JPH10114212A - 車両用暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粘性流体の油温が２００℃以上に過上昇する
ことを防止して粘性流体の機械的劣化および熱劣化を防
止できるようにする。 【解決手段】 エンジン回転速度が粘性流体の油温を考
慮した設定エンジン回転速度よりも低速の時にビスカス
クラッチ７をオンしてビスカスヒータ９のロータ５３に
エンジンの回転動力を伝えるようにして、発熱室５０内
の粘性流体に剪断力が作用し、粘性流体の発生熱により
冷却水路５１を還流する冷却水を加熱して車室内の暖房
能力が向上するようにした。また、エンジン回転速度が
粘性流体の油温を考慮した設定エンジン回転速度よりも
高速の時には、ビスカスクラッチ７がオンされずビスカ
スヒータ９のロータ５３にエンジンの回転動力が伝わら
ないので、発熱室５０内の粘性流体に剪断力が作用せ
ず、粘性流体の油温が２００℃以上に過上昇しないよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、発熱室内に
封入された粘性流体の油温は、冷却水路内を還流する冷
却水温に関係なく、エンジンの回転速度が高速であれば
ある程上昇する。すなわち、粘性流体の油温は、図２１
のグラフに示したように、ロータの回転速度が高速であ
ればある程上昇する。

【０００６】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２００℃以上に過上昇す
ると、粘性流体の熱劣化および剪断による機械的劣化が
発生する可能性がある。このように粘性流体の熱劣化お
よび機械的劣化が発生すると、粘性流体の粘度が低下し
てしまう。これにより、粘性流体の発熱効率が低下する
ことにより、車室内の暖房能力が低下するという問題が
生じる。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、剪断発熱器の使用条件を最適
化することにより、粘性流体の熱劣化および機械的劣化
の発生を防止できるようにして粘性流体の発熱効率の低
下を抑え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、剪断発熱器のロータの回転速度に関連する物理
量が設定値以上の場合には、エンジンの駆動負荷が極小
となるように動力伝達手段を制御することにより、発熱
室内の粘性流体に大きな剪断力が加わらなくなる。それ
によって、粘性流体の温度の過上昇を抑えることができ
るので、粘性流体の熱劣化および剪断による機械的劣化
を抑えることができる。これにより、発熱室内の粘性流
体の発熱効率の低下を抑制できるため、エンジンから暖
房用熱交換器に供給される冷却水が充分に加熱され、暖
房能力の低下を抑えることができる。

【０００９】請求項２に記載の発明によれば、エンジン
の運転状態が設定値以上の場合には、エンジンの駆動負
荷が極小となるように動力伝達手段を制御することによ
り、発熱室内の粘性流体に大きな剪断力が加わらなくな
る。それによって、請求項１に記載の発明と同様な効果
が得られる。

【００１０】請求項３に記載の発明によれば、エンジン
補機の回転体の回転速度が設定値以上の場合には、エン
ジンの駆動負荷が極小となるように動力伝達手段を制御
することにより、発熱室内の粘性流体に大きな剪断力が
加わらなくなる。それによって、請求項１に記載の発明
と同様な効果が得られる。

【００１１】請求項４に記載の発明によれば、クラッチ
手段の回転速度が設定値以上の場合には、クラッチ手段
を制御して剪断発熱器のロータの回転を停止することに
より、発熱室内の粘性流体に剪断力が加わらない。それ
によって、発熱室内の粘性流体の温度が過上昇すること
を防止できるので、熱劣化および機械的劣化が発生しな
い。これにより、発熱室内の粘性流体の発熱効率の低下
を防止できるため、エンジンから暖房用熱交換器に供給
される冷却水が充分に加熱され、充分な暖房能力が得ら
れる。

【００１２】請求項５に記載の発明によれば、発熱室内
の粘性流体の温度に関連する物理量が設定値以上の場合
には、エンジンの駆動負荷が極小となるように動力伝達
手段を制御することにより、発熱室内の粘性流体に大き
な剪断力が加わらなくなる。それによって、粘性流体の
温度の過上昇を抑えることができるので、粘性流体の熱
劣化および剪断による機械的劣化を抑えることができ
る。これにより、発熱室内の粘性流体の発熱効率の低下
を抑制できるため、エンジンから暖房用熱交換器に供給
される冷却水が充分に加熱され、暖房能力の低下を抑え
ることができる。

【００１３】請求項６に記載の発明によれば、発熱室内
の粘性流体の温度に関連する物理量が設定値以上の場合
には、クラッチ手段を制御して剪断発熱器のロータの回
転を停止することにより、発熱室内の粘性流体に剪断力
が加わらない。それによって、発熱室内の粘性流体の温
度が過上昇することを防止できるので、熱劣化および機
械的劣化が発生しない。これにより、発熱室内の粘性流
体の発熱効率の低下を防止できるため、エンジンから暖
房用熱交換器に供給される冷却水が充分に加熱され、充
分な暖房能力が得られる。

【００１４】

【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。

【００１５】車両用空気調和装置１は、車両のエンジン
ルームに設置された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
（以下エアコンと呼ぶ）２、車室内のリヤ側を暖房する
リヤヒータ装置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とリヤヒータ装置３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。

【００１６】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。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、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Ｗ中に設けられている。

【００１７】冷却水回路Ｗ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。

【００１８】エアコン２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、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。

【００１９】フロント側ブロワ２２は、ブロワモータ２
３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である。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。

【００２０】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
クランク軸１１に取り付けられたクランクプーリ１２
（図１および図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、
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。

【００２１】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Ｗ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。このフロント側ヒータコア１５は、エバポレータ２
６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。

【００２２】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、１個か複数個のリンクプレートを介してサーボモ
ータ２９等のアクチュエータ（ダンパ駆動手段）により
駆動される。

【００２３】リヤヒータ装置３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
である。

【００２４】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Ｗ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。

【００２５】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のクランク軸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。

【００２６】ベルト伝動機構５は、本発明の動力伝達手
段であって、図１および図２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１
２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を介してクランク軸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。

【００２７】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。

【００２８】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等から構成されたクラッチ手段であ
る。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】次に、エアコンＥＣＵ１００を図１、図５
ないし図７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、ＲＯＭ、ＲＡＭを内蔵したマイ
クロコンピュータである。

【００４３】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、冷却水温センサ７６、エバ後温度センサ７７およ
びエンジンＥＣＵ２００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２
２、エアミックスダンパ２８のサーボモータ２９、エア
コンクラッチリレー７９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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。冷却水温センサ７６は、例えばサーミス
タが使用され、冷却水回路Ｗ中の冷却水の温度（本実施
形態ではビスカスヒータ９の冷却水路５１の出口側冷却
水配管５７ｂの冷却水温）を検出する冷却水温検出手段
であって、エアコンＥＣＵ１００に冷却水温検出信号を
出力する。

【００４７】エバ後温度センサ７７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。なお、環境条件検出手段としてフロント側ダクト
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。エアコンクラッチリレー７９は、リ
レーコイル７９ａおよびリレースイッチ７９ｂよりな
り、リレーコイル７９ａが通電されるとリレースイッチ
７９ｂ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。

【００４８】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７に基づいて簡単
に説明する。ここで、図６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。

【００４９】先ず、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（物理量検出手段、環境条件検出手
段、冷却水温検出手段：ステップＳ１）。次に、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否かを判定する（ビスカススイ
ッチ判定手段：ステップＳ２）。

【００５０】このステップＳ２の判定結果がＮＯの場合
には、車室内の暖房が不要でエンジン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Ｓ
３）。次に、ステップＳ１の処理に移行する。

【００５１】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
冷却水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、冷却水温センサ７６で
検出した冷却水温が設定冷却水温（設定値）以上の高温
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。

【００５２】具体的には、設定冷却水温としては、図７
の特性図に示したように、設定冷却水温（Ａ：例えば８
０℃）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。

【００５３】また、ステップＳ４の判定結果が低温の場
合には、エンジンＥＣＵ２００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ＥＣＵ２００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。

【００５４】また、ステップＳ６の判定結果がＹＥＳの
場合には、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Ｓ
７）。次に、ステップＳ１の処理に移行する。

【００５５】次に、エンジンＥＣＵ２００を図１、図
５、図８および図９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ＣＰ
Ｕ、ＲＯＭ、ＲＡＭを内蔵したマイクロコンピュータで
ある。

【００５６】このエンジンＥＣＵ２００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およびエアコンＥＣＵ１００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。

【００５７】エンジン回転速度センサ８１は、本発明の
物理量検出手段、運転状態検出手段であって、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。なお、エンジン回転速度センサ８１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
速度を検出する物理量検出手段を使用しても良い。

【００５８】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。

【００５９】次に、エンジンＥＣＵ２００のビスカスヒ
ータ制御を図１、図５、図８および図９に基づいて簡単
に説明する。ここで、図８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。

【００６０】先ず、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：ステップＳ２
１）。次に、記憶回路（例えばＲＯＭ）に予め記憶され
たエンジン回転速度に基づくビスカスヒータ制御を示し
た特性図（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、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が
設定エンジン回転速度（設定値）よりも高速か低速かを
判定する（エンジン回転速度判定手段、運転状態判定手
段：ステップＳ２２）。

【００６１】具体的には、上記設定エンジン回転速度と
しては、図９の特性図に示したように、１５００（ｒｐ
ｍ）と２５００（ｒｐｍ）とでヒステリシスを持たせて
おり、このエンジン回転速度よりも高速（高回転速度）
のときにビスカスクラッチ７の電磁コイル４１をＯＦＦ
し、このエンジン回転速度よりも低速（低回転速度）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。

【００６２】なお、ビスカスヒータ９は、エンジンＥの
回転動力をＶベルト６を介してシャフト８に伝達されて
いるので、エンジン回転速度に応じてビスカスヒータ９
の発熱量は上昇し発熱室５０内の粘性流体の異常発熱に
よる熱劣化および機械的劣化の原因となる。このため、
上記のように、エンジン回転速度センサ８１で検出した
エンジン回転速度が設定エンジン回転速度よりも高速の
ときに、ビスカスヒータ９の作動を停止させる不許可信
号をエアコンＥＣＵ１００に送信するようにしている。

【００６３】そして、ステップＳ２２の判定結果が高速
の場合には、ビスカスクラッチ７の電磁コイル４１をＯ
Ｎすることを許可しない不許可信号をエアコンＥＣＵ１
００に送信する（不許可信号送信手段：ステップＳ２
３）。次に、ステップＳ２１の処理に移行する。なお、
ステップＳ２３の処理はなくても良い。

【００６４】また、ステップＳ２２の判定結果が低速の
場合には、エアコン２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Ｓ２４）。

【００６５】そして、ステップＳ２４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エアコ
ンＥＣＵ１００に送信する（許可信号送信手段：ステッ
プＳ２５）。次に、ステップＳ２１の処理に移行する。

【００６６】〔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。

【００６７】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、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。そ
して、ビスカススイッチ７０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。すなわち、エンジン
回転速度が設定エンジン回転速度よりも低速の場合に
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。

【００６９】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、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、ビスカスヒータ９の他の使用条件が満たされて
いても、エンジン回転速度が設定エンジン回転速度より
も高速の時にはビスカスクラッチ７の電磁コイル４１が
オフされる。このため、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。これによ
り、ロータ４２が空転するのみで、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、粘性流体の油温が過上昇しない。

【００７０】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の駆動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の駆動負荷お
よび燃料消費率が小さくなる。

【００７１】〔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の使用条件を１つでも
満たさない場合には、ビスカスクラッチ７の電磁コイル
４１がオフされるので、ベルト伝動機構５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
回転動力が伝わらず、シャフト８およびロータ５３が回
転しない。これにより、発熱室５０内の粘性流体に剪断
力が加わらないので、発熱室５０内の粘性流体の油温が
過上昇することはない。

【００７２】ここで、図２１のグラフに示したように、
発熱室５０内の粘性流体が異常発熱することにより粘性
流体の熱劣化および剪断による機械的劣化等を生じるた
め、粘性流体の粘度が低下することにより粘性流体の発
熱効率が低下する不具合がある。しかし、本実施形態で
は、エンジン回転速度が設定エンジン回転速度よりも高
速の時には、ビスカスクラッチ７の電磁コイル４１をオ
フしているのでこのような不具合の発生を防止できる。
その上、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、Ｖベルト６、Ｖプーリ４７、シャフト８
およびロータ５３に大きな駆動トルクが加わらないの
で、エンジンＥおよびベルト伝動機構５の駆動負荷を大
幅に軽減できる。したがって、エンジンＥの燃料消費率
を低下することができるので、燃料経済性（ランニング
コスト）を向上させることができる。

【００７３】また、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、ベルト伝動機構
５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、ビスカ
スヒータ９が作動することにより、ビスカスヒータ９の
冷却水路５１を還流して粘性流体の発生熱を吸熱した冷
却水がフロント側ヒータコア１５またはリヤ側ヒータコ
ア１６に供給される。

【００７４】それによって、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Ｗ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。

【００７５】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、エンジンＥ
およびベルト伝動機構５の駆動負荷（駆動トルク）を大
幅に軽減できる。したがって、エンジンＥの燃料消費率
の増加を抑えることができるので、燃料経済性（ランニ
ングコスト）を向上させることができる。また、Ｖベル
ト６やビスカスクラッチ７の滑りによるベルト鳴き音等
の騒音の発生も防止できると共に、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。

【００７６】〔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１の電子回路を示した図で、図１１はビスカ
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
図である。

【００７７】本実施形態では、車両用空気調和装置とし
てオートエアコンを採用している。この実施形態では、
ビスカスクラッチ７のアーマチャ４３の外周に１個また
は複数個の突起部８４を設け、その突起部８４が対向し
た際に電気信号（パルス信号）を発信するピックアップ
センサ（物理量検出手段、回転速度検出手段）８５をア
ーマチャ４３の外周側に配置している。

【００７８】そして、エンジンＥＣＵ２００で、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
数からアーマチャ４３の回転速度を算出し、その算出し
た回転速度が設定回転速度（粘性流体の油温が例えば１
８０℃〜２００℃より高温となる回転速度）以上に高速
回転した時にビスカスクラッチ７の電磁コイル４１をオ
フしてシャフト８およびロータ５３の回転を停止するこ
とにより発熱室５０内の粘性流体の油温の過上昇を防止
するようにしている。これにより、第１実施形態と同様
な効果を備える。

【００７９】〔第３実施形態〕図１２および図１３は本
発明の第３実施形態を示したもので、図１２は車両用空
気調和装置１の電子回路を示した図で、図１３はエンジ
ンとベルト伝動機構を示した図である。

【００８０】本実施形態では、車両用空気調和装置とし
てオートエアコンを採用している。この実施形態のエン
ジンＥのクランク軸１１に設けられたクランクプーリ１
２には、ベルト伝動機構５のＶベルト６にビスカスクラ
ッチ７のロータ４２のＶプーリ４７と一緒に、コンプレ
ッサ（エンジン補機）６１のエアコンクラッチに設けら
れたＶプーリ６２、ウォータポンプ（エンジン補機）１
４のロータに設けられたＶプーリ６３およびオルタネー
タ（エンジン補機、交流発電機）６４のロータに設けら
れたＶプーリ６５が共掛けされている。

【００８１】この実施形態の場合には、コンプレッサ６
１のエアコンクラッチ（回転体）、ウォータポンプ１４
のロータ（回転体）、またはオルタネータ６４の回転子
（回転体）のいずれかの回転速度を検出するピックアッ
プセンサ（物理量検出手段、回転速度検出手段）８６を
設けている。

【００８２】そして、エンジンＥＣＵ２００で、ピック
アップセンサ８６からの単位時間当たりの電気信号の個
数からエンジン補機の回転体の回転速度を算出し、その
算出した回転速度が設定回転速度（粘性流体の油温が例
えば１８０℃〜２００℃より高温となる回転速度）以上
に高速回転した時にビスカスクラッチ７の電磁コイル４
１をオフしてシャフト８およびロータ５３の回転を停止
することにより発熱室５０内の粘性流体の油温の過上昇
を防止するようにしている。これにより、第１実施形態
と同様な効果を備える。

【００８３】〔第４実施形態〕図１４は本発明の第４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。

【００８４】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２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）１０２が設けられている。

【００８５】エアコンアナログ回路１０１の入力部に
は、エンジンＥＣＵ２００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、エアミックスダンパ２８
のサーボモータ２９、リヤ側ブロワ３２、エアコンクラ
ッチリレー７９のリレーコイル７９ａおよびエンジンＥ
ＣＵ２００が接続されている。

【００８６】ビスカスアナログ回路１０２の入力部に
は、イグニッションスイッチ７１のＳＴ端子およびＩＧ
端子、ビスカススイッチ７０、冷却水温スイッチ９１、
回転速度検出スイッチ９２およびエンジンＥＣＵ２００
が接続されている。また、ビスカスアナログ回路１０２
の出力部には、エンジンＥＣＵ２００およびビスカスク
ラッチ７の電磁コイル４１が接続されている。

【００８７】冷却水温スイッチ９１は、冷却水回路Ｗ中
の冷却水温（本実施形態ではビスカスヒータ９の冷却水
路５１の出口側冷却水配管５７ｂの冷却水温）が所定温
度Ａ（例えば８０℃）よりも高温の時に開き、冷却水温
が所定温度Ａまたは所定温度Ｂ（例えば７０℃〜７５
℃）よりも低温の時に閉じる。

【００８８】回転速度検出スイッチ９２は、本発明の物
理量検出手段、運転状態検出手段であって、エンジンＥ
のクランク軸１１（Ｖベルト６、ビスカスクラッチ７の
アーマチャ４３、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Ａ（例えば２５００ｒｐｍ）より
も高速回転の時に閉じ、エンジンＥのクランク軸１１が
設定回転速度Ｂ（例えば１５００ｒｐｍ）よりも低速回
転の時に開く。

【００８９】また、エンジンＥＣＵ２００は、ビスカス
アナログ回路１０２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、車速、スロットル開度または冷却水温に
基づいて演算や判定を行いエアコン２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は不許可信号
をビスカスアナログ回路１０２に送信する。

【００９０】本実施形態では、ビスカススイッチ７０や
冷却水温スイッチ９１がオン（閉成）であっても、回転
速度検出スイッチ９２がオン（閉成）した時点でビスカ
スアナログ回路１０２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発熱室
５０内の粘性流体の油温の過上昇を防止するようにして
いる。これにより、第１実施形態と同様な効果を備え
る。

【００９１】〔第５実施形態〕図１５ないし図１９は本
発明の第５実施形態を示したもので、図１５は車両用空
気調和装置の全体構造を示した図で、図１６は車両用空
気調和装置の電子回路を示した図である。

【００９２】本実施形態の車両用空気調和装置１は、エ
アコン２、エンジンＥのクランク軸１１に駆動連結され
たベルト伝動機構５、水冷式のエンジンＥを冷却する冷
却水を加熱するビスカスヒータ９、エアコン２のエアコ
ンクラッチ２７の電磁コイルを制御するエアコンＥＣＵ
１００、エンジンＥを制御するエンジンＥＣＵ２００、
およびビスカスクラッチ７の電磁コイル４１を制御する
ビスカスＥＣＵ３００等を備えている。

【００９３】エアコン２は、第１実施形態と同様な構成
を備えており、エアコンクラッチ２７がオンされること
によりコンプレッサにＶベルト６を介してエンジンＥの
回転動力が伝達されてエバポレータ２６によりダクト２
１内を流れる空気を冷却除湿する。ベルト伝動機構５
は、第１実施形態と同様な構成を備えており、エンジン
Ｅのクランクプーリ１２に掛け渡されたＶベルト６、お
よびこのＶベルト６を介してクランク軸１１に駆動連結
されたビスカスクラッチ７を有する。

【００９４】エアコンＥＣＵ１００の入力部にはエンジ
ンＥＣＵ２００が接続され、エアコンＥＣＵ１００の出
力部にはエアコンクラッチリレー７９のリレーコイル７
９ａが接続されている。そして、エンジンＥＣＵ２００
の入力部には、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８
７、エアコンＥＣＵ１００およびビスカスＥＣＵ３００
が接続されている。また、エンジンＥＣＵ２００の出力
部には、エアコンＥＣＵ１００およびビスカスＥＣＵ３
００が接続されている。

【００９５】そして、ビスカスＥＣＵ３００の入力部に
は、ビスカススイッチ７０、イグニッションスイッチ７
１、油温センサ７８およびエンジンＥＣＵ２００が接続
されている。また、ビスカスＥＣＵ３００の出力部に
は、ビスカスヒータ９のビスカスクラッチ７の電磁コイ
ル４１およびエンジンＥＣＵ２００が接続されている。

【００９６】冷却水温センサ８７は、例えばサーミスタ
が使用され、冷却水回路Ｗ中の冷却水の温度（本実施形
態ではエンジンＥより流出した冷却水の温度）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。

【００９７】油温センサ７８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、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ＥＣＵ３００に油温検出信号を出力する。

【００９８】次に、エンジンＥＣＵ２００のビスカスヒ
ータ制御を図１５ないし図１７に基づいて簡単に説明す
る。ここで、図１７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。

【００９９】先ず、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（ステップＳ３１）。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、冷却水温センサ７６で検出した冷却水温
が設定冷却水温（設定値：例えば７０℃〜８０℃）以上
の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Ｓ３２）。

【０１００】このステップＳ３２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ＥＣＵ３００
に送信する（不許可信号送信手段：ステップＳ３３）。
次に、ステップＳ３１の処理に移行する。なお、ステッ
プＳ３３の処理はなくても良い。

【０１０１】また、ステップＳ３２の判定結果が低温の
場合には、記憶回路（例えばＲＯＭ）に予め記憶された
エンジン回転速度に基づくビスカスヒータ制御を示した
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、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が設
定エンジン回転速度（設定値：例えば２５００ｒｐｍ〜
５０００ｒｐｍ）よりも高速か低速かを判定する（ステ
ップＳ３４）。この判定結果が高速の場合には、ステッ
プＳ３３の処理に移行して、不許可信号をビスカスＥＣ
Ｕ３００に送信する。

【０１０２】また、ステップＳ３４の判定結果が低速の
場合には、アイドル回転速度を高く設定する制御、所謂
アイドルアップ制御を行う（ステップＳ３５）。そし
て、ステップＳ３５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ＥＣＵ３００に
送信する（許可信号送信手段：ステップＳ３６）。次
に、ステップＳ３１の処理に移行する。

【０１０３】以上のように、粘性流体の油温に相関のあ
るエンジン回転速度（ロータ回転速度）に基づいてビス
カスヒータ９の作動および作動停止の制御を行うことに
よって、発熱室５０内の粘性流体の油温が２００℃以上
に過上昇するようなエンジン回転速度のときはビスカス
クラッチ７の電磁コイル４１がオフされる。本実施形態
においてはビスカスＥＣＵ３００で粘性流体の油温を直
接検出しているので、上記のエンジン回転速度によるビ
スカスヒータ制御を行わなくても良い。

【０１０４】次に、本実施形態のビスカスＥＣＵ３００
のビスカスヒータ制御を図１５ないし図１９に基づいて
簡単に説明する。ここで、図１８はビスカスＥＣＵ３０
０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。

【０１０５】先ず、油温センサ７８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（物理量検出手
段、油温検出手段：ステップＳ４１）。次に、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（ステップＳ４２）。この判定結果がＮＯの場合に
は、ビスカスクラッチ７の電磁コイル４１をオフ（ＯＦ
Ｆ）する（ステップＳ４３）。次に、ステップＳ４１の
処理に移行する。

【０１０６】また、ステップＳ４２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
た粘性流体の油温に基づくビスカスヒータ制御の特性図
（図１９参照）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
７８で検出した粘性流体の油温が設定油温（設定値）以
上の高温であるか低温であるかを判定する（物理量判定
手段、油温判定手段：ステップＳ４４）。この判定結果
が高温の場合には、ステップＳ４３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。

【０１０７】具体的には、設定油温としては、図１９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１９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。

【０１０８】また、ステップＳ４４の判定結果が低温の
場合には、エンジンＥＣＵ２００との通信（送信および
受信）を行う（ステップＳ４５）。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ＥＣＵ２００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Ｓ４６）。

【０１０９】この判定結果がＮＯの場合には、ステップ
Ｓ４３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。また、ステップＳ４６の判定結果
がＹＥＳの場合には、ビスカスクラッチ７の電磁コイル
４１をオン（ＯＮ）する（ステップＳ４７）。次に、ス
テップＳ４１の処理に移行する。

【０１１０】従来より、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２００℃以上に過上
昇すると、粘性流体の熱劣化および剪断による機械的劣
化が発生する可能性がある。しかし、本実施形態では、
発熱室５０内の粘性流体の油温が設定油温（例えば１８
０℃〜２００℃）以上に上昇している場合には、ビスカ
スクラッチ７の電磁コイル４１をオフしてロータ５３の
回転を停止することにより、発熱室５０内の粘性流体に
剪断力が加わらない。

【０１１１】それによって、粘性流体の油温が２００℃
以上に過上昇することはないので、粘性流体の熱劣化お
よび剪断による機械的劣化が発生しない。これにより、
発熱室内の粘性流体の発熱効率の低下を防止できるた
め、ビスカスヒータ９を作動させた時に、エンジンＥか
らフロント側ヒータコア１５に供給される冷却水が充分
に加熱できるので、充分な暖房能力を得ることができ
る。

【０１１２】〔第６実施形態〕図２０は本発明の第６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。

【０１１３】本実施形態のビスカスアナログ回路１０２
の入力部には、イグニッションスイッチ７１のＳＴ端子
およびＩＧ端子、ビスカススイッチ７０、回転速度検出
スイッチ９２、油温スイッチ９３およびエンジンＥＣＵ
２００が接続されている。油温スイッチ９３は、ビスカ
スヒータ９の発熱室５０（図３参照）内の粘性流体の温
度（油温）が所定温度Ａ（例えば２００℃）よりも高温
の時に閉じ、粘性流体の油温が所定温度Ａまたは所定温
度Ｂ（例えば１８０℃〜２００℃）よりも低温の時に開
く。

【０１１４】本実施形態では、ビスカススイッチ７０が
オン（閉成）であっても、回転速度検出スイッチ９２ま
たは油温スイッチ９３がオン（閉成）した時点でビスカ
スアナログ回路１０２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発熱室
５０内の粘性流体の油温の過上昇を防止するようにして
いる。これにより、第１実施形態と同様な効果を備え
る。なお、本実施形態の場合には回転速度検出スイッチ
９２はなくても良い。

【０１１５】〔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のクランク軸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。

【０１１６】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。

【０１１７】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、ラジエータに冷却風を供給する送
風装置、パワーステアリング装置の油圧ポンプ、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、あるいは車載バッテ
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。

【０１１８】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。

【０１１９】上記各実施形態では、冷却水温検出手段と
してビスカスヒータ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７６を用
いたが、冷却水温検出手段としてフロント側ヒータコア
１５またはリヤ側ヒータコア１６の入口側の冷却水温を
検出する冷却水温センサや冷却水温スイッチを用いても
良い。また、エンジンＥの出口側の冷却水温を検出する
冷却水温センサや冷却水温スイッチを用いても良い。

【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７】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】エンジンＥＣＵのエンジン回転速度に基づくビ
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】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）。

【図１３】エンジンとベルト伝動機構を示した概略図で
ある（第３実施形態）。

【図１４】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４実施形態）。

【図１５】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５実施形態）。

【図１６】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５実施形態）。

【図１７】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５実施形態）。

【図１８】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５実施形態）。

【図１９】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５実施形
態）。

【図２０】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６実施形態）。

【図２１】各冷却水温に対する発熱室内の粘性流体とビ
スカスヒータのロータ回転速度との関係を示したグラフ
である。

【符号の説明】

Ｅ エンジン Ｗ 冷却水回路 １ 車両用空気調和装置（車両用暖房装置） ２ エアコン ３ リヤヒータ装置 ４ 剪断発熱装置 ５ ベルト伝動機構（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 シャフト ９ ビスカスヒータ（剪断発熱器） １４ ウォータポンプ（エンジン補機） 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 ３１ リヤ側ダクト ４３ アーマチャ ５０ 発熱室 ５１ 冷却水路 ５３ ロータ ６１ コンプレッサ（エンジン補機） ６４ オルタネータ（エンジン補機、交流発電機） ７８ 油温センサ（物理量検出手段、油温検出手段） ８１ エンジン回転速度センサ（運転状態検出手段、物
理量検出手段） ８５ ピックアップセンサ（物理量検出手段、回転速度
検出手段） ８６ ピックアップセンサ（物理量検出手段、回転速度
検出手段） ８７ 冷却水温センサ ９２ 回転速度検出スイッチ（物理量検出手段、運転状
態検出手段） ９３ 油温スイッチ（物理量検出手段、油温検出手段） １００ エアコンＥＣＵ（暖房制御手段） １０２ ビスカスアナログ回路（暖房制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森川 敏夫 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 伊藤 肇 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 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 (6)

【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）前記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）前記エンジンの回転動力を前記ロータに伝える動
   力伝達手段と、 （ｄ）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上の時に、前記エンジンの駆動負荷
   を極小となるように前記動力伝達手段を制御する暖房制
   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、 前記物理量検出手段は、前記エンジンの運転状態を検出
   する運転状態検出手段であることを特徴とする車両用暖
   房装置。
3. 【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、 前記動力伝達手段は、前記ロータと共に、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
   エンジン補機の回転体に伝達するベルト伝動手段を有
   し、 前記物理量検出手段は、前記回転体の回転速度を検出す
   る回転速度検出手段であることを特徴とする車両用暖房
   装置。
4. 【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、 前記動力伝達手段は、前記エンジンから前記剪断発熱器
   のロータへの回転動力の伝達を断続するクラッチ手段を
   有し、 前記物理量検出手段は、前記クラッチ手段の回転速度を
   検出する回転速度検出手段であることを特徴とする車両
   用暖房装置。
5. 【請求項５】（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）前記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）前記エンジンの回転動力を前記ロータに伝える動
   力伝達手段と、 （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上の時に、前記エンジンの
   駆動負荷を極小となるように前記動力伝達手段を制御す
   る暖房制御手段とを備えた車両用暖房装置。
6. 【請求項６】請求項５に記載の車両用暖房装置におい
   て、 前記動力伝達手段は、前記エンジンから前記剪断発熱器
   のロータへの回転動力の伝達を断続するクラッチ手段を
   有することを特徴とする車両用暖房装置。