JPH05139154A - 油圧フアンを備えた車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷媒圧縮機のトルクと油圧ポンプのトルクと
の加算トルクを小さくして、エンジンの燃料消費を抑え
る。 【構成】 冷媒凝縮器５と熱交換される外気温度と冷凍
サイクル４の高圧側の圧力を検出して冷媒圧縮機３のト
ルクを検出する。また、油圧ファン１４の回転速度から
油圧ポンプ１５のトルクを検出する。そして、制御回路
１７は、圧縮機トルクとポンプトルクとを加算した加算
トルクが小さくなるように、油圧ファン１４の回転速度
を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧ファンによって室
外熱交換器を通過する空気流を発生させる車両用空気調
和装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】油圧ファンは、冷凍サイクルの冷媒圧縮
機が作動すると、それに連動して作動し、室外熱交換器
に空気流を生じさせていた。あるいは、油圧ファンが冷
凍サイクルの室外熱交換器以外にラジエータの冷却ファ
ンも兼ねる場合は、油圧ファンが、エンジンの冷却水温
に応じた回転速度となるように制御されるとともに、冷
凍サイクルが作動すると、所定回転速度以上となるよう
に制御されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】冷媒圧縮機にかかるト
ルクは、図７の実線Ａ、Ｂに示すように、例えば外気温
度によって変化するとともに、油圧ファンの回転速度に
よっても変化する。このため、油圧ファンの回転速度
を、冷媒圧縮機のトルクと関係なく設定していた従来の
技術では、冷媒圧縮機のトルクと油圧ポンプのトルクと
の加算トルクがともに大きく、エンジンの燃料消費が大
きくなる場合がある。つまり、ある条件下で、油圧ファ
ンの回転速度を変化させた場合、油圧ファンの回転速度
が遅いときは、図７の実線Ａ、Ｂに示すように、冷媒圧
縮機のトルクが高く、エンジンの燃料消費が大きくな
る。逆に油圧ファンの回転速度が速いときは、冷媒圧縮
機のトルクは小さくなるが、図７の破線Ｃに示すよう
に、油圧ポンプのトルクが増え、結果的に冷媒圧縮機と
油圧ポンプとの加算トルクが大きくなり、エンジンの燃
料消費が大きくなる。

【０００４】

【発明の目的】本発明の目的は、冷媒圧縮機のトルクと
油圧ポンプのトルクとの加算トルクを小さくし、エンジ
ンの燃料消費を抑えることのできる油圧ファンを備えた
車両用空気調和装置の提供にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の油圧ファンを備
えた車両用空気調和装置は、エンジンによって駆動され
る冷媒圧縮機、冷媒と室外空気との熱交換を行う室外熱
交換器を備えた冷凍サイクルと、前記エンジンによって
駆動され、油圧を発生する油圧ポンプと、この油圧ポン
プの発生する油圧によって作動し、前記室外熱交換器を
通過する空気流を発生させる油圧ファンと、この油圧フ
ァンの回転速度を可変させるファン速度可変手段と、前
記冷媒圧縮機のトルクと前記油圧ポンプのトルクとを加
算したトルクが、小さくなるように、前記ファン速度可
変手段を操作して、前記油圧ファンの回転速度を変化さ
せる制御回路とを具備する技術的手段を採用した。

【０００６】

【発明の作用】外気温度の変化や他の要因等によって冷
媒圧縮機のトルクが変化しても、制御回路がファン速度
可変手段を操作して油圧ファンの回転速度を変化させ、
冷媒圧縮機のトルクと油圧ポンプのトルクとの加算トル
クを小さくする。

【０００７】

【発明の効果】本発明の油圧ファンを備えた車両用空気
調和装置は、上記の作用で示したように、冷媒圧縮機の
トルクと油圧ポンプのトルクとの加算トルクが小さくな
るため、エンジンの燃料消費を抑えることができる。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の油圧ファンを備えた車両用空
気調和装置を、図に示す一実施例に基づき説明する。 〔実施例の構成〕図１ないし図３は本発明の実施例を示
すもので、図１は油圧ファンを備えた車両用空気調和装
置の概略構成図である。本実施例に示す車両用空気調和
装置は、前席用の冷媒蒸発器１および後席用の冷媒蒸発
器２を備えるとともに、容量可変型の冷媒圧縮機３を採
用した冷凍サイクル４で、この冷凍サイクル４の構成を
簡単に説明する。

【０００９】冷凍サイクル４は、図示しないエンジンに
よって駆動される冷媒圧縮機３、この冷媒圧縮機３を吐
出した冷媒と車室外空気との熱交換を行う冷媒凝縮器５
（本発明の室外熱交換器）、冷媒を蓄えて液冷媒を吐出
するレシーバ６を備える。レシーバ６を吐出した冷媒
は、後部座席の空調を切り換える電磁弁７が閉じられて
いる場合、前席用減圧装置８を介して前席用の冷媒蒸発
器１に流入し、前席側に吹き出される空気と熱交換して
蒸発した後、再び冷媒圧縮機３に吸引される。電磁弁７
が開かれている場合、レシーバ６を吐出した冷媒は、前
席用の冷媒蒸発器１と同時に、後席用減圧装置９を介し
て後席用の冷媒蒸発器２に流入し、後部座席側に吹き出
される空気と熱交換して蒸発した後、再び冷媒圧縮機３
に吸引される。

【００１０】冷媒圧縮機３は、容量可変手段１０を備え
る。本実施例の容量可変手段１０は、冷媒吸入側の圧力
とバネ１１によって設定された力とのバランスに応じ
て、ピストン１２を駆動する斜板１３の角度を連続可変
して、冷媒の吐出容量を連続可変し、結果的に冷媒圧縮
機３の吐出側の圧力を一定範囲内に保つものである。

【００１１】冷媒凝縮器５は、冷媒と室外空気とを強制
的に熱交換する手段として、油圧ファン１４を備える。
油圧ファン１４は、油圧ポンプ１５の発生する油圧によ
って駆動されるファンで、油圧ポンプ１５はエンジンに
よって駆動される。また、油圧ファン１４へ油圧ポンプ
１５の発生したオイルを供給する通路には、油圧ファン
１４の回転速度を可変させるファン速度可変手段が設け
られている。本実施例のファン速度可変手段は、三方電
磁弁１６で、三方電磁弁１６の開度によって油圧ポンプ
１５の吐出流量が変化し、油圧ファン１４の回転速度が
変化する。なお、この三方電磁弁１６の開度は、制御回
路１７によって制御されている。

【００１２】この制御回路１７を簡単に説明する。本実
施例の制御回路１７は、マイクロコンピュータを使用し
た回路で、冷媒圧縮機３のトルクを検出する圧縮機トル
ク検出手段を備えるとともに、油圧ポンプ１５のトルク
を検出するポンプトルク検出手段を備える。そして、制
御回路１７は、圧縮機トルク検出手段の検出する圧縮機
トルクと、ポンプトルク検出手段の検出するポンプトル
クとを加算し、加算した加算トルクが、小さくなるよう
に、油圧ファン１４の回転速度をフィードバック制御す
るものである。本実施例の圧縮機トルク検出手段は、冷
媒凝縮器５と熱交換される車室外空気の温度と、冷凍サ
イクル４の高圧側の圧力とから、冷媒圧縮機３にかかる
圧縮機トルクを算出するものである。つまり、冷媒圧縮
機３のトルクＴｃ＝ｆ（Ｐｄ・Ｖｃ）、Ｖｃ＝ｇ（Ｐｄ
・Ｔａｍ）より算出される。なお、ｆ、ｇは定数、Ｐｄ
は冷凍サイクル４の高圧側の圧力、Ｔａｍは冷媒凝縮器
５と熱交換される車室外空気の温度である。このため、
制御回路１７は、冷媒凝縮器５と熱交換される車室外空
気の温度を検出する外気センサ１８を備えるとともに、
冷凍サイクル４の高圧側の圧力を検出する圧力センサ１
９を備える。また、本実施例のポンプトルク検出手段
は、油圧ファン１４の回転速度からポンプトルクを算出
するものである。つまり、ポンプトルクＴｆ＝ｈ（Ｎ
ｆ）より算出される。なお、ｈは定数、Ｎｆは油圧ファ
ン１４の回転速度である。このため、制御回路１７は、
油圧ファン１４の回転速度を検出する回転センサ２０を
備える。

【００１３】次に、制御回路１７が、加算トルクが小さ
くなるように、油圧ファン１４の回転速度をフィードバ
ック制御する一例を、図２のフローチャートに基づき説
明する。使用者により、エアコンスイッチがONされると
（スタート）、まず、油圧ファン１４の回転速度を、所
定の回転速度（例えば700rpm）で回転させる（ステップ
Ｓ1 ）。次いで、この時の圧縮機トルクとポンプトルク
を算出し、加算した加算トルクを算出する（ステップＳ
2 ）。次に、油圧ファン１４の回転速度を所定量上昇さ
せる（例えば５rpm 上昇、ステップＳ3 ）。続いて、こ
の時の圧縮機トルクとポンプトルクを算出し、加算した
加算トルクを算出する（ステップＳ4 ）。そして、今回
算出した加算トルクと前回算出した加算トルクとを比較
し、今回の加算トルクが前回の加算トルクよりも低下し
たか否かの判断を行う（ステップＳ5 ）。この判断結果
がYES の場合は、ステップＳ3 へ戻る。また、判断結果
がNOの場合は、油圧ファン１４の回転速度を所定量降下
させる（例えば５rpm 下降、ステップＳ6 ）。続いて、
この時の圧縮機トルクとポンプトルクを算出し、加算し
た加算トルクを算出する（ステップＳ7）。そして、今
回算出した加算トルクと前回算出した加算トルクとを比
較し、今回の加算トルクが前回の加算トルクよりも低下
したか否かの判断を行う（ステップＳ8 ）。この判断結
果がYES の場合は、ステップＳ6 へ戻り、判断結果がNO
の場合は、ステップＳ3 へ戻る。

【００１４】〔実施例の作動〕次に、上記実施例の作動
を簡単に説明する。冷凍サイクル４の高圧側の圧力が一
定で、外気温度が２０℃の場合、エアコンスイッチがON
されると、制御回路１７の働きによって、油圧ファン１
４の回転速度が、圧縮機トルクとポンプトルクとを加算
した加算トルクが小さくなるように常に変化し、結果的
に図３の実線Ｄの最低トルクの８００rpm ほどになる。
また、冷凍サイクル４の高圧側の圧力が一定で、外気温
度が５℃の場合では、エアコンスイッチがONされると、
制御回路１７の働きによって、油圧ファン１４の回転速
度が、圧縮機トルクとポンプトルクとを加算した加算ト
ルクが小さくなるように常に変化し、結果的に図３の実
線Ｅの最低トルクの６００rpm ほどになる。

【００１５】〔実施例の効果〕上記に示したように、エ
アコンスイッチがONされると、圧縮機トルクとポンプト
ルクとを加算した加算トルクが小さくなるため、例えば
外気温度が２０℃では、図４の実線Ｆに示すように、油
圧ファン１４が８００rpm ほどで作動し、エンジンの燃
料消費を抑えることができる。また、例えば外気温度が
５℃では、図４の実線Ｇに示すように、油圧ファン１４
が６００rpm ほどで作動し、エンジンの燃料消費を抑え
ることができる。

【００１６】〔第２実施例〕図５および図６は第２実施
例を示すもので、図５は油圧ファンの回転速度を設定す
る制御回路１７のブロック図である。本実施例は、制御
回路１７が、冷媒圧縮機のトルクに基づいて、油圧ファ
ンの回転速度をフィードフォワード制御するものであ
る。このため、制御回路１７は、冷媒圧縮機のトルクを
検出するべく、第１実施例と同様、冷媒凝縮器と熱交換
される車室外空気の温度を検出する外気センサ１８と、
冷凍サイクルの高圧側の圧力を検出する圧力センサ１９
とを備え、車室外空気の温度と冷凍サイクルの高圧側の
圧力とから、冷媒圧縮機３にかかる圧縮機トルクを算出
する。そして、図６のグラフに示すように、圧縮機トル
クに応じた油圧ファンの回転速度を設定し、ファン速度
可変手段である三方電磁弁１６を操作して、油圧ファン
の回転速度を設定された回転速度にするものである。

【００１７】〔変形例〕上記の実施例では、冷媒圧縮機
のトルクや油圧ファン（油圧ポンプ）のトルクを、計算
により求めた例を示したが、直接、トルクセンサを用い
て検出しても良い。可変容量型の冷媒圧縮機を例に示し
たが、可変容量型でなくても良く、また他の形式の可変
量型の冷媒圧縮機を使用しても良い。実施例に示した冷
凍サイクルは一例であって、冷暖房可能なヒートポンプ
式の冷凍サイクルや、冷媒蒸発器が１つの冷凍サイクル
など、油圧ファンを使用した全ての冷凍サイクルに本発
明を適用できる。油圧ファンがラジエータの冷却ファン
を兼ねる時は、冷却水温も関連させて油圧ファンの回転
速度を制御しても良い。実施例中に示した制御や数値
は、一例であって、本実施例に限定されるものではな
く、他のフィードバック制御や他のフィードフォワード
制御を適用して加算トルクを小さくしたり、学習機能を
加えて用いても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】油圧ファンを備えた車両用空気調和装置の概略
構成図である（第１実施例）。

【図２】制御回路の作動を示すフローチャートである
（第１実施例）。

【図３】油圧ファンの回転速度と加算トルクとの関係を
示すグラフである（第１実施例）。

【図４】油圧ファンの回転速度と燃料消費との関係を示
すグラフである（第１実施例）。

【図５】油圧ファンの回転速度を設定する制御回路のブ
ロック図である（第２実施例）。

【図６】圧縮機トルクと油圧ファンの回転速度との関係
を示すグラフである（第２実施例）。

【図７】油圧ファンの回転速度と圧縮機トルクとの関
係、および油圧ファンの回転速度とポンプトルクとの関
係を示すグラフである（従来技術）。

【符号の説明】

３ 冷媒圧縮機 ４ 冷凍サイクル ５ 冷媒凝縮器（室外熱交換器） １４ 油圧ファン １５ 油圧ポンプ １６ 三方電磁弁（ファン速度可変手段） １７ 制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (a) エンジンによって駆動される冷媒圧
   縮機、冷媒と室外空気との熱交換を行う室外熱交換器を
   備えた冷凍サイクルと、 (b) 前記エンジンによって駆動され、油圧を発生する油
   圧ポンプと、 (c) この油圧ポンプの発生する油圧によって作動し、前
   記室外熱交換器を通過する空気流を発生させる油圧ファ
   ンと、 (d) この油圧ファンの回転速度を可変させるファン速度
   可変手段と、 (e) 前記冷媒圧縮機のトルクと前記油圧ポンプのトルク
   とを加算したトルクが、小さくなるように、前記ファン
   速度可変手段を操作して、前記油圧ファンの回転速度を
   変化させる制御回路とを具備する油圧ファンを備えた車
   両用空気調和装置。