JPH1178508A - 車両用冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １つの冷凍サイクル内に主、副の２つの蒸発
器５、６を並列に設置するものにおいて、エコノミー制
御の実施に伴う副蒸発器６側の冷え不足を解消する。 【解決手段】 前席用空調ユニットの主蒸発器５の冷却
度合の目標温度が、主蒸発器５のフロスト防止のために
必要な低温側の目標温度と、この低温側の目標温度より
高い高温側の目標温度との間で補正可能になっており、
主蒸発器５の冷却度合が目標温度に維持されるように、
圧縮機２の容量を制御するとともに、副蒸発器６の作動
時には、エコノミー制御のための高温側の目標温度を所
定レベルまで引き下げるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１つの冷凍サイク
ル内に主、副の２つの蒸発器を並列に設置する車両用冷
凍サイクル装置に関するもので、例えば、車室内の前方
側に主蒸発器を収容する前席用空調ユニットを配置し、
車室内の後方側に副蒸発器を収容する後席用空調ユニッ
トを配置する車両用空調装置に用いて好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来、車室内の前方側に主蒸発器を収容
する前席用空調ユニットを配置し、車室内の後方側に副
蒸発器を収容する後席用空調ユニットを配置する車両用
空調装置が、近年、車室内空間の居住性向上のために多
く採用されるようになっている。この場合、前席用空調
ユニットには温度調整手段、例えば、冷風と温風の風量
割合を調整するエアミックスドアを備え、このエアミッ
クスドアの開度調整により、前席用空調ユニットからの
吹出空気温度を制御している。

【０００３】また、後席用空調ユニットにおいては、構
成の小型、簡素化のために、風量制御による能力制御が
一般的であるが、前席用空調ユニットと同様の温度調整
手段を備えて、吹出空気温度の制御を行うものも知られ
ている。ところで、前席用空調ユニットには主蒸発器の
冷却度合（具体的には、主蒸発器の吹出直後の空気温
度）を検出する温度センサを設置して、この温度センサ
の検出温度が予め設定した目標温度（蒸発器のフロスト
防止温度、具体的には０〜３°Ｃ付近）に維持されるよ
うに、圧縮機の作動を断続したり、圧縮機の吐出容量を
制御している。これにより、蒸発器のフロストを防止し
て、蒸発器の冷却性能の低下を防止している。

【０００４】また、春秋の中間シーズン等には上記目標
温度を夏期の低温側の目標温度より所定値だけ高めの温
度に補正して、圧縮機稼働率を低下したり、圧縮機を低
容量で運転させる、いわゆるエコノミー制御（省動力制
御）を実施するようにしている。これにより、圧縮機の
消費動力を低減できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、冷凍サイクル
内に主、副の２つの蒸発器を並列に設置して、１つの圧
縮機の吐出冷媒を２つの蒸発器に循環させるサイクル構
成であるので、上記のエコノミー制御のために、圧縮機
稼働率の低下や、圧縮機の低容量運転を行うと、これに
連動して、副蒸発器での冷媒蒸発圧力が上昇して冷媒蒸
発温度が上昇する。この場合、前席側の蒸発器に比し
て、後席側の副蒸発器への冷媒通路圧損が大きく、後席
側の副蒸発器への冷媒循環量が少ないので、冷媒蒸発温
度が上昇すると、後席用空調ユニットの冷え不足が発生
することになる。

【０００６】なお、このような不具合は、副蒸発器の冷
却作用により冷蔵庫機能を得るようにした場合でも、同
様に発生する。そこで、本発明は上記点に鑑みて、１つ
の冷凍サイクル内に主、副の２つの蒸発器を並列に設置
するとともに、主蒸発器の冷却度合が目標温度に維持さ
れるように、圧縮機の作動制御を行う車両用冷凍サイク
ル装置において、エコノミー制御（省動力制御）の実施
に伴う副蒸発器側の冷え不足を解消することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述したように、エコノ
ミー制御時には主蒸発器の冷却度合の目標温度を引き上
げることに起因して、副蒸発器側の冷え不足が発生する
ことに着目して、請求項１〜１２記載の発明では、主空
間側を冷却する主蒸発器（５）と、副空間側を冷却する
副蒸発器（６）とを並列に設け、主蒸発器（５）の冷却
度合が目標温度に維持されるように、圧縮機（２）の作
動を制御する車両用冷凍サイクル装置において、主蒸発
器（５）の冷却度合の目標温度が、主蒸発器（５）のフ
ロスト防止のために必要な低温側の目標温度（Ｔ₀ ）
と、この低温側の目標温度（Ｔ₀ ）より高い高温側の目
標温度（Ｔ₁ ）との間で補正可能になっており、副蒸発
器（６）の作動時には、高温側の目標温度（Ｔ₁ ）を所
定レベルまで引き下げるようにしたことを特徴としてい
る。

【０００８】これによると、主蒸発器（５）のみ作動し
ているときに、エコノミー制御を行うときは、従来通
り、主蒸発器（５）の冷却度合の目標温度を高温側の目
標温度（Ｔ₁ ）に補正することにより、圧縮機（２）を
低容量運転させたり、圧縮機（２）断続作動の稼働率を
低下させて、エコノミー制御（省動力制御）を実施し、
圧縮機（２）の消費動力を低減できる。

【０００９】これに対し、主蒸発器（５）と同時に副蒸
発器（６）も作動させるときは、エコノミー制御のため
の高温側の目標温度（Ｔ₁ ）を所定レベルまで引き下げ
ることにより、副蒸発器側の冷媒蒸発温度を低下させ
て、副蒸発器側の冷え不足を防止できる。請求項３記載
の発明のように、主蒸発器（５）は、具体的には、車室
内の前席側の空間を空調する前席用空調ユニット（４
０）に配置されて使用され、また、副蒸発器（６）は、
具体的には車室内の後席側の空間を空調する後席用空調
ユニット（４０）に配置されて使用される。

【００１０】これによれば、エコノミー制御時に車室内
の後席側の冷房不足を効果的に解消できる。また、請求
項４記載の発明のように、後席用空調ユニット（４０）
に隣接して冷蔵庫（７０）を配置し、この冷蔵庫（７
０）内に副蒸発器（６）により冷却された冷風の一部が
循環するようにすれば、エコノミー制御時に車室内の後
席側の冷房不足および冷蔵庫（７０）の冷却不足を効果
的に解消できる。

【００１１】また、請求項５記載の発明のように、主蒸
発器（５）を、車室内空間を空調する空調ユニット（４
０）の冷却源として配置し、副蒸発器（６）を冷蔵庫
（７０）の冷却源として配置すれば、副蒸発器（６）を
冷蔵庫（７０）専用の冷却源として使用する場合に、冷
蔵庫（７０）の冷却不足を効果的に解消できる。また、
本発明において、主蒸発器（５）の冷却度合が目標温度
に維持されるように、圧縮機（２）の作動を制御する具
体的手段としては、請求項６記載の発明のように、圧縮
機（２）に、外部からの制御信号により容量を可変する
容量可変機構（１３、１６）を備え、この容量可変機構
（１３、１６）により圧縮機（２）の容量を可変するよ
うにしたり、あるいは、請求項７記載の発明のように、
圧縮機（２）を電磁クラッチ（１０）を介して車載のエ
ンジン（１２）に連結し、電磁クラッチ（１０）により
圧縮機（２）の作動を断続するようにしてもよい。

【００１２】また、副蒸発器（６）の作動有無を判定す
る判定手段（Ｓ１１０）は、請求項８記載の発明のよう
に、後席用空調ユニット（４２）の作動スイッチ（６
７）の開閉に基づいて判定を行うものでよい。また、請
求項９記載の発明のように、目標温度の補正は具体的に
は外気温に応じて行うのがよい。

【００１３】また、請求項１０記載の発明のように、外
気温の所定領域において、高温側の目標温度（Ｔ₁ ）
を、高温側の目標温度（Ｔ₁ ）と低温側の目標温度（Ｔ
₀ ）との中間温度まて引き下げるようにすれば、副蒸発
器（６）の作動時に、圧縮機（２）のエコノミー制御
（省動力制御）による消費動力低減効果と、副蒸発器
（６）側の冷却効果の確保とを両方とも発揮できる。

【００１４】また、請求項１１記載の発明のように、外
気温の所定領域において、高温側の目標温度（Ｔ₁ ）
を、低温側の目標温度（Ｔ₀ ）と同等レベルまで引き下
げるようにすれば、副蒸発器（６）の作動時に、副蒸発
器（６）側の冷却効果を最大に発揮できる。また、請求
項１２記載の発明のように、外気温が第１の所定領域に
あるときは、高温側の目標温度（Ｔ₁ ）を、高温側の目
標温度（Ｔ₁ ）と低温側の目標温度（Ｔ₀ ）との中間温
度（Ｔ₂ ）まで引き下げるとともに、外気温が第１の所
定領域よりも高温側の第２の所定領域にあるときは、高
温側の目標温度（Ｔ₁ ）を、低温側の目標温度（Ｔ₀ ）
と同等レベルまで引き下げるようにすれば、副蒸発器
（６）の作動時に、第１の所定領域では圧縮機（２）の
エコノミー制御（省動力制御）による消費動力低減効果
と、副蒸発器（６）側の冷却効果の確保とを両方とも発
揮でき、一方、高温側の第２の所定領域では、副蒸発器
（６）側の冷却効果を最大に発揮できる。

【００１５】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。 （第１実施形態）図１は本発明の第１実施形態の全体構
成図である。本実施形態は車両用空調装置に適用される
冷凍サイクル装置を示しており、冷凍サイクル１には冷
媒を吸入、圧縮、吐出する圧縮機２が備えられている。
この圧縮機２から吐出された高温、高圧の過熱ガス冷媒
は凝縮器３に流入し、ここで、図示しない冷却ファンよ
り送風される外気と熱交換して冷媒は冷却されて凝縮す
る。

【００１７】この凝縮器３で凝縮した冷媒は次に受液器
（気液分離器）４に流入し、受液器４の内部で冷媒の気
液が分離され、冷凍サイクル１内の余剰冷媒（液冷媒）
が受液器４内に蓄えられる。この受液器４の出口側には
主蒸発器５と副蒸発器６の冷媒通路が並列に設けられて
いる。すなわち、受液器４からの液冷媒は、主膨張弁
（減圧手段）７により低圧に減圧され、気液２相状態と
なった後に、主蒸発器５に流入し、ここで空調空気から
吸熱して蒸発する。

【００１８】また、受液器４の出口側には、電磁弁８と
副膨張弁９と副蒸発器６が直列に設けられ、この直列回
路が主膨張弁７と主蒸発器５に対して、並列に設けられ
ている。なお、上記の両膨張弁７、９は両蒸発器５、６
の出口冷媒の温度を感知する感温部を有する温度式膨張
弁であり、蒸発器５、６の出口冷媒の過熱度を所定値に
維持するように弁開度（冷媒流量）を調整するものであ
る。上記したサイクル構成部品（２〜９）の間はそれぞ
れ冷媒配管によって結合されている。また、圧縮機２は
電磁クラッチ１０、ベルト１１等を介して車両走行用エ
ンジン１２により駆動される可変容量型のものであっ
て、可変容量機構の電磁式圧力制御装置１３を備えてい
る。

【００１９】上記した電磁弁８、電磁クラッチ１０、お
よび電磁式圧力制御装置１３はいずれも空調用電子制御
装置（以下ＥＣＵという）１４に接続されており、ＥＣ
Ｕ１４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と、その周辺回路にて構成
されるものであって、予め設定されたプログラムに従っ
た演算処理を行って、上記の機器の作動を制御する。

【００２０】電磁クラッチ１０はＥＣＵ１４からの制御
信号に基づいて通電されると接続状態になって、圧縮機
２に車両エンジン１２の動力が伝達されて、圧縮機２は
運転状態となる。これに反し、電磁クラッチ１０の通電
が遮断されると、電磁クラッチ１０が開離状態になっ
て、圧縮機２は停止する。次に、図２は上記圧縮機２お
よひ電磁クラッチ１０の具体的構造の一例を示すもの
で、圧縮機２はワッブルタイプの周知のものである。圧
縮機２の回転軸１５には電磁クラッチ１０を介して車両
エンジン１２の動力が伝達され、回転軸１５が回転す
る。この回転軸１５には斜板１６が一体に回転可能に連
結され、この斜板１６が回転することによりピストン１
７が軸方向に往復動する。

【００２１】さらに、斜板１６の傾斜角の変化により複
数のピストン１７のストロークを変化させて、圧縮機２
の吐出容量（以下、単に容量という）を可変するように
なっている。このため、斜板１６は回転軸１５に対して
揺動可能に連結され、具体的には、球面状支持部１８に
て斜板１６が揺動可能に支持されている。斜板１６の傾
斜角は、ピストン１７の前後に作用する圧力、すなわ
ち、ピストン１７の背面に作用するクランク室１９内の
圧力、すなわち制御圧Ｐｃと、ピストン１７が往復動す
るシリンダ２０内の圧力（吐出圧Ｐｄおよび吸入圧Ｐ
ｓ）との釣り合いにより変化する。従って、クランク室
１９内の制御圧Ｐｃを調整することにより、斜板１６の
傾斜角を変化させることができる。

【００２２】圧縮機２のシリンダ２０で圧縮されたガス
冷媒は吐出室２１に吐出され、ここから吐出口（図示せ
ず）を経て図１の凝縮器３側にガス冷媒が吐出される。
また、圧縮機２のシリンダ２０には吸入室２２を通して
冷媒が吸入される。この吸入室２２は、吸入口２２ａを
介して図１の主蒸発器５および副蒸発器６の冷媒出口側
に通じている。

【００２３】そして、上記したクランク室１９の圧力
（制御圧力）Ｐｃは、吐出室２１の冷媒吐出圧Ｐｄと吸
入室２２の冷媒吸入圧Ｐｓを利用して、電磁式圧力制御
装置１３により変化させるようになっている。この電磁
式圧力制御装置１３には、吐出室２１に連通している吐
出圧力室２４と、吸入室２２に連通している吸入圧力室
２５と、クランク室１９に連通する制御圧力室２６が備
えられている。そして、吐出圧力室２４は制御圧力室２
６に、弁体２７により開度が調整される可変絞り２８を
介して連通している。本例では、弁体２７と可変絞り２
８とにより可変絞り機構を構成している。また、吸入圧
力室２５は固定絞り２９を介して制御圧力室２６に連通
している。これら各室の連通関係は図３、４に分かりや
すく示している。

【００２４】また、吸入圧力室２５の内部には伸縮可能
な材料からなるベローズ（圧力応動機構）３０が配設さ
れており、このベローズ３０内には予め所定圧の内圧Ｐ
ｂが設定されており、この内圧Ｐｂに対する吸入圧Ｐｓ
の変化により、ベローズ３０は伸縮する。このベローズ
３０の伸縮によりロッド３１を介して弁体２７が変位す
るようになっている。このベローズ３０および弁体２７
には電磁機構の電磁力も作用するようになっている。

【００２５】すなわち、本例の電磁機構は、電磁コイル
３２と、固定磁極部材３３と、電磁コイル３２の電磁力
により固定磁極部材３３の方向（ベローズ３０が伸びる
方向）に吸引される可動磁極部材（プランジャ）３４
と、可動磁極部材３４にバネ力を作用するコイルスプリ
ング３５とから構成されている。可動磁極部材３４の中
心部にはロッド３６が連結され、このロッド３６と弁体
２７とロッド３１は一体に連結され、一体に変位する。

【００２６】図３、４は上記の電磁式圧力制御装置１３
による作用を説明する模式図であり、電磁式圧力制御装
置１３の各部の配置状態は図示の簡略化のために図２と
は異なっている。図３は圧縮機２の容量が大きくなって
いる状態を示しており、冷房負荷の増大により吸入圧Ｐ
ｓがベローズ３０の内圧Ｐｂよりも上昇すると、ベロー
ズ３０が収縮するので、ロッド３１、３６が図３（ａ）
において矢印方向へ移動し、これにより、弁体２７が
同方向へ変位して可変絞り２８の開度を減少させる。従
って、吐出圧力室２４と制御圧力室２６との間の圧損が
増大して、制御圧力室２６内の制御圧Ｐｃが低下する。

【００２７】この制御圧Ｐｃの低下によりクランク室１
９の圧力が低下して、ピストン１７の背圧が低下するの
で、図３（ｂ）の矢印に示すように、斜板１６が傾い
て、斜板１６の傾斜角θが増大する。その結果、ピスト
ン１７のストロークが増大して圧縮機２の容量が増大す
る。これにより、サイクル循環冷媒流量が増加して、冷
房能力が増大するので、吸入圧Ｐｓが次第に低下する。

【００２８】そして、吸入圧Ｐｓが逆にベローズ３０の
内圧Ｐｂよりも低下すると、ベローズ３０が伸長するの
で、ロッド３１、３６が図４（ａ）において矢印方向
へ移動し、これにより、弁体２７が同方向へ変位して可
変絞り２８の開度を増加させる。従って、吐出圧力室２
４と制御圧力室２６との間の圧損が減少して、制御圧力
室２６の制御圧Ｐｃが上昇する。

【００２９】この制御圧Ｐｃの上昇によりクランク室１
９の圧力が上昇すると、図４（ｂ）の矢印に示すよう
に斜板１６が立って、斜板１６の傾斜角θが減少するの
で、ピストン１７のストロークが減少して圧縮機２の容
量が減少する。これにより、サイクル循環冷媒流量が減
少して、冷房能力が減少するので、吸入圧Ｐｓが次第に
上昇する。

【００３０】このように、吸入圧Ｐｓの変化に対応して
ベローズ３０が伸縮することにより、制御圧Ｐｃを調整
して圧縮機２の容量を可変制御するものにおいて、電磁
機構部は、ベローズ３０の内圧Ｐｂによる吸入圧Ｐｓの
設定圧を可変するものである。電磁コイル３２の電磁力
の方向は、ベローズ３０が伸長する方向であり、従っ
て、電磁コイル３２の電磁力は弁体２７に対して可変絞
り２８の開度を増加させる方向に作用する。

【００３１】一方、電磁コイル３２の電磁力は、電磁コ
イル３２に流れる制御電流Ｉｎに比例するので、この制
御電流Ｉｎが増加するにつれて、可変絞り２８の開度を
増加させて、制御圧Ｐｃを増大させ、圧縮機容量を減少
させる。従って、図５に示すように制御電流Ｉｎの増加
とともに吸入圧Ｐｓの設定圧が上昇することになる。こ
れにより、制御電流Ｉｎを変えることにより、吸入圧Ｐ
ｓが変化して蒸発器吹出空気温度を調整できるのであ
る。

【００３２】上記した容量可変の作用説明から理解され
るように、本実施形態では、斜板１６が容量可変部材と
しての役割を兼ねており、この斜板（容量可変部材）１
６と電磁式圧力制御装置１３とにより、容量可変機構が
構成されている。次に、図６は本実施形態の冷凍サイク
ル装置を備えた車両空調装置の車両搭載状態を示す全体
配置図であり、車両前方のエンジンルーム３７内に上記
したエンジン１２、圧縮機２、凝縮器３、受液器４等が
搭載されている。

【００３３】一方、車室３８内の前方側の計器盤３９の
内側部位に前席用空調ユニット４０が配置され、車室３
８後方のトランクルーム４１内に後席用空調ユニット４
２が配置されている。前席用空調ユニット４０および後
席用空調ユニット４２はいずれも公知の構成であるの
で、その概要を簡単に説明する。前席用空調ユニット４
０は図７に示すように、空調ケース４３の入口側に遠心
式送風機４４が備えられており、周知の内外気切替箱４
５から吸入された車室内の空気（内気）または車室外の
空気（外気）は送風機４４により空調ケース４３内を送
風される。この送風空気は、主蒸発器５を通過して冷却
された後に、エアミックスドア（温度制御手段）４６に
より暖房用熱交換器４７を通過する温風と、バイパス通
路４７ａを通過する冷風とに振り分けられ、温風と冷風
との風量割合をエアミックスドア４６により調整して、
車室内への吹出空気温度を制御する。

【００３４】この温風と冷風は空気混合室４８にて混合
され、所望温度の空気となって、吹出モードドア４９〜
５１により選択された１つまたは複数の吹出開口部５２
〜５４を通して車室内に吹き出す。暖房用熱交換器４６
は車両エンジン１２からの温水（冷却水）を熱源として
空気を加熱するものである。また、上記吹出開口部５２
〜５４のうち、デフロスタ吹出開口部５２は図６のデフ
ロスタダクト５２ａを介して車両のフロントガラス内面
に空気を吹き出すためのもので、フェイス吹出開口部５
３は図６のフェイスダクト５３ａを介して車室内乗員の
上半身に空気を吹き出すためのもので、フット吹出開口
部５４は車室内の乗員足元部に空気を吹き出すためのも
のである。

【００３５】また、空調ケース４３内のうち、主蒸発器
５の空気吹出直後の部位には、蒸発器６を通過した直後
の吹出空気温度を検出するサーミスタからなる蒸発器吹
出温度センサ（冷却度合検出手段）５５が設けられてい
る。図８は後席用空調ユニット４２の概要を示してお
り、後席用空調ユニット４２の空調ケース５６の出口部
には遠心式送風機５７が備えられており、空調ダクト５
６の一端側に設けられた吸入口５８から車室３８内後部
の空気を吸入し、この吸入空気を空気清浄フィルタ５９
および副蒸発器６を通過させる。従って、吸入空気は空
気清浄フィルタ５９にて脱臭、除塵された後に、副蒸発
器６で冷却、除湿される。

【００３６】副蒸発器６を通過した冷風は、吹出開口部
６０から車両後部のピラーに沿って配置された車両後部
のピラーダクト６１（図６）に導入され、このピラーダ
クト６１により車両後部の天井部から下方へ向かって吹
出される。次に、本実施形態の制御系を前述の図１に基
づいて説明すると、ＥＣＵ１４の入力端子には、蒸発器
吹出温度センサ５５の他に、空調制御に必要な情報を検
出する各種センサが接続される。具体的には、車室内に
入射する日射量の検出手段である日射センサ６２、車室
内の温度（内気温度）の検出手段である内気センサ６
３、車室外の温度（外気温度）の検出手段である外気セ
ンサ６４等が接続されている。また、この他にも、ＥＣ
Ｕ１４の入力端子には、車室内乗員が自分の希望する設
定温度を手動にて設定するための前席用温度設定器６
５、前席用空調ユニット４０の作動スイッチ（オートエ
アコンスイッチ）６６、後席用空調ユニット４２の作動
スイッチ６７等が接続されている。

【００３７】そして、このようなセンサ５５、６２〜６
４、前席用温度設定器６５、両作動スイッチ６６、６７
等からの信号は、ＥＣＵ１４内の図示しない入力回路に
よってＡ／Ｄ変換された後、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、ＥＣＵ１４は、
エンジン１２の図示しないイグニッションスイッチがオ
ンされ、かつ前席用空調ユニット４０の作動スイッチ
（オートエアコンスイッチ）６６がオンされたときに、
図示しない車載バッテリーから電源が供給される。

【００３８】次に、本実施形態の作動を説明すると、車
両エンジン１２のイグニッションスイッチがオンされ
て、車両エンジン１２が運転状態にあるときに、前席用
空調ユニット４０の作動スイッチ６６がオンされると、
ＥＣＵ１４により電磁クラッチ１０が接続状態となり、
圧縮機２がエンジン１２により駆動されて作動状態とな
る。前席用空調ユニット４０の送風機４４もＥＣＵ１４
により作動状態となるので、送風機４４の送風空気は前
席用空調ユニット４０の主蒸発器５により冷却されて冷
風となる。

【００３９】この冷風をエアミックスドア４６の開度に
より決定される量だけ暖房用熱交換器４７にて再加熱す
ることにより、車室内への吹出空気温度を目標温度（後
述の目標吹出空気温度ＴＡＯ）に調整できる。この温度
調整された空気は、吹出開口部５２〜５４のいずれか１
つまたは複数から車室内へ吹き出す。そして、この状態
において、後席用空調ユニット４２の作動スイッチ６７
がオンされると、ＥＣＵ１４により電磁弁８が開弁され
て、副蒸発器６に冷媒が循環するとともに、ＥＣＵ１４
により送風機５７が作動状態となり、副蒸発器６により
冷却された冷風が車室内後部へ吹き出す。

【００４０】次に、本実施形態において、ＥＣＵ１４の
マイクロコンピュータにより行われる制御処理を図９の
フローチャートに基づいて具体的に説明する。まず、車
両エンジン１２のイグニッションスイッチがオンされ、
かつ、前席用空調ユニット４０の作動スイッチ６６がオ
ンされると、図９の制御ルーチンが起動される。そし
て、ステップＳ１００にて各センサ５５、６２〜６４の
各値を読み込むとともに、前席用温度設定器６５、後席
用空調ユニット４２の作動スイッチ６７等からの信号を
読み込む。

【００４１】次のステップＳ１１０にて後席用空調ユニ
ット４２の作動スイッチ６７がＯＮ（閉）状態にあるか
どうか判定し、作動スイッチ６７がＯＮ状態にあるとき
は、ステップＳ１２０に進み、図１０の破線で示す特性
（マップ）ａから定まる第１目標蒸発器吹出空気温度Ｔ
ＥＯ₁ を決定する。また、作動スイッチ６７がＯＦＦ状
態にあるときは、ステップＳ１３０に進み、図１０の実
線で示す特性（マップ）ｂから定まる第１目標蒸発器吹
出空気温度ＴＥＯ₁ を決定する。

【００４２】ここで、図１０の破線特性ａおよび実線特
性ｂはマイクロコンピュータのＲＯＭに予め設定、記憶
されているものであって、第１目標蒸発器吹出温度ＴＥ
Ｏ₁は、外気温度Ｔamに対応して決定される。すなわ
ち、後席用空調ユニット４２の非作動時（前席用空調ユ
ニット４０のみ作動）の特性である実線特性ｂは、外気
温度Ｔamの中間温度域（図１０の例では、１７°Ｃ〜２
５°Ｃ）では冷房、除湿の必要性が低下するので、第１
目標蒸発器吹出温度ＴＥＯ₁ を高温側の目標温度Ｔ
₁ （図１０の例では１２°Ｃ）に補正してしている。こ
れは、後述するように、圧縮機２の容量低減によるエコ
ノミー制御（省動力制御）を行うためである。

【００４３】一方、外気温度Ｔamが２５°Ｃを越える夏
期の高温時には冷房能力確保のため、第１目標蒸発器吹
出温度ＴＥＯ₁ は外気温度Ｔamの上昇に反比例して高温
側の目標温度Ｔ₁ から次第に低下する。一方、外気温度
Ｔamが１７°Ｃより低くなる低温域では、窓ガラス曇り
防止のための除湿能力確保のために、第１目標蒸発器吹
出温度ＴＥＯ₁ は外気温度Ｔamの低下とともに低下す
る。

【００４４】これに反し、後席用空調ユニット４２の作
動時の特性である破線特性ａは、外気温度Ｔamの中間温
度域（図１０の例では、１０°Ｃ〜２５°Ｃ）におい
て、上記実線特性ｂよりも第１目標蒸発器吹出温度ＴＥ
Ｏ₁ を所定値だけ低くしている。なお、図１０の特性に
おいて、主蒸発器５のフロスト防止のために、ＴＥＯ₁
の低温側の最低目標温度Ｔ₀ は０°Ｃにしてある。

【００４５】以上のごとくして、後席用空調ユニット４
２の作動スイッチ６７のオン、オフ、すなわち、後席用
空調ユニット４２の作動有無に対応して、第１目標蒸発
器吹出温度ＴＥＯ₁ が図１０の破線特性ａまたは実線特
性ｂのいずれか一方により決定される。次に、ステップ
Ｓ１４０に進み、上記ステップＳ１００にて読み込まれ
たセンサ値に基づいて、下記の数式１により車室内前席
側へ吹き出す空調空気の目標温度である目標吹出温度Ｔ
ＡＯ（以下ＴＡＯという）を算出（決定）する。

【００４６】

【数１】ＴＡＯ＝Ｔset ＊Ｋset −Ｔr ＊Ｋr −Ｔam＊
Ｋam−Ｔs ＊Ｋs ＋Ｃ 但し、Ｔset ：前席用温度設定器６５の設定温度 Ｔr ：内気センサ６３の検出する内気温 Ｔam ：外気センサ６４の検出する外気温 Ｔs ：日射センサ６２の検出する日射量 Ｋset 、Ｋr 、Ｋam、Ｋs ：制御ゲイン Ｃ ：定数 次のステップＳ１５０にて第２目標蒸発器吹出温度ＴＥ
Ｏ₂ を決定する。この第２目標蒸発器吹出温度ＴＥＯ₂
は図１１に示すように、上記ＴＡＯに基づいて行う。

【００４７】すなわち、図１１はマイクロコンピータの
ＲＯＭに予め設定され、記憶されている特性（マップ）
であり、このマップに基づいて、ＴＡＯが高くなる程、
第２目標蒸発器吹出温度ＴＥＯ₂ が高くなるように決定
する。ＴＡＯが２６°Ｃより高い領域では、ＴＡＯを１
２°Ｃ一定の高温側目標温度Ｔ₁ に保つようにしてあ
る。なお、図１１の特性においても、主蒸発器５のフロ
スト防止のためにＴＥＯ ₂ の低温側の最低目標温度Ｔ₀
は０°Ｃにしてある。

【００４８】そして、 次のステップＳ１６０にて上記
第１、第２目標蒸発器吹出温度ＴＥＯ₁ 、ＴＥＯ₂ の大
小を比較し、小さい方の目標蒸発器吹出温度を最終的な
目標蒸発器吹出温度ＴＥＯとして選択する。すなわち、
ＴＥＯ₁ がＴＥＯ₂ より小さいときは、ステップＳ１７
０に進み、主蒸発器吹出温度センサ５５により検出され
る実際の主蒸発器吹出温度ＴＥと、第１目標蒸発器吹出
温度ＴＥＯ₁ とに基づいて、ＴＥ＝ＴＥＯ₁ となる制御
電流値Ｉｎを決定する。

【００４９】具体的には、ステップＳ１７０では、下記
の数式２および数式３に基づいて、電磁式圧力制御装置
１３の電磁コイル３２の制御電流値Ｉｎが算出され、出
力される。この数式２、３によるフィードバック制御は
比例積分制御（ＰＩ制御）である。

【００５０】

【数２】Ｅｎ＝ＴＥ−ＴＥＯ₁

【００５１】

【数３】Ｉｎ＝Ｉｎ−１−Ｋｐ｛（Ｅｎ−Ｅｎ−１）＋
θ／Ｔｉ・Ｅｎ｝ 但し、Ｅｎ ：蒸発器吹出温度偏差 Ｋｐ ：比例定数 θ ：サンプリング・タイム Ｔｉ ：積分時間 電磁式圧力制御装置１３では、上記のようにして算出さ
れた制御電流値Ｉｎに応じて吸入圧Ｐｓの設定圧が定ま
り、この設定圧となるように圧縮機２の容量が可変制御
され、その結果、実際の蒸発器吹出温度ＴＥが第１目標
蒸発器吹出温度ＴＥＯ₁ に維持される。

【００５２】ステップＳ１６０の判定において、ＴＥＯ
₁ よりもＴＥＯ₂ の方が小さいときは、ステップＳ１８
０に進み、実際の主蒸発器吹出温度ＴＥと、第２目標蒸
発器吹出温度ＴＥＯ₂ とに基づいて、ＴＥ＝ＴＥＯ₂ と
なる制御電流値Ｉｎを決定する。そして、この制御電流
値Ｉｎに基づいて圧縮機２の容量が可変制御され、その
結果、実際の蒸発器吹出温度ＴＥが第２目標蒸発器吹出
温度ＴＥＯ₂ に維持される。

【００５３】ところで、図１０に示すように、外気温度
の中間温度域（１７°Ｃ〜２５°Ｃ）において、前席用
空調ユニット４０のみ作動しているときは、実線特性ｂ
により第１目標蒸発器吹出温度ＴＥＯ₁ を高温側の設定
温度Ｔ₁ （例えば、１２°Ｃ）に補正しており、これに
より、圧縮機２の容量を小容量として、エンジン１２の
圧縮機駆動動力を低減できる。

【００５４】一方、後席用空調ユニット４２も作動して
いるときは、図１０の破線特性ａにより、外気温度の第
１所定温度域（１０°Ｃ〜２３°Ｃ未満）において、第
１目標蒸発器吹出温度ＴＥＯ₁ を高温側の設定温度Ｔ₁
と低温側の設定温度Ｔ₀ との間の中間温度Ｔ₂ （例え
ば、５°Ｃ）まで引き下げている。このＴＥＯ₁ の引下
げにより、圧縮機２の容量が増加するので、実線特性ｂ
の場合よりも両蒸発器５、６における冷媒蒸発圧力（吸
入圧Ｐｓ）が低くなる。これにより、両蒸発器５、６に
おける冷媒蒸発温度が低くなるので、後席用空調ユニッ
ト４２における冷房能力不足を防止できる。

【００５５】さらに、上記第１所定温度域より高温の第
２所定温度域（２５°Ｃ〜３５°Ｃ）においては、第１
目標蒸発器吹出温度ＴＥＯ₁ を低温側の設定温度Ｔ₀ と
同一レベル（０°Ｃ）まで引き下げている。これによ
り、高温側での後席用空調ユニット４２の冷房能力をさ
らに高めることができる。なお、図１中、ＥＣＵ１４内
には、図９に示すフローチャートの各ステップと対応す
る機能実現手段をブロック図として示している。

【００５６】（第２実施形態）図１２は第２実施形態で
あり、第１目標蒸発器吹出温度ＴＥＯ₁ の後席用空調ユ
ニット作動時の破線特性ａを図１２に示すように変更し
たもので、第１目標蒸発器吹出温度ＴＥＯ₁ を５°Ｃの
レベルまで引き下げる範囲を外気温の中間温度域におい
て１０°Ｃ〜３０°Ｃの範囲に拡大したものである。

【００５７】第１実施形態によると、外気温の高温側の
第２所定温度域（２５°Ｃ〜３５°Ｃ）において、第１
目標蒸発器吹出温度ＴＥＯ₁ を低温側の設定温度Ｔ₀ と
同一レベル（０°Ｃ）まで引き下げているので、圧縮機
２の容量が増加して、圧縮機駆動動力が増大するが、第
２実施形態によると、外気温が上記第２所定温度域（２
５°Ｃ〜３５°Ｃ）の全範囲にあるとき、第１目標蒸発
器吹出温度ＴＥＯ₁ を５°Ｃの中間温度Ｔ₂ に補正して
いるので、第１実施形態に比して圧縮機２の容量が減少
して、圧縮機駆動動力を減少できる。

【００５８】つまり、外気温の変化に対して、エンジン
１２の省動力を図ることができる期間が長くなって、省
動力効果を増大できる。 （第３実施形態）図１３は第３実施形態であり、第１目
標蒸発器吹出温度ＴＥＯ₁ の後席用空調ユニット作動時
の破線特性ａを図１３に示すように変更したもので、外
気温度の５°Ｃ〜３５°Ｃの全範囲において、第１目標
蒸発器吹出温度ＴＥＯ₁ を低温側の目標温度Ｔ₀ と同一
レベル（０°Ｃ）まで引き下げている。従って、後席用
空調ユニット作動時には、エコノミー制御による省動力
効果を発揮できないものの、後席用空調ユニット４２の
冷房能力を常に最大限発揮できる。

【００５９】（第４実施形態）図１４は第４実施形態で
あり、外気温の低温域から中間温度域（例えば、２０°
Ｃ）までの第１所定温度域では、第１目標蒸発器吹出温
度ＴＥＯ₁ の後席用空調ユニット作動時の破線特性ａ
を、実線特性ｂ（前席用空調ユニット４０のみの作動
時）と同じ特性にして、エコノミー制御による省動力効
果を発揮する。

【００６０】一方、外気温の中間温度域から高温域（例
えば、外気温＝２０°Ｃ〜３５°Ｃの範囲）の第２所定
温度域では、破線特性ａを実線特性ｂより引き下げてい
る。これによると、外気温の中間温度域から高温域にか
けての第２所定温度域では、両蒸発器５、６における冷
媒蒸発温度が低くなり、特に、後席用空調ユニット４２
における冷房能力不足を効果的に防止でき、高温時にお
ける車室内冷房フィーリングを向上できる。

【００６１】（第５実施形態）図１５、図１６は第５実
施形態を示している。前述の第１実施形態では、図８に
示すように、後席用空調ユニット４２において副蒸発器
６を車室内へ吹き出される冷風の冷却のためのみに用い
ているが、第５実施形態では、副蒸発器６を冷蔵庫７０
の冷却のために兼用している。

【００６２】すなわち、第５実施形態では、後席用空調
ユニット４２の側方（車両左右方向の側方）に冷蔵庫７
０を隣接配置している。この冷蔵庫７０の吸気側ダクト
７１は、遠心式送風機５７の吹出側に連通させるととも
に、冷蔵庫７０の排気側ダクト７２は、送風機５７の吸
入側に連通させている。これにより、図１５の矢印Ａで
示す経路にて送風機５７の送風空気が冷蔵庫７０内を循
環する。

【００６３】ここで、矢印Ａの経路は後席用空調ユニッ
ト４２内の副蒸発器６をバイパスして流れるが、送風機
５７において、冷蔵庫７０からの還流空気と、副蒸発器
６を通過した冷風とが混合されるので、冷蔵庫７０内に
矢印Ａの経路で低温空気を循環して、冷蔵庫７０内を冷
却できる。なお、排気側ダクト７２の出口部にはドア７
３が回動可能に設けてあるので、冷蔵庫６１を使用しな
いときは、ドア７３を排気側ダクト７２の閉塞位置７３
ａ（図１６）に操作して、矢印Ａの経路による空気循環
を停止すればよい。

【００６４】また、本例では、送風機５７の吹出側に設
けられる吹出開口部として、第１吹出開口部６０と第２
吹出開口部６０ａを設けて、車室内の２箇所（例えば、
車両後部の天井側と後席のシート部）に冷風を吹き出す
ようにしている。 （他の実施形態） 上記第５実施形態では、後席用空調ユニット４２に冷
蔵庫７０を隣接配置し、後席用空調ユニット４２の副蒸
発器６を冷蔵庫７０の冷却のために兼用しているが、後
席用空調ユニット４２を廃止して、副蒸発器６を冷蔵庫
７０の冷却専用に設置してもよい。すなわち、本発明
は、空調用の主蒸発器５と冷蔵庫用の副蒸発器６とを並
列設置する冷凍サイクル装置においても同様に実施でき
る。

【００６５】上記第１実施形態では、主蒸発器５の吹
出空気温度（冷却度合）の制御のために圧縮機２の容量
を制御する場合について説明したが、圧縮機２として固
定容量タイプのものを用い、電磁クラッチ１０を断続制
御して圧縮機２の作動を断続することにより、主蒸発器
５の吹出空気温度（冷却度合）を制御するようにしても
よい。このような温度（冷却度合）制御方式は周知であ
るため、詳細な説明は省略する。

【００６６】上記第１実施形態では、主蒸発器５の冷
却度合に関連する物理量として、蒸発器吹出温度ＴＥを
検出しているが、蒸発器吹出温度ＴＥの代わりに、圧縮
機２の吸入圧力Ｐｓ、あるいは主蒸発器５の表面温度、
主蒸発器５の冷媒蒸発温度等を検出して、図９のフロー
チャートの制御を行うこともできる。 上記第１実施形態では、圧縮機２の容量可変機構とし
て電磁式圧力制御装置１３を使用しているが、電磁式圧
力制御装置１３を使用せずに、サーボモータ等のアクチ
ュエータを使用して、容量可変部材を直接駆動制御する
機構とすることも可能である。また、圧縮機２の容量可
変機構として、斜板１６の傾斜角を変化させるものに限
らず、周知の種々な機構のものにも本発明を同様に適用
できることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の車両空調用冷凍サイク
ル装置の全体構成図である。

【図２】第１実施形態における可変容量圧縮機の縦断面
図である。

【図３】図２の圧縮機の大容量時の作動説明用模式図で
ある。

【図４】図２の圧縮機の小容量時の作動説明用模式図で
ある。

【図５】図２の圧縮機に装備される電磁式圧力制御装置
の制御電流Ｉｎと吸入圧Ｐｓの設定圧との関係を示す特
性図である。

【図６】第１実施形態における車両空調装置の車両搭載
状態を示す斜視図である。

【図７】図６の前席用空調ユニットの概要断面図であ
る。

【図８】図６の後席用空調ユニットの概要断面図であ
る。

【図９】第１実施形態の制御処理を示すフローチャート
である。

【図１０】第１実施形態における第１目標蒸発器吹出温
度ＴＥＯ₁ と外気温Ｔａｍとの相関関係を示す特性図で
ある。

【図１１】第１実施形態における目標吹出温度ＴＡＯと
第２目標蒸発器吹出温度ＴＥＯ₁との相関関係を示す特
性図である。

【図１２】第２実施形態における第１目標蒸発器吹出温
度ＴＥＯ₁ と外気温Ｔａｍとの相関関係を示す特性図で
ある。

【図１３】第３実施形態における第１目標蒸発器吹出温
度ＴＥＯ₁ と外気温Ｔａｍとの相関関係を示す特性図で
ある。

【図１４】第４実施形態における第１目標蒸発器吹出温
度ＴＥＯ₁ と外気温Ｔａｍとの相関関係を示す特性図で
ある。

【図１５】第５実施形態における後席用空調ユニットの
概要上面図で、一部を断面図示している。

【図１６】第５実施形態における後席用空調ユニットの
概要縦断面図である。

【符号の説明】

２…圧縮機、５…主蒸発器、６…副蒸発器、１３…電磁
式圧力制御装置、１６…斜板、４０…前席用空調ユニッ
ト、４２…後席用空調ユニット、５５…蒸発器吹出温度
センサ（冷却度合検出手段）。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主空間側を冷却する主蒸発器（５）と、 この主蒸発器（５）と並列に設けられ、副空間側を冷却
   する副蒸発器（６）と、 前記主蒸発器（５）および前記副蒸発器（６）で蒸発し
   たガス冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（２）とを備え、 前記主蒸発器（５）の冷却度合が目標温度に維持される
   ように、前記圧縮機（２）の作動を制御する車両用冷凍
   サイクル装置において、 前記主蒸発器（５）の冷却度合の目標温度が、前記主蒸
   発器（５）のフロスト防止のために必要な低温側の目標
   温度（Ｔ₀ ）と、この低温側の目標温度（Ｔ₀）より高
   い高温側の目標温度（Ｔ₁ ）との間で補正可能になって
   おり、 前記副蒸発器（６）の作動時には、前記高温側の目標温
   度（Ｔ₁ ）を所定レベルまで引き下げるようにしたこと
   を特徴とする車両用冷凍サイクル装置。
2. 【請求項２】 主空間側を冷却する主蒸発器（５）と、 この主蒸発器（５）と並列に設けられ、副空間側を冷却
   する副蒸発器（６）と、 前記主蒸発器（５）および前記副蒸発器（６）で蒸発し
   たガス冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（２）と、 前記主蒸発器（５）の冷却度合を検出する冷却度合検出
   手段（５５）と、 前記主蒸発器（５）の冷却度合の目標温度を決定する目
   標温度決定手段（Ｓ１２０、Ｓ１３０、Ｓ１５０、Ｓ１
   ６０）と、 前記主蒸発器（５）の実際の冷却度合が前記目標温度に
   維持されるように、前記圧縮機（２）の作動を制御する
   制御手段（Ｓ１７０、Ｓ１８０）と、 前記副蒸発器（６）の作動有無を判定する判定手段（Ｓ
   １１０）とを備え、 前記目標温度決定手段は、前記目標温度を前記主蒸発器
   （６）のフロスト防止のために必要な低温側の目標温度
   （Ｔ₀ ）と、この低温側の目標温度（Ｔ₀ ）より高い高
   温側の目標温度（Ｔ₁ ）との間で補正可能になってお
   り、 前記判定手段（Ｓ１１０）により前記副蒸発器（６）の
   作動状態が判定されたときは、前記目標温度決定手段に
   よる、前記高温側の目標温度（Ｔ₁ ）を所定レベルまで
   引き下げるようにしたことを特徴とする車両用冷凍サイ
   クル装置。
3. 【請求項３】 前記主蒸発器（５）は、車室内の前席側
   の空間を空調する前席用空調ユニット（４０）に配置さ
   れ、 前記副蒸発器（６）は、車室内の後席側の空間を空調す
   る後席用空調ユニット（４２）に配置されていることを
   特徴とする請求項１または２に記載の車両用冷凍サイク
   ル装置。
4. 【請求項４】 前記後席用空調ユニット（４２）に隣接
   して冷蔵庫（７０）が配置され、この冷蔵庫（７０）内
   に前記副蒸発器（６）により冷却された冷風の一部が循
   環するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の車
   両用冷凍サイクル装置。
5. 【請求項５】 前記主蒸発器（５）は、車室内空間を空
   調する空調ユニット（４０）の冷却源として配置され、 前記副蒸発器（６）は冷蔵庫（７０）の冷却源として配
   置されていることを特徴とする請求項１または２に記載
   の車両用冷凍サイクル装置。
6. 【請求項６】 前記圧縮機（２）は、外部からの制御信
   号により容量を可変する容量可変機構（１３、１６）を
   備えており、 この容量可変機構（１３、１６）により前記圧縮機
   （２）の容量を可変することにより、前記主蒸発器
   （５）の冷却度合が前記目標温度に維持されるようにし
   たことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに
   記載の車両用冷凍サイクル装置。
7. 【請求項７】 前記圧縮機（２）は電磁クラッチ（１
   ０）を介して車載のエンジン（１２）に連結されてお
   り、 前記電磁クラッチ（１０）により前記圧縮機（２）の作
   動を断続することにより、前記主蒸発器（５）の冷却度
   合が前記目標温度に維持されるようにしたことを特徴と
   する請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用冷
   凍サイクル装置。
8. 【請求項８】 前記判定手段（Ｓ１１０）は、前記後席
   用空調ユニット（４２）の作動スイッチ（６７）の開閉
   に基づいて前記副蒸発器（６）の作動有無を判定するこ
   とを特徴とする請求項３または４に記載の車両用冷凍サ
   イクル装置。
9. 【請求項９】 前記目標温度の補正を外気温に応じて行
   うことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに
   記載の車両用冷凍サイクル装置。
10. 【請求項１０】 前記外気温の所定領域において、前記
    高温側の目標温度（Ｔ₁ ）を、前記高温側の目標温度
    （Ｔ₁ ）と前記低温側の目標温度（Ｔ₀ ）との中間温度
    （Ｔ₂ ）まで引き下げるようにしたことを特徴とする請
    求項９に記載の車両用冷凍サイクル装置。
11. 【請求項１１】 前記外気温の所定領域において、前記
    高温側の目標温度（Ｔ₁ ）を、前記低温側の目標温度
    （Ｔ₀ ）と同等レベルまで引き下げるようにしたことを
    特徴とする請求項９に記載の車両用冷凍サイクル装置。
12. 【請求項１２】 前記外気温が第１の所定領域にあると
    きは、前記高温側の目標温度（Ｔ₁ ）を、前記高温側の
    目標温度（Ｔ₁ ）と前記低温側の目標温度（Ｔ₀ ）との
    中間温度（Ｔ₂ ）まで引き下げるとともに、 前記外気温が前記第１の所定領域よりも高温側の第２の
    所定領域にあるときは、前記高温側の目標温度（Ｔ₁ ）
    を、前記低温側の目標温度（Ｔ₀ ）と同等レベルまで引
    き下げるようにしたことを特徴とする請求項９に記載の
    車両用冷凍サイクル装置。