JPH027217Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、内燃機関の排気管内を流れる排気ガ
スの熱を吸収する吸熱装置に係り、特に吸熱量を
増大させることができる吸熱装置に関する。

〔従来の技術〕 内燃機関の排気管内を流れる排気ガスの熱を吸
収する吸熱装置として、本出願人はさきに実願昭
60−10546号において、第４図に示すように先端
閉塞の筒状をなすヒートパイプ１の吸熱部２を内
燃機関の排気管３内に軸心を同一にして配置し、
かつ吸熱部２の外周面に、矢印Ｇで示す排気ガス
の流れ方向に対し平行なフイン４を放射状に配置
した装置を提案した。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところが、この種の従来の吸熱装置において
は、フイン４が排気ガスの流れ方向Ｇに対して平
行に取付けられているため、排気ガスがフイン４
に強く当たらず、充分な熱伝達が得られず吸熱量
が不足するという問題がある。

また、ヒートパイプ１内に作動液として水等の
凍結し易い流体を封入した場合には、凍結による
作動液の体積膨張によつて吸熱部２が破壊される
おそれがある。

本考案はかかる現況に鑑みなされたもので、排
気ガスとの熱交換効率を向上させて吸熱量の増大
を図ることができるとともに、万一作動液が吸熱
部内で凍結した場合でも、吸熱部の破壊を有効に
防止することができる吸熱装置を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、ヒートパイプの吸熱部の外周面に、
螺旋状をなすスパイラルフインを巻回固定し、か
つスパイラルフインの各ターンの外縁部に、吸熱
部の軸周りに順次位置ずれし全体として螺旋溝状
をなす切欠きをそれぞれ設け、もつて排気ガスを
スパイラルフインにそつて螺旋状に流して吸熱量
の増大を図るとともに、吸熱部をスパイラルフイ
ンで外周側から保持して作動液の凍結に伴う吸熱
部の破壊耐力を向上させるようにしたことを特徴
とする。

〔実施例〕

以下、本考案の一実施例を第１図ないし第３図
を参照して説明する。

図において、１１は内部に作動液（図示せず）
が封入されたヒートパイプであり、このヒートパ
イプ１１は、第３図に示すように熱の吸収を行な
う吸熱部１２と、熱を放出する放熱部１３と、前
記吸熱部１２で加熱された作動液を放熱部１３に
導く作動液上昇管１４と、放熱部１３で冷却され
た作動液を溜める作動液溜め１５と、作動液溜め
１５に貯留された冷却作動液を前記吸熱部１２に
戻す作動液戻り管１６とを備えており、作動液戻
り管１６には、作動液の吸熱部１２への戻り量を
制御する制御バルブ１７が設置され、また前記吸
熱部１２と作動液上昇管１４とは、ベローズ１８
を介して連結されている。

前記吸熱部１２は、第１図および第２図に示す
ように先端閉塞の円筒状をなしており、この吸熱
部１２は、自動車用エンジンの排気管１９内に軸
線を同一にして配置されている。

この吸熱部１２の外周面には、螺旋状をなすス
パイラルフイン２０が所定のピツチで巻回され、
例えばろう付け等により吸熱部１２に固定されて
いる。そして、スパイラルフイン２０を吸熱部１
２の外周面に巻回固定することにより、吸熱部１
２の膨張に対する押え力が増大し、万一作動液が
吸熱部１２内で凍結した場合でも、吸熱部１２の
破壊を有効に防止できるようになつている。

前記スパイラルフイン２０の各ターンの周縁部
には、第２図に示すように周方向に等間隔で例え
ば４個のＶ状切欠き２１がそれぞれ設けられ、か
つ各ターンの切欠き２１は、第１図に示すように
吸熱部１２の軸周りに順次位置ずれしており、こ
れにより、各ターンの切欠き２１によつて例えば
スパイラルフイン２０とは逆巻きの一連の螺旋溝
２２が構成されるようになつている。そして、こ
の螺旋溝２２により、排気管１９内を矢印Ｇ方向
に流れる排気ガスがスパイラルフイン２０の各タ
ーンに当たりつつそれに沿つて螺旋状に流れ、ス
パイラルフイン２０に接触して充分な吸熱量が得
られるようになつている。すなわち、切欠き２１
の部分を通つて排気管１９の長手方向に流れる排
気ガスは、次のターンの切欠き２１の位置が少し
ずれていることにより、次のターンの切欠き２１
の片側の縁部にあるスパイラルフイン２０の面に
衝突し、乱流となつてスパイラルフインによく熱
を伝える。

一方、ヒートパイプ１１の放熱部１３は、第３
図に示すように作動液溜め１５から立上がる作動
液凝縮管１３ａと、この作動液凝縮管１３ａに装
着された多数枚の放熱フイン１３ｂとを備えてお
り、この放熱部１３は、図示しない自動車の室内
に暖気を供給して暖房を行なうエアダクト２３内
に前記作動液溜め１５とともに設置され、矢印Ａ
方向に流れる空気を放熱により加熱するようにな
つている。そして、放熱により凝縮した作動液
は、作動液凝縮管１３ａ内を流下して作動液溜め
１５の底部に貯留され、さらに作動液戻り管１６
を介して前記吸熱部１２に戻される。

前記作動液溜め１５は、その底部が中央部に向
かつて下り勾配をなす形状をなしており、その最
下端部に作動液戻り管１６の上端部が接続されて
いる。そしてこれにより、凝縮した作動液のみを
効率的に作動液戻り管１６に導くことができるよ
うになつている。

次に作用について説明する。

図示しない自動車のエンジンを起動すると、そ
の排気ガスは、排気管１９内を矢印Ｇ方向に流
れ、吸熱部１２部分では、螺旋溝２２とスパイラ
ルフイン２０の外周とを伝わつて流れることにな
る。

螺旋溝２２内を流れる排気ガスは、スパイラル
フイン２０の各ターンの切欠き２１が軸まわりに
順次位置ずれしているので、既述のように階段状
に順次突き出ているフイン端部２１ａに当たり、
各ターンの巻き方向に沿つて第１図中下方に強制
的に流される。また、反対側のフイン端部２１ｂ
では、前記排気ガスの強制流により負圧状態とな
り、ターン間の排気ガスを第１図中下方に引張る
ことになる。

しかして、フイン端部２１ａ，２１ｂで起こる
排気ガスの螺旋方向への強制的な流れの相乗効果
により、排気ガスは螺旋方向にスパイラルフイン
２０と強く接触しながら流れることになる。そし
てこれにより、充分な吸熱量が得られる。

また排気ガスは、スパイラルフイン２０の角部
（切欠き２１の両フイン端部２１ａ，２１ｂおよ
び各ターンの外周縁）に充分当たるため、熱の伝
達をより高めることができる。

ところで、第１図においては、スパイラルフイ
ン２０が左巻きとなつているのに対し螺旋溝２２
は右巻きとなつており、その巻き方向が相互に逆
向きとなつている。

ここで、例えば螺旋溝２２をスパイラルフイン
２０と同様左巻きとした場合には、螺旋溝２２内
を流れる排気ガスは、切欠き２１のフイン端部２
１ｂに順次当接することになる。そして、フイン
端部２１ｂに当接した排気ガスは、スパイラルフ
イン２０の巻き方向に沿つて各ターン間を第１図
において下方に流れることになるが、直下に切欠
き２１があるのでこの切欠き２１を通つて軸方向
に流れ、したがつて、スパイラルフイン２０に沿
つて螺旋状に流れる排気ガス量に比較し、螺旋溝
２２内をストレートに流れる排気ガス量の方が多
くなる。

ヒートパイプ１１の吸熱部１２での吸熱により
昇温気化した作動液は、吸熱部１２の軸心部を通
り、さらに作動液上昇管１４および作動液溜め１
５を通つて放熱部１３の作動液凝縮管１３ａ内に
導かれる。

作動液凝縮管１３ａの外周部は、エアダクト２
３内を流れる空気により冷却されるので、作動液
凝縮管１３ａ内の気化作動液は凝縮して液化し、
液化作動液は、その自重により作動液凝縮管１３
ａ内をその内周面にそつて流下し、作動液溜め１
５の底部に貯留される。

作動液溜め１５の底部に貯留された液化作動液
は、制御バルブ１７で設定された流量で作動液戻
り管１６内を流れ、吸熱部１２の内周面に沿つて
流れてその先端まで導かれる。

以上の動作が繰返されて排気管１９内の排気ガ
スの熱がエアダクト２３内の空気に伝達され、昇
温空気となつて自動車の室内に供給されて室内暖
房が行なわれる。

ところで、放熱部１３で液化した作動液の吸熱
部１２への戻り量は、作動液戻り管１６に設けた
制御バルブ１７の開度制御により調節される。例
えば制御バルブ１７を小開度にすれば、吸熱部１
２への作動液の戻り量が少なくなり、したがつて
吸熱部１２から放熱部１３に供給される作動液の
量も少なくなつて放熱量が小さくなる。逆に制御
バルブ１７を大開度とすれば、吸熱部１２への作
動液の戻り量が多くなり、したがつて吸熱部１２
から放熱部１３に供給される作動液の量も多くな
つて大きな放熱量が得られる。

以上のように、吸熱部１２にスパイラルフイン
２０を巻回固定し、このスパイラルフイン２０に
螺旋溝２２を設けるようにしているので、排気管
１９内を流れる排気ガスを、スパイラルフイン２
０に強く当てて各ターン間を螺旋状に流すことが
でき、熱吸収を大幅に向上させることができる。
また排気ガスは、熱伝導のよいフイン端部２１
ａ，２１ｂおよびスパイラルフイン２０の周縁に
強く当たるので、熱吸収をより増大させることが
できる。このため、車内暖戻用の吸熱装置として
用いる場合には、短時間で車室内を快適温度まで
昇温させることができる。

また、吸熱部１２は、スパイラルフイン２０に
より外周面側から拘束されているので、万一作動
液が吸熱部１２内で凍結して体積が膨張した場合
でも、ヒートパイプ１１の破壊を有効に防止でき
る。のみならず、ヒートパイプ１１の肉厚を薄く
できるので、熱交換効率を向上させることができ
る。

また、吸熱部１２と作動液上昇管１４との間に
はベローズ１８が配されているので、走行時の排
気管１９の振動を有効に吸収でき、また熱膨張も
吸収できる。

なお、前記実施例は、自動車用暖房装置に適用
する場合であるが、本考案は各種の用途に利用で
きる。

また、前記実施例では、スパイラルフイン２０
を吸熱部１２にろう付けし、また螺旋溝２２をＶ
形切欠き２１で構成しスパイラルフイン２０の周
方向に４箇所設けてあるが、スパイラルフイン２
０を吸熱部１２に単に巻回しておくだけでもよ
く、また螺旋溝２２をＵ形切欠き等で構成しても
よくその数も制限がない。また、スパイラルフイ
ン２０の周縁を鋸刃状にしてもよい。さらにま
た、吸熱部２は、第１図に示す方向と逆向きにし
てもよい。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案はヒートパイプの
吸熱部の外周面に、螺旋状をなすスパイラルフイ
ンを巻回し、かつスパイラルフインの各ターンの
外縁部に、吸熱部の軸回りに順次位置ずれし全体
として螺旋溝状をなす切欠きをそれぞれ設けてい
るので、排気ガスをスパイラルフインに沿つて螺
旋状に流して吸熱量の増大を図ることができる。
また、排気ガスが切欠きの端部およびスパイラル
フインの周縁部に強く当たるので、より大きな吸
熱量が得られる。

また、吸熱部がスパイラルフインにより補強さ
れるので、作動液が凍結した場合でもヒートパイ
プの破壊を防止できるとともに、スパイラルフイ
ンで補強された分だけヒートパイプの肉厚を薄く
できるので、熱交換効率を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す部分断面図、
第２図は吸熱部およびスパイラルフインを第１図
の右方から見た説明図、第３図は本考案に係る吸
熱装置を車内暖房装置に適用した例を示す全体構
成図、第４図は従来の吸熱装置を示す部分断面図
である。 １１……ヒートパイプ、１２……吸熱部、１３
……放熱部、１８……ベローズ、１９……排気
管、２０……スパイラルフイン、２１……切欠
き、２１ａ，２１ｂ……フイン端部、２２……螺
旋溝、２３……エアダクト。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 先端閉塞の筒状をなすヒートパイプの吸熱部
   を、内燃機関の排気管内にその延在方向に倣つ
   て配置し、排気管内を流れる排気ガスと吸熱部
   内の作動液との熱交換により作動液を加熱する
   吸熱装置において、前記吸熱部の外周面に、螺
   旋状をなすスパイラルフインを巻回し、かつス
   パイラルフインの各ターンの外縁部に、吸熱部
   の軸周りに順次位置ずれし全体として螺旋溝状
   をなす切欠きをそれぞれ設けたことを特徴とす
   る吸熱装置。 ２ ヒートパイプの放熱部は、自動車の室内空調
   に用いるエアダクト内に配されていることを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   吸熱装置。 ３ ヒートパイプの吸熱部と放熱部とは、ベロー
   ズを介して接続されていることを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第２項記載の吸熱装置。 ４ スパイラルフインの巻き方向と各切欠きによ
   り構成される螺旋溝の巻き方向とを逆向きとし
   たことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第
   １項、第２項または第３項記載の吸熱装置。