JPH0328017A - 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〕 本発明は、自動車用暖房装置に係り、とくに、ヒートバ
イブ内の作動流体の熱交換作用により排気ガスの熱を利
用して車室内送風通路或いはエンジン冷却水通路内を加
熱する方式の自動車用暖房装置に関する． 〔従来の技術〕 従来より、自動車においては、エンジンの冷却水の熱を
その熱源とする方式の暖房装置が多く使用されている．
しかしながら、この方式の暖房装置では、冷却水全体が
暖まらないと、暖房機能がが発揮されないことから、始
動後暖房が効き始めるまで時間を要した．とくに、寒冷
地では水温がなかなか上昇しないので、暖房の効きが悪
いという不都合を有していた。

最近になって、この問題を解決するため、ヒートパイプ
の一端をエンジンからマフラに到る排気管等の外面（若
しくは内部）に配設し、他端を車室内送風通路の内部に
配設し、排気ガスの熱を利用して暖房を行う方式のカー
ヒータが提案されている．例えば、実開昭６０−１６５
２１０号公報に記載の考案等がある． 〔発明が解決しようとする課題〕 排気ガスの温度は普通３００から６００（”Ｃ）前後と
相当に高温であるので、上記従来例の実開昭６０−１６
５２１０号公報に記載の考案等にあっては、常時ヒート
バイブが排気管等の外面に当接する構造となっているこ
とから、ヒータ使用時にはヒータ本体内の熱交換器（ヒ
ータコア）部で放熱するためヒートパイプ内の作動流体
は凝縮液化して受熱部に戻るのであまり問題はないが、
未使用時にはヒートバイブ内の作動流体は気化するが放
熱しないため、ヒートパイプ内の気・液は飽和状態にな
っても更に熱を受けることとなり、ヒートバイブ内の作
動流体．例えば．一般的な耐熱油（使用温度３５０゜Ｃ
前後）等は急激に劣化（変質）するという不都合があっ
た。また、高温により、ヒートバイプ内の作動流体が過
熱されてパイプ内蒸気圧が異常に高まって危険が生じる
という不都合をも有している。

一方、排気管の内部に、ヒートパイプの受熱部を配設す
る場合にあっては、排ガス中に含まれる化学或分によっ
てバイブの腐蝕が早まる等の問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、一端に受熱部を．他端に放熱部をそれぞれ
有するヒートパイプを設け、受熱部をエンジンからマフ
ラに到るまでの高温部外面に当接可能に配設し、放熱部
を車室内送風通路或いは冷却水通路等の熱交換領域内に
配置している。そして、受熱部を、前記高温部外面側に
付勢するバネ手段を当該両者間に介装するとともに、受
熱部に、当譲受熱部を必要に応じて高温部外面から離間
せしめる受熱部離間手段を装備するという構成を採って
いる。これによって、前述した目的を達威しようとする
ものである． 〔発明の第１実施例〕 以下、本発明の第ｌ実施例を第１図ないし第３図に基づ
いて説明する。

第１図に示す実施例は、一端に受熱部１ａを．他端に放
熱部１ｂをそれぞれ有するヒートバイブｌを備えている
。このヒートバイプ１としては、例えば銅より或る重力
式のものが使用されており、受熱部１ａが放熱部１ｂよ
り下になるように配置されている。即ち、このヒートパ
イプ１の受熱部ｌａは、第２図に示すように下面側が円
弧状に形威され、同図に示すエンジン２０からマフラ（
図示せず）に到るまでの高温部（排気ガス通路）の一部
を威す排気管２の外面に当接し得るように配置されてい
る。また、このヒートバイプｌの放熱部１ｂは、表面積
を広げてその放熱効果を高めるため、Ｗ字状に形威され
、更に、熱交換効率を高めるため、その周囲に放熱用の
プレートフィン１２が多数装備されている．そして、こ
の放熱部１ｂは、■室内送風通路３の内部に配置されて
いる。

また、このヒートパイプ１の中間部には蛇腹状の可撓性
部分が設けられいる。本実施例では、ヒートバイブ１の
内部には、作動流体として一般の耐熱油が密封されてい
る． 前記排気管２の下端部には、バネ手段を係止するための
係止用突起２ａが、外方に向かって且つほぼ水平方向に
突設されている。そして、この係止用突起２ａに、その
一端が係止され他端がヒートバイブｌに係止されたバネ
手段としてのリターンスプリング４が、ヒートパイプ１
と排気管２の間に介装されている。このため、本実施例
では、このリターンスプリング４により、ヒートバイプ
ｌは、常に排気管２の方へ付勢された状態となっている
。

更に、本実施例では、ヒートバイプｌと排気管２の間に
、受熱部離間手段としてのバイメタル５が、介装されて
いる（第２図，第３図参照）。このため、排気管２内の
排気ガスの温度が、ある一定温度，例えば３５０（”Ｃ
）以上になった場合にバイメタル５が第３図（２〉に示
すように、上方に湾曲してヒートバイプ１を排気管２か
ら離間するようになっている。

第１図において、符号６は車室内送風通路３内に配置さ
れた送風用のファンを示す。

次に、本実施例の作用・動作を説明する。

エンジン２０を始動させるとすぐに高温の排気ガスが排
気管２内を流れ、排気管２を介してこの排気ガスの熱が
ヒートバイプ１に伝導され、この熱によりヒートバイブ
ｌの受熱部１ａが加熱されて、受熱部ｌａ内の作動流体
はその熱を吸収して蒸気となる。そして、蒸気となって
昇圧した作動流体は、ヒートバイブｌ内を通って放熱部
ｌｂ内に移動する。放熱部１ｂに移動した作動流体は、
車室内送風通路３内を流れる冷風との間で熱交換を行っ
て凝縮し、液化する．放熱部１ｂにおいて液化した作動
流体は、その自重により受熱部１ａに戻り、再び排気ガ
スの熱により加熱されて上述したサイクルを繰り返す．
このようにして、排気管２から車室内送風通路３内に速
やかに且つ十分に熱が移動する。この熱の移動により、
ファン６により取り込まれた車室内送風通路３内の冷風
は加熱され温風となって図示しない車内に吐出される。

本実施例では、エンジン始動後一定時間が経過して、排
気ガスの温度が３５０（”Ｃ）以上になると、バイメタ
ル５が第３図（２）に示すように上方に湾曲して、ヒー
トパイプｌを排気管２から離間せしめる。このため、排
気ガスからヒートパ・ｆプｌの受熱部１ａへの熱の伝達
は殆どなくなる。

以上説明したように、本第１実施例によると、熱源とし
て排気ガスの熱を使用しているので、エンジン冷機始動
時に、急速暖房を行うことができるとともに、排気ガス
温度がある一定温度を超えた場合、バイメタル５の作用
により排気ガスからヒートパイプ１への熱の移動が殆ど
遮断されるため、ヒートバイプ１内の作動流体の熱によ
る急激な劣化を効果的に防止できるという利点がある。

〔第２実施例〕 次に、本発明の第２実施例を第４図に基づいて説明する
． ここで、前述した第１実施例と同等の構成部材について
は、同一の符号を用いるとともに説明を簡略若しくは省
略するものとする。

この実施例は、前述した第１実施例のバイメタル５に換
えてソレノイド７を受熱部離間手段として使用し、ヒー
トパイプｌ１の放熱部１ｌｂをエンジン冷却水通路８の
拡張部８ａ内に配置した点に特徴を有する。

この実施例は、車室内送風通路３内にラジエターと同様
に構威されたヒータコア（熱交換器）９を配設し、この
ヒータコア９にエンジン冷却水が循環するようになって
いる．そして、このヒータコア９内を循環する水の熱に
より、送風用のファン（ここでは図示せず）により車室
内送風通路３内に取り込まれた冷気を温めて図示しない
車室内に送り込むものである。

第４図において、ヒータコア９の上流側の冷却水道路８
の一部には、ヒートパイプ１ｌの放熱部１ｌｂを収容す
るための前述した所定容積の拡張部８ａが形威されてい
る。そして、この拡張部８ａ内にはヒートバイブ１１の
放熱部１ｌｂが収容されている。この放熱部１ｌｂは、
小型化のため、第１実施例と異なり通常のパイプの先端
が閉塞されて形威されている。この放熱部１ｌｂの周囲
には、放熱用のプレートフィン１２が多数装備され、ま
た、このヒートパイプ１１の中間部が可撓性になってい
る点は第１実施例と同様である。

このヒートパイプｌ１の受熱部１１’ａは、排気管２の
外面に当接可能な状態で装備されている。

この受熱部１１ａは、その先端が排気管２より幾分第４
図の側方に突出した受圧部１１ｃが形或されている。そ
して、この受圧部１１ｃに対向して、ブランジャ７ａを
装備した受熱部離間手段としてのソレノイド７が支持部
材４０を介して取付けられている。

このソレノイド７には、水温スイッチ１３が接続され、
この水温スイッチ１３のオン（ＯＮ）オフ（ＯＦＦ）に
よりソレノイド７のｒＯＮ，「ＯＦＦ，が制御されるよ
うになっている。この水温スイッチｌ３は、実際には、
冷却水通路８の拡張部８ａの上流側に装備され、冷却水
の温度が一定の温度，例えば，８０〔”Ｃ〕に達した時
に作動するようになっている。

ヒートバイプ１１と排気管２の係止用突起２ａとの間に
は、第１実施例と同様にリターンスプリング４が介装さ
れている． 第４図において、符号ｌ４は、電源としてのバンテリを
示す． 以上のように構威された本第２実施例によれば、第１実
施例と同様に、エンジン２０を始動させるとすぐに高温
の排気ガスが排気管２内を流れ、この排気ガスの熱によ
りヒートパイプｌ１の受熱部１１ａが加熱されて、受熱
部１１ａ内の作動流体はその熱を吸収して蒸気となる。

そして、蒸気となって昇圧した作動流体は、ヒートパイ
プ１１内を通って放熱部１ｌｂ内に移動する。放熱部１
ｌｂに移動した作動流体は、冷却水通路８の拡張部８ａ
内の冷却水との間で熱交換を行って凝縮し、液化する。

放熱部１ｌｂにおいて液化した作動流体は、その自重に
より受熱部１１ａに戻り、再び排気ガスの熱により加熱
されて上述したサイクルを繰り返す。このようにして、
排気ガスの熱によりエンジン冷却水が温められる。この
温められた冷却水がヒータコア９内を通過する時、送風
用のファンにより車室内送風通路３内に取り入れられ当
該送風通路３内を通過する冷風との間に熱交換が行われ
、これにより冷風が加熱され温風となって図示しない車
室内に吐出される． そして、一定時間経過後、エンジン冷却水の水温が所定
の設定温度（例えば，８０〔”Ｃ）に達すると、水温ス
イッチが作動してソレノイド７がｒＯＮＪとなり、当該
ソレノイド７のプランジャ７ａが第４図の矢印Ａ方向に
移動し、このプランジャ７ａによりヒートパイプｌ１の
受圧部１１ｃが矢印Ａ方向に押圧され、ヒートパイプ１
１が排気管２から離間する（第４図の二点鎖線Ｐ参照）
。

このため、排気ガスからヒートバイプｌ１の受熱部１１
ａへの熱の伝達は行われなくなり、以後は、通常と同様
ヒータコア９内を通過する高温のエンジン冷却水の熱交
換のみにより暖房が行われる．以上説明したように、本
第２実施例によっても、第ｌ実施例と同様に、エンジン
冷機始動時の急速暖房が可能であり、排気ガスの温度が
ヒートパイプ１１内の作動流体の使用温度に達する前に
エンジン冷却水の水温が設定値に達してヒートパイプ１
１は排気管２から離間せしめられるため、高熱により作
動流体が急激に劣化するのを有効に防止することができ
る。

〔第３実施例〕 本発明の第３実施例を第５図に基づいて説明する。

ここで、前述した第１．第２実施例と同等の構成部材に
ついては、同一の符号を用いるものとする。

この第５図に示す実施例は、一端に受熱部２１ａを．他
端に放熱部２ｌｂをそれぞれ有するヒートバイブ２１を
備えている。このヒートバイプ２１は、受熱部２１ａが
敷熱部２ｌｂより下になるように配置されている．この
ヒートパイプ２１の受熱部２１ａは、第５図に示すよう
に円弧状に形威され、排気管２の外面に当接し得るよう
に配置されている。また、このヒートバイプ２１の放熱
部２ｌｂは、表面積を広げてその放熱効果を高めるため
、Ｗ字状に形成され、更に、熱交換効率を高めるため、
その周囲に放熱用のプレートフィンｌ２が多数装備され
ている。そして、この放熱部２ｌｂは、車室内送風通路
３の内部に配置されている。また、このヒートパイプ２
１の中間部には第１，第２実施例と同様に蛇腹状の可撓
性部分が設けられている． このヒートバイブ２１の受熱部２１ａは、その先端に排
気管２より幾分第５図の左方に突出した受圧部２１ｃが
形威されている．そして、この受圧部２１ｃに対向して
、プランジャ７ａを装備した受熱部離間手段としてのソ
レノイド７が支持部材４０を介して取付けられている。

このソレノイド７には、回路切り換え機能を有するヒー
タスイッチｌ５が接続され、このヒータスイッチｔ５の
オフ（ＯＦＦ）　　・オン（ＯＮ）によりソレノイドの
「ＯＮ」　・　ｒＯＦＦ，が制御されるようになってい
る。

ヒートバイプ２１と排気管２の係止用突起２ａとの間に
は、第１実施例と同様にリターンスプリング４が介装さ
れている。

この図において、符号１６はメーンスイッチを示す．そ
の他の構或は、前述した第ｌ実施例と同一となっている
。

次にこの第３実施例の作用・動作を説明する。

エンジン２０を始動させると、メーンスイッチ１６がｒ
ＯＮＪとなり、ヒータスイッチ１５を「ＯＮコすると、
バッテリｌ４からの電源電流がファン６に流れ、ファン
６が回転して図示しない吸入口を介して送風通路３内に
空気が取り込まれる。

一方、エンジン２０の始動により、すぐに高温の排気ガ
スが排気管２内を流れ、この排気ガスの熱がヒートバイ
ブ２１に伝導され、この熱によりヒートバイブ２１の受
熱部２１ａが加熱されて、受熱部２１ａ内の作動流体は
その熱を吸収して薫気となる。以後、第１実施例と同様
にして、排気管２から送風通路内に速やかに且つ十分に
熱が移動する．この熱の移動により、送風通路３内の冷
風は加熱され温風となって図示しない車室内に吐出され
る。

一方、ヒータ未使用時には、ヒータスイッチｌ５がｒＯ
ＦＦ，となる（該スイッチの接点がソレノイド７側に切
り換え接続される）ため、バッテリ１４からソレノイド
７に電源電流が流れ、ソレノイド７が作動して、前述し
た′ｇｋ２実施例と同様にして、ヒートバイブ２１が排
気管２から離間せしめられる．このため、排気ガスから
ヒートバイブ２１の受熱部２１ａへの熱の伝達は殆どな
くなる。

以上説明した本第３実施例によっても、エンジン冷機始
動時の急速暖房が可能であり、ヒータ未使用時には、ソ
レノイド７が作動して、ヒートパイプ２１が排気管２か
ら離間せしめられるため、高熱によりヒートバイプ２１
内の作動流体が急激に劣化するのを有効に回避できる。

〔発明の効果〕

本発明は、以上のように構威され機能するので、これに
よると、ヒートパイプと高温部外面との間に介装された
バネ手段の作用により必要な場合にヒートバイブの受熱
部を高温部外面に当接せしめることができ、これにより
排気ガスの熱により車室内送風通路或いは冷却水通路等
の熱交換領域内を急速に加熱することができ、また、受
熱部離間手段の作用によりヒータ未使用時，水温上昇時
，排気ガス温度異常上昇時等の必要な場合に、受熱部を
高温部外面から離間せしめることができる。

これがため、従来と同様の急速暖房機能を維持しつつ、
高熱によるヒートバイプ内の作動流体の急激な劣化を有
効に防止することができるという従来にない優れた自動
車用暖房装置を提供することができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成を示す説明図、第２
図は第１図の■一■線に沿って見た受熱部の近傍を示す
説明図、第３図は第１図の動作説明図であり、この内第
３図（１）はヒータ使用時を示し、同図（２）はヒータ
未使用時を示す説明図、第４図は本発明の第２実施例の
構戒を示す説明図、第５図は本発明の第３実施例の構威
を示す説明図である。 １・・・・・・ヒートパイプ、ｌａ・・・・・・受熱部
、ｌｂ・・・・・・放熱部、２・・・・・・高温部を構
或する排気管、３・・・・・・車室内送風通路、４・・
・・・・バネ手段としてのリターンスプリング、５・・
・・・・受熱部離間手段としてのバイメタル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、一端に受熱部を、他端に放熱部をそれぞれ有し
   、且つその一部が可撓性に形成されたヒートパイプを設
   け、前記受熱部をエンジンからマフラに到るまでの高温
   部外面に当接可能に配設し、放熱部を車室内送風通路或
   いは冷却水通路等の熱交換領域内に配置し、前記受熱部
   を、前記高温部外面側に付勢するバネ手段を当該両者間
   に介装するとともに、前記受熱部に、当該受熱部を必要
   に応じて前記高温部外面から離間せしめる受熱部離間手
   段を装備したことを特徴とする自動車用暖房装置。