JPS584645B2 - 自動車用暖房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車用暖房装置に関し、特にエンジンの排気
熱を回収し該熱を熱媒体を介してヒータコアに伝達する
ようにした暖房装置に関する。

一般に自動車用暖房装置は、第１図に示すようにエンジ
ン１の冷却水（エンジンによって暖められた温水）の一
部を管路２により、ヒータユニット３内のファン４下流
に設けられたヒータコア５に導き、ファン４により吸入
した外気Ａをヒータコア５で熱交換して加熱し、温風Ｂ
を車室内に吹出すように構成されているが、エンジン１
の停止後を考慮して、運転中に排気熱を回収して蓄え、
停止後に該蓄えだ熱を利用して暖房を行なういわゆる蓄
熱ヒータを組合わせたものが、本出願人により提案され
ている（実開昭５６−７７４１６号公報参照）。

即ち、排気管６の一部に蓄熱器７を取り付け、この蓄熱
器７に前記管路２から切換弁８を介した分岐した管路９
を配設することにより、エンジン運転中は切換弁８によ
り蓄熱器７側の管路９を閉止しておいて排気熱を蓄熱器
γに蓄え、エンジン停止と同時に切換弁８によりヒータ
コア５と蓄熱器Ｉとの間で温水の循環回路が形成される
ようにして蓄熱器７に蓄えた熱をヒータコア５に伝達し
、もってエンジン停止後も車室内を暖房し続け得るよう
にしていた。

しかしながら、このような蓄熱ヒータを有するものにあ
っても、排気熱を暖房に利用できるのは、エンジン停止
後のみであり、エンジン始動直後で冷却水温度が低い場
合や、アイドリング運転時あるいは厳冬期などで冷却水
熱のみでは十分でない場合でも、排気熱を利用すること
ができず、十分な暖房効果が得られなかった。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって
、エンジンの排気熱を回収する第１熱交換器と、この第
１熱交換器から熱ダイオードを介して熱伝達されヒータ
コアに供給する熱媒体を加熱する第２熱交換器と、この
第２熱交換器にヒートパイプを介して連絡する蓄熱器と
を設けて、熱移動をコントロールすることにより、エン
ジン始動直後を含む運転中であってもエンジン停止後で
あっても排気熱を有効に利用できるようにした暖房装置
を提供するものである。

以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

但し、第２図において従来例を示した第１図と同一符号
を付して説明を簡略化する。

第２図を参照し、エンジン１の冷却水熱をヒータコア５
に伝達して車室を暖房する従来のヒータ系統に加えて、
エンジン１の排気熱を回収するため、排気管６中に受熱
用フィンからなる第１熱交換器１０を配設する。

この第１熱交換器１０には一方向へ熱を伝達する熱ダイ
オード１１の一端を連接し、その他端を後述する第２熱
交換器１４内に臨ませる。

又、エンジン（そのウオータジャケット）１とヒータコ
ア５との間の冷却水の管路２におけるヒータコア５から
の戻り側を分岐してボンブ１２の吸込口に接続する。

そして、このポンプ１２の吐出口に接続した管路１３を
、前記管路２におけるヒータコア５へ向かう側に接続し
、この管路１３の途中に流通可能な容器を設けてこれを
第２熱交換器１４とする。

１５は前記管路２におけるヒータコア５へ向かう側で且
つ前記管路１３の合流位置より上流に介装された一方向
弁である。

更に、前記第２熱交換器１４内にヒートパイプ１６の一
端を臨ませ、その他端を蓄熱器１７内に臨ませる。

第３図及び第４図は前記熱ダイオード１１として熱サイ
フォン２１を使用した具体的構成例を示し、これに基づ
いて更に詳しく説明する。

熱ダイオードとしての熱サイフォン２１はその下端に受
熱用フィンからなる第１熱交換器１０を取付けて排気管
６内に臨ませてあり、垂直部の内面にはウイツク（多孔
性物質等）を装着していない。

又、熱サイフォン２１の上端の水平部の内面にはウイツ
クＷを装着し、該水平部を熱媒体としての冷却水が流通
する第２熱交換器１４の容器内に臨ませてある。

この第２熱交換器１４は排気管（そのマニホールド部分
）６に固定した蓄熱器１７の側壁に取付けて、第１熱交
換器１０より高所に配置してある。

又、蓄熱器１Ｔはその容器を断熱材１７ａで覆って、内
部にフッ化リチウム、水酸化リチウム等の蓄熱体１７ｓ
を充填してある．そして、内面にウイツクＷを装着した
ヒートパイプ１６の一端を第２熱交換器１４の容器内に
臨ませ、その他端を蓄熱器１７内の蓄熱体１７ｓ中に埋
込んである。

尚、前記熱サイフォン２１及びヒートパイプ１６の内部
にはそれぞれ少量の作動流体（例えば水、フロン、アル
コール、アンモニア等）が封入されている。

次に作用を説明する。

エンジン始動直後でも排気温度はすぐに高温となるため
、第１熱交換器１０の温度は高く、他方、蓄熱器１７は
冷えているためその温度は低い。

ここで、第１熱交換器１０により吸収された熱は熱ダイ
オードとしての熱サイフォン２１内の作動流体を介して
第２熱交換器１４に伝えられる。

即ち、熱ザイフオン２１内の作動流体は第１熱交換器１
０側で加熱されて蒸気となり、第２熱交換器１４側に行
って放熱し凝縮して液化した後、重力によって第１熱交
換器１０側に戻り、このようにして熱を輸送するわけで
ある。

第２熱交換器１４に伝えられた熱はポンプ１２により管
路１３を流れる熱媒体としての冷却水に伝えられ、これ
により暖められた冷却水（温水）がヒータコア５に供給
される。

このときに排気熱は蓄熱器１７側へはわずかに伝わるの
みで、殆んどは第２熱交換器１４で冷却水と熱交換され
、従ってエンジン始動後急速に車室を暖房することがで
きる。

エンジン暖機後の通常運転条件においては、排気熱量が
大きく、第１熱交換器１０から第２熱交換器１４に伝え
られる熱量の方が第２熱交換器１４にて冷却水に伝えら
れる熱量よりはるかに大きい。

従ってこのときには第２熱交換器１４から熱の一部がヒ
ートパイプ１６によって蓄熱器１７に伝えられ蓄熱され
る。

ここで、ヒートパイプ１６内の作動流体は第２熱交換器
１４側で加熱されて蒸気となり、蓄熱器１７側に行って
放熱し凝縮して液化した後、ウイツクＷを通り、毛細管
現象によって第２熱交換器１４側に戻り、このようにし
て熱を輸送する。

又、アイドリング運転時などで排気温度が低下した場合
は、第２熱交換器１４で必要とする熱量が不足するが、
この場合はヒートパイプ１６において前記とは逆に蓄熱
器１７側が加熱部となり、第２熱交換器１４側が放熱部
となって、蓄熱器１７に蓄えられた熱が第２熱交換器１
４に伝えられる。

従って、第２熱交換器１４には常に必要とする熱量が供
給され、常に十分に車室を暖房することができる。

但し、排気温度がどんなに低い場合においても、蓄熱器
１７に蓄えられた熱が第２熱交換器１４を経て排気管６
中の第１熱交換器１０から放出されることはない。

なぜなら、熱サイフォン２１の第１熱交換器１０側で作
動流体が凝縮して液化してもウィックがないため上方の
第２熱交換器１４側に戻ることができないからである。

エンジン停止後は排気温度が低下し、第１熱交換器１０
の温度が下がるが、それまでに蓄熱器１７に蓄えられた
熱がヒートパイプ１６を介して第２熱交換器１４に伝え
られ、それにより熱交換された温水がヒータコア５に供
給されるので、このときも車室を暖房し続けることがで
きる。

第５図は前記熱ダイオード１１としてリザーバ付のヒー
トパイプ３１を使用した別の具体的構成例（平面図）を
示している。

即ち、ヒートパイプ３１の一端部並びに中間部を排気管
６中に配置し、該一端部には内面にウィツクＷを装着せ
ずにリザーバ３１ｒとし、中間部外周壁に受熱用フィン
からなる第１熱交換器１０を取付ける。

そして、このヒートパイプ３１の他端部を排気管６に固
定した第２熱交換器１４内に臨ませてある。

このような構成にしても、第１熱交換器１０が低温の場
合は、ヒートパイプ３１の第１熱交換器１０側で凝縮し
た作動流体がリザーバ３１ｒにたまり、ウイツクがない
ために第２熱交換器１４側に戻ることができず、熱輸送
が行なわれない。

従って、第１熱交換器１０から第２熱交換器１４へ向か
ってのみ熱が伝達されるわけで、前述と同様に作用する
。

熱ダイオードとして熱サイフォンを使用した場合は、構
造が簡単で可動部分がなく耐久性に優れる利点があるが
、熱ダイオードとしてリザーバ付のヒートパイプを使用
した場合は上記利点に加え、取付位置を自由に選ぶこと
ができる利点がある。

上記実施例では第２熱交換器１４からヒータコア５へ熱
伝達する熱媒体を、エンジン１からヒータコア５へ熱伝
達する熱媒体即ち冷却水と同一としたが、別の熱媒体を
用いてもよく、熱媒体としては温水の他、蒸気、アルコ
ール、フレオン等が利用できる。

以上説明したように本発明によれば、エンジン始動後急
速に車室を暖房でき、またエンジン暖機後は運転条件の
変動にかかわらず一定でしかも強力な暖房が可能であり
、さらにエンジン停止後も蓄熱器に蓄えられた熱を有効
に暖房に利用することができ、エンジンの排気熱を有効
に利用し得て補助的な暖房装置として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動車用暖房装置の従来例を示す系統図、第２
図は本発明の一実施例を示す系統図、第３図は具体：構
成例を示す縦断面図、第４図は同上の側面図、第５図は
別の具体構成例を示す平面横断面図である。 １・・・・・・エンジン、５・・・・・・ヒータコア、
６・・・・・・排気管、１０・・・・・・第１熱交換器
、１１・・・・・・熱ダイオード、１２・・・・・・−
ポンプ、１４・・・・・・第２熱交換器、１６・・・・
・・ヒートパイプ、１７・・・・・・蓄熱器、２１・・
・・・・熱サイフォン、３１・・・・・・ヒートパイプ
、３１ｒ・・・・・・リザーバ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンの排気熱を回収し該熱を熱媒体を介してヒ
   ータコアに伝達することによって車室を暖房する自動車
   用暖房装置において、エンジンの排気管中に設けられて
   排気熱を回収する第１熱交換器と、該第１熱交換器から
   一方向へ前記熱を伝達する熱ダイオードと、該熱ダイオ
   ードの伝達側に設けられて前記ヒータコアに供給する熱
   媒体に前記熱を伝達する第２熱交換器と、蓄熱用の蓄熱
   器と、前記第２交換器と前記蓄熱器とを連絡するヒート
   パイプとを含んで構成されることを特徴とする自動車用
   暖房装置。 ２ 熱ダイオードが、重力を利用して一方向伝達作用を
   する熱サイフォンであって、第１熱交換器より高所に第
   ２熱交換器を配置して構成したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の自動車用暖房装置。 ３ 熱ダイオードが、第１熱交換器側にリザーバをもつ
   ヒートパイプであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の自動車用暖房装置。