JPH0585158A - 自動車用空調装置の冷房制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車室内の急速冷房時において、エバポレータ
の凍結の発生を精度よく防止する。 【構成】 車室内を急速冷房する要請に基づいてコンプ
レッサの吐出容量を最大にする場合、自動車用空調装置
の運転状態を変更するモード（吸入モード、吹出モー
ド）または能力（送風能力、温調能力）がエバポレータ
の凍結進行速度を早める状態にあるほどコンプレッサの
最大吐出状態の維持する時間を短く設定し、エバポレー
タの凍結直前において急速冷房を解除できるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車用空調装置の
冷房時における制御装置、特に車室内の急速冷房に関す
る制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車室内の急速冷房を自動的に行なうク─
ルダウン制御装置としては、従来、例えば特公平１─１
１１５１７号公報に示されるように、コンプレッサがオ
フからオンになった後に、他の制御要因にかかわらずコ
ンプレッサの吐出能力を所定時間最大にするもの等が公
知となっている。

【０００３】コンプレッサが最大吐出容量で稼動してい
る場合には、エバポレータが凍結温度以下にまで冷却さ
れることがあり、エバポレータの凍結の虞れがある。こ
のため、上記所定時間としては、急速冷房をできるだけ
長時間行ない、エバポレータの凍結前に急速冷房を解除
できるような時間を設定するのが好ましい。

【０００４】

【発明が解決する課題】しかしながら、上述の装置にお
いては、急速冷房を常に一定時間だけ持続させるもので
あるので、空調装置の運転状態によっては設定された時
間が長すぎ、エバポレータの凍結発生が懸念される。

【０００５】例えば、特開平１─２５４４１８号公報に
開示されているように、外気温度が高いほど上記所定時
間を長くし、車室外の環境条件の変化によって凍結環境
が異なることを考慮することも考えられるが、外気温は
空調装置の運転状態を直接表わすファクターではなく、
また、エバポレータの凍結に影響を及ぼすファクターと
しては小さなものであるので、外気温による所定時間の
変更では精度よく凍結防止が図れない。

【０００６】そこで、この発明においては、上記点を解
消し、エバポレータの凍結の発生を精度良く防止できる
自動車用空調装置の冷房制御装置を提供することを課題
としている。

【０００７】

【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、吸入モード、送風能力、温調能力、
および吹出モードを自動変更する手段を基本的に有し、
前記温調能力の変更手段に、可変容量コンプレッサにて
エバポレータへの冷媒流量を変更する手段を含む自動車
用空調装置にあって、車室内の急速冷房の開始要請の有
無を判定する急速冷房開始判定手段と、前記急速冷房開
始判定手段により急速冷房の開始要請が有ると判定され
た場合に、前記コンプレッサの吐出容量を所定時間最大
に維持する急速冷房手段と、前記自動車用空調装置の変
更手段のモードまたは能力が前記エバポレータの凍結進
行速度を早める状態にあるほど前記所定時間を短く設定
する所定時間設定手段とを具備することにある。

【０００８】

【作用】したがって、急速冷房時間を空調装置の運転状
態を直接表わすファクターで変更することができるの
で、エバポレータの凍結開始時期を正確に知ることがで
き、バポレータの凍結直前まで急速冷房を持続させ、凍
結直前において急速冷房を解除することができ、そのた
め、上記課題を達成することができるものである。

【０００９】

【実施例】以下この発明の実施例を図面により説明す
る。

【００１０】図１において、車両用空調装置は、空調ダ
クト１の最上流側にインテーク切換装置２が設けられ、
このインテーク切換装置２は、内気入口３と外気入口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し、
所望の吸入モードが得られるようになっている。

【００１１】送風機７は、空調ダクト１内に空気を吸込
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、エアミクスドア１０が設
けられており、このエアミクスドア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量
が変えられ、その結果、吹出空気が温度制御されるよう
になっている。

【００１２】そして、前記空調ダクト１の下流側は、デ
フロスト吹出口１２、ベント吹出口１３及び足元吹出口
１４に分かれて車室１５に開口し、その分かれた部分に
モードドア１６ａ，１６ｂ，１６ｃが設けられ、このモ
ードドア１６ａ，１６ｂ，１６ｃをアクチュエータ１７
で操作することにより所望の吹出モードが得られるよう
になっている。

【００１３】前記エバポレータ８は、コンプレッサ１
８、コンデンサ１９、リキッドタンク２０及びエクスバ
ンションバルブ２１と共に冷房サイクルを構成してい
る。

【００１４】コンプレッサ１８は、例えばワブルプレー
ト式であり、電磁クラッチ２３を介してエンジン２２に
連結され、図２に示すように、エンジン動力を受ける駆
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が、揺動
角に応じたストロークでシリンダボア３０内を往復動す
るようになっている。また、コンプレッサ１８には、圧
力制御弁３１がクランク室２８に望むように設けられ、
この圧力制御弁３１は、クランク室２８と吸入側へ通じ
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_SOL ）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（I_SOL ）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の
吸入側へ戻る量を調節するようになっている。

【００１５】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（ I_SOL）が上昇してソ
レノイド３６の磁力が上昇すると、弁体３３にクランク
室２８と吸入室３２との連通を絞る方向の力が動き、ク
ランク室２８から吸入室３２へ逃げるブローバイガス量
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が揺動角度を小さくする方向に
回動され、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。

【００１６】逆に、電磁コイル３５に流れる電流量（ I
_SOL ）が減少してソレノイド３６の磁力が小さくなる
と、クランク室２８と吸入室３２との連通の絞りが緩く
なり、クランク室２８から吸入室３２へ逃げるブローバ
イガスの量が多くなる。このため、クランク室２８内の
圧力が減少してピストン２９の背面に作用する力が小さ
くなるので、ワブルプレート２６が揺動角度を大きくす
る方向に回動され、ピストン２９のストロークが大きく
なってコンプレッサの容量が大きくなる。

【００１７】尚、容量可変装置３７は、上述した吸入側
へ戻す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、実質的に外部信号により容量を変えるものであれ
ばよい。また、ここでは、I _SOL が０Ａの時に吐出容量
が最大となるようになっている。

【００１８】そして、前記アクチュエータ６，１１，１
７、送風機７のモータ、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４０
ａ〜４０ｆ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。

【００１９】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
( I/O ）、基準パルスを発生する水晶振動子４２等を有
するそれ自体周知のもので、該マイクロコンピュータ４
１には、車室内の温度を検出する車室内温度センサ４
３、外気温を検出する外気温度センサ４４、日射量を検
出する日射センサ４５、エバポレータ８の後方に設置さ
れて該エバポレータから吹き出す空気の温度を検出する
空気感熱センサ４６等からの出力信号がマルチプレクサ
４７を介して選択され、 A/D変換器４８を介してデジタ
ル信号に変換されて入力される。

【００２０】また、マイクロコンピュータ４１には、操
作パネル４９からの出力信号が入力される。この操作パ
ネル４９には、マイクロコンピュータ４１と表示回路５
０を介して接続される表示部５１を有し、この表示部５
１に送風機速度、吹出モード、設定温度、外気温等が表
示されるようになっている。また、コンプレッサ１８を
通常状態で稼動させるＡ／Ｃスイッチ５２、コンプレッ
サ１８を経済的に稼動させるＥＣＯＮスイッチ５３を備
え、これらいずれかのスイッチの投入により各空調機器
がオート制御モードで作動し始め、それらの作動状態が
表示部５１に表示されるようになっている。

【００２１】更に、操作パネル４９には、送風機７やコ
ンプレッサ１８等を停止させ表示部５１を消灯させる O
FFスイッチ５４、吹出モードをデフロストモードに設定
するデフスイッチ５５、吸入モードを内気導入( REC ）
と外気導入(FRESH) とに切換えるインテークスイッチ５
６、表示部５１の温度表示箇所に外気温を表示するＡＭ
Ｂスイッチ５７が設けられており、その他に車室内の目
標温度を設定するアップダウンスイッチ５８ａ，５８
ｂ、吹出モードをベント、バイレベル、ヒートの順で切
換えるMODEスイッチ５９、および送風機７の回転速度を
設定するＦＡＮスイッチ６０が設けられている。

【００２２】表示部５１の温度表示箇所（図示せず）に
は通常、設定温度が表示されるようになっており、アッ
プダウンスイッチ５８ａ，５８ｂの操作でこの表示温度
を変えることができるようになっており、また、表示部
５１の吹出モード表示箇所、送風速度表示箇所（図示せ
ず）にも、MODEスイッチ５９、ＦＡＮスイッチ６０の操
作でそれぞれ設定された内容が表示されるようになって
いる。

【００２３】図３及び図４において、前述したマイクロ
コンピュータ４１による可変容量コンプレッサの制御動
作例がフローチャートとして示され、以下このフローチ
ャートに基づいて説明する。

【００２４】マイクロコンピュータ４１は、このプログ
ラムの処理を他の制御処理と共に繰り返し実行するもの
で、このプログラムの処理が開始されると、ステップ１
０２において、送風機７がＦＡＮスイッチ６０の投入
（ＯＮ）により稼動しているか否かを、ステップ１０４
において、ＯＦＦスイッチ５４を投入することにより、
あるいは、ＥＣＯＮスイッチ５３を２度押すことにより
可変容量コンプレッサ１８の停止指令が出ているか否か
を、また、ステップ１０６において冷媒温度Ｔ_ref が所
定温度以上であるか否かをそれぞれ判定する。

【００２５】ステップ１０２において、送風機７が停止
していると判定された場合、ステップ１０４において、
コンプレッサ１８の停止指令が出ている場合、または、
ステップ１０６において、冷媒温度Ｔ_ref が所定温度以
下である場合には、ステップ１０８へ進んで可変容量コ
ンプレッサ１８を停止させ、それ以外の時にはステップ
１１０へ進んで予め決定された外気温度の状態モード
（Ａ，ＢまたはＣ）を外気温Ｔ_A の大きさに基づいて決
定する（例えばＴ_A ＞５をＡ、−５＜Ｔ_A ＜７をＢ、−
２＞Ｔ_A をＣ）。

【００２６】そして、次のステップ１１２において、Ｄ
ＥＦスイッチ５５が押されて吹出モードがデフロストモ
ードに固定されているか否かを判定し、デフロストモー
ド以外の吹出モードであればステップ１１４へ進み、例
えば数式（１）によって予め演算された必要吹出温度Ｘ
_M が−10℃以下であるか否かを判定する。

【００２７】

【数１】 Ｘ_M＝Ａ・ Ｔ_D ＋Ｂ・ Ｔ_R ＋Ｃ・Ｔ_A ＋Ｄ・ Ｑs ＋Ｅ

【００２８】但し、Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤはそれぞれＴ_D ，Ｔ
_R ，Ｔ_A ，Ｑs の実験的に得られたゲインであり、Ｅは
補正項を示す。

【００２９】このステップ１１４においてＸ_M ≦−１０
である場合には、車室内に吹き出す空気をいきおい低く
して急速に冷房する要請があり、そのため、ステップ１
１６へ進んでクールダウン制御を実行するためにクール
ダウン制御用フラグをセットした後、ステップ１１８で
エバポレータ８の目標冷却温度Ｔ’_INT を−１０℃に設
定する。

【００３０】そして、ステップ１２０において、必要吹
出温度Ｘ_M が８℃以上であるか否かを判定し、Ｘ_M が８
℃より小さいと判定された場合には、ステップ１２１へ
進み、ここで急速冷房を維持する継続時間Ｔを設定す
る。このＴが設定されると、次のステップ１２２におい
て、エバポレータ８の実際の冷却温度がＴ分以上３℃を
下回るまで冷却されたか否かを判定し、この条件が満た
されていない場合には、ステップ１２４へ進み、Ｔ’
_INT に対するＴ_INT の偏差が１℃未満になるように可変
容量コンプレッサ１８の容量を制御し（ステップ１２
４）、ステップ１２０またはステップ１２２の条件が満
たされた場合にはクールダウン制御を終了するためにク
ールダウン制御用フラグのセットを解除し（ステップ１
２６）、通常制御に戻すための移行制御を行なうフラグ
をセットし（ステップ１２８）、その後ステップ１３０
へ進む。

【００３１】前記ステップ１２１の急速冷房を維持する
継続時間Ｔは、自動車用空調装置の運転状態を変更する
ファクターによって設定されるもので、その一例として
は、図５（ａ）に示されるように、エバポレータの凍結
に大きく影響を及ぼす送風量、即ち送風機（ＦＡＮ）電
圧との関係でＴを設定することが考えられる。送風量が
小さい場合には、エバポレータ８の熱負荷が小さく、コ
ンプレッサ１８からの冷媒供給量が同じである場合を考
えると、送風量が大きい場合に比べて凍結し易くなるこ
とが分かっているので、送風機電圧が所定電圧（例えば
４Ｖ）以下である場合にはＴを３分、送風機電圧が所定
電圧（例えば１２Ｖ）以上である場合にはＴを５分と
し、その間は送風機電圧の増加に比例してＴが除々に増
えるようにしてある。

【００３２】また、自動車用空調装置の運転状態を変更
するファクターとしてエンジン回転数を用い、図５
（ｂ）に示すように、このエンジン回転数との関係でＴ
を設定するようにしてもよい。即ち、エンジン回転数が
小さい場合には、コンプレッサ１８の吐出容量が最大で
あっても冷房サイクルを循環する冷媒流量が少ないの
で、凍結までの時間が長くかかるし、エンジン回転数が
大きい場合には、冷房サイクルを循環する冷媒量が大き
いので、凍結までの時間が短くなる。この点を考慮し、
エンジン回転数が例えば８００（ｒｐｍ）以下である場
合にＴを５分とし、エンジン回転数が例えば５０００
（ｒｐｍ）以上である場合にＴを３分とし、その間はエ
ンジン回転数の増加に比例してＴが除々に減少するよう
にしてある。

【００３３】また、ステップ１１４でＸ_M が−１０℃以
下でないと判定された場合にはステップ１３２へ進んで
クールダウン制御中であるか否かを判定し、クールダウ
ン制御中であればステップ１１８へ進み、クールダウン
制御が終了していればステップ１３０へ進む。

【００３４】ステップ１３０においては、Ａ／Ｃスイッ
チ５２、またはＥＣＯＮスイッチ５３が押されてＡＵＴ
Ｏモードを形成しているか否かが判定され、ＡＵＴＯモ
ードが形成されていない場合にはステップ１３４へ進ん
で外気温度が所定温度以上であるか否かを判定し、所定
温度以下であればステップ１０８へ進んで可変容量コン
プレッサ１８を停止させ、所定温度以上であればステッ
プ１３６へ進んで、Ｘ_M に基づいて所定の特性パターン
から目標冷却度Ｔ’_INT を決定する。

【００３５】一方、ＡＵＴＯモードが形成されている場
合にはステップ１３８，１４０において外気温度Ｔ_A が
Ａ〜Ｃのいずれの状態にあるのかを判別し、状態Ｃであ
ればステップ１４４へ進んで可変容量コンプレッサ１８
を停止し、状態Ｂであれば窓ガラスの曇り防止に必要な
他の制御（デミスト制御）へ移行し（ステップ１４
６）、状態Ａであれば目標冷却温度Ｔ’_INT を３℃に設
定する（ステップ１４８）。

【００３６】そして、ステップ１３６またはステップ１
４８で目標冷却温度Ｔ’_INT が決定された後は、例えば
特開平３─２５０２３号公報において公知であるエバポ
レータの冷却温度の変化速度を調節する処理（ステップ
１５０）をおこなう。

【００３７】尚、ステップ１１２において、吹出モード
がデフロストモードに固定されている場合にはステップ
１６０へ進んでクールダウン制御中であるか否かを判定
し、クールダウン制御中であればこの制御を終了するた
めにクールダウン制御用フラグのセットを解除し（ステ
ップ１６２）、ステップ１６４において通常制御に戻す
ための移行制御を行なうフラグをセットした後ステップ
１３８へ進み、クールダウン制御が終了していればステ
ップ１３８へ直接進んでそれ以後の処理が同様に行なわ
れる。

【００３８】図６において、図４の破線で囲まれた部分
の他の実施例が示され、この実施例においては、自動車
用空調装置の運転状態を変更するファクターとしてイン
テークドアの位置を用い、このインテークドア位置との
関係でＴを設定するようにしている。つまり、ステップ
１２０の後はステップ１７０へ進み、このステップにお
いてインテークドア５の位置を判定し、インテークドア
５が外気導入モード（ＦＲＥ）を設定する位置にあると
きには、ステップ１７２へ進み、エバポレータ８の冷却
温度Ｔ_INT が５℃以下であるときにＴを５分に設定す
る。また、インテークドア５が内気循環モード（ＲＥ
Ｃ）を設定する位置にあるときには、ステップ１７６へ
進み、エバポレータ８の冷却温度Ｔ_INT が３℃以下であ
るときにＴを１０分に設定する。更に、インテークドア
５が内気と外気を同時に導入するＭＩＸモードを設定す
る位置にあるときには、ステップ１７４へ進み、エバポ
レータ８の冷却温度Ｔ_INT が６℃以下であるときにＴを
７分に設定する。

【００３９】ここで、外気導入モードおいてＴの設定時
間が短いのは、内気循環モードであれば、導入空気の湿
度は乗員の発汗量に相当する小さなものであるのに対
し、外気導入モードであれば湿度が高く、エバポレータ
８の凍結しやすい環境が形成されるからである。また、
エバポレータ８の冷却温度Ｔ_INT を考慮しているのは、
エバポレータ８にかかる熱負荷が大きい場合は、凍結す
る程度までエバポレータ８の冷却温度が下がらないこと
によるもので、したがって上記ステップ１７２〜１７６
のＴ_INT の判定値は、エバポレータの冷力が凍結を誘引
するほど大きいことを判定するための値であり、予め実
験的に得られたものである。

【００４０】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
コンプレッサの最大吐出容量の持続時間を、自動車用空
調装置の運転状態を直接表わすファクターの変更によっ
て可変するようにしたので、エバポレータの凍結の発生
を精度良く防止でき、また、エバポレータの凍結直前ま
で急速冷房を持続させることができるので、車室内のク
ールダウンの性能を保持できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動車用空調装置の実施例を示す概略構成図で
ある。

【図２】図１で用いられる可変容量コンプレッサを示す
断面図である。

【図３】図１のマイクロコンピュータによる冷房制御の
作動例を示すフローチャートの前半部分である。

【図４】図１のマイクロコンピュータによる冷房制御の
作動例を示すフローチャートの後半部分である。

【図５】（ａ）はＦＡＮ電圧と設定時間との関係を表す
特性線図、（ｂ）は、エンジン回転数と設定時間との関
係を表す特性線図である。

【図６】冷房制御作動例の他の実施例を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

８ エバポレータ １８ コンプレッサ ４６ 空気感熱センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸入モード、送風能力、温調能力、およ
   び吹出モードを自動変更する手段を基本的に有し、前記
   温調能力の変更手段に、可変容量コンプレッサにてエバ
   ポレータへの冷媒流量を変更する手段を含む自動車用空
   調装置にあって、 車室内の急速冷房の開始要請の有無を判定する急速冷房
   開始判定手段と、 前記急速冷房開始判定手段により急速冷房の開始要請が
   有ると判定された場合に、前記コンプレッサの吐出容量
   を所定時間最大に維持する急速冷房手段と、 前記自動車用空調装置の変更手段のモードまたは能力が
   前記エバポレータの凍結進行速度を早める状態にあるほ
   ど前記所定時間を短く設定する所定時間設定手段と、 を具備することを特徴とする自動車用空調装置の冷房制
   御装置。