(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受装置を介して駆動軸を支承するハウジングの内部に、前記駆動軸に固着された導体製のポンプホイールまたは導体を取り付けたポンプホイールが該ハウジング内に設けた磁石と僅かなギャツプを隔てて対向配置された流体ポンプを備え、エンジンにより駆動される構成となしたマグネット式ヒーターがエンジン冷却水回路のヒータコア側に設置され、エンジン冷却水温度が所定水温以下ではヒータコア側が閉回路となって前記マグネット式ヒーターがＯＮされてヒータコア側水温が暖房を確保できる水温以上に高められ、エンジン冷却水温度が所定水温以上ではエンジン冷却水回路がヒータコア側に開放されるとともに、マグネット式ヒーターが停止されるごとく構成されたことを特徴とするマグネット式ヒーターシステム。
【発明の詳細な説明】
【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などの各種車両用エンジンや船舶、建設機械などのキャビン暖房などに使用されるエンジン冷却水の補助加熱手段またはエンジン冷却水の急速昇温（ウォーミングアップ時間の短縮）に用いるマグネット式ヒーターシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
寒冷地などにおける始動時のエンジン冷却水の暖房に利用される自動車などの車両用補助暖房熱源として、ビスカス式ヒーターシステムが知られている（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公報など参照）。
ビスカス式ヒーターシステムは、シリコンオイルなどの粘性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など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システムでは、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冷却水など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システムは、以下に記載する問題点を有する。
すなわち、上記ビスカス式ヒーターシステムはシンプルな構造で、小型、低コストおよび高信頼性を確保することができる上、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などの特徴を有するが、粘性流体として用いるシリコンオイルの耐熱性は２４０℃程度が限界であり、シリコンオイル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て高温に発熱するまでに時間がかかるとともに、シリコンオイルの温度が上昇すると粘度が低下することによりせん断抵抗が低下して単位時間当りの発熱量が次第に減少する傾向があ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ーシステム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エンジン冷却水を高温に加熱することができる補助ヒータシステムが望まれていた。
【０００５】
本発明は、このようなビスカス式ヒーターシステム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システムに比しより高温にしかも短時間にエンジン冷却水の温度を上昇させることができ、エンジン冷間時間での急速な暖房効果が得られ、かつ耐熱性に優れたマグネット式ヒーターシステムを提供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システムは、軸受装置を介して駆動軸を支承するハウジングの内部に、前記駆動軸に固着された導体製のポンプホイールまたは導体を取り付けたポンプホイールが該ハウジング内に設けた磁石と僅かなギャツプを隔てて対向配置された流体ポンプを備え、エンジンにより駆動される構成となしたマグネット式ヒーターがエンジン冷却水回路のヒータコア側に設置され、エンジン冷却水温度が所定水温以下ではヒータコア側が閉回路となって前記マグネット式ヒーターがＯＮされてヒータコア側水温が暖房を確保できる水温以上に高められ、エンジン冷却水温度が所定水温以上ではエンジン冷却水回路がヒータコア側に開放されるとともに、マグネット式ヒーターが停止されるごとく構成された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、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エンジン冷却水に熱交換する方式であり、具体的に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り導体に生じるスリップ発熱でエンジン冷却水を加熱する方式である。このマグネット式ヒーターはエンジン冷却水の温度を短時間に高温まで上昇させることができ、かつ耐熱性にすぐれるという特徴を有する。
【０００８】
本発明において、エンジン冷却水温度が所定水温以下ではヒータコア側を閉回路としてマグネット式ヒーターをＯＮしヒータコア側の水温を暖房が確保できる水温以上にまず高めて車両内の暖房を行う。またエンジン冷却水温度が所定水温以上ではエンジン側回路をヒータコア側に開放するとともに、マグネット式ヒーターを停止し、エンジンの排熱で車両内の暖房を行う。
【０００９】
なお、本発明はエンジン冷却水回路にヒータコア側と遮断できる開閉弁とエンジン側へのバイパス回路を設けることにより、冬場だけでなく夏場におけるエンジンのウォーミングアップ時間の短縮も可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１、図２は本発明に係るマグネット式ヒーターシステムの一実施例を示す動作の説明図で、図１はエンジン冷却水温度が所定水温以下の場合の暖房動作を説明するブロック図、図２はエンジン冷却水温度が所定水温以上の場合の暖房動作を説明するブロック図、図３は同上実施例におけるマグネット式ヒーターの一例を示す縦断側面図であり、１はエンジン、２はヒータコア、３はマグネット式ヒーター、３−１は駆動軸、３−２はハウジング、３−３は永久磁石、３−４は導体製のポンプホイール、３−５はバックプレート、３−６はフィン、３−７は軸受装置、３−８は軸封装置、３−９は電磁クラッチ、４はプーリ、５はベルト、６はバイパス回路、Ｖ１〜Ｖ５は切換弁である。
【００１１】
エンジン１には冷却水の流入口Ｓ１と流出口Ｓ２が設けられ、流出口Ｓ２は切換弁Ｖ１を介してマグネット式ヒーター３の入水ポートＰ１に接続され、マグネット式ヒーター３の出水ポートＰ２はヒータコア２の流入口Ｓ３に接続され、ヒータコア２の流出口Ｓ４は切換弁Ｖ２を介してエンジン１の冷却水の流入口Ｓ１に接続されている。マグネット式ヒーター３はエンジン１によりプーリ４およびベルト５を介して駆動されるように構成されているが、モータ駆動でもよい。
【００１２】
まずエンジン冷却水温度が所定水温以下の場合の暖房動作を図１に基づいて説明すると、エンジン冷却水温度が所定水温以下になると切換弁Ｖ１、Ｖ２を切換えてエンジン１の流入口Ｓ１と流出口Ｓ２との連通を遮断してヒータコア側を閉回路にした状態でマグネット式ヒーター３をＯＮし、エンジン冷却水の水温を暖房が確保できる水温以上に高めて車両内の暖房を行う。つぎにエンジン冷却水温度が所定水温以上の場合の暖房動作を図２に基づいて説明すると、エンジン冷却水温度が所定水温以上の高温になると切換弁Ｖ１、Ｖ２を切換えてエンジン１の流出口Ｓ２とマグネット式ヒーター３の入水ポートＰ１、エンジン１の流入口Ｓ１とヒータコア２の流出口Ｓ４とをそれぞれ連通させるとともにマグネット式ヒーター３をＯＦＦし、エンジンの排熱により車両内の暖房を行う。
【００１３】
また図２に鎖線で示すごとくエンジン冷却水回路に切換弁Ｖ３、Ｖ４を設けるとともに、切換弁Ｖ５を設置したバイパス回路６を設けることにより、夏場におけるエンジンのウォーミングアップ時間の短縮も可能となる。すなわち、夏場におけるエンジン冷却水を高める場合には、エンジン冷却水をヒータコア２側に送る必要がないため、切換弁Ｖ３、Ｖ４を閉じてヒータコア側と遮断するとともにバイパス回路６の切換弁Ｖ５を開き、エンジン１とマグネット式ヒーター３とを連通させる。これにより夏場でもマグネット式ヒーター３にてエンジン冷却水をの水温を瞬時に高めることが可能となるので、エンジンのウォーミングアップ時間を短縮できる。
【００１４】
つぎに、本発明におけるマグネット式ヒーター３の具体的構造例を図３に基づいて説明する。
図３は遠心インペラー方式を用いたマグネット式ヒーターを例示したもので、このマグネット式ヒーターは内部に組込まれた遠心インペラー方式の流体ポンプのポンプホイールに導体を取付けるか、またはポンプホイールを導体製とし、前記導体または導体製のポンプホイール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ポンプ本体に組込み、前記ポンプホイールの回転により導体に生じるスリップ発熱により当該ポンプ内の流体が加熱される構造となしたもので、ここに例示したものは駆動軸３−１の外周に軸受装置３−７および軸封装置３−８を介して支承された一体型のハウジング３−２の前面側に永久磁石３−３が取付けられており、ハウジング３−２内には前記駆動軸３−１に固着された導体製のポンプホイール３−４が前記永久磁石３−３と僅かなギャップを隔てて対向するごとく取付けられている。このポンプホイール３−４は全体を導体で構成したもので、該導体は前記したごとくヒステリシス材、好ましくは鉄板、鋳鉄、鋳鋼などの磁性材の磁石側表面に銅などのエディカレント材を貼着して構成されたものあるいはエディカレント材そのものである。このポンプホイール３−４の背面側に取付けたバックプレート３−５は永久磁石３−３により発生した磁界をより効果的に該ポンプホイール３−４に集中させるためのコア材であり、必ずしも必要とするものではないが設けた方が好ましい。駆動軸３−１には電磁クラッチ６を介してプーリ４が取付けられ、車両のエンジン１によりプーリ４およびベルト５にて電磁クラッチ６を介して回転されるようになっている。ハウジング３−２には、入水ポートＰ１および出水ポートＰ２が設けられている。
【００１５】
図３に示すマグネット式ヒーター３は、エンジン１によりプーリ４およびベルト５にて電磁クラッチ６を介して駆動されると、一体型のハウジング３−２内で導体製のポンプホイール３−４が回動することにより、永久磁石３−３との間に形成されている磁路がせん断されて該ポンプホイール３−４にスリップ発熱が生じ、一体型のハウジング３−２内のエンジン冷却水としての循環水に熱交換され、加熱された循環水が暖房回路で車両の暖房に供されることとなる。
【００１６】
なお、上記図３に示す構成のマグネット式ヒーターにおけるＯＮ／ＯＦＦ制御手段として電磁クラッチを用いたが、サーマルフェライト、電磁ブレーキ、電磁コイルなどを用いることも可能である。なお、サーマルフェライトは、永久磁石にソフトフェライトを貼り付けたものが一般的であり、ある温度以上に発熱すると磁路がソフトフェライト中を通るようになり、反対に発熱温度がある温度以下に下がると磁路がソフトフェライトの外側に形成されるという特性を有する磁石であるため、永久磁石に替えてサーマルフェライトを用いた場合は、自動的にＯＮ／ＯＦＦ制御が可能となるので、ＯＮ／ＯＦＦ制御系は不要である。また、永久磁石に替えて電磁石を用いる場合は、給電ケーブルなどによって通電する方法をとることはいうまでもない。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明に係るマグネット式ヒーターシステムは、永久磁石や電磁石、サーマルフェライトなどの磁石と、エディカレント材を磁石側表面に設けた磁性材、ヒステリシス材またはエディカレント材からなる導体とを組み合わせ、エンジン冷却水中で導体側を回転させることにより当該導体に生じるスリップ発熱を利用し、軸受装置を介して駆動軸を支承するハウジングの内部に、前記駆動軸に固着された導体製のポンプホイールまたは導体を取り付けたポンプホイールが該ハウジング内に設けた磁石と僅かなギャツプを隔てて対向配置された流体ポンプを備えたマグネット式ヒーターを用いたことにより、エンジン冷間時、急速に暖房が必要な場合、導体側をエンジンなどにより駆動することによりエンジン冷却水を急速に暖めるとともにエンジンの暖房機能を著しく向上させることができるという優れた効果を奏する。したがって、本発明はより短時間にかつ効率よくエンジン冷却水を高温に加熱することができる補助ヒーターシステムとして優れた効果を発揮し、特にディーゼルエンジン搭載の寒冷地仕様車などに極めて有効である。
【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システムの一実施例を示す動作の説明図で、エンジン冷却水温度が所定水温以下の場合の暖房動作を説明するブロック図である。
【図２】同上実施例のエンジン冷却水温度が所定水温以上の場合の暖房動作を説明するブロック図である。
【図３】同上実施例におけるマグネット式ヒーターの一例を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１  エンジン
２  ヒータコア
３  マグネット式ヒーター
３−１  駆動軸
３−２  ハウジング
３−３  永久磁石
３−４  ポンプホイール
３−５  バックプレート
３−６  フィン
３−７  軸受装置
３−８  軸封装置
３−９  電磁クラッチ
４  プーリ
５  ベルト
Ｖ１〜Ｖ５  切換弁
【図１】
0004306855.tif 000002
【図２】
0004306855.tif 000003
【図３】
0004306855.tif 000004