JP2003267035A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンプレッサ及び冷媒サイクルの保護や吸熱
用車室内熱交換器の凍結防止を図りつつコンプレッサを
連続的に作動させ、さらに吹き出し温度を安定させるこ
とができる車両用空調装置を提供する。 【解決手段】 可変容量コンプレッサ２の吐出冷媒圧力
を検出するセンサ９の検出結果に基づいて吹き出し温度
が所定温度になるように可変容量コンプレッサの吐出冷
媒容量を制御すると共に、エバポレータ７の出口側の空
気温度を検出するセンサ１８の検出結果に基づいてエバ
ポレータの出口側の空気温度が所定温度になるようにイ
ンテークドア３２を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車室内における温
度環境を調整するための車両用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車室内における温度環境を調整するため
の車両用空調装置としては、冷媒を循環させて冷媒と空
気との間で熱交換を行う冷媒サイクルと、エンジンの排
熱により温められたエンジン冷却水を循環させてエンジ
ン冷却水と空気との間で熱交換を行う温水ラインとを備
えるものが一般的である。

【０００３】このような空調装置では、内外気が導入さ
れる車室内空気流路内に、冷媒サイクル中に組み込まれ
る吸熱用車室内熱交換器としてのエバポレータと、温水
ライン中に組み込まれる放熱器としてのヒータコアとが
配設される。

【０００４】車室内空気流路内を流れる空気の熱がエバ
ポレータ内の冷媒に吸熱されることにより冷風が生成さ
れ、車室内空気流路内を流れる空気がヒータコアにより
加熱されることにより温風が生成される。そして、これ
ら冷風と温風の割合がエアミックスドアにより調整され
ることで車室内の温度が調整されることになる。

【０００５】なお、エバポレータで吸熱して蒸発した冷
媒は、エンジンにより駆動されるコンプレッサで圧縮さ
れて車室外熱交換器としてのメインコンデンサに向けて
吐出され、メインコンデンサで放熱して凝縮した後、膨
張手段としての膨張弁で膨張されてエバポレータに流れ
込む。

【０００６】ところで、このような車両用空調装置にお
いては、エンジン冷却水を熱媒体として温風を生成する
ようにしているため、例えばエンジン起動直後や走行負
荷が少ない場合等、エンジン冷却水の水温があまり高温
になっていない状態では、車室内の温度を速やかに昇温
させることができないという問題がある。

【０００７】このような問題点に鑑みて、特開平９−１
７５１４０号公報や特開平１０−４４７４２号公報に開
示された車両用空調装置では、車室内空気流路内に放熱
用車室内熱交換器としてのサブコンデンサを配設し、暖
房運転時には、冷媒がメインコンデンサを迂回してサブ
コンデンサ、膨張弁、エバポレータ、及びコンプレッサ
の間を循環し、サブコンデンサで車室内空気流路内を流
れる空気に放熱させるようにしている。

【０００８】このような構成の車両用空調装置では、エ
ンジン冷却水を熱媒体とするヒータコアに加えて、冷媒
を熱媒体とするサブコンデンサでも温風が生成されるの
で、エンジン起動直後や走行負荷が少ない場合等のよう
に、エンジン冷却水が十分に高温になっていない場合で
あっても、車室内の温度を比較的速やかに昇温させるこ
とができる。

【０００９】また、サブコンデンサを加熱する加熱手段
を設けるようにすると、サブコンデンサの温度負荷を高
めることができ、これによって冷媒吐出圧力を速やかに
上昇させることができるので、車室内の温度をより速や
かに昇温させることができる。

【００１０】なお、この種の空調装置では、省動力のた
め、車室内が設定温度に達した時点で、コンプレッサク
ラッチをＯＦＦにしてコンプレッサとエンジンとを分離
し、ヒータコアのみの暖房に移行するようにしている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の空調装置では、エバポレータ負荷（吸入空気温度、風
量等）やエンジン回転数の変化に伴って、エバポレータ
の凍結防止のため、あるいはコンプレッサや冷媒サイク
ルの保護を目的として高圧側の圧力上昇を抑えるために
コンプレッサを停止させる場合があり、吹き出し温度が
安定しないという問題点がある。

【００１２】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、コンプレッサ及び冷媒サイクルの
保護や吸熱用車室内熱交換器の凍結防止を図りつつコン
プレッサを連続的に作動させ、さらに吹き出し温度を安
定させることができる車両用空調装置を提供することに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、内外気が導入される車室内
空気流路内に配設され、圧縮されたガス状の冷媒の熱を
前記車室内空気流路内の空気に放熱させて冷媒を凝縮さ
せる放熱用車室内熱交換器と、前記放熱用車室内熱交換
器で凝縮させた冷媒を膨張させる膨張手段と、前記車室
内空気流路内に配設され、前記膨張手段で膨張させた冷
媒に前記車室内空気流路内の空気の熱を吸熱させて冷媒
を蒸発させる吸熱用車室内熱交換器と、前記吸熱用車室
内熱交換器で蒸発させた冷媒を圧縮して前記放熱用車室
内熱交換器に向けて吐出する可変容量コンプレッサと、
吹き出し温度又は吹き出し温度と相関関係を有する数値
を検出する吹き出し温度検出手段と、前記吹き出し温度
検出手段の検出結果に基づいて吹き出し温度が所定温度
になるように前記可変容量コンプレッサの吐出冷媒容量
を制御するコンプレッサ制御手段と、前記車室内空気流
路内に導入される内気と外気の割合を調節する内外気調
節手段と、前記吸熱用車室内熱交換器の出口側の空気温
度又は該空気温度と相関関係を有する数値を検出する出
口側温度検出手段と、前記出口側温度検出手段の検出結
果に基づいて前記吸熱用車室内熱交換器の出口側の空気
温度が所定温度になるように前記内外気調節手段を制御
する内外気制御手段と、を備えることを特徴とする車両
用空調装置である。

【００１４】このような構成によれば、吹き出し温度が
変化すると、可変容量コンプレッサが作動しつつ吐出冷
媒容量が調節されて吹き出し温度が所定温度に保たれ
る。また、可変容量コンプレッサがこのように制御され
ることで、高圧側の圧力が過大になることがないので、
コンプレッサや冷媒サイクルを保護することができる。
また、吸熱用車室内熱交換器の出口側の空気温度が変化
すると、内外気調節手段により内気と外気の割合が調節
されて吸熱用車室内熱交換器の出口側の空気温度が所定
温度に保たれる。したがって、吸熱用車室内熱交換器が
凍結することがなく、除湿性能の低下を防ぐことができ
る。また、吸熱用車室内熱交換器の出口側の空気温度が
所定温度に保たれることにより、コンプレッサの圧縮比
が安定するため、コンプレッサの耐久性が損われること
がない。

【００１５】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の車両用空調装置において、前記出口側温度検出手段
が、前記車室内空気流路内の湿度を検出するセンサであ
ることを特徴としている。

【００１６】また、請求項３記載の発明は、請求項１記
載の車両用空調装置において、前記出口側温度検出手段
が、前記コンプレッサの吸入冷媒圧力を検出するセンサ
であることを特徴としている。

【００１７】また、請求項４記載の発明は、内外気が導
入される車室内空気流路内に配設され、圧縮されたガス
状の冷媒の熱を前記車室内空気流路内の空気に放熱させ
て冷媒を凝縮させる放熱用車室内熱交換器と、前記放熱
用車室内熱交換器で凝縮させた冷媒を膨張させる膨張手
段と、前記車室内空気流路内に配設され、前記膨張手段
で膨張させた冷媒に前記車室内空気流路内の空気の熱を
吸熱させて冷媒を蒸発させる吸熱用車室内熱交換器と、
前記吸熱用車室内熱交換器で蒸発させた冷媒を圧縮して
前記放熱用車室内熱交換器に向けて吐出する可変容量コ
ンプレッサと、吹き出し温度又は吹き出し温度と相関関
係を有する数値を検出する吹き出し温度検出手段と、前
記吹き出し温度検出手段の検出結果に基づいて吹き出し
温度が所定温度になるように前記可変容量コンプレッサ
の吐出冷媒容量を制御するコンプレッサ制御手段と、前
記車室内空気流路内に導入される内気と外気の割合を調
節する内外気調節手段と、前記放熱用車室内熱交換器を
加熱する加熱手段と、前記加熱手段の加熱温度又は該加
熱温度と相関関係を有する数値を検出する加熱温度検出
手段と、前記吸熱用車室内熱交換器の入口側の空気温度
又は該空気温度と相関関係を有する数値を検出する入口
側温度検出手段と、前記加熱温度検出手段の検出結果に
基づいて前記吸熱用車室内熱交換器の出口側の空気温度
を所定温度にするための前記吸熱用車室内熱交換器の入
口側の目標空気温度を算出すると共に、前記入口側温度
検出手段の検出結果に基づいて前記吸熱用車室内熱交換
器の入口側の空気温度が前記目標空気温度になるように
前記内外気調節手段を制御する内外気制御手段と、を備
えることを特徴とする車両用空調装置である。

【００１８】このような構成によれば、吹き出し温度が
変化すると、可変容量コンプレッサが作動しつつ吐出冷
媒容量が調節されて吹き出し温度が所定温度に保たれ
る。また、可変容量コンプレッサがこのように制御され
ることで、高圧側の圧力が過大になることがないので、
コンプレッサや冷媒サイクルを保護することができる。
また、加熱手段の加熱温度が変化すると、それに対応し
た吸熱用車室内熱交換器の入口側の目標空気温度が算出
されると共に、内外気調節手段により内気と外気の割合
が調節されて吸熱用車室内熱交換器の入口側の空気温度
が目標空気温度にされ、これによって吸熱用車室内熱交
換器の出口側の空気温度が所定温度に保たれる。したが
って、吸熱用車室内熱交換器が凍結することがなく、除
湿性能の低下を防ぐことができる。また、吸熱用車室内
熱交換器の出口側の空気温度気が所定温度に保たれるこ
とによりコンプレッサの圧縮比が安定するため、コンプ
レッサの耐久性が損われることがない。

【００１９】また、請求項５記載の発明は、請求項４記
載の車両用空調装置において、前記加熱手段は、車両駆
動系冷却水の熱を前記車室内空気流路内の空気に放熱さ
せる放熱器であることを特徴としている。

【００２０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、コンプレ
ッサ制御手段で高圧側の冷媒圧力を制御して吹き出し温
度を所定温度に保つと共に、内外気制御手段で内外気調
節手段を制御して吸熱用車室内熱交換器の出口側の空気
温度を所定温度に保つようにしたことにより、コンプレ
ッサを作動させつつ吹き出し温度を安定させることがで
きると共にコンプレッサや冷媒サイクルを保護すること
ができ、さらに吸熱用車室内熱交換器の凍結を防止して
除湿性能も確保することができるので、暖房性能と除湿
性能を両立させることができる。また、吸熱用車室内熱
交換器の出口側の空気温度が所定温度に保たれることに
より、可変容量コンプレッサの圧縮比が安定するので、
コンプレッサの耐久性が損われることがない。

【００２１】請求項４記載の発明によれば、コンプレッ
サ制御手段で高圧側の冷媒圧力を制御して吹き出し温度
を所定温度に保つと共に、内外気制御手段で内外気調節
手段を制御して吸熱用車室内熱交換器の入口側の空気温
度を目標空気温度になるようにし、これによって吸熱用
車室内熱交換器の出口側の空気温度を所定温度に保つよ
うにしたことにより、コンプレッサを作動させつつ吹き
出し温度を安定させることができると共にコンプレッサ
や冷媒サイクルを保護することができ、さらに吸熱用車
室内熱交換器の凍結を防止して除湿性能も確保すること
ができるので、暖房性能と除湿性能を両立させることが
できる。また、吸熱用車室内熱交換器の出口側の空気温
度が所定温度に保たれることにより、可変容量コンプレ
ッサの圧縮比が安定するので、コンプレッサの耐久性が
損われることがない。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施形態の
車両用空調装置１の概略構成図である。この車両用空調
装置１は、冷媒を循環させて冷媒と空気との間で熱交換
を行う冷媒サイクルと、エンジンの排熱により温められ
たエンジン冷却水を循環させてエンジン冷却水と空気と
の間で熱交換を行う温水ラインとを備えている。

【００２３】冷媒サイクルは、コンプレッサ２と、メイ
ンコンデンサ３と、放熱用車室内熱交換器としてのサブ
コンデンサ４と、リキッドタンク５と、膨張手段として
の膨張弁６と、吸熱用車室内熱交換器としてのエバポレ
ータ７とを配管部材を介して連通接続し、コンプレッサ
２によって運動エネルギが与えられた冷媒がこれらの間
を循環するように構成したものである。

【００２４】コンプレッサ２は、エンジンルームのよう
な車室外に配設され、吸入した低圧のガス状冷媒を圧縮
して高圧のガス状冷媒として吐出する。このコンプレッ
サ２は、例えばエンジン１０のクランクシャフトの動力
がコンプレッサクラッチ８を介して伝達されることで駆
動される。このコンプレッサ２は斜板式のもので、その
斜板の傾きが外から電気信号で制御できるようになって
いる。

【００２５】つまり、このコンプレッサ２は、図示しな
いが、電気信号による外部制御が可能な電磁弁等の電子
操作式コントロールバルブ（ＥＣＶ）を有している。例
えば、このＥＣＶとして、高圧側と通じている電磁弁を
用いた場合、クランクケース内と低圧側とは所定の開度
の通路で連通しており、クランクケース内の圧力は低圧
側へ逃げるようになっている。よって、かかる電磁弁を
ＯＮ／ＯＦＦして高圧側圧力を導入・遮断することでク
ランクケース内の圧力を制御することにより、ピストン
に加わる圧力のバランスを変化させて斜板の傾きを変化
させ、これによってコンプレッサ２の吐出容量を制御す
ることができる。

【００２６】このとき、電磁弁には、外部からの電気信
号として、車両用空調装置１全体の動作を制御する制御
ユニットから適当な値のデューティ比を持ったデューテ
ィ信号が与えられる。容量を小さくする必要があるとき
は、大きなデューティ比を持ったデューティ信号を与え
て電磁弁の開弁時間を長くしてクランクケース内の圧力
を上昇させ、容量を大きくする必要があるときは、小さ
なデューティ比を持ったデューティ信号を与えて電磁弁
の開弁時間を短くしてクランクケース内の圧力を低下さ
せる。

【００２７】メインコンデンサ３は、車室外に配設さ
れ、コンプレッサ２から吐出された高温高圧のガス状冷
媒の熱を外気に放熱させるものである。このメインコン
デンサ３には、例えば電動ファン等の送風手段１１が駆
動されることで、外気が吹き付けられるようになってい
る。メインコンデンサ３は、当該メインコンデンサ３内
を通る高温高圧のガス状冷媒と当該メインコンデンサ３
に吹き付けられる外気との間で熱交換を行わせること
で、高温高圧のガス状冷媒の熱を外気に放熱させる。

【００２８】サブコンデンサ４は、後述する車室内空気
流路Ｐ１内に配設され、コンプレッサ２から吐出された
高温高圧のガス状冷媒の熱を車室内空気流路Ｐ１内を流
れる空気に放熱させるものである。車室内空気流路Ｐ１
内を流れる空気は、このサブコンデンサ４によって放熱
された冷媒の熱を吸熱することで温風となって車室内空
気流路Ｐ１の下流側へと流れてゆくことになる。

【００２９】ところで、この車両用空調装置１において
は、メインコンデンサ３とサブコンデンサ４が並列に接
続されており、これらメインコンデンサ３とサブコンデ
ンサ４とが選択的に使用されるようになされている。即
ち、コンプレッサ２から吐出される冷媒が流れる流路
は、三方コネクタ１２を介して、メインコンデンサ３を
通過する第１の冷媒ラインＬ１と、サブコンデンサ４を
通過する第２の冷媒ラインＬ２とに分岐されている。そ
して、リキッドタンク５の前段で、これら第１の冷媒ラ
インＬ１と第２の冷媒ラインＬ２とが三方コネクタ１３
を介して合流するようになっている。なお、三方コネク
タ１２とコンプレッサ２の間には、コンプレッサ２の吐
出冷媒圧力を検出する吹き出し温度検出手段としてのセ
ンサ９が設けられている。

【００３０】第１の冷媒ラインＬ１には、メインコンデ
ンサ３の前段に電磁弁１４が設けられ、メインコンデン
サ３の後段に逆止弁１５が設けられている。同様に、第
２の冷媒ラインＬ２にも、サブコンデンサ４の前段に電
磁弁１６が設けられ、サブコンデンサ４の後段に逆止弁
１７が設けられている。そして、第１の冷媒ラインＬ１
に設けられた電磁弁１４の開閉状態及び第２の冷媒ライ
ンＬ２に設けられた電磁弁１６の開閉状態が制御ユニッ
トによって切り替えられることで、第１の冷媒ラインＬ
１又は第２の冷媒ラインＬ２が選択されるようになされ
ている。

【００３１】具体的には、冷房運転時においては、制御
ユニットが、第１の冷媒ラインＬ１に設けられた電磁弁
１４を「開」に設定し、第２の冷媒ラインＬ２に設けら
れた電磁弁１６を「閉」に設定する。これにより、第１
の冷媒ラインＬ１が選択されて、コンプレッサ２から吐
出された冷媒がメインコンデンサ３へと供給されること
になる。一方、暖房運転時においては、制御ユニット
が、第１の冷媒ラインＬ１に設けられた電磁弁１４を
「閉」に設定し、第２の冷媒ラインＬ２に設けられた電
磁弁１６を「開」に設定する。これにより、第２の冷媒
ラインＬ２が選択されて、コンプレッサ２から突出され
た冷媒がサブコンデンサ４へと供給されることになる。

【００３２】以上のように、この車両用空調装置１にお
いては、制御ユニットが、第１の冷媒ラインＬ１と第２
の冷媒ラインＬ２とを選択的に切り替える切り替え手段
として機能し、コンプレッサ２から吐出された冷媒の流
路が冷房運転時と暖房運転時とで切り替えられて、メイ
ンコンデンサ３とサブコンデンサ４とが選択的に使用さ
れるようになっている。

【００３３】リキッドタンク５は、メインコンデンサ３
あるいはサブコンデンサ４により放熱されることで低温
となり液化した冷媒を一時的に貯留するものである。こ
のリキッドタンク５は除塵フィルタを備えており、貯留
した液状冷媒中に混在する塵埃を除去する機能も有して
いる。なお、リキッドタンク５は三方コネクタ１３の後
段に配設されることが望ましいが、エンジンルーム内の
配管レイアウトによる制限を受けて三方コネクタ１３の
後段に配設することが困難な場合には、図１中に破線で
示すように、メインコンデンサ３の直後、あるいはメイ
ンコンデンサ３と一体に配設するようにしてもよい。こ
の場合には、サブコンデンサ４により放熱されて液化し
た冷媒は、リキッドタンク５を介さずに直接膨張弁６に
供給されることになる。

【００３４】膨張弁６は、メインコンデンサ３あるいは
サブコンデンサ４により放熱されてリキッドタンク５に
一時的に貯留された液状冷媒を急激に膨張させること
で、低温低圧の霧状の冷媒としてエバポレータ７に供給
するものである。

【００３５】エバポレータ７は、車室内空気流路Ｐ１内
におけるサブコンデンサ４よりも上流側に配設され、車
室内空気流路Ｐ１内を流れる空気の熱を、膨張弁６から
供給された低温低圧の霧状の冷媒に吸熱させるものであ
る。

【００３６】膨張弁６により低温低圧の霧状となってエ
バポレータ７に供給された冷媒は、エバポレータ７を通
過する際に、車室内空気流路Ｐ１内を流れる空気の熱を
奪って気化する。そして、このガス状冷媒がコンプレッ
サ２に吸入され、再度圧縮されて吐出される。一方、エ
バポレータ７内の冷媒により吸熱された空気は除湿され
て冷風となって車室内空気流路Ｐ１の下流側へと流れる
ことになる。なお、エバポレータ７の出口の近傍には、
エバポレータ７を通過した空気の温度を検出する出口側
温度検出手段としてのセンサ１８が配設されている。

【００３７】冷媒サイクルは、以上のように冷媒を循環
させて、メインコンデンサ３やサブコンデンサ４、エバ
ポレータ７において熱交換を行うことで、車室内空気流
路Ｐ１内に温風や冷風を発生させるようにしている。

【００３８】温水ラインは、エンジン冷却水を循環させ
ることで、エンジン１０の排熱によって高温となったエ
ンジン冷却水を利用して熱交換を行うものであり、ヒー
タコア２１が組み込まれている。

【００３９】ヒータコア２１は、サブコンデンサ４と共
に、車室内空気流路Ｐ１内のエバポレータ７よりも下流
側に配設され、エンジン１０のウォータージャケットか
ら配管部材を介して供給される冷却水、即ち、エンジン
の排熱によって高温となったエンジン冷却水を熱媒体と
し、このエンジン冷却水の保有熱により放熱するもので
ある。車室内空気流路Ｐ１内を流れる空気は、上述した
サブコンデンサ４により放熱される冷媒の熱に加えて、
このヒータコア２１からの熱を吸熱することになる。こ
れにより、車室内空気流路Ｐ１内で効果的に温風が生成
されることになる。

【００４０】なお、エンジン１０のウォータージャケッ
トからヒータコア２１へとエンジン冷却水を供給する配
管部材にはウォーターバルブ２２が設けられており、上
述した制御ユニットによりこのウォーターバルブ２２が
調整されることで、ヒータコア２１に供給されるエンジ
ン冷却水の流量、即ち、ヒータコア２１の放熱量が調整
されるようになされている。

【００４１】車室内空気流路Ｐ１の上流側にはブロワフ
ァン３１が設けられている。このブロワファン３１が駆
動されることで、外気導入口から車室内空気流路Ｐ１内
に外気が導入され、あるいは内気導入口から車室内空気
流路Ｐ１内に内気が導入される。なお、外気導入口及び
内気導入口の近傍には内外気調節手段としてのインテー
クドア３２が設けられており、このインテークドア３２
が駆動制御されることで、車室内空気流路Ｐ１内に導入
される外気と内気の割合が調節されるようになされてい
る。

【００４２】外気導入口あるいは内気導入口から車室内
空気流路Ｐ１内に導入された空気は、まず、車室内空気
流路Ｐ１の上流側に配設されたエバポレータ７を通過す
ることになる。このとき、上述したように、エバポレー
タ７を通過する空気が、このエバポレータ７内の冷媒に
吸熱されることで除湿され、冷風となって下流側へと流
されることになる。

【００４３】車室内空気流路Ｐ１では、エバポレータ７
の下流側が、ヒータコア２１やサブコンデンサ４が配設
された温風流路Ｒ１と、ヒータコア２１やサブコンデン
サ４を迂回する迂回流路Ｒ２とに分岐されている。温風
流路Ｒ１に流された空気は、上述したように、ヒータコ
ア２１を通過する際に、ヒータコア２１からの熱を吸熱
し、更にサブコンデンサ４を通過する際に、サブコンデ
ンサ４内の冷媒から放熱される熱を吸熱して温風とな
り、下流側へ流されることになる。一方、迂回流路Ｒ２
に流された空気は、エバポレータ７内の冷媒に吸熱され
た冷風のままの状態で下流側へ流されることになる。

【００４４】ここで、温風流路Ｒ１と迂回流路Ｒ２とに
分岐される分岐点には、温風流路Ｒ１に流される空気の
流量と迂回流路Ｒ２に流される空気の流量との割合を調
整するためのエアミックスドア３３が設けられている。
そして、このエアミックスドア３３が駆動制御されて温
風流路Ｒ１に流される空気の流量と迂回流路Ｒ２に流さ
れる空気の流量との割合が調整されることで、最終的
に、デフロスタ吹出口やベント吹出口、フット吹出口か
ら吹き出される空気の温度が調整されるようになってい
る。

【００４５】車室内空気流路Ｐ１の温風流路Ｒ１や迂回
流路Ｒ２の更に下流側には、温風流路Ｒ１からの温風と
迂回流路Ｒ２からの冷風とを混合するためのエアミック
スチャンバ３４が設けられている。そして、このエアミ
ックスチャンバ３４には、温風と冷風とが混合されて温
度調整された空気をフロントウィンドウガラスに向けて
吹き出すためのデフロスタ吹出口、乗員の上半身に向け
て吹き出すためのベント吹出口、乗員の足下に向けて吹
き出すためのフット吹出口がそれぞれ設けられている。
各吹出口の近傍には、デフロスタドア３５、ベントドア
３６、及びフットドア３７がそれぞれ設けられており、
これらのドアが駆動制御されることによって、各吹出口
から吹き出される空気の流量が調整されるようになされ
ている。

【００４６】以上のように構成された車両用空調装置１
においては、エバポレータ７を通過することで除湿され
た空気をヒータコア２１やサブコンデンサ４により加熱
して温風を生成するようにしているので、暖房運転時に
除湿を行うこともできる。

【００４７】また、この車両用空調装置１においては、
放熱用車室内熱交換器であるサブコンデンサ４を車室内
空気流路Ｐ１内に配設して、ヒータコア２１だけでな
く、サブコンデンサ４でも温風を生成するようにしてい
るので、エンジン冷却水の温度が十分に高温となってい
ない場合であっても車室内の温度を比較的速やかに昇温
させることができる。なお、省動力のため、エンジン冷
却水が所定温度に達した時点で、コンプレッサクラッチ
８をＯＦＦにしてヒータコア２１のみの暖房に移行する
ようになっている。

【００４８】そして、この車両用空調装置１は、暖房時
の吹き出し温度を安定させるためのコンプレッサ制御手
段を有しており、このコンプレッサ制御手段は、制御ユ
ニットのメモリに格納されたプログラムにより構成され
ている。図２は、このコンプレッサ制御手段１００によ
るコンプレッサ２の制御手順を示すフローチャートであ
る。

【００４９】同図に示すように、プログラムがスタート
すると、まず、車両用空調装置１の制御前提条件を満た
すか否かが判断される（ステップＳ１０）。この制御前
提条件は、例えば、イグニッションスイッチのＯＮ／Ｏ
ＦＦ状態、エアコンスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態、及び
ＥＣＶの作動許否状態のデータに基づいて行われる。具
体的には、イグニッションスイッチがＯＮ状態にあり、
かつエアコンスイッチがＯＮ状態にあり、かつＥＣＶが
作動許可状態にあるときには制御前提条件を満たすもの
と判断され、以下の制御が実行される。なお、制御前提
条件を満たさない場合には制御が終了する。

【００５０】制御前提条件を満たす場合には、目標吹き
出し温度TAOが算出される（ステップＳ２０）。このTAO
は、車室内の温度を、図示しない操作パネルを介して入
力された設定温度（乗員が希望する車室内の温度）にす
るためのもので、外気温センサ、室温センサ、日射量セ
ンサ等が検出した値に基づいて算出される。次いで、制
御実施条件を満たすか否かが判断される。即ち、エンジ
ン冷却水の水温を検出するセンサ（図示せず）が検出し
た水温とTAOの差が算出され、この値が所定値以下であ
る場合には制御実施条件を満たすものと判断されて（ス
テップＳ３０）、TAOに対応した目標吐出冷媒圧力が算
出される（ステップＳ４０）。

【００５１】この値は、サブコンデンサ４の出口側の空
気の温度がTAOになるように設定される。TAOは３０〜６
０℃、目標吐出冷媒圧力は１０〜２０kg/cm2Gの範囲で
設定される。一例として、TAOが３０℃の場合には目標
吐出冷媒圧力が１０kg/cm2G、TAOが５５℃の場合には目
標吐出冷媒圧力が１８kg/cm2Gに設定される。

【００５２】次いで、センサ９が検出するコンプレッサ
２の吐出冷媒圧力が目標吐出冷媒圧力となるようにコン
プレッサ２のＥＣＶが制御される（ステップＳ５０）。
さらに、エアミックスドア３３が、実線で示すように、
車室内空気流路Ｐ１内を流れる空気を温風流路Ｒ１のみ
に導入する位置（フルＨＯＴ）に固定される（ステップ
Ｓ６０）。

【００５３】そして、ステップＳ１０に戻って上記処理
が繰り返される。なお、エンジンの温度が上昇し、ステ
ップＳ３０でエンジン冷却水の水温とTAOの差が所定値
よりも大きくなった場合には、コンプレッサクラッチ８
がＯＦＦにされてヒータコア２１のみの暖房に移行し
（ステップＳ７０）、さらに、エアミックスドア３３の
角度が調節されて車室内空気流路Ｐ１内を流れる空気が
温風流路Ｒ１と迂回流路Ｒ２とに流れ込んでエアミック
スチャンバ３４で混合されるエアミックス制御に移行す
る（ステップＳ８０）。

【００５４】この車両用空調装置１では、エバポレータ
負荷やエンジン回転数の変化によりコンプレッサ２の吐
出冷媒圧力が変化したとしても、コンプレッサ２の吐出
冷媒容量が制御されてすぐに目標吐出冷媒圧力に戻るの
で、吹き出し温度を安定させることができる。

【００５５】また、車室内が設定温度に達しても、エン
ジン冷却水が所定温度に達するまではヒータコア２１の
みの暖房に切り替えることがないので、吹き出し温度が
急激に低下することはない。なお、コンプレッサ２の駆
動時間は長くなるが、エンジン冷却水の水温の上昇に従
ってコンプレッサ２の吐出冷媒容量が減少するので、省
動力化を実現することができる。

【００５６】さらに、この車両用空調装置１は、エバポ
レータ７の出口側の空気の温度を所定温度に保つための
内外気制御手段を有しており、この内外気制御手段は、
制御ユニットのメモリに格納されたプログラムにより構
成されている。図３、４は、この内外気制御手段２００
によるインテークドア３２の制御手順を示すフローチャ
ートである。

【００５７】同図に示すように、プログラムがスタート
すると、まず、車両用空調装置１の制御前提条件を満た
すか否かが判断される（ステップＳ１１０）。この制御
前提条件は、コンプレッサ制御手段１００のステップＳ
１０と同様のものであり、制御前提条件を満たすものと
判断された場合には以下の制御が実行され、制御前提条
件を満たさない場合には制御が終了する。

【００５８】制御前提条件を満たす場合には、エバポレ
ータ７の出口側の空気の目標温度Tofintと、センサ１８
が検出した実際のエバポレータ７の出口側の空気の温度
Tintとの差θintが算出される（ステップＳ１２０）。
なお、Tofintは、エバポレータ７が凍結せず、かつ適切
な除湿性能を確保できるように設定され、−１〜２℃程
度、好ましくは０〜１℃程度に設定される。

【００５９】次いで、算出されたθintに基づいて、イ
ンテークドア３２の移動量dXintが設定される(ステップ
Ｓ１３０)。Xintはインテークドア３２による内気導入
口及び外気導入口の開閉状態を表す数値で、０〜１００
（％）の間で変動し、インテークドア３２が内気導入口
を完全に閉鎖し、かつ外気導入口を完全に開放した状態
を１００とし、その逆の状態を０とする。

【００６０】θintが０以上（即ち、TintがTofintより
も低い）の場合には、内気の割合を増加させる必要があ
るので、インテークドア３２が内気導入口を開放する方
向に移動するように、dXintは負の値に変換される（ス
テップＳ１５０）。一方、θintが０未満（即ち、Tint
がTofintよりも高い）の場合には、外気の割合を増加さ
せる必要があるので、インテークドア３２が外気導入口
を開放する方向に移動するように、dXintは正の値のま
まとされる（ステップＳ１６０）。

【００６１】次いで、XintにdXintを加算して新しいXin
tとし（ステップＳ１７０）、このXintが１００以上で
あるか否かを判定し（ステップＳ１８０）、１００以上
である場合にはXintを１００とする（ステップＳ１９
０）。また、Xintが０以下であるか否かを判定し（ステ
ップＳ２００）、０以下である場合にはXintを０とする
（ステップＳ２１０）。このようにして得られたXintに
基づいてインテークドア３２が駆動制御された後（ステ
ップＳ２２０）、ステップＳ１１０に戻って上記処理が
繰り返される。

【００６２】このように、コンプレッサ２で高圧側の冷
媒圧力を制御してサブコンデンサ４の出口側の空気の温
度をTAOに保ちつつ、エバポレータ７の出口側の空気の
温度を目標温度Tofintに保つようにしたことにより、コ
ンプレッサ２を作動させつつ吹き出し温度を安定させる
ことができると共にコンプレッサ２や冷媒サイクルを保
護することができ、さらにエバポレータ７の凍結を防止
して適切な除湿を行うことができるため、暖房性能と除
湿性能を両立させることができる。また、エバポレータ
７の出口側の空気の温度が目標温度Tofintに保たれるこ
とで、コンプレッサの圧縮比が安定するため、コンプレ
ッサの耐久性が損われることがない。

【００６３】次に、本発明の第２の実施形態を説明す
る。図５は本発明の第２の実施形態の車両用空調装置５
１の概略構成図である。なお、本実施形態において、第
１の実施形態と対応する部分には同一の符号を付してあ
り、同一の部分については説明を省略してある。

【００６４】本実施形態では、サブコンデンサ４がヒー
タコア２１の熱を受熱可能な位置に配設されている。こ
こで、ヒータコア２１の熱を受熱可能な位置とは、車室
内空気流路Ｐ１内に空気が流れていない状態において
も、ヒータコア２１の熱が伝達される位置のことをい
う。具体的には、例えば、サブコンデンサ４がヒータコ
ア２１に極めて近い位置に配設されている場合や、サブ
コンデンサ４とヒータコア２１とが一体構造とされてい
る場合には、サブコンデンサ４はヒータコア２１の熱を
受熱可能である。

【００６５】このように、放熱用車室内熱交換器である
サブコンデンサ４を、ヒータコア２１の熱を受熱可能な
位置に配設するようにしたことにより、加熱手段として
のヒータコア２１によりサブコンデンサ４の温度負荷を
高めて冷媒吐出圧力を速やかに上昇させることができる
ので、極めて良好な急速暖房性能を発揮することができ
る。なお、急速暖房性能を更に良好なものとするために
は、ヒータコア２１を、車室内空気流路Ｐ１内の放熱用
車室内熱交換器であるサブコンデンサ４よりも上流側に
配設することが望ましい。

【００６６】即ち、ヒータコア２１がサブコンデンサ４
よりも下流側に配設された場合には、車室内空気流路Ｐ
１内に導入されてエバポレータ７を通過することで冷風
とされた空気がサブコンデンサ４に直接当たることにな
り、サブコンデンサ４の温度負荷が低くなって冷媒吐出
圧が上昇しにくい。これに対し、ヒータコア２１がサブ
コンデンサ４よりも上流側に配設された場合には、エバ
ポレータ７により冷風とされた空気がヒータコア２１を
介してサブコンデンサ４に当たることになるので、サブ
コンデンサ４の温度負荷がそれほど低くならず、冷媒吐
出圧を更に速やかに上昇させることが可能となる。ま
た、この場合には、ヒータコア２１の熱を、車室内空気
流路Ｐ１内を流れる空気を媒介としてサブコンデンサ４
に伝達することもできるので、ヒータコア２１からサブ
コンデンサ４へ伝達される熱の伝達効率がより良好とな
り、更に良好な急速暖房性能を発揮することができる。

【００６７】また、急速暖房性能を更に良好なものとす
るためには、放熱用車室内熱交換器であるサブコンデン
サ４とヒータコア２１とを一体構造とすることが望まし
い。このように、サブコンデンサ４とヒータコア２１と
を一体構造とした場合には、ヒータコア２１の熱が直接
サブコンデンサ４に伝達されることになるので、ヒータ
コア２１からサブコンデンサ４へ伝達される熱の伝達効
率が更に良好となり、極めて良好な急速暖房性能を発揮
することができる。

【００６８】また、サブコンデンサ４とヒータコア２１
とを一体構造とすれば、装置全体の小型化や低コスト化
等の観点からも非常に有利である。ここで、サブコンデ
ンサ４とヒータコア２１とを一体構造とする方法として
は、例えば、サブコンデンサ４のフィンとヒータコア２
１のフィンとを一体とすること等が考えられる。

【００６９】このように、サブコンデンサ４がヒータコ
ア２１の熱を受熱可能な位置に配設されていると、エン
ジン冷却水の水温の上昇によってサブコンデンサ４の放
熱量が低下してエバポレータ７の吸熱量が低下する。第
１の実施形態のように、エバポレータ７の出口側の空気
温度を検出してインテークドア３２を制御してエバポレ
ータ７の出口側の空気温度を目標空気温度に近づけよう
とすると、エンジン冷却水の水温変動に対するエバポレ
ータ７の出口側の空気温度の応答が遅いため、インテー
クドア３２の開度がオーバーシュートしてハンチングし
てしまう。よって、エバポレータ７の出口側の空気温度
が目標空気温度に収束せず、突曇が発生したり、適切な
暖房が行えなくなる等の問題が生じる。

【００７０】そこで、本実施形態では、エバポレータ７
の入口の近傍に、エバポレータ７に導入される空気の温
度を検出する入口側温度検出手段としてのセンサ１９を
配設すると共に、エバポレータ７の入口側の空気の温度
を目標空気温度に保つための内外気制御手段を設けてい
る。この内外気制御手段は、制御ユニットのメモリに格
納されたプログラムにより構成されている。図６、７
は、この内外気制御手段３００によるインテークドア３
２の制御手順を示すフローチャートである。

【００７１】同図に示すように、プログラムがスタート
すると、まず、車両用空調装置１の制御前提条件を満た
すか否かが判断される（ステップＳ３１０）。この制御
前提条件は、コンプレッサ制御手段１００のステップＳ
１０と同様のものであり、制御前提条件を満たすものと
判断された場合には以下の制御が実行され、制御前提条
件を満たさない場合には制御が終了する。

【００７２】制御前提条件を満たす場合には、エバポレ
ータ７の入口側の空気の目標空気温度Tofsucが算出され
る（ステップＳ３２０）。この値は、エバポレータ７の
出口側の空気温度を第１の実施形態で説明したTofintに
するためのもので、ヒータコア２１を流れるエンジン冷
却水の水温を検出する加熱温度検出手段としてのセンサ
２０に基づいて設定される。図８に示すように、Tofsuc
はエンジン冷却水の水温が高くなるほど小さくなってゆ
く。

【００７３】次いで、Tofsucと、センサ１９が検出した
実際のエバポレータ７の入口側の空気の温度Tsucとの差
θsucが算出され（ステップＳ３３０）、これに基づい
てインテークドア３２の移動量dXintが設定される(ステ
ップＳ３４０)。上述したように、Xintはインテークド
ア３２による内気導入口及び外気導入口の開閉状態を表
す数値で、０〜１００（％）の間で変動し、インテーク
ドア３２が内気導入口を完全に閉鎖し、かつ外気導入口
を完全に開放した状態を１００とし、その逆の状態を０
とする。図９に示すように、dXintはθsucの絶対値に基
づいて段階的に設定される。

【００７４】θsucが０以上（即ち、TsucがTofsucより
も低い）の場合には、内気の割合を増加させる必要があ
るので、インテークドア３２が内気導入口を開放する方
向に移動するように、dXintは負の値に変換される（ス
テップＳ３６０）。一方、θsucが０未満（即ち、Tsuc
がTofsucよりも高い）の場合には、外気の割合を増加さ
せる必要があるので、インテークドア３２が外気導入口
を開放する方向に移動するように、dXintは正の値のま
まとされる（ステップＳ３７０）。

【００７５】次いで、XintにdXintを加算して新しいXin
tとし（ステップＳ３８０）、このXintが１００以上で
あるか否かを判定し（ステップＳ３９０）、１００以上
である場合にはXintを１００とする（ステップＳ４０
０）。また、Xintが０以下であるか否かを判定し（ステ
ップＳ４１０）、０以下である場合にはXintを０とする
（ステップＳ４２０）。このようにして得られたXintに
基づいてインテークドア３２が駆動制御された後（ステ
ップＳ４３０）、ステップＳ３１０に戻って上記処理が
繰り返される。

【００７６】このように、コンプレッサ２で高圧側の冷
媒圧力を制御してサブコンデンサ４の出口側の空気の温
度をTAOに保ちつつ、エバポレータ７の出口側の空気の
温度を目標温度Tofintに保つようにしたことにより、コ
ンプレッサ２を作動させつつ吹き出し温度を安定させる
ことができると共にコンプレッサ２や冷媒サイクルを保
護することができ、さらにエバポレータ７の凍結を防止
して適切な除湿を行うことができるため、暖房性能と除
湿性能を両立させることができる。また、エバポレータ
７の出口側の空気の温度が目標温度Tofintに保たれるこ
とで、コンプレッサの圧縮比が安定するため、コンプレ
ッサの耐久性が損われることがない。

【００７７】なお、上記第１、第２実施形態では、コン
プレッサの吐出冷媒圧力を検出してコンプレッサの吐出
冷媒容量を制御するようにしているが、これに代えて、
コンプレッサの吐出冷媒温度や放熱用車室内熱交換器の
出口側の空気温度を検出してコンプレッサの吐出冷媒容
量を制御するようにしてもよい。

【００７８】また、上記第１実施形態では、吸熱用車室
内熱交換器の出口側の空気の温度を検出して内外気調節
手段を制御するようにしているが、これに代えて、車室
内空気流路内の湿度やコンプレッサの吸入冷媒圧力を検
出して内外気調節手段を制御するようにしてもよい。

【００７９】また、上記実施形態では、放熱器がエンジ
ン冷却水の熱を車室内空気流路内の空気に放熱させるよ
うにしているが、これに代えて、エンジン冷却水以外の
車両駆動系冷却水、例えば、電気自動車のモータの冷却
水、燃料電池車のスタック冷却水等の熱を放熱させるよ
うにしてもよい。

【００８０】また、サブコンデンサを加熱する加熱手段
は、車両駆動系冷却水の熱を放熱させる放熱器に限られ
るものではない。

【００８１】その他にも、本発明の要旨を逸脱しない範
囲で上記実施形態に種々の変形を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である車両用空調装置
１の概略構成図である。

【図２】コンプレッサ制御手段１００による車両用空調
装置１の制御手順を示すフローチャートである。

【図３】第１の実施形態の内外気制御手段２００による
インテークドア３２の制御手順を示すフローチャートで
ある。

【図４】第１の実施形態の内外気制御手段２００による
インテークドア３２の制御手順を示すフローチャートで
ある。

【図５】本発明の第２の実施形態である車両用空調装置
５１の概略構成図である。

【図６】第２の実施形態の内外気制御手段３００による
インテークドア３２の制御手順を示すフローチャートで
ある。

【図７】第２の実施形態の内外気制御手段３００による
インテークドア３２の制御手順を示すフローチャートで
ある。

【図８】エンジン冷却水の水温とエバポレータの入口側
の目標空気温度との関係を示すグラフである。

【図９】エバポレータの入口側の目標空気温度とエバポ
レータの入口側の空気温度との差の絶対値とインテーク
ドアの移動量との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１、５１ 車両用空調装置 ２ 可変容量コンプレッサ ４ サブコンデンサ（放熱用車室内熱交換器） ６ 膨張弁（膨張手段） ７ エバポレータ（吸熱用車室内熱交換器） ９ センサ（吹き出し温度検出手段） １８ センサ（出口側温度検出手段） １９ センサ（入口側温度検出手段） ２０ センサ（加熱温度検出手段） ２１ ヒータコア（加熱手段） ３２ インテークドア（内外気制御手段） １００ コンプレッサ制御手段 ２００、３００ 内外気制御手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内外気が導入される車室内空気流路内に
   配設され、圧縮されたガス状の冷媒の熱を前記車室内空
   気流路内の空気に放熱させて冷媒を凝縮させる放熱用車
   室内熱交換器と、 前記放熱用車室内熱交換器で凝縮させた冷媒を膨張させ
   る膨張手段と、 前記車室内空気流路内に配設され、前記膨張手段で膨張
   させた冷媒に前記車室内空気流路内の空気の熱を吸熱さ
   せて冷媒を蒸発させる吸熱用車室内熱交換器と、 前記吸熱用車室内熱交換器で蒸発させた冷媒を圧縮して
   前記放熱用車室内熱交換器に向けて吐出する可変容量コ
   ンプレッサと、 吹き出し温度又は吹き出し温度と相関関係を有する数値
   を検出する吹き出し温度検出手段と、 前記吹き出し温度検出手段の検出結果に基づいて吹き出
   し温度が所定温度になるように前記可変容量コンプレッ
   サの吐出冷媒容量を制御するコンプレッサ制御手段と、 前記車室内空気流路内に導入される内気と外気の割合を
   調節する内外気調節手段と、 前記吸熱用車室内熱交換器の出口側の空気温度又は該空
   気温度と相関関係を有する数値を検出する出口側温度検
   出手段と、 前記出口側温度検出手段の検出結果に基づいて前記吸熱
   用車室内熱交換器の出口側の空気温度が所定温度になる
   ように前記内外気調節手段を制御する内外気制御手段
   と、を備えることを特徴とする車両用空調装置。
2. 【請求項２】 前記出口側温度検出手段は、前記車室内
   空気流路内の湿度を検出するセンサであることを特徴と
   する請求項１記載の車両用空調装置。
3. 【請求項３】 前記出口側温度検出手段は、前記コンプ
   レッサの吸入冷媒圧力を検出するセンサであることを特
   徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
4. 【請求項４】 内外気が導入される車室内空気流路内に
   配設され、圧縮されたガス状の冷媒の熱を前記車室内空
   気流路内の空気に放熱させて冷媒を凝縮させる放熱用車
   室内熱交換器と、 前記放熱用車室内熱交換器で凝縮させた冷媒を膨張させ
   る膨張手段と、 前記車室内空気流路内に配設され、前記膨張手段で膨張
   させた冷媒に前記車室内空気流路内の空気の熱を吸熱さ
   せて冷媒を蒸発させる吸熱用車室内熱交換器と、 前記吸熱用車室内熱交換器で蒸発させた冷媒を圧縮して
   前記放熱用車室内熱交換器に向けて吐出する可変容量コ
   ンプレッサと、 吹き出し温度又は吹き出し温度と相関関係を有する数値
   を検出する吹き出し温度検出手段と、 前記吹き出し温度検出手段の検出結果に基づいて吹き出
   し温度が所定温度になるように前記可変容量コンプレッ
   サの吐出冷媒容量を制御するコンプレッサ制御手段と、 前記車室内空気流路内に導入される内気と外気の割合を
   調節する内外気調節手段と、 前記放熱用車室内熱交換器を加熱する加熱手段と、 前記加熱手段の加熱温度又は該加熱温度と相関関係を有
   する数値を検出する加熱温度検出手段と、 前記吸熱用車室内熱交換器の入口側の空気温度又は該空
   気温度と相関関係を有する数値を検出する入口側温度検
   出手段と、 前記加熱温度検出手段の検出結果に基づいて前記吸熱用
   車室内熱交換器の出口側の空気温度を所定温度にするた
   めの前記吸熱用車室内熱交換器の入口側の目標空気温度
   を算出すると共に、前記入口側温度検出手段の検出結果
   に基づいて前記吸熱用車室内熱交換器の入口側の空気温
   度が前記目標空気温度になるように前記内外気調節手段
   を制御する内外気制御手段と、を備えることを特徴とす
   る車両用空調装置。
5. 【請求項５】 前記加熱手段は、車両駆動系冷却水の熱
   を前記車室内空気流路内の空気に放熱させる放熱器であ
   ることを特徴とする請求項４記載の車両用空調装置。