排気熱回収器
【課題】簡易な構成で熱応力を緩和することができる排気熱回収器を提供する。
【解決手段】内燃機関から排出された排気ガスが流通する第１の筐体１００内に配置され、排気ガス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蒸発部１と、内燃機関の冷却水が流通する第２の筐体２００内に配置され、蒸発部１で蒸発した作動流体と冷却水との間で熱交換を行い、作動流体を凝縮させる凝縮部２と、蒸発部１で蒸発した作動流体を凝縮部２に導く蒸発側連結部６１と、凝縮部２で凝縮した作動流体を蒸発部１に導く凝縮側連結部６２とを備える排気熱回収器において、第１の筐体１００に、蒸発側連通部６１および凝縮側連通部６２がともに接合される蓋部材８を設け、蓋部材８を蒸発側連通部６１と凝縮側連通部６２との間で分割する。
【解決手段】内燃機関から排出された排気ガスが流通する第１の筐体１００内に配置され、排気ガス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蒸発部１と、内燃機関の冷却水が流通する第２の筐体２００内に配置され、蒸発部１で蒸発した作動流体と冷却水との間で熱交換を行い、作動流体を凝縮させる凝縮部２と、蒸発部１で蒸発した作動流体を凝縮部２に導く蒸発側連結部６１と、凝縮部２で凝縮した作動流体を蒸発部１に導く凝縮側連結部６２とを備える排気熱回収器において、第１の筐体１００に、蒸発側連通部６１および凝縮側連通部６２がともに接合される蓋部材８を設け、蓋部材８を蒸発側連通部６１と凝縮側連通部６２との間で分割する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両に用いられる排気熱回収器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヒートパイプの原理を利用して車両のエンジンの排気系から排気ガス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技術が知られている。
【０００３】
このような排気熱回収器は、エンジンの排気管内にヒートパイプの蒸発部を配設するとともに、エンジンの冷却水経路内にヒートパイプの凝縮部を配設し、排気ガスの排気熱によって冷却水を加熱している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、ヒートパイプの原理を利用した熱交換器として、ループ型ヒートパイプ式熱交換器が提案されている（例えば、特許文献２参照）。これは、閉ループを形成する密閉された循環経路と、循環経路内に封入され、蒸発および凝縮可能な伝熱流体と、循環経路に配設され、外部からの入熱により伝熱流体を蒸発させる蒸発部と、循環経路の蒸発部より高い位置に配設され、蒸発部で蒸発した伝熱流体と外部からの被伝熱流体との間で熱交換を行う凝縮部とを有するものである。
【特許文献１】特開昭６２−２６８７２２号公報
【特許文献２】特開平４−４５３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような排気熱回収器の一例を図６に示す。図６は、排気熱回収器の断面図である。
【０００６】
図６に示す排気熱回収器では、熱交換部である蒸発部Ｊ１と凝縮部Ｊ２を水平方向に隣接して配置し、蒸発部Ｊ１および凝縮部Ｊ２のヒートパイプＪ３の鉛直方向両端部をそれぞれ連通させるヘッダＪ５を設けている。また、隣接するヒートパイプＪ３間には、空気との伝熱面積を増大させて伝熱流体と空気との熱交換を促進させるフィンＪ４を配置している。
【０００７】
このとき、蒸発部Ｊ１は排気ガスが流通する第１の筐体Ｊ１００内に配置され、凝縮部Ｊ２はエンジン冷却水が流通する第２の筐体Ｊ２００内に配置されている。以下、ヘッダＪ５における蒸発部Ｊ１と凝縮部Ｊ２とを連結する部位を連結部Ｊ６という。
【０００８】
このような排気熱回収器において、排気ガスが流通するために高温になりやすい蒸発部Ｊ１と、エンジンの冷却水が流通するために比較的低温になりやすい凝縮部Ｊ２との間に温度差が生じる。より詳細には、蒸発部Ｊ１を構成する蒸発側ヒートパイプＪ３ａ、蒸発部Ｊ１における凝縮部Ｊ２に近い側の端部と第１の筐体Ｊ１００における連結部Ｊ６が接合された面（以下、接合面Ｊ８という）との間の部位、すなわち連結部Ｊ６における最も凝縮部Ｊ２に近い側に配置される蒸発側ヒートパイプＪ３０ａと接合面Ｊ８との間の部位（以下、狭間部Ｊ６０という）、接合面Ｊ８、連結部Ｊ６の順に低温となっており、これら各部材間に温度差が生じる。さらに、隣接する蒸発側ヒートパイプＪ３ａ間でも温度差が生じる。そして、各部材間に温度差が生じると、熱膨張差に起因する熱応力が発生するという問題がある。
【０００９】
ところで、排気熱回収器は、例えば冬季の始動時等には、排気熱を回収することで早期に冷却水温度を上昇させることができるため、燃費や暖房性能を向上させることができる。一方、夏季のエンジン高負荷時等には、オーバーヒートを回避するために排気熱の回収を停止する必要がある。このため、排気熱回収器に、作動流体の循環を停止させる弁機構を設けることが望ましい。
【００１０】
このような弁機構を備える排気熱回収器において、弁機構が閉じ、作動流体の還流が停止すると、作動流体は凝縮部に貯留されて排気熱回収が行われないので、蒸発部の温度は排気ガス温度と同じ位（３００〜８００℃）になる。このため、蒸発部と凝縮部（１１０℃以下）に多大な温度差が生じるので、大きな熱応力が生じる。したがって、特に弁機構を備える排気熱回収器において、蒸発部と凝縮部の温度差に基づく熱応力が大きな問題となる。
【００１１】
これに対し、ヘッダＪ５における隣接する蒸発側ヒートパイプＪ３ａ間の部位および連結部Ｊ６にベローズのような弾性変形可能な部材を用い、熱応力を吸収することが考えられるが、構造が複雑になるため、製造コストが増加してしまうという問題がある。
【００１２】
ところで、狭間部Ｊ６０にはヒートパイプＪ３およびフィンＪ４が配置されない、すなわち狭間部Ｊ６０では空気と伝熱流体との熱交換が行われないので、狭間部Ｊ６０を大きくすると排気熱回収器の熱交換効率が低下することになる。このため、狭間部Ｊ６０を大きくすることは望ましくない。したがって、狭間部Ｊ６０にはベローズのような弾性変形可能な部材を用いることができず、狭間部Ｊ６０と接合面Ｊ８との間の熱応力を吸収することができないという問題がある。
【００１３】
本発明は、上記点に鑑み、簡易な構成で熱応力を緩和することができる排気熱回収器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明では、内燃機関から排出された排気ガスが流通する第１の筐体（１００）内に配置され、排気ガス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蒸発部（１）と、内燃機関の冷却水が流通する第２の筐体（２００）内に配置され、蒸発部（１）で蒸発した作動流体と冷却水との間で熱交換を行い、作動流体を凝縮させる凝縮部（２）と、蒸発部（１）で蒸発した作動流体を凝縮部（２）に導く蒸発側連結部（６１）と、凝縮部（２）で凝縮した作動流体を蒸発部（１）に導く凝縮側連結部（６２）とを備え、第１の筐体（１００）は、蒸発側連通部（６１）および凝縮側連通部（６２）がともに接合される接合面（８）を有しており、接合面（８）は、蒸発側連通部（６１）と凝縮側連通部（６２）との間で分割されていることを特徴としている。
【００１５】
これによれば、蒸発側、凝縮側連結部（６１、６２）と接合面（８）との間に温度差が生じた場合、分割された接合面（８）がそれぞれ互いに離れる方向に変位することで、熱膨張差に起因する熱応力を吸収することができる。このとき、蒸発側、凝縮側連結部（６１、６２）をベローズのような弾性構造にする必要がないため、簡易な構成で熱応力を緩和することが可能となる。
【００１６】
また、蒸発部（１）における凝縮部（２）に近い側の端部と接合面（８）との間の部位（６０）および接合面（８）間に温度差が生じた場合でも、分割された接合面（８）がそれぞれ互いに離れる方向に変位することで、熱膨張差に起因する熱応力を吸収することができる。
【００１７】
また、上記特徴の排気熱回収器において、接合面（８）は、第１の接合面（８１）と第２の接合面（８２）とに分割されており、第１の接合面（８１）および第２の接合面（８２）間の隙間（８００）から排気ガスが流出することを抑制するシール手段（９１）を備えていてもよい。
【００１８】
これによれば、第１の接合面（８１）および第２の接合面（８２）間の隙間（８００）から第１の筐体（１００）の外部に排気ガスが流出することを抑制できるため、排気騒音を低減することが可能となる。
【００１９】
また、上記特徴の排気熱回収器において、シール手段は、接合面（８）の分割部位に設けられたガスケット（９１）であってもよい。
【００２０】
また、上記特徴の排気熱回収器において、シール手段は、隙間（８００）に形成された迷路構造により構成されていてもよい。
【００２１】
これによれば、第１の接合面（８１）および第２の接合面（８２）間の隙間（８００）をシールするための別部材を設ける必要がないため、簡易な構成で隙間（８００）から第１の筐体（１００）の外部に排気ガスが流出することを抑制でき、排気騒音を低減することができる。
【００２２】
なお、「迷路構造」とは、周知のごとく、通路の入口側から出口側までに至る部位に、通路が屈曲する部位を少なくとも一カ所設けることにより、通路を流通する流体が直線的に流通することができないようにしたものである。
【００２３】
また、上記特徴の排気熱回収器において、第１の筐体（１００）には開口部（１０１）が形成され、蒸発部（１）が開口部（１０１）から第１の筐体（１００）内に挿入されるようになっており、接合面（８）は、蒸発部（１）を第１の筐体（１００）内に挿入した際に開口部（１０１）を塞ぐようになっていてもよい。
【００２４】
また、上記特徴の排気熱回収器において、第１の筐体（１００）には第１の開口部（１０５）および第２の開口部（１０６）が形成されており、第２の開口部（１０６）は、第１の筐体（１００）における第１の開口部（１０５）と対向する面に設けられており、蒸発部（１）は、第２の開口部（１０６）から第１の筐体（１００）内に挿入されるようになっており、接合面（８）は、蒸発部（１）を第１の筐体（１００）内に挿入した際に第１の開口部（１０５）を塞ぐようになっていてもよい。
【００２５】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１および図２に基づいて説明する。本実施形態の排気熱回収器Ｘは、車両のエンジン（内燃機関）の排気系から排気ガス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。
【００２７】
図１は、本第１実施形態に係る排気熱回収器を示す断面図である。図１に示すように、本実施形態の排気熱回収器は、蒸発部１と凝縮部２とを備えている。
【００２８】
蒸発部１は、図示しないエンジンの排気筒内に配置される第１の筐体１００内に設けられている。また、蒸発部１は、排気ガスと後述する作動流体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。
【００２９】
凝縮部２は、排気筒の外部に設けられており、図示しないエンジンの冷却水経路内に配置される第２の筐体２００内に設けられている。また、凝縮部２は、蒸発部１で蒸発した作動流体とエンジン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。第２の筐体２００には、エンジンの冷却水出口側に接続される冷却水流入口２０１と、エンジンの冷却水入口側に接続される冷却水流出口２０２とが設けられている。
【００３０】
第１の筐体１００と第２の筐体２００は、隣接するように配置されている。また、第１の筐体１００と第２の筐体２００の間には、クリアランスが設けられている。
【００３１】
次に、蒸発部１の構成について説明する。
【００３２】
蒸発部１は、複数本の蒸発側ヒートパイプ３ａと、蒸発側ヒートパイプ３ａの外表面に接合された蒸発側コルゲートフィン４ａとを有している。蒸発側ヒートパイプ３ａは、排気ガスの流通方向（紙面垂直方向）が長径方向と一致するように扁平状に形成されているとともに、その長手方向が鉛直方向に一致するように複数本平行に配置されている。
【００３３】
蒸発部１において、蒸発側ヒートパイプ３ａ長手方向両端部には、蒸発側ヒートパイプ３ａ積層方向に延びて、全ての蒸発側ヒートパイプ３ａと連通する蒸発側ヘッダ５ａがそれぞれ設けられている。二つの蒸発側ヘッダ５ａのうち、排気熱回収器の鉛直方向上端側に配置される蒸発側ヘッダ５ａを第１の蒸発側ヘッダ５１ａといい、鉛直方向下端側に配置される蒸発側ヘッダ５ａを第２の蒸発側ヘッダ５２ａという。
【００３４】
次に、凝縮部２の構成について説明する。
【００３５】
凝縮部２は、複数本の凝縮側ヒートパイプ３ｂと、凝縮側ヒートパイプ３ｂの外表面に接合された凝縮側コルゲートフィン４ｂとを有している。凝縮側ヒートパイプ３ｂは、蒸発部１における排気ガスの流通方向（紙面垂直方向）が長径方向と一致するように扁平状に形成されているとともに、その長手方向が鉛直方向に一致するように複数本平行に配置されている。
【００３６】
凝縮部２において、凝縮側ヒートパイプ３ｂ長手方向両端部には、凝縮側ヒートパイプ３ｂ積層方向に延びて、全ての凝縮側ヒートパイプ３ｂと連通する凝縮側ヘッダ５ｂがそれぞれ設けられている。二つの凝縮側ヘッダ５ｂのうち、排気熱回収器の鉛直方向上端側に配置される凝縮側ヘッダ５ｂを第１の凝縮側ヘッダ５１ｂといい、鉛直方向下端側に配置される凝縮側ヘッダ５ｂを第２の凝縮側ヘッダ５２ｂという。
【００３７】
蒸発側ヘッダ５ａと凝縮側ヘッダ５ｂは、筒状の連結部６を介して連通状態に接続されている。そして、蒸発側、凝縮側ヒートパイプ３ａ、３ｂ、蒸発側、凝縮側ヘッダ５ａ、５ｂおよび連結部６によって閉ループが形成されており、これらの内部に水やアルコール等の蒸発・凝縮可能な作動流体が封入されている。これにより、作動流体は蒸発部１および凝縮部２を循環するようになっている。
【００３８】
ここで、二つの連結部６のうち、鉛直方向上方側に配置され、第１の蒸発側ヘッダ５１ａと第１の凝縮側ヘッダ５１ｂとを接続し、蒸発部１で蒸発した作動流体を凝縮部２に導くものを蒸発側連結部６１という。また、二つの連結部６のうち、鉛直方向下方側に配置され、第２の蒸発側ヘッダ５２ａと第２の凝縮側ヘッダ５２ｂとを接続し、凝縮部２で凝縮された作動流体を蒸発部１に導くものを凝縮側連結部６２という。
【００３９】
また、第２の凝縮側ヘッダ５２ｂ内には、弁機構７が配設されている。弁機構７は、凝縮側ヒートパイプ３ｂと、凝縮側連結部６２とを接続する流路を形成するとともに、蒸発側ヒートパイプ３ａの内圧（作動流体の圧力）に応じて流路を開閉するダイアフラム式の開閉手段となっている。
【００４０】
具体的には、弁機構７は、通常の開弁状態から、所定の冷却水温において内圧が上昇して第１の所定圧力を超えると閉弁し、逆に内圧が低下して、第１の所定圧力より低い第２の所定圧力を下回ると、再び開弁するように構成されている。
【００４１】
ところで、第１の筐体１００には開口部１０１が形成されており、蒸発部１が開口部１０１から第１の筐体１００内に挿入されるようになっている。本実施形態では、蒸発部１は、第２の筐体２００（凝縮部２）側から第１の筐体１００に挿入されるようになっている。
【００４２】
また、蒸発側連結部６１および凝縮側連通部６２には、蒸発部１を第１の筐体１００内に挿入した際に開口部１０１を塞ぐ蓋部材８が接合されている。本実施形態では、蓋部材８はヒートパイプ積層方向（蒸発部１および凝縮部２の配置方向）に垂直に配置されている。蓋部材８におけるヒートパイプ積層方向に垂直な面は、第１の筐体１００の開口部１０１より大きく形成されている。このため、蒸発部１を第１の筐体１００に挿入した際に、蓋部材８により開口部１０１を第１の筐体１００の外側から塞ぐことができるようになっている。なお、蓋部材８が、本発明の接合面に相当している。
【００４３】
蓋部材８は、蒸発側連結部６１と凝縮側連結部６２との間で２つに分割されている。以下、分割された蓋部材８のうち、上側に配置されて蒸発側連結部６１に接合されているものを第１の蓋部材８１といい、下側に配置されて凝縮側連結部６２に接合されているものを第２の蓋部材８２という。なお、第１の蓋部材８１が本発明の第１の接合面に相当し、第２の蓋部材８２が第２の接合面に相当している。
【００４４】
図２は、本第１実施形態における蒸発部１近傍を示す拡大断面図である。図２に示すように、蓋部材８の分割部には、第１の蓋部材８１および第２の蓋部材８２間の隙間８００を密閉し、排気ガスが隙間８００から外部に流出することを防止するガスケット９１が設けられている。本実施形態では、ガスケット９１は、第１、第２の蓋部材８１、８２の外側（凝縮部２側）の面にともに接触した状態で固定されている。
【００４５】
第１の筐体１００における開口部１０１の外周部には、開口部１０１の外側に向かって突出するフランジ１０２がそれぞれ形成されている。フランジ１０２には、ボルト９２を通すためのフランジ側ボルト通し穴１０３が形成されている。
【００４６】
フランジ１０２におけるフランジ側ボルト通し穴１０３より開口部１０１側には、他の部位より板厚が薄い薄肉部１０４が形成されている。また、フランジ１０２の薄肉部１０４と第１、第２の蓋部材８１、８２との間には、シール材９３がそれぞれ配設されている。これにより、フランジ１０２と第１、第２の蓋部材８１、８２とは、シール材９３を介してそれぞれ接触している。
【００４７】
このシール材９３は、後述するボルト締めを行うことにより、フランジ１０２側および第１、第２の蓋部材８１、８２側の両側から荷重がかけられる。これにより、フランジ１０２および第１、第２の蓋部材８１、８２間をシールすることができる。このとき、第１、第２の蓋部材８１、８２は、荷重方向（フランジ１０２と蓋部材８の配置方向、本実施形態ではヒートパイプ積層方向）には動かないようになっている。
【００４８】
一方、シール部材９３は、シール部材９３および第１、第２の蓋部材８１、８２における互いに接触する面同士が滑らかに摺動するように構成されている。これにより、第１、第２の蓋部材８１、８２は、上記荷重方向に対して垂直な方向に可動となっている。
【００４９】
また、第１、第２の蓋部材８１、８２におけるフランジ側ボルト通し穴１０３に対応する部位には、ボルト９２を通すための蓋部材側ボルト通し穴８０１がそれぞれ形成されている。蓋部材側ボルト通し穴８０１は、蓋部材側ボルト通し穴８０１にボルト９２を貫通させた際に、ボルト９２の外面と蓋部材側ボルト通し穴８０１の内周縁部との間にクリアランスができる大きさに形成されている。
【００５０】
そして、フランジ側ボルト通し穴１０３および蓋部材側ボルト通し穴８０１にボルト９２を貫通させてナット９４と締結させることで、第１、第２の蓋部材８１、８２はシール材９３を介してフランジ１０２にそれぞれ固定されている。
【００５１】
以上説明したように、蓋部材８を蒸発側連結部６１および凝縮側連結部６２間で分割することで、蒸発側、凝縮側連結部６１、６２と蓋部材８との間に温度差が生じた場合に、第１、第２の蓋部材８１、８２がそれぞれ互いに離れる方向に変位して、熱膨張差に起因する熱応力を吸収することができる。このとき、蒸発側、凝縮側連結部６１、６２をベローズのような弾性構造にする必要がないため、簡易な構成で熱応力を緩和することが可能となる。
【００５２】
また、蒸発部１における凝縮部２に近い側の端部と蓋部材８との間の部位、すなわち蒸発側、凝縮側連結部６１、６２における最も凝縮部２に近い側に配置される蒸発側ヒートパイプ３０ａと蓋部材８との間の部位６０および蓋部材８間に温度差が生じた場合でも、第１、第２の蓋部材８１、８２がそれぞれ互いに離れる方向（本実施形態では、ヒートパイプ長手方向）に変位することで、熱膨張差に起因する熱応力を吸収することができる。
【００５３】
また、蓋部材８の分割部位にガスケット９１を設けることで、第１、第２の蓋部材８１、８２間の隙間８００から第１の筐体１００の外部に排気ガスが流出することを抑制でき、排気騒音を低減することが可能となる。
【００５４】
また、第１、第２の蓋部材８１、８２を、シール部材９３を介して、上記荷重方向には動かないように、上記荷重方向に対して垂直な方向には可動となるようにフランジ１０２に固定することで、第１、第２の蓋部材８１、８２の変位を拘束することなく、第１、第２の蓋部材８１、８２をフランジ１０２に固定することができる。
【００５５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５６】
図３は、本第３実施形態に係る排気熱回収器の蒸発部１近傍を示す拡大断面図である。図３に示すように、第１の筐体１００における第２の筐体２００と対向する第１の面１００ａには、第１の開口部１０５が形成されている。第１の開口部１０５の開口面積は、蒸発部１におけるヒートパイプ積層方向に垂直な面の面積より小さくなっている。このため、蒸発部１を第１の開口部１０５から第１の筐体１００内に挿入することは不可能である。
【００５７】
また、第１の筐体１００における第１の面１００ａと対向する第２の面は、ほぼ全面が開口しており、第２の開口部１０６となっている。第２の開口部１０６の開口面積は、蒸発部１におけるヒートパイプ積層方向に垂直な面の面積より大きくなっている。
【００５８】
本実施形態では、蒸発部１が第２の開口部１０６から第１の筐体１００内に挿入されるようになっている。より詳細には、蒸発部１は第２の筐体２００（凝縮部２）と反対側から第１の筐体１００に挿入され、蒸発側連結部６１および凝縮側連通部６２が第１の開口部１０５を貫通するようになっている。
【００５９】
また、蒸発側連結部６１および凝縮側連通部６２には、蒸発部１を第１の筐体１００内に挿入した際に第１の開口部１０５を塞ぐ蓋部材８が接合されている。本実施形態では、蓋部材８はヒートパイプ積層方向に垂直に配置されている。蓋部材８におけるヒートパイプ積層方向に垂直な面は、第１の開口部１０５より大きく、かつ、第１の面１００ａより小さく形成されている。このため、蒸発部１を第１の筐体１００に挿入した際に、蓋部材８により第１の開口部１０５を第１の筐体１００の内側から塞ぐことができるようになっている。
【００６０】
蓋部材８は、蒸発側連結部６１と凝縮側連結部６２との間で、第１の蓋部材８１と第２の蓋部材８２とに分割されている。蓋部材８の分割部には、ガスケット９１が設けられている。本実施形態では、ガスケット９１は、第１、第２の蓋部材８１、８２の外側（凝縮部２側）の面にともに接触した状態で固定されている。
【００６１】
第１の面１００ａにおける第１の開口部１０５が形成されていない部位１０７と第１、第２の蓋部材８１、８２との間には、シール材９３がそれぞれ配設されている。これにより、第１の面１００ａと第１、第２の蓋部材８１、８２とは、シール材９３を介してそれぞれ接触している。
【００６２】
第１の筐体１００における第２の開口部１０６の外周部には、第２の開口部１０６の外側に向かって突出するフランジ１０８がそれぞれ形成されている。また、蒸発部１における凝縮部２と反対側の端部には、第２の開口部１０６を塞ぐ密閉部材１１０が接合されている。そして、フランジ１０８と密閉部材１１０とを溶接により接合することで、第２の開口部１０６が密閉されている。
【００６３】
本実施形態のように、蒸発部１が凝縮部２と反対側の第２の開口部１０６から第１の筐体１００内に挿入されるようにしても、蒸発側、凝縮側連結部６１、６２と第１の開口部１０５を塞ぐ蓋部材８との間に温度差が生じた場合に、第１、第２の蓋部材８１、８２がそれぞれ互いに離れる方向に変位して、熱膨張差に起因する熱応力を吸収することができる。このため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図４に基づいて説明する。本第３実施形態は、上記第１実施形態に比較して、蒸発部１の上方側に凝縮部２を配設した点が異なるものである。上記第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６５】
図４は、本第３実施形態に係る排気熱回収器を示す断面図である。図４に示すように、本実施形態の凝縮部２は、上記第１実施形態のものを９０度回転させた状態で、蒸発部１の上側に配設されている。なお、本実施形態では、凝縮側ヒートパイプ３ｂ（図１参照）を廃止するとともに、作動流体が流通するチューブ３ｃを採用している。チューブ３は、蒸発部１における排気ガスの流通方向（紙面垂直方向）が長径方向と一致するように扁平状に形成されているとともに、その長手方向が水平方向に一致するように複数本平行に配置されている。
【００６６】
本実施形態のように、蒸発部１の上方側に凝縮部２を配設しても、蒸発側、凝縮側連結部６１、６２と開口部１０１を塞ぐ蓋部材８との間に温度差が生じた場合に、第１、第２の蓋部材８１、８２がそれぞれ互いに離れる方向（本実施形態では、ヒートパイプ積層方向）に変位して、熱膨張差に起因する熱応力を吸収することができる。このため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、第１、第２の蓋部材８１、８２間の隙間８００から外部に排気ガスが流出することを防止するシール手段として、ガスケット９１を設けた例について説明したが、これに限らず、第１、第２の蓋部材８１、８２間の隙間８００に迷路構造を形成してもよい。例えば図５に示すように、第１、第２の蓋部材８１、８２の互いに対向する壁面により迷路構造を構成してもよい。迷路構造により排気ガスが流通する通路を蛇行させることができるため、第１の筐体１００から外部に排気ガスが流出することを抑制できる。このとき、隙間８００をシールするための別部材を設ける必要がないため、簡易な構成で第１の筐体１００から外部に排気ガスが流出することを抑制でき、排気騒音を低減することができる。
【００６８】
また、上記第２実施形態では、第２の開口部１０６を密閉するために、フランジ１０８と密閉部材１１０とを溶接により接合した例について説明したが、これに限らず、フランジ１０８と密閉部材１１０とをボルト締め等の機械的結合手段により結合してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】第１実施形態に係る排気熱回収器を示す断面図である。
【図２】第１実施形態における蒸発部１近傍を示す拡大断面図である。
【図３】第２実施形態における蒸発部１近傍を示す拡大断面図である。
【図４】第３実施形態に係る排気熱回収器を示す断面図である。
【図５】他の実施形態における第１、第２の蓋部材８１、８２間の隙間８００近傍を示す拡大断面図である。
【図６】従来の排気熱回収器を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…蒸発部、２…凝縮部、８…蓋部材（接合面）、６１…蒸発側連結部、６２…凝縮側連結部、８１…第１の蓋部材（第１の接合面）、８２…第２の蓋部材（第２の接合面）、９１…ガスケット（シール手段）、１００…第１の筐体、１０１…開口部、１０５…第１の開口部、１０６…第２の開口部、２００…第２の筐体、８００…隙間。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両に用いられる排気熱回収器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヒートパイプの原理を利用して車両のエンジンの排気系から排気ガス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技術が知られている。
【０００３】
このような排気熱回収器は、エンジンの排気管内にヒートパイプの蒸発部を配設するとともに、エンジンの冷却水経路内にヒートパイプの凝縮部を配設し、排気ガスの排気熱によって冷却水を加熱している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、ヒートパイプの原理を利用した熱交換器として、ループ型ヒートパイプ式熱交換器が提案されている（例えば、特許文献２参照）。これは、閉ループを形成する密閉された循環経路と、循環経路内に封入され、蒸発および凝縮可能な伝熱流体と、循環経路に配設され、外部からの入熱により伝熱流体を蒸発させる蒸発部と、循環経路の蒸発部より高い位置に配設され、蒸発部で蒸発した伝熱流体と外部からの被伝熱流体との間で熱交換を行う凝縮部とを有するものである。
【特許文献１】特開昭６２−２６８７２２号公報
【特許文献２】特開平４−４５３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような排気熱回収器の一例を図６に示す。図６は、排気熱回収器の断面図である。
【０００６】
図６に示す排気熱回収器では、熱交換部である蒸発部Ｊ１と凝縮部Ｊ２を水平方向に隣接して配置し、蒸発部Ｊ１および凝縮部Ｊ２のヒートパイプＪ３の鉛直方向両端部をそれぞれ連通させるヘッダＪ５を設けている。また、隣接するヒートパイプＪ３間には、空気との伝熱面積を増大させて伝熱流体と空気との熱交換を促進させるフィンＪ４を配置している。
【０００７】
このとき、蒸発部Ｊ１は排気ガスが流通する第１の筐体Ｊ１００内に配置され、凝縮部Ｊ２はエンジン冷却水が流通する第２の筐体Ｊ２００内に配置されている。以下、ヘッダＪ５における蒸発部Ｊ１と凝縮部Ｊ２とを連結する部位を連結部Ｊ６という。
【０００８】
このような排気熱回収器において、排気ガスが流通するために高温になりやすい蒸発部Ｊ１と、エンジンの冷却水が流通するために比較的低温になりやすい凝縮部Ｊ２との間に温度差が生じる。より詳細には、蒸発部Ｊ１を構成する蒸発側ヒートパイプＪ３ａ、蒸発部Ｊ１における凝縮部Ｊ２に近い側の端部と第１の筐体Ｊ１００における連結部Ｊ６が接合された面（以下、接合面Ｊ８という）との間の部位、すなわち連結部Ｊ６における最も凝縮部Ｊ２に近い側に配置される蒸発側ヒートパイプＪ３０ａと接合面Ｊ８との間の部位（以下、狭間部Ｊ６０という）、接合面Ｊ８、連結部Ｊ６の順に低温となっており、これら各部材間に温度差が生じる。さらに、隣接する蒸発側ヒートパイプＪ３ａ間でも温度差が生じる。そして、各部材間に温度差が生じると、熱膨張差に起因する熱応力が発生するという問題がある。
【０００９】
ところで、排気熱回収器は、例えば冬季の始動時等には、排気熱を回収することで早期に冷却水温度を上昇させることができるため、燃費や暖房性能を向上させることができる。一方、夏季のエンジン高負荷時等には、オーバーヒートを回避するために排気熱の回収を停止する必要がある。このため、排気熱回収器に、作動流体の循環を停止させる弁機構を設けることが望ましい。
【００１０】
このような弁機構を備える排気熱回収器において、弁機構が閉じ、作動流体の還流が停止すると、作動流体は凝縮部に貯留されて排気熱回収が行われないので、蒸発部の温度は排気ガス温度と同じ位（３００〜８００℃）になる。このため、蒸発部と凝縮部（１１０℃以下）に多大な温度差が生じるので、大きな熱応力が生じる。したがって、特に弁機構を備える排気熱回収器において、蒸発部と凝縮部の温度差に基づく熱応力が大きな問題となる。
【００１１】
これに対し、ヘッダＪ５における隣接する蒸発側ヒートパイプＪ３ａ間の部位および連結部Ｊ６にベローズのような弾性変形可能な部材を用い、熱応力を吸収することが考えられるが、構造が複雑になるため、製造コストが増加してしまうという問題がある。
【００１２】
ところで、狭間部Ｊ６０にはヒートパイプＪ３およびフィンＪ４が配置されない、すなわち狭間部Ｊ６０では空気と伝熱流体との熱交換が行われないので、狭間部Ｊ６０を大きくすると排気熱回収器の熱交換効率が低下することになる。このため、狭間部Ｊ６０を大きくすることは望ましくない。したがって、狭間部Ｊ６０にはベローズのような弾性変形可能な部材を用いることができず、狭間部Ｊ６０と接合面Ｊ８との間の熱応力を吸収することができないという問題がある。
【００１３】
本発明は、上記点に鑑み、簡易な構成で熱応力を緩和することができる排気熱回収器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明では、内燃機関から排出された排気ガスが流通する第１の筐体（１００）内に配置され、排気ガス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蒸発部（１）と、内燃機関の冷却水が流通する第２の筐体（２００）内に配置され、蒸発部（１）で蒸発した作動流体と冷却水との間で熱交換を行い、作動流体を凝縮させる凝縮部（２）と、蒸発部（１）で蒸発した作動流体を凝縮部（２）に導く蒸発側連結部（６１）と、凝縮部（２）で凝縮した作動流体を蒸発部（１）に導く凝縮側連結部（６２）とを備え、第１の筐体（１００）は、蒸発側連通部（６１）および凝縮側連通部（６２）がともに接合される接合面（８）を有しており、接合面（８）は、蒸発側連通部（６１）と凝縮側連通部（６２）との間で分割されていることを特徴としている。
【００１５】
これによれば、蒸発側、凝縮側連結部（６１、６２）と接合面（８）との間に温度差が生じた場合、分割された接合面（８）がそれぞれ互いに離れる方向に変位することで、熱膨張差に起因する熱応力を吸収することができる。このとき、蒸発側、凝縮側連結部（６１、６２）をベローズのような弾性構造にする必要がないため、簡易な構成で熱応力を緩和することが可能となる。
【００１６】
また、蒸発部（１）における凝縮部（２）に近い側の端部と接合面（８）との間の部位（６０）および接合面（８）間に温度差が生じた場合でも、分割された接合面（８）がそれぞれ互いに離れる方向に変位することで、熱膨張差に起因する熱応力を吸収することができる。
【００１７】
また、上記特徴の排気熱回収器において、接合面（８）は、第１の接合面（８１）と第２の接合面（８２）とに分割されており、第１の接合面（８１）および第２の接合面（８２）間の隙間（８００）から排気ガスが流出することを抑制するシール手段（９１）を備えていてもよい。
【００１８】
これによれば、第１の接合面（８１）および第２の接合面（８２）間の隙間（８００）から第１の筐体（１００）の外部に排気ガスが流出することを抑制できるため、排気騒音を低減することが可能となる。
【００１９】
また、上記特徴の排気熱回収器において、シール手段は、接合面（８）の分割部位に設けられたガスケット（９１）であってもよい。
【００２０】
また、上記特徴の排気熱回収器において、シール手段は、隙間（８００）に形成された迷路構造により構成されていてもよい。
【００２１】
これによれば、第１の接合面（８１）および第２の接合面（８２）間の隙間（８００）をシールするための別部材を設ける必要がないため、簡易な構成で隙間（８００）から第１の筐体（１００）の外部に排気ガスが流出することを抑制でき、排気騒音を低減することができる。
【００２２】
なお、「迷路構造」とは、周知のごとく、通路の入口側から出口側までに至る部位に、通路が屈曲する部位を少なくとも一カ所設けることにより、通路を流通する流体が直線的に流通することができないようにしたものである。
【００２３】
また、上記特徴の排気熱回収器において、第１の筐体（１００）には開口部（１０１）が形成され、蒸発部（１）が開口部（１０１）から第１の筐体（１００）内に挿入されるようになっており、接合面（８）は、蒸発部（１）を第１の筐体（１００）内に挿入した際に開口部（１０１）を塞ぐようになっていてもよい。
【００２４】
また、上記特徴の排気熱回収器において、第１の筐体（１００）には第１の開口部（１０５）および第２の開口部（１０６）が形成されており、第２の開口部（１０６）は、第１の筐体（１００）における第１の開口部（１０５）と対向する面に設けられており、蒸発部（１）は、第２の開口部（１０６）から第１の筐体（１００）内に挿入されるようになっており、接合面（８）は、蒸発部（１）を第１の筐体（１００）内に挿入した際に第１の開口部（１０５）を塞ぐようになっていてもよい。
【００２５】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１および図２に基づいて説明する。本実施形態の排気熱回収器Ｘは、車両のエンジン（内燃機関）の排気系から排気ガス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。
【００２７】
図１は、本第１実施形態に係る排気熱回収器を示す断面図である。図１に示すように、本実施形態の排気熱回収器は、蒸発部１と凝縮部２とを備えている。
【００２８】
蒸発部１は、図示しないエンジンの排気筒内に配置される第１の筐体１００内に設けられている。また、蒸発部１は、排気ガスと後述する作動流体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。
【００２９】
凝縮部２は、排気筒の外部に設けられており、図示しないエンジンの冷却水経路内に配置される第２の筐体２００内に設けられている。また、凝縮部２は、蒸発部１で蒸発した作動流体とエンジン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。第２の筐体２００には、エンジンの冷却水出口側に接続される冷却水流入口２０１と、エンジンの冷却水入口側に接続される冷却水流出口２０２とが設けられている。
【００３０】
第１の筐体１００と第２の筐体２００は、隣接するように配置されている。また、第１の筐体１００と第２の筐体２００の間には、クリアランスが設けられている。
【００３１】
次に、蒸発部１の構成について説明する。
【００３２】
蒸発部１は、複数本の蒸発側ヒートパイプ３ａと、蒸発側ヒートパイプ３ａの外表面に接合された蒸発側コルゲートフィン４ａとを有している。蒸発側ヒートパイプ３ａは、排気ガスの流通方向（紙面垂直方向）が長径方向と一致するように扁平状に形成されているとともに、その長手方向が鉛直方向に一致するように複数本平行に配置されている。
【００３３】
蒸発部１において、蒸発側ヒートパイプ３ａ長手方向両端部には、蒸発側ヒートパイプ３ａ積層方向に延びて、全ての蒸発側ヒートパイプ３ａと連通する蒸発側ヘッダ５ａがそれぞれ設けられている。二つの蒸発側ヘッダ５ａのうち、排気熱回収器の鉛直方向上端側に配置される蒸発側ヘッダ５ａを第１の蒸発側ヘッダ５１ａといい、鉛直方向下端側に配置される蒸発側ヘッダ５ａを第２の蒸発側ヘッダ５２ａという。
【００３４】
次に、凝縮部２の構成について説明する。
【００３５】
凝縮部２は、複数本の凝縮側ヒートパイプ３ｂと、凝縮側ヒートパイプ３ｂの外表面に接合された凝縮側コルゲートフィン４ｂとを有している。凝縮側ヒートパイプ３ｂは、蒸発部１における排気ガスの流通方向（紙面垂直方向）が長径方向と一致するように扁平状に形成されているとともに、その長手方向が鉛直方向に一致するように複数本平行に配置されている。
【００３６】
凝縮部２において、凝縮側ヒートパイプ３ｂ長手方向両端部には、凝縮側ヒートパイプ３ｂ積層方向に延びて、全ての凝縮側ヒートパイプ３ｂと連通する凝縮側ヘッダ５ｂがそれぞれ設けられている。二つの凝縮側ヘッダ５ｂのうち、排気熱回収器の鉛直方向上端側に配置される凝縮側ヘッダ５ｂを第１の凝縮側ヘッダ５１ｂといい、鉛直方向下端側に配置される凝縮側ヘッダ５ｂを第２の凝縮側ヘッダ５２ｂという。
【００３７】
蒸発側ヘッダ５ａと凝縮側ヘッダ５ｂは、筒状の連結部６を介して連通状態に接続されている。そして、蒸発側、凝縮側ヒートパイプ３ａ、３ｂ、蒸発側、凝縮側ヘッダ５ａ、５ｂおよび連結部６によって閉ループが形成されており、これらの内部に水やアルコール等の蒸発・凝縮可能な作動流体が封入されている。これにより、作動流体は蒸発部１および凝縮部２を循環するようになっている。
【００３８】
ここで、二つの連結部６のうち、鉛直方向上方側に配置され、第１の蒸発側ヘッダ５１ａと第１の凝縮側ヘッダ５１ｂとを接続し、蒸発部１で蒸発した作動流体を凝縮部２に導くものを蒸発側連結部６１という。また、二つの連結部６のうち、鉛直方向下方側に配置され、第２の蒸発側ヘッダ５２ａと第２の凝縮側ヘッダ５２ｂとを接続し、凝縮部２で凝縮された作動流体を蒸発部１に導くものを凝縮側連結部６２という。
【００３９】
また、第２の凝縮側ヘッダ５２ｂ内には、弁機構７が配設されている。弁機構７は、凝縮側ヒートパイプ３ｂと、凝縮側連結部６２とを接続する流路を形成するとともに、蒸発側ヒートパイプ３ａの内圧（作動流体の圧力）に応じて流路を開閉するダイアフラム式の開閉手段となっている。
【００４０】
具体的には、弁機構７は、通常の開弁状態から、所定の冷却水温において内圧が上昇して第１の所定圧力を超えると閉弁し、逆に内圧が低下して、第１の所定圧力より低い第２の所定圧力を下回ると、再び開弁するように構成されている。
【００４１】
ところで、第１の筐体１００には開口部１０１が形成されており、蒸発部１が開口部１０１から第１の筐体１００内に挿入されるようになっている。本実施形態では、蒸発部１は、第２の筐体２００（凝縮部２）側から第１の筐体１００に挿入されるようになっている。
【００４２】
また、蒸発側連結部６１および凝縮側連通部６２には、蒸発部１を第１の筐体１００内に挿入した際に開口部１０１を塞ぐ蓋部材８が接合されている。本実施形態では、蓋部材８はヒートパイプ積層方向（蒸発部１および凝縮部２の配置方向）に垂直に配置されている。蓋部材８におけるヒートパイプ積層方向に垂直な面は、第１の筐体１００の開口部１０１より大きく形成されている。このため、蒸発部１を第１の筐体１００に挿入した際に、蓋部材８により開口部１０１を第１の筐体１００の外側から塞ぐことができるようになっている。なお、蓋部材８が、本発明の接合面に相当している。
【００４３】
蓋部材８は、蒸発側連結部６１と凝縮側連結部６２との間で２つに分割されている。以下、分割された蓋部材８のうち、上側に配置されて蒸発側連結部６１に接合されているものを第１の蓋部材８１といい、下側に配置されて凝縮側連結部６２に接合されているものを第２の蓋部材８２という。なお、第１の蓋部材８１が本発明の第１の接合面に相当し、第２の蓋部材８２が第２の接合面に相当している。
【００４４】
図２は、本第１実施形態における蒸発部１近傍を示す拡大断面図である。図２に示すように、蓋部材８の分割部には、第１の蓋部材８１および第２の蓋部材８２間の隙間８００を密閉し、排気ガスが隙間８００から外部に流出することを防止するガスケット９１が設けられている。本実施形態では、ガスケット９１は、第１、第２の蓋部材８１、８２の外側（凝縮部２側）の面にともに接触した状態で固定されている。
【００４５】
第１の筐体１００における開口部１０１の外周部には、開口部１０１の外側に向かって突出するフランジ１０２がそれぞれ形成されている。フランジ１０２には、ボルト９２を通すためのフランジ側ボルト通し穴１０３が形成されている。
【００４６】
フランジ１０２におけるフランジ側ボルト通し穴１０３より開口部１０１側には、他の部位より板厚が薄い薄肉部１０４が形成されている。また、フランジ１０２の薄肉部１０４と第１、第２の蓋部材８１、８２との間には、シール材９３がそれぞれ配設されている。これにより、フランジ１０２と第１、第２の蓋部材８１、８２とは、シール材９３を介してそれぞれ接触している。
【００４７】
このシール材９３は、後述するボルト締めを行うことにより、フランジ１０２側および第１、第２の蓋部材８１、８２側の両側から荷重がかけられる。これにより、フランジ１０２および第１、第２の蓋部材８１、８２間をシールすることができる。このとき、第１、第２の蓋部材８１、８２は、荷重方向（フランジ１０２と蓋部材８の配置方向、本実施形態ではヒートパイプ積層方向）には動かないようになっている。
【００４８】
一方、シール部材９３は、シール部材９３および第１、第２の蓋部材８１、８２における互いに接触する面同士が滑らかに摺動するように構成されている。これにより、第１、第２の蓋部材８１、８２は、上記荷重方向に対して垂直な方向に可動となっている。
【００４９】
また、第１、第２の蓋部材８１、８２におけるフランジ側ボルト通し穴１０３に対応する部位には、ボルト９２を通すための蓋部材側ボルト通し穴８０１がそれぞれ形成されている。蓋部材側ボルト通し穴８０１は、蓋部材側ボルト通し穴８０１にボルト９２を貫通させた際に、ボルト９２の外面と蓋部材側ボルト通し穴８０１の内周縁部との間にクリアランスができる大きさに形成されている。
【００５０】
そして、フランジ側ボルト通し穴１０３および蓋部材側ボルト通し穴８０１にボルト９２を貫通させてナット９４と締結させることで、第１、第２の蓋部材８１、８２はシール材９３を介してフランジ１０２にそれぞれ固定されている。
【００５１】
以上説明したように、蓋部材８を蒸発側連結部６１および凝縮側連結部６２間で分割することで、蒸発側、凝縮側連結部６１、６２と蓋部材８との間に温度差が生じた場合に、第１、第２の蓋部材８１、８２がそれぞれ互いに離れる方向に変位して、熱膨張差に起因する熱応力を吸収することができる。このとき、蒸発側、凝縮側連結部６１、６２をベローズのような弾性構造にする必要がないため、簡易な構成で熱応力を緩和することが可能となる。
【００５２】
また、蒸発部１における凝縮部２に近い側の端部と蓋部材８との間の部位、すなわち蒸発側、凝縮側連結部６１、６２における最も凝縮部２に近い側に配置される蒸発側ヒートパイプ３０ａと蓋部材８との間の部位６０および蓋部材８間に温度差が生じた場合でも、第１、第２の蓋部材８１、８２がそれぞれ互いに離れる方向（本実施形態では、ヒートパイプ長手方向）に変位することで、熱膨張差に起因する熱応力を吸収することができる。
【００５３】
また、蓋部材８の分割部位にガスケット９１を設けることで、第１、第２の蓋部材８１、８２間の隙間８００から第１の筐体１００の外部に排気ガスが流出することを抑制でき、排気騒音を低減することが可能となる。
【００５４】
また、第１、第２の蓋部材８１、８２を、シール部材９３を介して、上記荷重方向には動かないように、上記荷重方向に対して垂直な方向には可動となるようにフランジ１０２に固定することで、第１、第２の蓋部材８１、８２の変位を拘束することなく、第１、第２の蓋部材８１、８２をフランジ１０２に固定することができる。
【００５５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００５６】
図３は、本第３実施形態に係る排気熱回収器の蒸発部１近傍を示す拡大断面図である。図３に示すように、第１の筐体１００における第２の筐体２００と対向する第１の面１００ａには、第１の開口部１０５が形成されている。第１の開口部１０５の開口面積は、蒸発部１におけるヒートパイプ積層方向に垂直な面の面積より小さくなっている。このため、蒸発部１を第１の開口部１０５から第１の筐体１００内に挿入することは不可能である。
【００５７】
また、第１の筐体１００における第１の面１００ａと対向する第２の面は、ほぼ全面が開口しており、第２の開口部１０６となっている。第２の開口部１０６の開口面積は、蒸発部１におけるヒートパイプ積層方向に垂直な面の面積より大きくなっている。
【００５８】
本実施形態では、蒸発部１が第２の開口部１０６から第１の筐体１００内に挿入されるようになっている。より詳細には、蒸発部１は第２の筐体２００（凝縮部２）と反対側から第１の筐体１００に挿入され、蒸発側連結部６１および凝縮側連通部６２が第１の開口部１０５を貫通するようになっている。
【００５９】
また、蒸発側連結部６１および凝縮側連通部６２には、蒸発部１を第１の筐体１００内に挿入した際に第１の開口部１０５を塞ぐ蓋部材８が接合されている。本実施形態では、蓋部材８はヒートパイプ積層方向に垂直に配置されている。蓋部材８におけるヒートパイプ積層方向に垂直な面は、第１の開口部１０５より大きく、かつ、第１の面１００ａより小さく形成されている。このため、蒸発部１を第１の筐体１００に挿入した際に、蓋部材８により第１の開口部１０５を第１の筐体１００の内側から塞ぐことができるようになっている。
【００６０】
蓋部材８は、蒸発側連結部６１と凝縮側連結部６２との間で、第１の蓋部材８１と第２の蓋部材８２とに分割されている。蓋部材８の分割部には、ガスケット９１が設けられている。本実施形態では、ガスケット９１は、第１、第２の蓋部材８１、８２の外側（凝縮部２側）の面にともに接触した状態で固定されている。
【００６１】
第１の面１００ａにおける第１の開口部１０５が形成されていない部位１０７と第１、第２の蓋部材８１、８２との間には、シール材９３がそれぞれ配設されている。これにより、第１の面１００ａと第１、第２の蓋部材８１、８２とは、シール材９３を介してそれぞれ接触している。
【００６２】
第１の筐体１００における第２の開口部１０６の外周部には、第２の開口部１０６の外側に向かって突出するフランジ１０８がそれぞれ形成されている。また、蒸発部１における凝縮部２と反対側の端部には、第２の開口部１０６を塞ぐ密閉部材１１０が接合されている。そして、フランジ１０８と密閉部材１１０とを溶接により接合することで、第２の開口部１０６が密閉されている。
【００６３】
本実施形態のように、蒸発部１が凝縮部２と反対側の第２の開口部１０６から第１の筐体１００内に挿入されるようにしても、蒸発側、凝縮側連結部６１、６２と第１の開口部１０５を塞ぐ蓋部材８との間に温度差が生じた場合に、第１、第２の蓋部材８１、８２がそれぞれ互いに離れる方向に変位して、熱膨張差に起因する熱応力を吸収することができる。このため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図４に基づいて説明する。本第３実施形態は、上記第１実施形態に比較して、蒸発部１の上方側に凝縮部２を配設した点が異なるものである。上記第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００６５】
図４は、本第３実施形態に係る排気熱回収器を示す断面図である。図４に示すように、本実施形態の凝縮部２は、上記第１実施形態のものを９０度回転させた状態で、蒸発部１の上側に配設されている。なお、本実施形態では、凝縮側ヒートパイプ３ｂ（図１参照）を廃止するとともに、作動流体が流通するチューブ３ｃを採用している。チューブ３は、蒸発部１における排気ガスの流通方向（紙面垂直方向）が長径方向と一致するように扁平状に形成されているとともに、その長手方向が水平方向に一致するように複数本平行に配置されている。
【００６６】
本実施形態のように、蒸発部１の上方側に凝縮部２を配設しても、蒸発側、凝縮側連結部６１、６２と開口部１０１を塞ぐ蓋部材８との間に温度差が生じた場合に、第１、第２の蓋部材８１、８２がそれぞれ互いに離れる方向（本実施形態では、ヒートパイプ積層方向）に変位して、熱膨張差に起因する熱応力を吸収することができる。このため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、第１、第２の蓋部材８１、８２間の隙間８００から外部に排気ガスが流出することを防止するシール手段として、ガスケット９１を設けた例について説明したが、これに限らず、第１、第２の蓋部材８１、８２間の隙間８００に迷路構造を形成してもよい。例えば図５に示すように、第１、第２の蓋部材８１、８２の互いに対向する壁面により迷路構造を構成してもよい。迷路構造により排気ガスが流通する通路を蛇行させることができるため、第１の筐体１００から外部に排気ガスが流出することを抑制できる。このとき、隙間８００をシールするための別部材を設ける必要がないため、簡易な構成で第１の筐体１００から外部に排気ガスが流出することを抑制でき、排気騒音を低減することができる。
【００６８】
また、上記第２実施形態では、第２の開口部１０６を密閉するために、フランジ１０８と密閉部材１１０とを溶接により接合した例について説明したが、これに限らず、フランジ１０８と密閉部材１１０とをボルト締め等の機械的結合手段により結合してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】第１実施形態に係る排気熱回収器を示す断面図である。
【図２】第１実施形態における蒸発部１近傍を示す拡大断面図である。
【図３】第２実施形態における蒸発部１近傍を示す拡大断面図である。
【図４】第３実施形態に係る排気熱回収器を示す断面図である。
【図５】他の実施形態における第１、第２の蓋部材８１、８２間の隙間８００近傍を示す拡大断面図である。
【図６】従来の排気熱回収器を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…蒸発部、２…凝縮部、８…蓋部材（接合面）、６１…蒸発側連結部、６２…凝縮側連結部、８１…第１の蓋部材（第１の接合面）、８２…第２の蓋部材（第２の接合面）、９１…ガスケット（シール手段）、１００…第１の筐体、１０１…開口部、１０５…第１の開口部、１０６…第２の開口部、２００…第２の筐体、８００…隙間。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出された排気ガスが流通する第１の筐体（１００）内に配置され、前記排気ガス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蒸発部（１）と、
前記内燃機関の冷却水が流通する第２の筐体（２００）内に配置され、前記蒸発部（１）で蒸発した前記作動流体と前記冷却水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、
前記蒸発部（１）で蒸発した前記作動流体を前記凝縮部（２）に導く蒸発側連結部（６１）と、
前記凝縮部（２）で凝縮した前記作動流体を前記蒸発部（１）に導く凝縮側連結部（６２）とを備え、
前記第１の筐体（１００）は、前記蒸発側連通部（６１）および前記凝縮側連通部（６２）がともに接合される接合面（８）を有しており、
前記接合面（８）は、前記蒸発側連通部（６１）と前記凝縮側連通部（６２）との間で分割されていることを特徴とする排気熱回収器。
【請求項２】
前記接合面（８）は、第１の接合面（８１）と第２の接合面（８２）とに分割されており、
前記第１の接合面（８１）および前記第２の接合面（８２）間の隙間（８００）から前記排気ガスが流出することを抑制するシール手段（９１）を備えることを特徴とする請求項１に記載の排気熱回収器。
【請求項３】
前記シール手段は、前記接合面（８）の分割部位に設けられたガスケット（９１）であることを特徴とする請求項２に記載の排気熱回収器。
【請求項４】
前記シール手段は、前記隙間（８００）に形成された迷路構造により構成されていることを特徴とする請求項２に記載の排気熱回収器。
【請求項５】
前記第１の筐体（１００）には開口部（１０１）が形成され、前記蒸発部（１）が前記開口部（１０１）から前記第１の筐体（１００）内に挿入されるようになっており、
前記接合面（８）は、前記蒸発部（１）を前記第１の筐体（１００）内に挿入した際に前記開口部（１０１）を塞ぐようになっ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つに記載の排気熱回収器。
【請求項６】
前記第１の筐体（１００）には第１の開口部（１０５）および第２の開口部（１０６）が形成されており、
前記第２の開口部（１０６）は、前記第１の筐体（１００）における前記第１の開口部（１０５）と対向する面に設けられており、
前記蒸発部（１）は、前記第２の開口部（１０６）から前記第１の筐体（１００）内に挿入されるようになっており、
前記接合面（８）は、前記蒸発部（１）を前記第１の筐体（１００）内に挿入した際に前記第１の開口部（１０５）を塞ぐようになっ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つに記載の排気熱回収器。
【請求項１】
内燃機関から排出された排気ガスが流通する第１の筐体（１００）内に配置され、前記排気ガス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蒸発部（１）と、
前記内燃機関の冷却水が流通する第２の筐体（２００）内に配置され、前記蒸発部（１）で蒸発した前記作動流体と前記冷却水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、
前記蒸発部（１）で蒸発した前記作動流体を前記凝縮部（２）に導く蒸発側連結部（６１）と、
前記凝縮部（２）で凝縮した前記作動流体を前記蒸発部（１）に導く凝縮側連結部（６２）とを備え、
前記第１の筐体（１００）は、前記蒸発側連通部（６１）および前記凝縮側連通部（６２）がともに接合される接合面（８）を有しており、
前記接合面（８）は、前記蒸発側連通部（６１）と前記凝縮側連通部（６２）との間で分割されていることを特徴とする排気熱回収器。
【請求項２】
前記接合面（８）は、第１の接合面（８１）と第２の接合面（８２）とに分割されており、
前記第１の接合面（８１）および前記第２の接合面（８２）間の隙間（８００）から前記排気ガスが流出することを抑制するシール手段（９１）を備えることを特徴とする請求項１に記載の排気熱回収器。
【請求項３】
前記シール手段は、前記接合面（８）の分割部位に設けられたガスケット（９１）であることを特徴とする請求項２に記載の排気熱回収器。
【請求項４】
前記シール手段は、前記隙間（８００）に形成された迷路構造により構成されていることを特徴とする請求項２に記載の排気熱回収器。
【請求項５】
前記第１の筐体（１００）には開口部（１０１）が形成され、前記蒸発部（１）が前記開口部（１０１）から前記第１の筐体（１００）内に挿入されるようになっており、
前記接合面（８）は、前記蒸発部（１）を前記第１の筐体（１００）内に挿入した際に前記開口部（１０１）を塞ぐようになっ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つに記載の排気熱回収器。
【請求項６】
前記第１の筐体（１００）には第１の開口部（１０５）および第２の開口部（１０６）が形成されており、
前記第２の開口部（１０６）は、前記第１の筐体（１００）における前記第１の開口部（１０５）と対向する面に設けられており、
前記蒸発部（１）は、前記第２の開口部（１０６）から前記第１の筐体（１００）内に挿入されるようになっており、
前記接合面（８）は、前記蒸発部（１）を前記第１の筐体（１００）内に挿入した際に前記第１の開口部（１０５）を塞ぐようになっ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つに記載の排気熱回収器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１８９２３４（Ｐ２００８−１８９２３４Ａ）
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７８４９（Ｐ２００７−２７８４９）
【出願日】平成１９年２月７日（２００７．２．７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月７日（２００７．２．７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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