JPS6144496Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は暖房性能を向上させた自動車用暖房装
置に関する。

一般に自動車の暖房装置は機関から熱を奪つた
冷却水（温水）を熱源としているが、寒冷地等で
はこれだけでは暖房能力が不足するため、冷却水
温度が低いときに排気熱を回収することにより暖
房能力を高めるようにしたものである。

又、機関停止後、暖房を使用する時にも長時間
高い暖房能力を確保できるように機関運転中に排
気熱を蓄える蓄熱器を設け、この蓄熱器を熱交換
器として暖房用冷却水を温めるようにしたものも
ある。

かかる蓄熱器を備えた従来の自動車用暖房装置
としては、例えば第１図および第２図に示すよう
なものが本出願人より提案されている（実願昭54
−161361）。これは、内燃機関の排気系と冷却系
を熱的に連絡したもので、機関の排気から取り出
した熱を冷却水を熱媒体として車載のヒータに供
給するような構成となつている。

第１図において、１は機関本体で、その排気管
２の途中に蓄熱器３が介装されている。一方、車
室内に設置されたヒーター・ユニツト４のヒータ
ー・コア５は機関本体１の冷却水通路６と循環接
続され、機関運転中に暖房をする際の熱循環経路
を形成している。そして、その循環経路の途中か
ら電動の循環ポンプ７および切換弁８を介して、
前記蓄熱器３がバイパスして接続されており、切
換弁８を切換えることによつて、冷却水の低温時
及び機関停止後に暖房をする際の熱循環経路の一
部を形成するよう構成されている。

第２図ａおよびｂは、第１図中３で示した蓄熱
器の内部構造を表わす図である。蓄熱器３の内部
には、蓄熱材３ｂが充填されており、その中を通
つて、排気通路を形成する複数の排気チユーブ３
ａが並列に配設されている。そして、これら排気
チユーブ３ａを包含した蓄熱材３ｂと蓄熱器３の
外殻を形成する断熱材３ｃとの間には冷却水の通
路３ｄが設けられている。

また、第１図に戻つて、９は排気バイパス通路
で、蓄熱器３の過熱時、蓄熱材３ｂを保護するた
めに排気を蓄熱器３を迂回して排出させるための
ものである。この際の排気通路の蓄熱器３と排気
バイパス通路９との間での切換えは、排気管２に
おける両者の分岐点に設けられている排気バイパ
ス弁１０で行う。

上記システムでは、機関の運転中は、機関本体
１とヒータ・コア５との間で冷却水が循環して、
車室内の暖房が行われ、その間に排気熱の一部が
蓄熱器３に蓄えられるようになつている。

冷却水の低温時及び機関の停止後は、切換弁８
を切換操作して、蓄熱器３に備えた熱を冷却水を
媒介としてヒータ・コア５に供給する。

従つて、寒冷時の暖房性能を高められると共に
機関停止後も、比較的長時間にわたつて温水の供
給が可能であり、停車時の暖房性能を良好に維持
できる。

しかしながら、このような従来の装置にあつて
は、機関停止後暖房をせず蓄熱器から冷却水へと
熱を取り出す必要がない時であつても、蓄熱材と
隣接する冷却水通路内には、冷却水が残存された
状態となつているため、蓄熱材に蓄えられた熱
は、全く無意味に冷却水へと放熱されてしまうと
いう問題点があつた。

さらに、この蓄熱材から冷却水への放熱は、上
述のように、単に蓄熱された熱が利用され得ずに
損失となつてしまうというだけではなく、この放
熱を受け、それを吸収して高温、高圧となつた冷
却水によつて、冷却水通路が変形あるいは破損さ
せられたり、あるいはまた、冷却水に混入される
不凍液（蓄熱器が使用されるのは寒冷地であるか
ら多くの場合不凍液が使用される）への影響とい
う点でも、冷却水が蓄熱材からの放熱による高温
にさらされることによつて不凍液の成分が酸化、
分解、あるいは腐食し、冷却水の劣化を招き、ひ
いては、その分解物等により、バルブの開閉不良
や経路の閉鎖を引き起こすというような問題点を
も含んでいる。

又、前記不凍液の熱分解による弊害を防止する
ため、排気通路外部に熱交換器（凝縮器）を新設
して、この熱交換器（凝縮器）と蓄熱器とを閉ル
ープをなして接続して、ループ内に不凍液を含ま
ない純水等の凝縮性作動流体を封入した循環路を
形成し、前記熱交換器に暖房用の冷却水を経由さ
せて間接的に加熱するようにしたものも提案され
ている。しかし、従来のこの種のものは作動流体
が低温下で凍結して蓄熱器や循環路を破損した
り、又解凍に伴なう循環作動を開始するまでの時
間がかかり過ぎ迅速な暖房を行なえない等の問題
点があつた。

本考案はこれら従来の問題点に鑑みなされたも
ので、機関の排気熱を回収して暖房用冷却水に間
接的に加熱する凝縮性作動流体の循環路の凝縮側
熱交換器から、これより下方の排気通路内の蓄熱
器に至る通路途中に暖房使用時であつて、かつ作
動流体の非循環時に凝縮液中間タンク及びその下
方に開閉弁を設け、排気熱回収が不要な暖房使用
時には、前記開閉弁を閉じて中間タンク内に作動
流体の凝縮液を溜めると共に、前記暖房用冷却水
の熱を中間タンク内に伝達する手段を設け、寒冷
時に中間タンク内の凝縮液が凍結しても機関始動
後、冷却水からの熱伝達で迅速に解凍される構成
として前記問題点を解決した自動車用暖房装置を
提供することを目的とする。

以下に本考案を図示実施例に基づいて説明す
る。但し、以下の実施例図において、第１図と同
一の構成要素には同一符号を付して説明する。一
実施例を示す第３図において、機関本体１の排気
管２の途中が蓄熱器１１を介装した暖房用通路
と、これと並列な排気バイパス通路９とに分岐し
て形成され、両通路の上流側分岐点には両通路を
選択的に開通させる排気バイパス弁１０が設けら
れていることは従来と同様である。

そして、前記蓄熱器１１の内部に作動流体管１
２を蛇行状に通して配設し、その両端を排気管２
外部でその上方に配設したコンデンサ１３の頂部
と底部とに連通して接続する。

コンデンサ１３の上部には上下方向に貫通する
多数本からなる作動流体管１４と、その外周を取
り巻いて画成して形成される冷却水通路１５とか
らなる熱交換器１６が介装されて、その下方には
作動流体の循環停止時にその凝縮液を貯溜するた
めの中間タンク１７が設けられる。ここで一部の
作動流体管１４ａは下端部が中間タンク１７の底
部近くまで延設してある。中間タンク１７から蓄
熱器１１に至る作動流体管１２には開閉弁１８が
設けられる。

そして、これらコンデンサ１３及び作動流体管
１２で形成される作動流体循環路内に不凍液を含
まない純水等の凝縮性作動流体を封入する。

一方、ヒーター・コア５を経由する暖房用の冷
却水通路１９が、前記熱交換器１６の冷却水通路
１５を直列に経由して循環接続される。

次に作用を説明する。

冷却水温度が低い時には機関停止後、排気熱回
収を行なつて暖房能力を高める場合には開閉弁１
８を開いて作動流体を循環作動させる。この場
合、蓄熱器１１によつて加熱され、気化されて作
動流体の蒸気が作動流体管１４を介してコンデン
サ１３に頂部から流入し、熱交換器１６の作動流
体管１４を流通する間に隣接する冷却水通路１５
を流れる暖房用冷却水に放熱して凝縮された後、
中間タンク１７を介して蓄熱器１１内に戻され
る。

このようにして、熱交換器１６において、作動
流体と熱交換することによつて温められた冷却水
がヒーター・コア５を循環するため暖房効率が高
められる。

又、冷却水温度が充分高い時に暖房を行なう場
合には、排気熱回収の必要がなく、開閉弁１８を
閉じる。すると熱交換器１６で凝縮された作動流
体の凝縮液が開閉弁１８上流の中間タンク１７に
貯溜されるため作動流体の循環が停止し、作動流
体から暖房用冷却水の熱供給が断たれて暖房の過
負荷運転が防止される。尚、作動流体管１２のコ
ンデンサ１３への導入部を図示の如く傾斜をもた
せて管内で生じた液滴が管中に沿つて蒸気の移動
を妨げないようにすることが望ましく、又、作動
流体循環路の系全体を断熱することが好ましい。
そして、このような作動流体を循環させない時に
はその凝縮液を中間タンク１７に溜めて蓄熱器１
１に溜めないようにしたため、蓄熱器１１の凝縮
液への放熱による無駄な温度低下を防止でき、機
関停止後の暖房性能をより高めることができると
同時に、凝縮液の高温、高圧化に起因する蓄熱器
１１の熱変形破損も防止できる。さらに作動流体
を介して冷却水を加熱する構成であるため、冷却
水中の不凍液が高温の蓄熱器で熱分解される等の
悪影響も回避できる。

次に、暖房を停止した場合は開閉弁１８が閉じ
て中間タンク１７内に凝縮液が溜り、寒冷地にお
いて機関停止後長時間経過すると前記中間タンク
１７内に貯溜する凝縮液は凍結するが、機関始動
時熱交換器１６の冷却水通路１５に暖房用の冷却
水が循環されると、該冷却水のもつ熱が作動流体
管１４ａの管壁を伝つて凍結された凝縮液に供給
されるため、凝縮液は速やかに解凍される。そし
て該解凍後は前記したように作動流体の循環によ
り排気熱を回収して暖房能力を高めることができ
る。又、作動流体の凝縮液を中間タンク１７に溜
めて凍結させるため、作動流体管１２や蓄熱器１
１の凍結による破損も効果的に防止できる。

第４図は、前記実施例において中間タンク１７
内に延設される作動流体管１４ａの外壁にフイン
１４ｂを設けて伝熱効率を高める解体性能を高め
るようにしたものである。

第５図に示す実施例は、コンデンサ１３内を流
れる冷却水通路１５を中間タンク１７下部空間を
経由させて配設したものであり、冷却水通路１５
を流れる冷却水と熱交換して解凍を早めることが
できる。

第６図に示す実施例は、コンデンサ１３の下方
にこれとは分離して形成された中間タンク１７を
連結し、前記中間タンク１７の外周壁にコンデン
サ１３内の冷却水通路１５に連通させた冷却水管
２０を巻回して配設したものであり、この場合も
同様に冷却水と熱交換して中間タンク１７内の凝
縮液の解凍を早めることができる。

以上説明したように、本考案によれば、作動流
体の非循環時その凝縮液を貯蔵する中間タンクを
設けたことにより、蓄熱量の凝縮液放熱による温
度低下を抑制して、機関停止後、或いは排熱回収
再開時の暖房性能を高められると共に、蓄熱器の
熱変形、破損等も防止でき、又、作動流体を介し
てコンデンサにおいて暖房用の冷却水を加熱する
ため、冷却中に含まれる不凍液が蓄熱器内で高温
に曝されることがなく熱分解も防止できる。さら
に、暖房停止後は作動流体の凝縮流を中間タンク
に溜めると共にコンデンサを流れる冷却水の熱を
中間タンクに伝達する手段に設けたから、機関始
動後、冷却水熱により凝縮液を迅速に解凍できる
ため、排熱回収による暖房の立ち上り性能も高め
られ、作動流体管や蓄熱器の凍結による破損も効
果的に防止できる等種々の優れた特長を備えるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の自動車用暖房装置の全体的なシ
ステム構成を示す概略説明図、第２図ａは第１図
の装置に使用される蓄熱器の内部構造例を示す
図、同図ｂは同図ａの−断面図、第３図〜第
６図は夫々本考案の相異なる実施例を示す要部構
成図である。 １……機関本体、２……排気管、５……ヒータ
ー・コア、１１……蓄熱器、１２……作動流体
管、１３……コンデンサ、１４，１４ａ……作動
流体管、１５……冷却水通路、１６……熱交換
器、１７……中間タンク、１８……開閉弁、１９
……暖房用冷却水通路、２０……冷却水管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 車載内燃機関の排気通路に介装された蓄熱器と
   排気通路の外部上方に設けられた凝縮側熱交換器
   置とを循環接続してなる凝縮性作動流体の循環路
   と、前記凝縮側熱交換器と暖房用ヒータコアとを
   循環接続してなる暖房用冷却水の循環路とを備え
   た自動車用暖房装置において、前記凝縮側熱交換
   器から蓄熱器へ作動流体を戻す通路に作動流体凝
   縮液を貯溜する中間タンク及びその下方に作動流
   体の非循環時閉じる開閉弁を設けると共に、前記
   凝縮側熱交換器の暖房用冷却水通路と中間タンク
   内空間との間に熱伝達手段を設けて構成したこと
   を特徴とする自動車用暖房装置。