JPH0524434B2

JPH0524434B2 -

Info

Publication number: JPH0524434B2
Application number: JP61132665A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kawamura; Keiichi Yamashita
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1986-06-10
Filing date: 1986-06-10
Publication date: 1993-04-07
Also published as: JPS62293088A

Description

【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
室用の暖房装置、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つて温風を室内に送り
込んで室内暖房を行つているものがある。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
まつ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つて燃料
を燃焼させて発生する熱量によつて室内暖房を行
う自動車用暖房装置（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
関の吸気ポ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（特開昭61−188216号
公報参照）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によつて構成され、前記吸熱通路は第
３円筒５３によつて構成されている。第１円筒５
１、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
入口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。

通常、空気入口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。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図の線−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イン５８が設
けられ、第２円筒５２と第３円筒５３との間には
熱交換用フイン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、デイーゼルエンジンで約20分間
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房装置につ
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つて速やかに液体
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
造上、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、ストレート状に形成した吸熱通路筒体
内に、内外にフインを備え且つ燃焼ガス排出口を
端部に備えた熱流復路筒体と該熱流復路筒体内に
配置した熱流往路筒体を配置して、熱交換を前記
吸熱通路筒体のストレート部分で行い、空気取入
口から空気送出口への温風の流れ抵抗を大幅に低
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、両
端に空気取入口と空気送出口を備えたストレート
状の吸熱通路筒体、該吸熱通路筒体内に配置され
且つ端部に燃焼ガス排出口を備え且つ内外にフイ
ンを備えた熱流復路筒体、該熱流復路筒体内に配
置した熱流往路筒体、該熱流往路筒体にほゞ垂直
状態に取付け前記吸熱通路筒体と前記熱流復路筒
体とを貫通する端部を燃焼器に連通した熱流通路
パイプ、及び前記熱流復路筒体の両端部に固定し
たフインを備えたカツプ状蓋体、を有する熱交換
器に関する。

また、この熱交換器は、前記熱流通路パイプ側
の前記熱流通路筒体にフイン付のカツプ状蓋体を
結合したものである。

更に、この熱交換器は、前記熱流復路筒体の内
外に設けたフインは前記熱流通路パイプが前記吸
熱通路筒体と前記熱流復路筒体を貫通する部分で
排除されているものである。

また、この熱交換器は、前記熱流復路筒体と前
記カツプ状蓋体との内側に設けた前記各フインは
受熱フインを構成し、前記熱流復路筒体と前記各
カツプ状蓋体との外側に設けた前記各フインは放
熱フインを構成するものである。

また、この熱交換器は、前記熱流復路筒体及び
前記吸熱通路筒体の各々の前記フインと前記蓋体
の前記フインとは互いに整合しているものであ
る。

〔作用〕

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、次のように作用する。即ち、この熱
交換器は、ストレート状に形成した吸熱通路筒体
内に、内外にフインを備え且つ燃焼ガス排出口を
端部に備えた熱流復路筒体と該熱流復路筒体内に
配置した熱流往路筒体を配置したので、熱交換部
分では空気の流れがほとんど阻止されることがな
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。

また、熱流通路パイプは前記熱流往路筒体に対
してほゞ垂直状態に取付けられ且つ前記熱流復路
筒体と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で
き、温風の流れ抵抗を低減できる。

更に、前記熱流復路筒体の両端部に内側に受熱
フイン及び外側に放熱フインを備えたカツプ状の
蓋体が固定されているので、前記熱流通路筒体全
長にわたつ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内外の前記フインと
前記蓋体の内外の前記フインとを整合状態に配置
したので、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、高効率の熱交換を達成できる。

〔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によつて全体的に示されている。この熱交換
器１については、例えば、デイーゼルエンジン又
はガソリンエンジンのエアクリーナ、単独のエア
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有する。
熱流通路筒体は、二重筒体で成り、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。したがつて、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１２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１０、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によつて連絡しており、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イン１６及び外側に多数の放
熱フイン１７を備えたカツプ状の蓋体７が固定さ
れている。また、熱流復路筒体８の他端部には、
外側に放熱フイン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。

上記の構造によつて、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、多数の受熱フイン１５が配置されている。
また、吸熱通路筒体２内には、多数の放熱フイン
５が配置されている。

第２図に示すように、これらの受熱フイン１５
及び放熱フイン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の内側には受熱フイン
１５が形成され、熱流復路筒体８の外側には放熱
フイン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を貫通する付近の放熱フイン
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の受熱フイン１５と蓋
体７の受熱フイン１６とは整合状態に配置し、ま
た吸熱通路筒体２の放熱フイン５と蓋体７の放熱
フイン１７とは整合状態に配置されている。した
がつて、燃焼ガスの流れは受熱フイン１５，１６
によつて妨げられることなくスムーズに流れるこ
とができ、また、燃焼ガスによつて暖められる空
気即ち温風Ｈ流れも放熱フイン５，１７によつて
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
よつて気化室と熱焼室とを仕切り、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、前記気化装置によつて気化された気化
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つて液体燃料を
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
グによつて点火し、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つて、
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１の
機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１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によつ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１０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、次いで受熱フイン１６の間を通つて蓋
体７によつ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には受熱フイン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
イン１５によつて燃焼熱を奪われ、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）等によつて空気取入口１３から送
り込まれた空気即ち冷風Ｃは、蓋体７の外周に半
径方向に多数設けられた放熱フイン１７の間を通
つて吸熱通路筒体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
放熱フイン５が熱流復路筒体８の外周に固定して
配置されており、空気は放熱フイン５の間を通つ
て放熱フイン５から燃焼熱を奪つて暖められる。
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の放熱フイン１９の間を通
つ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施
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、熱流往
路筒体、熱流復路筒体及び吸熱通路筒体について
は、流量面積、流形、流速、フインの取付け及び
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、取付け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、受熱フイン及び放熱フイ
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インを取付
け、吸熱通路筒体即ち外側ケースの内周に半径方
向に放熱フインを取付けてもよい。

更に、蓋体に受熱フイン及び放熱フインを一体
的に設けているが、受熱フインに関しては熱流復
路筒体の受熱フインを延長させてもよく、また、
蓋体の受熱フイン及び放熱フインの数についても
必ずしも熱流復路筒体内及び吸熱通路内に設けた
受熱フイン及び放熱フインの数と同数にする必要
もないことは勿論である。両者の受熱フイン及び
放熱フインを整合状態に配置させているが、場合
によつてはそのように構成する必要がないもので
ある。更に、受熱フイン及び放熱フインの形状に
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、次のような効果を有する。即ち、こ
の熱交換器は、ストレート状に形成した吸熱通路
筒体内に、内外にフインを備え且つ燃焼ガス排出
口を端部に備えた熱流復路筒体と該熱流復路筒体
内に配置した熱流往路筒体を配置したので、熱交
換部分では空気の流れがほとんど阻止されること
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。

また、熱流通路パイプは熱流往路筒体に対して
前記燃焼ガス排出口側でほゞ垂直状態に取付けら
れて前記吸熱通路筒体と前記熱流復路筒体とを貫
通するので、前記熱流通路パイプが吸熱通路を最
短距離で貫通することになり、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。

更に、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インを排除することによつて
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
フイン及び外側に放熱フインを備えたカツプ状の
蓋体が固定され、また前記熱流復路筒体には受熱
フインが配置され、前記吸熱通路筒体には放熱フ
インが配置されているので、前記熱流通路筒体全
長にわたつ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インと前記蓋
体の前記受熱フイ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インと前記蓋体の
前記放熱フインとを整合状態に配置することによ
つて、熱流弾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。

【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−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−に
於ける断面図である。１……熱交換器、２……吸熱通路筒体、３……
燃焼器、４……熱流通路パイプ、５……放熱フイ
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、１０……熱
流通路、１１……熱伝達通路、１２……吸熱通
路、１３……空気取入口、１４……空気送出口、
１５……受熱フイン、１６……受熱フイン、１７
……放熱フイン、１８……空間、１９……放熱フ
イン、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。

Claims

【特許請求の範囲】１両端に空気取入口と空気送出口を備えたスト
レート状の吸熱通路筒体、該吸熱通路筒体内に配
置され且つ端部に燃焼ガス排出口を備え且つ内外
にフインを備えた熱流復路筒体、該熱流復路筒体
内に配置した熱流往路筒体、該熱流往路筒体に
ほゞ垂直状態に取付け前記吸熱通路筒体と前記熱
流復路筒体とを貫通する端部を燃焼器に連通した
熱流通路パイプ、及び前記熱流復路筒体の両端部
に固定したフインを備えたカツプ状蓋体、を有す
る熱交換器。２前記熱流復路筒体の内外に設けたフインは前
記熱流通路パイプが前記吸熱通路筒体と前記熱流
復路筒体を貫通する部分で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。３前記熱流復路筒体と前記カツプ状蓋体との内
側に設けた前記各フインは受熱フインを構成し、
前記熱流復路筒体と前記各カツプ状蓋体との外側
に設けた前記各フインは放熱フインを構成する特
許請求の範囲第１項に記載の熱交換器。４前記熱流復路筒体及び前記吸熱通路筒体の
各々の前記フインと前記蓋体の前記フインとは互
いに整合している特許請求の範囲第１項に記載の
熱交換器。