JPH05147434A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両の起動時において、短時間停止後の再始
動である場合に、エバポレータの状態を判定して、エバ
ポレータが凍結し易い状態にある場合は、急速クールダ
ウン制御の時間を短縮する。 【構成】 エンジン冷却水温度を検出し、このエンジン
冷却水温度が所定値以上である場合には、車両が短時間
停止後の再始動であると判断して、急速クールダウン制
御開始判定手段からの急速クールダウンの要求による急
速クールダウン制御の稼動時間を短くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両駆動初期時にお
いて、所定時間可変容量コンプレッサの容量を最大にす
る急速クールダウン機能を有すると共に、エバポレータ
の凍結を防止する機能を備えた車両用空調装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用空調装置の急速クールダウ
ン制御は、特開平１−１１１５１７号公報に示されるよ
うに、エバポレータの目標温度を設定する手段と、エバ
ポレータの実際の温度を検出する手段とを備え、このエ
バポレータの目標温度をエバポレータの凍結温度（例え
ば−１０℃）以下に設定することによって、通常は前記
エバポレータの目標温度と実際の温度との差によって決
定されるコンプレッサ容量を最大にし、実際のエバポレ
ータ温度が所定値（例えば、３℃）以下になってから所
定時間（例えば、１０分間）これを継続する急速クール
ダウン制御を行うものである。

【０００３】さらに、この凍結を防止するために、特開
平１−２８２０１５号公報には、エバポレータ温度を検
出して、この検出値が所定以下で所定時間継続した場合
には、電磁クラッチをオフして冷房サイクルの稼動を停
止し、エバポレータの凍結を防止する装置が開示されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、車両の停止直
後、若しくは短時間の停止後に車両を再起動する場合に
は、エバポレータの温度は充分に上昇しておらず、また
エバポレータの表面には結露による水滴が溜まってお
り、この状態で急速クールダウン制御が実行された場合
には、エバポレータは簡単に凍結してしまうという問題
点があり、さらに凍結を防止するために冷房サイクルの
稼動を停止した場合には空調レベルが落ちてしまうとい
う問題点があった。

【０００５】このために、この発明は、車両の起動時に
おいて、この車両が短時間停止後の再始動である場合
に、エバポレータの状態を判定し、この判定によってエ
バポレータが凍結し易い状態の場合には急速クールダウ
ン制御の時間を短くしてエバポレータの凍結を防止する
車両用空調装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】しかして、この発明を図
１において説明すると、少なくとも導入空気を冷却する
エバポレータを空調ダクト内に有する車両用空調装置に
おいて、熱負荷量が所定値よりも大きい時に、急速クー
ルダウン制御への移行を要求する急速クールダウン開始
判定手段１００と、エンジン１４の冷却水温を検出する
エンジン冷却水温度検出手段１１０と、このエンジン冷
却水温度検出手段１１０によって検出されたエンジン１
４の冷却水温度からエンジン１４の短時間停止後の再始
動であるか否かを判定する短時間停止後の再始動判定手
段１２０と、この短時間停止後の再始動判定手段１２０
によって、短時間の停止後の再始動でないと判定された
場合に、所定時間急速クールダウン制御を実行し、短時
間の停止後の再始動であると判定された場合に、前記再
始動時でない場合の所定時間に比べて稼動時間を短くし
て急速クールダウン制御を実行する急速クールダウン制
御手段１３０とを具備することにある。

【０００７】

【作用】したがって、この発明においては、車両の始動
時において、急速クールダウン開始判定手段１００によ
って要求された急速クールダウン制御を、エンジン冷却
水温度検出手段１１０によって検出したエンジン冷却水
温度が所定値よりも低い場合には、短時間停止後の再始
動でないと判定して、所定の時間継続して実行でき、ま
たエンジン冷却水温度が所定値よりも高い場合には、短
時間停止後の再始動であると判定して、短時間停止後の
再始動でない場合の所定時間よりも短い時間実行できる
ために、エバポレータが凍結し易い状態になっている短
時間停止後の再始動の場合のエバポレータの凍結を回避
できるものである。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の実施例について図面により
説明する。

【０００９】図２において示される車両用空調装置は、
空調ダクト１の最上流側に内気導入口３、外気導入口
４、及びアクチュエータ６によって駆動され、前記内気
導入口３若しくは外気導入口４を適宜選択する内外気切
替ドア（ＩＮＴＡＫＥドア）５によって構成される空気
導入ユニット２を有しており、この空気導入ユニット２
の下流側には送風機７が設けられている。

【００１０】この送風機７の下流側には、エバポレータ
８、アクチュエータ１７によって駆動されるエアミック
スドア１６、及びヒータコア９によって構成される温調
手段が設けられ、さらに空調ダクト１の最下流には、デ
フ吹出口１８、ベント吹出口１９、及びフット吹出口２
０が設けられ、アクチュエータ２３によって駆動される
モードドア２２ａ，２２ｂ，２２ｃによって適宜選択開
口されるものである。

【００１１】前記エバポレータ８は、容量可変機構２４
を有する可変容量コンプレッサ１０、コンデンサ１１、
レシーバタンク１２、膨張弁１３と直列に配管結合され
て冷房サイクルを構成している。この冷房サイクルにお
いて、電磁クラッチ１５によって走行用エンジン１４と
連結されて駆動する可変容量コンプレッサ１０によって
圧縮された高温高圧の気体冷媒は、コンデンサ１１にお
いてコンデンサ１１を通過する空気に放熱することで凝
縮されて高圧の液体冷媒となり、レシーバタンク１２に
よって気液分離及び脱水された後、膨張弁１３によって
断熱膨張して霧状の冷媒となる。この霧状の冷媒がエバ
ポレータ８においてエバポレータ８を通過する空気の熱
を吸熱して蒸発し、気体冷媒となる。このエバポレータ
８における吸熱作用と、コンデンサ１１における放熱作
用を繰り返すことによって、エバポレータ８を通過する
空気を冷却するもので、可変容量コンプレッサ１０から
吐出される冷媒量によって、冷却レベルが変化するもの
である。

【００１２】この可変容量コンプレッサ１０は、例えば
ワブルプレートタイプのもので、図３に示すように、電
磁クラッチ１５を介して走行用エンジン１４に連結され
る駆動軸５１がコンプレッサ本体１０ａに挿入され、こ
の駆動軸５１にワブルプレート５２がヒンジボール５３
を介して結合されている。このワブルプレート５２は、
コンプレッサ本体１０ａに形成されたクランク室５４に
ヒンジボール５３を支点として駆動軸５１に対して揺動
自在に支持されており、該ワブルプレート５２に連結さ
れたピストン５５を揺動角に応じてシリンダボア５６内
で往復動させるようにしてある。

【００１３】また、可変容量コンプレッサ１０には、圧
力制御弁５７がクランク室５４に臨むように設けられて
いる。この圧力制御弁５７は、クランク室５４と吸入側
へ通じる吸入室５８との連通を調節する弁体５９と、吸
入室５８内の圧力に応じて前記弁体５９を動かす圧力応
動部材６０と、前記弁体５９を電磁コイル５９への通電
量Ｉ_SOL （容量可変信号）に応じて動かすソレノイド６
２とを有し、電磁コイル６１への通電量Ｉ_SOL を外部か
ら制御することにより、ピストン５５とシリンダボア５
６の間からクランク室５４内に漏れるブローバイガスが
吸入側に戻る量を調整するようにしてある。

【００１４】この圧力制御弁５７等から可変容量コンプ
レッサ１０の容量を変える容量可変機構２４が構成され
ている。この容量可変機構２４において、電磁コイル６
１に流れる電流量Ｉ_SOL が上昇してソレノイド６２の磁
力が上昇すると、弁体５９にクランク室５７と吸入室５
８との連通を絞る方向に力が働き、クランク室５４から
吸入室５８に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５７の圧力が増大して、ピストン
５５のストロークが減少し、もって冷媒の吐出量が少な
くなるものである。

【００１５】これによって、外部からの通電量Ｉ_SOL を
制御することによって、冷媒量が制御され、エバポレー
タの冷房能力が制御できるものである。

【００１６】また、前記車両用空調装置のヒータコア９
には、走行用エンジンの冷却水が供給され、これによっ
て通過する空気を加熱するものである。

【００１７】以上の構成の車両用空調装置において、内
外気切替ドア５によって選択された内気若しくは外気
は、送風機７によって空調ダクト１の下流側に送風され
る。この空気は、エバポレータ８を通過することによっ
て冷却され、エアミックスドア１６の開度によって、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
する空気に分けられる。これらヒータコア９を通過して
加熱された空気と、バイパスした冷却されたままの空気
は、ヒータコア９の下流側において混合され、所望の温
度に温調された空気が得られるものである。この温調さ
れた空気は、モードドア２２ａ，２２ｂ，２２ｃによっ
て選択された吹出口１８，１９，２０から車室内２１に
吹き出し、車室内２１を温調するものである。

【００１８】この車両用空調装置の制御を行うために、
マイクロコンピュータ４１が設けられ、少なくとも外気
温度を検出する温度センサ４４、車室内の温度を検出す
る温度センサ４３、日射量を検出する日射センサ４５、
及びエバポレータ８に取付られた温度センサ（若しくは
エバポレータ８の下流側近傍に取付られ、エバポレータ
温度を推定するための温度センサ）４６からの信号が、
また本発明においてはエンジン冷却水の温度を検出する
温度センサ４９からの信号が、マルチプレクサ（ＭＰ
Ｘ）４７及びＡ／Ｄ変換機４８を介して入力され、さら
に下記する操作パネル２５からの信号が、このマイクロ
コンピュータ４１には入力されるものである。

【００１９】このマイクロコンピュータ４１は、図示し
ない中央演算処理装置（ＣＰＵ）、読出専用メモリ（Ｒ
ＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、入出力ポ
ート（Ｉ／Ｏ）等からなるそれ自体公知のもので、前述
の入力信号を所定のプログラムにしたがって処理実行
し、各出力回路４０ａ〜３７ｆを各制御機器、例えばア
クチュエータ６，１７，２３、送風機７、電磁クラッチ
１５、及び容量可変機構２４を制御するものである。

【００２０】操作パネル２５は、空調装置の制御を自動
により行うＡＵＴＯスイッチ３１、冷房サイクルの稼動
をＯＮ／ＯＦＦするＡ／Ｃスイッチ３５、吹出モードを
強制的にデフモードにするＤＥＦスイッチ３４、空調装
置の稼動を停止させるＯＦＦスイッチ３２、吸入空気の
モードを内気循環（ＲＥＣ）又は外気導入（ＦＲＥ）に
手動により設定するＲＥＣスイッチ３３、車室内の温度
を設定するアップダウンスイッチ２８ａ，２８ｂ及び表
示部２８ｃからなる温度設定器２８、吹出モードを手動
により設定するＭＯＤＥスイッチ２６ａ及び表示部２６
ｂからなるモード設定器２６、及び送風機７の送風量を
手動により設定するＦＡＮスイッチ２７ａ及び表示部２
７ｂからなる風量設定器２７によって構成されるもので
ある。尚、表示部２８ｃ，２７ｂ，２６ｂを有する表示
パネル３０は、表示回路２９を介してマイクロコンピュ
ータ４１により制御されるものである。

【００２１】以下、このマイクロコンピュータ４１によ
って実行される空調制御プログラムのフローチャート図
を示し、このフローチャートに従って説明する。

【００２２】図４において示されるフローチャートは、
マイクロコンピュータ４１において実行される空調装置
の自動制御モード時のメインプログラムである。このメ
インプログラムは、ＡＵＴＯスイッチ３１が押されるこ
とによってステップ２００から開始されるもので、ステ
ップ３００において、設定温度Ｔ_SET 、車室内温度Ｔ
_INC 、外気温度Ｔ_OUT 、日射量Ｔ_SUN 、エバポレータ温
度Ｔ_E 、及びエンジン冷却水温度Ｔ_W がデータとして入
力される。

【００２３】これらのデータから、ステップ４００にお
いて下記する数式１によって熱負荷信号である目標吹出
温度Ｘ_M が演算される。

【００２４】

【数１】 Ｘ_M ＝Ａ・Ｔ_SET −Ｂ・Ｔ_OUT −Ｃ・Ｔ_E −Ｄ・Ｔ_SUN −Ｅ・Ｔ_INC ＋Ｆ

【００２５】尚、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは利得定数であ
り、Ｆは補正項である。これらの値は、実験により最適
な空調効果があがる値に設定されるものである。

【００２６】ステップ４００において演算された目標吹
出温度Ｘ_M により、ステップ５００では内外気切替ドア
位置が、例えば図５（ａ）で示すように内気循環モード
（ＲＥＣ）と外気導入モード（ＦＲＥ）に切り替えら
れ、ステップ６００では送風機６のブロア電圧が図５
（ｂ）で示すように設定されるものである。尚、図５
（ｂ）のＭＡＸ ＨＩは、送風機７の最大高速運転を示
し、ＨＩは高速、ＬＯＷは低速運転を示すものである。

【００２７】また、ステップ７００においては、目標吹
出温度Ｘ_M により、図５（ｃ）に示されるようにエアミ
ックスドア１６の制御が行われ、ステップ８００におい
て下記するコンプレッサ制御が行われ、さらにステップ
９００においては、モードドア２２ａ，２２ｂ，２２ｃ
の制御が図５（ｄ）で示すように行われ、以後以上の制
御が繰り返されるものである。

【００２８】尚、図５（ｃ）のＦＣ（フルクール）はエ
アミックスドア１６がヒータコア９の上流側を全閉若し
くはそれに近い状態を示し、ＦＨ（フルホット）はエア
ミックスドア１６が全開若しくはそれに近い状態を示
す。また、図５の（ｄ）のＶＥＮＴ（ベントモード）は
ベント吹出口１９のみから吹き出す、いわゆる上吹出モ
ードを示し、ＨＥＡＴ（ヒートモード）はフット吹出口
２０のみから吹き出す、いわゆる下吹出モードを示し、
ＢＩ／Ｌ（バイレベルモード）は、吹出口切替信号Ｔ_F
（Ｔ_F ＝Ｔｅ＋Ｋ₁ Θ；Ｋ₁ は演算定数であり、Θはエ
アミックスドア１６の開度である。）によってＦＣから
ＦＨをリニアに変化させるモードを示している。

【００２９】前記ステップ８００におけるコンプレッサ
制御は、通常図５の（ｅ）によって目標吹出温度Ｘ_M か
ら演算されたエバポレータ目標吹出温度Ｔ' _INT と、エ
バポレータ温度Ｔ_E から演算される実際のエバポレータ
吹出温度Ｔ_INT との温度差ΔＴが、１以下になるように
コンプレッサの容量を行うもので、例えばΔＴを比例積
分（ＰＩ）して、コンプレッサ容量信号であるＩ_SOL を
求めて行うものである。尚、温度差ΔＴが大きい程、コ
ンプレッサ容量は大きくなるものである。

【００３０】このコンプレッサ容量制御の一部を構成す
る本発明に係る急速クールダウン制御は、図６のフロー
チャートに示すもので、ステップ８５１から開始され
る。

【００３１】ステップ８５２において、目標吹出温度Ｘ
_M が、−１０以下であるか否かの判定を行い、−１０以
上である場合は、ステップ８６５に進んで、急速クール
ダウン制御（以下、クールダウン制御）中であるか否か
の判定（クールダウン制御のフラッグの判定）を行う。
このステップ８６５の判定において、クールダウン制御
中である場合（クールダウン制御フラッグが１）には、
ステップ８５９に進み、クールダウン制御中でない場合
（クールダウン制御フラッグが０）は、ステップ８６６
からクールダウン制御を抜けて、通常のコンプレッサ制
御ルーチンに戻るものである。

【００３２】前記ステップ８５２において、目標吹出温
度Ｘ_M が、−１０以下の場合には、ステップ８５３にお
いてクールダウン制御を実行（クールダウン制御フラッ
グを１）し、ステップ８５４に進む。

【００３３】ステップ８５４において、エンジン冷却水
Ｔ_W が５５℃以上か否かの判定がなされる。この判定に
おいて、エンジン冷却水温度が５５℃以上の場合は、車
両の始動が短時間停止後の始動であると判断できるため
に、ステップ８５６に進み、５５℃以下の場合には、短
時間の停止後の始動でないと判断して、ステップ８５５
に進んでタイマを第１の所定時間（例えば、１０分）に
設定する。

【００３４】ステップ８５６では、車室内温度Ｔ_INC と
エバポレータ温度Ｔ_E との差が、１０℃以上であるか否
かの判定を行う。この判定において、温度差が１０℃以
上の場合は、エバポレータの温度上昇が充分なされてい
ないことから、車両の停止時間が短く、またエバポレー
タが湿り状態にあり凍結の恐れが大きいと判断できるこ
とから、ステップ８５８においてタイマを前記所定時間
よりも短い第２の所定時間（例えば、２分）に設定し、
温度が１０℃以下の場合には、１０℃以上の場合よりも
エバポレータ温度が高くなっていることから、前記状態
よりも凍結の恐れが緩和されていると判断できるため
に、ステップ８５７においてタイマを前記第１の所定時
間と、第２の所定時間の中間にあたる第３の所定時間
（例えば、５分）に設定する。

【００３５】前記ステップ８５５，８５７，８５８のタ
イマの設定の後、ステップ８５９に進んで、エバポレー
タ目標吹出温度Ｔ’_INT を−１０に設定し、これによっ
て強制的にエバポレータ目標吹出温度Ｔ’_INT と実際の
エバポレータ吹出温度Ｔ_INT との温度差ΔＴを大きくし
て、コンプレッサ容量を最大にするクールダウン制御を
行うことができるものである。

【００３６】この後、ステップ８６０において、目標吹
出温度Ｘ_M が８以上であるか否かの判定を行う。この判
定において、８以上の場合は、熱的条件が低下している
ことになるので、ステップ８６３において、クールダウ
ン制御を終了（クールダウン制御フラッグを０）し、ス
テップ８６４でクールダウン移行制御を実行（クールダ
ウン移行制御フラッグを１）して、ステップ８６６から
他のコンプレッサ制御に抜けるものである。

【００３７】前記ステップ８６０において、目標吹出温
度Ｘ_M が８以下の場合は、クールダウン制御の要求が継
続しているために、ステップ８６１において、実際のエ
バポレータ吹出温度Ｔ_INT が３℃以下で、タイマが前記
ステップ８５５、８５７、若しくは８５８において設定
された時間ｔを経過したか否かの判定が行われる。

【００３８】この判定において、クールダウン制御の継
続が判断され、継続中は、ステップ８６２において前述
のコンプレッサ容量制御を行い、タイムアップ後は前記
ステップ８６３、８６４に進んで、ステップ８６６から
抜けるものである。

【００３９】これによって、エンジン１４の冷却水の温
度Ｔ_W が所定値以上か否かの判定をすることによって、
車両が短時間停止後の再起動であるか否かを判定し、短
時間停止後の再起動でない場合は、通常時間（第１の所
定時間）クールダウン制御を実行し、また短時間停止後
の再起動である場合は、エバポレータ温度Ｔ_E と車室内
温度Ｔ_INC の温度差からエバポレータの状態を判定し、
温度差が大きい場合には、最も短い第２の所定時間クー
ルダウン制御を実行し、温度差が小さい場合には、中間
の第３の所定弛緩クールダウン制御を実行することがで
きるために、エバポレータの凍結を防止できると共に、
エバポレータの凍結による冷房サイクルの停止を回避で
きるものである。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、車両の起動時に、短時間停止後の起動であるか否か
の判定を行い、短時間停止後の再起動である場合には、
エバポレータの状態に応じて急速クールダウン制御を実
行する時間を短くすることにより、空調レベルを維持し
ながらエバポレータの凍結を防止できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示した機能ブロック図である。

【図２】本発明の係る実施例に使用される車両用空調装
置の構成を示した説明図である。

【図３】本発明に係る車両用空調装置に使用される容量
可変コンプレッサの一例を示した断面図である。

【図４】マイクロコンピュータで実行される空調制御の
メインルーチンのフローチャート図である。

【図５】目標吹出温度による各制御機器の制御状態を示
したタイミングチャート図である。

【図６】マイクロコンピュータで実行される本発明に係
る急速クールダウン制御を示したフローチャート図であ
る。

【符号の説明】

１４ 走行用エンジン １００ 急速クールダウン開始判定手段 １１０ エンジン冷却水温度検出手段 １２０ 短時間停止後の再始動判定手段 １３０ 急速クールダウン制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも導入空気を冷却するエバポレ
   ータを空調ダクト内に有する車両用空調装置において、 熱負荷量が所定値よりも大きい時に、急速クールダウン
   制御への移行を要求する急速クールダウン開始判定手段
   と、 エンジンの冷却水温を検出するエンジン冷却水温度検出
   手段と、 このエンジン冷却水温度検出手段によって検出されたエ
   ンジンの冷却水温度からエンジンの短時間停止後の再始
   動であるか否かを判定する短時間停止後の再始動判定手
   段と、 この短時間停止後の再始動判定手段によって、短時間の
   停止後の再始動でないと判定された場合に、所定時間急
   速クールダウン制御を実行し、短時間の停止後の再始動
   であると判定された場合に、前記再始動時でない場合の
   所定時間に比べて稼動時間を短くして急速クールダウン
   制御を実行する急速クールダウン制御手段とを具備する
   ことを特徴とする車両用空調装置。