JPH031600B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジンの排気熱を熱媒体を充填し
た閉管路を介して熱需要部に供給するようにした
排熱回収装置の改良に関する。

従来のこの種の排熱回収装置を利用した自動車
用暖房装置として例えば第１図にしめすようなも
のがある（実開昭56−140705号に開示）。図にお
いて、エンジンの排気通路１に介装した回収側熱
交換器２と、エンジン冷却水を図示しないヒータ
コアに導く熱需要部３に介装した伝熱側熱交換器
４とが閉管路５で連結されている。該閉管路５内
には熱媒体として例えば過熱蒸気が封入され、モ
ータ６で駆動されるフアン７により閉管路５内を
循環する。

閉管路５内を循環する蒸気は、回収側熱交換器
２で回収したエンジン排気熱を伝熱側熱交換器４
から熱需要部３を流れる冷却水（ヒータ水）に伝
熱して供給する。こうして熱需要部３からヒータ
コアに流れる上記冷却水に排気熱を与えて加熱す
ることによりヒータコアにて熱交換して車室内に
送風される温風温度を上昇させて暖房効率を高め
るようになつている。

ここで、閉管路５内の熱媒体の圧力を制御する
手段が次のように構成されている。即ち、閉管路
５には圧力スイツチ８及び温度スイツチとしての
熱電対９が設けられ、これらスイツチからの信号
はコントローラ１０に入力される。コントローラ
１０はこれらに基づいて閉管路５内の蒸気圧力が
異常上昇したことを検出した時は閉管路５に介装
されたパージ弁１１を開弁駆動して熱媒体の一部
を排出して圧力を降下させ、又、該パージ弁１１
による熱媒体の排出後に同じく閉管路５に装着さ
れた噴射弁１２を駆動させて閉管路５内に熱媒体
を補給し、熱媒体量を調整するようになつてい
る。

しかしながら、このような従来装置にあつて
は、閉管路５内の圧力調整のためパージ弁及び噴
射弁によつて閉管路内の熱媒体を出し入れして制
御しなければならず、供給用の熱媒体を常時用意
しておく必要があり、又、外部に排出するため安
全な熱媒体しか使用できないという問題があつ
た。

本発明はこのような従来の問題点に鑑み為され
たもので、閉管路の圧力過昇時に伝熱側熱交換器
が介装される熱需要部を流れる流体の流量を一時
的に増大させる流量制御手段を設ける構成とし
て、従来の問題点を解決した排熱回収装置の熱媒
体圧力制御装置を提供することを目的とする。

但し、以下の図で従来と同一の構成要素には同
一符号を付して説明する。

以下に本発明を図示実施例に基づいて説明す
る。一実施例を示す第２図において、エンジン排
気通路１に回収側熱交換器２を、ヒータコアにエ
ンジン冷却水を供給する熱需要部３に伝熱側交換
器４を介装し、これらを閉管路５によつて連結し
ていることは従来と同様である。該閉管路５内に
は熱媒体としての水を封入してあり、回収側熱交
換器２で排気熱を吸収して蒸気となつて伝導側熱
交換器４に供給され、ここで、エンジン冷却水に
熱を与えて凝縮水となつた後回収側熱交換器２に
戻される。即ち、該閉管路５はループ型熱サイフ
オン式ヒートパイプとして機能し、自然循環する
ため、第１図に示した熱媒体循環用のモータ、フ
アンは不要となる。但し、本発明はこのことは直
接拘わりなく、過熱蒸気を封入した強制循環式の
閉管路にも適用できる。

又、閉管路５には回収側熱交換器２の上流側部
分に圧力スイツチ８及び熱電対９を設けると共に
回収側熱交換器２の下流部分に電磁開閉弁１３を
設ける。

ここに、本発明では閉管路５内の熱媒体圧力の
過昇時に熱需要部３への流体流量を一時的に増量
させる手段を次のようにして設ける。即ち、本実
施例では、熱需要部３上流側のエンジン冷却水通
路２１にモータ２２で駆動されるフアン２３を介
設する。但し、モータ２２の代りにエンジンを動
力源として用いてもよい。

一方、熱需要部３下流側のエンジン冷却水通路
を２本に分岐させヒータコアを経由する主通路２
４と、ヒータコアをバイパスして冷却水を放熱さ
せるバイパス通路２５とを設けると共に、バイパ
ス通路２５に開閉弁２６を介設する。

そして、前記圧力スイツチ８及び熱電対９から
の信号を入力するコントローラ２７を設け、該コ
ントローラ２７によりモータ２２、開閉弁２６及
び電磁開閉弁１３を次のように制御する。即ち、
今、回収側熱交換器２によつて排気から回収され
る熱量が大きく、閉管路５内の蒸気圧力がある設
定値を越え、あるいは、過熱蒸気となつて所定温
度以上に増大するとこれを圧力スイツチ８や熱電
対９により検出し、コントローラ２７の出力によ
りモータ２２を駆動させてフアン２３を回転させ
ると共に、常閉の開閉弁２６をアクチユエータ等
を介して開き、常開の電磁開閉弁１３を閉じる。

この結果フアン２３の回転により熱需要部３へ
の冷却水流量が増大して伝熱側熱交換器４からエ
ンジン冷却水への熱伝導率hwが大きくなるため、
該熱交換器４内の蒸気から冷却水への熱通過率Ｋ
が増大する。

特に、この場合、熱通過率Ｋは熱需要部３側の
熱伝導率hwが支配的に作用するためhwの上昇に
よつてＫも大きく増大する。

したがつて熱需要部３内の冷却水温度Twと伝
熱側熱交換器４内の蒸気温度Tvの温度差が同一
であれば熱需要部３への移動熱量ｑは、 ｑ＝ｋ（Tv−Tw） で示されるように熱通過率Ｋの上昇分だけ移動熱
量ｑが増大し蒸気の凝縮量が増大するため蒸気圧
力を下げることができるのである。

又、フアン２３の始動と同時に閉管路５の電磁
開閉弁１３が閉じ該電磁開閉弁１３上流側に凝縮
水を溜めることにより回収側熱交換器２への凝縮
水の供給が停止するため、蒸気の発生が停止して
閉管路５内の圧力が減少する。詳細には、電磁開
閉弁１３を閉じ、伝熱側熱交換器４で冷却された
凝縮水の回収側熱交換器２への供給が停止する
と、当初はそれまで回収側熱交換器２内に残存す
る水分が高温状態で充分に過熱さて飽和またはそ
れに近い状態にまで蒸発が促進されるため一時的
に蒸気圧力が上昇する。しかしこの蒸気が伝熱側
熱交換器４で冷却されて凝縮水となれば前記した
如く蒸気量が減少して蒸気圧力が下げられる。

即ち、最終的には、電磁開閉弁１３を閉じれば
閉管路５内の蒸気圧力を下げられるのであるが、
一時的に圧力上昇した蒸気が伝熱側熱交換器４の
通常の熱交換能力では、速やかに冷却されず圧力
低下に時間がかかるため、耐久性等の面で問題を
生じる。

ところが、本発明では、熱需要部３への冷却水
流量を増大させることにより前記した如く、伝熱
側熱交換器４の熱交換能力を高めて前記圧力上昇
した蒸気を速やかに冷却して凝縮させることによ
り蒸気圧力を迅速に低下させることができるので
ある。

一方、このように熱需要部３の冷却水流量を増
大させることにより、伝熱側熱交換器４から冷却
水へ回収される熱量は増大するが、開閉弁２６も
同時に開かれるため、バイパス通路２５が開通し
て熱回収した冷却水がヒータコアを経由する主通
路２４とバイパス通路２５との双方に流れるため
主通路２４への冷却水流量を通常と同程度とする
ことができ、これによりヒータコアへの熱供給過
剰が避けられ該ヒータコアと熱交換する温風の過
熱を防止でき、安定した快適暖房を維持できる。

尚、伝熱側熱交換器をバイパスするバイパス通
路及び該バイパス通路を開閉する開閉弁を設け、
冷却水増大時にはバイパス通路も開通させて伝熱
側熱交換器によつて熱回収した冷却水とバイパス
通路で放熱冷却させた冷却水を混合させてヒータ
コアに導くようにして温風の過熱を防止する構成
としてもよい。かかる制御より蒸気圧力、温度が
ある程度以下に下がると、コントローラ２７によ
りモータ２３の駆動を停止すると共に電磁開閉弁
１３を開、開閉弁２６を閉として通常状態に戻し
て、蒸気圧力、温度を上昇させる。このように閉
管路５内の熱媒体圧力を外部への熱媒体の出し入
れなく調整制御できるため、熱媒体を補給する必
要なく、又、熱媒体として有機体等外部へ排出で
きないものを使用することができる。

第３図は本発明の別の実施例を示す。図におい
て閉管路５は前記第２図の実施例と同様に構成さ
れており、圧力スイツチ８、熱電対９及び電磁開
閉弁１３も同様に設けられる。伝熱側熱交換器４
が介装される熱需要部３上流側のエンジン冷却水
通路３１にプランジヤ３２を備えてアキユームレ
ータ３３及び該アキユームレータ３３をバイパス
するバイパス通路３４を設ける。バイパス通路３
４には、開閉弁３５を介設し、アキユームレータ
３３の入口及び出口にも夫々開閉弁３６，３７を
介設する。

そして、これら開閉弁３５，３６，３７、前記
電磁開閉弁１３及び熱需要部３下流側のヒータコ
アのバイパス通路２５に介装される開閉弁２６並
びにプランジヤ３２を、圧力スイツチ８、熱電対
９からの信号に基づき、コントローラ３８により
次のように制御する。通常時は、開閉弁３６，３
７は閉、開閉弁３５を開とし、一方、電磁開閉弁
１３を開、開閉弁２６を閉とする。又、プランジ
ヤ３２はアキユームレータ３３から押し上げられ
た位置に保持しておく。従つて、冷却水は専ら、
通路３４を通つて熱需要部３へ供給され、その全
量が主通路２４を介してヒータコアに供給される
ことにより通常の暖房制御が行なわれる。一方、
閉管路５内の蒸気圧力又は温度が、各設定値より
高くなると、圧力スイツチ８又は熱電対の信号に
基づいてコントローラ３８が開閉弁３６を閉、開
閉弁３７を開とすると共に、プランジヤ３２を図
示しないアクチユエータを介して駆動させて押し
下げ、アキユームレータ３３内に貯えられた冷却
水を出口から押し出す。一方、通路３４の開閉弁
３５は開に保持され、通路３４には通常通り冷却
水が流れるため、熱需要部３の冷却水流量は、ア
キユームレータ３３から押し出された分だけ増量
する。このため、前記実施例同様伝熱側熱交換器
４の凝縮能力が増大して閉管路５内の蒸気量が減
少し圧力を下げることができる。

又、これと同時に閉管路５内に介装した開閉弁
１３が閉とされることにより前記実施例同様、一
時的な蒸気圧力の上昇を前記アキユームレータ３
３からの冷却水流量増量制御により速やかに低下
させることができると共にその後は、蒸気発生量
の減少により圧力を下げることができる。

次に、かかる制御により蒸気圧力、温度がある
程度以下に低下した時はこれを検出する圧力スイ
ツチ８、熱伝対９からの信号に基づいてコントロ
ーラ３８は開閉弁３５、３７を閉、開閉弁３６を
開とすると同時にプランジヤ３２を図示上方に駆
動させ、もつてアキユームレータ３３に入口から
冷却水を吸引導入して貯える。

尚、第４図に示すように、アキユームレータ３
３のバイパス通路を省略し、通常時はアキユーム
レータ３３の入口及び出口に設けられる開閉弁４
１，４２を開とし、蒸気圧力、温度の過昇時に開
閉弁４１を閉、開閉弁４２を開としてプランジヤ
３２を押し下げ、アキユームレータ３３に冷却水
を貯える時は開閉弁４１を開、開閉弁４２を閉と
してプランジヤ３２にを押し下げる構成としても
よい。

そして、これらプランジヤ或いはダイアフラム
等を用いたポンプ式の流量増量手段を設ければモ
ータ等の立ち上り時間による応答遅れが解消さ
れ、熱媒体流量をステツプ的に増大させて特に緊
急時においても迅速に蒸気圧力を低下させること
ができる。

以上説明したように、本発明によれば熱需要部
流体の流れを一時的に増大させることにより、伝
熱側熱交換器と熱需要部流体との熱交換率を増大
させ、もつて閉管路内の熱媒体圧力の過昇を抑制
する構成としたため閉管路内の熱媒体圧力を熱媒
体の出入れなしに抑制することができ、熱媒体の
補給が不要となり、又、熱媒体として有機流体の
ように外部に漏洩できない物質を用いることもで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の排熱回収装置の一例を示す構成
図、第２図は本発明の一実施例を示す構成図、第
３図は本発明の第二の実施例を示す構成図、第４
図は該第二実施例の一部を変更した第三実施例の
要部を示す構成図である。 １……排気通路、２……回収側熱交換器、３…
…熱需要部、４……伝熱側熱交換器、５……閉管
路、８……圧力スイツチ、９……熱電対、２１，
３１……エンジン冷却水通路、２２……モータ、
２３……フアン、２７，３８……コントローラ、
３２……プランジヤ、３３……アキユームレー
タ、３４……通路、３５，３６，３７，４１，４
２……開閉弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの排気通路内に介装される回収側熱
   交換器と、被加熱流体が流通する熱需要部に介装
   される伝熱側熱交換器とを連結して閉管路を形成
   し、該閉管路に封入した熱媒体を循環させること
   により回収側熱交換器から回収した排気熱を伝熱
   側熱交換器から熱需要部に供給して被加熱流体を
   加熱するようにした排熱回収装置において、閉管
   路内の熱媒体圧力を検出する手段と、該検出手段
   からの信号に基づき、熱媒体圧力の過昇時に熱需
   要部を流れる被加熱流体の流量を一時的に増大さ
   せる流量制御手段とを設けて構成したことを特徴
   とする排熱回収装置の熱媒体圧力制御装置。