JPH11123929A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンプレッサ７の摺動部分の潤滑不足を防止
する。 【解決手段】 外気温度が０℃以下で、且つ吸込口モー
ドが内気循環モードの場合には、内気温度が１５℃以上
に上昇するまで、外部可変容量型のコンプレッサ７から
吐出される冷媒の吐出容量を、目標エバ後温度に応じて
算出される目標吐出容量よりも大容量で運転することに
より、コンプレッサ７から吐出されたオイル高含有の冷
媒が冷凍サイクル１６を一巡して速やかにコンプレッサ
７に帰還し、オイルの戻り性能が高まる。また、低外気
温で、且つ吸込口モードが外気導入モードの場合には、
低湿度で、低温の外気が空調ダクト２内に導入されるの
で、電磁クラッチ８をＯＦＦしてエンジンＥからコンプ
レッサ７への回転動力の伝達を遮断することにより、エ
ンジンＥの燃料消費率を減少して燃料経済性を向上させ
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外部からの信号に
基づき容量可変制御を行う外部可変容量型のコンプレッ
サを備えた車両用空調装置に関するもので、特にコンプ
レッサの摺動部分の潤滑不足を回避することが可能な車
両用空調装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、両頭斜板式またはワッブル式
の可変容量型のコンプレッサは、車両に搭載されたエン
ジンから動力が伝達されることにより回転する駆動軸
と、この駆動軸により駆動されてピストンを往復摺動さ
せる斜板とを備えている。そして、その可変容量型のコ
ンプレッサには、ワッブル式ではその斜板傾角を制御し
てピストンのストロークを制御することによりコンプレ
ッサの吐出容量を制御し、両頭斜板式では有効圧縮スト
ロークを制御することによりコンプレッサの吐出容量を
制御している。

【０００３】そして、従来の通常の容量可変制御では、
コンプレッサの起動に際して、吸込口モードが外気導入
モードで、且つ外気温度が所定温度（例えば０℃）以下
の場合は、エバポレータの熱負荷（以下エバポレータ負
荷と言う）が小さく、つまりエバポレータに吸い込まれ
る空気の吸込温度が低く、コンプレッサの吐出容量が自
動的に小容量運転となり、コンプレッサの吐出口から吐
出される冷媒が冷凍サイクルを一巡してコンプレッサに
帰還するのに長時間を要してしまい、コンプレッサの吐
出口から吐出される冷媒に随伴するコンプレッサオイル
が長時間コンプレッサに帰還せず、コンプレッサの摺動
部分が潤滑不足に陥るという問題が生じていた。

【０００４】そこで、特開平６−２９７９３７号公報に
おいては、外気温度が所定温度（例えば０℃）以下の場
合に、コンプレッサの起動から所定時間だけコンプレッ
サを大容量運転することにより、コンプレッサの吐出口
から吐出されたオイル高含有の冷媒が冷凍サイクルを一
巡して速やかにコンプレッサに帰還して、コンプレッサ
の摺動部分の潤滑不足を解消するようにした車両用空調
装置が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の車両
用空調装置においては、外気温度が所定温度（例えば０
℃）以下の場合に、コンプレッサの起動から所定時間だ
けコンプレッサを大容量運転するようにしているが、吸
込口モードが外気導入モードの場合には、コンプレッサ
の起動から所定時間が経過してエンジンの冷却水温度が
上昇し、通常制御に戻ったとき、エバポレータに吸い込
まれる空気の吸込温度は上昇せず、エバポレータ負荷は
小さいままであり、コンプレッサの摺動部分の潤滑不足
を解消することはできなかった。

【０００６】また、外気温度が所定温度以下で、且つ吸
込口モードが外気導入モードの場合には、低湿度の車室
外空気を空調ダクト内に導入してフロント窓ガラスの内
面の曇りを取り除くようにしているので、わざわざコン
プレッサを起動して冷却用熱交換器に空気冷却除湿作用
を行わせる必要はない。このような外気導入モード時
に、コンプレッサをエンジンにて駆動すれば、エンジン
負荷が大きいので、エンジンの燃料消費率が増加して燃
料経済性を悪化させてしまうという問題も生じてしま
う。

【０００７】

【発明の目的】本発明の目的は、コンプレッサの摺動部
分の潤滑不足を防止でき、且つエンジンの燃料消費率を
減少して燃料経済性を向上させることのできる車両用空
調装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１ないし請求項４
に記載の発明によれば、外気温度が所定温度以下で、且
つ吸込口モードが内気循環モードの場合には、コンプレ
ッサを大容量で運転することにより、コンプレッサから
吐出されたオイル高含有の冷媒が冷凍サイクルを一巡し
て速やかにコンプレッサに帰還するので、オイルの戻り
性能が高まり、コンプレッサの摺動部分の潤滑不足を解
消できる。

【０００９】ここで、外気温度が所定温度以下の場合で
も、エンジンの始動後に所定時間が経過するとエンジン
の冷却水温度が上昇し、加熱用熱交換器の放熱により車
室内の温度が上昇してくる。そのため、冷却用熱交換器
に吸い込まれる空気の吸込温度が上昇しているので、冷
却用熱交換器の負荷も大きくなる。したがって、外気温
度が所定温度以下の場合に、エンジンを始動してから所
定時間が経過したり、または内気温度が所定温度以上に
上昇したりした後に、目標吐出容量に基づく吐出容量制
御を行っても、目標吐出容量が大容量側に設定される。
このため、コンプレッサから吐出されたオイル高含有の
冷媒が冷凍サイクルを一巡して速やかにコンプレッサに
帰還するので、オイルの戻り性能が高まり、コンプレッ
サの摺動部分の潤滑不足を解消できる。

【００１０】また、外気温度が所定温度以下で、且つ吸
込口モードが外気導入モードの場合には、低湿度の車室
外空気を空調ダクト内に導入してフロント窓ガラスの内
面の曇りを取り除くようにしているので、わざわざコン
プレッサを起動して冷却用熱交換器に空気冷却除湿作用
を行わせる必要はない。このため、外気温度が所定温度
以下で、且つ吸込口モードが外気導入モードの場合に
は、コンプレッサの運転を停止することにより、コンプ
レッサの摺動部分が潤滑不足となる状況を回避すること
により、コンプレッサの摺動部分が磨耗することはな
い。さらに、エンジン等によりコンプレッサを回転駆動
しなくても良いので、エンジン負荷を減少できる。

【００１１】請求項５に記載の発明によれば、外気温度
が所定温度以下で、且つ吸込口モードが内気循環モード
の場合には、圧縮機本体の吸入圧力の設定値を目標吐出
容量の時よりも小さくするように吐出容量可変手段の電
気信号を制御することでコンプレッサを大容量で運転す
ることにより、コンプレッサの摺動部分の潤滑不足を防
止できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】

〔実施形態の構成〕図１ないし図１２は本発明の実施形
態を示したもので、図１は自動車用空調装置の全体構成
を示した図で、図２は内外気切替箱と遠心式送風機を示
した図である。

【００１３】本実施形態の自動車用空調装置は、エンジ
ンルーム内にエンジン（内燃機関、原動機）Ｅを搭載し
た自動車の車室内を空調する空調ユニット（エアコンユ
ニット）１における各空調手段（アクチュエータ）を、
空調制御装置（以下エアコンＥＣＵと呼ぶ）１０によっ
て制御するように構成されている。

【００１４】空調ユニット１は、自動車の車室内に空調
風を送るための空調ダクト２を備えている。この空調ダ
クト２の空気上流側には、内外気切替箱３および遠心式
送風機４が設けられている。内外気切替箱３は、空調ダ
クト２内に少なくとも車室内空気（以下内気と呼ぶ）ま
たは車室外空気（以下外気と呼ぶ）の一方または両方を
取り入れるためのものである。この内外気切替箱３に
は、内気を吸い込むための内気吸込口１１、および外気
を吸い込むための外気吸込口１２が形成されている。

【００１５】そして、内外気切替箱３内には、内外気切
替ドア１３が回動自在に設けられている。この内外気切
替ドア１３は、本発明の内外気切替手段に相当するもの
で、内気吸込口１１より内気を空調ダクト２内に導入す
る内気循環（ＲＥＣ）モード、または外気吸込口１２よ
り外気を空調ダクト２内に導入する外気導入（ＦＲＳ）
モードのいずれかの吸込口モードに切り替える。そし
て、内外気切替ドア１３には、そのアクチュエータとし
てのサーボモータ（図示せず）が連結されており、その
サーボモータによって支点を中心にして回動させられ
る。

【００１６】そして、遠心式送風機４は、内外気切替箱
３内の略中央部に配設されている。そして、遠心式送風
機４は、内外気切替箱３に一体的に形成されたスクロー
ルケーシングと、ブロワ駆動回路（図示せず）により通
電制御されるブロワモータ１４と、このブロワモータ１
４に回転駆動されて、空調ダクト２を経て車室内に向か
う空気流を発生させる遠心式ファン１５とから構成され
ている。

【００１７】次に、空調ダクト２の空気下流側には、吹
出口切替箱（図示せず）が設けられている。この吹出口
切替箱には、フロントガラスの内面に主に温風を吹き出
すデフロスタ（ＤＥＦ）吹出口、乗員の頭胸部（上半
身）に主に冷風を吹き出すフェイス（ＦＡＣＥ）吹出
口、および乗員の足元部に主に温風を吹き出すフット
（ＦＯＯＴ）吹出口（いずれも図示せず）が形成されて
いる。

【００１８】次に、空調ダクト２の中間部には、自身を
通過する空気を冷却する冷却用熱交換器であると共に、
車両に搭載された冷凍サイクル１６の一構成部品を成す
エバポレータ（冷媒蒸発器）５が、空調ダクト２内の空
気通路の全面を塞ぐようにして配されている。

【００１９】上記の冷凍サイクル１６は、吸入した冷媒
を圧縮して吐出する外部可変容量型のコンプレッサ（冷
媒圧縮機）７と、このコンプレッサ７からの冷媒を外気
との熱交換によって凝縮液化させるコンデンサ（冷媒凝
縮器）１７と、このコンデンサ１７からの冷媒を気液分
離すると共に、冷凍サイクル１６内の余剰冷媒を一時的
に蓄えるレシーバ（気液分離器）１８と、このレシーバ
１８からの液冷媒を減圧膨張させる膨張弁（減圧手段）
１９と、この膨張弁１９からの低圧冷媒を空調ダクト２
内の空気との熱交換によって蒸発気化させる上記のエバ
ポレータ５とが冷媒配管によって結合されている。な
お、２０は駆動モータ２１により回転駆動される冷却フ
ァンで、コンデンサ１７に強制的に外気を吹き付ける。

【００２０】エバポレータ５の空気下流側には、エバポ
レータ５を通過した冷風を再加熱するヒータコア６が設
けられている。このヒータコア６は、内部にエンジンを
冷却した冷却水が流れ、この冷却水を暖房用熱源として
冷風を再加熱する加熱用熱交換器である。このヒータコ
ア６の空気上流側には、板状のエアミックスドア（以下
Ａ／Ｍドアと言う）２２が回動自在に支持されている。

【００２１】Ａ／Ｍドア２２には、そのアクチュエータ
としてのサーボモータ２３が連結されており、そのサー
ボモータ２３によって支点を中心にして回動させられ
る。つまり、Ａ／Ｍドア２２は、ヒータコア６を通過す
る空気量とヒータコア６を迂回する空気量との割合を調
節して、車室内へ吹き出す空気の吹出温度を調整する吹
出温度調整手段として機能する。

【００２２】次に、本実施形態のコンプレッサ７を図１
ないし図６に基づいて簡単に説明する。ここで、図３は
電磁クラッチが一体化された外部可変容量型のコンプレ
ッサ７を示した図である。このコンプレッサ７には、エ
ンジンＥの動力をコンプレッサ７に伝達したり遮断する
電磁クラッチ８が接続されている。

【００２３】この電磁クラッチ８は、円環状の取付フラ
ンジ３１を介してコンプレッサ７のハウジング４４に固
定されたステータハウジング３２と、エンジンＥにベル
トＶを介して連結されるプーリ３３が外周に接合された
ロータ３４と、このロータ３４との間に狭い間隙を隔て
て対向配置され、ロータ３４の摩擦面と摩擦係合する摩
擦面が形成されたアーマチャ３５と、通電されると磁束
を発生することによりアーマチャ３５をゴムハブ（弾性
体）３６の弾性力に抗してロータ３４に吸着させる電磁
コイル３７と、アウターハブ３８およびゴムハブ３６を
介してアーマチャ３５とコンプレッサ７のシャフト４０
とを連結するインナーハブ３９とから構成されている。

【００２４】コンプレッサ７は、本発明の圧縮機本体に
相当するものであって、自身の吐出容量を変更可能な例
えばワッブルタイプの周知のものである。このコンプレ
ッサ７は、電磁クラッチ８のインナーハブ３９と一体的
に回転するシャフト４０と、このシャフト４０に斜めに
固定された斜板４１と、この斜板４１にセットされたピ
ストン４２と、このピストン４２が摺動するシリンダ
（リヤハウジング）４３を連結するハウジング（フロン
トハウジング）４４と、このハウジング４４の後端側に
連結され、コンプレッサ７の吐出容量を可変するための
電磁式容量制御弁（本発明の吐出容量可変手段に相当す
る）９とから構成されている。

【００２５】ここで、シリンダ４３は、ピストン４２と
の間にシリンダ室４５を形成している。このシリンダ室
４５を形成するバルブプレート４６の中央寄りには、弾
性金属板で形成されたサクションバルブ（図示せず）に
より開閉される吸入口（図示せず）が形成されている。
この吸入口は、電磁式容量制御弁９のバルブボディ４７
に形成された吸入ポート４８に連通している。また、バ
ルブプレート４６の外側寄りには、弾性金属板で形成さ
れたディスチャージバルブ４９により開閉される吐出口
５０が形成されている。この吐出口５０は、バルブボデ
ィ４７に形成された吐出ポート５１に連通している。

【００２６】なお、ハウジング４４の内部には、斜板４
１を変位自在に動かせるためのクランク室５２と吸入ポ
ート４８とを効果的に連通する固定絞り５３（図４ない
し図６参照）が設けられている。また、斜板４１とピス
トン４２との摺動部分、ピストン４２とシリンダ４３と
の摺動部分や、ハウジング４４と回転部材との摺動部分
は、冷凍サイクル１６中を循環する冷媒中に含まれるコ
ンプレッサオイル（潤滑油：以下オイルと言う）により
潤滑されている。そして、ハウジング４４の内部には、
そのオイルを一時的に溜める貯油室（図示せず）が設け
られている。

【００２７】以上により、電磁クラッチ８の電磁コイル
３７が通電状態（ＯＮ）のときには、電磁クラッチ８の
アーマチャ３５がロータ３４に吸着してロータ３４とア
ーマチャ３５とが摩擦係合することにより、エンジンＥ
の動力がベルトＶおよび電磁クラッチ８を介してコンプ
レッサ７のシャフト４０に伝達される。これにより、冷
凍サイクル１６が起動することによってエバポレータ５
による空気冷却除湿作用が行われる。

【００２８】また、電磁クラッチ８の電磁コイル３７へ
の通電が停止（ＯＦＦ）のときには、電磁クラッチ８の
アーマチャ３５がロータ３４と離れてロータ３４とアー
マチャ３５との摩擦係合が遮断される。これにより、エ
ンジンＥの動力がコンプレッサ７のシャフト４０に伝達
されず、エバポレータ５による空気冷却除湿作用が停止
される。

【００２９】次に、電磁式容量制御弁９を図１ないし図
６に基づいて説明する。ここで、図４（ａ）はコンプレ
ッサ７に内蔵された電磁式容量制御弁９を示した図で、
図４（ｂ）はコンプレッサ７の制御電流値と吸入圧力の
設定値との関係を示したグラフである。

【００３０】電磁式容量制御弁９には、コンプレッサ７
の吸入圧力（Ｐｓ）が与えられる圧力通路５４と、コン
プレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）が与えられる圧力通路５
５と、コンプレッサ７のクランク室５２にクランク室内
圧力（Ｐｃ）を与える圧力通路５６と、圧力通路５５、
５６を連通する連通口５７とが形成されたバルブボディ
４７が設けられている。

【００３１】そして、連通口５７の開度は、弁体５８の
停止位置により決められている。その弁体５８の停止位
置は、プランジャ５９およびベローズ６０の変位位置に
より決定されるように構成されている。プランジャ５９
およびベローズ６０は、ロッド６１、６２を介して弁体
５８と連結している。そして、プランジャ５９の設定位
置は、電磁コイル６３への制御電流の大きさにより変更
されるように構成されている。なお、６４はプランジャ
５９を初期位置に戻すためのリターンスプリングであ
る。

【００３２】したがって、電磁式容量制御弁９は、図４
（ｂ）に示したように、エアコンＥＣＵ１０からの制御
電流によってコンプレッサ７の吸入圧力（Ｐｓ）の設定
値を変えることにより、コンプレッサ７の吐出容量を可
変する吐出容量可変手段である。すなわち、電磁式容量
制御弁９は、図４（ａ）に示したように、バルブボディ
４７内の電磁コイル６３に制御電流を加えることでプラ
ンジャ５９およびベローズ６０への外力を可変させる構
造であり、吸入圧力（Ｐｓ）に対する弁体５８の開度の
関係を可変させることで、目標エバ後温度（ＴＥＯ）と
なるように制御する。

【００３３】次に、電磁式容量制御弁９によるコンプレ
ッサ７の吐出容量の可変方法について図５および図６を
用いて説明する。ここで、図５（ａ）は吐出容量の大き
い時の電磁式容量制御弁の状態を示した図で、図５
（ｂ）は吐出容量の大きい時のコンプレッサの状態を示
した図である。また、図６（ａ）は吐出容量の小さい時
の電磁式容量制御弁の状態を示した図で、図６（ｂ）は
吐出容量の小さい時のコンプレッサの状態を示した図で
ある。

【００３４】先ず、実際のエバ後温度（ＴＥ）が目標エ
バ後温度（ＴＥＯ）よりもかなり高温の場合には、電磁
式容量制御弁９の電磁コイル６３を流れる制御電流値
（Ｉ）を小さくして、コンプレッサ７の吸入圧力（Ｐ
ｓ）の設定値を小さくする。この場合には、図５（ａ）
に示したように、電磁式容量制御弁９のプランジャ５９
が収縮することによって電磁式容量制御弁９の弁体５８
が小さく変位して連通口５７の開度が小さくなる。

【００３５】これにより、コンプレッサ７の吐出圧力
（Ｐｄ）が圧力通路５６に入り難くなりクランク室内圧
力（Ｐｃ）が小さくなる。そして、クランク室内圧力
（Ｐｃ）が小さくなることにより、図５（ｂ）に示した
ように、コンプレッサ７の斜板４１の傾きが大きくなる
ことによってピストン４２のストロークが長くなる。こ
の結果、コンプレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）が高くなる
ので、コンプレッサ７の吐出容量が大きくなる。

【００３６】また、実際のエバ後温度（ＴＥ）が目標エ
バ後温度（ＴＥＯ）に略等しい場合には、電磁式容量制
御弁９の電磁コイル６３を流れる制御電流値（Ｉ）を大
きくして、コンプレッサ７の吸入圧力（Ｐｓ）の設定値
を大きくする。この場合には、図６（ａ）に示したよう
に、プランジャ５９が伸長することによって弁体５８が
大きく変位して連通口５７の開度が大きくなる。

【００３７】これにより、コンプレッサ７の吐出圧力
（Ｐｄ）が圧力通路５６に入りクランク室内圧力（Ｐ
ｃ）が大きくなる。そして、クランク室内圧力（Ｐｃ）
が大きくなることにより、図６（ｂ）に示したように、
コンプレッサ７の斜板４１の傾きが小さくなることによ
ってピストン４２のストロークが短くなる。この結果、
コンプレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）が低くなるので、コ
ンプレッサ７の吐出容量が小さくなる。

【００３８】次に、本実施形態のエアコンＥＣＵ１０の
構成を図１および図７に基づいて説明する。ここで、図
７は自動車の車室内前面に設置されたインストルメント
パネルの略中央部に一体的に設けられたエアコン操作パ
ネル上の各スイッチを示した図である。

【００３９】空調ユニット１における各空調手段を制御
するエアコンＥＣＵ１０には、車室内前面に設けられた
エアコン操作パネルＰ上の各スイッチからの各スイッチ
信号が入力される。なお、エアコン操作パネルＰ上に
は、コンプレッサ７の起動および停止を指令するエアコ
ン（Ａ／Ｃ）スイッチ７０、吸込口モードを切り替える
ための内外気切替スイッチ７１、車室内の温度を所望の
温度に設定する温度設定レバー（温度設定手段）７２、
遠心式ファン１５の送風量を切り替えるための風量切替
レバー７３、および吹出口モードを切り替えるための吹
出口切替スイッチ等が設置されている。

【００４０】上記のうち内外気切替スイッチ７１は、Ｆ
ＲＳモードまたはＲＥＣモードのうちのいずれかの吸込
口モードに切り替える手動操作手段である。また、吹出
口切替スイッチとして、ＦＡＣＥモードに固定するため
のＦＡＣＥスイッチ７４ａ、Ｂ／Ｌモードに固定するた
めのＢ／Ｌスイッチ７４ｂ、ＦＯＯＴモードに固定する
ためのＦＯＯＴスイッチ７４ｃ、Ｆ／Ｄモードに固定す
るためのＦ／Ｄスイッチ７４ｄ、ＤＥＦモードに固定す
るためのＤＥＦスイッチ７４ｅを有している。

【００４１】また、エアコンＥＣＵ１０の内部には、Ｃ
ＰＵ、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、各センサからの各センサ信号が図示
しない入力回路によってＡ／Ｄ変換された後に、マイク
ロコンピュータへ入力されるように構成されている。な
お、エアコンＥＣＵ１０は、自動車のエンジンＥの作動
および運転停止を司るイグニッションスイッチが投入
（ＯＮ）されたときに、自動車に搭載されたバッテリ
（車載電源）から直流電源が供給されて作動するように
構成されている。

【００４２】そして、エアコンＥＣＵ１０には、車室外
の空気温度（以下外気温度と言う）を検出する外気温度
センサ（外気温度検出手段）７５、車室内の空気温度
（以下内気温度と言う）を検出する内気温度センサ（内
気温度検出手段）７６、車室内に入射する日射量を検出
する日射センサ（日射量検出手段）７７が接続されてい
る。また、エバポレータ５による実際の空気冷却度合を
検出するエバ後温度センサ（冷却度合検出手段）７８、
およびヒータコア６に流入する冷却水の温度を検出する
冷却水温度センサ（冷却水温度検出手段）７９も接続さ
れている。

【００４３】このうち、エバ後温度センサ７８は、図１
に示したように、空調ダクト２のうちエバポレータ５を
通過した直後の空気温度（以下エバ後温度ＴＥと呼ぶ）
を検出するエバ後検出手段である。なお、外気温度セン
サ７５、内気温度センサ７６、エバ後温度センサ７８お
よび冷却水温度センサ７９は実際にはサーミスタが使用
されている。また、上記の各スイッチや各センサは、車
室内を空調するのに必要な空調環境因子を検出するもの
である。

【００４４】また、マイクロコンピュータには、例えば
目標吹出温度（ＴＡＯ）や外気温度（ＴＡＭ）等に基づ
いて第１、第２目標エバ後温度を決定する目標エバ後温
度決定手段（目標冷却度合決定手段）１０１と、実際の
エバ後温度（ＴＥ）と目標エバ後温度（ＴＥＯ）とが一
致するように制御電流値（Ｉ）を演算する制御電流演算
手段（目標吐出容量決定手段）１０２とが設けられてい
る。さらに、マイクロコンピュータには、制御電流演算
手段１０２にて演算された制御電流値（Ｉ）を電磁式容
量制御弁９の電磁コイル６３に供給してコンプレッサ７
の容量制御を行うコンプレッサ制御手段１０３と、制御
電流演算手段１０２にて演算された制御電流値（Ｉ）よ
りもコンプレッサ７の吐出容量を大容量化するように補
正する目標吐出容量補正手段１０４と、目標吹出温度
（ＴＡＯ）、エバ後温度（ＴＥ）および冷却水温度（Ｔ
Ｗ）等に基づいてＡ／Ｍドア２２の目標Ａ／Ｍ開度（Ｓ
Ｗ）を決定するＡ／Ｍ開度決定手段１０５とが設けられ
ている。

【００４５】〔実施形態の制御方法〕次に、本実施形態
のエアコンＥＣＵ１０による制御方法を図１ないし図１
１に基づいて簡単に説明する。ここで、図８はエアコン
ＥＣＵ１０による基本的な制御処理を示したフローチャ
ートである。

【００４６】先ず、イグニッションスイッチがＯＮされ
てエアコンＥＣＵ１０に直流電源が供給されると、図８
のルーチンが起動され、各イニシャライズおよび初期設
定を行う（ステップＳ１）。

【００４７】次に、エアコン操作パネルＰ上の各スイッ
チから各スイッチ信号を読み込む（温度設定手段、吸込
口モード設定手段：ステップＳ２）。具体的には、内外
気切替スイッチ７１にて設定された吸込口モード、温度
設定レバー７２にて設定された設定温度（ＴＳＥＴ）等
を読み込む。

【００４８】次に、各センサから各センサ信号を読み込
む（外気温度検出手段、冷却度合検出手段：ステップＳ
３）。具体的には、外気温度センサ７５にて検出した外
気温度（ＴＡＭ）、内気温度センサ７６にて検出した内
気温度（ＴＲ）、日射センサ７７にて検出した日射量
（ＴＳ）、エバ後温度センサ７８にて検出した実際のエ
バ後温度（ＴＥ）および冷却水温度センサ７９にて検出
した冷却水温度（ＴＷ）を読み込む。

【００４９】次に、予めＲＯＭに記憶された下記の数１
の式に基づいて、車室内へ吹き出す空気の目標吹出温度
（ＴＡＯ）を算出（決定）する（目標吹出温度決定手
段：ステップＳ４）。

【数１】ＴＡＯ＝ＫＳＥＴ×ＴＳＥＴ−ＫＲ×ＴＲ−Ｋ
ＡＭ×ＴＡＭ−ＫＳ×ＴＳ＋Ｃ

【００５０】なお、ＴＳＥＴは温度設定レバー７２にて
設定された設定温度で、ＴＲは内気温度センサ７６にて
検出した内気温度で、ＴＡＭは外気温度センサ７５にて
検出した外気温度で、ＴＳは日射センサ７７にて検出し
た日射量である。また、ＫＳＥＴ、ＫＲ、ＫＡＭ、ＫＳ
はゲインで、Ｃは補正用の定数である。

【００５１】次に、風量切替スイッチ７４がＡＵＴＯ位
置に設定されている場合には、予めＲＯＭに記憶された
制御パターン（特性図、マップ）から、目標吹出温度
（ＴＡＯ）に対応するブロワ電圧（ブロワモータ１４に
印加する電圧）を算出する（ステップＳ５）。

【００５２】ここで、吸込口モードの決定は、エアコン
操作パネルＰ上の内外気切替スイッチ７１にて設定され
た吸込口モードに決定する。例えばＲＥＣモードまたは
ＦＲＳモードに決定される。また、吹出口モードの決定
は、エアコン操作パネルＰ上の吹出口切替スイッチを構
成する各スイッチ７４ａ〜７４ｅにて設定された吹出口
モードに決定する。例えばＦＡＣＥモード、Ｂ／Ｌモー
ド、ＦＯＯＴモード、Ｆ／ＤモードまたはＤＥＦモード
のいずれかに決定される。

【００５３】次に、予めＲＯＭに記憶された下記の数２
の式に基づいて、Ａ／Ｍドア２２の目標Ａ／Ｍ開度（Ｓ
Ｗ）を算出（決定）する（ステップＳ６）。

【数２】ＳＷ＝｛（ＴＡＯ−ＴＥ）／（ＴＷ−ＴＥ）｝
×１００％ なお、ＴＥはエバ後温度センサ７８にて検出したエバ後
温度で、ＴＷは冷却水温度センサ７９にて検出した冷却
水温度である。

【００５４】次に、Ａ／Ｃスイッチ７０がＯＮされてい
る時に、後記する図９のサブルーチンが起動して、コン
プレッサ７の吐出容量を決定する（コンプレッサ制御手
段：ステップＳ７）。

【００５５】次に、各ステップＳ５〜ステップＳ７にて
算出または決定した各制御状態が得られるように、ブロ
ワ駆動回路、サーボモータ２３および電磁式容量制御弁
９の電磁コイル６３に対して制御信号を出力する（ステ
ップＳ８）。このステップＳ８では、エバ後温度センサ
７８にて検出した実際のエバ後温度（ＴＥ）と目標エバ
後温度（ＴＥＯ）とが等しくなるようにコンプレッサ７
の容量制御を行う。具体的には、後記する図９のサブル
ーチンで求めた制御電流値（Ｉｎ）を電磁式容量制御弁
９の電磁コイル６３に供給する。そして、ステップＳ９
で、制御サイクル時間であるｔ（例えば０．５秒間〜２
秒間）の経過を待ってステップＳ２の制御処理に戻る。

【００５６】次に、コンプレッサ７の吐出容量決定の制
御処理を図９ないし図１１に基づいて説明する。ここ
で、図９はコンプレッサ７の吐出容量決定の制御処理を
示したフローチャートである。

【００５７】先ず、図９のサブルーチンが起動すると、
外気温度センサ７５にて検出した外気温度（ＴＡＭ）が
所定温度（例えば０℃）以下であるか否かを判定する
（オイル戻し制御判定手段：ステップＳ１１）。この判
定結果がＮＯの場合には、予めＲＯＭに記憶された図１
０に示すパターン（特性図、マップ）に基づき、外気温
度センサ７５にて検出した外気温度（ＴＡＭ）から第１
目標エバ後温度（ＴＥＯ１）を算出（決定）する（目標
エバ後温度決定手段：ステップＳ１２）。具体的には、
図１０に示すパターンから外気温度（ＴＡＭ）が高くな
ればなる程、第１目標エバ後温度（ＴＥＯ１）が高くな
るように算出（設定）する。

【００５８】次に、予めＲＯＭに記憶された図１１に示
すパターン（特性図、マップ）に基づき、ステップＳ４
で決定した目標吹出温度（ＴＡＯ）から第２目標エバ後
温度（ＴＥＯ２）を算出（決定）する（目標エバ後温度
決定手段：ステップＳ１３）。具体的には、図１１に示
すパターンから目標吹出温度（ＴＡＯ）が高くなればな
る程、第２目標エバ後温度（ＴＥＯ２）が高くなるよう
に算出（設定）する。

【００５９】次に、ステップＳ１２にて決定された第１
目標エバ後温度（ＴＥＯ１）がステップＳ１３にて決定
された第２目標エバ後温度（ＴＥＯ２）よりも低い値か
否かを判定する（ステップＳ１４）。この判定結果がＹ
ＥＳで、第１目標エバ後温度（ＴＥＯ１）が第２目標エ
バ後温度（ＴＥＯ２）よりも低い値と判定された場合に
は、第１目標エバ後温度（ＴＥＯ１）を目標エバ後温度
（ＴＥＯ）として読み込む（目標エバ後温度決定手段：
ステップＳ１５）。

【００６０】一方、ステップＳ１４の判定結果がＮＯ
で、第２目標エバ後温度（ＴＥＯ２）が第１目標エバ後
温度（ＴＥＯ１）以下の低い値と判定された場合には、
第２目標エバ後温度（ＴＥＯ２）を目標エバ後温度（Ｔ
ＥＯ）として読み込む（ステップＳ１６）。

【００６１】上記のように、目標エバ後温度（ＴＥＯ）
を決定した後に、例えばフィードバック制御（ＰＩ制
御）によりコンプレッサ７の目標吐出容量を決定する。
具体的には、電磁式容量制御弁９の電磁コイル６３に供
給する制御電流の目標値となる、コンプレッサ７の制御
電流値（Ｉｎ）を算出（決定）する（制御電流演算手
段、目標吐出容量決定手段：ステップＳ１７）。その後
に、リターンする。

【００６２】具体的には、下記の数３の式および数４の
式に基づいて、制御電流値（Ｉｎ）を算出する。

【数３】Ｅｎ＝ＴＥ−ＴＥＯ

【数４】Ｉｎ＝Ｉｎ-1−Ｋｐ｛（Ｅｎ−Ｅｎ-1）＋（θ
／Ｔｉ）×Ｅｎ｝

【００６３】ここで、ＴＥＯはステップＳ１５またはス
テップＳ１６で読み込まれた目標エバ後温度で、Ｋｐは
比例定数で、θはサンプリング時間（例えば１秒間）
で、ＴＥは実際のエバ後温度で、Ｔｉは積分時間で、Ｅ
ｎは今回の温度偏差で、Ｅｎ-1は前回の温度偏差で、Ｉ
ｎは今回の制御電流値（Ｉ）で、Ｉｎ-1は前回の制御電
流値である。

【００６４】また、ステップＳ１１の判定結果がＹＥＳ
の場合には、吸込口モードがＲＥＣモードであるか否か
を判定する（オイル戻し制御判定手段：ステップＳ１
８）。この判定結果がＮＯの場合には、つまり吸込口モ
ードがＦＲＳモードの場合には、コンプレッサ７の運転
を停止するために電磁クラッチ８の電磁コイル３７をＯ
ＦＦするように決定する（ステップＳ１９）。その後
に、リターンする。

【００６５】また、ステップＳ１８の判定結果がＹＥＳ
の場合には、つまり吸込口モードがＲＥＣモードの場合
には、内気温度が所定温度（例えば１５℃）以上に上昇
する車室内温度環境に達しているか否かを判定する。具
体的には、内気温度センサ７６にて検出した内気温度
（ＴＲ）が所定温度（例えば１５℃）以上に上昇してい
るか否かを判定する。あるいはエンジンＥを始動してか
ら所定時間（例えば５分間〜１５分間）が経過している
か否かを判定する（ステップＳ２０）。この判定結果が
ＹＥＳの場合には、ステップＳ１２の制御処理に進む。

【００６６】また、ステップＳ２０の判定結果がＮＯの
場合には、オイルの戻り性能を高めるために、コンプレ
ッサ７を通常制御時よりも大容量運転する。具体的に
は、コンプレッサ７の吸入圧力の設定値を目標エバ後温
度（目標吐出容量）の時よりも小さくするために、コン
プレッサ７の制御電流値（Ｉｎ）を最小値（例えば０
Ａ）または目標エバ後温度（ＴＥＯ）を最小値（例えば
−５℃）に設定するように出力する（目標吐出容量補正
手段、オイル戻し制御指令手段：ステップＳ２１）。そ
の後に、リターンする。

【００６７】〔実施形態の作用〕次に、本実施形態の空
調ユニット１の作用を図１ないし図１２に基づいて簡単
に説明する。ここで、図１２はエバポレータの吸込温
度、コンプレッサの吐出容量、制御電流値およびエバ後
温度を示したタイムチャートである。

【００６８】上記のフィードバック制御を用いて、外気
温度（ＴＡＭ）が所定温度（例えば０℃）以下で、吸込
口モードがＲＥＣモードで、車室内が充分に冷えている
時、エンジンＥの始動と共に電磁クラッチ８の電磁コイ
ル３７を通電してコンプレッサ７を起動すると、図１２
に実線で示したような状態になる。

【００６９】つまり、コンプレッサ７の起動直後は、コ
ンプレッサ７の吐出容量が大容量となる運転が行われ
る。例えばコンプレッサ７の起動時に制御電流値Ｉ＝０
（Ａ）とする制御が加わっている場合、この場合にはエ
バポレータ負荷（熱負荷）が低いため、エバ後温度（Ｔ
Ｅ）が下がる。このため、電磁式容量制御弁９の電磁コ
イル６３に供給する制御電流が大きくなり、コンプレッ
サ７の吸入圧力（Ｐｓ）も大きくなるので、コンプレッ
サ７より吐出される冷媒の吐出容量がダウンする。

【００７０】このため、コンプレッサ７の起動直後に、
冷凍サイクル１６を一巡してオイルがコンプレッサ７に
戻ったとしても（吐出容量が大きい時間が５秒間〜２０
秒間程度の短時間であるため、熱負荷により戻らない場
合もある）、すぐにオイルはコンプレッサ７に戻らなく
なる。その後に、５分間〜１５分間後、内気温度（Ｔ
Ｒ）の上昇と共に、エバポレータ負荷（熱負荷）が大き
くなるため、コンプレッサ７より吐出される冷媒の吐出
容量が大きくなることにより、再びオイルはコンプレッ
サ７の摺動部分を潤滑可能に戻るようになる。

【００７１】そこで、本実施形態では、例えば０℃以下
の低外気温で、且つ吸込口モードがＲＥＣモードの場合
には、車室内が冷えている場合に発生する一時的なオイ
ル戻り不良を防ぐため以下の制御を行うようにしてい
る。

【００７２】すなわち、図１２に破線で示すように、例
えば０℃以下の低外気温で、且つ吸込口モードがＲＥＣ
モードの場合に、エンジンＥの始動直後（コンプレッサ
７の起動直後）に一定時間（例えば５分間〜１５分間）
が経過するまで、あるいは内気温度（ＴＲ）が所定温度
（例えば１５℃）以上に上昇するまで、電磁式容量制御
弁９の電磁コイル６３に供給する制御電流値を０Ａ、つ
まり目標エバ後温度（ＴＥＯ）を最小値（例えば−５
℃）に固定することにより、目標エバ後温度（ＴＥＯ）
に基づく制御電流値（Ｉｎ）よりも大容量運転となるよ
うに補正することで、冷凍サイクル１６のオイル戻り不
良時間をなくす（少なくする）ようにしている。

【００７３】ここで、コンプレッサ７より吐出される冷
媒の吐出容量が大きくなれば、オイルがコンプレッサ７
に戻り易くなるが、逆にエバポレータ５の下流直後の空
気温度（エバ後温度：ＴＥ）は例えば−４℃〜−５℃程
度まで低下するという問題が発生する。しかし、例えば
０℃以下の低外気温時のコンプレッサ７の起動時におい
ては、車室内の絶対湿度が低いため、エバポレータ７が
着霜（フロスト）し難く、短時間であれば何ら問題はな
い。

【００７４】〔実施形態の効果〕以上のように、例えば
０℃以下の低外気温で、且つ吸込口モードがＲＥＣモー
ドの場合には、コンプレッサ７の吐出容量が大容量とな
るように制御することにより、コンプレッサ７から吐出
されたオイル高含有の冷媒が冷凍サイクル１６を一巡し
て速やかにコンプレッサ７に帰還するので、オイルの戻
り性能が高まり、コンプレッサ７の摺動部分が潤滑不足
とならない。

【００７５】また、外気温度が所定温度以下の場合で
も、エンジンＥを始動してから所定時間が経過したり、
または内気温度が所定温度以上に上昇したりした後に、
目標エバ後温度（ＴＥＯ）に基づく吐出容量制御を行っ
ても、コンプレッサ７の吐出容量は潤滑不足とならない
程度の吐出容量となるように制御される。このため、コ
ンプレッサ７から吐出されたオイル高含有の冷媒が冷凍
サイクル１６を一巡して速やかにコンプレッサ７に帰還
するので、オイルの戻り性能が高まり、コンプレッサ７
の摺動部分が潤滑不足となることはない。

【００７６】また、外気温度が所定温度以下で、且つ吸
込口モードがＦＲＳモードの場合には、低湿度で低温の
外気が空調ダクト２内に導入されるので、そもそもフロ
ント窓ガラスの内面が曇り難い。このため、低温デミス
ト制御は不要となるので、電磁クラッチ８の電磁コイル
３７の通電を停止してコンプレッサ７を停止することに
より、コンプレッサ７の摺動部分が潤滑不足となる状況
を回避できる。この結果、コンプレッサ７の摺動部分が
磨耗することはなく、その摺動部分の耐久寿命を長寿命
化できる。また、エンジンＥからコンプレッサ７への回
転動力の伝達が遮断されるので、エンジン負荷を減少で
きる。このため、エンジンＥの燃料消費率を減少できる
ので、燃料経済性を向上できる。

【００７７】〔他の実施形態〕本実施形態では、第１目
標エバ後温度（ＴＥＯ１）を算出するパラメータとして
外気温度センサ７５にて検出した外気温度（ＴＡＭ）を
用いたが、第１目標エバ後温度（ＴＥＯ１）を算出する
パラメータとして吸込口モードがＦＲＳモードの時は外
気温度センサ７５にて検出した外気温度（ＴＡＭ）を用
い、吸込口モードがＲＥＣモードの時は内気温度センサ
７６にて検出した内気温度（ＴＲ）を用いても良い。

【００７８】また、エバポレータ５の上流側の空調ダク
ト２内に、エバポレータ５に吸い込まれる空気の吸込温
度を検出する吸込温度センサを設けて、第１目標エバ後
温度（ＴＥＯ１）を算出するパラメータとして外気温度
の代わりに、吸込温度センサにて検出した吸込温度を用
いても良い。

【００７９】本実施形態では、コンプレッサ７とエンジ
ンＥとの間にベルト伝動機構および電磁クラッチ８を介
在してエンジンＥの回転動力をコンプレッサ７に伝達す
るようにしたが、コンプレッサ７とエンジンＥとを直接
連結してエンジンＥの回転動力をコンプレッサ７に伝達
するようにしても良い。

【００８０】本実施形態では、電磁式容量制御弁９の電
磁コイル６３に供給する制御電流値（Ｉ）、すなわち、
コンプレッサ７を直接制御する制御電流値（Ｉ）が大き
くなればなる程、コンプレッサ７の吸入圧力の設定値が
大きくなるように設定したが、制御電流値（Ｉ）が小さ
くなればなる程、コンプレッサ７の吸入圧力の設定値が
小さくなるように設定しても良い。

【００８１】本実施形態では、内外気切替ドア１３の停
止位置によって内気吸込口１１を全開して内気のみ空調
ダクト２内に導入するＲＥＣモードと外気吸込口１２を
全開して外気のみ空調ダクト２内に導入するＦＲＳモー
ドとを切り替えるようにしたが、内外気切替ドア１３の
停止位置によってＲＥＣモード、ＦＲＳモードだけでな
く、内気吸込口１１と外気吸込口１２の両方より内気、
外気を空調ダクト２内に導入する内外気（半内気）導入
モードに切り替えるようにしても良い。そして、低外気
温で、且つ吸込口モードが内外気導入モードの場合に、
内気温度が所定温度以上に上昇する車室内温度環境とな
るまで、コンプレッサ７の吐出容量を通常の容量可変制
御｛目標エバ後温度（ＴＥＯ）に応じた制御電流値（目
標吐出容量）｝よりも大容量となるようにコンプレッサ
７を運転するようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動車用空調装置の全体構成を示した構成図で
ある（実施形態）。

【図２】内外気切替箱と遠心式送風機を示した断面図で
ある（実施形態）。

【図３】電磁クラッチが一体化された外部可変容量型の
コンプレッサを示した断面図である（実施形態）。

【図４】（ａ）はコンプレッサに内蔵された電磁式容量
制御弁を示した説明図で、（ｂ）はコンプレッサの制御
電流値と吸入圧力の設定値との関係を示したグラフであ
る（実施形態）。

【図５】（ａ）は吐出容量の大きい時の電磁式容量制御
弁の状態を示した説明図で、（ｂ）は吐出容量の大きい
時のコンプレッサの状態を示した説明図である（実施形
態）。

【図６】（ａ）は吐出容量の小さい時の電磁式容量制御
弁の状態を示した説明図で、（ｂ）は吐出容量の小さい
時のコンプレッサの状態を示した説明図である（実施形
態）。

【図７】エアコン操作パネル上の各スイッチを示した平
面図である（実施形態）。

【図８】エアコンＥＣＵによる基本的な制御処理を示し
たフローチャートである（実施形態）。

【図９】エアコンＥＣＵによるコンプレッサの吐出容量
決定の制御処理を示したフローチャートである（実施形
態）。

【図１０】外気温度と第１目標エバ後温度との相関関係
を示した特性図である（実施形態）。

【図１１】目標吹出温度と第２目標エバ後温度との相関
関係を示した特性図である（実施形態）。

【図１２】エバポレータの吸込温度、コンプレッサの吐
出容量、制御電流値およびエバ後温度を示したタイムチ
ャートである（実施形態）。

【符号の説明】

Ｅ エンジン １ 空調ユニット ２ 空調ダクト ３ 内外気切替箱 ４ 遠心式送風機 ５ エバポレータ（冷却用熱交換器） ６ ヒータコア（加熱用熱交換器） ７ コンプレッサ（圧縮機本体） ８ 電磁クラッチ（クラッチ手段） ９ 電磁式容量制御弁（吐出容量可変手段） １０ エアコンＥＣＵ １１ 内気吸込口 １２ 外気吸込口 １３ 内外気切替ドア（内外気切替手段） １６ 冷凍サイクル ７１ 内外気切替スイッチ ７５ 外気温度センサ（外気温度検出手段） ７６ 内気温度センサ（内気温度検出手段） １０１ 目標エバ後温度決定手段 １０２ 制御電流演算手段（目標吐出容量決定手段） １０３ コンプレッサ制御手段 １０４ 目標吐出容量補正手段 １０５ Ａ／Ｍ開度決定手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）一端側に内気吸込口および外気吸込
   口が形成された空調ダクトと、 （ｂ）この空調ダクト内を流れる空気とエンジンの冷却
   水とを熱交換して空気を加熱する加熱用熱交換器と、 （ｃ）この加熱用熱交換器よりも空気上流側に配され
   て、前記空調ダクト内を流れる空気と冷媒とを熱交換し
   て空気を冷却する冷却用熱交換器、およびこの冷却用熱
   交換器より吸入した冷媒を圧縮して吐出する可変容量型
   のコンプレッサを有する冷凍サイクルと、 （ｄ）車室外の温度を検出する外気温度検出手段と、 （ｅ）前記冷却用熱交換器の負荷が大きい程、前記コン
   プレッサの目標吐出容量が大容量となるように決定する
   目標吐出容量決定手段と、 （ｆ）前記外気温度検出手段にて検出した外気温度が所
   定温度以下で、且つ吸込口モードが内気循環モードの時
   に、内気温度が所定温度以上に上昇する車室内温度環境
   となるまで、前記コンプレッサの吐出容量を前記目標吐
   出容量よりも大容量となるように前記コンプレッサを運
   転すると共に、 前記外気温度検出手段にて検出した外気温度が所定温度
   以下で、且つ吸込口モードが外気導入モードの時に、前
   記コンプレッサの運転を停止するコンプレッサ制御手段
   とを備えたことを特徴とする車両用空調装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の車両用空調装置におい
   て、 前記空調ダクトには、少なくとも吸込口モードを、前記
   内気吸込口から車室内空気を前記空調ダクト内に吸い込
   む内気循環モードと前記外気吸込口から車室外空気を前
   記空調ダクト内に吸い込む外気導入モードとを切り替え
   る内外気切替手段が設けられたことを特徴とする車両用
   空調装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の車両用空
   調装置において、 前記内気温度が所定温度以上に上昇する車室内温度環境
   となるまでとは、前記エンジンを始動してから所定時間
   が経過するまでであることを特徴とする車両用空調装
   置。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれか１つに
   記載の車両用空調装置において、 車室内の温度を検出する内気温度検出手段を備え、 前記内気温度が所定温度以上に上昇する車室内温度環境
   となるまでとは、前記内気温度検出手段にて検出する内
   気温度が所定温度以上に上昇するまでであることを特徴
   とする車両用空調装置。
5. 【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれか１つに
   記載の車両用空調装置において、 前記コンプレッサは、外部可変容量型のコンプレッサで
   あって、 吸入圧力が設定値となるように自動的に内部制御を行う
   圧縮機本体、車両に搭載されたエンジンから前記圧縮機
   本体への回転動力の伝達を断続するクラッチ手段、およ
   び前記圧縮機本体の吸入圧力の設定値を外部からの電気
   信号により制御されて前記圧縮機本体の吐出容量を可変
   する吐出容量可変手段を有し、 前記コンプレッサ制御手段は、前記外気温度検出手段に
   て検出した外気温度が所定温度以下で、且つ吸込口モー
   ドが内気循環モードの時に、前記圧縮機本体の吸入圧力
   の設定値を前記目標吐出容量の時よりも小さくするよう
   に前記吐出容量可変手段の電気信号を制御することを特
   徴とする車両用空調装置。