JPS60256795A - ヒ−トパイプ使用空調装置 - 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、熱の伝達手段としてヒートパイプを用いた空
気調和装置に関する。

［従来技術１ 密閉されたパイプに封入された常温下で液状の伝熱媒体
がパイプの両端部間において気化と液化を繰り返すこと
にＪ：ってパイプの一端から細端に向けて熱エネルギー
が能率的に移動させられるという、いわゆるヒートバイ
ブは、古くは太陽熱補集器に、そして昨今では自動車の
エンジン排気熱を暖房用エネルギー源として補集する目
的で、関係各方面において活発にその使用方法が研究さ
れている。これらの研究内容を調べてみると、いずれも
ヒートバイブは唯一本の伝熱用配管として扱われており
、例えばスチームやＩｌｊで使われる流体原料の配送の
場合にみられるように、パイプを任意に分岐させて複数
個所に送りとどけるという、分岐状パイプを用いる発想
は見当らない。

［発明の目的］ 本発明の目的は、唯一本のヒートパイプを用いて一個所
の熱源から熱を汲み十げた後、このパイプを分岐させて
複数の被暖房個所に温熱を送りとどけることができるよ
うにしたヒートパイプ利用空調装置の提供にある。

［発明の構成］ 本発明のヒートパイプ使用空調装置は、ヒートパイプの
放熱側を複数本のそれぞれ放熱端部として機能するパイ
プに分岐させてなり、前記複数本の放熱端部を、分散し
て存在する複数の被空調場所にそれぞれ配設して用いる
ように構成されてなる。

本発明の好ましい実施態様によれば、前記複数本の分岐
パイプの放熱端部の手前に、伝熱媒体のつ　流路断続用
バルブを介在させ、前記複数の被空調場所は、乗物の各
座席の床面または建物内の各部屋ないし各区割場所であ
る。

［発明の効果］ Ｆ記の構成よりなるヒートパイプ使用空調装置は次のよ
うな効果を奏する。

イ）−個所の熱発生源から複数の被空調場所に空調用熱
エネルギーを伝達させたい場合、殊にこれら被空調場所
が比較的近接して存在するのに対して、熱発生場所がこ
れらの個所がら一／３）なり離れて存在する場合には、
唯一本のピー１〜パイプの配管で足りることが装置の取
ｆｑ費あるいは保守などの面で大きなメリットをもたら
づ。

口）一本のヒートパイプの放熱側を、複数本の枝パイプ
に分岐させて複数個所に熱Ｊネルギーを配分し、それら
の個所を同時に空調することができるわけであるが、各
校パイプにそれぞれバルブを設けることによって、それ
らの個所を各独立に空調制御させられるし、また必要個
所のみに限って空調を行うこともできる。　驚１（ ［実施例］ つぎに本発明のヒートバイブ使用空調装置を図に示す実
施例に基づいて説明する。

始めに本発明のヒートパイプ使用空調装置の構成を、乗
用自動車の暖房に使用する場合を例にとって説明覆ると
、自動車の排気管に本発明装置を取付けた状況を説明し
た構成概念図としての第１図および自動車の側面透視図
としての第２図において、１はヒートパイプの主体部分
、１ａは吸熱側端部、１ｂは放熱側部分であって、吸熱
側端部１ａはエンジンＡの排気管Ｂの途中に介在させた
排気熱回収チャンバーＣ内に納まり、付属のフィン２に
よって吸熱能力が高められている。またヒートパイプの
放熱側部分１ｂには４本の分岐パイプ３．４．５および
６が接続されて献り、これらの分岐パイプ３−・６の終
端部はそれぞれヒートパイプの放熱側端部として機能す
るようにヒートパイプの主体部分１と連通状態にある。

各分岐パイプ３〜６の放熱端部にはそれぞれ放熱板７〜
１０が取付けられている。また各分岐パイプ３〜６の途
中には伝熱媒体の流路を断続させるための電磁弁１１．
１２．１３および１４が介在されている。

なお、排気熱回収チャンバーＣのＪＪＩ気上流上流側壁
面、ファン１５を内蔵する冷用吹き込み筒１６が取付け
られており、その吹出口には高８’、　Ｉｔ気の逆噴出
を防ぐための逆止弁１７が付属する。またＩＪ＋気管Ｂ
には排気熱回収チャンバーＣの働きを必要どしない季節
に、ヒートパイプが熱気に曝されっづ１１る不合理を避
けるためのＩＩＪ＋気のバイパスＩＪＩ気管りが組付【
ノられており、排気管Ｂどバイパスυｌ気ｔＨＤどの前
および後部の分岐点に（、東それぞれＩＩ気の流路切換
用ダンパ１８と１９が設けられ、アクヂコ工−タやソレ
ノイドによって遠隔操ｆＩすることができる。ファン１
５は、排気管Ｂ内に取付【プられた開度センサ２０から
の信号に基づいて刊気熱回収チャンバーＣ内の温度が署
しく高まり、ヒートパイプ内の蒸気圧が異常に上置する
危険を件じた場合に作動を開始りる。２１は冷風ど高温
排気の混合板、Ｅはマフラーである。

ヒートパイプ１はその途中にバルブを介在させるので、
ウィックを内ｙａ′！するタイプのものはバルブの構造
に少なからぬ工夫が必要であり、自然循環タイプ（熱ザ
イフオン型）の方がこの発明目的に適している。また内
蔵させる伝熱媒体（作動液）としては耐熱油、水あるい
はサーメックスなどの公知の液体を使用する。

第３図に本発明のヒートパイプ使用空調装置の乗用自動
車への取付状況をさらに詳しく示した。

Ｈは車体床であり、Ｉはピー１〜パイプ１の放熱側に取
付けられた放熱板群７〜１０と車体床Ｈとの間に介在さ
せた断熱材兼クッション板である。

また第４図に本発明の装置を作１ｌｌＪさせるための操
作盤２２を運転席前面の計器パネルＦに組付けた状況を
示した。この操作盤２２には、ヒートパイプ１を作動ま
たは休止させるために、排気熱回収チャンバーＣの出入
口を開閉する流路切換用ダンパパ１８と１９の開閉作動
切換ス旬チと、ヒートパイプ１の放熱側分岐パイプ３〜
６に介在させた電磁弁１１〜１４を開閉するためのスイ
ッチ群２４〜２１が組込まれでいる。

つぎに上記の装置の操作方法を、操作盤２２の回路図と
しての第５図を参照しながら説明すると、エンジン始動
後、ヒートパイプによる暖房を働かせたい時には、操作
盤２２に設けられたヒーｉ−パイプ作動用スイッチ２３
をオンし、同時に暖房を欲する座席に対応する分岐パイ
プに設けられたパイプ開閉用電磁弁１１〜１４の開閉用
スイッチ２４〜２７をオンすると、ヒートパイプ１の吸
熱側端部１ａを納めである排気熱回収チャンバーＣへの
エンジン始動後の出入口にある各流路切換用ダンパ１８
と１９の開閉作動用ソレノイドが、バイパス排気管りを
封鎖するＪ：うにダンパを変位させる側に働いてヒート
パイプは作動状態に入る。そしてパイプの吸熱側端部１
ａに滞留している作動液（伝熱媒体）はＤ１気熱によっ
て気化し、ヒートパイプ主体部分１内を上昇して各分岐
バイ１３〜６に流入し、面放状態に　、、、１ある電磁
弁１１〜１４を通り抜ｉプて分岐パイプの放熱端部に達
して、付属の放熱板７−１０に気化の潜熱を奪われるこ
とによって再液化し、重力によって往路を流下して吸熱
側端部１ａに逆戻りする動作を繰り返し、放熱板７〜１
０に次々と暖房用熱エネルギーが補給されることになる
。暖房作動中に各乗員ごとに暖房磨合に対する異なった
要求が生ずれば、それに対応して電磁弁１１〜１４の開
閉用スイッチ２４−．２７をオン・オフすることによっ
てこの個別要請にも応えられる。ヒートパイプによる暖
房を必要としなくなった時には、ヒートパイプ作動用ス
イッチ２３をオフづるとυ１気熱回収チャンバー〇の排
気出入口の流路切換用ダンパ１８と１９が採気熱回収チ
ャンバーＣを閉鎖する側に切替わり、ヒートパイプ１の
機能は停止する。、２８は電源である３゜なお、排気熱
回収チャンバーＣのり１気流の上流側に設けられたファ
ン１５を内蔵する冷風吹き込み筒１６は、排気熱回収チ
ャンバーＣ内壁に取付けられた温度センサ２０ないしり
一モスタットが所定値以上の高温を検知した時、この検
知信号に基づいて作動を開始し、ヒートパイプ１内の作
動液の蒸気圧が異常に高まることによる危険を予防する
役目を果たり°。付属の逆止弁１７はｉｌｌ気熱同収チ
ャンバ−Ｃ内の高圧ガスが冷風吹き込み簡１６から逆噴
出づる不都合を閉庁する役目を帯びる。

ヒ述のように本発明のヒートパイプ使用空調装置を乗物
の暖房に使用した場合、適宜の表面積をもった薄板状の
放熱板を各乗負席の足元に敷くことによって、古くから
言い伝えられてぎた、いわゆる頭寒足熱形式の理想的な
暖房状態をもたらすことができるうえに、スイッチ操作
一つによって確実な個別的暖房調節を行うことが可能に
なる、。

つぎに本発明のヒートパイプ使用空調装置を住宅などの
建物の暖房に使用する場合について、地表に建てられｌ
ζ建物にの断面図としての第６図を参照しながら説明す
ると、ヒートパイプの主体部分３０は地表面下数メート
ルないし数」メートルといった、年間を通じて１５℃を
下ることのない暖かい恒温状態に保たれている大地の中
に埋設され、その吸熱端部には、ステンレススチールの
厚板群を組合せるなどの方法で形作られた大型のフィン
３１が取付けられている。そして建物に内に伸びている
ヒートパイプの放熱側端部は、幾本かの、この場合には
２本の分岐パイ１３２と３３に分岐され、各々の分岐パ
イプの放熱端部３２ａと３３ａはｉｍ発生ボックス３４
と３５にそれぞれ収納される。温風発生ボックス３４．
３５は放熱用フィンをＩＩ（＝ｌけたヒートパイプの放
熱端部に室内の空気を吸入して吹きつけるためのファン
３６．３１を備えており、温められた空気を室内に吹き
出させる。各分岐パイプ３２と３３の途中にはバルブ３
８および３９が設けられているので、各々の温風発生ボ
ックスの働きを個別的に制御することが可能である。温
風発生ボックスに代えて給湯タンクを設置しでもよい。

大地の温度は、地表から隔たるほど高温となり、しかも
そ、　の保有熱は決して尽きることがないし、太陽熱の
ように稀薄で１つ、供給が不連続といった欠点も抱えて
いないので、この発明目的にかなった有望な熱エネルギ
ー源となる。なお、この場合のヒートパイプ作動液どし
ては、フロンなどが適している。上記は本発明の分岐式
ヒートパイプの使用を乗物と建物の空調目的に使用づる
場合のみについで説明したのであるが、この他にも、例
えば工場における流体原料の熱交換などにも使用できる
し、農業用温熱の補集手段としても役立たヒられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のヒートパイプ使用空調装置を自動車の
排気管に組イ１けた状況を説明した本装置の構成概念図
、第２図は本装置を乗用自動車に装架した状態の側面透
視図、第３図は第２図についての詳細図、第４図は本装
置の操作盤を自動車運転席前面計器パネルに組込んだ状
況の斜視図、第５図は本装置の制御回路図、第６図は本
装置を建物の暖房のために使用する場合についての取付
状況説明断面図である。　・　ｊ １ 図中　１．３０・・・ヒートパイプ主体部分　２．３１
・・・吸熱用ツイン　３・〜・６．３２．３３川分岐パ
イ１１〜１０・・・放熱板　１１〜１４・・・電磁弁　
１８．１９・・・排気熱回収チャンバーの流路切換用ダ
ンパ　２２・・・装置の操作５Ｊ２３・・・ヒートパイ
プの細動用スイッチ２４〜２７・・・電磁弁の開閉用ス
イッチ　Ｂ・・・ｕ１気管Ｃ・・・排気熱回収チャンバ
ー　Ｄ用バイパス排気管　Ｈ・・・車体床　Ｋ・・・建
物 代理人　石黒健二 ２３　第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ヒートバイブの放熱側を複数本のそれぞれ放熱端部
   として機能するパイプに分岐させてなり、前記複数本の
   放熱端部を、分散して存在する複数の被空調場所にそれ
   ぞれ配設して用いることを特徴とするヒートパイプ使用
   空Ｉ装置。 ２）前記複数本の分岐パイプの放熱端部の手前側に、伝
   熱媒体の流路断続用バルブをそれぞれ介在させたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のヒートパイプ使
   用空調装置。 ３）前記複数の被空調場所が、乗物の各座席の床面であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   記載のヒートパイプ使用空調装置。 ４）前記複数の被空調場所が、建物内の各部屋ないし各
   区割場所であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項記載のヒートパイプ使用空調装置。