JP2003072341A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エバポレータへの着霜を防止しつつ、車両室
内の温度を速やかに低下させることのできる車両用空調
装置を提供する。 【解決手段】 目標温度設定データＤを、送風量の増加
とともに目標温度が低下するよう設定し、エバポレータ
７への着霜を防止しつつ、コンプレッサ３を最大限に稼
働させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両室内の空気調
節を行うとともに、車両の窓ガラスの曇りを除去する機
能を有する車両用空調装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の車両用空調装置として、コンプ
レッサ、エバポレータ等からなる冷凍サイクルを有し、
エバポレータにて熱交換された空気を、複数の通風口か
ら選択的に車両室内へ吐出するものが一般に知られてい
る。この車両用空調装置は、エバポレータにて熱交換さ
れた空気の温度を検出する温度センサを備え、この温度
センサにて検出された温度が予め設定された目標温度と
なるようコンプレッサの運転・停止が制御される。

【０００３】この車両用空調装置は、車両室内の空調を
行うとともに、窓ガラスの曇りを除去する機能を有して
いる。即ち、運転者等により空調操作部のデフスイッチ
が押圧されると、熱交換され除湿された空気が窓ガラス
へ向けて吐出されるよう通風口が切り換えられ、この通
風口より吐出される除湿された空気により、窓ガラスの
曇りが除去されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記車両用
空調装置で車両室内を急速に冷房する際、或いは、窓ガ
ラスの曇りを除去する際には、通風口より吐出される空
気の温度が低く、或いはより除湿されるほど、車両室内
の温度が低下する時間、或いは、窓ガラスの曇り除去に
要する時間が短縮される。しかしながら、前記車両用空
調装置では、例えば、水の凝固点温度より低い温度とな
るよう検出温度を制御すると、エバポレータに霜が付着
してエバポレータの熱交換効率が著しく低下する。この
ため、エバポレータに着霜しない温度以上で検出温度を
制御せざるを得ず、車両室内の温度を速やかに低下させ
ることができないという問題点があった。また、外気温
度が低い冬場等では、コンプレッサが早目に停止し除湿
ができず、窓ガラスの曇り除去に多大な時間を要すると
いう問題点もある。

【０００５】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、エバポレータへの着
霜を防止しつつ、車両室内の温度を速やかに低下させる
ことのできる車両用空調装置を提供することにある。ま
た、車両の窓ガラスの曇りを速やかに除去することので
きる車両用空調装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、冷媒を圧縮するコンプレ
ッサと、前記冷媒及び空気で熱交換を行うエバポレータ
と、前記エバポレータに前記空気を送風し、送風量を調
節可能な送風手段と、前記エバポレータにて熱交換され
た前記空気の温度を検出する温度検出手段と、前記温度
検出手段にて検出される前記温度が、予め設定された目
標温度となるよう前記コンプレッサの運転・停止を制御
するコンプレッサ制御手段とを備えた車両用空調装置に
おいて、前記送風手段の前記送風量に応じて、予め設定
された目標温度設定データに従い、前記目標温度を変更
する目標温度変更手段を具備し、前記目標温度設定デー
タを、前記送風量の増加とともに前記目標温度が低下す
るよう設定したことを特徴とする。

【０００７】請求項１記載の発明によれば、送風量の増
加とともに目標温度が低下するよう目標温度設定データ
を設定したので、送風手段の送風量に応じて、エバポレ
ータに霜が付着しない範囲で、コンプレッサを最大限に
稼働させ、車両室内へ吐出される冷風温度を低くするこ
とができる。

【０００８】従って、エバポレータへの着霜を防止しつ
つコンプレッサの稼働率を向上させ、車両室内の温度を
速やかに低下させることができる。

【０００９】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
車両用空調装置において、前記目標温度変更手段は、車
両の窓ガラスの曇り除去制御を行う際に、前記目標温度
を変更することを特徴とする。

【００１０】請求項２記載の発明によれば、請求項１の
作用に加え、車両の窓ガラスの曇り除去制御を行う際
に、目標温度を変更するようにしたので、低外気温域で
のコンプレッサ稼働率が高まり、通風口等から窓ガラス
へ向けて吐出される空気が除湿される。

【００１１】従って、除湿された空気により窓ガラスの
曇り除去を速やかに行うことができる。

【００１２】請求項３記載の発明では、請求項１または
２記載の車両用空調装置において、前記目標温度設定デ
ータを、前記送風量が増加すると、前記目標温度が水の
凝固点温度より低くなるよう設定したことを特徴とす
る。

【００１３】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは２の作用に加え、送風量が増加した際にはエバポレ
ータへの着霜が生じる温度が水の凝固点温度より低くな
るので、エバポレータへの着霜を確実に防止しつつ、車
両室内へ吐出される冷風温度を格段に低くすることがで
きる。

【００１４】従って、目標温度を水の凝固点温度より高
く、且つ、一定の温度としてコンプレッサを制御する従
来のものに比べ、車両室内へ吐出される冷風温度を格段
に低下させることができる。また、コンプレッサの稼働
率を格段に向上させ、車両室内の温度を格段速やかに低
下させることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１乃至図５は本発明の一実施形
態を示すもので、図１は車両のエンジンルーム内におけ
る車両用空調装置の配置を示す概略説明図、図２は車両
用空調装置の概略構成ブロック図である。

【００１６】図１及び図２に示すように、車両１のエン
ジンルームには、エンジン２により駆動し冷媒を圧縮す
るコンプレッサ３と、外気と冷媒とで熱交換を行うコン
デンサ４と、冷媒の気液分離を行うレシーバ５と、冷媒
を断熱膨張させるエキスパンションバルブ６と、車両室
内へと送風される空気と冷媒とで熱交換を行うエバポレ
ータ７とが設けられている。ここで、コンプレッサ３、
コンデンサ４、レシーバ５、エキスパンションバルブ
６、エバポレータ７は、この順に冷媒配管８により配管
接続されており、車両用空調装置９の冷凍サイクルを構
成している。

【００１７】エンジン２には冷却用の冷却水が循環して
おり、ラジエータ１０により外気と冷却水とで熱交換が
行われるようになっている。図１に示すように、ラジエ
ータ１０は、エンジンルームのフロントグリルの後方
に、コンデンサ４と並設されている。ラジエータ１０の
近傍には、ラジエータ１０を通風冷却するラジエータ用
ファン１１と、コンデンサ４及びラジエータ１０を通風
冷却する冷却ファン１２とが備えられている。

【００１８】コンプレッサ３は、ベルトを介してエンジ
ン２の駆動力が伝達される回動自在のプーリ３ａと、プ
ーリ３ａの回動力を冷媒圧縮部へ伝達可能なクラッチ３
ｂとを有している。即ち、エンジン２の駆動時はプーリ
３ａは定常的に回動しており、クラッチ３ｂが動力接続
状態であるときはコンプレッサ３により冷媒が圧縮さ
れ、クラッチ３ｂが動力切断状態であるときはコンプレ
ッサ３による冷媒の圧縮が停止する。

【００１９】車両用空調装置９は、前述の冷凍サイクル
と、エバポレータ７が配設されるクーリングボックス１
３と、コンプレッサ３の運転・停止を制御する制御部１
４とを備えている。

【００２０】クーリングボックス１３は車両１の室内側
に設けられ、その内部にエバポレータ７が配設されてい
る。即ち、クーリングユニット１３内で熱交換された空
気が、車両室内へと送風されて、車両室内の空気調節が
行われるようになっている。ここで、クーリングユニッ
ト１３は、車両室内への送風量を調節するブロア部１３
ａと、車両室内へ送風する空気を内気循環と外気とに切
り換える内外気シャッタ部１３ｂと、エバポレータ７に
通風する空気量を調節する温調シャッタ部１３ｃと、車
両室内へ送風される際の通気口を切り換えるモータシャ
ッタ部１３ｄと、エバポレータ７にて熱交換された空気
の検出温度Ｔｗを検出する温度検出手段としての温度セ
ンサ１３ｅとを有している。ブロア部１３ａ、各シャッ
タ部１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ及び温度センサ１３ｅは、
それぞれ制御部１４に接続されている。

【００２１】送風手段としてのブロア部１３ａは、印加
された電圧と送風量とが略比例するようになっており、
制御部１４により印加電圧が制御されるようになってい
る。ここで、ブロア部１３ａは送風量Ｗを多段階で制御
可能であり、本実施形態においては、印加される電圧に
応じて７段階の強さで送風するようになっている。

【００２２】図２に示すように、制御部１４はインター
フェース部１４ａを備え、このインターフェース部１４
ａはコンプレッサ３のクラッチ３ｂと、クーリングボッ
クス１３のブロア部１３ａとに接続するとともに、クー
リングボックス１３の温度センサ１３ｅと、メインスイ
ッチ１５、オートスイッチ１６、エアコンスイッチ１
７、デフスイッチ１８等を有する空調操作部１９と、車
両１における外気温度Ｔａを検出する外気センサ２０と
に接続されている。ここで、各スイッチ１５〜１８は運
転者等により押圧自在に構成され、メインスイッチ１５
がＯＮ状態のときには車両室内の空調が行われ、オート
スイッチ１６がＯＮ状態のときには設定温度等に基づい
て空調が自動的に行われ、エアコンスイッチ１７がＯＮ
状態のときには車両用空調装置９を作動させた空調が行
われ、デフスイッチ１８がＯＮ状態のときは窓ガラスへ
向けて吐出される通風口が選択されるようになってい
る。また、制御部１４は、コンプレッサ制御手段、目標
温度変更手段としての演算部１４ｂ及び記憶部１４ｃを
有し、記憶部１４ｃには、目標温度設定データＤと、コ
ンプレッサ作動判定プログラム１４ｄと、コンプレッサ
制御プログラム１４ｅと、目標温度変更プログラム１４
ｆとが記憶されている。

【００２３】コンプレッサ作動判定プログラム１４ｄ
は、外気センサ１９にて検出される外気温度Ｔａに基づ
いて、コンプレッサ３が作動状態にあるか否かを判定す
るプログラムである。具体的には、図３に示すように、
外気温度Ｔａと所定の判定温度とを比較し、外気温度Ｔ
ａが判定温度より高い場合はコンプレッサ３が作動状態
にあると判定し、低い場合はコンプレッサ３が停止状態
にあると判定する。即ち、コンプレッサ作動判定プログ
ラム１４ｄを実行すると、コンプレッサ３を停止させる
ことが望ましい外気温度領域で、コンプレッサ３が停止
状態であると判定される。

【００２４】コンプレッサ制御プログラム１４ｅは、温
度センサ１３ｅにて検出される検出温度Ｔｗが、目標温
度Ｔｔとなるようコンプレッサ３の運転・停止を制御す
るプログラムである。具体的には、目標温度Ｔｔより検
出温度Ｔｗが高いときには、クラッチ３ｂを動力接続状
態としてコンプレッサ３を作動させ、冷却サイクルを駆
動して検出温度Ｔｗが低下するよう制御する。また、目
標温度Ｔｔより検出温度Ｔｗが低いときには、クラッチ
３ｂを動力切断状態としてコンプレッサ３を停止させ、
冷却サイクルを停止して検出温度Ｔｗが上昇するよう制
御する。

【００２５】目標温度設定データＤは、ブロア部１３ａ
の送風量Ｗに応じて目標温度Ｔｔを決定するための予め
設定されたデータであり、送風量Ｗの増加とともに目標
温度Ｔｔが低下するよう設定されている。本実施形態に
おいては、目標温度設定データＤは、図４に示すよう
に、送風量Ｗと目標温度Ｔｔの関係は、 Ｔｔ＝Ａ×Ｗ＋Ｂ の式で表され、送風量Ｗが決定されると一義的に目標温
度Ｔｔが定まるようになっている。ここで、Ａ及びＢ
は、エバポレータ７の熱交換性能、車種等に応じて定め
られる定数である。また、定数Ａ，Ｂは、送風量Ｗが増
加するとエバポレータ７に霜が付着する目標温度Ｔｔが
低下することを利用し、所定の送風量Ｗでエバポレータ
７に霜が付着しないように定められている。本実施形態
においては、７段階の送風量Ｗのうち、最も弱い第１段
階の送風量Ｗのとき目標温度Ｔｔが約１．５℃、最も強
い第７段階の送風量Ｗのとき目標温度Ｔｔが約−２℃と
なるようＡ及びＢが定められている。即ち、目標温度設
定データＤは、送風量Ｗが増加すると、目標温度Ｔｔが
水の凝固点温度より低くなるよう設定されている。

【００２６】以上のように構成された車両用空調装置９
において、コンプレッサ制御プログラム１４ｅと、目標
温度変更プログラム１４ｆとを実行し、コンプレッサ３
の運転・停止により検出温度Ｔｗを制御する際の動作
を、図５のフローチャートを参照して説明する。

【００２７】まず、空調操作部１８のメインスイッチ１
５がＯＮ状態か否かを判別し（ステップＳ１）、メイン
スイッチ１５がＯＮ状態でない場合はコンプレッサ３を
停止させる（ステップＳ２）。

【００２８】ステップＳ１でメインスイッチ１５がＯＮ
状態である場合は、オートスイッチ１６がＯＮ状態であ
るか否かを判別し（ステップＳ３）、オートスイッチ１
６がＯＮ状態でない場合は、続けてエアコンスイッチ１
７がＯＮ状態か否かを判別する（ステップＳ４）。ステ
ップＳ４にてエアコンスイッチ１７がＯＮ状態でない場
合は、ステップＳ２へ進んでコンプレッサ３を停止させ
る。

【００２９】ステップＳ３にてオートスイッチ１６がＯ
Ｎ状態である場合と、ステップＳ４にてエアコンスイッ
チ１７がＯＮ状態である場合は、前述のコンプレッサ作
動判定プログラム１４ｄを実行し、コンプレッサ３の作
動判定を行う（ステップＳ５）。次に、コンプレッサ３
が作動状態と判定されたか否かを判別し（ステップＳ
６）、作動状態でない場合はステップＳ２へ進んでコン
プレッサ３を停止させる。

【００３０】ステップＳ６にてコンプレッサ３が作動状
態である場合は、目標温度変更プログラム１４ｆを実行
し、目標温度Ｔｔを決定する（ステップＳ７）。次い
で、コンプレッサ制御プログラム１４ｅを実行し、ステ
ップＳ７にて決定された目標温度Ｔｔとなるようコンプ
レッサ３を作動させる（ステップＳ８）。

【００３１】このように、本実施形態の車両用空調装置
９によれば、目標温度設定データＤを送風量Ｗの増加と
ともに目標温度Ｔｔが低下するよう設定したので、送風
量Ｗに応じて、エバポレータ７に霜が付着しない範囲
で、コンプレッサ３を最大限に稼働させ、車両室内へ吐
出される冷風温度を低くすることができる。従って、エ
バポレータ７への着霜を防止しつつコンプレッサ３の稼
働率を向上させ、車両室内の空調を効率よく行うことが
できる。

【００３２】また、本実施形態の車両用空調装置９によ
れば、目標温度設定データＤをエバポレータ７に霜が付
着しない送風量Ｗのときに目標温度Ｔｔが水の凝固点温
度より低くなるよう設定したので、ブロア１３ａによる
エバポレータ７への送風がなされていない、或いは、送
風量Ｗが小さいときに、エバポレータ７への着霜が生じ
る温度にまで目標温度Ｔｔを低下させることができる。
従って、目標温度を水の凝固点温度より高く、且つ、一
定の温度としてコンプレッサを制御する従来のものに比
べ、車両室内へ吐出される冷風温度を格段に低下させる
ことができる。また、コンプレッサ３の稼働率を格段に
向上させ、車両室内の温度を格段速やかに低下させるこ
とができる。

【００３３】尚、前記実施形態においては、デフスイッ
チ１８がＯＮ状態であるか否かに関わらずに目標温度Ｔ
ｔを変更するものを示したが、例えば、図６のフローチ
ャートに示すように、ステップＳ７の直前にデフスイッ
チ１８がＯＮ状態であるか否かを判別し（ステップＳ
９）、ＯＮ状態の場合にステップＳ７に進んで目標温度
Ｔｔを変更するようにしてもよい。ステップＳ９におい
て、デフスイッチ１８がＯＮ状態でない場合はステップ
Ｓ８に進み、目標温度Ｔｗを変更することなく、コンプ
レッサ３を制御するようになっている。この場合、運転
者等によりデフスイッチ１８が押圧された際、即ち、車
両１の窓ガラスの曇り除去制御を行う際に、目標温度Ｔ
ｔを変更するようにしたので、通風口より窓ガラスへ向
けて吐出される空気の温度が低下する。従って、除湿効
果により窓ガラスの曇り除去を速やかに行うことができ
る。

【００３４】また、前記実施形態においては、目標温度
Ｔｔより検出温度Ｔｗが高いときにはコンプレッサ３を
作動させ、目標温度Ｔｔより検出温度Ｔｗが低いときに
はコンプレッサ３を停止させるものを示したが、検出温
度Ｔｗが目標温度Ｔｔとなるよう制御するものであれ
ば、コンプレッサ３を作動・停止させる条件をどのよう
に設定してもよいことは勿論である。

【００３５】また、前記実施形態においては、目標温度
設定データＤが送風量Ｗと目標温度Ｔｔの関係式である
ものを示したが、例えば、目標温度設定データＤを各段
階ごとの送風量Ｗに対応する目標温度Ｔｔを予め定めた
テーブルとし、このテーブルに従って目標温度Ｔｔを決
定するものであってもよく、目標温度設定データＤは前
記実施形態の構成に限られるものではない。また、目標
温度設定データＤにおける目標温度Ｔｔの設定温度等も
任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適
宜に変更可能であることは勿論である。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の車両用空
調装置によれば、送風手段の送風量に応じて、エバポレ
ータに霜が付着しない範囲で、コンプレッサを最大限に
稼働させ、車両室内へ吐出される冷風温度を低くするこ
とができるので、エバポレータへの着霜を防止しつつコ
ンプレッサの稼働率を向上させ、車両室内の空調を効率
よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すもので、車両のエン
ジンルーム内における車両用空調装置の配置を示す概略
説明図である。

【図２】車両用空調装置の概略構成ブロック図である。

【図３】コンプレッサ作動判定プログラムにより、外気
温度に応じてコンプレッサが作動状態であるか否かを判
定する様子を示した図である。

【図４】目標温度設定データにおける、送風量と目標温
度との関係を示したグラフである。

【図５】車両用空調装置の動作を示すフローチャートで
ある。

【図６】車両用空調装置の動作を示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１ 車両 ３ コンプレッサ ４ コンデンサ ７ エバポレータ ９ 車両用空調装置 １３ａ ブロア部 １３ｅ 温度検出センサ １４ 制御部 １４ｂ 演算部 １４ｃ 記憶部 １４ｄ コンプレッサ作動判定プログラム １４ｅ コンプレッサ制御プログラム １４ｆ 目標温度変更プログラム Ｄ 目標温度設定データ Ｔｗ 目標温度 Ｗ 送風量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 崇史 東京都新宿区西新宿一丁目７番２号 富士 重工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を圧縮するコンプレッサと、前記冷
   媒及び空気で熱交換を行うエバポレータと、前記エバポ
   レータに前記空気を送風し、送風量を調節可能な送風手
   段と、前記エバポレータにて熱交換された前記空気の温
   度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段にて検
   出される前記温度が、予め設定された目標温度となるよ
   う前記コンプレッサの運転・停止を制御するコンプレッ
   サ制御手段とを備えた車両用空調装置において、 前記送風手段の前記送風量に応じて、予め設定された目
   標温度設定データに従い、前記目標温度を変更する目標
   温度変更手段を具備し、 前記目標温度設定データを、前記送風量の増加とともに
   前記目標温度が低下するよう設定したことを特徴とする
   車両用空調装置。
2. 【請求項２】 前記目標温度変更手段は、車両の窓ガラ
   スの曇り除去制御を行う際に、前記目標温度を変更する
   ことを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
3. 【請求項３】 前記目標温度設定データを、前記送風量
   が増加すると、前記目標温度が水の凝固点温度より低く
   なるよう設定したことを特徴とする請求項１または２記
   載の車両用空調装置。