JP2744489B2 - 排気熱を利用する自動車用暖房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明に係る排気熱を利用する自動車用暖房装置
は、ヒートパイプの原理を利用する事で、エンジンから
排出される排気の熱により、車室内の暖房を行なうもの
である。

（従来の技術） 排気熱を利用して車室内の暖房を行なう暖房装置の場
合、冷却水の熱を利用して暖房を行なう装置に比べて立
ち上がりが早く（暖房感を得られる迄に要する時間が短
く）、又、寒冷地等に於いて、冷却水の熱を利用するだ
けでは十分な暖房感を得られない場合にも、これを十分
に補助する事が出来る為、従来から各種構造のものが研
究されている。この内、ヒートパイプの原理を利用して
排気熱を回収し、車室内の暖房を行なう自動車用暖房装
置として従来から、実開昭63−114806号公報等に開示さ
れたものが知られている。

この様な、ヒートパイプの原理を応用した、排気熱を
利用する自動車用暖房装置は、例えば第５図に示す様に
構成される。

この第５図に於いて１は、自動車用エンジン２から排
出される排気を流通させる排気管で、この排気管１の途
中には、第一、第二の排気流路３、４を、互いに並列に
設けている。この内の第一の排気流路３内には、純水等
の作動流体を加熱蒸発させる為の加熱器５を設けてお
り、この加熱器５の蒸気出口に、蒸気送り出し管６の一
端を接続している。

排気管１の途中で、上記第一、第二の排気流路３、４
の上流側には、加熱器５を配置した第一の排気流路３へ
の排気の送り込みとその停止とを制御する、排気流路切
換ドア７を設けて、加熱器５での、作動流体の加熱量の
調節を自在としている。

一方、送風機８によって、暖房用の空気を流通させる
ダクト内には、温水（エンジン用冷却水）を循環させる
ヒータコア９と直列に、コンデンサ10を配置している。
このコンデンサ10の蒸気入口は、上記蒸気送り出し管６
の他端に接続しており、このコンデンサ10の出口に一端
を接続し、途中に貯液器11、仕切弁12を設けた戻し管13
の他端を、前記蒸気送り出し管６の一部を介して加熱器
５に通じさせ、コンデンサ10内で凝縮液化した作動流体
を、上記加熱器５に戻す様にしている。

14は、排気流路切換ドア７駆動用のアクチュエータ、
15は、上記送り出し管６の途中に設けた安全弁、16は、
蒸気送り出し管６内をコンデンサ10に向けて送られる、
蒸気の温度を検出する為の温度センサ、17は、コンデン
サ10の頂部の温度を検出する為の温度センサ、18は、前
記ヒータコア９に送り込まれる温水の温度を検出する為
の温度センサ、19は、ヒータコア９とコンデンサ10とを
通過した後の空気の温度を検出する温度センサ、20は、
作動流体中に混入した空気を排出する為、コンデンサ10
の頂部に設けた電磁開閉弁、21は、この電磁開閉弁20と
直列に設けたリリーフ弁である。

前記排気流路切換ドア７の切り換えと、仕切弁12の開
閉とを制御する為の制御器（図示せず）は、上記各温度
センサ16〜19からの信号に応じて、排気流路切換ドア７
の切り換えと、仕切弁12の開閉とを行なわせる。

上述の様に構成される、従来の排気熱を利用する自動
車用暖房装置により、車室内の暖房を行なう場合、排気
流路切換ドア７を第５図に鎖線で示す様に切り換えると
共に、仕切弁12を開き、送風機８を運転する。

この結果、加熱器５内に存在する作動流体が蒸発し、
蒸気送り出し管６を通じて、コンデンサ10に送り込まれ
る。そして、このコンデンサ10内で作動流体の蒸気は、
送風機８によってダクト（図示せず）内に吸引され、こ
のダクト内を流れる空気との間で、熱交換を行なって凝
縮し、戻し管13、貯液器11、仕切弁12、蒸気送り出し管
６の一部を通じて前記加熱器５に戻され、再び蒸発する
サイクルを繰り返し行なう。ダクト内での熱交換によっ
て温度上昇した空気は、ダクトの下流端に設けた、適当
な吹き出し口から車室内に吹き出し、この車室内の暖房
に供される。

暖房装置を使用しない場合、或はヒータコア９による
暖房で十分な場合には、排気流路切換ドア７を、第２図
の実線で示す状態に切り換えると共に、仕切弁12を閉じ
る。

この結果、加熱器５に高温の排気が送り込まれなくな
ると共に、作動流体が貯液器11に溜められたまま、加熱
器５には送り込まれない状態となって、コンデンサ10の
温度が上昇する事もなくなる為、ダクト内を流通する空
気の温度が過度に上昇する事もなくなる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述の様に構成され作用する、排気熱を利
用する自動車用暖房装置を、現実の自動車用暖房装置に
組み込む場合、次に述べる様な、解決しなければならな
い問題点が存在する。

即ち、従来考えられていた、排気熱を利用する自動車
用暖房装置の場合、各センサ16〜19が検出する装置各部
の温度に基づき、排気流路切換ドア７の切り換えと、仕
切弁12の開閉とを行なう為、運転席の制御パネルによっ
て指示される、暖房装置の設定温度に併せた微妙な温度
制御を行なう事が出来なかった。

この為、従来考えられていた装置の場合、車内温度
が、設定温度を中心として頻繁に昇降を繰り返す様にな
り、必ずしも乗員にとって快適な状態を作り出す事が出
来ない。

本発明の排気熱を利用する自動車用暖房装置は、上述
の様な不都合を解消するものである。

（課題を解決する為の手段） 本発明の排気熱を利用する自動車用暖房装置は、前述
した従来からの排気熱を利用する自動車用暖房装置の場
合と同様に、自動車用エンジンから排出される排気を流
通させる排気管の途中に設けられた加熱器と、この加熱
器の蒸気出口に一端を接続した蒸気送り出し管と、暖房
用の空気を流通させるダクト内に配置され、蒸気入口を
上記蒸気送り出し管の他側に接続したコンデンサと、こ
のコンデンサの出口に一端を接続し、コンデンサ内で凝
縮液化した作動流体を、上記加熱器に戻す戻し管と、こ
の戻し管の途中に、コンデンサの側から順に設けられた
貯液器及び仕切弁とから構成されている。

更に、本発明の排気熱を利用する自動車用暖房装置に
於いては、所望の暖房条件を得るのに必要なコンデンサ
部分の目標温度を求める第一の演算手段と、この目標温
度を得る為に必要な作動流体蒸気の流量を求める第二の
演算手段と、この第二の演算手段からの信号に基づき、
上記仕切弁を通じて加熱器に送り込まれる作動流体の量
を調節する制御器とを有する。

（作用） 上述の様に構成される、本発明の排気熱を利用する自
動車用暖房装置は、仕切弁を通じて加熱器に送り込まれ
る作動流体の量が、所望の暖房条件に応じて変えられ、
この結果コンデンサ部分の温度が、上記所望の暖房条件
を得る為に必要な温度となる。

この為、車内温度が頻繁に昇降する事がなくなり、乗
員にとって快適な暖房状態を得る事が容易となる。

（実施例） 次に、図示の実施例を説明しつつ、本発明を更に詳し
く説明する。

第１図は本発明の排気熱を利用する自動車用暖房装置
の制御部を示すブロック図、第２図はこの装置の作用を
示すフローチャート、第３〜４図は、それぞれ仕切弁の
開閉制御状態を示す線図である。

尚、本発明の排気熱を利用する自動車用暖房装置の基
本的構造自体は、前述の第５図に示した自動車用暖房装
置と同様である為、重複する説明は省略し、以下本発明
の特徴部分に就いて説明する。

22は第一の演算手段で、この第一の演算手段22は、運
転席に設けられた、暖房装置の制御パネルの制御レバー
によって定められる、送風機８の運転速度、コンデンサ
10を通過する空気とコンデンサ10をバイパスする空気と
の比率を調節する為のエアミックスドア（図示せず）の
位置等により、所望の暖房条件を得るのに必要な、コン
デンサ10部分の目標温度を求める。

23は第二の演算手段で、この第二の演算手段23は、上
記第一の演算手段22が求めた目標温度と、センサにより
求められる、排気温度、加熱器５の温度或はこの加熱器
５から送り出される作動流体蒸気の温度の内の１種又は
２種以上の温度とに基づき、この目標温度を得る為に必
要な作動流体蒸気の流量を求める。

24は制御器で、この制御器24は、上記第二の演算手段
23からの信号に基づき、貯液器11から仕切弁12を通じて
加熱器５に送り込まれる作動流体の量を調節する。

上述の様に構成される、本発明の排気熱を利用する自
動車用暖房装置は、仕切弁12を通じて加熱器５に送り込
まれる作動流体の量が、所望の暖房条件に応じて変えら
れ、この結果コンデンサ10部分の温度が、上記所望の暖
房条件を得る為に必要な温度となる。

即ち、車室内の温度を十分に上げる為、暖房装置の吹
き出し空気温度を高くする場合には、第一、第二の演算
手段22、23から送られて来る信号に基づいて制御器24
が、第３図に示す様に、仕切弁12が開いている時間を長
くし、加熱器５内に比較的多量の作動流体を送り込ん
で、この加熱器５での作動流体の蒸発量を多くし、加熱
器５からコンデンサ10に送られる作動流体蒸気の量を多
くして、このコンデンサ10の温度を高くする。

反対に、車室内の温度をあまり上げる必要がなく、暖
房装置の吹き出し空気温度をあまり高くする必要もない
場合には、第一、第二の演算普段22、23から送られて来
る信号に基づいて制御器24が、第４図に示す様に、仕切
弁12が開いている時間を短くし、加熱器５内に送り込む
作動流体の量を少なくして、この加熱器５での作動流体
の蒸発量を少なくし、加熱器５からコンデンサ10に送ら
れる作動流体蒸気の量を少なくして、このコンデンサ10
の温度があまり高くはならない様にする。

この為、車内温度が頻繁に昇降する事がなくなり、乗
員にとって快適な暖房状態を得る事が容易となる。

尚、加熱器５に送り込む作動流体の量を調節する為の
仕切弁12として、流量調節式のものを使用すれば、単に
開閉のみ行なう構造のものに比べて、より細かい調節を
行なう事が出来る。更に、加熱器５に送り込まれる排気
の流量も含めた演算を行なえば、より細かい調節を行な
える。

（発明の効果） 本発明の排気熱を利用する自動車用暖房装置は、以上
に述べた通り構成され作用する為、暖房装置の吹き出し
空気温度が頻繁に昇降する事がなくなり、車室内の温度
も安定する為、乗員に快適な状態を作り出し易くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の排気熱を利用する自動車用暖房装置の
制御部を示すブロック図、第２図はこの装置の作用を示
すフローチャート、第３図〜４図は、それぞれ仕切弁の
開閉制御状態を示す線図、第５図は本発明の対象とな
る、排気熱を利用する自動車用暖房装置の１例を示す断
面図である。 1:排気管、2:自動車用エンジン、3:第一の排気流路、4:
第二の排気流路、5:加熱器、6:蒸気送り出し管、7:排気
流路切換ドア、8:送風機、9:ヒータコア、10:コンデン
サ、11:貯液器、12:仕切弁、13:戻し管、14:アクチュエ
ータ、15:安全弁、16、17、18、19:温度センサ、20:電
磁開閉弁、21:リリーフ弁、22:第一の演算手段、23:第
二の演算手段、24:制御器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自動車用エンジンから排出される排気を流
   通させる排気管の途中に設けられた加熱器と、この加熱
   器の蒸気出口に一端を接続した蒸気送り出し管と、暖房
   用の空気を流通させるダクト内に配置され、蒸気入口を
   上記蒸気送り出し管の他端に接続したコンデンサと、こ
   のコンデンサの出口に一端を接続し、コンデンサ内で凝
   縮液化した作動流体を、上記加熱器に戻す戻し管と、こ
   の戻し管の途中に、コンデンサの側から順に設けられた
   貯液器及び仕切弁とから成る、排気熱を利用する自動車
   用暖房装置に於いて、所望の暖房条件を得るのに必要な
   コンデンサ部分の目標温度を求める第一の演算手段と、
   この目標温度を得る為に必要な作動流体蒸気の流量を求
   める第二の演算手段と、この第二の演算手段からの信号
   に基づき、上記仕切弁を通じて加熱器に送り込まれる作
   動流体の量を調節する制御器とを有する事を特徴とす
   る、排気熱を利用する自動車用暖房装置。