JPH10151938A - 車両用暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暖房の立ち上がり性能を向上できるととも
に、エアコンプレッサの耐久性を確保でき、かつ動力損
失の少ない車両用暖房装置を提供する。 【解決手段】 エアコンプレッサ１１の圧縮室内に空気
を導く吸入通路２０にエアクリーナ２１を接続する。そ
のエアクリーナ２１の空気取入口は、車両エンジン１６
への吸気通路２２と共用する。エアコンプレッサ１１に
は、車両エンジン１６を冷却するための冷却水が流通さ
れるジャケット３４を設ける。そして、エアコンプレッ
サ１１から吐出される高温の圧縮空気を車室内に供給す
る。さらに、車両エンジン１６及びエアコンプレッサ１
１のジャケット１６ａ、３４にて加温された冷却水をヒ
ータコア２７に導いて、車室内に吹き出される空気との
間で熱交換を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、自動車
等の車両において、その車室内を暖房するための車両用
暖房装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の車両用暖房装置としては、車両
エンジンの廃熱を利用するものが知られている。すなわ
ち、車両エンジンを冷却するための冷却水を、その冷却
水の循環通路内に接続されたヒータコアに供給し、この
ヒータコアにおいて冷却水と車室内に吹き出される空気
との間で熱交換して、車室内の暖房を行うものである。

【０００３】ところが、近年の車両エンジンの効率向上
に伴って、冷却水温度が低下する傾向にある。また、例
えば冬場の起動時等においては、車両エンジン全体を十
分に暖めるのに長時間を要し、その暖機運転中には車両
エンジンから冷却水に対してもたらされる熱量が小さい
状態となる。このため、ヒータコアにおいて、冷却水か
ら車室内に供給される空気に熱交換される熱量も小さ
く、その空気が十分に暖められることなく冷たいまま車
室内に吹き出されることになる。言い換えると、車室内
に供給される空気の温度の立ち上がりが遅く、車室内が
十分に暖房されるまでに長時間を要するという問題があ
った。特に、寒冷地おいては、外気への放熱量が大きい
とともに、吸入空気の温度が低いため、さらに暖房装置
の暖房能力が低下しやすく、暖房能力の不足が重大な問
題となる。

【０００４】この問題を解決するために、例えば特開昭
６０−１１０５２１号公報には、エアコンプレッサによ
って圧縮された高温の圧縮空気を車室内に供給して暖房
を行う車両用暖房装置が開示されている。この暖房装置
には、圧縮空気を車室内に導く吐出通路に、その通路面
積を可変にして圧縮空気の温度を調節するための可変絞
り弁が設けられている。また、コンプレッサから一旦吐
出された圧縮空気を、コンプレッサに還流させるリター
ン通路が設けられている。この暖房装置では、車室内の
温度が低いときには可変絞り弁の絞り開度を縮小調整
し、車室内の温度が高いときには可変絞り弁の絞り開度
を拡大調整するようになっている。そして、車室内に供
給される圧縮空気の温度を調節して、暖房能力を調節す
るようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記公報に
記載の暖房装置では、前述のように、エアコンプレッサ
から車室内への吐出通路に可変絞り弁が設けられてい
る。このため、大きな暖房能力を必要とする場合には、
その可変絞り弁の絞り開度が縮小調整された状態でコン
プレッサの圧縮運転が継続されることになる。これによ
り、可変絞り部の上流側の圧力及び温度が大きく上昇
し、コンプレッサの作動環境が非常に過酷なものとな
る。また、高温の圧縮空気が、リターン通路を介してコ
ンプレッサに還流される場合には、コンプレッサがさら
に高温状態となる。このように、コンプレッサが過酷な
条件下で運転されることがあって、コンプレッサの耐久
性が低下するおそれがあるという問題点があった。

【０００６】また、コンプレッサのなす仕事は、吐出さ
れる圧縮空気の吐出圧力と吐出流量との積で表される。
ここで、前記公報に記載の暖房装置では、コンプレッサ
に還流される圧縮空気の熱量は、その多くがコンプレッ
サ本体への伝熱等により消費されるおそれがある。つま
り、コンプレッサに還流される圧縮空気の流量分に相当
する仕事のうちで、車室内の暖房に供される割合が低下
して、コンプレッサにおける動力損失が大きくなるとい
う問題があった。

【０００７】この発明は、このような従来の技術に存在
する問題点に着目してなされたものである。その目的と
しては、暖房の立ち上がり性能を向上できるとともに、
コンプレッサの耐久性を確保でき、かつ動力損失の少な
い車両用暖房装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明では、エアコンプレッサによ
り圧縮された空気を車室内に供給して、車室内の暖房を
行うようにした車両用暖房装置において、前記エアコン
プレッサの圧縮室内に空気を導く吸入通路に、その圧縮
室への空気の吸入量を変更するための可変絞り部を設け
たことを特徴とするものである。

【０００９】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の車両用暖房装置において、前記エアコンプレッサ
が、可変容量型コンプレッサであることを特徴とするも
のである。

【００１０】請求項３に記載の発明では、請求項１また
は２に記載の車両用暖房装置において、前記エアコンプ
レッサにジャケットを設け、そのジャケットが車両エン
ジンを冷却するための冷却水の循環通路の一部を構成す
るようにしたことを特徴とするものである。

【００１１】請求項４に記載の発明では、請求項３に記
載の車両用暖房装置において、前記冷却水の循環通路に
は、前記ジャケットを回避するバイパスを設けたことを
特徴とするものである。

【００１２】請求項５に記載の発明では、請求項１〜４
のいずれかに記載の車両用暖房装置において、前記エア
コンプレッサと車両エンジンとを作動連結し、そのエア
コンプレッサの吐出流量と吐出圧力との積の値が、ほぼ
一定となるようにしたことを特徴とするものである。

【００１３】請求項６に記載の発明では、請求項１〜５
のいずれかに記載の車両用暖房装置において、前記吸入
通路にエアクリーナを接続し、空気の取入口を車両エン
ジンへの吸気通路と、エアコンプレッサの吸入通路とが
共用するようにしたことを特徴とするものである。

【００１４】請求項７に記載の発明では、請求項１〜６
のいずれかに記載の車両用暖房装置において、前記エア
コンプレッサは、他の補機と共用するようにしたことを
特徴とするものである。

【００１５】さて、請求項１に記載の車両用暖房装置に
おいては、吸入通路上の可変絞り部の絞り開度を変更す
ることにより、エアコンプレッサの圧縮室への空気の吸
入量が変更される。そして、この吸入された空気が、コ
ンプレッサの圧縮動作により圧縮されて、高温の圧縮空
気として車室内に供給される。このエアコンプレッサの
圧縮動作に伴う発熱量は、そのエアコンプレッサのなす
仕事、つまりコンプレッサから吐出される圧縮空気の吐
出流量と吐出圧力との積にほぼ等しくなる。

【００１６】ここで、吐出流量は、コンプレッサの回転
数、つまり車両エンジンの回転数により決まる。これに
対して、吐出圧力は、可変絞り部により、圧縮室への空
気の吸入量が増大されると上昇し、圧縮室への空気の吸
入量が低減されると低下する。つまり、前記可変絞り部
により圧縮空気の吐出圧力の昇降され、圧縮空気の温度
が変更されて、そして暖房装置の暖房能力が変更され
る。

【００１７】このため、コンプレッサからの吐出通路に
可変絞り部を設けて暖房能力の変更を行う場合のよう
に、大きな暖房能力が要求されるときにも可変絞り部の
上流側の圧力及び温度が大きく上昇することがほとんど
ない。そして、コンプレッサが非常に高い温度、圧力下
といった過酷な作動環境下で圧縮動作を強いられること
がほとんどなく、コンプレッサの耐久性が向上される。

【００１８】また、コンプレッサの圧縮動作により昇温
された圧縮空気は、そのまま車室内に供給されるため、
前記圧縮動作に基づいて発生した熱量において機壁等へ
の放熱等で消費される割合が低減される。そして、コン
プレッサにおける動力損失が低減される。

【００１９】請求項２に記載の車両用暖房装置において
は、その暖房装置のエアコンプレッサとして、可変容量
型のコンプレッサが採用されている。このため、吸入通
路上の可変絞り部をコンプレッサ本体内に組み込むこと
ができる。このため、暖房装置に、可変絞り部を別途設
ける必要がなく、部品点数を削減できるとともに、装置
全体の小型化を図ることができる。

【００２０】請求項３に記載の車両用暖房装置において
は、車両エンジン冷却用の冷却水が流通するジャケット
がエアコンプレッサに設けられている。このため、圧縮
室内で発生した圧縮熱のうちでコンプレッサの機壁に伝
達される熱、及び、コンプレッサの摺動部で発生する摩
擦熱が、ジャケット内の冷却水により回収される。この
熱回収により、冷却水が暖められるとともに、コンプレ
ッサ本体が冷却される。

【００２１】そして、例えば冷却水の温度が低い場合に
おいて、冷却水の温度の立ち上がりを速めることができ
て、車両エンジンの暖機性能を向上することができる。
また、この回収された熱量は、冷却水の循環通路内のヒ
ータコアにおいて、冷却水から車室内に吹き出される空
気へと熱交換される。このように、車室内の温度の立ち
上がりを速めることができて、暖房性能が一層向上され
るとともに、コンプレッサにおける動力損失が一層低減
される。

【００２２】しかも、コンプレッサ本体が冷却されるこ
とで、そのコンプレッサの作動条件を一層緩和すること
ができて、その内部の摺動部の耐久性を向上することが
できる。

【００２３】請求項４に記載の車両用暖房装置において
は、冷却水の循環通路にコンプレッサのジャケットを回
避するバイパスが設けられている。このため、車室内の
暖房要求に応じて冷却水への熱交換量を調節することが
できて、車室内が過剰に暖房されたり、車両エンジンの
冷却が不足がちになったりするのが抑制される。

【００２４】請求項５に記載の車両用暖房装置において
は、エアコンプレッサの圧縮空気の吐出流量と吐出圧力
との積の値がほぼ一定となるように構成されている。こ
のため、例えば車両エンジンの高回転時のように、コン
プレッサの回転数が高くコンプレッサの吐出流量が大き
いときには、吐出圧力がその吐出流量にほぼ反比例する
ように低下される。このため、コンプレッサの回転数に
かかわらず、コンプレッサのなす仕事量がほぼ一定に保
たれて、車室内が過剰に暖房されたりするのが抑制され
る。

【００２５】請求項６に記載の車両用暖房装置において
は、エアコンプレッサへの吸入通路にエアクリーナが接
続され、そのコンプレッサへの吸入空気の取入口が、車
両エンジンへの吸気のための空気の取入口と共用されて
いる。このため、車両エンジンが高回転で運転される場
合には、車両エンジン側の負圧が大きくなって、エアク
リーナ内の空気は車両エンジン側へ多く供給される。こ
れにより、コンプレッサ側への空気の供給量が低減され
て、前記請求項５に記載の車両用暖房装置と同様に、車
両エンジンの高回転時における車室内が過剰に暖房され
たりするのが抑制される。

【００２６】請求項７に記載の車両用暖房装置において
は、エアコンプレッサが、他の補機、例えばエアサスペ
ンションに圧縮空気を供給するためのコンプレッサと共
用されるようになっている。このため、コンプレッサを
暖房装置用に別途設ける必要がなく、部品点数を削減で
きるとともに、搭載スペースの限られたエンジンルーム
内への暖房装置の搭載における自由度が向上される。

【００２７】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）以下に、この発明の車両用暖房装置
の第１の実施形態について図１〜図３に基づいて説明す
る。

【００２８】図１に示すように、エアコンプレッサ１１
は、その駆動シャフト１２がプーリ１３、ベルト１４、
エンジンプーリ１５を介して、車両エンジン１６のクラ
ンクシャフト１７に作動連結されている。エアコンプレ
ッサ１１の駆動シャフト１２とプーリ１３との間には、
クラッチ１８が介在されており、エアコンプレッサ１１
と車両エンジン１６との間の作動連結は断続可能なもの
となっている。

【００２９】エアコンプレッサ１１の吸入口１９には、
吸入通路の一部を構成する吸入管路２０を介して、同じ
く吸入通路の一部をなすとともに可変絞り部を構成する
エアクリーナ２１に接続されている。このエアクリーナ
２１には、車両エンジン１６の吸気通路２２も接続され
ている。エアクリーナ２１は大気に開口されており、エ
アコンプレッサ１１と車両エンジン１６とは、その空気
の取入口を共用している。

【００３０】エアコンプレッサ１１の吐出口２３は、吐
出管路２４を介して車室内に開口された温風吹き出しユ
ニット２５に接続されている。この温風吹き出しユニッ
ト２５内には、後述する冷却水循環通路２６に接続され
たヒータコア２７、及び、車室内あるいは車室外の空気
をそのヒータコア２７の表面に接触させるための通風器
２８が配設されている。

【００３１】前記車両エンジン１６を冷却するための冷
却水循環通路２６は、車両エンジン１６のジャケット１
６ａを通るように形成され、冷却回路２９と暖房回路３
０とからなっている。この冷却回路２９中にはラジエー
タ３１が接続され、そのラジエータ３１の入口側には第
１サーモスタットバルブ３２が配設されている。この第
１サーモスタットバルブ３２は、冷却水の温度が所定値
より低いとき、冷却回路２９を閉じてラジエータ３１へ
の冷却水の循環を停止させる。

【００３２】暖房回路３０は前記冷却回路２９と並列を
なすとともに、その暖房回路３０には前記温風吹き出し
ユニット２５内のヒータコア２７が接続されている。そ
のヒータコア２７の入口側の暖房回路３０中には、ウォ
ータバルブ３３が接続され、図示しない暖房用スイッチ
のオンオフに連動して暖房回路３０を断続する。

【００３３】暖房回路３０の車両エンジン１６のジャケ
ット１６ａとヒータコア２７との間には、エアコンプレ
ッサ１１のジャケット３４を通る第１通路３５と、その
ジャケット３４を回避するバイパスとしての第２通路３
６とが形成されている。この第１通路３５中には、冷却
水が所定の温度以上になると閉止される第２サーモスタ
ットバルブ３７が接続されている。前記第２通路３６中
には、冷却水が所定の温度以上になると開放される第３
サーモスタットバルブ３８が接続されている。つまり、
冷却水の温度に応じて、第１の通路３５と第２の通路３
６とが切り換えられるようになっている。

【００３４】前記エアコンプレッサ１１としては、図２
及び図３に示すように、例えばスクロール型圧縮機を採
用することができる。図２に示すように、ハウジングを
兼ねるアルミニウム合金製の固定スクロール部材４１に
は、アルミニウム合金製のフロントハウジング４２、ジ
ャケットプレート４３及びリヤハウジング４４が接合固
定されている。フロントハウジング４２内には、駆動シ
ャフト１２がベアリング４５を介して回転可能に支持さ
れている。また、駆動シャフト１２の前端部とフロント
ハウジング４２との間には、リップシール４６が介装さ
れている。

【００３５】駆動シャフト１２の後端部には、駆動突起
４７が一体形成されている。駆動突起４７にはブッシュ
４８が支持されており、ブッシュ４８にはバランスウェ
イト部４９が形成されている。このブッシュ４８には、
可動スクロール部材５０がベアリング５１を介して回転
可能、かつ前記固定スクロール部材４１と対向するよう
に支持されている。対向する両スクロール部材４１、５
０のスクロール基板４１ａ、５０ａと、渦巻壁４１ｂ、
５０ｂとは、例えばフッ素樹脂製のチップシール５２を
介して接合されている。つまり、対向するスクロール基
板４１ａ、５０ａと、渦巻壁４１ｂ、５０ｂの端面と
が、直接接触しないようになっている。

【００３６】ここで、図２及び図３に示すように、ブッ
シュ４８の中心軸線は、駆動シャフト１２の中心軸線に
対して偏心しており、両スクロール部材４１、５０のス
クロール基板４１ａ、５０ａ及び渦巻壁４１ｂ，５０ｂ
により密閉空間Ｓが形成される。可動スクロール部材５
０は駆動シャフト１２の回転に伴って公転し、密閉空間
Ｓが渦巻壁４１ｂ，５０ｂの内側終端部間に向けて収束
してゆく。バランスウェイト部４９は、可動スクロール
部材５０の公転運動に伴う遠心力を相殺する。

【００３７】可動スクロール部材５０のスクロール基板
５０ａとフロントハウジング４２の受圧壁４２ａと間に
は、アルミニウム合金製の旋回リング５３及び摩耗防止
用の鉄製のプレート５４が介在されている。旋回リング
５３の両面には、複数の受圧突部５３ａが周方向に配列
形成されている。その受圧突部５３ａの複数対（３対以
上）には、円柱形状の鉄製の自転阻止ピン５５が回転可
能に貫通支持されている。自転阻止ピン５５は旋回リン
グ５３の周方向に等間隔に配列されており、自転阻止ピ
ン５５の両端は受圧突部５３ａの先端面から突出してい
る。

【００３８】受圧壁４２ａには、自転阻止ピン５５と同
数の自転阻止孔４２ｂが周方向に配列されている。可動
スクロール部材５０のスクロール基板５０ａには、自転
阻止ピン５５と同数の自転阻止孔５０ｃが周方向に配列
されている。自転阻止孔４２ｂ、５０ｃはいずれも等間
隔角度位置に配置されている。自転阻止孔４２ｂ、５０
ｃには、自転阻止ピン５５の端部が自転阻止孔４２ｂ、
５０ｃの底面から離間するように挿入されている。

【００３９】前記駆動シャフト１２が回転されると、可
動スクロール部材５０が駆動シャフト１２の回りを公転
する。この公転により、フロントハウジング４２上の吸
入口１９から導入された空気が、固定スクロール部材４
１の外周側の吸入室５６を介して、両スクロール部材４
１、５０間の密閉空間Ｓ１、Ｓ２へ流入する。密閉空間
Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２は、可動スクロール部材４１の公転に
伴って容積減少しつつ両スクロール４１、５０の渦巻壁
４１ｂ、５０ｂの内側終端部間に向けて収束して行く。
つまり、密閉空間Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２は、圧縮室をなして
いる。密閉空間Ｓ０の容積減少によって圧縮された空気
は、スクロール基板４１ａ及びジャケットプレート４３
上の吐出ポート５７から吐出弁５８を押し退けてリヤハ
ウジング４４内の吐出室５９へ吐出される。吐出弁５８
の開度は、リテーナ６０によって規制される。可動スク
ロール５０のスクロール基板５０ａに作用する密閉空間
Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２内の圧縮反力は、受圧突部５３ａ及び
プレート５４を介してフロントハウジング４２の受圧壁
４２ａで受け止められる。吐出室５９に吐出された圧縮
空気は、リヤハウジング４４に形成された吐出口２３及
び図１に示す吐出管路２４を介して、前記温風吹き出し
ユニット２５に供給される。

【００４０】さて、このエアコンプレッサ１１において
は、固定スクロール部材４１のほぼ全外周にわたって第
１のジャケット３４ａが形成されている。また、固定ス
クロール部材４１のスクロール基板４１ａの後側面と、
ジャケットプレート４３の前側面との間にも、第２のジ
ャケット３４ｂが形成されている。これらのジャケット
３４ａ、３４ｂは連通孔６１により連通されており、第
１のジャケット３４ａには給水口６２が、第２のジャケ
ット３４ｂには排水口６３がそれぞれ開口されている。
そして、この給水口６２には、図１に示す前記冷却水循
環通路２６における暖房回路３０の第１の通路３５の上
流側が接続されている。一方、排水口６３には、その第
１の通路３５の下流側が接続されている。

【００４１】次に、この第１の実施形態の車両用暖房装
置の動作について説明する。車室内に暖房要求が存在す
るときには、図示しない暖房用スイッチがオンされて、
ウォータバルブ３３が開放される。ここで、冷却水の温
度が所定の温度以下の場合には、冷却回路２９内の第１
サーモスタットバルブ３２が閉止されて、冷却水はもっ
ぱら暖房回路３０内を流通される。また、この状態で
は、第１通路３５中の第２サーモスタットバルブ３７が
開放されるとともに、第２通路３６中の第３サーモスタ
ットバルブ３８が閉止される。そして、車両エンジン１
６のジャケット１６ａから流出された冷却水は、エアコ
ンプレッサ１１のジャケット３４を通ってヒータコア２
７に供給され、車両エンジン１６のジャケット１６ａに
還流される。

【００４２】この状態では、車両エンジン１６のジャケ
ット１６ａで加温された冷却水がヒータコア２７を通し
て循環される。この状態で、車室内あるいは車室外の空
気が、温風吹き出しユニット２５内に配置された通風機
２８によりヒータコア２７の表面に接触され、冷却水と
の間で熱交換されて暖められる。

【００４３】また、この冷却水の低温状態では、クラッ
チ１８が接続状態となって車両エンジン１６とエアコン
プレッサ１１とが作動連結される。これにより、エアコ
ンプレッサ１１の駆動シャフト１２が回転されて、前述
したエアコンプレッサ１１の圧縮動作がなされる。この
圧縮動作により、外気はエアクリーナ２１及び吸入管路
２０を介してエアコンプレッサ１１内に吸入されるとと
もに、断熱圧縮により高温の圧縮空気となって吐出管路
２４を介して温風吹き出しユニット２５内に吐出され
る。そして、この圧縮空気が前記ヒータコア２７におい
て暖められた空気とともに車室内に吹き出されて、車室
内が暖房される。このため、冷却水の低温状態における
車室内への冷風の吹き出しが抑制されて、車室内の暖房
性能を向上することができる。

【００４４】ところで、エアコンプレッサ１１の圧縮動
作に伴う圧縮熱の一部は、両スクロール部材４１、５０
に伝達される。また、エアコンプレッサ１１内の摺動部
（例えば、チップシール５２と両スクロール基板４１
ａ、５０ａとの間、ベアリング４５、５１等）におい
て、摩擦熱が発生する。これらの熱は、ジャケット３４
内を流通する冷却水に対して熱交換され、さらに冷却水
を介してヒータコア２７において車室内に吹き出される
空気に熱交換されて車室内の暖房に供される。

【００４５】また、ヒータコア２７において熱交換され
た冷却水は、車両エンジン１６のジャケット１６ａに還
流される。このとき、ヒータコア２７における熱交換時
の余熱が車両エンジン１６に伝達されて、車両エンジン
１６の暖機性能が向上される。これらのため、冷却水の
温度の立ち上がりが速められて、車室内の暖房性能が一
層向上される。

【００４６】さて、エアコンプレッサ１１の吸入口１９
は、吸入管路２０を介してエアクリーナ２１に接続され
ており、空気の取入口が車両エンジン１６への吸気通路
２２と共用になっている。ここで、車両エンジン１６の
回転数が増大すると、車両エンジン１６側の負圧が大き
くなって、エアクリーナ２１内の空気は車両エンジン１
６側への多く供給される。これに伴って、エアコンプレ
ッサ１１側への空気の供給量が低減される。つまり、エ
アクリーナ２１が、エアコンプレッサ１１の吸入通路に
おける可変絞りの役割を果たしている。

【００４７】ところで、エアコンプレッサ１１は、その
回転数が大きいほど吐出流量が増大する。これに対し
て、前述のようにエアクリーナ２１の吸入絞り効果によ
って、エアコンプレッサ１１の回転数が大きいほど、そ
のエアコンプレッサ１１への空気の供給量が低減され
て、圧縮空気の吐出圧力も低下される。そして、エアコ
ンプレッサ１１の回転数を問わず、エアコンプレッサの
圧縮空気の吐出流量と吐出圧力との積の値がほぼ一定と
なる。このため、エアコンプレッサ１１の回転数にかか
わらず、エアコンプレッサ１１のなす圧縮動作における
仕事量がほぼ一定に保たれる。つまり、エアコンプレッ
サ１１の圧縮動作に伴う発熱量が常にほぼ一定に保たれ
て、高回転時に車室内が過剰に暖房されたりするのが抑
制される。

【００４８】さて、車両エンジン１６が十分に暖機され
て、冷却水の温度が上昇してくると、クラッチ１８が遮
断状態となって車両エンジン１６とエアコンプレッサ１
１との作動連結が解除される。このため、温風吹き出し
ユニット２５への高温の圧縮空気の供給が停止される。
この状態では、車室内の暖房は、もっぱら冷却水から車
室内に吹き出される空気への熱交換によってなされる。
また、第１通路３５中の第２サーモスタットバルブ３７
が閉止されるとともに、第２通路３６中の第３サーモス
タットバルブ３８が開放される。そして、車両エンジン
１６のジャケット１６ａから流出された冷却水は、エア
コンプレッサ１１のジャケット３４を回避してヒータコ
ア２７に供給され、車両エンジン１６のジャケット１６
ａに還流される。このため、冷却水が過剰に暖められる
ことがなく、車室内の過剰な暖房及び車両エンジン１６
の過熱の発生が抑制される。

【００４９】そして、車室内に暖房要求が存在しないと
きには、冷却水循環通路２６の暖房回路３０内のウォー
タバルブ３３が閉止されるとともに、冷却回路２９内の
第１サーモスタットバルブ３２が開放される。そして、
車両エンジン１６から流出された冷却水は、もっぱら冷
却回路２９内を流通し、ラジエータ３１で冷却されて車
両エンジン１６のジャケット１６ａに還流される。

【００５０】以上のように構成されたこの実施形態によ
れば、以下の効果を奏する。 （ａ） この第１の実施形態の暖房装置においては、エ
アコンプレッサ１１に空気を導く吸入管路２０にエアク
リーナ２１が接続されている。このエアクリーナ２１
は、車両エンジン１６の回転数に応じて、エアコンプレ
ッサ１１への吸入空気量を調節する可変絞り部となって
いる。そして、この吸入空気量の増減により、暖房能力
の変更がなされる。このため、暖房能力の変更をエアコ
ンプレッサ１１からの吐出通路に可変絞り部を設けて行
う場合のように、大きな暖房能力の要求時において、そ
のエアコンプレッサ１１が高温、高圧環境下での圧縮動
作を強いられることがほとんどない。従って、エアコン
プレッサ１１の作動環境を緩和することができて、コン
プレッサ１１の耐久性を向上することができる。

【００５１】（ｂ） また、エアコンプレッサ１１の圧
縮動作により昇温された圧縮空気はそのまま車室内に供
給されるため、前記圧縮動作に基づいて発生した熱量に
おいて放熱等で消費される割合が低減される。従って、
エアコンプレッサ１１における動力損失が低減されて、
より効率的に車室内が暖房される。

【００５２】（ｃ） この第１の実施形態の暖房装置に
おいては、エアコンプレッサ１１に車両エンジン１６冷
却用の冷却水が流通するジャケット３４が設けられてい
る。さて、エアコンプレッサ１１においては、その圧縮
運転に伴って発生する圧縮熱のうちの一部は固定スクロ
ール部材４１等に伝達される。また、エアコンプレッサ
１１の摺動部では、摩擦熱が発生する。この固定スクロ
ール部材４１に伝達された圧縮熱の一部及び摩擦熱は、
ジャケット３４内の冷却水に熱交換されて回収される。
この熱回収により、冷却水が暖められるとともに、エア
コンプレッサ１１の本体が冷却される。このため、例え
ば冷却水の温度が低い場合において、冷却水の温度の立
ち上がりを速めることができて、車両エンジン１６の暖
機性能を向上することができる。また、冷却水循環通路
２６の暖房回路３０内のヒータコア２７において、この
回収された熱量が冷却水から車室内に吹き出される空気
へと熱交換されて、車室内の温度の立ち上がりを速める
ことができる。従って、暖房装置の暖房性能を一層向上
することができるとともに、エアコンプレッサ１１にお
ける動力損失を一層低減することができる。

【００５３】（ｄ） しかも、エアコンプレッサ１１の
本体が冷却されることで、そのコンプレッサ１１の作動
条件を一層緩和することができて、その内部の摺動部の
耐久性を向上することができる。

【００５４】（ｅ） この第１の実施形態の暖房装置に
おいては、冷却水循環通路２６にエアコンプレッサ１１
のジャケット３４を必要に応じて回避する第２通路３６
が設けられている。このため、車室内の暖房要求に応じ
て、エアコンプレッサ１１における冷却水への熱交換量
を調節することができる。従って、車室内が過剰に暖房
されたり、車両エンジン１６の冷却が不足がちになった
りするのを抑制することができる。

【００５５】（第２の実施形態）つぎに、この発明の第
２の実施形態について、図４〜図８に基づいて前記第１
の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

【００５６】この第２の実施形態においては、エアコン
プレッサ１１が可変容量型のものとなっており、吸入通
路上の可変絞り部がエアコンプレッサ１１の内部に設け
られている。また、図４に示すように、そのエアコンプ
レッサ１１の吐出容量、すなわち吐出流量が、車室内の
暖房スイッチ７０のオンオフ切り替えに連動されるよう
になっている。また、エアコンプレッサ１１の吸入口１
９に接続された吸入管路２０は、可変絞り機能を持たな
いフィルタ７１を介して大気中に開放されている。

【００５７】さて、この第２の実施形態のエアコンプレ
ッサ１１としては、例えば図５〜図８に示すようなスク
ロール型の可変容量型圧縮機を採用することができ、そ
の容量可変機構７２について以下に説明する。

【００５８】この容量可変機構７２は、エアコンプレッ
サ１１の圧縮室をなす密閉空間Ｓ１、Ｓ２への空気の吸
入量を変更するための可変絞り部となっている。つま
り、図５に示すように、固定スクロール部材４１のスク
ロール基板４１ａ内には、円柱形状のロータ室７３が形
成されており、ロータ室７３内には略円筒状をなす開閉
ロータ７４が回動可能に収容されている。開閉ロータ７
４は、ロータリアクチュエータ７５により図５に示す位
置と図８に示す位置との間で回動切換される。

【００５９】図６及び図７に示すように、開閉ロータ７
４は吐出ポート５７に接近して配置されている。図５及
び図６に示すように、開閉ロータ７４内には還流通路７
６が形成されている。開閉ロータ７４の周面には、複数
の導入口７４ａが還流通路７６に連通するように、開閉
ロータ７４の軸方向に列設されている。開閉ロータ７４
の基端部には、出口７７がロータ室７３に連通するよう
に形成されている。

【００６０】図５に示すように、固定スクロール基板４
１ａの密閉空間Ｓ２側の端面下部には、戻り口７８がロ
ータ室７３に連通するように形成されている。戻り口７
８は、固定スクロール部材４１の外周側の吸入室５６と
ロータ室７３とを連通する。

【００６１】図５〜図７に示すように、容積減少途上に
ある圧縮室をなす密閉空間Ｓ１、Ｓ２側の固定スクロー
ル基板４１ａの端面には、複数の入口７９がロータ室７
３に連通するように形成されている。これら入口７９
は、前記各導入口７４ａにそれぞれ対応するようになっ
ている。

【００６２】ここで、開閉ロータ７４が図８に示す位置
に回動配置された状態では、入口７９と導入口７４ａと
がそれぞれ重合され、密閉空間Ｓ１、Ｓ２と還流通路７
６とが入口７９と導入口７４ａとを介して連通される。
この状態では、入口７９に接続する密閉空間Ｓ１、Ｓ２
内の空気の一部が、還流通路７６及び戻り口７８を介し
て吸入室５６に還流される。つまり、密閉空間Ｓ１、Ｓ
２内に吸入された空気の量が変更されて、エアコンプレ
ッサ１１は１００％容量に満たない吐出作用を行なう。

【００６３】一方、開閉ロータ７４が図５に示す位置に
回動配置された状態では、入口７９と導入口７４ａとが
開閉ロータ７４の周方向に外れて、密閉空間Ｓ１、Ｓ２
と還流通路７６との連通が遮断される。従って、密閉空
間Ｓ１、Ｓ２内に吸入され閉じこめられた空気は、還流
通路７６及び戻り口７８を介して吸入室５６に還流され
ることなく、エアコンプレッサ１１は１００％容量の吐
出作用を行なう。

【００６４】ところで、容積減少途上にある密閉空間Ｓ
１、Ｓ２は、１８０°回転対称位置にあり、密閉空間Ｓ
１、Ｓ２内の圧力がバランスしている。容量可変制御
は、圧力バランスした状態で行なうことが望ましく、そ
のためには１８０°回転対称位置にあって周方向へ移動
する密閉空間Ｓ１、Ｓ２と還流通路７６との連通を同期
させなければならない。図７では、可動スクロール部材
５０の１８０°間隔の公転位置が実線及び鎖線で示され
ているが、入口７９の位置を適正選択することにより略
１８０°回転対称位置にある密閉空間Ｓ１、Ｓ２と還流
通路７６との連通を同期させることができる。

【００６５】また、前記ロータリアクチュエータ７５
は、制御コンピュータ８０からの入力信号に基づいて、
開閉ロータ７４の回動角度を変更するように構成されて
いる。これにより、開閉ロータ７４の導入口７４ａと、
スクロール基板４１の入口７９との重合面積が変更され
る。この重合面積が小さいときには、密閉空間Ｓ１、Ｓ
２と還流通路７６との間の通路が絞られた状態となっ
て、密閉空間Ｓ１、Ｓ２から還流通路７６を介して吸入
室５６に還流される空気の量が少なくなる。そして、エ
アコンプレッサ１１の密閉空間Ｓ１、Ｓ２に閉じこめら
れる空気の量が多くなって、エアコンプレッサ１１の吐
出圧力が比較的大きなものとなる。

【００６６】これに対して、この重合面積が大きくなる
と、密閉空間Ｓ１、Ｓ２と還流通路７６との間の通路の
開口面積が大きくなって、密閉空間Ｓ１、Ｓ２から還流
通路７６を介して吸入室５６に還流される空気の量が多
くなる。そして、エアコンプレッサ１１の密閉空間Ｓ
１、Ｓ２に閉じこめられる空気の量が少なくなって、エ
アコンプレッサ１１の吐出圧力が比較的小さなものとな
る。

【００６７】ここで、車室内の暖房スイッチ７０がオン
の状態で、車両エンジン１６の回転数が大きいときに
は、エアコンプレッサ１１の回転数も大きくなる。この
状態では、開閉ロータ７４が導入口７４ａと入口７９と
の重合面積が大きくなるような回動位置に配置される。
そして、エアコンプレッサ１１の吐出圧力が低減され
て、エアコンプレッサ１１の圧縮動作に伴う発熱量が不
必要に増大するがことなく、高回転時に車室内が過剰に
暖房されたりするのが抑制される。

【００６８】また、車室内の暖房スイッチ７０がオフの
状態では、前述の第１の実施形態と同様にクラッチ１８
が遮断状態となって、車室内への高温の圧縮空気の供給
が停止される。

【００６９】以上のように構成されたこの実施形態によ
れば、以下の効果が期待される。 （ａ） この第２の実施形態の暖房装置においても、前
述の第１の実施形態の暖房装置とほぼ同様の効果が期待
される。

【００７０】（ｂ） この第２の実施形態の暖房装置に
おいては、エアコンプレッサ１１として、可変容量型の
コンプレッサが採用されている。このため、吸入通路上
の可変絞り部をコンプレッサ１１の本体内に組み込むこ
とができる。従って、暖房装置に可変絞り部を別途設け
る必要がなく、部品点数を削減できるとともに、装置全
体の小型化を図ることができる。

【００７１】（第３の実施形態）つぎに、この発明の第
３の実施形態について、図９に基づいて前記第１の実施
形態と異なる部分を中心に説明する。

【００７２】この第３の実施形態においては、図９に示
すように、エアコンプレッサ１１が他の補機、例えばエ
アサスペンション９１に圧縮空気を供給するためのコン
プレッサと共用したものとなっている。エアコンプレッ
サ１１で圧縮された空気の一部は、エアサスペンション
９１に接続されたエアタンク９２に分岐路９３を介して
供給される。エアコンプレッサ１１で圧縮された空気の
他の一部は、必要に応じて車室内に吐出管路２４を介し
て供給される。前記分岐路９３には、エアタンク９２内
での貯留によって放熱冷却された圧縮空気が、吐出管路
２４に逆流しないように逆止弁９４が配設されている。

【００７３】以上のように構成されたこの実施形態によ
れば、以下の効果が期待される。 （ａ） この第３の実施形態の暖房装置においても、前
述の第１の実施形態の暖房装置とほぼ同様の効果が期待
される。

【００７４】（ｂ） この第３の実施形態の暖房装置に
おいては、エアコンプレッサ１１が、例えばエアサスペ
ンション９１に圧縮空気を供給するためのコンプレッサ
と共用されている。このため、エアコンプレッサ１１を
暖房装置用に別途設ける必要がなくて、部品点数を削減
できるとともに、搭載スペースの限られたエンジンルー
ム内への暖房装置の搭載における自由度が向上される。

【００７５】なお、この発明は以下のように変更して具
体化することもできる。 （１） 前記第１の実施形態において、エアコンプレッ
サ１１としてスクロール型のコンプレッサ以外のもの、
例えばカムプレート型、ワブル型、ベーン型等のコンプ
レッサを採用すること。

【００７６】（２） 前記第２の実施形態において、エ
アコンプレッサ１１としてスクロール型の可変容量型コ
ンプレッサ以外のもの、例えばカムプレート型、ワブル
型、ベーン型等の可変容量型コンプレッサを採用するこ
と。

【００７７】（３） 前記第２の実施形態において、エ
アコンプレッサ１１の容量可変機構７２を複数の吐出容
量に段階的に変更するようにすること。 （４） 前記第２の実施形態において、エアコンプレッ
サ１１の容量可変機構７２として、ロータ室７３内で開
閉ロータ７４を回動させる代わりに、例えばそのロータ
室７３内にスライド移動可能にピストンを嵌入し、その
ピストンによりスクロール基板４１ａ上の入口７９を開
閉し、ピストンが入口７９を開放している状態では容積
減少途上にある密閉空間Ｓ１、Ｓ２が吸入室５６に連通
し、ピストンが入口７９を閉鎖している状態では前記密
閉空間Ｓ１、Ｓ２と吸入室５６との連通を遮断するよう
に構成すること。

【００７８】これらのように構成しても、前述した各実
施形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

【００７９】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれば
以下の優れた効果を奏する。請求項１に記載の発明によ
れば、エアコンプレッサが非常に高い温度、圧力下とい
った過酷な作動環境下で圧縮動作を強いられることがほ
とんどなく、コンプレッサの耐久性を向上することがで
きる。また、コンプレッサの圧縮動作に基づいて発生し
た熱量において放熱等で消費される割合が低減されて、
コンプレッサにおける動力損失を低減することができ
る。

【００８０】請求項２に記載の発明によれば、暖房装置
に、可変絞り部を別途設ける必要がなく、部品点数を削
減できるとともに、装置全体の小型化を図ることができ
る。請求項３に記載の発明によれば、エアコンプレッサ
の圧縮動作に伴って発生した熱のうち、コンプレッサの
機壁に伝達される熱が冷却水により回収される。このた
め、冷却水の温度が低い場合において、冷却水の温度の
立ち上がりを速めることができて、車両エンジンの暖機
性能を向上することができる。また、回収された熱を、
車室内の暖房に供することができて、暖房性能が一層向
上されるとともに、コンプレッサにおける動力損失を一
層低減される。しかも、この熱回収によりコンプレッサ
本体が冷却されて、そのコンプレッサの作動条件を一層
緩和することができて、その内部の摺動部の耐久性を向
上することができる。

【００８１】請求項４に記載の発明によれば、車室内の
暖房要求に応じて冷却水への熱交換量を調節することが
できて、車室内が過剰に暖房されたり、車両エンジンの
冷却が不足がちになったりするのが抑制される。

【００８２】請求項５及び６に記載の発明によれば、コ
ンプレッサの回転数にかかわらず、コンプレッサのなす
仕事量をほぼ一定に保たれて、車室内が過剰に暖房され
たりするのが抑制される。

【００８３】請求項７に記載の発明によれば、コンプレ
ッサを暖房装置用に別途設ける必要がなくて、部品点数
を削減できるとともに、搭載スペースの限られたエンジ
ンルーム内への暖房装置の搭載における自由度が向上さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施形態の車両用暖房装置を示す回路
図。

【図２】 第１の実施形態のエアコンプレッサを示す断
面図。

【図３】 図２の３−３線における断面図。

【図４】 第２の実施形態の車両用暖房装置を示す回路
図。

【図５】 第２の実施形態のエアコンプレッサを示す断
面図。

【図６】 図５の６−６線における断面図。

【図７】 図５の７−７線における断面図。

【図８】 図５のエアコンプレッサの小容量状態を示す
断面図。

【図９】 第３の実施形態の車両用暖房装置を示す回路
図。

【符号の説明】

１１…エアコンプレッサ、２０…吸入通路の一部を構成
する吸入管路、１６…車両エンジン、２１…吸入通路の
一部を構成するとともに可変絞り部を構成するエアクリ
ーナ、２２…吸気通路、２６…冷却水循環通路、３４…
ジャケット、３４ａ…第１のジャケット、３４ｂ…第２
のジャケット、３６…バイパスとしての第２の通路、７
２…可変絞り部を構成する容量可変機構、９１…他の補
機としてのエアサスペンション、Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２…圧
縮室をなす密閉空間。

フロントページの続き (72)発明者 三浦 慎太郎 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エアコンプレッサにより圧縮された空気
   を車室内に供給して、車室内の暖房を行うようにした車
   両用暖房装置において、 前記エアコンプレッサの圧縮室内に空気を導く吸入通路
   に、その圧縮室への空気の吸入量を変更するための可変
   絞り部を設けたことを特徴とする車両用暖房装置。
2. 【請求項２】 前記エアコンプレッサが、可変容量型コ
   ンプレッサであ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】 前記エアコンプレッサにジャケットを設
   け、そのジャケットが車両エンジンを冷却するための冷
   却水の循環通路の一部を構成するようにしたことを特徴
   とする請求項１または２に記載の車両用暖房装置。
4. 【請求項４】 前記冷却水の循環通路には、前記ジャケ
   ットを回避するバイパスを設けた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】 前記エアコンプレッサと車両エンジンと
   を作動連結し、そのエアコンプレッサの吐出流量と吐出
   圧力との積の値が、ほぼ一定となるようにしたことを特
   徴とする請求項１〜４のいずれか記載の車両用暖房装
   置。
6. 【請求項６】 前記吸入通路にエアクリーナを接続し、
   空気の取入口を車両エンジンへの吸気通路と、エアコン
   プレッサの吸入通路とが共用するようにしたことを特徴
   とする請求項１〜５のいずれかに記載の車両用暖房装
   置。
7. 【請求項７】 前記エアコンプレッサは、他の補機と共
   用するようにしたことを特徴とする請求項１〜６のいず
   れかに記載の車両用暖房装置。