JPH0554023B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は省動力と空調フイーリングを向上した
自動車用空調装置に関するものである。

従来周知の自動車用空調装置は冷媒回路を圧縮
機、凝縮器、レシーバ、膨張弁、蒸発器で結んだ
構成となつている。そして圧縮機は電磁クラツチ
を介して自動車エンジンに結合され、エンジンの
回転数が増加するに伴い、圧縮機の回転数が増加
する。

従つて、このように圧縮機の回転数が増加した
り、外気温の低下等により冷房負荷の減少が生じ
ると、蒸発器のフイン温度、即ち冷媒の蒸発温度
が０℃以下に低下して、フインに霜が付着した
り、氷結して、送風機によつて送風される風量が
減少し、冷房能力が低下する。

この着霜現象を防止するため、蒸発器と圧縮機
の間に蒸発圧力調整弁を設け、この調整弁によつ
て蒸発器における冷媒蒸発圧力を設定値以下に維
持することにより、冷媒の蒸発温度が０℃以下に
低下しないようにしたり、圧縮機の電磁クラツチ
を切り、圧縮機を一時的に停止させている。

また、実公昭53−52196号公報に記載されてい
るように、自動車内外の温度を検出し、これら温
度に基づいて冷媒圧縮機を停止させる自動車用空
気調和制御装置も提案されている。

ところで、従来の空調装置は冷房負荷の大小に
かかわらず圧縮機は常に最大容量でもつて運転さ
れるので蒸発圧力調整弁により着霜防止が可能で
あつても、圧縮機の駆動源である自動車エンジン
の駆動負荷が常に最大となり消費動力が大きく、
騒音も大きいという問題がある。

他方、蒸発圧力調整弁を使用せずに、圧縮機を
停止させる方式のものにおいては消費動力、騒音
の問題は少ないが、その反面圧縮機運転の断続に
伴なつて蒸発器の吹出し温度が急変し、吹出し空
気の温度変化が激しいため、自動車の乗員にとつ
て空調フイーリングが悪いという問題がある。

本発明は上記した問題点に鑑みてなされたもの
で、自動車のエンジンにより駆動され、かつ吐出
容量を段階的に変化し得るように構成された可変
容量式の圧縮機を用い、かつ熱負荷に関連する物
理量を感知するセンサーを有し該センサーの感知
信号により該圧縮機の吐出容量を切り換える制御
装置を設け、該圧縮機と、凝縮器と、減圧装置
と、蒸発器と、蒸発圧力調整弁とで冷媒回路を構
成する自動車用空調装置であつて、 前記センサーとして、前記蒸発圧力調整弁と圧
縮機間の冷媒温度、冷媒圧力、冷媒配管温度のう
ち少なくともいずれか１つを感知するセンサーを
用いる。

本発明の自動車用空調装置では、上記センサー
により感知される物理量に応じて制御装置によつ
て圧縮機の吐出容量を段階的に切り換え制御する
ため、圧縮機の消費動力および騒音を低く抑える
ことができる。また、蒸発器の着霜を蒸発圧力調
整弁で防止しているため、圧縮機を停止する必要
がない。このため、蒸発器直後の吹出し空気温が
急上昇することもなく比較的一定しているので、
空調フイーリングが良い。

そして、特に本発明ではセンサーで検出される
熱負荷に関連する物理量として蒸発圧力調整弁と
圧縮機間の冷媒温度、冷媒圧力、冷媒配管温度の
うち少なくともいずれか１つとしているため、こ
れらの物理量は、車両の周囲の温度で代表される
熱負荷の変化に加え、エンジン回転速度によつて
変化する圧縮機の回転速度の変化による圧縮機の
吐出量変化にも対応して変化する。従つて、上記
の熱負荷変化に加え、圧縮機吐出量変化に対応し
て吐出容量の切り換えを応答よく制御することが
できる。

すなわち、蒸発圧力調整弁を有する自動車用空
調装置では、冷房負荷の変動、圧縮機（エンジ
ン）回転数の変化による圧縮機吐出量の変動が蒸
発圧力の変化として現れ、この圧力変化に対応し
て、蒸発圧力調整弁による冷媒流路の絞り量が変
化し、これにより蒸発圧力を設定圧力に維持して
いるため、蒸発圧力調整弁下流側の冷媒圧力／温
度（後述の第９図に示すモリエル線図の実線Y₁，
Y₂，Y₃参照）は、冷房負荷の変化、圧縮機回転
数の変化に対応して変化することにより、そして
上記絞り量が増加して上記調整弁下流側の冷媒圧
力／温度が低下するほど、蒸発器の冷却能力の余
裕量が大きいことを意味する。本発明では、この
現象に着目して、上記調整弁下流側の冷媒圧力／
温度を検出し、圧縮機の段階的な容量制御を行う
ことにより、冷房負荷の変動、圧縮機回転数の変
動に対応して的確に圧縮機の容量切り換えを行う
ことができる。

一方、蒸発圧力調整弁の上流側、換言すれば蒸
発器における冷媒圧力、温度はこの調整弁の作用
によつて一定に保たれるので、冷却能力の余裕度
合は検出できない。

上記したように、本発明では、蒸発圧力調整弁
を有する冷凍サイクルにおいて、この調整弁下流
側の冷媒圧力、温度を検出して、圧縮機の吐出容
量切り換えの制御を行つているため、冷却能力の
余裕量を的確に検出して、圧縮機の吐出容量の切
り換えを行うことができる。

それ故、冷房負荷、圧縮機回転数が頻繁にかつ
広範囲に変化する自動車用空調装置においても、
常に的確に圧縮機の容量切り換えを行つて、省動
力効果を十分に向上できる。同時に、空調装置始
動時のごとく冷房負荷が非常に大きいときは、蒸
発圧力の上昇に伴つて、蒸発圧力調整弁が必ず全
開となり、蒸発圧力調整弁下流側の冷媒圧力が蒸
発圧力と同等の圧力まで上昇する（第９図の破線
Ｘ参照）ので、これを感知して、確実に圧縮機容
量を大容量に切り換えることができ、従つて冷凍
サイクルの状態変化に対する応答遅れ等を生じる
ことなく、圧縮機大容量運転により冷房能力を良
好に発揮できる。

以下、本発明を図に示す実施例について説明す
る。本実施例の自動車用空調装置の冷凍サイクル
は第１図に示すように、圧縮機１、凝縮器２、レ
シーバ３、減圧装置をなす膨張弁４、蒸発器５、
蒸発圧力調整弁６から構成されている。そして、
熱負荷に関連する温度を感知するセンサー７およ
びこのセンサー７の感知信号を入力とする制御回
路８よりなる制御装置９と、上記冷凍サイクルの
装置とで本実施例装置が構成されている。

圧縮機１は電磁クラツチ１０を介して自動車エ
ンジン（図示せず）により駆動される。この圧縮
機１の具体的構成の一例を第２図に示す。第２図
において、１００は円柱状のロータ、１０１はロ
ータ１００に設けたスリツト１０２内に半径方向
に摺動自在に挿入されたベーンで、第４図には２
枚のみ図示してあるが、実際は４枚等間隔に設け
られている。１０３はこのベーン１０１の半径方
向の往復運動を規制する円筒状のシリンダ、１０
４，１０５は前記ロータ１００及びベーン１０１
と微小空隙を介し、シリンダ１０３の両端を挟む
フロントサイドプレート及びリアサイドプレート
である。そして、これらロータ１００、ベーン１
０１、シランダ１０３及びフロントサイドプレー
ト１０４、リアサイドプレート１０５で作動空間
Ｖを形成する。

また、シリンダ１０３、フロントサイドプレー
ト１０４、リアサイドプレート１０５はハウジン
グ１０６，１０７と共にボルト１０８で締め付け
固定される。尚ロータ１００は回転軸１０９に一
体的に結合されており、回転軸１０９は軸受１１
０によつてフロントサイドプレート１０４、リア
サイドプレート１０５に回転自在に支持され、電
磁クラツチ１０等を介して自動車エンジンからの
駆動力を受けるようになつている。１１１は圧縮
機内部と外気との間の密封を保つ軸封装置であ
る。

そして、フロントサイドプレート１０４とハウ
ジング１０６とによつて吸入室１１２が形成さ
れ、冷凍サイクルの蒸発器５よりこの吸入室１１
２に吸入された冷媒は、フロントサイドプレート
１０４に開口した吸入ポート１１３（第４図）よ
り作動空間Ｖ内へ吸い込まれるようになつてい
る。即ち、作動空間Ｖ内には吸入圧の冷媒が充填
される（第４図ａ図示）。そして作動空間Ｖに吸
い込まれた冷媒は作動空間Ｖの容積減少に伴なつ
て圧縮され、最も圧縮された状態でシリンダ１０
３の吐出口１１４より吐出弁（図示せず）等を介
してハウジング１０７内の吐出室１０７ａへ吐出
され、次いで冷凍サイクルの凝縮器２へ吐出され
る。

Ｐはアンロード用ポートで、フロントサイドプ
レート１０４に開口し作動空間Ｖと吸入室１１２
とを連通している。従つて、このアンロード用ポ
ートＰが開口している状態では、作動空間Ｖがア
ンロード用ポートＰとの連通状態から脱離するま
での間は冷媒の圧縮が行なわれないことになり、
このアンロード用ポートＰの開口状態における圧
縮開始時の空間容積V₁は、第４図ｂに示し、ま
たアンロード用ポートＰを塞いだ状態における圧
縮開始時の空間容積V₀は第４図ａに示す。本例
ではV₁がV₀の30％〜50％程度となるような位置
にアンロード用ポートＰを開口させている。

１１５はアンロード用ポートＰを開閉する開閉
弁である。この開閉弁１１５の構造を具体的に説
明すると、第３図の如くポートＰに着脱する弁体
１１５ａと、この弁体１１５ａを開方向に所定荷
重で付勢するばね１１５ｂと、弁体１１５ａを駆
動するベローフラム１１５ｃと、ばね座を兼ねベ
ローフラム１１５ｃを案内するプレート１１５ｆ
とを備えている。尚、弁体１１５ａはステンレス
等高強度の材料で成形されている。そして、ベロ
ーフラム１１５ｃの背面側の室１１５ｄにはパイ
ロツト圧力導入通路１１７が連通しており、電磁
弁１２の制御によりパイロツト圧力、即ち吸入圧
若しくは吐出圧が印加されるようになつている。
１１７ａはパイロツト圧力導入通路１１７内に形
成された絞りで、パイロツト圧力が急激に室１１
５ｄに印加されるのを防ぐものである。一方、ベ
ローフラム１１５ｃの表面側の室１１５ｅには吸
入室１１２の圧力が印加されている。

上記したポートＰと開閉弁１１５の組合せによ
り、可変容量部材１１が構成されている。

ポートＰの開閉弁１１５の駆動は電磁弁１２に
より制御されるようになつている。

上記電磁弁１２は第５図に示すように３つの圧
力口、即ち吸入圧力導入口１２ａ、吐出圧力導入
口１２ｂ及びパイロツト圧力導出口１２ｃが設け
られており、吸入圧力導入口１２ａは吸入室１１
２の圧力を、吐出圧力導入口１２ｂは吐出室１０
７ａの圧力をそれぞれ導入するようになつてお
り、またパイロツト圧力導出口１２ｃは開閉弁１
１５の弁体閉側の室、即ちパイロツト室１１５ｄ
に通じている。そして、電磁弁１２のパイロツト
圧力導出口１２ｃには、コイル１２ｄへの通電の
断続により磁性体製の弁体１２ｅの位置が制御さ
れて、吸入圧又は吐出圧がそれぞれ選択されて加
えられるようになつている。

従つてパイロツト圧力導出口１２ｃに吸入圧力
が導入された時にはパイロツト室１１５ｄが吸入
圧力になり、そのため、ばね１１５ｂの設定力で
弁体１１５ａが開方向に移動し開閉弁１１５はポ
ートＰを開口する。逆に、パイロツト圧力導出口
１２ｃに吐出圧力が導入された時には、同様にパ
イロツト室１１５ｄが吐出圧力になるため、弁体
１１５ａはばね１１５ｂの設定力に抗して閉方向
に移動し、開閉弁１１５はポートＰを閉塞する。

なお、電磁弁１２はその過熱による作動不良を
防止するため、圧縮機１のうち比較的低温となる
部位、例えば吸入冷媒が通過するサービスバルブ
（図示せず）やフロントハウジング１０６に接し
て配設されている。

吐出容量を段階的に変化し得るように構成され
た圧縮機１の具体例は上記した通りである。

凝縮器２は多くの場合自動車のラジエータの前
面に取付けられ、圧縮機１で圧縮されて高温高圧
になつた冷媒ガスを、エンジンのクーリングフア
ンによる冷却風と自動車の走行により生ずる空気
の流れとにより強制的に冷却し液冷媒にする装置
である。

レシーバ３は液化した冷媒を冷房負荷に即応し
て蒸発器５に供給できるように一時的に貯える装
置である。

膨張弁４は液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て低温低圧の霧状の冷媒
にする減圧装置として作用するものである。

蒸発器５は低温低圧の霧状の冷媒が通るコイル
状のパイプとこのパイプに溶接されたエバポレー
タフインとよりなり、冷媒の冷熱をエバポレータ
フインにより空気に伝え空気を冷却するものであ
る。この蒸発器５は自動車の樹脂製ケーシング１
３内（第１図）に設けられ、モータ駆動の送風機
１４によつて送風される空気を冷却する。なお通
風ケーシング１３の左端側は図示しない内外気切
替箱を介して内気吸入口および外気吸入口に連通
し、右端側は図示しないヒータユニツトを介して
車室内への吹出口（冷房用上方吹出口、暖房用下
方吹出口等）に連通している。

蒸発圧力調整弁６は冷凍サイクルにおいて蒸発
器５と圧縮機１の間に取付けられて使用され、ス
プリング、ダイヤフラムおよびバルブで構成され
ている。そして冷房負荷が低くなり蒸発器５にお
ける冷媒の蒸発圧力が低い場合には、冷媒の蒸発
圧力よりスプリングの押圧力が高いためダイヤフ
ラムによりバルブを閉弁方向に移動させて、冷媒
流路を絞ることにより蒸発器５内の蒸発圧力を一
定値以上に保つ作用をする。ここでは０℃の冷媒
の蒸気圧（冷媒としてＲ−12を用いた場合、約
2.1Kg／cm²Ｇ）と等しい圧力にスプリングの取付
荷重が調節され、冷媒の温度が０℃以下に低下す
るのを防止し、蒸発器５のエバポレータフインに
霜がつくのを防止している。

熱負荷に関連する物理量を感知するセンサー７
として、本例では蒸発圧力調整弁６と圧縮機１と
の間の冷媒配管温度を感知するサーミスタが用い
られている。

制御回路８は電源バッテリ１５よりイグニツシ
ヨンスイツチ１６および空調装置の作動スイツチ
１７を介して電気が供給され、センサー７からの
信号を入力とし、圧縮機１の容量可変部材１１を
駆動するための電磁弁１２に出力する。制御回路
８の具体的一例を第６図に示す。図中、１８はコ
ンパレータで、抵抗１９の抵抗値とセンサー７の
サーミスタ抵抗値R₇とによつて決まる電位V₁と
抵抗２０，２１の抵抗値によつて決まる基準電位
V₂とにより出力１８ａが決定される。この出力
１８ａはトランジスタ２２のベースに入力され、
このトランジスタ２２をオン・オフする。２３は
リレーで、トランジスタ２２のオン・オフで作動
し電磁弁１２の通電を断続する。なお、圧縮機１
の電磁クラツチ１０の断続は本発明の構成要素外
の回路２４で別途制御される。

センサー７は温度上昇により抵抗値が減少する
負特性のサーミスタであり、本例では蒸発圧力調
整弁６と圧縮機１との間の冷媒配管温度を感知す
るものであり、そのサーミスタ抵抗値R₇の変化
とコンパレータ出力１８ａとの関係は第７図に示
すように設定されている。すなわち、上記冷媒配
管温度が例えば−５℃より上昇して、サーミスタ
抵抗値R₇が第７図のR_7Aより減少すると、コンパ
レータ出力１８ａが“Hi”レベルとなり、逆に
冷媒配管温度が設定温度例えば−７℃より低下し
て、サーミスタ抵抗値R₇がR_7Bより増大すると、
コンパレータ出力１８ａが“Lo”レベルとなる。

次に、本実施例装置の作動について説明する。
イグニツシヨンスイツチ１６が入れられエンジン
が作動し、次に空調装置の作動スイツチ１７が入
れられると、エンジン出力が極端に小さい等の圧
縮機１の作動が望ましくない場合を除き、圧縮機
の制御回路２４がオンし、電磁クラツチ１０によ
りエンジンと圧縮機１が接続され、圧縮機１が作
動する。そして、蒸発圧力調整弁６と圧縮機１間
の冷媒配管温度が−５℃より高い場合には、セン
サー７のサーミスタ抵抗値R₇がR_7Aより小さくな
り、コンパレータ出力１８ａが“Hi”レベルと
なり、リレー２３の常閉接点２３ａが開放され、
電磁弁１２に通電されない。従つて電磁弁１２は
第５図に示す状態にあり、弁体１２ｅは吐出圧力
導入口１２ｂを開口しているので、圧縮機１の開
閉弁１１５の弁体１１５ａは吐出圧力により押圧
されポートＰを閉塞している。これにより、圧縮
機１の吐出容量は大容量（100％の容量）に設定
される。従つて、圧縮機１は吐出容量が大容量の
状態でフル運転し、冷媒は吸入ポート１１３より
作動空間Ｖ（第４図ａ）内へ吸い込まれ、ついで
圧縮され、高温、高圧の状態でシリンダ１０３の
吐出口１１４より吐出弁（図示せず）を介して吐
出室１０７ａへ吐出され、次いで凝縮器２へ吐出
される。凝縮器２で高温、高圧の冷媒ガスは冷却
され液冷媒となる。この液冷媒はレシーバ３に一
時的に貯えられる。この液冷媒は次に膨張弁４の
小さな孔から蒸発器５内に噴射し、急激に膨張し
て低温低圧の霧状の冷媒となる。この霧状冷媒の
蒸発潛熱によつて蒸発器５のエバポレータフイン
を冷却し、このフインにより送風機１４で送られ
る風を冷却し、この冷却された空気を自動車の車
内に吹出し、車内を冷房する。蒸発器５で気化し
た冷媒ガスは蒸発圧力調整弁６を通り、再び圧縮
機１に送られる。蒸発圧力調整弁６は蒸発器５の
冷媒ガス圧力を圧縮機１の作動中常に一定圧力以
上に保ち、冷媒が０℃以下に低下しないようにし
ている。すなわち、冷房負荷が減少するか、ある
いは圧縮機回転数が上昇すると、膨張弁４におけ
る弁開度が減少して蒸発器５の冷媒圧力が低下
し、設定圧力以下に低下すると、蒸発圧力調整弁
６において弁がスプリング圧により閉弁方向に移
動して、冷媒流路を絞る。この冷媒流路の絞り作
用により蒸発器５内の冷媒圧力が更に低下するこ
とが防止され、蒸発圧力が設定圧に維持される。
このため、冷媒温度が０℃以下に低下せず、蒸発
器５のフロスト（エバポレータフインへの霜着）
が防止される。一方、冷凍サイクルの運転状況が
前記とは逆に、冷房負荷が増大するか、圧縮機回
転数が低下すると、膨張弁４の弁開度が増大し
て、蒸発器５内の冷媒圧力が上昇し、設定圧力以
上に上昇すると、蒸発圧力調整弁６において弁が
冷媒圧力により開弁方向に移動して、冷媒流路の
絞り量を小さくする。これにより、蒸発器５の冷
媒圧力が更に上昇することが防止され、蒸発圧力
が設定圧に維持される。

上記作用を第９図のモリエル線図に基づいて更
に詳述する。

第９図は縦軸に冷凍サイクルの冷媒圧力Ｐをと
り、横軸に冷媒のエンタルピｉをとつたモリエル
線図であり、空調装置始動時のごとく冷房負荷に
対して蒸発器５の冷却能力の方が小さい場合は、
蒸発器５における冷媒圧力（蒸発圧力）が蒸発圧
力調整弁６の設定圧力P₀（例えば冷媒Ｒ−12の場
合、約2.1Kg／cm²Ｇ）より高いため、蒸発圧力調
整弁６は全開状態にあり、従つて、この調整弁６
における冷媒圧力低下はほとんどなく、蒸発器５
の入口から圧縮機入口に至る流路の冷媒の状態は
第９図の破線Ｘに示すごとく圧力一定の状態とな
る。一方、空調装置の作動が継続されて車室内温
度が低下する等の理由から冷房負荷が減少した
り、あるいは圧縮機回転数が上昇すると、前述し
たように蒸発器５の冷媒圧力が低下するので、蒸
発圧力調整弁６による冷媒流路絞り作用によつ
て、蒸発圧力が設定圧力P₀に維持される。

ここで、注目すべきことは、冷房負荷の減少度
合あるいは圧縮機回転数の上昇度合が大きくなる
につれて、調整弁６の絞り量が増大し、その結果
調整弁６下流側の冷媒圧力（冷媒温度）が低下す
ることである。

第９図において、Y₁，Y₂，Y₃は、蒸発圧力調
整弁６における冷媒圧力降下分を示しており、
Y₁からY₂，Y₃へといくに従つて、冷房負荷が減
少（あるいは圧縮機回転数が上昇）して、調整弁
６の絞り量が増大して、調整弁６下流側の冷媒圧
力（冷媒温度）が低下することを示している。

本発明は、上記現象に注目して、調整弁６下流
側の冷媒圧力（冷媒温度）を感知して、圧縮機１
の吐出容量の切り換え制御を行う。

すなわち、蒸発圧力調整弁６と圧縮機１１間の
冷媒配管温度が第９図の冷媒圧力P₂に対応する
温度、例えば−７℃より低くなり、センサー７の
サーミスタ抵抗値R₇がR_7Bより大きくなると、コ
ンパレータ出力１８ａが“Lo”レベルとなり、
リレー２３の常閉接点２３ａが閉状態になるの
で、電磁弁１２に通電される。従つて、電磁弁１
２の弁体１２ｅはコイル１２ｄによつて吸引さ
れ、吐出圧力導入口１２ｂを閉塞するとともに吸
入圧力導入口１２ａを開口するので、開閉弁１１
５の弁体１１５ａはばね１１５ｂにより押圧され
ポートＰを開口する。これにより、圧縮機１の吐
出容量は小容量に設定される、従つて、圧縮機１
は吐出容量が小容量の状態で運転が継続されるの
で、調整弁６下流側の冷媒圧力は第９図のP₁ま
で上昇する。

ここで、もし従来技術のごとく圧縮機１を大容
量に固定したままで運転するものにおいて、冷房
負荷が大幅に減少（あるいは圧縮機回転数が大幅
に上昇）すると、調整弁６の流路絞り量が著しく
増大して、調節弁６下流側の冷媒圧力が第９図の
P₃に示すごとく低下してしまい、圧縮機１の駆
動動力が大幅に増大することになる。

これに反し、本発明では、調整弁６下流側冷媒
圧力がP₂まで低下した時点で圧縮機容量を小容
量に切り換え、同圧力がP₁まで上昇するので、
圧縮機駆動動力を確実に低減できる。

上述のごとく、本実施例では、蒸発圧力調整弁
６と圧縮機１間の冷媒配管温度が高く冷房能力を
必要とする時には、圧縮機１は大容量で運転さ
れ、上記冷媒配管温度が低く冷房能力をそれほど
必要としない時は、圧縮機１は小容量で運転され
る。これにより圧縮機１の省動力と騒音の低減が
図れる。一方、蒸発器５のフロスト防止は蒸発圧
力調整弁６でなされ、蒸発器５内の冷媒温度が０
℃近くに維持されるため、蒸発器５の空気吹出し
温度は模式的に第８図ａに示すように一定に保持
される。このため、蒸発器５のフロスト防止を圧
縮機の作動停止で行う時に起こる、第８図ｂで模
式的に示す蒸発器５の吐出空気温度の変動がな
い。従つて本実施例の場合には良好な空調フイー
リングが保持される。

なお、上述の実施例では圧縮機として可動翼式
回転圧縮機を採用したが、実施例のものに限られ
ることはなく吐出容量を段階的に変化し得る他の
型式のものを使用することができる。

また、上述の実施例では熱負荷に関係する温度
として蒸発圧力調整弁６と圧縮機１間の冷媒配管
温度を選択したが、蒸発圧力調整弁６と圧縮機１
間の冷媒温度あるいは冷媒圧力を選択することが
でき、冷媒圧力を選択する場合には、設定圧力と
して冷媒Ｒ−12の場合1.5Kg／cm²Ｇ程度がよい。

さらに、制御回路８の抵抗１９等を外部より手
動調整可能な可変抵抗として設定温度を使用者が
自由に調整できるようにすることもできる。

上述したように、本発明では、自動車のエンジ
ンで駆動される圧縮機を吐出容量が変化し得るも
のとし、熱負荷に関連する物理量として、蒸発圧
力調整弁と圧縮機間の冷媒温度、冷媒圧力、冷媒
配管温度のうち少なくともいずれか１つを感知し
ている。これら蒸発圧力調整弁と圧縮機間の冷媒
温度、冷媒圧力あるいは冷媒配管温度はいずれも
蒸発圧力調整弁による冷媒流路の絞り量に関連し
て変化し、この調整弁と圧縮機間の冷媒温度に直
接あるいは間接に関連するものである。そして、
この蒸発圧力調整弁と圧縮機間の冷媒温度は、空
調すべき自動車室内の温度等の熱負荷が高くなれ
ば高くなるほど、蒸発圧力調整弁の冷媒流路絞り
量が小さくなつて、冷媒温度も高くなる。一方、
エンジンの回転速度が高くなれば圧縮機の回転速
度も高くなり、圧縮機の冷媒吐出量が増大するの
で、蒸発圧力調整弁の冷媒流路絞り量が増大し、
蒸発圧力調整弁と圧縮機間の冷媒圧力が低下し、
冷媒温度が低下する。すなわち、蒸発圧力調整弁
と圧縮機間の冷媒温度は熱負荷のみならずエンジ
ンの回転速度変化により変化する圧縮機の吐出能
力の変化をも検出していることになる。そのた
め、本発明の自動車用空調装置では、熱負荷およ
びエンジン回転速度に適した吐出容量に圧縮機の
吐出容量が制御されるから、圧縮機をその時の熱
負荷・作動状況に応じた最適能力で作動させるこ
とができ、圧縮機の消費動力および騒音を効果的
に低減できる。

より具体的に説明すると、圧縮機が自動車エン
ジンにより駆動されているため、自動車が高速走
行しているときは、圧縮機の回転速度が高く、圧
縮機の単位時間あたりの吐出容量が増大する。こ
のため、車室内の温度に対して冷媒の吐出量が多
すぎる場合がある。本発明の自動車用空調装置で
は、この様な場合に蒸発圧力調整弁と圧縮機間の
冷媒温度、冷媒圧力が設定値以下に下がり、圧縮
機の吐出容量が小容量に切り変わり、圧縮機の消
費動力が効果的に低減される。逆に、エンジンの
アイドリング状態では、圧縮機の回転速度が低い
ため、圧縮機の吐出容量が低下する。このため車
室内の温度に対して冷媒の吐出量が少なすぎる場
合がある。本発明の自動車用空調装置では、この
様な場合に蒸発圧力調整弁と圧縮機間の冷媒温
度、冷媒圧力が設定値以上に上がり、圧縮機の吐
出容量が大容量に切り変わり、蒸発器の吹き出し
温度が必要以上に高くなるのが阻止される。

しかも、上記の段階的な圧縮機容量制御に、蒸
発圧力調整弁を組み合わせて、蒸発器のフロスト
防止を行つているから、フロスト防止のために圧
縮機の運転を断続する必要がなく、そのため第８
図ａに示したように蒸発器吹出し空気温度の変動
を少なくしてフイーリングの良い冷房が可能とな
る。

このように、本発明の自動車用空調装置では、
エンジン回転数が頻繁に変化する場合でも可変容
量型の圧縮機の吐出容量を最適制御でき、圧縮機
の消費動力を低減でき、かつ蒸発器の吹き出し空
気温度の変動を少なくできる。

なお、上述の効果は圧縮機が容量を段階的にし
か調整し得ない場合に顕著である。

この段階的可変容量圧縮機は無段階のものに比
し、コストが安く制御も容易であるが、上述のよ
うにエンジン回転数の変化を直接受けて冷媒の吐
出量が変わり、かつ、切換え時にも吐出量が急変
する。

一方、蒸発圧力調整弁は、それ自身の冷媒通路
絞り作用だけで冷媒の流れをコントロールしよう
とすると、冷媒の絞り損失によつて圧縮機駆動動
力のロスが発生する。この点本発明は、圧縮機の
段階的容量制御と蒸発圧力調整弁の絞り作用の両
者を組み合わせることにより、上記両方の問題を
効果的に解消し得る。しかも、本発明では、１つ
のセンサーを使用するのみで、冷房負荷及びエン
ジン回転数の両方の変化に的確に応答して、圧縮
機容量を切り換え制御できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の全体制御系統を示す構
成図、第２図は本発明に用いる圧縮機の一実施例
を示す断面図、第３図は圧縮機内容量可変部材の
構成を示す断面図、第４図ａ，ｂは第２図の圧縮
機の容量可変機構を示す説明図、第５図は本発明
の一実施例で用いる電磁弁の断面図、第６図は本
発明の装置の制御回路の具体的構成を示す電気回
路図、第７図は第６図に示すコンパレータ１８の
作動特性図、第８図ａは本発明の装置の蒸発器の
吹出し空気温の時間的変化を示す線図、第８図ｂ
は従来の圧縮機の断続を行うことにより蒸発器の
フロストを防止する蒸発器の吹出し空気温の時間
的変化を示す線図、第９図は本発明の作動説明に
用いるモリエル線図である。 図中符号１は圧縮機、２は凝縮器、３はレシー
バ、４は膨張弁、５は蒸発器、６は蒸発圧力調整
弁、７はセンサー、８は制御回路、１１は容量可
変部材、１２は電磁弁を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 自動車のエンジンで駆動されかつ吐出容量を
   段階的に変化し得るように構成された圧縮機と、 熱負荷に関連する物理量を感知するセンサーを
   有し、前記センサーの感知信号により前記圧縮機
   の吐出容量を段階的に切り換える制御装置と、 凝縮器と、減圧装置と、蒸発器と、蒸発圧力調
   整弁とよりなり、 前記圧縮機と前記凝縮器と前記減圧装置と前記
   蒸発器と前記蒸発圧力調整弁とで冷媒回路を形成
   する自動車用空調装置であつて、 前記センサーとして、前記蒸発圧力調整弁と前
   記圧縮機間の冷媒温度、冷媒圧力、冷媒配管温度
   のうち少なくともいずれか一つを感知するセンサ
   ーを用い、 前記制御装置は、前記冷媒温度、冷媒圧力、冷
   媒配管温度のうち少なくともいずれか１つが設定
   値以上の時は前記圧縮機の吐出容量を大容量に切
   り換え、設定値以下の時は前記圧縮機の吐出容量
   を小容量に切り換えるように構成されていること
   を特徴とする自動車用空調装置。