JPH03135820A - 排気熱を利用する自動車用暖房装置 - 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） この発明に係る排気熱を利用する自動車用暖房装置は、
ヒートバイブ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＜
）、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、ヒートバイブ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、ヒートバイブの原理を応用した、排気熱を利
用する自動車用暖房装置は、例えば第３図に示す様に構
成される。

この第３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、蒸気送り出し管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３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３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
！！！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、実際の暖房装置を構成する場合には、コンデンサ
１０に空気を送り込む為の送風機８として、速度可変式
のものを使用するが、この様な場合には、コンデンサ１
０の表面温度が一定とすると、送風機８の運転速度によ
り、暖房装置の吹き出し口からの吹き出し空気温度が変
化してしまう。

即ち、表面温度が一定のコンデンサ１０に送り込む空気
の流速を速くした場合には、吹き出し空気の温度が低く
なり、反対に、空気の流速を低くした場合には、吹ぎ出
し空気の温度が高くなりてしまう。

この様に、送風機８の運転速度の変化に対応して、吹き
出し空気の温度が変化すると、乗員に不快感を与える場
合がある為、好ましくない。

又、送風機８の運転速度に応じて、コンデンサ１０での
作動流体の放熱量が変化する為、送風機８の運転速度に
応じた制御を行なわないと、排気熱を利用する自動車用
暖房装置内部の圧力を適性範囲に維持し難くなる。

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、互いに並列に設けられた第一、
第二の排気流路と、第一の排気流路内に設けられた加熱
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、上記ダクト内に空
気を流通させる為の、速度可変式の送風機とから構成さ
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、上記送風機の運転速度を検出する為の検出手段
と、上記コンデンサに送り込まれる作動流体蒸気の温度
を検出する為の蒸気温度センサと、上記検出手段から送
り込まれる信号に基づいて、所定の吹き出し空気温度を
得る為の目標蒸気温度を求める演算手段と、この演算手
段により求められた目標蒸気温度と上記蒸気温度センサ
が求めた作動流体蒸気の温度とを比較する比較手段と、
この比較手段から送り込まれる信号に基づいて、上記排
気流路切換ドアの切り換えと上記仕切弁の開閉とを制御
する制御器とを有する。

そして、この制御器は、目標蒸気温度が上記蒸気温度セ
ンサが求めた作動流体蒸気の温度よりも高い場合に、上
記排気流路切換ドアを上記第一の排気流路に向けて排気
を流す方向に切り換えると共に上記仕切弁を開き、目標
蒸気温度が上記蒸気温度センサが求めた作動流体蒸気の
温度よりも低い場合に、少なくとも上記排気流路切換ド
アを上記第二の排気流路に向けて排気を流す方向に切り
換える。

（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、送風機の運転速度に応じ、蒸気温度セ
ンサが検出する、コンデンサに送り込まれる作動流体蒸
気の温度が、所定の吹き出し空気温度を得る為の目標蒸
気温度に近付く様に、少なくとも排気流路切換ドアの切
り換えを行なう。

この為、上記吹き出し空気温度の変動が少なく抑えられ
、併せて、暖房装置内部の圧力を適性範囲に維持する事
が容易となる。

（実施例） 次に、図面を参照しつつ、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３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。

第１図に於いて２２は、送風機８の運転速度を検出′す
る為の検出手段、２３は蒸気温度センサで、この蒸気温
度センサ２３は、加熱器５で蒸発した作動流体蒸気を凝
縮させ、暖房用の空気を加温する為のコンデンサ１０（
第３図参照）に送り込まれる作動流体蒸気の温度Ｔ２を
検出する。

２４は演算手段で、この演算手段２４は、上記検出手段
２２から送り込まれる信号に基づき、暖房装置の温度調
節器の制御レバー位置等に応じて定まる所定の吹き出し
空気温度を得る為に必要とされる作動流体蒸気の温度で
ある、目標蒸気温度Ｔ１を求める。

２５は比較手段で、この比較手段２５は、上記演算手段
２４により求められた目標蒸気温度Ｔｒと上記蒸気温度
センサ２３が求めた作動流体蒸気の温度Ｔ２とを比較し
、その結果を表わす信号を、次述する制御器２６に送り
出す。

制御器２６は、上記比較手段２５から送り込まれる信号
に基づいて、第一、第二の排気流路３．４の上流側に設
けた排気流路切換ドア７の切り換えと、貯液器１１と加
熱器５（第３図）との間に設けた仕切弁１２の開閉とを
制御する。

即ち、この制御器２６は、目標蒸気温度Ｔ１が、蒸気温
度センサ２３が求めた作動流体蒸気の温度Ｔ２よりも高
い場合（ＴＩ＞７２）に、上記排気流路切換ドア７を、
加熱器５を設けた第一の排気流路３に向けて排気を流す
方向に切り換えると共に、上記仕切弁１２を開く。又、
目標蒸気温度Ｔ１が、上記蒸気温度センサ２３が求めた
作動流体蒸気の温度Ｔ２よりも低い場合（ＴＩ〈Ｔ２）
に、少なくとも上記排気流路切換ドア７を、上記加熱器
５をバイパスさせる為の第二の排気流路４に向けて排気
を流す方向に切り換えると共に、必要とすれば、上記仕
切弁１２を閉じる。

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、コンデンサ１０に通風する為の送風機
８の運転速度に応じ、蒸気温度センサ２３が検出する、
コンデンサ１０に送り込まれる作動流体蒸気の温度Ｔ２
が、所定の吹き出し空気温度を得る為の目標蒸気温度Ｔ
、に近付く様に、排気流路切換ドア７の切り換えと仕切
弁１２の開閉とが行なわれる。

即ち、作動流体蒸気の温度Ｔ２が低く、そのままでは吹
き出し空気の温度が低くなり過ぎる様な場合には、排気
流路切換ドア７を、加熱器５を設けた第一の排気流路３
に向けて排気を流す方向に切り換えると共に、上記仕切
弁１２を開いて、加熱器５で蒸発した作動流体蒸気を、
コンデンサ１０内に送り込み、このコンデンサ１０を通
過する空気の温度を高くする。

反対に、作動流体蒸気の温度Ｔ２が高く、そのままでは
吹き出し空気の温度が高くなり過ぎる様な場合には、排
気流路切換ドア７を、加熱器５をバイパスさせる為の第
二の排気流路４に向けて排気を流す方向に切り換えると
共に、必要とすれば、上記仕切弁１２を閉じて、加熱器
５内に作動流体を送り込まない状態とし、コンデンサ１
０にも作動流体蒸気を送り込まない様にする事で、この
コンデンサ１０を通過する空気の温度を低くする。

この為、暖房装置の吹き出し空気温度の変動が少なく抑
えられ、併せて、暖房装置内部の圧力を適性範囲に維持
する事が容易となる。

尚、作動流体蒸気の温度Ｔ２は、排気流路切換ドア７を
、第二の排気流路４に排気を流す方向に切り換える事の
みで、成る程度低く出来る為、上記温度Ｔ２を低くする
場合には、必ずしも仕切弁１２を閉じる必要はない。

（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、吹き出し空気温度の変
動を少なく抑える事で、乗員に不快感を与える事がなく
なると共に、暖房装置内部の圧力を適性範囲に抑える事
が容易となる為、暖房装置の耐久性が向上する。

【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：検出手段、２３：蒸気
温度センサ、２４：演算手段、２５：比較手段、２６：
制御器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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、互いに並列に設けられた第一、第二
   の排気流路と、第一の排気流路内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、上記ダクト内に空気を
   流通させる為の、速度可変式の送風機とから成る、排気
   熱を利用する自動車用暖房装置に於いて、上記送風機の
   運転速度を検出する為の検出手段と、上記コンデンサに
   送り込まれる作動流体蒸気の温度を検出する為の蒸気温
   度センサと、上記検出手段から送り込まれる信号に基づ
   いて、所定の吹き出し空気温度を得る為の目標蒸気温度
   を求める演算手段と、この演算手段により求められた目
   標蒸気温度と上記蒸気温度センサが求めた作動流体蒸気
   の温度とを比較する比較手段と、この比較手段から送り
   込まれる信号に基づいて、上記排気流路切換ドアの切り
   換えと上記仕切弁の開閉とを制御する制御器とを有し、
   この制御器は、目標蒸気温度が上記蒸気温度センサが求
   めた作動流体蒸気の温度よりも高い場合に、上記排気流
   路切換ドアを上記第一の排気流路に向けて排気を流す方
   向に切り換えると共に上記仕切弁を開き、目標蒸気温度
   が上記蒸気温度センサが求めた作動流体蒸気の温度より
   も低い場合に、少なくとも上記排気流路切換ドアを上記
   第二の排気流路に向けて排気を流す方向に切り換える事
   を特徴とする、排気熱を利用する自動車用暖房装置。