JPH0195930A - クィックヒータ - 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、エンジン排熱を利用したクイックヒータに関
し、とくに磁性流体を用いたクイックヒータの改良に関
する。

［従来の技術］ 冬期又は寒冷地では乗車直後すぐ暖まるクイックヒータ
の要求は強い。このクイックヒータについて、従来から
多くの方式か知られている。エンジン始動後のエンジン
排熱を利用するものとしては、ヒートパイプを利用した
もの（たとえば実開昭５９−１４５４１０号公報）、循
環水などを利用してクイックヒータとするもの、蓄熱槽
と兼用した蓄熱式のものくたとえば特開昭５６−８２６
１９号公報、実開昭５９−１４６２０３号公報〉などが
ある。

しかしながら、従来のクイックヒータには以下のような
問題がある。

まず、ヒートパイプを利用したヒータには、ウィック式
では熱抵抗が大きい、最大熱輸送口が少ない、コストが
高い等の問題があり、熱りイフォン式では放熱部が吸熱
部よりも上に位置しなければならないため、設ｈ］の自
由度が極めて小さくなる等の問題がある。

また、循環水を利用したヒータには、循環水量が多く必
要であるため循環水の熱容量が大きくなり、急速加熱が
困難であるためクイックヒータとしては適さないという
問題がある。

さらに、蓄熱式のヒータには、蓄熱後長時間放置すると
放熱してしまい、蓄熱量が低下してしまう等の問題があ
る。

そこで、上述のような問題点に着目し、まだ、出願未公
開の段階であるが、先に本出願人により、熱輸送に磁性
流体を用いた、エンジン排熱利用のクイックヒータが提
案されている。この提案により温度の立上りが早くかつ
熱輸送ωも容易に多くでき、しかも設計自由度の大ぎい
、クイックヒータが実現される。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、上記光に提案した、磁性流体を熱輸送に用い
る型式のクイックヒータの性能をさらに高めるために、
とくに吸熱側、つまりエンジン排気径路から磁性流体へ
熱を移動させる側の効率を高めることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この目的に沿う本発明のクイックヒータは、１ンジンか
らの排気ガス径路に設けられた吸熱用熱交換手段と、車
室に通じる空気径路に設けられた放熱用熱交換器と、吸
熱用熱交換手段と放熱用熱交換器間を結ぶとともに実質
的に閉ループに形成された磁性流体循環径路と、該磁性
流体循環径路内を循環する磁性流体と、磁性流体循環径
路に沿って設けられ該径路内の磁性流体を駆動可能な磁
界を生成する磁界生成手段と、該磁界生成手段に接続さ
れ該手段を制御する制御装置と、を備えたクイックヒー
タであって、上記吸熱用熱交換手段が、磁性流体とエキ
ゾーストマニホルドの水冷ジャケット内を流れるエンジ
ン冷却水との間で熱交換を行う手段から成っている。

ここで、上記吸熱用熱交換手段は、磁性流体と水冷ジャ
ケット内エンジン冷却水とを直接混合させるとともに、
混合後にエンジン冷却水に対し、磁性流体を分離させる
手段、又は、磁性流体の循環通路とエンジン冷却水の通
水路とが別通路で両通路間で熱交換を行う熱交換器から
なっている。

［作　　用］ このようなりイックヒータにおいては、磁性流体循環径
路内を循環される磁性流体が、吸熱用熱交換手段側でエ
キゾーストマニホルド内エンジン冷却水との間で熱交換
を行って温度が高められ、その磁性流体循環に伴って熱
輸送が行われ、放熱用熱交換器で空調用空気と熱交換さ
れる。エキゾーストマニホルド部はエンジン始動後置も
迅速に１娶められる部分であり、しかもその部分でエン
ジン冷却水と磁性流体との流体同志の間の効率のよい熱
交換が行われるので、循環される磁性流体が短時間で効
果的に加熱され、効率のよい急速暖房か可能となる。

［実施例］ 以下に、本発明の望ましい実施例を、図面を参照して説
明する。

第１実施例 第１図は、本発明の第１実施例に係るクイックヒータお
よびその周辺機器の仝体構成を示しており、第２図はエ
キゾーストマニホルド部周辺を拡大して示している。図
において、１はエンジン本体、２はエキゾーストマニホ
ルド、３はエキゾーストマニホルドを含む、エンジン１
から排出される排気ガスの径路を示している。４は、小
室に通じる空調用の空気径路で、該空気径路４の空気が
、通常のエンジン冷却水による熱交換器５によって暖め
られ、暖められた空気が車室内に導かれることにより通
常の暖房が行われる。

エキゾーストマニホルド２は、水冷ジャケット６を有す
る水冷タイプに構成され、水冷ジャケット６内には、エ
ンジン冷却水が、導入パイプ７より導入され、排出パイ
プ８より排出される。このパイプ７．８にはそれぞれ開
閉弁９．１０が設けられている。エキゾーストマニホル
ド２には、水冷ジャケット６に開口する、磁性流体の導
入口１１と、水冷シトゲット６内を通ってぎたエンジン
冷却水と磁性流体とを分離する分離装置１２とが接続さ
れており、これら一連の装置が、エンジン冷却水と磁性
流体との間で熱交換を行う吸熱用熱交換手段１３を構成
している。分ｔｌｌ装置１２には、磁性流体１４を分離
装置底面側へと移動させる磁界を生成する］イル１５と
、分離装置内磁性流体を磁性流体循環径路１６内へと移
動させる磁界を生成するコイル１７と、が設けられてい
る。空調用空気径路４内には、該径路内の空気と磁性流
体との熱交換を行う成熱用の熱交換器１８が設けられて
いる。この熱交換器１８と前述の吸熱用熱交換手段１３
との間は、実質的に閉ループに構成された、パイプから
なる磁性流体循環径路１６によって連結され、該径路内
の磁性流体１４が該径路に沿って熱交換手段１３、熱交
換器１８間を循環できるようになっている。磁性流体１
４は、パイプ１６と連通するタンク１９に溜められ、必
要に応じて必要母だけ循環される。

磁ｆｆ流体循環径路１６に沿って、該径路内に磁界を生
成する磁界生成手段としてのコイル２０が適当数配設さ
れている。コイル２０に電流が流れると、その位置に磁
性流体１４が吸引（吸着）され、次に隣のコイル２０に
電流が流れると磁性流体１４は次の位置に吸引され、こ
の作動を連続させることにより磁性流体１４を駆動する
ことができる。したがって、コイル２０は磁性流体１４
の駆動に必要な位置のみに配設すればよく、重力で磁性
流体１４が径路内を落下するような位置には設ける必要
がない。タンク１９部分には、タンク用コイル２１が設
（）られ、該コイル２１によってタンク１９から磁性流
体１４の出し入れが行われる。

コイル１５．１７．２０．２１への給電は、制御装置と
しての制御用コンピュータ２２および出力制御部である
リレー２３によって制御される。２４はリレー２３に接
続された、コイル用の電源装置である。また、２５．２
６．２７は、コンピュータ２２に室温、■キジ−ストマ
ニホルド温、外気温等の情報を提供するセンサ等である
。

上記の装置に用いられる磁性流体１４は、通常比重が１
．１〜１．５程度であり、水より重い。磁性流体１４の
種類は多いが、そのほとんどはオイル（ケロシン、シリ
コンオイル、合成油など）ベースの磁性流体であり、水
とは純粋には混合状態とはならない。すなわち、懸濁状
となり、放置すると水と分離する。この懸濁液に磁界を
加えると瞬時に磁性流体と水に分離することができるも
のである。

上記のように構成された実施例装置の作用について説明
する。

まず、吸熱用熱交換手段１３部分についてであるが、エ
キゾーストマニホルド２の水冷ジャケット６内に磁性流
体１４が導入口１１より注入される。水冷ジャケット６
中でエンジン冷却水と混合された磁性流体１４は、重力
又は磁界の力によって分離装置１２の中に導びかれる。

磁性流体１４は、コイル１５によって分離装置１２の下
部に沈み、次にこのコイル１５を切り、コイル１７に電
流を流すことにより磁性流体１４のみ磁界の力によって
パイプ１６の中を移動してエンジン冷却水と分離される
。

エンジン始動直後（寒いとき）は、バルブ９．１０は閉
じられてエンジン冷却水はＳ環されない。

よってエキゾーストマニホルド２はす早く高温になる。

磁性流体タンク１９より放出された磁性流体１４は、パ
イプ１６の中をコイル２０によって移動しエキゾースト
マニホルドでの導入口１１より水冷ジＶケット６内に入
り、水と懸濁しながら熱交換する。

分離装置１２に導かれ、コイル１５によって水と分離さ
れ、分離された磁性流体１４は、コイル１７によってパ
イプ１６内に吸引されて移動し、室内空調用熱交換器１
８を通って室内空気と熱交換してクイックヒータとなる
。

室内温度が上昇してクイックヒータの必要が無くなった
時は、磁性流体１４はタンク１９に戻され、エンジン冷
却水はバルブ９．１０が開けられることによってエキゾ
ーストマニホルド２内を循環するようになる。

第２実施例 次に第３図に本発明の第２実施例を示す。本実施例にお
いては、吸熱用熱交換手段として、磁性流体の循環通路
とエンジン冷却水の通水路とが完全に別通路で両通路間
で熱交換を行う熱交換器３１が用いられている。

エンジン始動後クイックヒータが必要な時はバルブ３２
．３３を切換え、ポンプ３４によってエンジン冷却水を
エキゾーストマニホルド３５内のみに循環させる。効率
よく暖められたエンジン冷却水と磁性流体１４とが熱交
換器３１で熱交換される。クイックヒータが必要ない時
はバルブ３２．３３をエンジンラジェータの方に回し、
エンジン冷却水を循環させて冷却する。又、触媒コンバ
ータによって高温の排気ガスが必要な時は、バルブ３３
を閉め、バルブ３２を開とすることによってエキゾース
トマニホルド３５内の冷却水をぬき、排気ガスを高温化
することができる。その他の構成、作用は第１実施例に
ＱＬするので、第１実施例と同様の部位に第１図と同一
の符号を付すことにより、説明を省略する。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のクイックヒータによると
きは、磁性流体を利用して排気系の熱量を空調系に輸送
できるようにするとともに、磁性流体への吸熱を、エキ
ゾーストマニホルドのエンジン冷却水との熱交換により
効率よく行わけるようにしたので、流体同志の間で高効
率の熱交換を実現でき、磁性流体の昇温速度を速めて冷
間始動時の急速暖房性能を高めることができるという効
果が１ｑられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係るクイックヒータおよ
びその周辺機器の概略構成図、第２図は第１図の装置の
エキゾーストマニホルド周辺部の拡大断面図、 第３図は本発明の第２実施例に係るクイックヒータおよ
びその周辺機器の概略構成図、である。 １・・・・・・・・・・・・エンジン ２．３５・・・・・・エキゾーストマニホルド３・・・
・・・・・・・・・排気ガス径路４・・・・・・・・・
・・・空気径路 ６・・・・・・・・・・・・水冷ジャケット７・・・・
・・・・・・・・導入パイプ８・・・・・・・・・・・
・排出パイプ９．１０．３２．３３・・・開閉弁 １１・・・・・・・・・・・・導入口 １２・・・・・・・・・・・・分離装置１３．３１・・
・・・・吸熱用熱交換手段１４・・・・・・・・・・・
・磁性流体１５．１７・・・・・・コイル １６・・・・・・・・・・・・磁性流体循環径路１８・
・・・・・・・・・・・放熱用熱交換器１９・・・・・
・・・・・・・タンク ２０・・・・・・・・・・・・磁界生成手段としてのコ
イル２１・・・・・・・・・・・・タンク用コイル２２
・・・・・・・・・・・・コンピュータ２３・・・・・
・・・・・・・リレー ３４・・・・・・・・・・・・ポンプ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンからの排気ガス径路に設けられた吸熱用
   熱交換手段と、車室に通じる空気径路に設けられた放熱
   用熱交換器と、前記吸熱用熱交換手段と放熱用熱交換器
   間を結ぶとともに実質的に閉ループに形成された磁性流
   体循環径路と、該磁性流体循環径路内を循環する磁性流
   体と、前記磁性流体循環径路に沿って設けられ該径路内
   の磁性流体を駆動可能な磁界を生成する磁界生成手段と
   、該磁界生成手段に接続され該手段を制御する制御装置
   と、を備えたクイックヒータであつて、前記吸熱用熱交
   換手段が、前記磁性流体とエキゾーストマニホルドの水
   冷ジャケツト内を流れるエンジン冷却水との間で熱交換
   を行う手段から成ることを特徴とするクイックヒータ。
2. （２）前記吸熱用熱交換手段が、前記磁性流体と前記水
   冷ジャケツト内エンジン冷却水とを直接混合させるとと
   もに、混合後にエンジン冷却水に対し磁性流体を分離さ
   せる手段からなる特許請求の範囲第１項記載のクイック
   ヒータ。
3. （３）前記吸熱用熱交換手段が、前記磁性流体の循環通
   路と前記エンジン冷却水の通水路とが別通路で両通路間
   で熱交換を行う熱交換器からなる特許請求の範囲第１項
   記載のクイックヒータ。