JPS5953225A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車両用空調装置に関する。公知の自動車用空調
装置は、第１図の概略図に示すように、エンジンＥによ
りベルトおよびグーυ全介して駆動されるコンプレッサ
１２により圧縮された冷媒は、実線矢印に示すように、
コンデンサＣｏｎｄ、レシーバＲｅｃ　、高圧々カスイ
ッチ１１、低圧々カスイッチ１０を経て膨張弁ＥＶによ
り膨張シ、エバポレータＥｖｐにて吸熱したのち、コン
プレッサ１２に戻る回路を循環し、一方フアン６により
吸込まれた空気をエバポレータＥｖｐで冷却したのち、
車内上層吹出し、車内足元吹出し、デフロスタ吹出しの
３方向に分流するようにしている。

このような空調装置の制御は、第２図の制御回路図に示
すように、バッテリ１を電源とし、イグニションスイッ
チ２を投入すると、リレー３が励磁され、その接点３ａ
がオンとなり、ファンスイッチ４の位置選択によりレジ
スタ５を介してエバポレータ用ファンモータ６の電圧が
制御され、ファンスイッチ４の位置り、Ｍ、Ｈのいずれ
かが選択されると、エアコンスイツ、チアの投入によシ
車内吹出温度制御用す−′モスタット９、コンプレッサ
保挿用低圧々カスイッチ１０および高圧々カスイッチｌ
ｌｋ経てリレー８が励磁さｊｌ、その接点８ａがオンと
なることによりｔ磁りラッチ１２’が励磁され、コンプ
レッサ１２がエンジンＥにより駆動され、冷房運転回路
が構成さ九る。コンプレッサ１２の運転によシエバボレ
ータＥｖｐの温度が低下し、ここ全通過する空気全冷却
したのちこれを車内へ吹出す。その際、サーモスタット
９はエバポレータＥｖ　ｐの温度又はその近傍の空気温
度を検出し、その温度が設定値となるようにコンプレッ
サをオンオフ制御する。サーモスタット９の設定温度は
、一般的にはエバポレータＥｖｐの凍結を防止する０℃
近傍の温度とされている。

最近の自動重用空調装置の車内吹出空気の温度制御は、
エバポレータで冷却し除湿された空気をヒータ部で再熱
し適温として車内へ吹出すいわゆるエアミックス方式が
一般的であり、エアコンスイッチ７を投入すれば、常に
コンプレッサはエバポレータ温度が０℃近傍となるよう
に運転されるので、それ程冷房能力を要しない中間季又
は冬季等においてもコンプレッサが頻繁に運転され、燃
費悪化、ドライバビリティの悪化の要因となっている。

また固定の設定温度を有するサーモスタットで制御され
るため、中間季のように冷房負荷が軽い時に車速の変化
に伴いコンプレッサのオンオフ周期が変化し、行に高速
時の周期が短かくなりマグネットクラッチの耐久性が悪
くなる不具合がある。

本発明は上記事情に鑑みて提案されたもので、省エネル
ギを図ると＼もにドライバビリティ全向上させ且つマグ
ネットクラッチの耐久性の悪化を防止し得る効果的で実
用的な車両用空調装置を提供すること全目的とするもの
である。

本発明による車両用空調装置は冷媒圧縮機を駆動、停止
して車内へ吹出す空気温度を制御する車両用空調装置に
おいて、蒸発器の温度または蒸発器吹出空気温度を検出
する手段と、上記蒸発器入口空気温度全検出する手段と
、上記蒸発器メ入ロ空気温度が高い時に上記蒸発器イ温
度會低くシ、上記蒸発器ヂ入ロ空気温度が低い時に上記
蒸発器温度を高くするように上記冷媒圧縮機を駆動、停
止する手段と、上記冷媒圧縮機の駆動、停止の周期（駆
動から次の駆動までの期間）が略一定となるように自動
制御する手段とを具えてなること全特徴とする。

本発明の一実施例全図面に基いて詳細に説明すると、第
３図は本発明におけるサーモセンサの配ｔ’を示す概略
図、第４図は本発明による制御回路図、第５図は第４図
のコントローラの具体的構成を示す図、第６図は第５図
における分岐電圧の温度による変化特性図、第７図はＷ
５レータ入口空気温度とエバポレータ温度との関係全示
す図である。第３図および第４図において第１図および
第２図と同一部分には同一符号を符して説明すると、第
３図においてＲａはエバポレータへ流入する空気温度音
検出するセンサ（サーミスタで構成され以下人口センサ
という）であり、これにより冷房負荷全検出する。

５一 本センサの代シに外気センサまたは車内センサを用いて
も良い。Ｒｅはエバポレータ温度またはエバポレータ吹
出空気温度を検出するセンナ（サーミスタで構成され以
下エバポレータセンサという）である。Ｒａ、Ｒｅの検
出値はコントローラ２０へ入力される。

第４図は第２図によるサーモスタット９の代シにコント
ローラ２０のスイッチング部をエアコンスイッチ７と低
圧々カスイッチ１０の間に接続したもので、これにより
リレー８を介してコンプレッサ１２の運転がオン、オフ
コントロールされる。２１は最冷スイッチでこの最冷ス
イッチ２１が閉の時入ロセンサＲａの信号に係わらず、
エバポレータ温度を最冷の状態に保持するようコントロ
ーラ２０を動作させる。

第５図はコントローラ２０の具体的内部回路を示すもの
であシ、エアコンスイッチ７が閉じられると電源（本例
ではＤＣ１２Ｖ　）が印加される。（各低圧および高圧
圧力スイッチ１０゜１１は閉とする）。印加された電源
は固定抵抗６− Ｒ１４％　定電圧ダイオードｚＤ１、コンデンサＣ＋に
！Ｄｆｔｔ制御用定を圧（Ｖｃｃ　：　−ｉ的Ｋｉ　６
Ｖ）となる。最冷スイッチ２１が開の状態ではトランジ
スタＴｒｘｌｄオフとなる。よって人口センサＲａと固
定抵抗Ｒ４の分岐点ａの分岐電圧Ｖａによりエバポレー
タ温度が決定されることになる。つ筐ジ分岐電圧Ｖａは
比較器ＯＰ。

の＋（Ｉｌｌ入力に印加され一側入力へは固定抵抗Ｒ６
とエバポレータセンサＲｅの分岐点すの分岐電圧ｖｂが
印加されＶ　ａ　）　Ｖ　ｂの時比較器ＯＦ、ば■−■
レベルの出力を出す。分岐電圧ＶａおよびＶｂの温度に
よる変化特性は第６図に示さ力、ている。比較器ＯＰｌ
のＨ出力によりトランジスタＴｒ２およびＴＲ３がオン
となりリレー８金励磁させコンプレッサ１２を駆動する
。

コンプレッサ１２の駆動によシエバポレータ温度が低下
しＶ　ａ　（Ｖ　ｂとなると比較器ＯＰ、の出力はＬレ
ベルとなりトランジスタＴ　ｒ　２＋　Ｔ　Ｒ３はオフ
となりリレー８はオフでコンプレッサ１２が停止する。

よってエバポレータ温度が再び上昇しはじめる。このよ
うにして入口センサ温度によシエバポレータ温度が次の
ような関係式全満足するようにコンプレッサ１２を作動
させる一方、比較器ＯＰ１の出力信号はコンデンサＣ３
と固定抵抗Ｒ１）による微分回路を介してトランジスタ
Ｔｒ４ｆｔ比較器ＯＰｌの出力がｌ（になると瞬時オン
させ固定抵抗Ｒ１９とコンデンサＣ３による分岐点ｄの
分岐電圧を放電させ零電位にする。トランジスタＴｒ４
はオン直後すぐにオフとなるため分岐電圧Ｖｄは再び上
昇しはじめる。分岐電圧Ｖｄは比較器ＯＰｓの一側入力
へ印加され、一方この＋側入力へは固定抵抗ＲＩＯとＲ
１１０分岐点ｅの電圧Ｖｅが印加されておＪ）、Ｖｅ）
Ｖｄの時比較器ＯＰ、は［ルベルの出力を生ずる。電圧
Ｖｄは放電後再びコンデンサＣ３による蓄電によシミ圧
が上昇し、Ｖｅ〈Ｖｄとなると比較器ＯＰ３はＬレベル
の出力となる。トランジスタＴ　ｒ　４によるリセット
後、Ｖｄが上昇しＯＰ３がＬレベルとなる壕での時間は
約５０〜６０秒となるようコンデンサＣ３と固定抵抗Ｒ
１Ｇの容量が決定される。

比較器ＯＦ、の出力信号はさらに排他的論理和（Ｅｘｃ
ｌｕｓｉｖｅ　ＯＲ）の回路全構成する論理素子Ｉｃ１
のＡ側の入力端へ固定抵抗Ｔ？ｚｓとコンチン４　Ｃ４
による積分回路を介して接続されてお５、ＩＣ１ＯＢ側
の入力端へは前述の比較器ＯＰ、の出力が接続される。

固定抵抗１？ｚｓとコンデンサＣ４による積分回路は比
較器ＯＦｌがオンとなった時比較器ＯＰｓとの同期をと
るため付加される。論理素子のＩＣ，の出力Ｃは入力人
、Ｂの状態によｐ第８図のようになる。

ＩＣ１の出力ＣはトランジスタＴｒＢに接続されＩＣ１
の出力がＨレベルの時トランジスタＴｒｇはコレクター
エミッタ間全導通状態とする。トランジスタＴｒ１１が
オンすると電圧Ｖａは低下しこの間比較器ＯＰ、の出力
はＬとなる。

９− また電圧ｖｂは比較器ＯＰ、の一側入力へ接続され固定
抵抗Ｒ−とＲ７の分岐点ｇの電圧ＶｇがＯＰ！の＋側入
カヘ接続さ扛る。これにより人口空気温度が非常に高く
、そのエバポレータ指令温度が０℃以下となってもエバ
ポレータが凍結するのを防止する之め０℃近傍のフロス
ト温度に達したら（Ｖｇ＜Ｖｂ）比較器ＯＰ、の出力が
Ｌレベルとな）、比較器ＯＰ１の出力がＨであってもこ
の出力がＯＰ、の出力端子へ流れてトランジスタＴｒ！
　、ＴＲ３がオフとなりコンプレッサ１２は停止するよ
う構成される。

さらに最冷スイッチ２１を閉とするとエバポレータ温度
が最冷温度（０℃）となるようコンプレッサのオンオフ
が制御される。最冷スイッチ２１のオンによシトランジ
スタＴ　ｒ　１はオンとＲ。

Ｔ（ｓ　％　Ｒａ となる。固定抵抗Ｒ３はエバポレータ温度が０℃以下と
なるまで比較器０Ｐ１ｉＨレベ〃の出１０− 力状態となるよう電圧Ｖａｉ充分筒くするよう選ばれる
。従って比較器ＯＰｌは常時Ｈレベルの出力状態となる
がエバポレータ温度がフロスト温度（０℃近傍）に達す
ると比較器ＯＰ、がＬレベリとなシコンプレツサを停止
させよって耐冷スイッチ２１がオンの時はエバポレータ
添置が最冷状態となるようコントロールされることとな
る。尚トランジスタＴｒ！のベース仙１に接続されたコ
ンデンサＣ５は比較器ＯＰ１　。

ＯＦ　、　カ双方Ｈレベルでコンプレッサ作動状態の時
、比較器ＯＰ３によるタイマー回路がタイムアツプする
と論理素子ＩＣ１が作動し比較器ＯＰ１に瞬時Ｌレベル
にリセットするため、これによｐコンプレッサが瞬時オ
フとなるのを防止するため設けられている。

尚タイマー回路を構成するコンデンサＣ２と固定抵抗Ｒ
Ｉ７の出力電圧Ｖｃおよび比較器ＯＰ３の一１１１１入
力電圧Ｖｄおよびこれによってコントロールされる比較
器ＯＰ、、（またはＯＦ、）の出力電圧ｖｈの状態図が
第７図に示されている。

次に上記本発明の一実施例の作用について説明すると、
冷房負荷が大でエバポレータ流入空気温度が高いとき（
但し流入空気温度によるエバポレータ指令温度はフロス
ト温度以上とする一エアコンスイッチ７をオンすると流
入空気センサ温度が宣いため分岐電圧Ｖａは大となる。

一方エバボレータ温度はコンプレッサがまだ駆動されて
いないため流入空気温度と同等で充分高いタメエバボレ
ータセンサＲｅによる分岐電圧ｖｂは低（（Ｖａ）Ｖｂ
）比較器ＯＰｌおよびＯＦ２は共にＨレベルの出力を発
し、トランジスタＴｒ２．Ｔｒ３を作動させリレー８を
介してコンプレッサを駆動する。同時に比Ｎ器ＯＦｌ。

ＯＦ２のＨ出力によシ微分回路を介してＴｒ４が瞬時作
動し比較器ＯＰ８の一９１１１人力′亀圧を零電位にリ
セットし、同時に比較器ＯＦ、の出力がＨとなる。排他
的論理和で構成されるＩＣ１の入力端Ａ、ＨにはＨレベ
ルの電位が入力されることにより、その出力ｉｄＬレベ
ルで保持されよってトランジスタＴｒ６のエミッターコ
レクタ間はオフ状態を保持する。

この間にエバポレータ温度が急速に低下するがｌＡｔ、
大空気温度が高いため、エバポレータ温度の指令温度（
コンプレッサ全オフする指示温度）は低く、コンプレッ
サの駆動が続けられる。一方、タイマー回路の分岐電圧
Ｖｄは、所定時間（一般的には５０〜６０秒）に達する
と比較器ＯＰ、の一側入力電圧が＋個入力電圧Ｖｅよシ
太となるため、ＯＦ３の出力はＬとなシ論理素子ＩＣ１
はＨレベルの出力を発し、トランジスタＴｒｓｋオンと
して分岐電圧Ｖａｉ瞬時に低下し比較器ＯＰｌの出力音
りとする。これによ５０Ｐ、の出力はＯＰｌの出力側へ
吸収され、電圧ｖｈはＬレベルとなる。よって論理素子
の入力Ａ、Ｂは共にＬレベルになることによりその出力
がＬレベルとなりトランジスタＴｒＩ＋ハ再びオンとな
り比較器ＯＦ１がＨレベルの出力に復帰する。このタイ
ムアツプ動作は所定周期で瞬時に行なわれるため、コン
プレッサーは駆動を続ける。（固定抵抗Ｒ１ｍ％　コン
デンサＣｓ１３− による遅延動作によりＴ　ｒ　２はオンで保持される］
。

この間にコンプレッサの駆動によシエバボレータ温度が
低下し、ｖａ＜Ｖｂ１！：なると比較器ＯＰ１がＬレベ
ルの出力となるためトランジスタＴ　ｒ　２およびＴｒ
３はオフとなシリレー８をオフとなしてコンプレッサを
停止させる。比較器ＯＰ１がＬ出力となると、論理素子
ＩＣ１のＡ入力はＬレベルとなるためＩＣ１の出力Ｃは
ＨとｆｒシトランジスタＴｒ５はオンし分岐電圧Ｖａは
低下し、エバポレータ温度が上昇しても比較５０Ｐ１は
Ｌ出力状態を保持するよう動作する。しばらくの俊タイ
マー回路がタイムアツプすると比較器ＯＦ、はＬ出力と
な９論理素子ＩＣｉの入力Ａ、Ｂは共にＬレベルとなう
、その出力ＣもＬレベルとなる。よってトランジスタＴ
ｒ５はオフとなり、分岐電圧Ｖａが再びＶａ）Ｖｂとな
シ比較器ＯＰ！の出力をＨとなし、コンプレッサを駆動
させる。

このようにしてエバポレータ流入空気温度に１４− よって、エバポレータ温度が第９図の如く決定さｎ、こ
の温度となるようコンプレッサが駆動されるが、エバポ
レータ温度が指定温度に達するとコンプレッサは停止し
、かつコンプレッサの再駆動はタイマー回路によυ、所
定の周期を持ってオンすることとなる。

エバポレータ流入空気温度が非常に高く、エバポレータ
の指令温度が０℃以下の値を示す時は、比較器ＯＰ２が
作動し、コンプレッサ全停止せしめ、エバポレータの凍
結を防止する。比較器ＯＰ２でコンプレッサが制御され
る状態ではコンプレッサはタイマー回路に無関係にエバ
ポレータ温度が所定値、例えば０℃以下でコンプレッサ
がオフし、４℃以下でコンプレッサがオンするよう動作
する。オンオフのディファレンシャル値は固定抵抗Ｒ１
２で決まる。最冷スイッチ２１をオンさせた時はエバポ
レータ温度は上記の如く比較器ＯＦ、によシ最昂温度で
保持すｆするようコンプレッサがオンオフコントロール
される。

−１５−− 上記のコントローラによる機能、作用を再度記述すると
、例えば真夏の非常に熱い時、コントローラにより車内
気を循環させてクーラを作動させると、スタート直後は
エバポレータ流入空気温度が非常に高いためエバポレー
タ温度指令値が０℃以下となり、エバポレータ温度は、
比較器ＯＦ、により０℃近傍となるようコンプレッサを
オンオフしコントロールされるが、車内温度が低下して
くると、エバポレータ流入空気温度も低下し、エバポレ
ータ温度指令値が上昇し０℃以上となるとエバポレータ
温度はその指令温度となるよう比較器ＯＰｌでコンプレ
ッサをオンオフしコントロールされることとなる。

比較器ＯＰｌのオフ点は第９図に示す値であるが、オン
点はタイマー回路によシ決定されそのオンオフの周期は
例えば５０〜６０秒の所定周期を持ってコントロールさ
ｎｂ。さらに車内温度が低下してくると比較器ＯＰｌに
よりエバポレータ温度がさらに高くなるようコントロー
ルされ、ある温度で車内温度と冷房能力（エバポ１６− レータ温度］がバランスすることとなシ、このポイント
で所定の周期をもってコンプレッサが規則的にオンオフ
コントロールされることになる。

一方外気温度が低下し、冷房負荷が低下するとさらにエ
バポレータ温間が上昇するようコントロールされる。外
気温度が低い時は、車内の空調は外気を導入して行なわ
れる。この状態では、外気温度に伴ってエバポレータ温
度が決定さ扛外気温度が冷房を不要となる温度まで低下
した時はコンプレッサがオフとなるようエバポレータ温
度が設定される。

このようにエバポレータ流入空気温度によりエバポレー
タ温度をコンプレッサをオンオフすることによシコント
ロールする結果、冷房負荷に見合った冷房能力上コンプ
レッサをオンオフコントロールすることによりコントロ
ールされ、冷し過ぎによる無駄なコンプレッサの運転全
防止することが出来かつ、コンプレッサのオンオフを規
則的に行なうことが可能となる。

１７一 本発明は以上の如く構成されているので以下の如き効果
が奏せられる。

■　冷房負荷をエバポレータ流入空気温度センサで検出
し、この温度が高い時は、エバポレータ温度が低く、流
入空気温度が低い時はエバポレータ温度が高くなるよう
コンプレッサをオンオフコントロールし、無駄な冷房全
防止することが出来る。

■　上記コントロールをコンプレッサのオンオフ周期が
規則的に行なわれるようタイマー回路を付加したことに
より、従来の如くコンプレッサオンオフ周期の弾端な変
動が無くなる。

特に従来のサーモ方式では、コンプレッサのオンオフの
温度で設定するディファレンシャル値（応差）が品質的
に変動し易く、かつ車速、風量、流入空気温度の変化で
も前記ディファレンシャルが変動し、コンプレッサのオ
ンオフ周期が極端に短くなったり、長くなったシする。

周期が短かいとマグネットクラッチのオンオフ回数が増
し寿命が低下し、逆１８− に周期が長いと吹出を気温度変化が大きく不快となる。

これら現象全防止することが出来る。

■　最大冷房全必要とする時は自動的にエバポレータ温
度がフロスト防止の最冷温度でコントロールされ、かつ
低負荷時でも最冷スイッチを押すことにより、エバポレ
ータ温度を最冷温度に保持することができ特に除湿全必
要とする時は有効である。

■　上記のコントローラは一般的な制御素子により容易
に実現でき実用的であυ、かつ安価に構成できる。

以上は本発明の一実施例について説明したが、本発明は
上記実施例に限定されるものではなく、例えば上記の構
成全マイコン等のデジタル制御素子によジ構成してもよ
く、さらにまた冷房負葡の検出手段として車外温度セン
サまたは車内センサあるいはルーフ温度センサ、日射セ
ンサ等を用いてもよいこと明らかである。

要するに本発明によれは冷媒圧縮機を駆動、停止して車
内へ５吹出す空気温度全制御する車両用空調装置におｔ
ハて、蒸発器の温度または蒸発器吹出空気温度を検出す
る手段と、上記蒸発器入口空気温度全検出する手段と、
上記蒸発器（入口空気温度が高い時に上記蒸発器温度を
低くし、上記蒸発器入口空気温度が低い時に上記蒸発器
温度を高くするように上記冷媒圧縮機を駆動、停止する
手段と、上記冷媒圧縮機の駆動、停止の周期（駆動から
次の駆動までの期間）が略一定となるように自動制御す
る手段とを具えてなることによシ、省エネルギを図ると
ともにドライバとりティを向上させ、且つマグネットク
ラッチの耐久性の悪化を防止し得る効果的で実用的な車
両用空調装置を提供するものであるから、本発明は産業
上柩めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の要部の漿略図、第２図は第１図の制
御回路図、 第３図は本発明におけるサーモセンサの配置を示す概、
略図、 第４図は本発明による制御回路図、 第５図は第４図のコントローラの具体的構成を示す図、 第６図は穿：５図における分岐電圧の温度による変化特
性図、 第９図はエバポレータ入口空気温度とエバポレータ温度
との関係を示す図である。 ｌ・・・バッテリ、２・・・イグニションスイッチ、３
・・・リレー、３ａ・・・接点、４・・・ファンスイッ
チ、５・・・レジスタ、６・・・ファンモータ、７・・
・エアコンスイッチ、８・・・リレー、８ａ・・・接点
、９・・・サーモスタット、１０・・・低圧々カスイッ
チ、’１１・・・高圧々カスイッチ、１２・・・コンプ
レッサ、１２′・・・電磁クラッチ、２０・・・コント
ローラ、２１・・・最冷スイッチ、Ｒａ・・・入口セン
サ、Ｒｅ・・・エバポレータセンサ。 出願人復代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦２１−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷媒圧縮機を駆動、停止して車内へ吹出す空気温度を制
   御する車両用空調装置において、蒸発器の温度または蒸
   発器吹出空気温度全検出する手段と、上記蒸発器入口空
   気温度を検出する手段と、上記蒸発器、入口空気温度が
   高い時に上記蒸発器温度を低くシ、上記蒸発器入口空気
   温度が低い時に上記蒸発器温度を高くするように上記冷
   媒圧縮機を駆動、停止する手段と、上記冷媒圧縮機の駆
   動、停止の周期（駆動から次の駆動までの期間）が略一
   定となるように自動制御する手段とを具えてなることを
   特徴とする車両用空調装置。