、エンジン１０に超臨界水または亜臨界水を噴射供給する水供給装置４０と、エンジン１０から排出された排気ガスを外部に排出する排気装置５０と、排気ガスの一部を吸気装置２０に再循環させるＥＧＲ装置６０と、排気ガスの熱を回収する排熱回収装置７０とで構成されている。

エンジン１０は、図１及び図２に示すように、例えば４つのピストン１３を有する４気筒エンジンであって、圧縮自己着火によって駆動力を出力するよう構成されている。
具体的には、エンジン１０は、図２に示すように、シリンダ１１ａが形成されたシリンダブロック１１と、シリンダブロック１１に載置されるシリンダヘッド１２と、シリンダ１１ａに収容されるピストン１３などで構成されている。

さらに、エンジン１０は、シリンダブロック１１のシリンダ１１ａと、ピストン１３の上面と、シリンダヘッド１２の傾斜した下面とでペントルーフ型の燃焼室Ｃを形成している。
なお、ピストン１３の上面は、上死点まで上昇した際、燃焼室Ｃの体積の大部分を占めるように凹設されている。

シリンダブロック１１には、図２に示すように、ピストン１３が収容されるシリンダ１１ａに近接するとともに、エンジン１０を冷却する冷却水Ｗが流動するウォータジャケット１４が形成されている。

一方、シリンダヘッド１２には、図２に示すように、吸気装置２０を介して供給された外気を燃焼室Ｃに導入する中空空間である吸気ポート１５と、燃焼室Ｃで生じた排気ガスを排出する中空空間である排気ポート１６とが形成されている。

さらに、シリンダヘッド１２には、吸気ポート１５と燃焼室Ｃの境界である開口を、ピストン１３の動きに連動可能して開閉する吸気弁１７、及び排気ポート１６と燃焼室Ｃの境界である開口を、ピストン１３の動きに連動可能して開閉する排気弁１８を備えている。
なお、吸気ポート１５、及び排気ポート１６は、断面視において、それぞれ燃焼室Ｃから斜め上方外方へ向けて傾斜した形状に形成されている。

また、吸気装置２０は、図１に示すように、外気が流動可能な内部中空の吸気管２１と、吸気管２１を介して導入した外気をエンジン１０の各吸気ポート１５に供給するインテークマニホールド２２（以下、インマニ２２と呼ぶ）とで構成されている。
さらに、吸気装置２０には、外気に含まれるダストを除去するエアクリーナ２３と、外気の流動量を調整するスロットルバルブ２４とが、上流からこの順番で吸気管２１に接続されている。

また、燃料供給装置３０は、燃料タンク（図示省略）に貯留された燃料をエンジン１０へ圧送する機能と、各ピストン１３の動きに応じて、圧送された燃料を燃焼室Ｃに噴射する機能とを有している。

具体的には、燃料供給装置３０は、図１に示すように、ガソリンを含有する燃料を貯留する燃料タンク、燃料を圧送する燃料ポンプ（図示省略）、燃料を燃焼室Ｃに噴射する燃料噴射用インジェクタ３１、これらを接続する燃料配管（図示省略）と、燃料ポンプ、及び燃料噴射用インジェクタ３１の動作を制御するエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ）とで構成されている。

燃料噴射用インジェクタ３１は、図２に示すように、ピストン１３の上面に対向するとともに、その先端が燃焼室Ｃに突出するようシリンダヘッド１２に配設されている。
ＥＣＵは、各ピストン１３の動作に応じて燃焼室Ｃごとに燃料を噴射するとともに、燃焼室Ｃに供給された外気と燃料との混合気がピストン１３の上死点付近で圧縮自己着火するように、燃料噴射用インジェクタ３１の噴射タイミングを制御している。

また、水供給装置４０は、排気ガスに含まれる水蒸気を凝縮水として取り出す機能と、凝縮水を加熱、及び加圧して超臨界水または亜臨界水を生成する機能と、超臨界水または亜臨界水を燃焼室Ｃに噴射供給する機能とを有している。

なお、超臨界水または亜臨界水は、燃焼室Ｃで気化し膨張することで、エンジン出力として作用するものである。つまり、水供給装置４０は、超臨界水または亜臨界水によって、エンジン出力を低下させることなく、燃料消費を抑える機能を有している。

具体的には、水供給装置４０は、図１に示すように、排気装置５０の下流に設けるとともに、排気ガスに含まれる水蒸気を凝縮する凝縮器４１と、凝縮水を貯留する凝縮水タンク４２と、凝縮水タンク４２の凝縮水を圧送する低圧ポンプ４３と、凝縮水を昇温させる熱交換器４４と、昇温させた凝縮水をエンジン１０へ圧送する高圧ポンプ４５と、凝縮水を各燃焼室Ｃに噴射する水噴射用インジェクタ４６と、これらを接続する水供給配管４７と、水噴射用インジェクタ４６の動作を制御するＥＣＵで構成されている。

凝縮器４１は、排気装置５０の下流側（後述する排気装置５０の触媒５２よりも下流）に一体的に配設されるとともに、排気ガスが流下可能に構成されている。この凝縮器４１は、排気ガスに含まれる水蒸気を凝縮して、凝縮水として取り出し可能に構成されている。

凝縮水タンク４２は、水供給配管４７を介して凝縮器４１に接続されている。この凝縮水タンク４２は、水供給配管４７を介して凝縮器４１から供給された凝縮水を、一時貯留可能に構成されている。

低圧ポンプ４３は、水供給配管４７を介して凝縮水タンク４２に接続されるとともに、水供給配管４７を介して熱交換器４４に接続されている。この低圧ポンプ４３は、凝縮水タンク４２から熱交換器４４に、凝縮水を圧送する機能を有している。

熱交換器４４は、凝縮器４１よりも上流の排気装置５０に一体的に配設されるとともに、排気ガスが流下可能に構成されている。さらに、熱交換器４４には、水供給配管４７の一部が内設され、高温の排気ガスと、排気ガスに対して低温の凝縮水との間で熱交換可能に構成されている。

高圧ポンプ４５は、水供給配管４７を介して熱交換器４４に接続されるとともに、水供給配管４７を介して水噴射用インジェクタ４６に接続されている。この高圧ポンプ４５は、熱交換器４４で昇温された凝縮水を、低圧ポンプ４３よりも高い圧力で加圧して、超臨界水または亜臨界水として水噴射用インジェクタ４６に供給する機能を有している。

水噴射用インジェクタ４６は、図２に示すように、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２との境界近傍において、その先端が側方から燃焼室Ｃへ突出するよう配設されている。この水噴射用インジェクタ４６は、例えば、燃料噴射用インジェクタ３１と同様の構成とする。
そして、水噴射用インジェクタ４６は、燃料噴射用インジェクタ３１と同様に、ＥＣＵによって、超臨界水または亜臨界水を噴射する噴射タイミングが制御されている。

また、排気装置５０は、図１に示すように、シリンダブロック１１に接続されたエキゾーストマニホールド５１（以下、エキマニ５１と呼ぶ）と、エンジン１０から排出された排気ガス中の有害物質を浄化する触媒５２と、これらを接続するとともに、排気ガスを車外に排出可能な内部中空の排気管５３とで構成されている。

さらに、排気装置５０には、上述した水供給装置４０の熱交換器４４、及び凝縮器４１が、触媒５２よりも下流の排気管５３にこの順番で接続されている。
エキマニ５１には、図２に示すように、各排気ポート１６と連通するとともに、排気管５３と連通する内部空間であるエキマニ排気通路５１ａが形成されている。このエキマニ排気通路５１ａには、例えば、１５０℃から８００℃の排気ガスが流下するものとする。

さらに、エキマニ５１には、図３に示すように、ＥＣＵ２と電気的に接続されるとともに、エキマニ排気通路５１ａを流下する排気ガスの温度である排気温度を検知する排気温度センサ５４が配設されている。
加えて、エキマニ５１には、図２に示すように、エキマニ排気通路５１ａの上方に、水供給装置４０における水供給配管４７の一部となるエキマニ水供給通路４７ａが形成されている。

触媒５２は、例えば、三次元触媒などであって、エンジン１０から排出された排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び炭化水素（ＨＣ）などの有害物質を浄化可能に構成されている。

この触媒５２は、例えば２００℃以上で活性化して、所定の温度範囲において浄化機能を発揮する構成とする。
さらに、触媒５２には、図３に示すように、ＥＣＵ２と電気的に接続されるとともに、触媒５２の温度である触媒温度を検知する触媒温度センサ５５が配設されている。

なお、上述したエンジン１０の排気ポート１６、エキマニ５１、触媒５２、熱交換器４４、凝縮器４１、及びこれらを接続する排気管５３で構成されるとともに、排気ガスが流下可能な一体的な内部空間を、排気ガスが流下する排気通路とする。

また、ＥＧＲ装置６０は、図１に示すように、排気管５３に設けた排気シャッターバルブ６１と、排気管５３及び吸気管２１を接続するＥＧＲ配管６２と、ＥＧＲ配管６２に設けたＥＧＲバルブ６３と、ＥＧＲクーラー６４と、排気シャッターバルブ６１、及びＥＧＲバルブ６３の動作を制御するＥＣＵとで構成されている。

排気シャッターバルブ６１は、凝縮器４１よりも下流において、排気管５３の内部に設けた開閉自在な開閉弁で構成されている。この排気シャッターバルブ６１は、ＥＣＵによって開閉制御されるとともに、排気管５３の内圧が低い場合に、排気管５３の内部を閉塞するように閉弁する。
ＥＧＲ配管６２は、エキマニ５１と触媒５２との間における排気管５３、及びスロットルバルブ２４とインマニ２２との間における吸気管２１を、連通可能に接続するよう構成されている。

ＥＧＲバルブ６３は、ＥＧＲ配管６２の内部に設けた開閉自在な開閉弁で構成されている。このＥＧＲバルブ６３は、ＥＣＵによって開閉制御されることで、吸気装置２０に還流される排気ガスの量を調整する機能を有している。

ＥＧＲクーラー６４は、ＥＧＲバルブ６３の上流、すなわち吸気管２１側に隣接して配設されている。このＥＧＲクーラー６４は、吸気装置２０に還流される排気ガスを冷却する機能を有している。

また、排熱回収装置７０は、触媒５２を早期に活性化させる機能と、触媒５２が活性化した状態において、エキマニ排気通路５１ａ、及びエキマニ水供給通路４７ａの間で熱輸送を行う機能とを有している。
具体的には、排熱回収装置７０は、図１から図３に示すように、熱交換媒体Ｍが略密閉されたループ形状のヒートパイプ７１と、液相状態における熱交換媒体Ｍの気化を抑制する気化抑制手段７２とで構成されている。

ヒートパイプ７１は、図２及び図４に示すように、熱伝導性の高い金属製であって、エキマニ排気通路５１ａとエキマニ水供給通路４７ａとの間を跨ぐとともに、排気ポート１６の傾きに沿うように傾斜した状態でエキマニ５１に埋設されている。

より詳しくは、ヒートパイプ７１は、図４に示すように、エキマニ排気通路５１ａに配置されるとともに、排気ガスに晒される吸熱部７１ａと、エキマニ水供給通路４７ａに配置されるとともに、超臨界水または亜臨界水に晒される放熱部７１ｂと、エキマニ排気通路５１ａの下流側で吸熱部７１ａ、及び放熱部７１ｂを連結する蒸気通路部７１ｃと、エキマニ排気通路５１ａの上流側で吸熱部７１ａ、及び放熱部７１ｂを連結する還流通路部７１ｄとで、略矩形のループ状に形成されている。

さらに、ヒートパイプ７１には、熱交換媒体Ｍを貯留するリザーバタンク７３が一体形成されている。
このリザーバタンク７３は、図４に示すように、金属製の略ボックス状であって、ヒートパイプ７１の吸熱部７１ａと連通可能に一体形成されている。

熱交換媒体Ｍは、所定の排気温度範囲で熱輸送可能な流体媒体であって、吸熱部７１ａの一部、及びリザーバタンク７３を満たす所定量が、ヒートパイプ７１に密閉されている。

より詳しくは、熱交換媒体Ｍは、図５に示すように、排気温度に対する熱輸送量の関係を示した熱輸送特性曲線Ｔ１（図５中の細い実線）が、所定の排気温度範囲において得られる流体媒体である。なお、熱輸送特性曲線Ｔ１が得られる所定の排気温度範囲を、ヒートパイプ７１の作動温度範囲とする。
この熱交換媒体Ｍとしては、例えば、作動温度範囲が３０℃から２５０℃の純水とする。

気化抑制手段７２は、図３及び図４に示すように、リザーバタンク７３に下面に装着されるとともに、リザーバタンク７３を介して熱交換媒体Ｍを冷却する冷却部７４と、触媒温度センサ５５と、冷却部７４の動作を制御するＥＣＵ２とで構成されている。

冷却部７４は、例えば、ペルチェ素子などの熱電素子で構成されている。この冷却部７４は、ＥＣＵ２と電気的に接続されるとともに、ＥＣＵ２によって熱交換媒体Ｍの冷却動作と、冷却動作の停止とが制御される。なお、冷却部７４は、エンジン始動直後では、冷却動作が停止した状態に制御されているものとする。

次に、上述した構成の排熱回収装置７０における気化抑制手段７２の動作について、図６を用いて説明する。
なお、図６は排熱回収装置７０における気化抑制手段７２のフローチャートを示している。

乗員の操作によってエンジンが始動すると、気化抑制手段７２のＥＣＵ２は、触媒温度センサ５５で検知した触媒温度を、所定時間間隔で取得し（ステップＳ１０１）、取得した触媒温度が、触媒５２が活性化する活性化温度以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）
取得した触媒温度が活性化温度以上の場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ２は、触媒５２が活性化した状態であると判定して、ステップＳ１０１へ戻る。

この際、触媒５２を活性化させる高温の排気ガスに晒されるため、熱交換媒体Ｍは、吸熱部７１ａにおいて、排気ガスとの熱交換によって気化蒸発して気相状態となる。その後、気相状態の熱交換媒体Ｍは、蒸気通路部７１ｃを介して放熱部７１ｂへ移動して、超臨界水または亜臨界水との熱交換によって凝縮され液相状態へ移行する。

そして、液相状態に移行した熱交換媒体Ｍは、還流通路部７１ｄを介して吸熱部７１ａに還流し、再び排気ガスとの熱交換によって気相状態に移行する。このように、ヒートパイプ７１の内部において、熱交換媒体Ｍが蒸発と凝縮とを連続して繰り返すことで、排熱回収装置７０は、エキマニ排気通路５１ａからエキマニ水供給通路４７ａへ熱輸送を行う。

ステップＳ１０２において、取得した触媒温度が活性化温度未満の場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、気化抑制手段７２は、熱交換媒体Ｍの冷却を開始する（ステップＳ１０３）。

具体的には、取得した触媒温度が活性化温度未満の場合、気化抑制手段７２のＥＣＵ２は、冷却部７４の熱電素子に対して電流の供給を開始する。電流が供給された冷却部７４は、冷却動作を開始することで、液相状態の熱交換媒体Ｍを冷却する。

このようにして冷却された熱交換媒体Ｍは、冷却されていない熱交換媒体に比べて、気化に必要な熱エネルギーが大きくなる。このため、冷却された熱交換媒体Ｍの熱輸送特性曲線Ｔ２は、図５の太い実線で示したように、冷却されていない熱交換媒体の熱輸送特性曲線Ｔ１よりも高温側へスライドするように変更される。

つまり、熱交換媒体Ｍを冷却することで、排熱回収装置７０は、熱輸送が開始されるヒートパイプ７１の作動開始温度を高温側に変更している。これにより、排熱回収装置７０は、熱交換媒体Ｍの気化が抑制された状態を実現している。

その後、気化抑制手段７２のＥＣＵ２は、触媒温度センサ５５で検知した触媒温度を取得し（ステップＳ１０４）、取得した触媒温度が活性化温度以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。

取得した触媒温度が活性化温度未満の場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、ＥＣＵ２は、ステップＳ１０４に戻り、取得した触媒温度が活性化温度以上になるまでステップＳ１０４、及びステップＳ１０５を繰り返す。
一方、取得した触媒温度が活性化温度以上の場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、気化抑制手段７２は、熱交換媒体Ｍの冷却を停止する（ステップＳ１０６）。

具体的には、触媒温度が活性化温度以上の場合、ＥＣＵ２は、冷却部７４の熱電素子に対する電流の供給を停止して、冷却部７４の冷却動作を停止させる。これにより、気化抑制手段７２は、熱交換媒体Ｍの気化が抑制された状態を開放する。

この際、触媒５２を活性化させる温度に達した排気ガスに晒されるため、熱交換媒体Ｍは、排気ガスとの熱交換によって気化を開始する。これにより、ヒートパイプ７１は、エキマニ排気通路５１ａからエキマニ水供給通路４７ａへ熱輸送を開始する。
その後、気化抑制手段７２のＥＣＵ２は、ステップＳ１０１に戻り、エンジン１０が停止するまで、上述したステップＳ１０１からステップＳ１０６を繰り返す。

以上のような動作を実現するエンジン１０の排熱回収装置７０は、触媒５２よりも上流のエキマニ排気通路５１ａで排気ガスの熱を回収する場合であっても、触媒５２を早期に活性化させることができる。

具体的には、ヒートパイプ７１は、加熱による熱交換媒体Ｍの気化と、放熱による熱交換媒体Ｍの液化とを連続して繰り返すことで、エキマニ排気通路５１ａとエキマニ水供給通路４７ａとの間で熱輸送している。

そこで、触媒温度が活性化温度未満の場合、熱交換媒体Ｍの気化を抑制することで、エンジン１０の排熱回収装置７０は、仮に排気ガスと熱交換媒体Ｍとの間で熱交換が行われたとしても、超臨界水または亜臨界水を介して熱交換媒体Ｍの熱が放熱されることを抑制することができる。

これにより、エンジン１０の排熱回収装置７０は、ヒートパイプ７１の熱輸送を抑制できるため、触媒５２よりも上流のエキマニ排気通路５１ａを流下する排気ガスの温度低下を抑制することができる。

換言すると、エンジン１０の排熱回収装置７０は、触媒５２が活性化していない状態において、ヒートパイプ７１に熱輸送という仕事させないことで、排気ガスの温度低下を抑制することができる。

このため、エンジン１０の排熱回収装置７０は、触媒５２よりも上流のエキマニ排気通路５１ａにヒートパイプ７１を設けた場合であっても、温度低下が抑制された排気ガスを触媒５２に供給することができる。

そして、触媒温度が活性化温度以上になった場合、熱交換媒体Ｍの気化抑制を開放することで、エンジン１０の排熱回収装置７０は、触媒５２よりも上流のエキマニ排気通路５１ａで排気ガスの熱を回収することができる。
従って、エンジン１０の排熱回収装置７０は、触媒５２よりも上流のエキマニ排気通路５１ａで排気ガスの熱を回収する場合であっても、触媒５２を早期に活性化させることができる。

また、触媒温度が活性化温度以上の場合、気化抑制手段７２が、熱交換媒体Ｍにおける気化の抑制を開放する構成としたことにより、エンジン１０の排熱回収装置７０は、触媒５２が活性化した場合、触媒５２よりも上流のエキマニ排気通路５１ａを流下する排気ガスの熱を回収できるとともに、超臨界水または亜臨界水を介して放熱することができる。

このため、エンジン１０の排熱回収装置７０は、触媒５２が活性化している状態では、適度に温度低下させた排気ガスを触媒５２に供給することができる。
従って、エンジン１０の排熱回収装置７０は、触媒５２の早期活性化と、活性化した触媒５２の高温化抑制とを両立することができる。

また、液相状態の熱交換媒体Ｍを冷却する冷却部７４、触媒温度センサ５５、及びＥＣＵ２で、気化抑制手段７２が構成されたことにより、エンジン１０の排熱回収装置７０は、熱交換媒体Ｍの気化を確実に抑制できるため、触媒５２を早期に活性化させることができる。

具体的には、液相状態の熱交換媒体Ｍを冷却することで、エンジン１０の排熱回収装置７０は、熱交換媒体Ｍを気化させるために必要な熱エネルギーを、熱交換媒体Ｍを冷却しない場合に比べて大きくすることができる。

このため、エンジン１０の排熱回収装置７０は、熱交換媒体Ｍを冷却しない場合に比べて、熱交換媒体Ｍが気化を開始する温度を上昇させることができる。つまり、エンジン１０の排熱回収装置７０は、熱輸送が開始されるヒートパイプ７１の作動開始温度を高温側に変更することができる。

これにより、エンジン１０の排熱回収装置７０は、触媒５２が活性化していない状態における熱交換媒体Ｍの気化を抑制できるため、触媒５２よりも上流のエキマニ排気通路５１ａを流下する排気ガスの温度低下を抑制することができる。このため、エンジン１０の排熱回収装置７０は、触媒５２が活性化していない場合、温度低下が抑制された排気ガスを触媒５２に供給することができる。

従って、エンジン１０の排熱回収装置７０は、液相状態の熱交換媒体Ｍを冷却する気化抑制手段７２によってヒートパイプ７１の作動開始温度を高温側へ変更することで、熱交換媒体Ｍの気化を確実に抑制できるため、触媒５２を早期に活性化させることができる。

上述した実施例１に対して、気化抑制手段が異なる排熱回収装置８０について、図７及び図８を用いて詳しく説明する。
なお、図７は実施例２におけるヒートパイプ８１近傍の縦断面図を示し、図８は実施例２における排熱回収装置８０のブロック図を示している。

また、図７中において、図中左側が燃焼室Ｃ側、図中右側が触媒５２側とし、図中の矢印Ｘが排気ガスの流下方向、矢印Ｙが超臨界水または亜臨界水の流下方向とする。
また、上述の実施例１と同じ構成は、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

実施例２の排熱回収装置８０は、図７及び図８に示すように、熱交換媒体Ｍが密閉されたループ形状のヒートパイプ８１と、液相状態における熱交換媒体Ｍの気化を抑制する気化抑制手段８２とで構成されている。

ヒートパイプ８１は、図７に示すように、エキマニ排気通路５１ａに配置された吸熱部８１ａと、エキマニ水供給通路４７ａに配置された放熱部８１ｂと、エキマニ排気通路５１ａの下流側で吸熱部８１ａ、及び放熱部８１ｂを連結する蒸気通路部８１ｃと、エキマニ排気通路５１ａの上流側で吸熱部８１ａ、及び放熱部８１ｂを連結する還流通路部８１ｄとで、略矩形のループ状に形成されている。

さらに、ヒートパイプ８１は、図７に示すように、エキマニ排気通路５１ａの下流側において、放熱部８１ｂから上方へ延びる接続部８１ｅが一体形成されている。この接続部８１ｅは、所定の大きさで開口されたエキマニ５１の開口孔５１ｂに接続されている。

気化抑制手段８２は、図７及び図８に示すように、ヒートパイプ８１の内部を加圧する加圧部８３と、触媒温度センサ５５と、加圧部８３の動作を制御するＥＣＵ２とで構成されている。

加圧部８３は、図７に示すように、エキマニ５１の開口孔５１ｂと、開口孔５１ｂと略同等の外径を有する弁を先端に有する電磁弁８４とで、ピストン式ポンプをなすよう構成されている。
電磁弁８４は、図７及び図８に示すように、例えば、ソレノイドバルブで構成されている。この電磁弁８４は、ＥＣＵ２と電気的に接続されるとともに、ＥＣＵ２によってプランジャが突出したＯＮ状態と、プランジャが突出していないＯＦＦ状態とに制御される。なお、電磁弁８４は、エンジン始動直後では、プランジャが突出していないＯＦＦ状態に制御されているものとする。

次に、排熱回収装置８０における気化抑制手段８２の動作について説明する。
排熱回収装置８０における気化抑制手段８２の動作は、上述した実施例１における気化抑制手段７２の動作に対して、図６のステップＳ１０３、ステップＳ１０６の動作が異なる。このため、ここでは、図６中のステップＳ１０３を「加圧開始」に置き換えるとともに、ステップＳ１０６を「加圧停止」に置き換えて説明する。

まず、図６のステップＳ１０２において、取得した触媒温度が活性化温度未満の場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、気化抑制手段８２は、ヒートパイプ８１の加圧を開始する（ステップＳ１０３）。

具体的には、取得した触媒温度が活性化温度未満の場合、気化抑制手段８２は、ＥＣＵ２が電磁弁８４をＯＮ状態にさせることで、ヒートパイプ８１内の体積を縮小させて、ヒートパイプ８１の内圧を昇圧する。

このようにして加圧された熱交換媒体Ｍは、加圧されていない熱交換媒体に比べて、沸点が高くなる。このため、加圧された熱交換媒体Ｍの熱輸送特性曲線Ｔ２は、図５の太い実線で示したように、加圧されていない熱交換媒体の熱輸送特性曲線Ｔ１よりも高温側へスライドするように変更される。これにより、排熱回収装置７０は、熱交換媒体Ｍの気化が抑制された状態を実現している。

その後、ステップＳ１０５において、取得した触媒温度が活性化温度以上の場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、気化抑制手段８２は、ヒートパイプ８１の加圧を停止する（ステップＳ１０６）。
具体的には、触媒温度が活性化温度以上の場合、ＥＣＵ２は、電磁弁８４をＯＦＦ状態にさせることで、加圧部８３の加圧動作を停止させる。これにより、気化抑制手段８２は、熱交換媒体Ｍの気化が抑制された状態を開放する。

この際、触媒５２を活性化させる温度に達した排気ガスに晒されるため、熱交換媒体Ｍは、排気ガスとの熱交換によって気化を開始する。これにより、ヒートパイプ８１は、エキマニ排気通路５１ａからエキマニ水供給通路４７ａへ熱輸送を開始する。

以上のような動作を実現するエンジン１０の排熱回収装置８０は、上述した実施例１と同様に、触媒５２よりも上流のエキマニ排気通路５１ａで排気ガスの熱を回収する場合であっても、触媒５２を早期に活性化させることができる。

また、ヒートパイプ８１内を加圧する加圧部８３、触媒温度センサ５５、及びＥＣＵ２で、気化抑制手段８２を構成したことにより、エンジン１０の排熱回収装置８０は、熱交換媒体Ｍの気化を確実に抑制できるため、触媒５２を早期に活性化させることができる。

具体的には、ヒートパイプ８１内を加圧することで、エンジン１０の排熱回収装置８０は、熱交換媒体Ｍの沸点を上昇させることができる。このため、エンジン１０の排熱回収装置８０は、ヒートパイプ８１内を加圧しない場合に比べて、熱交換媒体Ｍが気化を開始する温度を上昇させることができる。つまり、エンジン１０の排熱回収装置８０は、熱輸送が開始されるヒートパイプ８１の作動開始温度を高温側に変更することができる。

これにより、エンジン１０の排熱回収装置８０は、触媒５２が活性化していない状態における熱交換媒体Ｍの気化を抑制できるため、触媒５２よりも上流のエキマニ排気通路５１ａを流下する排気ガスの温度低下を抑制することができる。このため、エンジン１０の排熱回収装置８０は、触媒５２が活性化していない場合、温度低下が抑制された排気ガスを触媒５２に供給することができる。

従って、エンジン１０の排熱回収装置８０は、ヒートパイプ８１内を加圧する気化抑制手段８２によってヒートパイプ８１の作動開始温度を高温側に変更することで、熱交換媒体Ｍの気化を確実に抑制することができるため、触媒５２を早期に活性化させることができる。

上述した実施例１に対して、気化抑制手段が異なる排熱回収装置９０について、図９及び図１０を用いて詳しく説明する。
なお、図９は実施例３におけるヒートパイプ９１近傍の縦断面図を示し、図１０は実施例３における排熱回収装置９０のブロック図を示している。

また、図９中において、図中左側が燃焼室Ｃ側、図中右側が触媒５２側とし、図中の矢印Ｘが排気ガスの流下方向、矢印Ｙが超臨界水または亜臨界水の流下方向とする。
また、上述の実施例１と同じ構成は、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

実施例３の排熱回収装置９０は、図７及び図８に示すように、熱交換媒体Ｍが密閉されたループ形状のヒートパイプ９１と、液相状態における熱交換媒体Ｍの気化を抑制する気化抑制手段９２とで構成されている。

ヒートパイプ９１は、図９に示すように、エキマニ排気通路５１ａに配置された吸熱部９１ａと、エキマニ水供給通路４７ａに配置された放熱部９１ｂと、エキマニ排気通路５１ａの下流側で吸熱部９１ａ、及び放熱部９１ｂを連結する蒸気通路部９１ｃと、エキマニ排気通路５１ａの上流側で吸熱部９１ａ、及び放熱部９１ｂを連結する還流通路部９１ｄとで、略矩形のループ状に形成されている。

さらに、ヒートパイプ９１には、エキマニ排気通路５１ａの下流側において、放熱部９１ｂから上方へ延びる接続部９１ｅが一体形成されている。この接続部９１ｅは、所定の大きさで開口されたエキマニ５１の開口孔５１ｃに接続されている。

加えて、ヒートパイプ９１には、エキマニ排気通路５１ａの上流側において、吸熱部９１ａと連通するとともに、熱交換媒体Ｍが貯留されるピストン部９３が一体形成されている。
このピストン部９３は、熱交換媒体Ｍが貯留される媒体空間と、空気が貯留される空気空間とを構成するように、ピストン９３ａがその内部に配置されている。

気化抑制手段９２は、図９及び図１０に示すように、吸熱部９１ａに貯留される熱交換媒体Ｍの媒体量を調整する媒体量調整部９４と、ヒートパイプ９１の内圧を調整する内圧調整部９５と、触媒温度センサ５５と、媒体量調整部９４の動作を制御するＥＣＵ２とで構成されている。

媒体量調整部９４は、図９及び図１０に示すように、ヒートパイプ７１のピストン部９３と、ピストン部９３に接続されたポンプ部９６とで、ピストン式ポンプをなすよう構成されている。
なお、ポンプ部９６は、ピストン部９３の空気空間に対して圧縮空気を圧送する機能と、ピストン部９３の空気空間から空気を抜き取る機能とを有している。

内圧調整部９５は、図９及び図１０に示すように、ヒートパイプ９１の接続部９１ｅに当接するように、エキマニ５１の開口孔５１ｃに装着されている。この内圧調整部９５は、ヒートパイプ９１の接続部９１ｅを閉塞する調整弁９５ａと、調整弁９５ａを下方に付勢するスプリング９５ｂと、これらを収容保持するハウジング９５ｃとで構成されている。

次に、排熱回収装置９０における気化抑制手段９２の動作について説明する。
排熱回収装置９０における気化抑制手段９２の動作は、上述した実施例１における気化抑制手段７２の動作に対して、図６のステップＳ１０３、ステップＳ１０６の動作が異なる。このため、ここでは、図６中のステップＳ１０３を「媒体量増量」に置き換えるとともに、ステップＳ１０６を「媒体量減量」に置き換えて説明する。

まず、図６のステップＳ１０２において、取得した触媒温度が活性化温度未満の場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、気化抑制手段９２は、吸熱部９１ａにおける熱交換媒体Ｍの媒体量を増量させる（ステップＳ１０３）。

具体的には、取得した触媒温度が活性化温度未満の場合、気化抑制手段９２は、ＥＣＵ２が媒体量調整部９４のポンプ部９６を作動させることで、ピストン部９３への圧縮空気の圧送を開始する。そして、圧送された圧縮空気によって、ピストン９３ａが熱交換媒体Ｍを押圧開始することで、ピストン部９３は、吸熱部９１ａにおける熱交換媒体Ｍの媒体量を増量させる。

この際、媒体量調整部９４のポンプ作用によって、スプリング９５ｂの付勢力に抗して調整弁９５ａが押圧されることで、内圧調整部９５は、媒体量を増量に伴うヒートパイプ９１の内圧変化を抑制する。これにより、気化抑制手段９２は、ヒートパイプ９１の内圧を略一定に維持したまま、吸熱部９１ａにおける熱交換媒体Ｍの媒体量を増量させる。

このように増量された熱交換媒体Ｍは、増量されていない熱交換媒体に比べて、気化に必要な熱エネルギーが大きくなる。このため、増量された熱交換媒体Ｍの熱輸送特性曲線Ｔ２は、図５の太い実線で示したように、増量されていない熱交換媒体の熱輸送特性曲線Ｔ１に対して、高温側へスライドするように変更される。これにより、排熱回収装置９０は、熱交換媒体Ｍの気化が抑制された状態を実現している。

その後、ステップＳ１０５において、取得した触媒温度が活性化温度以上の場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、気化抑制手段９２は、吸熱部９１ａにおける熱交換媒体Ｍの媒体量を減量する（ステップＳ１０６）。

具体的には、触媒温度が活性化温度以上の場合、気化抑制手段９２は、ＥＣＵ２が媒体量調整部９４のポンプ部９６を作動させることで、ピストン部９３からの空気の抜き取りを開始する。そして、ピストン部９３における空気空間の減圧によって、ピストン９３ａが元の位置に戻ることで、ピストン部９３は、吸熱部９１ａにおける熱交換媒体Ｍの媒体量を減量させる。

この際、触媒５２を活性化させる温度に達した排気ガスに晒されるため、熱交換媒体Ｍは、排気ガスとの熱交換によって気化を開始する。これにより、ヒートパイプ９１は、エキマニ排気通路５１ａからエキマニ水供給通路４７ａへ熱輸送を開始する。

以上のような動作を実現するエンジン１０の排熱回収装置９０は、上述した実施例１と同様に、触媒５２よりも上流のエキマニ排気通路５１ａで排気ガスの熱を回収する場合であっても、触媒５２を早期に活性化させることができる。

また、ヒートパイプ９１内における熱交換媒体Ｍの媒体量を増量する媒体量調整部９４、内圧調整部９５、触媒温度センサ５５、及びＥＣＵ２で気化抑制手段９２を構成したことにより、エンジン１０の排熱回収装置９０は、熱交換媒体Ｍの気化を確実に抑制することができるため、触媒５２を早期に活性化させることができる。

具体的には、ヒートパイプ９１内の媒体量を増量することで、エンジン１０の排熱回収装置９０は、熱交換媒体Ｍを気化させるために必要な熱エネルギーを、媒体量を増量しない場合に比べて大きくすることができる。

このため、エンジン１０の排熱回収装置９０は、媒体量を増量しない場合に比べて、熱交換媒体Ｍが気化を開始する温度を上昇させることができる。つまり、エンジン１０の排熱回収装置９０は、熱輸送が開始されるヒートパイプ９１の作動開始温度を高温側に変更することができる。

これにより、エンジン１０の排熱回収装置９０は、触媒５２が活性化していない状態における熱交換媒体Ｍの気化を抑制できるため、触媒５２よりも上流のエキマニ排気通路５１ａを流下する排気ガスの温度低下を抑制することができる。このため、エンジン１０の排熱回収装置９０は、触媒５２が活性化していない場合、温度低下が抑制された排気ガスを触媒５２に供給することができる。

従って、エンジン１０の排熱回収装置９０は、ヒートパイプ９１内の媒体量を増量する気化抑制手段９２によってヒートパイプ９１の作動開始温度を高温側に変更することで、熱交換媒体Ｍの気化を確実に抑制できるため、触媒５２を早期に活性化させることができる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の流体媒体は、実施形態の熱交換媒体Ｍに対応し、
以下同様に、
触媒よりも上流の排気通路は、エキマニ排気通路５１ａに対応し、
凝縮手段は、エキマニ水供給通路４７ａを流下する超臨界水または亜臨界水に対応し、
温度検知手段は、触媒温度センサ５５に対応し、
気化抑制手段、及び冷却手段は、冷却部７４、触媒温度センサ５５、及びＥＣＵ２に対応し、
気化抑制手段、及び圧力調整手段は、加圧部８３、触媒温度センサ５５、及びＥＣＵ２に対応し、
気化抑制手段、及び媒体量調整手段は、媒体量調整部９４、内圧調整部９５、触媒温度センサ５５、及びＥＣＵ２に対応するが、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

例えば、上述した実施形態において、ループ形状のヒートパイプ７１，８１，９１としたが、これに限定せず、触媒５２よりも上流のエキマニ排気通路５１ａに一端が内設された略棒状のヒートパイプとしてもよい。この場合、エキマニ５１の外部に突出した他端を、例えば、超臨界水または亜臨界水が流下する水供給配管４７に内設する。

また、上述した実施形態において、作動温度範囲が３０℃から２５０℃の純水を熱交換媒体Ｍとしたが、これに限定せず、作動温度範囲が１５０℃から４００℃のナフタリン、あるいは作動温度範囲が６００℃から１２００℃のナトリウムを熱交換媒体としてもよい。

また、上述した実施形態において、エキマニ５１のエキマニ排気通路５１ａにヒートパイプ７１，８１，９１の吸熱部７１ａ，８１ａ，９１ａを内設したが、これに限定せず、触媒５２よりも上流の排気通路であれば、排気ポート１６、あるいは排気管５３に吸熱部７１ａ，８１ａ，９１ａを内設したヒートパイプ７１，８１，９１としてもよい。

また、上述した実施形態において、気相状態の熱交換媒体Ｍを、エキマニ水供給通路４７ａを流下する超臨界水または亜臨界水で凝縮したが、これに限定せず、例えば、ヒートパイプ７１，８１，９１の放熱部７１ｂ，８１ｂ，９１ｂを電気的に冷却する冷却手段で、気相状態の熱交換媒体Ｍを凝縮してもよい。あるいは、排気ポート１６に吸熱部７１ａ，８１ａ，９１ａを内設したヒートパイプ７１，８１，９１の放熱部７１ｂ，８１ｂ，９１ｂを、シリンダヘッド１２のウォータジャケットを流下する冷却水で冷却して、気相状態の熱交換媒体Ｍを凝縮する構成としてもよい。

また、上述した実施形態において、触媒温度センサ５５が検知した触媒温度に基づいて、触媒５２が活性化した状態か否かを判定したが、これに限定せず、排気温度センサ５４が検知した排気温度に基づいて、触媒５２が活性化した状態か否を判定する構成としてもよい。

また、上述した実施形態において、ヒートパイプ７１，８１，９１の作動温度範囲を高温側へ変更する気化抑制手段としたが、これに限定せず、ヒートパイプの熱輸送量を抑えることで、熱交換媒体Ｍの気化を抑制する気化抑制手段としてもよい。

また、上述した実施例１において、リザーバタンク７３を設けたヒートパイプ７１としたが、これに限定せず、実施例２のようにリザーバタンクを不要にしてもよい。この場合、ヒートパイプ７１の吸熱部７１ａを気化抑制手段７２で冷却する構成とする。

また、実施例１において、熱交換媒体Ｍを冷却する冷却部７４を備えた気化抑制手段７２としたが、これに限定せず、熱交換媒体Ｍを冷却する冷却部７４に加えて、熱交換媒体Ｍを加熱する加熱部を備えてよい。そして、触媒温度が活性化温度以上の場合、冷却部７４による熱交換媒体Ｍの冷却を停止するとともに、加熱部で熱交換媒体Ｍを加熱することで、熱交換媒体Ｍの気化を促進する構成としてもよい。

また、上述した実施例２において、リザーバタンクを備えていないヒートパイプ８１としたが、これに限定せず、実施例１と同様に、リザーバタンクを設けたヒートパイプとしてもよい。
また、実施例２において、ＥＣＵ２と電気的に接続された電磁弁８４で加圧部８３を構成したが、これに限定せず、ヒートパイプ８１の内圧を昇圧可能であれば、例えば、回転式電動ポンプ、あるいは実施例３の媒体量調整部９４のようなピストン式ポンプなどであってもよい。

また、上述した実施例３において、ピストン式ポンプの媒体量調整部９４としたが、これに限定せず、回転式電動ポンプなどであってもよい。あるいはピストン式ポンプや回転式電動ポンプと、開閉可能な媒体量調整弁とで構成された媒体調整部としてもよい。

また、実施例３において、ヒートパイプ９１の内圧を調整する内圧調整部９５を備えた気化抑制手段９２としたが、これに限定せず、内圧調整部９５を不要にした気化抑制手段としてもよい。この場合、媒体量を増量した際、ヒートパイプ９１の内圧も同時に昇圧されるため、気化に必要な熱エネルギーの増大と、沸点の上昇とにより、ヒートパイプ９１の作動温度範囲をより高温側へ変更させることができる。

２…ＥＣＵ
１０…エンジン
５１ａ…エキマニ排気通路
５２…触媒
５５…触媒温度センサ
７０…排熱回収装置
７１…ヒートパイプ
７２…気化抑制手段
７４…冷却部
８０…排熱回収装置
８１…ヒートパイプ
８２…気化抑制手段
８３…加圧部
９０…排熱回収装置
９１…ヒートパイプ
９２…気化抑制手段
９４…媒体量調整部
９５…内圧調整部
Ｃ…燃焼室
Ｍ…熱交換媒体

Claims (4)

1. エンジンの燃焼室から排出された排気ガスの熱を、流体媒体が密封されたヒートパイプを介して回収、放熱するエンジンの排熱回収装置であって、
   触媒よりも上流の排気通路に一部が内設された前記ヒートパイプと、
   気相状態の前記流体媒体を凝縮させる凝縮手段と、
   前記触媒の温度を直接的または間接的に検知する温度検知手段と、
   前記触媒の温度が前記触媒の活性化温度未満の場合、前記流体媒体の気化を抑制する気化抑制手段とを備え、
   該気化抑制手段が、
   前記触媒の温度が前記活性化温度未満の場合、液相状態の前記流体媒体を冷却する冷却手段で構成された
   エンジンの排熱回収装置。
2. エンジンの燃焼室から排出された排気ガスの熱を、流体媒体が密封されたヒートパイプを介して回収、放熱するエンジンの排熱回収装置であって、
   触媒よりも上流の排気通路に一部が内設された前記ヒートパイプと、
   気相状態の前記流体媒体を凝縮させる凝縮手段と、
   前記触媒の温度を直接的または間接的に検知する温度検知手段と、
   前記触媒の温度が前記触媒の活性化温度未満の場合、前記流体媒体の気化を抑制する気化抑制手段とを備え、
   該気化抑制手段が、
   前記触媒の温度が前記活性化温度未満の場合、前記ヒートパイプ内を加圧する圧力調整手段で構成された
   エンジンの排熱回収装置。
3. エンジンの燃焼室から排出された排気ガスの熱を、流体媒体が密封されたヒートパイプを介して回収、放熱するエンジンの排熱回収装置であって、
   触媒よりも上流の排気通路に一部が内設された前記ヒートパイプと、
   気相状態の前記流体媒体を凝縮させる凝縮手段と、
   前記触媒の温度を直接的または間接的に検知する温度検知手段と、
   前記触媒の温度が前記触媒の活性化温度未満の場合、前記流体媒体の気化を抑制する気化抑制手段とを備え、
   該気化抑制手段が、
   前記触媒の温度が前記活性化温度未満の場合、前記ヒートパイプ内における前記流体媒体の媒体量を増量する媒体量調整手段で構成された
   エンジンの排熱回収装置。
4. 前記気化抑制手段を、
   前記触媒の温度が前記活性化温度以上の場合、前記流体媒体における気化の抑制を開放する構成とした
   請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のエンジンの排熱回収装置。

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