JPH1071836A - 車両用暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウォータジャケットでの熱交換効率がよく、
粘性流体の剪断にて生じる剪断熱を効率よく暖房に利用
し得る車両用暖房装置を提供すること。 【解決手段】 作動室に収容した粘性流体のロータによ
る剪断熱により車両の暖房用冷却水を作動室の軸方向両
側に設けた両ウォータジャケットＷ１，Ｗ２にて加熱す
るようにした車両用暖房装置において、一方のウォータ
ジャケットＷ１に流入ポート３３ａと接続ポート３３ｂ
を周方向にて近接して設けるとともにこれら両ポート間
に流入ポートを一端とし接続ポートを他端とする旋回通
路Ｓ１を形成する仕切３３ｃを設け、また他方のウォー
タジャケットＷ２に流出ポート３４ａと接続ポート３４
ｂを周方向にて近接して設けるとともにこれら両ポート
間に流出ポートを一端とし接続ポートを他端とする旋回
通路Ｓ２を形成する仕切３４ｃを設け、両接続ポート３
３ｂ，３４ｂを接続通路Ｐを通して連通接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用暖房装置に
係り、特に、粘性流体を剪断することにより生じる剪断
熱を車両の暖房用温水通路を循環する冷却水に伝えるよ
うにした車両用暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の車両用暖房装置の一つとして、
エンジン等の駆動源により回転駆動されるシャフトに一
体回転可能に組付けられて同シャフトと一体的に回転す
るロータと、このロータと同ロータの回転によって剪断
される粘性流体とを収容する作動室を形成するとともに
同作動室の軸方向両側に二つのウォータジャケットを形
成するハウジングとを備えて、前記ロータの回転による
前記粘性流体の剪断にて生じる剪断熱により車両の暖房
用温水通路を循環する冷却水が前記両ウォータジャケッ
トにて加熱されるようにしたものがあり、例えば特開平
２−２４６８２３号公報に示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した公報の車両用
暖房装置においては、両ウォータジャケットが外周縁部
にて連通接続されるとともに、一方のウォータジャケッ
トに流入ポートと流出ポートが設けられている。このた
め、車両の暖房用温水通路を循環する冷却水は流入ポー
トから一方のウォータジャケットに流入した後に同ウォ
ータジャケットから流出ポートに流出し、他方のウォー
タジャケットにて加熱される冷却水が流出ポートに流出
しないおそれがあって、他方のウォータジャケットが有
効に活用されないことがあり、両ウォータジャケットに
て効率のよい熱交換が行われず、所望の暖房効果が得ら
れないことがある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した問題
に対処すべくなされたものであり、エンジン等の駆動源
により回転駆動されるシャフトに一体回転可能に組付け
られて同シャフトと一体的に回転するロータと、このロ
ータと同ロータの回転によって剪断される粘性流体とを
収容する作動室を形成するとともに同作動室の軸方向両
側に二つのウォータジャケットを形成するハウジングと
を備えて、前記ロータの回転による前記粘性流体の剪断
にて生じる剪断熱により車両の暖房用温水通路を循環す
る冷却水が前記両ウォータジャケットにて加熱されるよ
うにした車両用暖房装置において、前記両ウォータジャ
ケットの一方に流入ポートと接続ポートを周方向にて近
接して設けるとともにこれら両ポート間に流入ポートを
一端とし接続ポートを他端とする旋回通路を形成する仕
切を設け、また前記両ウォータジャケットの他方に流出
ポートと接続ポートを周方向にて近接して設けるととも
にこれら両ポート間に流出ポートを一端とし接続ポート
を他端とする旋回通路を形成する仕切を設け、前記両接
続ポートを接続通路を通して連通接続したことに特徴が
ある。

【０００５】この場合において、前記旋回通路に水の流
動方向に沿って延びる複数個の伝熱フィンを設けるこ
と、また前記伝熱フィン間の間隔を前記ロータの径外方
に向かい順次広くすることが望ましい。

【０００６】

【発明の作用・効果】本発明による車両用暖房装置にお
いては、車両の暖房用温水通路を循環する冷却水が流入
ポートから一方のウォータジャケットに流入すると、そ
の冷却水は同ウォータジャケットに仕切によって形成し
た旋回通路を通して接続ポートに流れ、この流入側の接
続ポートから接続通路を通して流出側の接続ポートに流
れて他方のウォータジャケットに流れ、また同ウォータ
ジャケットに仕切によって形成した旋回通路を通して流
出ポートに流れ、流出ポートを通してウォータジャケッ
トから流出する。このため、車両の暖房用温水通路を循
環する冷却水は、両ウォータジャケット全体を連続的に
流動して、両ウォータジャケットの全ての部位にて熱交
換され、ロータの回転による粘性流体の剪断にて生じる
剪断熱により的確に加熱される。したがって、ウォータ
ジャケットでの熱交換効率がよく、上記した剪断熱を効
率よく暖房に利用することができる。

【０００７】また、本発明において旋回通路に水の流動
方向に沿って延びる複数個の伝熱フィンを設けた場合に
は、伝熱フィンによって伝熱面積を増大して熱交換効率
を高めることができるとともに、伝熱フィンによって冷
却水の整流作用が得られて冷却水がウォータジャケット
を円滑に流動し、これによっても熱交換効率を高めるこ
とができる。この場合において伝熱フィン間の間隔をロ
ータの径外方に向かい順次広くした場合には、剪断熱が
多く発生する箇所、すなわちロータの外周部に対応した
ウォータジャケットの外周部位に多量の冷却水を積極的
に流動させることができて、熱交換効率を更に高めるこ
とができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を図
面に基づいて説明する。図１に示した本発明による車両
用暖房装置Ａはシャフト１１を駆動軸とするものであ
り、シャフト１１上には同シャフト１１によって常時駆
動されるパワーステアリング用回転式油圧ポンプ（公知
のベーンポンプ）Ｂが配設されている。シャフト１１
は、ベアリング１２を介してボディ１３に回転自在に支
持されていて、一端に一体回転可能に組付けたプーリ１
４にてエンジンのクランクプーリにベルト（共に図示省
略）を介してトルク伝達可能に連結されており、クラン
クプーリの回転によって回転駆動されるようになってい
る。

【０００９】車両用暖房装置Ａは、シャフト１１にセレ
ーション嵌合されて同シャフト１１と一体的に回転する
ロータ２１を備えている。ロータ２１は、その両側にそ
れぞれ同心円状の回転フィン２１ａを５個有していて、
回転不能なハウジング３０に収容されており、ハウジン
グ３０との間に所定量の粘性流体（例えばシリコンオイ
ル）が空気とともに密封充填された作動室（発熱室）Ｒ
を形成している。

【００１０】ハウジング３０は、ロータ２１の軸方向両
側に配置される伝熱材料からなる円形プレート３１及び
環状プレート３２と、これら両プレート３１，３２を覆
うシェル３３，３４によって構成されていて、シェル３
４にてボディ１３に連結されており、円形プレート３１
とシェル３３及び環状プレート３２とシェル３４によ
り、作動室Ｒの軸方向両側にウォータジャケット（水
室）Ｗ１，Ｗ２がそれぞれ形成されている。

【００１１】ウォータジャケットＷ１，Ｗ２は、内部を
流れる冷却水にロータ２１がハウジング３０内にて粘性
流体を剪断することにより生じる剪断熱を伝える加熱手
段であり、周知のエンジン冷却水通路から分流されて車
室内に配設したヒータコア（図示省略）に導かれる暖房
用温水通路の冷却水が内部を流れるようになっている。
なお、車室内のヒータコアに導かれた冷却水はエンジン
冷却水通路に還流して循環するようになっている。

【００１２】円形プレート３１及び環状プレート３２
は、作動室Ｒに露呈する部位にロータ２１に一体的に設
けた回転フィン２１ａとによりラビリンスを形成する同
心円状の固定フィン３１ａ，３２ａを５個一体的に有す
るとともに、各ウォータジャケットＷ１，Ｗ２に露呈す
る部位に円形プレート３１を例として図２に示したよう
にＵ字状の伝熱フィン３１ｂ，３２ｂを４個一体的に有
している。

【００１３】ウォータジャケットＷ１を形成するシェル
３３は、図１及び図３に示したように、エンジン冷却水
通路からの分流ポート（図示省略）に連通接続される流
入ポート３３ａと接続ポート３３ｂを周方向にて近接し
て有するとともに、これら両ポート３３ａ，３３ｂ間に
流入ポート３３ａを一端とし接続ポート３３ｂを他端と
する旋回通路Ｓ１を形成する仕切３３ｃを有していて、
仕切３３ｃに対してＵ字状の伝熱フィン３１ｂが対称と
なるようにして円形プレート３１が組付けられており、
これによって伝熱フィン３１ｂが旋回通路Ｓ１にて図３
に矢印で示した水の流動方向に沿って延在するようにな
っている。なお、仕切３３ｃには円形プレート３１の中
心部に設けた有底円筒部３１ｃが嵌合する切欠３３ｃ１
が形成されている。

【００１４】また、ウォータジャケットＷ２を形成する
シェル３４は、図１及び図３に示したように、車室内に
配設したヒータコア（図示省略）に連通接続される流出
ポート３４ａと接続ポート３４ｂを周方向にて近接して
有するとともに、これら両ポート３４ａ，３４ｂ間に流
出ポート３４ａを一端とし接続ポート３４ｂを他端とす
る旋回通路Ｓ２を円筒部３４ｄとにより形成する仕切３
４ｃを有していて、仕切３４ｃに対してＵ字状の伝熱フ
ィン３２ｂが対称となるようにして環状プレート３２が
組付けられており、これによって伝熱フィン３２ｂが旋
回通路Ｓ２にて図３に矢印で示した水の流動方向に沿っ
て延在するようになっている。また、流出側の接続ポー
ト３４ｂは両シェル３３，３４によって形成された接続
通路Ｐを通して流入側の接続ポート３３ｂに連通接続さ
れている。

【００１５】上記のように構成した本実施形態において
は、車両の暖房用温水通路を循環する冷却水が図３に示
した流入ポート３３ａから一方のウォータジャケットＷ
１に流入すると、その冷却水は同ウォータジャケットＷ
１に仕切３３ｃによって形成した旋回通路Ｓ１を通して
流入側の接続ポート３３ｂに流れ、この流入側の接続ポ
ート３３ｂから接続通路Ｐを通して流出側の接続ポート
３４ｂに流れて他方のウォータジャケットＷ２に流れ、
また同ウォータジャケットＷ２に仕切３４ｃによって形
成した旋回通路Ｓ２を通して流出ポート３４ａに流れ、
流出ポート３４ａを通してウォータジャケットＷ２から
流出する。

【００１６】このため、車両の暖房用温水通路を循環す
る冷却水は、両ウォータジャケットＷ１，Ｗ２全体を連
続的に流動して、両ウォータジャケットＷ１，Ｗ２の全
ての部位にて熱交換され、ロータ２１の回転による粘性
流体の剪断にて生じる剪断熱により的確に加熱される。
したがって、ウォータジャケットＷ１，Ｗ２での熱交換
効率がよく、上記した剪断熱を効率よく暖房に利用する
ことができる。

【００１７】また、本実施形態においては、各プレート
３１，３２に設けた各伝熱フィン３１ｂ，３２ｂが各旋
回通路Ｓ１，Ｓ２にて水の流動方向に沿って延在するよ
うに設けられているため、各伝熱フィン３１ｂ，３２ｂ
によって伝熱面積を増大して熱交換効率を高めることが
できるとともに、各伝熱フィン３１ｂ，３２ｂによって
冷却水の整流作用が得られて冷却水が各ウォータジャケ
ットＷ１，Ｗ２を円滑に流動し、これによっても熱交換
効率を高めることができる。

【００１８】図４及び図５は本発明の他の実施形態を示
していて、この実施形態においては、円形プレート３１
のウォータジャケットＷ１に露呈する面が有底円筒部３
１ｃの無い平面とされるとともに、シェル３３の中心部
にウォータジャケットＷ１の軸心部に向けて軸方向に突
出する凹部３３ｄが形成され、また仕切３３ｃが軸心ま
での長さとされている。また、円形プレート３１に設け
た伝熱フィン３１ｂ間の間隔がロータ２１（この場合に
は、シャフト１１に圧入固着されて一体回転可能となっ
ている）の径外方に向かい順次広くなっている。なお、
その他の構成は図１〜図３に示した上記実施形態と同じ
である。

【００１９】このため、この実施形態においては、ロー
タ２１の回転によって剪断熱が多く発生する箇所、すな
わちロータ２１の外周部に対応したウォータジャケット
Ｗ１の外周部位に多量の冷却水を積極的に流動させるこ
とができて、熱交換効率を図１〜図３に示した実施形態
に比して高めることができる。

【００２０】上記各実施形態においては、シャフト１１
によって回転駆動されるロータ２１が単一で、ロータ２
１と粘性流体を収容する作動室Ｒの軸方向両側にウォー
タジャケットＷ１，Ｗ２が形成される暖房装置Ａに本発
明を実施したが、図６に示したように、シャフト１１に
よって二つのロータ２１，２２が一体的に回転駆動さ
れ、各ロータ２１，２２と粘性流体をそれぞれ収容する
各作動室Ｒ１，Ｒ２の軸方向両側にウォータジャケット
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が形成される暖房装置Ａにも本発明は
同様に実施できるものである。

【００２１】図６に示した実施形態においては、ロータ
２１，２２間に伝熱材料からなる環状プレート３５，３
６とスリーブ３７が配設されるとともに、両シェル３
３，３４間にシェル３８が配設されていることを除い
て、図１〜図３の実施形態と実質的に同じ構成となって
いる。環状プレート３５，３６は、ロータ２１，２２の
回転フィン２１ａ，２２ａとによりラビリンスを形成す
る同心円状の固定フィン３５ａ，３６ａと、円形プレー
ト３１及び環状プレート３２に設けた伝熱フィン３１
ｂ，３２ｂと実質的に同じＵ字状の伝熱フィン３５ｂ，
３６ｂを有していて、各伝熱フィン３５ｂ，３６ｂはウ
ォータジャケットＷ３にて互い違いに配置されている。

【００２２】ウォータジャケットＷ３を形成するシェル
３８は、両接続ポート３８ａ，３８ｂを周方向にて近接
して有するとともに、これら両ポート３８ａ，３８ｂ間
に流入側の接続ポート３８ａを一端とし流出側の接続ポ
ート３８ｂを他端とする旋回通路Ｓ３をスリーブ３７と
により形成する仕切３８ｃを有していて、仕切３８ｃに
対してＵ字状の伝熱フィン３５ｂ，３６ｂが対称となる
ようにして環状プレート３５，３６が組付けられてお
り、これによって伝熱フィン３５ｂ，３６ｂが旋回通路
Ｓ３にて水の流動方向に沿って延在するようになってい
る。また、流入側の接続ポート３８ａはシェル３３の接
続ポート３３ｂに両シェル３３，３８によって形成され
た接続通路Ｐ１を通して連通接続され、流出側の接続ポ
ート３８ｂはシェル３４の接続ポート３４ｂに両シェル
３４，３８によって形成された接続通路Ｐ２を通して連
通接続されている。

【００２３】上記のように構成した図６の実施形態にお
いては、車両の暖房用温水通路を循環する冷却水が流入
ポート３３ａ（図３参照）からウォータジャケットＷ１
に流入すると、その冷却水は同ウォータジャケットＷ１
に仕切３３ｃによって形成した旋回通路Ｓ１を通して接
続ポート３３ｂに流れ、この接続ポート３３ｂから接続
通路Ｐ１を通して接続ポート３８ａに流れてウォータジ
ャケットＷ３に流れ、また同ウォータジャケットＷ３に
仕切３８ｃによって形成した旋回通路Ｓ３を通して接続
ポート３８ｂに流れ、この接続ポート３８ｂから接続通
路Ｐ２を通して接続ポート３４ｂに流れてウォータジャ
ケットＷ２に流れ、また同ウォータジャケットＷ２に仕
切３４ｃによって形成した旋回通路Ｓ２を通して流出ポ
ート３４ａ（図３参照）に流れ、流出ポート３４ａを通
してウォータジャケットＷ２から流出する。このため、
この実施形態においても、図１〜図３に示した実施形態
と同様の作用効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による車両用暖房装置の一実施形態を
示す縦断側面図である。

【図２】 図１に示した円形プレート単体の正面図であ
る。

【図３】 図１のＸ−Ｘ線とＹ−Ｙ線にて切断して展開
し水の流動を矢印で示した断面図である。

【図４】 本発明による車両用暖房装置の他の実施形態
を示す部分縦断側面図である。

【図５】 図４のＺ−Ｚ線にて切断した断面図である。

【図６】 本発明による車両用暖房装置のその他の実施
形態を示す縦断側面図である。

【符号の説明】 １１…シャフト、２１，２２…ロータ、３０…ハウジン
グ、３３ａ…流入ポート、３３ｂ，３４ｂ，３８ａ，３
８ｂ…接続ポート、３４ａ…流出ポート、３１ｂ，３２
ｂ，３５ｂ，３６ｂ…伝熱フィン、３３ｃ，３４ｃ，３
８ｃ…仕切、Ｒ，Ｒ１，Ｒ２…作動室、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ
３…ウォータジャケット、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…旋回通
路、Ｐ，Ｐ１，Ｐ２…接続通路、Ａ…車両用暖房装置、
Ｂ…パワーステアリング用回転式油圧ポンプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中井 謙友 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン等の駆動源により回転駆動され
   るシャフトに一体回転可能に組付けられて同シャフトと
   一体的に回転するロータと、このロータと同ロータの回
   転によって剪断される粘性流体とを収容する作動室を形
   成するとともに同作動室の軸方向両側に二つのウォータ
   ジャケットを形成するハウジングとを備えて、前記ロー
   タの回転による前記粘性流体の剪断にて生じる剪断熱に
   より車両の暖房用温水通路を循環する冷却水が前記両ウ
   ォータジャケットにて加熱されるようにした車両用暖房
   装置において、前記両ウォータジャケットの一方に流入
   ポートと接続ポートを周方向にて近接して設けるととも
   にこれら両ポート間に流入ポートを一端とし接続ポート
   を他端とする旋回通路を形成する仕切を設け、また前記
   両ウォータジャケットの他方に流出ポートと流出側接続
   ポートを周方向にて近接して設けるとともにこれら両ポ
   ート間に流出ポートを一端とし接続ポートを他端とする
   旋回通路を形成する仕切を設け、前記両接続ポートを接
   続通路を通して連通接続したことを特徴とする車両用暖
   房装置。
2. 【請求項２】 前記旋回通路に水の流動方向に沿って延
   びる複数個の伝熱フィンを設けたことを特徴とする請求
   項１記載の車両用暖房装置。
3. 【請求項３】 前記伝熱フィン間の間隔を前記ロータの
   径外方に向かい順次広くしたことを特徴とする請求項２
   記載の車両用暖房装置。