JP2000225837A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンプレッサの液圧縮による不具合がなく、
かつ低水温時の冷風の吹き出しを完全に防止する。 【解決手段】 エンジンにより駆動されて冷媒を圧送す
るコンプレッサ１と、冷媒と空気との熱交換を行って空
気を冷却する熱交換器と、冷却された空気をエンジン冷
却水を用いて加熱するヒータ手段とを備えた車両用空調
装置において、エンジン始動直後に冷却水の水温が所定
温度未満の場合には、所定の条件が成立するまでの待機
時間中はブロアファンの駆動を禁止し、待機時間が過ぎ
るとブロアファンの駆動を許容するブロアファン制御手
段１１と、上記待機時間中は、予め決められた所定時間
だけコンプレッサ１を作動せしめるとともに、それ以外
の待機時間中はコンプレッサを非作動状態に保持し、待
機期間が過ぎるとコンプレッサ１を作動せしめるコンプ
レッサ制御手段１１，２０とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、暖房に際していわ
ゆる低水温起動を行う車両用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】コンプレッサやエバポレー
タ等を含むエアコンサイクルと、ブロアファンと、エン
ジン冷却水を用いて空気を加熱するヒータコアとを有す
る車両用空調装置が知られている。ブロアファンによっ
て発生する空調風は、エバポレータを通過する際に冷媒
との熱交換を行って冷却され、その一部がヒータコアで
リヒートされて車室内に吹き出される。暖房時にはヒー
タコアを通過する空気量を増加して吹出空気温度を上昇
させるが、エンジン始動直後は冷却水の温度が低いため
暖房性能は低く、このときブロアファンが駆動されると
冷風が車室内に吹き出されてしまう。この冷風吹き出し
を最小限に抑制するために、従来からいわゆる低水温起
動制御が行われている。

【０００３】図６は従来の低水温起動制御を示すタイム
チャートである。エンジン始動直後の時点ｔ１１でブロ
アファンを最低速で起動し、次いでエンジンの動力をコ
ンプレッサに伝達してコンプレッサを起動する。所定時
間後、エンジン冷却水温がある程度上昇した時点ｔ１２
からブロアファン風量を徐々に増加し、最終的に最高速
で駆動する。

【０００４】図６の制御において、エンジン始動直後に
コンプレッサを起動するのは以下の理由による。車両を
長時間放置しておくと液冷媒がコンプレッサに滞留し、
この状態で高速回転しているエンジンの動力をコンプレ
ッサに伝達すると、コンプレッサが高速起動されるため
液圧縮によるコンプレッサのダメージが大きい。そこ
で、エンジン始動直後の低回転時（アイドル時）にエン
ジンの動力をコンプレッサに伝達し、コンプレッサを低
速起動することにより液圧縮を防止する。また、コンプ
レッサの作動時に長時間ブロアファンが作動していない
と、空気と冷媒との熱交換が行われずエアコンサイクル
に支障が生ずるため、ブロアファンもエンジン始動直後
から駆動せざるを得ない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の低水
温起動制御では、コンプレッサをエンジン低回転時に起
動する必要性からブロアファンもエンジン始動直後、す
なわち冷却水温が低い状態で駆動しなければならない。
このときのファン速度は最低速とはいえ、冷風の吹き出
しを完全に抑えることはできず、乗員が不快感を感ずる
おそれがある。

【０００６】本発明の目的は、コンプレッサの液圧縮に
よる不具合がなく、かつ低水温時の冷風の吹き出しを完
全に防止し得る車両用空調装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンによ
り駆動されて冷媒を圧送するコンプレッサと、冷媒と空
気との熱交換を行って空気を冷却する熱交換器と、冷却
された空気をエンジン冷却水を用いて加熱するヒータ手
段とを備えた車両用空調装置に適用される。そして、エ
ンジン始動直後に冷却水の水温が所定温度未満の場合に
は、所定の条件が成立するまでの待機時間中はブロアフ
ァンの駆動を禁止し、待機時間が過ぎるとブロアファン
の駆動を許容するブロアファン制御手段と、上記待機時
間中は、予め決められた所定時間だけコンプレッサを作
動せしめるとともに、それ以外の待機時間中はコンプレ
ッサを非作動状態に保持し、待機期間が過ぎると、コン
プレッサ作動信号を出力してコンプレッサを作動せしめ
るコンプレッサ制御手段とを具備し、これにより上記問
題点を解決する。請求項２の発明は、エンジンの始動が
検出された後、エンジンの回転が安定してから所定時間
だけコンプレッサを作動せしめるようにしたものであ
る。請求項３の発明は、コンプレッサ制御手段が、暖房
開始指令に応答してコンプレッサ作動信号を出力すると
ともに、エンジンの始動が検出されてから予め決められ
た時間が経過するとコンプレッサ作動信号の出力を停止
する第１の信号出力手段と、エンジンの始動が検出され
てからエンジンの回転が安定するまでの時間が経過した
後に作動許容信号を出力する第２の信号出力手段とを含
み、待機時間中は、作動許容信号が出力されるまではコ
ンプレッサ作動信号が出力されていてもコンプレッサの
作動を禁止し、作動許容信号が出力されてからコンプレ
ッサ作動信号が解除されるまでコンプレッサを作動せし
めるよう構成したものである。

【０００８】

【発明の効果】本発明によれば、低水温起動制御の待機
時間中はブロアファンの駆動を禁止するようにしたの
で、乗員が冷風吹き出しによる寒さを感ずることがなく
なる。また、エンジン始動直後であり、かつ上記待機時
間中に、予め決められた所定時間だけコンプレッサを作
動せしめるようにしたので、後のエンジン高回転時にコ
ンプレッサを起動しても液圧縮による不都合を防止でき
る。さらに待機時間中でコンプレッサが作動するのは上
記所定時間のみでありそれ以外の時間はコンプレッサが
非作動状態に保持されるので、待機時間全体にわたって
ブロアファンを停止してもエアコンサイクル等に悪影響
を及ぼすことはない。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１〜図５により本発明の一実施
の形態を説明する。図１は本発明に係る車両用空調装置
の構成を示す概略図である。この空調装置は、エンジン
により駆動されるコンプレッサ１，熱交換器としてのエ
バポレータ２，不図示のコンデンサ，リキッドタンクお
よび膨張弁を備えたエアコンサイクルを有し、コンプレ
ッサ１によって圧送される冷媒は、コンデンサ，リキッ
ドタンク，膨張弁およびエバポレータ２を順に介してコ
ンプレッサ１に戻る。ブロアファン３による送風空気
は、エバポレータ２で冷却された後、エアミックスドア
４の開度に応じた量の空気がヒータコア５を通過してリ
ヒートされ、ヒータコア５の通過空気とヒータコア５を
バイパスした空気との混合空気が不図示の吹出口（ベン
ト吹出口，足下吹出口およびデフロスタ吹出口）から車
室内に吹き出される。車室内への空気の吹出温度はエア
ミックスドア４の開度に依存する。ヒータコア５は、エ
ンジン冷却水の熱によって空気を加熱するタイプのもの
である。

【００１０】図２は空調装置の制御系を示し、ＣＰＵ１
１には、外気温センサ１２，室内温度センサ１３，日射
センサ１４およびエンジン冷却水温を検出する水温セン
サ１５等のセンサ類と、エアコンスイッチやエコノミー
スイッチ等を含むスイッチ群１６とが接続されている。
エアコンスイッチがオンの場合には通常の空調制御が、
エコノミースイッチがオンの場合は通所よりもコンプレ
ッサ１の稼働時間が少ない省燃費空調制御が行われる。
またＣＰＵ１１には、ブロアファンモータ３ａのモータ
駆動回路１７、吹出口設定用のモードドアアクチュエー
タ１８、およびエンジンコンピュータ２０も接続され
る。エンジンコンピュータ２０は、エンジン回転数を制
御するとともに、ＣＰＵ１１からのＡ／Ｃ信号やその他
の条件に応じて電磁クラッチ２１をオン・オフし、コン
プレッサ１の作動／停止を制御する。

【００１１】以上のように構成された車両用空調装置に
おいて、ＣＰＵ１１は、外気温センサ１２，室内温度セ
ンサ１３，日射センサ１４および乗員により設定される
設定温度（室内温度の目標値）に基づいて目標吹出温度
を演算し、この目標吹出温度に基づいてコンプレッサ
１，ブロアファン風量，エアミックスドア開度，吹出口
などを制御する。吹出口モードとしては、ベント吹出口
から空気を吹き出すベントモード（冷房時）、足下吹出
口から空気を吹き出すフットモード（暖房時）、デフロ
スタ吹出口から空気を吹き出すデフロスタモードなどが
ある。暖房時において、エンジン始動直後はエンジン冷
却水温が低いために暖房効果が低く、空気の吹き出しに
よって却って乗員が寒さを感ずることになるため、これ
を防止すべく低水温起動制御を行う。

【００１２】図３を参照して本実施の形態における低水
温起動制御について説明する。エアコンスイッチがオン
の状態で乗員がエンジン始動操作を行うべくイグニショ
ンキーを回すと、まずＡＣＣ（アクセサリ）スイッチが
オンし（ｔ１）、次いでＩＧＮ（イグニション）スイッ
チがオンする（ｔ２）。ＣＰＵ１１は、ＩＧＮスイッチ
のオン（暖房開始指令）に伴って空調制御を開始し、エ
ンジンコンピュータ２０にＡ／Ｃ信号（コンプレッサ作
動信号）を出力する。また、暖房時でかつ水温センサ１
５の検出値が所定温度（例えば、５６℃）以下であれ
ば、低水温起動制御を行うべく目標吹出温度に基づいて
ファンオフ時間Ｔoffを求め、ＩＧＮスイッチのオンか
らファンオフ時間Ｔoffが経過するまで（ｔ２〜ｔ７）
はブロアファン印加電圧をゼロにしてブロアファン３を
停止状態に保持する。

【００１３】時点ｔ１でオンしたＡＣＣスイッチは、セ
ルモータの作動中（ｔ３〜ｔ４）はオフし、エンジンが
始動して乗員が始動操作を解除すると再びオンする（ｔ
４）。このＡＣＣスイッチのオンへの切換えをもってエ
ンジンコンピュータ２０はエンジンが始動したと判断す
る。このとき既にＣＰＵ１１からＡ／Ｃ信号が出力され
ているが、エンジンコンピュータ２０は、ＡＣＣスイッ
チのオン（ｔ４）、すなわちエンジンの始動検出からエ
ンジンの回転が安定する時間（例えば、３秒）が経過す
るまではコンプレッサ１を停止状態に保持し、時間経過
後の時点ｔ５でコンプレッサ１を作動させる。一方、Ｃ
ＰＵ１１は、ＡＣＣスイッチのオンから所定時間（例え
ば、６秒）が経過するとＡ／Ｃ信号を断ち（ｔ６）、こ
れに応答してエンジンコンピュータ２０はコンプレッサ
１を停止させる。その結果、コンプレッサ１は、ｔ５〜
ｔ６までの時間（例えば、３秒）だけ作動し、その後は
上記ファンオフ時間Ｔoffが満了するまではオフ状態を
保持する。

【００１４】このように本実施の形態では、エンジン始
動後、エンジンの回転が安定するのに伴ってコンプレッ
サ１が起動されるので、アイドル状態でコンプレッサ１
を起動でき、液圧縮による不都合は発生しない。また、
コンプレッサ１の作動時間は３秒程度であるから、この
間ブロアファン３を駆動しなくてもエアコンサイクルに
悪影響を与えることはない。そして、エンジン冷却水温
が暖まるまでブロアファン３の駆動を禁止することによ
り冷風の吹き出しを完全に防止できる。

【００１５】ファンオフ時間Ｔoffが満了すると、ＣＰ
Ｕ１１はエンジン冷却水温がある程度上昇したと判断
し、ｔ７においてブロアファン３を駆動するとともに、
Ａ／Ｃ信号を再度出力してコンプレッサ１を作動せしめ
る。このとき、エンジンは高速で回転している可能性が
ありコンプレッサ１は高速起動されるかも知れないが、
上記コンプレッサ１の３秒間の作動によりコンプレッサ
１内に滞留していた液冷媒が全て排出されているので、
液圧縮が生じることは悪影響は全くない。その後、ブロ
アファン風量を時間の経過に従って（冷却水温の上昇に
従って）徐々に増加させ、最終的に最高風量に設定す
る。

【００１６】図４および図５は上述の動作を実現するた
めのフローチャートである。図４はブロアファン風量制
御を、図５はコンプレッサ制御をそれぞれ示すサブルー
チンフローチャートであり、いずれも空調装置の稼働中
に不図示のメインルーチンから周期的にコールされるも
のである。風量制御を示す図４において、ステップＳ１
では吹出口モードがデフロスタモードか否かを、ステッ
プＳ２では同様にベントモードであるか否かを判定して
いる。そのいずれでもない場合、つまり足下吹出口から
空気を吹き出すモードが設定されているとき（暖房が要
求されている場合））にはステップＳ３に進み、ヒータ
の熱源であるエンジン冷却水温が５６℃を超えるか否か
を水温センサ１５の出力から判定する。５６℃未満の場
合には、まだ十分な暖房効果が得られないと判断してス
テップＳ４に進み、不図示のルーチンで演算された目標
吹出温度Ｘｍを判定する。目標吹出温度Ｘｍが所定温度
Ｊ以上の場合には、強力な暖房が要求されていると判断
し、低水温起動制御を行うべくステップＳ５に進む。

【００１７】ステップＳ５ではブロアファン印加電圧Ｖ
を０Ｖに設定して車室内への空気の吹き出しを禁止し、
ステップＳ６では目標吹出温度に基づいて上記ファンオ
フ時間Ｔoffを演算する。ファンオフ時間Ｔoffは目標吹
出温度Ｘｍが高いほど長くなるが、１５０秒以上の場合
には１５０秒未満に制限する。ステップＳ７では、図示
の特性に基づいてブロアファン印加電圧Ｖを制御する。
具体的にはファンオフ時間Ｔoffが経過するまでは印加
電圧Ｖを０Ｖに保持し、経過すると４Ｖとし、その後は
例えば０．３４Ｖ／秒で印加電圧Ｖを増加させる。ブロ
アファン３は印加電圧Ｖに応じた速度（風量）で駆動さ
れる。なお図６において、低水温起動以外の制御は従来
と同様であるので図示を省略する。

【００１８】次に図５のコンプレッサ制御について説明
する。ステップＳ１１ではブロアファン３が作動してい
るか否かを判定し、非作動であればステップＳ１２に進
む。上述したファンオフ時間の計時中はブロアファン３
は作動していないので、ステップＳ１１は否定されるこ
とになる。ステップＳ１２では、熱風防止のためのファ
ン停止か否かを判定する。すなわち、例えば炎天下で車
両を長時間放置した場合、コンプレッサ１の起動ととも
にブロアファンを駆動すると、熱風が車室内に吹き出さ
れるおそれがある。これを防止するため、冷房時にはコ
ンプレッサ１が起動されても３秒程度はブロアファン３
の駆動を禁止する制御を行っている。上記ステップＳ１
２ではこの制御が行われているか否かを判定し、肯定さ
れるとステップＳ１８に進む。

【００１９】ステップＳ１２が否定されるとステップＳ
１３に進み、低水温起動制御中であるか否か、つまりフ
ァンオフ時間Ｔoffの計時中であるか否かを判定する。
低水温起動中でなければステップＳ２９に進んでＡ／Ｃ
信号（コンプレッサ作動信号）を解除し、低水温起動制
御中であればステップＳ１４でフラグFCOMPを判定す
る。FCOMPは上述したブロアファン制御で設定されるも
のであるが、本実施の形態では低水温起動制御中でもFC
OMPはオンに設定されている。FCOMPがオフであればステ
ップＳ２９でＡ／Ｃ信号を解除し、オンであればステッ
プＳ１５でＡＣＣスイッチのオン・オフを判定する。

【００２０】ＡＣＣスイッチがオフであるうちはステッ
プＳ１６でタイマをクリアしてスタートさせ、ステップ
Ｓ２９でＡ／Ｃ信号を解除する。ＡＣＣスイッチがオフ
ということは、上述したようにセルモータの作動中（図
３のｔ３〜ｔ４）であることを示している。ＡＣＣスイ
ッチがオンと判定されると、セルモータの始動前（ｔ１
〜ｔ３）か、またはエンジンが始動してキーがＡＣＣ位
置まで戻された（ｔ４以降）と判断し、ステップＳ１７
で上記タイマスタートから６秒が経過したか否かを判定
する。まだ６秒経過していない場合、およびまだタイマ
がスタートしていない場合にはステップＳ３０に進んで
Ａ／Ｃ信号を出力し、６秒経過していればステップＳ２
９に進んでＡ／Ｃ信号を解除する。このステップＳ１５
〜Ｓ１７の制御により、図３のｔ４〜ｔ６の間だけＡ／
Ｃ信号が出力されることになるが、上述の如くｔ４〜ｔ
５の間はエンジンコンピュータ２０がコンプレッサ１を
停止状態に保持しているので、実際にコンプレッサ１が
作動するのはｔ５からｔ６までである。

【００２１】その後、ファンオフ時間Ｔoffが経過（ｔ
７）するとブロアファン３が作動し、ステップＳ１１が
肯定されてステップＳ１８に進む。ステップＳ１８以降
は従来から行われている通常のコンプレッサオン・オフ
制御を示し、ステップＳ１８ではデフロスタモードが設
定されているか否かを、ステップＳ１９，Ｓ２０ではエ
アコンフラグ，エコノミーフラグの設定の有無をそれぞ
れ判定している。これらのフラグは、エアコンスイッ
チ，エコノミースイッチのオンに連動してそれぞれオン
するものである。デフロスタモードでなく、かつエアコ
ンフラグおよびエコノミーフラグのいずれもがオフの場
合にはステップＳ２９でＡ／Ｃ信号を解除し、それ以外
の場合はステップＳ２１に進む。

【００２２】ステップＳ２１では、外気温度Ｔamに基づ
いて変数ＣＦを１，２，３のいずれかに設定し、ステッ
プＳ２２ではそのＣＦを判定する。ＣＦ＝１、すなわち
外気温度がかなり低い場合にはステップＳ２９でＡ／Ｃ
信号を解除し、それ以外の場合にはステップＳ２３に進
む。ステップＳ２３では、エコノミーフラグがオフか否
かを判定し、オフの場合、つまりエアコンフラグがオン
の場合はステップＳ３０でＡ／Ｃ信号を出力する。エコ
ノミーフラグがオンの場合には、ステップＳ２４でＲＥ
Ｃスイッチ（内気循環設定スイッチ）の状態を判定す
る。ＲＥＣスイッチがオンの場合、つまり内気循環が設
定されているときにはステップＳ３０でＡ／Ｃ信号を出
力し、オフの場合はステップＳ２５で外気導入か否かを
判定する。内気と外気の双方を導入する状態の時にはス
テップＳ３０でＡ／Ｃ信号を出力し、完全に外気導入の
場合にはステップＳ２６で目標吹出温度Ｘmを演算し、
ステップＳ２７に進む。ステップＳ２７では目標吹出温
度Ｘmと外気温度Ｔamとの差からＯＮ・ＯＦＦのいずれ
かを設定し、ステップＳ２８ではその判定結果によりＡ
／Ｃ信号の有無を決定する。すなわち、ＯＦＦ状態であ
ればＡ／Ｃ信号を解除し、ＯＮ状態であればＡ／Ｃ信号
を出力する。

【００２３】以上の実施の形態の構成において、ＣＰＵ
１１がブロアファン制御手段を、ＣＰＵ１１およびエン
ジンコンピュータ２０がコンプレッサ制御手段をそれぞ
れ構成する。また、特にＣＰＵが第１の信号出力手段
を、エンジンコンピュータ２０が第２の信号出力手段を
構成する。

【００２４】なお、低水温起動制御時にコンプレッサを
作動させる時間帯は、ファンオフ時間Ｔoff内であり、
かつエンジン回転数が低い時間帯であればればいつでも
よい。エンジン回転数が低ければ低いほどコンプレッサ
１の液圧縮による悪影響は小さい。またその際のコンプ
レッサ作動時間は３秒に限定されず、コンプレッサ内に
滞留した液冷媒がほぼ全て排出可能な時間で、かつファ
ンオフ時間Ｔoff（待機時間）より十分短い時間であれ
ばよい。さらにファンオフ時間Ｔoffを最初に求めてブ
ロアファンを制御するようにしたが、例えば冷却水温を
逐次モニタし、これが所定の温度未満のときにはブロア
ファンを停止し、所定温度以上になるとブロアファンを
駆動するような制御でもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る車両用空調装置の
構成を示す概略図。

【図２】上記空調装置の制御系を示すブロック図。

【図３】低水温起動制御の内容を説明するタイムチャー
ト。

【図４】ブロアファン制御を示すフローチャート。

【図５】コンプレッサ制御を示すフローチャート。

【図６】従来の低水温起動制御を示すタイムチャート。

【符号の説明】

１ コンプレッサ ２ エバポレータ ３ ブロアファン ４ エアミックスドア ５ ヒータコア １１ ＣＰＵ １５ 水温センサ １６ スイッチ群 １７ モータ駆動回路 ２０ エンジンコンピュータ ２１ 電磁クラッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンにより駆動されて冷媒を圧送す
   るコンプレッサと、前記冷媒と空気との熱交換を行って
   空気を冷却する熱交換器と、前記冷却された空気をエン
   ジン冷却水を用いて加熱するヒータ手段とを備えた車両
   用空調装置において、 エンジン始動直後に前記冷却水の水温が所定温度未満の
   場合には、所定の条件が成立するまでの待機時間中はブ
   ロアファンの駆動を禁止し、該待機時間が過ぎると前記
   ブロアファンの駆動を許容するブロアファン制御手段
   と、 前記待機時間中は、予め決められた所定時間だけコンプ
   レッサを作動せしめるとともに、それ以外の待機時間中
   はコンプレッサを非作動状態に保持し、該待機期間が過
   ぎると、コンプレッサ作動信号を出力してコンプレッサ
   を作動せしめるコンプレッサ制御手段とを具備すること
   を特徴とする車両用空調装置。
2. 【請求項２】 前記コンプレッサ制御手段は、エンジン
   の始動が検出された後、エンジンの回転が安定してから
   前記所定時間だけ前記コンプレッサを作動せしめること
   を特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 【請求項３】 前記コンプレッサ制御手段は、所定の暖
   房開始指令に応答してコンプレッサ作動信号を出力する
   とともに、エンジンの始動が検出されてから予め決めら
   れた時間が経過するとコンプレッサ作動信号の出力を停
   止する第１の信号出力手段と、エンジンの始動が検出さ
   れてからエンジンの回転が安定するまでの時間が経過し
   た後に作動許容信号を出力する第２の信号出力手段とを
   含み、前記待機時間中は、前記作動許容信号が出力され
   るまでは前記コンプレッサ作動信号が出力されていても
   前記コンプレッサの作動を禁止し、前記作動許容信号が
   出力されてから前記コンプレッサ作動信号が解除される
   まで前記コンプレッサを作動せしめるよう構成したこと
   を特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。