JPH0440970Y2 - - 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、この戻り管に作動液溜めと制御弁を挿入し、
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等
の温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の温度が異常に上昇すること
によつて、暖房空気が過熱されヒートパイプが異
常動作した場合の対策が講じられておらず、また
暖房負荷に応じてヒートパイプの熱搬送量を簡単
に増減する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、ヒータコア内温水の異
常温度上昇に伴うヒートパイプの過熱およびそれ
による暖房空気温の過度の上昇を未然に防ぎ、し
かもヒートパイプの熱搬送量を簡単に切り換えう
るようにすることにある。

（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を設け、放熱部
と蒸気通路管の途中部分とを、作動液溜めを有す
る作動液戻り管により接続し、この作動液戻り管
には制御液の下流側に制御弁を設けてなる室内暖
房装置であつて、前記作動液溜めにその最も低い
レベルとそれより高いレベルの少なくとも２つの
レベルにおいて作動液を重力で戻す作動液戻り管
を接続し、低いレベルの作動液戻り管を副制御弁
を介して前記制御弁に接続し、高いレベルの作動
液戻り管を前記制御弁に副制御弁の下流側で接続
し、ヒートパイプには、その作動流体の蒸気温度
が所定温を超えたことに応動する蒸気温センサを
設け、この蒸気温センサの応動時に制御弁を閉じ
るように作動する手段を設け、一方、ヒータコア
には、それを流れる温水の温度が所定値を超えた
ことに応動する水温センサを設け、この水温セン
サの応動時に前記副制御弁を閉じるように作動す
る手段を設ける。

また、本考案では、ヒートパイプの作動停止後
作動液をすべて受熱部へ戻すために、制御弁およ
び副制御弁を閉じる手段に対して始動スイツチを
接続し、この始動スイツチを暖房停止のために開
くことに応じて作動を開始するタイマを設け、こ
のタイマが第１の所定時間のカウントを完了した
ことに応じて前記制御弁および副制御弁を開き、
さらに第２の所定時間のカウントを完了したこと
に応じて制御弁および副制御弁を閉じるように、
タイマと制御弁および副制御弁を連係する構成を
とることができる。

（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が応動せず制御弁は開いてい
る。一方、副制御弁も開いている。したがつて、
ヒートパイプ受熱部が加熱されると、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および副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。よ
つて、送風フアンの作動によつて暖房が行われ
る。

また、ヒータコアの水温センサが所定温以上の
水温を検出すると、水温センサが応動し、副制御
弁は開き、ヒートパイプの熱搬送量が減少する。

ヒートパイプが過熱状態になると、ヒートパイ
プ蒸気温センサが応動して制御弁は閉じ、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示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内の排気ガスと熱交換して蒸
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２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の下端に接
続した作動液溜め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は、
その最も低いレベルで作動液戻り管１２ａに、ま
たそれより高いレベルで作動液戻り管１２ｂに接
続されている。作動液戻り管１２ａは、電磁式制
御弁Ａと電磁式副制御弁Ｂとを有し、副制御弁Ｂ
の方が作動液溜め１０に近い上流側に設けられて
いる。作動液戻り管１２ａは、前記蒸気通路管７
の上流端寄りに接続され、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。高いレベ
ルの作動液戻り管１２ｂは、制御弁Ａに副制御弁
Ｂの下流側で接続されている。また、前記蒸気通
路管７の途中の、作動液戻り管１２ａ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Ｃ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が設けされ
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内を矢示Ｆで示す方向に流れ
る暖房用空気はヒータコア２７によつても過熱さ
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
該に吐気温センサ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。

前記制御弁Ａおよび副制御弁Ｂは制御回路２５
からの信号によりそれぞれ開閉されるようになつ
ている。また、アクチユエータ２３も制御回路２
５からの信号により制御される。

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の接点およびヒートパイプ蒸気温センサSst
の接点に直列に接続されている。また、以上の接
点に対し、それぞれ直列をなすように前記制御弁
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。一方、両接点Sar，Satと並列をな
すように、前記副制御弁Ｂの作動接点、水温セン
サSwtの接点およびハイ・ロースイツチHLSWを
直列に含む結線が設けられている。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
て接続されている。

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Ｃ、リリーフ弁１８の
両方が開くと、ヘツダ９内を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１２ａを
通つて受熱部２内の周面部に戻される。この時、
制御弁Ａおよび副制御弁Ｂを開いている。

以後、前記するサイクルが繰返されてエアダク
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の接点は閉じてお
り、ハイ・ロースイツチHLSWも閉じてある。
また、送風フアン３０の作動接点３０′、オン・
オフ・スイツチIGおよび始動スイツチSWは閉じ
てあり、したがつて、制御弁Ａおよび副制御弁Ｂ
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、水温セ
ンサSwtおよび蒸気温センサSst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、制御弁Ａ、副
制御弁Ｂ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および副制御弁Ｂ
が閉じるとともに、排気管のダンパ２１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へ戻さずに作動液溜め
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。

吐気温センサSarが異常高温を検出し、その接
点が開いた時には、制御弁Ａが閉じて段パイプ２
１が第１図の仮想位置へ回動するので、同様にヒ
ートパイプは作動を停止し、送風フアン３０も止
まる。

一方、ヒータコア２７の水温センサSwtのみが
高温を検出してその接点が開くと、副制御弁Ｂの
みが閉じる。したがつて、高いレベルの作動液戻
り管１２ｂのレベルにまで作動液溜め１０内に液
が溜まるまでは作動液の流出は起こらず、ヒート
パイプ内を流通する作動流体の量が減少し、ヒー
トパイプの熱搬送量が減少する。このため、ヒー
タコア２７の加熱量が増加した分放熱部５の放熱
量が減少し、暖房空気の過熱が防止される。

上述したと同じ作用は、ハイ・ロースイツチ
HLSWを開いた場合にも生じる。したがつて、
ハイ・ロースイツチHLSWは、ヒートパイプの
放熱量の高低の切り換えのために使用できる。

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

以上に述べた制御回路によると、始動スイツチ
IGを切ることによつて制御弁Ａおよび副制御弁
Ｂ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３図に示す制御回路２５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、それを制御弁Ａおよび副制御弁Ｂ
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３
２は第１の所定時間のカウント完了時に制御弁Ａ
および副制御弁Ｂ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
制御弁Ａおよび副制御弁Ｂを閉じるように、両制
御弁Ａ，Ｂ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
く制御弁Ａおよび副制御弁Ｂ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。

以上に述べた実施例では、作動液戻り管１２
ａ，１２ｂを２つのレベルに設けているが、３つ
以上のレベルに設けることも可能である。この場
合には、最上段レベルの作動液戻り管を除きすべ
ての作動液戻り管に制御弁が設けられることにな
る。これによつてヒートパイプの熱輸送量を３段
以上に切換えることができる。

〔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の
異常昇温が生じた時には、ヒートパイプの作動液
の戻りを自動的に止め、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。そして、ヒートパイプの熱輸送
量をスイツチ操作ににより簡単に高低に切り換え
ることができる。

また、ヒータコアの水温が異常上昇すると、ヒ
ートパイプの熱輸送量を自動的に減少させて暖房
空気の過熱を防ぐことができる。

また、本考案では、ヒータコアの水温の異常上
昇時におけるヒートパイプの熱輸送量の自動的減
少は、作動液溜めに最も低いレベルとそれより高
いレベルで接続した重力式作動液戻り管のうちの
低いレベルの作動液戻り管の副制御弁の閉鎖によ
り行うので、構造が簡単で操作が確実である。

【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
２ａ……低いレベルの作動液戻り管、１２ｂ……
高いレベルの作動液戻り管、１５……放出管、１
８……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……制御回路、２７……ヒータコ
ア、３０……送風フアン、Ａ……制御弁、Ｂ……
副制御弁、Ｃ……開閉弁、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、HLSW…
…ハイ・ロースイツチ、３０′……送風フアン作
動接点、３２……タイマ。

Claims (1)

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、暖房用エアダクト内には、さらに温水
   によるヒータコアを設け、放熱部と蒸気通路管
   の途中部分とを、作動液溜めを有する作動液戻
   り管により接続し、この作動液戻り管には作動
   液溜めの下流側に制御弁を設けてなる室内暖房
   装置であつて、前記作動液溜めにその最も低い
   レベルとそれより高いレベルの少なくとも２つ
   のレベルにおいて作動液を重力で戻す作動液戻
   り管を接続し、低いレベルの作動液戻り管を副
   制御弁を介して前記制御弁に接続し、高いレベ
   ルの作動液戻り管を前記制御弁に副制御弁の下
   流側で接続し、ヒートパイプには、その作動流
   体の蒸気温度が所定温を超えたことに応動する
   蒸気温センサを設け、この蒸気温センサの応動
   時に制御弁を閉じるように作動する手段を設
   け、一方、ヒータコアには、それを流れる温水
   の温度が所定温を超えたことに応動する水温セ
   ンサを設け、この水温センサの応動時に前記副
   制御弁を閉じるように作動する手段を設けたこ
   とを特徴とするヒートパイプ式室内暖房装置。 ２ 暖房用エアダクトに、ヒータコアおよび放熱
   部により加熱された空気の温度が所定温を超え
   たことに応動する吐気温センサを設け、この吐
   気温センサの応動時に制御弁を閉じる手段を設
   けてなる請求項１記載のヒートパイプ式室内暖
   房装置。 ３ 前記制御弁および副制御弁を閉じる手段に対
   して始動スイツチを接続し、この始動スイツチ
   を暖房停止のために開くことに応じて作動を開
   始するタイマを設け、このタイマが第１の所定
   時間のカウントを完了したことに応じて前記制
   御弁および副制御弁を開き、さらに第２の所定
   時間のカウントを完了したことに応じて制御弁
   および副制御弁を閉じるように、タイマと制御
   弁および副制御弁を連係してなる請求項１また
   は２記載のヒートパイプ式室内暖房装置。