JPH115437A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動式のコンプレッサ１３の耐久寿命を長期
化させ、且つ高熱負荷起動時の初期フィーリング性能を
向上する。 【解決手段】 コンプレッサ１３の回転速度を制御する
エアコンＥＣＵ９に、冷凍サイクル１０の起動時に、冷
凍サイクル１０の熱負荷の高低を判定する熱負荷判定手
段４３と、冷凍サイクル１０の熱負荷が高熱負荷であれ
ばある程、目標回転速度の増加率を制限する回転速度制
限時間を短く設定する回転速度制限時間設定手段４４と
を設けた。これにより、冷凍サイクル１０の熱負荷が高
熱負荷であればある程、目標回転速度決定手段４１にて
定期的に決定される目標回転速度と実際の回転速度とを
一致させるように電動機１２を通電制御する通常の回転
速度制御の開始時期が早くなる。逆に、冷凍サイクル１
０の熱負荷が低熱負荷であればある程、通常の回転速度
制御の開始時期が遅くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機の動力によ
り冷媒を圧縮する電動式の冷媒圧縮機を冷凍サイクルに
設けた車両用空気調和装置に関するもので、特に冷凍サ
イクルが起動してから制限時間が経過するまでは定期的
に決定される目標回転速度の増加率を制限するようにし
た車両用空気調和装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両用空気調和装置の冷凍サ
イクルの冷媒圧縮機として、車載バッテリより供給され
る電動機の動力によって作動する電動式のコンプレッサ
を使用したものがある。この電動式のコンプレッサは、
エアコンスイッチのＯＮ後、すなわち、冷凍サイクルの
起動後に実際の回転速度（Ｎｃ）を定期的に更新される
目標回転速度（Ｎｆ）に一致させるようにして、例えば
エバポレータの直後の空気温度であるエバ後温度（Ｔ
Ｅ）が目標エバ後温度（ＴＥＯ）に徐々に近づくように
通電制御されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、電動式のコ
ンプレッサを使用すると、乗員が車両に乗り込んで冷凍
サイクルを起動してから十分な冷房性能が得られるまで
に長い時間がかかる。このため、電動式のコンプレッサ
を使用した車両用空気調和装置は、特にクールダウン早
期化の要求の大きい高熱負荷起動時に、エンジン駆動式
のコンプレッサを使用したものに比べて初期フィーリン
グが著しく劣るという問題がある。また、初期フィーリ
ングを向上させるために、コンプレッサの回転速度（Ｎ
ｃ）の増加率および目標回転速度（Ｎｆ）の増加率を大
きくすることにより、冷凍サイクルの起動からエバ後温
度（ＴＥ）が目標エバ後温度（ＴＥＯ）に到達するまで
の到達時間を短くすることが考えられる。

【０００４】ところが、冷凍サイクルが起動してから制
限時間内にコンプレッサを高速回転させると、低熱負荷
起動時には、摺動面潤滑が不十分な状態（貧潤滑状態）
のままコンプレッサを高速回転させることになる。特
に、低熱負荷起動時には、冷凍サイクルの高圧圧力と低
圧圧力との圧力差が大きくとれないため、コンプレッサ
の回転速度に対して冷凍サイクル内の冷媒の循環量が少
なく、コンプレッサが起動してからコンプレッサに潤滑
油が戻るまでに時間が多くかかる。このため、コンプレ
ッサの耐久寿命を低下させるという不具合が生じる。ま
た、長時間（例えば８時間程度）冷凍サイクルを停止し
た状態で車両を放置した後に、冷凍サイクルを起動した
場合には、コンプレッサが液圧縮状態となり易く、この
ような時にコンプレッサを高速回転させるとコンプレッ
サの耐久寿命を低下させるという不具合が生じる。

【０００５】上記の不具合を解消することを目的とし
て、コンプレッサが起動してから潤滑油が冷凍サイクル
を一巡して再度コンプレッサに戻るまでの所定時間中
は、一定の回転速度起動パターンを持った制御をし、冷
凍サイクルの起動時から目標値に到達するまでの到達時
間を遅らせるようにした車両用空気調和装置（特公昭６
２−３２３８３号公報）が記載されている。ところが、
この従来の車両用空気調和装置では、初期フィーリング
の要求の低い冬期も、初期フィーリングの要求の高い夏
期も、冷凍サイクルの起動時には同様な制御がなされる
ため、コンプレッサの耐久寿命を長期化させるために、
冷凍サイクルの起動直後のフィーリング性能が犠牲にさ
れていた。

【０００６】

【発明の目的】本発明の目的は、電動式の冷媒圧縮機の
耐久寿命を長期化させ、且つ高熱負荷起動直後の初期フ
ィーリング性能を向上することのできる車両用空気調和
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、熱負荷判定手段によって冷凍サイクルの起動時
に、冷凍サイクルの熱負荷の高低が判定される。そし
て、冷凍サイクルの熱負荷が高熱負荷の場合には、目標
回転速度の増加率を制限する制限時間が短く設定され
る。これにより、従来よりも早期に、回転速度決定手段
にて定期的に決定される目標回転速度と冷媒圧縮機の回
転速度とを一致させるようにする冷媒圧縮機の回転速度
制御を開始できるので、車室内の空調状態の初期フィー
リングを向上することができる。

【０００８】請求項２に記載の発明によれば、熱負荷判
定手段によって冷凍サイクルの起動時に、冷凍サイクル
の熱負荷の高低が判定される。そして、冷凍サイクルの
熱負荷が低熱負荷の場合には、制限時間が長く設定され
る。これにより、従来よりも遅く、回転速度決定手段に
て定期的に決定される目標回転速度と冷媒圧縮機の回転
速度とを一致させるようにする冷媒圧縮機の回転速度制
御を開始できるので、摺動面潤滑が不十分な状態のまま
冷媒圧縮機を高速回転させることはない。このため、冷
媒圧縮機の耐久寿命の低下を抑えることができる。

【０００９】請求項３に記載の発明によれば、冷凍サイ
クルの起動時に、冷凍サイクルの熱負荷が小さければ小
さい程、目標回転速度の増加率を制限する制限時間を長
く設定することにより、冷媒圧縮機の通常の回転速度制
御の開始時期が遅くなる。それによって、冷凍サイクル
の熱負荷が小さければ小さい程、すなわち、冷媒圧縮機
に潤滑油が戻るまでに必要な時間が長ければ長い程、摺
動面潤滑が不十分な状態のまま冷媒圧縮機を高速回転さ
せることはない。

【００１０】請求項４に記載の発明によれば、冷凍サイ
クルの熱負荷が大きければ大きい程、目標回転速度の増
加率を制限する制限時間を短く設定することにより、冷
凍サイクルの熱負荷が高熱負荷であればある程、冷媒圧
縮機の通常の回転速度制御の開始時期が早くなる。それ
によって、冷凍サイクルの熱負荷が大きければ大きい
程、すなわち、冷媒圧縮機に潤滑油が戻るまでに必要な
時間が短ければ短い程、冷媒圧縮機の耐久性を確保しな
がらも車室内の空調状態の初期フィーリングを向上する
ことができる。

【００１１】請求項５に記載の発明によれば、冷凍サイ
クルを起動してから、目標回転速度の制限値を解除する
までに経過する所定時間を短く設定することにより、目
標回転速度の増加率を制限する制限時間が短くなり、冷
媒圧縮機の通常の回転速度制御の開始時期が早くなる。
それによって、請求項１または請求項４と同様な効果が
得られる。

【００１２】請求項６に記載の発明によれば、冷凍サイ
クルを起動してから、目標回転速度の増加率の制限値を
解除するまでに経過する所定時間を短く設定することに
より、目標回転速度の増加率を制限する制限時間が短く
なり、冷媒圧縮機の通常の回転速度制御の開始時期が早
くなる。それによって、請求項１または請求項４と同様
な効果が得られる。

【００１３】請求項７に記載の発明によれば、回転速度
決定手段にて定期的に決定される目標回転速度の増加率
を大きく設定することにより、目標回転速度の増加率を
制限する制限時間が短くなり、冷媒圧縮機の通常の回転
速度制御の開始時期が早くなる。それによって、請求項
１または請求項４と同様な効果が得られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】

〔第１実施形態の構成〕図１ないし図６は本発明の第１
実施形態を示したもので、図１は自動車用空気調和装置
の全体構成を示した図である。

【００１５】本実施形態では、ガソリンエンジンを搭載
するガソリン自動車、走行用モータを搭載するハイブリ
ッド自動車や電気自動車等の自動車の車室内を空調（特
には冷房）するエアコンユニット（空調ユニット）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）９によって制御するよう
に構成されている。

【００１６】エアコンユニット１は、車室内の前方側
に、車室内に空調空気を導く空気通路２を成す空調ダク
ト３を備えている。この空調ダクト３の最も上流側に
は、図示しない内外気切替箱が連結されている。この内
外気切替箱には、車室内空気（以下内気と言う）を取り
入れる内気吸込口（図示せず）、および車室外空気（以
下外気と言う）を取り入れる外気吸込口（図示せず）が
形成されている。そして、内外気切替箱の内部には、吸
込口モードを、内気吸込口のみを開口させる内気循環モ
ードと外気吸込口のみを開口させる外気導入モードとに
切り替える内外気切替ドア（図示せず）等が回動自在に
取り付けられている。

【００１７】また、空調ダクト３の最も下流側には、図
示しない吹出口切替箱が連結されている。この吹出口切
替箱には、フロント窓ガラスに向けて主に温風を吹き出
すデフロスタ吹出口（図示せず）、自動車の乗員の頭胸
部に向けて主に冷風を吹き出すフェイス吹出口（図示せ
ず）、および自動車の乗員の足元部に向けて主に温風を
吹き出すフット吹出口（図示せず）が形成されている。
そして、吹出口切替箱の内部には、吹出口モードを、フ
ェイス（ＦＡＣＥ）モード、バイレベル（Ｂ／Ｌ）モー
ド、フット（ＦＯＯＴ）モード、フットデフ（Ｆ／Ｄ）
モードおよびデフロスタ（ＤＥＦ）モードに切り替える
複数個のモード切替ドア等が回動自在に取り付けられて
いる。

【００１８】ここで、空気通路２内には、空調ダクト３
内において車室内に向かう空気流を発生させる遠心式送
風機４、および空調ダクト３内を流れる空気を冷却して
車室内を冷房するための冷却用熱交換器としてのエバポ
レータ１１等が、上流側から下流側に向けて順に配設さ
れている。

【００１９】遠心式送風機４は、空調ダクト３と一体的
に構成されたスクロールケースに回転自在に収容された
遠心式ファン５、およびこの遠心式ファン５を回転駆動
するブロワモータ６を有している。そして、ブロワモー
タ６は、ブロワ駆動回路（ブロワ駆動手段）７を介して
印加されるブロワ端子電圧（以下ブロワ電圧と言う）に
基づいて、ブロワ風量（遠心式ファン５の回転速度）が
制御される。

【００２０】エバポレータ１１は、本発明の熱交換器に
相当し、冷凍サイクル１０の一構成部品を成すもので、
空調ダクト３内の空気通路２を全面塞ぐようにして配設
されている。ここで、冷凍サイクル１０には、電動機
（モータ）１２の動力によってエバポレータ１１より吸
入したガス冷媒を圧縮する電動式のコンプレッサ（本発
明の冷媒圧縮機に相当する）１３と、このコンプレッサ
１３で圧縮された冷媒を凝縮液化させるコンデンサ（冷
媒凝縮器）１４と、このコンデンサ１４で凝縮液化され
た冷媒を気液分離して液冷媒のみを下流側に流すレシー
バ（受液器）１５とが設けられている。

【００２１】そして、冷凍サイクル１０には、レシーバ
１５より流出した液冷媒を減圧膨張させる減圧手段を成
すエキスパンションバルブ（膨張弁）１６と、このエキ
スパンションバルブ１６で減圧膨張された気液二相状態
の冷媒を蒸発気化させる上記のエバポレータ１１と、こ
れらを環状に連結する冷媒配管とから構成されている。
さらに、本実施形態の冷凍サイクル１０には、コンデン
サ１４の室外空気（冷却風）を強制的に送風するための
冷却ファン１７、およびこの冷却ファン１７を回転駆動
する電動機（モータ）１８が設けられている。

【００２２】なお、本実施形態の冷凍サイクル１０で
は、電動機１２が通電状態の時に、電動機１２の動力が
コンプレッサ１３に伝達されてエバポレータ１１による
空気冷却作用が行われ、電動機１２の通電が停止された
時に、電動機１２の作動が止まってエバポレータ１１に
よる空気冷却作用が停止するように構成されている。そ
して、コンプレッサ１３（電動機１２）の回転速度は、
エアコン用インバータ（回転速度制御手段）８によって
車載電源としての車載バッテリ（図示せず）から供給さ
れる電力が連続的または段階的に可変制御される。

【００２３】したがって、供給電力の変化によるコンプ
レッサ１３（電動機１２）の回転速度の変化によって、
コンプレッサ１３による冷媒吐出容量を変化させて冷凍
サイクル１０内を循環する冷媒の循環量（流量）が調節
される。すなわち、エアコン用インバータ８から電動機
１２への供給電力を変更することによって、エバポレー
タ１１の冷却能力（空気冷却度合、冷凍サイクル１０の
冷房能力）を制御できる。

【００２４】次に、本実施形態のエアコンユニット１の
制御系の構成を図１および図２に基づいて説明する。こ
こで、図２はエアコンユニット１の制御系を示したブロ
ック図である。そのエアコンＥＣＵ９には、車室内前面
に設けられたコントロールパネル（図示せず）上の各ス
イッチからのスイッチ信号、およびコンプレッサ１３の
回転速度制御（冷房能力制御）に必要な各センサからの
センサ信号が入力される。

【００２５】ここで、コントロールパネル上の各スイッ
チとしては、車室内の温度を所望の温度に設定するため
の温度設定手段としての温度設定スイッチ２１、冷凍サ
イクル１０の起動および運転停止を指令するためのエア
コンスイッチ２２、遠心式ファン５のブロワ風量を切り
替えるための風量切替スイッチ（図示せず）、吸込口モ
ードを切り替えるための吸込口切替スイッチ（図示せ
ず）、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（図示せず）等がある。なお、エアコンＥＣ
Ｕ９は、エアコンスイッチ２２がＯＮされていても、風
量切替スイッチがＯＦＦされた場合は冷凍サイクル１０
の運転が停止させるように構成されている。

【００２６】そして、各センサのうち、エアコンユニッ
ト１の状態（冷房状態）を検出する状態検出手段として
は、図１に示したように、車室内の空気温度（内気温
度）を検出する内気温度検出手段としての内気温センサ
３１、車室外の空気温度（外気温度）を検出する外気温
度検出手段としての外気温センサ３２、車室内に照射さ
れる日射量を検出する日射量検出手段としての日射セン
サ３３、エバポレータ１１の空気冷却度合を検出する空
気冷却度合検出手段としてのエバ後温度センサ３４、お
よびコンプレッサ１３の吸入側圧力（冷凍サイクル１０
の低圧圧力＝蒸発圧力）を検出する冷媒圧力検出手段と
しての吸入側圧力センサ３５等がある。

【００２７】このうち、内気温センサ３１、外気温セン
サ３２およびエバ後温度センサ３４にはサーミスタが使
用されている。また、日射センサ３３にはフォトダイオ
ードが使用されている。ここで、エバ後温度センサ３４
は、具体的にはエバポレータ１１を通過した直後の空気
温度（エバ後温度）を検出するエバ後温度検出手段であ
る。また、空調ダクト３内のエバポレータ１１の下流側
にコンデンサやヒータコアが配設されていない場合に
は、エバ後温度は空調ダクト３から車室内に吹き出す空
気の吹出温度でもある。

【００２８】そして、エアコンＥＣＵ９の内部には、Ｃ
ＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびタイマー回路等からなるマ
イクロコンピュータが設けられ、各センサ３１〜３５か
らのセンサ信号は、エアコンＥＣＵ９内の入力回路によ
ってＡ／Ｄ変換された後にマイクロコンピュータに入力
されるように構成されている。また、エアコンＥＣＵ９
は、自動車のキースイッチがＩＧ位置に設定されたとき
に、車載バッテリから直流電流が供給されて作動する。

【００２９】ここで、本実施形態のマイクロコンピュー
タは、図２に示したように、目標回転速度決定手段４
１、回転速度制御手段４２、熱負荷判定手段４３および
回転速度制限時間設定手段４４等を有している。目標回
転速度決定手段４１は、本発明の回転速度決定手段に相
当するもので、エバ後温度センサ３４にて検出されたエ
バ後温度（ＴＥ）と目標エバ後温度（ＴＥＯ）との温度
偏差（Ｅｎ）に基づいて、定期的（例えば４秒毎）に目
標回転速度（Ｎｆ）を演算する機能を有する。ここで、
目標エバ後温度（ＴＥＯ）は、図示しない目標エバ後温
度決定手段にて、冷凍サイクル１０の熱負荷に応じて算
出された値である。

【００３０】具体的には、目標エバ後温度（ＴＥＯ）
は、外気温度（ＴＡＭ）等のエバポレータ１１に吸い込
まれる空気の吸込空気温度、エバ後温度（ＴＥ）等の空
調ダクト３から車室内に吹き出される空気の吹出温度と
目標吹出温度（ＴＡＯ）との温度偏差、内気温度（Ｔ
Ｒ）と設定温度（Ｔｓｅｔ）との温度偏差などから算出
される。なお、目標吹出温度（ＴＡＯ）は、下記の数１
の式に基づいて算出される。

【数１】ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−ＫＲ×ＴＲ−Ｋ
ＡＭ×ＴＡＭ−ＫＳ×ＴＳ＋Ｃ なお、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチ２１にて設定した設
定温度で、ＴＲは内気温センサ３１にて検出した内気温
度、ＴＡＭは外気温センサ３２にて検出した外気温度、
ＴＳは日射センサ３３にて検出した日射量である。ま
た、Ｋｓｅｔ、ＫＲ、ＫＡＭおよびＫＳはゲインで、Ｃ
は補正用の定数である。

【００３１】回転速度制御手段４２は、冷凍サイクル１
０の起動時に、コンプレッサ１３の実際の回転速度（Ｎ
ｃ）が目標回転速度（Ｎｆ）となるようにエアコン用イ
ンバータ８を通電制御する機能を有する。また、回転速
度制御手段４２は、冷凍サイクル１０が起動してから回
転速度制限時間設定手段４４にて設定された回転速度制
限時間（Ｔ）が経過するまでは、目標回転速度決定手段
４１にて定期的に決定される目標回転速度の増加率を制
限することによって、コンプレッサ１３の実際の回転速
度（Ｎｃ）の増速率を抑える機能を有する。

【００３２】次に、マイクロコンピュータ（目標回転速
度決定手段４１および回転速度制御手段４２等）による
通常の回転速度制御を図３（ａ）、（ｂ）のタイムチャ
ートに基づいて簡単に説明する。なお、図３は外気温度
（ＴＡＭ）が３２℃、設定温度（Ｔｓｅｔ）が２５℃、
目標エバ後温度（ＴＥＯ）が３℃に決定された場合につ
いてのグラフであり、冷凍サイクル１０を起動した時を
ｔ＝０としている。

【００３３】マイクロコンピュータでは、図３（ａ）に
示したように、冷凍サイクル１０の起動（ｔ＝０）時付
近では、エバ後温度センサ３４にて検出されるエバ後温
度（ＴＥ）と目標エバ後温度決定手段にて決定される目
標エバ後温度（ＴＥＯ）との温度偏差（Ｅｎ）が大きい
ため、例えば４秒前のコンプレッサ１３の回転速度（Ｎ
ｆｎ−１）に対して増減する増減率ΔＮｆ（ｒｐｍ／４
ｓｅｃ）が大きな値として算出される。これにより、図
３（ｂ）に示したように、コンプレッサ１３の実際の回
転速度（Ｎｃ）が急速に増速し、図３（ａ）に示したよ
うに、エバ後温度（ＴＥ）が目標エバ後温度（ＴＥＯ）
に急激に近づこうとする。

【００３４】そして、エバ後温度（ＴＥ）が目標エバ後
温度（ＴＥＯ）に近づいてくると、温度偏差（Ｅｎ）が
小さくなるため、増減率ΔＮｆは小さな値として算出さ
れる。これにより、図３（ｂ）に示したように、コンプ
レッサ１３の実際の回転速度（Ｎｃ）の増速率は徐々に
小さくなり、そのうち回転速度は減速するようになる。
そして、図３（ａ）に示したように、冷凍サイクル１０
の起動からある程度の時間が経過した後にエバ後温度
（ＴＥ）が目標エバ後温度（ＴＥＯ）に到達する。

【００３５】したがって、目標エバ後温度（ＴＥＯ）
を、目標吹出温度（ＴＡＯ）に関連させておけば、温度
設定スイッチ２１により乗員が希望する設定温度（Ｔｓ
ｅｔ）を設定するのみで、冷凍サイクル１０の起動直後
に、車室内の空調状態が乗員の希望に合った目標状態に
到達することになる。

【００３６】熱負荷判定手段４３は、冷凍サイクル１０
の起動時に、各スイッチ２１、２２からのスイッチ信号
および各センサ３１〜３５からのセンサ信号から冷凍サ
イクル１０の熱負荷の高低を判定する機能を有してい
る。具体的には、エバ後温度（ＴＥ）と目標エバ後温度
（ＴＥＯ）との温度偏差（Ｅｎ）が大きければ大きい
程、冷凍サイクル１０の熱負荷が高いと判定する。な
お、熱負荷判定手段４３は、コンプレッサ１３の回転速
度が０ｒｐｍから１０ｒｐｍ以上となった時に、コンプ
レッサ１３の起動と判定し、コンプレッサ１３の回転速
度が１０ｒｐｍ未満となった時に、コンプレッサ１３の
作動停止と判定する機能も有している。

【００３７】回転速度制限時間設定手段４４は、本発明
の制限時間設定手段に相当するもので、熱負荷判定手段
４３にて判定された冷凍サイクル１０の熱負荷の高低に
応じて、回転速度制限時間（Ｔ）の長短を設定する機能
を有している。具体的には、エバ後温度（ＴＥ）と目標
エバ後温度（ＴＥＯ）との温度偏差（Ｅｎ）が大きけれ
ば大きい程、回転速度制限時間（Ｔ）を連続的または段
階的に短く設定する。逆に、エバ後温度（ＴＥ）と目標
エバ後温度（ＴＥＯ）との温度偏差（Ｅｎ）が小さけれ
ば小さい程、回転速度制限時間（Ｔ）を連続的または段
階的に長く設定する。

【００３８】〔第１実施形態の作用〕次に、本実施形態
のエアコンユニット１の作用を図１ないし図６に基づい
て簡単に説明する。ここで、図４はエアコンＥＣＵ９に
よる回転速度制御を示したフローチャートである。

【００３９】初めに、冷凍サイクル１０（コンプレッサ
１３）の起動時であるか否かを判定する（起動時判定手
段：ステップＳ１）。具体的には、コンプレッサ１３の
回転速度が０ｒｐｍから１０ｒｐｍ以上となった時にコ
ンプレッサ１３の起動と判定する。あるいは、エアコン
スイッチ２２がＯＮされ、キースイッチがＩＧ位置に設
定された時にコンプレッサ１３の起動と判定する。

【００４０】このステップＳ１の判定結果がＮＯの場合
には、通常の回転速度制御を行う（ステップＳ２）。具
体的には、エバ後温度センサ３４にて検出されるエバ後
温度（ＴＥ）と温度設定スイッチ２１にて設定される設
定温度等に関連して決定される目標エバ後温度（ＴＥ
Ｏ）との温度偏差（Ｅｎ）およびファジー推論等に基づ
いて、例えば４秒前のコンプレッサ１３の回転速度（Ｎ
ｆｎ−１）に対して増減する増減率ΔＮｆ（ｒｐｍ／４
ｓｅｃ）を算出する。

【００４１】次に、算出した増減率ΔＮｆ（ｒｐｍ／４
ｓｅｃ）および下記の数２の式に基づいて、コンプレッ
サ１３の目標回転速度（Ｎｆ）を算出する。次に、コン
プレッサ１３の実際の回転速度（Ｎｃ）が目標回転速度
（Ｎｆ）となるように、エアコン用インバータ８を通電
制御する。以上のようなコンプレッサ１３の回転速度制
御を行って、図５のタイムチャートに示したように、コ
ンプレッサ１３の回転速度（Ｎｃ）が最終的な目標回転
速度（Ｎｆ１またはＮｆ２）に一致するように、回転速
度（Ｎｃ）を連続的（リニア）に徐々に増速する。

【数２】Ｎｆ＝Ｎｆｎ−１＋ΔＮｆ

【００４２】また、ステップＳ１の判定結果がＹＥＳの
場合には、スイッチ信号およびセンサ信号を読み込む
（状態検出手段：ステップＳ３）。次に、センサ信号か
ら冷凍サイクル１０の熱負荷の大小を判定する（熱負荷
判定手段：ステップＳ４）。具体的には、エバ後温度
（ＴＥ）と目標エバ後温度（ＴＥＯ）との温度偏差（Ｅ
ｎ）が大きければ大きい程、冷凍サイクル１０の熱負荷
（例えば冷房負荷）が大きいと判定する。

【００４３】次に、冷凍サイクル１０の熱負荷が大きけ
れば大きい程、図６の特性図に示したように、回転速度
制限時間（Ｔ１、Ｔ２）を連続的に短く設定する（制限
時間設定手段：ステップＳ５）。具体的には、エバ後温
度（ＴＥ）と目標エバ後温度（ＴＥＯ）との温度偏差
（Ｅｎ）が大きければ大きい程、回転速度制限時間（Ｔ
１、Ｔ２）を連続的に短く設定する。

【００４４】次に、冷凍サイクル１０を起動してから回
転速度制限時間（Ｔ１、Ｔ２）が経過したか否かを判定
する。すなわち、タイムアップしたか否かを判定する
（ステップＳ６）。この判定結果がＮＯの場合には、コ
ンプレッサ１３の目標回転速度（Ｎｆ）の増加率を制限
する回転速度制限制御を行う（回転速度制限手段：ステ
ップＳ７）。次に、リターンする。また、ステップＳ６
の判定結果がＹＥＳの場合には、リターンする。

【００４５】具体的には、冷凍サイクル１０の熱負荷が
高熱負荷の場合は、図５のタイムチャートに示したよう
に、起動時（Ｔ＝０）から時刻（Ｔ＝Ｔａ）までは目標
回転速度（Ｎｆ）の増加率が制限値（ΔＮｆ：１００〜
５００ｒｐｍ／４ｓｅｃ）に設定され、その後時刻（Ｔ
＝Ｔ１）までは目標回転速度が制限値（Ｎｆ：例えば８
００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍ）に設定される。

【００４６】また、冷凍サイクル１０の熱負荷が低熱負
荷の場合は、図５のタイムチャートに示したように、起
動時（Ｔ＝０）から時刻（Ｔ＝Ｔａ）までは高熱負荷と
同様に目標回転速度（Ｎｆ）の増加率が制限値（ΔＮ
ｆ：１００〜５００ｒｐｍ／４ｓｅｃ）に設定され、そ
の後時刻（Ｔ＝Ｔ２）までは目標回転速度が制限値（Ｎ
ｆ：例えば８００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍ）に設定され
る。

【００４７】〔第１実施形態の効果〕以上のように、冷
凍サイクル１０の起動時に、冷凍サイクル１０の熱負荷
が高熱負荷の場合、例えば冷房負荷が大きい場合には、
図５のタイムチャートおよび図６の特性図に示したよう
に、目標回転速度（Ｎｆ）の増加率が制限値に制限され
る回転速度制限時間（Ｔ１）を短く設定することによ
り、定期的に決定される目標回転速度（Ｎｆ）とコンプ
レッサ１３の実際の回転速度（Ｎｃ）とを一致させるよ
うにする通常の回転速度制御を従来よりも早期に開始す
ることができる。

【００４８】したがって、コンプレッサ１３が起動して
から、エバ後温度（ＴＥ）が目標エバ後温度（ＴＥＯ）
に下降するまでの到達時間が短くなる。すなわち、空調
ダクト３内のエバポレータ１１によって行われる冷媒と
空気との熱交換による車室内の冷房状態が目標の冷房状
態に到達するまでの到達時間を短縮できるので、冷凍サ
イクル１０の起動時に、冷凍サイクル１０の熱負荷が高
熱負荷の場合でも車室内の空調状態の初期フィーリング
の低下を抑えることができる。

【００４９】なお、クールダウン早期化の要求の大きい
高熱負荷条件程、冷凍サイクル１０の高圧圧力と低圧圧
力との圧力差が大きくとれるので、冷凍サイクル１０を
循環する冷媒の流量が大きく、冷凍サイクル１０の起動
から潤滑油がコンプレッサ１３に戻るまでの時間が短
い。これにより、冷凍サイクル１０の熱負荷が高熱負荷
の場合には、早期にコンプレッサ１３を高速回転しても
貧潤滑稼働はなされず、コンプレッサ１３の耐久性を低
下させることはない。

【００５０】また、冷凍サイクルの熱負荷が低熱負荷の
場合には、図５のタイムチャートおよび図６の特性図に
示したように、目標回転速度（Ｎｆ）の増加率が制限値
に制限される回転速度制限時間（Ｔ２）が長く設定され
る。これにより、上記の通常の回転速度制御の開始時期
を遅らせることができる。したがって、冷凍サイクル１
０の高圧圧力と低圧圧力との圧力差が小さくて冷凍サイ
クル１０内を循環する冷媒の流量が少なく、コンプレッ
サ１０に潤滑油が戻るまでに時間のかかる低熱負荷の場
合であっても、摺動面潤滑が不十分な状態のままコンプ
レッサ１３を高速回転させることはない。これにより、
コンプレッサ１３の耐久寿命の低下を抑えることができ
る。

【００５１】また、長時間（例えば８時間程度）冷凍サ
イクル１０を停止した状態で自動車を放置した後に、冷
凍サイクル１０を起動した場合でも、回転速度制限時間
が経過するまでは目標回転速度（Ｎｆ）の増加率が制限
されるので、コンプレッサ１３が液圧縮状態となり易く
ても、冷凍サイクル１０の起動直後にコンプレッサ１３
が高速回転することはなく、コンプレッサ１３の耐久寿
命の低下を抑えることができる。

【００５２】〔第２実施形態〕図７および図８は本発明
の第２実施形態を示したもので、図７は目標回転速度の
増加率を示したタイムチャートで、図８は回転速度制限
時間の長短と熱負荷の大小との関係を示した特性図であ
る。

【００５３】本実施形態では、冷凍サイクル１０の熱負
荷が高熱負荷の場合、例えば冷房負荷が大きい場合に
は、図７のタイムチャートおよび図８の特性図に示した
ように、目標回転速度（Ｎｆ）の増加率が制限値（ΔＮ
ｆ：１００〜５００ｒｐｍ／４ｓｅｃ）に制限される回
転速度制限時間（Ｔ３）を短く設定するようにしてい
る。逆に、冷凍サイクル１０の熱負荷が低熱負荷の場
合、例えば冷房負荷が小さい場合には、回転速度制限時
間（Ｔ４）を長く設定するようにしている。

【００５４】そして、コンプレッサ１３が起動してから
回転速度制限時間（Ｔ３またはＴ４）が経過した後は、
コンプレッサ１３の実際の回転速度（Ｎｃ）が定期的に
決定される目標回転速度（Ｎｆ）となるように、エアコ
ン用インバータ８が通電制御される通常の回転速度制御
が行われる。これにより、冷凍サイクル１０が起動して
からある程度の時間が経過すると、図７のタイムチャー
トに示したように、コンプレッサ１３の回転速度（Ｎ
ｃ）が最終的な目標回転速度（Ｎｆ３またはＮｆ４）に
到達する。すなわち、空調ダクト３内のエバポレータ１
１によって行われる冷媒と空気との熱交換による車室内
の冷房状態が目標の冷房状態に到達することになる。

【００５５】〔第３実施形態の構成〕図９ないし図１１
は本発明の第３実施形態を示したもので、図９は目標回
転速度の増加率を示したタイムチャートで、図１０は目
標回転速度の増加率の大小と熱負荷の大小との関係を示
した特性図である。

【００５６】本実施形態では、図１０の特性図に示した
ように、冷凍サイクル１０の熱負荷が大きければ大きい
程、例えば冷房負荷が大きければ大きい程、目標回転速
度決定手段４１にて定期的（例えば４秒毎）に決定され
る目標回転速度（Ｎｆ）の増加率を大きく設定するよう
にしている。例えば冷房負荷が大きければ目標回転速度
（Ｎｆ）の増加率をθ５（例えば８００〜１５００ｒｐ
ｍ／４ｓｅｃ）に設定し、例えば冷房負荷が小さければ
目標回転速度（Ｎｆ）の増加率をθ６（例えば１００〜
５００ｒｐｍ／４ｓｅｃ）に設定する。

【００５７】〔第３実施形態の作用〕次に、本実施形態
のエアコンユニット１の作用を図９ないし図１１に基づ
いて簡単に説明する。ここで、図１１はエアコンＥＣＵ
９による回転速度制御を示したフローチャートである。

【００５８】初めに、冷凍サイクル１０（コンプレッサ
１３）の起動時であるか否かを判定する。具体的には第
１実施形態で説明した判定を行う（起動時判定手段：ス
テップＳ１１）。この判定結果がＮＯの場合には、第１
実施形態で説明した通常の回転速度制御を行う（ステッ
プＳ１２）。その後にリターンする。

【００５９】また、ステップＳ１１の判定結果がＹＥＳ
の場合には、冷凍サイクル１０が起動してから回転速度
制限時間（例えば５分間〜１０分間）が経過しているか
否かを判定する。すなわち、タイムアップしたか否かを
判定する（ステップＳ１３）。この判定結果がＹＥＳの
場合には、ステップＳ１２の制御処理に移行する。

【００６０】また、判定結果がＮＯの場合には、冷凍サ
イクル１０の熱負荷に応じて目標回転速度の増加率（Δ
Ｎｆ）を算出する（増加率決定手段：ステップＳ１
４）。具体的には、図９の特性図に示したように、冷凍
サイクル１０の熱負荷が大きければ大きい程、例えばエ
バ後温度センサ３４にて検出されるエバ後温度（ＴＥ）
と目標エバ後温度決定手段にて決定される目標エバ後温
度（ＴＥＯ）との温度偏差（Ｅｎ）が大きければ大きい
程、例えば４秒前のコンプレッサ１３の回転速度（Ｎ
ｆ）に対して増加する増加率ΔＮｆ（ｒｐｍ／４ｓｅ
ｃ）が大きな値として算出される。

【００６１】次に、上記の数２の式に基づいて、コンプ
レッサ１３の目標回転速度（Ｎｆ）を算出する（回転速
度決定手段：ステップＳ１５）。次に、コンプレッサ１
３の実際の回転速度（Ｎｃ）が目標回転速度（Ｎｆ）に
一致するように、エアコン用インバータ８を通電制御す
る（回転速度制御手段：ステップＳ１６）。次に、ステ
ップＳ１７で、制御サイクル時間であるτ（例えば４秒
間）の経過を待ってステップＳ１３の制御に戻る。

【００６２】したがって、図９の特性図に示したよう
に、冷凍サイクル１０の熱負荷が大きければ大きい程、
例えば冷房負荷が大きければ大きい程、目標回転速度
（Ｎｆ）の増加率に制限を与える回転速度制限時間が短
くなり、冷凍サイクル１０が起動してからコンプレッサ
１３の回転速度（Ｎｃ）が最終的な目標回転速度（Ｎｆ
５またはＮｆ６）に到達するまでの到達時間を短縮でき
る。すなわち、空調ダクト３内のエバポレータ１１によ
って行われる冷媒と空気との熱交換による車室内の冷房
状態が目標の冷房状態に到達するまでの到達時間を短縮
できる。

【００６３】〔他の実施形態〕本実施形態では、空調ダ
クト３内にエバポレータ（冷却用熱交換器）１１のみを
設けて、車室内の冷房のみを行うエアコンユニット１に
ついて説明したが、空調ダクト３内に加熱用熱交換器
（ヒータコアまたはコンデンサ）をエバポレータ１１よ
りも下流側に設けて、車室内の冷房だけでなく、暖房や
除湿も行える車両用空気調和装置に適用しても良い。な
お、本発明を、空調ダクト３内にエバポレータ１１の代
わりに熱交換器としてコンデンサを配設した車両用空気
調和装置に適用しても良い。

【００６４】本実施形態では、冷凍サイクル１０の熱負
荷が大きければ大きい程、回転速度制限時間を短く設定
したが、表１に示したように、冷凍サイクル１０を循環
する冷媒の流量（Ｑ）、外気温度（ＴＡＭ）、日射量
（ＴＳ）、エバ後温度（ＴＥ）、コンプレッサ１３の吸
入側圧力（Ｐｉｎ）またはコンプレッサ１３の吐出側圧
力（Ｐｏｕｔ）が大きければ大きい程（高ければ高い
程）、回転速度制限時間を連続的または段階的に短く設
定しても良い。

【００６５】また、目標吹出温度決定手段にて決定され
る目標吹出温度（ＴＡＯ）が大きければ大きい程（高け
れば高い程）、回転速度制限時間を連続的または段階的
に長く設定しても良い。さらに、設定温度（Ｔｓｅｔ）
と内気温度（ＴＲ）との温度偏差、設定温度（Ｔｓｅ
ｔ）と外気温度（ＴＡＭ）との温度偏差、あるいは目標
吹出温度（ＴＡＯ）とエバ後温度（ＴＥ）との温度偏差
が大きければ大きい程、回転速度制限時間を連続的また
は段階的に短く設定しても良い。なお、目標回転速度
（Ｎｆ）の決定についても、表１に示したエアコンの状
態に基づいて目標回転速度（Ｎｆ）を決定しても良い。

【表１】

【００６６】本実施形態では、回転速度制御を行う時
に、目標エバ後温度（ＴＥＯ）とエバ後温度（ＴＥ）と
が一致するようにエアコン用インバータ８を通電制御し
たが、目標回転速度（Ｎｆ）と回転速度センサにて検出
したコンプレッサ１３の実際の回転速度（Ｎｃ）とが一
致するようにエアコン用インバータ８を通電制御しても
良い。なお、回転速度センサは直接コンプレッサ１３や
電動機１２の回転速度を検出しても良いし、エアコンＥ
ＣＵ９からエアコン用インバータ８への出力信号から回
転速度（Ｎｃ）を算出しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動車用空気調和装置の全体構成を示した構成
図である（第１実施形態）。

【図２】エアコンユニットの制御系を示したブロック図
である（第１実施形態）。

【図３】（ａ）は実際のエバ後温度の変化を示したタイ
ムチャートで、（ｂ）はコンプレッサの回転速度の変化
を示したタイムチャートである（第１実施形態）。

【図４】エアコンＥＣＵによるコンプレッサの回転速度
制御を示したフローチャートである（第１実施形態）。

【図５】目標回転速度の増加率を示したタイムチャート
である（第１実施形態）。

【図６】回転速度制限時間の長短と熱負荷の大小との関
係を示した特性図である（第１実施形態）。

【図７】目標回転速度の増加率を示したタイムチャート
である（第２実施形態）。

【図８】回転速度制限時間の長短と熱負荷の大小との関
係を示した特性図である（第２実施形態）。

【図９】目標回転速度の増加率を示したタイムチャート
である（第３実施形態）。

【図１０】目標回転速度の増加率の大小と熱負荷の大小
との関係を示した特性図である（第３実施形態）。

【図１１】エアコンＥＣＵによるコンプレッサの回転速
度制御を示したフローチャートである（第３実施形
態）。

【符号の説明】

１ エアコンユニット ９ エアコンＥＣＵ（空調制御装置） ２ 空気通路 ３ 空調ダクト ４ 遠心式送風機 １０ 冷凍サイクル １１ エバポレータ（熱交換器） １２ 電動機 １３ コンプレッサ（冷媒圧縮機） ３１ 内気温センサ（状態検出手段） ３２ 外気温センサ（状態検出手段） ３３ 日射センサ（状態検出手段） ３４ エバ後温度センサ（状態検出手段） ３５ 吸入側圧力センサ（状態検出手段） ４１ 目標回転速度決定手段（回転速度決定手段） ４２ 回転速度制御手段 ４３ 熱負荷判定手段 ４４ 回転速度制限時間設定手段（制限時間設定手段）

フロントページの続き (72)発明者 河合 孝昌 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）車室内に空気を送るためのダクト
   と、 （ｂ）このダクト内を流れる空気と冷媒とを熱交換する
   熱交換器、および電動機の動力が与えられると冷媒を圧
   縮する電動式の冷媒圧縮機を有する冷凍サイクルと、 （ｃ）前記冷凍サイクルの状態を検出する状態検出手段
   と、 （ｄ）定期的に前記状態検出手段にて検出される前記冷
   凍サイクルの状態と目標の状態との比較結果に応じて目
   標回転速度を決定する回転速度決定手段、および前記冷
   媒圧縮機の回転速度を、前記回転速度決定手段にて決定
   された目標回転速度に一致させるように前記電動機を通
   電制御する回転速度制御手段を有し、 前記冷凍サイクルが起動してから制限時間が経過するま
   では、目標回転速度の増加率を制限する空調制御装置と
   を備え、 前記空調制御装置は、前記冷凍サイクルの起動時に、前
   記冷凍サイクルの熱負荷の高低を判定する熱負荷判定手
   段、 およびこの熱負荷判定手段にて判定された前記冷凍サイ
   クルの熱負荷が高熱負荷の場合は前記制限時間を短く設
   定する制限時間設定手段を有することを特徴とする車両
   用空気調和装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の車両用空気調和装置にお
   いて、 前記制限時間設定手段は、前記熱負荷判定手段にて判定
   された前記冷凍サイクルの熱負荷が低熱負荷の場合は、
   前記制限時間を長く設定することを特徴とする車両用空
   気調和装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の車両用空
   気調和装置において、 前記制限時間設定手段は、前記熱負荷判定手段にて判定
   された前記冷凍サイクルの熱負荷が小さければ小さい
   程、前記制限時間を長く設定することを特徴とする車両
   用空気調和装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
   の車両用空気調和装置において、 前記制限時間設定手段は、前記熱負荷判定手段にて判定
   された前記冷凍サイクルの熱負荷が大きければ大きい
   程、前記制限時間を短く設定することを特徴とする車両
   用空気調和装置。
5. 【請求項５】請求項１または請求項４に記載の車両用空
   気調和装置において、 前記制限時間を短く設定するとは、目標回転速度に制限
   値を設け、前記冷凍サイクルを起動してから前記制限値
   を解除するまでの所定時間を短く設定することであるこ
   とを特徴とする車両用空気調和装置。
6. 【請求項６】請求項１または請求項４に記載の車両用空
   気調和装置において、 前記制限時間を短く設定するとは、目標回転速度の増加
   率に制限値を設け、前記冷凍サイクルを起動してから前
   記制限値を解除するまでの所定時間を短く設定すること
   であることを特徴とする車両用空気調和装置。
7. 【請求項７】請求項１または請求項４に記載の車両用空
   気調和装置において、 前記制限時間を短く設定するとは、前記回転速度決定手
   段にて定期的に決定される目標回転速度の増加率を大き
   く設定することであることを特徴とする車両用空気調和
   装置。