JPH0231918A - 自動車用空調装置 - 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） この発明は、外部制御型の可変容量コンプレッサを備え
た自動車用空調装置に関するものである。

（従来の技術） 外部制御型の可変容量コンプレッサは、空調ダクトに配
されたエバポレータ等と共に配管結合されて冷房サイク
ルを構成し、外部からの制御信号で吐出容量が変えられ
るようになっている。このようなコンプレッサを利用し
た冷房サイクルの制御方法として、特開昭５８−４３３
４０号公報に記載されたものがあり、この従来の制御方
法によれば、車室内温度または空調ダクトに吸入された
空気の温度と、例えばエバポレータ直後の温度とに応じ
てコンプレッサの吐出容量を段階的に制御し、車室内温
度または吸入空気温度が低いほど、またエバポレータ直
後の吹出温度が低いほど、コンプレッサの吐出容量を小
さくすると共に、エバポレータ直後の吐出温度が所定温
度以下となったときにはコンプレッサをＯＦＦにし、エ
バポレータの凍結を防止するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述の制御が車室内を急速に冷房するい
わゆるクールダウン時のように最大冷房能力を必要とす
る時にまで行なわれると、エバポレータが凍結温度に近
くなるほどコンプレッサの容量が小さくなり、所定温度
以下でコンプレッサがＯＦＦするので、冷房能ツノが低
下してしまい、クールダウンの性能が悪くなるという不
都合があった。

そこで、この発明においては、最大冷房能力を必要とす
る間はコンプレッサを最大能力が出せる状態で連続的に
稼動させ、クールダウン性能の向上を図るようにした自
動車用空調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、吸入された空気が通過するエバポレータ８及
び自動車のエンジン２２を駆動源とするコンプレッサ１
８を含む冷房サイクルと、この冷房サイクルにおいてエ
バポレータ８の冷却度を検出するモードセンサ４５と、 前記冷房サイクルにおいてコンプレッサ１８の容量を変
える容量可変装置３７と、 少なくとも設定温度と車室内温度とに基づいて冷却能力
を最大にする必要があるか否かを判定する判定手段１１
０と、 前記判定手段１１０により最大冷却能力を必要としない
と判定された場合には前記エバポレータ８の凍結を防止
する設定値以下まで該エバポレータ８が冷却されたとき
にコンプレッサ１８を停止させ、最大冷房能力が必要で
あると判定された場合には前記エバポレータ８の凍結防
止機能を無効とするコンプレッサのオンオフ制御手段１
２０と、前記モードセンサ４５により検出されたエバポ
レータ８の冷却度を所定の目標値に近づけるようにコン
プレッサ１８の吐出容量を設定し、前記判定手段１１０
により最大冷却能力が必要であると判定された場合には
設定容量を最大とする容量設定手段１３０と、 この容量設定手段１３０による設定容量に基づいて前記
容量可変装置３７の調節量を制御する可変装置制御手段
１４０とを具備したことにある。

（作用） したがって、最大冷房能力が必要となる間は、エバポレ
ータが所定の凍結防止温度以下となったときにコンプレ
ッサを停止させる機能を無効にしてコンプレッサの連続
的な稼動が保証されると共に、コンプレッサの吐出容量
が最大に設定されるので、冷房能力を常に最大にしてお
くことができ、そのため、上記課題を達成することがで
きるものである。

（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
最上流側にインテークドア切換装置２が設けられ、この
インテークドア切換装置２は、内気人口３と外気人口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。

また、ヒータコア９の前方にはエアミックスドア１０が
設けられており、このエアミックスドア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
の割合が調節されるようになっている。さらに、ヒータ
コア９の下流側はデフロスト吹出口１２１．ベント吹出
口１３及びヒート吹出口１４に分かれて車室に開口し、
その分かれた部分にモードドア１５ａ、１５ｂが設けら
れ５、二のモードドア１５ａ、１５ｂをアクチュエータ
１６．１７で操作することで吹出モードが切換えられる
ようになっている。

前記エバポレータ８は、下記するコンプレッサ１８、コ
ンデンサ１９、リキッドタンク２０及びエクスパンショ
ンパルプ２１と共に冷房サイクルを構成している。コン
プレッサ１８は、例えばワブルプレート式であり、第３
図にも示すように、電磁クラッチ２３を介してエンジン
２２に連結された駆動軸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２５内に形成されたクラ
ンク室２８にヒンジボール２７を支点として駆動軸２４
に対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を揺動角に応じてシリン
ダボア３０内で往復動させるようにしである。また、コ
ンプレッサ１８には、圧力制御弁３１がクランク室２８
に臨むように設けられ、この圧力制御弁３１は、クラン
ク室２８と吸入側ｌ＼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　ＳＱＬ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■、
。、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が吸入側へ戻る量を調節するよう
にしている。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■、。。

が上昇してソレノイド３６の磁力が上昇すると、弁体３
３にクランク室２８と吸入室３２との連通を絞る方向の
力が働き、クランク室２８から吸入室３２へ漏れるブロ
ーバイガスの量が少なくなる。

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がヒンジボール２７を支点として揺動角度が小
さくなる方向に回動し、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ものである。

尚、容量可変装置３７は、上述した吸入側へブローバイ
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、実質的に容
量を変えるものであればよい。

そして、前記アクチュエータ６．１１．１７、送風機７
のモータ７ａ、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４０３〜４０
ｆ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。

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（Ｉｌ
ｏ）等を持つそれ自体周知のもので、該マイクロコンピ
ュータ４１には、車室内の温度を検出する車室内温度セ
ンサ４２からの車室内温度Ｔ、１、外気の温度を検出す
る外気温度センサ４３からの外気温度ＴＡ、日射量を検
出する日射センサ４４からの日射量Ｑ５、前記エバポレ
ータ８又はエバポレータ８の下流側に設けられてエバポ
レータ８の冷却度をエバポレータ８の温度又はエバポレ
ータ８を通過した空気の温度として検出するモードセン
サ４５からの冷却度ＴＩＮＴがマルチプレクサ４６を介
して選択され、Ａ／Ｄ変換器４７を介してデジタル信号
に変換されて入力される。

また、マイクロコンピュータ４１には操作パネル４８か
らの出力信号が入力される。この操作パネル４８は、送
風機等の空調機器の全てをオート状態に設定するＡＵＴ
Ｏスイッチ４９、オート制御を解除するＯＦＦスイッチ
５０、コンブレッサ１８を手動で稼動させるＡ／Ｃスイ
ッチ５１、吸入空気を内気又は外気に切換える内外気切
換スイッチ５２、吹出モードをデフロストモードに設定
するＤＥＦスイッチ５３、車室内の設定温度を設定する
温度設定器５４、送風機の回転速度を設定する速度設定
器５５、及びデフロストモード以外の吹出モードを設定
するモード設定器５６を備えている。温度設定器５４は
、アップダウンスイッチ５４ａ、５４ｂと設定温度Ｔ、
をデジタル表示する温度表示部５４ｃとから成り、アッ
プダウンスイッチ５４ａ、５４ｂの操作で温度表示部５
４ｃに示される設定温度を所定の範囲で変えることがで
きるようになっている。また、速度設定器５５は、送風
機７の回転レベルを切換えるＦＡＮスイッチ５５ａと、
現行の回転レベルを表示するレベル表示部５５ｂとから
成り、ＦＡＮスイッチ５５ａの操作で送風機７の回転レ
ベルが停止（レベル０）、ＬｏＷくレベル１）、ＭＥＤ
（レベル２）、Ｈｌ（レベル３）、ＭＡＸ　　Ｈｌ　　
（レベル４）の順で順次切換えられると共に、レベル表
示部５５ｂの上部にＭＡＮＵＡＬ”の文字が点灯するよ
うになっている。更にモード設定器５６は、吹出モード
をベント、パイレベル、ヒートの順で順次切換えるＭＯ
ＤＥスイッチ５６ａと、現行の吹出モードを絵表示で示
す絵表示部５６ｂとから成り、ＭＯＤＥスイッチ５６ａ
の操作で絵表示部５６ｂの空気流の矢印５７ａ、５７ｂ
が選択された吹出モードを示すように点灯表示されると
共に、絵表示部５６ｂの上部に“ＭＡＮＵＡＬ”の文字
が点灯するようになっている。これら点灯表示や各表示
部５４ｃ、５５ｂ、５６ｂの表示は表示回路５８ヲ介し
てマイクロコンピュータ４１で制御されるものである。

第４図において、前述したマイクロコンピュータ４１に
よるコンプレッサ１８の制御作動例がフローチャートと
して示され、マイクロコンピュータ４１は、ステップ６
０からプログラムの実行を開始し、ステップ６２におい
て各センサ４２〜４５や操作パネル４８からの信号を入
力する。そして、次のステップ６４において、送風機７
が駆動しているか否かを、更に次のステップ６６におい
て、Ａ／Ｃスイッチ５１が押された（ＯＮ）か否かをそ
れぞれ判定する。送風機７が回転していない状態ではコ
ンプレッサ１８を稼動させても温調制御を積極的に行な
えず、またＡ／Ｃスイフチ５１が押されていない場合に
はコンプレッサ１８の稼動を乗員が望んでいないのであ
るから、いずれの場合もステップ６８へ進んでコンプレ
ッサをＯＦＦ状態にする。

一方、送風機７が回転しており、Ａ／Ｃスイッチ５１も
押されていることが判定されるとステップ７０へ進み、
このステップ７０において、例えば（１）式により車室
内に吹出す目標吹出温度Ｘ、４を設定温度Ｔ０、車室内
温度Ｔｌｌ、外気温度ＴＡ、日射量Ｑ８等から演算する
。

ＸＭ冨Ａ−Ｔ　Ｄ＋　Ｂ−Ｔ　、Ｉ＋　Ｃ−Ｔ　Ａ　＋
　Ｄ　’　Ｑ　、＋　Ｅ・・・（１）式 但し、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅは演算定数を表す。

目標吹出温度Ｘ、が演算された後は、ステップ７２へ進
み、このＸイが第５図にも示すようにクールダウン制御
が必要となる所定値に、以下であるか否かを判定し、Ｘ
、４かに、以下であれば、ステップ７４以下のクールダ
ウン制御が行なわれる。

即ち、ステップ７４においてクールダウン制御中である
ことを示すためにフラグをｌ″に設定し、次のステップ
７６において、エバポレータ８の目標冷却度７７匹を、
例えば−１０℃のようにエバポレータ８の凍結が始まる
温度よりもかなり低い所定の温度Ｔ、に設定する。そし
て、次のステップ７８では、クールダウン制御が行なわ
れた結果、目標吹出温度Ｘイが所定値に２以上になった
か否かを判定し、Ｋ２以上であれば、ステップ９２へ進
んでクールダウン制御から後述する通常制御へ移行し、
Ｋ２より小さければステップ８０乃至８６を介してステ
ップ８８へ進み、このステップ８８において、エバポレ
ータ８の実際の冷却度ＴＩＮＴと目標冷却度ＴＩＮ？と
の差が（２）式で示される関係になるよう、コンプレッ
サ１８の容量を設定してエバポレータの冷却度ＴｌＮ７
を目標冷却度〒Ｉｌｌに近づけ、 ＴｅＮｔ　　ＴｅＮｔ　ｌ　＜　１℃　・・・（２）式
その後、ステップ９０を介して他の空調制御ルーチンを
経由し、ステップ６０に戻るようになっている。

しかして、クールダウン中は、エバポレータ８の目標冷
却度Ｔ、、Ｔがエバポレータ８の凍結開始温度よりかな
り低く設定されるので、エバポレータ８が凍結温度に至
ってもエバポレータ８の冷却度ＴＩＮ？と目標冷却度Ｔ
’Ｂｙとの差は大きく、コンプレッサ１８は最大吐出容
量で稼動し続ける。

ところで、ステップ８０乃至８６においては、タイマに
基づいてクールダウン制御から通常制御に移行させるた
めの処理が行なわれる。即ち、ステップ８０においてエ
バポレータ８の冷却度ＴＩＮ’ｒが前記目標冷却度ＴＩ
Ｎ？よりも高い所定の温度Ｔ。

（例えば１．５度）を下回っているか否かを判定し、Ｔ
ＩＮＴがＴ、より大きければステップ８８へ進み、Ｔ３
以下であれば、ステップ８２．８４においてタイマが作
動していなければタイマによる計時Ｔを開始する。そし
て、次のステップ８６においてタイマを作動させてから
所定時間ｔ、が経過したか否かを判定し、経過していな
ければステップ８８へ進み、所定時間１．を経過してい
れば、クールダウン制御からステップ９２以下の通常制
御に移行する。これにより、ＴＩＮＴが所定値Ｔ、以下
となり、且つその時から所定時間ｔ１が経過すれば、目
標吹出温度ＸＭが所定値に２以下であってもクールダウ
ン制御は終了するものであり（第５図において破線で示
す）、逆にタイマがタイムアツプする前でも目標吹出温
度Ｘ。が所定値に２以上となれば、クールダウン制御に
より快適温調状態がいち早く達成されたのであるから、
早めに通常制御に移行することになる。

ステップ９２以下の通常制御は、先ずステップ９２にお
いて、クールダウン制御を終了したことを示すためにフ
ラグを′０”に設定し、ステップ９４でタイマをリセッ
トした後、ステップ９６においてエバポレータ８の目標
冷却度ＴＩＮＴを凍結する限界温度より幾分高い所定の
温度Ｔｔ　　（例えば３℃）に設定する。その後、ステ
ップ９８でエバポレータ８の実際の冷却度ＴＩＮアが所
定温度Ｔ、。

Ｔ４より小さいか大きいかを判定する。ここで、Ｔｚ、
Ｔ４はハンティング防止のためにＴ３　＜　ｔｚ　＜　
Ｔ４となっている。このステップ９８において、ＴＩＮ
ＴがＴ３よりも小さいと判定された場合には、ステップ
６８へ進んでエバポレータ８の凍結防止のためにコンプ
レッサ１８をＯＦＦにし、その後ステップ９０を介して
この制御ルーチンを終了してメインルーチンへ戻る。ま
た、Ｔ、ＮＴがＴ４よりも大きいと判定された場合には
、ステップ８８へ進んで前記（２）式の関係を満足する
ようコンプレッサ１８を容量制御する。

しかして、コンプレッサ１８の通常制御においては、エ
バポレータ８の目標冷却度Ｔい、がエバポレータ８の凍
結開始温度より幾分高めに設定されるので、コンプレッ
サ１８はエバポレータ８の凍結を防ぐために吐出容量が
減少し、エバポレータが凍結する前には停止（ＯＦＦ）
することになる。

尚、ステップ７２において、目標吹出温度Ｘ９が所定値
に、より大きいことが判定された場合にはステップ１０
０へ進み、クールダウン制御中であるのか否かをフラグ
が“１”になっているか否かをもって判定する。このス
テップ１００により、クールダウン制御が既に行なわれ
ている場合には、前述したようにＸ８かに２以上となる
か、ＴＩＮＴがＴ３以下で且つ所定時間ｔ、を経過する
まではクールダウン制御を継続させる一方、クールダウ
ン制御が行なわれていなければＸ。かに、以下とならな
い限り通常制御を行ない、クールダウン制御と通常制御
とのハンティングを防止するようにしている。

次に、第６図において、この発明の他の実施例が示され
ている。この実施例が前記実施例と異なる点は、コンプ
レッサ１８のＯＮ１０　Ｆ　Ｆ設定値をクールダウン制
御時と通常制御時とにおいてそれぞれ予め設定しておき
、この設定値に基づいてコンプレッサ１８を制御するよ
うにしたことである。具体的には、ステップ８６と９６
との後にコンプレッサ１８の０Ｎ１０　Ｆ　Ｆ設定値を
第７図のように設定するステップ１０２．１０４を設け
、ステップ１０２においては、コンプレッサのＯＦＦ設
定（Ｊ　Ｔ。ＦＦをエバポレータ８の凍結限界温度に近
い温度Ｔ３（例えば１．５℃）に、ＯＮ設定値Ｔ。Ｎを
Ｔ３よりも大きい温度Ｔ、にそれぞれ設定し、また、ス
テップ１０４においては、ＯＦＦ設定値ＴＯＦＦを０℃
よりも低い温度Ｔ、に、ＯＮ設定値ＴｏＮを例えば前記
Ｔ４と同じ温度Ｔ、にそれぞれ設定する。そして、これ
らステップ１０２または１０４でコンプレッサのＯＮ１
０　Ｆ　Ｆ設定値が設定された後は、ステップ１０６に
おいてエバポレータ８の実際の冷却度ＴＩＮＴが０Ｎ１
０ＦＦ設定値Ｔ。□、Ｔ、、より小さいか大きいかを判
定し、ＴＩＮＴがＴ。ＦＦより小さくなった場合には、
ステップ６８へ進んでコンプレッサ１８をＯＦＦにし、
Ｔｌ５ｔがＴ。Ｎより大きい場合にはステップ８８へ進
んで前記（２）式の関係を満足するようコンプレッサ１
８を容量制御する。

尚、この第７図において破線で示された部分は、前記実
施例と同様、ステップ８０乃至８６において、エバポレ
ータ８の冷却度Ｔ、８．が所定値Ｔ３以下で、且つＴ３
以下となってから所定時間１゜が経過した場合に、目標
吹出温度Ｘ、かに２より小さくても通常制御に移行する
ことを示す。

しかして、このような制御においても、クールダウン中
はコンプレッサ１８のＯＦＦ設定値を０℃よりも下げて
いるので、エバポレータ８が凍結温度に近づいてもコン
プレッサ１８を最大吐出容量をもって連続的に稼動させ
ることができるものである。また、この実施例において
は、クールダウン中でもコンプレッサ１８のＯＦＦ設定
値が決められているため、例えば送風機の故障で空気が
吸入されずエバポレータの冷却度が異常に出てしまう場
合等において、コンプレッサ１８を確実にＯＦＦできる
保護機能も同時に備えている。

尚、他のステップにおいては前記実施例と同様であるの
で、同一ステップに同一番号を付して説明を省略する。

（発明の効果） 以上述べたように、この発明によれば、最大冷房能力が
必要となる間はコンプレッサの連続的な稼動を保証して
コンプレッサの吐出容量を最大に設定するようにしたの
で、クールダウン制御時には冷房能力を常に最大に維持
してお（ことができ、クールダウン性能の向上が図れる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を示す機能ブロック図、第２図はこの
発明における自動車用空調装置の実施例を示す構成図、
第３図は同上に用いられるコンプレッサの一例を示す構
成図、第４図はマイクロコンピュータによるコンプレッ
サの制御作動例を示すフローチャート、第５図は同上の
作動制御例におけるエバポレータの目標冷却度の特性を
示す線図、第６図はマイクロコンピュータによる他の作
動制御例を示すフローチャート、第７図は同上の制御作
動例におけるコンプレッサのＯＮ１０　Ｆ　Ｆ設定値の
特性を示す線図である。 ８・・・エバポレータ、１８・・・コンプレッサ、２２
・・・エンジン、３７・・・容量可変装置、４５・・・
モードセンサ、１１０・・・判定手段、１２０・・・オ
ンオフ制御手段、１３０・・・容量設定手段、１４０・
・・可変装置制御手段。 第 図 第 図 第 図 目樗吹ム４し慣（ＸＭ）　−”

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　吸入された空気が通過するエバポレータ及び自動車の
   エンジンを駆動源とするコンプレッサを含む冷房サイク
   ルと、 この冷房サイクルにおいてエバポレータの冷却度を検出
   するモードセンサと、 前記冷房サイクルにおいてコンプレッサの容量を変える
   容量可変装置と、 少なくとも設定温度と車室内温度とに基づいて冷却能力
   を最大にする必要があるか否かを判定する判定手段と、 前記判定手段により最大冷却能力を必要としないと判定
   された場合には前記エバポレータの凍結を防止する設定
   値以下まで該エバポレータが冷却されたときにコンプレ
   ッサを停止させ、最大冷房能力が必要であると判定され
   た場合には前記エバポレータの凍結防止機能を無効とす
   るコンプレッサのオンオフ制御手段と、 前記モードセンサにより検出されたエバポレータの冷却
   度を所定の目標値に近づけるようにコンプレッサの吐出
   容量を設定し、前記判定手段により最大冷却能力が必要
   であると判定された場合には設定容量を最大とする容量
   設定手段と、 この容量設定手段による設定容量に基づいて前記容量可
   変装置の調節量を制御する可変装置制御手段とを具備す
   ることを特徴とする自動車用空調装置。