JPH01269856A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、加熱装置に係わり、特に熱交換器により囲繞
された燃焼室を備えた車両用補助加熱装置に関する。

〔従来の技術〕

従来加熱装置の内部フィンは、熱交換器の内表面におい
て排気通路を形成し、また、熱交換器の内側は、燃焼室
から出る高熱燃焼ガスの流れを囲繞している。熱交換器
は、その外側においては、熱交換器を含むハウジングに
設けられた入口から入り、出口から出てゆく水等の冷却
液のような液状熱交換媒体の流れによって囲繞されてい
る。

空気のような気体熱交換媒体により作動する加熱装置は
、いわゆる空気加熱装置と呼ばれる。そのような加熱装
置の例は、ドイツ公開明細書Ｎα３５０９３４９　又は
フランス特許Ｎα１．４０９．３３７　に述べられてい
る。

そのような空気加熱装置では、外方に向かって縦方向の
フィン（即ち、フィンの自由端によって形成される点の
軌跡）の形状が矩形、四角形又は同様な形をしている熱
交換器を持つことが知られている。フランス特許Ｎα１
．４０９．３３７　の空気加熱装置では、熱交換器は立
方体の形状であり、一方、高熱燃ガスが流れる熱交換器
の内部は直方体状であり、排気通路を形成する内側向き
のフィンを有している。しかしながら、排気の流れの反
転が生ずるこの熱交換器の閉塞端は曲がっている。即ち
、断面的に半球形である。

これとは対照的に、水等の冷却液のように液状熱交換媒
体で作動される加熱装置であってウォータ加熱装置と呼
ばれるものが知られている。これまで、ウォータ加熱装
置は、熱交換器内を液状熱交換媒体が均一に貫流する目
的をもって、中空の円筒形熱交換器を備えていた。米国
特許Ｎα４．６２４゜２１８　はウォータ加熱装置の１
例であり、その内表面から半径方向に延びる熱交換器フ
ィンを有し、それらのフィンの自由端は、燃焼室の中心
軸を中心とする円に沿って配置されている。液状熱伝達
媒体が、熱交換器及び外部ハウジング間の環状流通空間
（一体形成されている内部ジャケット及び外部ジャケッ
トによって形成されているもの）に熱交換器の閉塞端付
近で入り、閉塞端とは反対側の端部付近で排出される。

更にまた、ある実施例には、外形的には直方体であるが
、内部的には円筒形であるハウジングが備えられている
。ウォータ加熱装置の他の例が米国特許Ｎ１１４．３９
５．２２５　に示されている。そこに示されている加熱
装置は、熱交換器の外表面に外方に突出するらせん状フ
ィンを備え、ここでもまた、液状熱伝達媒体が熱交換器
の閉塞端付近で入り、その反対側の端部から排出される
。

〔発明が解決しようする課題〕

本発明の第１の目的は液状熱交換媒体を使用して改善さ
れた熱交換を示し、その一方で、できる限りコンパクト
な構造を呈する上記のような型の加熱装置を提供するこ
とである。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明の好適な実施例によれば、高熱燃焼ガスが流れる
内部空洞内に排気通路を形成する内部フィンを有する熱
交換器によって囲繞される燃焼室を有し、熱交換器のま
わりには、熱交換器を囲繞するハウジング内に設けられ
た入口及び出口間を液状熱交換媒体が流れる加熱装置、
特に車両用補助加熱装置であって、その内部では、その
表面を液状熱交換媒体が流れ、平坦な閉塞端を有し、お
おむね直方体をなす外形を持つ熱交換器を有するもので
ある。

〔作用〕

直方体の熱交換器を用いる加熱装置の使用は、高熱燃焼
ガスの熱に対して暴露されるフィンの表面を著しく増加
させるものであり、それによって熱交換器から液状熱交
換媒体への熱の伝達は更に有効に行われる。本発明によ
る熱交換器の閉塞端は、これまでの熱交換器のように球
形の表面ではなく、平面形の表面を持つという事実によ
り、本発明の熱交換器の閉塞端における熱交換はまた著
しく改善される。更にまた、フィンにより形成される、
より大きい流れの断面が実現せられ、それにより、熱交
換器において起きる圧力が著しく減少される。

更に他の利点としては、本発明の熱交換器においては、
熱交換器はまたコンパクトな設計であり、従って、高熱
燃焼ガスと液状熱交換媒体との間における熱交換につい
て、小さい空間がより大きい効率を生むという最適の利
点が利用できる。

好適なことには、四角な外形は方形を画定し、それによ
り、熱交換器は全体として、立方体の形状を有する。

熱交換器の排気通路を形成する熱交換器の内部フィンを
燃焼室の形態に適合させるためには、該内部フィンの設
計は、フィンの自由端によって形成される点の軌跡が、
熱交換器の中心軸及び／又は加熱器の中心軸に相当する
中心を持つ円をおおむね形成することにある。従って、
熱交換器の内部は、燃焼室の円形に適合する形状であり
、その結果、本発明の加熱装置の熱交換器は、円形から
立方体へ変貌し、その一方では全体としてコンパクト性
を維持している。

熱交換器の全周にわたりできる限り均一な熱分布を達成
するために、内部フィンは、好適には、長さ及び／又は
厚さにおいて変化があるのが良い。

本発明の更に他の好適な特徴としては、熱交換器を囲繞
するハウジングもまた、おおむね四角な、好適には方形
の外形を持つことであり、その結果、本発明の加熱装置
は、これまでのものの設計とは異なり、立方体の外形を
有し、その他の装置の取付は及び構成に関して開存の利
点を有する。

好適なことには、四角形のハウジングの平坦な外表面の
少なくとも１つが、制御装置等のその他の装置の収容に
役立つ。この目的のため、ハウジングの直接外側に設け
られるべき装置のためそれに相当する凹部を形成するこ
とかで゛き、それにより、保持部品を更に設ける必要を
なくすることができる。

その上更に、本発明の加熱装置は次のように設計されて
いる。即ち、ハウジングのもう１つの矩形の表面には、
液状熱交換媒体のための入口及び出口が設けられている
。所望に応じ、この外表面には、排気出口及び／又は燃
料入口又は燃焼空気入口を設けることもできる。好適に
は、制御装置等の更に他の装置が位置している外表面と
この平坦な外表面とは直径方向において一致している。

この種の外形は、上記のような加熱装置の自動車への取
付けを容易にする。

本発明の加熱装置の更に他の部面によれば、熱交換器内
の液状熱交換媒体の流れを分散させるため、また熱交換
器の各表面上へ、各表面の加熱されるそれぞれの程度に
応じて上記の流れを指向するため、各じゃま板が熱交換
器の外側に設けられている。液状熱交換媒体用の入口と
出口とが同じ表面に設けられているという事実によって
、本発明の更に進んだ発展では、各じゃま板はまた、熱
交換器の効率を改良するため、できる限り液状熱交換媒
体の流れの経路を長くするように、熱交換器を横断する
よう液状熱交換媒体を指向することに役立つ。

本発明の好適な実施例によれば、入口から液状熱交換媒
体が入った後、液状熱交換媒体の大部分は熱交換器の平
坦な閉塞端の表面に指向されるよう各じゃま板は配置さ
れている。熱交換器の平坦な閉塞端は加熱装置のある点
であって、そこでは、燃焼室から出た高温燃焼ガスが、
熱交換器を吹き払うように出てゆく前に、その流れの方
向を反転すべく偏向する点である。従って、熱交換器の
閉塞端の表面は、最高熱帯域の一つであり、そこでは、
液状熱交換媒体と高温排気ガスとの間に最高の温度差異
が存在し、それにより、この表面は熱交換器の効率に関
しては最も重要である。

好適には、本発明による構造は、液状熱交換媒体の入口
及び出口の設けられていない熱交換器の、ｉｆｉ側面に
は、熱交換器の軸方向に延びているおおむね平行な通路
を形成する各じゃま板が設けられている。これらの構造
の手法は、各じゃま板の形状と七もに、液状熱交換器内
に形成されると考えられるスチームの気泡が出口の方へ
効果的に送られ、それにより、熱交換器における熱交換
を妨げることはなくなる。従って、本発明の熱交換器に
お゛ける各じゃま板は、加熱器における液状熱交換媒体
のいわゆる「強制的通気」を支持する目的に役立つ。

好適には、各じゃま板によって形成される通路の高さ及
び／又は幅は、液の流れを熱の流れに適合させる目的の
もとに流れの抵抗を変化させるように変えることができ
る。その結果、熱交換器の各じゃま板の設計は熱交換器
における液状熱交換媒体は各種の熱の流れを持つ表面と
それ相当の相互関係を持・つようにすることができる。

また、各じゃま板により形成される通路の長さは、それ
ぞれ違うように選ぶことができろう 熱交換器の入口から出口まで１接の流れ去りを防止する
ために、熱交換器における液状熱交換媒体の入口と出口
との隔壁を形成する少なくとも１つのじゃま板が設けら
れる。この薄壁し中ま坂は、四角形の熱交換器の少なく
とも２つの隣接する表面にわたって延びている。従って
、本発明による各じゃま板のそれぞれ対応する構成は、
高熱燃焼ガスから伝熱液への最大に有効な熱の伝達を得
る目的で、熱交換器における伝熱液の経路を最適にする
結果となる。

本発明のこれら及びその他の目的、特徴及び利点は、図
示の目的のみで揚げられた添付の図面と本発明に従う単
一の実施例を参照し、次の記述を読めば更に明白となる
であろう。

〔実施例〕

第１図は、その全体を符号ｌで示される加熱装置を略図
的に図示するものである。該加熱装置は、例えば車両用
補助加熱器として使用される。該加熱装置１は液状燃料
により作動され、混合気を燃焼する燃焼室２を有する。

燃焼室は熱交換器３により囲繞されており、該熱交換器
の内面は燃焼工程の間、燃焼室２により生成された高熱
燃焼ガスにより吹き払われる。熱交換器３は、加熱器Ｗ
１のハウジング４内に収容されており、それにより、自
動車内の冷却液又は水のような液状熱交換媒体５用の流
通空間として使用される隙間が、熱交換器３の外表面と
ハウジング４の内表面との間に形成される。液状熱交換
媒体５はハウジング内へ入口６を経て入り、ハウジング
４から出ロアを経で出てゆく。

第３図及び第４図と第２図を組み合わせて見れば分かる
ように、熱交換器３はおおむね四角形の外形を有し、平
坦な閉塞端８を備えている。第２図における加熱装置１
と熱交換器３の断面図では、排気通路１０を形成する内
部フィン９を熱交換器３が有することが図示されている
。内部フィン９獄大体半径方向内側へ延び、その自由端
１１が、熱交換器３と加熱装置の燃焼室２との中心軸１
２をおおむね表している中心を持つ円の上に位置するよ
うに終わっている。従って、内部フィン９の自由端１１
は、熱交換器３内でおおむね円形の断面を有する内部空
間１３を形成する。内部空間１３は、例えば燃焼管１４
によって形成される燃焼室２を収容する。更に第２図で
見て分かるように、半径方向から見て、内部フィン９は
長さにおいても、厚さにおいてもそれぞれ相違がある。

第２図に図示された熱交換器３の形状から見て分かるよ
うに、閉塞端８の表面積に内部フィン９の表面積を合わ
せると、円形断面を持つ熱交換器の表面積よりも相当大
きく、フィンの表面積は、円形断面を持つ熱交換器より
も１００％以上大きくできる。閉塞端８もまた従来の熱
交換器の球形又は円形の閉塞端に比較して大きい表面積
を有するので、本発明の熱交換器３との相互作用は本質
的に良好な熱伝達を生じ、それにより、熱交換器３の効
率は相当改善されることになる。従って、内部フィン９
によって形成される排気通路は、こうして、以前に可能
であったよりも低い圧力で熱交換器３が作動できる好適
な流通断面を形成する。

第１図及び第２図は更に、おおむね正方形を描く四角形
の外形を持つハウジングを図示している。

その結果、ハウジング４の外側は平坦な表面１５及び１
６と、更に一対の対向する外表面（四角形に描かれた側
面）で番号を示されていないものとを備えている。図示
された例の上部における外表面１５には、受は手段１７
がハウジング４の本体上に直接に形成されており、該受
は手段１７は、詳細には示されていない、例えば、制御
装置１８を受けるためのものである。こうして、制御装
置１８はハウジング４の本体内に直接に取付けられ、そ
れにより、そのような制御装置のための保持又は取付け
のための構成部品は必要がなくなる。

液状熱交換媒体用のハウジング４の入口６及び出ロアは
、外表面１５の反対側にあたる外表面１６に設けられて
いる。排気出口接続及び／又はそれに対応する補給ライ
ン手段及び／又は燃焼ガスもまた外表面１６に設けるこ
とができる。従って、例えば、米国特許Ｎα４．４５６
．１７１　に開示されているように、加熱装置１の取付
けを容易にするように、外部へ通ずる加熱装２１のすべ
ての要素を１側、即ちハウジング４の平坦な外表面に配
置することができる。

第３図乃至第５図は、熱交換器３の外側の８部、即ち液
状交換媒体５がその表面を流れている熱交換器の１側を
図示している。第３図は、入口６の反対側に形成された
入口区域に対する方向と、出口６の反対側に形成された
出口区域に対する方向とから熱交換器３を見た斜視図で
ある。第４図は、第３図に示すものとは反対側、即ち入
口区域１９と出口区域２０の配置されている表面とは反
対側の壁表面を見る方向から熱交換器３を見た図である
。

図面に図示されているとおり、第５図で更に詳細に示さ
れている液状熱交換媒体用の流通経路を形成する熱交換
器の外壁表面上には各種のじゃま＠２１が存在している
。特に、通路２２は、液状熱交換媒体５の流れを誘導す
るための隣接する各対のじゃま板２１０間に形成されて
いる。入口区域１９から出発しく第３及び第５図参照）
、じゃま板２１の設計は次のようになっている。即ち、
入口区域１９を経て入る液状熱交換媒体の流れの主な部
分（たとえば、その約８０％）は熱交換装置３の閉塞端
８へ直接に通過する。液状熱交換媒体の流れの残余の２
０％は熱交換器３の外壁表面へ通過する。かくして、流
れの主な部分は、じゃま板によって形成された相当する
通路を経て熱交換器３の閉塞端８を通過した後はじめて
出口区域２０に到達する。特に、入口区域１９を出発し
て、２１ａとして示されるじゃま板の１つは熱交換器３
（第５図参照）の少なくとも２つの面にわたって延び、
入口区域１９と出口区域２０との間の仕切りを形成し、
それにより、熱媒体が出口区域２０へ直接に到達するこ
とを防止し、その代わりに、熱媒体を閉塞端８及び／又
は熱交換器３の側壁表面＾７最初に流れ当るように強制
する。

第５図の左と右に配置されているじゃま板２１ｂは、熱
交換器３の閉塞端８と区域１９及び２０を有する表面の
両端側にある。これらのじゃま板２１ｂの形状は次のと
おりである。即ち、おおむね相互に、また過熱器の軸方
向に対して平行に延びる通路２２ｂを形成する。図面を
見て分かるように、じゃま板２１．２１ａ及び２１ｂの
幅及び／又は高さは次のように変えられる。即ち、じゃ
ま板２１．２１ａ及び２１ｂによって流才］の抵抗が変
えられるように通路２２及び２２ｂは異なった断面を与
えられることができる。こうして、液状熱交換媒体の流
れは、排気から熱交換器３の各種区域への熱の流れに調
整され得、その結果、熱交換器３内でガスから液状熱交
換媒体への熱の伝達の効率が向上する。

その上さらに、じゃま板２１．２１ａ及び２１ｂは次の
ように形成されている。即ち、熱交換器３を鋳造部品と
して製造するにあたり、全型から鋳造品の最も容易な取
出しを達成することである。

更に、じゃま板２１．２１ａ及び２１ｂの設計及び形状
を参照して図示し説明される実施例に本発明は制限され
るものではな（、本発明が求める目的に合致するその他
の構成、即ち液状熱交換媒体５がら空気及びスチームの
気泡を効果的に取除き、また、液状熱交換媒体の流れを
それへの熱の流れの相違に比例して熱交換器３０表面へ
適合させるという構成を利用することもできる。

更にまた理解すべきことは、平行な通路２２ｂは本質的
にそれぞれ異なる長さであり得ることと、いずれの場合
においても、当業者は、彼らの効果を最適にするように
じゃま板２１．２１ａ及び２１ｂを配列するであろうと
いうことである。じゃま板２１．２１ａ及び２１ｂの寸
法は、各加熱装置１によって要求される出力に関連して
熱交換器３の寸法に本質的に基づいてここに述べられた
寸法とは相違することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る加熱装置によれば、熱
交換器の閉塞端の表面を平面形状に形成したので、閉塞
端での熱交換効率を大幅に向上することができ、更に熱
交換器の外形形状を四角の立体に形成したので、熱交換
器全体での熱交換効率を向上することができると共に、
熱交換器をコンパクトにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る加熱装置の好適な実施例を示す略
図断面図、第２図は、第１図のＩＩ−ＩＩ線に沿う本発
明の加熱装置の略図的断面図、第３図及び第４図は本発
明に係る加熱装置の熱交換装置の斜視図、第５図は、第
３図及び第４図に図示された熱交換器の外表面の配置投
影図である。 １・・・加熱装置、３・・・熱交換器、４・・・ハウジ
ング、８・・・閉塞端、９・・・内部フィン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）内部に燃焼室から出る高熱燃焼ガスの流れを通す
   排気通路を形成する内部フィンを有する熱交換器によっ
   て囲繞される燃焼室を備え、該熱交換器は熱交換器を収
   容するハウジングに設けられた入口及び出口から入り、
   且つ出る伝熱液の流れによってその外側を囲繞されてい
   る加熱装置、特に車両用補助加熱装置において、伝熱液
   用の熱交換器がおおむね四角形の外形を有し、平坦な底
   部を備えていることを特徴とする加熱装置。 （２）前記四角形の外形は方形でることを特徴とする請
   求項第（１）項に記載の加熱装置。 （３）前記熱交換器は、全体として、立方体の形状を有
   することを特徴とする請求項第（２）項に記載の加熱装
   置。 （４）内部排気通路を形成する内部フィンの自由端は熱
   交換器の中心軸によって表される中心を持つ円上におお
   むね配置されていることを特徴とする請求項第（１）乃
   至第（３）項に記載の加熱装置。 （５）前記内部フィンは、それぞれ異なった長さ及び／
   又は厚さを有することを特徴とする請求項第（１）乃至
   第（４）項に記載の加熱装置。 （６）熱交換器を外側から囲繞するハウジングもまた、
   おおむね四角形の、好適には方形の形状を有することを
   特徴とする請求項（１）〜（５）項のいずれかに記載の
   加熱装置。（７）前記四角形のハウジングの平坦な外表
   面のうちの１つは、制御装置のような追加の装置を収容
   するために使用されることを特徴とする請求項第（６）
   項に記載の加熱装置。（８）前記四角形のハウジングの
   その他の平坦な外表面は、伝熱液用の入口及び出口を有
   し、また排気出口及び／又は燃料及び燃焼空気用の入口
   を備えることもできることを特徴とする請求項第（６）
   又は第（７）項に記載の加熱装置。 （９）前記伝熱液用の入口及び出口を有する平坦な外表
   面は、追加装置を収容する外表面とは直径線上で反対側
   にあることを特徴とする請求項第（７）又は第（８）項
   に記載の加熱装置。 （１０）伝熱液の流れにより囲繞されている熱交換器の
   外側には、じゃま板が設けられていることを特徴とする
   請求項（１）〜（９）項のいずれかに記載の加熱装置。 （１１）伝熱液の入口から侵入に引き続き、伝熱液の主
   な部分が熱交換器の底部表面へ誘導されるよう、じゃま
   板が構成されていることを特徴とする請求項第（１０）
   項に記載の加熱装置。 （１２）伝熱液の入口又は出口も設けられていない熱交
   換器の両側面は、熱交換器の軸心方向に延びるおおむね
   平行な通路を形成するじゃま板を有することを特徴とす
   る請求項第（１０）又は第（１１）項に記載の加熱装置
   。 （１３）じゃま板により形成される通路及び高さ及び／
   又は幅は、流れの抵抗を熱の流れに適合させる目的のも
   とに、流れの抵抗を変えるために変化させることができ
   ることを特徴とする請求項第（１０）乃至第（１２）項
   のいずれかに記載の加熱装置。 （１４）少なくとも一枚のじゃま板が、伝熱液の入口と
   出口との間の仕切り壁を形成し、該仕切り壁は、四角形
   の熱交換器の少なくとも２つの隣接する表面にわたって
   延びることを特徴とする請求項第（１０）乃至第（１３
   ）項のいずれかに記載の加熱装置。