JP2008179203A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外気導入に伴う冷凍サイクル内の冷媒流れの乱れを防止することができる空調装置を提供すること。
【解決手段】前回の目標回転数ＩＶＯ_n-1に目標増加回転数Δｆを加算して仮の目標増加回転数ＩＶＯｆを算出する（ステップＳ２０７）。そして、車室外空気の温度ＴＡＭが車室内空気の温度ＴＲよりも低い場合には（ステップＳ２０８でＹｅｓ）、外気導入増加率ＲＩに応じた補正係数ＣＡを算出する（ステップＳ２１０）。次に、基準増加回転数に補正係数ＣＡを乗ずることで、増加補正回転数Δｆｒｓを算出し、さらに、外気導入の割合が増加したときからの経過時間ＴＣに応じて増加補正回転数Δｆｒｓを減少補正する（ステップＳ２１１）。最後に、仮の目標回転数ＩＶＯｆに増加補正回転数Δｆｒｓを加えて真の目標回転数ＩＶＯを算出する（ステップＳ２１２）。
【選択図】図５

Description

本発明は、外気導入切り替えに起因する冷媒流れの乱れを防止するための回転数補正機能を備えた空調装置に関する。

例えば、冷房制御初期は、車室内温度を可及的速やかに快適温度領域に到達させるために空調ケース内に吸込む空気を車室内空気とする内気導入に切り替えている。そして、車室内温度が快適温度領域に到達し、空調負荷が低減したときには、空調ケースに吸い込む空気を車室外空気とする外気導入に切替えたりあるいは外気導入の割合を増加させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３３２７１０号公報

外気導入に切り替えられたとき、あるいは外気導入の割合を増加させたときの車室外温度が車室内温度に対して大幅に低い場合には、空調ケース内に吸い込まれる空気の温度が急激に低下し、冷却用熱交換器である蒸発器内の冷媒蒸発量が著しく低下することで蒸発器出口側の冷媒温度が低下する。

また、蒸発器出口側の空気温度が低下することで、圧縮機の回転数が低回転数側に調整されるのであるが、蒸発器出口側の空気温度が低下してから圧縮機の回転数が減少制御されるまでには多少の時間差が生じる。

圧縮機の回転数が減少制御され始めるまでの間には、蒸発器出口側の冷媒温度が低下することによって温度式膨張弁の弁開度が拡大し、これによって蒸発器側への冷媒流入量が増大して圧縮機への冷媒戻りが増大する。

蒸発器側に液冷媒が集中した状態で圧縮機の回転数が減少制御されると、圧縮機からの吐出冷媒量が減少することとなり、凝縮器側への冷媒流入量が減少する。そうすると、温度式膨張弁の弁開度を開いていても蒸発器側に流入する冷媒が不足し、この結果、圧縮機に吸引される冷媒量が不足する。冷媒中には、圧縮機の可動部を潤滑するための潤滑油が含まれているため、吸引される冷媒量の不足によって圧縮機が貧潤滑となり潤滑不良を起こすことがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、外気導入に伴う冷凍サイクル内の冷媒流れの乱れを防止することができる空調装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明では、空調ケースと、空調ケースに吸い込まれる空気のうち車室外空気と車室内空気との割合を調整する導入空気調整手段と、空調ケース内に設けられ、空調ケース内部に導入した空気を冷却する冷却用熱交換器と、冷却用熱交換器とともに冷凍サイクルを構成し、回転駆動により冷凍サイクル内の冷媒を循環させる圧縮機と、冷却用熱交換器の実能力を検出する実能力検出手段と、冷却用熱交換器の目標能力を決定する目標能力決定手段と、目標能力決定手段が決定した目標能力に対する実能力検出手段が検出した実能力の偏差に基づいて圧縮機の目標回転数を決定する回転数決定手段と、車室内空気の温度を検出する内気温検出手段と、車室外空気の温度を検出する外気温検出手段と、外気温検出手段で検出された車室外空気の温度が内気温検出手段で検出された車室内空気の温度よりも低いときに導入空気調整手段により空調ケースに吸い込まれる車室外空気の割合が増加したときには、圧縮機の回転数を回転数決定手段で決定された目標回転数に増加補正回転数を加算することで増加補正を行う回転数補正手段と、回転数補正手段で増加補正された後の目標回転数に基づいて圧縮機を回転駆動する駆動手段とを備えたことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、空調ケースに吸い込まれる車室外空気の割合が増加したときには、圧縮機の回転数を回転数決定手段で決定された目標回転数よりも高い回転数に増加補正される。従って、車室外空気の割合が増加することに起因する冷凍サイクル中の冷媒流れの乱れが抑えられることで、圧縮機へ吸引される冷媒が不足することがない。このため、圧縮機が貧潤滑に陥ることがなく圧縮機の潤滑状態を良好に保つことができる。

請求項２の発明では、空調ケースと、空調ケースに吸い込まれる空気のうち車室外空気と車室内空気との割合を調整する導入空気調整手段と、空調ケース内に設けられ、空調ケース内部に導入した空気を冷却する冷却用熱交換器と、冷却用熱交換器とともに冷凍サイクルを構成し、回転駆動により冷凍サイクル内の冷媒を循環させる圧縮機と、冷却用熱交換器の実能力を検出する実能力検出手段と、冷却用熱交換器の目標能力を決定する目標能力決定手段と、目標能力決定手段が決定した目標能力に対する実能力検出手段が検出した実能力の偏差に基づいて圧縮機の目標回転数を決定する回転数決定手段と、圧縮機の最低回転数を決定する最低回転数決定手段と、車室内空気の温度を検出する内気温検出手段と、車室外空気の温度を検出する外気温検出手段と、外気温検出手段で検出された車室外空気の温度が内気温検出手段で検出された車室内空気の温度よりも低いときに導入空気調整手段により空調ケースに吸い込まれる車室外空気の割合が増加した場合には、最低回転数決定手段で決定された最低回転数に増加補正回転数を加算することで増加補正を行う回転数補正手段と、回転数決定手段で決定された目標回転数と回転数補正手段で増加補正された後の最低回転数とのうち高いほうの回転数を圧縮機の回転数として選択する回転数選択手段手段と、回転数選択手段で選択された圧縮機の回転数に基づいて圧縮機を回転駆動する駆動手段とを備えたことを特徴としている。

圧縮機の回転数が最低回転数に設定されているときには、サイクル中の冷媒流量が低量となるため、空調ケースに吸い込む空気の温度変動に対してサイクル中の冷媒流れが乱れ易い。従って、空調ケースに吸い込まれる車室外空気の割合が増加したときには、圧縮機の最低回転数を増加補正して冷媒流量を増加させることで、サイクル中の冷媒流れの乱れを防止して圧縮機の潤滑を確実に行うことができる。

請求項３の発明では、回転数補正手段は、空調ケースに吸い込まれる車室外空気の増加割合に応じて増加補正回転数を決定することを特徴としている。

車室外空気の増加に伴って、冷却用熱交換器出口側の冷媒温度の低下度合いが大きくなり、これに伴って冷凍サイクル中の冷媒流れが不安定となり易くなる。従って、本構成のように、車室外空気の増加割合に応じて増加補正回転数を決定することにより、適切に冷媒流れの乱れを抑えることができる。

請求項４の発明では、回転数補正手段は、空調ケースへ吸い込まれる車室外空気の割合が増加したときからの経過時間に応じて増加補正回転数を減少補正することを特徴としている。

請求項４の発明によれば、圧縮機の回転数を減少補正することによって、冷凍サイクル中の冷媒流れの安定化を図りつつ、冷却用熱交換器から吹き出される空気の温度変動を抑制することができる。

＜第１の実施形態＞
本実施形態は、本発明に係る冷凍サイクル装置をハイブリッド自動車用の空調装置に適用したものであって、図１はハイブリッド自動車の概要示す図であり、図２は本実施形態に係る空調装置の模式図である。

ハイブリッド自動車は、図１に示すように、ガソリン等の液体燃料を爆発燃焼させて動力を発生させる走行用内燃機関をなすエンジン１、走行補助用電動機機能及び発電機機能を備える電動発電手段としての走行補助用の電動発電機２、エンジン１への燃料供給量や点火時期等を制御するエンジンＥＣＵ３、電動発電機２やエンジンＥＣＵ３等に電力を供給する二次電池であるバッテリ４、電動発電機２の制御及び無段変速機５や電磁クラッチ６の制御を行うと共にエンジンＥＣＵ３に制御信号（例えば、エンジン１の回転数やトルクの目標値等）を出力するハイブリッド電子制御装置（走行用ＥＣＵ）７を備えている。

そして、ハイブリッドＥＣＵ７は、電動発電機２及びエンジン１のいずれの駆動力を駆動輪に伝達するかの駆動切替を制御する機能、及び高電圧バッテリ４ａの充放電を制御する機能を備えている。具体的には、以下のような制御を行う。

（１）車両が停止しているとき、つまり車速が約０ｋｍ／ｈのときはエンジン１を停止させる。

（２）走行中は、減速時を除き、エンジン１で発生した駆動力を駆動輪に伝達する。なお、減速時は、エンジン１を停止させて電動発電機２にて発電してバッテリ４に充電する。

（３）発進時、加速時、登坂時及び高速走行時等の走行負荷が大きいときには、電動発電機２を電動モータとして機能させてエンジン１で発生した駆動力に加えて、電動発電機２に発生した駆動力を駆動輪に伝達する。なお、本実施形態では、車速及びアクセルペダル踏み込み量から走行負荷を演算する。

（４）バッテリ４ａの充電残量が充電開始目標値以下になったときには、エンジン１の動力を電動発電機２に伝達して電動発電機２を発電機として作動させてバッテリ４の充電を行う。

（５）車両が停止しているときにバッテリ４の充電残量が充電開始目標値以下になったときには、エンジンＥＣＵ３に対してエンジン１を始動する指令を発するとともに、エンジン１の動力を電動発電機２に伝達する。

因みに、充電開始目標値とは、充電を開始する残充電量のしきい値であり、満充電状態を１００とした百分率にて示される。

また、エンジンＥＣＵ３は、ハイブリッドＥＣＵ７からの制御信号に基づいて、エンジン１の回転数やトルクが目標値となるように、かつ、高い燃焼効率が得られるように、燃料供給量や点火時期等を最適制御する。

電動発電機２は、バッテリ４ａから電力を供給されたときは動力を発生する電動機として機能し、エンジン１等により駆動されたときは発電を行う発電機として機能するものである。

また、本実施形態ではバッテリ４は、ニッケル水素蓄電池からなるもので、高電圧（例えば、約２８８Ｖ）のメインバッテリ４ａ及び低電圧（例えば、約１２Ｖ）のサブバッテリ４ｂの２種類から構成されている。

因みに、走行用インバータ８は電動発電機２とメインバッテリ４ａとの間で授受される電力の電圧及び電流の周波数を変換する周波数変換器であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ９はメインバッテリ４ａとサブバッテリ４ｂとの間で授受される電力の電圧を変換する変圧器である。

無段変速機５はエンジン１及び電動発電機２に発生した駆動力の減速比を変換する変速機であり、電磁クラッチ６は駆動力を断続可能に伝達するものである。

また、空調装置は、車室内に搭載され室内ユニット１０、及び冷凍サイクル装置２０、及び室内ユニット１０内の機器及び冷凍サイクル装置２０の電動圧縮機２１等を制御するエアコンＥＣＵ１１等からなる自動制御方式のものである。

室内ユニット１０は、図２に示すように、車室内の前方側に配置されて空気通路を形成する空調ケース１２、この空調ケース１２内に空気を送風する遠心式の送風機１３、空調ケース１２内を流れる空気を冷却する蒸発器２５、エンジン１等の車両で発生する廃熱を熱源として空調ケース１２内を流れる空気を加熱するヒータ１４、及びヒータ１４を迂回して下流側に流れる冷風量とヒータ１４により加熱されて下流側に流れる温風量とを調節するエアミックスドア１５等から構成されたものでる。

そして、空調ケース１２の空気流れの最上流側には、空調ケース１２内に導入する車室内空気と車室外空気との割合を調節する内外気切替ユニット１６が設けられている。この内外気切替ユニット１６は、導入空気調整手段として機能する。一方、空調ケース１２の空気流れの最下流側には、室内に吹き出す空気の吹出モードを切り換える吹出モード切替装置１７が設けられている。

なお、吹出モード切替装置１７は、室内の窓ガラスに向けて空気を吹き出すデフロスタ開口部、乗員の上半身側に向けて空気を吹き出すフェイス開口部、及び乗員の下半身側に向けて空気を吹き出すフット開口部等を切り換え開閉することにより、吹出モードを切り換えるものである。

冷凍サイクル装置２０は、冷媒を吸入圧縮する圧縮機２１ａ、圧縮された冷媒と外気とを熱交換して冷媒を冷却する凝縮器２２、凝縮された冷媒を気相冷媒液相冷媒とに分離して液相冷媒を余剰冷媒として蓄えるとともに液相冷媒を排出する気液分離器２３、冷媒を減圧膨張させる膨張弁２４、及び減圧膨張された冷媒と室内に吹き出す空気とを熱交換して室内に吹き出す空気を冷却する冷却用熱交換器として機能する蒸発器２５等から構成されたものである。なお、膨脹弁２４として、本実施形態では、蒸発器２５出口側における冷媒過熱度が所定値となるように絞り開度を制御する、いわゆる温度式膨脹弁を採用している。

ところで、本実施形態に係る圧縮機２１ａは、電動モータ２１ｂにより駆動されるとともに電動モータ２１ｂに一体化されており、電動モータ２１ｂの回転数、つまり圧縮機２１ａの回転数は、モータハウジング２１ｃに一体化されたインバータ方式の駆動制御回路２１ｄにより制御される。

なお、駆動制御回路２１ｄは、高電圧バッテリ４ａから供給される直流電流を所定周波数の交流電流に変換して電動モータ２１ｂの回転数を制御する。

また、電動モータ２１ｂは、モータハウジング２１ｃの内壁に固定されたステータ２１ｅ、及びステータ２１ｅ内で回転するロータ２１ｆ等からなるもので、本実施形態では、ステータ２１ｅをコイルとし、ロータ２１ｆをマグネットとしたＤＣブラシレスモータを採用しているとともに、モータハウジング２１ｃ内を冷媒通路とすることにより電動モータ２１ｂの冷却を行っている。

次に、図３に基づいて制御系について述べる。エアコンＥＣＵ１１、ハイブリッドＥＣＵ７及びエンジンＥＣＵ３は相互に通信可能になっており、本実施形態では、所定のプロトコルに基づいたデータ通信により通信している。

そして、エアコンＥＣＵ１１には、ハイブリッドＥＣＵ７から出力される通信信号、車室内前面に設けられたコントロールパネル１１ａに設けられたスイッチ類からのスイッチ信号、及びセンサ類からのセンサ信号が入力される。

ここで、コントロールパネル１１ａのスイッチとは、冷凍サイクル装置２０、つまり電動圧縮機２１の起動及び停止を指令するためのエアコンスイッチ、吸込口モードを切り替えるための吸込口切替スイッチ、車室内の温度を所望の温度に設定するための温度設定スイッチ、送風量を切り替えるための風量切替スイッチ、及び吹出口モードを切り替えるための吹出口切替スイッチ等である。

また、各センサとは、車室内空気の温度ＴＲ（内気温ＴＲ）を検出する内気温センサ１１ｂ（内気温度検出手段）、車室外空気の温度ＴＡＭ（外気温ＴＡＭ）を検出する外気温センサ１１ｃ（外気温検出手段）、車室内に照射される日射量ＴＳを検出する日射センサ１１ｄ、蒸発器２５を通過した直後の空気温度ＴＥ（エバ後温度ＴＥ）を検出する蒸発器吹出空気温度センサ１１ｅ、ヒータ１４に流入する冷却水の温度ＴＷ（冷却水温ＴＷ）を検出する水温センサ１１ｆ、及び車両の走行速度ＳＶを検出する車速センサ１１ｇ等がある。

そして、エアコンＥＣＵ１１の内部には、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＯＭ（読込専用記憶装置）及びＲＡＭ（読込書込可能記憶装置）等からなるマイクロコンピュータ１１ｈが設けられ、各センサ１１ｂ〜１１ｇからのセンサ信号は、エアコンＥＣＵ１１内の入力回路１１ｉによってＡ／Ｄ変換等された後にマイクロコンピュータ１１ｈに入力されるように構成されている。

また、マイクロコンピュータ１１ｈから出力された制御信号はエアコンＥＣＵ１１内の出力回路１１ｊによってＤ／Ａ変換や増幅等された後に、エアミックスドア１５等を駆動する各種アクチュエータＭ１〜Ｍ４に駆動信号として出力される。

以下、エアコンＥＣＵ１１による空調制御について図４を参照して説明する。イグニッションスイッチが投入されてエアコンＥＣＵ１１に電源が供給されると、各パラメータ等を初期化（イニシャライズ）する（ステップＳ１）。

次に、温度設定スイッチや内気温センサ１１ｂ、外気温センサ１１ｃ、日射センサ１１ｄ、蒸発器吸込空気温度センサ７４、蒸発器吹出空気温度センサ１１ｅ、水温センサ１１ｆ、及び車速センサ１１ｇの信号を読み込んで（ステップＳ２、ステップＳ３）、ＲＯＭに記憶された下記の数式１に基づいて、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する（ステップＳ４）。
（数式１）
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−ＫＲ×ＴＲ−ＫＡＭ×ＴＡＭ−ＫＳ×ＴＳ＋Ｃ
ここで、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチにて設定した設定温度である。また、Ｋｓｅｔ、ＫＲ、ＫＡＭ及びＫＳはゲインで、Ｃは補正用の定数である。

次に、ＲＯＭに記憶された特性図から、目標吹出温度ＴＡＯに対応するブロワ電圧、つまり送風機１３のファンモータへの印加電圧）を決定する（ステップＳ５）。具体的には、ブロワ電圧は、目標吹出温度ＴＡＯと所定目標吹出温度ＴＡＯとの偏差の絶対値が大きくなるほど高い値に選定され、目標吹出温度ＴＡＯと所定目標吹出温度ＴＡＯとの偏差の絶対値が小さくなるほど低くい値が選定される。

次に、ＲＯＭに記憶された特性図から、目標吹出温度ＴＡＯに対応する吸込口モードを決定する（ステップＳ６）。具体的には、目標吹出温度ＴＡＯが高いときには内気循環モードが選択され、目標吹出温度ＴＡＯが低いときには外気導入モードが選択される。

次に、ＲＯＭに記憶された特性図から、目標吹出温度ＴＡＯに対応する吹出口モードを決定する（ステップＳ７）。具体的には、目標吹出温度ＴＡＯが高いときにはフットモードが選択され、目標吹出温度ＴＡＯが低くくなるに伴って、バイレベルモード、更にはフェイスモードの順に選択される。

また、空調運転中に電動圧縮機２１ａ、及び電動圧縮機２１（電動モータ２１ｂ）を制御する駆動制御回路２１ｄが故障した場合に曇り防止として内気循環モード時は強制的に外気導入モードにする。

次に、目標吹出温度ＴＡＯ、蒸発器吹出空気温度センサ１１ｅで検出したエバ後温度ＴＥ、水温センサ１１ｆで検出した冷却水温ＴＷ等に応じて、エアミックスドア１５の開度を決定する（ステップＳ８）。

最後に、図５に示すフローチャートに基づいて電動圧縮機２１の回転数を決定した後（ステップＳ９）、各Ｓ４〜Ｓ９で算出または決定した各制御状態が得られるように、アクチュエータ、ファンモータ駆動回路及びハイブリッドＥＣＵ７に対して制御信号を出力する（ステップＳ１０）。そして、所定時間Ｔ毎にステップＳ２からステップＳ１０の処理を繰り返す。

以下、図５に示すフローチャートについて述べる。尚、図５に示した制御は、１秒周期で実行されるようになっている。まず、エアコンスイッチが投入されているか否か、またはデフロスタスイッチが投入されているか否かに基づいて電動圧縮機２１を稼動させる必要があるか否かを判定し（ステップＳ２００）、電動圧縮機２１を稼動させる必要がない場合には、目標回転数ＩＶＯを０ｒｐｍとする（ステップＳ２０１）。

一方、電動圧縮機２１を稼動させる必要があると判定された場合には、電動圧縮機２１を停止状態から起動させる時であるか否か、つまり前回の目標回転数ＩＶＯ_n-1が０ｒｐｍであるか否かを判定し（ステップＳ２０２）、電動圧縮機２１を停止状態から起動させる時、つまり前回の目標回転数ＩＶＯ_n-1が０ｒｐｍである場合には、空調負荷の大きさを示す目標吹出温度ＴＡＯに基づいて目標回転数ＩＶＯを決定する（ステップＳ２０３）。

また、電動圧縮機２１を停止状態から起動させる時でない、つまり前回の目標回転数ＩＶＯ_n-1が０ｒｐｍでない場合には、各種センサ１１ｂ〜１１ｇのセンサ信号に基づいて目標エバ後温度ＴＥＯを算出し、この目標エバ後温度ＴＥＯに基づいて目標回転数ＩＶＯを算出する（ステップＳ２０４〜Ｓ２０６）。

具体的には、最初に蒸発器２５を通過した直後の空気の目標温度である目標エバ後温度ＴＥＯ（目標能力）に対する蒸発器吹出空気温度センサ１１ｅ（実能力検出手段）で検出されたエバ後温度ＴＥ（実能力）の偏差Ｅｎを下記数式２に基づいて算出する。
（数式２）
Ｅｎ＝ＴＥＯ−ＴＥ
次に、前回求められた偏差Ｅ_n-1に対する今回の偏差Ｅｎの差変化率Ｅｄｏｔを下記数式３に基づいて算出する。
（数式３）
Ｅｄｏｔ＝Ｅｎ−Ｅ_n-1
そして、ＲＯＭに記憶された所定のメンバーシップ関数及びルールに基づいて、上記で算出した偏差Ｅｎ及び偏差変化率Ｅｄｏｔにおける目標増加回転数Δｆ（ｒｐｍ）を算出する。

ここで、この目標増加回転数Δｆとは、前回の目標回転数ＩＶＯ_n-1、すなわち１秒前の目標回転数ＩＶＯ_n-1に対して増減する電動圧縮機２１の回転数のことである。

次に、仮の目標回転数ＩＶＯｆを算出する（ステップＳ２０７）。このＩＶＯｆは、前回の目標回転数ＩＶＯ_n-1に目標増加回転数Δｆを加算した回転数であり、暫定的に設定される電動圧縮機２１の回転数である。

次に、ステップＳ１で検出された外気温ＴＡＭが内気温ＴＲよりも低いか否かを判断する（ステップＳ２０８）。外気温ＴＡＭが内気温ＴＲよりも高い場合には、仮の目標回転数ＩＶＯｆを真の目標回転数ＩＶＯに決定する（ステップＳ２０９）。

逆に、外気温ＴＡＭが内気温ＴＲよりも低い場合には、空調ケース１２に吸い込まれる空気のうち、外気導入増加率ＲＩに応じた補正係数ＣＡを算出する（ステップＳ２１０）。図中に示すように、外気導入増加率ＲＩが０であるとき、即ち、空調ケース１２に吸い込まれる外気導入の割合が変化しないときには、補正係数ＣＡは０である。一方、空調ケース１２に吸い込まれる空気が内気から外気へと完全に切り替えられたとき、即ち、内気導入から外気導入へと切り替えられて外気導入増加率ＲＩが１００％となったときには、補正係数ＣＡは最大の１となる。また、外気導入増加率ＲＩが前記両者の中間領域に該当する場合にも、その増加率に応じて０〜１の間の補正係数ＣＡが付与される。

そして、基準増加回転数に補正係数ＣＡを乗ずることで、増加補正回転数Δｆｒｓを算出し、さらに、外気導入割合が増加したときからの経過時間ＴＣに応じて増加補正回転数Δｆｒｓを減少補正する（ステップＳ２１１）。基準増加回転数については、任意の回転数を設定することができるようになっており、本実施形態では５００（ｒｐｍ）に設定している。また、減少補正については、図示するように、経過時間ＴＣが１分を越えるまでは、当初に求められた増加補正回転数Δｆｒｓを維持する。経過時間ＴＣが１分から１０分までの間については、その時間経過に応じて増加補正回転数Δｆｒｓを漸次減少させる減少補正を行う。具体的には、経過時間ＴＣが１０分のときの増加補正回転数Δｆｒｓが０となるように、経過時間ＴＣが１分を超えてからその時間経過とともに直線的に増加補正回転数Δｆｒｓを減少させていく。

最後に、真の目標回転数ＩＶＯを算出する（ステップＳ２１２）。この真の目標回転数ＩＶＯは、下記数式４に示すように、仮の目標回転数ＩＶＯｆに増加補正回転数Δｆｒｓを加算することで求められる。
（数式４）
ＩＶＯ＝ＩＶＯｆ＋Δｆｒｓ
従って、冷房運転中に吸込口モードが内気導入モードから外気導入モードに切り替えられたときの車室外空気の温度ＴＡＭが車室内空気の温度ＴＲよりも高い場合には、仮の目標回転数ＩＶＯｆが真の目標回転数ＩＶＯに決定される。そして、電動圧縮機２１の回転数は、前回に決定された目標回転数ＩＶＯ_n-1から目標増加回転数Δｆだけ増加される。

一方、冷房運転中に吸込口モードが内気導入モードから外気導入モードに切り替えられたときの外気温ＴＡＭが内気温ＴＲよりも低い場合には、以下のように電動圧縮機２１の回転数が制御される。

内気導入から外気導入に切り替えられたことにより、空調ケース１２内に吸い込まれる外気導入増加率は１００％となるため、補正係数ＣＡは１に決定され、増加補正回転数Δｆｒｓは、基準増加回転数である５００（ｒｐｍ）に決定される。従って、真の目標回転数ＩＶＯは、仮の目標回転数ＩＶＯｆに対して増加補正回転数Δｆｒｓだけ高い回転数に設定される。

外気導入に切り替えられたときには、空調ケース１２内に吸い込まれる空気の温度が低下することで蒸発器２５内の冷媒蒸発量が低下し、この結果、蒸発器２５出口側の冷媒温度が低下する。これにより、膨張弁２４の弁開度が拡大し、蒸発器２５側への冷媒流入量が増大して圧縮機２１ａへの冷媒戻りが増大するが、上述したように、電動圧縮機２１の回転数を真の増加補正回転数Δｆｒｓ分だけ増加補正することにより、膨張弁２４の弁開度が拡大されても圧縮機２１ａの吐出冷媒量が増加することで凝縮器２２側への冷媒流入量が確保され、冷凍サイクル内での冷媒の偏りが生じることがない。

外気導入に切替えて電動圧縮機２１の回転数を増加補正し始めてから、１分経過後には時間経過とともに増加補正回転数Δｆｒｓを減少補正することで、この電動圧縮機２１の回転数を減少させていく。そして、外気導入切替から１０分経過後には、増加補正回転数Δｆｒｓが０となり、電動圧縮機２１の回転数は外気導入切替時に決定された仮の目標回転数ＩＶＯｆにまで減少する。

外気導入に切り替えられたことから空調ケース内に導入される空気温度が低下しており、さらに、電動圧縮機２１の回転数が仮の目標回転数ＩＶＯｆよりも高くなっているため、蒸発器２５を流通する冷媒量が必要とされている冷媒量よりも多くなっている。この結果、外気導入切替直後においてはエバ後温度ＴＥの低下が著しくなるが、増加補正回転数Δｆｒｓを時間経過と共に減少補正しているため、その低下度合いを減少させて吹き出し温度変動による不快感が早期に解消される。

また、内気導入を維持しつつ外気導入の割合を増加させた場合についても、外気導入増加率ＲＩに応じて電動圧縮機２１の回転数が増加補正される。この場合には、補正係数ＣＡは１以下に決定されるため、増加補正回転数Δｆｒｓは５００（ｒｐｍ）以下に決定される。そして、増加補正回転数Δｆｒｓは、上述したように時間経過と共に減少補正され、経過時間ＴＣが１０分を越えた後には、増加補正回転数Δｆｒｓは０となり、当初決定された仮の目標回転数ＩＶＯｆにまで減少する。

このように外気導入増加率ＲＩによって補正係数ＣＡを決定するのは、以下の理由による。即ち、外気導入の増加に伴って、蒸発器２５出口側の冷媒温度の低下度合いが大きくなり、これに伴って冷凍サイクル中の冷媒流れが乱れ易くなる。従って、外気導入の増加に応じた適切な回転数に増加補正する必要があるからである。

このように本実施形態によれば、外気導入の割合が増加したときには、電動圧縮機２１の回転数を外気導入の増加割合に応じて必要な回転数よりも高い回転数に増加補正される。従って、外気導入の割合が増加することに起因する冷凍サイクル中の冷媒流れの乱れが抑えられることとなり、圧縮機２１ａへ吸引される冷媒が不足することがない。このため、圧縮機２１ａが貧潤滑に陥ることがなく圧縮機２１ａの潤滑状態を良好に保つことができる。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について図６を参照して説明する。本実施形態では、電動圧縮機２１の最低回転数ＹＡを増加補正する構成である。図６に示すように、第１の実施形態で示した図５のフローチャートにおいて破線で囲まれた領域内のステップが異なっている。

図６に示すように、ステップＳ１で検出された外気温ＴＡＭが内気温ＴＲよりも低いときには、電動圧縮機２１の最低回転数ＹＡを増加補正するとともに、外気導入の割合が増加してからの経過時間ＴＣに応じて増加補正後の最低回転数ＹＡを減少補正する（ステップＳ２２０）。

例えば、電動圧縮機２１の最低回転数ＹＡが２０００（ｒｐｍ）に設定されている場合には、最低回転数ＹＡに増加補正回転数１０００（ｒｐｍ）を加えることで３０００（ｒｐｍ）にまで増加補正する。時間経過に伴う減少補正については、図示するように、外気導入の割合が増加してからの経過時間ＴＣが１分を超えるまでは、当初設定された３０００（ｒｐｍ）を維持する。経過時間ＴＣが１分から１０分までの間については、その時間経過に応じて最低回転数ＹＡを漸次減少させる減少補正を行う。具体的には、経過時間１０分のときの最低回転数ＹＡが２０００（ｒｐｍ）となるように、経過時間ＴＣが１分を越えてからその時間経過とともに直線的に最低回転数ＹＡを減少させていく。

最後に、増加補正後の最低回転数ＹＡと仮の目標回転数ＩＶＯｆのうち、高い回転数を真の目標回転数ＩＶＯとして決定する（ステップＳ２２１）。

これによると、外気温ＴＡＭが内気温ＴＲよりも低いときに、吸込口モードが内気導入モードから外気導入モードに切り替えられたときには、電動圧縮機２１の最低回転数ＹＡが増加補正されることで、圧縮機２１ａからの冷媒吐出量が増加し、凝縮器２２への冷媒流量が確保される。従って、空調ケース１２に吸い込まれる空気の温度が低下して蒸発器２５側への冷媒流入量が増加しても、冷凍サイクル中の冷媒流れに偏りが生じることがなく、冷媒流れを安定化させることができる。

特に、電動圧縮機２１が最低回転数ＹＡで駆動されているときには、冷凍サイクル中を循環する冷媒流量は低量となっているため、空調ケース１２に吸い込む空気の温度低下に対して冷媒流れが乱れ易い。従って、本実施形態のように電動圧縮機２１の最低回転数ＹＡを増加補正することで、効果的に冷媒流れの乱れを防止することができる。

尚、本実施形態においても、外気導入増加率に応じて、増加すべき回転数を変更するようにしても良い。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

上記実施形態では、エバ後温度ＴＥにより蒸発器２５の実能力を検出する構成としていたが、例えば、冷凍サイクル中の低圧側冷媒圧力、低圧側冷媒温度、あるいは冷媒流量に基づいて蒸発器２５の実能力を検出する構成としても良い。

本発明の第１の実施形態に係るハイブリッド自動車の概要を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る空調装置の模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る空調装置の制御系を示したブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る空調装置の制御フローを示したフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る空調装置の制御フローを示したフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る空調装置の制御フローを示したフローチャートである。

符号の説明

１１…エアコンＥＣＵ（目標能力決定手段、回転数決定手段、回転数補正手段、回転数選択手段、駆動手段）
１１ｂ…内気温センサ（内気温検出手段）
１１ｃ…外気温センサ（外気温検出手段）
１１ｅ…蒸発器吹出空気温度センサ（実能力検出手段）
１２…空調ケース
１６…内外気切替ユニット（導入空気調整手段）
２０…冷凍サイクル装置（冷凍サイクル）
２１…電動圧縮機
２１ａ…圧縮機
２５…蒸発器（冷却用熱交換器）
ＩＶＯ…真の目標回転数（目標回転数）
ＩＶＯｆ…仮の目標回転数（目標回転数）
Δｆｒｓ…増加補正回転数
ＴＥ…エバ後温度（実能力）
ＴＥＯ…目標エバ後温度（目標能力）
ＹＡ…最低回転数

Claims (4)

1. 空調ケースと、
   前記空調ケースに吸い込まれる空気のうち車室外空気と車室内空気との割合を調整する導入空気調整手段と、
   前記空調ケース内に設けられ、前記空調ケース内部に導入した空気を冷却する冷却用熱交換器と、
   前記冷却用熱交換器とともに冷凍サイクルを構成し、回転駆動により前記冷凍サイクル内の冷媒を循環させる圧縮機と、
   前記冷却用熱交換器の実能力を検出する実能力検出手段と、
   前記冷却用熱交換器の目標能力を決定する目標能力決定手段と、
   前記目標能力決定手段が決定した前記目標能力に対する前記実能力検出手段が検出した前記実能力の偏差に基づいて前記圧縮機の目標回転数を決定する回転数決定手段と、
   前記車室内空気の温度を検出する内気温検出手段と、
   前記車室外空気の温度を検出する外気温検出手段と、
   前記外気温検出手段で検出された前記車室外空気の温度が前記内気温検出手段で検出された前記車室内空気の温度よりも低いときに前記導入空気調整手段により前記空調ケースに吸い込まれる前記車室外空気の割合が増加したときには、前記圧縮機の回転数を前記回転数決定手段で決定された前記目標回転数に増加補正回転数を加算することで増加補正を行う回転数補正手段と、
   前記回転数補正手段で増加補正された後の前記目標回転数に基づいて前記圧縮機を回転駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする空調装置。
2. 空調ケースと、
   前記空調ケースに吸い込まれる空気のうち車室外空気と車室内空気との割合を調整する導入空気調整手段と、
   前記空調ケース内に設けられ、前記空調ケース内部に導入した空気を冷却する冷却用熱交換器と、
   前記冷却用熱交換器とともに冷凍サイクルを構成し、回転駆動により前記冷凍サイクル内の冷媒を循環させる圧縮機と、
   前記冷却用熱交換器の実能力を検出する実能力検出手段と、
   前記冷却用熱交換器の目標能力を決定する目標能力決定手段と、
   前記目標能力決定手段が決定した前記目標能力に対する前記実能力検出手段が検出した前記実能力の偏差に基づいて前記圧縮機の目標回転数を決定する回転数決定手段と、
   前記圧縮機の最低回転数を決定する最低回転数決定手段と、
   前記車室内空気の温度を検出する内気温検出手段と、
   前記車室外空気の温度を検出する外気温検出手段と、
   前記外気温検出手段で検出された前記車室外空気の温度が前記内気温検出手段で検出された前記車室内空気の温度よりも低いときに前記導入空気調整手段により前記空調ケースに吸い込まれる前記車室外空気の割合が増加した場合には、前記最低回転数決定手段で決定された前記最低回転数に増加補正回転数を加算することで増加補正を行う回転数補正手段と、
   前記回転数決定手段で決定された前記目標回転数と前記回転数補正手段で増加補正された後の前記最低回転数とのうち高いほうの回転数を前記圧縮機の回転数として選択する回転数選択手段手段と、
   前記回転数選択手段で選択された前記圧縮機の回転数に基づいて前記圧縮機を回転駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする空調装置。
3. 前記回転数補正手段は、前記空調ケースに吸い込まれる前記車室外空気の増加割合に応じて前記増加補正回転数を決定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空調装置。
4. 前記回転数補正手段は、
   前記空調ケースへ吸い込まれる前記車室外空気の割合が増加したときからの経過時間に応じて前記増加補正回転数を減少補正することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の空調装置。

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