JPH0248213A - 車両用空気調和装置 - 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、車両用エンジンにより冷凍サイクルの冷媒圧
縮機を駆動する車両用空気調和装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、冷媒圧縮機の負荷によって自動車の加速性能
が低下するため、アクセルペダルにアクセルスイッチ（
マイクロスイッチ）を取付けＣ、フルスロットルになる
と、所定時間だけエンジンと冷媒圧縮機を連結する電磁
クラッチへの通電を停止する自動車用空気調和装置が存
在する。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、上記構成の従来の自動車用空気調和装置では
、電磁クラッチへの通電を停止している間に、ファンに
より車室内に送られてくる空気が生暖かくなるため、乗
員に不快感を与える。このような冷房能力の低下を考慮
すると、電磁タラッチへの通電停止時間は短いほど望ま
しいが、車両の加速性の観点から見ればこの時間は長い
ほど望ましく、両方の要求を満たすことは困難であった
。

本発明は、車両の加速性能を向上させるとともに、加速
性能を向上させるために冷房能力を低下させた場合でも
、乗員に不快感を与えず、快適な空調フィーリングを維
持することが可能な車両用空気調和装置の提供を目的と
する。

［課題を解決するための手段］ 本発明の車両用空気調和装置は、車室内に向かって空気
を送るための通風ダクトと、該通風ダクト内において車
室内に向かう空気流を発生させるファン、および該ファ
ンを通電量に応じて回転さぜる電動モータを具備する送
風機と、前記通風ダクト内に配設され、冷媒を蒸発させ
ることにより通過する空気を冷却する冷媒蒸発器、およ
び該冷媒蒸発器に供給する冷媒を圧縮する冷媒圧縮機を
具備する冷凍サイクルと、車両の加速状態を検出する検
出手段を具備し、その検出手段により加速状態が検出さ
れた際に、前記冷媒圧縮機の圧縮能力を低下させるとと
もに、前記電動モータへの通電量を低下させる制御回路
とを備えた構成を採用した。

［作用および発明の効果］ 本発明の車両用空気調和装置は、上記構成によりつぎの
作用および効果を有する。

車両の加速状態を検出する検出手段により加速状態が検
出された際に、冷媒圧縮機の圧縮能力を低下させること
で、冷凍サイクルの消費動力を低減し、車両の加速性能
を向上させるとともに、電動モータへの通電量を低下さ
せることで、車室内への送風量を低下させ、冷媒圧縮機
の圧縮能力の低下により充分に冷却されない空気の車室
内への吹出を抑制することによって、快適な空調フィー
リングを維持することができる。

［実施例］ 本発明の小両用空気調和装置を図に示す一実施例に基づ
き攬明する。

第１図は本発明を採用したカーエアコンを示す。

１はカーエアコン（以下エアコンと略す）を示す。エア
コン１は、車室（図示せず）内に向って空気を送るため
の通風ダクト２と、該通風ダクト２に収納された送風機
３と１、冷媒圧縮機５により圧縮された冷媒が循環する
冷凍サイクル４と、送風機３および冷凍サイクル４を制
御する制御回路７を備えている。

通風ダクト２は、上流に内外気切替ダンパ２１によって
切替えられる内気導入口２２または外気導入口２３が形
成されている。また、通風ダクト２内には、送風Ｒ３、
冷凍サイクル４の冷媒蒸発器４２が収納されている。

送風１１！３は、通風ダクト２において車室内に向かう
空気流を生じさぜるファン３１、および註ファン３１を
回転させる電動モータ３２を有する。

ファン３１は、内気導入口２２または外気導入口２３よ
り、内気または外気を導入する。

電動モータ３２は、制御回路１より供給される通電１に
応じてファン３１を回転させる。電動モータ３２への通
電量は、制御回路７によって、旧モード運転（通電量大
）、Ｈ［モード運転（通電及中）、［０モード運転（通
電ｌ小）の３段階の運転モードに設定される。

冷凍サイクル４は、冷媒圧縮機５、冷媒ａ２縮器４１、
冷媒蒸発器４２、受液器４３、冷媒の減圧装置をなす温
度作動式膨張弁４４、およびこれらを順次環状に接続す
る冷媒配管４５から構成される。

冷媒蒸発器４２は、膨張弁４４からの低温、低圧の盲状
冷媒を周囲の空気を吸熱して蒸発させることにより自身
が低温状態となる。冷媒蒸発器４２は、ファン３１によ
り吸引された暖かい空気を冷却することによって車室内
を冷房する。

冷媒凝縮器４１は、冷媒圧縮機５から供給された高温、
高圧の気相冷媒を、エンジン１０により駆動されるファ
ン４６により吸引された外部の冷却風で冷却して凝縮さ
せる。

受液器４３は、冷媒凝縮器４１で液化した冷媒を冷房負
荷に応じて、液相冷奴のみを冷媒蒸発器４２に供給でき
るように一時的に貯える。

膨張弁４４は、受液器４３を通ってきた高温、高圧の液
相冷媒を小さな孔から噴射させることにより急激に膨張
させ゛Ｃ２低温、低圧の霧状の冷媒にする。

冷媒圧縮機５は、エンジン１０に電磁クラッチ６を介し
て連結され、吸入口５１より吸入した冷媒を圧縮して吐
出口５２より吐出する。また、この冷媒圧縮機５は、必
要に応じて冷媒圧縮機５の能力である吐出容量が容量可
変機構５３によって可変容量制御される。

この容量可変機構５３は、電磁弁５４およびバイパス路
５５によって構成されている。この電磁弁５４の駆動信
号としては、例えば矩形波パルス状信号が使用され、こ
の矩形波パルス状信号のデユーティ比に応じて電磁弁５
４の開度、つまり冷媒圧縮機５の吐出容量が設定される
。バイパス路５５は、気相冷媒を吸入、圧縮するときに
一度吸入された気相冷媒の一部を吸入室へ戻すための通
路である。

この容量可変機構５３が作動している際には、冷媒圧縮
機５の回転負荷が減少し、エンジン１０の負荷を低減さ
せることができる。

電磁クラッチ６は、制御回路７によりリレー６１が通電
（ＯＮ）された際にプーリ６２と冷媒圧縮機５の入力軸
とを連結してエンジン１０により冷媒圧縮機５を駆動さ
せ、制御回路７によりリレー６１への通電が停止（ＯＦ
Ｆ）された際にプーリ６２と冷媒圧縮ｆｉ５の入力軸と
を解放して冷媒圧縮ＩＪ！１５を停止さぜる。

制御回路７は、エアコン１の起動スイッチであるエアコ
ンスイッチ７１、電動モータ３２の運転モードを設定す
るファンスイッチ７２、電動モータ３２への通電量を３
段階の運転モードに調整する通電量制御回路８、および
自動車の加速状態を検出する加速状態検出手段９を備え
る。ファンスイッチ１２は、Ｈ［モードレジスタ７３、
しＯモードレジスタ１４を連結し、車両乗員が設定した
ファン３１の風量（電動モータ３２への通電量に比例）
を抵抗値として制御回路７に送る。

この制御回路７は、加速状態検出手段９により自動車の
加速状態を検出した際に、冷媒圧縮機５の圧縮漬方を低
下させるなめに、所定時間Ｔ。たけ電磁クラッチ６のリ
レー６１への通電を停止する、いわゆる加速時エアコン
カット制御を行う。

そして、制御回路７は、加速状態検出手段９により自動
車の加速状態を検出してから所定時間Ｔ。経過後に、矩
形波パルス状信号のデユーティ比に応じて電磁弁５４の
開度を調節して、冷媒圧縮機５の吐出容量を順次増大さ
ぜる、いわゆる冷媒圧縮機５の可変容量制御を行う。

また、制御回路７は、荊述の加速時エアコンカット制御
中に電動モータ３２への通電量を所定値以下に抑制する
（本実施例では゛屯動モータ３２をＬＯモード運転する
）ように通電量制御回路８に信号を送る。そして、制御
回路７は、加速時エアコンカット制御の終了後に、遅延
時間Ｔ１だけ遅延させてから電動モータ３２をＨ［モー
ド運転するように通電量制御回路８に信号を送る。さら
に、制御回路７は、電動モータ３２をＨ［モード運転さ
ぜな後に、遅延時間Ｔ２だけ遅延させてから電動モータ
３２をＨｌモード運転するように通電量制御回路８に信
号を送る。ここで、遅延時間Ｔ、は、冷媒蒸発器４２を
より低温化させて空調初期の冷却効果を向上させるため
に設定されている。

制御回路７は、加速状態検出手段９により自動車の加速
状！ぶを検出していない場合に、必要に応じて電磁クラ
ッチ６のリレー６１のＯＮ、ＯＦＦ制御や、ファンスイ
ッチ７２か−ら送られる抵抗値に応じて電動モータ３２
への通電量の制御を行う。

ここで、７５は自動車に搭載されているバッテリである
。

通電量制御回路８は、例えばパルス発信器、Ｄ／Ａ変換
器、パワー）・ランジスタがら構成され、制御回路７か
ら送られてくる信号に応じて電動モータ３２の通電量を
ＩＴモード運転（通電量大）　、ＨＥモード運転（通電
量中）、［０モード運転（通電１小）の３段階の運転モ
ードに制御する。

加速状態検出手段９は、エンジン回転数センサ９１、ス
ロットル開度センサ９２、およびニュートラルスイッチ
９３から構成されている。

エンジン回転数センサ９１は、エンジン１０のクランク
軸の回転数またはカム軸の回転数Ｎ［を検出し、その検
出値を制御回路７に送る。

スロットル開度センサ９２は、アクセルペダルに連動す
るとともに、エンジン１０の出力を調節するスロットル
バルブの開度１＾を検出し、その検出値を制御回路７に
送る。

ニュートラルスイッチ９３は、車両乗員がセレクトレバ
ー（図示せず）によりニュートラル（Ｎ）レンジを選択
した際に制御回路７に０Ｎ（ＮＳＩ４）信号を送り、車
両乗員がセレクトレバーによりＮレンジ以外のレンジを
；π釈した際に制御口＃ｒ７にＯＦＦ信Ｓを送る。

ここで、制御回路７は、ニュートラルスイッチ９３より
ＯＦＦ信号を読込み、スロットル開度センサ９２により
検出されたスロットル開度の単位時間当りの変化が大き
く、エンジン回転数センサ９１により検出されたエンジ
ン回転数が小さい時を、大きな加速力が必要な時、すな
わち自動車の加速状態であると判断し、加速時エアコン
カット制御、電動モータ３２の通電量制御、および冷媒
圧１ｉ！ｉ機５の可変容量制御を行う。

本実施例の冷凍サイクル４の作用を説明する。

ファンスイッチ７２が車両乗員によってＩ１１モード、
Ｈ「モードまたはＬＯモードに設定されると電動モータ
３２が運転モードに応じてファン３１を回転させる。

そして、エアコンスイッチ７１がＯＮされると、電磁ク
ラッチ６のリレー６１がＯＮされて冷媒圧縮機５がエン
ジン１０により駆動される。

冷媒圧縮機５で圧縮され、吐出口５２より吐出された高
温、高圧の気相冷媒は、直接冷媒凝縮器４１に流入する
。この冷媒は、ファン４６により吸引される低温の冷却
風と熱交換して冷却され、高圧の液相冷媒に凝縮される
。

凝縮された液相冷媒は、受液器４３に流入する。

受液器４３で気相冷媒と液相冷媒とに分離され、液相冷
媒のみが膨張弁４４に流入する。膨張弁４４に流入した
冷媒は、断熱膨張され、低温、低圧の霧状冷媒となり、
冷媒蒸発器４２で蒸発する。このとき、冷媒蒸発器４２
の周囲の空気が冷却され、ファン３１により吹出口から
車室内に向かって吹出されることによって車室内が冷房
される。そして、冷媒蒸発器４２より流出した気相冷媒
は、冷媒圧縮機５の吸入口５１へ吸い込まれる。

上記冷房運転を縁り返すことにより車室内が冷房される
。

本実施例の制御回路７における加速時エアコンカット制
御方法、電動モータ３２の通電量制御方法および冷媒圧
縮機５の可変容量制御方法を第１図ないし第４図に基づ
き説明する。

第２図および第３図は本実施例の制御回路７における加
速時エアコンカット制御、電動モータ３２の通電量制御
および冷媒圧縮機５の可変容量制御の作動フローチャー
トを示す。

本実施例の制御回路７における加速時エアコンカット制
御、電動モータ３２の通電量制御および冷媒圧縮機５の
可変容量制御は、エンジン１０の作動中のみ行われる。

初めに、ニュートラルスイッチ９３から０１４（８３）
１）信号を入力しているか否かを判別する（ステップＳ
１）、ニュートラルスイッチ９３からＮＳＷ信号を入力
している（Ｙｅｓ）時、ステップ８１以下の制御を繰り
返す。

ニュートラルスイッチ９３からＮＳＷ信号を入力してい
ない（ＮＯ）時、エンジン回転数センサ９１よりエンジ
ン回転数Ｎ１−を読込み（ステップＳ２）、さらにスロ
ットル開度センサ９２よりスロットル開度「Ａを読込む
（ステップＳ３１゜ つぎに、自動車が加速状態であるか台かを判別する。す
なわち、スロットル開度センサ９２により検出されたス
ロットル開度］＾の単位時間当りの変化が大きく、エン
ジン回転数センサ９１により検出されたエンジン回転数
が小さいか否かを判別する（ステップＳ４）。第４図イ
）のタイムチャートに示すように、自動車が加速状態を
検出しな（Ｙｅｓ）時、加速時エアコンカット制御のフ
ラグが１（立っている）か否かを判別する（ステップＳ
５）。加速時エアコンカット制御のフラグが１である（
ＹｅＳ）時、ステップＳ１２に進む。

加速時エアコンカット制御のフラグが１ではない（Ｎｏ
）時、加速時エアコンカット制御のフラグを１とする（
ステップ６）。つづいて、タイマをリセット（Ｔ＝Ｏ）
する（ステップＳ７）。

そして、タイマのカウント時間Ｔが所定時間Ｔ０より短
い（Ｔ　＜　’１’。）か否かを判別する（ステップＳ
８）。’ｒ＜Ｔｏである（Ｙｅｓ１時、冷媒圧縮機５の
圧縮能力を低下させるために、リレー６１をＯＦＦして
、第４図口）、ハ）のタイムチャートに示すように、電
磁クラッチ６への通電を停止（ＯＦＦ）する（ステップ
Ｓ９）。このため、冷媒圧縮機５が停止し、冷凍サイク
ル４の作動も停止する。

さらに、電動モータ３２への通電量を所定値以下に抑制
するように通電量制御回路８に信号を送る。

すなわち、第４図二）のタイムチャートに示すように、
電動モータ３２を旧モード運転からＬＯモード運転に変
更するように通電量制御回路８に信号を送る（ステップ
５１０）、その後ステップ８１以下の制御を繰り返す。

したがって、冷媒圧縮機５が停止している時には、ファ
ン３１の風量を所定値以下に抑制することにより、冷媒
蒸発器４２に吹付けられる風量を低減し、冷媒蒸発器４
２の吹出温度が比較的低温となるように制御することが
できる。よって、冷媒圧縮機５が停止している時に、吹
出口より吹出す冷風が生暖かくなることを防止できる。

ステップＳ４において、自動車が加速状態を検出してい
ない（Ｎｏ）時、加速時エアコンカット制御のフラグが
１（立っている）か否かを判別する（ステップ５１１）
、加速時エアコンカット制御のフラグが１ではない（Ｎ
ｏ）時、ステップ８１以下の制御を繰り返す。

加速時エアコンカッ１〜制御のフラグが１である（Ｙｅ
ｓ１時、タイマのカウントを継続しくステップ５１２）
、その後にステップＳ８に進む。

ステップＳ８において、Ｔ　＜　’ｌ’、ではない（Ｎ
Ｏ）時、つまり所定時間が経過した時、リレー６１をＯ
Ｎして、第４図口）のタイムチャートに示すように、電
磁クラッチ６を通電（ＯＮ）　Ｌ　（ステップ５１３）
、エンジン１０により冷媒「縮機５を駆動し、冷凍サイ
クル４の作動を再開する。

そして、第４図ハ）のタイムチャートに示すように、矩
形波パルス状信号のデユーティ比に応じて冷媒圧縮機５
の容量可変機構５３の電磁弁５４の開度を調節して、冷
媒圧縮１！５の吐出容−匿を最小容量より順次増大さぜ
る制御を開始する（ステップ５１４）。

電磁クラッチ６を通電（ＯＮ）してから遅延時間］゛１
だけ経過したくステップ５１５）後、第４図二）のタイ
ムチャートに示すように、電動モータ３２をＬＯモード
運転からＨ「モード運転に変更するように通電量制御回
路８に信号を送る（ステップ８１６）。

つぎに、ステップ８１６を行ってから遅延時間Ｔ２だけ
経過したくステップ５１７）後、第４１：：）のタイム
チャー１・に示すように、電動モータ３２をＨ［モード
運転から旧モード運転に変更するように通電量、制御「
・１路８に信号を送る（ステップ３１８）。

そして、冷媒圧縮機５の可変容量制御が終了したか否か
を判別する（ステップ５１９）。冷媒圧縮機５の可変容
量制御が終了していない（ＮＯ）時、冷媒圧縮機５の可
変容量制御が終了するまで可変容量制御を継続する。

冷媒圧縮機５の可変容量制御が終了している（Ｙｅｓ）
時、加速時エアコンカット制御のフラグを０とする（ス
テップ５２０）。その後に、ステップ８１以下の制御を
繰り返す。

したがって、従来のエアコンの制御装置における加速状
態の検出後の起動時には、冷媒圧縮機を起動する際のシ
ョックが非常に大きかったが、本実施例における加速状
態の検出後の起動時には、冷媒圧縮１ｓの吐出容量を順
次増大さぜ°ζいくことによって、冷媒圧縮機を起動す
る際のショックを低減できる。

また、本実施例のように、加速状態を検出した際に、冷
凍サイクル４の作動を停止し、ファン３１の風景を所定
値以下に抑制することによっ′Ｃ、エアコン１の電気負
荷を減少することができる。このため、エンジン１０に
よるオルターネータ等の発電機の発電負荷が減少するこ
とによって、加速性の向上や、燃費改善を図ることがで
きる。

また、風量の低下により生暖かい風の吹出しが抑制され
るため、加速時エアコンカット制御による空調フィーリ
ングの悪化は少なく、加速時エアコンカット制御による
冷媒圧縮機５のオフ時間を長くしても空調フィーリング
の悪化は従来より少なくできる。

さらに、加速時エアコンカット制御による冷房能力の低
下時間が長くなっても、再起動時には、風量が徐々に増
加されるため、冷房能力が再び回復するまでの間に、生
暖かい風が吹出されることも防止できる。

［他の実施例］ また、冷凍サイクルに四方弁等の冷媒の循環方向を逆転
させる装置を取付けて、ヒートポンプ式冷暖房装置の冷
凍サイクルとしても良く、また、通風ダクト内の冷媒蒸
発器の上流または下流に温水式ヒータ、ＰＴＣヒータ等
の加熱器を配設しても良い。

本実施例では、加速時に電動モータを１目モード運転か
ら［０モード運転に変更したが、加速時に電動モータを
Ｉ１１モード運転からＨ［モード運転に変更しても良く
、Ｈ［モード運転から１０モード運転に変更しても良く
、あるいは電動モータへの通電を停止しても良い、さら
に、電動モータへの通電をパワートランジスタにより制
御して、無段階変速を可能にし、加速時エアコンカット
制御の際には、所定量だけ電動モータへの通電量を低下
させ、その後に、徐々に加速時エアコンカット制御前の
通電状態に復帰させるようにしても良い。

本実施例では、車両の加速状態の検出をエンジン回転数
上ンサ、スロットル開度センサ、ニュートラルスイッチ
により行ったが、排気マニホールド内の圧力の変化率等
、その他の検出方法により車両の加速状態を検出しても
良い。

本実施例では、加速時エアコンカット制御の際に冷媒圧
縮機の駆動を停止し、その後に冷媒圧縮機の容量可変制
御を最小容量より順次増大するように制御したが、冷媒
圧縮機の容量可変制御を最小容量より段階的に増大する
ように制御しても良い。また、加速時に電磁クラッチへ
の通電を停止せず、冷媒圧縮機の容量を最小、または所
定量だけ低減するように制御しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に採用されたカーエアコンを
示す概略図、第２図および第３図は本発明の一実施例に
採用されたカーエアコンの制御回路における加速時エア
コンカット制御、電動モータの通電量制御および冷媒圧
縮機の可変容量制御の作動フローチャート、第４図は本
発明の・一実施例に採用されたカーエアコンの制御回路
における加速時エアコンカット制御、電動モータの通電
量制御および冷媒圧縮機の可変容量制御のタイムチャー
トである。 図中 １・・・カーエアコン（車両用空気調和装置）　　２・
・・通風ダクト　３・・・送風８！１４・・冷凍サイク
ル５・・・冷媒圧縮機　６・−・電磁クラッチ　１・・
・制御回路　９・・・加速状態検出手段　３１・・・フ
ァン　３２・・・電動モータ　４２・・・冷媒蒸発器 第４図 時 間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）（ａ）車室内に向かって空気を送るための通風ダク
   トと、 （ｂ）該通風ダクト内において車室内に向かう空気流を
   発生させるファン、および該ファンを通電量に応じて回
   転させる電動モータを具備する送風機と、 （ｃ）前記通風ダクト内に配設され、冷媒を蒸発させる
   ことにより通過する空気を冷却する冷媒蒸発器、および
   該冷媒蒸発器に供給する冷媒を圧縮する冷媒圧縮機を具
   備する冷凍サイクルと、（ｄ）車両の加速状態を検出す
   る検出手段を具備し、その検出手段により加速状態が検
   出された際に、前記冷媒圧縮機の圧縮能力を低下させる
   とともに、前記電動モータへの通電量を低下させる制御
   回路と を備えた車両用空気調和装置。