JPH0415525Y2

JPH0415525Y2 -

Info

Publication number: JPH0415525Y2
Application number: JP1987201230U
Authority: JP
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1987-12-28
Publication date: 1992-04-08
Also published as: JPH01103411U

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、管を有する熱交換器を用いて作動流
体を加熱する熱交換装置に係り、特に作動流体の
凍結に伴なう管の破壊防止構造の改良に関する。

（従来の技術）従来、例えば特開昭52−24617号公報に示され
ているように、ヒートパイプ受熱部で構成される
熱交換器を自動車のエンジン排気管内に配置し、
排気ガスの熱を熱交換器で吸収してその内部の作
動流体を加熱し、加熱された作動流体を用いて車
内暖房を行なうようにした熱交換装置が知られて
いる。

この種の熱交換装置においては、熱交換器が、
ヘツダと、下端に湾曲部を有し上端がヘツダに接
続された複数本のＵ字管と、これらのＵ字管の外
面に取付けられた複数枚のフインとから構成され
ているのが一般的であり、Ｕ字管を垂直にした直
立状態でエンジン排気管内に配置されている。

（考案が解決しようとする問題点）前記従来の熱交換装置において、熱交換器内の
作動流体として水を用いる場合、０℃で凍結が生
じる。従来の熱交換装置は、前述のように熱交換
器のＵ字管が直立状態でエンジン排気管内に配置
され、しかも特別な凍結破壊防止策が施されてい
ないので、Ｕ字管内の作動流体の表面から氷が張
ることになる。

この場合、凍結当初は氷とＵ字管の内壁との摩
擦抵抗が小さいので、膨張した氷はＵ字管の上方
へ逃げることができるが、凍結が進むにつれて氷
とＵ字管内壁面との摩擦抵抗が増大し、氷はＵ字
管の上方へ逃げることができなくなる。すると、
Ｕ字管の一番弱い湾曲部に変形が生じ、ついには
破壊するおそれがある。

本考案は、かかる現況に鑑みなされたもので、
作動流体が凍結した場合でも、熱交換器の凍結破
壊を有効に防止することができる熱交換装置を提
供と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、熱交換器をケース内に配置し、この
ケース内に高温流体を導いて熱交換器内の作動流
体を加熱する熱交換装置において、熱交換器の管
の下端部を、前記ケースの外気に露出した下端壁
部に熱交換可能に接続し、ケースの下端壁部以外
を外気に対して断熱構造としたことを特徴とす
る。

（作用）本考案に係る熱交換装置においては、管の下端
部が、熱交換器を収容するケースの外気に露出し
た部分に伝熱可能に接続されている。ところで、
外気温が低下した場合、外側のケースとその内側
の熱交換器とでは、外側のケースの方が先に冷却
されることは明らかである。そして、管の下端部
は、このケースに伝熱可能に接続されているの
で、管内の水等の流体の凍結は下端部から始ま
り、次第に管の上方に移行することになる。この
ため、氷の膨張力を管の上方へ逃がすとことがで
き、前記下端部の内壁に加わる力を減少させて凍
結破壊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第１図を参照して説
明する。

第１図は本考案に係る熱交換装置の一例とし
て、ヒートパイプを用いた車両暖房装置を示すも
ので、図中、符号１はエンジン２からの燃焼排気
ガス３を排気する排気管を示し、この排気管１の
中間部には、熱交換器としてのヒートパイプの受
熱部４を収容するケース５が設けられている。

受熱部４はヘツダ４ａと、下端に湾曲部６を有
しこの湾曲部６から平行に立上がる一対の立上が
り直管部７ａ，７ｂの上端がヘツダ４ａに接続さ
れるＵ字管４ｂと、このＵ字管４ｂの立上がり直
管部７ａ，７ｂに直角に取付けられた多数枚のフ
イン４ｃとから構成されており、この受熱部４
は、一方の立上がり直管部７ａが上になり他方の
立上がり直管部７ｂが下になるような傾斜状態で
ケース５内に配置され、しかもＵ字管４ｂの湾曲
部６外面は、ケース５のの下端壁部の外気に露出
した部分内面に接触してケース５外面と伝熱可能
に接続されている。そして、ヒートパイプ内に封
入された水その他の作動流体は、エンジン２から
ケース５内に導かれる排気ガス３と熱交換して蒸
発するようになつている。

また、前記ケース５のＵ字管４ｂの湾曲部６が
接触する部分以外の部分は、二重構造になつてお
り、その内部に配された断熱材８により断熱され
ている。

一方、図示しない車内にフアン９により暖房空
気を送給するエアダクト１０内には、熱交換用の
フインを有するヒートパイプの放熱部１１が挿入
配置されており、前記受熱部４で取入れた熱は、
受熱部４と放熱部１１とを結ぶヒートパイプの作
動流体管１２を通つてこの放熱部１１に導かれる
ようになつている。そして、この放熱部１１での
放熱により凝縮した作動流体は、前記作動流体管
１２の内周壁にそつて流下し、受熱部４に戻され
るようになつている。前記ヒートパイプの作動流
体管１２は、その外面に断熱材１３が配されて断
熱構造となつている。

次に、本実施例の作用について説明する。

ケース５内には、エンジン２からの排気ガス３
が排気管１を介して導かれ、ヒートパイプの受熱
部４は、この排気ガス３により加熱される。する
と、受熱部４内の作動流体は、その熱を吸収して
蒸気となり、蒸気となつて昇圧した作動流体は、
作動流体管１２の軸心部を通つて放熱部１１に導
かれる。

放熱部１１に導かれた作動流体は、ここでエア
ダクト１０内を流れるエアとの間で熱交換を行な
つて凝縮し、液化した作動流体は、作動流体管１
２の内周壁にそつて流下して受熱部４に戻され
る。

ところで、ヒートパイプの受熱部４は、ケース
５内に傾斜状態で配置され、したがつて、フイン
４ｃが排気ガス３の流れ方向に対して傾斜した状
態となる。このため、フイン４ｃが排気ガス３の
流れ方向に平行な場合に比較して、排気ガス３と
の接触がより充分になり、その分熱交換量を増大
させることができる。また、受熱部４が斜めらな
つているので、直立に配する場合よりも、同一ス
ペースに大形のものを配することができ、フイン
４ｃが斜めになつていることと相俟つて従来のも
のより熱交換量を増大させことができる。

一方、暖房状態でエンジン２を停止させると、
受熱部４における排気ガス３からの吸熱が停止す
るので、ヒートパイプ内の作動流体は液化する。
そして、液化した作動流体は、最も低位置にある
受熱部４のＵ字管４ｂ内に貯留される。このた
め、外気温が低下すると、作動流体はＵ字管4b
内で凍結することになる。

ところで、外気温が低下した場合、外側のケー
ス５と内側の受熱部４とでは、必ずケース５から
先に冷却され始めることになる。そして、Ｕ字管
４ｂの湾曲部６の外面は、このケース５の外気へ
の露出壁部の内面に接触していてケース５に伝熱
可能に接続されているので、Ｕ字管４ｂは湾曲部
６から先に冷却され始め、冷却は次第にヘツダ４
ａ側に移行することになる。特に、ケース５に
は、湾曲部６が接触する部分以外の部分に断熱材
８が配されて断熱構造となつているので、この傾
向が顕著に現われる。

Ｕ字管４ｂの湾曲部６が先に冷却され始める
と、凍結は湾曲部６から生じ始め、次第にＵ字管
４ｂの上方へ移行することになる。このため、氷
の膨張力をヘツダ４の側に逃がすことができ、湾
曲部６の内壁に加わる力を減少させて凍結破壊を
防止することができる。

なお、前記実施例では、湾曲部６の外面を直接
ケース５の内面に接触させてあるが、第２図に示
すように伝熱材の金具１４を用いて湾曲部６を間
接的にケース５に接触させてもよい。

また、前記実施例ではＵ字管４ｂが傾斜した状
態で受熱部４がケース５内に配置されているが、
受熱部４が垂直状態で設置される場合でも同様の
効果が期待できる。

また、ヒートパイプの受熱部４を熱交換器とし
てケース５内に配置し、これをエンジン２からの
排気ガス３により加熱する場合について以上に説
明したが、本考案の原理は、ヒートパイプの受熱
部４に限らず、あらゆる熱交換器に適用でき、ま
た高温流体も排気ガス３に限らない。また、本考
案の原理は、Ｕ字管のみならず、上下にヘツダを
有する熱交換器にも用いることができる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案は、熱交換器の管
の下端部を、熱交換器を収容するケースの外気に
露出する下端壁部に伝熱可能に接続し、かつケー
スの他の部分を外気に対し断熱したので、凍結は
下方から上方へ進行し、熱交換器の凍結による破
壊を防止し、信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す熱交換装置の
全体構成図、第２図は本考案の他の実施例を示す
要部構成図である。３……排気ガス、４……受熱部、４ａ……ヘツ
ダ、４ｂ……（Ｕ字）管、４ｃ……フイン、５…
…ケース、６……湾曲部、８……断熱材、１１…
…放熱部、１４……金具（伝熱材）。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】１管とこの管の外面に取付けられた複数枚のフ
インとを有する熱交換器をケース内に配置し、
このケース内に高温流体を導いて熱交換器内の
作動流体を加熱する熱交換装置において、ケー
スの下端壁部を外気に露出させ、それ以外のケ
ース壁部を外気に対し断熱構造とし、前記管の
下端部を、前記ケースの下端壁部に熱交換関係
をもつて接続したことを特徴とする熱交換装
置。２管の下端部をケース下端壁部の内面に直接接
触させたことを特徴とする実用新案登録請求の
範囲第１項記載の熱交換装置。３管の下端部をケース下端壁部に伝熱材を介し
て間接的に接触させたことを特徴とする実用新
案登録請求の範囲第１項記載の熱交換装置。