JPH0440969Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） 本考案は自動車等の排熱を用いる室内暖房装置
に係り、特にヒートパイプを用いる排気ガスの排
熱により暖房するようにした室内暖房装置に関す
る。

（従来の技術） 従来、自動車のエンジン排気ガスの熱を利用し
て自動車内の暖房を行なうようにした室内暖房装
置としては、エンジンの排気管内にヒートパイプ
の受熱部を配置するとともに、暖房用エアダクト
内にヒートパイプの放熱部を配置し、放熱部の底
部には作動液を受熱部に戻す作動液戻り管を設
け、この戻り管に制御弁を挿入し、排気ガスの熱
をヒートパイプを用いてエアダクト内の空気に伝
えるようにしたものが知られている（実開昭63−
154312号公報）。

（考案が解決しようとする課題） この形式のヒートパイプ式暖房装置では、エア
ダクト内に空気加熱手段としてエンジン冷却水を
利用するヒータコアを付設した場合、その内部を
流れる温水がエンジンの過熱によつて過度に上昇
したりすることによつて、暖房用空気が過熱され
ヒートパイプが異常作動した場合の対策が講じら
れていない。

本考案は上述の問題点を解決するためになされ
たもので、その主目的は、ヒートパイプやヒータ
コアの過熱およびそれによる暖房空気温の過度の
上昇を未然に防ぐことにある。

〔考案の構成〕

（課題を解決するための手段） 本考案による室内暖房装置は、排気管内に配置
され、排気管内を流れる排気の排熱により内部の
作動流体が過熱されるヒートパイプの受熱部と、
暖房用エアダクト内に配したヒートパイプの放熱
部と、前記受熱部で加熱されて蒸発した作動流体
をヒートパイプの放熱部に導く蒸気通路管とを有
するヒートパイプを備え、暖房用エアクダト内に
は、さらに温水によるヒータコアと送風フアンと
を設け、放熱部と蒸気通路管の途中部分とを作動
液戻り管により接続し、この作動液戻り管に制御
弁を設けてなる室内暖房装置であつて、排気管に
前記受熱部をバイパスする側路を設けるととも
に、受熱部と側路への排気の流通を制御するダン
パを設け、このダンパには、作動時に、側路を閉
じて受熱部へ排気を流しかつ非作動時に側路を開
いて受熱部への排気の流通を阻止するようにダン
パを駆動するアクチユエータを連結し、一方、ヒ
ートパイプの作動流体の蒸気温度が所定温を超え
た時に電気接点を開く蒸気温センサ、前記ヒータ
コアを流れる温水の温度が所定温を超えた時に電
気接点を開く水温センサ、および暖房用エアクダ
トの吐気温が所定値を超えた時に電気接点を開く
吐気温センサを設け、これらのセンサの電気接点
を、送風フアンの作動接点に対し直列に、また前
記アクチユエータの作動結線と前記制御弁開放の
ための作動結線のうちの少なくともアクチユエー
タの作動結線に対し直列に接続して制御回路を構
成したことを特徴とする。

（作用） 本考案では、前記構成により、通常はヒートパ
イプの蒸気温センサ、ヒータコアの水温センサが
閉じているので、排気管のダンパのアクチユエー
タの結線および作動液戻り管の制御弁の結線を含
む回路が前記センサを介して閉路されており、ア
クチユエータは排気管ダンパをヒートパイプ受熱
部へ排気を流すように切換えるので、ヒートパイ
プ受熱部が加熱されて作動流体は蒸発して放熱部
へ熱を搬送し、また放熱部で凝縮した作動液は制
御弁が開いているため作動液戻り管を通つて受熱
部へ戻される。また、送風フアンの回路も閉じて
送風フアンが作動し、暖房が行われる。

ヒートパイプまたはヒータコアの少なくとも一
方または暖房空気が過熱状態になると、ヒートパ
イプ蒸気温センサまたはヒータコア水温センサま
たは吐気温センサにおいて回路がしや断され、ア
クチユエータは非作動となり、また、排気管ダン
パは受熱部への排気の流通を止め、制御弁は放熱
部から受熱部への作動液の戻りを止める。これに
より、ヒートパイプは作動を停止する。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明
する。

第１図において、１は図示しないエンジンから
の燃焼排気ガスを矢印Ｅ方向に排出する排気管を
示し、この排気管１内には、ヒートパイプの受熱
部２が挿入配置されている。そして、ヒートパイ
プ内に封入された水等の作動流体は、この受熱部
２において排気管１内の排気ガスを熱交換して蒸
発し、受熱部２からヒートパイプの軸心部を通つ
て後述する放熱部５側に送出されるようになつて
いる。

一方、図示しない自動車室内に暖房空気を送給
するために紙面に直交する方向に延びるエアダク
ト４内には、熱交換用の多数のフイン管６をヘツ
ダ８，９にて締結したヒートパイプの上記放熱部
５が挿入配置されており、前記受熱部で蒸気とな
つた作動流体は、ヒートパイプの蒸気通路管７を
通つてこの放熱部５に導かれるようになつてい
る。そして、この放熱部５において放熱し凝縮し
て液化した作動流体は、前記ヘツダ８の下端に設
けた作動液溜め１０に集められるようになつてい
る。ヘツダ８の下端と作動液溜め１０とは吐出管
１１により接続され、この作動液溜め１０の下端
は、前記蒸気通路管７の上流端寄りに、電磁制御
弁Ａを有する作動液戻り管１２により接続され、
液化した作動流体を前記放熱部２内に戻すように
されている。

また、前記蒸気通路管７の途中の、作動液戻り
管１２が接続された部位よりも下側の部分には、
前記排気管１の振動を蒸気通路管７および作動液
戻り管１２に伝えないようにするための振動吸収
ベローズ１４が設けられている。

蒸気通路管７に接続されているヘツダ８の反対
側には前記ヘツダ９が接続され、ヘツダ９には放
出管１５が接続されている。この放出管１５には
開閉弁Ｂとリリーフ弁１８が直列に挿入されてい
る。

排気管１は受熱部２を囲む部分１ａで断面積が
拡大されており、内部に仕切板１９が設けられて
受熱部２をバイパスする側路２０が形成されてい
る。そして、仕切板１９の上流端にはダンパ２１
が軸２２により枢着される。このダンパ２１は実
線位置と仮想線位置の間で回動可能であり、実線
位置では、燃焼排気ガスは側路２０をまつたく通
らず受熱部２のみを経て流れ、仮想線位置では、
燃焼排気ガスは受熱部２を通ることなく側路２０
のみを経て流れる。ダンパ２１はアクチユエータ
２３によつて回動される。アクチユエータ２３に
後述のように入力が入ると、アクチユエータ２３
はダンパ２１を実線位置へ回動させて側路２０を
閉じ、アクチユエータ２３への入力が断たれると
ダンパ２１は仮想線位置へ回動し、燃焼排気ガス
は側路２０へのみ流れるようになる。

ヒートパイプの蒸気通路管７の放熱部５寄り部
分にはヒートパイプ蒸気温センサSstが設けられ
ている。このセンサSstからの温度信号は制御回
路２５へ入力として与えられる。

一方、第２図に示すように、エアダクト４内に
は放熱部５と直列にヒータコア２７が設けられて
おり、このヒータコア２７に、エンジンで温めら
れた冷却水の供給管２８および送出管２９が接続
され、エアダクト４内を矢印Ｆで示す方向に流れ
る暖房用空気はヒータコア２７によつても加熱さ
れるようになつている。そして、ヒータコア２７
内を流れる温水の温度を検出する水温センサSwt
が設けられている。また、エアダクト４内には送
風フアン３０が設けられ、さらに放熱部５の下流
側に吐気温センサSarが設けられている。水温セ
ンサSwtおよび吐気温センサSarからの信号は第
１図に示すように制御回路２５に入力される。

制御回路２５は、例えば第３図に示すように構
成される。同図において、３０′は送風フアン３
０の作動接点で、この接点は、前記吐気温センサ
Sarの接点、ヒートパイプ蒸気温センサSstの接
点および水温センサSwtの接点に直列に接続され
ている。また、以上の接点に対し、直列をなすよ
うに前記電磁制御弁Ａおよびアクチユエータ２３
が図示のように接続されている。以上のほか、制
御回路２５は、エンジンの点火回路の接点IGお
よびオン・オフ・スイツチSWを有し、これらは
前記センサ等の接点および電源Ｖに直列をなして
いる。

吐気温センサSarの接点は吐気温が例えば80℃
以下のときにのみ閉じ、ヒートパイプ蒸気温セン
サSstの接点は作動流体の蒸気温が例えば120℃以
下の時にのみ閉じ、また水温センサSwtの接点は
水温が例えば80℃以下の時にのみ閉じるようにセ
ツトされている。前記点火回路接点IGは自動車
のエンジンを始動させる時に閉じるので、始動ス
イツチを構成する。

前記リリーフ弁１８は、放熱部５内圧力、すな
わちヘツダ９内圧力が、例えば２Kg／cm²以上に上
昇した時に内外の圧力差により開くように構成さ
れている。そして、開閉弁Ｂ、リリーフ弁１８の
両方が開くと、ヘツダ９内は大気に連通するよう
になつている。なお、第１図において、２４は蒸
気通路管７に接続したリリーフ弁を示す。

次に作用を説明する。

排気管１内に配されたヒートパイプの受熱部２
は、排気管１内を流れるエンジン排気ガスにより
加熱され、受熱部２内の作動流体はその熱を吸収
して蒸気となる。そして、蒸気となつて昇圧した
作動流体は、受熱部２の軸心部を通つて送出さ
れ、蒸気通路管７を通つて放熱部５に導かれる。

放熱部５に導かれた作動流体は、ここでエアダ
クト４内を流れる冷風との間で熱交換を行なつて
凝縮降圧し、液化した作動流体は、その自重によ
り放熱部５のヘツダ８から吐出管１１を通り流下
し作動液溜め１０に集められる。作動液溜め１０
に集められた作動流体は、作動液戻り管１２を通
つて開放状態の制御弁Ａを経て受熱部２内の周面
部に戻される。

以後、前記するサイクルが繰返されてエダダク
ト４内の空気は加熱され、温風となつて図示しな
い車内に吐出される。そして、車内に吐出された
温風は、所要の通路を介してエアダクト４の上流
端に戻され、エアダクト４内を通つて再び放熱部
５で加熱される。これにより、エアダクト４内を
通つて車内に吐出される温風の温度は次第に上昇
することになる。

以上のようにして、ヒートパイプが受熱部２か
ら放熱部５へ熱を輸送してエアダクト４内の空気
に熱を与えるように通常状態で作動している間
は、前記センサSar，Sst，Swtの接点は閉じてい
る。また、送風フアン３０の作動接点３０′、オ
ン・オフ・スイツチSWおよび始動スイツチIGは
閉じてあり、したがつて、電磁制御弁Ａは開き、
アクチユエータ２３も作動して排気管１のダンパ
２１は第１図の実線位置にあり、排気は受熱部２
に送られている。

ところが、エンジンの過熱、排気温の過度の上
昇等の理由により、ヒータコアの水温が上昇し、
ヒートパイプ内作動流体の温度が上昇して、水温
センサSwtおよび蒸気温センサSstの少なくとも
一方が前記設定温度を超える温度を検出すると、
それらセンサの接点が開くので、制御回路２５は
開き、電磁制御弁Ａおよびアクチユエータ２３の
いずれにも通電されなくなる。これによつて、電
磁制御弁Ａが閉じるとともに、排気管のダンパ２
１が第１図の仮想線位置へ回動する。このため、
放熱部５で凝縮した作動液は受熱部２へ戻れずに
作動液溜め１０に溜められ、また受熱部２への熱
の供給が停止し、ヒートパイプは作動を停止す
る。また、送風フアン３０も停止する。したがつ
て、ヒートパイプの異常昇温による破裂が防止さ
れ、暖房空気の供給が停止する。

上述と同じ作用は、吐気温センサSarが異常高
温を検出し、その接点が開いた時にも生じる。

なお、ヒートパイプ内に非凝縮ガスが溜まる
と、ヘツダ９の温度が下つて開閉弁Ｂが開くとと
もにリリーフ弁１８が開いて、非凝縮性ガスは排
出される。

第４図は第３図の変形例を示す。この例では、
３つのセンサのうち吐気温センサSarの接点のみ
が電磁制御弁Ａに対し直列をなさず、アクチユエ
ータ２３に対しては直列をなすようになつてい
る。この変形例では、吐気温センサSarが高い温
度を検出してその接点が開いた場合、電磁制御弁
Ａは開いたままで、アクチユエータ２３のみが非
作動となつて、ダンパ２１が第１図の仮想線位置
へ回動し、これにより受熱部２への入熱がなくな
る。この例では、第３図の例よりは吐気温の制御
がダンパ２１の開閉により精密に行われる。

以上に述べた制御回路によると、始動スイツチ
IGを切ることにより電磁制御弁Ａを閉じ、アク
チユエータ２３を非作動とすることによつて受熱
部２への熱の供給を止めると、ヒートパイプ内の
作動流体は冷えて特に放熱部５で凝縮した作動液
が作動液溜め１０内に多量に溜まつてくる。これ
をそのまま放置しておくと、冬期に作動液が作動
液溜め１０内で凍結してヒートパイプの始動が困
難になることがある。

第５図に示す制御回路２５ａを用いることによ
つて、上記問題はなくなる。この制御回路では始
動スイツチIGの開路によつて作動を開始するタ
イマ３２を設け、それを電磁制御弁Ａの開閉のた
めに使用する。タイマ３２は始動スイツチIGを
開くことによつて第１の所定時間（例えば10分）
のカウントを開始する。このタイマ３２は第１の
所定時間のカウント完了時に電磁制御弁Ａを開
き、さらにそれから第２の所定時間（例えば10
分）のカウント完了時に再び電磁制御弁Ａを閉じ
るように、同制御弁Ａの電磁コイルに信号を送る
よう構成されている。

この構成によつて、始動スイツチIGの開路に
よつて停止したヒートパイプ内で作動液溜め１０
に溜まりきつた作動液は、第１の所定時間後に開
く電磁制御弁Ａを通つてすべて受熱部２内へ戻さ
れる。第２の所定時間は作動液がすべて受熱部２
内へ戻る時間を考慮して決定される。

なお、以上の作用は冬期のみに必要となるの
で、夏期にタイマ３２を不作動にする接点３３を
設けてもよい。

前述の制御回路では３つのセンサ接点Sar，
Sst，Swtを設けているが、そのうちの任意の一
つだけを設けても過熱防止のための制御を行ない
うることは明らかである。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案は、ヒータコアに
加えてヒートパイプを用いて排気管内の排気ガス
の熱を暖房用エアダクト内の空気に伝えるように
しているので、効率よく車内を暖房することがで
きる。

また、ヒートパイプの作動中にヒートパイプ、
ヒータコアのいずれかに異常昇温が生じた時に
は、少なくともヒートパイプ内の作動流体の流れ
を自動的に止め、ヒートパイプを不作動とし、異
常昇温に伴うヒートパイプの破裂を防止すること
ができる。一方、暖房ダクトの吐気温が異常に上
昇した時にも、同様にヒートパイプの作動を停止
することによりヒートパイプの破裂を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のヒートパイプ式室内暖房装置
の一実施例を示す全体構成図、第２図は第１図の
一部の右側面図、第３図は制御回路の結線図、第
４図は第３図の変形例を示す図、第５図は他の制
御回路を示す図である。 １……排気管、２……ヒートパイプ受熱部、４
……暖房用エアダクト、５……ヒートパイプ放熱
部、７……蒸気通路管、１０……作動液溜め、１
２……作動液戻り管、１５……放出管、Ｂ……開
閉弁、１８……リリーフ弁、１９……仕切り板、
２０……側路、２１……ダンパ、２３……ダンパ
のアクチユエータ、２５，２５ａ……制御回路、
２７……ヒータコア、３０……送風フアン、Ａ…
…電磁制御弁、Sar……吐気温センサ、Sst……
ヒートパイプ蒸気温センサ、Swt……水温セン
サ、IG……始動スイツチ、３０′……送風フアン
作動接点、３２……タイマ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気管内に配置され、排気管内を流れる排気の
   排熱により内部の作動流体が加熱されるヒートパ
   イプの受熱部と、暖房用エアダクト内に配したヒ
   ートパイプの放熱部と、前記受熱部で加熱されて
   蒸発した作動流体をヒートパイプの放熱部に導く
   蒸気通路管とを有するヒートパイプを備え、暖房
   用エアダクト内には、さらに温水によるヒータコ
   アと送風フアンとを設け、放熱部と蒸気通路管の
   途中部分とを作動液戻り管により接続し、この作
   動液戻り管に制御弁を設けてなる室内暖房装置で
   あつて、排気管に前記受熱部をバイパスする側路
   を設けるとともに、受熱部と側路への排気の流通
   を制御するダンパを設け、このダンパには、作動
   時に、側路を閉じて受熱部へ排気を流しかつ非作
   動時に側路を開いて受熱部への排気の流通を阻止
   するようにダンパを駆動するアクチユエータを連
   結し、一方、ヒートパイプの作動流体の蒸気温度
   が所定温を超えた時に電気接点を開く蒸気温セン
   サ、前記ヒータコアを流れる温水の温度が所定温
   を超えた時に電気接点を開く水温センサ、および
   暖房用エアダクトの吐気温が所定値を超えた時に
   電気接点を開く吐気温センサを設け、これらのセ
   ンサの電気接点を、送風フアンの作動接点に対し
   直列に、また、前記アクチユエータの作動結線と
   前記制御弁開放のための作動結線のうちの少なく
   ともアクチユエータの作動結線に対し直列に接続
   して制御回路を構成したことを特徴とするヒート
   パイプ式室内暖房装置。