JP2002067676A

JP2002067676A - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP2002067676A
Application number: JP2000255854A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Shiyuugai; 雅彦集貝; Kazuhiro Irie; 一博入江
Original assignee: Zexel Valeo Climate Control Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2002-03-08

Abstract

(57)【要約】【課題】ハイブリッド型コンプレッサのモータの小型化
や省電力化を可能にし、また燃費を向上させる。【解決手段】少なくとも走行用エンジン２５及び電動モ
ータ４による駆動方式を有するハイブリッド型コンプレ
ッサ２と、コンデンサ８と、サブクール用熱交換器１０
と、前記コンデンサ８と前記サブクール用熱交換器１０
との間に配されるレシーバタンク９とを含んで構成され
る冷凍サイクル１を備える車両用空調装置において、前
記ハイブリッド型コンプレッサ２を電動モータ４により
駆動する場合、発電機２６を駆動する場合、冷却負荷が
所定よりも大きい場合のうちの少なくとも１つの状態と
なった時に、前記コンデンサ８から流出した冷媒を前記
レシーバタンク９をバイパスさせて前記サブクール用熱
交換器１０に流入させるバイパス手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、少なくとも走行
用エンジン及び電動モータによる駆動方式を有するハイ
ブリッド型コンプレッサを備え、またコンデンサにより
凝縮された冷媒を過冷却するためのサブクールシステム
を備える車両用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境保全の観点から、運転状況に
応じてガソリンエンジンと電動モータとを切り換えて走
行するハイブリッド車や、信号待ち等の停車時にエンジ
ンを停止させるアイドルストップ車の研究及び生産が盛
んであるが、このハイブリッド車やアイドルストップ車
の空調装置には、エンジン停止時にもコンプレッサを駆
動できるようにするために、コンプレッサ駆動用の電動
モータが搭載されているものが多い。また、自動車に
は、通常エンジンにより駆動される発電機（ゼネレー
タ）が搭載されており、この発電機により発生した電力
は電気機器の駆動やバッテリの充電に充てられている。

【０００３】また、冷凍サイクルの１つとして、コンデ
ンサにより冷却・凝縮された冷媒を更に冷却し、過冷却
状態にするサブクールシステムを有するものがある。こ
のサブクールシステムは、冷房能力の向上等を図ること
ができるので、上記ハイブリッド車やアイドルストップ
車にも好適に使用することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コンプ
レッサを駆動させるためのトルク（駆動トルク）は使用
状況により変化するものであり、例えば冷却負荷が大き
い（外気温度が高い）場合には、冷凍サイクルの高圧側
（コンプレッサ吐出口から膨張弁入口までの領域）の圧
力が高くなるためにコンプレッサの駆動トルクが大きく
なる。このような時にモータによりコンプレッサを駆動
するためには、大出力を発生するモータを使用する必要
があるが、大出力のモータはサイズ、重量共に大きいの
で、車載性や燃費が悪化するという不具合が発生する。
また、エンジンによりコンプレッサを駆動させる場合で
あっても、コンプレッサの駆動トルクが大きくなればエ
ンジンにかかる負荷が大きくなり燃費が悪化し、またコ
ンプレッサに加えて発電機を駆動させる状況になれば、
更に負荷が大きくなる。

【０００５】そこで、この発明は、ハイブリッド型コン
プレッサのモータの小型化や省電力化を可能にし、また
燃費を向上させることができる車両用空調装置を提供す
ることを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、少なくとも走行用エンジン及び電動モ
ータによる駆動方式を有するハイブリッド型コンプレッ
サと、前記ハイブリッド型コンプレッサにより圧送され
た冷媒を冷却し凝縮させるコンデンサと、前記コンデン
サから流出した冷媒を更に冷却するサブクール用熱交換
器と、前記コンデンサと前記サブクール用熱交換器との
間に配され冷媒の液相だけを流出させるレシーバタンク
とを含んで構成される冷凍サイクルを備える車両用空調
装置において、前記ハイブリッド型コンプレッサを電動
モータにより駆動する場合、発電機を駆動する場合、冷
却負荷が所定よりも大きい場合のうちの少なくとも１つ
の状態となった時に、前記コンデンサから流出した冷媒
を前記レシーバタンクをバイパスさせて前記サブクール
用熱交換器に流入させるバイパス手段を備えるものであ
る（請求項１）。

【０００７】これによれば、コンプレッサをモータで駆
動する場合、発電機を駆動する場合、冷却負荷が所定よ
りも大きい場合のうちのいずれかの状態となった時に、
コンデンサとサブクール用熱交換器との間に配されたレ
シーバタンクがバイパスされる。これにより、コンデン
サとサブクール用熱交換器とが連結され、実質的にコン
デンサが大型化された状態となり、冷媒を凝縮させる能
力が増加するので、冷凍サイクルの高圧側の圧力を低下
させることができ、コンプレッサの回転トルクを低減す
ることができる。従って、コンプレッサをエンジンによ
り駆動する時には燃費を低減し、モータにより駆動する
時には電力消費を低減することができる。また、モータ
にかかる負荷が小さくなるのでモータの小型化を図るこ
とができる。

【０００８】尚、冷却負荷は、冷凍サイクルの高圧側の
圧力、冷凍サイクルの低圧側（膨張弁出口からコンプレ
ッサ吸入口までの領域）の圧力、外気温度、車室内温
度、日射量等に基づいて検出することができる。

【０００９】また、前記バイパス手段は、前記コンデン
サと前記レシーバタンクとを結ぶ配管に配された第１の
バルブと、前記コンデンサから流出した冷媒が前記第１
のバルブ及びレシーバタンクをバイパスして前記サブク
ール用熱交換器に流入するように配されたバイパス管
と、前記バイパス管に配された第２のバルブとにより構
成することができる（請求項２）。

【００１０】これによれば、第１のバルブを開けると共
にバイパス管に配された第２のバルブを閉めることによ
り、冷媒はコンデンサ→レシーバタンク→サブクール用
熱交換器の経路で流れ、サブクール用熱交換器は通常の
過冷却用の熱交換器として用いられる。そして、第１の
バルブを閉めると共に第２のバルブを開けることによ
り、冷媒はコンデンサ→サブクール用熱交換器の経路で
流れ、サブクール用熱交換器は凝縮用の熱交換器として
用いられることになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１２】この発明に係る車両用空調装置は、特にハ
イブリッド車やアイドルストップ車において好適に用い
られるものであり、図１に示す冷凍サイクル１を有す
る。冷凍サイクル１は、ハイブリッド型コンプレッサ
２、コンデンサ８、第１のレシーバタンク９、サブクー
ル用熱交換器１０、第２のレシーバタンク１１、膨張弁
１２、エバポレータ１３が配管接続され、この閉ループ
内を熱交換媒体である冷媒が循環されるものである。

【００１３】ハイブリッド型コンプレッサ２は冷媒を圧
送し、コンデンサ８は圧送された冷媒を外気等との熱交
換により冷却し凝縮させ、第１のレシーバタンク９はコ
ンデンサ８から流出してきた冷媒を気液分離し液相だけ
を流出させ、サブクール用熱交換器１０はコンデンサ８
により冷却された冷媒を更に冷却し、第２のレシーバタ
ンク１１はサブクール用熱交換器１０から流出してきた
冷媒を気液分離し液相だけを流出させ、膨張弁１２は凝
縮された冷媒を膨張（減圧）させ、エバポレータ１３は
膨張弁１２により膨張された冷媒を内気等との熱交換に
より蒸発させる。

【００１４】前記ハイブリッド型コンプレッサ２は、冷
媒を圧送するコンプレッサ部３に、シャフト、プーリ、
電磁クラッチ等から構成される所定の伝達機構を介し
て、モータ４と走行用のエンジン２５とが連結されてい
る。前記コンプレッサ部３は、通常時にはエンジン２５
の駆動力により駆動されるが、エンジン２５が停止して
いる時等の所定の条件下では前記モータ４により駆動さ
れる。前記モータ４は、車載バッテリ（図示せず）から
供給される電力により駆動され、後述するコントロール
ユニット（Ｃ／Ｕ）２０が出力する制御信号により制御
される。

【００１５】また、前記エンジン２５には、シャフト、
プーリ、電磁クラッチ等から構成される所定の伝達機構
を介して車載の電気機器を稼動させたりバッテリを充電
するための電力を発生させるオルタネータ等の発電機２
６が連結され、この発電機２６の駆動はＣ／Ｕ２０が出
力する制御信号により制御される。

【００１６】前記コンプレッサ２の冷媒吐出部から前記
コンデンサ８までの間の配管には冷媒の圧力を検出する
圧力センサ２１が設けられ、また外気の温度を検出する
温度センサ２２が設けられている。そして、これら圧力
センサ２１及び温度センサ２２の検出信号は、前記Ｃ／
Ｕ２０に入力され、Ｃ／Ｕ２０はこの入力信号等に基づ
いて、後述する第１のバルブ１８及び第２のバルブ１９
を開閉するための制御信号を出力する。

【００１７】前記第１のバルブ１８は、コンデンサ８と
第１のレシーバタンク９とを結ぶ配管に配されている。
また、コンデンサ８の流出口付近と前記サブクール用熱
交換器１０の流入口付近とを結ぶようにバイパス管１７
が設けられており、このバイパス管１７には前記第２の
バルブ１９が配されている。これら第１及び第２のバル
ブ１８，１９の開閉は、前記Ｃ／Ｕ２０により制御さ
れ、第１のバルブ１８を開くと共に第２のバルブ１９を
閉じた場合には、冷媒はコンデンサ８→第１のレシーバ
タンク９→サブクール用熱交換器１０のように流通す
る。一方、第１のバルブ１８を閉じると共に第２のバル
ブ１９を開けば、冷媒はコンデンサ８→サブクール用熱
交換器１０→第２のレシーバタンク１１のように流通す
る。

【００１８】上記のように、冷媒がコンデンサ８→第１
のレシーバタンク９→サブクール用熱交換器１０と流通
する場合には、前記サブクール用熱交換器１０は、冷媒
を過冷却するための熱交換器として機能し、通常はこの
ように用いられる。一方、冷媒がコンデンサ８→サブク
ール用熱交換器１０→第２のレシーバタンク１１と流通
する場合には、前記サブクール用熱交換器１０は、冷媒
を凝縮するためのコンデンサとして機能する。

【００１９】以下に、前記Ｃ／Ｕ２０による前記第１及
び第２のバルブ１８，１９の開閉制御を図２、図３、及
び図４に示すフローチャートにより説明する。図２にお
いて示すのは、ハイブリッド型コンプレッサ２をモータ
４により駆動する場合における第１及び第２のバルブ１
８，１９の制御の一例である。先ず、前記Ｃ／Ｕ２０
は、エンジン２５の稼動状態がアイドル状態であるか否
かを判定し（ステップ１００）、アイドル状態であると
判定した場合には、前記第１のバルブ１８を開く共に前
記第２のバルブ１９を閉じる制御信号を出力し（ステッ
プ１０１）、その後前記ハイブリッド型コンプレッサ２
のモータ４を駆動させる信号を出力する（ステップ１０
２）。また、前記ステップ１００において、エンジン２
５の稼動状態がアイドル状態でないと判定された場合に
は、この制御ルーチンから出てメイン制御ルーチン等へ
リターンする。

【００２０】図３において示すのは、発電機２６を駆動
させる場合における第１及び第２のバルブ１８，１９の
制御の一例である。先ず、前記Ｃ／Ｕ２０は、車載バッ
テリの電気残量が不十分か否かを判定し（ステップ２０
０）、バッテリの残量が不十分であると判定した場合に
は、前記第１のバルブ１８を開くと共に前記第２のバル
ブ１９を閉じる制御信号を出力し（ステップ２０１）、
その後前記発電機２６を駆動させる信号を出力する（ス
テップ２０２）。また、前記ステップ２００において、
バッテリの残量が不十分ではないと判定された場合に
は、この制御ルーチンから出てメイン制御ルーチン等へ
リターンする。

【００２１】図４において示すのは、空調装置の冷却負
荷に基づいた第１及び第２のバルブ１８，１９の制御の
一例である。先ず、前記Ｃ／Ｕ２０は、エアコンのスイ
ッチがＯＮになっているか否かを判定し（ステップ３０
０）、エアコンのスイッチがＯＮになっていると判定し
た場合には、前記圧力センサ２１からの検出信号からコ
ンプレッサ２の吐出側の圧力Ｐd が１８kgf/cm²よりも
大きいか否かを判定し（ステップ３０１）、圧力Ｐd が
１８kgf/cm²よりも大きいと判定した場合には、前記第
１のバルブ１８を開くと共に前記第２のバルブ１９を閉
じる制御信号を出力する（ステップ３０３）。

【００２２】また、前記ステップ３０１において、前記
圧力Ｐd が１８kgf/cm²よりも大きくないと判定された
場合には、次いで前記温度センサ２２からの検出信号か
ら外気の温度Ｔamb が３０℃よりも大きいか否かを判定
し（ステップ３０２）、温度Ｔamb が３０℃よりも大き
いと判定した場合には、前記第１のバルブ１８を開くと
共に前記第２のバルブ１９を閉じる制御信号を出力する
（ステップ３０３）。また、前記ステップ３００におい
て、エアコンのスイッチがＯＮになっていないと判定さ
れるか、若しくは前記ステップ３０２において、前記温
度Ｔamb が３０℃よりも大きくないと判定された場合に
は、この制御ルーチンから出てメイン制御ルーチン等へ
リターンする。

【００２３】上記制御により、前記第１及び第２のバル
ブ１８，１９は、図５に示すように、通常の空調装置の
稼動時には、第１のバルブ１８が開放されると共に第２
のバルブ１９が閉鎖され、冷媒はコンデンサ８→第１の
レシーバタンク９→サブクール用熱交換器１０のように
流通し、前記サブクール用熱交換器１０は、冷媒を過冷
却するための熱交換器として機能する。

【００２４】そして、前記ハイブリッド型コンプレッサ
２をモータ４により駆動する場合、発電機２６を駆動す
る場合、冷却負荷が所定値よりも大きい場合のうち、少
なくとも１つの状態となった場合に、前記第１のバルブ
１８が閉鎖されると共に第２のバルブ１９が開放され、
冷媒はコンデンサ８→サブクール用熱交換器１０→第２
のレシーバタンク１１のように流通し、前記サブクール
用熱交換器１０は、冷媒を凝縮するためのコンデンサと
して機能する。これにより、高圧冷媒を凝縮させる能力
が通常時よりも増加するので、冷凍サイクル１の高圧側
（コンプレッサ２吐出口から膨張弁１２入口までの領
域）の圧力（Ｐd ）を低下させることができ、コンプレ
ッサ部３にかかる回転トルクを低減することができる。
従って、コンプレサ３３部をエンジン２５により駆動す
る場合には燃費を低減することができ、モータ４により
駆動する場合には電力消費を低減させることができる。
また、モータ４にかかる負荷が小さくなるのでモータ４
の小型化を図ることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ハイ
ブリッド型コンプレッサのモータの小型化や省電力化が
可能となり、また燃費を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の実施の形態に係る車両用空
調装置の冷凍サイクルを示す図である。

【図２】図２は、この発明の実施の形態における第１及
び第２のバルブの開閉制御の一例を示すフローチャート
である。

【図３】図３は、この発明の実施の形態における第１及
び第２のバルブの開閉制御の一例を示すフローチャート
である。

【図４】図４は、この発明の実施の形態における第１及
び第２のバルブの開閉制御の一例を示すフローチャート
である。

【図５】図５は、この発明の実施の形態における冷凍サ
イクルの状態と第１及び第２のバルブの開閉状態との関
係を示す図である。

【符号の説明】

１冷凍サイクル２ハイブリッド型コンプレッサ３コンプレッサ部４モータ８コンデンサ９第１のレシーバタンク１０サブクール用熱交換器１１第２のレシーバタンク１２膨張弁１３エバポレータ１７バイパス管１８第１のバルブ１９第２のバルブ２０コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）２１圧力センサ２２温度センサ２５エンジン２６発電機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも走行用エンジン及び電動モー
タによる駆動方式を有するハイブリッド型コンプレッサ
と、前記ハイブリッド型コンプレッサにより圧送された
冷媒を冷却し凝縮させるコンデンサと、前記コンデンサ
から流出した冷媒を更に冷却するサブクール用熱交換器
と、前記コンデンサと前記サブクール用熱交換器との間
に配され冷媒の液相だけを流出させるレシーバタンクと
を含んで構成される冷凍サイクルを備える車両用空調装
置において、前記ハイブリッド型コンプレッサを電動モータにより駆
動する場合、発電機を駆動する場合、冷却負荷が所定よ
りも大きい場合のうちの少なくとも１つの状態となった
時に、前記コンデンサから流出した冷媒を前記レシーバ
タンクをバイパスさせて前記サブクール用熱交換器に流
入させるバイパス手段を備えることを特徴とする車両用
空調装置。
【請求項２】前記バイパス手段は、前記コンデンサと
前記レシーバタンクとを結ぶ配管に配された第１のバル
ブと、前記コンデンサから流出した冷媒が前記第１のバ
ルブ及びレシーバタンクをバイパスして前記サブクール
用熱交換器に流入するように配されたバイパス管と、前
記バイパス管に配された第２のバルブとを有して構成さ
れることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装
置。