JP2019188862A - Heat pipe device - Google Patents

Abstract

To provide a heat pipe device which can use heat of an exhaust gas for heating with good efficiency.SOLUTION: A heat pipe device 40 can perform heating. The heat pump device comprises a condenser 73 which is provided on an air conditioner 7, an evaporator 25 which is provided on an exhaust pipe 9, and a circulation pipeline 41 which circulates a working liquid. The evaporator 25 has a heat exchange flow path 50 which is so located as to cross flow of exhaust gas. The working liquid, which flows in the heat exchange flow path 50, is heat-exchanged with exhaust gas, whereby the working liquid is vaporized. When viewing the heat exchange flow path 50 along an exhaust gas flow direction, a quantity of the working liquid, which is supplied to a part on an upstream side in the flow direction, becomes more than a quantity of the working liquid which is supplied to a part on a downstream side.SELECTED DRAWING: Figure 12

Description

本開示は、車両に設置されて車室の暖房が可能なヒートパイプ装置に関する。   The present disclosure relates to a heat pipe device installed in a vehicle and capable of heating a passenger compartment.

一般に、ヒートパイプとは、内部を減圧した管体に少量の作動液を封入したものをいう。このヒートパイプにおいて、作動液の蒸発と凝縮とを異なる部位で発生させる。そうすることで、封入された作動液が移動して、熱の移動が行える。従って、ヒートパイプは、ヒートポンプとは異なり、熱の移動に、ポンプ等の駆動力を要しない。   Generally, a heat pipe refers to a tube body whose pressure is reduced and a small amount of hydraulic fluid is sealed. In this heat pipe, evaporation and condensation of the working fluid are generated at different sites. By doing so, the enclosed hydraulic fluid moves and heat can be transferred. Therefore, unlike the heat pump, the heat pipe does not require a driving force such as a pump for the movement of heat.

図１に、ヒートパイプの技術を利用した熱移動装置（ヒートパイプ装置１００）の基本的な構成を示す。例示のヒートパイプ装置１００は、蒸発器１０１、凝縮器１０２、及びこれらを接続する循環配管１０３で構成されている。凝縮器１０２は、蒸発器１０１よりも高位置に配置される。循環配管１０３は、蒸発器１０１及び凝縮器１０２の各々の上部に接続された、送液用の第１管部１０３ａと、蒸発器１０１及び凝縮器１０２の各々の下部に接続された、返液用の第２管部１０３ｂと、で構成されている。   FIG. 1 shows a basic configuration of a heat transfer device (heat pipe device 100) using a heat pipe technology. An exemplary heat pipe device 100 includes an evaporator 101, a condenser 102, and a circulation pipe 103 connecting them. The condenser 102 is disposed at a higher position than the evaporator 101. The circulation pipe 103 is connected to the upper part of each of the evaporator 101 and the condenser 102, and is connected to the lower part of each of the evaporator 101 and the condenser 102. And a second pipe portion 103b for use.

ヒートパイプ装置１００の内部は高度に減圧されていて、その内部に適量の作動液（水溶液、アルコール、冷媒等）が封入されている。それにより、蒸発器１０１の下部や第２管部１０３ｂの内部に、作動液が貯留される。   The inside of the heat pipe device 100 is highly depressurized, and an appropriate amount of hydraulic fluid (aqueous solution, alcohol, refrigerant, etc.) is sealed therein. As a result, the working fluid is stored in the lower part of the evaporator 101 and in the second pipe portion 103b.

蒸発器１０１に熱が供給されると、その熱によって作動液が気化する。気化によって発生した作動液の蒸気は、第１管部１０３ａを通って凝縮器１０２に移動する。凝縮器１０２に移動した作動液の蒸気は、凝縮器１０２で放熱して液化する。液化した作動液は、作動液の蒸気圧や重力の作用により、第２管部１０３ｂを通って蒸発器１０１に移動する。このような蒸発器１０１での吸熱と凝縮器１０２での放熱とにより、作動液がヒートパイプ装置１００を循環し、熱の移動が行われる。   When heat is supplied to the evaporator 101, the working liquid is vaporized by the heat. The vapor of the working fluid generated by vaporization moves to the condenser 102 through the first pipe portion 103a. The vapor of the working fluid that has moved to the condenser 102 is radiated and liquefied by the condenser 102. The liquefied hydraulic fluid moves to the evaporator 101 through the second pipe portion 103b due to the vapor pressure of the hydraulic fluid and the action of gravity. Due to the heat absorption in the evaporator 101 and the heat radiation in the condenser 102, the working fluid circulates through the heat pipe device 100, and heat is transferred.

ヒートパイプの技術を利用した暖房の先行技術としては、例えば特許文献１がある。   As a prior art of heating using a heat pipe technology, there is, for example, Patent Document 1.

特許文献１には、ヒートパイプの技術を利用して、即効で暖房できる暖房装置が開示されている。具体的には、その暖房装置は、高温になったエンジンの冷却水（温水）の一部を保温タンク７に蓄え、冷却水の温度が低い時に、蓄えた温水の熱を利用して暖房が行えるように構成されている。保温タンク７の上流側の温水路８に、プリタンク９が設けられていて、このプリタンク９の内部に、ヒートパイプ１７の第１凝縮部２０が設置されている。ヒートパイプ１７の蒸発部１９は、排気管１８の周囲に設置されている。   Patent Document 1 discloses a heating device that can be heated immediately by using a heat pipe technology. Specifically, the heating device stores a part of engine cooling water (hot water) at a high temperature in the heat retaining tank 7, and when the temperature of the cooling water is low, heating is performed using the heat of the stored hot water. It is configured to do so. A pre-tank 9 is provided in the warm water channel 8 on the upstream side of the heat retaining tank 7, and the first condensing unit 20 of the heat pipe 17 is installed inside the pre-tank 9. The evaporation part 19 of the heat pipe 17 is installed around the exhaust pipe 18.

本発明に関し、特許文献２には、ヒートパイプ装置の蒸発器で、軸方向における作動流体の蒸発速度が不均一になるのを抑制する技術が開示されている。   In relation to the present invention, Patent Document 2 discloses a technique for suppressing the evaporation rate of the working fluid in the axial direction from becoming uneven in the evaporator of the heat pipe device.

具体的には、その蒸発器は、筒形状をした金属製のケースと、そのケースに収容された、セラミック製の多孔質部材（ウィック）とを有している。ウィックは、一端が封止された筒状に形成されていて、他端からウィックの内部に作動流体が流入する。使用時にケースを介して加熱されるウィックから作動流体が染み出すことにより、作動流体は蒸発する。   Specifically, the evaporator has a cylindrical metal case and a ceramic porous member (wick) housed in the case. The wick is formed in a cylindrical shape with one end sealed, and the working fluid flows into the wick from the other end. The working fluid evaporates as it oozes from the wick that is heated through the case during use.

その軸方向における作動流体の蒸発速度を均一化するため、ケースとウィックとの間の熱抵抗が、作動流体の上流側と下流側とで異なるように構成されている。   In order to equalize the evaporation rate of the working fluid in the axial direction, the thermal resistance between the case and the wick is configured to be different between the upstream side and the downstream side of the working fluid.

特開昭６１−２９５１１８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 61-295118 特開２０１７−２２７３８４号公報JP 2017-227384 A

特許文献１では、ヒートパイプの技術を利用して、排気ガスの熱を車室の暖房に利用している。しかし、蓄えた温水の熱を利用して暖房する仕組みを前提としているため、特許文献１の暖房装置は、規模が大きく構造も複雑である。また、暖房装置専用の部材を新たに設置する必要がある。しかも、保温タンク等、設置に大きなスペースを要する部材もある。   In Patent Document 1, the heat of the exhaust gas is used for heating the passenger compartment by using a heat pipe technology. However, since it presupposes a mechanism for heating using the stored hot water heat, the heating device of Patent Document 1 has a large scale and a complicated structure. Moreover, it is necessary to newly install a member dedicated to the heating device. In addition, there are members that require a large space for installation, such as a heat retaining tank.

従って、特許文献１の暖房装置を既存の自動車に適用するのは容易でない。また、特許文献１の暖房装置では、排気ガスの熱を暖房に直接利用するのではなく、冷却水の加熱に利用する。従って、熱効率の点でも不利がある。   Therefore, it is not easy to apply the heating device of Patent Document 1 to an existing automobile. Moreover, in the heating apparatus of Patent Document 1, the heat of the exhaust gas is not directly used for heating, but is used for heating cooling water. Therefore, there is a disadvantage in terms of thermal efficiency.

更に、特許文献１の暖房装置では、ヒートパイプの蒸発部は、排気管の周囲に設置されているので、熱交換効率が悪い。   Furthermore, in the heating apparatus of Patent Document 1, the heat pipe evaporating part is installed around the exhaust pipe, and therefore the heat exchange efficiency is poor.

また、特許文献２の蒸発器では、作動流体は、ウィックの微細な孔を通過し、更に、その過程で作動流体が気化する。従って、作動流体がウィックを通過する時、作動流体は強い流動抵抗を受ける。そのため、作動流体は、低負荷では円滑な循環が行えないので、特許文献２の蒸発器もまた、熱効率の点で不利がある。   Moreover, in the evaporator of patent document 2, a working fluid passes through the fine hole of a wick, and also a working fluid vaporizes in the process. Thus, when the working fluid passes through the wick, the working fluid experiences a strong flow resistance. Therefore, since the working fluid cannot be smoothly circulated at a low load, the evaporator of Patent Document 2 is also disadvantageous in terms of thermal efficiency.

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気ガスの熱を暖房に効率よく利用できるヒートパイプ装置を提供することにある。   The technology disclosed herein has been made in view of such points, and an object thereof is to provide a heat pipe device that can efficiently use the heat of exhaust gas for heating.

本開示は、車両に設置されて車室の暖房が可能なヒートパイプ装置に関する。   The present disclosure relates to a heat pipe device installed in a vehicle and capable of heating a passenger compartment.

前記車両は、前記車両の動力を発生させる内燃機関と、前記内燃機関で発生する排気ガスを排出する排気管と、前記車室の内部に臨んで配置され、当該車室の内部に空気を吹き出す空調装置と、を備える。前記ヒートパイプ装置は、前記空調装置に設置された凝縮器と、前記排気管に設置された蒸発器と、前記凝縮器及び前記蒸発器に接続されて作動液を循環させる循環配管と、を備える。前記蒸発器は、排気ガスの流れと交差するように配置された熱交換流路を有している。   The vehicle is disposed facing an interior of the vehicle interior, an internal combustion engine that generates power of the vehicle, an exhaust pipe that exhausts exhaust gas generated by the internal combustion engine, and blows air into the interior of the vehicle interior An air conditioner. The heat pipe device includes a condenser installed in the air conditioner, an evaporator installed in the exhaust pipe, and a circulation pipe connected to the condenser and the evaporator to circulate the working fluid. . The evaporator has a heat exchange flow path arranged to intersect the flow of exhaust gas.

そして、前記熱交換流路を排気ガスの流れ方向に沿って見たときに、当該流れ方向における上流側の部位へ供給される前記作動液の量が、下流側の部位へ供給される前記作動液の量に比して多くなるよう構成されている。   When the heat exchange channel is viewed along the flow direction of the exhaust gas, the amount of the hydraulic fluid supplied to the upstream portion in the flow direction is supplied to the downstream portion. It is comprised so that it may increase compared with the quantity of a liquid.

このヒートパイプ装置によれば、車室の内部に空気を吹き出す空調装置に凝縮器が設置されている。内燃機関で発生する高温の排気ガスを排出する排気管に蒸発器が設置されている。そして、これら凝縮器及び蒸発器は、作動液が循環する循環配管によって接続されている。すなわち、このヒートパイプ装置では、排気ガスの熱を空調装置に移動させることができる。従って、排気ガスの熱を直接的に利用して、車室の暖房が効率よく行える。   According to this heat pipe device, the condenser is installed in the air conditioner that blows air into the passenger compartment. An evaporator is installed in an exhaust pipe that discharges high-temperature exhaust gas generated in an internal combustion engine. The condenser and the evaporator are connected by a circulation pipe through which the working fluid circulates. That is, in this heat pipe device, the heat of the exhaust gas can be moved to the air conditioner. Therefore, the passenger compartment can be efficiently heated by directly using the heat of the exhaust gas.

ところが、このようなヒートパイプ装置は、排熱回収に関して問題がある。すなわち、近年では、排気管の途中に、排熱を利用する排気処理装置が設置される場合がある。その場合、蒸発器を排気処理装置よりも上流側に配置すると、蒸発器による熱交換により、排気処理装置の機能を損なうおそれがある。従って、その場合、蒸発器は、排気処理装置よりも下流の排気管に配置することになる。   However, such a heat pipe device has a problem regarding exhaust heat recovery. That is, in recent years, an exhaust treatment device that uses exhaust heat may be installed in the middle of an exhaust pipe. In that case, if the evaporator is disposed upstream of the exhaust treatment device, the function of the exhaust treatment device may be impaired due to heat exchange by the evaporator. Therefore, in that case, the evaporator is disposed in the exhaust pipe downstream of the exhaust treatment device.

それにより、蒸発器から凝縮器までの距離が大きくなって、循環配管で放熱し易くなる。そのため、熱効率の点で不利になる。しかも、そのような排気処理装置が蒸発器の上流に配置されていると、蒸発器を通過する排気ガスの温度が低下する場合がある。それにより、蒸発器で回収できる熱が不足するおそれがある。   Thereby, the distance from an evaporator to a condenser becomes large, and it becomes easy to radiate heat with circulation piping. This is disadvantageous in terms of thermal efficiency. In addition, when such an exhaust treatment device is disposed upstream of the evaporator, the temperature of the exhaust gas passing through the evaporator may decrease. Thereby, there is a possibility that the heat that can be recovered by the evaporator is insufficient.

それに対し、このヒートパイプ装置では、排気ガスと熱交換を行う蒸発器は、排気ガスの流れと交差するように配置された熱交換流路を有している。作動液は、熱交換流路を流れ、排気ガスと熱交換する。従って、作動液は、排気ガスから効率よく吸熱できる。   On the other hand, in this heat pipe device, the evaporator that performs heat exchange with the exhaust gas has a heat exchange flow path arranged so as to intersect the flow of the exhaust gas. The hydraulic fluid flows through the heat exchange flow path and exchanges heat with the exhaust gas. Therefore, the hydraulic fluid can efficiently absorb heat from the exhaust gas.

更に、このヒートパイプ装置では、作動液が熱交換流路を円滑に流れて熱交換も効率よくできるように工夫されている。   Furthermore, this heat pipe device is devised so that the working fluid flows smoothly through the heat exchange flow path and heat exchange can be performed efficiently.

すなわち、蒸発器では、排気ガスの良好な掃気性を確保する必要があるため、熱交換流路の流路面積は小さくならざるを得ない。従って、作動液は、熱交換流路を通過する際、強い流動抵抗を受け易い。しかも、作動液は、熱交換流路を流れる過程で排気ガスと熱交換して気化する。   That is, in the evaporator, since it is necessary to ensure good scavenging performance of the exhaust gas, the flow area of the heat exchange flow path must be reduced. Accordingly, the hydraulic fluid is likely to receive strong flow resistance when passing through the heat exchange flow path. Moreover, the hydraulic fluid is vaporized by exchanging heat with the exhaust gas in the process of flowing through the heat exchange flow path.

それにより、作動液中に気泡が形成される。気泡は、熱交換流路を進むにつれて成長し、次第に大きくなっていく。気泡が大きく成長すると、液体の作動液が熱交換流路の内壁面に接触する量も減るので、熱交換効率が低下する。   Thereby, bubbles are formed in the hydraulic fluid. Bubbles grow and gradually increase as they travel through the heat exchange flow path. When the bubbles grow large, the amount of the liquid working fluid that contacts the inner wall surface of the heat exchange flow path also decreases, so that the heat exchange efficiency decreases.

ここで、蒸発器を通過する排気ガスは、ガス流方向（排気ガスの流れ方向）における上流側の部位では相対的に高温になる一方、下流側の部位では相対的に低温になる。そうすると、前者の部位においては、作動液が気化し易く、気泡の成長が促進される。気泡が大きく成長すると、前述のように熱交換効率が低下する。そうして、ガス流方向の上流側と下流側とで、熱交換効率に差異が生じる可能性がある。   Here, the exhaust gas passing through the evaporator has a relatively high temperature at the upstream portion in the gas flow direction (exhaust gas flow direction), and has a relatively low temperature at the downstream portion. Then, in the former part, the working fluid is easily vaporized, and the growth of bubbles is promoted. When the bubbles grow large, the heat exchange efficiency decreases as described above. Thus, there may be a difference in heat exchange efficiency between the upstream side and the downstream side in the gas flow direction.

それに対し、この熱交換流路では、ガス流方向における上流側の部位に供給される作動液の量が、同方向における下流側の部位に供給される作動液の量に比して多くなるよう構成されている。前者の部位には多量の作動液が供給されるため、液体の作動液が熱交換流路の内壁面に接触する量を多くすることができる。これにより、上流側での熱交換効率を高めることができ、ひいてはガス流方向の全域で熱交換効率を均一にすることが可能となる。   In contrast, in this heat exchange channel, the amount of hydraulic fluid supplied to the upstream portion in the gas flow direction is larger than the amount of hydraulic fluid supplied to the downstream portion in the same direction. It is configured. Since a large amount of hydraulic fluid is supplied to the former part, the amount of liquid hydraulic fluid that contacts the inner wall surface of the heat exchange channel can be increased. As a result, the heat exchange efficiency on the upstream side can be increased, and as a result, the heat exchange efficiency can be made uniform over the entire region in the gas flow direction.

また、前記蒸発器は、前記循環配管が接続されかつ前記熱交換流路へ前記作動液を導く液室を有し、前記液室は、前記排気ガスの流れ方向に沿って見たときに、当該流れ方向における上流側の部位の容積が、下流側の部位の容積に比して大きくなるよう構成されている、としてもよい。   Further, the evaporator has a liquid chamber to which the circulation pipe is connected and guides the hydraulic fluid to the heat exchange flow path, and the liquid chamber is viewed along the flow direction of the exhaust gas. The volume of the upstream part in the flow direction may be configured to be larger than the volume of the downstream part.

液室の容積が大きい部位においては、小さい部位に比して、熱交換流路へ作動液が流入し易くなる。これにより、ガス流方向における上流側に供給される作動液の量を多くして、ガス流方向の全域で熱交換効率を均一にする上で有利になる。   In the part where the volume of the liquid chamber is large, the hydraulic fluid is more likely to flow into the heat exchange channel than in the small part. This is advantageous in increasing the amount of hydraulic fluid supplied to the upstream side in the gas flow direction and making the heat exchange efficiency uniform throughout the gas flow direction.

また、前記蒸発器は、前記循環配管が接続されかつ前記熱交換流路へ前記作動液を導く液室を有し、前記循環配管は、前記排気ガスの流れ方向に沿って見たときに、当該流れ方向における前記液室の下流側の部位に比して、上流側の部位に近接するように接続されている、としてもよい。   Further, the evaporator has a liquid chamber to which the circulation pipe is connected and guides the hydraulic fluid to the heat exchange flow path, and the circulation pipe is viewed along the flow direction of the exhaust gas. It is good also as connected so that it may adjoin to the upstream part compared with the downstream part of the liquid chamber in the flow direction.

液室と循環配管との接続部に近接する部位においては、この接続部から離間する部位に比して、熱交換流路へ作動液が流入し易くなる。これにより、ガス流方向における上流側に供給される作動液の量を多くして、ガス流方向の全域で熱交換効率を均一にする上で有利になる。   In the part close to the connection part between the liquid chamber and the circulation pipe, the hydraulic fluid is more likely to flow into the heat exchange channel than in the part separated from the connection part. This is advantageous in increasing the amount of hydraulic fluid supplied to the upstream side in the gas flow direction and making the heat exchange efficiency uniform throughout the gas flow direction.

また、前記熱交換流路は、前記排気ガスの流れ方向に沿って並んだ複数の分岐流路に区画され、前記複数の分岐流路のうち、前記排気ガスの流れ方向における上流側に位置する分岐流路の流路面積は、当該流れ方向における下流側に位置する分岐流路の流路面積に比して大きくなるよう構成されている、としてもよい。   The heat exchange flow path is partitioned into a plurality of branch flow paths arranged along the exhaust gas flow direction, and is located upstream of the plurality of branch flow paths in the exhaust gas flow direction. The channel area of the branch channel may be configured to be larger than the channel area of the branch channel located on the downstream side in the flow direction.

ここで、流路面積の語は、分岐流路の流路断面積を意味する。   Here, the term “channel area” means a channel cross-sectional area of the branch channel.

分岐流路の流路面積を大きくした分だけ、より多くの作動液が流れるようになるため、熱交換効率を均一にする上で有利になる。また、分岐流路の流路面積を大きくすると、作動液中に生じた気泡が分岐流路を通過し易くなる。これにより、作動液の流動性を高めることもできる。   As the flow passage area of the branch flow passage is increased, more hydraulic fluid flows, which is advantageous in making the heat exchange efficiency uniform. Further, when the flow path area of the branch flow path is increased, bubbles generated in the hydraulic fluid easily pass through the branch flow path. Thereby, the fluidity | liquidity of a hydraulic fluid can also be improved.

また、前記排気ガスの流れ方向における上流側に位置する分岐流路の幅は、当該流れ方向における下流側に位置する分岐流路の幅に比して大きくなるよう構成されている、としてもよい。   The width of the branch flow path located upstream in the flow direction of the exhaust gas may be configured to be larger than the width of the branch flow path located downstream in the flow direction. .

これにより、熱交換流路の内壁面の表面積が増加し、熱交換が促進される。また、作動液が各分岐流路に分散し、整流された状態で排気ガスと熱交換が行われるので、バランスよく熱交換できる。   Thereby, the surface area of the inner wall surface of the heat exchange channel is increased, and heat exchange is promoted. Moreover, since the working fluid is dispersed in each branch flow path and heat exchange is performed with the rectified state, heat exchange can be performed in a balanced manner.

しかも、作動液が接し得る熱交換流路の内壁面の表面積は、熱交換流路の下流側よりも上流側の方が大きい。従って、気泡によって熱交換流路が閉塞し難くなり、気泡による流動阻害を抑制できる。   Moreover, the surface area of the inner wall surface of the heat exchange channel with which the hydraulic fluid can come into contact is larger on the upstream side than on the downstream side of the heat exchange channel. Therefore, it becomes difficult for the heat exchange channel to be blocked by the bubbles, and the flow inhibition due to the bubbles can be suppressed.

本開示によれば、排気ガスの熱を暖房に効率よく利用できる。   According to the present disclosure, the heat of the exhaust gas can be efficiently used for heating.

図１は、ヒートパイプ装置の基本的な構成を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a basic configuration of a heat pipe device. 図２は、本開示を適用した車両の一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a vehicle to which the present disclosure is applied. 図３は、空調装置の構成を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the air conditioner. 図４は、空調装置の要部を示す概略斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view showing a main part of the air conditioner. 図５は、車室を構成している隔壁の前下側部分を示す概略斜視図である。FIG. 5 is a schematic perspective view showing a front lower side portion of the partition wall constituting the passenger compartment. 図６は、図５における矢印Ａの方向から見た部分の概略斜視図である。6 is a schematic perspective view of a portion viewed from the direction of arrow A in FIG. 図７は、図５における矢印Ｂの方向から見た部分の概略図である。FIG. 7 is a schematic view of a portion viewed from the direction of arrow B in FIG. 図８は、排気管、ヒートパイプ装置等、車両の要部を上方から見た概略図である。FIG. 8 is a schematic view of the main parts of the vehicle, such as an exhaust pipe and a heat pipe device, viewed from above. 図９は、排熱回収機構を示す概略斜視図である。FIG. 9 is a schematic perspective view showing the exhaust heat recovery mechanism. 図１０は、排気ガスが流れる流路を示す排熱回収通路の概略断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the exhaust heat recovery passage showing the flow path through which the exhaust gas flows. 図１１は、図１０における矢印Ｃ−Ｃ線での概略断面図である。11 is a schematic cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 図１２は、図１１における矢印Ｄ−Ｄ線での断面を示す概略斜視図である。FIG. 12 is a schematic perspective view showing a cross section taken along line DD in FIG. 図１３Ａは、熱交換流路の要部を上方から見た概略図である。FIG. 13A is a schematic view of the main part of the heat exchange channel as viewed from above. 図１３Ｂは、熱交換流路を示す排熱回収通路の概略断面図である。FIG. 13B is a schematic cross-sectional view of the exhaust heat recovery passage showing the heat exchange flow path. 図１４は、熱交換流路を流れる作動液に発生する気泡の影響を説明するための図である。（ａ）は流路幅が広い場合であり、（ｂ）は流路幅が狭い場合である。FIG. 14 is a diagram for explaining the influence of bubbles generated in the hydraulic fluid flowing through the heat exchange flow path. (A) is a case where the flow path width is wide, and (b) is a case where the flow path width is narrow. 図１５は、熱交換室を流れる排気ガスの温度変化を例示したグラフである。FIG. 15 is a graph illustrating the temperature change of the exhaust gas flowing through the heat exchange chamber. 図１６は、熱交換流路の変形例を示す図１３相当図である。FIG. 16 is a view corresponding to FIG. 13 showing a modification of the heat exchange flow path.

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail based on the drawings. However, the following description is merely illustrative in nature and does not limit the present disclosure, the application thereof, or the use thereof.

図２に、本開示を適用した自動車１（車両）を例示する。この自動車１では、ガソリンを燃料とするエンジン２（内燃機関）が搭載されている。ガソリンの燃焼で動力が発生し、自動車１は走行する。自動車１のボディ３の前後方向（自動車１が直進する方向に対しての前後の方向、以下同様）の中間部位に、搭乗者が乗り込むキャビン４（車室）が配置されている。そのキャビン４の前方に、エンジンルーム５（機関室）が配置されている。   FIG. 2 illustrates an automobile 1 (vehicle) to which the present disclosure is applied. The automobile 1 is equipped with an engine 2 (internal combustion engine) that uses gasoline as fuel. Power is generated by the combustion of gasoline, and the automobile 1 travels. A cabin 4 (vehicle compartment) in which a passenger enters is disposed at an intermediate portion of the body 3 of the automobile 1 in the front-rear direction (the front-rear direction with respect to the direction in which the automobile 1 goes straight, hereinafter the same). An engine room 5 (engine room) is disposed in front of the cabin 4.

エンジンルーム５には、前輪を駆動するエンジン２が設置されている。すなわち、本実施形態では、一般的な前輪駆動（いわゆるＦＦ方式）の自動車１を例示している。エンジン２の前方には、エンジン２の冷却水（単に冷却水ともいう）を冷却するラジエータ６、及び空調装置７の冷媒を冷却するコンデンサ８が配置されている。   The engine room 5 is provided with an engine 2 that drives the front wheels. That is, in the present embodiment, a general front wheel drive (so-called FF system) automobile 1 is illustrated. A radiator 6 that cools cooling water (also simply referred to as cooling water) of the engine 2 and a condenser 8 that cools the refrigerant of the air conditioner 7 are disposed in front of the engine 2.

空調装置７は、キャビン４の前側の車幅方向かつ車高方向の中間部位から、キャビン４の内部に臨むように配置されている。空調装置７は、デフロスター（ＤＥＦ）としても利用される。そのため、空調装置７は、キャビン４の前側上部を区画しているフロントガラス３ａの直下に配置されている。空調装置７は、搭乗者の操作に応じて、キャビン４の各所に配置された吹出口から、温度調節された空気（冷風又は温風）を吹き出す。それにより、キャビン４は、冷房及び暖房が可能となっている。   The air conditioner 7 is disposed so as to face the interior of the cabin 4 from an intermediate portion in the vehicle width direction and the vehicle height direction on the front side of the cabin 4. The air conditioner 7 is also used as a defroster (DEF). Therefore, the air conditioner 7 is disposed immediately below the windshield 3 a that defines the upper front side of the cabin 4. The air conditioner 7 blows out temperature-adjusted air (cold air or hot air) from the air outlets arranged at various locations in the cabin 4 according to the operation of the passenger. Thereby, the cabin 4 can be cooled and heated.

図３、図４に、空調装置７の主な構造を示す。空調装置７の内部には、空気が流れる空調ダクト７０が形成されている。空調ダクト７０の上流端には、１つの導入口７０ａが設けられ、空調ダクト７０の下流端には、ＤＥＦを含む複数（図例では３つ）の導出口７０ｂが、開閉可能な状態で設けられている。これら導出口７０ｂが、上述した吹出口に連通している。この空調ダクト７０の内部に、エバポレータ７１、第１ヒータコア７２、第２ヒータコア７３、及びエア混合チャンバ７４は、上流側から順に配置されている。   3 and 4 show the main structure of the air conditioner 7. An air conditioning duct 70 through which air flows is formed inside the air conditioner 7. One inlet 70a is provided at the upstream end of the air conditioning duct 70, and a plurality of (three in the illustrated example) outlets 70b including DEF are provided at the downstream end of the air conditioning duct 70 so as to be opened and closed. It has been. These outlets 70b communicate with the above-described outlet. Inside the air conditioning duct 70, an evaporator 71, a first heater core 72, a second heater core 73, and an air mixing chamber 74 are arranged in this order from the upstream side.

空調装置７の側方には、空調装置７に空気を送り込むブロワ７５が付設されている（図５も参照）。ブロワ７５は、空調装置７の作動時に駆動され、外気、又はキャビン４の内部の空気を、導入口７０ａを通じて空調装置７に送り込む。エバポレータ７１は、図４に示す、冷媒配管７６を介してコンデンサ８と接続されている。必要に応じて、エバポレータ７１とコンデンサ８との間を、コンプレッサ（不図示）の動力によって冷媒が循環する。コンデンサ８で冷却された冷媒が、エバポレータ７１で吸熱することにより、空調装置７に導入された空気は、冷却及び乾燥される。   A blower 75 for sending air to the air conditioner 7 is attached to the side of the air conditioner 7 (see also FIG. 5). The blower 75 is driven when the air conditioner 7 is operated, and sends outside air or air inside the cabin 4 to the air conditioner 7 through the introduction port 70a. The evaporator 71 is connected to the capacitor 8 via a refrigerant pipe 76 shown in FIG. As necessary, the refrigerant circulates between the evaporator 71 and the condenser 8 by the power of a compressor (not shown). When the refrigerant cooled by the condenser 8 absorbs heat by the evaporator 71, the air introduced into the air conditioner 7 is cooled and dried.

第１ヒータコア７２は、図４に示す、冷却水配管７７を介してエンジン２及びラジエータ６と接続されている。エンジン２の作動時には、冷却水が、冷却水配管７７を通じて、ラジエータ６、エンジン２、及び第１ヒータコア７２を循環する。その際、冷却水の温度は高温になるため、第１ヒータコア７２で冷却水と熱交換することにより、第１ヒータコア７２を通過する空気は加熱される。   The first heater core 72 is connected to the engine 2 and the radiator 6 via a cooling water pipe 77 shown in FIG. During operation of the engine 2, the coolant circulates through the radiator 6, the engine 2, and the first heater core 72 through the coolant pipe 77. At that time, since the temperature of the cooling water becomes high, the air passing through the first heater core 72 is heated by exchanging heat with the cooling water in the first heater core 72.

第２ヒータコア７３は、ヒートパイプ装置４０の凝縮器を構成している（ヒートパイプ装置４０については後述）。第２ヒータコア７３は、第１ヒータコア７２を通過した空気が通過するように、第１ヒータコア７２の下流側に近接して配置されている。エンジン２の作動時に、第１ヒータコア７２を通過した空気が、必要に応じて、第２ヒータコア７３で加熱される。   The second heater core 73 constitutes a condenser of the heat pipe device 40 (the heat pipe device 40 will be described later). The second heater core 73 is disposed close to the downstream side of the first heater core 72 so that the air that has passed through the first heater core 72 passes therethrough. During operation of the engine 2, the air that has passed through the first heater core 72 is heated by the second heater core 73 as necessary.

図３に示すように、第１ヒータコア７２の近傍には、揺動可能なエア混合ドア７８が配置されている。エア混合ドア７８が揺動することで、第１ヒータコア７２の上流側で、エバポレータ７１を通過した空気の一部又は全部が、第１ヒータコア７２及び第２ヒータコア７３をバイパスして流れるように構成されている。   As shown in FIG. 3, a swingable air mixing door 78 is disposed in the vicinity of the first heater core 72. By swinging the air mixing door 78, a part or all of the air that has passed through the evaporator 71 flows on the upstream side of the first heater core 72, bypassing the first heater core 72 and the second heater core 73. Has been.

空調装置７の作動時には、第１ヒータコア７２及び第２ヒータコア７３をバイパスした空気、並びに第１ヒータコア７２及び第２ヒータコア７３を通過した空気は、エア混合チャンバ７４で混合されて温度調節される。エア混合チャンバ７４で混合された空気は、各導出口７０ｂ及び各吹出口を通じてキャビン４の内部に吹き出される。   During the operation of the air conditioner 7, the air that bypasses the first heater core 72 and the second heater core 73 and the air that has passed through the first heater core 72 and the second heater core 73 are mixed in the air mixing chamber 74 and the temperature is adjusted. The air mixed in the air mixing chamber 74 is blown out into the cabin 4 through each outlet 70b and each outlet.

図２に示すように、ガソリンの燃焼によってエンジン２で発生する排気ガスは、エンジン２に接続された排気管９を通じて、自動車１の後部から排出される。排気管９は、キャビン４の下側を通過して、エンジンルーム５から後方に延び、その末端が自動車１の後方に臨むように、ボディ３に配置されている。   As shown in FIG. 2, the exhaust gas generated in the engine 2 by the combustion of gasoline is discharged from the rear part of the automobile 1 through the exhaust pipe 9 connected to the engine 2. The exhaust pipe 9 passes through the lower side of the cabin 4, extends rearward from the engine room 5, and is disposed on the body 3 so that its end faces the rear of the automobile 1.

図５に、空調装置７及び排気管９とともに、キャビン４を構成している隔壁１０の前下側部分を示す。隔壁１０は、ボディ３と一体に設けられるパネル部材や補強部材で構成されており、ダッシュパネル１０ａ（ダッシュロアパネル）、フロアパネル１０ｂ、クロスメンバ１０ｃなどを有している。   FIG. 5 shows a front lower side portion of the partition wall 10 constituting the cabin 4 together with the air conditioner 7 and the exhaust pipe 9. The partition wall 10 is composed of a panel member or a reinforcing member provided integrally with the body 3, and includes a dash panel 10a (dash lower panel), a floor panel 10b, a cross member 10c, and the like.

ダッシュパネル１０ａは、車幅方向に拡がって車高方向の中間位置から下方を覆うように設置されている。それにより、ダッシュパネル１０ａは、ボディ３の内部にあって、キャビン４の前下部とエンジンルーム５とを区画している。空調装置７は、ダッシュパネル１０ａの内側（キャビン４のある側）の壁面に取り付けられている。   The dash panel 10a is installed so as to extend in the vehicle width direction and cover the lower side from an intermediate position in the vehicle height direction. Thereby, the dash panel 10 a is inside the body 3 and partitions the front lower part of the cabin 4 and the engine room 5. The air conditioner 7 is attached to the wall surface inside the dash panel 10a (the side with the cabin 4).

フロアパネル１０ｂは、ダッシュパネル１０ａの下部に連なり、後方に向かって略水平に拡がっている。それにより、フロアパネル１０ｂは、キャビン４の下部を構成している。ダッシュパネル１０ａは、キャビン４と車外とを区画している。ダッシュパネル１０ａの下面は、車外に臨んでいる。   The floor panel 10b is connected to the lower part of the dash panel 10a and extends substantially horizontally toward the rear. Thereby, the floor panel 10 b constitutes the lower part of the cabin 4. The dash panel 10a partitions the cabin 4 and the outside of the vehicle. The lower surface of the dash panel 10a faces the outside of the vehicle.

フロアパネル１０ｂの車幅方向の中央部には、前後方向に延びるトンネル部１１（凹部）が設けられている。トンネル部１１は、キャビン４の側に向かって凹んでいる。図６に示すように、トンネル部１１の前端部は、ダッシュパネル１０ａの下部に連なっている。それにより、トンネル部１１の前端部は、ダッシュパネル１０ａの前方のエンジンルーム５に開放されている。   A tunnel portion 11 (concave portion) extending in the front-rear direction is provided in the center portion of the floor panel 10b in the vehicle width direction. The tunnel portion 11 is recessed toward the cabin 4 side. As shown in FIG. 6, the front end portion of the tunnel portion 11 is continuous with the lower portion of the dash panel 10a. Thereby, the front end part of the tunnel part 11 is open | released by the engine room 5 ahead of the dash panel 10a.

トンネル部１１を横切って車幅方向に延びるように、クロスメンバ１０ｃが、フロアパネル１０ｂの上面に設けられている（図５参照）。クロスメンバ１０ｃは、閉断面構造を形成し、ボディ３の剛性を強化している。   A cross member 10c is provided on the upper surface of the floor panel 10b so as to extend in the vehicle width direction across the tunnel portion 11 (see FIG. 5). The cross member 10c forms a closed cross-sectional structure and reinforces the rigidity of the body 3.

図７にも示すように、排気管９は、キャビン４の下側を前後方向に延びている。排気管９は、トンネル部１１に収容されている。すなわち、排気管９のほとんどが、フロアパネル１０ｂの最下面より上方に位置している。排気管９の前端部分は、ダッシュパネル１０ａに沿うように上方に向かって湾曲し、エンジン２の排気経路に接続されている。   As shown also in FIG. 7, the exhaust pipe 9 extends in the front-rear direction on the lower side of the cabin 4. The exhaust pipe 9 is accommodated in the tunnel portion 11. That is, most of the exhaust pipe 9 is located above the lowermost surface of the floor panel 10b. The front end portion of the exhaust pipe 9 is curved upward along the dash panel 10 a and is connected to the exhaust path of the engine 2.

排気管９の前後方向の中間部位には、排気処理装置が付設されている。排気処理装置の多くは、例えば、三元触媒、パーティクルフィルター（ＰＦ）などを含み、ＮＯｘや煤など、排気ガスに含まれる有害物質を除去する機能を有している。   An exhaust treatment device is attached to an intermediate portion of the exhaust pipe 9 in the front-rear direction. Many exhaust treatment apparatuses include, for example, a three-way catalyst, a particle filter (PF), and the like, and have a function of removing harmful substances contained in exhaust gas such as NOx and soot.

この自動車１では、排気処理装置として、キャビン４の下側に位置する排気管９の中間部位に、三元触媒を含むアンダーフットキャタ１２が配置されている。図示しないが、エンジン２の近傍に位置する排気管９の上端部位にも、三元触媒を含む直キャタリストが配置されている。すなわち、三元触媒を含む排気処理装置としては、アンダーフットキャタ１２が、排気管９の最も下流側に位置している。   In the automobile 1, an underfoot catalyzer 12 including a three-way catalyst is disposed as an exhaust treatment device at an intermediate portion of an exhaust pipe 9 located on the lower side of the cabin 4. Although not shown, a direct catalyst including a three-way catalyst is also arranged at the upper end portion of the exhaust pipe 9 located in the vicinity of the engine 2. That is, as an exhaust treatment device including a three-way catalyst, the underfoot caterer 12 is located on the most downstream side of the exhaust pipe 9.

排気管９の末端部位には、サイレンサ１３が配置されている（図２参照）。そして、排気管９の、アンダーフットキャタ１２の下流側の部位であって、サイレンサ１３の上流側の部位に、排熱回収機構２０が設けられている。   A silencer 13 is disposed at the end portion of the exhaust pipe 9 (see FIG. 2). An exhaust heat recovery mechanism 20 is provided in a portion of the exhaust pipe 9 on the downstream side of the underfoot caterer 12 and on the upstream side of the silencer 13.

＜排熱回収機構２０＞
図８、図９にも示すように、排熱回収機構２０は、排気管９から二股に分岐する排熱回収通路２１及びバイパス通路２２と、切替バルブ２３とを有している。切替バルブ２３は、これら排熱回収通路２１及びバイパス通路２２の上流側に位置する分岐部位に設置されている。排熱回収通路２１及びバイパス通路２２は、車幅方向に並んだ状態で、トンネル部１１に収容されている。 <Exhaust heat recovery mechanism 20>
As shown in FIGS. 8 and 9, the exhaust heat recovery mechanism 20 includes an exhaust heat recovery passage 21 and a bypass passage 22 that branch into a bifurcated manner from the exhaust pipe 9, and a switching valve 23. The switching valve 23 is installed at a branch portion located upstream of the exhaust heat recovery passage 21 and the bypass passage 22. The exhaust heat recovery passage 21 and the bypass passage 22 are accommodated in the tunnel portion 11 in a state of being aligned in the vehicle width direction.

切替バルブ２３は、排気ガスが流れる経路を、排熱回収通路２１及びバイパス通路２２のいずれか一方に切り替える。すなわち、切替バルブ２３は、排気ガスが排熱回収通路２１を流れる熱回収位置と、排気ガスがバイパス通路２２を流れる熱不回収位置とに切り替える。無通電時の切替バルブ２３は、熱不回収位置に位置するように構成されている。排熱回収通路２１には、熱回収部２５が設けられている。   The switching valve 23 switches the path through which the exhaust gas flows to either the exhaust heat recovery passage 21 or the bypass passage 22. That is, the switching valve 23 switches between a heat recovery position where the exhaust gas flows through the exhaust heat recovery passage 21 and a heat non-recovery position where the exhaust gas flows through the bypass passage 22. The switching valve 23 when not energized is configured to be in a heat non-recovery position. A heat recovery unit 25 is provided in the exhaust heat recovery passage 21.

図１０に、排熱回収通路２１（概略断面図）を示す。図１０の矢印Ｙ１は、熱回収部２５中で排気ガスが流れる方向（排気ガスの流れ方向であり、以下、ガス流方向ともいう）を示している。排熱回収通路２１は、上流側絞り部２４、熱回収部２５、下流側絞り部２６を有している。   FIG. 10 shows the exhaust heat recovery passage 21 (schematic cross-sectional view). An arrow Y1 in FIG. 10 indicates the direction in which the exhaust gas flows in the heat recovery unit 25 (the exhaust gas flow direction, hereinafter also referred to as the gas flow direction). The exhaust heat recovery passage 21 has an upstream side throttle part 24, a heat recovery part 25, and a downstream side throttle part 26.

上流側絞り部２４及び下流側絞り部２６は、排熱回収通路２１を構成する配管に設けられている。上流側絞り部２４は、熱回収部２５に対してガス流方向の上流側に位置し、下流側絞り部２６は、熱回収部２５に対してガス流方向の下流側に位置している。   The upstream throttle unit 24 and the downstream throttle unit 26 are provided in a pipe constituting the exhaust heat recovery passage 21. The upstream throttle unit 24 is located upstream of the heat recovery unit 25 in the gas flow direction, and the downstream throttle unit 26 is positioned downstream of the heat recovery unit 25 in the gas flow direction.

上流側絞り部２４及び下流側絞り部２６は、流路断面が緩やかに小さくなるように形成されていて、熱回収部２５を流れる排気ガスの流速や乱れを緩和する。従って、これら上流側絞り部２４及び下流側絞り部２６により、熱回収部２５での熱交換が安定する。   The upstream side throttle part 24 and the downstream side throttle part 26 are formed so that the cross section of the flow path is gradually reduced, and relieve the flow velocity and disturbance of the exhaust gas flowing through the heat recovery part 25. Therefore, heat exchange in the heat recovery unit 25 is stabilized by the upstream throttle unit 24 and the downstream throttle unit 26.

熱回収部２５は、流路断面が略矩形に形成されている。熱回収部２５により、ヒートパイプ装置４０の蒸発器が構成されている。   The heat recovery section 25 has a substantially rectangular channel cross section. The heat recovery unit 25 constitutes an evaporator of the heat pipe device 40.

＜熱回収部２５＞
図１１、図１２に示すように、熱回収部２５は、直方体形状をした部材（熱回収器３０）を、排熱回収通路２１の配管の間に組み付けることによって構成されている。熱回収器３０は、耐腐食性、熱伝導性等に優れた素材（例えばステンレス鋼）を用いて形成されている。後述するパイプサポート壁３０ｄ、ガスパイプ３４、リブ５１など、熱回収器３０を構成する各部分には、いずれもそのような素材が用いられていて、熱回収器３０は一体に形成されている。 <Heat recovery unit 25>
As shown in FIGS. 11 and 12, the heat recovery unit 25 is configured by assembling a rectangular parallelepiped member (heat recovery device 30) between the pipes of the exhaust heat recovery passage 21. The heat recovery unit 30 is formed using a material (for example, stainless steel) excellent in corrosion resistance, thermal conductivity, and the like. Such a material is used for each part of the heat recovery unit 30 such as a pipe support wall 30d, a gas pipe 34, and a rib 51, which will be described later, and the heat recovery unit 30 is integrally formed.

熱回収器３０は、前後方向に延びる矩形筒状の本体部３０ａと、本体部３０ａの下面から下方に膨出した下膨出部３０ｂと、本体部３０ａの上面から上方に膨出した上膨出部３０ｃとを有している。   The heat recovery unit 30 includes a rectangular cylindrical main body 30a extending in the front-rear direction, a lower bulge 30b bulging downward from the lower surface of the main body 30a, and an upper bulge bulging upward from the upper surface of the main body 30a. And a protruding portion 30c.

本体部３０ａの前面及び後面は、一対のパイプサポート壁３０ｄ，３０ｄによって区画されている。各パイプサポート壁３０ｄは、ガス流方向に面するように配置されている。各パイプサポート壁３０ｄの外周は、本体部３０ａの内面に、隙間無く固定されている。それにより、各パイプサポート壁３０ｄの周囲は密閉されている。   The front surface and the rear surface of the main body 30a are partitioned by a pair of pipe support walls 30d and 30d. Each pipe support wall 30d is arranged to face the gas flow direction. The outer periphery of each pipe support wall 30d is fixed to the inner surface of the main body 30a without a gap. Thereby, the periphery of each pipe support wall 30d is sealed.

それにより、本体部３０ａの内部に、密閉された熱交換室３１が設けられている。上膨出部３０ｃの内部には気室３２が設けられ、下膨出部３０ｂの内部には液室３３が設けられている。熱交換室３１の上面は気室３２に臨んでおり、熱交換室３１の下面は液室３３に臨んでいる。   Thereby, a sealed heat exchange chamber 31 is provided inside the main body 30a. An air chamber 32 is provided inside the upper bulging portion 30c, and a liquid chamber 33 is provided inside the lower bulging portion 30b. The upper surface of the heat exchange chamber 31 faces the air chamber 32, and the lower surface of the heat exchange chamber 31 faces the liquid chamber 33.

熱交換室３１には、複数のガスパイプ３４が設置されている。各ガスパイプ３４は、中空薄板状のパイプからなる。ガスパイプ３４の内部は、複数のフィン３４ａで仕切られていて、細分化されている。各ガスパイプ３４の両端部は、２つのパイプサポート壁３０ｄ，３０ｄに一体的に取り付けられている。   A plurality of gas pipes 34 are installed in the heat exchange chamber 31. Each gas pipe 34 is a hollow thin plate-like pipe. The inside of the gas pipe 34 is partitioned by a plurality of fins 34a and subdivided. Both ends of each gas pipe 34 are integrally attached to the two pipe support walls 30d and 30d.

図１０に示すように、各ガスパイプ３４は、各パイプサポート壁３０ｄを貫通している。各ガスパイプ３４は、上下方向及び前後方向に延びた状態で、互いに僅かな隙間を隔てて平行するように、両パイプサポート壁３０ｄの間に配置されている。それにより、排熱回収通路２１に流入した排気ガスは、これらガスパイプ３４を通って前方から後方に流れ、熱交換室３１を通過する。   As shown in FIG. 10, each gas pipe 34 penetrates each pipe support wall 30d. Each of the gas pipes 34 is disposed between the pipe support walls 30d so as to extend in the vertical direction and the front-rear direction so as to be parallel to each other with a slight gap therebetween. Thus, the exhaust gas flowing into the exhaust heat recovery passage 21 flows from the front to the rear through the gas pipes 34 and passes through the heat exchange chamber 31.

図１１、図１２、図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、熱交換室３１の隣接するガスパイプ３４の間には、排気ガスの流れと交差するように、互いに平行して延びる複数の熱交換流路５０が形成されている。各熱交換流路５０の下端部は、その前後方向の全域にわたって液室３３に開放されている。各熱交換流路５０の上端部も、その前後方向の全域にわたって気室３２に開放されている。それにより、各熱交換流路５０は、ガス流方向の全域にわたって、液室３３及び気室３２と連通している（熱交換流路５０については、別途後述する）。   As shown in FIGS. 11, 12, 13A, and 13B, a plurality of heat exchange flows that extend in parallel to each other so as to intersect the flow of the exhaust gas between the adjacent gas pipes 34 in the heat exchange chamber 31. A path 50 is formed. The lower end portion of each heat exchange channel 50 is open to the liquid chamber 33 over the entire front-rear direction. The upper end portion of each heat exchange channel 50 is also opened to the air chamber 32 over the entire area in the front-rear direction. Accordingly, each heat exchange channel 50 communicates with the liquid chamber 33 and the air chamber 32 over the entire region in the gas flow direction (the heat exchange channel 50 will be described later separately).

気室３２は、略直方体状に形成されていて、その前面に、液流出口３６が設けられている。液流出口３６は、気室３２における左右幅方向の一端側に偏った部位に配置されている。   The air chamber 32 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and a liquid outlet 36 is provided on the front surface thereof. The liquid outlet 36 is disposed at a portion of the air chamber 32 that is biased toward one end in the left-right width direction.

液室３３は、ガス流方向に沿って見たときに、ガス流方向における上流側の部位の容積が、下流側の部位の容積に比して大きくなるよう構成されている。具体的に、液室３３の下部は、前方から後方に向かって上り傾斜し、熱交換室３１に近付くように形成されている。それにより、液室３３の容積は、ガス流方向の上流側から下流側に向かって次第に小さくなっている。また、液室３３における左右幅方向の一端側の側面に、液流入口３８が設けられている。液流入口３８は、前寄りの部位に配置されている。   The liquid chamber 33 is configured such that, when viewed along the gas flow direction, the volume of the upstream portion in the gas flow direction is larger than the volume of the downstream portion. Specifically, the lower portion of the liquid chamber 33 is formed so as to incline upward from the front toward the rear and approach the heat exchange chamber 31. Thereby, the volume of the liquid chamber 33 gradually decreases from the upstream side to the downstream side in the gas flow direction. A liquid inflow port 38 is provided on the side surface of the liquid chamber 33 on one end side in the left-right width direction. The liquid inflow port 38 is disposed at the front portion.

＜ヒートパイプ装置４０＞
この自動車１には、排気ガスの熱をキャビン４の暖房に効率よく利用できるように、ヒートパイプ装置４０が設けられている。ヒートパイプ装置４０は、ヒートパイプの技術を利用した熱移動サイクルである。ヒートパイプ装置４０は、第２ヒータコア７３及び熱回収部２５と、これら第２ヒータコア７３及び熱回収部２５に接続された循環配管４１と、を有している。 <Heat pipe device 40>
The automobile 1 is provided with a heat pipe device 40 so that the heat of the exhaust gas can be efficiently used for heating the cabin 4. The heat pipe device 40 is a heat transfer cycle using a heat pipe technology. The heat pipe device 40 includes a second heater core 73 and a heat recovery unit 25, and a circulation pipe 41 connected to the second heater core 73 and the heat recovery unit 25.

第２ヒータコア７３、熱回収部２５、及び循環配管４１の各々の内部は連通している。それにより、これらの内部には、互いに連なって密閉された空間（熱移動空間）が形成されている。熱回収部２５では、液室３３、熱交換流路５０、及び気室３２により、熱移動空間が形成されている。   The interiors of the second heater core 73, the heat recovery unit 25, and the circulation pipe 41 are in communication. Thereby, in these, the space (heat transfer space) which was connected and sealed mutually was formed. In the heat recovery unit 25, a heat transfer space is formed by the liquid chamber 33, the heat exchange flow path 50, and the air chamber 32.

熱移動空間の内部は高度に減圧されている。そして、熱移動空間の内部には、適量の作動液（水溶液、アルコール、冷媒等）が封入されている。それにより、図１０、図１１に示すように、第２配管４１ｂの一部、液室３３、及び熱交換流路５０の一部に、作動液が貯留されている。なお、この作動液の液量は一例である。   The inside of the heat transfer space is highly decompressed. An appropriate amount of hydraulic fluid (aqueous solution, alcohol, refrigerant, etc.) is sealed inside the heat transfer space. Accordingly, as shown in FIGS. 10 and 11, the working fluid is stored in a part of the second pipe 41 b, the liquid chamber 33, and a part of the heat exchange flow path 50. The amount of the working fluid is an example.

循環配管４１は、第１配管４１ａと、第２配管４１ｂとを有している。第１配管４１ａは、液流出口３６に接続されている。第２配管４１ｂは、液流入口３８に接続されている。第１配管４１ａを通じて、熱回収部２５で気化した作動液が第２ヒータコア７３に送られる。第２配管４１ｂを通じて、第２ヒータコア７３で液化した作動液が熱回収部２５に送られる。   The circulation pipe 41 has a first pipe 41a and a second pipe 41b. The first pipe 41 a is connected to the liquid outlet 36. The second pipe 41 b is connected to the liquid inlet 38. The hydraulic fluid vaporized by the heat recovery unit 25 is sent to the second heater core 73 through the first pipe 41a. The hydraulic fluid liquefied by the second heater core 73 is sent to the heat recovery unit 25 through the second pipe 41b.

つまり、前述の液室３３には、液流入口３８を介して第２配管４１ｂが接続されている。そして、この液室３３は、第２配管４１ｂから液流入口３８を介して流入した作動液を各熱交換流路５０へ導くことになる。   That is, the second pipe 41 b is connected to the liquid chamber 33 through the liquid inlet 38. The liquid chamber 33 guides the hydraulic fluid that has flowed from the second pipe 41 b through the liquid inlet 38 to each heat exchange channel 50.

また、液流入口３８は、前述のように、液室３３の前寄りの部位に配置されている。そのような配置を採った場合、第２配管４１ｂは、ガス流方向に沿って見たときに、このガス流方向における液室３３の下流側の部位に比して、上流側の部位に近接するように接続されることになる。   In addition, the liquid inflow port 38 is disposed at a front portion of the liquid chamber 33 as described above. When such an arrangement is adopted, the second pipe 41b is closer to the upstream portion than the downstream portion of the liquid chamber 33 in the gas flow direction when viewed along the gas flow direction. Will be connected.

第２ヒータコア７３は、空調装置７の狭い内部に増設されるため、その容量は小さく設計されている。熱回収部２５も、分岐した状態でトンネル部１１に収容される排熱回収通路２１に設けられるため、その容量は小さく設計されている。作動液の量が多いとそれだけ熱容量が増えるため、循環配管４１も、その容量が小さくなるように、細管（例えば、内径が２ｍｍ以上２０ｍｍ以下）で構成されている。すなわち、ヒートパイプ装置４０は、コンパクトに構成されている。   Since the 2nd heater core 73 is extended in the narrow inside of the air conditioner 7, the capacity | capacitance is designed small. Since the heat recovery part 25 is also provided in the exhaust heat recovery passage 21 accommodated in the tunnel part 11 in a branched state, its capacity is designed to be small. Since the heat capacity increases as the amount of hydraulic fluid increases, the circulation pipe 41 is also composed of a thin tube (for example, the inner diameter is 2 mm or more and 20 mm or less) so that the capacity is reduced. That is, the heat pipe device 40 is configured to be compact.

図６に示すように、ダッシュパネル１０ａにおけるトンネル部１１の上部に隣接した部位には、開口１４が形成されている。図４、図７、図８にも示すように、ダッシュパネル１０ａの内側に、配管接続部７９が設置されている。配管接続部７９は、開口１４を通じて前方のエンジンルーム５に臨んでいる。配管接続部７９は、空調装置７に収容されているエバポレータ７１、第１ヒータコア７２、及び第２ヒータコア７３に接続される配管（冷媒配管７６、冷却水配管７７、循環配管４１）を中継する。   As shown in FIG. 6, the opening 14 is formed in the site | part adjacent to the upper part of the tunnel part 11 in the dash panel 10a. As shown in FIGS. 4, 7, and 8, a pipe connection portion 79 is installed inside the dash panel 10 a. The pipe connection part 79 faces the engine room 5 in front through the opening 14. The pipe connection unit 79 relays pipes (refrigerant pipe 76, cooling water pipe 77, circulation pipe 41) connected to the evaporator 71, the first heater core 72, and the second heater core 73 housed in the air conditioner 7.

エンジンルーム５に面した配管接続部７９の前面には、第２ヒータコア７３に接続する継手７９ａが設置されている。これら継手７９ａに、熱回収部２５から延びる循環配管４１が接続されている。この実施形態の循環配管４１の主体は、いずれも金属管４２（硬質配管）と、ゴム管４３（軟質配管）とで構成されている。   A joint 79 a connected to the second heater core 73 is installed on the front surface of the pipe connection portion 79 facing the engine room 5. A circulation pipe 41 extending from the heat recovery unit 25 is connected to these joints 79a. The main body of the circulation pipe 41 of this embodiment is composed of a metal pipe 42 (hard pipe) and a rubber pipe 43 (soft pipe).

金属管４２は、熱回収部２５に接続されていて、熱回収部２５からフロアパネル１０ｂの下側を前方に向かって延びている。金属管４２は、排気管９に沿った状態でトンネル部１１に収容されている。特に、第１配管４１ａの金属管４２は、排気管９の上部に沿って延びるように配置されている（図７参照）。すなわち、第１配管４１ａの金属管４２は、排気管９よりもトンネル部１１の奥に配置されている。   The metal tube 42 is connected to the heat recovery unit 25 and extends downward from the heat recovery unit 25 to the lower side of the floor panel 10b. The metal pipe 42 is accommodated in the tunnel portion 11 along the exhaust pipe 9. In particular, the metal pipe 42 of the first pipe 41a is arranged so as to extend along the upper part of the exhaust pipe 9 (see FIG. 7). That is, the metal pipe 42 of the first pipe 41 a is disposed deeper in the tunnel portion 11 than the exhaust pipe 9.

第２配管４１ｂの金属管４２は、排気管９の側部に沿って延びるように配置されている。これら金属管４２の前端部は、フロアパネル１０ｂの前端部に位置している。   The metal pipe 42 of the second pipe 41 b is arranged so as to extend along the side part of the exhaust pipe 9. The front end portions of these metal tubes 42 are located at the front end portion of the floor panel 10b.

ゴム管４３の一端は、金属管４２の前端部に接続されている。ゴム管４３は、屈曲された状態で、ダッシュパネル１０ａに沿って延びている。そして、ゴム管４３の他端は、継手７９ａに接続されている。循環配管４１は、ダッシュパネル１０ａ又はフロアパネル１０ｂには支持されず、排気管９と継手７９ａ（配管接続部７９、更には空調装置７）とによって支持されている。   One end of the rubber tube 43 is connected to the front end portion of the metal tube 42. The rubber tube 43 extends along the dash panel 10a in a bent state. The other end of the rubber tube 43 is connected to the joint 79a. The circulation pipe 41 is not supported by the dash panel 10a or the floor panel 10b, but is supported by the exhaust pipe 9 and the joint 79a (the pipe connection portion 79 and further the air conditioner 7).

＜排熱回収機構２０及びヒートパイプ装置４０の動作＞
状態では、切替バルブ２３は熱不回収位置に位置している。そのため、エンジン２の作動中に発生する排気ガスは、バイパス通路２２を流れて、従来と同様に排気される。従って、ヒートパイプ装置４０は作動しない。 <Operation of Exhaust Heat Recovery Mechanism 20 and Heat Pipe Device 40>
In the state, the switching valve 23 is located at the heat non-recovery position. Therefore, the exhaust gas generated during the operation of the engine 2 flows through the bypass passage 22 and is exhausted as in the conventional case. Therefore, the heat pipe device 40 does not operate.

一方、エンジン２の作動中に搭乗者が空調装置７を操作するなどして、暖房要求があると、切替バルブ２３は、熱回収位置に切り替わる。それにより、排気ガスは、排熱回収通路２１に流れる。排熱回収通路２１に導入された排気ガスは、上流側絞り部２４で流速や乱れが緩和された後、ガスパイプ３４に流入する。   On the other hand, when a passenger requests heating by operating the air conditioner 7 while the engine 2 is operating, the switching valve 23 is switched to the heat recovery position. Thereby, the exhaust gas flows into the exhaust heat recovery passage 21. The exhaust gas introduced into the exhaust heat recovery passage 21 flows into the gas pipe 34 after the flow velocity and turbulence are alleviated by the upstream throttle 24.

排気ガスがガスパイプ３４を通過する過程で、各熱交換流路５０に溜まる作動液が排気ガスの熱を吸収して気化し、作動液の蒸気が発生する。作動液の蒸気は、第１配管４１ａを通じて第２ヒータコア７３に移動する。第２ヒータコア７３に移動した作動液の蒸気は、空調装置７に導入される空気に放熱して液化する。第２ヒータコア７３で液化した作動液は、作動液の蒸気圧や重力の作用により、熱回収部２５へ移動する。   In the process in which the exhaust gas passes through the gas pipe 34, the working fluid that accumulates in each heat exchange channel 50 absorbs the heat of the exhaust gas and vaporizes, and the working fluid vapor is generated. The steam of the working fluid moves to the second heater core 73 through the first pipe 41a. The vapor of the working fluid that has moved to the second heater core 73 dissipates heat to the air introduced into the air conditioner 7 and liquefies. The hydraulic fluid liquefied by the second heater core 73 moves to the heat recovery unit 25 due to the vapor pressure of the hydraulic fluid and the action of gravity.

すなわち、排気ガスとの熱交換、及び、空調装置７に導入される空気との熱交換により、作動液は、相変化しながら、循環配管４１を通じて、第２ヒータコア７３と熱回収部２５との間を循環する。それにより、排気ガスの熱を直接的に利用して、キャビン４の暖房が行える。   That is, the hydraulic fluid exchanges between the second heater core 73 and the heat recovery unit 25 through the circulation pipe 41 while changing the phase by heat exchange with the exhaust gas and heat exchange with the air introduced into the air conditioner 7. Circulate between them. Thereby, the cabin 4 can be heated by directly using the heat of the exhaust gas.

この自動車１では、排気管９にアンダーフットキャタ１２が設置されている。アンダーフットキャタ１２が含む三元触媒は、適正に機能させるには所定以上の温度が必要である。従って、熱回収部２５をアンダーフットキャタ１２の上流側に配置すると、アンダーフットキャタ１２の機能が損なわれるおそれがある。   In the automobile 1, an underfoot caterer 12 is installed in the exhaust pipe 9. The three-way catalyst included in the underfoot caterer 12 needs a temperature higher than a predetermined temperature in order to function properly. Therefore, if the heat recovery unit 25 is disposed on the upstream side of the underfoot caterer 12, the function of the underfoot caterer 12 may be impaired.

それに対し、この自動車１では、熱回収部２５がアンダーフットキャタ１２の下流側に設置されている。従って、ヒートパイプ装置４０で排熱を利用しても、アンダーフットキャタ１２の機能を維持できる。   On the other hand, in the automobile 1, the heat recovery unit 25 is installed on the downstream side of the underfoot caterer 12. Therefore, even if exhaust heat is used in the heat pipe device 40, the function of the underfoot caterer 12 can be maintained.

一方、アンダーフットキャタ１２など、排熱の利用によって影響を受ける装置が排気管９に設置されている場合に、その装置の下流側に熱回収部２５を配置すると、循環配管４１が長くなる。循環配管４１が長くなると、熱輸送効率の低下、循環配管４１の耐久性の低下などを招くおそれがある。   On the other hand, when a device that is affected by the use of exhaust heat, such as the underfoot cater 12, is installed in the exhaust pipe 9, if the heat recovery unit 25 is disposed on the downstream side of the device, the circulation pipe 41 becomes long. When the circulation pipe 41 becomes long, there is a possibility that the heat transport efficiency is lowered and the durability of the circulation pipe 41 is lowered.

すなわち、第１配管４１ａを流れる作動液の蒸気が、放熱して液化し易くなるため、熱輸送効率が低下する。それに対し、この自動車１では、第１配管４１ａが、排気管９に沿って延びるように配置されている。それにより、第１配管４１ａは、排気管９が放出する輻射熱を受けて放熱が抑制される。従って、循環配管４１が長くなっても、熱輸送効率の低下を低減できる。   That is, since the vapor of the working fluid flowing through the first pipe 41a is radiated and easily liquefied, the heat transport efficiency is lowered. On the other hand, in the automobile 1, the first pipe 41 a is arranged so as to extend along the exhaust pipe 9. Thereby, the 1st piping 41a receives the radiant heat which the exhaust pipe 9 discharge | releases, and heat dissipation is suppressed. Therefore, even if the circulation piping 41 becomes long, the fall of heat transport efficiency can be reduced.

更に、第１配管４１ａは、排気管９よりもトンネル部１１の奥方に配置されている。従って、排気管９が発する熱によって放熱が抑制され、よりいっそう熱輸送効率の低下を低減できる。また、排気管９に沿って延びる部分が金属管４２で形成されているので、循環配管４１に熱が伝わり易い。従って、更にいっそう熱輸送効率の低下を低減できる。   Further, the first pipe 41 a is disposed deeper in the tunnel portion 11 than the exhaust pipe 9. Therefore, heat radiation is suppressed by the heat generated by the exhaust pipe 9, and a decrease in heat transport efficiency can be further reduced. Further, since the portion extending along the exhaust pipe 9 is formed by the metal pipe 42, heat is easily transmitted to the circulation pipe 41. Accordingly, it is possible to further reduce the decrease in heat transport efficiency.

フロアパネル１０ｂの下側に沿って延びる循環配管４１を排気管９に沿って配置することで、走行時に跳ね上げられる石などの異物が循環配管４１に衝突することも抑制できる。従って、循環配管４１が長くなっても、循環配管４１の耐久性の低下を低減できる。循環配管４１をトンネル部１１に収容したことで、よりいっそう循環配管４１の耐久性の低下を低減できる。   By arranging the circulation pipe 41 extending along the lower side of the floor panel 10 b along the exhaust pipe 9, it is possible to suppress foreign matters such as stones that are leap up during traveling from colliding with the circulation pipe 41. Therefore, even if the circulation piping 41 becomes long, the fall of durability of the circulation piping 41 can be reduced. Since the circulation pipe 41 is accommodated in the tunnel portion 11, the deterioration of the durability of the circulation pipe 41 can be further reduced.

更に、第１配管４１ａは、排気管９よりもトンネル部１１の奥方に配置されている。従って、排気管９が発する熱によって放熱が抑制され、よりいっそう熱輸送効率の低下を低減できる。また、排気管９に沿って延びる部分が金属管４２で形成されているので、循環配管４１に熱が伝わり易い。従って、更にいっそう熱輸送効率の低下を低減できる。   Further, the first pipe 41 a is disposed deeper in the tunnel portion 11 than the exhaust pipe 9. Therefore, heat radiation is suppressed by the heat generated by the exhaust pipe 9, and a decrease in heat transport efficiency can be further reduced. Further, since the portion extending along the exhaust pipe 9 is formed by the metal pipe 42, heat is easily transmitted to the circulation pipe 41. Accordingly, it is possible to further reduce the decrease in heat transport efficiency.

フロアパネル１０ｂの下側に沿って延びる循環配管４１を排気管９に沿って配置することで、走行時に跳ね上げられる石などの異物が循環配管４１に衝突することも抑制できる。従って、循環配管４１が長くなっても、循環配管４１の耐久性の低下を低減できる。循環配管４１をトンネル部１１に収容したことで、よりいっそう循環配管４１の耐久性の低下を低減できる。   By arranging the circulation pipe 41 extending along the lower side of the floor panel 10 b along the exhaust pipe 9, it is possible to suppress foreign matters such as stones that are leap up during traveling from colliding with the circulation pipe 41. Therefore, even if the circulation piping 41 becomes long, the fall of durability of the circulation piping 41 can be reduced. Since the circulation pipe 41 is accommodated in the tunnel portion 11, the deterioration of the durability of the circulation pipe 41 can be further reduced.

更に、アンダーフットキャタ１２など、排熱を利用する装置の下流側に熱回収部２５を配置すると、熱回収部２５を通過する排気ガスの温度が低下する場合がある。従って、熱回収部２５で回収できる熱が不足するおそれがある。   Furthermore, if the heat recovery unit 25 is disposed on the downstream side of a device that uses exhaust heat, such as the underfoot cater 12, the temperature of the exhaust gas that passes through the heat recovery unit 25 may decrease. Therefore, there is a possibility that the heat that can be recovered by the heat recovery unit 25 is insufficient.

熱輸送効率の低下や排熱回収効率の低下に対し、この自動車１では、作動液が円滑に循環して効率よく排気ガスと熱交換できるように、熱交換流路５０が工夫されている。   In this automobile 1, the heat exchange flow path 50 is devised so that the hydraulic fluid circulates smoothly and efficiently exchanges heat with the exhaust gas in response to a decrease in heat transport efficiency and a decrease in exhaust heat recovery efficiency.

＜熱交換流路５０＞
上述したように、排熱回収通路２１に排気ガスが連続して導入されると、液化した作動液が、液流入口３８を通じて液室３３に連続して流入する。そして、その作動液は、下方から各熱交換流路５０に流入し、上方に向かって流れる。図１０、図１３Ｂ中の矢印Ｙ２は、熱回収部２５で作動液が流れる方向（液流方向ともいう）を示している。 <Heat exchange flow path 50>
As described above, when the exhaust gas is continuously introduced into the exhaust heat recovery passage 21, the liquefied hydraulic fluid continuously flows into the liquid chamber 33 through the liquid inlet 38. Then, the hydraulic fluid flows into the heat exchange channels 50 from below and flows upward. The arrow Y2 in FIGS. 10 and 13B indicates the direction in which the hydraulic fluid flows in the heat recovery unit 25 (also referred to as the liquid flow direction).

作動液は、各熱交換流路５０を通過する過程で、各ガスパイプ３４を流れる排気ガスと熱交換を行う。熱交換は、熱伝導性に優れたガスパイプ３４の壁材（熱交換流路５０の壁面を構成）を介して行われ、作動液は、熱交換流路５０の内壁面から受熱する。それによって作動液が気化し、作動液の蒸気が発生する。発生した作動液の蒸気は、気室３２に流入し、液流出口３６を通じて気室３２から流出する。   The hydraulic fluid exchanges heat with the exhaust gas flowing through each gas pipe 34 in the process of passing through each heat exchange channel 50. The heat exchange is performed through the wall material of the gas pipe 34 excellent in heat conductivity (which constitutes the wall surface of the heat exchange channel 50), and the hydraulic fluid receives heat from the inner wall surface of the heat exchange channel 50. As a result, the hydraulic fluid is vaporized and vapor of the hydraulic fluid is generated. The generated vapor of hydraulic fluid flows into the air chamber 32 and flows out of the air chamber 32 through the liquid outlet 36.

図１２、図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、この実施形態の熱交換流路５０には、液流方向に延びる複数のリブ５１が設けられていて、熱交換流路５０は、複数の分岐流路５２に区画されている。これら分岐流路５２は、前述のガス流方向に沿って並んでいる。これにより、熱交換流路５０の内壁面の表面積が増加し、熱交換が促進される。また、作動液が各分岐流路５２に分散し、整流された状態で排気ガスとの熱交換が行われるので、バランスよく熱交換できる。   As shown in FIGS. 12, 13A, and 13B, the heat exchange channel 50 of this embodiment is provided with a plurality of ribs 51 extending in the liquid flow direction, and the heat exchange channel 50 has a plurality of branches. A channel 52 is defined. These branch flow paths 52 are arranged along the aforementioned gas flow direction. Thereby, the surface area of the inner wall surface of the heat exchange flow path 50 increases, and heat exchange is promoted. In addition, since the hydraulic fluid is dispersed in each branch flow path 52 and heat exchange is performed with the exhaust gas in a rectified state, heat exchange can be performed in a balanced manner.

作動液の流れが画一化されるので、液流方向は、鉛直方向に限らない。水平方向や斜め方向等、いずれの方向であっても、安定した熱交換が行えるので、熱回収器３０を設置する向きが制約されない利点もある。   Since the flow of hydraulic fluid is made uniform, the liquid flow direction is not limited to the vertical direction. Since stable heat exchange can be performed in any direction such as a horizontal direction or an oblique direction, there is an advantage that the direction in which the heat recovery device 30 is installed is not restricted.

ところが、熱交換流路５０を複数に区画すると、流路幅が狭くなる。それにより、作動液の流動性が阻害され、熱交換効率や熱輸送効率の低下を招くおそれがある。この点、具体的に説明する。   However, when the heat exchange flow path 50 is divided into a plurality of sections, the flow path width becomes narrower. Thereby, the fluidity | liquidity of a hydraulic fluid is inhibited and there exists a possibility of causing the fall of heat exchange efficiency and heat transport efficiency. This point will be specifically described.

熱交換流路５０の厚みｔ（左右方向の大きさ）は、排気ガスの掃気性を確保するため、小さくならざるを得ない（図１２参照）。それに加え、熱交換流路５０の幅Ｗ（前後方向の大きさ）も狭くなると、作動液の流動抵抗が増加する。   The thickness t (size in the left-right direction) of the heat exchange channel 50 must be small in order to ensure the scavenging performance of the exhaust gas (see FIG. 12). In addition to this, when the width W (size in the front-rear direction) of the heat exchange channel 50 becomes narrower, the flow resistance of the hydraulic fluid increases.

更に、作動液は、各熱交換流路５０を通過する過程で気化する。それにより、図１４に示すように、作動液中に気泡Ｂが形成される。気泡Ｂは、熱交換流路５０を進むにつれて成長し、次第に大きくなっていく。   Further, the hydraulic fluid is vaporized in the process of passing through each heat exchange channel 50. Thereby, as shown in FIG. 14, bubbles B are formed in the hydraulic fluid. The bubbles B grow as they progress through the heat exchange flow path 50 and gradually increase.

図１４の（ａ）に示すように、気泡Ｂが成長しても、熱交換流路５０の幅Ｗが、その気泡Ｂの横幅よりも大きければ、気泡Ｂは、ほとんどリブ５１に接することなく、熱交換流路５０を通過できる。従って、この場合、熱交換流路５０は閉塞しないので、リブ５１の存在は作動液の流動性に影響しない。   As shown in FIG. 14A, even if the bubble B grows, the bubble B hardly contacts the rib 51 if the width W of the heat exchange channel 50 is larger than the lateral width of the bubble B. The heat exchange channel 50 can be passed through. Therefore, in this case, since the heat exchange flow path 50 is not blocked, the presence of the rib 51 does not affect the fluidity of the hydraulic fluid.

それに対し、図１４の（ｂ）に示すように、熱交換流路５０の幅Ｗが、気泡Ｂの横幅よりも小さいと、気泡Ｂは、リブ５１に接触して抵抗を受けながら熱交換流路５０を通過する。従って、液体の作動液がリブ５１に接触する量も減るので、熱交換率が低下する。熱交換流路５０は閉塞するので、作動液の流動性も阻害される。   On the other hand, as shown in FIG. 14B, when the width W of the heat exchange channel 50 is smaller than the lateral width of the bubble B, the bubble B comes into contact with the rib 51 and receives a resistance while receiving the resistance. Pass through road 50. Therefore, the amount of the liquid working fluid that contacts the rib 51 is also reduced, so that the heat exchange rate is lowered. Since the heat exchange channel 50 is closed, the fluidity of the working fluid is also hindered.

ここで、熱回収部２５を通過する排気ガスは、図１５に示すように、ガス流方向における上流側の部位（具体的には、熱回収器３０におけるガス流方向の上流側の部位）では相対的に高温になる一方、下流側の部位では相対的に低温になる。そうすると、前者の部位においては、作動液が気化し易く、気泡の成長が促進される。気泡が大きく成長すると、液体の作動液がリブ５１に接触する量が減り、前述のように熱交換効率が低下する。そうして、ガス流方向の上流側と下流側とで、熱交換効率に差異が生じる可能性がある。   Here, as shown in FIG. 15, the exhaust gas passing through the heat recovery unit 25 is at an upstream site in the gas flow direction (specifically, an upstream site in the gas flow direction in the heat recovery unit 30). While the temperature is relatively high, the temperature is relatively low in the downstream portion. Then, in the former part, the working fluid is easily vaporized, and the growth of bubbles is promoted. When the bubbles grow large, the amount of liquid working fluid that contacts the ribs 51 decreases, and the heat exchange efficiency decreases as described above. Thus, there may be a difference in heat exchange efficiency between the upstream side and the downstream side in the gas flow direction.

そこで、熱交換流路５０による熱交換が効率よくできるように、本実施形態では、熱交換流路５０をガス流方向に沿って見たときに、このガス流方向における上流側の部位（上流側の分岐流路５２）へ供給される作動液の量が、下流側の部位（下流側の分岐流路５２）へ供給される作動液の量に比して多くなるよう構成されている。   Therefore, in the present embodiment, when the heat exchange channel 50 is viewed along the gas flow direction, an upstream portion (upstream) in the gas flow direction can be used so that heat exchange by the heat exchange channel 50 can be performed efficiently. The amount of hydraulic fluid supplied to the side branch channel 52) is configured to be larger than the amount of hydraulic fluid supplied to the downstream portion (downstream branch channel 52).

これにより、上流側の分岐流路５２には多量の作動液が供給されるため、液体の作動液が熱交換流路５０の内壁面に接触する量を多くすることができる。そのことで、上流側での熱交換効率を高めることができ、ひいては、ガス流方向の全域で熱交換効率を均一にすることが可能となる。すなわち、作動液は、ガス流方向の下流側に位置する分岐流路５２よりも、ガス流方向の上流側に位置する分岐流路５２に、動的に、流入し易くなる。排気ガスの温度は、ガス流方向の上流側が下流側よりも高いので、各分岐流路５２に、その排気ガス温度に対応した量の作動液を分配できる。それにより、ガス流方向の全域で熱交換を均一化できる。   Thereby, since a large amount of hydraulic fluid is supplied to the upstream branch flow path 52, the amount of liquid hydraulic fluid that contacts the inner wall surface of the heat exchange flow path 50 can be increased. As a result, the heat exchange efficiency on the upstream side can be increased, and as a result, the heat exchange efficiency can be made uniform over the entire region in the gas flow direction. That is, the hydraulic fluid is more likely to dynamically flow into the branch flow path 52 positioned upstream in the gas flow direction than the branch flow path 52 positioned downstream in the gas flow direction. Since the temperature of the exhaust gas is higher on the upstream side in the gas flow direction than on the downstream side, an amount of hydraulic fluid corresponding to the exhaust gas temperature can be distributed to each branch passage 52. Thereby, heat exchange can be made uniform throughout the gas flow direction.

上記の構成を実現するための方策として、本実施形態では様々な工夫が施されている。   Various measures are taken in the present embodiment as measures for realizing the above configuration.

第１に、複数の分岐流路５２のうち、ガス流方向における上流側に位置する分岐流路５２の流路面積が、このガス流方向における下流側に位置する分岐流路５２の流路面積に比して大きくなるよう構成されている。具体的に、熱交換流路５０を液流方向における同じ位置で比較した場合、ガス流方向における上流側に位置する分岐流路５２の幅Ｗが、このガス流方向における下流側に位置する分岐流路５２の幅Ｗに比して大きくなるよう構成されている。   First, among the plurality of branch channels 52, the channel area of the branch channel 52 located upstream in the gas flow direction is the channel area of the branch channel 52 located downstream in the gas flow direction. It is comprised so that it may become large compared with. Specifically, when the heat exchange flow path 50 is compared at the same position in the liquid flow direction, the width W of the branch flow path 52 located on the upstream side in the gas flow direction is the branch located on the downstream side in the gas flow direction. It is configured to be larger than the width W of the flow path 52.

分岐流路５２の流路面積を大きくした分だけ、より多くの作動液が流れるようになるため、熱交換効率を均一にする上で有利になる。特に、ガス流方向における上流側では、熱交換流路５０の内壁面の表面積が増加するため、熱交換が促進される。また、作動液が各分岐流路５２に分散し、整流された状態で排気ガスと熱交換が行われるので、バランスよく熱交換できる。   As the flow channel area of the branch flow channel 52 is increased, more hydraulic fluid flows, which is advantageous in making the heat exchange efficiency uniform. In particular, heat exchange is promoted on the upstream side in the gas flow direction because the surface area of the inner wall surface of the heat exchange channel 50 increases. In addition, since the working fluid is dispersed in each branch passage 52 and heat exchange is performed with the exhaust gas in a rectified state, heat exchange can be performed in a balanced manner.

加えて、分岐流路５２の流路面積を大きくすると、作動液中に生じた気泡が分岐流路５２を通過し易くなる。これにより、作動液の流動性を高めることもできる。   In addition, when the flow path area of the branch flow path 52 is increased, bubbles generated in the hydraulic fluid easily pass through the branch flow path 52. Thereby, the fluidity | liquidity of a hydraulic fluid can also be improved.

ここで、各分岐流路５２の幅Ｗは、気泡Ｂの成長の程度に対応した大小関係で変化している。従って、気泡Ｂによる流動阻害も抑制できる。   Here, the width W of each branch flow path 52 changes in a magnitude relationship corresponding to the degree of growth of the bubbles B. Therefore, the flow inhibition by the bubbles B can also be suppressed.

各分岐流路５２の幅Ｗは、仕様に応じて適宜設定できる。ただし、熱交換室３１を流れる排気ガスの温度は、図１５に示すように、上流側から下流側に向かって所定の変化率で逓減する曲線を示す。従って、各分岐流路５２の幅Ｗは、この排気ガスの温度曲線の変化に合わせて変化する（排気ガスの温度が高いほど幅Ｗを広くする）ように形成するのが好ましい。そのように形成した場合、各分岐流路５２の幅Ｗは、図１３Ａ、図１３Ｂに示すように、ガス流方向の上流側から下流側へ向かうにつれて、徐々に狭くなる。詳しくは、ガス流方向の上流側における幅Ｗの減少量は、同方向の下流側における幅Ｗの減少量に比して大きくなる。   The width W of each branch channel 52 can be appropriately set according to the specification. However, as shown in FIG. 15, the temperature of the exhaust gas flowing through the heat exchange chamber 31 shows a curve that gradually decreases from the upstream side toward the downstream side at a predetermined rate of change. Therefore, the width W of each branch passage 52 is preferably formed so as to change in accordance with the change in the temperature curve of the exhaust gas (the width W increases as the temperature of the exhaust gas increases). When formed in such a manner, the width W of each branch channel 52 gradually becomes narrower from the upstream side to the downstream side in the gas flow direction, as shown in FIGS. 13A and 13B. Specifically, the reduction amount of the width W on the upstream side in the gas flow direction is larger than the reduction amount of the width W on the downstream side in the same direction.

第２に、液室３３は、ガス流方向に沿って見たときに、同方向における上流側の部位の容積が、下流側の部位の容積に比して大きくなるよう構成されている。   Secondly, the liquid chamber 33 is configured such that, when viewed along the gas flow direction, the volume of the upstream portion in the same direction is larger than the volume of the downstream portion.

液室３３の容積が大きい部位においては、小さい部位に比して、熱交換流路５０へ作動液が流入し易くなる。これにより、ガス流方向における上流側に供給される作動液の量を多くして、ガス流方向の全域で熱交換効率を均一にする上で有利になる。   In the part where the volume of the liquid chamber 33 is large, the hydraulic fluid is more likely to flow into the heat exchange channel 50 than in the small part. This is advantageous in increasing the amount of hydraulic fluid supplied to the upstream side in the gas flow direction and making the heat exchange efficiency uniform throughout the gas flow direction.

第３に、循環配管４１（第２配管４１ｂ）は、ガス流方向に沿って見たときに、このガス流方向における液室３３の下流側の部位に比して、上流側の部位に近接するように接続されている。   Third, the circulation pipe 41 (second pipe 41b) is closer to the upstream portion than the downstream portion of the liquid chamber 33 in the gas flow direction when viewed along the gas flow direction. To be connected.

液室３３と第２配管４１ｂとの接続部（液流入口３８）に近接する部位においては、この接続部から離間する部位に比して、熱交換流路５０へ作動液が流入し易くなる。これにより、ガス流方向における上流側に供給される作動液の量を多くして、ガス流方向の全域で熱交換効率を均一にする上で有利になる。   In the part close to the connection part (liquid inlet 38) between the liquid chamber 33 and the second pipe 41b, the hydraulic fluid can easily flow into the heat exchange flow path 50 as compared with the part separated from the connection part. . This is advantageous in increasing the amount of hydraulic fluid supplied to the upstream side in the gas flow direction and making the heat exchange efficiency uniform throughout the gas flow direction.

＜熱交換流路５０の変形例＞
熱交換流路５０の形態は、上述した実施形態に限らない。図１６に、熱交換流路の変形例を示す。以下の説明では、主に、上述した実施形態と異なる点について説明する。 <Modification of Heat Exchange Channel 50>
The form of the heat exchange channel 50 is not limited to the above-described embodiment. FIG. 16 shows a modification of the heat exchange channel. In the following description, differences from the above-described embodiment will be mainly described.

図１６に示す熱交換流路５０Ａでは、熱交換流路５０が前後に二分されていて、前側（ガス流方向の上流側）の熱交換流路５０Ａが、前側リブ５１ａによって複数の前側分岐流路５２ａに区画されている。一方、後側（ガス流方向の下流側）の熱交換流路５０Ａは、後側リブ５１ｂによって複数の後側分岐流路５２ｂに区画されている。   In the heat exchange flow path 50A shown in FIG. 16, the heat exchange flow path 50 is divided into front and rear, and the heat exchange flow path 50A on the front side (upstream side in the gas flow direction) is divided into a plurality of front branch flows by the front ribs 51a. It is partitioned into a path 52a. On the other hand, the heat exchange channel 50A on the rear side (downstream side in the gas flow direction) is partitioned into a plurality of rear branch channels 52b by the rear rib 51b.

この変形例の熱交換流路５０Ａでは、各分岐流路５２ａ，５２ｂの幅Ｗａ，Ｗｂは、双方とも徐々に狭くなるのではなく、それぞれ一定である。ただし、前側分岐流路５２ａの幅Ｗａは、後側分岐流路５２ｂの幅Ｗｂに比して、大きく形成されている。上述の実施形態と同様に、この熱交換流路５０Ａは、排気ガスの熱を暖房に効率よく利用する上で有効である。   In the heat exchange channel 50A of this modified example, the widths Wa and Wb of the branch channels 52a and 52b are not narrowed gradually but are constant. However, the width Wa of the front branch flow path 52a is formed larger than the width Wb of the rear branch flow path 52b. Similar to the above-described embodiment, this heat exchange channel 50A is effective in efficiently using the heat of the exhaust gas for heating.

＜他の実施形態＞
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。 <Other embodiments>
Note that the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and includes various other configurations.

例えば、本開示を適用できる車両は、ガソリンエンジンで駆動するものに限られない。ティーゼルエンジンを搭載した自動車、又は、エンジンとモータとを併用した電気自動車にも、本開示を適用することができる。要は、運転時に排気ガスを排出する車両であればよい。   For example, a vehicle to which the present disclosure can be applied is not limited to a vehicle driven by a gasoline engine. The present disclosure can also be applied to a vehicle equipped with a teasel engine or an electric vehicle using both an engine and a motor. In short, any vehicle that exhausts exhaust gas during driving may be used.

車両の駆動方式は、ＦＦに限らず、ＦＲ、ＲＲ、ＭＲでもよい。すなわち、エンジンの配置は、車両の前部に限られない。排気管には、ＮＯｘ吸収還元触媒（ＮＳＣ）、尿素選択還元触媒（ＳＣＲ）、排気ガスを再循環させる外部ＥＧＲなどの排気処理装置が設置されていてもよい。   The drive system of the vehicle is not limited to FF, and may be FR, RR, or MR. That is, the arrangement of the engine is not limited to the front part of the vehicle. The exhaust pipe may be provided with an exhaust treatment device such as a NOx absorption reduction catalyst (NSC), a urea selective reduction catalyst (SCR), and an external EGR that recirculates the exhaust gas.

上述の実施形態では、作動液の円滑な流動性と良好な熱交換効率とを得るために、複数の工夫が施された熱回収器３０を例示した。しかし、これら工夫を全て組み合わせることは必須ではない。仕様に応じて適切な工夫を選択して利用すればよい。すなわち、分岐流路５２の幅Ｗに施す工夫と、液室３３の容積に施す工夫と、液室３３と第２配管４１ｂとの接続部に施す工夫と、の少なくとも１つを利用すればよい。   In the above-mentioned embodiment, in order to obtain the smooth fluidity | liquidity of a hydraulic fluid, and favorable heat exchange efficiency, the heat recovery device 30 by which the some device was given was illustrated. However, it is not essential to combine all these devices. Appropriate devices can be selected and used according to the specifications. That is, at least one of a device applied to the width W of the branch flow path 52, a device applied to the volume of the liquid chamber 33, and a device applied to the connection portion between the liquid chamber 33 and the second pipe 41b may be used. .

１ 自動車（車両）
２ エンジン（内燃機関）
４ キャビン（車室）
７ 空調装置
９ 排気管
１２ アンダーフットキャタ
２０ 排熱回収機構
２１ 排熱回収通路
２２ バイパス通路
２３ 切替バルブ
２５ 熱回収部（蒸発器）
３０ 熱回収器
３１ 熱交換室
３２ 気室
３３ 液室
３４ ガスパイプ
３６ 液流出口
３８ 液流入口
４０ ヒートパイプ装置
４１ 循環配管
５０ 熱交換流路
５１ リブ
５２ 分岐流路
７３ 第２ヒータコア（凝縮器） 1 Automobile (vehicle)
2 Engine (Internal combustion engine)
4 cabin (cabin)
7 Air Conditioner 9 Exhaust Pipe 12 Underfoot Cater 20 Waste Heat Recovery Mechanism 21 Waste Heat Recovery Passage 22 Bypass Passage 23 Switching Valve 25 Heat Recovery Unit (Evaporator)
30 heat recovery device 31 heat exchange chamber 32 air chamber 33 liquid chamber 34 gas pipe 36 liquid outlet 38 liquid inlet 40 heat pipe device 41 circulation pipe 50 heat exchange passage 51 rib 52 branch passage 73 second heater core (condenser)

Claims (5)

車両に設置されて車室の暖房が可能なヒートパイプ装置であって、
前記車両は、
前記車両の動力を発生させる内燃機関と、
前記内燃機関で発生する排気ガスを排出する排気管と、
前記車室の内部に臨んで配置され、当該車室の内部に空気を吹き出す空調装置と、
を備え、
前記ヒートパイプ装置は、
前記空調装置に設置された凝縮器と、
前記排気管に設置された蒸発器と、
前記凝縮器及び前記蒸発器に接続されて作動液を循環させる循環配管と、
を備え、
前記蒸発器は、排気ガスの流れと交差するように配置された熱交換流路を有し、
前記熱交換流路を流れる前記作動液が、排気ガスと熱交換することによって気化し、
前記熱交換流路を排気ガスの流れ方向に沿って見たときに、当該流れ方向における上流側の部位へ供給される前記作動液の量が、下流側の部位へ供給される前記作動液の量に比して多くなるよう構成されている
ことを特徴とするヒートパイプ装置。 A heat pipe device installed in a vehicle and capable of heating a passenger compartment,
The vehicle is
An internal combustion engine for generating power of the vehicle;
An exhaust pipe for discharging exhaust gas generated in the internal combustion engine;
An air conditioner that is arranged facing the interior of the passenger compartment and blows out air into the passenger compartment.
With
The heat pipe device is
A condenser installed in the air conditioner;
An evaporator installed in the exhaust pipe;
A circulation pipe connected to the condenser and the evaporator to circulate the working fluid;
With
The evaporator has a heat exchange flow path arranged to intersect the flow of exhaust gas,
The hydraulic fluid flowing through the heat exchange channel is vaporized by exchanging heat with exhaust gas,
When the heat exchange channel is viewed along the exhaust gas flow direction, the amount of the hydraulic fluid supplied to the upstream portion in the flow direction is the amount of the hydraulic fluid supplied to the downstream portion. It is comprised so that it may increase compared with quantity, The heat pipe apparatus characterized by the above-mentioned. 請求項１に記載のヒートパイプ装置において、
前記蒸発器は、前記循環配管が接続されかつ前記熱交換流路へ前記作動液を導く液室を有し、
前記液室は、前記排気ガスの流れ方向に沿って見たときに、当該流れ方向における上流側の部位の容積が、下流側の部位の容積に比して大きくなるよう構成されている
ことを特徴とするヒートパイプ装置。 In the heat pipe device according to claim 1,
The evaporator has a liquid chamber to which the circulation pipe is connected and guides the working fluid to the heat exchange flow path,
The liquid chamber is configured such that, when viewed along the flow direction of the exhaust gas, the volume of the upstream portion in the flow direction is larger than the volume of the downstream portion. A heat pipe device. 請求項１に記載のヒートパイプ装置において、
前記蒸発器は、前記循環配管が接続されかつ前記熱交換流路へ前記作動液を導く液室を有し、
前記循環配管は、前記排気ガスの流れ方向に沿って見たときに、当該流れ方向における前記液室の下流側の部位に比して、上流側の部位に近接するように接続されている
ことを特徴とするヒートパイプ装置。 In the heat pipe device according to claim 1,
The evaporator has a liquid chamber to which the circulation pipe is connected and guides the working fluid to the heat exchange flow path,
The circulation pipe is connected so as to be closer to the upstream portion than the downstream portion of the liquid chamber in the flow direction when viewed along the flow direction of the exhaust gas. A heat pipe device characterized by. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のヒートパイプ装置において、
前記熱交換流路は、前記排気ガスの流れ方向に沿って並んだ複数の分岐流路に区画され、
前記複数の分岐流路のうち、前記排気ガスの流れ方向における上流側に位置する分岐流路の流路面積は、当該流れ方向における下流側に位置する分岐流路の流路面積に比して大きくなるよう構成されている
ことを特徴とするヒートパイプ装置。 In the heat pipe device according to any one of claims 1 to 3,
The heat exchange flow path is partitioned into a plurality of branch flow paths arranged along the flow direction of the exhaust gas,
Of the plurality of branch channels, the channel area of the branch channel positioned upstream in the exhaust gas flow direction is larger than the channel area of the branch channel positioned downstream in the flow direction. A heat pipe device configured to be large. 請求項４に記載のヒートパイプ装置において、
前記排気ガスの流れ方向における上流側に位置する分岐流路の幅は、当該流れ方向における下流側に位置する分岐流路の幅に比して大きくなるよう構成されている
ことを特徴とするヒートパイプ装置。 In the heat pipe device according to claim 4,
The width of the branch flow path positioned upstream in the flow direction of the exhaust gas is configured to be larger than the width of the branch flow path positioned downstream in the flow direction. Pipe equipment.

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