JPH02241819A - 自動車用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車用空気調和装置に係り、特に。

外気温度が低いときに自動車室内の除湿を良好に行うに
好適な自動車用空気調和装置とその制御方法及び制御装
置並びに制御用マイクロチップに関する。

〔従来の技術〕

第３図に、可変容量コンプレッサ６を備えたりヒートニ
アミックス形空気調和装置の従来例を示す。

この従来例は、外気導入と内気循環とを切り換えるエア
インテークドア１とブロア２とを内蔵したエアインテー
クボックスＩと、冷房時に冷媒を蒸発させるエバポレー
タ３を備えたクーリングユニットＣと、エンジンで加熱
された冷却水を熱源として循環させるヒータコア５を備
えかつ上記ヒータコアへの配風量を制御するエアミック
スドア４を備えてなるヒータユニットＨとで構成されて
いる。

前記エバポレータ３は、コンプレッサ６、コンデンサ７
、膨張弁９に接続されて冷凍サイクルを構成している。

８はコンデンサ７を空冷するファンである。

制御装置２１は１図示しない操作手段によって温度、湿
度の目標値が設定されたとき、膨張弁９゜制御弁１０．
電磁クラッチ１９を制御し、温度、湿度が目標値となる
ように制御する。

前記エバポレータ３には、エバポレータ温度センサ２０
が設けられていて、その検出信号出力を制御装置ｉ２１
に入力する。該制御装置２１はエバポレータ３の凍結を
防止するため、該エバポレータ３の温度が凍結設定温度
以下になった場合に電磁クラッチ１９の通電を遮断して
冷凍サイクルの運転を休止させる。

この種の空気調和装置に関しては、特開昭５７−７４２
０４号公報「車両用空気調和装置」、特開昭５８−４３
３４０号公報「冷凍サイクル制御方法」、及び特開昭６
２−１６６１０８号公報［自動車用空気調和装置の制御
方法及び装置」が公知である。

前記特開昭５７−７４２０４号公報に係る従来技術は、
エバポレータのみによる温度制御を可能にして不必要な
エバポレータの作動を排除し、エバポレータの駆動用動
力消費の節減を図ったものである。

また特開昭５８−４３３４０号公報に係る従来技術は、
エバポレータ直後の空気温度等および室温を検出し、こ
れらの検出信号値に基づいてフノブｉノッサ容量を段階
的に制御するとともに該コンプレッサの運転停止を制御
して、冷凍サイクルをその時点における負荷に応じた最
適能力で作動させ、消費動力の節減と過冷房の防止とを
図るものである。

また特開昭６２−１６６１０８号公報に係る従来技術は
、冷媒流量を制御する制御弁を設けると共に、車内の温
度、湿度に応じて上記制御弁を電気制御し、これにより
コンプレッサの吐出容量を制御してエバポレータの冷却
能力を調節して過除湿を防止するとともに、リヒート方
式空気調和の効率改善を図るものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記の各公知技術は、いずれも、外気温度が０℃付近の
場合における除湿に関する特別の問題点については考慮
していなかった。

即ち、外気温が０℃付近の場合に除湿が過度であるとエ
バポレータが急速に凍結し、一方、除湿不足であると窓
曇りが発生するという問題が有る。

上記のエバポレータ凍結防止と窓曇り防止とを外気温が
０℃付近の状態で完全に両立させることば、現段階では
不可能である。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、窓曇り
を防止しえる最低限程度の除湿を行いつつエバポレータ
の完全凍結に〒る時間を最大限に弓き延ばす自動車用空
気調和装置とその制御方法及び制御装置並びにこの制御
装置に用いる制御用マイクロチップを提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

Ｌ起重的は、エバポレータの流入する空気の温度がある
設定値より低い場合、エバポレータから流出する空気の
温度がエバポレータの凍結限界温度以下且つこの凍結限
界温度近傍の温度となるように、冷媒の＠産量や循環す
る冷媒の放熱量を制御することで、達成される。

また、制御用マイクロチップとしては、エバポレータに
流入する空気の湿度に対し、目標となる流出空気温度目
標値を、エバポレータの凍結限界温度以下且つその近傍
値となるようにテーブルデータとして格納しておくこと
で、達成される。

上述した凍結限界温度とし、では、空気中の水分がエバ
ポレータに着霜する虞のある一Ｆ限温度状態を選択する
。具体的数値で言えば１例えば摂氏Ｏ度〜摂氏５度の範
囲内とするのが好適である。摂氏０度より低い値にする
と、凍結が速やかに進んでしまい、実用的でない、また
、摂氏５度より高いと、冷房能力を阻害することになり
、急速冷房ができないという弊害を誘発することになる
。更に、前記設定値としては、エバポレータの出口側空
気温度が上記凍結限界温度のとき窓を曇らせない程度の
外気温度を選択する。この設定値は、上記凍結限界温度
＋α℃となり、本発明者の実験によれば、摂氏５．５度
〜摂氏１０．５度の範囲から選ぶことが適当である。

〔作用〕

外気温度が低くなりエバポレータが凍結する状態になっ
たとき、冷媒循環量や冷媒の放熱量を制御してエバポレ
ータ、の出口側温度を凍結限界温度以下の近傍値に維持
すると、エバポレータへの着霜が徐々に進行し、窓ガラ
スの曇りを防止し得る程度の除湿の時間が長くなる。ま
た、このときの凍結限界温度の近傍値をエバポレータの
入口温度に依存させた温度にすると、エバポレータの出
口側温度が常に外気温度より低くなるようにすることが
でき、凍結が進まないつまり除湿ができないという事態
も回避できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図を参照して
説明する。

第１図は１本発明の一実施例に係る自動車用空気調和装
置の要部構成図である。インテークドア１、ブロワ２．
エバポレータ３．エアミックスドア４．ヒータコア５．
コンプレッサ６、ファン８は第３図で説明した従来装置
と同様あるいは類似のものである。

コンプレッサ６は、エバポレータ３で蒸発した冷媒を圧
縮するものであり、このコンプレッサ６の入口に設けた
制御弁ｌＯは該コンプレッサ６の本実施例における吐出
容量調節装置であって、冷媒流路の絞り量を変えてコン
プレッサ６の入口冷媒圧力（Ｐｓ）を所定値以上に保つ
。

上記制御弁ＩＯは９図示しないソレノイド駆動手段を内
蔵していて、該ソレノイド駆動手段に印加される電圧（
Ｖｓ）が上昇すると冷媒を絞り、前記入口冷媒圧力（Ｐ
ｓ）を上昇させるように作用する。

コンデンサ７は、コンプレッサ６で圧縮された高温高圧
の冷媒が有している顕熱を、ファン８で送られる冷却空
気中に逃して、高温高圧冷媒を液冷媒に変化させる。

膨張弁９は、エバポレータ３に供給する液冷媒の流量を
制御する。

エバポレータ３の出口空気温度（Ｔｅ）は、該エバポレ
ータ３内における冷媒蒸発温度とほぼ等しくなるが、該
冷媒蒸発温度よりも若干高目になるい 前記エバポレータ３の冷媒圧力（Ｐａ）と、前記コンプ
レッサ６の入口冷媒圧力（Ｐｓ）との間には、その間の
配管圧力損失分の冷媒圧力差（Ｐａ−Ｐｓ）を生じる。

前記のコンデンサ７とファン８との間にシャッタ１１を
設ける。このシャッタ１１が上記コンデンサ７の放熱量
を制限的に調節する本実施例における放熱量調節装置で
ある。

上記シャッタ１１の駆動袋！１２は、パルスが加えられ
ると、パルス数Ｎ−に比例して回動し、コンデンサ７の
通風量を加減する。

コンデンサ７の通風が妨げられると該コンデンサの放熱
量が減少、コンプレッサ６の出口冷媒圧力（Ｐｄ）が上
昇する。

前記の膨張弁９はソレノイド駆動手段を内蔵していて、
該ソレノイド駆動手段に印加される電圧（Ｖ　ａ　）が
上昇すると該膨張弁９が絞られて、エバポレータ３に供
給される液冷媒量が減少する。

エバポレータ３の空気入口側には入口温度センサ１６が
、空気出口側には出口空気温度センサ１７が、それぞれ
設けられていて、これらセンサの出力信号は制御回路１
３に入力される。本実施例では、両センサ１６．１７と
制御回路１３とで自動車用空気調和装置の制御装置が構
成される。

制御回路１３は、後述するテーブル値と格納した記憶手
段を有するマイクロチップでなるマイクロコンピュータ
１４および増幅回路１５から成り、該増幅回路１５はマ
イクロコンピュータ１４の指令を受けて、前記の制御弁
１０．コンプレッサ６の電磁クラッチ１９．膨張弁９．
及びシャッタ駆動袋［１２を制御する。

前記マイクロコンピュータ１４は、アナログ電圧をディ
ジタル２進数に変換するＡ／Ｄ機能、及び。

一定時間間隔でプログラムを起動させるタイマ機能を有
している。

次ニ、上記マイクロコンピュータ１４の動作について、
第２図に示したフロー図と前記の第１図とを参照しつつ
説明する。

このフローは、マイクロコンピュータ１４のタイマ機能
により、所定時間間隔（本例においては１００ｍ５ｅｃ
）毎に実行される。

ステップ１００では、入口空気温度センサ１６の検出信
号Ｔｉを制御回路１３に入力し、マイクロコンピュータ
１４はこの検出信号Ｔ　ｉ　’ｋ　Ａ　／　Ｄ変換して
取り込む。

ステップ１０１では、マイクロコンピュータ１４に記憶
させであるテーブルに従い、前記の値Ｔｉを用いてエバ
ポレータ出口の目標空気温度Ｔｅａを決定する。本例に
おいては、第１の設定値を７．５℃とし、これに対応す
る第２の設定値を２℃としている。

先に述べたように、第２の設定値はエバポレータの凍結
限界温度に基づいて定める。

従って、本発明を実施する際、適用車両や適用空調機の
仕様によって第２の設定値を変える。

この第２の設定値が低すぎるとエバポレータの凍結が急
速に進行し、高すぎると急速冷房ができないという問題
を生じるので、通常の条件においてはＯ℃〜５℃の範囲
内の値とすることが望ましい（本例においては２℃）。

本例における第１の設定値は次の如く算定した。

第２の設定値＋５℃＋０．５℃・・・・・・・・・・・
・（１）＝２℃＋５℃＋０．５℃＝７．５℃ 上記（１）式の第２項の５℃は、吸入された外気が入口
温度センサ１６まで流れる間に、エンジンの熱で温めら
れて昇温する温度差である。

また、同人の第３項の０゜５℃は曇り防止のための余裕
である。

本例における第１の設定値の算出方法からも理解できる
ように、第１の設定値の算出については当該空調装置髪
設備した自動車の運転条件も加味される０本発明を実施
する場合は、実験データに基づいて標準的な運転条件、
並びに（の変動範囲を想定して該第１の設定値を定める
と良い。

第２図のステップ１０１に示した。Ｔｉ−Ｔｅａ関係テ
ーブルは次のようにして定めた。

（ａ）Ｔｅａ（２℃の領域（Ｔｉ＜７．５℃の領域）エ
バポレータ３が完全に凍結してしまうまでに２時間の余
裕時間が得られるように目標中り５温度Ｔｅａを定めた
。

（ｂ）　　Ｔｅａ＞２℃の領域（Ｔ　ｉ　＞　７　、５
℃の領域）（ｂ−１）　７．５℃＜Ｔｉ＜２０℃の＠域
窓が曇らない程度の最小限の除湿が出来るように目標空
気温度Ｔｅａを定めた。

（ｂ−２）　’７’ｉ＞２（１℃の領域快適な吹出温度
が得られるように目標空気温度Ｔｅａを定めた、 ステップ１０２で、出口空気温度センサ１７の検出信号
′Ｉ″ｅを制御回路１３に入力し、Ａ／Ｄ変換して取り
込む。

ステップ１０３では、前記Ｔｅａ（目標温度）とＴｅ（
実測温度）との温度差Ｔ　ｅｏ　−Ｔ　ｅを算出して係
数Ａを乗じ、前記制御弁！０のソレノイドに印加する電
圧を、どれだけ増減すべきか計算する。そして、現時点
まで印加していた電圧Ｖｓをベースに。

新たな印加ｆｉＦＥｖｓ’を算出する。

ステップ１０４では、Ｌ記憶たな印加電圧Ｖｓ’が制ａ
ｌｌｉＴ能範囲に入るよう、最大電圧及び最小電圧製制
限し、前記制御弁ｌＯのソレノイド駆動手段に印加する
電圧Ｖｓとする。

ステップ１０５では、第１図に示したエンジン制御回路
１８が加速時に発生する信号（例えばスロットル弁開度
増加信号）の有無により加速状急の判定を行う。

加速状態であると判定されたときはステップ１．０６で
、前記Ｖｓを最大電圧Ｖ！ｌｔ＋とし、コンプレッサの
吐出容量を減少させ、ステップ１０７に進む。

ステップ１０７では、ソレノイド印加電圧Ｖｓ’が所定
値Ｖｓｏよりも小さく、熱負荷が大きいが否かを判断す
る。

熱負荷が小さい場合は、コンプレッサ６の吐出容量が小
さく、その動力消費が少ない状態である。

該消費動力を更に低減してエンジンの加速性を良くする
ため、ステップ１０８で６コンブｌノツサ６の電磁クラ
ッチ１ｇの通電を賭断してクラッチＯｒ”　Ｆとする。

一方、熱負荷が大きいときはコンプレッサ６の吐出容量
が大きく、その動力′／Ｉ４費が大きい状態である。こ
の場合はステップ１０６に示した制御だけでコンプレッ
サ６の動力消費が軽減され、エンジンの加速性が向上す
るので、ステップ１０９に進んで電磁クラッチ１９に通
電してクラッチＯＮとする。

ステップ１１０では、マイクロコンピュータに記憶させ
であるＶｓ−ＶＱ特性により、前記のＶｓ（制御弁１０
の印加電圧）に基づいてＶｅ（膨張弁９の印加電圧）を
求める。

この動作は、制御弁１０の印加電圧Ｖｓが高くて冷媒が
絞られ、エバポレータ３内の冷媒圧力（Ｐａ）が高い場
合、該エバポレータ３に供給する液冷媒を、それに合わ
せて絞るものである。

このようにして、Ｖｓに相当する電圧が制御弁１０のソ
レノイド駆動手段に、Ｖｅに相当する電圧が膨張弁９の
ソレノイド駆動手段に、それぞれ印加される。

外気、ｍが低い場合は、ファン８によって低温の冷却風
を吹きつけらｈるので、コンデンサ７の放熱量が大きく
なる。２二のため、コンプレッサ６の出口冷媒圧力（Ｐ
ｄ）が低下する。

ト記コンプレッサ６は可変容量形であって、冷媒圧力に
応じて吐出容量が変化する。このため、前記のＴｅａ（
エバボレー・夕出口の目標空気温度）が得られるように
、前記のシャッタ１１を閉じてコンデンサ７の放熱量を
制限する。このため、ステップｉｌｌで、マイクロコン
ピュータに記憶させてあるＴｅａ−Ｎ−特性に基づいて
、シャッタ駆動装置１２に加えるパルス数Ｎ■を算出し
、出力する。

以上の処理が終了したら、前述したタイマ機能によって
同様の動作が再実行されるまで、１００ｍ５ｅｃ待つ。

以上に説明した実施例によれば、外気温が低い場合にお
いても、エバポレータの凍結進行を徐々ならしめて、完
全凍結までに２時間の余裕を得、かつ、この間、窓の曇
りを防止して良好な視界が確保される。

〔発明の効果〕

本発明の制御方法によれば、外気温が低くてエバポレー
タ凍結及び窓曇り発生の虞が有る場合、エバポレータ出
口の空気温度が凍結限界よりも若干低くなるように制御
することにより、エバポレータの凍結を徐々に進行せし
めつつ、窓曇りを防止し得る程度の除湿を行い、視界を
良好に保つことが出来る。

本発明の制御装置によれば、外気温が低くてエバポレー
タ凍結及び窓曇り発生の虞が有る場合、制御回路によっ
てエバポレータ出口空気温度が凍結限界よりも若干低く
なるように自動的に制御されるので、エバポレータの凍
結が徐々に進行しつつ、その間、窓曇りを防止し得る程
度の除湿が行われ、良好な前方視界が確保される。

また、コンデンサの放熱量を制限すると、コンプレッサ
出口の冷媒圧力の過度の低下を防止して。

可変容量形コンプレッサの作動を安定させると共に、除
湿量の制御範囲を広くすることが出来る。

従って１本発明の自動車用空気調和装置を搭載した自動
車は、外気温度が低くなっても長時間に渡って除湿が行
われ、運転に快適な環境が維持されるという効果がある
。本発明の制御用マイクロチップを制御装置に用いるこ
とで、制御装置を小型且つ安価に製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る自動車用空気調和装置
の要部構成図、第２図は第１図に示す制御装置が実行す
る制御手順を示すフローチャート、第３図は従来の自動
車用空気調和装置の要部構成図である。 １・・・エアーインテークドア、２・・・ブロワ、３・
・・エバポレータ、４・・・エアミックスドア、５・・
・ヒータコア、６・・・コンプレッサ、８・・・ファン
、９・・・膨脹弁、ｌＯ・・・制御弁、　１１・・・シ
ャッタ、１２・・・シャッタ駆動装置、１６・・・入口
空気温度センサ、１７・・・出口空気温度センサ、１９
・・・電磁クラッチ。 第２ｉ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 　１．吐出容量調節装置を有するコンプレッサと該コン
   プレッサによって循環せしめられる冷媒により空気を冷
   却するエバポレータとを備える自動車用空気調和装置に
   おいて、前記エバポレータに流入する空気の流入空気温
   度が設定値より低いとき、前記エバポレータから流出す
   る空気の温度が、前記設定値より低いエバポレータの凍
   結限界温度以下で且つこの凍結限界温度近傍値となるよ
   うに前記吐出容量調節装置を制御することを特徴とする
   自動車用空気調和装置の制御方法。
2. 　２．吐出容量調節装置を有するコンプレッサと、該コ
   ンプレッサによって循環せしめられる冷媒により空気を
   冷却するエバポレータと、放熱量調節装置を有し前記コ
   ンプレッサと前記エバポレータとを接続するコンデンサ
   とを備える自動車用空気調和装置において、前記エバポ
   レータに流入する空気の流入空気温度が設定値より低い
   とき、前記エバポレータから流出する空気の温度が、前
   記設定値より低いエバポレータの凍結限界温度以下で且
   つこの凍結限界温度の近傍値となるように前記吐出容量
   調節装置及び放熱量調節装置を制御することを特徴とす
   る自動車用空気調和装置の制御方法。
3. 　３．吐出容量調節装置を有するコンプレッサと、該コ
   ンプレッサによって循環せしめられる冷媒により空気を
   冷却するエバポレータとを備える自動車用空気調和装置
   を制御する制御装置において、前記エバポレータに流入
   する空気の流入空気温度を検出する入口空気温度センサ
   と、前記エバポレータから流出する空気の流出空気温度
   を検出する出口空気温度センサと、前記流入空気温度が
   設定値より低いとき該設定値より低いエバポレータの凍
   結限界温度以下で且つこの凍結限界温度の近傍値を目標
   値として決定する目標値決定手段と、前記流出空気温度
   が前記目標値となるように前記吐出容量調節装置を制御
   する自動車用空気調和装置の制御装置。
4. 　４．請求項３において、目標値はエバポレータの流入
   空気温度値に依存することを特徴とする自動車用空気調
   和装置。
5. 　５．請求項３または請求項４において、コンプレッサ
   とエバポレータとは放熱量調節装置を有するコンデンサ
   で接続され、制御手段は吐出容量調節装置の制御ととも
   に前記放熱量調節装置も制御してエバポレータからの流
   出空気温度が目標値となるように制御するものであるこ
   とを特徴とする自動車用空気調和装置。
6. 　６．吐出容量調節装置を有するコンプレッサと、該コ
   ンプレッサによって循環せしめられる冷媒により空気を
   冷却するエバポレータと、請求項３または請求項４記載
   の制御装置とを備えて成ることを特徴とする自動車用空
   気調和装置。
7. 　７．吐出容量調節装置を有するコンプレッサと、該コ
   ンプレッサによって循環せしめられる冷媒により空気を
   冷却するエバポレータと、放熱量調節装置を有し前記コ
   ンプレッサと前記エバポレータとを接続するコンデンサ
   と、請求項５記載の制御装置とを備えて成ることを特徴
   とする自動車用空気調和装置。
8. 　８．エバポレータに流入する流入空気温度に対し目標
   となる流出空気温度値を決めるテーブルを記憶手段に格
   納したマイクロチップであって、前記テーブルは、流出
   空気温度目標値が凍結限界温度以下の近傍値となるよう
   に設定されていることを特徴とする制御用マイクロチッ
   プ。
9. 　９．請求項８において、流出空気温度目標値は流入空
   気温度に依存させて設定してあることを特徴とする制御
   用マイクロチップ。