JPH10175419A - 車両用暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビスカスヒータの搭載位置の設計自由度を拡
げるとともに、発熱量（発熱器の回転数）を制御する際
に発生する衝撃を抑制する。 【解決手段】 バルブ装置５６（電磁比例式圧力制御弁
５、電磁式切換弁６）を制御することによって、ビスカ
スヒータ１０の稼働状態（始動停止および回転数（発熱
量）等の状態）を連続的に滑らかに制御する。これによ
り、稼働状態の変化に伴って乗員に及ぼす衝撃を十分に
抑制することができるので、乗員に対して不快感を感じ
させることを防止することができる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粘性流体を攪拌す
る際に発生する熱（ジュール熱）により車両の暖房を行
う車両用暖房装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記車両用暖房装置として、本出願人は
既に特願平８−２０３６２２号を出願している。そし
て、この出願では、ジュール熱を発生させる発熱器（ビ
スカスヒータ）は、電磁クラッチおよびＶベルトを介し
て車両走行用のエンジンから駆動力を得て回転駆動され
るように構成されている。

【０００３】ところで、車室内の暖房に必要な発熱量
（ビスカスヒータの回転数）は、車室内空気温度や日射
量等によって変化するのに対して、エンジンの回転数は
車両の走行状態によって変化するため、エンジンからビ
スカスヒータに伝達される回転数（ビスカスヒータの回
転数）を何らかの手段にて制御する必要がある。そこ
で、上記出願では、電磁クラッチのＯＮ−ＯＦＦを制御
することにより、エンジンからビスカスヒータに伝達さ
れる回転数を制御していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記出願のご
とく、電磁クラッチのＯＮ−ＯＦＦでは、電磁クラッチ
を断続する際の衝撃が乗員に伝わってしまい、乗員に対
して不快感を感じさせてしまう。また、ビスカスヒータ
は、電磁クラッチおよびＶベルトを介してエンジンから
駆動力を得ているので、図４に示すように、必然的にエ
ンジン１のクランクシャフト近傍に配設せざる負えな
い。このため、ビスカスヒータ１０と車室内に配設され
たヒータコア１１との距離が大きくなり、ビスカスヒー
タ１０にて発生した熱が、ヒータコア１１にて放熱する
前にエンジンルーム内で放熱してしまい、十分な暖房効
果を得ることができないという問題が発生する。

【０００５】本発明は、上記点に鑑み、発熱器（ビスカ
スヒータ）の搭載位置の設計自由度を拡げるとともに、
発熱量（発熱器の回転数）を制御する際に発生する衝撃
を抑制することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１に
記載の発明では、エンジン（１）によって駆動される油
圧ポンプ（４）から吐出された作動油の動圧にて駆動さ
れる第１、２油圧モータ（７、８）と、第１油圧モータ
（７）によって駆動される発熱器（１０）と、発熱器
（１０）が発生する熱と、流体がエンジン（１）より吸
収した熱とを車室内に向けて放熱する暖房用熱交換器
（１１）と、油圧ポンプ（４）から両油圧モータ（７、
８）に向かって各々流通する作動油の動圧および油量を
制御するバルブ装置（５６）とを備えること特徴とす
る。

【０００７】そして、バルブ装置（５６）を制御するこ
とによって、発熱器（１０）の稼働状態（始動停止およ
び回転数（発熱量）等の状態）を連続的に滑らかに制御
することができるので、上記出願に記載のごとく、電磁
クラッチにて断続的に制御するものに比べて、稼働状態
の変化に伴って乗員に及ぼす衝撃を十分に抑制すること
ができる。したがって、乗員に対して不快感を感じさせ
ることを防止することができる（第１の効果）。

【０００８】ところで、第１油圧モータ（７）は、作動
油の動圧によって駆動されるので、作動油の油圧配管を
配設することができれば、上記出願に記載のごとく、発
熱器（１０）をエンジン（１）のクランクシャフト近傍
に配設する必要性はない。したがって、発熱器（１０）
を暖房用熱交換器（１１）近傍の車室内に配設すること
ができるため、暖房用熱交換器（１１）にて放熱する前
にエンジンルーム内で放熱してしまうという不具合を防
止して十分な暖房効果を得ることができる（第２の効
果）。

【０００９】ところで、粘性流体としてシリコンオイル
を使用した場合、シリコンオイルは、２００℃以上にな
ると、急激に粘度が低下し劣化してしまう。このため、
発熱器（１０）の回転数を所定回転数以下となるように
制御する必要がある。しかし、上記出願においては、電
磁クラッチのＯＮ−ＯＦＦによって発熱器（１０）が制
御されていたため、発熱器（１０）の回転数制御を行う
ことが困難である。このため、上記出願では、エンジン
（１）の回転数が発熱器（１０）を駆動するの適した回
転数を越えた場合には、電磁クラッチをＯＦＦせざる負
えない。したがって、エンジン（１）の回転数が発熱器
（１０）を駆動するの適した回転数を越えた場合には発
熱器（１０）が停止するので、車室内の暖房能力が低減
してしまう。

【００１０】これに対して、本発明によれば、バルブ装
置（５６）によって、作動油の動圧が発熱器（１０）を
駆動するに適した圧力となるように制御することができ
るので、エンジン（１）の回転数の増大による影響を受
けず、安定的に発熱器（１０）を運転させることができ
る。延いては、エンジン（１）の回転数の増大による影
響を受けず、車室内の暖房を図ることができる（第３の
効果）。

【００１１】ところで、エンジン（１）を冷却する流体
の温度が上昇し、ファン（９）が稼働させなければなら
ないときには、通常、エンジン（１）より吸収した熱の
みによって暖房を行うことが可能であるので、油圧ポン
プ（４）の能力は過剰状態となる。しかし、本発明によ
れば、この油圧ポンプ（４）の能力が過剰状態となった
ときに、油圧ポンプ（４）から吐出する作動油の動圧に
より第２油圧モータ（８）を駆動してファン（９）を回
転させることができるので、油圧ポンプ（４）の能力を
無駄なく活用することができる。請求項２に記載の発明
では、エンジン（１）によって駆動される油圧ポンプ
（４）から吐出された作動油の動圧にて駆動される第１
油圧モータ（７）と、第１油圧モータ（７）によって駆
動される発熱器（１０）と、発熱器（１０）が発生する
熱を車室内に向けて放熱する暖房用熱交換器（１１）
と、油圧ポンプ（４）から第１油圧モータ（７）に向か
って流通する作動油の動圧を制御する圧力制御弁（５）
とを有すること特徴とする。

【００１２】したがって、圧力制御弁（５）を制御する
ことによって、上記第１、２、３の効果を得ることがで
きる。なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実
施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施の形
態について説明する。 （第実施形態）図１は、本実施形態に係る車両用暖房装
置を示す模式図であり、１は車両走行用の水冷式内燃機
関（以下、エンジンと略す。）であり、２はエンジン１
の冷却水（流体）を冷却するラジエータ（放熱器）であ
る。なお、冷却水は、エンジン１から駆動力を得て駆動
されるウォータポンプ３によって循環させられている。

【００１４】４は、エンジン１からＶベルトｖおよびプ
ーリｐを介して駆動力を得て駆動する油圧ポンプであ
り、５は、この油圧ポンプ４から吐出される作動油の動
圧を制御する電磁比例式圧力制御弁（以下、制御弁と略
す。）である。また、６は、制御弁５から吐出した作動
油が、後述する第１油圧モータ７に向かって流通する場
合と、後述する第２油圧モータ８に向かって流通する場
合とを切換え開閉する電磁式切換弁（以下、切換弁と略
す。）である。

【００１５】なお、この切換弁６は、非通電時（ＯＦＦ
状態）には、第２油圧モータ８に向かって作動油が流通
するように流路を切換え開閉し、通電時（ＯＮ状態）に
は、第１油圧モータ７に向かって作動油が流通するよう
に流路を切換え開閉する。そして、切換弁６および制御
弁５により、油圧ポンプ４から両油圧モータ７、８に向
かって各々流通するから作動油の動圧および油量を制御
するバルブ装置５６を構成している。

【００１６】また、７はバルブ装置５６から吐出された
作動油の動圧にて駆動される第１油圧モータであり、８
は、第１油圧モータ７と同様に、バルブ装置５６から吐
出された作動油の動圧にて駆動される第２油圧モータで
ある。そして、第２油圧モータ８は、ラジエータ２に空
気を送風するファン９を駆動しており、一方、第１油圧
モータ７は、粘性流体（本実施形態では、シリコンオイ
ル）を攪拌して熱（ジュール熱）を発生させる発熱器
（以下、ビスカスヒータと呼ぶ。）１０を駆動してい
る。なお、本実施形態に係るビスカスヒータ１０は、上
記出願に示されたものと同一であるので、本明細書で
は、ビスカスヒータ１０の構造説明を省略する。

【００１７】そして、ビスカスヒータ１０で発生した熱
はエンジン１の冷却水に与えられ、エンジン１より吸収
した熱とともに、周知のヒータコア（暖房用熱交換器）
１１によって車室内に向けて放熱され、車室内の暖房が
図られる。１２はバルブ装置５６（切換弁６、制御弁
５）を制御する制御装置であり、この制御装置１２に
は、ラジエータ２の入口側の冷却水温度を検出する温度
検出手段をなす水温センサ１３、および乗員が操作する
暖房始動スイッチ１４からの信号が入力されている。

【００１８】因み、１５は作動油を蓄えるリザーブタン
クであり、各油圧モータ７、８から流出した作動油はリ
ザーブタンク１５に集合し、油圧ポンプ４にて吸入さ
れ、再び吐出される。また、１６は作動油の油圧配管で
あり、１７は冷却水の冷却水（温水）配管である。次
に、本実施形態の作動を図２に示すフローチャートに基
づいて述べる。

【００１９】エンジン始動スイッチ（図示せず）が投入
されてエンジン１が始動すると、水温センサ１３の検出
値Ｔ_s を読み込む（ステップ１００）。そして、検出値
Ｔ_sが所定値Ｔ₀ 以下か否かを判定し（ステップ１１
０）、検出値Ｔ_s が所定値Ｔ₀以下のときには、暖房始
動スイッチ１４が投入（ＯＮ）されているか否かを判定
する（ステップ１２０）。

【００２０】このとき、暖房始動スイッチ１４が投入さ
れていると判定されたときには、第１油圧モータ７（ビ
スカスヒータ１０）を駆動するに適した圧力となるよう
に圧力制御信号１を制御弁５に向けて出力するととも
に、油圧ポンプ４から吐出される作動油を第１油圧モー
タ７に流通するように切換弁６に通電（ＯＮ）し（ステ
ップ１３０、１４０）、その後、ステップ１００に戻
る。

【００２１】一方、ステップ１１０にて、検出値Ｔ_s が
所定値Ｔ₀ より大きいと判定されたときには、ファン９
を駆動すべく、油圧ポンプ４から吐出される作動油を第
２油圧モータ８に流通するように切換弁６への通電を遮
断（ＯＦＦ）するとともに（ステップ１５０）、第２油
圧モータ８を駆動するに適した圧力となるように圧力制
御信号２を制御弁５に向けて出力する（ステップ１６
０）。

【００２２】また、ステップ１１０にて検出値Ｔ_s が所
定値Ｔ₀ 以下と判定され、かつ、ステップ１２０にて、
暖房始動スイッチ１４が投入されてない（ＯＦＦ）と判
定されたときには、ビスカスヒータ１０およびファン９
を駆動する必要がないので、油圧ポンプ４から吐出され
る作動油の全量を油圧ポンプ４の吸入口側に還流させる
ように圧力制御信号３を制御弁５に向けて出力する（ス
テップ１７０）。

【００２３】次に、本実施形態の特徴を述べる。本実施
形態によれば、ビスカスヒータ１０の稼働状態（始動停
止および回転数（発熱量）等の状態）の制御は、作動油
の動圧および油量をバルブ装置５６（切換弁６、制御弁
５）を制御することによって行われているので、稼働状
態が連続的に滑らかに変化する。

【００２４】したがって、上記出願に記載のごとく、電
磁クラッチにて断続的に制御するものに比べて、稼働状
態の変化に伴って乗員に及ぼす衝撃を十分に抑制するこ
とができるので、乗員に対して不快感を感じさせること
を防止することができる。ところで、油圧モータ７は、
作動油の動圧によって駆動されるので、作動油の油圧配
管を配設することができれば、エンジン１のクランクシ
ャフト近傍に配設する必要性はない。

【００２５】このため、本実施形態では、図３に示すよ
うに、ビスカスヒータ１０をヒータコア１１近傍の車室
内に配設することができるため、ヒータコア１１にて放
熱する前にエンジンルーム内で放熱してしまうという不
具合を防止して十分な暖房効果を得ることができる。と
ころで、本実施形態で使用しているシリコンオイルは、
２００℃以上になると、急激に粘度が低下し劣化してし
まう。このため、ビスカスヒータ１０の回転数を所定回
転数以下となるように制御する必要がある。

【００２６】しかし、上記出願においては、電磁クラッ
チのＯＮ−ＯＦＦによってビスカスヒータ１０が制御さ
れていたため、ビスカスヒータ１０の回転数制御を行う
ことが困難である。このため、上記出願では、エンジン
１の回転数がビスカスヒータ１０を駆動するの適した回
転数を越えた場合には、電磁クラッチをＯＦＦせざる負
えない。したがって、エンジン１の回転数がビスカスヒ
ータ１０を駆動するの適した回転数を越えた場合には、
ビスカスヒータ１０が停止するので、車室内の暖房能力
が低減してしまう。

【００２７】これに対して、本実施形態によれば、バル
ブ装置５６（制御弁５）によって、作動油の動圧がビス
カスヒータ１０を駆動するに適した圧力となるように制
御されているので、エンジン１の回転数の増大による影
響を受けず、安定的にビスカスヒータ１０を運転させる
ことができる。延いては、エンジン１の回転数の増大に
よる影響を受けず、車室内の暖房を図ることができる。

【００２８】ところで、冷却水の温度がファン９が稼働
する状態まで上昇したときには、通常、エンジン１より
吸収した熱のみによって暖房を行うことが可能であるの
で、油圧ポンプ４の能力は過剰状態となる。しかし、本
実施形態によれば、この油圧ポンプ４の能力が過剰状態
となったときは、油圧ポンプ４から吐出する作動油の動
圧により第２油圧モータ８を駆動してファン９を回転さ
せているので、油圧ポンプ４の能力を無駄なく活用する
ことができる。

【００２９】ところで、本発明は、第２油圧モータ８お
よび電磁式切換弁６を廃止しても実施することができ
る。また、上述の実施形態では、両油圧モータ７、８へ
の作動油の流通状態は、単純な切り換えであったが、両
油圧モータ７、８が駆動している状態が発生するよう
に、両油圧モータ７、８への作動油の流通状態を連続的
に変化させてもよい。

【００３０】また、上述の実施形態では、ビスカスヒー
タ１０にて発生した熱を冷却水に与え、ヒータコア１１
より車室内に向けて放熱していたが、ビスカスヒータ１
０にて発生した熱を直接車室内に向けて放熱してもよ
い。また、上述の実施形態では、両油圧モータ７、８を
駆動するために専用の油圧ポンプ４を設けたが、専用の
油圧ポンプ４を廃止して、車両の舵取り操舵力を低減す
るパワーステアリング装置の油圧ポンプと供用化しても
よい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る車両用暖房装置の模式
図である。

【図２】バルブ装置の作動を示すフローチャートであ
る。

【図３】本発明の実施形態に係る車両用暖房装置を車両
に搭載した状態を示す説明図である。

【図４】「発明が解決しようとする課題」を説明するた
めの説明図である。

【符号の説明】

１…エンジン、２…ラジエータ（放熱器）、４…油圧ポ
ンプ、５…電磁比例式圧力制御弁、６…電磁式切換弁、
７…第１油圧モータ、８…第２油圧モータ、９…ファ
ン、１０…ビスカスヒータ（発熱器）、１１…ヒータコ
ア（暖房用熱交換器）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン（１）と、 前記エンジン（１）を冷却する流体を冷却する放熱器
   （２）と、 前記放熱器（２）に空気を送風するファン（９）とを有
   する車両に適用される車両用暖房装置であって、 前記エンジン（１）から駆動力を得て駆動する油圧ポン
   プ（４）と、 前記油圧ポンプ（４）から吐出された作動油の動圧にて
   駆動される第１油圧モータ（７）と、 前記油圧ポンプ（４）から吐出された作動油の動圧にて
   駆動されるとともに、前記ファン（９）を駆動する第２
   油圧モータ（８）と、 前記第１油圧モータ（７）から駆動力を得て粘性流体を
   攪拌し、この粘性流体を発熱させる発熱器（１０）と、 前記発熱器（１０）が発生する熱と、前記流体が前記エ
   ンジン（１）より吸収した熱とを車室内に向けて放熱す
   る暖房用熱交換器（１１）と、 前記油圧ポンプ（４）から前記両油圧モータ（７、８）
   に向かって各々流通する作動油の動圧および油量を制御
   するバルブ装置（５６）とを備えることを特徴とする車
   両用暖房装置。
2. 【請求項２】 エンジン（１）から駆動力を得て駆動す
   る油圧ポンプ（４）と、 前記油圧ポンプ（４）から吐出された作動油の動圧を制
   御する圧力制御弁（５）と、 前記圧力制御弁（５）から吐出された作動油の動圧にて
   駆動される油圧モータ（７）と、 前記油圧モータ（７）から駆動力を得て粘性流体を攪拌
   し、この粘性流体を発熱させる発熱器（１０）と、 前記発熱器（１０）が発生する熱を車室内に向けて放熱
   する暖房用熱交換器（１１）とを備えることを特徴とす
   る車両用暖房装置。