JPH08332837A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クールダウン制御時またはウォームアップ制
御時における冷凍サイクルの運転効率を向上させる。 【構成】 冷房運転時には、圧縮機を駆動する電動モー
タへの入力電流ＩＤＣが所定値ａ1 よりも少ないか否
か、すなわち電動モータでの消費電力が所定値よりも少
ないか否かをステップ１４０で判定する。ここで、クー
ルダウン制御時にはこのステップ１４０でＮＯと判定さ
れることがあるが、このときにはＩＤＣが所定値ａ1 と
なるようにインバータを制御する。このように本実施例
では、ＩＤＣが常に所定値ａ1 以下となり、電動モータ
の消費電力が常に所定値以下となるので、冷凍サイクル
の成績係数（ＣＯＰ）として所定の大きさを確保でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、温度設定手段で設定さ
れた目標温度と実際の空調負荷とに応じて、冷凍サイク
ルの圧縮機の回転数を制御することによって、室内への
吹出風温度を調節する空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような空調装置として例えば電気
自動車用空調装置がある。この電気自動車用空調装置で
は、冷凍サイクルの圧縮機を電動モータで回転駆動する
ように構成している。そして、この電動モータへの通電
量を調節して電動モータの回転数を調節することによっ
て、空調ダクト内に設けられた蒸発器または凝縮器での
冷房能力または暖房能力を調節し、車室内への吹出風温
度を制御するように構成している。

【０００３】このような構成の空調装置では、車室内の
急速冷房制御（以下、クールダウン制御という）や急速
暖房制御（以下、ウォームアップ制御という）を行うと
き、温度設定手段で設定された目標温度と実際の車室内
温度との偏差が大きい初期においては、早急に車室内を
冷房または暖房するために、電動モータへの通電量をほ
ぼ最高として、圧縮機回転数をほぼ最高回転数となるよ
うに制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】確かに、圧縮機回転数
を上げれば冷房能力または暖房能力は上がるが、その上
がり方は、圧縮機回転数が高くなる程少なくなる。つま
り、圧縮機の仕事量（この場合は電動モータの消費電
力）に対する冷房能力または暖房能力、すなわち冷凍サ
イクルの成績係数（以下、ＣＯＰという）は、図１５に
示す通り、圧縮機回転数が高くなる程（電動モータの消
費電力が多くなるほど）小さくなる。

【０００５】このように従来の空調装置は、クールダウ
ン制御時またはウォームアップ制御時には、室内を急速
に冷房または暖房するために必要以上に圧縮機を回転さ
せてしまっており、その結果として、冷凍サイクルの運
転効率が悪くなっていたという問題があった。そこで本
発明は上記問題に鑑み、温度設定手段で設定された目標
温度と実際の空調負荷とに応じて、冷凍サイクルの圧縮
機の回転数を制御することによって、室内への吹出風温
度を調節する空調装置において、クールダウン制御時ま
たはウォームアップ制御時における冷凍サイクルの運転
効率をできるだけ向上させることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、駆動手段（３０）によっ
て駆動されたときに冷媒を吸入、圧縮、吐出する圧縮機
（２１）、この圧縮機（２１）からの冷媒を凝縮させる
凝縮器（２２、１２）、この凝縮器（２２、１２）から
の冷媒を減圧する減圧手段（２３、２４）、およびこの
減圧手段（２３、２４）からの冷媒を蒸発させる蒸発器
（１１、２２）を備える冷凍サイクル（２０）と、送風
手段（４）によって発生した空気流を室内に導く空気通
路（２）内に、前記蒸発器（１１）あるいは前記凝縮器
（１２）のうちの少なくとも一方を配設した空調ユニッ
ト（１）と、温度設定手段（５６）で設定された目標温
度と実際の空調負荷とに応じて前記圧縮機（２１）の目
標回転数を決定する目標回転数決定手段（ステップ１５
０〜１９０、２１０、ステップ２４０〜２８０）、およ
び実際の圧縮機回転数が前記目標回転数となるように前
記駆動手段（３０）を制御する駆動制御手段（ステップ
２００）を備える制御装置（４０）とを備える空調装置
において、前記制御装置（４０）は、さらに、前記駆動
手段（３０）の消費動力に関連する物理量を求める手段
（４３）（ステップ１２５）と、この手段（４３）（ス
テップ１２５）によって求められた前記物理量が、所定
値よりも大きいか小さいかを判定する判定手段（ステッ
プ１４０、２３０）（ステップ１４１、２３１）とを備
え、前記目標回転数決定手段（ステップ１５０〜１９
０、２１０、ステップ２４０〜２８０）は、前記判定手
段（ステップ１４０、２３０）（ステップ１４１、２３
１）によって、前記求められた物理量が前記所定値より
も大きいと判定されたときは、実際の前記物理量が前記
所定値となるような回転数に決定するように構成された
空調装置を特徴とする。

【０００７】また請求項２記載の発明では、請求項１記
載の空調装置において、前記駆動手段（３０）は電動モ
ータ（３０）であり、前記物理量を求める手段（４３）
（ステップ１２５）は、この電動モータ（３０）の消費
電力に関連する物理量を求める手段（４３）（ステップ
１２５）であることを特徴とする。

【０００８】また請求項３記載の発明では、請求項２記
載の空調装置において、前記物理量を求める手段（４
３）（ステップ１２５）は、前記電動モータ（３０）に
入力される電流量を検出する電流検出手段（４３）であ
ることを特徴とする。また請求項４記載の発明では、請
求項２記載の空調装置において、前記物理量を求める手
段（４３）（ステップ１２５）は、前記電動モータ（３
０）の消費電力を算出する消費電力算出手段（ステップ
１２５）であることを特徴とする。

【０００９】また請求項５記載の発明では、請求項４記
載の空調装置において、前記空気通路（２）内に設けら
れた前記蒸発器（１１）または前記凝縮器（１２）の吸
込側における空気温度を検出する吸込温度検出手段（４
５）と、この吸込温度検出手段（４５）によって検出さ
れた吸込温度に基づいて前記所定値を決定する所定値決
定手段（ステップ１３５、２２５）とを備えることを特
徴とする。

【００１０】また請求項６記載の発明では、請求項５記
載の空調装置において、前記所定値決定手段（ステップ
１３５、２２５）は、前記所定値を、前記冷凍サイクル
（２０）の成績係数が所定の大きさとなる値に決定する
ように構成されたことを特徴とする。また請求項７記載
の発明では、請求項５記載の空調装置において、前記所
定値決定手段（ステップ１３５、２２５）は、前記所定
値を、前記冷凍サイクル（２０）の成績係数の変化率が
所定の変化率となる値に決定するように構成されたこと
を特徴とする。

【００１１】また請求項８記載の発明では、請求項５記
載の空調装置において、前記所定値決定手段（ステップ
１３５、２２５）は、前記吸込温度検出手段（４５）に
よって検出された吸込温度が高い程、前記所定値を大き
な値として決定するように構成されたことを特徴とす
る。また請求項９記載の発明では、請求項１ないし８い
ずれか１つ記載の空調装置において、前記冷凍サイクル
（２０）はヒートポンプ式冷凍サイクルであり、前記空
気通路（２）内に、前記蒸発器（１１）と前記凝縮器
（１２）の両方が配設されたことを特徴とする。

【００１２】また、請求項１０記載の発明では、請求項
２ないし８いずれか１つ記載の空調装置が電気自動車用
である電気自動車用空調装置を特徴とする。また請求項
１１記載の発明では、請求項１０記載の電気自動車用空
調装置において、前記冷凍サイクル（２０）はヒートポ
ンプ式冷凍サイクルであり、前記空気通路（２）内に、
前記蒸発器（１１）と前記凝縮器（１２）の両方が配設
されたことを特徴とする。

【００１３】なお、請求項１記載の発明における所定値
とは、前記駆動手段の消費動力に関する物理量がこの所
定値であれば、冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）とし
て所定の大きさが確保できるとともに、冷房能力または
暖房能力としても、所定の能力を確保できる程度の値を
いう。また、前記物理量がこの所定値よりも大きいとき
とは、冷凍サイクルのＣＯＰとして前記所定の大きさを
確保できず、また冷房能力または暖房能力してとも、前
記所定の能力を確保できないときをいう。

【００１４】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施例の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。

【００１５】

【発明の作用効果】請求項１ないし１１記載の発明によ
れば、目標回転数決定手段が、温度設定手段によって設
定された目標温度と実際の空調負荷とに応じて目標回転
数を決定し、駆動制御手段が、実際の圧縮機回転数がこ
の目標回転数となるように、圧縮機の駆動手段を制御す
る。これによって、空気通路内の蒸発器または凝縮器に
おける冷房能力または暖房能力が制御され、室内への吹
出空気温度が所定の温度となるように制御される。

【００１６】従って、例えば前記目標温度に対して実際
の室内温度がかなり高いクールダウン制御初期時、また
は前記目標温度に対して実際の室内温度がかなり低いウ
ォームアップ制御初期時には、前記目標回転数としてか
なり高い回転数が決定され、実際の圧縮機回転数がかな
り高い回転数に制御される。そしてその結果として、室
内の急速冷房または急速暖房が行われる。

【００１７】ところで、前記駆動手段の消費動力に関連
する物理量が所定値よりも大きいときに、上記のように
温度設定手段によって設定された目標温度と実際の空調
負荷とに応じて目標回転数を決定し、実際の圧縮機回転
数がこの目標回転数となるように圧縮機回転数を制御す
ると、冷凍サイクルのＣＯＰとして所定の大きさを確保
できない。

【００１８】そこで本発明では、駆動手段の消費動力に
関連する物理量を求める手段と、この手段によって求め
られた前記物理量が前記所定値よりも大きいか小さいか
を判定する判定手段とを設け、この判定手段によって、
前記物理量が前記所定値よりも大きいと判定されたとき
には、前記目標回転数決定手段は、実際の前記物理量が
この所定値となるように前記目標回転数を決定する。

【００１９】従ってこのときには、駆動制御手段の制御
によって、実際の前記物理量が前記所定値となるように
圧縮機回転数が制御されるので、冷凍サイクルのＣＯＰ
として前記所定の大きさを確保できるとともに、冷房能
力または暖房能力としても所定の能力を確保できる程度
に圧縮機回転数が維持される。このように本発明では、
クールダウン制御初期時またはウォームアップ制御初期
時のように、温度設定手段によって設定される目標温度
と実際の空調負荷との差が大きいようなときでも、冷凍
サイクルのＣＯＰとして前記所定の大きさを確保でき
て、冷凍サイクルの運転効率を向上させることができる
とともに、冷房能力または暖房能力としても前記所定の
能力を確保できる。

【００２０】特に請求項５ないし８記載の発明は、空気
通路内の蒸発器または凝縮器の吸込側における空気温度
に応じて、蒸発器における冷房能力または凝縮器におけ
る暖房能力が変化することに鑑みてなされたもので、こ
の吸込側の空気温度を吸込温度検出手段で検出し、この
検出温度に基づいて前記所定値を決定するように構成し
ている。

【００２１】このうち請求項６記載の発明では、前記所
定値を、冷凍サイクルのＣＯＰが所定の大きさとなる値
に決定し、請求項７記載の発明では、前記所定値を、冷
凍サイクルのＣＯＰの変化率が所定の変化率となる値に
決定する。このように請求項５ないし８記載の発明で
は、前記吸込温度がどのような温度のときでも、冷凍サ
イクルのＣＯＰとして前記所定の大きさを確保でき、か
つ冷房能力または暖房能力としても所定の能力を確保で
きる。

【００２２】また請求項９記載の発明における冷凍サイ
クルはヒートポンプ式冷凍サイクルで、空気通路内に蒸
発器および凝縮器が配設された構成である。従って、冷
房時には蒸発器にて空気通路内の空気を冷却して室内冷
房を行い、暖房時には凝縮器にて空気通路内の空気を加
熱して室内暖房を行う。このような本発明では、クール
ダウン制御時およびウォームアップ制御時の両方におい
て、冷凍サイクルのＣＯＰとして前記所定の大きさを確
保でき、かつ冷房能力および暖房能力としても前記所定
の能力を確保できる。

【００２３】また請求項１０または１１記載の発明のよ
うな電気自動車用空調装置では、上記のように冷凍サイ
クルの運転効率が向上して、電動モータでの消費電力が
節約できるということは、電気自動車全体からみても消
費電力が節約できるということなので、結果的に、例え
ば１回の充電での走行距離を延ばすことができるという
効果を奏する。

【００２４】

【実施例】次に、本発明を電気自動車用空調装置として
用いた第１実施例を図１〜１０に基づいて説明する。図
１の空調ユニット１における空調ダクト２は、車室内に
空気を導く空気通路を構成するもので、一端側に内外気
切換手段３および送風手段４が設けられ、他端側に車室
内へ通ずる複数の吹出口１４〜１６が形成されている。

【００２５】上記内外気切換手段３は、車室内の空気
（内気）を吸入する内気吸入口５と、車室外の空気（外
気）を吸入する外気吸入口６とが形成された内外気切換
箱内に、各吸入口５、６を選択的に開閉する内外気切換
ドア７が設けられ、この内外気切換ドア７がその駆動手
段（図示しない、例えばサーボモータ）によって駆動さ
れる構成である。

【００２６】上記送風手段４は、上記内気吸入口５また
は外気吸入口６から上記各吹出口１４〜１６に向かっ
て、空調ダクト２内に空気流を発生させるもので、具体
的には、スクロールケーシング８内に多翼ファン９が設
けられ、このファン９がその駆動手段であるモータ１０
によって駆動される構成である。また、ファン９よりも
空気下流側における空調ダクト２内には冷房用室内熱交
換器１１が設けられている。この冷房用室内熱交換器１
１は、後述する冷凍サイクル２０の一部を構成する熱交
換器であり、後述する冷房運転モード時に、内部を流れ
る冷媒の蒸発作用によって、空調ダクト２内の空気を除
湿、冷却する蒸発器として機能する。なお、後述する暖
房運転モード時にはこの冷房用室内熱交換器１１内には
冷媒は流れない。

【００２７】また、冷房用室内熱交換器１１よりも空気
下流側における空調ダクト２内には暖房用室内熱交換器
１２が設けられている。この暖房用室内熱交換器１２
は、冷凍サイクル２０の一部を構成する熱交換器であ
り、後述する暖房運転モード時に、内部を流れる冷媒の
凝縮作用によって、空調ダクト２内の空気を加熱する凝
縮器として機能する。なお、後述する冷房運転モード時
にはこの暖房用室内熱交換器１２内には冷媒は流れな
い。

【００２８】また空調ダクト２内のうち、暖房用室内熱
交換器１２と隣接した位置には、ファン９から圧送され
てくる空気のうち、暖房用室内熱交換器１２を流れる量
とこれをバイパスする量とを調節するエアミックスドア
１３が設けられている。また上記各吹出口１４〜１６
は、具体的には、車両フロントガラスの内面に空調空気
を吹き出すデフロスタ吹出口１４と、車室内乗員の上半
身に向かって空調空気を吹き出すフェイス吹出口１５
と、車室内乗員の下半身に向かって空調空気を吹き出す
フット吹出口１６である。またこれらの吹出口の空気上
流側部位には、これらの吹出口を開閉するドア１７〜１
９が設けられている。

【００２９】ところで上記冷凍サイクル２０は、上記冷
房用室内熱交換器１１と暖房用室内熱交換器１２とで車
室内の冷房および暖房を行うヒートポンプ式冷凍サイク
ルで、これらの熱交換器１１、１２の他に、冷媒圧縮機
２１、室外熱交換器２２、冷房用減圧装置２３、暖房用
減圧装置２４、アキュムレータ２５、および冷媒の流れ
を切り換える四方弁２６を備え、これらが冷媒配管２７
で接続された構成となっている。また、図中２８は電磁
弁、２９は室外ファンである。

【００３０】ところで冷媒圧縮機２１は、電動モータ３
０によって駆動されたときに冷媒の吸入、圧縮、吐出を
行う。この電動モータ３０は、冷媒圧縮機２１と一体的
に密封ケース内に配置されており、インバータ３１に制
御されることによって回転速度が連続的に可変する。ま
たこのインバータ３１は、制御装置４０（図２）によっ
て通電制御される。

【００３１】この制御装置４０には、図２に示すよう
に、冷房用室内熱交換器１１における空気冷却度合い
（具体的には熱交換器１１を通過した直後の空気温度）
を検出する通過後空気温度センサ４１、圧縮機２１の回
転数を検出する圧縮機回転数センサ４２、インバータ３
１に入力される電流量を検出する入力電流センサ４３、
および圧縮機２１の吐出側における高圧を検出する高圧
センサ４４からの各信号が入力されるとともに、車室内
前面に設けられたコントロールパネル５１の各レバー、
スイッチからの信号も入力される。

【００３２】このコントロールパネル５１は図３に示す
ように、各吹出モードの設定を行う吹出モード設定レバ
ー５２、車室内へ吹き出される風量を設定する風量設定
レバー５３、内外気切換モードを設定する内外気切換レ
バー５４、冷凍サイクル２０を冷房運転モードにする冷
房スイッチ５５ａと暖房運転モードにする５５ｂとから
なる冷暖房モード設定スイッチ５５、および車室内への
吹出風温度を調節する温度設定レバー５６を備える。

【００３３】また、図２の制御装置４０の内部には、図
示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイ
クロコンピュータが設けられ、上記各センサ４１〜４４
からの信号およびコントロールパネル５１からの各信号
は、ＥＣＵ内の図示しない入力回路を経て、上記マイク
ロコンピュータへ入力される。そしてこのマイクロコン
ピュータが後述する所定の処理を実行し、その処理結果
に基づいてインバータ３１等の上記各駆動手段を制御す
る。なお、制御装置４０は、自動車の図示しないキース
イッチがオンされたときに、図示しないバッテリーから
電源が供給される。

【００３４】ところで、車室内乗員によって上記冷房ス
イッチ５５ａがオンされたときは、上記マイクロコンピ
ュータが四方弁２６、電磁弁２８を制御し、冷凍サイク
ル２０が冷房運転モードとなる。このモードのときの冷
媒の流れは、圧縮機２１→室外熱交換器２２→冷房用減
圧装置２３→冷房用室内熱交換器１１→アキュムレータ
２５→圧縮機２１の順である。

【００３５】また、車室内乗員によって上記暖房スイッ
チ５５ｂがオンされたときは、上記マイクロコンピュー
タが四方弁２６、電磁弁２８を制御し、冷凍サイクル２
０が暖房運転モードとなる。このモードのときの冷媒の
流れは、圧縮機２１→暖房用室内熱交換器１２→暖房用
減圧装置２４→室外熱交換器２２→電磁弁２８→アキュ
ムレータ２５→圧縮機２１の順である。

【００３６】次に、上記マイクロコンピュータが行うイ
ンバータ３１の制御処理について、図４を用いて説明す
る。まず、キースイッチがオンされて制御装置４０に電
源が供給され、さらに風量設定レバー５３がオフ以外の
所定風量の位置に設定されると、図４のルーチンが起動
され、ステップ１１０にて各イニシャライズおよび初期
設定を行う。そして次のステップ１２０にて、上記各セ
ンサ４１〜４４、およびコントロールパネル５１の各レ
バー、スイッチからの信号を読み込む。

【００３７】そして次のステップ１３０にて、コントロ
ールパネル５１の冷房スイッチ５５ａがオンされている
か否かを判定する。このステップ１３０にてオンされて
いると判定されたときは、次のステップ１４０にて、入
力電流センサ４３で検出されたインバータ３１への入力
電流ＩＤＣが、第１の所定値ａ1 （本実施例では１０
Ａ）より少ないか否かを判定する。

【００３８】ここで、圧縮機消費電力ＰＷは下記数式１
のように表せるため、このステップ１４０では、このＰ
Ｗが所定電力より少ないか否かを判定していることにな
る。なお、この所定電力とは、冷凍サイクル２０のＣＯ
Ｐが所定値以上となり、かつ冷房能力の大きさ自体も所
定値以上となるような電力である。

【００３９】

【数１】ＰＷ＝（ＩＤＣ）×（バッテリー電圧）×（イ
ンバータ効率） このステップ１４０にて、ＩＤＣが第１の所定値ａ1 よ
りも少ないと判定されたとき、すなわち圧縮機消費電力
が上記所定電力よりも少ないときは、次のステップ１５
０にて、ＲＯＭに記憶された図５の特性より、コントロ
ールパネル５１の温度設定レバー５６の位置に応じて、
冷房用室内熱交換器１１を通過した直後の空気の目標温
度ＴＥＯを決定する。

【００４０】そして次にステップ１６０にて、上記目標
温度ＴＥＯと、通過後空気温度センサ４１で検出された
実際の空気温度ＴＥとの偏差Ｅn を、下記数式２に基づ
いて算出する。

【００４１】

【数２】Ｅn ＝ＴＥＯ−ＴＥ そして次のステップ１７０にて、下記数式３に基づいて
偏差変化率Ｅdot を算出する。

【００４２】

【数３】Ｅdot ＝Ｅn −Ｅn-1 ここで上記Ｅn は４秒毎に更新されるため、Ｅn-1 はＥ
n に対して４秒前の値となる。次にステップ１８０に
て、ＲＯＭに記憶された図６のメンバーシップ関数と図
７のルールとに基づいて、上記ステップ１６０、１７０
で算出したＥn およびＥdot における目標増加回転数Δ
ｆ(rpm) を算出する。ここでこの目標増加回転数Δｆと
は、４秒前の目標回転数ｆn-1 (rpm) に対して増減する
圧縮機２１の回転数のことである。

【００４３】具体的には、図６（ａ）で求まるＣＦ１と
図６（ｂ）で求まるＣＦ２とから、下記数式４に基づい
て入力適合度ＣＦを求め、さらにこの入力適合度ＣＦと
図７のルール値とから、下記数式５に基づいてΔｆを算
出する。

【００４４】

【数４】ＣＦ＝ＣＦ１×ＣＦ２

【００４５】

【数５】Δｆ＝Σ（ＣＦ×ルール値）／ΣＣＦ そして次のステップ１９０にて、圧縮機２１の目標回転
数ｆn を下記数式６に基づいて算出する。

【００４６】

【数６】ｆn ＝ｆn-1 ＋Δｆ そして次のステップ２００にて、圧縮機回転数センサ４
２が検出する圧縮機回転数が上記目標回転数ｆn となる
ように、インバータ３１へ入力する電流を制御する。こ
のようにインバータ３１を通電制御することによって、
冷房用室内熱交換器１１を通過した直後の実際の空気温
度が上記目標温度ＴＥＯに近づく。その後、再びステッ
プ１２０に戻る。

【００４７】例えば、Ｅn ＝−２．５（℃）、Ｅdot ＝
−０．３５（℃／４秒）とすると、図６（ａ）よりＮＢ
＝０、ＮＳ＝０．５、ＺＯ＝０．５、ＰＳ＝０、ＰＢ＝
０となり、図６（ｂ）よりＮＢ＝０、ＮＳ＝０．５、Ｚ
Ｏ＝０．５、ＰＳ＝０、ＰＢ＝０となる。従って、上記
数式５の分母であるΣＣＦは、０．５×０．５＋０．５
×０．５＋０．５×０．５＋０．５×０．５＝１とな
り、上記数式５の分子であるΣ（ＣＦ×ルール値）は、
０．５×０．５×８０＋０．５×０．５×１００＋０．
５×０．５×１５０＋０．５×０．５×０＝８２．５と
なる。これらの結果から、Δｆ＝８２．５となる。従っ
て圧縮機回転数ｆn は、４秒前の回転数ｆn-1 よりも８
２．５(rpm) だけ増加する。

【００４８】なお、図７のルール表でブランクになって
いるところは、上記数式４、５の計算を行わない。ま
た、ΣＣＦ＝０のときはΔｆ＝０とする。また、上記ス
テップ１４０にてＮＯと判定されたとき、すなわち圧縮
機消費電力が上記所定電力以上のときは、ステップ２１
０にジャンプしてΔｆを０にセットした後、ステップ１
９０の処理を行う。こうすることによって、圧縮機２１
の目標回転数は４秒前の回転数ｆn-1 に固定されるの
で、ＩＤＣも第１の所定値ａ1 に固定される。

【００４９】一方、ステップ１３０にて冷房スイッチ５
５ａがオンされていないと判定されたときは、今度はス
テップ２２０にて暖房スイッチ５５ｂがオンされている
か否かを判定する。ここでオンされていると判定された
ときは、ステップ２３０にて、入力電流センサ４３で検
出されたインバータ３１への入力電流ＩＤＣが第２の所
定値ａ2 （＜第１の所定値ａ1 、本実施例では７Ａ）よ
り少ないか否かを判定する。なお、このステップ２３０
も、圧縮機消費電力が所定電力より少ないか否かを判定
している。

【００５０】ここで、第２の所定値ａ2 より少ないと判
定されたときは、ステップ２４０にて、温度設定レバー
５６の位置に応じて、圧縮機２１の吐出側の目標高圧Ｐ
ＣＯを決定する。そして次のステップ２５０にて、上記
目標高圧ＰＣＯと、高圧センサ４４で検出された実際の
高圧ＰＣとの偏差Ｄn を、下記数式７に基づいて算出す
る。

【００５１】

【数７】Ｄn ＝ＰＣＯ−ＰＣ そして次のステップ２６０にて、下記数式８に基づいて
偏差変化率Ｄdot を算出する。

【００５２】

【数８】Ｄdot ＝Ｄn −Ｄn-1 ここで上記Ｄn は４秒毎に更新されるため、Ｄn-1 はＤ
n に対して４秒前の値となる。次にステップ２７０に
て、ＲＯＭに記憶された図示しないメンバーシップ関数
およびルールに基づいて、上記ステップ２５０、２６０
で算出したＤn およびＤdot における目標増加回転数Δ
ｆ(rpm) を算出する。その後、ステップ１９０にジャン
プする。

【００５３】また、上記ステップ２３０にてＮＯと判定
されたとき、すなわち圧縮機消費電力が上記所定電力以
上のときは、ステップ２８０にジャンプしてΔｆを０に
セットした後、ステップ１９０の処理を行う。こうする
ことによって、圧縮機２１の目標回転数は４秒前の回転
数ｆn-1 に固定されるので、ＩＤＣも第２の所定値ａ2
に固定される。

【００５４】また、上記ステップ２２０にて暖房スイッ
チ５５ｂがオンされていないと判定されたときは、ステ
ップ２９０にて圧縮機２１の運転を停止して送風モード
とする。なお、上記各ステップは、それぞれの機能を実
現する手段を構成する。また、本実施例のマイクロコン
ピュータは、以上説明した図４の制御処理以外にも、モ
ータ１０、四方弁２６、電磁弁２８、室外ファン２９に
ついても図示しないプログラムに基づいて制御処理を行
う。

【００５５】ところで、車室内がかなり高温となってい
る状態でキースイッチをオンし、冷房スイッチ５５ａを
オンして風量設定レバー５３をオフ以外の位置にする
と、冷凍サイクル２０は冷房運転モードとなってクール
ダウン制御が始まる。このとき、圧縮機２１の回転数、
インバータ３１への入力電流ＩＤＣ、車室内温度、およ
び冷房用室内熱交換器１１を通過した直後の空気温度Ｔ
Ｅは、時間とともに図８に示すように変化する。

【００５６】一方、図４のステップ１４０および２１０
が設けられていない従来の制御方法でクールダウン制御
を行うと、上記圧縮機回転数、ＩＤＣ、車室内温度、お
よびＴＥは、時間とともに図９に示すように変化する。
なお、図８、９中に記されている目標室温は、温度設定
レバー５６の位置によって決定される。ここで、図８と
図９との違いを分かり易くするために、図１０に、図８
の圧縮機回転数とＩＤＣを一点鎖線で、図９の圧縮機回
転数とＩＤＣを実線で示した。また図１０には、本実施
例制御での冷凍サイクル２０のＣＯＰを一点鎖線で、従
来制御での上記ＣＯＰを実線でそれぞれ示した。

【００５７】これら図８〜１０からも分かるように、従
来制御では、クールダウン制御初期時の、ＴＥＯとＴＥ
との偏差（＝Ｅn ）が大きいときに、この偏差Ｅn の大
きさに応じて目標回転数ｆn を決定し、この目標回転数
ｆn に合わせてインバータ３１への入力電流ＩＤＣを制
御するため、ＩＤＣが第１の所定値ａ1 を越えてしま
い、圧縮機消費電力が所定電力を越えてしまって、その
結果、ＣＯＰが小さくなってしまう。

【００５８】それに対して本実施例制御では、上記偏差
Ｅn が大きくて、目標回転数ｆn が高くても、インバー
タ３１に入力される電流ＩＤＣを常に監視し、このＩＤ
Ｃが第１の所定値ａ1 を越えないように制限しているの
で、ＩＤＣを図中斜線部分で示す量だけ節約でき、ひい
ては圧縮機消費電力を節約でき、その結果、ＣＯＰを従
来制御の場合に比べて大きくすることができる。

【００５９】ここで、本実施例制御では従来制御に比べ
て圧縮機消費電力が少なくなっているが、図８、９から
も分かるように、車室内温度が目標室温になるまでの時
間としては、両者ほとんど差がない。つまり、冷房能力
の面からみても、本実施例制御では所定の冷房能力を確
保することができる。また図示はしていないが、ウォー
ムアップ制御の場合も、本実施例制御では従来制御に比
べてＩＤＣを節約でき、ひいては圧縮機消費電力を節約
でき、その結果、ＣＯＰを大きくすることができる。ま
たこのときも、所定の暖房能力を確保できる。

【００６０】次に本発明の第２実施例を説明する。本実
施例は、冷房運転時には内外気切換ドア７が内気吸入口
５を開けて外気吸入口６を閉じるいわゆる内気循環モー
ドとなることに着目し、以下説明する構成を採用してい
る。以下、本実施例の構成を、第１実施例と異なる部分
のみ説明する。

【００６１】まず本実施例では、冷房用室内熱交換器１
１の吸込側における空調ダクト２内に、この吸込側の空
気温度を検出する吸込温度センサ４５が設けられてお
り、図１１に示すように、制御装置４０にこの吸込温度
センサ４５からの信号も入力される。次に、本実施例に
おけるマイクロコンピュータが行うインバータ３１の制
御処理を、図１２を用いて説明する。なお、第１実施例
と同じ処理を行う部分については第１実施例と同じ符号
を付した。

【００６２】まずステップ１１０にて各イニシャライズ
および初期設定を行い、ステップ１２０にて上記各セン
サ４１〜４５、およびコントロールパネル５１の各レバ
ー、スイッチからの信号を読み込む。その後ステップ１
２５にて、上記ステップ１２０で読み込んだ入力電流セ
ンサ４３の検出値ＩＤＣに基づいて、上記数式１から圧
縮機消費電力ＰＷを算出する。

【００６３】そして、次のステップ１３０にて冷房スイ
ッチ５５ａがオンされているか否かを判定し、オンされ
ていると判定されたときはステップ１３５にて、後述す
るステップ１４１にて用いる第１の所定値ｂ1 を決定す
る。ここで、このステップ１３５での上記第１の所定値
ｂ1 の決定方法について説明する。

【００６４】まず、内気循環モードのときにおける圧縮
機消費電力ＰＷと冷房能力の関係は図１３の曲線のよう
になる。またこの関係は、冷房用室内熱交換器１１の吸
込側における空気温度Ｔinによって変化し、例えばＴin
＝Ｔ1 のときには図中実線、Ｔin＝Ｔ2 のときには図中
一点鎖線、Ｔin＝Ｔ3 のときには図中二点鎖線のように
なる（Ｔ1 ＞Ｔ2 ＞Ｔ3 ）。また図１３の直線は、冷凍
サイクル２０のＣＯＰが所定の高い値αであることを意
味している。

【００６５】従って本実施例では、この図１３の関係を
ＲＯＭに記憶しており、ステップ１２０で読み込んだ吸
込温度センサ４５の検出値Ｔinによって決まる上記曲線
と、ＣＯＰ＝αである上記直線との交点で定まる圧縮機
消費電力ＰＷを上記ｂ1 として決定している。例えば、
Ｔin＝Ｔ1 のときにはｂ1 ＝ＰＷ１、Ｔin＝Ｔ2 のとき
にはｂ1 ＝ＰＷ２、Ｔin＝Ｔ3 のときにはｂ1 ＝ＰＷ３
である。

【００６６】そしてステップ１４１では、上記ステップ
１２５で算出した圧縮機消費電力ＰＷが第１の所定値ｂ
1 より少ないか否かを判定する。ここで少ないと判定さ
れたときは、ＣＯＰが上記αよりも大きいということな
ので、ステップ１５０以降の処理を行う。反対に多いと
判定されたときは、ＣＯＰが上記α以下となってしまう
ということなので、ステップ２１０以降の処理を行うこ
とによって、圧縮機消費電力を第１の所定値ｂ1 以下に
制限し、ＣＯＰをαに維持する。

【００６７】また、暖房スイッチ２２０がオンされてい
るときはステップ２２５にて、後述するステップ２３１
にて用いる第２の所定値ｂ2 を決定する。この第２の所
定値ｂ2 の決定方法は、上記第１の所定値ｂ1 の決定方
法と同じ考え方であり、図１３の縦軸を暖房能力に置き
換えた関係（ＲＯＭに記憶されている）基づいて第２の
所定値ｂ2 を決定する。この暖房時の場合、上記縦軸を
暖房能力に置き換えた関係において、内気循環モード時
には、吸込空気温度Ｔinの関係はＴ1 ＜Ｔ2 ＜Ｔ3 とな
る。また外気導入モード時には、Ｔinは所定値（例えば
Ｔ1 ）で一定となる。

【００６８】そして次のステップ２３１にて、上記ステ
ップ１２５で算出した圧縮機消費電力ＰＷが第２の所定
値ｂ2 より少ないか否かを判定する。ここで少ないと判
定されたときはステップ２４０以降の処理を行う。反対
に多いと判定されたときは、ステップ２８０以降の処理
を行うことによって、圧縮機消費電力を第２の所定値ｂ
2 以下に制限し、ＣＯＰをαに維持する。

【００６９】以上説明した第２実施例では、ＣＯＰ＝α
となる圧縮機消費電力ＰＷを所定値ｂ1 、ｂ2 として算
出し、冷凍サイクル２０のＣＯＰを常にαとなるように
圧縮機消費電力を制御しているので、冷凍サイクル２０
を効率良く運転することができる。もちろん本実施例に
おいても、所定の冷房能力および暖房能力を確保できる
ことは言うまでもない。

【００７０】しかも本実施例では、吸込温度Ｔinに応じ
て上記所定値ｂ1 、ｂ2 を求めているので、冷凍サイク
ル２０をより効率良く運転することができる。次に、本
発明の第３実施例を説明する。第３実施例も第２実施例
と同様、冷房運転時には内気循環モードとなることに着
目してなされたものである。以下、本実施例の構成を、
上記第１、第２実施例と異なる部分のみ説明する。

【００７１】まず本実施例では、上記第２実施例と同
様、冷房用室内熱交換器１１の吸込側における空調ダク
ト２内に、この吸込側の空気温度を検出する吸込温度セ
ンサ４５が設けられており、図１１に示すように、制御
装置４０にこの吸込温度センサ４５からの信号も入力さ
れる。また、本実施例におけるマイクロコンピュータが
行うインバータ３１の制御処理も、第２実施例と同様、
図１２に示す通りであるが、本実施例では、ステップ１
３５および２２５における所定値ｂ1 、ｂ2 の決定方法
が異なる。以下、このうちの第１の所定値ｂ1 の決定方
法について図１４を用いて説明する。第２の所定値ｂ2
の決定方法についての説明は省略する。

【００７２】図１４の曲線は図１３の曲線と同じである
が、図１４の直線は図１３の直線と異なる。この図１４
の直線は、冷凍サイクル２０のＣＯＰの変化率ΔＣＯＰ
（＝冷房能力の変化量／ＰＷの変化量。図１４の各曲線
上の接線）が所定の高い値βであることを意味してい
る。従って本実施例では、この図１４の関係をＲＯＭに
記憶しており、ステップ１２０で読み込んだ吸込温度セ
ンサ４５の検出値Ｔinによって決まる上記曲線と、ΔＣ
ＯＰ＝βである上記直線との交点で定まる圧縮機消費電
力ＰＷを上記ｂ1 として決定している。

【００７３】このようにして所定値ｂ1 、ｂ2 を決定
し、このｂ1 、ｂ2 に基づいてインバータ３１を制御す
る本実施例では、ΔＣＯＰ＝βとなる圧縮機消費電力Ｐ
Ｗを所定値ｂ1 、ｂ2 として算出し、冷凍サイクル２０
のΔＣＯＰを常にβとなるように圧縮機消費電力を制御
しているので、冷凍サイクル２０を効率良く運転するこ
とができる。

【００７４】もちろん本実施例においても、所定以上の
冷房能力および暖房能力を確保できることは言うまでも
ない。しかも本実施例では、吸込温度Ｔinに応じて上記
所定値ｂ1 、ｂ2 を求めているので、冷凍サイクル２０
をより効率良く運転することができる。 （変形例）上記各実施例は全て電気自動車用空調装置で
あったが、本発明は例えば室内用空調装置としても適用
することができる。

【００７５】また上記各実施例では、請求項１記載の発
明でいう駆動手段を電動モータとしたものであったが、
これに限らず、電気エネルギー以外の他のエネルギーに
よって駆動される手段としても良い。この場合にも、上
記各実施例とほぼ同様の効果が得られる。また、上記第
２、第３実施例にさらに湿度センサを設け、図１３、１
４の関係（例えば図中の実線、一点鎖線、二点鎖線）
を、吸込温度センサ４５の値およびこの湿度センサの値
とに応じて変えるようにしても良い。この場合、上記関
係をより正確に設定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１実施例の全体構成図である。

【図２】上記第１実施例の制御系のブロック図である。

【図３】上記第１実施例のコントロールパネルの正面図
である。

【図４】上記第１実施例のインバータ制御処理手順を示
すフローチャートである。

【図５】上記第１実施例の温度設定レバーと目標温度Ｔ
ＥＯとの関係を示す図である。

【図６】上記第１実施例の目標圧縮機回転数を求めるた
めのメンバーシップ関数である。

【図７】上記第１実施例の目標圧縮機回転数を求めるた
めのルール表である。

【図８】上記第１実施例における各制御量の時間的変化
を示すグラフである。

【図９】従来における各制御量の時間的変化を示すグラ
フである。

【図１０】図８と図９の一部を重ね合わせたグラフであ
る。

【図１１】本発明第２実施例の制御系のブロック図であ
る。

【図１２】上記第２実施例のインバータ制御処理手順を
示すフローチャートである。

【図１３】図１２のステップ１３５における所定値ｂ1
を決定するのに用いるマップである。

【図１４】本発明第３実施例の上記所定値ｂ1 を決定す
るのに用いるマップである。

【図１５】圧縮機消費電力と冷凍サイクルのＣＯＰとの
関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…空調ユニット、２…空調ダクト（空気通路）、４…
送風手段、１１…冷房用室内熱交換器（蒸発器）、１２
…暖房用室内熱交換器（凝縮器）、２０…冷凍サイク
ル、２１…冷媒圧縮機、２３…冷房用減圧装置（減圧手
段）、２４…暖房用減圧装置（減圧手段）、３０…電動
モータ（駆動手段）、４０…制御装置、４３…入力電流
センサ（物理量を求める手段、電流検出手段）、４５…
吸込温度センサ、５６…温度設定レバー（温度設定手
段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹尾 裕治 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動手段によって駆動されたときに冷媒
   を吸入、圧縮、吐出する圧縮機、この圧縮機からの冷媒
   を凝縮させる凝縮器、この凝縮器からの冷媒を減圧する
   減圧手段、およびこの減圧手段からの冷媒を蒸発させる
   蒸発器を備える冷凍サイクルと、 送風手段によって発生した空気流を室内に導く空気通路
   内に、前記蒸発器あるいは前記凝縮器のうちの少なくと
   も一方を配設した空調ユニットと、 温度設定手段で設定された目標温度と実際の空調負荷と
   に応じて前記圧縮機の目標回転数を決定する目標回転数
   決定手段、および実際の圧縮機回転数が前記目標回転数
   となるように前記駆動手段を制御する駆動制御手段を備
   える制御装置とを備える空調装置において、 前記制御装置は、さらに、 前記駆動手段の消費動力に関連する物理量を求める手段
   と、 この手段によって求められた前記物理量が、所定値より
   も大きいか小さいかを判定する判定手段とを備え、 前記目標回転数決定手段は、 前記判定手段によって、前記求められた物理量が前記所
   定値よりも大きいと判定されたときは、実際の前記物理
   量が前記所定値となるような回転数に決定するように構
   成されたことを特徴とする空調装置。
2. 【請求項２】 前記駆動手段は電動モータであり、 前記物理量を求める手段は、この電動モータの消費電力
   に関連する物理量を求める手段であることを特徴とする
   請求項１記載の空調装置。
3. 【請求項３】 前記物理量を求める手段は、前記電動モ
   ータに入力される電流量を検出する電流検出手段である
   ことを特徴とする請求項２記載の空調装置。
4. 【請求項４】 前記物理量を求める手段は、前記電動モ
   ータの消費電力を算出する消費電力算出手段であること
   を特徴とする請求項２記載の空調装置。
5. 【請求項５】 前記空気通路内に設けられた前記蒸発器
   または前記凝縮器の吸込側における空気温度を検出する
   吸込温度検出手段と、 この吸込温度検出手段によって検出された吸込温度に基
   づいて前記所定値を決定する所定値決定手段とを備える
   ことを特徴とする請求項４記載の空調装置。
6. 【請求項６】 前記所定値決定手段は、前記所定値を、
   前記冷凍サイクルの成績係数が所定の大きさとなる値に
   決定するように構成されたことを特徴とする請求項５記
   載の空調装置。
7. 【請求項７】 前記所定値決定手段は、前記所定値を、
   前記冷凍サイクルの成績係数の変化率が所定の変化率と
   なる値に決定するように構成されたことを特徴とする請
   求項５記載の空調装置。
8. 【請求項８】 前記所定値決定手段は、前記吸込温度検
   出手段によって検出された吸込温度が高い程、前記所定
   値を大きな値として決定するように構成されたことを特
   徴とする請求項５記載の空調装置。
9. 【請求項９】 前記冷凍サイクルはヒートポンプ式冷凍
   サイクルであり、 前記空気通路内に、前記蒸発器と前記凝縮器の両方が配
   設されたことを特徴とする請求項１ないし８いずれか１
   つ記載の空調装置。
10. 【請求項１０】 請求項２ないし８いずれか１つ記載の
    空調装置が電気自動車用であることを特徴とする電気自
    動車用空調装置。
11. 【請求項１１】 前記冷凍サイクルはヒートポンプ式冷
    凍サイクルであり、 前記空気通路内に、前記蒸発器と前記凝縮器の両方が配
    設されたことを特徴とする請求項１０記載の電気自動車
    用空調装置。