JPH0524433B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、内燃機関等を搭載した車両、トレ
ーラ等の車両、家庭用部屋、乾燥室、事務所等の
室用の暖房装置、乾燥装置等に適用できる熱交換
器に関する。

〔従来の技術〕

従来、車両の室内暖房については、内燃機関の
冷却水を温水配管で取出し、これをヒータ装置に
導き、間接的に熱交換を行つて温風を室内に送り
込んで室内暖房を行つているものがある。また、
エンジンの吸気通路にバーナ即ち燃焼器及び熱交
換器を設け、エンジン始動直後に燃焼器に点火
し、その熱を利用して熱交換器で空気を暖め、暖
まつた温風を車両室内に導入する装置、言い換え
れば、内燃機関とは無関係に燃焼器によつて燃料
を燃焼させて発生する熱量によつて室内暖房を行
う自動車用暖房装置（例えば、特開昭60−252018
号公報参照）が開示されている。

更に、燃焼器の燃焼ガスを熱交換器を介して機
関の吸気ポートへ供給すると共に、この熱交換器
により加熱される空気を車室内へ導くようにした
エンジンの暖機装置（例えば、特開昭61−79864
号公報参照）が開示されている。

先行技術として、例えば、本出願人による出願
に係わる特願昭60−026578号（特開昭61−188216
号公報参照）に開示されている車両暖房用熱交換
器がある。この車両暖房用熱交換器について、第
３図及び第４図を参照して概説する。

第３図において、車両暖房用熱交換器５０につ
いては、吸熱通路内に熱流通路が配置されている
ものである。前記熱流通路は第１円筒５１及び第
２円筒５２によつて構成され、前記吸熱通路は第
３円筒５３によつて構成されている。第１円筒５
１、第２円筒５２及び第３円筒５３は同軸上に配
置されている。第１円筒５１の一端に燃焼器５５
が連結され、燃焼器５５の燃焼ガスが第１円筒５
１内に送り込まれる。第１円筒５１の他端は折り
返しガイド５４を介して第２円筒５２の一端と連
通し、第２円筒５２の他端にはガス出口５６が連
結されている。

前記吸熱通路を構成する第３円筒５３の一端に
は冷風である空気を取り入れる空気入口５７が形
成され、その他端には温風である空気を送り出す
空気出口５９が形成されている。

通常、空気入口５７にはブロワ６１から冷気Ｃ
が吹き込まれ、空気出口５９からの温風Ｈは下流
に設置された空調装置６２に送り込まれる。次い
で、温風Ｈは空調装置６２から車両室内に送り込
まれる。第４図は第３図の線−における断面
図である。第４図に示すように、第１円筒５１と
第２円筒５２との間には熱伝達用フイン５８が設
けられ、第２円筒５２と第３円筒５３との間には
熱交換用フイン６０が設けられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記内燃機関の冷却水を利用し
て室内暖房を行うものについては、冷却水の温度
上昇の速度が緩慢なためヒータ本体が温風を送り
出すまでに長時間を要し、その間はヒータの暖房
機能はほとんどない状態である。即ち、エンジン
に暖機が完了するまでは、ガソリンエンジンで約
10分間以上、デイーゼルエンジンで約20分間以上
を要しているのが現状である。この間、特に寒冷
地、冬季等では車内は寒く、また車両の窓等の
霜、氷等を除去するデフロスタは充分に機能する
ことができないという問題点を有している。

また、上記内燃機関とは無関係に燃焼器を用い
る自動車用暖房装置又はエンジンの暖房装置につ
いては、燃焼の周期、排ガスの処理等に時間、手
数を要し、複雑な機構、制御装置等を必要とする
という問題点を有している。

また、先行技術としての上記熱交換器について
は、エンジンとは別の燃焼器を設け、急速着火シ
ステムと急速気化システムによつて速やかに液体
燃料を燃焼させ、この燃焼熱から効率的に且つ迅
速に暖房用空気を生成して車内に送り込み、排気
ガスが混入していないクリーンな暖房空気を送り
込むことができるが、その反面この熱交換器の構
造上、暖房空気即ち温風の流れ抵抗が大きく、温
風側の圧力損失が生じるという点でなお満足でき
るというものではない。

そこで、この発明の目的は、上記の問題点を解
消することであり、両端が空気取入パイプと空気
送出パイプに連通する吸熱通路筒体を設け、該吸
熱通路筒体内に内外にフインを備えた熱流復路筒
体を配置すると共に、該熱流復路筒体内に熱流通
路パイプを連結した熱流往路筒体を配置し、該熱
流通路パイプの反対側の前記熱流復路筒体の端部
に内外にフインを備えたカツプ状蓋体を固定し、
それによつて、前記吸熱通路筒体内の直線状部分
で熱交換を行つて該吸熱通路筒体内を流れる空気
即ち温風の圧力損失を低減させる熱交換器を提供
することである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、上記の目的を達成するために、次
のように構成されている。即ち、この発明は、両
端が空気取入パイプと空気送出パイプに連通した
吸熱通路筒体、該吸熱通路筒体内に配置した内外
にフインを備え且つ燃焼ガス排出口を端部に備え
た熱流復路筒体、該熱流復路筒体内に配置した熱
流往路筒体、該熱流往路筒体の端部に屈折状態に
取付け且つ端部に燃焼器を取付けた前記吸熱通路
筒体を貫通する熱流通路パイプ、及び該熱流通路
パイプの反対側の前記熱流復路筒体の端部に固定
した内外にフインを備えたカツプ状蓋体を有する
熱交換器に関する。

また、この熱交換器において、前記熱流復路筒
体と前記カツプ状蓋体との内側に設けた前記各フ
インは受熱フインを構成し、前記熱流復路筒体と
前記カツプ状蓋体との外側に設けた前記各フイン
は放熱フインを構成するものである。

更に、この熱交換器において、前記熱流復路筒
体及び前記吸熱通路筒体の各々の前記フインと前
記蓋体の前記フインとは互いに整合しているもの
である。

また、この熱交換器において、前記空気取入パ
イプ内と前記空気送出パイプ内には整流板が設け
られているものである。

〔作用〕

この発明による熱交換器は、上記のように構成
されており、次のように作用する。即ち、この熱
交換器は、吸熱通路筒体内に熱流復路筒体を配置
し、該熱流復路筒体内に熱流往路筒体を配置し、
前記熱流復路筒体と燃焼器とを熱流通路パイプに
よつて連絡し、更に前記熱流通路パイプが前記熱
流復路筒体に連結して前記吸熱通路筒体を貫通し
て配置されているので、熱交換部即ち前記熱流復
路筒体の配置位置は前記吸熱通路筒体内であつて
温風の流れは妨げられずスムースに流れ、温風の
圧力損失を大きく低減でき、また、前記熱流通路
パイプを温風の流れを可及的に妨げない状態に設
置でき、前記熱流通路パイプが温風の流れをほと
んど妨げることがなく、熱交換が行われ、温風の
圧力損失を大きく低減でき、温風をスムースに流
すことができる。

また、前記空気取入パイプ内と前記空気送出パ
イプ内に整流板を設けておけば、空気の流れをス
ムースに流すことができ、温風の圧力損失を一層
大きく低減でき、熱交換効率をアツプできる。

また、前記熱流復路筒体の端部には内外側にフ
インを備えたカツプ状蓋体が固定されているの
で、前記熱流通路筒体全長にわたつて熱伝達面積
を有効に広くできて熱伝達が良好に行われること
は勿論のこと、前記熱流復路筒体と前記吸熱通路
筒体の各フインと前記蓋体の前記フインとを整合
させて配置することによつて、熱流通路の燃焼ガ
スの流れ及び吸熱通路の温風の流れをそれぞれの
前記フインに妨げられずに極めてスムースに流す
ことができ、高効率の熱交換を達成できる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、この発明による熱交換
器の一実施例を詳述する。

第１図において、この発明による熱交換器が符
号１によつて全体的に示されている。この熱交換
器１については、例えば、デイーゼルエンジン又
はガソリンエンジンのエアクリーナ、単独のエア
クリーナ等を通じて取り入れる空気、あるいは直
接的に外気又は室内から取り入れる空気を、空気
取入パイプ（図示省略）から燃焼器３に導入し、
燃焼器３で発生した燃焼ガスを熱流通路パイプ４
を通じて取入れるため、燃焼器３の下流に設置さ
れたものである。

熱交換器１は、直線状に伸びる円筒状の吸熱通
路筒体２内に円筒状の熱流通路筒体を配置した構
成を有する。熱流通路筒体は、二重筒体から成
り、即ち円筒状の熱流往路筒体９とその外周囲に
配置された円筒状の熱流復路筒体８から成る。

それによつて、熱交換器１は、中央部に燃焼器
３からの燃焼ガスを通す熱流通路１０、中間部に
燃焼ガスの燃焼熱を外周側に伝達する熱伝達通路
１１、及び外側部に燃焼熱を放熱して冷風を温風
にする吸熱通路１２から構成される。

しかも、第２図に示すように、熱流通路１０、
熱伝達通路１１及び吸熱通路１２は、互いに同軸
上に配置されている。吸熱通路筒体２は、熱交換
器１の外側ケースを構成しており、断熱材等（図
示省略）で覆われている。外側ケースの両端部
は、図では下向きに屈曲しており、一端部に空気
取入パイプ１３及び他端部に空気送出パイプ１４
が連結されている。

空気取入パイプ１３内と空気送出パイプ１４内
には、整流板１８が設けられている。整流板１８
の数、方向、形状等は種々に変更できるものであ
り、熱交換器１の大きさ、設置場所、空気取入パ
イプ１３及び空気送出パイプ１４の屈曲の状態に
よつて、最適条件に構成すればよい。熱流往路筒
体９の一端部と燃焼器３とを熱流通路パイプ４に
よつて連通している。

また、熱流通路パイプ４は、熱流往路筒体９に
対して屈折状態に取付けられ、且つ外側ケース即
ち吸熱通路筒体２を貫通して配置されている。図
では、熱流往路筒体９と熱流通路パイプ４との屈
折方向は、空気送出パイプ１４の屈曲方向と反対
方向に伸長している。

熱流復路筒体８の端部には、内側に多数の受熱
フイン１６及び外側に多数の放熱フイン１７を備
えたカツプ状蓋体７が固定されている。この構造
によつて、燃焼ガスの流れ通路と加熱されて暖房
に供される空気の流れ通路とは完全に遮断されて
いる。

また、熱流往路筒体９の他端部と熱流復路筒体
８の一端部とは連通しており、熱流復路筒体８の
他端部には燃焼ガス排出口６が形成されている。
更に、熱流復路筒体８には多数の受熱フイン１５
が配置されて、また吸熱通路筒体２には多数の放
熱フイン５が配置されている。

第２図に示すように、これらの受熱フイン１５
及び放熱フイン５は、熱流復路筒体８に一体的に
設けられる。言い換えると、熱流復路筒体８の内
側には受熱フイン１５が形成され、熱流復路筒体
８の外側には放熱フイン５が形成されている。

更に、熱流復路筒体８の受熱フイン１５と蓋体
７の受熱フイン１６とはそれぞれ整合して設置さ
れ、また吸熱通路筒体２の放熱フイン５と蓋体７
の放熱フイン１７とはそれぞれ整合するように設
置されている。したがつて、燃焼ガスの流れは受
熱フイン１５，１６によつて妨げられることなく
スムーズに流れることができる。また、燃焼ガス
によつて暖められる空気、即ち冷風Ｃ及び温風Ｈ
の流れも放熱フイン５，１７によつて妨げられる
ことなくスムーズに流れることができる。

燃焼器３の構造については、図示されていない
が、例えば、次のような構成を有しているものを
使用することができる。燃焼器３は燃焼筒から成
り、前記燃焼筒を連通孔を有する仕切板によつて
気化室と熱焼室とを仕切り、気化用グロープラグ
を内蔵した気化装置を前記燃焼室を貫通して配置
し、前記気化装置によつて気化された気化燃料を
噴出する噴出口を前記気化室に開口し、更に、前
記気化室には点火用グロープラグを設置する。前
記気化用グロープラグによつて液体燃料を気化さ
せて気化燃料にすると共に、燃焼空気を取り入れ
て気化燃料と混合気を生成し、僅かに存在する油
滴あるいは混合気に前記点火用グロープラグによ
つて点火し、前記燃焼室において混合気を燃焼さ
せる。

このような燃焼器３を使用することによつて、
液体燃料は急速に気化して気化燃料となり、気化
燃料は急速に点火即ち着火され、急速燃焼が可能
になる。その結果、燃焼器３は直ちに燃焼ガスを
熱交換器１に送り込むことができ、熱交換器１は
後述の熱交換器の機能を迅速に果たすことが出来
るようになる。

この発明による熱交換器１は、以上のように構
成されており、次のように作用する。

まず、燃焼器３が点火され、燃焼状態にされ
る。上記のように燃焼器３によつて発生した燃焼
ガスは熱流通路パイプ４から熱流往路筒体９内の
熱流通路１０に吹き込まれる。熱流通路１０に吹
き込まれた燃焼ガスは矢印Ａ方向に進み、蓋体７
の受熱フイン１６の間を通つて蓋体７によつて矢
印方向にＵターンされ、熱流復路筒体８内の熱伝
達通路１１を流れる。熱伝達通路１１には受熱フ
イン１５が半径方向に多数設置されているので、
燃焼ガスは受熱フイン１５によつて燃焼熱を奪わ
れ、最後に燃焼ガス排出口６から放出される。

熱交換器１が例えば車両に適用された場合に
は、放出された排気ガスをエンジンの吸気系に送
り込むこともできる。一方、送風機（図示省略）
等によつて空気取入パイプ１３から送り込まれた
空気即ち冷風Ｃは蓋体７の外周に半径方向に多数
設けられた放熱フイン１７の間を通つて吸熱通路
筒体２内の吸熱通路１２を矢印Ｂ方向に流れる。
吸熱通路１２には多数の半径方向の放熱フイン５
が熱流復路筒体８の外周に固定して配置されてお
り、空気は放熱フイン５の間を通つて放熱フイン
５から燃焼熱を奪つて暖められる。暖められた空
気は温風Ｈとなつて空気送出パイプ１４から送り
出される。

以上のように、この発明による熱交換器１の実
施例について詳述したが、必ずしもこれらの細部
に限定されるものでない。例えば、熱流往路筒
体、熱流復路筒体及び吸熱通路筒体については、
流量面積、流形、流速、フインの取付け及び形状
等の点から最も好ましい円筒体に形成されている
が、取付け場所等の制約がある場合には、角筒
体、楕円筒体等の形状に構成されてもよい。

また、吸熱通路を構成する外側ケースの両端を
下向きに構成しているが、必ずしも下向きである
必要はなく側方、上向き等に向けて設置してもよ
く、また空気取入パイプと空気送出口パイプとを
同一方向に向けずに異なつた方向に向けてもよい
ことは勿論である。

空気送出パイプ１４と熱流通路パイプ４とが同
一方向に向かないように両者を設置することによ
つて、言い換えると、空気の流れの少ない部位に
熱流通路パイプ４が配置されるように設置するこ
とによつて、熱流通路パイプ４が温風Ｈの流れを
妨げることがないように構成することができる。

また、受熱フイン及び放熱フインを中間に位置
する熱流復路筒体に一体的に固定して設けている
が、例えば、中央部に位置する熱流往路筒体の外
周に半径方向に受熱フインを取付け、吸熱通路筒
体即ち外側ケースの内周に半径方向に放熱フイン
を取付けてもよく、またフインのみを別体として
配置するように構成してもよいことは勿論であ
る。

更に、蓋体に受熱フイン及び放熱フインを一体
的に設けているが、受熱フインに関しては熱流復
路筒体の受熱フインを延長させてもよく、また、
蓋体の受熱フイン及び放熱フインの数についても
必ずしも熱流復路筒体内及び吸熱通路内に設けた
受熱フイン及び放熱フインの数と同じにする必要
もないことは勿論である。両者の受熱フイン及び
放熱フインを整合状態に設置しているが、場合に
よつてはその必要もない。更に、受熱フイン及び
放熱フインの形状についても種々に形成できるこ
とも勿論である。

〔発明の効果〕

この発明による熱交換器は、上記のように構成
されており、次のような効果を有する。即ち、こ
の熱交換器は、吸熱通路筒体内に熱流復路筒体を
配置し、該熱流復路筒体内に熱流往路筒体を配置
し、前記熱流復路筒体と燃焼器とを熱流通路パイ
プによつて連絡し、更に前記熱流通路パイプを前
記熱流往路筒体に対して屈折状態に取付けて前記
吸熱通路筒体を貫通して配置しているので、前記
吸熱通路筒体の直線状に伸びる部分で熱交換を行
うことができ、温風側圧力損失を大幅に低減でき
る。

また、前記熱流通路パイプを温風の流れの少な
い前記吸熱通路筒体に設置することができ、前記
熱流通路パイプが温風の流れをほとんど妨げるこ
とがなく、温風の圧力損失を大きく低減すること
ができ、温風を吸熱通路内にスムースに流すこと
ができる。

更に、前記空気取入パイプ内と前記空気送出パ
イプ内には整流板が設けられているので、空気の
流れの効率が更に一層アツプする。

また、前記熱流復路筒体の端部には内側に受熱
フイン及び外側に放熱フインを備えたカツプ状の
蓋体が固定されているので、前記熱流通路筒体全
長にわたつて熱伝達面積を効果的に広くすること
ができ、熱伝達が良好に行われる。更に、前記熱
流復路筒体の前記受熱フインと前記蓋体の前記受
熱フインとを整合させ且つ前記吸熱通路筒体の前
記放熱フインと前記蓋体の前記放熱フインとを整
合させて配置することによつて、熱流通路の燃焼
ガスの流れ及び吸熱通路の温風の流れを極めてス
ムースに流すことができ、高効率に熱交換を達成
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による熱交換器の一実施例を
示す断面図、第２図は第１図の線−における
断面図、第３図は先行技術である熱交換器の一例
を示す断面図、及び第４図は第３図の線−に
於ける断面図である。 １……熱交換器、２……吸熱通路筒体、３……
燃焼器、４……熱流通路パイプ、５……放熱フイ
ン、６……燃焼ガス排出口、７……蓋体、８……
熱流復路筒体、９……熱流往路筒体、１３……空
気取入パイプ、１４……空気送出パイプ、１５…
…受熱フイン、１６……受熱フイン、１７……放
熱フイン、１８……整流板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 両端が空気取入パイプと空気送出パイプに連
   通した吸熱通路筒体、該吸熱通路筒体内に配置し
   た内外にフインを備え且つ燃焼ガス排出口を端部
   に備えた熱流復路筒体、該熱流復路筒体内に配置
   した熱流往路筒体、該熱流往路筒体の端部に屈折
   状態に取付け且つ端部に燃焼器を取付けた前記吸
   熱通路筒体を貫通する熱流通路パイプ、及び該熱
   流通路パイプの反対側の前記熱流復路筒体の端部
   に固定した内外にフインを備えたカツプ状蓋体を
   有する熱交換器。 ２ 前記熱流復路筒体と前記カツプ状蓋体との内
   側に設けた前記各フインは受熱フインを構成し、
   前記熱流復路筒体と前記カツプ状蓋体との外側に
   設けた前記各フインは放熱フインを構成する特許
   請求の範囲第１項に記載の熱交換器。 ３ 前記熱流復路筒体及び前記吸熱通路筒体の
   各々の前記フインと前記蓋体の前記フインとは互
   いに整合している特許請求の範囲第１項に記載の
   熱交換器。 ４ 前記空気取入パイプ内と前記空気送出パイプ
   内には整流板が設けられている特許請求の範囲第
   １項に記載の熱交換器。