WO2014024437A1 - 排熱回収装置 - Google Patents

Abstract

　排熱回収装置は、加熱流体と内部に封入された蒸発および凝縮可能な作動流体との間で熱交換を行い、前記作動流体を蒸発させる加熱部（１）と、前記加熱部（１）で蒸発した前記作動流体と被加熱流体との間で熱交換を行い、前記作動流体を凝縮させる凝縮部（２）とを備える。前記加熱部（１）は、前記作動流体が流通するとともに、鉛直方向上方側端部が開口し、鉛直方向下方側端部が閉口したチューブ（１０）を有しており、前記加熱部（１）の鉛直方向上方側には、前記チューブ（１０）の前記上方側が接合されるチューブ接合部（４１）を有するとともに、前記凝縮部（２）で凝縮した前記作動流体を貯留する貯留部（３）が設けられており、前記貯留部（３）は、前記凝縮部（２）で凝縮した前記作動流体を保持する凝縮液保持部（３１）を有している。

Description

排熱回収装置 関連出願の相互参照

　本開示は、２０１２年８月７日に出願された日本出願番号２０１２－１７５１５６号と、２０１３年３月２８日に出願された日本出願番号２０１３－６８０４６号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、自動車等の車両に用いられる排熱回収装置に関するものである。

　従来、自動車の排気の有する熱を回収して、エンジンの暖気促進等に利用する排熱回収装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような排熱回収装置は、排気と装置内部に封入された作動流体との間で熱交換を行う加熱部と、作動流体とエンジンの冷却水との間で熱交換を行う凝縮部とを備えている。

特開２００７－３３２８５７号公報

　ところで、上記特許文献１に記載の排熱回収装置では、加熱部として、作動流体が流通するチューブが、その上下端部においてヘッダに連結される構造を採用しているので、排気の急激な温度変化（１００～９００℃）による線膨張差で熱歪みが発生し、チューブとヘッダとの根付部が破損に至る可能性がある。

　本開示は上記点に鑑みて、熱歪みによる破損を抑制できる排熱回収装置を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、本開示の１つの態様において、加熱流体と内部に封入された蒸発および凝縮可能な作動流体との間で熱交換を行い、作動流体を蒸発させる加熱部と、加熱部で蒸発した作動流体と被加熱流体との間で熱交換を行い、作動流体を凝縮させる凝縮部とを備える排熱回収装置において、加熱部は、作動流体が流通するとともに、鉛直方向上方側が開口し、鉛直方向下方側端部が閉口したチューブを有しており、加熱部の鉛直方向上方側には、チューブの上方側端部が接合されるチューブ接合部を有するとともに、凝縮部で凝縮した作動流体を貯留する貯留部が設けられており、貯留部は、凝縮部で凝縮した作動流体を保持する凝縮液保持部を有している。

　これによれば、チューブ接合部にチューブの上方側端部のみを接合し、チューブを、その上方側端部以外の部位で拘束されないようにすることで、加熱流体の急激な温度変化による線膨張差で熱歪みが発生して、チューブとチューブ接合部との根付部が破損することを抑制できる。

　さらに、凝縮部で凝縮した作動流体を貯留する貯留部を設けることで、凝縮した作動流体とチューブ接合部とを接触させて、チューブ接合部の温度上昇を抑制できる。また、貯留部に、凝縮部で凝縮した作動流体を保持する凝縮液保持部を配置することで、貯留部全体、すなわちチューブ接合部の全面に凝縮した作動流体を濡れ広がらせることができる。したがって、加熱流体の温度が急激に上昇した場合でも、チューブ接合部の温度上昇を抑制できるので、熱歪みの発生を抑制して、チューブとチューブ接合部との根付部が破損することを確実に抑制できる。

　本開示のもう１つの態様において、上記１つの態様の排熱回収装置から凝縮液保持部を削除してもよい。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
第１実施形態に係る排熱回収装置の断面構成を示す概略断面図である。 第１実施形態に係る排熱回収装置を示す分解斜視図である。 第１実施形態におけるバルブ５の閉弁状態を示す断面図である。 第１実施形態におけるバルブ５の開弁状態を示す断面図である。 図３のＶ－Ｖ断面図である。 第２実施形態におけるチューブ１０の根付部近傍を示す断面図である。 第３実施形態におけるチューブ１０の根付部近傍を示す断面図である。 第４実施形態に係る排熱回収装置の断面構成を示す概略断面図である。 第５実施形態におけるチューブ１０を示す側面図である。 第６実施形態におけるチューブ１０を示す側面図である。 第７実施形態におけるチューブ１０を示す断面図である。 第８実施形態における作動流体の封入量と排熱回収性能との関係を示す特性図である。 第８実施形態における作動流体の封入量と内圧の最大値との関係を示す特性図である。 第８実施形態における加熱部の沸騰性能と作動流体の封入量の上限値との関係を示す特性図である。 第９実施形態における冷却水パイプを示す斜視図である。 第９実施形態における溝部のピッチと熱伝達率との関係を示す特性図である。 第９実施形態における溝部のピッチと通水抵抗との関係を示す特性図である。 第９実施形態における溝部の深さと熱伝達率との関係を示す特性図である。 第９実施形態における溝部の深さと通水抵抗との関係を示す特性図である。

　以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
（第１実施形態）
　第１実施形態について図１～図５に基づいて説明する。本実施形態の排熱回収装置は、車両のエンジン（内燃機関）の排気系から排気の排気熱を回収して、この排気熱を暖機促進等に利用するものである。なお、図１の上下の矢印の方向は、排熱回収装置を車両に搭載した状態の方向を示している。また、図２では、図示の明確化のため、後述する水素除去装置の一部の図示を省略している。

　図１に示すように、本実施形態の排熱回収装置は、加熱部１と凝縮部２と貯留部３とを備えている。加熱部１は、エンジンの排気が流通する排気通路１００内に設けられている。また、加熱部１は、内部に封入された作動流体と排気との間で熱交換を行い、作動流体を蒸発させるようになっている。なお、排気が本開示の加熱流体に相当している。

　凝縮部２は、排気通路１００の外部に設けられている。凝縮部２は、加熱部１で蒸発した作動流体とエンジンの冷却水との間で熱交換を行い、作動流体を凝縮させるようになっている。なお、冷却水が本開示の被加熱流体に相当している。

　貯留部３は、加熱部１の鉛直方向上方側かつ排気通路１００の外側に設けられている。貯留部３は、凝縮部２で凝縮した作動流体を貯留するようになっており、凝縮部２で凝縮した作動流体は、貯留部３を介して加熱部１へ流入する。本実施形態では、加熱部１、貯留部３および凝縮部２は、鉛直方向上方側に向かってこの順で配置されている。

　加熱部１は、作動流体が流通するとともに、鉛直方向上方側端部が開口し、鉛直方向下方側端部が閉口したチューブ１０を複数有している。チューブ１０のうち、下方側の大部分（本例では下方側端部から約８割の部分）は排気通路１００の内部に配置されており、上方側の他の部分（本例では上方側端部から約２割の部分）は排気通路１００の外に配置されている。

　具体的には、排気通路１００を形成する排気ダクト１０５の上面には、貫通孔１０６が形成されており、この貫通孔１０６の上方側からチューブ１０を挿入することで、チューブ１０を排気通路１００内部に配置している。

　複数のチューブ１０の上方側端部は、それぞれ、後述する貯留部３のコアプレート４１に接合されている。複数のチューブ１０同士は、コアプレート４１との接合部以外の部位では、互いに接続されていない。

　本実施形態では、チューブ１０は、有底の中空円筒状に形成されており、底部１０１が下方側に配置されている。また、チューブ１０の底部１０１と側面部１０２とのなす角部は、チューブ１０の外側に向かって突出する円弧状になっている。つまり、チューブ１０の底部１０１と側面部１０２とのなす角部は、円弧状に面取りされている。また、チューブ１０の内表面には、金属メッシュ製のウィック１０３が設けられている。ウィック１０３は、網状に形成されており、チューブ１０の内表面の全周にわたって配置されている。

　チューブ１０における排気通路１００内部に配置された部分の側面部１０２には、排気と作動流体との間の熱伝導を促進するフィン１１が複数接合されている。複数のチューブ１０に設けられたフィン１１同士は、互いに接続されていない。

　本実施形態では、フィン１１は、傘状に形成されている。すなわち、フィン１１は、下方側ほどチューブ１０からの距離が長くなっているとともに、下方側に向かって突出する円弧状の曲面１１０を有している。フィン１１は、チューブ１０の長手方向（鉛直方向）から見たときに、円環状に形成されている。

　加熱部１の上方側には、作動流体が流通するタンク部４が設けられている。タンク部４は、チューブ１０の上方側端部が接合されるチューブ接合部としてのコアプレート４１と、コアプレート４１とともにタンク内空間を構成するタンク本体部４２と、コアプレート４１とタンク本体部４２との間に設けられるとともに、タンク内空間を鉛直方向に２つに分割する仕切板４３とを有している。

　タンク部４のタンク内空間のうち、コアプレート４１と仕切板４３とにより形成される空間が貯留部３を構成しており、タンク本体部４２と仕切板４３とにより形成される空間が凝縮部２を構成している。

　コアプレート４１は、平面状に形成されたチューブ接合面４１０を有している。チューブ接合面４１０には、チューブ１０が挿入される連通孔４１１が形成されている。コアプレート４１の連通孔４１１の開口縁部には、チューブ接合面４１０から上方側に向かって突出するリブ４１２が形成されている。リブ４１２は、コアプレート４１に連通孔４１１をバーリング加工によって成形する際に形成される。

　チューブ１０の上端部は、コアプレート４１のチューブ接合面４１０、つまり鉛直方向下端面よりも上方側に配置されている。このため、コアプレート４１のチューブ接合面４１０上に凝縮した作動流体を貯留することができる。

　貯留部３には、凝縮した作動流体を毛細管力によって保持する凝縮液保持部としてのウィック３１が設けられている。ウィック３１は、金属メッシュ製のもので、その空隙に凝縮した作動流体を一時的に保持するものである。

　凝縮部２の内部には、エンジンの冷却水が流通する冷却水パイプ２１が配置されている。凝縮部２は、冷却水パイプ２１内部を流通する冷却水と、冷却水パイプ２１外部を流通する作動流体との間で熱交換が行われるように構成されている。そして、冷却水パイプ２１の表面で冷却されて凝縮した作動流体は、凝縮部２の下方側に滴下されるようになっている。本実施形態では、冷却水パイプ２１として、通路断面が円形状に形成されたステンレス製のＵ字管を採用している。

　タンク部４の仕切板４３には、それぞれ円形状の第１貫通孔４３１および第２貫通孔４３２が形成されている。貯留部３と凝縮部２とは、２つの貫通孔４３１、４３２を介して連通している。第１貫通孔４３１の外周縁部には、鉛直方向上方側へ向かって延びる壁部４３３が設けられている。この壁部４３３により、貯留部３から流出した気体状の作動流体（水蒸気）を、凝縮部２の鉛直方向上方側から凝縮部２内へ流入させることができる。第２貫通孔４３２には、凝縮部２から貯留部３へ流入する作動流体流路を開閉するバルブ５が設けられている。

　図３～図５に示すように、バルブ５は、第２貫通孔４３２に嵌合される円筒状の台座部５１を備えている。台座部５１の鉛直方向下方側端部および上方側端部には、それぞれ、フランジ５１１、５１２が設けられている。

　台座部５１の下端部側のフランジ５１１における上方側の面は、仕切板４３の下方側の面に接合されている。台座部５１の上端部側のフランジ５１２と仕切板４３との間には隙間が設けられており、フランジ５１２と仕切板４３とは接触していない。

　台座部５１には、凝縮部２と貯留部３とを連通させる作動流体通路５１３が形成されている。作動流体通路５１３は、台座部５１の側面におけるフランジ５１２と仕切板４３との間の部位と、台座部５１の下方側の面との双方に開口している。

　台座部５１には、鉛直方向に延びる棒状部材５２が貫通する貫通孔５１４が形成されている。棒状部材５２の下端側には、作動流体通路５１３を開閉する弁体５３が接続されている。弁体５３は、台座部５１の下端面と接触可能に配置されている。棒状部材５２の上端側は、薄膜状のダイヤフラム５４と当接している。このダイヤフラム５４により弁体５３は閉弁方向（図１の上方）に付勢されている。

　ダイヤフラム５４は、台座部５１の上側に配置されている。ダイヤフラム５４は、円板状に形成されている。ダイヤフラム５４は、ダイヤフラムケース５５内に配置され、ダイヤフラムケース５５内の空間を上側の第１圧力室５５１と下側の第２圧力室５５２とに仕切っている。

　ダイヤフラムケース５５は、比較的薄肉の金属板を所定形状にプレス成形した第１、第２ダイヤフラムケース５５ａ、５５ｂからなり、ダイヤフラム５５の外周面を挟み込んだ状態で、第１、第２ダイヤフラムケース５５ａ、５５ｂが、かしめにより一体化されている。また、第２ダイヤフラムケース５５ｂを台座部５１の上端に接合することにより、ダイヤフラムケース５５全体を台座部５１に一体的に組み付けている。

　ダイヤフラム５４と第１ダイヤフラムケース５５ａとにより形成された第１圧力室５５１は、図示しない貫通孔を通じて大気と常時連通、もしくは真空封止により常時一定の圧力に保持されており、この第１圧力室５５１内は大気圧と同一圧力になっている。一方、ダイヤフラム５４と第２ダイヤフラムケース５５ｂとにより形成された第２圧力室５５２は、図示しない貫通孔を通じて凝縮部２に常時連通して、この第２圧力室５５２内は凝縮部２と同一圧力になっている。

　このような構成によって、第１、第２圧力室５５１、５５２の圧力差によるダイヤフラム５４の変位で弁体５３が駆動されて、作動流体通路５１３の開口面積が変化する、すなわち作動流体通路５１３が開閉する。具体的には、図３に示すように、第２圧力室５５２内の圧力が第１圧力室５５１内の圧力以上である場合、弁体５３は台座部５１の下端面に付勢され、作動流体通路５１３が閉じた状態、すなわちバルブ５は閉弁状態となる。

　一方、図４に示すように、第１圧力室５５１内の圧力が第２圧力室５５２内の圧力より大きい場合、弁体５３は台座部５１の下端面から離れる方向に移動し、作動流体通路５１３が開いた状態、すなわちバルブ５は開弁状態となる。バルブ５の開弁時には、図４の太実線矢印で示すように、凝縮した作動流体は、台座部５１の側面から５１３を通って台座部５１の下面から貯留部３へ流出する。

　台座部５１には、台座部５１の上端側と下端側とを連通させるバイパス孔（バイパス通路）５６が形成されている。これにより、バルブ５の閉弁時には凝縮した作動流体が凝縮部２内に滞留するが、その水位がフランジ５１２の上面（図３の破線部参照）を上回った場合に、図３の太破線矢印に示すように、バイパス孔５６を通って作動流体を貯留部３へ流入させることができる。

　このとき、台座部５１の上端部にフランジ５１２を設けることで、凝縮した作動流体の水位がフランジ５１２の上面を上回っていない場合に、振動によって作動流体がバイパス孔５６に流入することを抑制できる。

　本実施形態では、バイパス孔５６の内部に棒状のメッシュ５７が挿入されている。これによれば、バイパス孔５６を流通する作動流体の流量を安定化することができる。そして、このメッシュ５７の諸元を調整することで、所望の作動流体流量を得ることができる。

　ところで、本実施形態では、作動流体として水を採用しており、排熱回収装置はクロム系ステンレス鋼で構成されている。このため、排熱回収装置が約６００℃を超える高温になると、下記の化学反応１が生じ、水素ガスが発生する。

　（化１）
　２Ｆｅ＋２Ｃｒ＋３Ｈ₂Ｏ→Ｆｅ₂Ｏ₃＋Ｃｒ₂Ｏ₃＋３Ｈ₂
　このため、排熱回収装置は、高温時に発生する水素ガスを除去する水素除去装置６を備えている。本実施形態では、図１に示すように、水素除去装置６は、タンク部４の上端部に接続されており、凝縮部２の上端部から水素ガスが流入するように構成されている。

　具体的には、凝縮部２の内部には、仕切板４３の上面から上方側に延びる仕切壁部６１が設けられている。仕切壁部６１の上端部とタンク本体部４２との間には隙間が形成されている。本実施形態では、バルブ５、第１貫通孔４３１、仕切壁部６１は、この順に配置されている。

　凝縮部２内部における仕切壁部６１の第１貫通孔４３１と反対側には、高温時に発生する水素ガスが流通する水素ガス導入通路６２が形成されている。コアプレート４１における水素ガス導入通路６２と対応する部位には、貫通孔４１３が形成されている。この貫通孔４１３には、上端のみが開口した筒状の酸化銅収容部６３の上端部が接合されている。酸化銅収容部６３の内部には、粒状の酸化銅（ＩＩ）が収容されている。金属酸化物収容部６３は、水素ガス導入通路６２を介して、凝縮部２と連通している。

　このような構成によって、図１の破線矢印で示すように、凝縮部２の上端部から流出した水素ガスは、水素ガス導入通路６２を流れ、酸化銅収容部６３に流入する。そして、酸化銅収容部６３では、下記の化学反応２が生じる。

　（化２）
　３ＣｕＯ＋３Ｈ₂→３Ｃｕ＋３Ｈ₂Ｏ
　このように、酸化銅収容部６３では、水素が酸化銅（ＩＩ）と反応して銅と水が生成されるので、水素を除去することができる。

　ところで、排熱回収装置は、加熱部１の排気通路１００を流れる排気から貯留部３に貯留される作動流体への伝熱を抑制する伝熱抑制部材としてのヒートガード７を備えている。ヒートガード７は、加熱部１と貯留部３との間に配置されている。

　より詳細には、ヒートガード７は、鉛直方向に直交する方向から見た断面が、上方側に開口した略コの字状に形成されている。すなわち、ヒートガード７は、鉛直方向に垂直な平面状に形成された底部７１と、底部７１の外周部から略垂直に折り曲げられて上方側に向かって延びる壁部７２と、壁部７２から略垂直に折り曲げられて鉛直方向に垂直な方向に延びるフランジ部７３とから構成されている。

　ヒートガード７のフランジ部７３は、コアプレート４１の外周縁部に接合されている。ヒートガード７は、フランジ部７３のみコアプレート４１と接触しており、底部７１および壁部７２とコアプレート４１との間には空間（以下、ヒートガード空間７４ともいう）が形成されている。

　ヒートガード７の底部７１には、チューブ１０が挿入されるチューブ用貫通孔７１１が形成されている。チューブ用貫通孔７１１の内径は、チューブ１０の外径よりもわずかに大きく形成されている。このため、チューブ用貫通孔７１１内にチューブ１０を挿入した状態において、チューブ１０とチューブ用貫通孔７１１とが接触しないようになっている。

　また、ヒートガード７の底部７１は、排気ダクト１０５の貫通孔１０６に対応する形状、すなわち貫通孔１０６を塞ぐことができる形状に形成されている。ヒートガード７は、底部７１が排気ダクト１０５の貫通孔１０６を塞いだ状態で、排気ダクト１０５に接合されている。したがって、排気ダクト１０５とヒートガード７の底部７１とによって、排気通路１００が形成されているともいえる。

　また、ヒートガード７の底部７１における酸化銅収容部６３に対向する部位には、加熱用貫通孔７１２が形成されている。これにより、排気通路１００を流通する排気が、加熱用貫通孔７１２を介してヒートガード空間７４に流入する。このとき、排気の有する熱により、酸化銅収容部６３を加熱することができる。なお、排気通路１００を流通する排気は、チューブ用貫通孔７１１からもヒートガード空間７４に流入する。

　ヒートガード７に加熱用貫通孔７１２およびチューブ用貫通孔７１１を設けることで、排気は、排気通路１００だけでなく、ヒートガード空間７４も流通する。したがって、排気通路１００およびヒートガード７４が、本開示の加熱流体通路に相当している。

　次に、本実施形態の排熱回収装置の作動を説明する。排気の熱を回収する熱回収時には、バルブ５が開弁している。このとき、加熱部１のチューブ１０において、排気により作動流体が加熱されて蒸発し、チューブ１０の上端部から貯留部３へ流出する。チューブ１０の上端部から流出した作動流体の蒸気は、貯留部３および仕切板４３の第１貫通孔４３１を介して凝縮部２へ流入する。凝縮部２へ流入した作動流体の蒸気は、冷却水パイプ２１内を流れる冷却水との間で熱交換が行われ、冷却水パイプ２１の表面で凝縮し、液体となって仕切板４３上へ滴下する。

　仕切板４３上に滴下された液体状の作動流体は、バルブ５内の作動流体通路５１３を流通して、貯留部３のコアプレート４１上へ還流する。貯留部３に流入した液体状の作動流体は、コアプレート４１上に貯留される。そして、当該作動流体の水位がリブ４１２の上端部を上回ると、チューブ１０の上端部から再度チューブ１０内へ流入する。

　一方、排気の熱を回収しない熱遮断時には、バルブ５が閉弁している。このとき、冷却水パイプ２１の表面で凝縮した作動流体は、仕切板４３上に滞留する。そして、仕切板４３上に滞留した作動流体の水位がフランジ５１２の上面を上回ると、作動流体はバイパス孔５６を通って貯留部３へ流入する。

　本実施形態の排熱回収装置では、コアプレート４１にチューブ１０の上方側端部のみを接合し、チューブ１０を、その上方側端部以外の部位で拘束されないようにすることで、排気の急激な温度変化による線膨張差で熱歪みが発生して、チューブ１０とコアプレート４１との根付部が破損することを抑制できる。

　さらに、チューブ１０の上端部をコアプレート４１のチューブ接合面４１０よりも上方側に配置して、凝縮部２で凝縮した作動流体を貯留する貯留部３を設けることで、コアプレート４１のチューブ接合面４１０上に所定量の液体状の作動流体を存在させることができる。これにより、凝縮した作動流体とコアプレート４１とを接触させ、コアプレート４１の温度上昇を抑制できる。また、貯留部３を設けることで、通常の排熱回収時に、バルブ５の設ける位置にかかわらず、各チューブ１０に均等に作動流体を配分することができる。

　さらに、貯留部３に、凝縮部２で凝縮した作動流体を毛細管力によって保持するウィック３１を配置することで、コアプレート４１の全面に液体状の作動流体を濡れ広がらせることができる。したがって、排気の温度が急激に上昇した場合でも、コアプレート４１の温度上昇を抑制できるので、熱歪みの発生を抑制し、チューブ１０とコアプレート４１との根付部が破損することを確実に抑制できる。

　また、貯留部３にウィック３１を配置することで、振動や排熱回収装置の傾きによって、コアプレート４１上に存在する液体状の作動流体が偏ったり飛び跳ねたりすることで、コアプレート４１上に所定量の作動流体が存在しない状態で、作動流体がチューブ１０に流入してしまうことを抑制できる。

　ところで、本実施形態のようにバルブ５を有する排熱回収装置では、高負荷時、高冷却水温時には、バルブ５の開度を絞り、排熱回収装置内を循環する作動流体の流量を低下させて、回収熱量を抑える必要がある。しかしながら、冷却水温度が高くなった際に、バルブ５によって作動流体の循環量を絞りすぎ、コアプレート４１の一部に作動流体が存在しなくなる（ドライアウト）おそれがある。この場合、コアプレート４１に局所的な温度分布が形成されるとともに、ドライアウト時と、作動流体の水位が高い時との温度差に起因する歪振幅によって、排熱回収装置の寿命が著しく低下してしまう。

　これに対し、本実施形態では、凝縮部２で凝縮した作動流体を、バルブ５を迂回させて貯留部３に導くバイパス孔５６を設けている。これにより、バルブ５の閉弁時でも、仕切板４３上の作動流体の水位が一定以上になった場合には、作動流体を、バイパス孔５６を介して貯留部３へ還流させることができる。このため、コアプレート４１上に常に液体状の作動流体を存在させることができるので、コアプレート４１に局所的な温度分布が形成されることを抑制できる。

　また、本実施形態では、加熱部１と貯留部３との間に、加熱部１の排気から貯留部３の作動流体への伝熱を抑制するヒートガード７を設けている。これにより、排気の有する熱によりコアプレート４１が加熱されて、コアプレート４１の温度が上昇することを抑制できる。

　また、本実施形態では、複数のチューブ１０に設けられたフィン１１同士が、互いに接続されないように構成している。これにより、チューブ１０を、その上方側端部以外の部位で拘束されないようにできるので、排気の急激な温度変化による線膨張差で熱歪みが発生することを抑制できる。

　ところで、チューブ１０の温度が低下すると、チューブ１０に接合されているフィン１１は、内側（チューブ１０側）へ引っ張られ、フィン１１が変形してしまう。しかも、一度変形したフィン１１は、チューブ１０の温度が高温になったとしても、元の形状には戻らない。

　これに対し、本実施形態では、フィン１１に、下方側に向かって突出する円弧状の曲面１１０を設けている。これにより、チューブ１０の温度が低下して、フィン１１に対して内側へ引っ張る力が加わったとしても、円弧状の曲面１１０により変形が吸収されるので、フィン１１が変形することを抑制できる。

　また、本実施形態では、チューブ１０を、有底の中空円筒状に形成しているとともに、側面部１０２と底部１０１とのなす角部を円弧状にしている。これによれば、チューブ１０の耐圧性を確保するとともに、チューブ１０に熱歪みが生じることを抑制できる。

　ところで、本実施形態のように、高温時に発生する水素ガスを除去する水素除去装置６を備えている排熱回収装置では、水素を除去するための酸化銅（ＩＩ）を封入した酸化銅収容部６３を有している。酸化銅（ＩＩ）による水素除去反応（上記化学式２参照）は、３００℃以上の高温でなければ起こらないので、通常、酸化銅収容部６３は、排気が流通する加熱部１に配置される。しかしながら、６００℃以上の高温環境下では、酸化銅（ＩＩ）が媒体となり、ステンレスの酸化現象が促進されるので、加熱部１のチューブ１０が酸化腐食されてしまうという問題がある。

　これに対し、本実施形態では、酸化銅収容部６３の上端部をコアプレート４１に接続するとともに、酸化銅収容部６３を排気が流通するヒートガード空間７４内に配置している。これによれば、酸化銅収容部６３を排気が流通する部位に配置することで、酸化銅収容部６３を排気の有する熱により加熱することができるので、酸化銅（ＩＩ）による水素除去反応を確実に起こすことができる。一方、酸化銅収容部６３の上端部を、上面に液体状の作動流体が貯留されており比較的低温になっているコアプレート４１に接続することで、酸化銅収容部６３が異常な高温になることを抑制できる。したがって、水素ガスの除去とステンレスの異常酸化現象抑制との両立を図ることができる。

　特に、酸化銅収容部６３をヒートガード空間７４内に配置するとともに、ヒートガード７に加熱用貫通孔７１２を形成してヒートガード空間７４内に排気を導入することで、高温の排気の主流が酸化銅収容部６３に直接当たらないようにできる。これにより、排気流量によって酸化銅収容部６３の温度が変化することを抑制できるので、排熱回収装置を高排気量の車両に搭載した際も、水素ガスの除去とステンレスの異常酸化現象抑制との両立を図ることができる。

　また、本実施形態では、水素ガス導入通路６２を凝縮部２の上方側に接続し、凝縮部２の上端部から水素除去装置６内に水素ガスが流入するように構成している。これによれば、作動流体より軽い水素ガスが水素ガス導入通路６２を介して酸化銅収容部６３へ流入するようにし、作動流体が酸化銅収容部６３へ流入することを抑制できる。
（第２実施形態）
　次に、第２実施形態について図６に基づいて説明する。図６に示すように、本実施形態の排熱回収装置では、チューブ１０の上端部は、コアプレート４１よりも上方側に配置されている。

　コアプレート４１の連通孔４１１の開口縁部には、鉛直方向下方側に向かって突出するリブ４１４が形成されている。リブ４１４は、コアプレート４１に連通孔４１１をバーリング加工によって成形する際に形成される。チューブ１０の上端面には、チューブ１０内表面に配置されているウィック１０３と、コアプレート４１に配置されているウィック３１とを接続するように、金属メッシュ製のウィック１０４が設けられている。

　本実施形態によれば、チューブ１０の上端面にウィック１０４を設けることで、通常の排熱回収時に、ウィック３１より溢れた作動流体のみをウィック１０４にてチューブ１０内に吸い入れることができる。したがって、必要以上にチューブ１０内に作動流体を流入させてコアプレート４１上の作動流体がなくなってしまうこと（ドライアウト）を抑制できる。
（第３実施形態）
　次に、第３実施形態について図７に基づいて説明する。本第３実施形態は、上記第２実施形態と比較して、チューブ１０の上端部の形状が異なるものである。

　図７に示すように、チューブ１０の上端部は、チューブ１０の内側に向かって膨らむように円弧状に湾曲した逆流抑制部１０７になっている。この逆流抑制部１０７を設けることで、排熱回収を行わない場合に、貯留部３に貯留されている凝縮した作動流体が、車両からの加速度などでチューブ１０内に流入することを抑制できる。
（第４実施形態）
　次に、本実施形態の第４実施形態について図８に基づいて説明する。本第４実施形態は、上記第１実施形態と比較して、水素除去装置６をタンク部４と別体として構成した点が異なるものである。なお、図８において、フィン１１の図示を省略している。

　図８に示すように、水素除去装置６の酸化銅収容部６３は、排気ダクト１０５の外側（外気側）に配置されている。また、酸化銅収容部６３の一面が排気ダクト１０５の外表面に接合されている。これにより、酸化銅収容部６３の一部は、排気ダクト１０５を介して排気通路１００と接触している。また、酸化銅収容部６３のうち、排気ダクト１０５の外表面と接触していない部位は、外気と接触している。

　酸化銅収容部６３には、水素ガス導入通路６２を形成する水素ガス導入管６４の一端部が接続されている。水素ガス導入管６４の他端部は、タンク部４の凝縮部２に接続されている。つまり、酸化銅収容部６３と凝縮部２とは、水素ガス導入管６４を介して接続されている。これにより、凝縮部２から流出した水素ガスは、水素ガス導入管６４内を流れて、酸化銅収容部６３に流入する。

　本実施形態によれば、酸化銅収容部６３を、排気が流通する排気通路１００と接触する部位に配置することで、酸化銅収容部６３を排気の有する熱により加熱することができるので、酸化銅（ＩＩ）による水素除去反応を確実に起こすことができる。一方、酸化銅収容部６３における排気通路１００と接触していない部位を外気と接触させることで、酸化銅収容部６３が異常な高温になることを抑制できる。したがって、水素ガスの除去とステンレスの異常酸化現象抑制との両立を図ることができる。
（第５実施形態）
　次に、本実施形態の第５実施形態について図９に基づいて説明する。本第５実施形態は、上記第１実施形態と比較して、フィン１１の構成が異なるものである。

　図９に示すように、本実施形態のフィン１１は、チューブ１０の外側表面を螺旋状に塑性加工することにより形成されている。これによれば、フィンとしての別部材を設ける必要がないので、部品点数を削減しつつ、フィン１１をチューブ１０の外側表面に設けることができる。さらに、フィン１１を螺旋状とすることで、熱伝達率を向上させることができる。
（第６実施形態）
　次に、本実施形態の第６実施形態について図１０に基づいて説明する。本第６実施形態は、上記第１実施形態と比較して、フィン１１の構成が異なるものである。

　図１０に示すように、本実施形態のフィン１１は、チューブ１０の外側表面にローレット加工を施すことにより形成されている。これによれば、フィンとしての別部材を設ける必要がないので、部品点数を削減しつつ、フィン１１をチューブ１０の外側表面に設けることができる。さらに、ローレット加工によりフィン１１を形成することで、熱伝達率を向上させることができる。
（第７実施形態）
　次に、本実施形態の第７実施形態について図１１に基づいて説明する。本第７実施形態は、上記第１実施形態と比較して、チューブ１０およびフィン１１の構成が異なるものである。

　図１１に示すように、本実施形態のチューブ１０の内側表面には、螺旋状の溝部１０８が形成されている。この溝部１０８は、貯留部３に貯留されている液体状の作動流体を毛管力で吸引してチューブ１０に供給するウィックとしての機能を果たす。

　本実施形態によれば、チューブ１０と別部材であるウィックを設けることなく、貯留部３に貯留されている液体状の作動流体を毛管力で吸引してチューブ１０に供給することができる。このため、部品点数を削減しつつ、貯留部３からチューブ１０へ作動流体を確実に供給することが可能となる。
（第８実施形態）
　次に、本実施形態の第８実施形態について図１２～図１４に基づいて説明する。本第８実施形態は、上記第１実施形態において、排熱回収装置に封入する作動流体量（作動流体の体積）を規定した点が異なるものである。

　本実施形態のバルブ５は、凝縮部２と貯留部３とを連通させる作動流体通路５１３を流通する作動流体の温度が予め定めた基準温度以上になった際に、凝縮作動流体通路５１３を閉塞するように構成されている。

　具体的には、バルブ５として、第１実施形態と同様、内部の作動流体の圧力を感知してダイヤフラム５４が作動する機械式作動弁を採用することができる。作動流体の温度と圧力は常に１対１の関係にあり、圧力を感知することで間接的に温度を感知することができる。なお、バルブ５として、温度によって体積変化するサーモワックス（感温部材）によって弁体５３を変位させて作動流体通路５１３を開閉する機械的機構で構成される作動流体温度応動弁を採用してもよい。

　ここで、加熱部１における排気と作動流体との伝熱面積の合計である加熱部伝熱面積をＦ_g、加熱部１における作動流体が流通する部分の容積（複数のチューブ１０の容積の合計）である加熱部容積をＶ_g、排気の熱伝達率をα_g、凝縮部２における冷却水と作動流体との伝熱面積の合計である凝縮部伝熱面積をＦ_w、凝縮部２における作動流体が流通する部分の容積である凝縮部容積をＶ_w、冷却水の熱伝達率をα_w、貯留部３の容積をＶ_cとする。

　図１２に示すように、作動流体の封入量がＶ_w＋０．４Ｖ_g、つまり凝縮部容積Ｖ_wと加熱部容積Ｖ_gの４０％との合計体積を下回ると、排熱回収性能Ｑ_wが低下していく。このため、本実施形態では、作動流体の封入量の下限値Ｍ₁を、下記の数式１にて示される関係を満たすように設定している。
（数式１）
　Ｍ₁＝Ｖ_w＋０．４Ｖ_g
　ところで、加熱部１の沸騰性能（α_gＦ_g）と凝縮部２の凝縮性能（α_wＦ_w）との比が異なる種々の仕様の排熱回収装置において、車両搭載時における排気熱回収装置の内圧の最大値Ｐｒ＿ｍａｘと作動流体の封入量Ｍとの関係を実験により算出した。その結果を図１３に示す。

　ここで、本実施形態の排熱回収装置はステンレスにより構成されている。ステンレスの耐圧強度は約５００ｋＰａなので、各排熱回収装置において内圧の最大値Ｐｒ＿ｍａｘが５００ｋＰａとなる作動流体量Ｍ2を図１３により求めた。各排熱回収装置に封入される作動流体量をＭ₂以下とすれば、排熱回収装置の内圧が５００ｋＰａを超えることはない。

　そして、加熱部１の沸騰性能（α_gＦ_g）と、図１３により求めた作動流体量Ｍ₂との関係を図１４に示す。図１４中のプロットを通る近似式は、Ｍ₂＝Ｖ_w／２＋Ｖ_c＋１５０ｅｘｐ（－１１×α_gＦ_g／α_wＦ_w）で示される。このため、本実施形態では、作動流体の封入量の上限値Ｍ₂を、下記の数式２にて示される関係を満たすように設定している。
（数式２）
　Ｍ₂＝Ｖ_w／２＋Ｖ_c＋１５０ｅｘｐ（－１１×α_gＦ_g／α_wＦ_w）
　以上説明したように、排熱回収装置に封入される作動流体の体積の下限値Ｍ₁を上記の数式１にて示される関係を満たすように設定することで、排熱回収性能Ｑ_wを確保することができる。

　また、排熱回収装置に封入される作動流体の体積の上限値Ｍ2を、上記の数式２にて示される関係を満たすように設定することで、車両のいかなる状態（加速・変動時）においても、内圧の変動最大値が５００ｋＰａ以下となるように制御できる。したがって、排熱回収装置の耐圧性を確保することができる。

　上述したように、本実施形態で規定する作動流体の封入量は、内圧の異常上昇を抑制することが目的である。このため、本実施形態のバルブ５として、内部の作動流体の圧力を感知してダイヤフラム５４が作動する機械式作動弁を、応答性の面で、採用してもよい。
（第９実施形態）
　次に、本実施形態の第９実施形態について図１５～図１９に基づいて説明する。本第９実施形態は、上記第１実施形態と比較して、冷却水パイプ２１の形状が異なるものである。

　図１５に示すように、本実施形態の冷却水パイプ２１の表面には、螺旋状の溝部２１ａが形成されている。本実施形態では、溝部２１ａは、冷却水パイプ２１における冷却水通路が湾曲している湾曲部２１ｂ以外の部位に形成されている。本実施形態では、冷却水パイプ２１として、管外径が１０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下のものを用いている。

　このように、冷却水パイプ２１の表面に螺旋状の溝部２１ａを形成することで、冷却水パイプ２１の搭載スペースを増大させることなく、凝縮性能を向上させることが可能となる。

　ところで、図１６に示すように、溝部２１ａの螺旋のピッチを、２ｍｍ以上、１８ｍｍ以下に設定すると、冷却水パイプ２１における熱伝達率αを２００Ｗ／ｍ²Ｋより大きくでき、熱伝達率αを向上させることができる。このとき、図１７に示すように、溝部２１ａの螺旋のピッチを、２ｍｍ以上、１８ｍｍ以下に設定した場合、冷却水パイプ２１の通水抵抗を３００以下にでき、却水パイプ２１の通水抵抗を低減できる。

　したがって、溝部２１ａの螺旋のピッチを、２ｍｍ以上、１８ｍｍ以下に設定することで、冷却水パイプ２１における熱伝達率αを向上しつつ、冷却水パイプ２１の通水抵抗を低減できる。これにより、凝縮部２の性能を確実に向上させることが可能となる。

　また、図１８に示すように、溝部２１ａの深さを２．０ｍｍ以上に設定すると、冷却水パイプ２１における熱伝達率αを２００Ｗ／ｍ²Ｋより大きくでき、熱伝達率αを向上させることができる。

　一方、図１９に示すように、溝部２１ａの深さが大きくなる程、冷却水パイプ２１の通水抵抗が大きくなる。ここで、溝部２１ａの深さを２．９ｍｍ以下に設定することで、冷却水パイプ２１の通水抵抗を３００以下にでき、冷却水パイプ２１の通水抵抗を低減できる。

　したがって、溝部２１ａの深さを、２．０ｍｍ以上、２．９ｍｍ以下に設定することで、冷却水パイプ２１における熱伝達率αを向上しつつ、冷却水パイプ２１の通水抵抗を低減できる。これにより、凝縮部２の性能を確実に向上させることが可能となる。

　本開示は上述の実施形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

　（１）上記実施形態では、凝縮液保持部としてウィック３１を採用した例について説明したが、これに限らず、例えば、コアプレート４１のチューブ接合面４１０に溝部を形成することで、凝縮液保持部としての機能を果たすようにできる。

　（２）上記実施形態では、排熱回収装置をクロム系ステンレス鋼で構成した例について説明したが、排熱回収装置を構成する材料はこれに限定されない。例えば、加熱されることにより作動流体である水と反応して水素ガスを発生させる材料であれば、他の材料で排熱回収装置を構成してもよい。

　（３）上記実施形態では、バルブ５のバイパス孔５６の内部にメッシュ５７を配置した例について説明したが、これに限らず、メッシュ５７を設けなくてもよい。

　（４）上記実施形態（第４実施形態を除く）では、水素除去装置６をタンク部４と一体に形成した、すなわちタンク部４内に仕切壁部６１を設けることで水素ガス導入通路６２を形成した例について説明したが、これに限らず、水素除去装置６をタンク部４と別体として構成し、タンク部４の凝縮部２の上端部から水素ガスを導入するようにしてもよい。

　（５）上記実施形態では、水素除去装置６内に配置される金属酸化物として、酸化銅（ＩＩ）を採用した例について説明したが、これに限らず、他の金属酸化物を採用してもよい。

　（６）上記実施形態（第５実施形態および第６実施形態は除く）では、チューブ１０を、有底の中空円筒状に形成するとともに、チューブ１０の底部１０１と側面部１０２とのなす角部をチューブ１０の外側に向かって突出する円弧状とした例について説明したが、チューブ１０の形状はこれに限定されない。例えば、チューブ１０の底部１０１と側面部１０２とのなす角部を直角としてもよいし、チューブ１０を有底の中空楕円筒状等の他の形状に形成してもよい。

　（７）上記実施形態では、フィン１１を傘状に形成した例について説明したが、これに限らず、例えば、フィン１１を平板状に形成してもよい。

　（８）上記実施形態（第７実施形態を除く）では、チューブ１０の内部にウィック１０３を配置した例について説明したが、これに限らず、チューブ１０の内部にウィック１０３を設けなくてもよい。また、チューブ１０の上端部に、チューブ１０内のウィック１０３とコアプレート４１上のウィック３１とを接続するように、金属メッシュ製のウィックを配置してもよい。

　（９）上記実施形態では、加熱部１と貯留部３との間にヒートガード７を設けた例について説明したが、これに限らず、ヒートガード７を設けなくてもよい。

　（１０）上記実施形態では、ヒートガード７に加熱用貫通孔７１２およびチューブ用貫通孔７１１を設けて、ヒートガード空間７４内に排気が流入するように構成した例について説明したが、これに限らず、ヒートガード空間７４に排気が流入しないように構成してもよい。

　（１１）上記実施形態では、バルブ５における台座部５１の上端部にフランジ５１２を設けた例について説明したが、これに限らず、フランジ５１２を設けなくてもよい。

　（１２）上記第８実施形態では、バルブ５として機械式の作動流体温度応動弁を採用した例について説明したが、バルブ５はこれに限定されない。例えば、バルブ５として、制御装置から出力される制御電圧に基づいてその作動が制御される電磁弁を採用してもよい。この場合、排気熱回収装置には、作動流体の温度を検出する温度センサが設けられている。そして、制御装置は、この温度センサによって検出された作動流体の温度に基づいて電磁弁の作動を制御する。

　（１３）上記実施形態では、ウィック１０３として、網状に形成された金属メッシュ製のウィックを用いた例について説明したが、これに限らず、コイル状（螺旋状）に形成したコイルウィックを用いてもよい。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (17)

1. 　加熱流体と内部に封入された蒸発および凝縮可能な作動流体との間で熱交換を行い、前記作動流体を蒸発させる加熱部（１）と、
   　前記加熱部（１）で蒸発した前記作動流体と被加熱流体との間で熱交換を行い、前記作動流体を凝縮させる凝縮部（２）とを備える排熱回収装置であって、
   　前記加熱部（１）は、前記作動流体が流通するとともに、鉛直方向上方側端部が開口し、鉛直方向下方側端部が閉口したチューブ（１０）を有しており、
   　前記加熱部（１）の鉛直方向上方側には、前記チューブ（１０）の前記上方側が接合されるチューブ接合部（４１）を有するとともに、前記凝縮部（２）で凝縮した前記作動流体を貯留する貯留部（３）が設けられており、
   　前記貯留部（３）は、前記凝縮部（２）で凝縮した前記作動流体を保持する凝縮液保持部（３１）を有していることを特徴とする排熱回収装置。
2. 　前記チューブ（１０）の前記上方側端部は、前記チューブ接合部（４１）の鉛直方向下端面よりも鉛直方向上方側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の排熱回収装置。
3. 　さらに、前記凝縮部（２）で凝縮した前記作動流体を前記貯留部（３）に導く凝縮作動流体通路（５１３）と、
   　前記凝縮作動流体通路（５１３）を開閉するバルブ（５）とを備え、
   　前記バルブ（５）は、前記凝縮作動流体通路（５１３）を流通する前記作動流体の温度が予め定めた基準温度以上になった際に、前記凝縮作動流体通路（５１３）を閉塞するように構成されていることを請求項１または２に記載の排熱回収装置。
4. 　さらに、前記凝縮部（２）で凝縮した前記作動流体を前記貯留部（３）に導く凝縮作動流体通路（５１３）と、
   　前記凝縮作動流体通路（５１３）を開閉するバルブ（５）と
   　前記凝縮部（２）で凝縮した前記作動流体を、前記バルブ（５）を迂回させて前記貯留部（３）に導くバイパス通路（５６）とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の排熱回収装置。
5. 　前記チューブ（１０）には、前記加熱流体と前記作動流体との間の熱伝達を促進するフィン（１１）が設けられており、
   　前記フィン（１１）は、前記チューブ（１０）の外側表面を螺旋状に塑性加工することにより形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の排熱回収装置。
6. 　前記チューブ（１０）には、前記加熱流体と前記作動流体との間の熱伝達を促進するフィン（１１）が設けられており、
   　前記フィン（１１）は、前記チューブ（１０）の外側表面にローレット加工を施すことにより形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の排熱回収装置。
7. 　前記チューブ（１０）の内側表面には、前記貯留部（３）に貯留されている前記作動流体を毛管力で吸引して前記チューブ（１０）に供給するための溝部（１０８）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の排熱回収装置。
8. 　前記加熱部（１）と前記貯留部（３）との間には、前記加熱部（１）の前記加熱流体から前記貯留部（３）の前記作動流体への伝熱を抑制する伝熱抑制部材（７）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の排熱回収装置。
9. 　前記チューブ（１０）は複数設けられており、
   　複数の前記チューブ（１０）には、それぞれ、前記加熱流体と前記作動流体との間の熱伝達を促進するフィン（１１）が設けられており、
   　前記複数のチューブ（１０）に設けられた前記フィン（１１）同士は、互いに非接続となっていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の排熱回収装置。
10. 　前記フィン（１１）は、鉛直方向下方側に向かって突出する円弧状の曲面（１１０）を有していることを特徴とする請求項９に記載の排熱回収装置。
11. 　前記チューブ（１０）は、有底の中空円筒状に形成されているとともに、側面部（１０２）と底部（１０１）とのなす角部が円弧状になっていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の排熱回収装置。
12. 　前記作動流体は水であり、
    　前記加熱部（１）、前記凝縮部（２）および前記貯留部（３）は、加熱されることにより前記作動流体と反応して水素ガスを発生させる材料から構成されており、
    　さらに、前記加熱流体が流通する加熱流体通路（７４、１００）と、
    　金属酸化物が封入されているとともに、前記水素ガスが流入する金属酸化物収容部（６３）とを備え、
    　前記金属酸化物収容部（６３）は、前記凝縮部（２）と連通しており、
    　前記金属酸化物収容部（６３）の少なくとも一部は、前記加熱流体通路（７４、１００）内に配置されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の排熱回収装置。
13. 　前記加熱部（１）と前記貯留部（３）との間には、前記加熱部（１）の前記加熱流体から前記貯留部（３）の前記作動流体への伝熱を抑制する伝熱抑制部材（７）が設けられており、
    　前記金属酸化物収容部（６３）は、前記チューブ接合部（４１）に接続されているとともに、前記チューブ接合部（４１）と前記伝熱抑制部材（７）との間に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の排熱回収装置。
14. 　前記金属酸化物収容部（６３）は、一部が前記加熱流体通路（７４、１００）と接触しているとともに、他の一部が外気と接触していることを特徴とする請求項１２に記載の排熱回収装置。
15. 　前記凝縮部（２）の鉛直方向上方側には、前記水素ガスを前記金属酸化物収容部（６３）へ導く水素ガス導入通路（６２）が接続されていることを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれか１つに記載の排熱回収装置。
16. 　前記加熱部（１）における前記加熱流体と前記作動流体との伝熱面積の合計をＦ_g、前記加熱部（１）における前記作動流体が流通する部分の容積をＶ_g、前記加熱流体の熱伝達率をα_g、前記凝縮部（２）における前記被加熱流体と前記作動流体との伝熱面積の合計をＦ_w、前記凝縮部（２）における前記作動流体が流通する部分の容積をＶ_w、前記被加熱流体の熱伝達率をα_w、前記貯留部（３）の容積をＶ_cとしたとき、封入される前記作動流体の体積の下限値Ｍ₁および上限値Ｍ₂は、次の数式１および数式２
    （数式１）
    　Ｍ₁＝Ｖ_w＋０．４Ｖ_g
    （数式２）
    　Ｍ₂＝Ｖ_w／２＋Ｖ_c＋１５０ｅｘｐ（－１１×α_gＦ_g／α_wＦ_w）
    にて示される関係を満たすように設定されていることを特徴とする請求項３に記載の排熱回収装置。
17. 　加熱流体と内部に封入された蒸発および凝縮可能な作動流体との間で熱交換を行い、前記作動流体を蒸発させる加熱部（１）と、
    　前記加熱部（１）で蒸発した前記作動流体と被加熱流体との間で熱交換を行い、前記作動流体を凝縮させる凝縮部（２）とを備える排熱回収装置であって、
    　前記加熱部（１）は、前記作動流体が流通するとともに、鉛直方向上方側端部が開口し、鉛直方向下方側端部が閉口したチューブ（１０）を有しており、
    　前記加熱部（１）の鉛直方向上方側には、前記チューブ（１０）の前記上方側が接合されるチューブ接合部（４１）を有するとともに、前記凝縮部（２）で凝縮した前記作動流体を貯留する貯留部（３）が設けられていることを特徴とする排熱回収装置。

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