JP3116589B2 - 車両用暖房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンを冷却する冷
却水を利用して車室内の暖房を行なう車両用暖房装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用暖房装置たる自動車用暖房装置と
しては、エンジンを冷却する冷却水を暖房器たるヒータ
コアに供給して、このヒータコアにより加熱した空気を
車室内に送り込んで暖房を行なう構成のものが主流にな
ってきている。

【０００３】ところが、例えば、ディーゼルエンジン車
のように、エンジンの発熱量が少なくてエンジンを冷却
する冷却水が充分に加熱されない場合には、暖房能力が
不足する問題があり、このような場合の対策として、従
来では、特開平２−２５４０１０号公報に開示されてい
るように、エンジンからヒータコアに供給される冷却水
を加熱する熱発生器を設けるようにしたものが考えられ
ている。

【０００４】この熱発生器は、エンジンの動力をベルト
伝達機構及び電磁クラッチを介してケースに支承された
シャフトに伝達し、ケース内に発熱室を設けて、その発
熱室の外周に前記冷却水を通すようにし、更に、発熱室
内に前記シャフトによって回転されるロータを配置する
とともに、その発熱室内にシリコンオイルからなる粘性
流体を収納し、そして、ロータの回転により粘性流体に
剪断力を作用させて熱を発生させ、その発生熱により発
熱室外周を流通する冷却水を加熱するようにした構成で
ある。そして、この熱発生器を動作させる必要のないと
きには、電磁クラッチを切るようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、特開平
２−２５４０１０号公報に開示された熱発生器を用いた
自動車用暖房装置についての性能試験を種々の条件下で
実施したところ、エンジンからの冷却水の温度が低いと
きには、電磁クラッチにすべりが発生したり、或いは、
ベルト伝達機構のベルトにすべりが発生したり等して、
駆動手段たる電磁クラッチ，ベルト伝達機構に支障が生
ずるという問題があることを発見した。

【０００６】本発明者らが、その原因を追求したとこ
ろ、冷却水の温度が或る温度未満となるような低い領域
になると、粘性流体の粘性が極めて高くなって、駆動負
荷が著しく大になるためであると判明した。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、エンジンからの冷却水を粘性流体を
用いた加熱器によって加熱するようにした構成であって
も、加熱器を駆動する駆動手段が過負荷になることがな
い車両用暖房装置を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用暖房装置
は、エンジンを冷却した冷却水が供給されて車室内の暖
房を行なう暖房器を設け、駆動力が与えられることに基
づき剪断力が作用されて熱を発生する粘性流体を内部に
有し、その発生熱により前記暖房器に供給される冷却水
を加熱する加熱器を設け、この加熱器に駆動力を与える
駆動手段を設け、前記加熱器と熱交換される冷却水の温
度が低い間、前記駆動手段をその駆動負担が小となるよ
うに制御する制御手段を設ける構成に特徴を有する。

【０００９】

【作用】本発明の車両用暖房装置によれば、通常暖房時
は、エンジンからの冷却水は加熱器の粘性流体の発生熱
により加熱された後暖房器に供給されるようになるが、
エンジンからの冷却水の温度が低い間は、駆動手段はそ
の駆動負担が小となるように制御されるので、冷却水の
温度が低くて加熱器の駆動負荷が大になっても、駆動手
段が過負荷になることはない。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を自動車用空調装置に適用した
一実施例につき、図面を参照しながら説明する。先ず、
図１に従って、全体の構成について述べる。

【００１１】エンジン１は、車両例えばディーゼルエン
ジン車のもので、内部には冷却水が流通されるようにな
っている。このエンジン１の第１の冷却水流出口１ａは
配管２を介して熱動形切換バルブ３の流入口３ａに連結
され、この切換バルブ３の第１の流出口３ｂは配管４を
介してラジエータ５の冷却水流入口５ａに連結され、こ
のラジエータ５の冷却水流出口５ｂは配管６を介してエ
ンジン１の冷却水流入口１ｂに連結されており、そし
て、切換バルブ３の第２の流出口３ｃは配管７を介して
配管６の途中部位に連結されている。

【００１２】この場合、熱動形切換バルブ３は、配管２
を介して流入するエンジン１からの冷却水の温度を検出
し、これが所定温度以上の高温度のときには、流入口３
ａを第１の流出口３ｂに連通させて冷却水をラジエータ
５に供給し、所定温度未満の低温度のときには、流入口
３ａを第２の流出口３ｃに連通させて冷却水を配管７に
供給してラジエータ５をバイパスさせるようになってい
る。

【００１３】一方、エンジン１の第２の冷却水流出口１
ｃは配管８を介して後述する加熱器９の冷却水流入口９
ａに連結され、この加熱器９の冷却水流出口９ｂは電磁
バルブ１０を有する配管１１を介して暖房器たるヒータ
コア１２の冷却水流入口１２ａに連結され、このヒータ
コア１２の冷却水流出口１２ｂは配管１３を介して配管
６の途中部位に連結されている。

【００１４】前記ヒータコア１２は、ダクト１４内に配
設されている。又、ダクト１４内には、送風機１５が配
設されているとともに、図示はしないが、冷凍サイクル
の冷却器及び温度調節器たるエアミックスダンパが配設
されている。そして、送風機１５からの風は、冷凍サイ
クルの冷却器により冷却された後、ヒータコア１２によ
り加熱されてダクト１４に連通された吹出口から車室内
に供給されるようになっているが、この場合、エアミッ
クスダンパの調節に応じて冷却器により冷却されて吹出
口に向かう風とヒータコア１２により加熱されて吹出口
に向かう風との割合が調節されることによって、吹出口
から吹出される風の温度制御が行なわれるようになって
いる。

【００１５】尚、エアミックスダンパが「最大冷房運
転」に調節された場合には、電磁バルブ１０が通電され
て閉塞するようになっている。

【００１６】さて、加熱器９は、特開平２−２５４０１
０号公報に開示された熱発生器と同一構成をなすもので
ある。即ち、ケースにシャフト９ｃが支承され、そのケ
ース内に熱発生室が形成されているとともに、その熱発
生室内にシャフト９ｃによって回転駆動されるロータが
配置され、更に、熱発生室内にシリコンオイルからなる
粘性流体が収納され、そして、熱発生室の外周には冷却
水流入口９ａから流入し且つ冷却水流出口９ｂから流出
する冷却水が流通するようになっている。

【００１７】ベルト伝達機構１６は、エンジン１の動力
シャフト１ｄに取付けられた駆動プーリ１６ａと、加熱
器９のシャフト９ｃに取付けられた従動プーリ１６ｂ
と、これらの間に掛渡されたベルト１６ｃとから構成さ
れている。そして、図示はしないが、従動プーリ１６ｂ
とシャフト９ｃとの間には駆動手段たる電磁クラッチが
設けられており、この電磁クラッチが通電されると、従
動プーリ１６ｂとシャフト９ｃとが連結されるようにな
っている。

【００１８】即ち、加熱器９は、電磁クラッチが通電さ
れると、エンジン１を駆動源としてベルト伝達機構１６
及び電磁クラッチを介して回転動力がシャフト９ｃに伝
達されることにより動作するものであり、その動作は、
シャフト９ｃでロータが回転されることにより熱発生室
内の粘性流体に剪断力が作用し、粘性流体が内部エネル
ギーの増加及び摩擦により熱を発生し、この発生熱によ
り熱発生室の外周を流通する冷却水を加熱するというも
のである。

【００１９】水温センサ１７は、配管８に取付けられ
て、エンジン１からの冷却水の温度を検出するもので、
冷却水温度ＴＷを示す検出信号を出力する。加熱器スイ
ッチ１８は、常にはオフされ、加熱器９の動作が必要な
ときに手動操作によりオンされるようになっている。そ
して、水温センサ１７の検出信号及び加熱器スイッチ１
８のオン信号は制御手段たるＥＣＵ１９の入力ポートに
与えられるようになっている。ここで、ＥＣＵ１９は、
後述するように動作するもので、温度センサ１７の検出
信号及び加熱器スイッチ１８のオン信号に基づいて電磁
クラッチを通断電制御するようになっている。

【００２０】次に、本実施例の作用につき、図２のフロ
ーチャートをも参照して説明する。この場合、ＥＣＵ１
９は、空調装置の制御及びその他の制御を行なうもので
あるが、説明を簡素化するために、図２には「加熱器運
転ルーチン」のみを抽出して示している。

【００２１】ＥＣＵ１９は、「加熱器運転ルーチン」に
移行すると、先ず、「加熱器スイッチオン？」の判断ス
テップＳ１となり、ここでは、加熱器スイッチ１８がオ
ンされているか否かを判断するもので、もし、加熱器ス
イッチ１８がオフされていた場合には、「ＮＯ」と判断
してリターンする。加熱器９の運転が必要ということ
で、加熱器スイッチ１８がオンされていた場合には、Ｅ
ＣＵ１９は、判断ステップＳ１で「ＹＥＳ」と判断して
「最大冷房運転？」の判断ステップＳ２に移行する。

【００２２】ＥＣＵ１９は、この判断ステップＳ２で
は、ダクト１４内のエアミックスダンパが「最大冷房運
転」に調節されているか否かを判断するもので、「ＹＥ
Ｓ」と判断した場合には、リターンする。即ち、エアミ
ックスダンパが「最大冷房運転」に調節されている場合
には、電磁バルブ１０が閉塞されてヒータコア１２にエ
ンジン１からの冷却水は供給されないので、加熱器９を
動作させる必要がないのである。そして、ＥＣＵ１９
は、この判断ステップＳ２で「ＮＯ」と判断した場合に
は、「冷却水温度検出（ＴＷ）」の入力ステップＳ３に
移行し、ここでは、温度センサ１７の検出信号から冷却
水温度ＴＷを読取り、「ＴＷ＜ＴＬ（３０゜Ｃ）？」の
判断ステップＳ４に移行する。

【００２３】ＥＣＵ１９のメモリ（図示せず）には、下
限設定温度ＴＬ（例えば３０℃）と上限設定温度ＴＨ
（例えば８０℃）とが予め設定されて記憶されている。
これにより、ＥＣＵ１９は、判断ステップＳ４では、冷
却水温度ＴＷが下限設定温度ＴＬ（例えば３０℃）未満
か否かを判断するもので、「ＮＯ」（ＴＷ≧ＴＬ）と判
断した場合には、「ＴＷ＞ＴＨ（８０℃）？」の判断ス
テップＳ５に移行する。そして、ＥＣＵ１９は、この判
断ステップＳ５では、冷却水温度ＴＷが上限設定温度Ｔ
Ｈ（例えば８０℃）を超えているか否かを判断するもの
で、「ＮＯ」（ＴＷ≦ＴＨ）と判断した場合には、「電
磁クラッチ通電」の出力ステップＳ６に移行する。

【００２４】ＥＣＵ１９は、この出力ステップＳ６で
は、従動プーリ１６ｂとシャフト９ｃとの間に設けられ
た電磁クラッチに通電するようになり、従動プーリ１６
ｂがシャフト９ｃに連結される。従って、エンジン１を
冷却した後冷却水流出口１ｃ及び配管８を経て冷却水流
入口９ａから加熱器９内に流入した冷却水は、加熱室９
内の粘性流体の発生熱により加熱され、しかる後、冷却
水流出口９ｂ，配管１１，電磁バルブ１０を経て冷却水
流入口１２ａからヒータコア１２内に流入する。そし
て、ヒータコア１２内に流入した冷却水は、そのヒータ
コア１２の周囲を通る風と熱交換して冷却され、更に、
冷却水流出口１２ｂ，配管１３，１６を経て冷却水流入
口１ｂからエンジン１内に戻されるようになる。

【００２５】エンジン１の発熱量が多くなって水温セン
サ１７が検出する冷却水温度ＴＷが上限設定温度ＴＨ
（例えば８０℃）を超えるようになった場合には、ＥＣ
Ｕ１９は、判断ステップＳ５に移行したときに「ＹＥ
Ｓ」と判断して「電磁クラッチ断電」の出力ステップＳ
７に移行する。これにより、ＥＣＵ１９は、従動プーリ
１６ｂとシャフト９ｃとの間の電磁クラッチを断電して
従動プーリ１６ｂとシャフト９ｃとを遮断するようにな
り、加熱器９の動作は停止される。従って、冷却水は、
配管８を経て加熱器９内に流入しても、加熱器９によっ
て加熱されることはない。

【００２６】さて、ＥＣＵ１９が「ＴＷ＜ＴＬ（３０
℃）？」の判断ステップＳ４に移行した場合において、
水温センサ１７が検出する冷却水温度ＴＷが下限設定温
度ＴＬ（例えば３０℃）未満であるときには、ＥＣＵ１
９は、この判断ステップＳ４で「ＹＥＳ」と判断して直
ちに「電磁クラッチ断電」の出力ステップＳ７に移行す
るようになる。従って、加熱器９は、それまで動作を停
止していた場合には更に動作停止を継続し、又、それま
で動作していた場合には動作を停止するようになる。

【００２７】このように、本実施例によれば、エンジン
１を冷却した後加熱器９内に流入する冷却水の温度ＴＷ
が下限設定温度ＴＬ（例えば３０℃）未満のように低い
間は、加熱器９の動作を停止させるようにした。従っ
て、加熱器９内の粘性流体の粘性が極めて大で駆動負荷
が著しく大である場合に加熱器９を無理に動作させるこ
とはなくなり、ベルト伝達機構１６のベルトにすべりが
発生したり、或いは、ベルト伝達機構１６の従動プーリ
１６ｂと加熱器９のシャフト９ｃとの間に設けられた駆
動手段たる電磁クラッチにすべりが発生したりするよう
な支障は何ら生じない。

【００２８】勿論、冷却水温度ＴＷが下限設定温度ＴＬ
以上で且つ上限設定温度ＴＨ（例えば８０℃）以下の場
合、即ち、エンジン１の発熱量が少ない場合には、加熱
器９が動作してエンジン１からの冷却水を加熱するの
で、充分な暖房能力を得ることができる。

【００２９】そして、エンジン１からの冷却水の温度Ｔ
Ｗが上限設定温度ＴＨを超えている場合には、エンジン
１の発熱量のみで充分に暖房能力があると判断して加熱
器１９の動作を停止させるようにしたので、不必要に動
力を消費することを防止することができる。

【００３０】尚、上記実施例では、エンジン１を駆動源
として加熱器９を動作させるようにしたが、例えば、駆
動源として電動モータを用いるようにしてもよく、この
場合には、駆動手段を兼用する電動モータによって、加
熱器９のシャフト９ｃを、冷却水温度ＴＷが下限設定温
度ＴＬ以上で且つ上限設定温度ＴＨ以下のときには、高
速度で回転させ、冷却水温度ＴＷが下限設定温度ＴＬ未
満のときには、トルクの大なる低速度で回転させるよう
にしてもよい。

【００３１】従って、冷却水温度ＴＷが下限設定温度Ｔ
Ｌ未満の低い間においては、加熱器９の動作を停止させ
るか、或いは、低速度で動作させるかのように、駆動手
段の駆動負担が小となるように制御すれば、充分に目的
を達成することができるものである。

【００３２】又、上記実施例では、水温センサ１７によ
って冷却水温度ＴＷを検出して、これが下限設定温度Ｔ
Ｌ未満のときに加熱器９の動作を停止させるようにした
が、エンジン１の始動時からタイマ回路を設定時間動作
させて、そのタイマ回路の動作中は加熱器９の動作を停
止させるようにしてもよく、この場合には、外気温度セ
ンサを設けて、この外気温度センサが検出する外気温度
に応じてタイマ回路の設定時間を変更するようにしても
よい。

【００３３】更に、上記実施例では、加熱器として特開
平２−２５４０１０号公報に開示された熱発生器を用い
るようにしたが、代りに、例えば、ギアポンプ或いは油
圧ポンプを用い、内部にシリコンオイルからなる粘性流
体を収納した上で吸入口及び吐出口を閉塞した状態で動
作させることにより粘性流体に熱を発生させ、そして、
そのギアポンプ或いは油圧ポンプの外周に冷却水を流通
させる構成のものも考えられる。

【００３４】その他、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、例えば、自動車用空調装置のみならず車
両用暖房装置全般に適用できる等、要旨を逸脱しない範
囲内で適宜変形して実施し得ることは勿論である。

【００３５】

【発明の効果】本発明の車両用暖房装置は、以上説明し
た通り、エンジンから暖房器に供給される冷却水を粘性
流体の発生熱により加熱する加熱器を設けた構成のもの
で、エンジンからの冷却水の温度が低い間は、前記加熱
器の駆動手段をそ駆動負担が小となるように制御するよ
うにしたので、駆動手段が過負荷になることを防止でき
るという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成説明図

【図２】作用説明用のフローチャート

【符号の説明】

１はエンジン（駆動源）、９は加熱器、１２はヒータコ
ア（暖房器）、１６はベルト伝達機構、１７は水温セン
サ、１９はＥＣＵ（制御手段）を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンを冷却した冷却水が供給されて
   車室内の暖房を行なう暖房器と、 駆動力が与えられることに基づき剪断力が作用されて熱
   を発生する粘性流体を内部に有し、その発生熱により前
   記暖房器に供給される冷却水を加熱する加熱器と、 この加熱器に駆動力を与える駆動手段と、 前記加熱器と熱交換される冷却水の温度が低い間、前記
   駆動手段をその駆動負担が小となるように制御する制御
   手段とを具備してなる車両用暖房装置。