JPH11139147A - 車両用暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両重量の増大を招くことなく、安価な構造
で剪断熱による加熱を制御可能な熱発生器を備えた車両
用暖房装置を提供すること。 【解決手段】 エンジン１１により回転されるロータ２
７に対向して配され、ロータ２７との間で粘性流体を剪
断するプレート３２を、発熱量制御手段３６、４４によ
り冷却水温度に応じて軸方向に移動させてプレート３２
とロータ２７との間の剪断面積或いは剪断隙間を増減す
ることによって、剪断熱による発熱量を制御するように
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
関し、更に詳細には車両の暖房用冷却水回路中に、粘性
流体の剪断熱による熱発生器を介装した車両用暖房装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の車両用暖房装置として、
例えば、特開平２−２４６８２３号公報に開示されるも
のがある。この装置においては、車両のエンジンを冷却
して加熱された冷却水を、車室近傍に配設されるヒータ
ーコアにて空気と熱交換しウオーターポンプ入口へ戻す
暖房用冷却水回路中に、該冷却水回路を開閉可能なヒー
ターバルブと、粘性流体の剪断熱により熱を発生する熱
発生器がヒーターコアよりも上流側に介装されている。
熱発生器は、外層部及び内層部の２層構造を有するハウ
ジングと、該内層部内に配設されてエンジンにより電磁
クラッチを介して断続可能に回転駆動されると共にその
両側面に複数の環状の溝部を有し、内層部内壁の対向面
に形成された複数の環状突部と僅かな隙間を保ちながら
係合してラビリンス機構を形成するロータとを有し、内
層内に粘性流体が封入されると共に、外層部内に冷却水
が流動するように流入口及び流出口がハウジングに設け
られている。この装置において、冷間始動時や寒冷地通
常走行時等には、ヒーターバルブが開放されると共に、
電磁クラッチが接続されてロータが回転されラビリンス
機構により粘性流体に剪断熱が発生し、該剪断熱により
外層部内を流動する冷却水がエンジンの燃焼熱とは別に
加熱される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記した
従来の装置は、エンジンの燃焼熱により十分に冷却水の
温度が上昇されないときであっても、該燃焼熱とは別に
粘性流体の剪断熱により冷却水の温度を上昇させて、暖
房能力を向上させようとするものである。しかしなが
ら、この従来の装置は、剪断熱による発熱量の制御を電
磁クラッチの接続又は解放によってロータを回転又は停
止により行うものであるため、この電磁クラッチの利用
により当該暖房装置の製造コストが増大するばかりでな
く、暖房装置の重量が増大して車両重量の増大を招く。
また、更に電磁クラッチの駆動のために発電機やバッテ
リの容量増加をも招く。

【０００４】本発明は、上記した実情に鑑みなされたも
ので、車両重量の増大を招くことなく、安価な構造で剪
断熱による発熱量を制御可能な熱発生器を備えた車両用
暖房装置を提供することを、その課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に講じた本発明の技術的手段は、当該車両用暖房装置
を、車両のエンジンを冷却する冷却水をヒーターコアを
介して循環させる暖房用冷却水回路と、その内部に粘性
流体が封入された作動室を有すると共に該作動室に隣接
して形成され前記暖房用冷却水回路の冷却水が導かれる
冷却水通路を有するハウジング、該ハウジングの作動室
内に前記エンジンにより回転可能に収容されるロータ及
び、前記作動室内に前記ロータの少なくとも一側面に対
向して回転不能に収容されると共に前記ハウジングに軸
方向に移動可能に支承される少なくとも一つのプレート
からなり、前記エンジンと前記ヒーターコアとの間の前
記暖房用冷却水回路中に介装されて、前記プレートと前
記ロータ間の粘性流体を前記ロータの回転により剪断し
て前記作動室内に発生する熱を前記冷却水通路内の冷却
水に伝導させる熱発生器と、該熱発生器の前記プレート
を冷却水温度に応じて軸方向に移動せしめて前記プレー
トと前記ロータ間の剪断面積或いは剪断隙間を増減し、
剪断による発熱量を制御する発熱量制御手段とを、備え
てなる構成としたことである。

【０００６】上記した構成からなる車両用暖房装置は、
冷却水温に係らず、前記エンジンの負荷に応じて前記プ
レートを前記ロータから離間させて前記熱発生器による
発熱を規制する発熱量規制手段を更に備えていても良
い。

【０００７】また、上記した構成からなる車両用暖房装
置において、前記発熱量制御手段は、前記ハウジングに
軸方向に移動可能に支承され、その一端を前記プレート
に固定されると共にその他端が前記ハウジング外部に突
出される移動軸と、前記プレートを前記ロータに向けて
付勢するスプリングと、その一端を前記ハウジングに回
転可能に支持されると共にその他端を前記移動軸の他端
にその長手方向に所定量移動可能に支持されて、前記移
動軸の軸方向の移動に応じてその一端を中心にして揺動
する揺動部材と、前記冷却水通路内の冷却水温度に応じ
て前記揺動部材を前記スプリングの付勢力に抗して前記
移動軸が軸方向に移動するように揺動させ温度感応手段
とから構成されても良い。この場合には、前記発熱量規
制手段は、アクセルペダルの踏込み量もしくは前記エン
ジンのスロットルバルブの開度または、前記エンジンの
吸入負圧に応じて前記移動軸を移動させて前記熱発生器
のプレートを前記ロータから離間させることが望まし
い。

【０００８】また、更に上記した構成からなる車両用暖
房装置において、前記発熱器は、前記作動室内に前記ロ
ータの両側面に対向して回転不能に収容されると共に前
記ハウジングに軸方向に移動可能に支承される二つのプ
レートを有していても良い。上記した手段によれば、エ
ンジンにより回転されるロータに対向して配され、ロー
タとの間で粘性流体を剪断するプレートを、発熱量制御
手段により冷却水温度に応じて軸方向に移動させてプレ
ートとロータとの間の剪断面積或いは剪断隙間を増減す
ることによって、電磁クラッチを用いてロータの回転を
断続制御することなく、安価な構造で剪断熱による発熱
量を制御することが可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従った車両用暖房
装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本
発明に従った車両用暖房装置の熱発生器２０、１２０、
２２０が介装される暖房用冷却水回路１０を含む車両の
エンジン１１の冷却水回路を示す。図１において、エン
ジン１１を冷却する冷却水は、エンジン１１により駆動
されるウオーターポンプ１２によりエンジン１１のウオ
ータージャケット、流路１３及びラジエータ１４を経て
循環するようになっている。流路１３には周知のサーモ
スタット１５が介装されており、該サーモスタット１５
によりエンジン１１のウオータージャケットからの冷却
水温が所定温度（例えば、８０°）以下の時にはラジエ
ータ１４をバイパスするバイパス流路１６を介してエン
ジン１１のウオータージャケットからの冷却水がラジエ
ータ１４を介さずにウオーターポンプ１２の吸入口に戻
されて循環し、同冷却水温が所定温度以上の時にはエン
ジン１１のウオータージャケットからの冷却水がラジエ
ータ１４を介してウオーターポンプ１２の吸入口に戻さ
れて循環する。ラジエータ１４の後面側には、エンジン
１１により図示しない粘性流体継手を介して回転駆動さ
れる冷却ファン１７が配設されている。

【００１０】ウオーターポンプ１２によりエンジン１１
のウオータージャケットへ送られる冷却水は、上記した
ように流路１３→ラジエータ１４→ウオーターポンプ１
２の吸入口へと循環される一方、暖房用冷却水回路１０
を循環する。この暖房用冷却水回路１０は、ウオーター
ポンプ１２によりエンジン１１のウオータージャケット
へ送られた冷却水を、流路１９、熱発生器２０（１２
０、２２０）及びヒーターコア５０を順次介してウオー
ターポンプ１２の吸入口へと戻し、循環する。ヒーター
コア５０には、図示しないブロワモータにより駆動され
る送風ファン５１が並設されており、ヒーターコア５０
にて暖房用冷却水回路の冷却水により送風ファン５１か
らの空気が加熱され、暖気となって車室へ供給される。

【００１１】図２乃至図６に本発明の第１実施形態を示
す。図２において、熱発生器２０は、その一端側に開口
して形成される円柱状の第１凹部２１ａと、その他端側
に開口して形成されて第１凹部２１ａと隔壁部により軸
方向に仕切られた円筒状の第２凹部２１ｂと、その一端
側に開口して且つ第１凹部２１ａを包囲するように形成
された円筒状の第３凹部２１ｃとを有するアルミ製の第
１ハウジング２１、該第１ハウジング２１の一端にボル
トにより液密的に固定されるアルミ製の第２ハウジング
２２及び、第１ハウジング２１の他端にボルトにより液
密的に固定されるアルミ製の第３ハウジング２３からな
るハウジングを有する。尚、第３凹部２１ｃはその一部
分にて第２凹部２１ｂと連通されている。これにより、
第１凹部２１ａと第２ハウジング２２によりシリコンオ
イル等の粘性流体が所定量封入される作動室２９が区画
形成されると共に、第２凹部２１ｂ、第３凹部２１ｃ、
第２ハウジング２２及び第３ハウジング２３により冷却
水通路が区画形成されている。また、第１ハウジング２
１には、第２凹部２１ｂと第２凹部２１ｃの連通部分と
対称な位置にて第３凹部２１ｃを外部に開口させる孔が
形成されており、該孔に図１に示すエンジン１１からの
冷却水の流路１９に接続される入口管３０が圧入固定さ
れていると共に、第２凹部２１ｂと第２凹部２１ｃの連
通部分と対称な位置にて第２凹部２１ｂを外部に開口さ
せる孔が形成されており、該孔に図１に示すヒーターコ
ア５０の入口への流路に接続される出口管３１が圧入固
定されている。これにより、入口管３０より第３凹部２
１ｃ内に流入する冷却水が、作動室２９の外周に沿って
第３凹部２１ｃを流れ、第２凹部２１ｂ及び出口管３１
よりヒーターコア５０へ送られるようになっている。
尚、本実施形態においては、第１凹部２１ａと第２凹部
２１ｂを仕切る隔壁部の第２凹部２１ｂ側側面（第２凹
部２１ｂの底部）には、複数の環状のフィン２１ｄが突
設されており、第２凹部２１ｂ内を流れる冷却水のハウ
ジングとの接触面積を大きくしている。

【００１２】第２ハウジング２２は軸孔を有し、該軸孔
には軸受２５を介してシャフト２４が回転可能且つ軸方
向及び径方向に移動不能に支承されている。シャフト２
４の第２ハウジング２２外部に突出される一端には、図
１に示すようにエンジン１１の回転動力をベルト１８を
介してシャフト２４に伝達するためのプーリ２６が固定
されている。シャフト２４の他端は、作動室２９内に突
出しており、該他端にはスペーサ２８を介してロータ２
７がシャフト２４と一体回転するように移動不能に固定
されている。ロータ２７の第１凹部２１ａの底部に対向
する側の一側面には、複数の環状の溝部（又は突部）２
７ａが形成されている。

【００１３】第１ハウジング２１には、円筒状の第２凹
部２１ｂの径方向内方の中実部分に第２ハウジング２２
の軸孔と同軸の軸孔が形成されており、該軸孔にはシー
ル部材を介してロッド３３が軸方向に摺動可能に嵌合さ
れている。作動室２９内に突出するロッド３３の一端に
は、ロータ２７とほぼ同じ径を有し、ロータ２７の一側
面に対向するプレート３２がロッド３３と一体的に軸方
向移動可能にナットにより固定されている。ロータ２７
の一側面に対向するプレート３２の側面には、ロータ２
７の複数の環状の溝部（又は突部）２７ａと僅かな隙間
を保ちながら噛合してラビリンス機構を形成する複数の
環状突部（又は溝部）３２ａが形成されている。これに
より、ロータ２７の複数の環状の溝部（又は突部）２７
ａとプレート３２の複数の環状突部（又は溝部）３２ａ
がその間に粘性流体を介在させて噛合した状態でロータ
２７が回転することにより、効果的に粘性流体が剪断さ
れて剪断熱が発生し、該剪断熱によりハウジング内の冷
却水通路中の冷却水が加熱されるようになっている。第
１ハウジング２１の円筒状の第２凹部２１ｂの径方向内
方の中実部分の第１凹部２１ａ側には、軸孔を中心にし
て凹所が設けられていると共に、該凹所に対向するプレ
ート３２の部分には凹所に向けて突出した円筒状の凸部
が形成されていて、これら凹所と凸部間にプレート３２
及びロッド３３を常時ロータ２７に向けて付勢するリタ
ーンスプリング３４が配設されている。尚、プレート３
２の凸部は、図３に示すようにロッド３３が第３ハウジ
ング２３外方に向けて摺動した時に、凹所内に侵入する
ようになっている。

【００１４】また、第１ハウジング２１には、第１凹部
２１ａと第２凹部２１ｂを仕切る隔壁部の第１凹部２１
ａ側側面（第１凹部２１ａの底部）に複数のガイド軸３
５が作動室２９内に向けて突設されており、それらガイ
ド軸３５の突端はプレート３２に形成されたガイド孔内
に摺動可能に嵌合されている。これにより、プレート３
２の回転が的確に阻止されると共に、軸方向の移動が良
好になされる。

【００１５】第３ハウジング２３には、アーム部材３６
の一端３７が回転可能に支持されている。該アーム部材
３６の他端には、その長手方向に延びる長孔３６ａが形
成されており、該長孔３６ａ内には第３ハウジング２３
の外方に突出するロッド３３の他端が移動可能に支持さ
れている。これにより、アーム部材３６は一端３７を中
心にして揺動可能とされ、このアーム部材３６の揺動に
よってロッド３３が軸方向に摺動される。

【００１６】本実施形態においては、出口管３１の直前
に位置する第２凹部２１ｂの部分に面する第３ハウジン
グ２３の部分に孔が形成されており、該孔に温度感応部
材４４がその感温部４５が出口管３１の直前の第２凹部
２１ｂの部分に位置されるように、第３ハウジング２３
の外部より嵌合固定されている。温度感応部材４４は、
図５及び図６に示すように、内部に任意に設定可能な所
定の温度変化により体積変化をするサーモワックス等の
温度感応材４７が充填された熱伝導性の高い有底筒状の
ボデー４９と、その一端閉塞側を温度感応材４７内に収
容されて他端開口側をカバーと共にボデー４９の開口端
により液密的に固定される被覆部材４８と、該被覆部材
４８内にその一端円錐状部側を摺動可能に嵌挿されて、
その他端がカバーをとおして外部へ突出されて、アーム
部材３６の両端間の側部に当接される押動ロッド４６と
から成る。この温度感応部材４４は、温度感応材４７の
温度が設定温度以上になると、温度感応材４７が膨張し
て被覆部材４８を押しつぶして該被覆部材４８内よりそ
の開口端側へ押動ロッド４６を押し出すもので、本実施
形態では、感温部４５の外周を流れる冷却水温が１０〜
２０°のときにアーム部材３６をリターンスプリング３
３の付勢力に抗して揺動させ始めるように設定されてい
る。

【００１７】また、本実施形態においては、ロッド３３
の他端に、エンジン１１又は車体に固定される回動軸３
９に回転可能に支承されるプレート４０にその一端を固
定されたケーブル３８の他端が固定されている。また、
回動軸３９にはプレート４１が回転可能に支承されてお
り、該プレート４１には一端をアクセルペダル４３に固
定されたケーブル４２の他端が固定されている。両プレ
ート４０、４１の外周には、アクセルペダル４３が踏込
まれてケーブル４２を介してプレート４１が図２におい
て反時計方向に回転されると係合してプレート４１とプ
レート４０を一体回転させる突片４０ａ、４１a が夫々
形成されている。尚、プレート４０はケーブル３８の弛
みを防ぐために小さな付勢力をもつ図示しないスプリン
グにより常時図２において反時計方向に付勢されてお
り、またプレート４１は同様にケーブル４２の弛みを防
ぐために小さな付勢力をもつ図示しないスプリングによ
り常時図２において時計方向に付勢されている。

【００１８】以上の構成において、サーモスタット１５
の周囲の冷却水温が所定温度（例えば、８０°）以下の
時に、エンジン１１が始動されると、ウオーターポンプ
１２により冷却水はウオーターポンプ１２→エンジン１
１のウオータージャケット→バイパス回路１６→ウオー
ターポンプ１２へと循環されると共に、ウオーターポン
プ１２→エンジン１１のウオータージャケット→流路１
９→熱発生器２０、ヒーターコア５０→ウオーターポン
プ１２へと暖房用冷却水回路１０を循環する。これと同
時にロータ３２が作動室２９内で回転を開始する。この
時、熱発生器２０内の冷却水通路を流れる冷却水が設定
温度（１０〜２０°）以下であると、温度感応材４７は
収縮しており、押動ロッド４６は図５の状態にあり、ア
クセルペダル４３が踏込まれていない場合には、アーム
部材３６はリターンスプリング３３に抗して反時計方向
に揺動していないため、プレート３２はリターンスプリ
ング３３により、複数の環状突部（又は溝部）３２ａが
ロータ２７の複数の環状の溝部（又は突部）２７ａに最
も深く噛合した図２に示す位置に保持される。これによ
り、プレート３２の複数の環状突部（又は溝部）３２ａ
とロータ２７の複数の環状の溝部（又は突部）２７ａと
がそのの間に介在する粘性流体を剪断する剪断面積が最
大となった状態で、ロータ２７の回転により粘性流体が
効果的に剪断されて剪断熱が発生し、該剪断熱により第
１乃至第２ハウジング２１、２２が加熱されて両ハウジ
ング２１、２２に接触しながら流動する冷却水が加熱さ
れる。よって、この加熱された冷却水をヒーターコア５
０にて空気と熱交換することにより、エンジン１１の温
度上昇に係らず、早期に暖気を車室内へ供給することが
できる。

【００１９】温度感応部材４４の感温部４５の周囲を流
れる冷却水の温度が上記した剪断熱により上昇し、設定
温度（１０〜２０°）以上になると、アクセルペダル４
３が踏込まれていない場合には、温度感応材４７の膨張
により押動ロッド４６が押出されることにより、アーム
部材３６がリターンスプリング３４に抗して図２におい
て反時計方向に揺動される。これにより、ロッド３３及
びプレート３２が図示右方向に移動し、プレート３２の
複数の環状突部（又は溝部）３２ａとロータ２７の複数
の環状の溝部（又は突部）２７ａとの噛合深さが浅くな
る。このため、ロータ２７とプレート３２間の剪断面積
が減少し、粘性流体の剪断による熱発生器２０の発熱量
が図７に示すように減少される。アクセルペダル４３が
踏込まれていない場合に、温度感応部材４４の感温部４
５の周囲を流れる冷却水の温度が更に上昇し、５０°以
上になると、温度感応材４７が更に膨張して押動ロッド
４６を更に押出し、アーム部材３６を介してロッド３３
及びプレート３２を図示右方に更に移動させ、図３に示
すようにプレート３２がロータ２７より最大量離間され
る。この状態では、もはやロータ２７の回転により粘性
流体を剪断して効果的に熱は発生されず、図７に示すよ
うに熱発生器２０の発熱量はゼロになる。

【００２０】以上のように、本実施形態においては、エ
ンジン１１により回転されるロータ２７に対向して配さ
れ、ロータ２７との間で粘性流体を剪断するプレート３
２を、ロッド３３及びアーム部材３６を介して温度感応
部材４４により冷却水温度に応じて軸方向に移動させて
プレート３２とロータ２７との間の剪断面積を増減する
ことによって、高価な電磁クラッチを用いてロータ２７
の回転を断続制御することなく、安価な構造で剪断熱に
よる発熱量を制御することができる。

【００２１】また、本実施形態では、ロータ２７とプレ
ート３２との間で効果的に粘性流体を剪断する上記した
冷却水の低温時であっても、運転者によりアクセルペダ
ル４３が踏込まれると、温度感応部材４４の作動によら
ずに、ケーブル４２及び３８を介してロッド３３が図示
右方向に強制的に移動され、図４に示すようにプレート
３２がロータ２７より最大量離間される。これにより、
ロータ２７の回転により粘性流体の剪断によるエンジン
１１の駆動損失を低減し、車両のドライバビリテイが向
上される。

【００２２】図８乃至図１０は、本発明の第２実施形態
を示す。この第２実施形態では、上記した第１実施形態
が車両のドライバビリテイ向上のためにアクセルペダル
４３の踏込みに応じてロータ２７の回転による粘性流体
の剪断を冷却水温に係らず、強制的に規制するようにし
たのに対し、エンジン１１の吸入負圧に応じてロータ２
７の回転による粘性流体の剪断を冷却水温に係らず、強
制的に規制するようにしている。図８乃至図１０におい
て、６０はエンジン１１に接続された吸気マニホルド、
６１は該吸気マニホルド６０の外部開口に取り付けられ
るエアフィルタ、６２は吸気マニホルド６０内に介装さ
れるスロットルバルブである。熱発生器２０のロッド３
３の他端は、負圧式アクチュエータ６３の図示しないダ
イアフラムにリンクを介して接続されている。負圧式ア
クチュエータ６３は、そのボデー内を図示しないダイア
フラムにより負圧室と大気室とに気密的に区画されてお
り、該負圧室内にはダイアフラムをロッド３３が図８に
おいて図示右方向に移動するように常時付勢する図示し
ないスプリングが配設されており、負圧室は管路を介し
てスロットルバルブ６２の下流側の吸気マニホルド６０
に連通されている。これにより、エンジン１１が始動さ
れてアクセルペダルが踏込まれておらず、スロットルバ
ルブ６２がアイドル位置にある時には、ダイアフラムが
スプリングに抗して負圧室側に吸引されて、ロッド３３
は負圧式アクチュエータ６３により図示右方に移動され
ない。尚、ダイアフラムとロッド３３の他端を接続する
リンクには、ロッド３３が負圧式アクチュエータ６３の
ダイアフラムの移動に係らず、図示右方向へ移動可能で
あるような上記した第１実施形態におけるプレート４
０、４１の突片４０ａ、４１ａに相当する機構が図示は
されていないが設けられている。この第２実施形態にお
いて、熱発生器２０は上記した第１実施形態と同じ構成
であり、アクセルペダルが踏込まれておらず、スロット
ルバルブ６２がアイドル位置にある時の発熱量制御作用
は、上記した第１実施形態におけるアクセルペダル４３
が踏込まれていない状態での作用と図８及び図９に示す
ように同じであるので、同じ番号符号を付して、その説
明は省略する。

【００２３】この第２実施形態において、ロータ２７と
プレート３２との間で効果的に粘性流体を剪断する上記
した冷却水の低温時であっても、運転者によりアクセル
ペダルが踏込まれてスロットルバルブ６２が開かれ、ス
ロットルバルブ６２の下流側の吸気負圧が低下すると、
温度感応部材４４の作動によらずに、負圧式アクチュエ
ータ６３の図示しないダイアフラムが図示しないスプリ
ングにより大気室側に押動され、リンクを介してロッド
３３が図示右方向に強制的に移動され、図１０に示すよ
うにプレート３２がロータ２７より最大量離間される。
これにより、ロータ２７の回転により粘性流体の剪断に
よるエンジン１１の駆動損失を低減し、車両のドライバ
ビリテイが向上される。尚、この第２実施形態は、過給
機付エンジンやデイーゼルエンジン以外のエンジンに適
しており、上記した第１実施形態は、過給機付エンジン
やデイーゼルエンジンに適している。

【００２４】上記した第１及び第２実施形態では、熱発
生器２０による過加熱を防止するために熱発生器２０内
の冷却水通路の下流部（出口管の近傍）に温度感応部材
４４の感温部４５を設けたが、感温部４５を熱発生器２
０内の冷却水通路の上流部（入口管の近傍）に設けて実
施することも可能である。

【００２５】図１１乃至図１３は本発明の第３実施形態
を示す。この第３実施形態では、熱発生器１２０がエン
ジン１１により回転されるロータ１３３の両側面に対向
して軸方向に移動可能に配される２つのプレート１３
５、１３６を有している。

【００２６】図１１において、熱発生器１２０は、アル
ミ製の円筒状の第１ハウジング１２１と、該第１ハウジ
ング１２１と同じ軸長を有し第１ハウジング１２１より
も小径のアルミ製の円筒状の第２ハウジング１２２と、
第１及び第２ハウジング１２１、１２２の一端に液密的
に固定されるアルミ製の第３ハウジング１２３と、第１
及び第２ハウジング１２１、１２２の他端に液密的に固
定されるアルミ製の第４ハウジング１２４とを備えてい
る。これにより、第２ハウジング１２２内にシリコンオ
イル等からなる粘性流体が封入される作動室１４３が区
画形成されると共に、第１及び第２ハウジング１２１、
１２２間に環状の冷却水通路１２５が区画形成される。
冷却水通路１２５には、エンジン１１からの冷却水を流
路１９より導くために入口管１２６、１２７が開口して
おり、これら入口管１２６、１２７が開口される側と対
称な側には、ヒーターコア５０への流路が接続される出
口管１２８、１２９が開口されている。

【００２７】第３ハウジング１２３はその中心に軸孔を
有し、該軸孔には軸受１３０を介してシャフト１３１が
回転可能に支承されている。第３ハウジング１２３外部
に突出するシャフト１３１の一端には、エンジン１１か
らの動力をシャフト１３１に伝達するための図示しない
プーリが固定されるプーリシート１３２が固定されてお
り、作動室１４３の中央まで延びるシャフト１３１の他
端には、シャフト１３１と一体回転するようにロータ１
３３が固定されている。ロータ１３３の両側面には、複
数の環状の溝部（又は突部）１３３ａが形成されてい
る。

【００２８】作動室１４３内に延在するシャフト１３１
の外周には、その一端を第３ハウジング１２３に固定さ
れた円筒状のガイド１３４が配設されている。ガイド１
３４の外周にはロータ１３３よりも大径の円環状のプレ
ート１３５が軸方向へ移動可能にスプライン嵌合されて
いる。プレート１３５のロータ１３３の対向面には、ロ
ータ１３３の複数の環状の溝部（又は突部）１３３ａと
僅かな隙間を保ちながら噛合してラビリンス機構を形成
する複数の環状突部（又は溝部）１３５ａが形成されて
いる。プレート１３５と第３ハウジング１２３間には、
プレート１３５を常時ロータ１３３に向けて付勢するリ
ターンスプリング１３７が配設されている。

【００２９】また、第４ハウジング１２４の作動室１４
３側側面には、シャフト１３１と同軸にガイド１４４が
固定されており、該ガイド１４４の外周にはプレート１
３５と同径のプレート１３６が軸方向へ移動可能にスプ
ライン嵌合されている。プレート１３６のロータ１３３
の対向面には、ロータ１３３の複数の環状の溝部（又は
突部）１３３ａと僅かな隙間を保ちながら噛合してラビ
リンス機構を形成する複数の環状突部（又は溝部）１３
６ａが形成されている。プレート１３６と第４ハウジン
グ１２４間には、プレート１３６を常時ロータ１３３に
向けて付勢するリターンスプリング１３８が配設されて
いる。

【００３０】ロータ１３３の径方向外方のプレート１３
５、１３６間には、複数個の温度感応部材１３９が周方
向に等間隔に設けられている。温度感応部材１３９は、
第２ハウジング１２２の内周面に固定される筒状のケー
ス１４０と、該ケース１４０の軸孔の両端に摺動可能に
嵌挿されそれらの突出端がプレート１３５、１３６に当
接される一対の押動ピストン１４２と、ケース１４０の
軸孔内にて両押動ピストン１４２間に充填されるサーモ
ワックス等からなる温度感応材１４１とから成る。温度
感応材１４１は、弾性材からなる被覆部材により被覆さ
れており、任意に設定可能な温度変化に応じて体積変化
をする。ケース１４０には、第２ハウジング１２２に形
成される貫通孔を介して冷却水通路１２５に軸孔を連通
する貫通孔が形成されている。第２ハウジング１２２の
貫通孔には温度感応部材１３９の感温部を構成するアル
ミ材等の熱伝導性の高い材料からなる有底筒状の図示し
ないカバーの開口端が液密的に固定されており、被覆部
材により被覆された温度感応材１４１の一部がカバー内
に収容される。尚、本第３実施形態では、温度感応部材
１３９の感温部周囲の冷却水温度が１０〜２０°以上に
なると、温度感応材１４１の膨張により押動ピストン１
４２がケース１４０より押し出され、プレート１３５、
１３６をリターンスプリング１３７、１３８に抗してロ
ータ１３３から離間する側に移動させ始めるように設定
されている。

【００３１】上記した構成から成る第３実施形態におい
て、サーモスタット１５の周囲の冷却水温が所定温度
（例えば、８０°）以下の時に、エンジン１１が始動さ
れると、ウオーターポンプ１２により冷却水はウオータ
ーポンプ１２→エンジン１１のウオータージャケット→
流路１９→熱発生器１２０、ヒーターコア５０→ウオー
ターポンプ１２へと暖房用冷却水回路１０を循環する。
これと同時にロータ１３３が作動室１４３内で回転を開
始する。この時、熱発生器１２０内の冷却水通路（温度
感応部材１３９の感温部周囲）を流れる冷却水が設定温
度（１０〜２０°）以下であると、温度感応材１４１は
収縮しており、図１３に示すように、押動ピストン１４
２はリターンスプリング１３７、１３８により付勢され
るプレート１３５、１３６によりケース１４０内に押し
込まれ、プレート１３５、１３６は、その複数の環状突
部（又は溝部）１３５ａ、１３６ａがロータ１３３の複
数の環状の溝部（又は突部）１３３ａに最も深く噛合し
た位置に保持される。これにより、プレート１３５、１
３６の複数の環状突部（又は溝部）１３５ａ、１３６ａ
とロータ１３３の複数の環状の溝部（又は突部）１３３
ａとがその間に介在する粘性流体を剪断する剪断面積が
最大となった状態で、ロータ１３３の回転により粘性流
体が効果的に剪断されて剪断熱が発生し、該剪断熱によ
り第２乃至第４ハウジング１２２、１２３、１２４が加
熱されて、これらハウジングに接触しながら流動する冷
却水が加熱される。よって、この加熱された冷却水をヒ
ーターコア５０にて空気と熱交換することにより、エン
ジン１１の温度上昇に係らず、早期に暖気を車室内へ供
給することができる。

【００３２】温度感応部材１３９の感温部の周囲を流れ
る冷却水の温度が上記した剪断熱により上昇し、設定温
度（１０〜２０°）以上になると、温度感応材１４１の
膨張により押動ピストン１４２が押出されることによ
り、プレート１３５、１３６がリターンスプリング１３
７、１３８に抗してロータ１３３から離間する側に移動
し、プレート１３５、１３６の複数の環状突部（又は溝
部）１３５ａ、１３６ａとロータ１３３の複数の環状の
溝部（又は突部）１３３ａとの噛合深さが浅くなる。こ
のため、ロータ１３３とプレート１３５、１３６間の剪
断面積が減少し、粘性流体の剪断による熱発生器１２０
の発熱量が減少される。温度感応部材１３９の感温部の
周囲を流れる冷却水の温度が更に上昇し、例えば、５０
°以上になると、温度感応材１４１が更に膨張して押動
ピストン１４２を更に押出し、プレート１３５、１３６
更にロータ１３３から離間する側に移動させ、図１２に
示すようにプレート１３５、１３６がロータ１３３より
最大量離間される。この状態では、もはやロータ１３３
の回転により粘性流体を剪断して効果的に熱は発生され
ず、熱発生器１２０の発熱量はゼロになる。

【００３３】以上のように、第３実施形態においても上
記した第１及び第２実施形態と同様に、温度感応部材１
３９により冷却水温度に応じてプレート１２５、１３６
を軸方向に移動させてプレート１３５、１３６とロータ
１３３との間の剪断面積を増減することによって、高価
な電磁クラッチを用いてロータ１３３の回転を断続制御
することなく、安価な構造で剪断熱による発熱量を制御
することができる。

【００３４】図１４乃至図１９は、本発明の第４実施形
態を示す。上記した第３実施形態ではロータの両側面に
形成される複数の環状の溝部（又は突部）と僅かな隙間
を保ちながら噛合してラビリンス機構を形成する複数の
環状突部（又は溝部）をロータ側面との対向面に形成さ
れるプレートを冷却水温度に応じて軸方向に移動させ、
ロータの複数の環状の溝部（又は突部）とプレートの複
数の環状突部（又は溝部）との噛合深さを変化させるこ
とにより剪断面積を変化させ発熱量を制御したが、本第
４実施形態においては、ロータ２３３の両側面に形成さ
れる複数の環状の溝部（又は突部）２３３ａと僅かな隙
間を保ちながら噛合してラビリンス機構を形成する複数
の環状突部（又は溝部）２３５ａ、２３６ａを有する円
環状部材２３５Ａ、２３６Ａをロータ側面との対向面側
に固定される板状部材２３５、２３６を第３及び第４ハ
ウジング２２３、２２４の作動室側側面に固定してい
る。これら円環状部材２３５Ａ、２３６Ａの複数の環状
突部（又は溝部）２３５ａ、２３６ａは、周方向に等間
隔に４個所形成される脚部を残して、ロータ２３３と噛
合する部分と板状部材２３５、２３６側端部との間の円
弧部分を切り欠かれている。即ち、図１５及び図１６の
夫々Ｂ１及びＢ２矢視図である図１８及び図１９に円環
状部材２３６Ａを代表して示すように、複数の環状突部
（又は溝部）２３６ａは脚部２３６ｂを残して板状部材
２３６の基部側の円弧部分が切り欠かれており、径方向
に隣合う各脚部２３６ｂが板状部材２３６側端にて互い
に結合されている。板状部材２３５、２３６と円環状部
材２３５Ａ、２３６Ａの間には、脚部が嵌挿される４つ
の放射状の孔を有するプレート２５１、２５２が上記し
た切り欠き内を軸方向へ移動可能に配設されている。図
１７にプレート２５２を代表して示すように、孔２５２
ａ内に複数の環状突部（又は溝部）２３６ａの脚部が嵌
挿されていて、またプレート２５２の内周は軸方向に移
動可能に板状部材２３６の突部外周にスプライン嵌合さ
れる。尚、プレート２５１は図示されていないが、第２
ハウジング２２２の内周面にその外周をスプライン嵌合
されている。これらプレート２５１及び２５２は、夫々
リターンスプリング２３７、２３８により常時ロータ２
３３側に付勢されていると共に、温度感応部材２３９の
押動ピストン２４２と常時当接している。本第４実施形
態の熱発生器２２０の他の構成は、上記した第３実施形
態の熱発生器１２０と同じであるので、同じ構成には１
００を加えた番号符号を付し、その説明は省略する。
尚、図１４中、２５０は円環状部材２３５Ａとシャフト
２３１間の環状空間に配設される周知のシール部材であ
る。

【００３５】以上の構成からなる第４実施形態におい
て、サーモスタット１５の周囲の冷却水温が所定温度
（例えば、８０°）以下の時に、エンジン１１が始動さ
れると、ウオーターポンプ１２により冷却水はウオータ
ーポンプ１２→エンジン１１のウオータージャケット→
流路１９→熱発生器２２０、ヒーターコア５０→ウオー
ターポンプ１２へと暖房用冷却水回路１０を循環する。
これと同時にロータ２３３が作動室２４３内で回転を開
始する。この時、熱発生器２２０内の冷却水通路（温度
感応部材２３９の感温部周囲）を流れる冷却水が設定温
度（１０〜２０°）以下であると、温度感応材２４１は
収縮しており、図１５に示すように、押動ピストン２４
２はリターンスプリング２３７、２３８により付勢され
るプレート２５１、２５２によりケース２４０内に押し
込まれ、プレート２５１、２５２は、円環状部材２３５
Ａ、２３６Ａの複数の環状突部（又は溝部）２３５ａ、
２３６ａがロータ２３３の複数の環状の溝部（又は突
部）２３３ａに噛合される空間の体積を小さくした位置
に保持される。これにより、複数の環状突部（又は溝
部）２３５ａ、２３６ａとロータ２３３の複数の環状の
溝部（又は突部）２３３ａとがその間に介在する粘性流
体を剪断する剪断面積が最大となった状態で、ロータ２
３３の回転により粘性流体が効果的に剪断されて剪断熱
が発生し、該剪断熱により第２乃至第４ハウジング２２
２、２２３、２２４が加熱されて、これらハウジングに
接触しながら流動する冷却水が加熱される。よって、こ
の加熱された冷却水をヒーターコア５０にて空気と熱交
換することにより、エンジン１１の温度上昇に係らず、
早期に暖気を車室内へ供給することができる。

【００３６】温度感応部材２３９の感温部の周囲を流れ
る冷却水の温度が上記した剪断熱により上昇し、設定温
度（１０〜２０°）以上になると、温度感応材２４１の
膨張により押動ピストン２４２が押出されることによ
り、プレート２５１、２５２がリターンスプリング２３
７、２３８に抗してロータ２３３から離間する側に移動
し、円環状部材２３５Ａ、２３６Ａの複数の環状突部
（又は溝部）２３５ａ、２３６ａがロータ２３３の複数
の環状の溝部（又は突部）２３３ａに噛合される空間の
体積が大きくなる。このため、複数の環状突部（又は溝
部）２３５ａ、２３６ａと複数の環状の溝部（又は突
部）２３３ａ間に介在する粘性流体の量が減少してロー
タ２３３とプレート２５１、２５２間の剪断面積が減少
し、粘性流体の剪断による熱発生器２２０の発熱量が減
少される。温度感応部材２３９の感温部の周囲を流れる
冷却水の温度が更に上昇し、例えば、５０°以上になる
と、温度感応材２４１が更に膨張して押動ピストン２４
２を更に押出し、プレート２５１、２５２を更にロータ
２３３から離間する側に移動させ、図１６に示すように
プレート２５１、２５２がロータ２３３より最大量離間
される。この状態では、複数の環状突部（又は溝部）２
３５ａ、２３６ａが複数の環状の溝部（又は突部）２３
３ａに噛合される空間の体積が最大となり、該空間内で
占める粘性流体量（剪断面積）が最大限減少し、もはや
ロータ２３３の回転により粘性流体を剪断して効果的に
熱は発生されず、熱発生器２２０の発熱量はゼロにな
る。

【００３７】以上のように、この第４実施形態において
も上記した第１乃至第３実施形態と同様に、温度感応部
材２３９により冷却水温度に応じてプレート２５１、２
５２を軸方向に移動させて円環状部材２３５Ａ、２３６
Ａの複数の環状突部（又は溝部）２３５ａ、２３６ａと
ロータ２３３の複数の環状の溝部（又は突部）２３３ａ
間に介在する粘性流体量を増減し、両者間の剪断面積を
増減することによって、高価な電磁クラッチを用いてロ
ータ１３３の回転を断続制御することなく、安価な構造
で剪断熱による発熱量を制御することができる。

【００３８】上記した第１乃至第４実施形態では、温度
感応部材の温度感応材としてサーモワックスを用いた
が、例えば、形状記憶スプリングを温度感応材として用
いて本発明を実施することもできる。また、温度感応部
材を冷却水温を検出する水温センサからの信号を受けて
作動する電気式又は流体式アクチュエータにより構成し
て本発明を実施することもできる。

【００３９】また、上記した第１乃至第３実施形態で
は、プレートの複数の環状突部（又は溝部）とロータの
複数の環状の溝部（又は突部）の噛合深さを増減し、両
者間の剪断面積を増減して熱発生器の発熱量を制御する
構成としたが、プレート及びロータの夫々の対向面を平
面として両者間の剪断隙間を増減して熱発生器の発熱量
を制御する構成として本発明を実施することも可能であ
る。

【００４０】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、エンジン
により回転されるロータに対向して配され、ロータとの
間で粘性流体を剪断するプレートを、発熱量制御手段に
より冷却水温度に応じて軸方向に移動させてプレートと
ロータとの間の剪断面積或いは剪断隙間を増減すること
によって、高価な電磁クラッチを用いてロータの回転を
断続制御することなく、安価な構造で剪断熱による発熱
量を制御することができると共に、当該暖房装置の重量
を減少することができる。

【００４１】更に冷却水温に係らず、前記エンジンの負
荷に応じて前記プレートを前記ロータから離間させて前
記熱発生器による発熱を規制する発熱量規制手段を設け
てやれば、上記した効果を奏しつつ、車両のドライバビ
リテイを向上することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従った車両用暖房装置が装着されたエ
ンジンの冷却回路図である。

【図２】本発明に従った車両用暖房装置の第１実施形態
における、冷却水温が設定温度以下でアクセルペダル踏
込まれていない状態を示す構成図である。

【図３】本発明に従った車両用暖房装置の第１実施形態
における、冷却水温が設定温度以上でアクセルペダル踏
込まれていない状態を示す図である。

【図４】本発明に従った車両用暖房装置の第１実施形態
における、冷却水温が設定温度以下でアクセルペダル踏
込まれている状態を示す図である。

【図５】本発明に従った車両用暖房装置の第１実施形態
及び第２実施形態における、温度感応部材の設定温度以
下の状態を示す断面図である。

【図６】本発明に従った車両用暖房装置の第１実施形態
及び第２実施形態における、温度感応部材の設定温度以
上の状態を示す断面図である。

【図７】本発明に従った車両用暖房装置における熱発生
器の冷却水温と発熱量の関係を示す図である。

【図８】本発明に従った車両用暖房装置の第２実施形態
における、冷却水温が設定温度以下でスロットルバルブ
がアイドル位置である状態を示す図である。

【図９】本発明に従った車両用暖房装置の第２実施形態
における、冷却水温が設定温度以上でスロットルバルブ
がアイドル位置である状態を示す図である。

【図１０】本発明に従った車両用暖房装置の第２実施形
態における、冷却水温が設定温度以下でスロットルバル
ブが開かれた状態を示す図である。

【図１１】本発明に従った車両用暖房装置の第３実施形
態の熱発生器の断面図である。

【図１２】図１１の熱発生器の冷却水温が設定温度以上
である時の状態を示す部分断面図である。

【図１３】図１１の熱発生器の冷却水温が設定温度以下
である時の状態を示す部分断面図である。

【図１４】本発明に従った車両用暖房装置の第４実施形
態の熱発生器の断面図である。

【図１５】図１４の熱発生器の冷却水温が設定温度以下
である時の状態を示す部分断面図である。

【図１６】図１４の熱発生器の冷却水温が設定温度以上
である時の状態を示す部分断面図である。

【図１７】図１４のＡ矢視図である。

【図１８】図１５のＢ１矢視図である。

【図１９】図１５のＢ２矢視図である。

【符号の説明】

１１ エンジン １５ ヒーターコア １６ 暖房用冷却水回路 ２１ 熱発生器 ２１ａ ハウジング ２１ｂ ロータ ２１ｃ トルク伝達板 ２１ｄ インペラ ２４ 第１切換弁（弁手段） ２８ 第２切換弁（弁手段） ２９ バイパス管

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両のエンジンを冷却する冷却水をヒー
   ターコアを介して循環させる暖房用冷却水回路と、 その内部に粘性流体が封入された作動室を有すると共に
   該作動室に隣接して形成され前記暖房用冷却水回路の冷
   却水が導かれる冷却水通路を有するハウジング、該ハウ
   ジングの作動室内に前記エンジンにより回転可能に収容
   されるロータ及び、前記作動室内に前記ロータの少なく
   とも一側面に対向して回転不能に収容されると共に前記
   ハウジングに軸方向に移動可能に支承される少なくとも
   一つのプレートからなり、前記エンジンと前記ヒーター
   コアとの間の前記暖房用冷却水回路中に介装されて、前
   記プレートと前記ロータ間の粘性流体を前記ロータの回
   転により剪断して前記作動室内に発生する熱を前記冷却
   水通路内の冷却水に伝導させる熱発生器と、 該熱発生器の前記プレートを冷却水温度に応じて軸方向
   に移動せしめて前記プレートと前記ロータ間の剪断面積
   或いは剪断隙間を増減し、剪断による発熱量を制御する
   発熱量制御手段とを備えていることを特徴とする車両用
   暖房装置。
2. 【請求項２】 冷却水温に係らず、前記エンジンの負荷
   に応じて前記プレートを前記ロータから離間させて前記
   熱発生器による発熱を規制する発熱量規制手段を備えて
   いることを特徴とする請求項１に記載の車両用暖房装
   置。
3. 【請求項３】 前記発熱量制御手段は、前記ハウジング
   に軸方向に移動可能に支承され、その一端を前記プレー
   トに固定されると共にその他端が前記ハウジング外部に
   突出される移動軸と、前記プレートを前記ロータに向け
   て付勢するスプリングと、その一端を前記ハウジングに
   回転可能に支持されると共にその他端を前記移動軸の他
   端にその長手方向に所定量移動可能に支持されて、前記
   移動軸の軸方向の移動に応じてその一端を中心にして揺
   動する揺動部材と、前記冷却水通路内の冷却水温度に応
   じて前記揺動部材を前記スプリングの付勢力に抗して前
   記移動軸が軸方向に移動するように揺動させる温度感応
   手段とからなることを特徴とする請求項１又は２に記載
   の車両用暖房装置。
4. 【請求項４】 前記発熱量規制手段は、アクセルペダル
   の踏込み量もしくは前記エンジンのスロットルバルブの
   開度に応じて前記移動軸を移動させて前記熱発生器のプ
   レートを前記ロータから離間させることを特徴とする請
   求項３に記載の車両用暖房装置。
5. 【請求項５】 前記発熱量規制手段は、前記エンジンの
   吸入負圧に応じて前記移動軸を移動させて前記熱発生器
   のプレートを前記ロータから離間させることを特徴とす
   る請求項３に記載の車両用暖房装置。
6. 【請求項６】 前記発熱器は、前記作動室内に前記ロー
   タの両側面に対向して回転不能に収容されると共に前記
   ハウジングに軸方向に移動可能に支承される二つのプレ
   ートを有することを請求項１又は２に記載の車両用暖房
   装置。