JP4204131B2

JP4204131B2 - マグネット式ヒーター搭載車両

Info

Publication number: JP4204131B2
Application number: JP02854799A
Authority: JP
Inventors: 洋井上
Original assignee: Usui Co Ltd
Current assignee: Usui Co Ltd
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2019-02-05
Also published as: JP2000225833A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に寒冷時や極寒時におけるディーゼルエンジンやガソリンエンジンを動力源とする主に自動車のキャビン暖房に使用される補助加熱手段を搭載した車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
寒冷地等における始動直後のエンジン冷却水の加熱やキャビン暖房に利用される自動車等の車両用補助暖房熱源として、ビスカス式ヒーターが知られている（特開平２−２４６８２３号公報、実開平４−１１７１６号公報、特開平９−２５４６３７公報、特開平９−６６７２９号公報、特開平９−３２３５３０公報等参照）。
ビスカス式ヒーターは、シリコンオイル等の粘性用流体をせん断により発熱させ、ウォータージャケット内を循環する循環水に熱交換して暖房熱源などに利用する方式であって、その構造としては、例えばハウジング内部に発熱室と、この発熱室の外域にウォータージャケットを形成し、ハウジングには軸受装置を介して駆動軸が回動可能に支承され、駆動軸には発熱室内で回動可能なロータが固定されており、発熱室の壁面とロータとの間隙にシリコンオイル等の粘性流体が封入され、ウォータージャケット内では循環水が入水ポートから取入れられ、出水ポートから外部の暖房回路へ送り出されるべく循環されている。
【０００３】
車両の暖房装置に組込まれたこのビスカス式ヒーターでは、駆動軸がエンジンにより駆動されれば、発熱室内でロータが回動するため、粘性流体が発熱室の壁面とロータの外面との間隙でせん断により発熱し、この発熱がウォータージャケット内の循環水に熱交換され、加熱された循環水が暖房回路でエンジンのウォーミングアップやキャビンなどの車両の暖房に供されることとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したビスカス式ヒーターは、シンプルな構造により、小型化と低コストを実現でき、また摩耗のない非接触式の機構で高い信頼性と安全性を確保することができ、さらに水温が上昇し、補助ヒーターが不要になると温度制御により電磁クラッチが作動して自動的に運転が停止するため、無駄なエネルギーは使用しない等の特徴を有するが、粘性流体として用いるシリコンオイルはロータの回転数が上昇するにつれて粘性が次第に低下しせん断抵抗が落ちるため、シリコンオイルの発熱による温度は２４０℃程度が限界であり、循環水の温度をあまり高くできないことと、始動時シリコンオイルが撹拌されるまでに時間がかかるためにエンジン冷間時間での急速な暖房効果が得られないという難点がある。このため、特にディーゼルエンジン搭載の寒冷地仕様車の場合、このようなビスカス式ヒータは有効性において十分とはいえず、より短時間にかつ効率よく熱媒体用流体を高温に加熱することができる補助ヒータが望まれていた。
【０００５】
本発明は、このようなビスカス式ヒーターの有する問題点にかんがみなされたもので、ビスカス式ヒーターに比しより高温にしかも短時間にキャビン暖房用の空気などの温度を上昇させることができ、かつ耐熱性に優れたマグネット式ヒーターを搭載した車両を提案しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマグネット式ヒーター搭載車両は、磁石と導体間に形成される磁路をせん断することにより導体側に発生するスリップ発熱を空気に熱交換する方式のマグネット式ヒーターを車両に搭載したもので、その第１の実施態様は磁石と導体を僅かなギャップを隔てて対向配置し、該磁石と導体を相対的に回転させることによって導体に生じるスリップ発熱で空気を加熱する方式であって、ファンケーシング内に収納された外部よりエンジンまたはモーターにて駆動されるファンの少なくともバックプレートが導体製となし、この導体製のバックプレートと僅かなギャップを隔てて対向する永久磁石もしくは電磁石を有する磁石支持体がファンケーシング自体に非回動に装着され、さらに前記磁石支持体を介してファンケーシングと一体に装着されたモータにて前記ファンが駆動される仕組みとなし、前記ファンの回転により当該導体製のバックプレートに生じるスリップ発熱により該ファンケーシング内の空気が加熱されかつ圧送される構造となしたマグネットヒーターを車両の暖房用として少なくとも１台設置したことを特徴とし、第２の実施態様は上記と同じマグネットヒーターを車両のエアコンに補助熱源として組込んだことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明におけるマグネット式ヒーターは、永久磁石（フェライト）と、磁気ヒステリシスの大きな材料（以下「ヒステリシス材」と呼ぶ）やエディカレント材等の導体（発熱体）の二つの部材を僅かなギャップを隔てて対向配置し、磁石と導体を相対的に回転させて磁路をせん断することにより導体側に発生するスリップ発熱により暖房用空気などを加熱する方式である。本発明はこのマグネット式ヒーターを車両の暖房用熱源として用いるもので、外部から供給される空気もしくはキャビン内の空気の温度を短時間に昇温させることができ、かつ耐熱性に優れるという特徴を有するものである。
【０００８】
このマグネット式ヒーターの回転駆動源としては、エンジンによりプーリ等を介して駆動軸を駆動する方式、あるいはエンジンとは別設の専用のモーターを用いることができる。
【０００９】
またこのマグネット式ヒーターのＯＮ／ＯＦＦ制御手段としては、例えば温度センサーを用いて空気の温度やヒータコア内の水温を測定し、所定の温度に達した時点で電磁クラッチなどによりエンジンと切離す方式や駆動モーターをＯＦＦする方式を用いることができる。
【００１０】
さらにマグネット式ヒーターは磁石と導体間の相対回転により主として導体が発熱し、磁石も導体からの輻射熱により磁力は少し弱まり、駆動トルクは多少減少するが、前記したビスカス式ヒーター程の比ではなく、発熱量は高い値を維持し続けることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るマグネット式ヒーターの一実施例を示す縦断側面図、図２は同上のマグネット式ヒーターを搭載した自動車を示す概略図、図３は同上のマグネット式ヒーターを自動車のエアコンに適用した例を示す概略図であり、１はマグネット式ヒーター、１−１はファンケーシング、１−２は遠心ファン、１−３は駆動モーター、１−４は回転軸、１−５は磁石支持体、１−６は永久磁石、１−７は空気流入口、１−８は空気吐出口、１−９はフィルター、２は自動車、３はエアコン、３−１はブロワ、３−２はエバポレータ、３−３はヒータコア、３−４〜３−７はダンパ、３−８はフィルムシャッター、３−９は開閉弁、３−１０はダクトをそれぞれ示す。
【００１２】
すなわち、図１は遠心ファンを用いたマグネット式ヒーターを例示したもので、この遠心ファンはバックプレートに導体を取付けるか、またはバックプレートを導体製とし、前記導体または導体製のバックプレートと僅かなギャップを隔てて対向配置する永久磁石を当該ヒーター本体に組込み、前記遠心ファンの回転により導体に生じるスリップ発熱により当該ヒーター本体内の空気が加熱されて圧送される構造となしたもので、ここに例示したものはマグネット式ヒーターの回転駆動源にモーターを用いたもので、ファンケーシング１−１内に駆動モーター１−３の回転軸１−４に取付けられた遠心ファン１−２のバックプレート１−２ａを導体製とし、この導体製のバックプレート１−２ａと僅かなギャップを隔てて対向する環状の磁石支持体１−５がファンケーシング１−１に取付けられ、該磁石支持体１−５の背面に前記駆動モーター１−４が取付けられている。前記磁石支持体１−５にはドーナツ状の永久磁石１−６がヨーク１−６ａを介して装着されている。なお、前記導体製のバックプレート１−２ａはアルニコ、フェライト系ステンレス鋼、ヒステリシス材、鉄板などの材料製の基材の永久磁石１−６側の表面に銅などのエディカレント材を貼着して構成されているか、エディカレント材そのもので構成されている。
【００１３】
上記構成のマグネット式ヒーターにおいて、駆動モーター１−３を起動させると、空気流入口１−７よりフィルター１−９を通流して当該ファンケーシング１−１内に流入した低温で清浄な空気が矢印で示すように流れると同時に、導体製のバックプレート１−２ａとファンケーシング１−１に取付けられた磁石支持体１−５の永久磁石１−６との間に形成されている磁路がせん断されて導体製のバックプレート１−２ａにスリップ発熱が生じる。この導体製のバックプレート１−２ａに生じた発熱は、遠心ファン１−２を介してファンケーシング１−１内を流れる空気に熱交換されて温風または熱風となって空気吐出口１−８より吐出する。
なおここでは遠心ファンを示したが、シロッコファン、ベーンタイプファン、軸流ファンなどいずれでもよい。
【００１４】
図２は上記構成のマグネット式ヒーターを自動車の暖房器としてキャビン内にスポット的に配置した例を示したもので、ここでは自動車２の運転席と後部座席にマグネット式ヒーター１を配置した場合を示す。この場合各マグネット式ヒーター１の回転駆動源はモーターである。またマグネット式ヒーター１の回転駆動源にエンジンを用いる場合は回転軸１−４をプーリおよびベルトを介して駆動することになるが、この場合はエンジンームに設置した１台のマグネット式ヒーターより運転席と後部座席に温風または熱風を吐出できるように配管する。
【００１５】
また自動車のエアコンは通常空気の冷却・減湿（冷房時）および加熱・加湿（暖房時）のための機器と空気搬送設備（ブロワ、ダクト）とから構成されるが、自動車の大きさ、熱特性、制御条件などによって種々のエアコン方式がある。
図３に示す自動車用エアコン３は基本的にはブロワ３−１、エバポレータ３−２、ダンパ３−４〜３−７、開閉弁３−９およびダクト３−１０とから構成されており、冷房時にはブロワ３−１によりダンパ３−４を介して取入れられた戸外空気と室内空気の混合空気（給気）がエバポレータ３−２により冷却、減湿され、ダンパ３−５によりヒータ３−３側への流路が遮断されて矢印イ方向へ流れてキャビン内冷房に供される。一方、暖房時にはエバポレータ３−２の下流側のダンパ３−５およびダンパ３−６により矢印イ方向への流路が遮断されてヒータコア３−３側への流路が開かれ、エバポレータ３−２により冷却、除湿された空気が矢印ロ方向へ流れてヒータコア３−３にて加熱され、矢印ハ方向（デフロスタ用）、またはダンパー３−７が開いて矢印ニ方向（座席の足下などの暖房用）として供される。
【００１６】
しかるに上記構成のエアコンの場合、特に始動時に給気がヒータ３−３により加熱されて暖房に必要な温度に昇温するのに時間がかかるためにエンジン冷間時間での急速な暖房効果が得られない。そこで本発明はエンジン冷間時間での急速な暖房効果が得られるようにするため、ヒータコア３−３の下流側にマグネット式ヒーター１を設置し、このマグネット式ヒーター１の空気吐出口１−８とヒータコア３−３の下流側ダクト間を開閉弁３−９を介して配管接続するとともに、マグネット式ヒーター１にて急速加熱された空気の逆流を防止するためにヒータコア３−３の出側にフィルムシャッター３−８を設置し、マグネット式ヒーター１にて急速加熱された空気を先にキャビン内に供給できるように構成した。すなわち急速暖房を必要とする場合には、開閉弁３−９を開くとともにフィルムシャッター３−８を閉じ、マグネット式ヒーター１にて急速加熱された清浄で高温の空気を先にキャビン内に供給し、その後エンジンのウォーミングアップが完了しマグネット式ヒーター１からの加熱空気の供給が不要になると該マグネット式ヒーター１の運転を停止するとともにダクト３−１０内の空気がマグネット式ヒーター１側に逆流しないように開閉弁３−９を閉じ、フィルムシャッター３−８を開いて通常の暖房に切換える。
なお上記構成におけるマグネット式ヒーター１の回転駆動源はモーター、エンジンのどちらでもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明は自動車等車両の暖房用補助熱源としてマグネット式ヒーターを搭載したことにより、以下に記載する効果を奏する。
すなわち補助熱源のマグネット式ヒーターは永久磁石と、エディカレント材のみまたはヒステリシス材とエディカレント材とからなる導体を相対的に回転させることにより導体に生じるスリップ発熱を利用したものであるから、構造をよりシンプルにでき、小型化と低コスト化を実現でき、また摩耗のない非接触式の機構でより高い信頼性と安全性を確保することができるのみならず、エンジン冷間時、急速に暖房が必要な場合、駆動モーターあるいはエンジンで駆動することにより空気を暖房に必要な温度まで短時間で昇温できる。したがって、本発明に係る車両はより短時間にかつ効率よく空気を高温に加熱することができる補助ヒータとして優れた効果を発揮するマグネット式ヒーターを搭載したことにより、特にディーゼルエンジン搭載の寒冷地仕様車等に多大な効果を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマグネット式ヒーターの一実施例を示す縦断側面図である。
【図２】同上のマグネット式ヒーターを搭載した自動車を示す概略図である。
【図３】同上のマグネット式ヒーターを自動車のエアコンに適用した例を示す概略図である。
【符号の説明】
１マグネット式ヒーター
１−１ファンケーシング
１−２遠心ファン
１−３駆動モーター
１−４回転軸
１−５磁石支持体
１−６永久磁石
１−７空気流入口
１−８空気吐出口
１−９フィルター
２自動車
３エアコン
３−１ブロワ
３−２エバポレータ
３−３ヒータコア
３−４〜３−７ダンパ
３−８フィルムシャッター
３−９開閉弁
３−１０ダクト

Claims

磁石と導体を僅かなギャップを隔てて対向配置し、該磁石と導体を相対的に回転させることによって導体に生じるスリップ発熱で空気を加熱する方式であって、ファンケーシング内に収納されたファンの少なくともバックプレートが導体製となし、この導体製のバックプレートと僅かなギャップを隔てて対向する永久磁石もしくは電磁石を有する磁石支持体がファンケーシング自体に非回動に装着され、さらに前記磁石支持体を介してファンケーシングと一体に装着されたモータにて前記ファンが駆動される仕組みとなし、前記ファンの回転により当該導体製のバックプレートに生じるスリップ発熱により該ファンケーシング内の空気が加熱されかつ圧送される構造となしたマグネットヒーターを車両の暖房用として少なくとも１台設置したことを特徴とするマグネットヒーター搭載車両。
磁石と導体を僅かなギャップを隔てて対向配置し、該磁石と導体を相対的に回転させることによって導体に生じるスリップ発熱で空気を加熱する方式であって、ファンケーシング内に収納されたファンの少なくともバックプレートが導体製となし、この導体製のバックプレートと僅かなギャップを隔てて対向する永久磁石もしくは電磁石を有する磁石支持体がファンケーシング自体に非回動に装着され、さらに前記磁石支持体を介してファンケーシングと一体に装着されたモータにて前記ファンが駆動される仕組みとなし、前記ファンの回転により当該導体製のバックプレートに生じるスリップ発熱により該ファンケーシング内の空気が加熱されかつ圧送される構造となしたマグネットヒーターを車両のエアコンに補助熱源として組込んだことを特徴とするマグネット式ヒーター搭載車両。