JP2844274B2 - 自動車用空調装置の冷房制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車用空調装置の
冷房時における制御装置、特に車室内の急速冷房に関す
る制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車室内の急速冷房を自動的に行なう制御
装置としては、例えば特公平１─５６９２２号公報に示
されるものが従来において公知である。

【０００３】これは、車室内の急速冷房（クールダウ
ン）の要否を判定し、要のときにエバポレータの目標温
度を冷却状態が高められる所定値に変更してコンプレッ
サの能力を高め、この状態を所定時間が経過するまで持
続させ、しかる後に、エバポレータの目標値を冷却状態
が低められる所定値に向けて徐々に変更していくもので
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、クール
ダウン時のエバポレータの目標値は、通常においてエバ
ポレータの凍結温度よりも低く設定されるので、エバポ
レータの一部が凍結してしまう危険性は大きい。特に、
エバポレータの冷却状態を検出するために、該エバポレ
ータの吹出部分後方に空気感熱方式の温度センサ（以
下、空気感熱センサという）を設置する場合には、エバ
ポレータの一部分が凍結してその部分の空気の流れが遮
られると、エバポレータ自体の冷却能力が低下し、空気
感熱センサで検出された温度は実際のエバポレータの冷
却状態に相当する温度より高くなり、以後正確な冷房制
御ができなくなる欠点がある。

【０００５】また、上述のように、空気感熱センサで検
出された温度が高くなってくると、急速冷房が所定時間
実行された後でもエバポレータの冷却能力が不足してい
ると誤認されてしまい、コンプレッサの吐出容量が低下
しなくなり、これによりエバポレータの凍結が更に促進
されてついには完全に凍結して風がでなくなり、最悪の
場合にはコンプレッサが焼きついてしまう虞れがあっ
た。

【０００６】そこで、この発明においては、急速冷房時
において、万が一エバポレータが凍結した場合において
も正常制御に復帰できるようにし、上記不都合を解消す
ることができる自動車用空調装置の冷房制御装置を提供
することを課題としている。

【０００７】

【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、図１に示されるように、可変容量コ
ンプレッサを用いてエバポレータへの冷媒流量を制御す
る自動車用空調装置にあって、車室内の急速冷房を開始
または解除する切換タイミングを判定する切換タイミン
グ判定手段１００と、前記切換タイミング判定手段１０
０により急速冷房を開始するタイミングであると判定さ
れた場合に前記コンプレッサの吐出容量を最大に維持す
るコンプレッサ容量制御手段２００と、前記エバポレー
タ後方の空気温度を検出する空気感熱センサ４６と、前
記空気感熱センサで検出された温度の最低到達温度を記
録する最低到達温度記録手段３００と、前記コンプレッ
サが最大吐出状態で可動しているか否かを判定する吐出
状態判定手段４００と、前記切換タイミング判定手段１
００により急速冷房を解除するタイミングであると判定
された後に、前記最低到達温度が所定値以下であり、前
記吐出状態判定手段により前記コンプレッサが最大吐出
状態で稼動していると判定された場合は、前記エバポレ
ータが凍結していると判定する凍結判定手段５００と、
前記凍結判定手段５００による凍結判定時に前記エバポ
レータの凍結状態を解除する凍結解除手段６００とを具
備することにある。

【０００８】

【作用】したがって、車室内の急速冷房中は、コンプレ
ッサが最大吐出容量で稼動し、エバポレータの冷却状態
が徐々に高められて空気感熱センサ４６の検出値が低く
なり、最低到達温度記録手段３００によって記録させる
最低到達温度が更新されていく。エバポレータの冷却状
態がさらに高められて最低到達温度が所定温度以下まで
さがってくると、エバポレータの凍結の危険があり、仮
に凍結した場合を考えると、前述の如く空気感熱センサ
の検出温度が高くなってくるので最低到達温度は更新さ
れなくなるが、コンプレッサの吐出容量は急速冷房を解
除するタイミングが経過した後でも最大に維持される。
このため、エバポレータの凍結時には凍結判定手段５０
０によってエバポレータの凍結が判定され、解除手段６
００により凍結状態が解除される。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。

【００１０】図２において、車両用空調装置は、空調ダ
クト１の最上流側にインテーク切換装置２が設けられ、
このインテーク切換装置２は、内気入口３と外気入口４
とが分かれた部分に内外気切換ドア５が配置され、この
内外気切換ドア５をアクチュエータ６により操作して空
調ダクト１内に導入する空気を内気と外気とに選択し、
所望の吸入モードが得られるようになっている。

【００１１】送風機７は、空調ダクト１内に空気を吸込
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。ま
た、ヒータコア９の前方には、エアミクスドア１０が設
けられており、このエアミクスドア１０の開度をアクチ
ュエータ１１により調節することで、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、吹出空気が温度制御されるよう
になっている。

【００１２】そして、前記空調ダクト１の下流側は、デ
フロスト吹出口１２、ベント吹出口１３及び足元吹出口
１４に分かれて車室１５に開口し、その分かれた部分に
モードドア１６ａ，１６ｂ，１６ｃが設けられ、このモ
ードドア１６ａ，１６ｂ，１６ｃをアクチュエータ１７
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。

【００１３】前記エバポレータ８は、コンプレッサ１
８、コンデンサ１９、リキッドタンク２０及びエクスパ
ンションバルブ２１と共に冷房サイクルを構成してい
る。

【００１４】コンプレッサ１８は、電磁クラッチ２３を
介してエンジン２２に連結された例えば図３に示すよう
にワブルプレート式のものであり、その駆動軸２４がコ
ンプレッサ本体２５に挿入され、この駆動軸２４にワブ
ルプレート２６がヒンジボール２７を介して結合されて
いる。このワブルプレート２６は、コンプレッサ本体２
５内に形成されたクランク室２８にヒンジボール２７を
支点として揺動自在に支持されており、該ワブルプレー
ト２６に連結されたピストン２９が、揺動角に応じたス
トロークでシリンダボア３０内を往復動するようになっ
ている。また、コンプレッサ１８には、圧力制御弁３１
がクランク室２８に望むように設けられ、この圧力制御
弁３１は、クランク室２８と吸入側へ通じる吸入室３２
との連通状態を調節する弁体３３と、吸入室３２内の圧
力に応じて前記弁体３３を動かす圧力応動部材３４と、
前記弁体３３を電磁コイル３５への通電量（I_SOL ）に
応じて動かすソレノイド３６とを有し、電磁コイル３５
への通電量（ I_SOL ）を外部からコントロールすること
により、ピストン２９とシリンダボア３０との間からク
ランク室２８内に漏れるブローバイガスの吸入側へ戻る
量を調節するようになっている。

【００１５】しかして、圧力制御弁３１等からコンプレ
ッサ１８の容量を変える容量可変装置３７が構成され、
電磁コイル３５に流れる電流量（ I_SOL）が上昇してソ
レノイド３６の磁力が上昇すると、弁体３３にクランク
室２８と吸入室３２との連通を絞る方向の力が動き、ク
ランク室２８から吸入室３２へ逃げるブローバイガス量
が少なくなる。このため、クランク室２８内の圧力が増
大してピストン２９の背面に作用する力が大きくなるの
で、ワブルプレート２６が揺動角度を小さくする方向に
回動され、ピストン２９のストローク、即ち、コンプレ
ッサの容量が小さくなる。

【００１６】逆に、電磁コイル３５に流れる電流量（ I
_SOL ）が減少してソレノイド３６の磁力が小さくなる
と、クランク室２８と吸入室３２との連通の絞りが緩く
なり、クランク室２８から吸入室３２へ逃げるブローバ
イガスの量が多くなる。このため、クランク室２８内の
圧力が減少してピストン２９の背面に作用する力が小さ
くなるので、ワブルプレート２６が揺動角度を大きくす
る方向に回動され、ピストン２９のストロークが大きく
なってコンプレッサの容量が大きくなる。

【００１７】尚、容量可変装置３７は、上述した吸入側
へ戻すブローバイガスの量を圧力制御弁により調節する
ものばかりでなく、コンプレッサの使用する気筒数を変
えるもの、コンプレッサとエンジン２２とを連結するベ
ルト伝達装置のプーリ比を変えるもの、あるいは、ベー
ン型コンプレッサにあって有効ベーンの枚数を変えるも
の等、実質的に外部信号により容量を変えるものであれ
ばよい。また、ここでは、I _SOL が０Ａの時に吐出容量
が最大となるようになっている。

【００１８】そして、前記アクチュエータ６，１１，１
７、送風機７のモータ、コンプレッサ１８の電磁クラッ
チ２３及び容量可変装置３７は、それぞれ駆動回路４０
ａ〜４０ｆを介してマイクロコンピュータ４１からの出
力信号に基づいて制御される。

【００１９】このマイクロコンピュータ４１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 ）、基準パルスを発生する水晶振動子４２等を有
するそれ自体周知のもので、該マイクロコンピュータ４
１には、車室内の温度を検出する車室内温度センサ４
３、外気温を検出する外気温度センサ４４、日射量を検
出する日射センサ４５、エバポレータ８の後方に設置さ
れて該エバポレータ８から吹き出す空気の温度を検出す
る空気感熱センサ４６等からの出力信号がマルチプレク
サ４７を介して選択され、 A/D変換器４８を介してデジ
タル信号に変換されて入力される。

【００２０】また、マイクロコンピュータ４１には、車
室内の設定温度を調節する温度設定器をはじめ、吹出モ
ードや送風能力、冷房サイクルの稼動の有無、オート制
御モードの有無等を手動で操作する操作パネル４９から
の出力信号が入力される。

【００２１】図４において、前述したマイクロコンピュ
ータ４１による制御動作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説明する。

【００２２】マイクロコンピュータ４１は、スッテプ５
０よりこのプログラムの実行を開始し、ステップ５２に
おいて、イグニッションスイッチ（ＩＧＮ）が投入（Ｏ
ＦＦ→ＯＮ）されたか否かを判定し、投入された時点に
おいてのみステップ５４へ進み、それ以外の時にはステ
ップ５４をバイパスしてステップ５６へ進む。

【００２３】ステップ５４においては、空調機器の基本
制御信号として用いられる総合信号Ｔが、冷房を必要と
する所定の熱負荷状態以上の値（例えば１０以上）であ
るか否かを判定し、Ｔが１０以下である場合には、ステ
ップ５６へ進む。

【００２４】ここで、総合信号Ｔは、外気温度センサ４
４で検出された外気温、車室内温度センサ４３で検出さ
れた車室内温度、日射センサ４５で検出された日射量、
温度設定器で設定された設定温度等に基づいて演算され
る従来より公知のもので、車室内の熱負荷に相当する信
号である。

【００２５】ステップ５６においては、後述するクール
ダウン制御用のフラグが“１”であるか否かを判定す
る。このクールダウン制御用フラグは、“１”であれば
クールダウン（急速冷房）の制御中であることを、
“０”であればクールダウンが解除されていることを示
す。

【００２６】ステップ５４においてＴが１０より大き
く、または、ステップ５６においてクールダウン制御用
フラグが“１”であると判定された場合には、ステップ
５８へ進み、このステップ５８において、クールダウン
制御用フラグが“０”であれば“１”にセットし、クー
ルダウン制御用フラグが既に“１”であればそのセット
状態を維持する。

【００２７】次のステップ６０においては、車室内が冷
房されて熱負荷状態が小さくなり、Ｔが所定値（例えば
３）まで小さくなったか否かを判定し、未だＴが３以上
であると判定された場合には、ステップ６２へ進み、こ
こで空気感熱センサ４６によって検出されたエバポレー
タ後方の空気感熱Ｔ_E が３℃より小さいか否かを判定す
る。

【００２８】Ｔ_E が３℃に下がるまでは、コンプレッサ
１８の容量を最大にして車室内の冷房を促進する（ステ
ップ６４）。具体的には、エバポレータ８後方の目標空
気感熱Ｔ_E ’を非常に低い値に設定し（例えば−１０
℃）、このＴ_E ’に実際の空気感熱Ｔ_E が近づくように
コンプレッサ１８の吐出容量（換言すれば I_SOL ）を所
謂ＰＩ制御する。

【００２９】これに対して、Ｔ_E が３℃まで下がると、
この時点において、第１のタイマ（ＴＭ１）をスタート
させ（ステップ６６）、次のステップ６８において、こ
のタイマがスタートしてから１０分経過したか否かを判
定する。

【００３０】ＴＭ１が１０分以内であればステップ７０
に進み、コンプレッサ１８の容量を強制的に最大とし、
次のステップ７２において、エバポレータ後方の空気感
熱Ｔ_E の最低到達温度Ｔ_ELを逐次更新し、記録する。即
ち、このステップ７２においては、前回このステップで
記録された最低到達温度Ｔ_ELより現在のＴ_E が高けれ
ば、前回のＴ_ELがそのまま保持され、前回のＴ_ELより現
在のＴ_E が低ければ、今回のＴ_E をＴ_ELとする。

【００３１】そして、ステップ７２の後は、他の空調制
御処理を経て、再びステップ５２へもどり、上記コンプ
レッサ１８の容量を最大にしつつＴ_ELの更新記録処理を
１０分経過するまで行う。この状態が１０分経過する
と、ステップ６８から７３へ進み、第２のタイマ（ＴＭ
2)をスタートさせ、次のステップ７５において、クール
ダウン制御用フラグを“０”にセットし、クールダウン
制御を終了する。

【００３２】前記ステップ５６において、クールダウン
制御用フラグが“０”であると判定されると、ステップ
７４へ進み、上記Ｔ_ELが所定温度（例えば５℃）より小
さいか否かを判定し、Ｔ_ELが５℃以上であれば、コンプ
レッサ１８を通常制御する（ステップ７６）。この通常
制御とは、エバポレータ後方の目標空気感熱Ｔ_E ’を例
えば総合信号Ｔで決定される車室内の熱負荷に応じた値
に設定し、このＴ_E ’に実際の空気感熱Ｔ_E が近づくよ
うにコンプレッサ１８の吐出容量（換言すればI_SOL）を
所謂ＰＩ制御することをいう。

【００３３】また、ステップ７４において、Ｔ_ELが５℃
より小さい場合には、前記第２のタイマ（ＴＭ２）が所
定時間（α）経過したか否かを判定し（ステップ７
８）、ＴＭ２≦αであれば、ステップ７６へ進み、ＴＭ
２＞αであれば、ステップ８０へ進む。

【００３４】ステップ８０においては、コンプレッサ１
８の外部制御信号 I_SOL が零であり、吐出容量が最大で
あるか否かを判定しており、前記ステップ７４と併せて
エバポレータ８の凍結の有無を判定する手段が構成され
ている。

【００３５】このように、ステップ７４と８０において
凍結の有無を判定できるのは、Ｔ_ELが５℃より小さく、
クールダウン制御が終了しているにもかかわらずコンプ
レッサ１８の吐出容量が最大である場合にはエバポレー
タ８が凍結し、また、Ｔ_ELが５℃より小さくなっていて
も、コンプレッサ１８の吐出容量が最大でなければ、エ
バポレータ８が凍結する前に通常制御に移行することが
本出願人によって検証されているからである。

【００３６】このため、ステップ８０において I_SOL が
零であると判定された場合には、ステップ８２におい
て、第３のタイマ（ＴＭ３）をスタートさせ、ステップ
８４において、ＴＭ３が所定時間（β）を経過したか否
かを判定する。ここでβは、実験的に設定されたエバポ
レータ８の凍結状態を十分に解除できる値である。そし
て、ＴＭ３がβを経過するまでは、コンプレッサ１８を
停止し（ステップ８６）、経過した後にコンプレッサ１
８を通常制御で稼動するようになっている（ステップ７
６）。

【００３７】尚、クールダウン制御中においても、車室
内の熱負荷が小さくなり、総合信号Ｔが所定値より小さ
くなった場合には、クールダウン制御を持続させる必要
がなく、ステップ６０からステップ８８へ進み、クール
ダウン制御用フラグを“０”にセットする。

【００３８】したがって、クールダウン時の空調制御の
経時的変化を図５に沿って説明すると、熱負荷が非常に
高いエンジン２２の始動初期においては、ステップ６４
において、コンプレッサ１８の吐出容量が最大となり、
車室内が急速に冷却されていき、当所高かったＴ_E が３
℃に低下した時点で第１のタイマがスタートし、ステッ
プ６８，７０において、１０分間コンプレッサ１８の吐
出容量が最大に維持される。

【００３９】そして、１０分が経過すると、クールダウ
ン制御が解除され、ステップ７６の通常制御に移行しよ
うとする。この際、ステップ７４，８０においては、エ
バポレータ８の凍結の有無が判断され、凍結していなけ
ればそのまま通常制御に移行するし、凍結していれば、
所定時間（β）の間コンプレッサ１８が停止され、凍結
状態が取り除かれた後に通常制御へ移行する。

【００４０】

【発明の効果】以上のべたようにこの発明によれば、車
室内の急速冷房処理の過程でエバポレータが万が一凍結
しても、急速冷房処理の後に凍結状態が解消されるの
で、正常制御に復帰させることができる。

【００４１】このため、急速冷房後においてもエバポレ
ータの冷却状態を空気感熱センサで正確に検出でき、正
確な冷房制御が実現できると共に、エバポレータの凍結
によるコンプレッサの焼きつきも防止できる。

【００４２】さらには、エバポレータが凍結しても正常
制御に復帰することから、急速冷房時の目標冷房状態を
制御可能な限界近くまで高めることができ、制御能力を
高めることもできるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る自動車用空調装置の冷房制御装
置を表す機能ブロック図である。

【図２】自動車用空調装置の実施例を示す概略構成図で
ある。

【図３】図２で用いられる可変容量コンプレッサを示す
断面図である。

【図４】図２のマイクロコンピュータによる冷房制御の
作動例を示すフローチャートである。

【図５】図４のフローチャートに基づく冷房制御を説明
する線図である。

【符号の説明】

８ エバポレータ １８ コンプレッサ ４６ 空気感熱センサ １００ 切替タイミング判定手段 ２００ コンプレッサ容量制御手段 ３００ 最低到達温度記録手段 ４００ 吐出状態判定手段 ５００ 凍結判定手段 ６００ 凍結解除手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変容量コンプレッサを用いてエバポレ
   ータへの冷媒流量を制御する自動車用空調装置にあっ
   て、 車室内の急速冷房を開始または解除する切換タイミング
   を判定する切換タイミング判定手段と、 前記切換タイミング判定手段により急速冷房を開始する
   タイミングであると判定された場合に、前記コンプレッ
   サの吐出容量を最大に維持するコンプレッサ容量制御手
   段と、 前記エバポレータ後方の空気温度を検出する空気感熱セ
   ンサと、 前記空気感熱センサで検出された温度の最低到達温度を
   記録する最低到達温度記録手段と、 前記コンプレッサが最大吐出状態で可動しているか否か
   を判定する吐出状態判定手段と、 前記切換タイミング判定手段により急速冷房を解除する
   タイミングであると判定された後に、前記最低到達温度
   が所定値以下であり、前記吐出状態判定手段により前記
   コンプレッサが最大吐出状態で稼動していると判定され
   た場合は、前記エバポレータが凍結していると判定する
   凍結判定手段と、 前記凍結判定手段による凍結判定時に前記エバポレータ
   の凍結状態を解除する解除手段と、 を具備することを特徴とする自動車用空調装置の冷房制
   御装置。