JPH10203143A - 車両用暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビスカスヒータ９の異常を早期に検出してＶ
ベルト６を保護し、コンプレッサの電磁クラッチ、オル
タネータおよび油圧ポンプ等の他のエンジン補機への駆
動力を確保する。 【解決手段】 ビスカスヒータ９はロータとハウジング
との隙間が非常に狭く、ロータとハウジングとの干渉に
よりロータがロックしてしまったり、何らかの異物がシ
ャフトの回りに付着してロータがロックしてしまったり
する。そして、ビスカスヒータ９がロックすると、Ｖベ
ルト６とビスカスクラッチ７との間の動力伝達がうまく
なされず、エンジンの回転速度よりもビスカスヒータ９
のロータの回転速度が非常に低速となる。このため、エ
ンジンの回転速度よりもロータの回転速度が非常に低速
となったらビスカスヒータ９がロックしたと判定して、
ビスカスクラッチ７をオフすることにより、Ｖベルト６
やビスカスクラッチ７を保護できる。

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、例えばディーゼルエンジン車や
リーンバーンエンジン車のように、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。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６−９２１３４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
回路中に設けるようにした車両用暖房装置が提案されて
いる。

【０００４】ここで、剪断発熱器は、エンジンの回転動
力をベルト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
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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、剪断発熱器
を備えた車両用暖房装置においては、ロータとハウジン
グとの隙間が非常に狭く、ロータとハウジングとの干渉
によりロータがロックしてしまったり、何らかの異物が
シャフトの回りに付着してシャフトやロータがロックし
てしまったりする可能性がある。以上のように、剪断発
熱器のロータがロックしてしまった場合には、電磁クラ
ッチのロータとアーマチャとの間で焼き付きが発生した
り、電磁クラッチのプーリとベルトとの間の滑りにより
ベルト切れが発生したりする可能性があった。

【０００６】また、コンプレッサの電磁クラッチ、パワ
ーステアリング装置の油圧ポンプまたはオルタネータ等
の他のエンジン補機が、剪断発熱器の電磁クラッチと共
通のベルトを介して回転駆動されている車両の場合に
は、剪断発熱器のロータのロックを直ちに検出してベル
トを保護することにより、他のエンジン補機への駆動力
を確保する措置をとる必要があった。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、剪断発熱器の異常を検出して
ベルトを保護し、他のエンジン補機への駆動力を確保す
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。

【０００８】

【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、ロータの回転速度に関連する物理量が設定値以
下の場合には、クラッチ手段を制御してエンジンからロ
ータへの回転動力の伝達を遮断してベルト伝動手段やク
ラッチ手段の駆動負荷を軽減することにより、剪断発熱
器に何らかの異常が発生して仮にロータがロックして
も、ベルト伝動手段やクラッチ手段を保護できる。請求
項２に記載の発明によれば、剪断発熱器に何らかの異常
が発生しても、ベルトやクラッチ手段を保護できるの
で、発電機、ポンプ、送風機または圧縮機等の他のエン
ジン補機への駆動力を確保できる。

【０００９】請求項３に記載の発明によれば、エンジン
の回転速度に関連する第１物理量とロータの回転速度に
関連する第２物理量との差が大きい場合には、クラッチ
手段を制御してエンジンからロータへの回転動力の伝達
を遮断してベルト伝動手段やクラッチ手段の駆動負荷を
軽減することにより、剪断発熱器に何らかの異常が発生
して仮にロータがロックしても、ベルト伝動手段やクラ
ッチ手段を保護できる。請求項４に記載の発明によれ
ば、剪断発熱器に何らかの異常が発生しても、ベルトや
クラッチ手段を保護できるので、発電機、ポンプ、送風
機または圧縮機等の他のエンジン補機への駆動力を確保
できる。

【００１０】

【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はエンジンと動力伝達装置
を示した図である。

【００１１】車両用空気調和装置１は、水冷式のディー
ゼルエンジン（以下エンジンと略す）Ｅの冷却水を循環
させる冷却水回路２、車室内を空調する室内空調装置
（以下エアコンと呼ぶ）３、車室内のリヤ側を暖房する
リヤヒータ装置４、エンジンＥの回転動力を後記するエ
ンジン補機に伝達する動力伝達装置５、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）９、エアコン３とリヤヒータ装置４を制御す
るエアコンＥＣＵ１００（図５参照）、ビスカスヒータ
９を制御するビスカスＥＣＵ２００（図５参照）および
エンジンＥを制御するエンジンＥＣＵ３００（図５参
照）等を備えている。

【００１２】エンジンＥは、車両のエンジンルームに設
置され、車室内を暖房するための暖房用熱源であると共
に、後記するエンジン補機およびビスカスヒータ９のビ
スカスクラッチ７を回転駆動する内燃機関（駆動源）で
ある。また、エンジンＥのクランク軸（出力軸）１１に
は、後記するＶベルト６に連結するクランクプーリ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、
冷却水回路２の途中に設けられている。

【００１３】冷却水回路２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）、冷却水と空気
とを熱交換して空気を加熱するフロント側ヒータコア１
５、冷却水と空気とを熱交換して空気を加熱するリヤ側
ヒータコア１６、およびこのリヤ側ヒータコア１６への
冷却水の供給および遮断を司るウォータバルブ１７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。

【００１４】エアコン３は、フロント側ダクト２１、フ
ロント側ブロワ２２、冷凍サイクルのエバポレータ２
６、およびフロント側ヒータコア１５等から構成されて
いる。フロント側ダクト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。フロント側ダクト２１の風下側
には、デフロスタ吹出口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。フロント側ブロワ２２は、ブロワモ
ータ２３により回転駆動されて、フロント側ダクト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。

【００１５】冷凍サイクルは、コンプレッサ（エンジン
補機、冷媒圧縮機）、コンデンサ（冷媒凝縮器）、レシ
ーバ（気液分離器）、エキスパンション・バルブ（膨張
弁、減圧装置）、エバポレータ（冷媒蒸発器）２６およ
びこれらを環状に接続する冷媒配管等からなる。コンプ
レッサは、エンジンＥの回転動力が伝達されるとエバポ
レータ２６より吸入した冷媒を圧縮してコンデンサへ吐
出する。エバポレータ２６は、フロント側ダクト２１内
に設置され、フロント側ダクト２１内を流れる空気を冷
却する冷却手段である。

【００１６】フロント側ヒータコア１５は、本発明の暖
房用熱交換器であって、フロント側ダクト２１内におい
てエバポレータ２６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２においてビスカス
ヒータ９よりも冷却水の流れ方向の下流側に接続されて
いる。このフロント側ヒータコア１５は、エバポレータ
２６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。

【００１７】なお、フロント側ヒータコア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、フロント側
ヒータコア１５を通過する空気量（温風量）とフロント
側ヒータコア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２
８は、図示しない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（ダンパ駆動手段）
により駆動される。

【００１８】リヤヒータ装置４は、リヤ側ダクト３１、
リヤ側ブロワ３２およびリヤ側ヒータコア１６等から構
成されている。リヤ側ダクト３１の風下側には、フット
吹出口（図示せず）が開口している。リヤ側ブロワ３２
は、ブロワモータ３３により回転駆動されて、リヤ側ダ
クト３１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。

【００１９】リヤ側ヒータコア１６は、本発明の暖房用
熱交換器であって、リヤ側ダクト３１内に設置されてい
る。そして、リヤ側ヒータコア１６は、冷却水回路２に
おいてビスカスヒータ９よりも冷却水の流れ方向の下流
側にウォータバルブ１７を介して接続されている。この
リヤ側ヒータコア１６は、リヤ側ダクト３１内を流れる
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。

【００２０】動力伝達装置５は、図１ないし図３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にコンプレッサの電磁クラッチ（以
下エアコンクラッチと呼ぶ）２７、オルタネータ３４、
パワーステアリング装置の油圧ポンプ３５と共掛けされ
たビスカスヒータ９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。Ｖベルト６は、本発明
のベルト伝動手段であって、エンジンＥの回転動力をエ
アコンクラッチ２７、オルタネータ３４、油圧ポンプ３
５およびビスカスクラッチ７等に伝えるものである。

【００２１】エアコンクラッチ２７は、Ｖベルト６を介
してエンジンＥのクランクプーリ１２に駆動連結される
Ｖプーリ２９を有し、図示しない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（エンジン補機）のロータ
への回転動力の伝達を断続するエンジン補機である。

【００２２】オルタネータ３４は、ロータおよびシャフ
トに固定されたＶプーリ３６にＶベルト６が掛け渡され
ており、エンジンＥに常時駆動されて発電を行うことに
より車載バッテリを充電する交流発電機（エンジン補
機）である。パワーステアリング装置の油圧ポンプ３５
は、ロータおよびシャフトに固定されたＶプーリ３７に
Ｖベルト６が掛け渡されており、エンジンＥに常時駆動
されてパワーステアリング装置の動力源となる油圧を発
生するポンプ（エンジン補機）である。

【００２３】ビスカスクラッチ７は、本発明のクラッチ
手段であって、図３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
９のシャフト８に回転動力を与えるインナーハブ４５等
から構成されたクラッチ手段である。

【００２４】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９のハウジング１０の前面に固定
されている。

【００２５】ロータ４２は、外周にＶベルト６（図１お
よび図２参照）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９のハウジング１０の外周
に回転自在に支持されている。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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９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。

【００２９】ビスカスヒータ９は、暖房用熱源であるエ
ンジンＥに対して暖房用補助熱源を構成するもので、図
１ないし図４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１０、このハウジング１０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１０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。

【００３０】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１０の内周に回転自在に支持
されている。なお、シール材５６には粘性流体の漏れを
防ぐオイルシールが利用されている。

【００３１】ハウジング１０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１０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には粘性流体の漏れを防ぐＯリ
ングが利用されている。

【００３２】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１０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１０の後端面との間には、剪断力が作用すると発
熱する粘性流体（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。

【００３３】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、
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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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粘性流体に
剪断力を作用させる。

【００３７】次に、エアコンＥＣＵ１００を図１、図２
および図５に基づいて簡単に説明する。ここで、図５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３のコンプレッサ等の
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。

【００３８】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、フロント側ブロワ
２２、エアミックスダンパ２８のサーボモータ、リヤ側
ブロワ３２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。

【００３９】次に、ビスカスＥＣＵ２００を図１、図５
ないし図７に基づいて簡単に説明する。ビスカスＥＣＵ
２００は、本発明の暖房制御手段であって、ビスカスヒ
ータ９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ＥＣＵ
２００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。

【００４０】ビスカスＥＣＵ２００は、イグニッション
スイッチ７２、ビスカススイッチ７３、油温センサ７４
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６参照）に基づいて、
ビスカスクラッチ７の電磁コイル４１、フロント側ブロ
ワ２２、エアミックスダンパ２８、エアコンクラッチリ
レー７１およびリヤ側ブロワ３２等の冷暖房機器を制御
して車室内の空調制御を行う。

【００４１】ビスカススイッチ７３は、ビスカスヒータ
９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。

【００４２】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ＥＣ
Ｕ２００にスタータ通電信号を出力する。油温センサ７
４は、例えばサーミスタが使用され、発熱室５０（図３
参照）内の粘性流体（高粘性シリコンオイル）の温度
（油温）を検出する油温検出手段であって、ビスカスＥ
ＣＵ２００に油温検出信号を出力する。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６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。

【００４３】先ず、ビスカススイッチ７３等のスイッチ
信号や油温センサ７４等のセンサ信号等の入力信号を読
み込む（油温検出手段：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）。

【００４４】このステップＳ２の判定結果がＮＯの場合
には、ビスカスヒータ９に異常が発生しており、他のエ
ンジン補機への駆動力を確保するため、あるいはエンジ
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９のロータ５３の回転を停止さ
せる（ステップＳ３）。次に、ステップＳ１の処理に移
行する。

【００４５】また、ステップＳ２の判定結果がＹＥＳの
場合には、記憶回路（例えばＲＯＭ）に予め記憶された
油温に基づくビスカスヒータ制御の特性図（図７参照）
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、油温センサ７４で検出した
油温が設定油温（設定値）以上の高温であるか低温であ
るかを判定する（油温判定手段：ステップＳ４）。この
判定結果が高温の場合には、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。

【００４６】具体的には、設定油温としては、図７の特
性図に示したように、設定油温（Ａ：例えば２００℃）
と設定油温（Ｂ：例えば１８０℃）とでヒステリシスを
持たせており、この設定油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、この設定油
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７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。

【００４７】また、ステップＳ４の判定結果が低温の場
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。

【００４８】また、ステップＳ６の判定結果がＹＥＳの
場合には、車室内の暖房能力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９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。

【００４９】次に、エンジンＥＣＵ３００を図１、図
５、図８ないし図１０に基づいて簡単に説明する。エン
ジンＥＣＵ３００は、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Ｃ
ＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを内蔵したマイクロコンピュータ
である。

【００５０】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、冷却水温センサ８４、ピックアップセンサ８
５、エアコンＥＣＵ１００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、エアコンＥＣＵ１００の
処理に必要な信号をエアコンＥＣＵ１００に送る。

【００５１】エンジン回転速度センサ８１は、本発明の
第１物理量検出手段であって、ビスカスヒータ９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
度を検出する第１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。

【００５２】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。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。

【００５３】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２中の冷却水の温度（本実施形
態ではエンジンＥのウォータジャケット１３の出口の冷
却水温またはビスカスヒータ９の冷却水路５１の出口側
冷却水配管５７ｂ内の冷却水温）を検出する冷却水温検
出手段であって、冷却水温検出信号をエンジンＥＣＵ３
００に出力する。

【００５４】ピックアップセンサ８５は、本発明の第２
物理量検出手段であって、図９に示したように、ビスカ
スクラッチ７のアーマチャ４３の外周側に配置され、ア
ーマチャ４３の外周に設けられた１個または複数個の突
起部４９が対向した際に電気信号（パルス信号）を発信
することによりアーマチャ４３（ロータ５３）の回転速
度を検出する第２回転速度検出手段で、ロータ回転速度
信号をエンジンＥＣＵ３００に出力する。なお、ピック
アップセンサ８５の代わりに、ビスカスヒータ９のシャ
フト８やロータ５３の回転速度を検出する第２物理量検
出手段を使用しても良い。

【００５５】次に、エンジンＥＣＵ３００のビスカスヒ
ータ制御を図１、図５、図８ないし図１０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、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、冷却水温セン
サ８４およびピックアップセンサ８５等の各種センサ信
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、第１物理量検出手段、第２物理量検出手段：ステッ
プＳ１１）。

【００５７】次に、記憶回路（例えばＲＯＭ）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１０参照）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）
より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）。

【００５８】具体的には、設定冷却水温としては、図１
０の特性図に示したように、設定冷却水温（Ａ：例えば
８０℃）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１０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。

【００５９】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。また、ステップＳ１２
の判定結果が低温の場合には、ピックアップセンサ８５
からの単位時間当たりの電気信号の個数からビスカスク
ラッチ７のアーマチャ４３の回転速度を算出する（ロー
タ回転速度算出手段：ステップＳ１４）。

【００６０】次に、ビスカスヒータ９の異常（例えばシ
ャフト８やロータ５３のロック）を検出しているか否か
を検出する。すなわち、エンジン回転速度センサ８１で
検出したエンジン回転速度（第１物理量）に対して、ア
ーマチャ４３の回転速度（第２物理量）が半分以下であ
るか否かを判定する（ロック判定手段、回転速度差判
定：ステップＳ１５）。この判定結果がＹＥＳの場合に
は、ビスカスヒータ９の異常を検出していると判定し
て、ステップＳ１３の処理に移行し、不許可信号をビス
カスＥＣＵ２００に送信する。

【００６１】また、ステップＳ１５の判定結果がＮＯの
場合には、ビスカスヒータ９の異常を検出していないと
判定して、エアコン３のコンプレッサ（エアコンクラッ
チ２７）等の電気負荷やパワーステアリング装置の油圧
ポンプ等の他のエンジン補機の駆動負荷がエンジンＥに
アイドル回転速度（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高
く設定する制御、所謂アイドルアップ制御を行う（ステ
ップＳ１６）。

【００６２】そして、ステップＳ１６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〜１．
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ＯＮ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Ｓ１７）。次に、ステップＳ１１の処理に移行する。

【００６３】〔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１０に基
づいて簡単に説明する。

【００６４】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、シャフト８やロータ５３のロ
ックなどのようなビスカスヒータ９の異常を検出してい
ない場合には、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４
２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。

【００６５】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内の粘性流体に剪断力
が作用することにより、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９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９で加熱さ
れた冷却水がフロント側ヒータコア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。

【００６６】ここで、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を介してビスカス
クラッチ７のＶプーリ４７およびロータ４２にエンジン
Ｅの回転動力が伝達されるが、ロータ５３がロックする
等の異常が発生していると、ロータ５３の回転速度がエ
ンジンＥのクランク軸１１の回転速度に対して大きく遅
れる。このようなビスカスヒータ９の異常を検出した場
合には、ビスカスクラッチ７の電磁コイル４１がオフさ
れ、アーマチャ４３がロータ４２の摩擦面に吸着されな
い。これにより、ビスカスクラッチ７のロータ４２とア
ーマチャ４３との焼き付きが発生することはなく、さら
にロータ４２の外周に設けられたＶプーリ４７がＶベル
ト６に追随して回るので、Ｖベルト６とＶプーリ４７と
の間で滑りが発生することもない。

【００６７】〔第１実施形態の効果〕以上のように、本
実施形態では、何らかの異常事態が発生してビスカスヒ
ータ９のシャフト８やロータ５３がロックすると、ある
いはビスカスヒータ９のシャフト８やロータ５３の回転
速度がエンジンＥの回転速度に対して大きく遅れた場合
には、ビスカスクラッチ７の電磁コイル４１がオフさ
れ、エンジンＥ、Ｖベルト６やビスカスクラッチ７のロ
ータ４２の駆動負荷が大幅に軽減される。

【００６８】したがって、ロータ５３がハウジング１０
やセパレータ５２と接触することによりロータ５３がロ
ックしたり、何らかの異物がシャフト８の回りに付着し
てシャフト８、アーマチャ４３、インナーハブ４５やロ
ータ５３がロックしてしまったりしても、Ｖベルト６や
ビスカスクラッチ７のロータ４２を保護できる。これに
より、ビスカスクラッチ７のロータ４２とアーマチャ４
３との間で焼き付きが発生したり、ビスカスクラッチ７
のＶプーリ４７とＶベルト６との間の滑りによりＶベル
ト６が切れてしまったりすることを回避できる。

【００６９】この結果、コンプレッサのエアコンクラッ
チ２７、オルタネータ３４およびパワーステアリング装
置の油圧ポンプ３５等の他のエンジン補機への駆動力を
確保できる。よって、急激にフロント窓ガラスの防曇性
能が低下したり、急激にオルタネータ３４の発電効率が
低下したり、急激にステアリングが重くなったりする等
の不具合の発生を防止できる。また、仮にエンジンＥが
車両走行用のものであれば、車両走行に関して車両が運
転者の意志にかなった応答性や円滑性を得ることができ
る。

【００７０】そして、本実施形態では、ビスカスヒータ
９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９にエ
ンジンＥの回転動力が伝わる。これにより、フロント側
ヒータコア１５またはリヤ側ヒータコア１６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２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、フロント側ヒータコア１５
またはリヤ側ヒータコア１６の放熱量が多くなることに
より、フロント側ヒータコア１５またはリヤ側ヒータコ
ア１６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１１は本発明の第２実
施形態を示したもので、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
と同一の演算処理は同番号を付し、説明を省略する。

【００７２】本実施形態では、ピックアップセンサ８５
を本発明の物理量検出手段として使用している。そし
て、ビスカスヒータ９の異常（ロック等）を判定するロ
ック判定手段として次の判定を行う。ステップＳ１４で
算出したビスカスヒータ９のロータ５３の回転速度に関
連するビスカスクラッチ７のアーマチャ４３の回転速度
（物理量）が設定回転速度（設定値：例えば６５０ｒｐ
ｍ）以下の低速であるか否かを判定する（ステップＳ１
８）。

【００７３】このステップＳ１８の判定結果がＹＥＳの
場合には、ビスカスヒータ９の異常を検出していると判
定して、ステップＳ１３の処理に移行し、ビスカスＥＣ
Ｕ２００にビスカスクラッチ７をオフするよう不許可信
号を送信する。また、ステップＳ１８の判定結果がＮＯ
の場合には、ビスカスヒータ９の異常を検出していない
と判定して、アイドルアップ制御（ステップＳ１６）を
行った後にステップＳ１７の処理に移行し、ビスカスＥ
ＣＵ２００にビスカスクラッチ７をオンするよう許可信
号を送信する。

【００７４】〔第３実施形態〕図１２は本発明の第３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。

【００７５】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実施形態のエアコ
ンＥＣＵ１００の代わりに、エアコン３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。

【００７６】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、フロント側ブロワ２２、リヤ側ブロワ３２、エア
コンクラッチリレー７１のリレーコイル７１ａ等の冷暖
房機器およびエンジンＥＣＵ３００が接続されている。

【００７７】ビスカスアナログ回路２０１の入力部に
は、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、油温センサ７４、ロック
スイッチ７５およびエンジンＥＣＵ３００が接続されて
いる。また、ビスカスアナログ回路２０１の出力部に
は、エンジンＥＣＵ３００およびビスカスクラッチ７の
電磁コイルが接続されている。

【００７８】ロックスイッチ７５は、本発明の物理量検
出手段であって、ビスカスクラッチ７のアーマチャ４３
またはビスカスヒータ９のロータ５３の回転速度が設定
回転速度（例えば６５０ｒｐｍ）よりも高速回転の時に
開き、ビスカスクラッチ７のアーマチャ４３またはビス
カスヒータ９のロータ５３の回転速度が設定回転速度以
下の低速回転の時に閉じる。

【００７９】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
ジン回転速度センサ８１、車速センサ８２、スロットル
開度センサ８３、冷却水温センサ８４およびピックアッ
プセンサ８５に基づいて、第１実施形態または第２実施
形態の演算、処理や判定を行いエアコン３やビスカスヒ
ータ９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。

【００８０】本実施形態では、ビスカススイッチ７３が
オン（閉成）であっても、ロックスイッチ７５がオン
（閉成）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をオフして、ビ
スカスヒータ９のシャフト８およびロータ５３の回転を
停止することにより、Ｖベルト６やビスカスクラッチ７
が保護される。それによって、第１実施形態と同様な効
果を備える。

【００８１】〔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９のシャフト
８を駆動したが、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９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動力伝達装置（動力伝
達手段）を連結しても良い。なお、ビスカスクラッチ７
の代わりに、油圧式多板クラッチ等のクラッチ手段を用
いても良い。また、Ｖベルト６の代わりに、チェーン等
のベルト伝動手段を用いても良い。

【００８２】そして、ビスカスクラッチ７を廃止してエ
ンジンＥのクランク軸１１にＶベルト式無段変速機を駆
動連結してビスカスヒータ９のシャフト８を駆動しても
良く、この場合にはＶベルト式無段変速機の入力プーリ
と出力プーリとのプーリ比を最適とすることによりビス
カスヒータ９を作動させた状態で、エンジンＥおよびＶ
ベルト式無段変速機等の動力伝達装置（動力伝達手段）
の駆動負荷が極小となるように制御できる。

【００８３】上記各実施形態では、ビスカスクラッチ
７、エアコンクラッチ２７、オルタネータ３４および油
圧ポンプ３５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、自動変速機に作動油を供
給する油圧ポンプまたはエンジンＥや変速機に潤滑油を
供給する油圧ポンプ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。

【００８４】上記各実施形態では、エンジンとして水冷
式のディーゼルエンジンを用いたが、エンジンとしてガ
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。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。

【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】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３】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４】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】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６】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７】ビスカスＥＣＵの粘性流体の油温に基づくビス
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】ビスカスクラッチのアーマチャとピックアップ
センサを示した概略図である（第１実施形態）。

【図１０】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１１】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２実施形態）。

【図１２】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３実施形態）。

【符号の説明】

Ｅ エンジン １ 車両用空気調和装置（車両用暖房装置） ２ 冷却水回路 ３ エアコン ４ リヤヒータ装置 ５ 動力伝達装置（動力伝達手段） ６ Ｖベルト（ベルト伝動手段） ７ ビスカスクラッチ（クラッチ手段） ８ ビスカスヒータのシャフト ９ ビスカスヒータ（剪断発熱器） １０ ビスカスヒータのハウジング １５ フロント側ヒータコア（暖房用熱交換器） １６ リヤ側ヒータコア（暖房用熱交換器） ２１ フロント側ダクト ２７ エアコンクラッチ（エンジン補機） ３１ リヤ側ダクト ３４ オルタネータ（エンジン補機） ３５ 油圧ポンプ（エンジン補機） ４２ ビスカスクラッチのロータ ４３ ビスカスクラッチのアーマチャ ５０ 発熱室 ５１ 冷却水路 ５３ ビスカスヒータのロータ ７５ ロックスイッチ（物理量検出手段） ８１ エンジン回転速度センサ（第１物理量検出手段） ８４ 冷却水温センサ ８５ ピックアップセンサ（第２物理量検出手段、物理
量検出手段） 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 青木 新治 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (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 (72)発明者 伴 律文 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 伴 孝志 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）水冷式のエンジンを冷却した冷却水
   と空気とを熱交換して車室内の暖房を行う暖房用熱交換
   器と、 （ｂ）エンジン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
   熱交換器に供給される冷却水を加熱する剪断発熱器と、 （ｃ）前記エンジンから前記ロータへの回転動力の伝達
   を断続するクラッチ手段と、 （ｄ）前記エンジンと前記クラッチ手段とを駆動連結す
   るベルト伝動手段と、 （ｅ）前記ロータの回転速度に関連する物理量を検出す
   る物理量検出手段を有し、 この物理量検出手段で検出した物理量が設定値以下の時
   に、前記クラッチ手段を制御して前記エンジンから前記
   ロータへの回転動力の伝達を遮断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、 前記ベルト伝動手段は、前記剪断発熱器のロータと共
   に、前記エンジンの回転動力を発電機、ポンプ、送風機
   または圧縮機等の他のエンジン補機の回転体に伝達する
   ベルトであることを特徴とする車両用暖房装置。
3. 【請求項３】（ａ）水冷式のエンジンを冷却した冷却水
   と空気とを熱交換して車室内の暖房を行う暖房用熱交換
   器と、 （ｂ）エンジン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
   熱交換器に供給される冷却水を加熱する剪断発熱器と、 （ｃ）前記エンジンから前記ロータへの回転動力の伝達
   を断続するクラッチ手段と、 （ｄ）前記エンジンと前記クラッチ手段とを駆動連結す
   るベルト伝動手段と、 （ｅ）前記エンジンの回転速度に関連する第１物理量を
   検出する第１物理量検出手段、および前記ロータの回転
   速度に関連する第２物理量を検出する第２物理量検出手
   段を有し、 前記第１物理量検出手段で検出した第１物理量と前記第
   ２物理量検出手段で検出した第２物理量との差が大きい
   時に、前記クラッチ手段を制御して前記エンジンから前
   記ロータへの回転動力の伝達を遮断する暖房制御手段と
   を備えた車両用暖房装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の車両用暖房装置におい
   て、 前記ベルト伝動手段は、前記剪断発熱器のロータと共
   に、前記エンジンの回転動力を発電機、ポンプ、送風機
   または圧縮機等の他のエンジン補機の回転体に伝達する
   ベルトであることを特徴とする車両用暖房装置。