JP2001213151A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄冷式の車両空調装置において、圧縮機駆動
動力の増大の抑制と、蒸発器凝縮水による蓄冷量確保と
を両立させることを目的とする。 【解決手段】 圧縮機１の稼働時に、蒸発器９の温度を
凝縮水が凍結しない温度レベルに制御する通常モード
と、蒸発器９の温度を氷点下の温度レベルに制御して凝
縮水を凍結させる蓄冷モードとを切替設定するようにな
っており、更に、通常モードおよび蓄冷モードにおい
て、圧縮機１を停止させるときの停止目標温度に比し
て、圧縮機１を再起動させるときの再起動目標温度を所
定値だけ高い温度とし、停止目標温度と再起動目標温度
との差であるヒステリシス幅を通常モードより蓄冷モー
ドの方で小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両エンジンある
いは電動モータ等の補助駆動源により駆動される圧縮機
を有する冷凍サイクルを持つ車両空調装置において、圧
縮機の運転を一時的に停止する場合における冷房フィー
リングを改善するための改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境保護を目的にして、信号待ち
時等の停車時（エンジン動力不要時）にエンジンを自動
的に停止する車両（エコラン車、ハイブリッド車等）が
実用化されており、今後、停車時にエンジンを停止する
車両が増加する傾向にある。

【０００３】ところで、車両用空調装置においては、冷
凍サイクルの圧縮機を車両エンジンにより駆動している
ので、上記エコラン車等においては信号待ち時等で停車
して、エンジンが停止される毎に、圧縮機も停止して蒸
発器温度が上昇し、車室内への吹出空気温度が上昇する
ので、乗員の冷房フィーリングを損なうという不具合が
発生する。

【０００４】このような不具合を解消するため、本発明
者らは蒸発器凝縮水の蓄冷量に着目して、次のような蓄
冷式の車両空調装置を開発中である。この開発中の装置
によると、エンジン稼働中（車両走行中）に蓄冷モード
を設定して蒸発器温度を氷点下の温度レベルに引き下
げ、蒸発器凝縮水を凍結させる。これにより、エンジン
稼働中に凝縮水に潜熱の形で蓄冷することができ、凝縮
水の蓄冷量を予め増大させておくことができる。そし
て、停車時等のエンジン停止時には、放冷モードを設定
して蒸発器凝縮水の蓄冷量の放冷により空調空気の冷却
作用を維持することができ、これにより、圧縮機運転の
一時的な停止による冷房フィーリングの悪化を抑制する
ことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような蓄冷式のシ
ステムにおいては、本発明者らの実験検討により次のご
とき不具合が新たに発生することが判明した。

【０００６】まず、最初に、車両用空調装置における蒸
発器温度の制御について説明すると、圧縮機を車両エン
ジンにより駆動するので、圧縮機と車両エンジンとの間
の電磁クラッチを断続して、圧縮機作動を断続すること
により蒸発器温度が所定の目標温度に維持されるように
制御している。ここで、蒸発器温度を検出する温度セン
サは一般的にサーミスタを用いており、温度センサの測
温部熱容量を小さくして時定数を小さくし、温度検出の
応答性を早くすると、電磁クラッチの断続回数が増加し
て、電磁クラッチを含む圧縮機の耐久寿命の面で不利と
なる。

【０００７】逆に、温度センサの時定数を大きくする
と、温度検出の応答遅れが大きくなって、温度センサの
検出温度と実温度とのずれが拡大してしまう。なお、温
度センサの時定数とは、センサ雰囲気温度の変化に対し
てセンサ出力値の変化が所定割合（６３．２％）に到達
するまでの時間（秒）である。

【０００８】また、圧縮機を停止させるときの停止目標
温度と、停止後、圧縮機を再起動させるときの再起動目
標温度との間に所定の温度差すなわちヒステリシス幅を
設けて、圧縮機断続作動のハンチングを防止している。
このヒステリシス幅により、目標温度に対する実温度の
オーバーシュート量が変化するとともに、電磁クラッチ
の断続回数も変化する。

【０００９】車両用空調装置では、上記した電磁クラッ
チの断続回数、検出温度と実温度とのずれ、実温度のオ
ーバーシュート量等が適度な範囲となるように、温度セ
ンサの時定数および圧縮機断続作動のヒステリシス幅を
設定している。具体的には、温度センサの時定数は測温
部熱容量の調節により３０秒程度に設定し、また、ヒス
テリシス幅は通常１℃に設定している。

【００１０】ところで、蓄冷式の車両用空調装置におい
て、エンジン稼働中（車両走行中）における通常モード
時（蓄冷モードを設定しないとき）には、通常の空調装
置と同様に圧縮機を停止させるときの停止目標温度を例
えば３℃とし、圧縮機を再起動させるときの再起動目標
温度を例えば４℃として、圧縮機作動を断続することに
より、蒸発器温度を凝縮水が凍結しない温度レベルに制
御する。これにより、蒸発器のフロスト（フィンへの霜
付き）による冷房性能（風量）の低下を防止できる。

【００１１】一方、エンジン稼働中（車両走行中）に蓄
冷モードを設定したときは、停止目標温度を氷点下の例
えば−２℃とし、再起動目標温度を例えば−１℃とし
て、圧縮機作動を断続することにより、蒸発器温度を氷
点下に維持して凝縮水を凍結させる。

【００１２】この蓄冷モード時における蒸発器温度の挙
動を図１１により説明すると、図１１は蒸発器の温度セ
ンサとして蒸発器直後の吹出空気温度を検出するサーミ
スタを用いる場合であり、図中、ＯＮは圧縮機作動期間
で、ＯＦＦは圧縮機停止期間である。図１１に示すよう
に、温度センサの時定数による応答遅れのために、温度
センサ検出温度と実際の蒸発器吹出空気温度との間にず
れが生じる。

【００１３】その結果、実際の蒸発器吹出空気温度が再
起動目標温度の−１℃を大きくオーバシュートして０℃
を上回るという現象が起こるので、折角、凍結させた凝
縮水の氷を溶かしてしまい、蓄冷量を有効に確保できな
いことが分かった。

【００１４】なお、停止目標温度および再起動目標温度
をともに引き下げれば、凝縮水を確実に凍結できるが、
これは当然、圧縮機稼働率〔圧縮機作動時間／（圧縮機
作動時間＋圧縮機停止時間）〕の増大を招き、圧縮機駆
動動力を増大させ、車両エンジンの燃費を悪化させる。

【００１５】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
蓄冷式の車両空調装置において、圧縮機駆動動力の増大
の抑制と、蒸発器凝縮水による蓄冷量確保とを両立させ
ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、車室内へ送風される空
気を冷却する蒸発器（９）と、蒸発器（９）を通過した
冷媒を圧縮し、吐出する圧縮機（１）と、蒸発器（９）
の温度を検出する温度検出手段（３２、３３）と、温度
検出手段（３２、３３）の検出信号に基づいて圧縮機
（１）の作動を断続することにより蒸発器（９）の温度
を制御する制御手段（Ｓ２１０）とを備え、圧縮機
（１）の稼働時に、蒸発器（９）の温度を凝縮水が凍結
しない温度レベルに制御する通常モードと、蒸発器
（９）の温度を氷点下の温度レベルに制御して凝縮水を
凍結させる蓄冷モードとを切替設定するようになってお
り、更に、通常モードおよび蓄冷モードにおいて、圧縮
機（１）を停止させるときの停止目標温度に比して、圧
縮機（１）を再起動させるときの再起動目標温度を所定
値だけ高い温度とし、停止目標温度と再起動目標温度と
の差であるヒステリシス幅（α、β）を通常モードより
蓄冷モードの方で小さくしたことを特徴とする。

【００１７】このように、通常モードと蓄冷モードとを
切替設定する蓄冷式の車両用空調装置において、蓄冷モ
ードのヒステリシス幅（β）を通常モードのヒステリシ
ス幅（α）より小さくしているから、請求項２に記載の
ように蓄冷モードにおける停止目標温度および再起動目
標温度のうち、停止目標温度を固定したまま、再起動目
標温度の方を引き下げることが可能となる。

【００１８】そして、再起動目標温度の引き下げにより
実際の蒸発器温度が０℃を上回るという現象を回避（後
述の図１０参照）できるので、蓄冷モード開始後、短時
間で凝縮水の凍結による有効な蓄冷量を確保できる。

【００１９】しかも、停止目標温度は引き下げることな
く固定したままでよいから、圧縮機稼働率の増大による
圧縮機駆動動力の増大を抑制できる。従って、圧縮機駆
動動力の増大の抑制と蒸発器凝縮水の凍結による蓄冷量
確保とをうまく両立させることができる。

【００２０】更に、蓄冷モードのヒステリシス幅（β）
を通常モード時のヒステリシス幅（α）より小さくする
という、制御ソフト上の対応で上記効果を発揮できるか
ら、温度検出手段や圧縮機クラッチ機構等を特別なもの
に変更するというハード面での対応の必要がなく、ほと
んどコストアップなしで容易に実施できる。

【００２１】請求項３に記載の発明では、蓄冷モードに
おける停止目標温度を、−２℃近傍の値とし、蓄冷モー
ドにおける再起動目標温度を通常モードのヒステリシス
幅（α）より小さいヒステリシス幅（β）だけ高い温度
とすることを特徴とする。

【００２２】このように、蓄冷モードにおける停止目標
温度を、−２℃近傍という０℃に近い値とすることによ
り、圧縮機駆動動力の増大を効果的に抑制できる。

【００２３】請求項４に記載の発明のように、蓄冷モー
ドにおける再起動目標温度は、具体的には−１．５℃以
下の温度にすることが氷の融解防止のために好ましい。

【００２４】ところで、蓄冷モードでは氷の発生状況に
影響されて蒸発器吹出空気温度は検出部位により大きく
変動するが、蒸発器（９）の冷媒温度は蓄冷モードでも
検出部位による変動が非常に小さいことが分かった。

【００２５】そこで、請求項５に記載の発明では、温度
検出手段として、蒸発器（９）の冷媒温度を検出し得る
部位に温度センサ（３３）を配置し、蓄冷モードではこ
の温度センサ（３３）の冷媒温度検出信号に基づいて圧
縮機（１）の作動を断続することを特徴としている。

【００２６】これにより、蓄冷モードにおける氷の発生
状況に影響されることなく、蒸発器（９）の冷媒温度信
号に基づいて蓄冷モードでの圧縮機断続制御を良好に行
うことができる。従って、蒸発器（９）のフロスト状態
が過度に進行するといった不具合を防止できる。

【００２７】請求項６に記載の発明では、車室内へ送風
される空気を内気と外気とに切り替える内外気切替手段
（１４ａ）を備え、蓄冷モードの設定時には、内外気切
替手段（１４ａ）を内気モードに設定することを特徴と
する。

【００２８】これにより、蓄冷モード時には必ず内気モ
ードにより冷房熱負荷の小さい状態を設定して、凝縮水
の凍結を速やかに行うことができる。

【００２９】請求項７に記載の発明のように、圧縮機
（１）の停止時に、蒸発器（９）の凝縮水蓄冷量の放冷
により空気を冷却する放冷モードを設定することによ
り、圧縮機（１）の停止時にも凝縮水蓄冷量の放冷によ
り車室内の冷房を持続できる。

【００３０】請求項８に記載の発明のように、圧縮機
（１）を車両エンジン（４）により駆動し、車両エンジ
ン（４）の稼働中に通常モードおよび蓄冷モードを切替
設定し、車両エンジン（４）の停止時に放冷モードを設
定することにより、停車時等のエンジン停止時にも車室
内の冷房を持続できる。

【００３１】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。

【００３３】図１は本発明の一実施形態の全体構成図で
あり、車両用空調装置の冷凍サイクルＲには冷媒を吸
入、圧縮、吐出する圧縮機１が備えられている。圧縮機
１は動力断続用の電磁クラッチ２を有し、圧縮機１には
電磁クラッチ２およびベルト３を介して車両エンジン４
の動力が伝達される。電磁クラッチ２への通電は空調用
電子制御装置５により断続され、電磁クラッチ２への通
電の断続により圧縮機１の運転が断続される。

【００３４】圧縮機１から吐出された高温、高圧の過熱
ガス冷媒は凝縮器６に流入し、ここで、図示しない冷却
ファンより送風される外気と熱交換して冷媒は冷却され
て凝縮する。この凝縮器６で凝縮した冷媒は次に受液器
７に流入し、受液器７の内部で冷媒の気液が分離され、
冷凍サイクルＲ内の余剰冷媒（液冷媒）が受液器７内に
蓄えられる。

【００３５】この受液器７からの液冷媒は膨張弁（減圧
手段）８により低圧に減圧され、低圧の気液２相状態と
なる。膨張弁８は蒸発器９の出口冷媒の温度を感知する
感温部８ａを有する温度式膨張弁である。この膨張弁８
からの低圧冷媒は蒸発器（冷房用熱交換器）９に流入す
る。この蒸発器９は車両用空調装置の空調ケース１０内
に設置され、蒸発器９に流入した低圧冷媒は空調ケース
１０内の空気から吸熱して蒸発する。蒸発器９の出口は
圧縮機１の吸入側に結合され、上記したサイクル構成部
品によって閉回路を構成している。

【００３６】空調ケース１０において、蒸発器９の上流
側には送風機１１が配置され、送風機１１には遠心式送
風ファン１２と駆動用モータ１３が備えられている。送
風ファン１２の吸入側には内外気切替箱１４が配置さ
れ、この内外気切替箱１４内の内外気切替ドア１４ａに
より外気導入口１４ｂと内気導入口１４ｃを開閉する。
これにより、内外気切替箱１４内に外気（車室外空気）
または内気（車室内空気）が切替導入される。内外気切
替ドア１４ａはサーボモータからなる電気駆動装置１４
ｅにより駆動される。。

【００３７】空調装置通風系のうち、送風機１１下流側
に配置される空調ユニット１５部は、通常、車室内前部
の計器盤内側において車両幅方向の中央位置に配置さ
れ、送風機１１部は空調ユニット１５部に対して助手席
側にオフセット配置される。

【００３８】空調ケース１０内で、蒸発器９の下流側に
はエアミックスドア１９が配置されている。このエアミ
ックスドア１９の下流側には車両エンジン４の温水（冷
却水）を熱源として空気を加熱する温水式ヒータコア
（暖房用熱交換器）２０が設置されている。そして、こ
の温水式ヒータコア２０の側方（上方部）にはバイパス
通路２１が形成されている。このバイパス通路２１は温
水式ヒータコア２０をバイパスして空気を流すためのも
のである。

【００３９】エアミックスドア１９は回動可能な板状ド
アであり、サーボモータからなる電気駆動装置２２によ
り駆動される。エアミックスドア１９は、温水式ヒータ
コア２０を通過する温風とバイパス通路２１を通過する
冷風との風量割合を調節するものであって、この冷温風
の風量割合の調節により車室内への吹出空気温度を調節
する。従って、本例においては、エアミックスドア１９
により車室内への吹出空気の温度調節手段が構成され
る。

【００４０】温水式ヒータコア２０の下流側には下側か
ら上方へ延びる温風通路２３が形成され、この温風通路
２３からの温風とバイパス通路２１からの冷風が空気混
合部２４で混合して、所望温度の空気を作り出すことが
できる。

【００４１】さらに、空調ケース１０内で、空気混合部
２４の下流側に吹出モード切替部が構成されている。す
なわち、空調ケース１０の上面部にはデフロスタ開口部
２５が形成され、このデフロスタ開口部２５は図示しな
いデフロスタダクトを介して車両フロントガラス内面に
空気を吹き出すものである。デフロスタ開口部２５は、
回動自在な板状のデフロスタドア２６により開閉され
る。

【００４２】また、空調ケース１０の上面部で、デフロ
スタ開口部２５より車両後方側の部位にフェイス開口部
２７が形成され、このフェイス開口部２７は図示しない
フェイスダクトを介して車室内乗員の上半身に向けて空
気を吹き出すものである。フェイス開口部２７は回動自
在な板状のフェイスドア２８により開閉される。

【００４３】また、空調ケース１０において、フェイス
開口部２７の下側部位にフット開口部２９が形成され、
このフット開口部２９は図示しないフットダクトを介し
て車室内乗員の足元に向けて空気を吹き出すものであ
る。フット開口部２９は回動自在な板状のフットドア３
０により開閉される。

【００４４】上記した吹出モードドア２６、２８、３０
は共通のリンク機構（図示せず）に連結され、このリン
ク機構を介してサーボモータからなる電気駆動装置３１
により駆動される。

【００４５】次に、本実施形態における電気制御部の概
要を説明すると、蒸発器９の温度センサとしてサーミス
タからなる第１、第２の２つの温度センサ３２、３３を
有している。第１の温度センサ３２は空調ケース１０内
で蒸発器９の空気吹出直後の部位に配置され、蒸発器吹
出温度Ｔｅ１を検出する。また、第２の温度センサ３３
は、蒸発器９の冷媒温度を検出し得る部位に配置され、
蒸発器９の冷媒温度Ｔｅ２を検出する。

【００４６】図２は第２の温度センサ３３の具体的な配
置例を示すもので、蒸発器９は冷媒通路を構成する偏平
なチューブ９１と、このチューブ９１間に接合されたコ
ルゲートフィン９２と、チューブ９の長手方向両端部に
一体成形され、チューブ９１の冷媒通路を連通させるタ
ンク部９３、９４と、冷媒出入口ジョイント９５とを有
している。更に、本例の蒸発器９では、チューブ９１の
積層方向（図２の左右方向）の両端部にサイド冷媒通路
を構成するサイドプレート９６、９７を配置する構成と
なっており、その一方のサイドプレート９６に第２の温
度センサ３３を密接配置している。このサイドプレート
９６はアルミニュウムのような熱伝導の良好な金属材で
あり、かつ、センサ３３の設置部位には送風空気が流れ
ないから、蒸発器冷媒温度をサイドプレート９６の壁面
を介して第２の温度センサ３３により良好に検出でき
る。

【００４７】なお、冷媒出入口ジョイント９５に接続さ
れる、蒸発器９の冷媒出入口配管（図示せず）に第２の
温度センサ３３を密接配置したり、あるいは、蒸発器９
のタンク部９３、９４に第２の温度センサ３３密接配置
してもよい。要は、蒸発器冷媒温度を直接検出し得る部
位に第２の温度センサ３３を配置すればよい。

【００４８】上記の両温度センサ３２、３３としては同
一の時定数（例えば、３０秒）を持つ同一構成のサーミ
スタを使用できる。

【００４９】空調用電子制御装置５には、上記の両温度
センサ３２、３３の他に、空調制御のために、内気温Ｔ
ｒ、外気温Ｔａｍ、日射量Ｔｓ、温水温度Ｔｗ等を検出
する周知のセンサ群３５から検出信号が入力される。ま
た、車室内計器盤近傍に設置される空調制御パネル３６
には乗員により手動操作される操作スイッチ群３７が備
えられ、この操作スイッチ群３７の操作信号も空調用電
子制御装置５に入力される。

【００５０】この操作スイッチ群３７としては、温度設
定信号Ｔｓｅｔを発生する温度設定スイッチ３７ａ、風
量切替信号を発生する風量スイッチ３７ｂ、吹出モード
信号を発生する吹出モードスイッチ３７ｃ、内外気切替
信号を発生する内外気切替スイッチ３７ｄ、圧縮機１の
オンオフ信号を発生するエアコンスイッチ３７ｅ等が設
けられている。吹出モードスイッチ３７ｃにより、周知
の吹出モードであるフェイスモード、フットモード、バ
イレベルモード、フットデフモード、デフロスタモード
の各モードがマニュアル操作で切り替えられる。

【００５１】さらに、空調用電子制御装置５はエンジン
用電子制御装置３８に接続されており、エンジン用電子
制御装置３８から空調用電子制御装置５には車両エンジ
ン４の回転数信号、車速信号等が入力される。

【００５２】エンジン用電子制御装置３８は周知のごと
く車両エンジン４の運転状況等を検出するセンサ群（図
示せず）からの信号に基づいて車両エンジン４への燃料
噴射量、点火時期等を総合的に制御するものである。さ
らに、本発明の対象とするエコラン車、ハイブリッド車
においては、車両エンジン４の回転数信号、車速信号、
ブレーキ信号等に基づいて停車状態を判定すると、エン
ジン用電子制御装置３８は、点火装置の電源遮断、燃料
噴射の停止等により車両エンジン４を自動的に停止させ
る。

【００５３】また、エンジン停止後、運転者の運転操作
により車両が停車状態から発進状態に移行すると、エン
ジン用電子制御装置３８は車両の発進状態をアクセル信
号等に基づいて判定して、車両エンジン４を自動的に始
動させる。なお、空調用電子制御装置５は、車両エンジ
ン４停止後の蒸発器吹出温度Ｔｅ１の上昇等に基づいて
エンジン再稼働要求の信号を出力する。

【００５４】空調用電子制御装置５およびエンジン用電
子制御装置２４はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周
知のマイクロコンピュータと、その周辺回路にて構成さ
れるものである。空調用電子制御装置５は、車両エンジ
ン４の停止許可、停止禁止の信号やエンジン停止後の再
稼働要求の信号を出力するエンジン制御信号出力部、電
磁クラッチ２による圧縮機断続制御部、内外気切替ドア
１４ａによる内外気吸込制御部、送風機１１の風量制御
部、エアミックスドア１９による温度制御部、吹出口２
５、２７、２９の切替による吹出モード制御部等を有し
ている。

【００５５】次に、上記構成において本実施形態の作動
を説明する。図３のフローチャートは空調用電子制御装
置５のマイクロコンピュータにより実行される制御処理
の概要を示し、図３の制御ルーチンは、車両エンジン４
のイグニッションスイッチがオンされて制御装置５に電
源が供給された状態において、空調制御パネル３６の操
作スイッチ群３７の風量スイッチ３７ｂ（あるいはオー
トスイッチ）が投入されるとスタートする。

【００５６】先ず、ステップＳ１００ではフラグ、タイ
マー等の初期化がなされ、次のステップＳ１１０で、セ
ンサ３２、３３、センサ群３５からの検出信号、操作ス
イッチ群３７の操作信号、エンジン用電子制御装置３８
からの車両運転信号等を読み込む。

【００５７】続いて、ステップＳ１２０にて、車室内へ
吹き出される空調風の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。

【００５８】この目標吹出温度ＴＡＯは、車室内を温度
設定スイッチ３７ａの設定温度Ｔｓｅｔに維持するため
に必要な吹出温度であり、下記数式１に基づいて算出さ
れる。

【００５９】

【数１】ＴＡＯ＝Ｋset ×Ｔset −Ｋr ×Ｔr −Ｋam×
Ｔam−Ｋs ×Ｔs ＋Ｃ 但し、Ｔｒ：センサ群３５の内気センサにより検出され
る内気温 Ｔａｍ：センサ群３５の外気センサにより検出される外
気温 Ｔｓ：センサ群３５の日射センサにより検出される日射
量 Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓ：制御ゲイン Ｃ：補正用の定数 次に、ステップＳ１３０にて空調モードが通常モードで
あるか、蓄冷モードであるか、放冷モードであるかを選
択する。ここで、通常モードと蓄冷モードはエンジン稼
働中（車両走行中）に設定するモードであって、この通
常モードと蓄冷モードの選択は具体的には上記基準目標
吹出温度ＴＡＯに基づいて行うことができる。

【００６０】すなわち、冷房起動直後のように車室内温
度を設定温度Ｔset に向けて急速に低下させる必要のあ
るクールダウン時とか、あるいは高外気温時で、かつ、
乗車人数の多いときのような冷房高負荷時には、上記基
準目標吹出温度ＴＡＯが−２０°Ｃ以下のような低温域
にあるので、このような所定値以下の低温域にＴＡＯが
あるときは、冷房性能の発揮の方を優先させるために、
蓄冷モードの実行を禁止して通常モードを選択する。一
方、ＴＡＯが上記所定値より高い温度域にある時は蓄冷
モードを選択する。

【００６１】ここで、別の選択方式として、例えば、空
調制御パネル３６の操作スイッチ群３７として蓄冷スイ
ッチを追加して、この蓄冷スイッチの投入時だけ蓄冷モ
ードを選択し、蓄冷スイッチの非投入時は常に通常モー
ドを選択するようにしてもよい。

【００６２】また、空調作動時（送風機１１の作動時）
においてエンジン４（圧縮機１）が停止したときは放冷
モードを選択する。

【００６３】そして、通常モードが選択されたときは、
ステップＳ１４０にて通常モード時の目標蒸発器温度Ｔ
ＥＯ_A を決定する。この通常モード時の目標蒸発器温度
ＴＥＯ_A は、図４に示す第１目標蒸発器温度ＴＥＯ_A1と
図５に示す第２目標蒸発器温度ＴＥＯ_A2に基づいて決定
する。第１目標蒸発器温度ＴＥＯ_A1はＴＡＯの上昇につ
れて高くなるように決定する。従って、ＴＥＯ_A1＝ｆ
（ＴＡＯ）として表すことができる。なお、第１目標蒸
発器温度ＴＥＯ_A1は、本例では１２°Ｃが上限になって
いる。

【００６４】また、第２目標蒸発器温度ＴＥＯ_A2は、外
気温Ｔａｍに対応して決定されるものであって、ｆ（Ｔ
ａｍ）として表すことができる。このＴＥＯ_A2は外気温
Ｔａｍの中間温度域（例えば、１８°Ｃ〜２５°Ｃ）で
は冷房、除湿の必要性が低下するので、第２目標蒸発器
温度ＴＥＯ_A2を高く（例えば１２°Ｃ）して、圧縮機１
の稼働率を低減することにより、車両エンジン４の省動
力を図る。

【００６５】一方、外気温Ｔａｍが２５°Ｃを越える夏
期の高温時には冷房能力確保のため、ＴＥＯ_A2を外気温
度Ｔａｍの上昇に反比例して低下させる。また、外気温
Ｔａｍが１０°Ｃより低くなる低温域では、窓ガラス曇
り防止のための除湿能力確保のために、ＴＥＯ_A2を外気
温Ｔａｍの低下とともに低下させる。

【００６６】そして、エンジン稼働中における通常モー
ド時（蓄冷モードでないとき）では、上記第１、第２目
標蒸発器温度ＴＥＯ_A1、ＴＥＯ_A2のうち、低い温度の方
を最終的に、目標蒸発器温度ＴＥＯ_A として決定する。

【００６７】次に、ステップＳ１７０にて送風機１１に
より送風される空気の目標送風量ＢＬＷを上記ＴＡＯに
基づいて算出する。この目標送風量ＢＬＷの算出方法は
周知であり、上記ＴＡＯの高温側（最大暖房側）および
低温側（最大冷房側）で目標風量を大きくし、上記ＴＡ
Ｏの中間温度域で目標風量ＢＬＷを小さくする。

【００６８】次に、ステップＳ１８０にて内外気モード
を決定する。この内外気モードは例えば設定温度Ｔｓｅ
ｔに対して内気温Ｔｒが所定温度以上、大幅に高いとき
（冷房高負荷時）に内気モードとし、その他の時は外気
モードとする。あるいは、上記ＴＡＯが低温側から高温
側へ上昇するにつれて、全内気モード→内外気混入モー
ド→全外気モードと切替設定してもよい。但し、蓄冷モ
ード時は上記条件とは関係なく、常に強制的に内気モー
ドとする。

【００６９】次に、ステップＳ１９０にて上記ＴＡＯに
応じて吹出モードを決定する。この吹出モードは周知の
ごとくＴＡＯが低温側から高温側へ上昇するにつれてフ
ェイスモード→バイレベルモード→フットモードと切替
設定される。

【００７０】次に、ステップＳ２００にて、エアミック
スドア１９の目標開度ＳＷを上記ＴＡＯ、蒸発器吹出温
度Ｔｅ１、及び温水温度Ｔｗに基づいて算出する。ここ
で、エアミックスドア１９の目標開度ＳＷ_M は、エアミ
ックスドア１９の最大冷房位置（図１の実線位置）を０
％とし、エアミックスドア１９の最大暖房位置（図１の
一点鎖線位置）を１００％とする百分率で表される。

【００７１】次に、ステップＳ２１０に進み、目標蒸発
器温度ＴＥＯ_A と第１温度センサ３２により検出される
蒸発器吹出温度Ｔｅ１とを比較して電磁クラッチ２への
印加電圧Ｖｃを決定し、圧縮機作動の断続（ＯＮ−ＯＦ
Ｆ）を決定する。

【００７２】このクラッチ印加電圧Ｖｃを決定する制御
フローの具体例は図６であり、最初に、ステップＳ２１
１０にて印加電圧Ｖｃが車載バッテリ電圧の１２Ｖであ
るか判定し、Ｖｃ＝１２Ｖであるとき（クラッチＯＮ
時）はステップＳ２１２０にて蒸発器吹出空気温度Ｔｅ
１が通常モード時の目標蒸発器温度ＴＥＯ_Aより低いか
判定する。Ｔｅ１＜ＴＥＯ_Aであれば、ステップＳ２１
３０に進み、Ｖｃ＝０Ｖとする。

【００７３】また、ステップＳ２１２０にてＴｅ１がＴ
ＥＯ_Aより高いときは、ステップＳ２１４０に進み、Ｖ
ｃ＝１２Ｖを継続する。

【００７４】一方、Ｖｃ＝０Ｖであるとき（クラッチＯ
ＦＦ時）は、ステップＳ２１１０の判定がＮＯとなり、
ステップＳ２１５０に進み、Ｔｅ１がＴＥＯ_A＋αより
高いか判定する。ここで、αは圧縮機断続制御のヒステ
リシス幅であり、通常モード時ではこのヒステリシス幅
αを圧縮機断続回数の抑制（ハンチング防止）、実際の
蒸発器吹出空気温度のオーバシュート量の抑制等の点か
ら１℃としている。

【００７５】そして、Ｔｅ１が（ＴＥＯ_A＋α）より低
いときはステップＳ２１６０に進み、Ｖｃ＝０Ｖを継続
する。これに対し、Ｔｅ１＞（ＴＥＯ_A＋α）であると
きはステップＳ２１４０に進み、Ｖｃ＝１２Ｖとする。

【００７６】上記ステップＳ２１０（Ｓ２１２０〜Ｓ２
１６０）による圧縮機断続制御をまとめると図７に示す
ようになる。図７はＴＥＯ_A＝３℃、ＴＥＯ_A＋α＝４℃
の場合であり、このＴＥＯ_Aが本発明の停止目標温度
で、ＴＥＯ_A＋αが本発明の再起動目標温度である。

【００７７】次に、ステップＳ２２０に進み、空調側条
件に基いてエンジン制御信号（前述の車両エンジン４の
停止許可、停止禁止、および車両エンジン４停止後の再
稼働要求の信号）を決定する。

【００７８】次に、ステップＳ２３０に進み、上記各ス
テップで決定された各制御信号を各制御対象部に出力す
る。すなわち、ステップＳ１７０の目標風量ＢＬＷ、ス
テップＳ１８０の内外気モード、ステップＳ１９０の吹
出モード、ステップＳ２００の目標開度ＳＷが得られる
ように、送風機１１の回転数、内外気ドア１４ａ、吹出
モードドア２６、２８、３０、エアミックスドア１９の
操作位置を制御する。

【００７９】更に、ステップＳ２１０で決定されたクラ
ッチ印加電圧Ｖｃに基づいて圧縮機１の作動が断続制御
され、これにより、蒸発器吹出温度を通常時の目標蒸発
器温度ＴＥＯ_Aに制御する。また、ステップＳ２２０で
決定されたエンジン制御信号をエンジン制御用制御装置
３８に出力する。

【００８０】一方、ステップＳ１３０で蓄冷モードが選
択されたときは、蓄冷用目標蒸発器温度ＴＥＯ_B を決定
する。このＴＥＯ_B は蒸発器９の凝縮水を凍結すること
ができる氷点下の所定温度に設定させる。ここで、この
ＴＥＯ_B を下げるほど凝縮水を確実に凍結できるが、そ
の反面、蒸発器温度を引き下げるために圧縮機１の稼働
率が急激に増大して、圧縮機１の駆動動力を増大させて
しまう。

【００８１】従って、ＴＥＯ_B は凝縮水の凍結を保証で
きる範囲において０℃に近い高めの温度が好ましいこと
になる。このような見地から本例では、ＴＥＯ_B＝−２
°Ｃとしている。

【００８２】蓄冷モードでもステップＳ１７０、Ｓ１９
０、Ｓ２００の制御内容は通常モード時と同じである
が、ステップＳ１８０では、蓄冷モードの選択に連動し
て必ず内気モードを選択する。これにより、蒸発器９の
冷房負荷が減少して、蒸発器温度を氷点下の目標蒸発器
温度ＴＥＯ_Bに向かって容易に引き下げることができ
る。

【００８３】そして、蓄冷モードではステップＳ２１０
による圧縮機１の断続制御を具体的には図８のフローチ
ャートにより行う。図８の各ステップの符号は、図６に
対応させて同一符号にしてある。

【００８４】図８の制御フローにおいて、Ｔｅ２は第２
の温度センサ３３により検出される蒸発器冷媒温度であ
り、このように蒸発器冷媒温度Ｔｅ２を検出して圧縮機
１の断続制御を行うのは次の理由による。すなわち、蓄
冷モード時に蒸発器９の凝縮水を凍結させ凝縮水に蓄冷
をする場合に、蒸発器９表面での氷の発生状況が種々な
要因で不均一になりやすい。そのため、蒸発器９の吹出
空気温度は、氷のある部位では空気流れが阻止されるの
で、氷のない部位に比して低温になってしまうことが分
かった。

【００８５】従って、蒸発器温度を、通常用いられてい
る蒸発器吹出空気の温度センサ３２により検出すると、
蒸発器９の吹出側における検出部位の差異により検出温
度に大きな差が発生する。具体的には蒸発器吹出空気温
度であると、５箇所の検出部位の差異により最大、５．
１°Ｃの検出温度差が発生してしまう。蒸発器フィン温
度であっても、６箇所の検出部位の差異により最大、
４．８°Ｃの検出温度差が発生してしまう。この検出温
度差は蒸発器９でのフロスト（凍結）が必要以上に進行
してしまう原因になる。

【００８６】これに対し、蒸発器冷媒温度であると、４
箇所の検出部位の差異が最大でも、２．１°Ｃ以内に抑
えることができることを確認できた。そこで、蓄冷モー
ド時では、圧縮機断続制御のための蒸発器温度として蒸
発器冷媒温度Ｔｅ２を検出している。

【００８７】蓄冷モードにおける最大の特徴は、通常モ
ードの圧縮機断続制御のヒステリシス幅α（１℃）に比
較してヒステリシス幅βを小さくしていることである。
蓄冷モードのヒステリシス幅βは具体的にはαの１／２
である０．５℃としている。

【００８８】このため、蓄冷モードによる圧縮機断続制
御をまとめると図９に示すようになる。図９のＴＥＯ_B
＝−２℃が本発明の停止目標温度となり、ＴＥＯ_B＋β
＝−１．５℃が本発明の再起動目標温度となる。

【００８９】図１０は本実施形態による蓄冷モードでの
効果を示すもので、この図１０の基礎となった実験で
は、第２の温度センサ３３として第１の温度センサ３２
と同じ時定数（３０秒）のものを用いている。蓄冷モー
ドのヒステリシス幅βを通常モード時の１／２である
０．５℃として、再起動目標温度を−１．５℃としてい
るので、センサ検出温度（蒸発器冷媒温度）Ｔｅ２が−
１．５℃まで上昇した時点で、圧縮機１を再作動させ
る。このような制御により実際の蒸発器冷媒温度を図１
０に示すように０℃より十分低い温度に維持できるの
で、一旦凍結した氷が圧縮機作動の断続制御に伴って溶
けるという不具合が発生せず、融解潜熱による有効な蓄
冷量を短時間で確保できる。

【００９０】しかも、蓄冷モードの目標蒸発器温度ＴＥ
Ｏ_B（すなわち停止目標温度）は、図１１の開発品の場
合と同じ−２℃を維持しているから、図１１の開発品に
比較して蒸発器温度の引き下げに起因する圧縮機稼働率
の急増という問題を回避できる。従って、圧縮機１の駆
動動力の増大の抑制と、蒸発器凝縮水の凍結による蓄冷
量の確保とをうまく両立できる。

【００９１】更に、本実施形態によると、蓄冷モードの
ヒステリシス幅βを通常モード時のヒステリシス幅αよ
り小さくするという、空調用制御装置５の制御ソフト上
の対応で上記効果を発揮できるから、第２の温度センサ
３２や電磁クラッチ２を特別なものにするというハード
面での対応の必要がない。このため、本実施形態はほと
んどコストアップなしで容易に実施できる。

【００９２】次に、ステップＳ１３０で放冷モードが選
択されたときは、ステップＳ１６０に進み、放冷モード
における限界目標蒸発器温度ＴＥＯ_Cを決定する。この
限界ＴＥＯ_Cは、放冷モードにおける蒸発器温度、具体
的には蒸発器吹出温度Ｔｅ１の上昇により湿度変化、温
度変化、臭い発生、窓曇り発生を乗員に感じさせない知
覚限界点の温度（上限値）であり、所定温度、例えば１
２℃に固定したり、あるいは、この限界ＴＥＯ_Cを放冷
モードにおける環境変化に応じて補正してもよい。

【００９３】そして、放冷モードでは、ステップＳ２２
０において、第１の温度センサ３２により検出される蒸
発器吹出温度Ｔｅ１と上記限界ＴＥＯ_Cとを比較し、Ｔ
ｅ１＜限界ＴＥＯ_Cである間は、車両エンジン４の停止
許可の信号を継続する。これにより、エンジン４の停止
状態、すなわち、放冷モードが継続される。

【００９４】圧縮機１の停止によりＴｅ１が上昇して、
Ｔｅ１≧限界ＴＥＯ_Cの関係になると、エンジン稼働要
求の信号を出力し、車両エンジン４を再起動させ、圧縮
機１の作動による蒸発器９の冷房作用を再開させる。従
って、放冷モードが終了する。

【００９５】（他の実施形態）なお、上記の一実施形態
では、蒸発器温度を検出する温度センサとして、蒸発器
吹出空気温度Ｔｅ１を検出する通常モード及び放冷モー
ド用の第１の温度センサ３２と、蒸発器冷媒温度Ｔｅ２
を検出する蓄冷モード用の第２の温度センサ３３とを併
用する場合について説明したが、蒸発器吹出空気温度Ｔ
ｅ１を検出する第１の温度センサ３２の配置場所とし
て、通常モードと放冷モード以外に蓄冷モードでも代表
的な蒸発器温度を検出可能な場所を設定できる空調装置
であれば、通常モード、放冷モード、及び蓄冷モードの
制御を共通の１つの温度センサ３２の検出信号で行うこ
とが可能である。

【００９６】同様の理由で、蒸発器冷媒温度Ｔｅ２を検
出する第２の温度センサ３３のみ、あるいは蒸発器フィ
ン温度を検出するフィン温度センサのみを用いて、通常
モード、放冷モード、及び蓄冷モードの制御を行うこと
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の全体システム図である。

【図２】本発明の一実施形態における蒸発器の正面図で
ある。

【図３】本発明の一実施形態による空調制御を示すフロ
ーチャートである。

【図４】本発明の一実施形態における目標蒸発器温度の
特性図である。

【図５】本発明の一実施形態における目標蒸発器温度の
特性図である。

【図６】本発明の一実施形態による通常モード時の要部
の制御を示すフローチャートである。

【図７】本発明の一実施形態による通常モード時の圧縮
機断続制御の特性図である。

【図８】本発明の一実施形態による蓄冷モード時の要部
の制御を示すフローチャートである。

【図９】本発明の一実施形態による蓄冷モード時の圧縮
機断続制御の特性図である

【図１０】本発明の一実施形態による蓄冷モード時の蒸
発器温度の挙動を示す特性図である。

【図１１】本発明者らによる開発品（比較品）による蓄
冷モード時の蒸発器温度の挙動を示す特性図である。

【符号の説明】

１…圧縮機、４…車両エンジン、９…蒸発器、３２、３
３…蒸発器温度センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新美 康彦 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3L011 AC02 CH04

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車室内へ送風される空気を冷却する蒸発
   器（９）と、前記蒸発器（９）を通過した冷媒を圧縮
   し、吐出する圧縮機（１）と、 前記蒸発器（９）の温度を検出する温度検出手段（３
   ２、３３）と、 前記温度検出手段（３２、３３）の検出信号に基づいて
   前記圧縮機（１）の作動を断続することにより前記蒸発
   器（９）の温度を制御する制御手段（Ｓ２１０）とを備
   え、 前記圧縮機（１）の稼働時に、前記蒸発器（９）の温度
   を凝縮水が凍結しない温度レベルに制御する通常モード
   と、前記蒸発器（９）の温度を氷点下の温度レベルに制
   御して凝縮水を凍結させる蓄冷モードとを切替設定する
   ようになっており、 更に、前記通常モードおよび前記蓄冷モードにおいて、
   前記圧縮機（１）を停止させるときの停止目標温度に比
   して、前記圧縮機（１）を再起動させるときの再起動目
   標温度を所定値だけ高い温度とし、 前記停止目標温度と前記再起動目標温度との差であるヒ
   ステリシス幅（α、β）を前記通常モードより前記蓄冷
   モードの方で小さくしたことを特徴とする車両用空調装
   置。
2. 【請求項２】 前記蓄冷モードにおける前記停止目標温
   度および前記再起動目標温度のうち、前記再起動目標温
   度の方を引き下げることにより、前記蓄冷モードのヒス
   テリシス幅（β）を前記通常モードのヒステリシス幅
   （α）より小さくした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】 前記蓄冷モードにおける前記停止目標温
   度を、−２℃近傍の値とし、前記蓄冷モードにおける前
   記再起動目標温度を前記通常モードのヒステリシス幅
   （α）より小さいヒステリシス幅（β）だけ高い温度と
   したことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装
   置。
4. 【請求項４】 前記蓄冷モードにおける前記再起動目標
   温度は、−１．５℃以下の温度であることを特徴とする
   請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装
   置。
5. 【請求項５】 前記温度検出手段として、前記蒸発器
   （９）の冷媒温度を検出し得る部位に配置された温度セ
   ンサ（３３）を有し、 前記蓄冷モードでは前記温度センサ（３３）の検出信号
   に基づいて前記圧縮機（１）の作動を断続することを特
   徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両
   用空調装置。
6. 【請求項６】 前記車室内へ送風される空気を内気と外
   気とに切り替える内外気切替手段（１４ａ）を備え、 前記蓄冷モードの設定時には、前記内外気切替手段（１
   ４ａ）を内気モードに設定することを特徴とする請求項
   １ないし５のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
7. 【請求項７】 前記圧縮機（１）の停止時に、前記蒸発
   器（９）の凝縮水蓄冷量の放冷により空気を冷却する放
   冷モードを設定することを特徴とする請求項１ないし６
   のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
8. 【請求項８】 前記圧縮機（１）は車両エンジン（４）
   により駆動され、前記車両エンジン（４）の稼働中に前
   記通常モードおよび前記蓄冷モードを切替設定し、 前記車両エンジン（４）の停止時に前記放冷モードを設
   定することを特徴とする請求項７に記載の車両用空調装
   置。