JPH1044751A

JPH1044751A - 車両用暖房装置

Info

Publication number: JPH1044751A
Application number: JP8203326A
Authority: JP
Inventors: Yuji Ito; 裕司伊藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-08-01
Filing date: 1996-08-01
Publication date: 1998-02-17
Also published as: US5755379A

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却水温センサ８０およびエンジンＥＣＵ２
００の故障を要因とする粘性流体の異常加熱を防止する
ことにより、粘性流体の粘性の低下による発熱効率の低
下を防止することのできる車両用空気調和装置を提供す
る。【解決手段】エンジンのウォータジャケットの出口側
の冷却水の温度を検出するように冷却水温センサ８０を
設け、この冷却水温センサ８０をエンジンＥＣＵ２００
および２本の通信線８６ａ、８６ｂを介してエアコンＥ
ＣＵ１００と電気的に接続した。そして、冷却水温セン
サ８０で検出した冷却水温が許容範囲の上限値より上昇
していたり、許容範囲の下限値より低下していたりした
場合には、冷却水温センサが故障していると判定して、
ビスカスクラッチ７をオフすることにより、エンジンか
らビスカスヒータに回転動力が伝わらないようにして、
ビスカスヒータの発熱室内の粘性流体の異常加熱を防止
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】この発明は、内燃機関を冷却
した冷却水を粘性流体の発生熱により加熱する剪断発熱
器を、車室内を暖房するための暖房用補助熱源として利
用し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】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
熱量が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号公報において次のような車両用暖房装置が提
案されている。その車両用暖房装置は、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
の温度が設定値以下の時に暖房用補助熱源として利用す
る剪断発熱器を作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ものである。

【０００５】ここで、剪断発熱器は、エンジンの回転動
力をベルト伝達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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のよう
に冷却水の温度に応じて剪断発熱器のオン、オフを決定
する車両用暖房装置においては、冷却水温センサが故障
して異常出力を出力している場合に、剪断発熱器のロー
タの回転が止まらなかったり、ロータが動かなかったり
する。ロータの回転が止まらない場合には、発熱室内の
粘性流体が異常加熱されるという問題が生じる。

【０００７】特に、粘性流体として高粘性シリコンオイ
ルを使用した場合には、高粘性シリコンオイルの物性と
してオイル自体の油温が例えば２５０℃以上に異常加熱
すると、ロータの剪断力による機械的劣化および熱劣化
が発生する可能性がある。このように機械的劣化および
熱劣化が一度発生してしまうと、粘性流体の粘性が低下
する。これにより、冷却水温センサの故障を直した後に
ロータにより粘性流体に剪断力を作用させても発熱効率
が低下するという問題が生じる。

【０００８】

【発明の目的】本発明の目的は、前記発熱室内の粘性流
体の温度に関連する物理量を検出する物理量検出手段の
故障を要因とする粘性流体の異常加熱を防止することの
できる車両用暖房装置を提供することにある。また、粘
性流体の粘性の低下および発熱効率の低下を防止するこ
とのできる車両用暖房装置を提供することにある。

【０００９】

【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、物理量検出手段が故障している場合には、クラ
ッチ手段を制御して駆動源からロータへの回転動力の伝
達を遮断することにより、ロータの回転を停止する。そ
れによって、発熱室内の粘性流体にロータの剪断力が加
わらないので、発熱室内の粘性流体の異常加熱を防止す
ることができる。これにより、粘性流体の機械的劣化お
よび熱劣化が発生しないので、粘性流体の粘性が低下す
ることはない。このため、粘性流体の発熱効率が低下す
ることはないので、物理量検出手段の故障を直した後
に、車室内の暖房が必要な時に充分な暖房能力を得るこ
とができる。

【００１０】請求項２に記載の発明によれば、物理量検
出手段が故障している場合には、駆動源を制御してロー
タの回転を停止する。それによって、請求項１と同一の
効果が得られる。請求項３に記載の発明によれば、物理
量検出手段で検出した物理量が設定値以下の時であって
も、その物理量が許容範囲の下限値以下の時には物理量
検出手段が故障していると判定されるので、ロータの回
転が停止される。それによって、請求項１と同一の効果
が得られる。請求項４に記載の発明によれば、冷却水温
検出手段が故障している場合には、クラッチ手段を制御
して駆動源からロータへの回転動力の伝達を遮断するこ
とにより、ロータの回転を停止する。あるいは、駆動源
を制御してロータの回転を停止する。それによって、請
求項１と同一の効果が得られる。

【００１１】

【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はエンジンとベルト伝動機
構を示した図である。

【００１２】車両用空気調和装置１は、エアミックス温
度コントロール方式を採用しており、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
る空気調和装置（室内空調ユニット、以下エアコンと呼
ぶ）２、エンジンＥを冷却した冷却水を暖房用熱源とし
て利用する冷却水回路３、エンジンＥを冷却する冷却水
を加熱する剪断発熱装置４、エアコン２を制御するエア
コンＥＣＵ１００、およびエンジンＥを制御するエンジ
ンＥＣＵ２００等を備えている。

【００１３】エンジンＥは、車両のエンジンルームに設
置された水冷式の内燃機関であって、剪断発熱装置４を
回転駆動する駆動源を兼ねている。このエンジンＥの出
力軸（クランク軸）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、エンジンＥを冷却する冷却水
を循環させる冷却水回路３中に設けられている。

【００１４】冷却水回路３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ヒータコア１５、および
このヒータコア１５への冷却水の供給および遮断を司る
ウォータバルブ１６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の出力軸１１により
回転駆動される。

【００１５】ウォータバルブ１６は、ヒータコア１５へ
冷却水を供給する冷却水配管（冷却水流路）の開口度合
（開度）を調整する温水弁である。なお、本実施形態の
ウォータバルブ１６は、後記するエアミックスダンパ３
１と連動するように、そのエアミックスダンパ３１のサ
ーボモータ３２に１個か複数個のリンクプレートを介し
て連結されている。

【００１６】エアコン２は、ダクト２１、ブロワ２２、
冷凍サイクル、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。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２
５ｃ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。

【００１７】ブロワ２２は、ブロワモータ２３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
発生する送風手段である。冷凍サイクルは、コンプレッ
サ（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。

【００１８】コンプレッサは、電磁クラッチ（以下エア
コンクラッチと呼ぶ）２７を備え、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。エア
コンクラッチ２７は、Ｖベルト６を介してエンジンＥの
出力軸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、電磁コイルへの通電により入力
部（ロータ）に出力部（アーマチャ、インナーハブ）が
吸着することによりエンジンＥの回転動力をコンプレッ
サに伝達する。エバポレータ２６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。

【００１９】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３において剪断発熱装置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１
５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。

【００２０】なお、ヒータコア１５の風上側には、エア
ミックスダンパ３１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３１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３１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３２等のアクチュエータ（ダ
ンパ駆動手段）により駆動される。

【００２１】次に、剪断発熱装置４を図１ないし図４に
基づいて簡単に説明する。ここで、図３および図４は剪
断発熱装置４を示した図である。剪断発熱装置４は、エ
ンジンＥの出力軸１１に駆動連結されたベルト伝動機構
５、およびシャフト８を有する剪断発熱器（以下ビスカ
スヒータと呼ぶ）９とからなる。

【００２２】ベルト伝動機構５は、図１および図２に示
したように、エンジンＥの出力軸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、およびこのＶベルト６を介して出力軸１１（クラン
クプーリ１２）に駆動連結された電磁クラッチ（以下ビ
スカスクラッチと呼ぶ）７を有する動力伝達機構であ
る。

【００２３】Ｖベルト６は、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９
のシャフト８に伝えるベルト伝動手段である。なお、本
実施形態のＶベルト６は、エアコンクラッチ２７とビス
カスクラッチ７とに共掛けされている。

【００２４】ビスカスクラッチ７は、エンジンＥの出力
軸１１からビスカスヒータ９のシャフト８への回転動力
の伝達を断続するクラッチ手段である。そして、ビスカ
スクラッチ７は、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
等から構成されている。

【００２５】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。

【００２６】ロータ４２は、外周にＶベルト６（図１参
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。

【００２７】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。

【００２８】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。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、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１
０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には冷却水の漏れを防ぐ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
（歯部）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、本発明の暖房制御装置、物理量検出手
段、故障判定手段であって、エアコン２のコンプレッサ
およびビスカスヒータ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
のエアコンＥＣＵ１００は、それ自体はＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、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、ビスカススイッ
チ７０、イグニッションスイッチ７１、温度設定器７
２、内気温センサ７３、外気温センサ７４、日射センサ
７５、エバ後温度センサ７６、およびエンジンＥＣＵ２
００より入力する入力信号（後記する冷却水温センサ８
０で検出した冷却水温信号等）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、エアミックスダンパ３１のサーボモ
ータ３２およびエアコンクラッチ２７の電磁コイル等の
冷暖房機器を制御して車室内の空調制御を行う。

【００３９】ビスカススイッチ７０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）されるとエアコンＥＣＵ１００に暖
房優先信号を出力する。また、ビスカススイッチ７０
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、オフされるとエア
コンＥＣＵ１００に燃費優先信号を出力する。イグニッ
ションスイッチ７１は、ＯＦＦ、ＡＣＣ、ＳＴおよびＩ
Ｇ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、エアコンＥＣＵ１００にスタータ通
電信号を出力する。

【００４０】温度設定器７２は、車室内の温度を所望の
温度に設定する温度設定手段であって、エアコンＥＣＵ
１００に設定温度信号を出力する。内気温センサ７３
は、例えばサーミスタが使用され、車両の車室内の空気
温度（内気温）を検出する内気温検出手段であって、エ
アコンＥＣＵ１００に内気温検出信号を出力する。外気
温センサ７４は、例えばサーミスタが使用され、車両の
車室外の空気温度（外気温）を検出する外気温検出手段
であって、エアコンＥＣＵ１００に外気温検出信号を出
力する。

【００４１】日射センサ７５は、例えばフォトダイオー
ドが使用され、車室内に入射する日射量を検出する日射
検出手段であって、エアコンＥＣＵ１００に日射検出信
号を出力する。

【００４２】エバ後温度センサ７６は、例えばサーミス
タが使用され、エバポレータ２６より吹出した空気の温
度（エバ後温度）を検出するエバ後温度検出手段であっ
て、エアコンＥＣＵ１００にエバ後温度検出信号を出力
する。

【００４３】ここで、エアコンＥＣＵ１００は、上記の
温度設定器７２で設定された設定温度と内気温センサ７
３、外気温センサ７４および日射センサ７５等の環境条
件検出手段で検出した環境条件とから目標吹出温度ＴＡ
Ｏを算出し、この目標吹出温度ＴＡＯと上記のエバ後温
度センサ７６で検出したエバ後温度および後記する冷却
水温センサ８０で検出した冷却水温とから目標ダンパ開
度ＳＷを算出する。そして、その目標ダンパ開度ＳＷに
基づいてウォータバルブ１６およびエアミックスダンパ
３１のサーボモータ３２を作動させることにより、車室
内へ吹き出す空気の吹出温度を制御する。なお、環境条
件検出手段として内気温センサ７３、外気温センサ７
４、日射センサ７５、エバ後温度センサ７６、後記する
冷却水温センサ８０の他に、ダクト２１のいずれかの吹
出口に車室内に吹き出す空気の吹出温度を検出する吹出
温度センサ（吹出温度検出手段）等を追加しても良い。

【００４４】次に、エンジンＥＣＵ２００を図１および
図５に基づいて簡単に説明する。エンジンＥＣＵ２００
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ＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭを内蔵したマイクロコンピュータである。

【００４５】このエンジンＥＣＵ２００は、冷却水温セ
ンサ８０、エンジン回転速度センサ８１、車速センサ８
２、スロットル開度センサ８３およびエアコンＥＣＵ１
００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６参照）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ＥＣＵ１０
０の処理に必要な信号をエアコンＥＣＵ１００に送る。

【００４６】冷却水温センサ８０は、本発明の物理量検
出手段であって、例えばサーミスタが使用され、冷却水
回路３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より流出した冷却水温、エンジ
ン出口温度）を検出する冷却水温検出手段であって、エ
ンジンＥＣＵ２００に冷却水温検出信号を出力する。な
お、冷却水温センサ８０は、エアコンＥＣＵ１００に冷
却水温検出信号を直接出力するようにしても良い。

【００４７】エンジン回転速度センサ８１は、エンジン
Ｅの出力軸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ＥＣＵ２００
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ＥＣＵ２００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ＥＣＵ２００に出力する。

【００４８】次に、エンジンＥＣＵ２００のビスカスヒ
ータ制御を図１、図５および図６に基づいて簡単に説明
する。ここで、図６はエンジン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。

【００４９】先ず、冷却水温センサ８０で検出した冷却
水温信号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（冷却水温検出手段、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：ステ
ップＳ１）。次に、ビスカスクラッチ７の電磁コイル４
１をＯＮすることを許可するか許可しないかを判定する
（許可判定手段：ステップＳ２）。このステップＳ２の
判定結果が許可しないの場合には、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
号および冷却水温センサ８０で検出した冷却水温信号を
エアコンＥＣＵ１００に送信する（不許可信号送信手
段：ステップＳ３）。なお、ステップ３の処理は無くて
も良い。次に、ステップＳ１の処理に移行する。

【００５０】また、ステップＳ２の判定結果が許可する
の場合には、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および冷却水温センサ８
０で検出した冷却水温信号をエアコンＥＣＵ１００に送
信する（許可信号送信手段：ステップＳ４）。次に、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Ｓ５）。次
に、ステップＳ１の処理に移行する。

【００５１】次に、本実施形態のエアコンＥＣＵ１００
のビスカスヒータ制御を図１ないし図９に基づいて簡単
に説明する。ここで、図７はエアコンＥＣＵ１００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。

【００５２】先ず、エンジンＥＣＵ２００との通信（送
信および受信）を行う（ステップＳ１１）。次に、冷却
水温センサ８０より入力した冷却水温信号等の各種セン
サ信号、ビスカススイッチ７０等のスイッチ信号などの
入力信号、およびエンジンＥＣＵ２００からの通信信号
を読み込む（物理量検出手段、冷却水温検出手段：ステ
ップＳ１２）。

【００５３】次に、ビスカスクラッチ７の電磁コイル４
１をＯＮすることを許可する許可信号を受信しているか
否かを判定する（許可信号判定手段：ステップＳ１
３）。この判定結果がＮＯの場合には、粘性流体の異常
加熱を防止してビスカスヒータ９を保護したり、エンジ
ンＥの負荷を低減したりする等のため、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の作動（ロータ５３の回転）を停
止させる（ステップＳ１４）。次に、ステップＳ１１の
処理に移行する。

【００５４】また、ステップＳ１３の判定結果がＹＥＳ
の場合には、ビスカススイッチ７０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を判定する
（ビスカススイッチ判定手段：ステップＳ１５）。この
判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１４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。

【００５５】また、ステップＳ１５の判定結果がＹＥＳ
の場合には、冷却水温センサ８０で検出した冷却水温が
許容範囲の上限値（例えば８５℃〜１００℃）より上昇
しているか否かを判定する（故障判定手段、センサ故障
判定手段：ステップＳ１６）。この判定結果がＹＥＳの
場合には、図８に示した２本の検出線８４ａ、８４
ｂ、、あるいは２本の通信線８５ａ、８５ｂがショート
（故障）していると判定する。そして、ステップＳ１４
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。

【００５６】また、ステップＳ１６の判定結果がＮＯの
場合には、冷却水温センサ８０で検出した冷却水温が許
容範囲の下限値（例えば−２０℃〜−３０℃）より低下
しているか否かを判定する（故障判定手段、センサ故障
判定手段：ステップＳ１７）。この判定結果がＹＥＳの
場合には、図８に示した２本の検出線８４ａ、８４ｂの
いずれか、あるいは２本の通信線８５ａ、８５ｂのいず
れかがオープン（故障）していると判定する。そして、
ステップＳ１４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。

【００５７】ここで、本実施形態の故障判定手段（エラ
ー判定手段）について簡単に説明する。本実施形態の故
障判定回路は、温度に応じて電気抵抗値が大きくなるサ
ーミスタにより構成される冷却水温センサ８０とエンジ
ンＥＣＵ２００とが直接２本の検出線８４ａ、８４ｂを
介して電気的に接続され、エンジンＥＣＵ２００とエア
コンＥＣＵ１００とが直接２本の通信線８５ａ、８５ｂ
を介して電気的に接続されている。

【００５８】本実施形態の場合、２本の検出線８４ａ、
８４ｂのいずれかがオープン（断線）したときにはエン
ジンＥＣＵ２００に入力される電気抵抗値が無限大
（∞）となり、２本の検出線８４ａ、８４ｂがショート
（短絡）したときにはエンジンＥＣＵ２００に入力され
る電気抵抗値が０となる。

【００５９】さらに、２本の通信線８５ａ、８５ｂのい
ずれかがオープン（断線）したとき、２本の通信線８５
ａ、８５ｂがショート（短絡）したとき、あるいは２本
の通信線８５ａ、８５ｂにノイズが生じたときには、エ
アコンＥＣＵ１００の受信信号が通常の信号と異なる信
号となる。したがって、エアコンＥＣＵ１００の受信信
号（例えば電流値または電圧値）の許容範囲を設けてこ
の許容範囲外の受信信号を受けたときには冷却水温セン
サ８０、２本の通信線８５ａ、８５ｂに故障が生じてい
ると判定できる。

【００６０】また、ステップＳ１７の判定結果がＮＯの
場合には、冷却水温センサ８０より入力した冷却水温信
号等の各種センサ信号やエンジンＥＣＵ２００からの通
信信号にエラーがあるか否かを判定する。すなわち、冷
却水温センサ８０等の各種センサまたはエンジンＥＣＵ
２００が故障しているか否かを判定する（エラー判定手
段、故障判定手段：ステップＳ１８）。ここで、故障判
定手段（エラー判定手段）としてはチェックサム、ＣＲ
Ｃまたは巡回符号誤り検出による検出法がある。この
ステップＳ１８の判定結果がＹＥＳの場合には、ステッ
プＳ１４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。

【００６１】また、ステップＳ１８の判定結果がＮＯの
場合には、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８０で
検出した冷却水温が設定冷却水温（設定値）以下の低温
であるか否かを判定する（物理量判定手段、冷却水温判
定手段：ステップＳ１９）。このステップＳ１９の判定
結果がＮＯの場合には、ステップＳ１４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。

【００６２】具体的には、設定冷却水温（設定値）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。ま
た、本実施形態では、冷却水温の許容範囲の上限値とし
て設定冷却水温（例えば８０℃）を用い、許容範囲の下
限値として例えば−２０℃を用いている。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。また、冷却水温の許容範囲の上限値と
設定値とを同一の温度に一致させた場合には、上記のス
テップＳ１９の判定を廃止しても良い。

【００６３】また、ステップＳ１９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９を作動させる（ビスカスヒ
ータ駆動手段：ステップＳ２０）。次に、ステップＳ１
１の処理に移行する。

【００６４】〔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。

【００６５】エンジンＥが始動することにより出力軸１
１が回転し、ベルト伝動機構５の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が、少な
くとも冷却水温センサ８０または２本の通信線８５ａ、
８５ｂの故障時にはビスカスクラッチ７の電磁コイル４
１がオフされる。すなわち、電磁コイル４１がオフされ
るので、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。

【００６６】これにより、シャフト８およびロータ５３
が回転しないので、発熱室５０内の粘性流体に剪断力が
作用せず、粘性流体が発熱しない。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を通っても、加熱
されることなく、ヒータコア１５に供給される。このた
め、小さい暖房能力で車室内の暖房が開始される。

【００６７】また、ビスカススイッチ７０が投入され、
冷却水温センサ８０で検出した冷却水温が設定冷却水温
（設定値）よりも低温で許容範囲内にあり、且つエンジ
ンＥＣＵ２００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。

【００６８】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。

【００６９】なお、ビスカスヒータ９の発熱能力は発熱
室５０内に封入された粘性流体の粘性係数により予め任
意に設定することができる。すなわち、粘性係数の高い
粘性流体程、ロータ５３の回転により作用する剪断力が
大きくなるため、ビスカスヒータ９の発熱能力が高くな
り、エンジンＥの負荷および燃料消費率が大きくなる。
一方、粘性係数の低い粘性流体程、ロータ５３の回転に
より作用する剪断力が小さくなるため、ビスカスヒータ
９の発熱能力が低くなり、エンジンＥの負荷および燃料
消費率が小さくなる。

【００７０】〔第１実施形態の効果〕以上のように、本
実施形態では、ビスカスヒータ９を作動させることによ
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３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】また、本実施形態では、冷却水温センサ８
０で検出した冷却水温が設定冷却水温以下であっても、
冷却水温の許容範囲の下限値を下回っている場合、ある
いは冷却水温センサ８０の故障または２本の通信線８５
ａ、８５ｂの故障の場合には、ビスカスクラッチ７の電
磁コイル４１がオフされるので、ロータ５３にエンジン
Ｅの回転動力が伝達されない。したがって、発熱室５０
内の粘性流体として高粘性シリコンオイルを使用してい
る場合でも、ロータ５３から粘性流体に剪断力が作用し
ないので、粘性流体が例えば２５０℃以上に異常加熱す
ることはない。これにより、粘性流体の機械的劣化およ
び熱劣化が発生しないので、粘性流体の粘性および発熱
効率が低下することはない。このため、冷却水温センサ
８０の故障または２本の通信線８５ａ、８５ｂの故障を
直した後に、車室内の暖房が必要な時に充分な暖房能力
を得ることができる。

【００７２】そして、本実施形態の車両用空気調和装置
１は、エアコンＥＣＵ１００がエンジンＥＣＵ２００か
ら許可信号を受信していない時には、ビスカスクラッチ
７の電磁コイル４１をオフすることにより、車両の走行
性および運転性（ドライバビリティ）を向上することが
できる。また、エンジンＥの負荷およびベルト伝動機構
５の負荷を軽減することができるので、エンジンＥの燃
料消費率が良好となり燃料経済性が向上する。

【００７３】〔第２実施形態〕図１０および図１１は本
発明の第２実施形態を示したもので、図１０は車両用空
気調和装置の電子回路を示した図である。

【００７４】本実施形態の冷却水温センサ７７の故障判
定回路は、図１１に示したように、温度に応じて電気抵
抗値が大きくなるサーミスタにより構成される冷却水温
センサ７７とエアコンＥＣＵ１００とが直接２本の検出
線８６ａ、８６ｂを介して電気的に接続されている。こ
の場合、２本の検出線８６ａ、８６ｂのいずれかがオー
プン（断線）したときにはエアコンＥＣＵ１００に入力
される電気抵抗値が無限大（∞）となり、２本の検出線
８６ａ、８６ｂがショート（短絡）したときにはエアコ
ンＥＣＵ１００に入力される電気抵抗値が０となる。

【００７５】なお、電気抵抗値が無限大のときの冷却水
温は−５０℃で、電気抵抗値が０のときの冷却水温は２
００℃に相当する。したがって、エアコンＥＣＵ１００
に入力される冷却水温（電気抵抗値）が許容範囲の上限
値（例えば８５℃〜１００℃）を越えたら冷却水温セン
サ７７がショート（故障）していると判定できる。ま
た、冷却水温（電気抵抗値）が許容範囲の下限値（例え
ば−２０℃〜−３０℃）より低下したら冷却水温センサ
７７がオープン（故障）していると判定できる。これに
より、第１実施形態と同様な効果を備える。

【００７６】〔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子回路
を示した図である。

【００７７】本実施形態では、ビスカスヒータ９のシャ
フト８およびロータ５３を回転駆動する駆動源としての
エンジンＥ（ベルト伝動機構５）の代わりに、電動モー
タ（以下ビスカスモータと呼ぶ）Ｍを利用している。そ
して、ビスカスヒータ９のオン、オフを司るセンサ、す
なわち、冷却水温センサ８０やエンジンＥＣＵ２００等
が故障している場合に、ビスカスモータＭをオフするこ
とにより、ビスカスヒータ９のシャフト８およびロータ
５３が駆動されない。これにより、発熱室５０内の粘性
流体が異常加熱することを防止することによって、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の出力軸１１にベルト伝動機構５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の出力軸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９のシャフト
８を駆動しても良い。また、エンジンＥの出力軸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伝動機構（動力
伝達手段）を連結しても良い。なお、クラッチ手段とし
て、油圧式多板式クラッチなど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、ビスカスクラッチ７
とエアコンクラッチ２７とをベルト伝動機構５のＶベル
ト６に共掛けしたが、ウォータポンプ１４、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、また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
とをベルト伝動機構５のＶベルト６に共掛けしても良
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、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。また、内燃機関として暖房用熱源
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
などのその他の駆動源によりビスカスヒータ９のロータ
５３を回転駆動しても良い。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、発熱室５０内の粘性
流体の油温に関連する物理量を検出する物理量検出手段
としてエンジンＥの出口側の冷却水温を検出して冷却水
温信号を出力する冷却水温センサ７７、８０を利用した
が、発熱室５０内の粘性流体の油温を直接検出して油温
信号を出力する油温センサ、あるいはヒータコア１５よ
り吹き出す空気の吹出温度を検出して吹出温度信号を出
力する吹出温度センサ等を利用しても良い。

【００８２】上記各実施形態では、内燃機関を冷却した
冷却水の温度を検出する冷却水温検出手段としてエンジ
ンＥの出口側の冷却水温を検出する冷却水温センサ７
７、８０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を
用いても良い。また、ビスカスヒータ９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
温センサを用いても良い。

【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】エンジンとベルト伝動機構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】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７】エアコン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８】冷却水温センサおよび通信線の故障判定回路を
示したブロック図である（第１実施形態）。

【図９】エアコン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子回路を示したブロ
ック図である（第２実施形態）。

【図１１】冷却水温センサの故障判定回路を示したブロ
ック図である（第２実施形態）。

【図１２】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３実施形態）。

【符号の説明】

Ｅエンジン（内燃機関）Ｍビスカスモータ（駆動源）１車両用空気調和装置（車両用暖房装置）２エアコン３冷却水回路４剪断発熱装置５ベルト伝動機構（動力伝達手段）６Ｖ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シャフト９ビスカスヒータ（剪断発熱器）１１出力軸１５ヒータコア（暖房用熱交換器）５０発熱室５３ロータ７７冷却水温センサ（物理量検出手段、冷却水温検出
手段）８０冷却水温センサ（物理量検出手段、冷却水温検出
手段）１００エアコンＥＣＵ（暖房制御装置、物理量検出手
段、故障判定手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）水冷式の内燃機関を冷却した冷却水
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）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、前記発熱室内の粘性流体の発生熱により前記内燃機
関から前記暖房用熱交換器へ供給される冷却水を加熱す
る剪断発熱器と、（ｃ）前記駆動源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）前記発熱室内の粘性流体の温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
に前記駆動源の回転動力を前記ロータへ伝達するように
前記クラッチ手段を制御する暖房制御装置とを備えた車
両用暖房装置であって、前記暖房制御装置は、前記物理量検出手段が故障してい
るか否かを判定する故障判定手段を有し、この故障判定
手段で前記物理量検出手段が故障していると判定した時
には前記駆動源から前記ロータへの回転動力の伝達を遮
断するように前記クラッチ手段を制御することを特徴と
する車両用暖房装置。
【請求項２】（ａ）水冷式の内燃機関を冷却した冷却水
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）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、前記発熱室内の粘性流体の発生熱により前記内燃機
関から前記暖房用熱交換器へ供給される冷却水を加熱す
る剪断発熱器と、（ｃ）前記発熱室内の粘性流体の温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
に前記ロータを回転させるように前記駆動源を制御する
暖房制御装置とを備えた車両用暖房装置であって、前記暖房制御装置は、前記物理量検出手段が故障してい
るか否かを判定する故障判定手段を有し、この故障判定
手段で前記物理量検出手段が故障していると判定した時
には前記ロータの回転を停止させるように前記駆動源を
制御することを特徴とする車両用暖房装置。
【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、前記故障判定手段は、前記物理量検出手段で検出した物
理量が許容範囲の下限値以下の時に前記物理量検出手段
が故障していると判定することを特徴とする車両用暖房
装置。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
の車両用暖房装置において、前記物理量検出手段は、前記内燃機関を冷却した冷却水
の温度を検出する冷却水温検出手段であることを特徴と
する車両用暖房装置。