JP2829774B2

JP2829774B2 - 自動車用空調装置の急速冷房処理装置

Info

Publication number: JP2829774B2
Application number: JP2170942A
Authority: JP
Inventors: 義彦桜井
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: JPH0459430A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、車室内の急速冷房の要請がある場合にお
けるエアコンの急速冷房処理を改善した自動車用空調装
置の急速冷房処理装置に関する。

（従来の技術）エバポレータの冷房状態が予め設定された基準値に向
かうように吐出容量が制御されるコンプレッサを備えた
自動車用空調装置において、車室内を急速に冷房したい
要請がある場合には、従来、例えば特公平１−56922号
公報に示されるような処理を行なうこと等が考えられて
いる。

これは、車室内の急速冷房が必要なときに、前記予め
設定された基準値をこれより低い低基準値に変更するよ
うにしたもので、この低基準値は、空調装置を作動して
から所定時間経過した後にもとの基準値に向かって徐々
に復帰されるようになっており、このような低基準値を
用いることにより、コンプレッサの冷却状態を急速冷房
時に高く維持するようにしたものである。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述の急速冷房処理においては、通
常、送風量が高速に設定されてエバポレータの温度が凍
結直前まで下げられるので、ユーザーが自分の好みから
送風能力をマニュアルに切り換えて中速または低速に設
定すると、エバポレータの冷却状態を高くしているにも
かかわらずエバポレータにかかる熱負荷が小さくなり、
エバポレータが完全凍結して冷房能力を失い、最悪の場
合にはエバポレータに送られた冷媒が気化しきれずに液
状態のままコンプレッサに戻され、このため、コンプレ
ッサが破損してしまう不都合があった。

上述のエバポレータの凍結は、このエバポレータにか
かる熱負荷の減少により起こることから、特に、急速冷
房をオートモードで行なっている状態（車室内の冷房能
力を大にする空調機器の作動状態）からその制御の一部
をマニュアルモードに切り換えた場合に生じやすいこと
が予想されるが、エバポレータの冷却変化速度を速める
要因がある場合、例えば日射量が大きく減少する場合等
は、オートモードの冷房制御下でも同様の不都合が生じ
得る。

また、状況によっては、エバポレータの冷却変化速度
がゆっくりになることも考えられ、この場合には、車室
内の急速冷房が不十分になる不都合もある。

そこで、この発明においては、上記不都合を解消し、
エバポレータの冷却変化速度を変えるような要因が存在
する場合でも、エバポレータの凍結を防ぎ、または冷房
不足を防いで最適な急速冷房を実現できる自動車用空調
装置の急速冷房処理装置を提供することを課題としてい
る。

（課題を解決するための手段）しかして、この発明の要旨とするところは、第１図に
示すように、エバポレータ８、コンプレッサ10、凝縮器
11、膨張弁13を少なくとも有する冷房サイクルと、車室
内の急速冷房の要請の有無を判定する急速冷房要請判定
手段100と、急速冷房の解除要請の有無を判定する解除
要請判定手段200と、前記急速冷房要請判定手段100によ
り急速冷房の要請がないと判定された場合には前記エバ
ポレータ８の冷却度合の目標値を第１の設定値とし、前
記急速冷房要請判定手段100により急速冷房の要請があ
ると判定された場合には前記目標値を前記第１の設定値
の場合よりもエバポレータの冷却度合が増大する第２の
設定値とし、前記解除要請判定手段200により解除要請
があると判定された場合には前記目標値を前記第２の目
標値から第１の目標値に戻す目標値選択手段300と、こ
の目標値選択手段300で選択された目標値に前記エバポ
レータの冷却度合が近づくよう前記コンプレッサの吐出
容量を制御する容量制御手段400とを具備する自動車用
空調装置において、急速冷房時における前記エバポレー
タの冷却変化特性に変化を与える条件の有無を判定する
冷却特性変化判定手段500と、この冷却特性変化判定手
段500により、前記エバポレータ８の冷却変化特性に変
化を与える条件があると判定され、その条件が前記エバ
ポレータ８の負荷を減少させる場合には、前記第２の目
標及び前記解除要請判定手段200の判定基準値を、急速
冷房を緩和する方向に補正すると共に、その条件が前記
エバポレータ８の負荷を増加させる場合には、前記第２
の目標及び前記解除要請判定手段200の判定基準値を、
急速冷房を強調する方向に補正する補正手段600とを具
備することにある。

（作用）したがって、急速冷房の要請がある場合には、目標値
選択手段300によりエバポレータの冷却度合の目標値が
第２の設定値に変更され、エバポレータの冷却度合が高
められるが、エバポレータ８にかかる負荷が減少若しく
は増加した場合には、冷却度合の目標値と急速冷房の解
除判定値は、補正手段によってエバポレータにかかる熱
負荷に見合った値に補正される。即ち、エバポレータに
かかる熱負荷が減少して冷却変化速度が速くなる場合に
は、補正手段600によって第２の設定値を、急速冷房が
緩和される方向、具体的には第２の設定値を第１の設定
値に近づける方向に補正したり、解除判定値を急速冷房
処理の期間が短くなる方向に補正し、エバポレータにか
かる熱負荷が増加して冷却変化速度が遅くなる場合に
は、補正手段600によって第２の設定値を、急速冷房が
強化される方向、具体的には第２の設定値をさらに下げ
る方向に補正したり、解除判定値を急速冷房処理の期間
が長くなる方向に補正するので、上記課題を達成するこ
とができる。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面により説明する。

第２図において、自動車用空調装置は、空調ダクト１
の最上流側に内外気切換装置２が設けられ、この内外気
切換装置２は、内気入口３と外気入口４とが分かれた部
分にインテークドア５が配置され、このインテークドア
５をアクチュエータ６により操作することで空調ダクト
１内に導入する空気を内気と外気とに選択できるように
なっている。

送風機７は、空調ダクト１内に空気を吸い込んで下流
側に送風するもので、この送風機７の後方にはエバポレ
ータ８とヒータコア９とが設けられている。

エバポレータ８は、コンプレッサ10、コンデンサ11、
リキッドタンク12及びエクスパンションバルブ13と共に
配管結合されて冷房サイクルを構成しており、前記コン
プレッサ10は、自動車のエンジン14に電磁クラッチ15を
介して連結され、この電磁クラッチ15を断続することで
オンオフ制御される。また、コンプレッサには圧力制御
弁44が内蔵され、駆動回路45により制御されることでコ
ンプレッサ容量が制御されるようになっている。さら
に、ヒータコア９は、エンジン14の冷却水が循環して空
気を加熱するようになっている。

ヒータコア９の前方には、エアミックスドア16が設け
られており、このエアミックスドア16の開度をアクチュ
エータ17で調節することによりヒータコア９を通過する
空気と、ヒータコア９をバイパスする空気との量が変え
られ、その結果、吹出空気の温度が制御されるようにな
っている。

そして、前記空調ダクト１の下流側は、デフロスト吹
出口18、ベント吹出口19及びヒート吹出口20に分かれて
車室21に開口し、その分かれた部分にモードドア22a,22
bが設けられ、このモードドア22a,22bをアクチュエータ
23で操作することにより所望の吹出モードが得られるよ
うになっている。

25は車室内の空気の温度Trを検出する車室内温度セン
サ、26は日射量Qsを検出する日射センサ、27は外気温Ta
を検出する外気温センサ、28はエバポレータ８に直接ま
たはその後方に設けられてエバポレータの温度またはエ
バポレータを通過した空気温度（以下、エバポレータ温
度Teと言う。）を検出するモードセンサであり、これら
の信号は信号選択を行なうマルチプレクサ29を介してA/
D変換器30へ入力され、ここでデジタル信号に返還され
てマイクロコンピュータ31へ入力される。また、マイク
ロコンピュータ31には、操作パネル32からの出力信号が
入力される。

操作パネル32は、コンプレッサ10を作動させるA/Cス
イッチ33と経済的なコンプレッサ制御を行なうECONスイ
ッチ34とを有し、各空調機器は、これらいずれかのスイ
ッチが押されるとオート制御モードに入る。また、操作
パネル32は、空調機器の作動を停止させるOFFスイッチ3
5、吹出モードをデフロストモードに設定するDEFスイッ
チ36、車室内の設定温度Tdを設定する温度設定器37、送
風能力を設定する送風能力設定器38、デフロストモード
以外の吹出モードを設定する吹出モード設定器39、吸入
モードを設定する吸入モード設定器40を備え、設定され
た温度、送風能力、吹出モード、吸入モードが、表示回
路41を介してマイクロコンピュータ31により制御される
表示部42に表示される。

マイクロコンピュータ31は、図示しない中央処理装置
（CPU）、読出し専用メモリ（ROM）、ランダムアクセス
メモリ（RAM）、入出力ポート（I/O）等を持つそれ自体
周知のもので、前述した各種入力信号に基づいて、前記
アクチュエータ6,17,23、送風機７のモータ及び電磁ク
ラッチ15にそれぞれ駆動回路43a〜43eを介して制御信号
を出力し、各ドア5,16,22a,22bの駆動制御、送風機７の
回転制御及び電磁クラッチ15のON/OFF制御を行なう。

第３図において、上述したマイクロコンピュータ31に
よる冷房処理のルーチン例がフローチャートとして示さ
れ、以下、このフローチャートに基づいてこの冷房処理
を説明する。

マイクロコンピュータ31は、ステップ50においてA/C
スイッチ33が投入されて冷房処理を行なうか否かを判定
し、このA/Cスイッチ33が投入されるまではコンプレッ
サ10を稼動させず（ステップ52）、A/Cスイッチ33が投
入されるとコンプレッサ10を稼動させるためにステップ
54へ進む。

ステップ54においては、急速クールダウンの要請があ
るか否かを、判定フラグ（FLAG1）が“0"であるか否か
をもって判定する。ここでFLAG1が“0"である場合は急
速クールダウンの要請がある状態を示し、“1"である場
合には急速クールダウンの要請がない状態を示し、空調
装置の作動初期においては、このFLAG1は“0"にセット
されている。

このステップ54において、FLAG1が“1"であると判定
された場合、即ち、クールダウンの要請がない場合に
は、ステップ56へ進み、エバポレータの目標温度Te′が
通常の冷房制御で行なわれる設定温度（例えば３℃）に
セットされ、ステップ58においてエバポレータ温度Teが
Te′に近づくようコンプレッサの吐出容量が制御され
る。その具体的な制御としては、例えばTeとTe′との差
に基づいてコンプレッサの吐出容量をPI制御する方式等
が用いられる。

また、ステップ54において、FLAG1が“0"であると判
定された場合、即ち、クールダウンの要請がある場合に
は、ステップ60において、コンプレッサを稼動してから
このステップの通過が初回であるか否か、つまりコンプ
レッサが稼動し始めたか否かを判定する。そして、この
ステップ60において、コンプレッサ10が稼動したじめた
ばかりであることが判定されると、ステップ62へ進み、
ここで空調機器の駆動状態を制御するために用いられる
総合信号Ｔを所定の値と比較する。

この総合信号Ｔは、車室内温度Tr、外気温Ta、日射量
Qs、設定温度Td等の熱負荷条件に関与する信号をもと
に、例えば（１）式に基づいて算出されるもので、ここ
でＡ〜Ｅは演算定数を表し、Ｔは、その値が大きいほど
冷房負荷が大きく、冷房の必要性が高いことを示す。

Ｔ＝Ａ・Tr＋Ｂ・Ta＋Ｃ・Qs＋Ｄ・Td＋Ｅ…（１）式しかして、この総合信号Ｔを、前記FLAG1に“0"をセ
ットするか“1"をセットするかの判別パラメータとして
用いることが可能であり、Ｔがある程度熱負荷（冷房負
荷）の大きい値（例えば11）と比較して、それより小さ
ければFLAG1に“1"をセットし（ステップ64）、大きけ
ればFLAG1に“0"をセットして急速クールダウンの要請
フラグをたてる（ステップ66）。

尚、ステップ62の判定は、コンプレッサが稼動し始め
た時点において行なえば足りるので、それ以後において
は、ステップ62をバイパスしてステップ66へ進む。

ステップ66において、FLAG1に“0"がセットされた後
は、ステップ68へ進み、ここでタイマフラグ（FLAG2）
が“1"であるか否かを判定する。このFLAG2は“0"であ
ればタイマをリセットしてスタートする状態を示し、
“1"であればタイマが計時中であることを示す。

ステップ68において、FLAG2が“0"であると判定され
た場合には、ステップ70へ進み、エバポレータ温度Teが
徐々に下がってきて例えば３℃を下回ったか否かを判定
する。

このため、３℃を下回るまではFLAG2に“0"をセット
してタイマを作動させず（ステップ72）、３℃を下回っ
た場合にはじめてステップ74へ進み、ここでタイマをス
タートさせてFLAG2に“1"をセットし、その後、ステッ
プ76以降において、エバポレータにかかる熱負荷が変化
するためにエバポレータの冷却変化特性が変わるような
場合の処理を行なう。

まず、ステップ76においては、エバポレータ８の熱負
荷が変化する場合に後述する補正項の設定処理を行な
う。その具体的な処理例は第４図（ａ）に示されるよう
なもので、第４図（ａ）においては、ステップ85で、送
風能力設定器38を操作して送風能力がマニュアルモード
で制御されているか否かを判定し、また、ステップ86に
おいては、マニュアルモード時に送風機に印加する電圧
B_LAとこのマニュアルモードに切り換える直前のオート
モード時における送風機の印加電圧B_LAとを比較して、
マニュアルモード時の送風能力がオートモード時の送風
能力より小さいか否かを判定する。

即ち、これらのステップの判定においては、エバポレ
ータ８にかかる熱負荷が小さくなってエバポレータ８の
冷却変化速度が速くなるか否かを実質的に判定している
もので、冷却変化速度に変化がない場合（送風能力がオ
ート制御、または送風能力がマニュアルで制御されてい
ても送風能力をオート制御に比べて小さく設定しなかっ
た場合）にはステップ87〜89へ進み、後の処理に用いる
補正項α，β，γを共に０にセットし、また、冷却変化
速度が速くなった場合（マニュアルにして送風能力をオ
ート制御に比べて小さく設定した場合）には、ステップ
90〜92へ進み、補正項αを＋３、βを−３、γを＋２に
それぞれセットする。

ここで、αは、第３図のステップ78に示されるよう
に、急速冷房を解除する判定に用いる総合信号Ｔの判定
値に付加された補正項であり、βはステップ80に示され
るように、急速冷房を解除する判定に用いる前記タイマ
の判定時間に付加された補正項であり、γはエバポレー
タ８の目標冷却温度Te′の設定値に付加される補正項で
ある。

ここで、上記急速冷房の解除判定値として総合信号Ｔ
を用いるのは、急速冷房により車室内がだんだん冷えて
くると、冷房負荷が小さくなってＴの値が小さくなるの
で、このＴがある所定値より下回れば車室内の冷房が充
分に行なえたことを判断できるためである。

しかして、ステップ78において、Ｔが所定の判定値
（例えば4.5＋α）より小さいと判定されれば、冷房制
御をステップ64を介して通常冷房制御に戻し、それまで
は急速冷房処理を維持させる。

また、ステップ80において、タイマが所定の判定値
（例えば10＋βmin）を経過したと判定された場合に
は、冷房制御を通常冷房制御に戻し、それまでは急速冷
房処理を維持させるようになっている。

そして、Ｔが所定の判定値以上であり、タイマがスタ
ートしてからまだ所定の判定時間内であればステップ82
へ進み、エバポレータ８の目標温度Te′を例えば−10＋
γ（℃）に設定してステップ58によるコンプレッサ10の
容量制御を行なう。

したがって、冷却変化速度を変えるような要因が存在
しない場合、即ち、この実施例においては送風能力がAU
TOモードの能力から変化しない場合には、Teが３℃より
小さくなった時点でＴの判定値が4.5に、タイマの判定
値が10（min）に設定されるが、エバポレータの目標冷
却温度Te′はTeが３℃より小さくなっても変化せず（−
10℃）、コンプレッサ10はTeがTe′の値になるよう吐出
容量を大きくした状態で稼動し続ける。このため、急速
冷却がこれらの判定値によって解除されるまで（第５図
においてはタイマによる解除のみを示す。）、エバポレ
ータ８は第５図の特性に示すように冷却される。

これに対して、冷却変化速度を速めるような要因が存
在する場合、即ちこの実施例においてマニュアルにて送
風能力を小さくした場合には、第５図に示すように、
３℃に至るまではTe′が−10℃に設定され、３℃より小
さくなった時点でＴの判定値を7.5に、タイマの判定値
を７（min）に、エバポレータの目標冷却温度Te′を−
８℃に設定する（第５図波線参照）。このため、３℃に
至るまではエバポレータにかかる熱負荷が小さいので急
速に低下するが、３℃を下回ると、Ｔの判定値が高くな
ると共にタイマの判定値が短くなるので急速冷房をより
早い時期に解除でき（第５図においてはタイマによる解
除のみを示す。）、エバポレータが冷却しきって凍結す
るのを防ぐ。これと同時に、急速冷房のTe′が多少高め
に補正され、エバポレータの冷却度合が幾分小さくなっ
て早期に凍結するのを防ぐ。

急速冷房時のエバポレータの冷却変化特性に変化を与
える要因としては、前記送風能力のマニュアル制御への
切換の他に、日射量の変化も考えられる。この場合のス
テップ76の処理例としては第４図（ｂ）のようなものが
考えられ、ステップ93において、日射量Q_SUNが所定値Ｋ
より大きいか否かを判定し、Q_SUNがＫより小さい場合に
は、急速冷房の解除判定値や目標冷却温度Te′の補正を
行なわずにおく（ステップ94〜96）。そして、Q_SUN＞Ｋ
である場合には、タイマの判定値を10（min）増やして2
0（min）にし（ステップ97）、また、エバポレータの目
標冷却温度Te′を５℃小さくして−15℃とし（ステップ
98）、急速冷房時間を延ばすと共にエバポレータの冷却
度合を高め、もってエバポレータの冷却変化速度を遅く
する要因が生じた場合でも車室内が冷房不足になるのを
防いでいる。

（発明の効果）以上述べたように、この発明によれば、急速冷房時に
おけるエバポレータの冷却度合の目標値や急速冷房を解
除する判定値をエバポレータにかかる熱負荷に応じて変
更するようにしたので、エバポレータの冷却変化特性が
変化してもそれに見合った急速冷房が実現でき、エバポ
レータの凍結を防ぐ一方、冷房不足を防いだ最適な急速
冷房が行なえるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を表わす機能ブロック図、第２図はこ
の発明における自動車用空調装置を示す概略構成図、第
３図は同上において用いられるマイクロコンピュータに
よる冷房処理例を示すフローチャート、第４図（ａ），
（ｂ）は同上のフローチャートにおけるエバポレータの
熱負荷変化時の処理ルーチン例を示すフローチャート、
第５図はエバポレータ温度Teと目標温度Te′の特性を表
わす線図であある。８……エバポレータ、10……コンプレッサ、11……凝縮
器、13……膨張弁、100……急速冷房要請判定手段、200
……解除要請判定手段、300……目標値選択手段、400…
…容量制御手段、500……冷却特性変化判定手段、600…
…補正手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エバポレータ、コンプレッサ、凝縮器、膨
張弁を少なくとも有する冷房サイクルと、車室内の急速冷房の要請の有無を判定する急速冷房要請
判定手段と、急速冷房の解除要請の有無を判定する解除要請判定手段
と、前記急速冷房要請判定手段により急速冷房の要請がない
と判定された場合には前記エバポレータの冷却度合の目
標値を第１の設定値とし、前記急速冷房要請判定手段に
より急速冷房の要請があると判定された場合には前記目
標値を前記第１の設定値の場合よりもエバポレータの冷
却度合が増大する第２の設定値とし、前記解除要請判定
手段により解除要請があると判定された場合には前記目
標値を前記第２の目標値から第１の目標値に戻す目標値
選択手段と、この目標値選択手段で選択された目標値に前記エバポレ
ータの冷却度合が近づくよう前記コンプレッサの吐出容
量を制御する容量制御手段とを具備する自動車用空調装
置において、急速冷房時における前記エバポレータの冷却変化特性に
変化を与える条件の有無を判定する冷却特性変化判定手
段と、この冷却特性変化判定手段により、前記エバポレータの
冷却変化特性に変化を与える条件があると判定され、そ
の条件が前記エバポレータの負荷を減少させる場合に
は、前記第２の目標及び前記解除要請判定手段の判定基
準値を、急速冷房を緩和する方向に補正すると共に、そ
の条件が前記エバポレータの負荷を増加させる場合に
は、前記第２の目標及び前記解除要請判定手段の判定基
準値を、急速冷房を強調する方向に補正する補正手段と
を具備することを特徴とする自動車用空調装置の急速冷
房処理装置。