JP2001026215A - 車両用空調装置 - Google Patents
車両用空調装置Info
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- B60H2001/3275—Cooling devices output of a control signal related to a compressing unit to control the volume of a compressor
Abstract
(57)【要約】
【課題】 エンジン回転数が変動しても影響を受けにく
く、しかも空調フィーリングのよい省エネルギ運転が可
能な車両用空調装置の提供を目的とする。 【解決手段】 吸入圧力（ＬＰ）を自己制御でき、か
つ、目標とする吸入圧力（ＬＰ）を外部信号により設定
できるデマンド容量可変圧縮機を用いた車両用空調装置
であって、空調負荷に応じて吹出温度を設定した後、該
吹出温度設定値に対応する冷凍サイクルの吸入圧力（Ｌ
Ｐ）を決定し、該吸入圧力（ＬＰ）を設定する外部信号
を前記デマンド容量可変圧縮機に入力して冷凍サイクル
運転を行うようにした。
く、しかも空調フィーリングのよい省エネルギ運転が可
能な車両用空調装置の提供を目的とする。 【解決手段】 吸入圧力（ＬＰ）を自己制御でき、か
つ、目標とする吸入圧力（ＬＰ）を外部信号により設定
できるデマンド容量可変圧縮機を用いた車両用空調装置
であって、空調負荷に応じて吹出温度を設定した後、該
吹出温度設定値に対応する冷凍サイクルの吸入圧力（Ｌ
Ｐ）を決定し、該吸入圧力（ＬＰ）を設定する外部信号
を前記デマンド容量可変圧縮機に入力して冷凍サイクル
運転を行うようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、デマンド容量可変
圧縮機を用いて吹出温度を制御する車両用空調装置に関
する。
圧縮機を用いて吹出温度を制御する車両用空調装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来の車両用空調装置の概略構
成を示したものである。この車両用空調装置は、一般的
な自動車に設置されるものの一例である。導入した空気
の冷暖房及び除湿を行って車室内へ吹き出す空調ユニッ
ト１０は、内外気箱１０Ａ、ブロワユニット１０Ｂ、ク
ーラユニット１０Ｃ及びヒータユニット１０Ｄにより構
成される。この空調ユニット１０は、通常ダッシュボー
ド下方の車室内に設置されている。また、符号の１１は
各種の運転制御を行う制御部、１２は乗員の好みで設定
操作する各種スイッチ類や運転表示部などが配置された
操作部である。以下、この空調ユニット１０を空気の流
れの順に簡単に説明する。
成を示したものである。この車両用空調装置は、一般的
な自動車に設置されるものの一例である。導入した空気
の冷暖房及び除湿を行って車室内へ吹き出す空調ユニッ
ト１０は、内外気箱１０Ａ、ブロワユニット１０Ｂ、ク
ーラユニット１０Ｃ及びヒータユニット１０Ｄにより構
成される。この空調ユニット１０は、通常ダッシュボー
ド下方の車室内に設置されている。また、符号の１１は
各種の運転制御を行う制御部、１２は乗員の好みで設定
操作する各種スイッチ類や運転表示部などが配置された
操作部である。以下、この空調ユニット１０を空気の流
れの順に簡単に説明する。
【０００３】空調ユニット１０に導入する空気は、内外
気箱１０Ａにおいて内外気切換ダンパ１３の開閉を切換
操作することにより、車室外の外気ａまたは車室内の内
気ｂのいずれか一方が選択される。導入される外気ａま
たは内気ｂ（以下、導入空気と呼ぶ）は、ブロワユニッ
ト１０Ｂに設けられたブロワファン１４に吸引されて、
あるいは車両の走行風として、空調ダクトＡＤ内を通り
ブロワファン１４の下流側に設置されたクーラユニット
１０Ｃ内のエバポレータ１５に送られる。このエバポレ
ータ１５には、冷房・除湿運転時に冷凍サイクルを形成
している冷媒系から低温低圧の液冷媒が供給されてお
り、エバポレータ１５を通過する導入空気と熱交換して
冷房及び除湿を行うことができる。
気箱１０Ａにおいて内外気切換ダンパ１３の開閉を切換
操作することにより、車室外の外気ａまたは車室内の内
気ｂのいずれか一方が選択される。導入される外気ａま
たは内気ｂ（以下、導入空気と呼ぶ）は、ブロワユニッ
ト１０Ｂに設けられたブロワファン１４に吸引されて、
あるいは車両の走行風として、空調ダクトＡＤ内を通り
ブロワファン１４の下流側に設置されたクーラユニット
１０Ｃ内のエバポレータ１５に送られる。このエバポレ
ータ１５には、冷房・除湿運転時に冷凍サイクルを形成
している冷媒系から低温低圧の液冷媒が供給されてお
り、エバポレータ１５を通過する導入空気と熱交換して
冷房及び除湿を行うことができる。
【０００４】冷媒系は、圧縮機１６、コンデンサ１７、
膨張弁１８及びエバポレータ１５をおもな構成要素とし
ており、各機器間を冷媒配管１９で接続することで冷媒
循環回路を形成したものである。圧縮機１６は、駆動源
のエンジンＥと圧縮機クラッチ２０を介して連結されて
いる。この圧縮機１６は、エバポレータ１５で気化した
低温低圧のガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒とし
てコンデンサ１７へ供給するものである。コンデンサ１
７は、圧縮機１６から供給された高温高圧のガス冷媒を
走行風などの外気で冷却し、ガス状の冷媒を凝縮液化さ
せるものである。こうして液化された冷媒は、図示省略
のレシーバで気液の分離がなされた後、高温高圧の液冷
媒として膨張弁１８へ供給される。膨張弁１８では、高
温高圧の液冷媒を減圧及び膨張させることによって低温
低圧の液（霧状）冷媒とし、空調ユニット１０内に設置
されているエバポレータ１５へ供給する。以下、同様に
冷媒を循環させることで、冷凍サイクルが形成される。
膨張弁１８及びエバポレータ１５をおもな構成要素とし
ており、各機器間を冷媒配管１９で接続することで冷媒
循環回路を形成したものである。圧縮機１６は、駆動源
のエンジンＥと圧縮機クラッチ２０を介して連結されて
いる。この圧縮機１６は、エバポレータ１５で気化した
低温低圧のガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒とし
てコンデンサ１７へ供給するものである。コンデンサ１
７は、圧縮機１６から供給された高温高圧のガス冷媒を
走行風などの外気で冷却し、ガス状の冷媒を凝縮液化さ
せるものである。こうして液化された冷媒は、図示省略
のレシーバで気液の分離がなされた後、高温高圧の液冷
媒として膨張弁１８へ供給される。膨張弁１８では、高
温高圧の液冷媒を減圧及び膨張させることによって低温
低圧の液（霧状）冷媒とし、空調ユニット１０内に設置
されているエバポレータ１５へ供給する。以下、同様に
冷媒を循環させることで、冷凍サイクルが形成される。
【０００５】また、エバポレータ１０の下流側にはヒー
タユニット１０Ｄが配設され、その内部にはヒータコア
２１が設置されている。このヒータコア２１には、ウォ
ータバルブ２２により流量制御された高温のエンジン冷
却水が導入され、通過する導入空気と熱交換して暖房を
行うことができる。また、ヒータコア２１を通過する導
入空気の流量は、エアミックスダンパ２２の開度により
調整可能である。この結果、ヒータユニット１０Ｄ内で
導入空気を所望の温度に調整したり、あるいは、ヒータ
ユニット１０Ｄに設けられたデフロスタ吹き出し口２
３，フェイス吹出口２４，フット吹出口２５からダンパ
操作により選択的に空調空気を吹き出すことができる。
タユニット１０Ｄが配設され、その内部にはヒータコア
２１が設置されている。このヒータコア２１には、ウォ
ータバルブ２２により流量制御された高温のエンジン冷
却水が導入され、通過する導入空気と熱交換して暖房を
行うことができる。また、ヒータコア２１を通過する導
入空気の流量は、エアミックスダンパ２２の開度により
調整可能である。この結果、ヒータユニット１０Ｄ内で
導入空気を所望の温度に調整したり、あるいは、ヒータ
ユニット１０Ｄに設けられたデフロスタ吹き出し口２
３，フェイス吹出口２４，フット吹出口２５からダンパ
操作により選択的に空調空気を吹き出すことができる。
【０００６】このような空気調和ユニット１０は、冷房
及び除湿を行うエバポレータ１５の下流側に暖房を行う
ヒータコア２１を配置する構成としたので、冷却して除
湿した導入空気を再び適温に再加熱するという除湿空調
が可能となり、温度を維持して窓の曇りを晴らすことが
できるというメリットがある。
及び除湿を行うエバポレータ１５の下流側に暖房を行う
ヒータコア２１を配置する構成としたので、冷却して除
湿した導入空気を再び適温に再加熱するという除湿空調
が可能となり、温度を維持して窓の曇りを晴らすことが
できるというメリットがある。
【０００７】また、特に電気自動車やハイブリッド車
（駆動源として電動モータ及び内燃機関エンジンを併
用）等では、暖房用の熱源として得られるエンジン冷却
水が全くなかったり、あるいは不十分だったりすること
から、ヒートポンプ式空調装置を採用することが行われ
ている。この場合、冷凍サイクルに四方弁を設けて、暖
房運転時と冷房運転時との冷媒の流れ方向を逆転させる
ている。従って、暖房運転時においては、上述したエバ
ポレータ１５がコンデンサとして機能し、コンデンサ１
７がエバポレータとして機能する。この結果、外気から
汲み上げた熱で車室内を暖房することができる。
（駆動源として電動モータ及び内燃機関エンジンを併
用）等では、暖房用の熱源として得られるエンジン冷却
水が全くなかったり、あるいは不十分だったりすること
から、ヒートポンプ式空調装置を採用することが行われ
ている。この場合、冷凍サイクルに四方弁を設けて、暖
房運転時と冷房運転時との冷媒の流れ方向を逆転させる
ている。従って、暖房運転時においては、上述したエバ
ポレータ１５がコンデンサとして機能し、コンデンサ１
７がエバポレータとして機能する。この結果、外気から
汲み上げた熱で車室内を暖房することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の車両用空調装置では、圧縮機１６はエンジンＥを駆
動力として運転されるため、その能力は車両の走行状態
によって大きく変化することになる。すなわち、エンジ
ン回転数の変化に応じて、圧縮機の吐出圧力ＨＰ及び吸
入圧力ＬＰが変動することになる。従って、冷凍サイク
ルの冷凍能力はエンジンＥの回転数に比例してほぼ直線
的に上昇することになるため、空調装置側の要求と一致
しないことが多い。このため、従来の車両用空調装置で
は、圧縮機クラッチ２０をＯＮ／ＯＦＦさせて冷凍能力
の調整を行ったり、あるいはマイルドな吹出温度を得る
ためヒータコア２１に高温のエンジン冷却水を流して冷
風／温風を混合するといったようなことが行われてい
る。
来の車両用空調装置では、圧縮機１６はエンジンＥを駆
動力として運転されるため、その能力は車両の走行状態
によって大きく変化することになる。すなわち、エンジ
ン回転数の変化に応じて、圧縮機の吐出圧力ＨＰ及び吸
入圧力ＬＰが変動することになる。従って、冷凍サイク
ルの冷凍能力はエンジンＥの回転数に比例してほぼ直線
的に上昇することになるため、空調装置側の要求と一致
しないことが多い。このため、従来の車両用空調装置で
は、圧縮機クラッチ２０をＯＮ／ＯＦＦさせて冷凍能力
の調整を行ったり、あるいはマイルドな吹出温度を得る
ためヒータコア２１に高温のエンジン冷却水を流して冷
風／温風を混合するといったようなことが行われてい
る。
【０００９】従って、クラッチのＯＮ／ＯＦＦ時に生じ
るショックで走行フィーリングが損なわれたり、あるい
は、吹出温度が変動して空調フィーリングが損なわれる
という問題があった。また、吹出温度を調整のために温
風と冷風とを混合するという手法は、無用のエネルギ損
失を生むものであるから、近年の省エネルギに反すると
いう問題もあった。本発明は、上記の事情に鑑みてなさ
れたもので、エンジン回転数が変動しても影響を受けに
くく、しかも空調フィーリングのよい省エネルギ運転が
可能な車両用空調装置の提供を目的とするものである。
るショックで走行フィーリングが損なわれたり、あるい
は、吹出温度が変動して空調フィーリングが損なわれる
という問題があった。また、吹出温度を調整のために温
風と冷風とを混合するという手法は、無用のエネルギ損
失を生むものであるから、近年の省エネルギに反すると
いう問題もあった。本発明は、上記の事情に鑑みてなさ
れたもので、エンジン回転数が変動しても影響を受けに
くく、しかも空調フィーリングのよい省エネルギ運転が
可能な車両用空調装置の提供を目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、冷凍サイ
クルの吸入圧力（低圧）と吹出温度とは一定の関係にあ
ることに着目し、本発明の車両用空調装置においては、
デマンド容量可変圧縮機を用いることで一定の吹出温度
を実現している。ここで採用するデマンド容量可変圧縮
機は、たとえば米国特許４，８８６，４２５に記載され
ているような「圧縮機の容量制御装置」に、実開昭６４
−５６５８８号公報に記載されているような「圧縮機の
容量制御装置」を組み合わせたものである。
クルの吸入圧力（低圧）と吹出温度とは一定の関係にあ
ることに着目し、本発明の車両用空調装置においては、
デマンド容量可変圧縮機を用いることで一定の吹出温度
を実現している。ここで採用するデマンド容量可変圧縮
機は、たとえば米国特許４，８８６，４２５に記載され
ているような「圧縮機の容量制御装置」に、実開昭６４
−５６５８８号公報に記載されているような「圧縮機の
容量制御装置」を組み合わせたものである。
【００１１】米国特許４，８８６，４２５に記載されて
いる「圧縮機の容量制御装置」は、バイパス弁の操作圧
力ＡＰを吐出圧力ＨＰの変動にかかわらず吸入圧力ＬＰ
の一次関数的関係で決めて制御できるようにしたので、
圧縮機の吸入圧力ＬＰのみによって圧縮機の容量制御量
を決定することができるものである。一方、実開昭６４
−５６５８８号公報に記載されている「圧縮機の容量制
御装置」は、上述した米国特許４，８８６，４２５に記
載された容量制御装置（すなわち調圧弁）に、同調圧弁
から出力される制御圧力ＡＰの特性を外部信号、たとえ
ば電磁コイル、ステッピングモータにより平行推移的に
制御できるようにして、設定したＬＰに制御するデマン
ド制御機構を付設したものである。このため、圧縮機の
容量を外部信号により任意に制御することが可能とな
り、このように吸入圧力（ＬＰ）を自己制御でき、か
つ、目標とする吸入圧力（ＬＰ）を外部信号により設定
できる圧縮機を「デマンド容量可変圧縮機」と呼ぶこと
にする。
いる「圧縮機の容量制御装置」は、バイパス弁の操作圧
力ＡＰを吐出圧力ＨＰの変動にかかわらず吸入圧力ＬＰ
の一次関数的関係で決めて制御できるようにしたので、
圧縮機の吸入圧力ＬＰのみによって圧縮機の容量制御量
を決定することができるものである。一方、実開昭６４
−５６５８８号公報に記載されている「圧縮機の容量制
御装置」は、上述した米国特許４，８８６，４２５に記
載された容量制御装置（すなわち調圧弁）に、同調圧弁
から出力される制御圧力ＡＰの特性を外部信号、たとえ
ば電磁コイル、ステッピングモータにより平行推移的に
制御できるようにして、設定したＬＰに制御するデマン
ド制御機構を付設したものである。このため、圧縮機の
容量を外部信号により任意に制御することが可能とな
り、このように吸入圧力（ＬＰ）を自己制御でき、か
つ、目標とする吸入圧力（ＬＰ）を外部信号により設定
できる圧縮機を「デマンド容量可変圧縮機」と呼ぶこと
にする。
【００１２】請求項１に記載の車両用空調装置は、吸入
圧力（ＬＰ）を自己制御でき、かつ、目標とする吸入圧
力（ＬＰ）を外部信号により設定できるデマンド容量可
変圧縮機を用いた車両用空調装置であって、空調負荷に
応じて吹出温度を設定した後、該吹出温度設定値に対応
する冷凍サイクルの吸入圧力（ＬＰ）を決定し、該吸入
圧力（ＬＰ）を設定する外部信号を前記デマンド容量可
変圧縮機に入力して冷凍サイクル運転を行うことを特徴
とするものである。
圧力（ＬＰ）を自己制御でき、かつ、目標とする吸入圧
力（ＬＰ）を外部信号により設定できるデマンド容量可
変圧縮機を用いた車両用空調装置であって、空調負荷に
応じて吹出温度を設定した後、該吹出温度設定値に対応
する冷凍サイクルの吸入圧力（ＬＰ）を決定し、該吸入
圧力（ＬＰ）を設定する外部信号を前記デマンド容量可
変圧縮機に入力して冷凍サイクル運転を行うことを特徴
とするものである。
【００１３】このような車両用空調装置においては、前
記冷凍サイクルの吸入圧力（ＬＰ）を決定する時、送風
ファンの運転速度または内外気切換ダンパの位置のいず
れか一方を、あるいは、両方を検出して補正するのが好
ましい。
記冷凍サイクルの吸入圧力（ＬＰ）を決定する時、送風
ファンの運転速度または内外気切換ダンパの位置のいず
れか一方を、あるいは、両方を検出して補正するのが好
ましい。
【００１４】また、前記デマンド容量可変圧縮機の制御
範囲外の領域では、駆動源との間に設けた圧縮機クラッ
チのＯＮ／ＯＦＦで温度調整するのが好ましい。この場
合、前記吹出温度設定値と実際の吹出温度との比較によ
り前記デマンド容量可変圧縮機が制御範囲外の領域にあ
ると判断すればよい。そして、前記空調負荷は、外気温
の検出値及び空調強弱選択スイッチのポジションにより
決めるとよい。
範囲外の領域では、駆動源との間に設けた圧縮機クラッ
チのＯＮ／ＯＦＦで温度調整するのが好ましい。この場
合、前記吹出温度設定値と実際の吹出温度との比較によ
り前記デマンド容量可変圧縮機が制御範囲外の領域にあ
ると判断すればよい。そして、前記空調負荷は、外気温
の検出値及び空調強弱選択スイッチのポジションにより
決めるとよい。
【００１５】このような車両用空調装置によれば、空調
負荷に応じて設定された吹出温度に対応する吸入圧力が
決定されるので、これを外部信号としてデマンド容量可
変圧縮機に入力すれば吸入圧力（ＬＰ）を所望の値に設
定できる。従って、冷凍サイクルの吸入圧力（ＬＰ）と
蒸発器を通過した空気の吹出温度とは一定の関係にある
ので、エンジン回転数が変動しても一定の吹出温度を維
持することができる。
負荷に応じて設定された吹出温度に対応する吸入圧力が
決定されるので、これを外部信号としてデマンド容量可
変圧縮機に入力すれば吸入圧力（ＬＰ）を所望の値に設
定できる。従って、冷凍サイクルの吸入圧力（ＬＰ）と
蒸発器を通過した空気の吹出温度とは一定の関係にある
ので、エンジン回転数が変動しても一定の吹出温度を維
持することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る車両用空調装
置の一実施形態を図１ないし図４に基づいて説明する。
なお、本発明が適用される車両用空調装置の基本構成
は、圧縮機１６をデマンド容量可変圧縮機１６Ａに変更
すること、そして図１に示すフローチャートの内容を制
御部１１内に加えること以外は図４に示した従来技術と
同じでよく、従って、ここではその説明を省略する。
置の一実施形態を図１ないし図４に基づいて説明する。
なお、本発明が適用される車両用空調装置の基本構成
は、圧縮機１６をデマンド容量可変圧縮機１６Ａに変更
すること、そして図１に示すフローチャートの内容を制
御部１１内に加えること以外は図４に示した従来技術と
同じでよく、従って、ここではその説明を省略する。
【００１７】図１に示すフローチャートは、デマンド容
量可変圧縮機１６Ａを用いて吹出温度Ｔｂを一定に制御
する手順を示したものである。この場合のデマンド容量
可変圧縮機１６Ａは、導入空気と熱交換して冷房・除湿
するエバポレータ１５へ冷媒を供給するものとして説明
する。
量可変圧縮機１６Ａを用いて吹出温度Ｔｂを一定に制御
する手順を示したものである。この場合のデマンド容量
可変圧縮機１６Ａは、導入空気と熱交換して冷房・除湿
するエバポレータ１５へ冷媒を供給するものとして説明
する。
【００１８】ステップ１（以下Ｓ１）では、外気温セン
サ２６により空調負荷を決める条件のひとつである外気
温Ｔｏを検出する。これと並行して、空調負荷を決める
もうひとつの条件として、操作部１２に配置された空調
強弱選択スイッチ１２ａの設定位置（以下空調強弱位
置）をＳ２で検出する。図４に示した例では、「強」か
ら「弱」まで５段階の設定位置が設けられており、乗員
の好みに応じて手動操作により適宜選択変更できるよう
になっている。なお、この設定位置については、５段階
に限定されるものではなく、５段階以上の多段にしても
よいし、あるいは、無段階に設定できるようにしてもよ
い。
サ２６により空調負荷を決める条件のひとつである外気
温Ｔｏを検出する。これと並行して、空調負荷を決める
もうひとつの条件として、操作部１２に配置された空調
強弱選択スイッチ１２ａの設定位置（以下空調強弱位
置）をＳ２で検出する。図４に示した例では、「強」か
ら「弱」まで５段階の設定位置が設けられており、乗員
の好みに応じて手動操作により適宜選択変更できるよう
になっている。なお、この設定位置については、５段階
に限定されるものではなく、５段階以上の多段にしても
よいし、あるいは、無段階に設定できるようにしてもよ
い。
【００１９】続くＳ３では、検出した外気温Ｔｏ及び空
調強弱位置に応じて、目標とする吹出温度ＴＢの決定を
行う。この決定は、たとえば外気温Ｔｏが高く空調強弱
位置が「強」に設定されている場合、乗員が熱いと感じ
ている（空調負荷が大）と判断して目標吹出温度ＴＢが
外気温Ｔｏよりかなり低く設定される。また、外気温Ｔ
ｏが高くても空調強弱位置が「弱」に設定されている場
合には、ほぼ適温の状態にある（空調負荷が小）と判断
できるので、目標吹出温度ＴＢは外気温Ｔｏに近い値に
設定される。こうして決められた吹出温度Ｔｂの目標値
を、以後吹出温度設定値ＴＢと呼ぶことにする（Ｓ
４）。
調強弱位置に応じて、目標とする吹出温度ＴＢの決定を
行う。この決定は、たとえば外気温Ｔｏが高く空調強弱
位置が「強」に設定されている場合、乗員が熱いと感じ
ている（空調負荷が大）と判断して目標吹出温度ＴＢが
外気温Ｔｏよりかなり低く設定される。また、外気温Ｔ
ｏが高くても空調強弱位置が「弱」に設定されている場
合には、ほぼ適温の状態にある（空調負荷が小）と判断
できるので、目標吹出温度ＴＢは外気温Ｔｏに近い値に
設定される。こうして決められた吹出温度Ｔｂの目標値
を、以後吹出温度設定値ＴＢと呼ぶことにする（Ｓ
４）。
【００２０】続くＳ５において、冷凍サイクルの吸入圧
力ＬＰを決定する。この吸入圧力ＬＰは、吸入圧力ＬＰ
と吹出温度Ｔｂとの間に一定の関係があることを利用し
て定めるものである。従って、吹出温度設定値ＴＢが決
まれば、これに対応するデマンド容量可変圧縮機１６Ａ
の吸入圧力ＬＰが自動的に決まることになる。この吸入
圧力ＬＰの決定は、吹出温度設定値ＴＢが基本となる。
しかし、必要に応じて送風ファンとして設けられている
ブロワファン１４の運転速度を検出して補正してもよい
し（Ｓ６）、あるいは、内外気切換ダンパ１３の設定位
置、すなわち外気ａまたは内気ｂのいずれが吸い込まれ
ているのかを検出して補正してもよい（Ｓ７）。もちろ
ん、ブロワファン１４の運転速度及び内外気切換ダンパ
１３の設定位置の両方を検出して補正してもよい。
力ＬＰを決定する。この吸入圧力ＬＰは、吸入圧力ＬＰ
と吹出温度Ｔｂとの間に一定の関係があることを利用し
て定めるものである。従って、吹出温度設定値ＴＢが決
まれば、これに対応するデマンド容量可変圧縮機１６Ａ
の吸入圧力ＬＰが自動的に決まることになる。この吸入
圧力ＬＰの決定は、吹出温度設定値ＴＢが基本となる。
しかし、必要に応じて送風ファンとして設けられている
ブロワファン１４の運転速度を検出して補正してもよい
し（Ｓ６）、あるいは、内外気切換ダンパ１３の設定位
置、すなわち外気ａまたは内気ｂのいずれが吸い込まれ
ているのかを検出して補正してもよい（Ｓ７）。もちろ
ん、ブロワファン１４の運転速度及び内外気切換ダンパ
１３の設定位置の両方を検出して補正してもよい。
【００２１】ブロワファン１４の運転速度に基づく吸入
圧力ＬＰの補正は、以下のようにして行う。すなわち、
ブロワファン１４の運転速度が速ければ導入空気の風量
が多いことを意味するので、エバポレータ１５への冷媒
供給量が同じであれば熱交換による温度変化は小さくな
る。従って、吹出温度設定値ＴＢに到達しないことにな
るので、冷媒供給量が増やすため吸入圧力ＬＰが大とな
る方向へ補正する。内外気切換ダンパ１３の設定位置に
基づく補正は、外気ａと内気ｂとでは導入空気の温度に
差があることを考慮して補正するものである。すなわ
ち、冷房運転時であれば、運転開始直後は例外として、
内気ｂの温度が外気ａの温度より低くなっているため空
調負荷は低くなり、従って、内気ｂの導入時には冷媒供
給量を減らすため吸入圧力ＬＰが小となる方向へ補正す
る。
圧力ＬＰの補正は、以下のようにして行う。すなわち、
ブロワファン１４の運転速度が速ければ導入空気の風量
が多いことを意味するので、エバポレータ１５への冷媒
供給量が同じであれば熱交換による温度変化は小さくな
る。従って、吹出温度設定値ＴＢに到達しないことにな
るので、冷媒供給量が増やすため吸入圧力ＬＰが大とな
る方向へ補正する。内外気切換ダンパ１３の設定位置に
基づく補正は、外気ａと内気ｂとでは導入空気の温度に
差があることを考慮して補正するものである。すなわ
ち、冷房運転時であれば、運転開始直後は例外として、
内気ｂの温度が外気ａの温度より低くなっているため空
調負荷は低くなり、従って、内気ｂの導入時には冷媒供
給量を減らすため吸入圧力ＬＰが小となる方向へ補正す
る。
【００２２】こうして決定された吸入圧力ＬＰは、Ｓ８
においてパルス信号に変換されてから外部信号として出
力される。このパルス信号は、デマンド容量可変圧縮機
１６Ａにおける吸入圧力ＬＰの制御範囲に対応して設定
されたものである。具体的には、デマンド容量可変圧縮
機１６Ａの制御範囲を０．５〜４．０Ｋｇ／ｃｍ2Ｇ と
した場合、０．５Ｋｇ／ｃｍ2Ｇ に０パルスを対応さ
せ、４．０Ｋｇ／ｃｍ2Ｇ に２４２パルスを対応させ
て、０〜２４２パルスの範囲内でパルス信号を変化させ
れば、デマンド容量可変圧縮機１６Ａに対して外部から
吸入圧力ＬＰを指示して制御できるようにしたものであ
る。
においてパルス信号に変換されてから外部信号として出
力される。このパルス信号は、デマンド容量可変圧縮機
１６Ａにおける吸入圧力ＬＰの制御範囲に対応して設定
されたものである。具体的には、デマンド容量可変圧縮
機１６Ａの制御範囲を０．５〜４．０Ｋｇ／ｃｍ2Ｇ と
した場合、０．５Ｋｇ／ｃｍ2Ｇ に０パルスを対応さ
せ、４．０Ｋｇ／ｃｍ2Ｇ に２４２パルスを対応させ
て、０〜２４２パルスの範囲内でパルス信号を変化させ
れば、デマンド容量可変圧縮機１６Ａに対して外部から
吸入圧力ＬＰを指示して制御できるようにしたものであ
る。
【００２３】このパルス信号を受けたデマンド容量可変
圧縮機１６Ａでは、パルス信号に応じて後述する調圧弁
内のバネ付勢力が変化する。ここで、デマンド容量可変
圧縮機１６Ａの構成及びその作動原理を図２及び図３に
基づいて簡単に説明する。図２に示したデマンド容量可
変圧縮機１６Ａは、スクロール型圧縮機の固定スクロー
ル３０にバイパスポート３１を設けてあり、該バイパス
ポート３１から逃がす冷媒量をバイパス弁（ピストン）
３２の位置によって制御することができる。すなわち、
バイパスポート３１の開口面積は、バイパス弁３２の位
置をＡＰによって変化するようになっている。なお、図
中の符号３３は旋回スクロールを示している。
圧縮機１６Ａでは、パルス信号に応じて後述する調圧弁
内のバネ付勢力が変化する。ここで、デマンド容量可変
圧縮機１６Ａの構成及びその作動原理を図２及び図３に
基づいて簡単に説明する。図２に示したデマンド容量可
変圧縮機１６Ａは、スクロール型圧縮機の固定スクロー
ル３０にバイパスポート３１を設けてあり、該バイパス
ポート３１から逃がす冷媒量をバイパス弁（ピストン）
３２の位置によって制御することができる。すなわち、
バイパスポート３１の開口面積は、バイパス弁３２の位
置をＡＰによって変化するようになっている。なお、図
中の符号３３は旋回スクロールを示している。
【００２４】バイパスピストン３２は、容量制御装置３
４内の調圧弁３５から与えられる操作圧力ＡＰにより作
動する。この操作圧力ＡＰは、（ＡＰ＝Ｋ・ＬＰ−α）
で表される。この式において、Ｋは調圧弁３５のダイア
フラム受圧面積及びフィードバックピストン受圧面積に
よって決まる定数、ＬＰは吸入圧力、αはダイアフラム
を押し下げるバネ付勢力により変化する値である。この
場合のαは、パルス信号を受けて作動する調圧弁３５内
のステッピングモータ３６が可変バネ３７の圧縮量を制
御することで変化する。なお、図中の符号３６ａはステ
ッピングモータ３６と一体に回動するねじ部である。
４内の調圧弁３５から与えられる操作圧力ＡＰにより作
動する。この操作圧力ＡＰは、（ＡＰ＝Ｋ・ＬＰ−α）
で表される。この式において、Ｋは調圧弁３５のダイア
フラム受圧面積及びフィードバックピストン受圧面積に
よって決まる定数、ＬＰは吸入圧力、αはダイアフラム
を押し下げるバネ付勢力により変化する値である。この
場合のαは、パルス信号を受けて作動する調圧弁３５内
のステッピングモータ３６が可変バネ３７の圧縮量を制
御することで変化する。なお、図中の符号３６ａはステ
ッピングモータ３６と一体に回動するねじ部である。
【００２５】図３において、符号の３８はダイアフラ
ム、３９は３方弁、４０はフィードバックピストン、４
１は圧力設定バネであり、吸入圧力ＬＰによるダイアフ
ラム３８の上向き推力、フィードバックピストン４０に
作用する差圧（ＡＰ−ＬＰ）の下向き推力、圧力設定バ
ネ４１による下向きの付勢力、ステッピングモータ３６
で制御される可変バネ３７による下向きの付勢力が作用
している。そして、ステッピングモータ３６を停止（可
変バネ３７の付勢力が一定）しておき、吸入圧力ＬＰが
変化したときには、吸入圧力ＬＰの上昇に伴ってダイア
フラム３８が上向きに変位する。また、ダイアフラム３
８と一体になっているフィードバックピストン４０及び
３方弁３９のボール３９ａも上向きに移動する。このた
め、３方弁３９内では、吐出圧力ＨＰ側の弁開度が大き
くなり、吸入圧力ＬＰ側の弁開度が小さくなる。この結
果、操作圧力ＡＰが上昇する。この操作圧力ＡＰはフィ
ードバックピストン４０に導入され、吸入圧力ＬＰとの
差圧により３方弁３９のボール３９ａの上向き移動量を
抑制し、操作圧力ＡＰがバランス式（ＡＰ＝Ｋ・ＬＰ−
α）の値となる点でバランスする。換言すれば、吸入圧
力ＬＰは、吐出圧力ＨＰの変動にかかわらず、操作圧力
ＡＰの一次関数で自己制御できる。なお、吸入圧力ＬＰ
が低下した場合は、逆の動きとなって同様に操作圧力Ａ
Ｐが決まる。
ム、３９は３方弁、４０はフィードバックピストン、４
１は圧力設定バネであり、吸入圧力ＬＰによるダイアフ
ラム３８の上向き推力、フィードバックピストン４０に
作用する差圧（ＡＰ−ＬＰ）の下向き推力、圧力設定バ
ネ４１による下向きの付勢力、ステッピングモータ３６
で制御される可変バネ３７による下向きの付勢力が作用
している。そして、ステッピングモータ３６を停止（可
変バネ３７の付勢力が一定）しておき、吸入圧力ＬＰが
変化したときには、吸入圧力ＬＰの上昇に伴ってダイア
フラム３８が上向きに変位する。また、ダイアフラム３
８と一体になっているフィードバックピストン４０及び
３方弁３９のボール３９ａも上向きに移動する。このた
め、３方弁３９内では、吐出圧力ＨＰ側の弁開度が大き
くなり、吸入圧力ＬＰ側の弁開度が小さくなる。この結
果、操作圧力ＡＰが上昇する。この操作圧力ＡＰはフィ
ードバックピストン４０に導入され、吸入圧力ＬＰとの
差圧により３方弁３９のボール３９ａの上向き移動量を
抑制し、操作圧力ＡＰがバランス式（ＡＰ＝Ｋ・ＬＰ−
α）の値となる点でバランスする。換言すれば、吸入圧
力ＬＰは、吐出圧力ＨＰの変動にかかわらず、操作圧力
ＡＰの一次関数で自己制御できる。なお、吸入圧力ＬＰ
が低下した場合は、逆の動きとなって同様に操作圧力Ａ
Ｐが決まる。
【００２６】圧縮機の容量を減少したい場合、ステッピ
ングモータ３６を可変バネ３７の付勢力を低くする方向
に回転させる。可変バネ３７の付勢力が低下すると、バ
ランス式のαが小さくなり、吸入圧力ＬＰの設定値は低
い値に修正されるため、同じＬＰに対する制御圧力ＡＰ
が大になりバイパス量が増加するのでデマンド容量可変
圧縮機１６Ａの容量（圧縮機の吐出量）は、減少して吸
入圧力ＬＰは低くなる。反対に圧縮機の容量を増加した
い場合、ステッピングモータ３６の可変バネ３７の付勢
力を高くする方向に回転させる。可変バネ３７の付勢力
が増加すると、バランス式のαが大きくなり、制御圧力
ＡＰの出力は小になりバイパス量が減少し、デマンド容
量可変圧縮機１６Ａの容量は、増加して吸入圧力ＬＰは
高くなる。このように、ステッピングモータ３６を作動
させて可変バネ３７の付勢力を調整すれば、パルス信号
という外部信号により、吸入圧力ＬＰを設定できる。
ングモータ３６を可変バネ３７の付勢力を低くする方向
に回転させる。可変バネ３７の付勢力が低下すると、バ
ランス式のαが小さくなり、吸入圧力ＬＰの設定値は低
い値に修正されるため、同じＬＰに対する制御圧力ＡＰ
が大になりバイパス量が増加するのでデマンド容量可変
圧縮機１６Ａの容量（圧縮機の吐出量）は、減少して吸
入圧力ＬＰは低くなる。反対に圧縮機の容量を増加した
い場合、ステッピングモータ３６の可変バネ３７の付勢
力を高くする方向に回転させる。可変バネ３７の付勢力
が増加すると、バランス式のαが大きくなり、制御圧力
ＡＰの出力は小になりバイパス量が減少し、デマンド容
量可変圧縮機１６Ａの容量は、増加して吸入圧力ＬＰは
高くなる。このように、ステッピングモータ３６を作動
させて可変バネ３７の付勢力を調整すれば、パルス信号
という外部信号により、吸入圧力ＬＰを設定できる。
【００２７】このように、Ｓ８で出力されたパルス信号
に応じて吸入圧力ＬＰが設定されると、上述した自己制
御機能により、吐出圧力ＨＰの変動に関係なく所望の吸
入圧力ＬＰが維持された冷凍サイクル運転が実施される
（Ｓ９）。従って、吸入圧力ＬＰと一定の関係にある吹
出温度Ｔｂを一定に保つことができ、フィーリングのよ
い空調運転が可能になる。また、このような吹出温度Ｔ
ｂの維持は、エバポレータ１５へ供給する冷媒量を調整
してなされるものであるから、圧縮機クラッチ２０のＯ
Ｎ／ＯＦＦを行わなくてもよい。すなわち、エンジンか
回転数に変動があっても、制御範囲内であれば吹出温度
設定値ＴＢに近似した一定の吹出温度Ｔｂを実現でき、
無駄なエネルギを消費する温風及び冷風の混合による温
度調整が不要となる。
に応じて吸入圧力ＬＰが設定されると、上述した自己制
御機能により、吐出圧力ＨＰの変動に関係なく所望の吸
入圧力ＬＰが維持された冷凍サイクル運転が実施される
（Ｓ９）。従って、吸入圧力ＬＰと一定の関係にある吹
出温度Ｔｂを一定に保つことができ、フィーリングのよ
い空調運転が可能になる。また、このような吹出温度Ｔ
ｂの維持は、エバポレータ１５へ供給する冷媒量を調整
してなされるものであるから、圧縮機クラッチ２０のＯ
Ｎ／ＯＦＦを行わなくてもよい。すなわち、エンジンか
回転数に変動があっても、制御範囲内であれば吹出温度
設定値ＴＢに近似した一定の吹出温度Ｔｂを実現でき、
無駄なエネルギを消費する温風及び冷風の混合による温
度調整が不要となる。
【００２８】しかし、デマンド容量可変圧縮機１６Ａに
は制御範囲が存在するので、実際の吹出温度Ｔｂを検出
して（Ｓ１０）、Ｓ４で設定した吹出温度設定値ＴＢと
比較する。この結果、制御範囲外ではＴＢとＴｂとの間
に大きな差が生じるので、このような場合は圧縮機クラ
ッチ２０のＯＮ／ＯＦＦを行ってクラッチコントロール
による温度調整を実施する（Ｓ１１）。このような圧縮
機クラッチのＯＮ／ＯＦＦは制御範囲外の領域に限られ
るので、従来に比べてかなり少なくてすむ。
は制御範囲が存在するので、実際の吹出温度Ｔｂを検出
して（Ｓ１０）、Ｓ４で設定した吹出温度設定値ＴＢと
比較する。この結果、制御範囲外ではＴＢとＴｂとの間
に大きな差が生じるので、このような場合は圧縮機クラ
ッチ２０のＯＮ／ＯＦＦを行ってクラッチコントロール
による温度調整を実施する（Ｓ１１）。このような圧縮
機クラッチのＯＮ／ＯＦＦは制御範囲外の領域に限られ
るので、従来に比べてかなり少なくてすむ。
【００２９】以上の説明では、エバポレータ１５に冷媒
を供給して冷房・除湿運転するものとして説明したが、
ヒートポンプ式空調装置に適用して冷暖房運転の両方に
適用可能なことはいうまでもない。
を供給して冷房・除湿運転するものとして説明したが、
ヒートポンプ式空調装置に適用して冷暖房運転の両方に
適用可能なことはいうまでもない。
【００３０】
【発明の効果】本発明の車両用空調装置によれば、エン
ジン回転数が変動しても一定の吹出温度を実現できるの
で、良好な空調フィーリングのみならず、クラッチのＯ
Ｎ／ＯＦＦに伴うショックの少ない良好な走行フィーリ
ングを提供できる。また、冷風／温風を混合して温度調
整する必要がないので、省エネルギにも貢献できる。
ジン回転数が変動しても一定の吹出温度を実現できるの
で、良好な空調フィーリングのみならず、クラッチのＯ
Ｎ／ＯＦＦに伴うショックの少ない良好な走行フィーリ
ングを提供できる。また、冷風／温風を混合して温度調
整する必要がないので、省エネルギにも貢献できる。
【図１】 本発明に係る車両用空調装置の一実施形態
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
【図２】 本発明の車両用空調装置に使用するデマン
ド可変容量圧縮機の概要を示す断面図である。
ド可変容量圧縮機の概要を示す断面図である。
【図３】 図２に示したデマンド可変容量圧縮機の容
量制御装置作動説明図である。
量制御装置作動説明図である。
【図４】 車両用空調装置の構成を示す系統図であ
る。
る。
１０ 空調ユニット １１ 制御部 １２ 操作部 １２ａ 空調強弱選択スイッチ １３ 内外気切換ダンパ １４ ブロワファン（送風ファン） １５ エバポレータ １６ 圧縮機 １６Ａ デマンド容量可変圧縮機 １７ コンデンサ ２０ 圧縮機クラッチ ２１ ヒータコア ２６ 外気温センサ ３０ 固定スクロール ３１ バイパスポート ３２ バイパス弁（ピストン） ３４ 容量制御装置 ３５ 調圧弁 ３６ ステッピングモータ ３７ 可変バネ ３８ ダイアフラム ３９ ３方弁 ４０ フィードバックピストン ４１ 圧力設定バネ
フロントページの続き (72)発明者 平尾 豊隆 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三菱重工業株式会社名古屋研究所内 (72)発明者 藤谷 誠 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三菱重工業株式会社名古屋研究所内 (72)発明者 グレゴリー・エー・メイジャー アメリカ合衆国・48025・ミシガン・ビバ リー・ヒルズ・シェルトン・ドライヴ・ 1923 (72)発明者 ▲曾▼ 欣 アメリカ合衆国・48090・ミシガン・ウォ ーレン・バン・ダイク・アベニュー・ 40007
Claims (6)
- 【請求項１】 吸入圧力（ＬＰ）を自己制御でき、か
つ、目標とする吸入圧力（ＬＰ）を外部信号により設定
できるデマンド容量可変圧縮機を用いた車両用空調装置
であって、 空調負荷に応じて吹出温度を設定した後、該吹出温度設
定値に対応する冷凍サイクルの吸入圧力（ＬＰ）を決定
し、該吸入圧力（ＬＰ）を設定する外部信号を前記デマ
ンド容量可変圧縮機に入力して冷凍サイクル運転を行う
ことを特徴とする車両用空調装置。 - 【請求項２】 前記冷凍サイクルの吸入圧力（ＬＰ）
を決定する時、送風ファンの運転速度を検出して補正す
ることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。 - 【請求項３】 前記冷凍サイクルの吸入圧力（ＬＰ）
を決定する時、内外気切換ダンパの位置を検出して補正
することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装
置。 - 【請求項４】 前記デマンド容量可変圧縮機の制御範
囲外の領域では、駆動源との間に設けた圧縮機クラッチ
のＯＮ／ＯＦＦで温度調整することを特徴とする請求項
１に記載の車両用空調装置。 - 【請求項５】 前記吹出温度設定値と実際の吹出温度
との比較により前記デマンド容量可変圧縮機が制御範囲
外の領域にあると判断することを特徴とする請求項４に
記載の車両用空調装置。 - 【請求項６】 前記空調負荷が、外気温の検出値と空
調強弱選択スイッチのポジションとにより決まることを
特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の車両用空
調装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/326,639 US6233957B1 (en) | 1999-06-07 | 1999-06-07 | Vehicular air conditioner |
| US326.639 | 1999-06-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001026215A true JP2001026215A (ja) | 2001-01-30 |
Family
ID=23273076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000171253A Pending JP2001026215A (ja) | 1999-06-07 | 2000-06-07 | 車両用空調装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6233957B1 (ja) |
| EP (1) | EP1059183B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001026215A (ja) |
| KR (1) | KR100364686B1 (ja) |
| CN (1) | CN1113206C (ja) |
| DE (1) | DE60023397T2 (ja) |
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| WO2008090949A1 (ja) * | 2007-01-26 | 2008-07-31 | Daikin Industries, Ltd. | 冷凍車両用冷凍装置 |
| CN102852777A (zh) * | 2011-06-29 | 2013-01-02 | 福特全球技术公司 | 压缩机控制方法 |
| JP2021079827A (ja) * | 2019-11-19 | 2021-05-27 | 株式会社デンソー | 車両用空調装置 |
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| DE10162499A1 (de) * | 2001-12-19 | 2003-07-03 | Bsh Bosch Siemens Hausgeraete | Pneumatisch betätigtes Mehrwegeventil und Kältemaschine mit Mehrwegeventil |
| US6640563B2 (en) | 2002-01-10 | 2003-11-04 | Dayco Products, Llc | Momentary engagement and disengagement of automotive air conditioner clutch |
| US6715995B2 (en) | 2002-01-31 | 2004-04-06 | Visteon Global Technologies, Inc. | Hybrid compressor control method |
| US6640889B1 (en) | 2002-03-04 | 2003-11-04 | Visteon Global Technologies, Inc. | Dual loop heat and air conditioning system |
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| BRPI0402012A (pt) * | 2004-05-04 | 2005-12-20 | Multibras Eletrodomesticos Sa | Sistema de controle de temperatura em um aparelho de refrigeração |
| CN100390474C (zh) * | 2004-09-13 | 2008-05-28 | 大金工业株式会社 | 冷冻装置 |
| KR101151095B1 (ko) * | 2005-10-07 | 2012-06-01 | 한라공조주식회사 | 공조장치용 가변용량 압축기의 ｅｃｖ 제어방법 |
| KR100887883B1 (ko) | 2007-10-11 | 2009-03-06 | 주식회사 두원공조 | 차량용 온도 제어 장치 및 방법 |
| US10101043B2 (en) | 2013-07-26 | 2018-10-16 | Energy Design Technology & Solutions, Inc. | HVAC system and method of operation |
| US9822752B2 (en) * | 2014-05-19 | 2017-11-21 | Ford Global Technologies, Llc | Vehicle heating system and method |
| US10493823B2 (en) | 2016-06-01 | 2019-12-03 | Ford Global Technologies, Llc | Variable displacement vehicle compressor with noise prevention control |
| CN109424573B (zh) * | 2017-08-31 | 2020-09-01 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 冷却风扇转速控制装置、控制系统及其转速控制方法 |
| GB2585852B (en) | 2019-07-17 | 2021-07-14 | Ford Global Tech Llc | A method of determining current through a compressor suction valve in a vehicle air conditioning system |
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