JPH072444B2 - クィックヒータ - Google Patents

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ィックヒータに関
し、とくに磁性流体を用いたクィ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ィックヒータ
の要求は強い。このクィックヒータについて、従来から
多くの方式が知られている。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
を利用してクィックヒータとするもの、蓄熱槽と兼用し
た蓄熱式のもの（たとえば特開昭56-82619号公報、実開
昭59-146203号公報）などがある。

しかしながら、従来のクィ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、ウイック式
では熱抵抗が大きい、最大熱輸送量が少ない、コストが
高い等の問題があり、熱サ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、設計の自由
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
困難であるためクィ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ィックヒータが提
案されている。この提案により温度の立上りが早くかつ
熱輸送量も容易に多くでき、しかも設計自由度の大き
い、クィ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］ ところが、上記先に提案したクィックヒータには、次の
ような問題点が残されている。

すなわち、上記の磁性流体利用のクィックヒータでは、
車室側空気と磁性流体とを熱交換する時には、熱交換器
内を、磁性流体を重力等で通過させて熱交換するのみで
あった。磁性流体は一定の集団として循環される為、上
記熱交換器の中には磁性流体が存在していない時が多
く、熱交換時間が短いので十分伝熱せずに通過し、熱効
率を十分に高めることができないという問題がある。

本発明は、磁性流体を利用したクィックヒータにおい
て、とくに車室側空気と磁性流体との熱交換を行う放熱
側熱交換器について磁性流体の熱交換時間を十分に長く
とり、ヒータの熱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ィックヒータは、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器と、車室
に通じる空気径路に設けられた放熱用熱交換器と、両熱
交換器間を結ぶととも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
備えたクィックヒータであって、上記放熱用熱交換器
が、磁力により磁性流体を一時的に該熱交換器内に保持
することが可能な磁性流体保持手段を具備しているもの
からなる。

ここで上記磁性流体保持手段は、たとえば、放熱用熱交
換器自身を着磁するとともに、該熱交換器の出口部に着
磁された熱交換器による磁界よりも強い磁界を生成可能
なコイルを設けることにより、構成される。あるいは、
磁性流体保持手段は、放熱用の熱交換器内全域にわたっ
て磁界を生成可能なコイルによって構成される。

［作用］ このようなクィ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、吸熱用熱交換器側で排気
ガス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。この放熱用熱交換器では、磁
性流体保持手段により適当な時間磁性流体が保持される
ので、十分な熱交換時間がとられ、循環磁性流体量に対
する熱交換器での放熱量が増大されて、ヒータの熱効率
が高められる。

［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実施例に係るクィックヒータお
よびその周辺機器の全体構成を示しており、第２図はク
ィックヒータ部を拡大して示している。図において、１
はエンジン本体、２はエンジン１から排出される排気ガ
スの径路を示している。３は、車室に通じる空調用の空
気径路で、該空気径路３の空気が、通常のエンジン冷却
水による熱交換器４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。
上記排気ガス径路２内に排出される排気ガスは、エンジ
ン始動後すぐに高温となるので、クィックヒータの熱源
として非常に都合が良い。このエンジン排熱利用のクィ
ックヒータは、次のように構成されている。

排気ガス径路２内には、排気ガスと磁性流体との熱交換
を行う吸熱用の熱交換器６が、空調用空気径路３内に
は、該径路内の空気と磁性流体との熱交換を行う放熱用
の熱交換器７が、それぞれ設けられている。この両熱交
換器６、７間は、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５によって連結され、該径路内の磁
性流体８が該径路に沿って熱交換器６、７間を循環でき
るようになっている。磁性流体８は、パイプ５と連通す
るタンク13、14に溜められ、必要に応じて必要量だけ循
環される。

磁性流体循環径路５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９が適当数配設されてい
る。コイル９に電流が流れると、その位置に磁性流体８
が吸引（吸着）され、次に隣のコイル９に電流が流れる
と磁性流体８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８を駆動することができる。し
たがって、コイル９は磁性流体８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８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13部分に
は、タンク用コイル12が設けられ、該コイル12によって
タンク13から磁性流体８の出し入れが行われる。吸熱用
熱交換器６の下の一時貯蔵タンク14に対しては、貯蔵タ
ンク用コイル15が設けられている。

コイル９への給電は、制御装置としての制御用コンピュ
ータ10および出力制御部であるリレー11によって制御さ
れる。16はリレー11に接続された、コイル９用の電源装
置である。また、17、18、19は、コンピュータ10に室
温、排気温、設定温度等の情報を提供するセンサ等であ
る。

放熱用交換器７は、ヒータ用通路20の中に設置され、フ
ィン21を有している。この熱交換器７は、通常の熱交換
器用材料である、アルミ、銅、ステンレスの中に強磁性
粉末のフェライト粉末を添加して成形されている。そし
て、熱交換器７の全体又は出口側（たとえば第２図の一
点鎖線Ａ−Ａよりも下の部分）が着磁されており、その
部分には弱い磁界が発生している。熱交換器７の出口側
パイプには、上記着磁による磁界よりも強い磁界を生成
可能なコイル22が設けられている。上記着磁により磁性
流体を一時的に熱交換器７内に保持でき、上記コイル22
による吸着力により熱交換器７内から磁性流体を排出で
きるので、これらは、本発明でいう、熱交換器内に磁性
流体を一時的に保持可能な磁性流体保持手段を構成して
いる。

こ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。

エンジン始動後、吸熱用交換器６は最も早く熱せられ
る。エンジン始動後、ただちに制御用コンピュータ10と
リレー11によりタンク用コイル12に通電され、タンク13
中の磁性流体８はパイプ５中にとり出される。さらにコ
イル９に制御用コンピュータ10、リレー11を介して順次
通電されることにより、磁性流体８は、パイプ５中を循
環する。すなわち、パイプ５内では、コイル９による磁
界が制御用コンピュータ10、リレー11による制御によっ
て順次動き、磁性流体８はこれに吸着されて動き循環す
る。このようにして循環する磁性流体８は、吸熱用熱交
換器６で熱せられ、放熱用熱交換器７で放熱してクィッ
クヒータとなる。エンジン始動直後の熱量がまだ十分で
ないときには、少量の磁性流体８のみパイプ５中を循環
させてヒートマスを小さくし、温度の立上りを早くする
ことが望ましい。熱量が大きくなるに従い、磁性流体８
の量を多くして輸送熱量を多くすればよい。これら磁性
流体８の循環流量のコントロールは、コイル12、15によ
って行われる。また、吸熱用熱交換器６では磁性流体８
を少しずつ流して十分熱交換する様にし、ここを通った
磁性流体８を一時貯蔵タンク14にてため、一定量たまっ
てから貯蔵タンク用コイル15によってパイプ５中にもど
して循環させ、エンジン排気ガス温が高くなり、吸熱用
熱交換器６が高温になるに従い、タンク13より磁性流体
８をさらに放出してパイプ５中を循環させ、循環磁性流
体量を順次多くして輸送熱量を大きくするようにしても
よい。

以上の方法により、エンジンの始動直後には少量の磁性
流体８がパイプ５中を循環してヒートマスを少なくし、
立ち上りを早くし、熱量が大きくなるに従い、磁性流体
８の量を多くして輸送熱量を多くし、クィックヒータと
しての性能を高めることができる。

そして、本発明においては、とくに放熱側熱交換器７に
おける熱効率が高められる。つまり、熱交換器７に上方
より流れてきた磁性流体は、熱交換器７の全体又は出口
側にある磁界によって弱く吸着され、保持される。適当
な時間保持した後、コイル22に電流が流されることによ
り、熱交換器７の磁界より強い磁界が生成されるため磁
性流体はコイル22側に吸着され、次にこのコイル22の電
流を切ることによりさらに下に流される。今までは熱交
換器内を磁性流体が単に通りすぎるのみであったため、
熱交換器内に滞在する時間は短かったが、本発明におい
ては、上述のように、放熱用熱交換器７では磁性流体８
は、一時的に磁界によって吸着されて保持されるため、
空調用空気との間で十分な熱交換が行われる。しかる後
に磁性流体８は、コイル22によって吸着され、循環され
る。熱交換器における熱交換の効率が向上することによ
り、さらに立上りが早められるとともに、少ない磁性流
体８の循環量であっても排気ガス側の熱量を効率よく空
調側に輸送することが可能になる。

第２実施例 第３図に、本発明の２実施例に係るクィックヒータの放
熱用熱交換器部を示す。

本実施例では、磁性流体保持手段が、放熱用熱交換器30
内全域にわたって磁界を生成可能なコイル31からなって
いる。つまり、コイル31を熱交換器30のパイプのまわり
に巻き、全体に磁界を与えて磁性流体を一時的に保持す
るようにしており、コイル31の電流を切ることにより磁
性流体は再び流れ始める。その他の全体配置に関する構
成は第１実施例に準じる。

このように、コイル31で熱交換器30内に磁界をつくって
磁性流体を一時的に保持し、その保持および保持の解除
をコイル31の通電制御で行うこともできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のクィックヒータによると
きは、磁性流体を利用して排気ガスの熱量を空調系に輸
送できるようにするとともに、該空調系の放熱用熱交換
器内に磁性流体を一時的に保持できるようにしたので、
暖房用空気と磁性流体との熱交換効率を高めることがで
き、クィックヒータとしての熱効率を高めることができ
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１実施例に係るクィックヒータおよ
びその周辺機器の概略構成図、 第２図は第１図のクィックヒータの拡大断面図、 第３図は本発明の第２実施例に係るクィックヒータの断
面図、 である。 １……エンジン ２……排気ガス径路 ３……空気径路 ５……磁性流体循環径路 ６……吸熱側熱交換器 ７、30……放熱側熱交換器 ８……磁性流体 ９……磁界生成手段としてのコイル 10……コンピュータ 11……リレー 13、14……タンク 21……フィン 22……コイル 31……磁性流体保持手段としてのコイル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンからの排気ガス径路に設けられた
   吸熱用熱交換器と、車室に通じる空気径路に設けられた
   放熱用熱交換器と、両熱交換器間を結ぶとともに閉ルー
   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、を備えたクィックヒータであ
   って、前記放熱用熱交換器が、磁力により磁性流体を一
   時的に該熱交換器内に保持することが可能な磁性流体保
   持手段を具備していることを特徴とするクィックヒー
   タ。
2. 【請求項２】前記磁性流体保持手段が、前記放熱用熱交
   換器自身を着磁するとともに、該熱交換器の出口部に着
   磁された熱交換器による磁界よりも強い磁界を生成可能
   なコイルを設けることにより、構成されている特許請求
   の範囲第１項記載のクィックヒータ。
3. 【請求項３】前記磁性流体保持手段が、放熱用熱交換器
   内全域にわたって磁界を生成可能なコイルからなる特許
   請求の範囲第１項記載のクィックヒータ。