JP4394812B2

JP4394812B2 - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP4394812B2
Application number: JP2000252328A
Authority: JP
Inventors: 肇山本; 浩濱本
Original assignee: Japan Climate Systems Corp
Current assignee: Japan Climate Systems Corp
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2000-08-23
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2020-08-23
Also published as: JP2002059730A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置では、エンジン冷却水を車内側の空調ユニット内に配設したヒータコアに供給することにより、車内を暖房できるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の高効率ディーゼルエンジン等では、エンジン自体の温度上昇を抑える構成となっているため、エンジン冷却水の温度上昇もそれ程望めない。このため、前記ヒータコアでは、特にエンジン始動直後に車内を迅速に暖房することができず、早期に快適な空調状態を得ることが困難である。
【０００４】
そこで、本発明は、高効率ディーゼルエンジン等を搭載した車両であっても、車内を迅速に暖房することのできる車両用空調装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、
空調ユニット内に、エンジンの冷却水が流動するヒータコアを備えた車両用空調装置において、
前記エンジンの冷却水温度を検出する水温検出手段と、
前記エンジンからの動力をコンプレッサに伝達又は遮断するクラッチと、
前記コンプレッサからの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、
ブロア風量を検出する風量検出手段と、
前記コンプレッサ、該コンプレッサから吐出された熱交換媒体の流量を調整する第１流量調整手段、該第１流量調整手段を通過した熱交換媒体と周囲の空気とで熱交換する熱交換器を環状に接続した第１経路、前記流量調整手段及び熱交換器に第１減圧手段及び第２流量調整手段を並列接続した第２経路、並びに、前記流量調整手段及び熱交換器に第３流量調整手段、車外側熱交換器及び第２減圧手段を並列接続した第３経路からなる熱交換媒体回路と、
前記第３流量調整手段を閉じて暖房運転を行う場合、前記水温検出手段で検出されるエンジンの冷却水温度に基づいて、前記ヒータコアのみでは暖房が不十分であると判断すれば、前記クラッチを接続してコンプレッサを駆動させることにより補助暖房運転を開始し、前記圧力検出手段での検出圧力が、第１基準圧力以下であれば、第２流量調整手段を閉鎖することにより、熱交換媒体を第１経路を介してコンプレッサに還流させ、第１基準圧力を超えれば、第２流量調整手段を開放することにより、熱交換媒体を第２経路を介して車内側熱交換器に流動させ、第１基準圧力を越えてから、設定時間経過する前に第２基準圧力を越えれば、コンプレッサが故障に至る恐れがあると判断し、前記クラッチを遮断すると共に、その旨を表示手段に表示させる一方、ヒータコアのみで暖房が十分であると判断すれば、前記クラッチを遮断する制御手段と、
を備えたものである。
【０００６】
この構成により、コンプレッサの始動直後で、エンジン冷却水温度が低い状態であっても、車内側熱交換器に十分な量の熱交換媒体を供給して早期に車内暖房を開始することができる。また、コンプレッサの始動から圧力検出手段での検出圧力が第１基準圧力を越えた後、設定時間経過する前に第２基準圧力を越えることにより、流量調整手段等に故障が発生し、コンプレッサからの吐出圧力を制御不能であると判断することができる。
【０００７】
さらに、前記圧力検出手段での検出圧力が第１基準圧力を越えてから、設定時間経過する前に第２基準圧力を越えることにより、前記クラッチを遮断した後、前記コンプレッサを再起動させるためのリセットスイッチを備え、
前記制御装置は、前記故障判断した後は、前記リセットスイッチを操作しない限り、前記コンプレッサの再起動を禁止すると、コンプレッサが故障に至ることをも未然に防止することができる点で好ましい。
【０００８】
前記制御手段は、外気温度が高ければ高いほど、前記第２基準圧力を高く補正し、前記設定時間を短く補正すればよい。
さらに、車速を検出する車速検出手段を備え、
前記制御手段は、前記設定時間及び前記第２基準圧力のうち、少なくともいずれか一方を、前記車速検出手段で検出される車速に基づいて、車速が速ければ速いほど、前記第２基準圧力を高く補正し、前記設定時間を短く補正すればよい。
前記制御手段は、前記設定時間及び前記第２基準圧力のうち、少なくともいずれか一方を、前記ブロア風量検出手段で検出されるブロア風量に基づいて、ブロア風量が多ければ多いほど、前記第２基準圧力を低く補正し、前記設定時間を長く補正すればよい。
これらの構成により、より一層適切に故障判断を行うことが可能となる。
【０００９】
前記制御手段により、第３流量調整手段を開けることにより冷房運転を行う場合、前記暖房運転を行う場合に比べて設定時間を短くするか、あるいは、第２基準圧力を高くすればよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。
図１は、本実施形態に係る車両用空調装置の概略図である。この車両用空調装置では、車内側の空調ユニット１内に、ブロア２、車内側熱交換器３、エアミックスダンパ４、及び、ヒータコア５が配設されている。
【００１１】
ブロア２はブロアモータ６の駆動により回転駆動し、外気又は内気を空調ユニット１内に導入する。
【００１２】
車内側熱交換器３は、コンプレッサ７の駆動により熱交換媒体が循環する熱交換媒体回路Ｂの途中に接続されている。コンプレッサ７は、後述するエンジン２２によって駆動するようになっており、その駆動力はクラッチ８により接続又は遮断可能となっている。また、熱交換媒体回路Ｂは、第１キャピラリーチューブ９、第１流量調整バルブ１０及びマフラー１１が接続される第１経路ｂ１と、第２キャピラリーチューブ１２及び第２流量調整バルブ１３が接続される第２経路ｂ２と、第３流量調整バルブ１４、車外側熱交換器１５及び第３キャピラリーチューブ１６が接続される第３経路ｂ３とで構成されている。前記コンプレッサ７の吐出口の近傍には、圧力検出センサ１７が設けられ、コンプレッサ７から吐出される熱交換媒体の圧力を検出できるようになっている。前記マフラー１１は、第１流量調整バルブ１０を通過した熱交換媒体が車内側熱交換器３内で異音を発生させないようにするためのものである。なお、１９及び２０は、第１逆止弁及び第２逆止弁であり、２１は、コンプレッサ７に液体が流入することを防止するためのアキュムレータである。
【００１３】
エアミックスダンパ４は、車内側熱交換器３で加熱又は冷却した空気を分流する割合を変更する。すなわち、ヒータコア５により加熱する空気量を調整することにより、車内側への送風温度を調整するために使用される。
【００１４】
ヒータコア５は、エアミックスダンパ４によって分流された流路の一方に配設され、エンジン２２の冷却水をラジエータ２３で冷却する冷却水回路Ａより分岐した回路に接続され、内部をエンジン冷却水が流動するようになっている。ラジエータには、バイパス通路ａが並列接続されている。ラジエータ２３への冷却水の流動は、三方弁２４によって許容又は遮断されるようになっている。また、エンジン２２側から流出する冷却水の温度は、水温検出センサ２５によって検出されるようになっている。
【００１５】
前記コンプレッサ７の駆動及び停止させるためのクラッチ８の接続及び遮断、三方弁２４の切替え、流量調整バルブ１０の開度の調整等は、前記水温検出センサ２５での検出温度ｔや、圧力検出センサ１７での検出圧力ｐに基づいて制御装置２６によって行われるようになっている。また、制御装置２６は、後述するようにして故障表示部２７にコンプレッサ７の故障状況を表示させる。なお、２８は後述するようにしてコンプレッサ７の再起動禁止を解除するために使用する。
【００１６】
次に、前記制御装置２６による車両用空調装置の駆動制御について図２及び図３のフローチャートに従って説明する。
【００１７】
エンジン２２が始動され、車両用空調装置による暖房が開始されれば（ステップＳ１）、水温検出センサ２５での検出温度ｔを読み込む（ステップＳ２）。そして、この検出温度ｔが第１設定温度Ｔ１よりも高いか否かを判断する（ステップＳ３）。第１設定温度Ｔ１は、冷却水をラジエータ２３で放熱して冷却する必要がない最大値（例えば、８０℃）としている。
【００１８】
検出温度ｔが第１設定温度Ｔ１よりも高ければ、エンジン冷却水を冷却する必要があるので、三方弁２４を切り替えることにより、ラジエータ２３に通水させて冷却する（ステップＳ４）。そして、クラッチ８を遮断してコンプレッサ７の駆動を停止する（ステップＳ５）。
【００１９】
一方、検出温度ｔが第１設定温度Ｔ１以下であれば、冷却水がラジエータ２３に通水しないように三方弁２４を切り替え（ステップＳ６）、さらに、検出温度ｔが第２設定温度Ｔ２よりも高いか否かを判断する（ステップＳ７）。第２設定温度Ｔ２は、ヒータコア５による空調ユニット１内を通過する空気の加熱が十分に行える最小値としている。
【００２０】
検出温度ｔが第２設定温度Ｔ２よりも高ければ、ヒータコア５のみによって十分に車内暖房が行えると判断し、前記同様、クラッチ８を遮断してコンプレッサ７の駆動を停止する（ステップＳ８）。一方、検出温度ｔが第２設定温度Ｔ２以下であれば、ヒータコア５のみによっては十分に車内を暖房できないため、クラッチ８を接続し、コンプレッサ７を駆動して補助暖房を開始する（ステップＳ９）。
【００２１】
補助暖房では、熱交換媒体が車内側熱交換器３で冷却されるので、前記モータバルブの開度調整によっては、コンプレッサ７からの吐出圧力の低下を防止できず、異常停止又は故障に至る第１設定圧力Ｐ１（例えば、８ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ）よりも低い値まで低下することがある。そこで、コンプレッサ７からの吐出圧力ｐを読み込み（ステップＳ１０）、この検出圧力ｐが、第１設定圧力Ｐ１よりも低いか否かを判断し（ステップＳ１１）、検出圧力ｐが第１設定圧力Ｐ１よりも低くなれば、流量調整バルブ１０を閉塞する（ステップＳ１２）。これにより、車内側熱交換器３への流入が阻止され、第２キャピラリーチューブ１２を通過してコンプレッサ７に還流する流量が増大する。この結果、コンプレッサ７の作動条件が満たされ、異常停止や故障等が防止される。
【００２２】
また、これら一連の補助暖房の開始及び停止中、前記検出圧力ｐが第２設定圧力Ｐ２（例えば、２０ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ）よりも高いか否かを判断する（ステップＳ１３）。検出圧力ｐが第２設定圧力Ｐ２よりも高ければ、コンプレッサ７内の駆動を続行すると、故障に至る恐れがあると判断し、クラッチ８によりエンジン２２からの動力を遮断し、コンプレッサ７を停止する（ステップＳ１４）。これにより、エンジン２２に無理な負荷がかからず、又、消費燃料の抑制が可能となる。
【００２３】
このとき、流量調整バルブ１０の開度を上方修正（又は全開）することにより、熱交換媒体の冷却を促進させる。すなわち、熱交換媒体は、車内側熱交換器３側に比べてコンプレッサ７側の方が圧力（温度）が高い状態にあるため、コンプレッサ７側から車内側熱交換器３側に流入する。また、車内側熱交換器３の外部には、車内空調を行っている限り空気の流れがある。したがって、流量調整バルブ１０の開度を上方修正（又は全開）すると、熱交換媒体の放熱が促進され、早期に、その温度及び圧力を降下させ、コンプレッサ７を作動条件を満足するまで復帰させることが可能となる。例えば、流量調整バルブ１０として電磁開閉弁を使用し、コンプレッサ７の停止後、この電磁開閉弁を閉状態とした場合と開状態とした場合とで熱交換媒体の圧力及び温度の変化を比較した。その結果は、図５（ａ）のグラフに示す通り、電磁開閉弁を開状態とすることにより、コンプレッサ７の停止時間を短くすることができた。また、図５（ｂ）のグラフに示す通り、コンプレッサ７の駆動時間が長くなるため、早期に送風温度を上昇させることが可能となった。
【００２４】
その後、エンジン２２の駆動が続行されると、それ自身の温度が上昇し、前記水温検出センサ２５での検出温度ｔも上昇してくるので、前述のように、前記ステップ３で、自動的に三方弁２４が切り替えられ、エンジン冷却水がラジエータ２３で冷却される（ステップＳ４）。
【００２５】
また、前記補助暖房では、図４のフローチャートに示すようにして故障診断を行う。すなわち、圧力検出センサ１７での検出圧力ｐすなわちコンプレッサ７からの吐出圧力を読み込む（ステップＳ２１）。そして、この検出圧力ｐが第１基準圧力Ｐｓ１（例えば、１１ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ）を越えたか否かを判断する（ステップＳ２２）。検出圧力ｐが第１基準圧力Ｐｓ１を越えれば、その時点からカウントを開始すると共に（ステップＳ２３）、検出圧力ｐが第２基準圧力Ｐｓ２（例えば、２０ｋｇｆ／ｃｍ²Ｇ）を越えたか否かを判断する（ステップＳ２４）。検出圧力ｐが第１基準圧力Ｐｓ１を越えてから設定時間Ｔｓが経過するまでの間に（ステップＳ２５）、第２基準圧力Ｐｓ２を越えれば、第１流量調整バルブ１０、第２流量調整バルブ１３又は第３流量調整バルブ１４のいずれかが損傷しているためにコンプレッサ７からの吐出圧力が高くなり過ぎていると判断し、リセットスイッチ２８が操作されない限り（ステップＳ２６）、故障表示部２７に故障である旨を表示し（ステップＳ２７）、クラッチ８を遮断してコンプレッサ７を停止すると共に（ステップＳ２８）、コンプレッサ７の再起動を禁止する（ステップＳ２９）。
【００２６】
このように、前記実施形態によれば、コンプレッサ７の駆動後、検出圧力ｐに基づいて第１流量調整バルブ１０等の故障を適切に診断することができるので、故障のままで補助暖房が続行されることはない。また、一旦故障と診断された後は、コンプレッサ７の再起動が禁止されるので、コンプレッサ７が熱交換媒体を吸引し過ぎて損傷に至る、いわゆるロック状態となることもない。
【００２７】
なお、前記第２基準圧力Ｐｓ２及び設定時間Ｔｓは、図６ないし図８に示すグラフに従って、外気温度、車速、又は、ブロア風量のうち、いずれか１つのパラメータに応じて変更するのが好ましい。
【００２８】
また、前記実施形態では、三方弁２４によって流路を切り替えるようにしたが、適宜開閉弁等を設けることにより、ラジエータ２３のみならず、ヒータコア５への流水を停止するようにしてもよい。
【００２９】
また、前記実施形態では、車内暖房について説明したが、前記構成の車両用空調装置によれば、第１流量調整バルブ１０及び第２流量調整バルブ１３を閉じ、第３流量調整バルブ１４を開放することにより、車外側熱交換器１５で放熱させ、車内側熱交換器３を冷却用として利用することが可能である。この場合、前述の暖房時に比べて、設定時間Ｔｓを短くするか、あるいは、第２基準圧力Ｐｓを高くする必要がある。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ヒータコアのみでは暖房が不十分であると判断すれば、クラッチを接続してコンプレッサを駆動させるようにしたので、熱交換器を補助暖房に利用することにより、早期に車内暖房を開始することができる。
【００３１】
特に、圧力検出手段での検出圧力が第１設定圧力を越えてから、設定時間経過する前に第２設定圧力を越えることにより、流量調整手段等が故障していると判断するようにしたので、正確な故障判定が可能となり、故障したままで駆動して付随的な問題が発生することもない。
【００３２】
また、設定時間及び第２設定圧力のうち、少なくともいずれか一方を、外気温度、車速検出手段での検出速度、ブロア風量に基づいて補正したので、より一層正確な故障診断が可能となる。
【００３３】
さらに、第３流量調整手段を開けることにより冷房運転を行う場合、暖房運転を行う場合に比べて設定時間を短くするか、あるいは、第２設定圧力を高くするようにしたので、冷暖房いずれの場合であっても適切に故障検出を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る車両用空調装置の概略図である。
【図２】図１の制御装置による空調制御を示すフローチャートである。
【図３】図１の制御装置による空調制御を示すフローチャートである。
【図４】図１の制御装置による故障診断処理を示すフローチャートである。
【図５】図１の流量調整バルブを開状態又は閉状態とした場合で比較した熱交換媒体の圧力の変化（ａ）及び温度の変化（ｂ）を示すグラフである。
【図６】外気温度と、第２基準圧力との関係（ａ）及び設定時間との関係（ｂ）を示すグラフである。
【図７】車速と、第２基準圧力との関係（ａ）及び設定時間との関係（ｂ）を示すグラフである。
【図８】ブロア風量と、第２基準圧力との関係（ａ）及び設定時間との関係（ｂ）を示すグラフである。
【符号の説明】
１…空調ユニット
２…ブロア
３…車内側熱交換器
５…ヒータコア
６…ブロアモータ
７…コンプレッサ
８…クラッチ
９…第１キャピラリーチューブ
１０…第１流量調整バルブ
１２…第２キャピラリーチューブ
１３…第２流量調整バルブ
１４…第３流量調整バルブ
１５…車外側熱交換器
１６…第３キャピラリーチューブ
１７…圧力検出センサ
２２…エンジン
２３…ラジエータ
２４…三方弁
２５…水温検出センサ
２６…制御装置
２７…故障表示部

Claims

空調ユニット内に、エンジンの冷却水が流動するヒータコアを備えた車両用空調装置において、
前記エンジンの冷却水温度を検出する水温検出手段と、
前記エンジンからの動力をコンプレッサに伝達又は遮断するクラッチと、
前記コンプレッサからの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、
ブロア風量を検出する風量検出手段と、
前記コンプレッサ、該コンプレッサから吐出された熱交換媒体の流量を調整する第１流量調整手段、該第１流量調整手段を通過した熱交換媒体と周囲の空気とで熱交換する熱交換器を環状に接続した第１経路、前記流量調整手段及び熱交換器に第１減圧手段及び第２流量調整手段を並列接続した第２経路、並びに、前記流量調整手段及び熱交換器に第３流量調整手段、車外側熱交換器及び第２減圧手段を並列接続した第３経路からなる熱交換媒体回路と、
前記第３流量調整手段を閉じて暖房運転を行う場合、前記水温検出手段で検出されるエンジンの冷却水温度に基づいて、前記ヒータコアのみでは暖房が不十分であると判断すれば、前記クラッチを接続してコンプレッサを駆動させることにより補助暖房運転を開始し、前記圧力検出手段での検出圧力が、第１基準圧力以下であれば、第２流量調整手段を閉鎖することにより、熱交換媒体を第１経路を介してコンプレッサに還流させ、第１基準圧力を超えれば、第２流量調整手段を開放することにより、熱交換媒体を第２経路を介して車内側熱交換器に流動させ、第１基準圧力を越えてから、設定時間経過する前に第２基準圧力を越えれば、コンプレッサが故障に至る恐れがあると判断し、前記クラッチを遮断すると共に、その旨を表示手段に表示させる一方、ヒータコアのみで暖房が十分であると判断すれば、前記クラッチを遮断する制御手段と、
を備えたことを特徴とする車両用空調装置。
さらに、前記圧力検出手段での検出圧力が第１基準圧力を越えてから、設定時間経過する前に第２基準圧力を越えることにより、前記クラッチを遮断した後、前記コンプレッサを再起動させるためのリセットスイッチを備え、
前記制御装置は、前記故障判断した後は、前記リセットスイッチを操作しない限り、前記コンプレッサの再起動を禁止することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
前記制御手段は、外気温度が高ければ高いほど、前記第２基準圧力を高く補正し、前記設定時間を短く補正することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
さらに、車速を検出する車速検出手段を備え、
前記制御手段は、前記設定時間及び前記第２基準圧力のうち、少なくともいずれか一方を、前記車速検出手段で検出される車速に基づいて、車速が速ければ速いほど、前記第２基準圧力を高く補正し、前記設定時間を短く補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
前記制御手段は、前記設定時間及び前記第２基準圧力のうち、少なくともいずれか一方を、前記ブロア風量検出手段で検出されるブロア風量に基づいて、ブロア風量が多ければ多いほど、前記第２基準圧力を低く補正し、前記設定時間を長く補正することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
前記制御手段は、第３流量調整手段を開けることにより冷房運転を行う場合、前記暖房運転を行う場合に比べて設定時間を短くするか、あるいは、第２基準圧力を高くすることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。