JPH07172156A - 車両用空調装置の冷却サイクル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低速走行時またはアイドル運転時にコンプレ
ッサを稼動、停止するサイクリング回数を低減し、エバ
ポレータの凍結を防止する車両用空調装置の冷却サイク
ル制御装置を提供する。 【構成】 所定車速以下である場合には、コンプレッサ
の稼働判定をエバポレータ温度が所定温度以上であるか
否かによって行い、コンプレッサの停止判定を時間によ
っておこなう。コンプレッサの停止タイミングがエバポ
レータ温度で決定されることがないので、コンプレッサ
の稼動時間を延ばすことができる。また、凍結の危険度
が大きい場合には、コンプレッサの稼動、停止をエバポ
レータ温度によって決定するサイクリング制御へ移行す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両用空調装置に用
いられる冷却サイクルの稼動、停止タイミングを制御す
る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば特開平１−２５４４１８号公報に
示されているように、エバポレータの凍結防止を図りつ
つ、デミスト制御を行うものが示されている。これは、
エバポレータ後方の通過空気温度がエバポレータの凍結
限界温度（例えば、３°Ｃ）以下になるとコンプレッサ
を停止させ、エバポレータ後方の通過空気温度が上昇し
て所定温度（例えば５°Ｃ）以上になるとコンプレッサ
を稼動させる所謂サイクリングクラッチ制御を行なうよ
うにしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記技
術のように、コンプレッサの稼働・停止判定温度は、稼
動タイミングは５°Ｃ、停止タイミングは３°Ｃという
ように、１通りの決まった値が用いられるのが一般的で
あるが、このようなサイクリング制御においては、渋滞
時の低速走行時やアイドル運転時にコンプレッサの稼働
・停止による機械的なショックでギクシャクした運転感
覚を乗員に与えてしまう。また、アイドル運転時にはコ
ンプレッサの稼働・停止に伴ってアイドル回転数の変動
が頻繁に行われるので、ＡＴ車では飛び出しが懸念され
る等安全性低下の問題もある。

【０００４】そこで、この発明においては、低速走行時
またはアイドル運転時にはコンプレッサが稼動、停止す
るサイクリング回数を低減し、しかも、エバポレータの
凍結防止ないしは凍結解除処理を同時に備えた車両用空
調装置の冷却サイクル制御装置を提供することを課題と
している。

【０００５】

【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、図１に示されるように、コンプレッ
サ１０、コンデンサ１１、膨張弁１３、及びエバポレー
タ８を有してなる冷却サイクルと、車速を検出する車速
検出手段１００と、前記エバポレータの冷却度合いに相
関する温度（以下、エバポレータ温度という）を検出す
るエバ温度検出手段２００と、前記エバポレータの凍結
する危険度を演算する凍結危険度演算手段３００と、車
速が所定速以下であるか否かを判定する車速判定手段４
００と、前記車速判定手段４００にて車速が所定速以下
であると判定された場合に、前記エバポレータ温度が所
定判定値以上であれば前記コンプレッサを稼動させ、前
記コンプレッサの停止を時間によって決定する第１サイ
クリング制御手段５００と、前記第１サイクリング制御
手段５００によるコンプレッサの稼動時に、前記凍結危
険度演算手段３００で演算された凍結危険度が所定危険
度以上であれば、前記第１サイクリング制御にかかわら
ず、前記コンプレッサ１０の稼動、停止を前記エバポレ
ータ温度によって決定する第２サイクリング制御手段６
００とを具備することにある。

【０００６】ここで、エバポレータ８の冷却度合いを検
出するエバ冷却度検出手段２００は、エバポレータ８の
表面温度を直接検出するものであっても、エバポレータ
直後の吹出空気温度を検出するものであってもよい。ま
た、エバポレータ８の凍結危険度を演算する手法として
は、エバポレータ温度が所定温度（例えば、０°Ｃ）を
下回った場合にその部分を時間積分するものであっても
よい。

【０００７】また、外気温度を検出する外気温度検出手
段７００を備え、第１サイクリング制御手段５００のコ
ンプレッサが停止するまでの時間は、前記外気温度が高
いほど長く設定し、第２サイクリング制御手段６００へ
の移行を決定する凍結危険度の判定値は、前記外気温度
が高いほど小さく設定するようにしてもよい。

【０００８】

【作用】したがって、車速が所定速以下となった場合に
は、第１サイクリング制御手段によって、エバポレータ
温度が所定判定温度以上である場合にコンプレッサが稼
動し、稼動してから停止するまでが時間によって決定さ
れる。即ち、従来のように、エバポレータ温度に基づい
てコンプレッサが制御されると、頻繁にコンプレッサの
稼動、停止が予想されるが、コンプレッサの停止タイミ
ングがエバポレータ温度からは決定されないようにした
ので、サイクリング回数を低減することができる。

【０００９】このようにコンプレッサの停止タイミング
を時間によって決定するので、冷房負荷によってはエバ
ポレータ温度が凍結温度を下回る場合がある。この場合
には、凍結危険度が演算されて所定危険度以上になる
と、コンプレッサの稼動、停止がエバポレータ温度によ
って決定される第２サイクリング制御へ移行するので、
エバポレータの凍結は防止され、例え凍結しても速やか
に解凍することができ、そのため、上記課題を達成する
ことができるものである。

【００１０】また、外気温度が高いほど第１サイクリン
グ制御手段でコンプレッサを停止するまでの時間を長く
設定すると共に、外気温度が高いほど第２サイクリング
制御への移行を決定する凍結危険度の判定値を小さく設
定すれば、外気温に応じてコンプレッサを可能な限り駆
動させ、サイクリング回数を限界まで低減させることが
できる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。

【００１２】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。

【００１３】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。エ
バポレータ８は、コンプレッサ１０、コンデンサ１１、
リキッドタンク１２、エクスパンションバルブ１３と共
に順次配管結合されて冷却サイクルを構成しており、コ
ンプレッサ１０は、エンジン１４からの動力が電磁クラ
ッチ１５を介して伝達され、この電磁クラッチ１５をＯ
Ｎ／ＯＦＦすることで稼働、停止するようになってい
る。

【００１４】ヒータコア９の前方には、エアミクスドア
１６が設けられており、このエアミクスドア１６の開度
をアクチュエータ１７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。

【００１５】そして、前記空調ダクト１の最下流側は、
デフロスト吹出口１８、ベント吹出口１９及び足元吹出
口２０に分かれて車室２１に開口し、その分かれた部分
にモードドア２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられ、この
モードドア２２ａ，２２ｂ，２２ｃをアクチュエータ２
３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。

【００１６】そして、前記アクチュエータ６，１７，２
３、送風機７のモータ、コンプレッサ１０の電磁クラッ
チ１５は、それぞれ駆動回路４０ａ〜４０ｅ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。

【００１７】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４１に
は、車室内温度を検出する室内温度センサ４３、外気温
を検出する外気温度センサ４４、車速を検出する車速セ
ンサ４５、エバポレータ８に直接またはエバポレータの
後方に設置されて該エバポレータの温度またはエバポレ
ータから吹き出す空気の温度（以下、エバポレータ温度
という）を検出するダクトセンサ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。

【００１８】また、マイクロコンピュータ４１には、操
作パネル２５からの出力信号が入力される。この操作パ
ネル２５は、空調制御を自動で行うためのＡＵＴＯスイ
ッチ３１、空調装置の稼動を停止させるＯＦＦスイッチ
３２、吸入空気モードを手動により内気循環モード又は
外気導入モードに切り換えるＲＥＣスイッチ３３、吹出
モードを手動によりデフロストモードに設定するＤＥＦ
スイッチ３４、冷却サイクルの稼動を手動によりＯＮ／
ＯＦＦするＡ／Ｃスイッチ３５、外気温度を表示部３０
に表示するＡＭＢスイッチ３６、車室内温度の設定を行
うアップスイッチ２８ａ及びダウンスイッチ２８ｂから
なる車室内温度設定器２８、送風機６の風量を手動設定
するＦＡＮスイッチ２７、吹出モードを手動により切替
設定するＭＯＤＥスイッチ２６、及びマイクロコンピュ
ータ４１からの信号に基づき、表示回路２９を介して現
在の空調状態を表示する表示部３０とによって構成され
ている。

【００１９】図３において、前述したマイクロコンピュ
ータ４１による制御にうち、冷却サイクルの制御例が示
され、マイクロコンピュータ４１は、ステップ５０にお
いて、車速センサ４５によって検出された車速Ｖｅ、及
びダクトセンサ４６によって検出されたエバポレータ温
度Ｔｅ等の各信号を入力し、次のステップ５２におい
て、渋滞走行時またはアイドル時であるか否かを判定す
るために、車速Ｖｅが所定速度（例えば、２０Ｋｍ／
ｈ）より大きいか否かを判定する。ステップ５２で車速
Ｖｅが所定速度以下である場合（ＮＯ）には、ステップ
５４へ進み、後述するエバポレータ温度の積分値の絶対
値（｜Σ｛Ｔｅ・Δｔ｝｜）が所定値βより大きいか否
かを判定し、積分値の絶対値が所定値β以下である場合
には、コンプレッサの稼動、停止を制御する第１サイク
リング処理を実行する。

【００２０】この第１サイクリング処理は、ステップ５
６でエバポレータ温度Ｔｅがコンプレッサ１０を稼働
（ＯＮ）させるための判定値（例えば、４°Ｃ）より大
きいか否かを判定し、Ｔｅが４°Ｃより大きければ、コ
ンプレッサを稼動させ、タイマー１をスタートさせて計
時を開始し（ステップ５８、６０）、しかる後にステッ
プ６２へ進む。これに対して、Ｔｅが４°Ｃ以下であれ
ば、ステップ５８、６０をバイパスしてステップ６２へ
進む。ステップ６２では、タイマー１による計時を開始
してからタイマカウンタＴｉｍｅ１が所定時間α経過し
たか否かを判定する。Ｔｉｍｅ１＞αであれば、コンプ
レッサ１０を停止し、タイマー１をリセットし（ステッ
プ６４、６６）、ステップ６８へ進む。また、ステップ
６２でＴｉｍｅ１がα以下であると判定された場合に
は、ステップ６４、６６をバイパスしてステップ６８へ
進む。

【００２１】しかして、この第１サイクリング処理で
は、図４（ａ）に示されるように、エバポレータ温度が
４°Ｃより大きくなると、コンプレッサ１０が稼動し、
エバポレータ温度が４°Ｃより低くなると、所定時間α
を経過するまでコンプレッサは稼働し続ける。その後、
所定時間αを経過すると、コンプレッサは停止し、エバ
ポレータ温度が４°Ｃより大きくなるまで停止状態が持
続される。

【００２２】以上の第１サイクリング処理を経て、次の
ステップ６８においては、エバポレータ温度が凍結限界
温度より低下したことを判定するために、Ｔｅが例えば
０°Ｃより小さいか否かを判定する。このステップ６８
で、Ｔｅ＜０°Ｃであると判定された場合には、ステッ
プ７０を経てこの制御ルーチンを終え、Ｔｅ≧０°Ｃで
あれば、ステップ７０をバイパスしてこの制御ルーチン
を抜け、他の図示しない処理を経てステップ５０へ回帰
するようになっている。

【００２３】ステップ７０においては、エバポレータ温
度の時間積分を｜Σ｛Ｔｅ・Δｔ｝｜によって演算す
る。この｜Σ｛Ｔｅ・Δｔ｝｜は、エバポレータ温度が
負に転じた場合に刻一刻と変化するエバポレータ温度を
サンプリングして、このサンプリングされたエバポレー
タ温度にサンプリングレートΔｔを乗じて累算したもの
の絶対値である。

【００２４】エバポレータ温度Ｔｅが長時間凍結限界温
度以下になると、エバポレータ自体は凍結してくるの
で、凍結したエバポレータ８を解凍する必要がでてくる
が、この要請を前記ステップ５４において、｜Σ｛Ｔｅ
・Δｔ｝｜が所定の値βより大きいか否かをもって判定
している。このステップ５４で｜Σ｛Ｔｅ・Δｔ｝｜＞
βと判定されると、ステップ７２へ進み、タイマ２をリ
セットした後に始めてこのステップに移行した場合であ
れば、タイマ２をスタートさせる。

【００２５】ステップ７４では、タイマー２による計時
を開始してからタイマカウンタＴｉｍｅ２が所定時間δ
経過したか否かを判定し、所定時間δ経過するまでは下
記する第２サイクリング制御の処理をおこない、所定時
間δ経過した後には、ステップ７８へ進んでタイマー２
をリセットすると共に、エバポレータ温度の時間積分値
（｜Σ｛Ｔｅ・Δｔ｝｜）をリセットする。

【００２６】第２サイクリング制御の処理では、ステッ
プ７６において、エバポレータ温度Ｔｅが所定の判定温
度（４−５°Ｃ）を境にそれより大きいか小さいかを判
定し、Ｔｅがこの判定値より小さい場合には、コンプレ
ッサ１０を停止させてエバポレータ８への冷媒供給を停
止し（ステップ８０）、Ｔｅがこの判定値より大きい場
合には、コンプレッサ１０を稼動させてエバポレータ８
へ冷媒を供給する（ステップ８２）。そして、ステップ
７８、８０、または８２の後は、他の図示しない処理を
経てステップ５０へ回帰するようになっている。

【００２７】ところで、ステップ５２において、車速が
所定速度（２０Ｋｍ／ｈ）より速いと判定された場合に
ば、ステップ８４へ進み、各タイマ（タイマ１、タイマ
２）をリセットすると共に、エバポレータ温度の時間積
分値（｜Σ｛Ｔｅ・Δｔ｝｜）をリセットする。そし
て、次のステップ８６において、エバポレータ温度Ｔｅ
が所定の判定温度（３−４°Ｃ）を境にそれより大きい
か小さいかを判定し、Ｔｅがこの判定値より小さい場合
には、コンプレッサ１０を停止してエバポレータ８への
冷媒の供給を止め（ステップ８８）、Ｔｅがこの判定値
より大きい場合には、コンプレッサ１０を稼動させてエ
バポレータ８へ冷媒を供給する（ステップ９０）。そし
て、ステップ８８または９０の後は、他の図示しない処
理を経てステップ５０へ回帰するようになっている。

【００２８】したがって、以上の処理において、車速が
所定速度以上（２０Ｋｍ／ｈ以上）であるとすると、エ
バポレータ温度Ｔｅによって決定されるステップ８６の
凍結防止判定値をもってコンプレッサ１０が稼動、停止
制御される。この走行状態においては、コンプレッサの
稼動が４°Ｃで、コンプレッサの停止が３°Ｃで行われ
るので、コンプレッサの稼動、停止は比較的短いサイク
ルで行われる。

【００２９】この状態から車速が所定速度以下（２０Ｋ
ｍ／ｈ以下）になると、前記第１サイクリング制御が行
われ、コンプレッサの稼動している時間がタイマ１で決
定されるようになる。したがって、ステップ６２のαを
エバポレータ温度が３°Ｃ以下となるまでの時間よりも
長く設定しておけば、コンプレッサを停止するまでの時
間が長くなり、コンプレッサの稼動停止回数、即ち、サ
イクリング回数を低減することができる。

【００３０】このようにサイクリング回数を低減する
と、冷房負荷が小さい場合にはエバポレータ温度Ｔｅが
０°Ｃを下回わり、凍結の虞れがあるが、この場合に
は、ステップ７０でエバポレータ温度が時間積分｜Σ
｛Ｔｅ・Δｔ｝｜され、この値（図４（ｂ）で示す斜線
部分の合計）が所定値βより大きくなると、第２サイク
リング処理へ移行し、所定時間δの間、ステップ７６の
判定値によってコンプレッサの稼動、停止制御がなされ
る。このステップ７６でのコンプレッサ稼動、停止判定
値は、高めに設定されていることから、｜Σ｛Ｔｅ・Δ
ｔ｝｜＞βになると、図４（ｂ）で示すように、コンプ
レッサはエバポレータ温度Ｔｅが５°Ｃ以上になるまで
は稼働せず、再び稼働したとしても４°Ｃを下回われば
再び停止する。このため、エバポレータ８が凍結した場
合には、解凍を速めることができる。そして、この第２
サイクリング処理は、所定時間δ経過した後に終了し、
タイマ２とエバポレータ温度の時間積分値（｜Σ｛Ｔｅ
・Δｔ｝｜）とをリセットして第１サイクリング制御に
戻る。

【００３１】このように、車速が低速である場合には、
サイクリング回数を減らすことで、コンプレッサの稼
動、停止による機械的ショックやアイドル回転の変動が
頻繁に起こるのを避けることができ、また、エバポレー
タ８の吸熱作用が小さくなる軽負荷時には、エバポレー
タ８の温度が下がり過ぎることによって生じる凍結をコ
ンプレッサ１０の稼動、停止判定値を高めに設定するこ
とで解消することができる。

【００３２】図５において、冷却サイクルの他の制御例
がフローチャートとして示され、このフローチャートに
おいては、ステップ５２とステップ５４との間にステッ
プ９２の処理が付加されて点、第１サイクリング制御の
ステップ５６〜６０の処理と、ステップ６２〜６６の処
理との間にステップ９４の処理が付加されている点が異
なっている。

【００３３】以下、異なる点について説明すると、ステ
ップ９２においては、凍結危険度の判定値、即ち、エバ
ポレータ温度の時間積分値の判定値βを、外気温度（Ｔ
ａ）に対して図６（ａ）に示される特性が得られるよう
に設定する。図６（ａ）のβ特性は、外気温度に対して
ほぼ線形的に対応しているもので、外気温度が高くなる
と、βは小さくなるようになっている。これは、外気温
度が高い場合には、潜熱負荷（空気中に含まれる温度）
が大きく、エバポレータ温度が０℃以下となる状態が継
続するとエバポレータが凍結し易くなるので、それを考
慮していることによる。

【００３４】また、ステップ９４においては、エバポレ
ータ温度が４°Ｃ以下となってからコンプレッサを停止
するまでの時間αを、外気温度（Ｔａ）に対して図６
（ｂ）に示される特性が得られるように設定する。図６
（ｂ）のα特性は、外気温度に対してほぼ線形的に対応
しているもので、外気温度が高くなると、αも大きくな
るようになっている。これは、外気温度が高い場合に
は、冷房負荷が大きいので、コンプレッサを停止するま
での時間を長くしても、エバポレータ温度が０°Ｃを下
回りにくくなるためである。

【００３５】したがって、この制御によれば、外気温が
高いければ高いほど、αを大きく、βを小さくすること
でサイクリング回数を更に低減させることができ、サイ
クリング回数を外気温との関係で可能な限り少なくする
ことができるメリットもある。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１記載の発明
によれば、低車速時にはコンプレッサの稼動をエバポレ
ータ温度で決定し、コンプレッサの停止を時間で決定す
るようにしたので、サイクリング回数を低減して、渋滞
時の低速走行時やアイドル運転時に生じるギクシャクし
た運転変動を少なくすることができる。また、コンプレ
ッサのサイクリング回数が低減することで、アイドル回
転数の変動も少なくなり、安全性低下の問題を改善でき
るメリットもある。

【００３７】サイクリング回数を減らした場合には、エ
バポレータの凍結が虞れが高まるが、凍結危険度が所定
危険度以上となった場合に、第１サイクリング制御から
第２サイクリング制御へ移行するので、エバポレータの
凍結は防止され、例え凍結しても速やかに解凍すること
ができる。

【００３８】また、請求項２記載の発明によれば、上記
効果に加え、外気温に応じてコンプレッサを可能な限り
駆動させ、サイクリング回数を限界まで低減させること
ができるので、ギクシャクした運転変動をより少なくす
ることができると共に、安全性をより向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明を示す機能ブロック図であ
る。

【図２】図２は、請求項１に記載された発明が利用され
る車両用空調装置例を示す概略構成図である。

【図３】図３は、マイクロコンピュータによる冷却サイ
クルの制御例を示すフローチャートである。

【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、コンプレッサのサイク
リング制御に伴うエバポレータ温度の変化を示す線図で
ある。

【図５】図５は、請求項２に記載された発明に係る冷却
サイクルの制御例を示すフローチャートである。

【図６】図６（ａ）は、外気温度Ｔｅとエバポレータ温
度の積分判定値βとの関係を示す特性線図であり、図６
（ｂ）は、外気温度Ｔｅとコンプレッサが停止するまで
の時間αとの関係を示す特性線図である。

【符号の説明】

１ 空調ダクト ８ エバポレータ １０ コンプレッサ １１ コンデンサ １３ 膨張弁 １００ 車速検出手段（４５−車速センサ） ２００ エバ温度検出手段（４６−ダクトセンサ） ３００ 凍結危険度演算手段 ４００ 車速判定手段 ５００ 第１サイクリング制御手段 ６００ 第２サイクリング制御手段 ７００ 外気温度検出手段（４４−外気温度センサ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンプレッサ、コンデンサ、膨張弁、及
   びエバポレータを有してなる冷却サイクルと、 車速を検出する車速検出手段と、 前記エバポレータの冷却度合いに相関する温度（以下、
   エバポレータ温度という）を検出するエバ温度検出手段
   と、 前記エバポレータの凍結する危険度を演算する凍結危険
   度演算手段と、 車速が所定速以下であるか否かを判定する車速判定手段
   と、 前記車速判定手段にて車速が所定速以下であると判定さ
   れた場合に、前記エバポレータ温度が所定判定値以上で
   あれば前記コンプレッサを稼動させ、前記コンプレッサ
   の停止を時間によって決定する第１サイクリング制御手
   段と、 前記第１サイクリング制御手段によるコンプレッサの稼
   動時に、前記凍結危険度演算手段で演算された凍結危険
   度が所定危険度以上であれば、前記第１サイクリング制
   御にかかわらず、前記コンプレッサの稼動、停止を前記
   エバポレータ温度によって決定する第２サイクリング制
   御手段と、を具備することを特徴とする車両用空調装置
   の冷却サイクル制御装置。
2. 【請求項２】 外気温度を検出する外気温度検出手段を
   備え、第１サイクリング制御手段のコンプレッサが停止
   するまでの時間は、前記外気温度が高いほど長く設定さ
   れ、第２サイクリング制御手段への移行を決定する凍結
   危険度の判定値は、前記外気温度が高いほど小さく設定
   されることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置
   の冷却サイクル制御装置。