JPH027690Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） 本考案は、自動車等の車両の暖房装置に係り、
特に低温時にも作動可能な熱輸送機構の改良に関
する。

（従来の技術） 従来、走行用エンジンからの排気ガスの熱を利
用して車内の暖房を行なうようにした車両暖房装
置としては、エンジンのエキゾーストパイプ内に
ヒートパイプ受熱部を配置するとともに、暖房用
エアダクト内にヒートパイプ放熱部を配置し、排
気ガスの熱をヒートパイプを用いてエアダクト内
の空気に伝えるようにしたものが知られている
（特開昭52−24617号公報）。

一方、ヒートパイプ受熱部を直接エキゾースト
パイプ内に配置せず、サーモサイフオン受熱部を
エキゾーストパイプ内に配置するとともに、サー
モサイフオン熱交換器内にヒートパイプ受熱部を
配置し、サーモサイフオンとヒートパイプとを用
いて車内暖房を行なうようにした車両暖房装置が
特願昭61−297494号で本出願人により提案されて
いる。そして、この種の車両暖房装置では、サー
モサイフオン熱交換器での熱交換量を一定にする
ため、接続配管等を介して復水器およびリザーブ
タンクを順次接続し、サーモサイフオン内の圧力
が上昇した場合には、サーモサイフオン熱交換器
内の気化作動流体を復水器に導いて液化させ、こ
れをリザーブタンクに貯留するとともに、サーモ
サイフオン内の圧力が低下した場合には、リザー
ブタンク内の液化作動流体を、サーモサイフオン
作用により復水器を介してサーモサイフオン内に
戻すようにしている。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、この種の車両暖房装置においては、
前述のようにリザーブタンク内の液化作動流体を
サーモサイフオンに戻せるようにしているため、
通常リザーブタンクは大気開放され、サーモサイ
フオンは大気に開放されている。

ところが、大気開放型のサーモサイフオンの場
合には、密閉型のものに比較して内部の作動流体
の蒸発温度が高いため、例えばエンジン作動立上
がり時の排ガス温度が低い場合には、サーモサイ
フオンが作動せず、車内暖房が不可能であるとい
う問題がある。

これを解決するためには、サーモサイフオンを
密閉型にすることが考えられるが、密閉型では、
サーモサイフオン内の作動流体量の調節ができな
いとともに、何等かの理由で内圧が異常に高くな
つた場合には、サーモサイフオンが破裂するおそ
れがある。

本考案は、かかる現況に鑑みなされたもので、
大気開放型のサーモサイフオンを用いても、低温
領域からサーモサイフオンを作動させることがで
きる車両暖房装置を提供することを目的とする。

〔考案の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本考案は、サーモサイフオン熱交換器に、その
内部の圧力変動に応じてサーモサイフオン内の作
動流体量を調節する大気開放型の作動流体量調節
機構を接続するとともに、この作動流体量調節機
構に、開閉作動によりサーモサイフオン熱交換器
の外気との連通、遮断を行なうバルブを設けたこ
とを特徴とする。

（作用） 本考案に係る車両暖房装置においては、大気開
放型の作動流体量調節機構に設けたバルブを閉作
動させることにより、サーモサイフオン熱交換器
が外気から遮断され、また前記バルブを開作動さ
せることにより、サーモサイフオン熱交換器が外
気と連通する。そして、排気ガス温度が低い等の
場合には、バルブを閉作動させることによりサー
モサイフオンが密閉型となり、低温領域からサー
モサイフオンを作動させることが可能となる。一
方、排気ガス温度が上がり熱輸送量が増大した場
合には、バルブを開作動させることによりサーモ
サイフオンが大気開放型となり、作動流体量調節
機構が作動してサーモサイフオン内の作動流体の
量を調節することが可能となるとともに、内圧の
異常上昇に伴うサーモサイフオンの破裂を防止す
ることが可能となる。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明
する。

図において、符号１は図示しない自動車の走行
エンジンからの燃焼排気ガスを排出するエキゾー
ストパイプを示し、このエキゾーストパイプ１内
には、サーモサイフオン受熱部２が挿入配置され
ている。そして、サーモサイフオン内の作動流体
は、このサーモサイフオン受熱部２においてエキ
ゾーストパイプ１内の排気ガスと熱交換して蒸発
し、連結管３および振動吸収ベローズ４の軸心部
を通つてサーモサイフオン熱交換器５に導かれる
ようになつている。

このサーモサイフオン熱交換器５内には、ヒー
トパイプ受熱部６が挿入配置されており、ヒート
パイプ内に封入した作動流体は、このヒートパイ
プ受熱部６においてサーモサイフオン熱交換器５
内の気化作動流体と熱交換して蒸発し、作動流体
通路管７を通つてヒートパイプ放熱部８に導かれ
るようになつている。

一方、サーモサイフオン熱交換器５内でヒート
パイプ受熱部６と熱交換して液化した作動流体
は、前記振動吸収ベローズ４および連結管３の内
周面にそつて流れてサーモサイフオン受熱部２に
戻されるようになつている。

前記ヒートパイプ放熱部８は、フアン９からの
エアを車内（図示せず）に送給するためのエアダ
クト１０内に挿入配置されており、前記ヒートパ
イプ受熱部６で蒸気となつた作動流体は、ヒート
パイプの作動流体通路管７の軸心部を通つてヒー
トパイプ放熱部８に導かれ、ここで放熱し凝縮し
て液化した作動流体は、前記作動流体通路管７の
内周面にそつて流下してヒートパイプ受熱部６に
戻されるようになつている。

前記ヒートパイプ熱交換器５には、接続配管１
１を介して復水器１２が接続されており、サーモ
サイフオン熱交換器５からの気化作動流体を、エ
ンジン冷却水により凝縮して液化させるようにな
つている。

すなわち、復水器１２は、密閉容器状の本体ケ
ース１２ａと、この本体ケース１２ａ内に配され
た蛇行チユーブ１２ｂとから構成されており、前
記接続配管１１の先端は、チユーブ１２ｂの一端
に接続されるようになつている。また、前記本体
ケース１２ａには、エンジン冷却水の入口管１３
および出口管１４がそれぞれ接続されており、入
口管１３から本体ケース１２ａ内に流入したエン
ジン冷却水は、チユーブ１２ｂでの熱交換により
気化作動流体を液化させた後、出口管１４から外
部に排出されるようになつている。

前記チユーブ１２ｂの他端には、接続配管１５
の一端が接続されており、この接続配管１５の他
端は、空気孔１６ａを介し大気開放されたリザー
ブタンク１６内に挿入され、その先端は、リザー
ブタンク１６内に貯留された液化作動流体１７中
に没入している。そして、前記復水器１２で液化
した作動流体は、サーモサイフオン熱交換器５内
の圧力により復水器１２から押し出され、リザー
ブタンク１６内に液化作動流体１７として貯留さ
れるとともに、この液化作動流体１７は、サーモ
サイフオン熱交換器５内の圧力低下に伴うサイフ
オン作用により、復水器１２を介してサーモサイ
フオン内に戻されるようになつている。

前記接続配管１５の中間部には、開閉作動によ
りサーモサイフオン熱交換器５の外気との連通、
遮断を行なうバルブ１８が設けられており、この
バルブ１８は、制御装置１９からの信号により開
閉制御されるようになつている。

前記制御装置１９には、前記サーモサイフオン
熱交換器５内の圧力を検出する圧力センサ２０か
らの圧力信号および前記リザーブタンク１６内の
液化作動流体１７の水位を検出するレベルセンサ
２１からの水位信号がそれぞれ入力されるように
なつている。そして、この制御装置１９は、前記
圧力センサ２０からの圧力信号が予め設定した設
定値を下回つている場合、および前記レベルセン
サ２１が液化作動流体１７の水位を検出した場合
に、前記バルブ１８に閉指令を出力し、これ以外
の場合に開指令を出力するようになつている。

次に、本実施例の作用について説明する。

エキゾーストパイプ１内に配されたサーモサイ
フオン受熱部２は、エキゾーストパイプ１内を流
れるエンジン排気ガスにより加熱され、サーモサ
イフオン受熱部２内の作動流体は、その熱を吸収
して気化する。

サーモサイフオン受熱部２内で気化した作動流
体は、連結管３および振動吸収ベローズ４の軸心
部を通つてサーモサイフオン熱交換器５に導か
れ、サーモサイフオン熱交換器５内のヒートパイ
プ受熱部６と熱交換される。熱交換により液化し
た作動流体は、振動吸収ベローズ４および連結管
３の内周面にそつて流れ、サーモサイフオン受熱
部２に戻される。

一方、ヒートパイプ受熱部６での熱交換により
気化した作動流体は、作動流体通路管７の軸心部
を通つてヒートパイプ放熱部８に導かれ、エアダ
クト１０内を流れるエアとの熱交換により、エア
を暖めるとともに凝縮して液化する。そして、液
化した作動流体は、作動流体通路管７の内周面に
そつて流れてヒートパイプ受熱部６に戻される。

車内暖房は、以上の動作を繰返すことにより行
われるが、サーモサイフオン内は、リザーブタン
ク１６を介して大気開放されているので、サーモ
サイフオン受熱部２内の作動流体は、大気圧にお
ける蒸発温度にならないと蒸発しない。このた
め、エンジン作動立上がり時の排気ガス温度が低
いときには、サーモサイフオン受熱部２内の作動
流体が蒸発せず、車内暖房を行なうことができな
い。

そこで本実施例では、圧力センサ２０によりサ
ーモサイフオン熱交換器５内の圧力を常時検出
し、その値が予め設定した設定値を下回つた場合
には、制御装置１９からの閉指令によりバルブ１
８を閉じるようにしている。

バルブ１８が閉じられると、サーモサイフオン
は大気開放型から密閉型に切換えられ、サーモサ
イフオンを完全に停止させた状態において、サー
モサイフオン内が大気圧以下の圧力に保持され
る。このため、サーモサイフオンを作動させる
と、サーモサイフオン受熱部２内の作動流体は、
大気開放型に比較して低い温度で蒸発し、蒸発し
た作動流体は、サーモサイフオン熱交換器５に送
られてヒートパイプとの熱交換に供される。すな
わち、サーモサイフオンを密閉型にした場合に
は、より低温域からサーモサイフオンが作動する
ことにより、低温熱源でも車内暖房が可能とな
る。

排気ガス温度が上がり熱輸送量が増大し、開放
型にしても充分な状態（内圧が絶対圧力で１Kg／
cm²以上）になると、圧力センサ２０がこれを検知
し、制御装置１９からの信号によりバルブ１８が
開かれてサーモサイフオンが大気開放型となり、
熱輸送が続行される。

排気ガス温度がさらに上がり、サーモサイフオ
ン内の圧力がさらに上昇すると、サーモサイフオ
ン熱交換器５内の気化作動流体は、やがて接続配
管１１を通つて復水器１２まで到達するようにな
る。

気化作動流体が復水器１２に導かれると、この
気化作動流体は、エンジン冷却水との熱交換によ
り凝縮し液化する。そして、液化した作動流体
は、サーモサイフオン熱交換器５内の圧力により
復水器１２から押し出され、液化作動流体１７と
してリザーブタンク１６に貯留される。これによ
り、サーモサイフオン内の作動流体の量が減少
し、その分熱交換量が少なくなるので、排気ガス
温度が上がつても、サーモサイフオン熱交換器５
での熱交換量は一定に維持される。

次に、排気ガス温度が、走行条件の変化によ
り、例えば高速走行から停止してアイドリングす
ることにより下がつた場合には、サーモサイフオ
ン内の圧力が低下し、大気圧以下となる。する
と、リザーブタンク１６内の液化作動流体１７が
復水器１２を介してサーモサイフオン熱交換器５
に戻される。これにより、サーモサイフオン内の
作動流体の量が増加し、その分熱交換量が多くな
つて、サーモサイフオン熱交換器５での熱交換量
が一定に維持される。

リザーブタンク１６内の液化作動流体１７が、
サーモサイフオン熱交換器５に戻され、液化作動
流体１７の水位がレベルセンサ２１の位置まで低
下すると、レベルセンサ２１がこれを検知し、制
御装置１９からの信号によりバルブ１８が閉じら
れる。これにより、リザーブタンク１６内の液化
作動流体１７のサーモサイフオン内への戻りが阻
止され、サーモサイフオン内の作動流体の量が常
に適量に維持される。

このように、排気ガス温度が低い場合には、サ
ーモサイフオンを密閉型とするようにしているの
で、より低温域からサーモサイフオンを作動させ
て車内暖房を行なうことができる。また、サーモ
サイフオン内の圧力が設定値を上回つた場合に
は、サーモサイフオンを大気開放型にするように
しているので、サーモサイフオン内の作動流体の
量を制御できるとともに、万一サーモサイフオン
内の圧力が異常上昇した場合でも、サーモサイフ
オンの破裂を防止できる。また、レベルセンサ２
１により、リザーブタンク１６内の液化作動流体
１７のサーモサイフオン内への戻り量を制御する
ようにしているので、サーモサイフオン内の作動
流体の量を常に適量に維持することができる。

なお、前記実施例では、バルブ１８を復水器１
２とリザーブタンク１６との間の接続配管１５に
設けてあるが、サーモサイフオン熱交換器５と復
水器１２との間の接続配管１１等、他の箇所に設
けてもよい。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案は、サーモサイフ
オン熱交換器に、その内部の圧力変動に応じてサ
ーモサイフオン内の作動流体量を調節する大気開
放型の作動流体量調節機構を接続するとともに、
この作動流体量調節機構に、開閉作動によりサー
モサイフオン熱交換器の外気との連通、遮断を行
なうバルブを設けているので、大気開放型のサー
モサイフオンを用いても、低温領域からサーモサ
イフオンを作動させて車内暖房を行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示す車両暖房装置の
全体構成図である。 １……エキゾーストパイプ、２……サーモサイ
フオン受熱部、５……サーモサイフオン熱交換
器、６……ヒートパイプ受熱部、８……ヒートパ
イプ放熱部、１０……エアダクト、１２……復水
器、１６……リザーブタンク、１６ａ……空気
孔、１７……液化作動流体、１８……バルブ、１
９……制御装置、２０……圧力センサ、２１……
レベルセンサ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ エンジンのエキゾーストパイプ内に配置さ
   れ、排気ガスにより内部の作動流体が加熱され
   るサーモサイフオン受熱部と、このサーモサイ
   フオン受熱部で加熱されて蒸発した作動流体と
   の熱交換により、ヒートパイプ受熱部の作動流
   体を加熱するサーモサイフオン熱交換器と、暖
   房用エアダクト内に配置され、前記ヒートパイ
   プ受熱部で加熱されて蒸発した作動流体が供給
   されるヒートパイプ放熱部と、前記サーモサイ
   フオン熱交換器に接続され、サーモサイフオン
   熱交換器内の圧力変動に応じてサーモサイフオ
   ン内の作動流体量を調節する大気開放型の作動
   流体量調節機構と、この作動流体量調節機構に
   設けられ、開閉作動によりサーモサイフオン熱
   交換器の外気との連通、遮断を行なうバルブ
   と、を具備することを特徴とする車両暖房装
   置。 ２ バルブは、サーモサイフオン熱交換器内の圧
   力に応じてそれを開閉制御する手段に接続され
   ていことを特徴とする実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の車両暖房装置。 ３ 作動流体量調節機構は、サーモサイフオン熱
   交換器に接続されサーモサイフオン熱交換器か
   らの作動流体をエンジン冷却水により凝縮し液
   化する復水器と、この復水器に接続配管を介し
   接続され復水器で液化した作動流体を貯留する
   リザーブタンクとを備え、バルブは、前記接続
   配管に設けられていることを特徴とする実用新
   案登録請求の範囲第１項または第２項記載の車
   両暖房装置。