JPH058633A

JPH058633A - 車両用空調装置

Info

Publication number: JPH058633A
Application number: JP16180191A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Suzuki; 鈴木　　茂; Kunifumi Gotou; 邦文後藤; Shigeki Kanzaki; 繁樹神崎
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1991-07-02
Filing date: 1991-07-02
Publication date: 1993-01-19
Anticipated expiration: 2017-04-22
Also published as: JP3276009B2

Abstract

(57)【要約】【目的】優れた搭載性、軽量かつ低コストを実現しつ
つ、暖房及び冷房を可能とする。【構成】エンジン４に連動連結された入力軸２２と、こ
の入力軸２２に粘性流体継手２を介して接離可能に整合
された駆動軸２６を包含する冷媒圧縮機３と、駆動軸２
６の回転を選択的に拘止する拘止手段４３と、拘止され
た駆動軸２６と入力軸２２との相対回転運動に基づき、
粘性流体継手２に発生した熱エネルギにより機能する熱
交換機構７とを備えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用空調装置に関
し、詳しくは冷媒圧縮機と粘性流体継手とを一体的に用
いた冷房及び暖房可能な車両用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的な車両用冷房装置は、エン
ジンの駆動力が電磁クラッチを介して伝達されるベーン
型、回転斜板型、スクロール型圧縮機等の種々の型式の
冷媒圧縮機を冷凍回路に接続したものである。冷媒圧縮
機は、電磁クラッチのＯＮ時に駆動軸が駆動され、これ
によりボアの容積変化を通じて冷媒ガスの圧縮仕事を行
なう。この冷媒圧縮機から吐出された高温・高圧の圧縮
冷媒は、コンデンサで液化され、膨張弁で膨張させるこ
とにより低温・低圧の霧状とされ、そして、エバポレー
タで潜熱により周囲の空気を冷却することにより車室内
の冷房に供され、しかる後に再び冷媒圧縮機に吸入され
る。

【０００３】また、従来の車両用暖房装置として、粘性
流体継手をエンジンの冷却回路に接続したものも知られ
ている（特開平３−５７８７７号公報）。この車両用暖
房装置における粘性流体継手は、ハウジングと、このハ
ウジング内に支承されエンジンの駆動力が電磁クラッチ
を介して伝達される入力軸と、ハウジング内で入力軸に
固定されラビリンス溝が形成されたロータと、ハウジン
グに固着されロータのラビリンス溝と所定間隙を有して
嵌合するラビリンス溝が形成されたカバーとを有し、ロ
ータとカバーとの間にはシリコンオイル等の粘性流体が
封入され、カバーとハウジングとの間に封入された循環
水をエンジンの冷却装置に循環させるものである。この
粘性流体継手では、入力軸の回転によりロータが回転す
れば、ハウジングに固定されたカバーとの間に封入され
た粘性流体がロータとカバーとの相対回転のせん断によ
り発熱するため、この熱がカバーとハウジングとの間に
封入された循環水に伝達され、加熱された循環水がヒー
タにより車室内への暖房に供される。ヒータを経た循環
水は、ラジエータからの帰還循環水とともにエンジンの
冷却に供され、エンジンから再びラジエータ及びヒータ
に循環される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の一
般的な車両用冷房装置及び暖房装置を用いて車室内の冷
房又は暖房を行わんとすれば、冷媒圧縮機と粘性流体継
手とがそれぞれ別個の電磁クラッチを有してそれぞれベ
ルト等により接続される必要性から、限られた広さのエ
ンジンルーム内での取り付けスペースが広くなり、搭載
性に不具合がある。そして、この場合、冷媒圧縮機と粘
性流体継手とがそれぞれ別個の電磁クラッチを要するこ
とから、重量増加、コストアップの問題も生じる。

【０００５】本発明は、優れた搭載性、軽量かつ低コス
トを実現しつつ、暖房及び冷房を可能とすることを解決
すべき課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用空調装置
は、上記課題を解決するため、冷媒圧縮機、凝縮器、膨
張弁及び蒸発器からなる冷凍回路を有する車両用空調装
置であって、エンジンに連動連結された入力軸と、該入
力軸と上記冷媒圧縮機の駆動軸とを粘性流体を介して結
合する粘性流体継手と、該駆動軸の回転を選択的に拘止
する拘止手段と、拘止された該駆動軸と上記入力軸との
相対回転運動に基づき、該粘性流体継手に発生した熱エ
ネルギにより機能する熱交換機構とを備えてなる新規な
構成を採用している。

【０００７】エンジンと入力軸との間には、電磁クラッ
チを装備することができる。熱交換機構には、温度検出
手段を装備することができる。

【０００８】

【作用】本発明の車両用空調装置では、冷媒圧縮機の駆
動軸が解放状態であれば、エンジンにより入力軸が回転
されることにより、入力軸の回転が粘性流体継手内の粘
性流体の粘性により駆動軸にトルク伝達され、駆動軸も
回転する。このため、冷媒圧縮機は圧縮仕事を行って圧
縮冷媒を冷凍回路に循環させ、車室の冷房が行われる。
このとき、粘性流体継手は、入力軸と駆動軸とに相対回
転がほとんど生じないため、粘性流体が熱エネルギを生
じずに熱交換機構との間で熱交換を行わず、車室の暖房
は行われない。

【０００９】また、冷媒圧縮機の駆動軸が拘止状態であ
れば、エンジンにより入力軸が回転されても入力軸の回
転が駆動軸には伝達されない。このため、粘性流体継手
は、入力軸と駆動軸とに相対回転を生じ、粘性流体のせ
ん断により熱エネルギが発生する。そしてこの発生熱を
利用して熱交換機構との間で熱交換を行ない、車室の暖
房が行われる。このとき、駆動軸は回転しないため、冷
媒圧縮機は圧縮仕事を行わず、圧縮冷媒を冷凍回路に循
環させないので、車室の冷房は行われない。

【００１０】こうして、この車両用空調装置では、少な
くとも一つの電磁クラッチを省略しても、駆動軸の拘止
と解放との選択により、冷媒圧縮機と熱交換機構とが選
択的に稼働され、車室内の冷房又は暖房を行なうことが
できる。このため、限られた広さのエンジンルーム内で
の取り付けスペースを狭くすることができる。入力軸を
エンジンに直結した場合には、駆動軸の拘止又は解放に
より、エンジンが回転している間中、暖房又は冷房を行
なうこととなる。本発明の車両用空調装置において、エ
ンジンと入力軸との間に電磁クラッチを装備した場合に
は、エンジンが回転している間であっても、冷房及び暖
房のＯＮ・ＯＦＦを行なうことができる。例えば、車両
の運転中、冷房も暖房も所望しない場合には、電磁クラ
ッチをＯＦＦする。車両の運転中、冷房を所望する場合
には、電磁クラッチをＯＮし、かつ駆動軸を解放とす
る。車両の運転中、暖房を所望する場合には、電磁クラ
ッチをＯＮし、かつ駆動軸を拘止する。

【００１１】また、本発明の車両用空調装置では、冷媒
圧縮機起動時等に入力軸に生じる負荷変動が粘性流体継
手の粘性流体により吸収されてエンジンのトルク変動が
緩和され、同時に電磁クラッチや冷媒圧縮機にも過酷な
影響を及ぼさない。本発明の車両用空調装置において、
熱交換機構に温度検出手段を装備した場合には、粘性流
体継手により粘性流体の熱エネルギ発生中であることが
検知できる。このため、例えば、駆動軸の解放中、万一
冷媒圧縮機が焼付きによりロックしたような場合、温度
検出手段による粘性流体の熱エネルギ発生の検知によ
り、車両用空調装置の異常を知ることができ、例えば電
磁クラッチのＯＦＦを行なう等の操作を行わしめること
ができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図面を参
照しつつ説明する。この車両用空調装置では、図１に示
すように、電磁クラッチ１と、この電磁クラッチ１と一
体的に設けられた粘性流体継手２と、この粘性流体継手
２と一体的に設けられた斜板式圧縮機３とを包含してな
るものである。

【００１３】電磁クラッチ１では、エンジン４（図２参
照）のロータ４ａとベルト（図示せず）により連結され
たクラッチロータ２０がフロントハウジング２１から延
びるボス部２１ａの外周に軸受２１ｂを介して支承され
ており、ボス部２１ａの内周には軸受２１ｃを介して入
力軸２２が支承されている。また、同ボス部２１ａの外
周にはソレノイド２４が固着されており、ソレノイド２
４はＣＰＵ５（図２参照）からの制御信号により励磁可
能になされている。入力軸２２には円板状のアーマチュ
ア２３が設けられ、このアーマチュア２３がソレノイド
２４の励磁によりロータ２０に吸着することにより、入
力軸２２が駆動可能になされている。

【００１４】粘性流体継手２では、フロントハウジング
２１内において、同ボス部２１ａの内周に設けられた軸
封装置２１ｄより奥位置の入力軸２２の後端に一方のカ
バー２５が固着され、入力軸２２と互いに端部が対面す
る駆動軸２６の前端やや後方に軸封装置２６ａを介して
他方のカバー２７が固着され、両カバー２５、２７がボ
ルトにより固着されている。各カバー２５、２７には互
いに対向して軸方向に延びるラビリンス溝２５ａ、２７
ａが形成されている。各カバー２５、２７の内部に位置
する駆動軸２６の前端にはロータ２８が固着されてお
り、ロータ２８にも互いに離れる軸方向に延びるラビリ
ンス溝２８ａが形成されており、ラビリンス溝２８ａと
各カバー２５、２７のラビリンス溝２５ａ、２７ａとは
所定間隙を有して嵌合されている。ロータ２８とカバー
２５、２７との間には粘性流体としてのシリコンオイル
が封入されている。

【００１５】フロントハウジング２１内には各カバー２
５、２７により熱交換機構としての熱交換室Ａが区画形
成されるとともに、該フロントハウジング２１には導入
口２１ｅと導出口２１ｆとが形成されており、導入口２
１ｅは、図２に示すように、開閉弁６を介してエンジン
４のウォータジャケットと連通する冷却管路と接続さ
れ、導出口２１ｆは車室内に設けられた熱交換機構とし
てのヒータ７と連通する冷却管路と接続されている。開
閉弁６はＣＰＵ５からの制御信号により開閉可能になさ
れている。さらに、フロントハウジング２１には温度検
出手段としての温度センサ４５が装備されており、温度
センサ４５は図２に示すＣＰＵ５に接続されている。な
お、エンジン４のウォータジャケットは他の冷却管路に
よりラジエータ８にも接続されており、ラジエータ８は
冷却ファン９により冷却可能になされている。

【００１６】斜板式圧縮機３では、図１に示すように、
フロントハウジング２１にセンターハウジング３４が固
着され、センターハウジング３４の後端には弁板３２を
介して一対のシリンダブロック２９、３０が対設されて
いる。シリンダブロック２９、３０は結合部分に斜板室
３１を形成し、その後端には弁板３３を介してリアハウ
ジング３５が閉塞されている。センターハウジング３４
及びリアハウジング３５には、共に内周側に吸入室３６
が形成され、共に外周側に吐出室３７が形成されてい
る。斜板室３１は、図２に示すように、車室内に設けら
れたエバポレータ１０と連通する冷媒管路と接続されて
いる。また、フロント側の吐出室３７とリア側の吐出室
３７とは図示しない吐出通路により連通されており、リ
ア側の吐出室３７は、コンデンサ１１と連通する冷媒管
路と接続されている。なお、コンデンサ１１は冷却ファ
ン１２により冷却可能になされ、冷媒管路により膨張弁
１４を経て再びエバポレータ１０に接続されている。

【００１７】各シリンダブロック２９、３０の共通中心
軸孔にはラジアル軸受２６ｂ、２６ｃを介して駆動軸２
６が挿嵌されており、この駆動軸２６は弁板３２を貫通
して軸封装置２６ｄを介してセンターハウジング３４に
支承されている。駆動軸２６の後端には切欠け４１が形
成されており、この切欠け４１には、リアハウジング３
５内に設けられたソレノイド４２の励磁により延出する
拘止手段としてのストッパ４３がバネ４３ａの付勢力に
抗して係合可能になされている。また、駆動軸２６には
斜板室３１内を回転可能に斜板３８が固着されており、
この斜板３８はスラスト軸受２９ａ、３０ａを介して各
シリンダブロック２９、３０に支承されている。また、
各シリンダブロック２９、３０には駆動軸２６周りに平
行状に配列した前後複数対のボア３９が形成され、各ボ
ア３９には斜板３８に一対のシュー４０を介して係留さ
れた両頭形のピストン４１が直動自在に嵌入されてい
る。

【００１８】各弁板３２、３３には、各ボア３９との間
に吸入弁（図示せず）を介して吸入室３６と連通する吸
入ポートが形成されているとともに、各ボア３９との間
にリテーナ（図示せず）に開度を制限された吐出弁（図
示せず）を介して吐出室３７と連通する吐出ポートが形
成されている。そして、各シリンダブロック２９、３０
には、斜板室３１とフロント及びリアハウジング３４、
３５のそれぞれの吸入室３６とを連通する複数本の吸入
通路４４が形成されている。

【００１９】ヒータ７とエバポレータ１０とは、ファン
１３により送風可能になされている。この車両用空調装
置では、車両の運転中、乗員の「冷房所望」の操作によ
り、ＣＰＵ５が開閉弁６を閉じ、ファン１３を回転さ
せ、かつ電磁クラッチ１のソレノイド２４を励磁し、斜
板式圧縮機３のソレノイド４２の励磁を解く。これによ
り、ストッパ４３がバネ４３ａの付勢力により収納され
て駆動軸２６の切欠けとの係合が解除されるため、駆動
軸２６が解放状態となる。これにより、エンジン４から
ロータ２０、アーマチュア２３を介して入力軸２２が回
転される。このため、入力軸２２とともに粘性流体継手
２のカバー２５、２７が回転し、ラビリンス溝２５ａ、
２７ａとラビリンス溝２８ａとの間のシリコンオイルの
粘性により、ロータ２８が回転する。このため、駆動軸
２６にトルク伝達され、駆動軸２６も回転する。

【００２０】よって、斜板式圧縮機３では、エバポレー
タ１０より帰還冷媒が斜板室３１に導入され、斜板室３
１内の帰還冷媒は各吸入通路４４を介して前後の吸入室
３６に導かれる。そして、駆動軸２６の回転により斜板
３８を介して各ピストン４１が各ボア３９内を直動する
ため、各吸入室３６内の帰還冷媒はそれぞれ弁板３２、
３３の吸入ポートを介して容積拡大途上の各ボア３９内
に吸入される。この後、容積縮小途上の各ボア３９から
圧縮冷媒がそれぞれ弁板３２、３３の吐出ポートを介し
て前後の吐出室３７に吐出される。そして、フロント側
の吐出室３７内の圧縮冷媒は吐出通路を経てリア側の吐
出室３７に集められ、圧縮冷媒はコンデンサ１１に吐出
され、エバポレータ１０に循環される。このとき、ファ
ン１３は回転しており、エバポレータ１０で潜熱により
周囲の空気を冷却することにより車室内の冷房が行われ
る。

【００２１】かかる間、粘性流体継手２では、ラビリン
ス溝２５ａ、２７ａとラビリンス溝２８ａとの間のシリ
コンオイルの粘性により、入力軸２２と駆動軸２６とに
相対回転がほとんど生じないため、つまりカバー２５、
２７とロータ２８とがほとんど同期して回転するため、
シリコンオイルが発熱せずにカバー２５、２７とフロン
トハウジング２１との間の循環水との間で熱交換を行わ
ない。このため、車室の暖房は行われない。なお、この
とき、エンジン４はラジエータ８を介した循環水により
冷却される。

【００２２】また、車両の運転中、乗員の「暖房所望」
の操作により、ＣＰＵ５が開閉弁６を開け、ファン１３
を回転させ、かつ電磁クラッチ１のソレノイド２４を励
磁し、斜板式圧縮機３のソレノイド４２を励磁する。こ
れにより、ストッパ４３がバネ４３ａの付勢力に抗して
延出し、駆動軸２６の切欠けと係合するため、駆動軸２
６が拘止状態となる。これにより、エンジン４からロー
タ２０等を介して入力軸２２は回転されるが、駆動軸２
６は回転不能とされる。このため、粘性流体継手２で
は、入力軸２２と駆動軸２６とに相対回転を生じ、ラビ
リンス溝２５ａ、２７ａとラビリンス溝２８ａとの間の
シリコンオイルがせん断により発熱する。このため、熱
交換室Ａ内の循環水との間で熱交換を行い、加熱された
循環水をヒータ７に導出する。このとき、ファン１３は
回転しているため、ヒータ７により車室の暖房が行われ
る。なお、このときも、エンジン４はラジエータ８を介
した循環水により冷却される。

【００２３】かかる間、駆動軸２６は回転しないため、
冷媒圧縮機３は圧縮仕事を行わず、圧縮冷媒をコンデン
サ１１に循環させないので、車室の冷房は行われない。
さらに、車両の運転中、乗員の「冷房・暖房所望」の操
作をしなければ、ＣＰＵ５が開閉弁６を閉じ、ファン１
３の回転を停止させ、かつ電磁クラッチ１のソレノイド
２４の励磁を解き、斜板式圧縮機３のソレノイド４２の
励磁を解く。これにより、エンジン４からは駆動力が入
力軸２２に伝達されない。このため、車室の冷房も暖房
も行われない。なお、このときも、エンジン４はラジエ
ータ８を介した循環水により冷却される。

【００２４】こうして、この車両用空調装置では、一つ
の電磁クラッチを省略しても、駆動軸２６の拘止と開放
との切り替えにより、冷媒圧縮機３と熱交換機構とが選
択的に稼働され、車室内の冷房又は暖房を行なうことが
できる。このため、限られた広さのエンジンルーム内で
の取り付けスペースの狭小化を実現することができる。

【００２５】また、この車両用空調装置では、乗員の
「冷房所望」又は「暖房所望」の操作により、電磁クラ
ッチ１がＯＮ状態でエンジン４を起動させた場合、また
冷媒圧縮機３が長時間使用されない状態から再び駆動軸
２６の解放により使用されるときにボア３９内で液圧縮
を生じた場合、エンジン４の起動負荷が粘性流体継手２
のシリコンオイルにより吸収緩和される。このため、エ
ンジン４の起動に無理がなく、車両の優れた運転フィー
リングを実現することができるとともに、電磁クラッチ
１及び冷媒圧縮機３を酷使しない。

【００２６】さらに、この車両用空調装置では、乗員の
「冷房所望」の操作又は「冷房・暖房所望」の不操作に
より、駆動軸２６を解放状態としている場合、例えば、
万一冷媒圧縮機３が焼付きによりロックしても、温度セ
ンサ４５によるシリコンオイルの発熱の検知により、車
両用空調装置の異常を知ることができる。これにより、
乗員は例えば電磁クラッチ１のＯＦＦを行なうことがで
きる。

【００２７】なお、上記実施例では、熱交換機構として
エンジンの冷却をも行なう構成としたが、車室の暖房の
みを行なう構成としてもよく、また、圧縮機はとくに斜
板式に限定されない。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の車両用空
調装置では、冷媒圧縮機と粘性流体継手とを一体的に用
いているため、少なくとも一つの電磁クラッチを省略し
ても、暖房及び冷房を可能とすることができる。したが
って、この車両用空調装置では、優れた車室内環境の創
造とともに、限られた広さのエンジンルーム内での取り
付けスペースの狭小化により、優れた搭載性を得ること
ができ、同時に軽量かつ低コストを実現することができ
る。

【００２９】また、この車両用空調装置において、エン
ジンと入力軸との間に電磁クラッチを装備した場合に
は、エンジンが回転している間であっても、冷房及び暖
房のＯＮ・ＯＦＦを行なうことができる。さらに、この
車両用空調装置では、エンジンの起動負荷の緩和から、
車両の優れた運転フィーリングを実現することができる
とともに、電磁クラッチ及び冷媒圧縮機の延命化を図る
ことができる。

【００３０】加えて、この車両用空調装置において、熱
交換機構に温度検出手段を装備した場合には、粘性流体
の発熱中であることが検知できるため、万一の車両用空
調装置の異常を知ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の車両用空調装置における電磁クラッ
チ、粘性流体継手及び冷媒圧縮機の一体的な縦断面図で
ある。

【図２】実施例の車両用空調装置の平面図である。

【符号の説明】

４…エンジン２２…入力軸２
…粘性流体継手２６…駆動軸３…冷媒圧縮機４３…ストッパ（拘止手段）７…ヒータ８…ラジエータ１１…コンデンサ１
０…エバポレータ１４…膨張弁６…開閉弁１
…電磁クラッチ４５…温度センサ（温度検出手段）Ａ…熱交換室

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器か
らなる冷凍回路を有する車両用空調装置であって、エン
ジンに連動連結された入力軸と、該入力軸と上記冷媒圧
縮機の駆動軸とを粘性流体を介して結合する粘性流体継
手と、該駆動軸の回転を選択的に拘止する拘止手段と、
拘止された該駆動軸と上記入力軸との相対回転運動に基
づき、該粘性流体継手に発生した熱エネルギにより機能
する熱交換機構とを備えてなる車両用空調装置。
【請求項２】前記エンジンと前記入力軸との間には電磁
クラッチが装備されていることを特徴とする請求項１記
載の車両用空調装置。
【請求項３】前記熱交換機構には温度検出手段が装備さ
れていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
車両用空調装置。