JP3175734B2

JP3175734B2 - 車両用暖房装置

Info

Publication number: JP3175734B2
Application number: JP23660899A
Authority: JP
Inventors: 鉱一坂; 浩司野々山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-08-24
Filing date: 1999-08-24
Publication date: 2001-06-11
Anticipated expiration: 2016-06-11
Also published as: JP2000085343A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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】車両用暖房装置の１つである自動車用暖
房装置としては、エンジンを冷却する冷却水を暖房器と
しての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
熱室の外周に上記冷却水を通すようにし、更に、発熱室
内に上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、ヒータコアへの冷却水回路に設けられ
たバルブを閉じた状態で上記熱発生器を動作させると、
上記発熱室内では粘性流体の剪断によって熱が発生する
にも係らず、この発熱室の外周に冷却水が流れない状態
となるため、発熱室で発生した熱を冷却水に効率良く放
熱することができず、ひいては熱発生器が異常発熱を起
こして故障してしまうという問題があることが分かっ
た。

【０００６】また、上記のような問題は、上記発熱室の
外周に冷却水が全く流れない状態で熱発生器を動作させ
たときだけに発生するものではなく、上記発熱室の外周
に冷却水が流れる量が少ない状態で熱発生器を動作させ
たときにも発生する。

【０００７】そこで本発明は、上記問題を解決すること
のできる車両用暖房装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明では、暖房能力調節手段におけ
る暖房能力調節状態が最大冷房運転状態であるときは、
弁手段（１０）を閉じて、暖房器（１２）への冷却水の
供給を停止する車両用暖房装置についての発明であり、
このような構成に対して更に、上記最大冷房運転状態の
ときは、加熱器（９）における剪断作用を停止するよう
に剪断状態制御手段（１６）を制御することを特徴とし
ている。

【０００９】また、請求項２記載の発明は、暖房能力調
節手段における暖房能力調節状態が最大冷房運転状態で
あるときは弁手段（１０）を閉じる車両用暖房装置につ
いての発明であり、このような構成に対して更に、上記
最大冷房運転状態のときは、加熱器（９）における剪断
作用を停止するように剪断状態制御手段（１６）を制御
することを特徴としている。

【００１０】これら請求項１、２記載の発明のように構
成すれば、加熱器（９）の異常発熱を未然に防止するこ
とができる。

【００１１】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応を示すもので
ある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を自動車用空調装置
に適用した一実施形態につき、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。

【００１３】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の冷却水流入口に連結され、この
ラジエータ５の冷却水流出口は配管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。

【００１４】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。

【００１５】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を介して暖房器としての
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。

【００１６】ヒータコア１２はダクト１４内に配設され
ている。また、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
却器及び暖房能力調節手段としての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１
２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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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としての電磁クラッ
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。

【００２０】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。

【００２１】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としての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。

【００２２】次に、本実施形態の作用につき、図２のフ
ローチャートをも参照して説明する。この場合、ＥＣＵ
１９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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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ＴＨ（例えば
８０℃）を超えているか否かを判断するもので、「Ｎ
Ｏ」（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。

【００２８】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。

【００２９】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１３１６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。

【００３０】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。

【００３１】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、また、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。

【００３２】このように、本実施形態によれば、エアミ
ックスダンパが「最大冷房運転」に調節されている状
態、すなわち加熱器９の熱発生室の外周に冷却水が流通
しない状態では、加熱器（９）における剪断作用を停止
するように制御するので、加熱器９の異常発熱を未然に
防止することができる。

【００３３】また本実施形態によれば、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１６
ｂ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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】尚、上記実施形態では、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。

【００３７】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。

【００３８】また、上記実施形態では、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ＴＬ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。

【００３９】更に、上記実施形態では、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。

【００４０】その他、本発明は上記実施形態に限定され
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す構成説明図である。

【図２】上記実施形態の作用説明用のフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１…エンジン、９…加熱器、１０…電磁バルブ（弁手
段）、１２…ヒータコア（暖房器）、１６…ベルト伝達
機構（剪断状態制御手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/03 B60H 1/08 611

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジン（１）を冷却した冷却水が供給
されて車室内の暖房を行う暖房器（１２）と、この暖房器（１２）における暖房能力を調節する暖房能
力調節手段と、前記暖房器（１２）への冷却水の供給量を制御する弁手
段（１０）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（１２）に供給される冷却水を加熱する加熱器
（９）と、この加熱器（９）における前記粘性流体の剪断状態を制
御する剪断状態制御手段（１６）とを備え、前記暖房能力調節手段における暖房能力調節状態が最大
冷房運転状態であるときは、前記弁手段（１０）を閉じ
て、前記暖房器（１２）への冷却水の供給を停止する車
両用暖房装置において、前記最大冷房運転状態のときは、前記加熱器（９）にお
ける剪断作用を停止するように前記剪断状態制御手段
（１６）を制御することを特徴とする車両用暖房装置。
【請求項２】エンジン（１）を冷却した冷却水が供給さ
れて車室内の暖房を行う暖房器（１２）と、この暖房器（１２）における暖房能力を調節する暖房能
力調節手段と、前記暖房器（１２）への冷却水の供給量を制御する弁手
段（１０）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（１２）に供給される冷却水を加熱する加熱器
（９）と、この加熱器（９）における前記粘性流体の剪断状態を制
御する剪断状態制御手段（１６）とを備え、前記暖房能力調節手段における暖房能力調節状態が最大
冷房運転状態であるときは、前記弁手段（１０）を閉じ
る車両用暖房装置において、前記最大冷房運転状態のときは、前記加熱器（９）にお
ける剪断作用を停止するように前記剪断状態制御手段
（１６）を制御することを特徴とする車両用暖房装置。