JPH02254010A

JPH02254010A - 車両用暖房装置

Info

Publication number: JPH02254010A
Application number: JP7768789A
Authority: JP
Inventors: Masato Itakura; 正人板倉
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1989-03-28
Filing date: 1989-03-28
Publication date: 1990-10-12
Anticipated expiration: 2013-02-16
Also published as: JP2712516B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は車両用暖房装置に関するものである。

（従来の技術）本発明に係わる従来技術としては、実開昭５９−１２１
４７６号公報に記載されたものがある。

この従来技術は、冷間始動時や寒冷地通常走行時等の暖
房温水回路中のエンジンの冷却水が十分に温まっていな
い時に、第４図に示すように高温の排気ガスと冷却水と
で熱発生器を介して熱交換を行うことにより、暖房温水
回路中の冷却水を温めて、暖房能力を向上させるもので
ある。

即ち、排気管８Ｉを通過する高温排気ガスの熱は、排気
管８１内に配設された熱発生器８２の吸熱部８２ａによ
り熱発生器８２内に吸熱され、その熱は熱発生器８２の
放熱部８２ｂにより暖房温水回路８３中に放熱される。

従って、暖房温水回路８３中を通過する冷却水は温めら
れ、暖房装置８４へと流れる。

（発明が解決しようとする課題）しかし上記従来技術のものにおいては、気体即ち排気ガ
スの熱伝導率は液体即ち冷却水の熱伝導率の数十分の−
であるため、熱発生器８２の吸熱部８２ａの有効伝熱面
積を大きくしなければならなかった。しかし、排気管８
１内に大きな熱発生器８２の吸熱部８２ａを配設すると
、排気ガスの通過できる部分は非常に狭くなる。従って
、排気ガス中のずずによる排気管８１の目詰まりの危険
性や、エンジンの背圧が高くなり、エンジンの出力ダウ
ンやエンジン不調の原因となる危険性が発生する恐れが
ある。

従って、熱発生器８２の吸熱部８２ａ付近の排気管８１
部分は大きくする必要があるため、車両への搭載が困難
になっていた。

そこで本発明では、暖房温水回路中の冷却水を温める軽
量コンパクトな熱発生器の発明を、その第１の技術的課
題とする。

また、アイドリング時等のエンジンの低負荷運転時には
、エンジンの駆動軸により駆動されるウォーターポンプ
の吐出量が少ない。従って、暖房温水回路を流れる冷却
水量は少なく、暖房能力は十分ではなかった。この問題
点を解決するために従来では、暖房温水回路の途中に電
動ウォーターポンプを配設したりしていたが、コスト面
でも不利でありその採用はあまりなされていなかった。

そこで本発明では、暖房温水回路を流れる冷却水の水量
増加を、その第２の技術的課題とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）前述した本発明の第１の技術的課題を解決するために講
じた本発明の第１の技術的手段は、自動車エンジンの駆
動軸と、駆動軸とクラッチ手段を介して連結されたシャ
フトと、シャフトを回転自在に支承し自動車エンジンに
固設された第１ハウジングと、第１ハウジング内部に形
成された発熱室と、シャフトの途中に固定され発熱室内
部に配設されたロータと、第１ハウジングを外包し発熱
室と連通しない作動流体通路を形成する第２ハウジング
とを有し、発熱室内部とロータ周縁部は夫々ラビリンス
溝を形成され、各々のラビリンス溝は互いに近接し、発
熱室内部に粘性流体を封入された熱発生器を自動車エン
ジンの暖房温水回路中に挿入したことである。

また、前述した本発明の第２の技術的課題を解決するた
めに講じた本発明の第２の技術的手段は、前述した本発
明の第１の技術的手段に加えて、シャフトの一端にイン
ペラを固定し、作動流体通路内にインペラを外包し、発
熱室と連通しない渦室を有するようにしたことである。

（作用）前述した本発明の第１の技術的手段によれば、暖房温水
回路中の作動流体を温める軽量コンパクトな熱発生器を
設置したことにより、車両への搭載が容易に可能となる
。

また、前述した本発明の第２の技術的手段によれば、暖
房温水回路を流れる作動流体の流量増加が可能となり、
新たに電動ウォーターポンプ等を暖房温水回路中に配設
する必要が無くなる。

（実施例）以下、本発明の技術的手段を具体化した好適な実施例に
ついて添付図面に基づき説明する。但し本実施例では、
第１ハウジングをケース、第２ハウジングをカバー、ク
ラッチ手段を電磁クラッチ機構、作動流体通路を受熱室
と換言する。

第１図は、本発明第１実施例の車両用暖房装置１０の概
略図を示す。第２図は、第１図における熱発生器２２の
断面図を示す。

水冷式エンジン１）を冷却する冷却水はウォーターポン
プ１２により、流路１３及びラジェター１４を還流して
いる。流路１３の途中にはサーモスタット弁１５が配設
され、その働きにより、冷却水の水温が低い場合にはバ
イパス流路１６に冷却水を流し、冷却水の水温が高い場
合にはラジェター１４に冷却水を流す。ラジェター１４
を冷却するメインファン１７は、水冷式エンジン１）の
図示しない駆動軸からベル１−１８を介して回転力を受
けている。

この冷却水の流路１３とは別に、暖房装置温水回路の流
路１９が水冷式エンジン１）からウォーターポンプ１２
へと配設されている。この流路１９の途中には、ヒータ
バルブ２０、水温センサー２１、熱発生器２２及びヒー
タ放熱ｇｉｉ３９が夫々配設されている。ヒータ放熱器
３９にはサブファン４０が配設されている。また、制御
部３７はヒータバルブ２０及び水温センサー２１がらの
信号を受けて、熱交換機２２の作動を制御するものであ
る。この時、冷却水はヒータ放熱用の温水として作用し
、以後温水と換言する。

熱発生器２２の構成は、以下のとおりである。

ボデー２３は水冷式エンジン１）に固設され、電磁コイ
ル２４を固設しており、また、シャツＩ−２５の図示右
方を、シャフト２５に固設された出力ディスク２８を介
して回転可能に支承している。

入力プーリ２６は、シャフト２５に回転可能に支承され
プレート２７を固設している。以上の電磁コイル２４、
プレート２７及び出力ディスク２８により電磁クラッチ
機構２９を形成している。

ケース３１及びカバー３２はボルト４１により一体的に
固定され、水冷式エンジン１）に固設されている。ケー
ス３１及びカバー３２は、内部に夫々隔壁３１ａ、３２
ａを有しており、受熱室３３及び発熱室３４を形成して
いる。隔壁３１８゜３２ａの内周部には、夫々ラビリン
ス溝３１ｂ。

３２ｂが形成されている。シャフト２５の図示左方はケ
ース３１に回転可能に支承されている。シャフト２５の
途中にはロータ３０が固設され、ロータ３０の周縁部両
面にはラビリンス１Ｍ３０ａが形成されている。隔壁３
１ａ、３２ａのラビリンス溝３１ｂ、３２ｂと、ロータ
３０のラビリンス：Ｍ　３０　ａとは、僅かな隙間を保
ちながら係合しており、ラビリンス溝部３日を形成して
いる。

ケース３１及びカバー３２には、周縁部に対向して温水
人口３５及び温水出口３６が形成されている。また、発
熱室内部には粘性流体（例えばシリコンオイル）が封入
されている。

受熱室３４の一部にカバー３２及びサブカバー４２によ
り渦室４３が形成されている。渦室４３内部にはシャフ
ト２５の一端に固定されたインペラ４４が収納され、こ
のインペラ４４にはヘーン部４４ａが形成されている。

シャフト２５とインペラ４４と隔壁３２ａとの間にはメ
カニカルシール４５が配設され、シャフト２５と隔壁３
２ａとの間の発熱室３４側にはオイルシール４６が配設
されているので、発熱室３４と渦室４３とは連通してい
ない。

以上の構成において、運転者の操作により暖房装置１０
のスイッチがオンになると、ヒータバルブ２０が開き温
水は暖房装置温水回路の流路１９を流れる。この温水は
温度センサー２１、熱発生器２２及びヒータ放熱器３９
を通って、ウォーターポンプ１２へと流れる。温水はヒ
ータ放熱器３９を流れる際、サブファン４０により外気
に熱を放出し、その外気が車室内に導入されることで車
室内を暖める。

いま、温水の水温が低く暖房装置の効きが悪い場合には
、ヒータバルブ２０が開で水温センサー２１の感知する
水温が設定値以下であると、制御部３７により熱発生器
２２内の電磁クラッチ機構２９をオンさせる。従って、
ベルト１８を介して入力プーリ２６に伝達される水冷式
エンジンの１）図示しない駆動軸のトルクはプレート２
７及び出力ディスク２８を介してシャフト２５に伝達さ
れる。

従って、シャフト２５の図示左端に固設されたロータ３
０が回転するので、発熱室３４内に封入された粘性流体
のうち、ラビリンス溝部３８内の粘性流体にはロータ３
０の回転数に比例した剪断力が加わる。よって、ラビリ
ンス溝部３８内の粘性流体は、内部エネルギーの増加及
び摩擦のため発熱する。この発熱室３４内で発生した熱
は、ケース３１及びカバー３２の夫々の隔壁３１ａ、３
２ａを介して、受熱室３３を流れる冷却水に伝導する。

　同時に、シャフト２５の一端に配設されたインペラ４
４のロータ部４４ａの回転によるポンプ効果により、ウ
ォーターポンプ１２により暖房温水回路１９を循環して
いる温水は、更に強制循環を促進され、渦室４３を通過
して温水出口３６から流出していく。

従って、発熱室３４内で発生した熱を与えられた受熱室
３３を流れる温水は、その水温が上昇しヒータ放熱器３
９に流れるため、外気へとより多くの熱を放出するので
、暖房能力が向上するものである。

しかし、暖房温水回路の流路１９を流れる温水の水温が
設定値以上になれば、制御部３７の働きにより電磁クラ
ッチ機構２９がオフとなり、水冷式エンジン１）の駆動
トルクはシャフト２５に伝わらないので、ロータ３０も
回転しないため発熱は起こらず余分にエンジン駆動力を
消費しない。

制御部３７について更に説明すると、ヒータバルブ２０
が閉の状態において万−熱発生器２２が作動すると、そ
の発熱能力により受熱室３３内に停溜している温水はた
ちまち沸騰して、その気体がウォーターポンプ１２に流
れるのでウォーターポンプ１２の性能を損なう恐れがあ
る。このため、制御部３７は単純に暖房温水回路の流路
１９の温水の水温をみるばかりでなく、ヒータバルブ２
０の開閉状態も監視しているのである。

尚、この熱発生器２２の発熱能力は発熱室３４内に封入
された粘性流体の粘性係数により、予め任意に設定する
ことができる。即ち、粘性係数の高い粘性流体はど、ラ
ビリンス溝部３８で生じる剪断力は大きいため発熱能力
は高くなる、しかしエンジン駆動力の消費量は多くなる
。一方、粘性係数の高い粘性流体はど、ラビリンス溝部
３８で生じる剪断力は小さいため、発熱能力は低くなる
、しかしエンジン駆動力の消費量は少なくなる。

また、クラッチ手段として本発明では電磁クラッチ機構
を採用しているが、勿論多板式油圧クラッチ、空気圧ク
ラッチ、粘性流体クラッチ、或いは乾式クラッチ等のク
ラッチ機構を有するものならば何でも良い。

第３図は、本発明第２実施例の車両用暖房装置６０の概
略図を示す。

第１実施例は本発明を水冷式エンジンに適用したもので
あるが、第２実施例においては空冷式エンジンに本発明
を適用したものである。

第１実施例と第２実施例の相違点は、エンジンと暖房温
水回路のみであるため、その他の部分についての説明は
第１実施例と同一の番号符号を付すことによって省略す
る。

また、第１実施例におけるウォーターポンプ１２、冷却
水流路１３、ラジェター１４、サーモスタット弁１５、
バイパス流路１６は配設されていない。

空冷式エンジン６１では、エンジン冷却水が無いため、
暖房温水回路６２中には適当な作動流体（たとえばエン
ジン冷却水と同一のもの）が封入されている。また、暖
房装置６０の同時しないメインスイッチは直接電磁クラ
ッチ機構２９をオン・オフさせるものなので、ヒータバ
ルブ２０及び温度センサー２１は特に配設されていない
。

その他の作用効果等については第１実施例と同一である
ため、ここにおいては省略する。

〔発明の効果〕

本発明によると、暖房温水回路中の温水を温める熱交換
が液体対液体タイプであるので、その熱伝導率は高く、
従来に比べて非常に軽量コンパクトとなり車両への搭載
が容易に可能となる。また、従来のように排気管と暖房
装置の温水回路とを熱発生器で接続しなくても済むため
、つまり暖房装置の温水回路中に熱発生器を配設するだ
けなので、コスト的にも有利であり、車両への搭載も容
易に可能となる。

また、従来低負荷走行時では排気温度が低く、排気ガス
を利用する熱発生器では伝熱能力が低かったが、本発明
ではエンジンが回転していれば熱発生器は作動し、迅速
に暖房効果を上昇させることができる。

更に、発熱室内に封入する粘性流体の粘性係数を変える
ことにより、熱発生器の発熱能力はどのようにも変えら
れるので、自動車の大小にかかわらず本発明の装置を搭
載することが可能である。

更には、渦室内の熱発生器のシャフトの先端に固定した
インペラの回転によるポンプ効果により、暖房温水回路
内の温水はその循環が促進される。

従って、アイドリング時などの低負荷運転時においても
暖房温水回路を流れる温水量は多く、暖房能力は十分確
保される。従って、暖房温水回路の途中に電動ウォータ
ーポンプを配設する必要が無くなるためコスト的にも有
利である。

また、冷却水を持たない空冷式エンジン等に対しても、
渦室内の熱発生器のシャフトの先端に固定したインペラ
の回転によるポンプ効果により、暖房温水回路を構成す
ることができる。このことは、従来空冷式エンジン搭載
車の暖房装置として用いられた危険性の高い排気ガス式
暖房装置や、余分な燃料を必要とする燃焼式暖房装置を
採用する必要が無くなる。

以上のように、本発明は車両用暖房装置として極めて高
い効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例の車両用暖房装置の概略図を示
す。第２図は、第１図における熱発生器の断面図を示す
。第３図は、本発明第２実施例の車両用暖房装置の概略
図を示す。第４図は従来技術の車両用暖房装置の概略図
を示す。Ｉ９・・・暖房温水回路、２２・・・熱発生器、２５・・・シャフト、２９・・・
電磁クラッチ機構、３０ａ。３０　・　・３２　・　・３４　・　・３１ｂ、３２ｂ　　・・ロータ、３１・・カバ゛−１３３・・発熱室。・・ラビリンス溝、・ケース、・・受熱室、筒１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　自動車エンジンの駆動軸と、該駆動軸とクラツ
チ手段を介して連結されたシヤフトと、該シヤフトを回
転自在に支承し前記自動車エンジンに固設された第１ハ
ウジングと、該第１ハウジング内部に形成された発熱室
と、前記シヤフトの途中に固定され該発熱室内部に配設
されたロータと、前記第１ハウジングを外包し前記発熱
室と連通しない作動流体通路を形成する第２ハウジング
とを有し、前記発熱室内部と前記ロータ周縁部は夫々ラ
ビリンス溝を形成され、該各々のラビリンス溝は互いに
近接し、前記発熱室内部に粘性流体を封入された熱発生
器を前記自動車エンジンの暖房温水回路中に挿入した車
両用暖房装置。
（２）　前記シヤフトの一端にインペラを固定し、前記
作動流体通路内に該インペラを外包し、前記発熱室と連
通しない渦室を有することを特徴とする請求項（１）記
載の車両用暖房装置。
（３）　前記温水回路が開状態で、前記温水回路中の前
記作動流体の温度が設定値以下の場合には前記クラツチ
手段をオン状態とすることにより、前記駆動軸と前記シ
ヤフトとを連結させ前記熱発生器を作動させることを特
徴とする請求項（２）記載の車両用暖房装置。
（４）　前記温水回路が開状態で、前記温水回路中の前
記作動流体の温度が設定値以上の場合には前記クラツチ
手段をオフ状態とすることにより、前記駆動軸と前記シ
ヤフトとを開放し、前記熱発生器を作動させないことを
特徴とする請求項（３）記載の車両用暖房装置。
（５）　前記温水回路が閉状態の場合には、前記クラツ
チ手段をオン状態にせず、前記駆動軸と前記シヤフトと
を開放し、前記熱発生器を作動させないことを特徴とす
る請求項（２）記載の車両用暖房装置。