JP4134687B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車室内前席側の領域を空調する前席側蒸発器を有する前席側空調ユニットと、車室内後席側の領域を空調する後席側蒸発器を有する後席側空調ユニットとを備える車両用空調装置において、特に、可変容量型圧縮機や電動圧縮機のように吐出冷媒流量を外部からの制御信号により制御可能な構成になっている圧縮機の作動制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置においては圧縮機として可変容量型圧縮機を装備して蒸発器温度を制御するタイプのものが知られている。この従来装置では、温度センサにより検出される実際の蒸発器吹出温度Ｔｅと目標蒸発器温度ＴＥＯとの偏差を算出し、この偏差に基づいて圧縮機の容量制御電流を算出し、この容量制御電流を圧縮機の容量可変装置に出力して、圧縮機の吐出容量を可変制御している。これにより、圧縮機の吐出冷媒流量を増減してサイクル低圧圧力（冷媒蒸発圧力）を制御し、蒸発器吹出温度Ｔｅが目標蒸発器温度ＴＥＯ付近に維持されるようにしている。
【０００３】
ところで、上記の従来技術は、車室内空調用のユニットとして車室内前席側のみに空調ユニットを配置するシングルエアコンに関するものであって、冷凍サイクルに蒸発器を１つのみ設けるものであるので、上記した容量制御により特に問題は生じない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、車室内空調用のユニットとして車室内の前席側と後席側の両方に空調ユニットを配置するデュアルエアコンタイプの冷凍サイクルでは、前席側空調ユニットの蒸発器と後席側空調ユニットの蒸発器を並列に設けるとともに、圧縮機と凝縮器は共通使用しているので、１つの可変容量型圧縮機により吐出された冷媒を前席側蒸発器と後席側蒸発器とに並列に循環することになる。
【０００５】
ところで、デュアルエアコンタイプの冷凍サイクルでは、通常、前席側空調ユニットが主たる空調ユニットであると位置づけられる。そこで、本発明者らは、デュアルエアコンタイプの冷凍サイクルにおいて、先ず、前席側蒸発器の実際の蒸発器吹出温度Ｔｅｆと目標蒸発器温度ＴＥＯとの偏差に基づいて、可変容量型圧縮機の容量制御を行うものを試作検討してみた。
【０００６】
その結果、前席側蒸発器と後席側蒸発器に対する冷媒流量の分配バランスが悪化して、後席側蒸発器への冷媒流量不足が発生し、後席側領域への吹出温度が前席側領域に比較して大幅に上昇し、後席側乗員の空調フィーリングを悪化させる問題が生じることが分かった。
【０００７】
この問題点をより具体的に説明すると、車両用空調装置においては、春秋の中間期のように外気温が低下して、夏期よりも冷房熱負荷が低下するとともに、冬期に比べて車両窓ガラスの防曇性の必要性が低下する季節においては、目標蒸発器温度ＴＥＯを夏期よりも高めの温度（例えば、１１℃程度）に切り替えることにより圧縮機の吐出容量を低減し、これにより、圧縮機駆動動力を低減する省動力制御（エコノミー制御）が採用されている。
【０００８】
この省動力制御時には圧縮機の吐出容量が低減され、それにより、サイクル内循環冷媒流量が減少するのであるが、その際、ワンボックスタイプのＲＶ車のように、車室内空間の後席側領域が前席側領域に比べて大きい車両では、通常、後席側冷房熱負荷の方が前席側冷房熱負荷よりも大きくなる。しかるに、冷房能力的には、常時使用される前席側蒸発器の能力が後席側蒸発器より大きくなるように設計されるので、前席側蒸発器容積が後席側蒸発器容積よりも大であり、また、前席側膨張弁の圧損が後席側蒸発器容量の圧損より小となる。
【０００９】
この結果、省動力制御時に後席側蒸発器への循環冷媒流量が極端に減少して、後席側領域への吹出温度が前席側領域に比較して、例えば８℃程度も大幅に上昇し、後席側領域の冷房不足を生じる場合がある。
【００１０】
なお、本発明者らの検討によると、圧縮機として可変容量型圧縮機の代わりに、回転数制御により吐出冷媒流量を制御可能な電動圧縮機を使用するデュアルエアコンタイプの車両用空調装置においても、冷媒小流量時に後席側吹出温度が前席側吹出温度に比較して大幅に上昇するという問題が同様に生じることを確認している。
【００１１】
本発明は上記点に鑑みて、車室内前席側を空調する前席側空調ユニットおよび車室内後席側を空調する後席側空調ユニットを備えるとともに、前席側空調ユニットの蒸発器と後席側空調ユニットの蒸発器とを並列接続するデュアルエアコンタイプの車両用空調装置において、冷媒小流量時に後席側領域への吹出温度が前席側領域に比較して大幅に上昇することを防止することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、前席側蒸発器（９）と後席側蒸発器（２７）を冷凍サイクル（１０）において並列接続し、１つの圧縮機（１１）により前席側蒸発器（９）と後席側蒸発器（２７）に冷媒を循環するようになっており、圧縮機（１１）は、その吐出冷媒流量を外部からの制御信号により制御可能な構成になっており、更に、前席側蒸発器温度検出手段（４１ａ）および後席側蒸発器温度検出手段（４１ｂ）の検出信号が入力され、圧縮機（１１）の吐出冷媒流量を制御する制御手段（４０）を有し、
前席側蒸発器（９）の温度と後席側蒸発器（２７）の温度のうち、高い方の蒸発器温度のみと目標蒸発器温度とに基づいて、圧縮機（１１）の吐出冷媒流量を制御することを特徴とする。
【００１３】
これによると、後席側蒸発器（２７）の温度が前席側蒸発器（９）の温度より高くなったときは、後席側蒸発器（２７）の温度が目標蒸発器温度となるように、圧縮機（１１）の吐出冷媒流量を制御することができる。従って、冷媒小流量時に後席側領域への吹出温度が前席側領域への吹出温度より上昇しようとしても、圧縮機（１１）の吐出冷媒流量を増加させて、後席側領域への吹出温度の上昇を抑えることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、前席側蒸発器（９）と後席側蒸発器（２７）を冷凍サイクル（１０）において並列接続し、１つの圧縮機（１１）により前席側蒸発器（９）と後席側蒸発器（２７）に冷媒を循環するようになっており、圧縮機（１１）は、その吐出冷媒流量を外部からの制御信号により制御可能な構成になっており、更に、前席側蒸発器温度検出手段（４１ａ）および後席側蒸発器温度検出手段（４１ｂ）の検出信号が入力され、圧縮機（１１）の吐出冷媒流量を制御する制御手段（４０）を有し、
冷房熱負荷の高い運転域であるときは、前席側蒸発器（９）の温度のみに基づいて圧縮機（１１）の吐出冷媒流量を制御し、冷房熱負荷の低い運転域であるときは、前席側蒸発器（９）の温度と後席側蒸発器（２７）の温度のうち、高い方の蒸発器温度のみと目標蒸発器温度とに基づいて、圧縮機（１１）の吐出冷媒流量を制御することを特徴とする。
【００１５】
これによっても、冷房熱負荷の低い運転域（冷媒小流量時）において後席側領域への吹出温度が上昇しようとしても、圧縮機（１１）の吐出冷媒流量を増加させて、後席側領域への吹出温度の上昇を抑えることができる。
【００１６】
そして、冷房熱負荷の高い運転域（冷媒大流量時）には後席側領域への吹出温度の上昇が起こりにくいので、前席側蒸発器（９）の温度のみに基づいて圧縮機（１１）の吐出冷媒流量を制御しても支障ない。むしろ、前席側蒸発器（９）の温度のみに基づいて圧縮機（１１）の吐出冷媒流量を制御することにより、後席側蒸発器（２７）の温度上昇による圧縮機（１１）の駆動動力の増加を防止できる。
【００１７】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２において、前席側蒸発器（９）の温度と後席側蒸発器（２７）の温度のうち、低い方の蒸発器温度が所定のフロスト判定温度まで低下すると、圧縮機（１１）を吐出冷媒流量が略０となる状態に制御することを特徴とする。
【００１８】
これにより、前席側蒸発器（９）の温度と後席側蒸発器（２７）のうち、温度が低い方の蒸発器におけるフロスト進行を確実に防止できる。
【００１９】
請求項４に記載の発明のように、圧縮機（１１）は、具体的には、吐出容量を変更可能な可変容量型圧縮機で構成でき、可変容量型圧縮機の吐出容量を変更することにより吐出冷媒流量を変更できる。
【００２０】
請求項５に記載の発明のように、圧縮機（１１）として、モータにより駆動される電動圧縮機を用いてもよく、モータの回転数制御により吐出冷媒流量を変更することができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明のように、目標蒸発器温度は、少なくとも、前席側空調ユニット（１）から車室内へ吹き出す空気の目標吹出温度と外気温に基づいて決なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は第１実施形態の全体構成の概要を示すもので、車両用空調装置は室内空調ユニットとして、前席側空調ユニット１と後席側空調ユニット２６を備えている。前席側空調ユニット１は、車室内最前部の計器盤（図示せず）の内側部に配設されて、車室内前席側の領域を空調するものである。
【００２３】
前席側空調ユニット１はケース２を有し、このケース２内に車室内前席側へ向かって空気が送風される空気通路を構成する。このケース２の空気通路の最上流部に内気導入口３および外気導入口４を有する内外気切替箱５を配置している。この内外気切替箱５内に、内外気切替手段としての内外気切替ドア６を回動自在に配置している。
【００２４】
この内外気切替ドア６はサーボモータ７によって駆動されるもので、内気導入口３より内気（車室内空気）を導入する内気導入モードと外気導入口４より外気（車室外空気）を導入する外気導入モードとを切り替える。
【００２５】
内外気切替箱５の下流側には車室内に向かう空気流を発生させる電動式の前席側送風機８を配置している。この送風機８は、遠心式の送風ファン８ａをモータ８ｂにより駆動するようになっている。送風機８の下流側にはケース２内を流れる空気を冷却する前席側蒸発器９を配置している。この蒸発器９は、送風機８の送風空気を冷却する冷房用熱交換器で、冷凍サイクル１０を構成する要素の一つである。
【００２６】
なお、冷凍サイクル１０は、圧縮機１１の吐出側から、凝縮器１２、受液器１３および前席側減圧手段をなす膨張弁１４を介して前席側蒸発器９に冷媒が循環するように形成された周知のものである。また、受液器１３の出口側と圧縮機１１の吸入側との間に、前席側膨張弁１４および前席側蒸発器９と並列に、後席側減圧手段をなす膨張弁２８および後席側蒸発器２７が設けられ、前席側蒸発器９と後席側蒸発器２７に冷媒が並列に循環するようになっている。
【００２７】
圧縮機１１は、電磁クラッチ１１ａ、ベルト等を介して車両エンジン（図示せず）の回転動力が伝達されることにより回転駆動される。また、この圧縮機１１は、本例では外部からの制御信号により吐出容量を連続的に可変する外部可変容量型圧縮機を用いている。
【００２８】
この外部可変容量型圧縮機１１は公知のものであり、例えば、斜板型圧縮機において吐出圧と吸入圧を利用して斜板室の圧力を制御する電磁式圧力制御装置を持つ容量可変装置１１ｂを備えている。この容量可変装置１１ｂにて斜板室の圧力を制御することにより斜板の傾斜角度を可変してピストンのストローク、すなわち圧縮機吐出容量を略０％〜１００％の範囲で連続的に変化させることができる。
【００２９】
この容量可変装置１１ｂの電磁式圧力制御装置は、圧縮機１１の吐出圧と吸入圧を利用して制御圧力（斜板室圧力）を変化させるものであり、図２に示す制御電流Ｉｎにより電磁力が調節される電磁機構、およびこの電磁機構の電磁力と吸入圧との釣り合いによって変位する弁体を有し、この弁体により圧縮機１の吐出圧を斜板室内に導く通路の圧損を調節して、制御圧力を変化させるようになっている。
【００３０】
容量可変装置１１ｂの電磁式圧力制御装置への通電は後述の図３の空調制御装置４０の出力により制御され、例えば、容量可変装置１１ｂの制御電流Ｉｎを増大させると、圧縮機吐出容量が増大方向に変化するようになっている。つまり、容量可変装置１１ｂの制御電流Ｉｎは、直接的には冷凍サイクルの低圧圧力（吸入圧）Ｐｓの目標圧力を決めるものであり、制御電流Ｉｎの増加に反比例して低圧圧力Ｐｓの目標圧力が図２のように低下するので、制御電流Ｉｎの増加により圧縮機吐出容量が増大方向に変化する。
【００３１】
従って、制御電流Ｉｎの増減により圧縮機１１の吐出容量、ひいては吐出冷媒流量が増減して実際の低圧圧力Ｐｓを上下させて、前席側蒸発器９の温度（蒸発器吹出温度）が所定の目標温度（低圧圧力Ｐｓの目標圧力に対応した温度）となるように前席側蒸発器９の冷却能力を制御できる。ここで、制御電流Ｉｎは具体的にはデューティ制御により可変するが、制御電流Ｉｎの値をデューティ制御によらず直接連続的に増減してもよい。
【００３２】
冷凍サイクル１０においては、圧縮機１１により冷媒が高温高圧に圧縮され、この圧縮機１１から吐出された高圧ガス冷媒は凝縮器（放熱器）１２に導入され、この凝縮器１２にてガス冷媒は図示しない冷却ファンにより送風される外気と熱交換して放熱し凝縮する。凝縮器１２を通過した冷媒を受液器１３にて液相冷媒と気相冷媒とに分離するとともに、液相冷媒を受液器１３内に貯留する。
【００３３】
受液器１３からの高圧液冷媒を前席側温度式膨張弁１４にて低圧の気液２相状態に減圧し、この減圧後の低圧冷媒を上記の前席側蒸発器９において空調空気から吸熱して蒸発させるようになっている。
【００３４】
前席側温度式膨張弁１４は周知のごとく前席側蒸発器９出口の冷媒過熱度が所定値に維持されるように弁開度を自動調節するものである。そのため、温度式膨張弁１４は、前席側蒸発器９出口の冷媒温度を感知する感温部と、この感温部の感知した冷媒温度に対応した圧力が加えられる第１圧力室と、蒸発器９の冷媒圧力（サイクル低圧）が加えられる第２圧力室と、この第１、第２圧力室を仕切るダイヤフラムとを備え、第１、第２圧力室の圧力差とばね力とに応じてダイヤフラムおよび弁体が変位して冷媒流量を調節するようになっている。
【００３５】
前席側蒸発器９において蒸発した後のガス冷媒は再度、圧縮機１１に吸入され、圧縮される。なお、冷凍サイクル１０のうち、圧縮機１１、凝縮器１２、受液器１３等の機器は、車両エンジンルーム（図示せず）内に配置されている。
【００３６】
後席側蒸発器２７の冷媒入口部に設けられる後席側温度式膨張弁２８も前席側温度式膨張弁１４と同様の構成であり、後席側蒸発器２７出口の冷媒過熱度が所定値に維持されるように弁開度を自動調節するものである。受液器１３からの高圧液冷媒は後席側温度式膨張弁２８にて低圧の気液２相状態に減圧されて後席側蒸発器２７に流入する。
【００３７】
一方、前席側空調ユニット１において、前席側蒸発器９の下流側にはケース２内を流れる空気を加熱する前席側ヒータコア１５を配置している。このヒータコア１５は車両エンジンの温水（エンジン冷却水）を熱源として、蒸発器９通過後の空気（冷風）を加熱する暖房用熱交換器であり、その側方にはヒータコア１５をバイパスして空気が流れるバイパス通路１６が形成してある。
【００３８】
蒸発器９とヒータコア１５との間にエアミックスドア１７を回転自在に配置してある。このエアミックスドア１７はサーボモータ１８により駆動されて、その回転位置（開度）が連続的に調節可能になっている。エアミックスドア１７の開度によりヒータコア１５を通る空気量（温風量）と、バイパス通路１６を通過してヒータコア１５をバイパスする空気量（冷風量）とを調節し、これにより、車室内前席側に吹き出す空気の温度を調節するようになっている。
【００３９】
ケース２の空気通路の最下流部には、車両の前面窓ガラスＷに向けて空調風を吹き出すためのデフロスタ吹出口１９、前席乗員の顔部に向けて空調風を吹き出すための前席側フェイス吹出口２０、および前席乗員の足元部に向けて空調風を吹き出すための前席側フット吹出口２１の計３種類の吹出口が設けられている。
【００４０】
これら吹出口１９〜２１の上流部にはデフロスタドア２２、前席側フェイスドア２３および前席側フットドア２４が回転自在に配置されている。これらのドア２２〜２４は、図示しないリンク機構を介して共通のサーボモータ２５によって駆動される。
【００４１】
次に、後席側空調ユニット２６について説明する。この後席側空調ユニット２６は車室内の後席側領域を空調するように車室内の後部側に配置される。後席側空調ユニット２６は空気通路を形成するケース２６ａを有し、このケース２６ａの上流側に内気（車室内空気）を吸入して送風する後席側送風機２９が配置されている。この後席側送風機２９は遠心式送風ファン２９ａをモータ２９ｂにより駆動するようになっている。後席側送風機２９の下流側に前述の後席側蒸発器２７を配置してケース２６ａ内を流れる空気を冷却する。
【００４２】
本例の後席側空調ユニット２６は、空気加熱機能を備えない冷却ユニットとして構成されているので、後席側蒸発器２７の空気通路下流側に後席側フェイス吹出口３０のみを設けて、この吹出口３０に接続される後席側フェイスダクト（図示せず）の吹出口から後席乗員の顔部に向けて空調風を吹き出すようになっている。
【００４３】
なお、後席側空調ユニット２６に空気加熱機能を備える場合は、後席側蒸発器２７の下流側に車両エンジンの温水を熱源として空気を加熱する後席側ヒータコア（図示せず）を配置し、この後席側ヒータコア下流側、すなわち、ケース２６ａの空気通路の最下流部に、後席側フェイス吹出口３０の他に後席乗員の足元部に向けて空調風を吹き出すための後席側フット吹出口を設けて、後席側フェイス吹出口３０と後席側フット吹出口を開閉するようにしてもよい。
【００４４】
次に、図３により本実施形態の電気制御部の概要を説明すると、空調制御装置４０は本発明の制御手段を構成するものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。この空調制御装置４０は、そのＲＯＭ内に空調制御のための制御プログラムを記憶しており、その制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。空調制御装置４０の入力側にはセンサ群４１からのセンサ検出信号、前席側空調パネル４２からの操作信号および後席側空調パネル４３からの操作信号が入力される。
【００４５】
センサ群４１には、前席側蒸発器９の空気吹出部に配置されて前席側蒸発器吹出空気温度Ｔｅｆを検出する前席側蒸発器温度センサ４１ａ、および後席側蒸発器２７の空気吹出部に配置されて後席側蒸発器吹出空気温度Ｔｅｒを検出する後席側蒸発器温度センサ４１ｂが備えられている。この両温度センサ４１ａ、４１ｂにより検出される前後の蒸発器吹出空気温度Ｔｅｆ、Ｔｅｒに応じて圧縮機１１の吐出容量を可変制御し、これにより、前後の両蒸発器９、２７の冷却能力を制御するようになっている。
【００４６】
蒸発器温度センサ４１ａ、４１ｂの他に、外気温Ｔａｍ、内気温Ｔｒ、日射量Ｔｓ、温水温度Ｔｗ等を検出する各種のセンサ４１ｃ〜４１ｆ等が備えられている。なお、内気温センサ４１ｄは車室内の前席側領域に配置され、車室内前席側の内気温Ｔｒを検出する。日射センサ４１ｅも車室内の前席側領域に配置され、車室内前席側の日射量Ｔｓを検出する。
【００４７】
前席側空調パネル４２は、車室内の運転席前方の計器盤（図示せず）付近に配置されるものであって、乗員により操作される以下の操作スイッチ４２ａ〜４２ｅを有する。温度設定スイッチ４２ａは車室内前席側の設定温度の信号を出すものであり、内外気切替スイッチ４２ｂは内外気切替ドア６による内気モードと外気モードをマニュアル設定する信号を出すものである。
【００４８】
吹出モードスイッチ４２ｃは前席側吹出モードとして周知のフェイスモード、バイレベルモード、フットモード、フットデフロスタモード、およびデフロスタモードをマニュアル設定するための信号を出すものである。風量切替スイッチ４２ｄは前席側送風機８のオンオフおよび前席側送風機８の風量切替をマニュアル設定するための信号を出すものであり、エアコンスイッチ４２ｅは電磁クラッチ１１ａの通電のオンオフ信号を出して圧縮機１１の作動を断続するものである。
【００４９】
一方、後席側空調パネル４３は車室内の後席側領域等に配置されるもので、後席側風量切替スイッチ４３ａを備えている。このスイッチ４３ａは後席側送風機２９のオンオフおよび後席側送風機２９の風量切替をマニュアル設定するための信号を出すものである。なお、この後席側の風量切替の操作信号を前席側空調パネル４２からも入力できるようにしてもよい。
【００５０】
空調制御装置４０の出力側には、圧縮機１１の電磁クラッチ１１ａ、容量可変装置１１ｂ、各機器の電気駆動手段をなすサーボモータ７、１８、２５、前席側送風機８のモータ８ｂおよび後席側送風機２９のモータ２９ｂ等が接続され、これらの機器の作動が空調制御装置４０の出力信号により制御される。
【００５１】
次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。最初に、車両用空調置としての作動の概要を説明すると、まず、前席側空調ユニット１および後席側空調ユニット２６をともに作動させるときは、前席側空調パネル４２の風量切替スイッチ４２ｄおよび後席側空調パネル４３の風量切替スイッチ４３ａを投入して、前後両方の送風機８、２９を作動させ、両空調ユニット１、２６に送風する。
【００５２】
そして、前席側空調パネル４２の圧縮機作動スイッチであるエアコンスイッチ４２ｅを投入すると、空調制御装置４０により電磁クラッチ１１ａに通電されて電磁クラッチ１１ａが接続状態となり、圧縮機１１が車両エンジンにより回転駆動される。また、空調制御装置４０により圧縮機１１の容量可変装置１１ｂの制御電流Ｉｎが後述の図４の制御フローチャートにより決定され、圧縮機１１が所定の吐出容量の状態にて作動する。
【００５３】
これにより、冷凍サイクル１０において前後の蒸発器９、２７に冷媒が並列に循環する。そのため、前席側空調ユニット１では送風空気を蒸発器９により冷却、除湿して、車室内の前席側空間へ空調風を吹き出すことができる。同様に、後席側空調ユニット２６においても、送風空気を蒸発器２７により冷却、除湿して、車室内の後席側空間へ空調風を吹き出すことができる。
【００５４】
前後両方の空調ユニット１、２６を上記のように同時運転しているときは、前後の温度式膨張弁１４、２８がそれぞれ前後の蒸発器９、２７の冷房熱負荷に対応した弁開度に調節され、その冷房熱負荷に対応した流量の冷媒が常時、各蒸発器９、２７の流路を通過する。これにより、各蒸発器９、２７の出口冷媒の過熱度を所定値に調節する。
【００５５】
次に、後席側空調ユニット２６を停止して、前席側空調ユニット１のみ単独運転するときは、前席側風量切替スイッチ４２ｄのみを投入し、後席側風量切替スイッチ４３ａをオフ状態とする。これにより、後席側送風機２９が停止し、後席側蒸発器２７に空気が送風されないので、後席側蒸発器２７の出口冷媒がその雰囲気温度に対応する飽和状態となり、過熱度を持たない。
【００５６】
その結果、後席側温度式膨張弁２８が閉弁状態、もしくは閉弁に近い状態となるので、冷凍サイクル１０において後席側蒸発器２７への冷媒の循環が停止され、前席側蒸発器９のみに冷媒が循環する。
【００５７】
次に、圧縮機１１の容量制御を図４により説明すると、図４は空調制御装置４０により実行される制御ルーチンであり、ステップＳ１００にてセンサ群４１の検出信号、空調パネル４２、４３からの操作信号等を読み込む。次に、ステップ１１０にて前席側空調ユニット１から車室内前席側へ吹き出す空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。この目標吹出温度ＴＡＯは空調熱負荷変動にかかわらず、車室内の前席側を設定温度Ｔｓｅｔに維持するために必要な車室内前席側への吹出空気温度であって、ＴＡＯは周知のごとく車室内前席側の温度設定スイッチ４２ａにより設定した設定温度Ｔｓｅｔ、およびセンサ４１ｃ〜４１ｅにより検出される外気温Ｔａｍ、内気温Ｔｒ、日射量Ｔｓに基づいて算出する。
【００５８】
次に、ステップＳ１２０にて前席側蒸発器９および後席側蒸発器２７の目標蒸発器温度ＴＥＯを算出する。この目標蒸発器温度ＴＥＯは前席側蒸発器９および後席側蒸発器２７の吹出空気の目標温度であり、上記ＴＡＯ、外気温Ｔａｍ等に基づいて次の数式１のごとく決定される。
【００５９】
【数１】
ＴＥＯ＝ＭＩＮ｛ｆ１（Ｔａｍ），ｆ２（ＴＡＯ）｝
すなわち、第１目標蒸発器温度ｆ１（Ｔａｍ）および第２目標蒸発器温度ｆ２（ＴＡＯ）のうち、低い方の温度が目標蒸発器温度ＴＥＯとして決定される。
【００６０】
ここで、第１目標蒸発器温度ｆ１（Ｔａｍ）は、図５（ａ）に示すように外気温Ｔａｍに応じて決定される。具体的には、外気温Ｔａｍが所定の第１中間温度Ｔ１（例えば、８℃付近）より上昇すると、第１目標蒸発器温度ｆ１（Ｔａｍ）を最低温度（例えば、３℃）から次第に上昇させ、外気温Ｔａｍが所定の第２中間温度Ｔ２（例えば、１７℃付近）まで上昇すると、第１目標蒸発器温度ｆ１（Ｔａｍ）が最高温度（例えば、１１℃）となる。これにより、中間温度域における圧縮機動力の低減を図ることができる。
【００６１】
なお、外気温Ｔａｍが第１中間温度Ｔ１より低い低外気温時に第１目標蒸発器温度ｆ１（Ｔａｍ）を最低温度（例えば、３℃）にしている理由は、低外気温時における窓ガラス防曇のための蒸発器除湿能力を確保するためである。
【００６２】
また、第２目標蒸発器温度ｆ２（ＴＡＯ）は図５（ｂ）に示すように目標吹出温度ＴＡＯの上昇に応じて上昇するように決定される。具体的には、目標吹出温度ＴＡＯが第１所定温度Ｔ３（例えば、７℃付近）より上昇すると、第２目標蒸発器温度ｆ２（ＴＡＯ）を最低温度（例えば、３℃）から次第に上昇させ、目標吹出温度ＴＡＯが第２所定温度Ｔ４（例えば、２０℃付近）まで上昇すると、第２目標蒸発器温度ｆ２（ＴＡＯ）が最高温度（例えば、１１℃）となる。
【００６３】
なお、所定温度Ｔ３’、ｔ４’はそれぞれ第１、第２所定温度Ｔ３、Ｔ４より所定温度低い温度である。
【００６４】
次に、ステップＳ１３０にて後席側空調ユニット２６が運転中であるか判定する。具体的には、後席側送風機２９が運転中であるか判定する。後席側送風機２９が運転中であるとき、すなわち、前席側および後席側の両空調ユニット１、２６が同時運転しているときはステップＳ１４０に進み、前席側蒸発器吹出温度Ｔｅｆと後席側蒸発器吹出温度Ｔｅｒのいずれが高いか判定する。
【００６５】
後席側蒸発器吹出温度Ｔｅｒが前席側蒸発器吹出温度Ｔｅｆより高いときはステップＳ１５０に進む。逆に、前席側蒸発器吹出温度Ｔｅｆが後席側蒸発器吹出温度Ｔｅｒより高いときはステップＳ１６０に進む。
【００６６】
なお、ステップＳ１４０の判定は、実際には、図５（ｃ）に示すように、ＴｅｒとＴｅｆの差（Ｔｅｒ−Ｔｅｆ）に対してヒステリシスを持つように設定してある。このヒステリシスの設定は圧縮機容量制御のハンチングを防止して、制御を安定化するためである。図５（ｃ）のヒステリシス幅Ａは例えば、１℃程度の値である。
【００６７】
後席側蒸発器吹出温度Ｔｅｒが前席側蒸発器吹出温度Ｔｅｆより高いときはステップＳ１５０にて、後席側蒸発器吹出温度Ｔｅｒに基づく通常の圧縮機容量制御を行う。具体的には、圧縮機１１の容量可変装置１１ｂに出力する制御電流Ｉｎを後席側蒸発器吹出温度Ｔｅｒに基づいて算出し、この制御電流Ｉｎにより圧縮機１１の容量を可変制御する。
【００６８】
この制御電流Ｉｎは前述の図２に示すように圧縮機１１の容量可変装置１１ｂにおける電磁式圧力制御装置の目標低圧圧力を決定するものであって、制御電流Ｉｎは、後席側蒸発器２７の吹出温度センサ４１ｂにより検出される実際の後席側蒸発器吹出温度Ｔｅｒが上記目標蒸発器温度ＴＥＯとなるように決定される。
【００６９】
この制御電流値Ｉｎの具体的算出方法としては、まず、実際の蒸発器吹出温度Ｔｅｒと目標蒸発器温度ＴＥＯとの偏差Ｅｎ（Ｅｎ＝Ｔｅｒ−ＴＥＯ）を算出し、この偏差Ｅｎに基づいて制御電流値Ｉｎを比例積分制御（ＰＩ制御）等によるフィードバック制御の手法にて算出すればよい。
【００７０】
また、ステップＳ１５０では、後席側蒸発器吹出温度Ｔｅｒに比較して低い温度である前席側蒸発器吹出温度Ｔｅｆに基いてフロスト防止容量制御を行う。ここで、フロスト防止容量制御とは、蒸発器９、２７で発生する凝縮水がフロスト（凍結）することを防止するための容量制御である。具体的には、図５（ｄ）に示すように、前席側蒸発器吹出温度Ｔｅｆおよび後席側蒸発器吹出温度Ｔｅｒのうち、低い方の温度（ステップＳ１５０では前席側蒸発器吹出温度Ｔｅｆ）が所定のフロスト判定温度−Ｂ℃（例えば−４℃）まで低下すると、制御電流値Ｉｎを強制的に最小値にして、圧縮機容量を強制的に略０％容量に引き下げる。
【００７１】
これにより、冷凍サイクル１０内の冷媒循環がほとんど無くなり、前席側蒸発器９および後席側蒸発器２７での冷媒蒸発による冷却作用がほとんど無くなる。そのため、前席側蒸発器９のフロストが広範囲にわたって進行することを防止して、フロストによる前席側蒸発器９の冷却性能の低下を未然に防止できる。
【００７２】
なお、図５（ｄ）において通常の容量制御とは、上述したように実際の蒸発器吹出温度Ｔｅｆ、またはＴｅｒが目標蒸発器温度ＴＥＯとなるように圧縮機容量を可変制御する制御のことを言う。
【００７３】
一方、前席側蒸発器吹出温度Ｔｅｆが後席側蒸発器吹出温度Ｔｅｒより高いときは、ステップＳ１４０からステップＳ１６０に進み、前席側蒸発器吹出温度Ｔｅｆに基づく通常の圧縮機容量制御を行う。具体的には、圧縮機１１の容量可変装置１１ｂに出力する制御電流Ｉｎを前席側蒸発器吹出温度Ｔｅｆに基づいて算出し、この制御電流Ｉｎにより圧縮機１１の容量を可変制御する。
【００７４】
また、ステップＳ１６０では、前席側蒸発器吹出温度Ｔｅｆに比較して低い温度である後席側蒸発器吹出温度Ｔｅｒに基いてフロスト防止容量制御を行う。このフロスト防止容量制御も上述の図５（ｄ）に示す制御と同じであり、後席側蒸発器吹出温度Ｔｅｒが所定のフロスト判定温度−Ｂ℃（例えば−４℃）まで低下すると、制御電流値Ｉｎを強制的に最小値にして、圧縮機容量を強制的に略０％容量に引き下げる。
【００７５】
また、ステップＳ１３０にて後席側空調ユニット２６（後席側送風機２９）が停止中であると判定されると、ステップＳ１７０に進み、前席側蒸発器吹出温度Ｔｅｆに基づく通常の圧縮機容量制御と、フロスト防止容量制御とを行う。この通常の圧縮機容量制御およびフロスト防止容量制御は、ステップＳ１５０およびステップＳ１６０のそれと同じである。
【００７６】
次に、第１実施形態による作用効果を説明する。外気温Ｔａｍの中間温度域（例えば、２０℃付近）では、冷房熱負荷が小さくなるので、車室内吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯは夏期に比較して高めの温度となる。そのため、図５（ｂ）に示す目標吹出温度ＴＡＯに基づいて決定される第２目標蒸発器温度ｆ２（ＴＡＯ）も最高温度の１１℃付近となる。
【００７７】
そして、外気温Ｔａｍの中間温度域では図５（ａ）に示す特性に従って第１目標蒸発器温度ｆ１（Ｔａｍ）も最高温度の１１℃付近となる。これにより、目標蒸発器温度ＴＥＯが最高温度の１１℃付近となるので、外気温Ｔａｍの中間温度域では実際の蒸発器吹出温度Ｔｅｆ、Ｔｅｒがこの最高温度の１１℃付近となるように圧縮機１１の容量制御が行われる。従って、圧縮機１１の容量が小容量側に移行するので、圧縮機１１の駆動動力を低減でき、省動力（エコノミー）制御を実行できる。
【００７８】
ところで、この省動力制御時には、圧縮機１１の容量が小容量側に移行してサイクル内循環冷媒流量が減少するので、前後の空調ユニット１、２６の同時運転時に既述した理由にて後席側蒸発器２７への循環冷媒流量が極端に減少して、後席側空調ユニット２６からの吹出空気温度が前席側空調ユニット１からの吹出空気温度より大幅に上昇するという不具合が発生する。
【００７９】
しかし、第１実施形態によると、前後の蒸発器吹出温度Ｔｅｆ、Ｔｅｒを比較して、後席側蒸発器吹出温度Ｔｅｒが前席側蒸発器吹出温度Ｔｅｆより高いときは、ステップＳ１５０にて後席側蒸発器吹出温度Ｔｅｒが目標蒸発器温度ＴＥＯとなるように、圧縮機１１の容量制御を行うから、後席側蒸発器吹出温度Ｔｅｒを確実に目標蒸発器温度ＴＥＯに制御できる。
【００８０】
従って、省動力制御時においても、車室内後席側への吹出空気温度が車室内前席側への吹出空気温度より大幅に上昇するという不具合を解消でき、車室内後席側領域の空調フィーリングの悪化を回避できる。
【００８１】
一方、前後の蒸発器９、２７のフロスト防止制御については、前後の蒸発器吹出温度Ｔｅｆ、Ｔｅｒを比較して、低い温度の方の蒸発器吹出温度が所定のフロスト判定温度−Ｂ℃（例えば、−４℃）まで低下すると、圧縮機１１の容量を強制的に略０％容量に引き下げるから、前後の蒸発器９、２７のうち、温度の低い方の蒸発器のフロストの進行を確実に防止できる。
【００８２】
なお、本第１実施形態において、フロスト判定温度を−４℃という氷点下の温度に設定しているのは、冬期の低外気温時に蒸発器９、２７の除湿作用による窓ガラスの防曇性能を確保するためである。そして、冬期の低外気温時には、蒸発器９、２７の熱負荷が小さいため、圧縮機容量が小さくなって、サイクル内循環冷媒流量が小さくなっているとともに、外気の絶対湿度が低くなって、凝縮水発生量が小さくなっているので、フロスト判定温度を氷点下の−４℃に設定しても、蒸発器９、２７のフロスト防止の観点から支障はない。
【００８３】
（第２実施形態）
図６は第２実施形態によるフローチャートであり、第１実施形態による図４のフローチャートに対してステップＳ１２０とステップＳ１３０との間にステップＳ１８０を追加したものである。
【００８４】
このステップＳ１８０では、冷房熱負荷の低い運転域（換言すると省動力制御の運転域）にあるか判定する。ここで、冷房熱負荷は蒸発器９、２７の吸い込み空気の状態（温度、湿度）により決まり、吸い込み空気の状態は外気温Ｔａｍの影響を強く受けるので、例えば、外気温Ｔａｍが所定温度以下に低下した場合を冷房熱負荷の低い運転域として判定することができる。
【００８５】
そして、冷房熱負荷の高い運転域にあるときは、ステップＳ１８０から直接ステップＳ１７０に進み、前席側蒸発器吹出温度Ｔｅｆのみに基いて通常の圧縮機容量制御とフロスト防止容量制御とを行う。
【００８６】
これに対し、冷房熱負荷の低い運転域にあるときは、ステップＳ１８０からステップＳ１３０に進み、以後、第１実施形態と同じ容量制御を行う。
【００８７】
つまり、第２実施形態によると、冷房熱負荷の高い運転域にあるときは、常に、前席側蒸発器吹出温度Ｔｅｆのみに基づいて圧縮機１１の容量制御を行うから、後席側蒸発器吹出温度Ｔｅｒが前席側蒸発器吹出温度Ｔｅｆより高い状態にあっても、前席側蒸発器吹出温度Ｔｅｆに基づいて圧縮機１１の容量制御を行うことになる。従って、後席側蒸発器吹出温度Ｔｅｒの上昇による圧縮機１１の容量増加（圧縮機動力の増加）は生じない。
【００８８】
ところで、「発明が解決しようとする課題」の欄にて既述したように、冷房熱負荷の低い運転域（省動力制御の運転域）にあるときに後席側蒸発器２７への循環冷媒流量が極端に減少して、車室内後席側領域への吹出温度の上昇→後席側の冷房不足という不具合が生じるから、冷房熱負荷の低い運転域にあるときだけ、第１実施形態と同じ容量制御を行うようにしても、後席側の冷房不足を実質上解消できる。
【００８９】
（第３実施形態）
第１、第２実施形態では、外部可変容量型圧縮機１１として、容量可変装置１１ｂの制御電流Ｉｎにより図２のように低圧圧力Ｐｓの目標圧力を設定して、低圧圧力Ｐｓがこの目標圧力に維持されるように吐出容量を増減させるもの（低圧圧力制御式）を用いているが、第３実施形態では、外部可変容量型圧縮機１１として、容量可変装置１１ｂの制御電流Ｉｎにより図７のように圧縮機吐出流量の目標流量Ｇｒｏを設定して、圧縮機吐出流量が目標吐出流量Ｇｒｏに維持されるように吐出容量を増減させるもの（吐出流量制御式）を用いる。
【００９０】
より具体的に説明すると、第３実施形態による吐出流量制御式の外部可変容量型圧縮機１１においては、その吐出側に絞り部を設けており、この絞り部前後に発生する差圧は吐出流量と比例関係にある。従って、この絞り部前後の差圧が目標差圧となるように吐出容量を増減させれば、圧縮機吐出流量が目標吐出流量Ｇｒｏに維持される。
【００９１】
そこで、容量可変装置１１ｂに、制御電流Ｉｎにより電磁力が決定される電磁機構を設け、この電磁機構により上記目標差圧に相当する電磁力を決定し、この目標差圧に相当する電磁力と絞り部前後の差圧による力との釣り合いにより弁開度を増減する弁機構を容量可変装置１１ｂに備える。
【００９２】
この弁機構の弁開度の増減により斜板室の圧力を制御することにより、斜板の傾斜角度を可変して圧縮機吐出容量を略０％〜１００％の範囲で連続的に変化させることができる。このような吐出流量制御式の外部可変容量型圧縮機１１を用いても第１実施形態と同様の作用効果を発揮できる。なお、吐出流量制御式の外部可変容量型圧縮機１１は特開２００１−１０７８５４号公報等により公知である。
【００９３】
（第４実施形態）
第１〜第３実施形態では、いずれも、圧縮機として吐出容量を変更可能な外部可変容量型圧縮機１１を用い、吐出容量の変更により吐出流量を変更する場合について説明したが、第４実施形態では図８に示すように圧縮機として電動圧縮機１１を用いている。この電動圧縮機１１は、モータ１１ｃとこのモータ１１ｃにより駆動される圧縮機構部１１ｄとを一体化したものである。モータ１１ｃは具体的には３相交流モータであり、また、圧縮機構部１１ｄは周知のスクロール式圧縮機構である。
【００９４】
モータ１５ｃに付与される３相交流電源の周波数をインバータ１１ｅにより可変制御することによりモータ回転数を制御し、モータ回転数の高低に応じて電動圧縮機１１の冷媒吐出流量を増減できる。インバータ１１ｅは空調用制御装置４０の制御出力により制御される。
【００９５】
第４実施形態によると、前席側蒸発器吹出温度Ｔｅｆと後席側蒸発器吹出温度Ｔｅｒとを比較して、高い方の蒸発器吹出温度が目標蒸発器温度ＴＥＯとなるように、電動圧縮機１１の回転数（すなわち、電動圧縮機１１の冷媒吐出流量）を制御することにより、低冷媒流量時にも車室内後席側領域の冷房不足を回避できる。
【００９６】
また、前席側蒸発器吹出温度Ｔｅｆと後席側蒸発器吹出温度Ｔｅｒのうち、低い方の蒸発器吹出温度が所定のフロスト判定温度（例えば、−４℃）まで低下したとき時は、モータ１５ｃへの電源供給を遮断して電動圧縮機１１を停止する。これにより、前席側蒸発器９と後席側蒸発器２７のうち、低温側の蒸発器のフロスト進行を確実に防止できる。
【００９７】
このように、圧縮機として外部可変容量型圧縮機１１の代わりに電動圧縮機１１を用いても、第１〜第３実施形態と同様の作用効果を発揮できる。
【００９８】
（他の実施形態）
なお、第１実施形態では、可変容量型圧縮機１１に電磁クラッチ１１ａを備えて、電磁クラッチ１１ａへの通電を断続して圧縮機１１の運転を断続するようにしているが、可変容量型圧縮機１１はその吐出容量を略０％付近まで減少させるものであるから、電磁クラッチ１１ａを廃止して、車両エンジンの運転時にはプーリ、ベルト等を介して常時、エンジンの回転動力が可変容量型圧縮機１１に伝達されるようにしてもよい。この場合は、前席側空調パネル４２のエアコンスイッチ４２ｅがオフになっているときは可変容量型圧縮機１１の吐出容量を略０％付近の最小容量に維持して、可変容量型圧縮機１１を実質的な停止状態とする。
【００９９】
また、第１実施形態では、前席側蒸発器９および後席側蒸発器２７の空気吹出側にそれぞれ吹出空気温度Ｔｅｆ、Ｔｅｒを検出する吹出温度センサ４１ａ、４１ｂを配置し、この吹出温度センサ４１ａ、４１ｂを前席側蒸発器９の温度検出手段および後席側蒸発器２７の温度検出手段として用いているが、前席側蒸発器９および後席側蒸発器２７の温度検出手段として、フィン表面温度等を検出する温度検出手段を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す車両用空調装置の全体構成の概要図である。
【図２】第１実施形態に用いる可変容量型圧縮機の制御特性図である。
【図３】第１実施形態における電気制御部の概略ブロック図である。
【図４】第１実施形態による可変容量型圧縮機の容量制御のフローチャートである。
【図５】図４のフローチャートの作動説明に供する各種制御特性図である。
【図６】第２実施形態による可変容量型圧縮機の容量制御のフローチャートである。
【図７】第３実施形態による可変容量型圧縮機の制御特性図である。
【図８】第４実施形態による電動圧縮機の制御ブロック図である。
【符号の説明】
１…前席側空調ユニット、８…前席側送風機、９…前席側蒸発器、
１０…冷凍サイクル、１１…圧縮機、２６…後席側空調ユニット、
２７…後席側蒸発器、２９…後席側送風機、
４０…空調用制御装置（制御手段）、
４１ａ…前席側蒸発器温度センサ（前席側蒸発器温度検出手段）、
４１ｂ…後席側蒸発器温度センサ（後席側蒸発器温度検出手段）。

Claims (6)

1. 車室内前席側を空調する前席側空調ユニット（１）および車室内後席側を空調する後席側空調ユニット（２６）を備える車両用空調装置において、
   前記前席側空調ユニット（１）に、前席側蒸発器（９）、前記前席側蒸発器（９）の温度を検出する前席側蒸発器温度検出手段（４１ａ）、および前記前席側蒸発器（９）に送風する前席側送風機（８）を備え、
   前記後席側空調ユニット（２６）に、後席側蒸発器（２７）、前記後席側蒸発器（２７）の温度を検出する後席側蒸発器温度検出手段（４１ｂ）、および前記後席側蒸発器（２７）に送風する後席側送風機（２９）を備え、
   前記前席側蒸発器（９）と前記後席側蒸発器（２７）を冷凍サイクル（１０）において並列接続し、１つの圧縮機（１１）により前記前席側蒸発器（９）と前記後席側蒸発器（２７）に冷媒を循環するようになっており、
   前記圧縮機（１１）は、その吐出冷媒流量を外部からの制御信号により制御可能な構成になっており、
   更に、前記前席側蒸発器温度検出手段（４１ａ）および前記後席側蒸発器温度検出手段（４１ｂ）の検出信号が入力され、前記圧縮機（１１）の吐出冷媒流量を制御する制御手段（４０）を有し、
   前記前席側蒸発器（９）の温度と前記後席側蒸発器（２７）の温度のうち、高い方の蒸発器温度のみと目標蒸発器温度とに基づいて、前記圧縮機（１１）の吐出冷媒流量を制御することを特徴とする車両用空調装置。
2. 車室内前席側を空調する前席側空調ユニット（１）および車室内後席側を空調する後席側空調ユニット（２６）を備える車両用空調装置において、
   前記前席側空調ユニット（１）に、前席側蒸発器（９）、前記前席側蒸発器（９）の温度を検出する前席側蒸発器温度検出手段（４１ａ）、および前記前席側蒸発器（９）に送風する前席側送風機（８）を備え、
   前記後席側空調ユニット（２６）に、後席側蒸発器（２７）、前記後席側蒸発器（２７）の温度を検出する後席側蒸発器温度検出手段（４１ｂ）、および前記後席側蒸発器（２７）に送風する後席側送風機（２９）を備え、
   前記前席側蒸発器（９）と前記後席側蒸発器（２７）を冷凍サイクル（１０）において並列接続し、１つの圧縮機（１１）により前記前席側蒸発器（９）と前記後席側蒸発器（２７）に冷媒を循環するようになっており、
   前記圧縮機（１１）は、その吐出冷媒流量を外部からの制御信号により制御可能な構成になっており、
   更に、前記前席側蒸発器温度検出手段（４１ａ）および前記後席側蒸発器温度検出手段（４１ｂ）の検出信号が入力され、前記圧縮機（１１）の吐出冷媒流量を制御する制御手段（４０）を有し、
   冷房熱負荷の高い運転域であるときは、前記前席側蒸発器（９）の温度のみに基づいて前記圧縮機（１１）の吐出冷媒流量を制御し、
   冷房熱負荷の低い運転域であるときは、前記前席側蒸発器（９）の温度と前記後席側蒸発器（２７）の温度のうち、高い方の蒸発器温度のみと目標蒸発器温度とに基づいて、前記圧縮機（１１）の吐出冷媒流量を制御することを特徴とする車両用空調装置。
3. 前記前席側蒸発器（９）の温度と前記後席側蒸発器（２７）の温度のうち、低い方の蒸発器温度が所定のフロスト判定温度まで低下すると、前記圧縮機（１１）を前記吐出冷媒流量が略０となる状態に制御することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用空調装置。
4. 前記圧縮機（１１）は、吐出容量を変更可能な可変容量型圧縮機であり、前記吐出容量を変更することにより前記吐出冷媒流量を変更するようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
5. 前記圧縮機（１１）は、モータにより駆動される電動圧縮機であり、前記モータの回転数制御により前記吐出冷媒流量を変更するようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
6. 前記目標蒸発器温度は、少なくとも、前記前席側空調ユニット（１）から車室内へ吹き出す空気の目標吹出温度と外気温に基づいて決定されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用空調装置。

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