JPH0655928A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】暖房装置と冷房装置とを一体化して搭載性に優
れた車両用空調装置を提供する。 【構成】エンジンに連結された入力軸７に、ポンプ部Ｐ
とコンプレッサ部Ｑとが軸方向に隔壁板１により封止的
に隔てられて装着されている。ポンプ部Ｐには、吸入空
間及び吐出空間を連通する第１短絡通路が設けられてい
る。コンプレッサ部Ｑにも吸入室及び吐出室を連通する
第２短絡通路が設けられている。暖房運転時には、短絡
通路に設けられた制御弁の制御によりポンプ部Ｐの短絡
通路が閉鎖されるとともに、コンプレッサ部の短絡通路
が開放される。冷房運転時には制御弁の制御によりポン
プ部Ｐの短絡通路が開放されるとともに、コンプレッサ
部の短絡通路が閉鎖される。

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す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的な車両用暖房装置は、エン
ジンの冷却に供された高温の循環水をラジエータへ供給
して冷却するとともに、その一部をヒータにも供給し、
ヒータにおいて高温の循環水から空気への熱交換を図
り、車室内に温風を供給する構成のものである。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
再びエンジンの冷却に供される。

【０００３】しかし、この一般的な車両用暖房装置で
は、エンジンを冷却する循環水が高温にならなければ車
室内に温風を供給することができず、特に寒冷地等の比
較的低温環境下では、エンジンの始動から車室内の暖房
の実現までに長時間を要してしまう。そこで、エンジン
の始動により比較的迅速に車室内の暖房を実現可能とす
べく、粘性流体継手をエンジンの冷却回路に接続した車
両用暖房装置も開発されている（特開平２−２４６８２
３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多数かつ大面積の
壁からなる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たものである。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、粘性流体がロータとカバーとの相対回転の攪拌
及び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の暖房に供される。

【０００４】また、従来の一般的な車両用冷房装置に供
される圧縮機として、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、側板により挟着されて密
封空域を形成するシリンダと、シリンダ内で入力軸に固
定されたロータと、ロータに嵌装されてほぼ半径方向に
出没可能な複数のベーンとを有するベーン型圧縮機が知
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年におけ
るエンジンの高出力等に伴いエンジンルーム内が高密集
化し、エンジンルーム内に収容される種々の部品の搭載
性が問題とされている。このため、従来のように暖房装
置及び冷房装置をエンジンルーム内に別々に搭載しよう
とすると、スペース面で制約を受け、その取付けが困難
となる。

【０００６】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、暖房装置と冷房装置とを一体化して、エンジン
ルーム内の搭載性の向上に貢献する車両用空調装置を提
供することを解決すべき技術課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用空調装置
は、エンジンに連結された入力軸上に、ポンプ部とコン
プレッサ部とを隔壁板により軸方向に封止するよう配設
し、前記ポンプ部は、前記入力軸に取り付けられるとと
もに密封空間に収容された第１回転駆動体と、該密封空
間に封入された粘性流体と、該第１回転駆動体の回転に
基づき該粘性流体が吸入、吐出されるとともに絞りを介
して連通された吸入空間及び吐出空間と、該吸入空間及
び該吐出空間を連通する第１短絡通路と、該密封空間の
外域に設けられ該粘性流体の発生熱を循環水の温度上昇
に変換するウォータジャケットとを有し、前記コンプレ
ッサ部は、前記入力軸に取り付けられた第２回転駆動体
と、冷媒ガスを吸入、吐出する吸入室及び吐出室と、該
第２回転駆動体の回転に基づいて密封空域が容積変化す
ることにより形成され、該吸入室から該冷媒ガスを吸入
する吸入空域及び該冷媒ガスを圧縮して吐出室へ吐出す
る吐出空域と、該吸入室及び吐出室又は該吸入空域及び
吐出空域を連通する第２短絡通路とを有し、前記第１短
絡通路及び第２短絡通路には、各通路を択一的に開閉す
る制御弁が設けられていることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の車両用空調装置は、エンジンに連結さ
れた単一の入力軸にポンプ部とコンプレッサ部とがタン
デム式に装着されているので、従来のように暖房装置と
してのポンプと冷房装置としてのコンプレッサとを別々
に搭載することと比較して、車両搭載上有利となる。

【０００９】本発明の車両用空調装置では、暖房時に、
制御弁の制御により、ポンプ部の第１短絡通路が閉鎖さ
れるとともにコンプレッサ部の第２短絡通路が開放され
る。これによりポンプ部では、入力軸の回転に伴う第１
回転駆動体の回転に基づき粘性流体が吸入空間から吐出
空間へと強制移送され、吸入空間と吐出空間との間に圧
力差が生じる。高圧となった吐出空間内の粘性流体は絞
りを経て低圧の吸入空間へと還流される。この際の粘性
流体の発生熱がウォータジャケットによって循環水の水
温上昇に変換される。加熱された循環水はヒータにより
車室内の暖房に供される。またコンプレッサ部では、第
２短絡通路の開放により、吸入室と吐出室とが又は吸入
空域と吐出空域とが短絡しているので、入力軸の回転に
伴う第２回転駆動体の回転に基づいて冷媒ガスが圧縮、
吐出されることがなく、コンプレッサとしての機能を果
たさない。

【００１０】一方、冷房時には、制御弁の制御により、
ポンプ部の第１短絡通路が開放されるとともにコンプレ
ッサ部の第２短絡通路が閉鎖される。これにより、ポン
プ部では、吸入空間と吐出空間とが短絡しているので、
ポンプ作用が無能化され、両空間の間で圧力差が生じる
ことがなく、ほとんど発熱しない。またコンプレッサ部
では、入力軸の回転に伴う第２回転駆動体の回転に基づ
き、吸入室から吸入空域に吸入された冷媒ガスが吐出空
域で圧縮され吐出室へ吐出されるので、通常のコンプレ
ッサとしての機能を果たす。

【００１１】

【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。なお、図１は本実施例の車両用空調
装置の縦断面図を示し、図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面
図、図３は図１のＢ−Ｂ線矢視断面図、図４は図１のＣ
−Ｃ線矢視断面図をそれぞれ示す。

【００１２】この車両用空調装置では、図１に示すよう
に、隔壁板１の前端にフロントハウジング２がボルト４
（図２及び図３参照）により接合され、隔壁板２の後端
に図示しないボルトによりリヤハウジング３が接合され
ている。そして、フロントハウジング２内には内接歯車
ポンプ部Ｐが装備されるとともに、リヤハウジング３内
にはベーン式コンプレッサ部Ｑが装備されている。

【００１３】図２に示すように、フロントハウジング２
内には円柱状の密封空間１０ａと、図３に示すように、
この密閉空間１０ａと同軸であってかつ面一の外周面を
もつ環状の密閉空間１０ｂが形成されている。隔壁板１
及びフロントハウジング２には、図１に示すように、フ
ロントハウジング２の密封空間１０ａと軸心が偏在する
軸孔が貫設されており、この軸孔には軸封装置５１、５
２及び軸受６１を介して入力軸７が支承されている。入
力軸７は前端部が図示しないエンジンに電磁クラッチを
介して連結され、密封空間１０ａ内では入力軸７に駆動
外歯歯車（本発明の第１回転駆動体をなす）１１が固着
されている。なお、入力軸７の後端側は、後述する側板
２１に貫設された軸孔に軸受け６２を介して支承されて
いる。また、同密封空間１０ａ内ではこの駆動外歯歯車
１１と噛合する従動内歯歯車１２が密封空間１０ａの周
壁との間に所定の環状遊隙Ｌを有して遊嵌され、駆動外
歯歯車１１と従動内歯歯車１２との非噛合域には隔壁板
１、フロントハウジング２に支持された仕切り板１３が
介在されている。フロントハウジング２には、図３に示
すように、駆動外歯歯車１１と従動内歯歯車１２との噛
合部位軸方向外域に吸入空間Ｓと吐出空間Ｄとが形成さ
れ、吐出空間Ｄは密閉空間１０ｂと連通路１４によって
連通されている。

【００１４】フロントハウジング２には、吐出空間Ｄと
吸入空間Ｓとの間に還流路（本発明の絞りに相当する）
１５が形成されている。また、フロントハウジング２に
は、吐出空間Ｄと吸入空間Ｓとの間に第１短絡通路１６
が形成され、この第１短絡通路１６には電磁石によって
制御されて同第１短絡通路１６を開閉する第１制御弁１
７が設けられている。なお、この第１短絡通路１６の内
径は、上記還流路１５の内径よりかなり大きく設定され
ている。そして、駆動外歯歯車１１と従動内歯歯車１２
と仕切り板１３との間、吸入空間Ｓ、吐出空間Ｄ及び環
状遊隙Ｌ内にはオイルが充填されている。

【００１５】また、上記密封空間１０ａ、１０ｂの外域
のフロントハウジング２内には、吸入ポート１８、図示
しない吐出ポートに接続され互いに連通する複数本のウ
ォータジャケットＷが形成されており、このウォータジ
ャケットＷは図示しないヒータとウォータポンプを介し
て接続され、循環水の循環をなすように構成されてい
る。

【００１６】図４に示すように、リヤハウジング３内に
は筒状のシリンダ２０が収容固定され、このシリンダ２
０の両開口端は隔壁板１及び側板２１により封塞され
て、内部にはほぼ楕円柱状のシリンダ室が形成されてい
る。シリンダ室内には入力軸７の後端部７ａに固着され
た円柱状のロータ（本発明の第２回転駆動体をなす）２
２が回転可能に収容されており、該ロータ２２の外周部
には、図４に示すように、回転対称に４個のベーン溝２
３が刻設されており、各ベーン溝２３には４枚のベーン
２４がそれぞれ放射方向に出没可能に保持されている。
またロータ２２の外周面は、ほぼ楕円状のシリンダ室の
短軸側の内周面と所定の微小間隙を容して封止的に嵌合
せしめられている。そして、隣合う２枚のベーン２４、
２４、ロータ２２の外周面、シリンダ２０の内周面、隔
壁板１及び側板２１の内周面によって囲まれる４個の密
封空域が形成されている。なお、密封空域は、ロータ２
２の回転方向における上記ロータ２２とシリンダ内周面
との嵌合領域の前方側が低圧雰囲気の吸入空域２５ａと
され、ロータ２２の回転方向における上記ロータ２２と
シリンダ内周面との嵌合領域の後方側が高圧雰囲気の吐
出空域２５ｂとされている。

【００１７】隔壁板１には吸入ポート４０に接続された
吸入室４１が形成され、この吸入室４１はシリンダ２０
の所定の回転角位置に穿設された吸入通路２６及び吸入
口２７を介して吸入空域２５ａと連通されている。ま
た、吐出空域２５ｂは他の所定の回転角位置において吐
出口２８を介して吐出室２９と連通され、吐出室２９は
図示しない連通孔を介して、側板２１とリアハウジング
３との間に形成された油分離室３０と連通されている。
そして、シリンダ２０には、上記嵌合領域を挟んで隣合
う吸入空域２５ａ及び吐出空域２５ｂにそれぞれ連通さ
れた吸入口２７と吐出口２８とを連通する第２短絡通路
３１が形成され、この第２短絡通路３１にも上記第１制
御弁１７と同様に電磁石によって制御される第２制御弁
３２が設けられている。

【００１８】本実施例の車両用空調装置では、電磁クラ
ッチのＯＮによりエンジンの回転が入力軸７に伝達され
る。そして、暖房運転時には、第１制御弁１７の制御に
より第１短絡通路１６が閉鎖されるとともに第２制御弁
３２の制御により第２短絡通路３１が開放される。この
ため、ポンプ部Ｐが正常に機能し、コンプレッサ部Ｑが
機能しない。

【００１９】すなわち、エンジンの回転が入力軸７に伝
達されれば、図２及び図３に示すように、密閉空間１０
ａ内において駆動外歯歯車１１と従動内歯歯車１２とが
回転する。これにより、駆動外歯歯車１１と従動内歯歯
車１２とはオイルを吸入空間Ｓから吐出空間Ｄへと強制
移送し、オイルに圧力差を生じさせる。高圧となった吐
出空間Ｄ内のオイルは還流路１５を経て低圧の吸入空間
Ｓへと還流される。この高圧となって内部エネルギーが
上昇したオイルが狭小の還流路１５を移動する際のせん
断により発熱する。また、オイルは、駆動外歯歯車１１
と従動内歯歯車１２と仕切り板１３との間で攪拌かつせ
ん断される際にも発熱する。さらに、吐出空間Ｄの高圧
化により連通路１４を経て環状遊隙Ｌも高圧化されるの
で、オイルは、環状遊隙Ｌ内において、高圧化で内部エ
ネルギーが上昇された状態でせん断されるとともに、環
状遊隙Ｌが従動内歯歯車１２の外周を均等に包んでいる
ため均等にせん断される。このため、オイルは効果的か
つ均等に発熱する。そして、上記したようなオイルの発
生熱は、フロントハウジング２を介してウォータジャケ
ットＷ内の循環水の水温上昇に変換される。加熱された
循環水はヒータにより車室内の暖房に供される。

【００２０】なお、吐出空間Ｄの圧力の上限を規制する
ために、吐出空間Ｄと吸入空間Ｓとの圧力差が設定値を
超えたときに両空間を連通させるようなリリーフ弁機構
を設けることもできる。また、コンプレッサ部Ｑにおい
ては、上記したように吸入空域２５ａと吐出空域２５ｂ
とを短絡する第２短絡通路３１が開放されているので、
入力軸７の回転によりロータ２２が回転しても、吐出空
域２５ｂで冷媒ガスが圧縮、吐出されることがなく、コ
ンプレッサとしての機能を果たさない。

【００２１】一方、冷房運転時には、第１制御弁１７の
制御により第１短絡通路１６が開放されるとともに第２
制御弁３２の制御により第２短絡通路３１が閉鎖され
る。このため、ポンプ部Ｐが機能せず、コンプレッサ部
Ｑが正常に機能する。すなわち、ポンプ部Ｐでは、エン
ジンの回転が入力軸７に伝達されて駆動外歯歯車１１と
従動内歯歯車１２とが回転しても、上記したような吸入
空間Ｓと吐出空間Ｄとの間で圧力差が生じることがな
く、ほとんど発熱しない。

【００２２】またコンプレッサ部では、図４において、
入力軸７の回転に伴いロータ２２が回転すると、吸入空
域２５ａは容積が増大し、吐出空域２５ｂは容積が減少
する。これに伴い、吸入空域２５ａは吸入通路２６及び
吸入口２７を介して吸入室４１から冷媒ガスを吸入し、
吐出空域２５ｂは圧縮した冷媒ガスを吐出口２８を介し
て吐出室２９へ吐出する。

【００２３】このように本実施例の車両用空調装置は、
暖房装置としての機能を果たすポンプ部Ｐと冷房装置と
しての機能を果たすコンプレッサ部Ｑとが単一の入力軸
７にタンデム式に装着されているので、車両搭載性に極
めて優れたものとなり、かつ製造コストの低廉化が可能
となる。また、エンジンの回転を入力軸７に伝達させる
ために用いる電磁クラッチが１個で済むので、部品数の
低減によるコスト低減も図れる。

【００２４】なお、本実施例の車両用空調装置では、ポ
ンプ部Ｐに内接歯車式のポンプ機構を作用したが、外接
歯車式のポンプ機構やベーン式のポンプ機構等も採用す
ることが可能である。また、コンプレッサ部Ｑに、ピス
トン式のコンプレッサ機構等を採用することも可能であ
る。さらに、ポンプ部Ｐにおける第１短絡通路１６を開
閉する第１制御弁１７と、コンプレッサ部Ｑにおける第
２短絡通路３１を開閉する第２制御弁３２とを一体構造
とすることも可能である。

【００２５】

【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、暖房装置としての機能を果たすポンプ部と
冷房装置としての機能を果たすコンプレッサ部とが単一
の入力軸にタンデム式に装着されているので、車両搭載
性に極めて優れたものとなり、かつ製造コストの低廉化
が可能となる。また、エンジンの回転を入力軸に伝達さ
せるために用いる電磁クラッチが１個で済むので、部品
数の低減によるコスト低減も図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の車両用空調装置を示す縦断面図であ
る。

【図２】実施例の車両用空調装置を示し、図１のＡ−Ａ
矢視横断面図である。

【図３】実施例の車両用空調装置を示し、図１のＢ−Ｂ
矢視横断面図である。

【図４】実施例の車両用空調装置を示し、図１のＣ−Ｃ
矢視横断面図である。

【符号の説明】

７…入力軸 １１…駆動外歯歯車（第１回転
駆動体） １０ａ…密閉空間 Ｓ…吸入空間 Ｄ…
吐出空間 １６…第１短絡通路 １７…第１制御弁 Ｗ…
ウォータジャケット ２２…ロータ（第２回転駆動体） ２５
ａ…吸入空域 ２５ｂ…吐出空域 ４１…吸入室 ２９
…吐出室 ３１…第２短絡通路 ３２…第２制御弁

フロントページの続き (72)発明者 後藤 邦文 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンに連結された入力軸上に、ポンプ
   部とコンプレッサ部とを隔壁板により軸方向に封止する
   よう配設し、 前記ポンプ部は、前記入力軸に取り付けられるとともに
   密封空間に収容された第１回転駆動体と、該密封空間に
   封入された粘性流体と、該第１回転駆動体の回転に基づ
   き該粘性流体が吸入、吐出されるとともに絞りを介して
   連通された吸入空間及び吐出空間と、該吸入空間と該吐
   出空間とを連通する第１短絡通路と、該密封空間の外域
   に設けられ該粘性流体の発生熱を循環水の温度上昇に変
   換するウォータジャケットとを有し、 前記コンプレッサ部は、前記入力軸に取り付けられた第
   ２回転駆動体と、冷媒ガスを吸入、吐出する吸入室及び
   吐出室と、該第２回転駆動体の回転に基づいて密封空域
   が容積変化することにより形成され、該吸入室から該冷
   媒ガスを吸入する吸入空域及び該冷媒ガスを圧縮して吐
   出室へ吐出する吐出空域と、該吸入室及び吐出室又は該
   吸入空域及び吐出空域とを連通する第２短絡通路とを有
   し、 前記第１短絡通路及び第２短絡通路には、各通路を択一
   的に開閉する制御弁が設けられていることを特徴とする
   車両用空調装置。