JPH10100645A - 車両用暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両走行の安全性を損なうことなく、エンジ
ンＥおよびＶベルト６に加わるトルクを軽減することに
より、Ｖベルト６の滑りによるベルト鳴き音等の騒音の
発生を抑えると共に、ビスカスヒータ４の各部の耐久性
の低下を抑えることのできる車両用空気調和装置１を提
供する。 【解決手段】 コンプレッサのエアコンクラッチがオン
されている場合には、ビスカスヒータ４による暖房能力
の向上が要望されても、ビスカスクラッチ７をオフして
ビスカスヒータ４のロータにエンジンＥの回転動力を伝
えないようにし、且つコンプレッサにはエンジンＥの回
転動力を伝えるようにした。これにより、エンジンＥお
よびＶベルト６に加わるトルクを軽減できるので、エン
ジンＥの燃料消費率が低下し燃料経済性が向上した。ま
た、コンプレッサの運転が継続されるので、フロント窓
ガラスの曇りの除去が行えるので、車両走行の安全性を
損なうことはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水冷式のエンジン
を冷却する冷却水を昇温させる剪断発熱器を備えた車両
用暖房装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両用暖房装置としては、水
冷式のエンジンを冷却した冷却水をダクト内のヒータコ
アに供給し、このヒータコアを通過することにより加熱
された空気を車室内に送り込んで、車室内の暖房を行う
ようにした車両用温水式暖房装置が一般的である。

【０００３】ところが、近年、車両に搭載されるエンジ
ンは、エンジン効率の向上の要望が強いが、エンジン効
率が向上すると熱損失が減少するので、エンジンを冷却
する冷却水を充分に加熱することができない。また、デ
ィーゼルエンジン車やリーンバーンエンジン車の場合に
も、エンジンの発熱量が少なくてエンジンを冷却する冷
却水を充分に加熱することができない。以上のようなエ
ンジンの発熱量の少ない車両の場合には、ヒータコアに
供給される冷却水の温度を所定冷却水温（例えば８０
℃）に維持することができないので、車室内の暖房能力
が不足するという不具合があった。

【０００４】上記のような不具合を解消する目的で、従
来より、特開平２−２４６８２３号公報や特開平３−５
７８７７号公報において、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剪断発熱器を冷却水回路中に
設置し、冷却水温センサで検出した冷却水温が設定冷却
水温より低温の時に剪断発熱器を起動させることによっ
て、車室内の暖房能力を向上させるようにした車両用暖
房装置が提案されている。

【０００５】ここで、剪断発熱器は、エンジンの回転動
力をベルト伝動機構および電磁クラッチを介してシャフ
トに伝達し、ハウジング内に発熱室を設けて、その発熱
室の外周に冷却水路を形成し、更に発熱室内にシャフト
と一体的に回転するロータを配置すると共に、ロータの
回転によりその発熱室内に封入された高粘性シリコンオ
イル等の高粘性流体に剪断力を作用させて熱を発生さ
せ、その発生熱により冷却水路内を還流する冷却水を加
熱するようにしたものである。すなわち、この車両用暖
房装置は、剪断発熱器のロータに加わる回転動力（駆動
トルク）を暖房用補助熱源として利用するものである。

【０００６】また、上記のような剪断発熱器を備えた車
両用暖房装置において、ヒータコアの風上側のダクト内
に冷凍サイクルの冷媒蒸発器を収容し、冷媒圧縮機を作
動させて冷媒蒸発器によりダクト内を流れる空気を一旦
冷却除湿してヒータコアで再加熱することにより、車両
のフロント窓ガラスの曇りを防止することも考えられ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、冬場におい
ては、フロント窓ガラスの防曇のために、電磁クラッチ
をオンして冷媒圧縮機を作動させ、且つ暖房能力を向上
させるために電磁クラッチをオンして剪断発熱器を作動
させなければならない場合がある。しかし、冷媒圧縮機
と剪断発熱器との両方とも作動させてしまうと、エンジ
ンやベルト伝動機構に大きなトルクが加わる。このた
め、エンジンの急なトルク増加によるエンジンストール
が発生したり、エンジンの燃料消費率が増加してランニ
ングコスト（燃料経済性）が悪化したりする。

【０００８】また、剪断発熱器の各部に大きなショック
を受けたり、ベルト伝動機構のベルトに滑りが生じたり
することによるベルト鳴き音等の騒音の発生や、剪断発
熱器の各部の耐久性の低下等の問題が生じる。このよう
な問題を解決するために、電磁クラッチをオフして冷媒
圧縮機の作動を停止すると、フロント窓ガラスの防曇性
能が低下することにより、車両走行の安全性を損なうと
いう問題が生じる。

【０００９】

【発明の目的】本発明は、車両走行の安全性を損なうこ
となく、駆動源および動力伝達手段に加わるトルクを軽
減することにより、動力伝達手段の滑りによる騒音の発
生を抑えると共に、剪断発熱器の各部の耐久性の低下を
抑えることのできる車両用暖房装置を得ることを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、冷媒圧縮機の回転体を駆動源により回転駆動し
ている場合には、剪断発熱器のロータの回転を停止する
ように動力伝達手段を制御することにより、冷媒圧縮機
の回転体に動力伝達手段を介して駆動源の回転動力が伝
達され、且つ剪断発熱器のロータに動力伝達手段を介し
て駆動源の回転動力が伝達されない。

【００１１】それによって、駆動源および動力伝達手段
に加わるトルクを軽減できるので、駆動源のエネルギー
効率を向上できる。また、剪断発熱器の各部に受けるシ
ョックが緩和されるので、剪断発熱器の各部の耐久性の
低下および動力伝達手段の騒音を抑えることができる。
さらに、冷媒圧縮機の作動が継続されるため、冷媒蒸発
器で冷却除湿された低湿度の空気がダクトの吹出口より
車室内に向かって吹き出されるので、窓ガラスの曇りの
発生を防止でき、車両走行の安全性を損なうことはな
い。

【００１２】請求項２に記載の発明によれば、回転判定
手段によって冷媒圧縮機の回転体が回転中であると判定
した場合には、剪断発熱器のロータの回転を停止するよ
うに動力伝達手段を制御することにより、冷媒圧縮機の
回転体に動力伝達手段を介して駆動源の回転動力が伝達
され、且つ剪断発熱器のロータに動力伝達手段を介して
駆動源の回転動力が伝達されないため、車両走行の安全
性を損なうことなく、駆動源および動力伝達手段に加わ
るトルクを軽減できる。

【００１３】請求項３に記載の発明によれば、ベルト伝
動手段および第１クラッチ手段を介して冷媒圧縮機の回
転体を駆動源により回転駆動している場合には、剪断発
熱器のロータの回転を停止するように第２クラッチ手段
を制御することにより、冷媒圧縮機の回転体にベルト伝
動手段および第１伝達手段を介して駆動源の回転動力が
伝達され、且つ剪断発熱器のロータにベルト伝動手段お
よび第２伝達手段を介して駆動源の回転動力が伝達され
ないため、車両走行の安全性を損なうことなく、駆動源
および動力伝達手段に加わるトルクを軽減できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】

〔第１実施形態の構成〕図１ないし図９は本発明の第１
実施形態を示したもので、図１は車両用空気調和装置の
全体構造を示した図で、図２は冷凍サイクルを示した図
で、図３はエンジンと動力伝達装置を示した図である。

【００１５】車両用空気調和装置１は、車両のエンジン
ルームに設置された水冷式のディーゼルエンジン（以下
エンジンと略す）Ｅ、車室内を空調する室内空調装置
（以下エアコンと呼ぶ）２、エンジンＥの回転動力を伝
達する動力伝達装置３、エンジンＥを冷却する冷却水を
加熱する剪断発熱器（以下ビスカスヒータと呼ぶ）４、
エアコン２を制御するエアコンＥＣＵ１００、ビスカス
ヒータ４を制御するビスカスＥＣＵ２００、およびエン
ジンＥを制御するエンジンＥＣＵ３００等を備えてい
る。

【００１６】エンジンＥは、本発明の駆動源、暖房用熱
源装置であって、後記するコンプレッサおよびビスカス
ヒータ４を回転駆動する内燃機関である。また、エンジ
ンＥのクランク軸（出力軸）１１には、クランクプーリ
１２が取り付けられている。そして、エンジンＥは、シ
リンダブロックとシリンダヘッドの回りにウォータジャ
ケット１３を設けている。そのウォータジャケット１３
は、エンジンＥを冷却する冷却水を循環させる冷却水回
路５中に設けられている。

【００１７】冷却水回路５には、冷却水を強制循環させ
るウォータポンプ１４、冷却水と空気とを熱交換して冷
却水を空冷するラジエータ（図示せず）、および冷却水
と空気とを熱交換して空気を加熱するヒータコア１５等
が取り付けられている。ウォータポンプ１４は、エンジ
ンＥのウォータジャケット１３よりも上流側に設置さ
れ、エンジンＥのクランク軸１１に回転駆動される。

【００１８】エアコン２は、ダクト２１、ブロワ２２、
冷凍サイクル２３、およびヒータコア１５等から構成さ
れている。ダクト２１の風上側には、外気吸込口２４ａ
および内気吸込口２４ｂを選択的に開閉して吸込口モー
ドを切り替える内外気切替ダンパ２４が回動自在に取り
付けられている。

【００１９】ダクト２１の風下側には、デフロスタ吹出
口（本発明の吹出口）２５ａ、フェイス吹出口２５ｂお
よびフット吹出口２５ｃを選択的に開閉して吹出口モー
ドを切り替えるモード切替ダンパ２５が回動自在に取り
付けられている。ブロワ２２は、ブロワモータ２６によ
り回転駆動されて、ダクト２１内に車室内へ向かう空気
流を発生する送風手段（遠心式送風機）である。

【００２０】ヒータコア１５は、本発明の暖房用熱交換
器であって、ダクト２１内においてエバポレータ３５よ
りも空気の流れ方向の下流側（風下側）に設置され、且
つ冷却水回路５においてビスカスヒータ４よりも冷却水
の流れ方向の下流側に接続されている。このヒータコア
１５は、エバポレータ３５を通過した空気と冷却水とを
熱交換して空気を加熱する加熱手段である。

【００２１】なお、ヒータコア１５の風上側には、エア
ミックスダンパ２８が回動自在に取り付けられている。
このエアミックスダンパ２８は、ヒータコア１５を通過
する空気量（温風量）とヒータコア１５を迂回する空気
量（冷風量）との風量調節を行って車室内に吹き出す空
気の温度を調節する吹出温度調節手段である。そして、
エアミックスダンパ２８は、１個か複数個のリンクプレ
ートを介してサーボモータ等のアクチュエータ（図示せ
ず）により駆動される。

【００２２】冷凍サイクル２３は、コンプレッサ（冷媒
圧縮機）３１、コンデンサ（冷媒凝縮器）３２、レシー
バ（気液分離器）３３、エキスパンション・バルブ（膨
張弁、減圧装置）３４、エバポレータ（冷媒蒸発器）３
５およびこれらを環状に接続する冷媒配管３６等からな
る。コンプレッサ３１は、回転体としてのシャフト３７
を有し、このシャフト３７にエンジンＥの回転動力が伝
達されるとエバポレータ３５より吸入した冷媒を圧縮し
てコンデンサ３２へ吐出する。なお、３９はコンデンサ
ファンである。エバポレータ３５は、ダクト２１内に設
置され、ダクト２１内を流れる空気を冷却する冷却手段
である。

【００２３】動力伝達装置３は、本発明の動力伝達手段
であって、図１ないし図４に示したように、エンジンＥ
のクランク軸１１に取り付けられたクランクプーリ１２
に掛け渡された多段式のＶベルト６、このＶベルト６が
掛け渡されるコンプレッサ３１の電磁クラッチ（以下エ
アコンクラッチと呼ぶ）２７、およびＶベルト６にエア
コンクラッチ２７と共掛けされたビスカスヒータ４の電
磁クラッチ（以下ビスカスクラッチと呼ぶ）７等を有し
ている。

【００２４】Ｖベルト６は、エアコンクラッチ２７を介
してエンジンＥの回転動力（駆動力）をコンプレッサ３
１のシャフト３７に伝えると共に、ビスカスクラッチ７
を介してエンジンＥの回転動力（駆動力）をビスカスヒ
ータ４のシャフト８に伝えるベルト伝動手段である。

【００２５】エアコンクラッチ２７は、本発明の第１ク
ラッチ手段であって、Ｖベルト６を介してエンジンＥの
クランク軸１１に取り付けられたクランクプーリ１２
（図２参照）に駆動連結されるＶプーリ３８を有し、電
磁コイルへの通電および通電停止により入力部（ロー
タ）に出力部（アーマチャ、インナーハブ）が吸着およ
び離間することによりエンジンＥからコンプレッサ３１
のシャフト３７への回転動力の伝達を断続する。

【００２６】ビスカスクラッチ７は、本発明の第２クラ
ッチ手段であって、図４に示したように、通電されると
起磁力を発生する電磁コイル４１、エンジンＥによって
回転駆動されるロータ４２、電磁コイル４１の起磁力に
よってロータ４２に吸着するアーマチャ４３、このアー
マチャ４３に板ばね４４を介して連結され、ビスカスヒ
ータ４のシャフト８に回転動力を与えるインナーハブ４
５等から構成されたクラッチ手段である。

【００２７】電磁コイル４１は、絶縁皮膜を施した導電
線を巻回したもので、鉄等の磁性材料で形成されたステ
ータ４６内に収容され、エポキシ系樹脂によってステー
タ４６内にモールド固定されている。なお、ステータ４
６は、ビスカスヒータ４のハウジング９の前面に固定さ
れている。

【００２８】ロータ４２は、外周にＶベルト６（図１お
よび図３参照）が掛け渡されるＶプーリ４７が溶接等の
接合手段により接合され、Ｖベルト６を介して伝達され
たエンジンＥの回転動力によって常時回転する回転体
（ビスカスクラッチ７の入力部）である。また、ロータ
４２は、鉄等の磁性材料により断面コの字形状に形成さ
れた第１摩擦部材であって、内周側に設けたベアリング
４８を介してビスカスヒータ４のハウジング９の外周に
回転自在に支持されている。

【００２９】アーマチャ４３は、ロータ４２の円環板形
状の摩擦面に軸方向のエアギャップ（例えば０．５ｍｍ
の隙間）を隔てて対向する円環板形状の摩擦面を有し、
鉄等の磁性材料で円環板形状に形成された第２摩擦部材
である。なお、アーマチャ４３は、電磁コイル４１の起
磁力によりロータ４２の摩擦面に吸着（係合）されると
ロータ４２からエンジンＥの回転動力が伝達される。

【００３０】板ばね４４は、外周側がアーマチャ４３に
リベット等の固定手段により固定され、内周側がインナ
ーハブ４５にリベット等の固定手段により固定されてい
る。この板ばね４４は、電磁コイル４１の通電停止時に
アーマチャ４３をロータ４２の摩擦面から離脱（解放）
させる方向（図示左方向）へ変位させて初期位置に戻す
弾性部材である。

【００３１】インナーハブ４５は、入力側が板ばね４４
を介してアーマチャ４３に駆動連結し、出力側がビスカ
スヒータ４のシャフト８にスプライン嵌合により駆動連
結したビスカスクラッチ７の出力部である。

【００３２】ビスカスヒータ４は、図４および図５に示
したように、Ｖベルト６およびビスカスクラッチ７を介
してエンジンＥの回転動力が与えられるシャフト８、こ
のシャフト８を回転自在に支持するハウジング９、この
ハウジング９の内部空間を発熱室５０と冷却水路５１と
に２分割するセパレータ５２、およびハウジング９内に
回転可能に配されたロータ５３等から構成されている。

【００３３】シャフト８は、ビスカスクラッチ７のイン
ナーハブ４５にボルト等の締結部材５４により締め付け
固定され、アーマチャ４３と一体的に回転する入力軸で
ある。このシャフト８は、ベアリング５５およびシール
材５６を介してハウジング９の内周に回転自在に支持さ
れている。なお、シール材５６には高粘性流体の漏れを
防ぐオイルシールが利用されている。

【００３４】ハウジング９は、アルミニウム合金等の金
属部材よりなり、後端部に円環板形状のカバー５７をボ
ルトやナット等の締結部材５８により締め付け固定して
いる。なお、ハウジング９とカバー５７との接合面に
は、セパレータ５２およびシール材５９が装着されてい
る。そのシール材５９には高粘性流体の漏れを防ぐＯリ
ングが利用されている。

【００３５】セパレータ５２は、アルミニウム合金等の
熱伝導性に優れた金属部材よりなり、外周部がハウジン
グ９の円筒状部とカバー５７の円筒状部とに挟み込まれ
た仕切り部材である。セパレータ５２の前端面とハウジ
ング９の後端面との間には、剪断力が作用すると発熱す
る高粘性流体（例えば高粘性シリコンオイル等）が封入
された発熱室５０が形成されている。

【００３６】そして、セパレータ５２の後端面とカバー
５７の内部には、外部と液密的に区画され、エンジンＥ
を冷却する冷却水が還流する冷却水路５１が形成されて
いる。さらに、セパレータ５２の下方側の後端面には、
高粘性流体の熱を冷却水に効率良く伝達するための略円
弧形状のフィン部５２ａが多数一体成形されている。

【００３７】なお、フィン部５２ａの代わりにセパレー
タ５２の後端面を凸凹にしたり、コルゲートフィンや微
細ピンフィン等の熱伝達促進部材をカバー５７の外壁面
に設けたりしても良い。また、セパレータ５２とロータ
５３との間でラビリンスシールを形成して、そのラビリ
ンスシールを発熱室５０としても良い。

【００３８】セパレータ５２の後端面からは、冷却水路
５１を上流側水路５１ａと下流側水路５１ｂとに区画す
るように仕切り壁５２ｂが膨出形成されている。そし
て、カバー５７の仕切り壁５２ｂ付近の外壁部には、冷
却水路５１内に冷却水を流入させる入口側冷却水配管５
７ａ、および冷却水路５１より冷却水を流出させる出口
側冷却水配管５７ｂが接続されている。

【００３９】ロータ５３は、発熱室５０内に回転可能に
配され、シャフト８の後端部の外周に固定されている。
このロータ５３の外周面または両側壁面には、複数の溝
部（図示せず）が形成され、隣設する溝部間に突起部が
形成されている。そして、ロータ５３は、シャフト８に
エンジンＥの回転動力が与えられるとシャフト８と一体
的に回転して発熱室５０内に封入されている高粘性流体
に剪断力を作用させる。

【００４０】次に、エアコンＥＣＵ１００を図１、図
２、図６に基づいて簡単に説明する。ここで、図６は車
両用空気調和装置１の電子回路を示した図である。エア
コンＥＣＵ１００は、エアコン２のコンプレッサ３１等
の冷暖房機器をコンピュータ制御するエアコン制御シス
テム用の電子回路である。このエアコンＥＣＵ１００
は、それ自体はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを内蔵したマイ
クロコンピュータである。

【００４１】エアコンＥＣＵ１００は、各種センサおよ
びエンジンＥＣＵ３００より入力する入力信号と予め記
憶された制御プログラムに基づいて、ブロワ２２、エア
ミックスダンパ２８およびエアコンクラッチリレー７１
等の冷暖房機器を制御して車室内の空調制御を行う。エ
アコンクラッチリレー７１は、リレーコイル７１ａおよ
びリレースイッチ７１ｂよりなり、リレーコイル７１ａ
が通電されるとリレースイッチ７１ｂが閉じる。これに
より、エアコンクラッチ２７の電磁コイルが通電され
る。

【００４２】次に、ビスカスＥＣＵ２００を図１、図
２、図６および図７に基づいて簡単に説明する。ビスカ
スＥＣＵ２００は、本発明の暖房制御手段であって、ビ
スカスヒータ４等の冷暖房機器をコンピュータ制御する
エアコン制御システム用の電子回路である。このビスカ
スＥＣＵ２００は、それ自体はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ
を内蔵したマイクロコンピュータである。

【００４３】ビスカスＥＣＵ２００は、エアコンクラッ
チリレー７１のリレースイッチ７１ｂとエアコンクラッ
チ２７との結線、イグニッションスイッチ７２、ビスカ
ススイッチ７３およびエンジンＥＣＵ３００より入力す
る入力信号と予め記憶された制御プログラム（図７参
照）に基づいて、ビスカスクラッチ７の電磁コイル４１
等の冷暖房機器を制御して車室内の空調制御を行う。イ
グニッションスイッチ７２は、ＯＦＦ、ＡＣＣ、ＳＴお
よびＩＧの各端子を有する。ＳＴはスタータへの通電を
行うスタータ通電端子で、ビスカスＥＣＵ２００にスタ
ータ通電信号を出力する。

【００４４】ビスカススイッチ７３は、ビスカスヒータ
４を用いた車室内暖房を希望する暖房優先スイッチであ
って、投入（オン）されるとビスカスＥＣＵ２００に暖
房優先信号を出力する。また、ビスカススイッチ７３
は、エンジンＥの燃料消費率（燃料経済性）の向上を優
先させる燃費優先スイッチであって、オフされるとビス
カスＥＣＵ２００に燃費優先信号を出力する。

【００４５】次に、本実施形態のビスカスＥＣＵ２００
のビスカスヒータ制御を図１ないし図７に基づいて簡単
に説明する。ここで、図７はビスカスＥＣＵ２００の制
御プログラムの一例を示したフローチャートである。

【００４６】先ず、各種センサ信号やスイッチ信号等の
入力信号を読み込む（回転検出手段：ステップＳ１）。
次に、ビスカススイッチ７３が投入（ＯＮ）されている
か否かを判定する。すなわち、暖房優先信号を入力して
いるか燃費優先信号を入力しているか否かを判定する
（ビスカススイッチ判定手段：ステップＳ２）。

【００４７】このステップＳ２の判定結果がＮＯの場合
には、車室内の暖房が不要でエンジンＥの燃料消費率の
向上を優先させるため、ビスカスクラッチ７の電磁コイ
ル４１をオフ（ＯＦＦ）、つまりビスカスクラッチ７の
電磁コイル４１の通電を停止することによりビスカスヒ
ータ４のロータ５３の回転を停止させる（ステップＳ
３）。次に、ステップＳ１の処理に移行する。

【００４８】また、ステップＳ２の判定結果がＹＥＳの
場合には、冷凍サイクル２３のコンプレッサ３１が作動
しているか否かを判定する。すなわち、エアコンクラッ
チリレー７１のリレースイッチ７１ｂが閉成することに
よりエアコンクラッチ２７の電磁コイルがオン（ＯＮ）
されているか否かを判定する（回転判定手段：ステップ
Ｓ４）。この判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ
３の処理に移行し、ビスカスクラッチ７の電磁コイル４
１をＯＦＦする。

【００４９】また、ステップＳ４の判定結果がＮＯの場
合には、エンジンＥＣＵ３００との通信（送信および受
信）を行う（ステップＳ５）。次に、ビスカスクラッチ
７の電磁コイル４１をＯＮすることを許可する許可信号
をエンジンＥＣＵ３００より受信しているか否かを判定
する（許可信号判定手段：ステップＳ６）。この判定結
果がＮＯの場合には、ステップＳ３の処理に移行し、ビ
スカスクラッチ７の電磁コイル４１をＯＦＦする。

【００５０】また、ステップＳ６の判定結果がＹＥＳの
場合には、最大暖房時の暖房能力の不足を補うため、ビ
スカスクラッチ７の電磁コイル４１をオン（ＯＮ）、つ
まりビスカスクラッチ７の電磁コイル４１を通電するこ
とによりビスカスヒータ４のロータ５３を回転させる
（ビスカスヒータ駆動手段：ステップＳ７）。次に、ス
テップＳ１の処理に移行する。

【００５１】次に、エンジンＥＣＵ３００を図１、図
６、図８および図９に基づいて簡単に説明する。エンジ
ンＥＣＵ３００は、本発明の暖房制御手段であって、エ
ンジンＥをコンピュータ制御するエンジン制御システム
用の電子回路で、それ自体はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを
内蔵したマイクロコンピュータである。

【００５２】このエンジンＥＣＵ３００は、エンジン回
転速度センサ８１、車速センサ８２、スロットル開度セ
ンサ８３およびビスカスＥＣＵ２００より入力した入力
信号と予め記憶された制御プログラム（図８参照）に基
づいて、エンジンＥのアイドル回転速度制御（アイドル
アップ制御）、燃料噴射量制御、燃料噴射時期制御、吸
気絞り制御、グロープラグ通電制御等のエンジン制御を
行うと共に、ビスカスＥＣＵ２００の処理に必要な信号
をビスカスＥＣＵ２００に送る。

【００５３】エンジン回転速度センサ８１は、ビスカス
ヒータ４のロータ５３に関連するエンジンＥのクランク
軸１１の回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段
で、エンジン回転速度信号をエンジンＥＣＵ３００に出
力する。車速センサ８２は、例えばリードスイッチ式車
速センサ、光電式車速センサ、ＭＲＥ（磁気抵抗素子）
式車速センサ等が用いられ、車両の速度を検出する車速
検出手段で、車速信号をエンジンＥＣＵ３００に出力す
る。

【００５４】スロットル開度センサ８３は、エンジンＥ
の吸気管内に設けられたスロットルバルブの開度を検出
するスロットル開度検出手段で、スロットル開度信号を
エンジンＥＣＵ３００に出力する。冷却水温センサ８４
は、例えばサーミスタが使用され、冷却水回路５中の冷
却水の温度（本実施形態ではビスカスヒータ４の冷却水
路５１の出口側冷却水配管５７ｂの冷却水温）を検出す
る冷却水温検出手段であって、エンジンＥＣＵ３００に
冷却水温検出信号を出力する。

【００５５】次に、エンジンＥＣＵ３００のビスカスヒ
ータ制御を図１、図６、図８および図９に基づいて簡単
に説明する。ここで、図８はエンジンＥＣＵ３００の制
御プログラムの一例を示したフローチャートである。

【００５６】先ず、各種センサ信号やスイッチ信号等の
入力信号を読み込む（車速検出手段、スロットル開度検
出手段、エンジン回転速度検出手段、冷却水温検出手
段：ステップＳ１１）。次に、記憶回路（例えばＲＯ
Ｍ）に予め記憶された冷却水温に基づくビスカスヒータ
制御の特性図（図９参照）に応じてビスカスクラッチ７
の電磁コイル４１のオン、オフを判定する。すなわち、
冷却水温センサ８４で検出した冷却水温が設定冷却水温
（設定値）以上の高温であるか低温であるかを判定する
（冷却水温判定手段：ステップＳ１２）。

【００５７】具体的には、設定冷却水温としては、図９
の特性図に示したように、設定冷却水温（Ａ：例えば８
０℃）と設定冷却水温（Ｂ：例えば７０℃）とでヒステ
リシスを持たせており、この設定冷却水温以上の高温の
ときにビスカスクラッチ７の電磁コイル４１をＯＦＦ
し、この設定冷却水温以下の低温のときにビスカスクラ
ッチ７の電磁コイル４１をＯＮする。なお、図９の特性
図にはヒステリシスを設けたが、ヒステリシスを設けな
くても良い。

【００５８】このステップＳ１２の判定結果が高温の場
合には、ビスカスクラッチ７の電磁コイル４１をＯＮす
ることを許可しない不許可信号をビスカスＥＣＵ２００
に送信する（不許可信号送信手段：ステップＳ１３）。
次に、ステップＳ１１の処理に移行する。なお、ステッ
プＳ１３の処理はなくても良い。

【００５９】また、ステップＳ１２の判定結果が低温の
場合には、エアコン２、電気負荷やパワーステアリング
等のエンジンＥの負荷がアイドル状態で加わるときに、
吸入空気量を増加してアイドル回転速度をステップ的に
上げる制御、所謂アイドルアップ制御を行う（ステップ
Ｓ１４）。

【００６０】そして、ステップＳ１４のアイドルアップ
制御を行ってから所定時間（例えば０．５ｓｅｃ）が経
過した後に、ビスカスクラッチ７の電磁コイル４１をＯ
Ｎすることを許可する許可信号をビスカスＥＣＵ２００
に送信する（許可信号送信手段：ステップＳ１５）。次
に、ステップＳ１１の処理に移行する。なお、エンジン
回転速度センサ８１、車速センサ８２またはスロットル
開度センサ８３等のセンサ信号に基づいてビスカスクラ
ッチ７の電磁コイル４１をＯＮすることを許可する許可
信号するか否かを判定するようにしても良い。

【００６１】〔第１実施形態の作用〕次に、本実施形態
の車両用空気調和装置１の作動を図１ないし図９に基づ
いて簡単に説明する。

【００６２】冬場においては、フロント窓ガラスの防曇
のために冷凍サイクル２３を起動し、且つ車室内の暖房
能力を向上させるためにビスカススイッチ７３を投入し
てビスカスヒータ４を作動させる必要がある。

【００６３】このような場合、エンジンＥが回転するこ
とによりクランク軸１１が回転し、Ｖベルト６を介して
ビスカスクラッチ７のロータ４２にエンジンＥの回転動
力が伝達されるが、ビスカスヒータ４の他の使用条件が
満たされていても、コンプレッサ３１のエアコンクラッ
チ２７の電磁コイルがＯＮされている場合にはビスカス
クラッチ７の電磁コイル４１はオフされる。このため、
アーマチャ４３がロータ４２の摩擦面に吸着されず、エ
ンジンＥの回転動力がインナーハブ４５およびシャフト
８に伝達されない。これにより、ロータ４２が空転する
のみで、シャフト８およびロータ５３が回転しないの
で、エンジンＥ、Ｖベルト６およびビスカスクラッチ７
に大きなトルクが加わらない。

【００６４】これにより、コンプレッサ３１のエアコン
クラッチ２７には、Ｖベルトを介してエンジンＥのクラ
ンク軸１１の回転動力が伝達され続けるので、エバポレ
ータ３５で冷却除湿され、ヒータコア１５で再加熱され
た低湿度の温風がダクト２１のデフロスタ吹出口（本発
明の吹出口）２５ａよりフロント窓ガラスの内面に向か
って吹き出す。このため、フロント窓ガラスの内面の曇
りおよびフロント窓ガラスの外面の着氷を除去すること
ができる。

【００６５】エンジンＥが始動することによりクランク
軸１１が回転し、Ｖベルト６を介してロータ４２にエン
ジンＥの回転動力が伝達される。そして、ビスカススイ
ッチ７３が投入され、冷却水温が設定冷却水温よりも低
温で、且つエンジンＥＣＵ３００より許可信号を受信し
ている場合には、ビスカスクラッチ７の電磁コイル４１
がオンされる。すなわち、エンジン回転速度が設定エン
ジン回転速度よりも低速の場合には、電磁コイル４１が
オンされるので、電磁コイル４１の起磁力によってアー
マチャ４３がロータ４２の摩擦面に吸着し、エンジンＥ
の回転動力がインナーハブ４５およびシャフト８に伝達
される。

【００６６】これにより、シャフト８と一体的にロータ
５３が回転するので、発熱室５０内の高粘性流体に剪断
力が作用することにより、高粘性流体が発熱する。した
がって、エンジンＥのウォータジャケット１３内で加熱
された冷却水は、ビスカスヒータ４の冷却水路５１を通
過する際に、セパレータ５２に一体成形された多数のフ
ィン部５２ａを介して高粘性流体の発生熱を吸熱するこ
とにより加熱される。そして、このビスカスヒータ４で
加熱された冷却水がヒータコア１５に供給されることに
より、大きい暖房能力で車室内の暖房が行われる。

【００６７】〔第１実施形態の効果〕以上のように、本
実施形態では、フロント窓ガラスの防曇のためにエアコ
ンクラッチ２７の電磁コイルがＯＮされている場合に
は、車室内の暖房能力を向上させるためにビスカススイ
ッチ７３が投入され、且つ冷却水温が設定冷却水温より
も低温であっても、ビスカスクラッチ７の電磁コイル４
１がオフされる。あるいは、車室内の暖房能力を向上さ
せるためにビスカスヒータ４が作動中であっても、フロ
ント窓ガラスの内面の曇りや外面の着氷の除去のために
エアコンクラッチ２７の電磁コイルがＯＮされた場合に
は、ビスカスクラッチ７の電磁コイル４１がオフされ
る。それによって、エンジンＥ、Ｖベルト６およびビス
カスクラッチ７に加わるトルクを軽減できるので、エン
ジンＥの燃料消費率が低下して燃料経済性（ランニング
コスト）を向上できる。

【００６８】また、ビスカスヒータ４の各部（ロータ５
３とシャフト８との結合部、インナーハブ４５とシャフ
ト８との結合部、およびロータ５３単体）が受けるショ
ックが緩和されるので、ビスカスヒータ４の各部の耐久
性の低下およびベルト鳴き音等の騒音を抑えることがで
きる。さらに、コンプレッサ３１の作動が継続されるた
め、低湿度の温風をフロント窓ガラスの内面に向かって
吹き出すことができる。これにより、フロント窓ガラス
の内面の曇りや外面の着氷の除去を行うことができるの
で、車両走行の安全性を損なうことはない。

【００６９】また、本実施形態では、ビスカスヒータ４
の使用条件を全て満たした場合には、ビスカスクラッチ
７の電磁コイル４１がオンされるので、Ｖベルト６およ
びビスカスクラッチ７を介してビスカスヒータ４にエン
ジンＥの回転動力が伝わる。これにより、ビスカスヒー
タ４が作動させることにより、ビスカスヒータ４の冷却
水路５１を還流して高粘性流体の発生熱を吸熱した冷却
水がヒータコア１５に供給される。

【００７０】それによって、ヒータコア１５内に流入す
る冷却水温が上昇することにより、冷却水回路５内の冷
却水温を所定冷却水温（例えば８０℃）程度に維持でき
るようになる。したがって、ヒータコア１５の放熱量が
多くなることにより、ヒータコア１５を通過する際に充
分加熱された空気が車室内に吹き出されるので、車室内
の暖房能力の低下を防止することができる。

【００７１】〔第２実施形態〕図１０は本発明の第２実
施形態を示したもので、車両用空気調和装置の電気回路
を示した図である。

【００７２】本実施形態では、車両用空気調和装置とし
てマニュアルエアコンを採用している。そして、車両用
空気調和装置１の電気回路には、第１実施形態のビスカ
スＥＣＵ２００の代わりに、エアコン２をアナログ制御
するエアコンアナログ回路１０１、およびビスカスクラ
ッチ７をアナログ制御するビスカスアナログ回路（暖房
制御手段）２０１が設けられている。

【００７３】エアコンアナログ回路１０１の入力部に
は、エンジンＥＣＵ３００および各種センサ等が接続さ
れている。また、エアコンアナログ回路１０１の出力部
には、ブロワ２２、エアミックスダンパ２８、エアコン
クラッチリレー７１のリレーコイル７１ａおよびエンジ
ンＥＣＵ３００が接続されている。

【００７４】ビスカスアナログ回路２０１の入力部に
は、エアコンクラッチリレー７１のリレースイッチ７１
ｂとエアコンクラッチ２７との結線、イグニッションス
イッチ７２のＳＴ端子およびＩＧ端子、ビスカススイッ
チ７３、冷却水温スイッチ７４およびエンジンＥＣＵ３
００が接続されている。また、ビスカスアナログ回路２
０１の出力部には、エンジンＥＣＵ３００およびビスカ
スクラッチ７の電磁コイル４１が接続されている。

【００７５】冷却水温スイッチ７４は、冷却水回路５中
の冷却水温（本実施形態ではビスカスヒータ４の冷却水
路５１の出口側冷却水配管５７ｂの冷却水温）が所定温
度Ａ（例えば８０℃）よりも高温の時に開き、冷却水温
が所定温度Ａまたは所定温度Ｂ（例えば７０℃〜７５
℃）よりも低温の時に閉じる。

【００７６】また、エンジンＥＣＵ３００は、ビスカス
アナログ回路２０１がビスカスクラッチ７をＯＮすると
判定した場合に送信されるＯＮ信号を受信すると、エン
ジン回転速度、車速、スロットル開度または冷却水温に
基づいて演算や判定を行いエアコン２やビスカスヒータ
４をＯＮすることを許可する許可信号また不許可信号を
ビスカスアナログ回路２０１に送信する。

【００７７】本実施形態では、冷却水温スイッチ７４が
オン（閉成）であっても、コンプレッサ３１のエアコン
クラッチ２７の電磁コイルがオンされたことを入力した
時点でビスカスアナログ回路２０１によってビスカスク
ラッチ７の電磁コイル４１がオフされる。これにより、
第１実施形態と同様な効果を備える。

【００７８】〔他の実施形態〕上記各実施形態では、エ
ンジンＥのクランク軸１１にＶベルト６およびビスカス
クラッチ７を駆動連結してビスカスヒータ４のシャフト
８を駆動したが、エンジンＥのクランク軸１１にビスカ
スクラッチ７を直接連結してビスカスヒータ４のシャフ
ト８を駆動しても良い。また、エンジンＥのクランク軸
１１とビスカスクラッチ７との間、あるいはビスカスク
ラッチ７とビスカスヒータ４のシャフト８との間に一段
以上の歯車変速機やＶベルト式無段変速機等の伝動機構
（動力伝達手段）を連結しても良い。なお、第１、第２
クラッチ手段として油圧式多板クラッチ等の他のクラッ
チ手段を用いても良い。

【００７９】上記各実施形態では、エアコンクラッチ２
７とビスカスクラッチ７とをＶベルト６に共掛けした
が、ラジエータに冷却風を供給する送風装置、パワース
テアリングの油圧ポンプ、自動変速機に作動油を供給す
る油圧ポンプ、エンジンＥや変速機に潤滑油を供給する
油圧ポンプ、あるいは車載バッテリを充電するオルタネ
ータ（交流発電機）等のエンジン補機とビスカスクラッ
チ７とをＶベルト６に共掛けしても良い。また、エアコ
ンクラッチ２７とビスカスクラッチ７とを複数のＶベル
トによりエンジンＥのクランク軸に別々に掛け渡しても
良い。そして、Ｖベルト６の代わりにチェーン等の複数
の伝動手段を用いても良い。

【００８０】上記各実施形態では、内燃機関として水冷
式のディーゼルエンジンを用いたが、内燃機関としてガ
ソリンエンジン等の他の水冷式内燃機関（水冷式エンジ
ン）を用いても良い。また、駆動源として、暖房用熱源
装置として利用しない水冷式のエンジンや空冷式のエン
ジン、あるいは電動モータや流体圧モータ等のその他の
駆動源によりコンプレッサ３１とビスカスヒータ４とを
駆動しても良い。上記各実施形態では、本発明を車室内
の暖房と冷房とを行うことが可能な車両用空気調和装置
に適用したが、本発明を車室内の暖房のみを行うことが
可能な車両用温水式暖房装置に適用しても良い。

【００８１】上記各実施形態では、冷却水温検出手段と
してビスカスヒータ４の冷却水路５１の出口側冷却水配
管５７ｂの冷却水温を検出する冷却水温センサ８４を用
いたが、冷却水温検出手段としてヒータコア１５の入口
側の冷却水温を検出する冷却水温センサや冷却水温スイ
ッチを用いても良い。また、エンジンＥの出口側の冷却
水温を検出する冷却水温センサや冷却水温スイッチを用
いても良い。

【００８２】上記各実施形態では、回転判定手段として
エアコンクラッチリレー７１のリレースイッチ７１ｂが
閉成することによりエアコンクラッチ２７がＯＮされて
いるか否かを判定することによりコンプレッサ３１が作
動中であるか否かを判定したが、冷凍サイクル２３の冷
媒圧力や冷媒温度、エアコンスイッチ、デフロスタモー
ド切替スイッチ等の入力信号に基づいてコンプレッサ３
１が作動中であるか否かを判定しても良い。

【００８３】上記第１実施形態において次のような制御
を行っても良い。例えばエバ後温度センサからの信号、
あるいはエアコンスイッチからのオン信号によって、コ
ンプレッサ３１のエアコンクラッチ２７をＯＦＦからＯ
Ｎに切り替えるようにエアコンＥＣＵ１００が判断した
場合には、コンプレッサ３１のエアコンクラッチ２７を
オンすることを許可する許可信号がエアコンＥＣＵ１０
０からエンジンＥＣＵ３００を介してビスカスＥＣＵ２
００に送信される。このとき、エアコンＥＣＵ１００
は、ビスカスＥＣＵ２００によってビスカスクラッチ７
がオフされてから所定時間（０．５ｓｅｃ）が経過して
からコンプレッサ３１のエアコンクラッチ２７をオンす
る。この制御を行えば、コンプレッサ３１とビスカスヒ
ータ４とが同時にオンしている状態を確実に避けること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両用空気調和装置の全体構造を示した概略図
である（第１実施形態）。

【図２】冷凍サイクルを示した概略図である（第１実施
形態）。

【図３】エンジンと動力伝達装置を示した概略図である
（第１実施形態）。

【図４】ビスカスクラッチとビスカスヒータを示した断
面図である（第１実施形態）。

【図５】ビスカスヒータを示した断面図である（第１実
施形態）。

【図６】車両用空気調和装置の電子回路を示したブロッ
ク図である（第１実施形態）。

【図７】ビスカスＥＣＵの制御プログラムの一例を示し
たフローチャートである（第１実施形態）。

【図８】エンジンＥＣＵの制御プログラムの一例を示し
たフローチャートである（第１実施形態）。

【図９】エンジンＥＣＵの冷却水温に基づくビスカスヒ
ータ制御を示した特性図である（第１実施形態）。

【図１０】車両用空気調和装置の電気回路を示したブロ
ック図である（第２実施形態）。

【符号の説明】

Ｅ エンジン（駆動源、暖房用熱源装置） １ 車両用空気調和装置（車両用暖房装置） ３ 動力伝達装置（動力伝達手段） ４ ビスカスヒータ（剪断発熱器） ５ 冷却水回路 ６ Ｖベルト（ベルト伝動手段） ７ ビスカスクラッチ（第２クラッチ手段） ８ シャフト １５ ヒータコア（暖房用熱交換器） ２１ ダクト ２３ 冷凍サイクル ２５ａ デフロスタ吹出口（吹出口） ２７ エアコンクラッチ（第１クラッチ手段） ３１ コンプレッサ（冷媒圧縮機） ３５ エバポレータ（冷媒蒸発器） ３７ シャフト（回転体） ５０ 発熱室 ５１ 冷却水路 ５３ ロータ ２００ ビスカスＥＣＵ（暖房制御手段） ２０１ ビスカスアナログ回路（暖房制御手段） ３００ エンジンＥＣＵ（暖房制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森川 敏夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 内田 五郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 加藤 行志 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）車室内に向かって空気を吹き出す吹
   出口を有するダクトと、 （ｂ）このダクト内を流れる空気を冷媒と熱交換して冷
   却する冷媒蒸発器と、 （ｃ）駆動源の回転動力が加わると回転する回転体を有
   し、この回転体に回転動力が加わると前記冷媒蒸発器よ
   り吸入した冷媒を圧縮する冷媒圧縮機と、 （ｄ）前記ダクト内を流れる空気を暖房用熱源装置で加
   熱された熱媒体と熱交換して加熱する暖房用熱交換器
   と、 （ｅ）駆動源の回転動力が加わると回転するロータ、お
   よびこのロータに回転動力が加わると剪断力が作用され
   て熱を発生する粘性流体を内部に収納した発熱室を有
   し、この発熱室内の粘性流体の発生熱により前記暖房用
   熱源装置から前記暖房用熱交換器に供給される熱媒体を
   加熱する剪断発熱器と、 （ｆ）前記駆動源の回転動力を前記剪断発熱器のロータ
   および前記冷媒圧縮機の回転体に伝達する動力伝達手段
   と、 （ｇ）前記動力伝達手段を制御して前記冷媒圧縮機の回
   転体を前記駆動源により回転駆動している時に、前記剪
   断発熱器のロータを停止するように前記動力伝達手段を
   制御する暖房制御手段とを備えた車両用暖房装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の車両用暖房装置におい
   て、 前記暖房制御手段は、前記冷媒圧縮機の回転体が回転中
   であるか否かを判定する回転判定手段を有し、この回転
   判定手段で前記冷媒圧縮機の回転体が回転中であると判
   定した時に、前記剪断発熱器のロータを停止するように
   前記動力伝達手段を制御することを特徴とする車両用暖
   房装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の車両用暖
   房装置において、 前記駆動源は、車両に搭載された内燃機関であって、 前記動力伝達手段は、前記内燃機関から前記冷媒圧縮機
   の回転体への回転動力の伝達を断続する第１クラッチ手
   段、前記内燃機関から前記剪断発熱器のロータへの回転
   動力の伝達を断続する第２クラッチ手段、および前記内
   燃機関の回転動力を前記第１クラッチ手段と前記第２ク
   ラッチ手段とに伝達するベルト伝動手段を有することを
   特徴とする車両用暖房装置。