JPH10297265A - 車両用暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小容量の熱発生器で十分に実用可能な車両用
暖房装置を提供すること。 【解決手段】 その内部に粘性流体が封入された空間部
を有すると共にその外部に暖房用冷却水回路の冷却水が
導かれるハウジング２１ａと、該ハウジングの空間部内
に回転可能に収容され、回転により粘性流体を剪断する
ロータ２１ｂと、ハウジングに回転可能に支承され、空
間部内に位置する一端側にロータと粘性流体を介して対
向するトルク伝達板２１ｃを有すると共に暖房用冷却水
回路内に位置する他端側にインペラ２１ｄを有する冷却
水圧送手段とからなる熱発生器２１と、熱発生器及びヒ
ーターコア１５とエンジン１１間の冷却水回路を夫々遮
断して熱発生器とヒーターコア間でのみ冷却水が循環す
る閉回路を選択的に形成可能な弁手段２４、２８とを暖
房用冷却水回路１６中に介装した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用暖房装置に
関し、更に詳細には車両の暖房用冷却水回路中に、粘性
流体の剪断熱による熱発生器を介装した車両用暖房装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の車両用暖房装置として、
例えば、特開平２−２４６８２３号公報に開示されるも
のがある。この装置においては、車両のエンジンを冷却
して加熱された冷却水を、車室近傍に配設されるヒータ
ーコアにて空気と熱交換しウオーターポンプ入口へ戻す
暖房用冷却水回路中に、該冷却水回路を開閉可能なヒー
ターバルブと、粘性流体の剪断熱により熱を発生する熱
発生器がヒーターコアよりも上流側に介装されている。
熱発生器は、外層部及び内層部の２層構造を有するハウ
ジングと、該内層部内に配設されてエンジンにより断続
可能に回転駆動されると共にその両側面に複数の環状の
溝部を有し、内層部内壁の対向面に形成された複数の環
状突部と僅かな隙間を保ちながら係合してラビリンス機
構を形成するロータとを有し、内層内に粘性流体が封入
されると共に、外層部内に冷却水が流動するように流入
口及び流出口がハウジングに設けられている。この装置
において、冷間始動時や寒冷地通常走行時等には、ヒー
ターバルブが開放されると共に、ロータが回転されてラ
ビリンス機構により粘性流体に剪断熱が発生し、該剪断
熱により外層部内を流動する冷却水がエンジンの燃焼熱
とは別に加熱される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記した
従来の装置は、エンジンの燃焼熱により十分に冷却水の
温度が上昇されないときであっても、該燃焼熱とは別に
粘性流体の剪断熱により冷却水の温度を上昇させて、暖
房能力を向上させようとするものである。しかしなが
ら、剪断熱により加熱された冷却水はヒーターコアを通
りウオーターポンプの入口へ戻されて再度エンジンのウ
オーターポンプへ循環されることから、熱発生器で加熱
する対象はエンジンの冷却水全体となる。そのため、所
要の暖房能力を満足して実用できるためには、熱発生器
として相当の容量のものを必要とし、エンジンルーム内
のスペース損失が増大すると共に車両重量の増大を招
く。

【０００４】本発明は、上記した実情に鑑みなされたも
ので、小容量の熱発生器で十分に実用可能な車両用暖房
装置を提供することを、その課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に講じた本発明の技術的手段は、当該車両用暖房装置を
車両のエンジンを冷却する冷却水をヒーターコアを介し
て循環させる暖房用冷却水回路と、その内部に粘性流体
が封入された空間部を有すると共にその外部に前記暖房
用冷却水回路の冷却水が導かれるハウジング、該ハウジ
ングの空間部内に回転可能に収容され、回転により粘性
流体を剪断するロータ及び、前記ハウジングに回転可能
に支承され、前記空間部内に位置する一端側に前記ロー
タと粘性流体を介して対向するトルク伝達板を有すると
共に前記暖房用冷却水回路内に位置する他端側にインペ
ラを有する冷却水圧送手段からなり、前記暖房用冷却水
回路中に介装される熱発生器と、前記暖房用冷却水回路
中に介装されて、前記熱発生器及び前記ヒーターコアと
前記エンジン間の冷却水回路を夫々遮断して前記熱発生
器と前記ヒーターコア間でのみ冷却水が循環する閉回路
を選択的に形成可能な弁手段とを備えてなる構成とした
ことである。

【０００６】上記した手段によれば、弁手段により形成
される小さな閉回路内の冷却水のみが、剪断熱を発生す
る熱発生器が加熱する対象となる。そのため、小さな容
量の熱発生器であっても十分にその温度を上昇させるこ
とが可能となる。また、熱発生器の冷却水圧送手段は粘
性流体の剪断力によるつれ回りによって、閉回路内の冷
却水をよどむことなく循環させるため、更に一層冷却水
の温度上昇が早められる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従った車両用暖房
装置を図面に基づいて説明する。

【０００８】図１において、水冷式のエンジン１１はそ
の冷却水の回路として、エンジン１１のウオータージャ
ケット、ラジエータ１２及びウオーターポンプ１３を巡
回する冷却水回路１４と、エンジン１１のウオータージ
ャケット、ヒーターコア１５及びウオーターポンプ１３
を巡回する暖房用冷却水回路１６を備えている。詳述す
ると、冷却水回路１４には、エンジン１１によりベルト
等を介して駆動されるウオーターポンプ１３が配設さ
れ、該ウオーターポンプ１３はその流出口が接続される
エンジン１１の図示しないウオータージャケットに冷却
水を圧送する。該ウオータージャケットを巡回した冷却
水は、冷却前管１８、ラジエータ１２及び戻り管１９を
介してウオーターポンプ１３の流入口へ戻され、循環す
る。戻り管１９にはサーモスタット２０が介装されてお
り、冷却水温度が所定温度以下のときには、ラジエータ
１２とウオーターポンプ１３の流入口間の連通を遮断
し、エンジン１１のウオータージャケットからの冷却水
を冷却前管１８から分岐したバイパス管１７を介してラ
ジエータ１２を経由することなく、ウオーターポンプ１
３の流入口へ戻し、冷却水温が所定温度以上のときには
バイパス管１７とウオーターポンプ１３の流入口とを遮
断し、ウオータージャケットからの冷却水をラジエータ
１２を経由してウオーターポンプ１３の流入口へ戻す。

【０００９】暖房用冷却水回路１６には、ヒーターコア
１５及び熱発生器２１が介装されている。熱発生器２１
は、その内部にシリコンオイル等の粘性流体が封入され
た空間部を有すると共にその外側面に暖房用冷却水回路
の管路の一部が形成されるハウジング２１ａと、該ハウ
ジング２１ａの空間部内に回転可能に収容され、回転に
より粘性流体を剪断するロータ２１ｂと、ハウジング２
１ａに回転可能に支承され、空間部内に位置するその一
端側にロータ２１ｂと粘性流体を介して対向するトルク
伝達板２１ｃを有すると共にハウジング２１ａの外側面
に形成される暖房用冷却水回路内に位置する他端側にイ
ンペラ２１ｄを有する冷却水圧送部材とから構成されて
いる。

【００１０】ロータ２１ｂは、ハウジング２１ａに回転
可能に支承されるシャフトの一端に固定されており、該
シャフトの他端はベルト等を介してエンジン１１により
回転駆動される。また、ロータ２１ｂの両側面には複数
の環状の溝部（又は突部）２１ｂ２が形成されており、
ハウジング２１ａの空間部内壁の対向面に形成された複
数の環状突部（又は溝部）２１ａ１と僅かな隙間を保ち
ながら係合して第１ラビリンス機構を形成している。こ
れにより、ロータ２１ｂが回転すると第１ラビリンス機
構により効果的に粘性流体が剪断されて剪断熱が発生
し、該剪断熱によりハウジング２１ａ及びハウジング２
１ａの外側面の冷却水回路中の冷却水が加熱されるよう
になっている。

【００１１】また、冷却水圧送部のトルク伝達板２１ｃ
及びインペラ２１ｄはハウジング２１ａに回転可能に支
承されるシャフトの両端に設けられている。トルク伝達
板２１ｃのロータ２１ｂとの対向面には、複数の環状の
溝部（又は突部）が形成されており、ロータ２１ｂの対
向面に形成された複数の環状突部（又は溝部）と僅かな
隙間を保ちながら係合して第２ラビリンス機構を形成し
ている。これにより、ロータ２１ｂが回転すると第２ラ
ビリンス機構により効果的に粘性流体が剪断されて剪断
力が発生し、該剪断力によりトルク伝達板２１ｃがつれ
回り、インペラ２１ｄが回転して冷却水を圧送するよう
になっている。また、ハウジング２１ａの空間部は、供
給管３１を介してリザーバタンク３２に接続されてお
り、供給管３１には両者間の連通をＥＣＵ３０からの信
号に応じて開閉する制御弁３３が介装されている。尚、
制御弁３３には開閉機能だけでなく、図示はされていな
いが、リザーバタンク３２内の粘性流体を空間部へ圧送
する圧送機能を有している。

【００１２】熱発生器２１のハウジング２１ａの外側面
に形成される管路の一端には、管路２３を介してエンジ
ン１１のウオータージャケットが接続され、他端にはヒ
ーターコア１５の入口側が接続される。ヒーターコア１
５の出口側は、管路２７を介してウオーターポンプ１３
の流入口へ接続されている。ヒーターコア１５には、ブ
ロワモータ３３により駆動される送風ファン３２が並設
されており、ヒーターコア１５にて暖房用冷却水回路の
冷却水は送風ファン３２からの空気と冷却水とを熱交換
して、暖気となって車室へ供給される。

【００１３】管路２３には、車室内のヒータースイッチ
の操作に応じて切換動作される第１切換弁２４と、冷却
水温を検出する温度センサ２５が配設されており、ま
た、管路２７には同様にヒータースイッチの操作に応じ
て切換動作される第２切換弁２８が配設されている。第
１切換弁２４と第２切換弁２８間は、バイパス管２９を
介して接続されている。第１切換弁２４は、ヒータース
イッチがオフのとき、管路２３と熱発生器２１のハウジ
ング２１ａの外側面に形成される管路の一端を連通する
と共にバイパス管２９を遮断する第１位置に切換えら
れ、ヒータースイッチがオンのとき、管路２３を遮断す
ると共に熱発生器２１のハウジング２１ａの外側面に形
成される管路の一端をバイパス管２９に連通させる第２
位置に切換えられる。また、第２切換弁２８は、ヒータ
ースイッチがオフのとき、ヒーターコア１５の出口側と
ウオーターポンプ１３の流入口とを管路２７を介して連
通させると共にバイパス管２９を遮断する第１位置に切
換えられ、ヒータースイッチがオンのとき、ヒーターコ
ア１５の出口側とウオーターポンプ１３の流入口との連
通を遮断すると共にヒーターコア１５の出口側とバイパ
ス管２９とを連通させる第２位置に切換えられる。尚、
第１及び第２切換弁２４、２８は、ヒータースイッチの
操作に応じたＥＣＵ３０からの信号２４ａ及び３０ａに
よって切換動作される。

【００１４】以上の構成において、冷却水温が所定値以
下の時、エンジン１１が始動され、ヒータースイッチが
操作されると、ＥＣＵ３０からの信号により第１切換弁
２４及び第２切換弁２８は第２位置に切換えられる。そ
れと同時に、ＥＣＵ３０からの信号によって、制御弁３
３がリザーバタンク３２内の粘性流体を熱発生器２１の
ハウジング２１ａの空間部へ圧送する。これにより、図
１に一点鎖線で示すように冷却水が熱発生器２１とヒー
ターコア１５間でのみ循環する小さな閉回路が形成され
ると同時に、ロータ２１ｂがエンジン１１により回転駆
動されることにより熱発生器２１が上記したように発熱
作用及び冷却水圧送作用を行う。したがって、熱発生器
２１が加熱する冷却水量はこの小さな閉回路内の冷却水
量のみであり、また閉回路内の冷却水は熱発生器２１に
内臓された冷却水圧送部によりよどむことなく循環され
るので、小容量の熱発生器２１でも短時間で十分に冷却
水を加熱することができる。よって、この加熱された冷
却水をヒーターコア１５にて空気と熱交換することによ
り、エンジン１１の温度上昇に係らず、早期に暖気を車
室内へ供給することができる。

【００１５】冷却水温が所定値以上であることが温度セ
ンサ２５により検出されると、ＥＣＵ３０からの信号に
応じて、第１切換弁２４及び第２切換弁２８を夫々第２
切換位置に切換えられる。これにより、冷却水は図１に
実線で示すように循環されると共に、ＥＣＵ３０からの
信号に応じて制御弁３３が通路３１を開放し、遠心力に
よりハウジング２１ａ空間部から粘性流体がリザーバタ
ンク３２内に収容される。これにより、熱発生器２１
は、上記した発熱作用及び冷却水圧送作用を停止し、ロ
ータ２１ｂを回転駆動するエンジン１１の負荷が軽減さ
れる。尚、ここでは、熱発生器２１の作用を冷却水温に
応じてＥＣＵ３０からの信号に応じて停止させるように
したが、運転者が手動で切換えるようにすることは可能
である。これによれば、冷却水温、即ち、エンジンの温
度に関係なく、急速に暖気を得ることが可能となるばか
りでなく、寒冷地においてはエンジンの温度を保持する
のに有効となる。また、更に、ここでは、第１切換弁２
４及び第２切換弁２８の切換動作をヒータースイッチの
操作に応じたＥＣＵ３０からの信号によって行ったが、
両弁の切換動作を例えば運転者による手動式としたり、
ヒータースイッチの操作に関係なく、エンジン１１の温
度（冷却水温）に応じたものとすることが可能である。
これによれば、車室内の急速暖房と同時にエンジンの急
速暖機が可能となる。

【００１６】図２は、本発明に従った車両用暖房装置の
変形実施形態を示す。この実施形態は、暖房用冷却水回
路に、熱発生器２１、第１切換弁１２８、第２切換弁１
３３及びバイパス管１２９からなるユニットをアドオン
式としたものである。これによれば、通常の暖房用冷却
水回路を有する車両に大幅な変更を招くことなく、本発
明に従った車両用暖房装置を提供することが可能であ
る。

【００１７】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、弁手段に
より形成される小さな閉回路内の冷却水のみが、剪断熱
を発生する熱発生器が加熱する対象となため、小さな容
量の熱発生器であっても十分にその温度を上昇させるこ
とができる。また、熱発生器の冷却水圧送手段は粘性流
体の剪断力によるつれ回りによって、閉回路内の冷却水
をよどむことなく循環させるため、更に一層冷却水の温
度上昇が早めることができ、車両のエンジンの温度に係
らず、暖気を車室内へ供給することができる。

【００１８】また、熱発生器内の粘性流体を空間部から
出し入れすることにより、熱発生器を駆動する駆動源の
負荷を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従った車両用暖房装置の一実施形態の
構成図である。

【図２】本発明に従った車両用暖房装置の変形実施形態
の構成図である。

【符号の説明】

１１ エンジン １５ ヒーターコア １６ 暖房用冷却水回路 ２１ 熱発生器 ２１ａ ハウジング ２１ｂ ロータ ２１ｃ トルク伝達板 ２１ｄ インペラ ２４ 第１切換弁（弁手段） ２８ 第２切換弁（弁手段） ２９ バイパス管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両のエンジンを冷却する冷却水をヒー
   ターコアを介して循環させる暖房用冷却水回路と、その
   内部に粘性流体が封入された空間部を有すると共にその
   外部に前記暖房用冷却水回路の冷却水が導かれるハウジ
   ング、該ハウジングの空間部内に回転可能に収容され、
   回転により粘性流体を剪断するロータ及び、前記ハウジ
   ングに回転可能に支承され、前記空間部内に位置する一
   端側に前記ロータと粘性流体を介して対向するトルク伝
   達板を有すると共に前記暖房用冷却水回路内に位置する
   他端側にインペラを有する冷却水圧送手段からなり、前
   記暖房用冷却水回路中に介装される熱発生器と、前記暖
   房用冷却水回路中に介装されて、前記熱発生器及び前記
   ヒーターコアと前記エンジン間の冷却水回路を夫々遮断
   して前記熱発生器と前記ヒーターコア間でのみ冷却水が
   循環する閉回路を選択的に形成可能な弁手段とを備えて
   いることを特徴とする車両用暖房装置。