JPS62293088A - 熱交換器 - 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】 ３、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、事務所等の家相の暖房装置
、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
熱交換を行って温風を室内に送り込んで室内暖房を行っ
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
、暖まっ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って燃料を燃焼さ
せて発生する熱量によって室内暖房を行う自動軍用暖房
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ボ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である特
願昭６０−０２６５７８号に開示されているような車両
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によって構
成され、前記吸熱通路は第３円筒５３によって構成され
ている。第１円筒５１、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人口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０通常、空気人口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０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４９１Ｖ　−Ｎ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
達用フィン５８が設けられ、第２円筒５２と第３円筒５
３との間には熱交換用フィン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
慢である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、エンジンの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、ディーゼルエンジンで
約２０分ｊｕ１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−エンジンの暖機装置については、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
化システムによっ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
器の構追上、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。

この発明の目的は、上記の問題点を解消することであり
、軽油、灯油等の液体燃料を気化燃料に気化してそれを
燃焼させる燃焼器をエンジン等とは別に独立して設け、
急速着火システムと急速気化システムによって速やかに
液体燃料を気化燃料にして燃焼させ、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、排気ガスが混入
していないクリーンな暖房空気を車両、部屋等の室内に
送り込むと共に、特に、筒体、フィン等の配列、構造等
によって生じる温風の流れ抵抗を低減し、温風の圧力損
失を低減でき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、上記の問題点を解消し、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、空気取入口と空気送出口とを備えた
フィン付き吸熱通路筒体内にフィン付き然２ＩｉＬ！Ｉ
Ｉｌ路筒体を配置し、前記熱流通路筒体と燃焼器とを熱
流通路パイプによって連絡し、更に前記熱流通路パイプ
は前記熱流通路筒体に対して屈折状態に取付けられ且つ
前記吸熱通路筒体を貫通して配置されていることを特徴
とする熱交換器に関し、更に具体的に詳述すると、前記
吸熱通路筒体をストレート状に構成して前記空気取入口
及び前記空気送出口に導通し、前記熱流通路筒体が熱流
往路筒体とその外周の熱流復路筒体から成る二重筒体で
あり、前記熱流通路パイプが前記熱流通路筒体に対して
はソ垂直に伸長しており、更に前記熱流通路筒体の両端
部にフィン付のカップ状蓋体を結合し、前記吸熱通路筒
体には放熱フィンが配置され、また前記熱流復路筒体に
は受熱フィンが配置され且つ燃焼ガス排出口が設けられ
、前記熱流復路筒体の一端部には内側に受熱フィン及び
外側に放熱フィンを備えた前記カップ状蓋体が取付け、
しかも前記熱流復路筒体の前記受熱フィンと前屈蓋体の
前記受熱フィンとは整合し、また前記吸熱通路筒体の前
記放熱フィンと前記蓋体の前記放熱フィンとは整合して
おり、更に、前記熱流通路パイプが前記吸熱通路を貫通
する付近の前記放熱フィンは排除されていることを特徴
とする熱交換器に関する。

〔作用〕

この発明による燃焼器は、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、熱流通
路筒体の外周に空気取入口と空気送出口とを備えたスト
レート状の吸熱通路筒体を配置しているので、前記熱流
通路パイプが温風の流れをほとんど阻止することがなく
、温風の圧力損失は大きく低減でき、温風をスムーズに
流すことができる。しかも前記熱流通路パイプは前記熱
流通路筒体に対して屈折状態、例えば、は＼′垂直状態
に取付けられ且つ前記吸熱通路筒体を貫通して配置され
ているので、温風の流れを余り妨げない状態に配置して
あり、温風の流れ抵抗を低減できる。また、前記熱流通
路筒体の両端部に内側に受熱フィン及び外側に放熱フィ
ンを備えたカップ状の蓋体が固定され、また前記熱流復
路筒体には受熱フィンが配置され、前記吸熱通路筒体に
は放熱フィンが配置されているので、前記熱流通路筒体
全長にわたって熱伝達面積を有効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
前記受熱フィンと前記蓋体の前記受熱フィンとを整合状
態に配置し且つ前記吸熱通路筒体の前記放熱フィンと前
記蓋体の前記放熱フィンとを整合状態に配置することに
よって、熱流通路の燃焼ガスの流れ及び吸熱通路の温風
の流れを掻めてスムースに流すことができ、高効率の熱
交換器を提供することができる。

〔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
って全体的に示されている。この熱交換器ｌについては
、例えば、ディーゼルエンジン又はガソリンエンジンの
エアクリーナ、琳独のエフ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
を通じて取り入れるため、燃焼器３の下流に設置された
ものである。熱交換器１は、円筒状の吸熱通路筒体２内
に円筒状の熱流通路筒体が配置された構成を存する。熱
流通路筒体は、二重筒体であり、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。したがって、熱交換器１は、中央部に燃焼
器３からの燃焼ガスが通る熱流通路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１
２から構成されている。しかも、第２図に示すように、
熱流通路ｌＯ１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、通常断熱材等（図
示省略）で覆われている。また、吸熱通路筒体２の両端
部には、冷風Ｃである空気を取り入れる空気取入口１３
及び温風Ｈである空気を送り出す空気送出口１４が設け
られ、しかも断面積が小さくなるようにテーパ状に形成
されている。外側ケース即ち吸熱通路筒体２及びその両
端部は、ストレート状に伸長している。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によって連絡
しており、しかも、熱流通路パイプ４は熱流往路筒体９
に対してほぼ垂直状態に取付けられ且つ吸熱通路筒体２
を貫通して配置されている。熱流復路筒体８の一端部に
は、内側に多数の受熱フィン１６及び外側に多数の放熱
フィン１７を備えたカップ状の蓋体７が固定されている
。また、熱流復路筒体８の他端部には、外側に放熱フィ
ン１９を備えた蓋体２０が固定されている。また、蓋体
７の内側には、空間１８を形成して、熱流通路１０と熱
伝達通路１１との導通状態を良好に構成することもでき
る。

上記の構造によって、燃焼ガスの流れ通路即ち熱流通路
１０及び熱伝達通路１１と、加熱されて暖房に供される
空気の流れ通路即ち吸熱通路１２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、多数の受熱フィン１５が配置されている。

また、吸熱通路筒体２には、多数の放熱フィン５が配置
されている。第２図に示すように、これらの受熱フィン
１５及び放熱フィン５は、熱流復路筒体８に一体的に設
けられることが熱伝導の点から好ましい、言い換えると
、熱流復路筒体８の内側には受熱フィン１５が形成され
、熱流復路筒体８の外側には放熱フィン５が形成されて
いる。また、熱流通路パイプ４が吸熱通路１２を貫通ず
る付近の放熱フィン５は排除されており、空間２１が形
成されている。更に、熱流復路筒体８の受熱フィン１５
と蓋体７の受熱フィン１６とは整合状態に配置し、また
吸熱通路筒体２の放熱フィン５と蓋体７の放熱フィン１
７とは整合状態に配置されている。したがって、燃焼ガ
スの流れは受熱フィン１５．１６によって妨げられるこ
となくスムースに流れることができ、また、燃焼ガスに
よって暖められる空気即ち温風Ｈの流れも放熱フィン５
゜１７によって妨げられることなくスムースに流れるこ
とができる。

また、燃焼器３の構造については、図示されていないが
、例えば、次のような構造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って気化室と燃焼室とに仕
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、前記気化装置によって気化され
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っ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って点火し、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
用することによって、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ｌのＮ能
を迅速に果たすことができるようになる。

この発明による熱交換器ｌ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によっ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ｌＯ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の空間１８、次いで受熱フィ
ン１６の間を通って蓋体７によって矢印方向にガイドさ
れて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には受熱フィン１５が半径方向に多数設
置されているので、燃焼ガスは受熱フィン１５によって
燃焼熱を奪われ、最後に熱伝達通路１１の端部に形成さ
れた燃焼ガス排出口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
スをエンジンに送り込んで更に完全に燃焼することがで
きる。一方、送風機（図示省略）等によって空気取入口
１３から送り込まれた空気即ち冷気Ｃは、蓋体７の外周
に半径方向に多数設けられた放熱フィン１７の間を通っ
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ィン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
は放熱フィン５の間を通って放熱フィン５から燃焼熱を
奪って暖められる。吸熱通路１２において暖められた空
気は温風Ｈとなり、最後に蓋体２０の放熱フィン１９の
間を通って更に暖められて空気送出口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の実カド例につ
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。この実施例では、軌流往路筒体、熱流復路筒
体及び吸熱通路筒体については、′ｆＬ量面積、流形、
流速、フィンの取付は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、取付は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差
し支えないものである。また、受熱フィン及び放熱フィ
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ィンを取付け、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ィンを取付けて
もよい、更に、蓋体に受熱フィン及び放熱フィンを一体
的に設けているが、受熱フィンに間しては熱流復路筒体
の受熱フィンを延長させてもよ（、また、蓋体の受熱フ
ィン及び放熱フィ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ィン及び放熱フィン
の数と同数にする必要もないことは勿論である０両者の
受熱フィン及び放熱フィンを整合状態に配置させている
が、場合によってはそのように構成する必要がないもの
である。更に、受熱フィン及び放熱フィンの形状につい
ても種々に形成できることも勿論である。熱交換器の外
形及びそれを構成する吸熱通路筒体、熱流復路筒体及び
熱流往路筒体についても同様に種々の形状に構成できる
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、次のような効果を存する。即ち、この熱交換器は、
空気取入口と空気送出口とを備えたストレート状の吸熱
通路筒体内に熱流通路筒体を配置し、熱流通路パイプが
前記熱流通路筒体には＼垂直に取付けられているので、
前記熱流通路パイプが吸熱通路を最短距離で貫通するの
で、温風の流れをほとんど阻止することがなく、温風の
圧力損失は大きく低減でき、温風をスムーズに流すこと
ができる。しかも、場合によっては前記熱流通路パイプ
が前記吸熱通路を貫通する部位の放熱フィンを排除する
ことによって温風に対する圧力損失を一層低減すること
ができる。また、前記熱流通路筒体の両端部に内側に受
熱フィン及び外側に放熱フィンを備えたカップ状の魚体
が固定され、また前記熱流復路筒体には受熱フィンが配
置され、前記吸熱通路筒体には放熱フィンが配置されて
いるので、前記熱流通路筒体全長にわたって熱伝達面積
を有効に広くすることができ、熱伝達が良好に行われる
。更に、前記吸熱通路筒体の両端部は絞られた形状であ
るので、空気の流れを低抵抗に流すと共に熱交換が行わ
れるように適度に滞留させることができるので、極めて
良好に熱交換が行われると共に、流線的に空気をスムー
スに流すことができる。前記熱流復路筒体の前記受熱フ
ィンと前記蓋体の前記受熱フィンとを整合状態に配置さ
せ且つ前記吸熱通路筒体の前記放熱フィンと１７１記蓋
体の前記放熱フィンとを整合状態に配置することによっ
て、熱流通路の燃焼ガスの流れ及び吸熱通路の温風の流
れを極めてスムーズに流すことができ、高効率の熱交換
器を提供することができる。しかも、構造が極めて簡単
であり、取り扱いも容易であり、故障等も少なく、メイ
ンテナンス等も容易である等、種々の効果を奏するもの
である。

【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ｎ−ｎ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ＩＶ　−ｒＶに於ける断面図である。 ｌ・−・・・熱交換器、２・−一一一一一吸熱通路筒体
、３・−−−−燃焼器、４−・−・−熱流通路バイブ、
５・・−・・・放熱フィン、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、ｌＯ・・・−・熱流通路、１１・
−・−熱伝達通路、１２−−一・−吸熱通路、１３・・
・−・・・空気取入口、１４−・−−一−−空気送出口
、１５−一一−−−受熱フイン、ｌ　６−−−−−−受
熱フィン、ｌ　７−−−放熱フィン、１８−・−空間、
１９・−−−−一・放熱フィン、２０・・・−・−・蓋
体、２１・−・−・−・空間、Ａ−・・−燃焼ガスの流
れ方向、Ｂ・・・・・熱交換される空気の流れ方向、Ｃ
−・・−・冷風、Ｈ−−−−・・温風。 特許出願人　　　いずゾ自動車株式会社代理人　弁理士
　　　　尾　仲　−末 弟　　１５１１ 第　　２　　図 第　　３　　図 ６フ 手続補正書く自発） 昭和６１年０９月０２日 特許庁長官　　黒　１）明　雄　　殿 １、事件の表示　昭和６１年　特許願　第１３２６６５
号２、発明の名称 熱交換器 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　東京部品用区南大井６丁目２２番１０号名　
称　　（０１７）いす＼自動車株式会社代表者　飛　山
　−男 ４、代理人　　　　　■１１６ 住　所　　東京都荒川区西日暮里５丁目１８番１１号５
、補正命令の日付 自発 ７、補正の内容 明細書第９頁第６行目の「燃焼器」を「熱交換器」に補
正します。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）空気取入口と空気送出口とを備えたフィン付き吸
   熱通路筒体内にフィン付き熱流通路筒体を配置し、前記
   熱流通路筒体と燃焼器とを熱流通路パイプによって連絡
   し、更に前記熱流通路パイプは前記熱流通路筒体に対し
   て屈折状態に取付けられ且つ前記吸熱通路筒体を貫通し
   て配置されていることを特徴とする熱交換器。
2. （２）前記吸熱通路筒体をストレート状に構成して前記
   空気取入口及び前記空気送出口に導通したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の熱交換器。
3. （３）前記熱流通路筒体は熱流往路筒体とその外周の熱
   流復路筒体から成る二重筒体であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の熱交換器。
4. （４）前記熱流通路パイプは前記熱流通路筒体に対して
   ほゞ垂直に伸長していることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の熱交換器。
5. （５）前記熱流通路筒体の両端部にフィン付のカップ状
   蓋体を結合したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の熱交換器。
6. （６）前記吸熱通路筒体には放熱フィンが配置され、ま
   た前記熱流復路筒体には受熱フィンが配置され且つ燃焼
   ガス排出口が設けられていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の熱交換器。
7. （７）前記熱流復路筒体の一端部には内側に受熱フィン
   及び外側に放熱フィンを備えた前記カップ状蓋体が取付
   けられていることを特徴とする特許請求の範囲第５項に
   記載の熱交換器。
8. （８）前記熱流復路筒体の前記受熱フィンと前記蓋体の
   前記受熱フィンとは整合し、また前記吸熱通路筒体の前
   記放熱フィンと前記蓋体の前記放熱フィンとは整合して
   いることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の熱
   交換器。
9. （９）前記熱流通路パイプが前記吸熱通路を貫通する付
   近の前記放熱フィンは排除されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の熱交換器。