JP2006082605A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コンプレッサの温度上昇を抑制させるようクラッチをオフさせたり吐出容量を減少させることによる冷房性能低下が生じにくいようにした車両用空調装置を提供する。
【解決手段】 冷媒を圧縮するコンプレッサ２０と、エンジンの動力をコンプレッサへ伝達するクラッチ３８と、空調ダクトの空気取り入れモードを外気導入モードあるいは内気循環モードに切り換える空気取り入れモード切換手段３９と、コンプレッサ２０の温度が第１の所定温度以上のときは、クラッチ３８をオフするかあるいは、吐出容量を減少させる制御を行う制御手段４０を備えてなる車両用空調装置において、制御手段４０は、コンプレッサ２０の温度が第１の所定温度より低くかつ第２の所定温度以上で空気取り入れモードが外気導入モードであるときは、空気取り入れモード切換手段３９を外気導入モードから内気循環モードに強制的に切り換える。
【選択図】 図２

Description

本発明は車両用空調装置に関し、特に、コンプレッサの温度によってクラッチをオフさせたり吐出容量を減少させたりする制御装置を備える車両用空調装置に関する。

従来、車両用空調装置での冷房方式は、蒸気圧縮式である。蒸気圧縮式の冷凍サイクルは、図４に示すように、コンプレッサ（圧縮機）１００、コンデンサ（凝縮器）１０１、膨張弁１０２、エバポレータ（蒸発器）１０３により構成され、この密閉された回路（冷凍サイクル）へ冷媒を循環させ、冷媒の気化熱を車室内空気から吸熱して冷房を行う。この原理を、冷媒の流れに沿って説明する。液化冷媒Ａは、膨張弁を通り断熱膨張をし、圧力と温度が下がり霧状Ｂでエバポレータ１０３へ入り、車室内空気より熱を吸収して気化（蒸発）し、加熱蒸気Ｃとなってコンプレッサ１００に吸入され、断熱圧縮して高温高圧のガスＤの状態で、コンデンサ１０１に達し、外部に熱を放出し最初の状態（Ａ）に戻る。

上記のような冷凍サイクルにおいて、コンプレッサ１００の温度が所定温度以上に上昇したときは、エンジンの動力をコンプレッサ１００に伝達するクラッチをオフさせるようにした装置（例えば、特許文献１参照）や、コンプレッサ１００の吐出容量を減少させる装置（例えば、特許文献２参照）が開示されている。
実開昭５６−３１４号公報 特開平１１−１５９４４９号公報

しかしながら、上記の車両用空調装置において、コンプレッサの温度上昇を抑制させようとしてクラッチをオフさせたり、吐出容量を減少させることで冷房性能が低下してしまうという問題が生じる。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、コンプレッサの温度上昇を抑制させるようにして、クラッチをオフさせたり吐出容量を減少させることによる冷房性能の低下が生じにくいようにした車両用空調装置を提供することにある。

本発明に係る車両用空調装置は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。

第１の車両用空調装置（請求項１に対応）は、冷媒を圧縮するコンプレッサと、エンジンの動力をコンプレッサへ伝達するクラッチと、空調ダクトの空気取り入れモードを外気導入モードあるいは内気循環モードに切り換える空気取り入れモード切換手段と、コンプレッサの温度が第１の所定温度以上のときは、クラッチをオフするかあるいは、吐出容量を減少させる制御を行う制御手段を備えてなる車両用空調装置において、制御手段は、コンプレッサの温度が第１の所定温度より低くかつ第２の所定温度以上で空気取り入れモードが外気導入モードであるときは、空気取り入れモード切換手段を外気導入モードから内気循環モードに強制的に切り換える制御を行うことで特徴づけられる。

第２の車両用空調装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは制御手段は、空気取り入れモード切換手段の内気循環モードへの強制切換えを車速が所定速度以下で外気温度が所定温度以上のときに制限して行うことで特徴づけられる。

本発明によれば、冷媒を圧縮するコンプレッサと、エンジンの動力をコンプレッサへ伝達するクラッチと、空調ダクトの空気取り入れモードを外気導入モードあるいは内気循環モードに切り換える空気取り入れモード切換手段と、コンプレッサの温度が第１の所定温度以上のときは、クラッチをオフするかあるいは、吐出容量を減少させる制御を行う制御手段を備えてなる車両用空調装置において、制御手段は、コンプレッサの温度が第１の所定温度より低くかつ第２の所定温度以上で空気取り入れモードが外気導入モードであるときは、空気取り入れモード切換手段を外気導入モードから内気循環モードに強制的に切り換える制御を行うため、外気導入モードのときと比較してコンプレッサの負荷を低減できるので、第２の所定温度から第１の所定温度に上昇するまでの時間を長くすることができその分クラッチのオフや吐出容量の減少が生じないようにできるから、クラッチをオフさせたり吐出容量を減少させることによる冷房性能の低下が生じにくいようにできる。また、制御手段は、空気取り入れモード切換手段の内気循環モードへの強制切換えを車速が所定速度以下で外気温度が所定温度以上のときに制限して行うため、内気循環モードへの強制切換え制御をコンプレッサの温度が第２の所定温度に上昇した後さらに第１の所定温度に向かって上昇することが見込まれるときに制限して行うことができるので、空気取り入れモードの制御を安定させることができる。加速時等一時的な負荷変動によってコンプレッサの温度が第２の所定温度を跨いで変化することで外気導入モードと内気循環モードが繰り返し変化して制御が安定しなくなることを回避できる。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る車両用空調装置を備える自動車の前半部の側面から見た構成を概略的に示す。図１では、自動車１１の車室１２の部分とエンジンルーム１３の部分が示されている。車室１２にはシート１４に着座した運転者１５が示されている。エンジンルーム１３内にはエンジン１６が配置されている。エンジン１６から出力される動力を伝達する駆動力伝達機構の図示は省略されている。

空調装置１７に関係する構成を説明する。上記エンジン１６の前側（図１中左側）にはコンデンサ１８およびコンデンサファン１９が配置される。そのコンデンサ１８とコンプレッサ２０と膨張弁２１とエバポレータ２２とを冷媒配管２３で環状に連結して冷凍サイクルを形成している。符号１９ａはファンモータである。

コンプレッサ２０は、ベルトおよびクラッチ３８を介してエンジン１６により駆動される。このコンプレッサ２０は、エバポレータ２２内で蒸発した低温低圧のガス冷媒を吸入口から吸入し、圧縮により高温高圧になったガス冷媒を吐出口から吐出してコンデンサ１８へ送り込む。このコンプレッサ２０には、コンプレッサの温度Ｔｃを検出するコンプレッサ温度センサ５０が設けられている（図２参照）。

コンデンサ１８は、付設されるコンデンサファン１９により通過する外気と熱交換することにより、コンプレッサ２０から送り込まれた高温高圧のガス冷媒を凝縮（液化）させる。そして、ガス冷媒が凝縮された結果生じる液冷媒を膨張弁２１へ送り込む。

膨張弁２１は、液冷媒（高温高圧）を減圧膨張させて霧状の冷媒（低温低圧）にする。エバポレータ２２は、車両の空調ダクト２４内に配され、送風ファン２５により、空調ダクト２４内に流れる導入空気を霧状の冷媒と熱交換させることにより、通過する導入空気を冷却する。

また、空調装置１７は、配管２７と配管２８によりヒータコア２９を経由して温水の循環流路（ヒータ回路）を形成する。ヒータコア２９は熱交換器である。上記の循環流路においてヒータコア用配管２８にはウォータバルブ３０が設けられている。ヒータコア２９は、空調ダクト２４内に配置されている。

空調ダクト２４には、エンジンルーム１３側に位置する上流側から、インテークドア３９ａを備えた空気取り入れモード切換装置３９、送風ファン２５、エバポレータ（室内熱交換器）２２、開閉自在のエアミックスドア３１、上記のヒータコア２９、および吹き出し口３４，３５が設けられている。エバポレータ２２は送風ファン（送風機）２５から送られてくる空気を冷却する。吹き出し口３４はベント用吹き出し口であり、吹き出し口３５はフット用吹き出し口である。

空調ダクト２４では、上記のエアミックスドア３１によって、空調ダクト２４内を通過する空気をヒータコア２９を通過させる部分（ホット側空気、図２の空気部分６３）とヒータコア２９をバイパスさせる部分（非ホット側空気、図２の空気部分６２）に振り分けられる。こうして、空調ダクト２４の構成によれば、車室１２内に温度調整された空気を供給することができる。図１において３７は車室１２とエンジンルーム１３とを隔てる隔壁を示す線である。

上記の空調装置１７によれば、冷凍サイクル回路のエバポレータ２２において、ここを通過する空気を冷却することができ、冷たい空気を車室１２へ供給することができる。

図２は、本発明に係る車両用空調装置１７の制御系を含めた構成を示す図である。空調装置１７の構造は前述した通りであり、図１で説明した要素と同一の要素には同一の符号が付されている。

制御装置４０には、コンプレッサ２０が可変容量型である場合にコンプレッサ２０へ吐出容量減少信号を送るコンプレッサ吐出容量制御部４１と、クラッチのオフ信号を送るクラッチ制御部６０と、空気取り入れモード切換装置３９を外気導入モードあるいは内気循環モードに切り換えるモード切換装置制御部６１が設けられている。制御装置４０は自動車に搭載されたコンピュータで実現される。

制御装置４０には、本発明に係る入力信号として、外気温度センサ４６からのＴａｍ（車室外空気温度に係る信号）、車速センサ４８からのＶ（車速）、コンプレッサ温度センサ５０からのＴｃ（コンプレッサ温度）が入力されている。

上記のような各種の信号を入力した制御装置４０は、後述する制御フローに基づいてコンプレッサ２０の吐出容量、クラッチ３８のオンオフ、および空気取り入れモード切換装置３９を制御する。

次に、図３を参照しながら、制御装置の制御に基づくコンプレッサ２０の制御と空気取り入れモード切換装置３９の制御を説明する。図３は、コンプレッサの吐出容量とクラッチ３８のオフ動作と空気取り入れモード切換装置３９を制御するフローチャートである。

最初のステップＳ２０１では入力信号Ｔｃ（コンプレッサ温度）が読み込まれ、Ｔｃが第１の所定温度以上かどうか判断する。もし、Ｔｃが第１の所定温度以上でなければ、Ｔｃが第２の所定温度以上かどうか判断する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０１でＴｃが第１の所定温度以上であれば、クラッチ３８をオフさせるかあるいは吐出容量を減少させる（例えば吐出容量を最小にする）（ステップＳ２０３）。そして、リターンする。

ステップＳ２０２でコンプレッサの温度Ｔｃが第２の所定温度以上でなければリターンする。もし、Ｔｃが第２の所定温度以上であるならば、次に、車速Ｖが所定速度（例えば５Ｋｍ／ｈ）以下かどうか判断する（ステップＳ２０３）

ステップＳ２０３で車速Ｖが所定速度以下でないならば、リターンする。もし、車速Ｖが所定速度以下であるならば、外気温度Ｔａｍが所定温度以上かどうか判断する（ステップＳ２０４）

もし、ステップＳ２０４で外気温度Ｔａｍが所定温度以上でないならば、リターンする。また、外気温度Ｔａｍが所定温度以上であるならば、空気取り入れモード切換装置３９のモードが内気循環モード（空調ダクト２４へ車室内空気を導入する）か外気導入モード（空調ダクト２４へ車室外空気を導入する）か判断する（ステップＳ２０５）。

もし、空気取り入れモード切換装置３９が内気循環モードであるならばリターンする。もし、外気導入モードであるならば、空気取り入れモード切換装置３９のインテークドア３９ａの位置を切り換えて内気循環モードへ強制切り換えするように制御する（ステップＳ２０６）。そして、リターンする。

上記のようにして制御が行われることで、外気導入モードのときと比較してコンプレッサの負荷を低減できるので、第２の所定温度から第１の所定温度に上昇するまでの時間を長くすることができその分クラッチのオフや吐出容量の減少が生じないようにできるから、クラッチをオフさせたり吐出容量を減少させることによる冷房性能の低下が生じにくいようにできる。また、内気循環モードへの強制切換え制御をコンプレッサの温度が第２の所定温度に上昇した後さらに第１の所定温度に向かって上昇することが見込まれるときに制限して行うことができるので、空気取り入れモードの制御を安定させることができる。加速時等一時的な負荷変動によってコンプレッサの温度が第２の所定温度を跨いで変化することで外気導入モードと内気循環モードが繰り返し変化して制御が安定しなくなることを回避できる。

本発明は、コンプレッサの温度上昇を抑制させるようにして、クラッチをオフさせたり吐出容量を減少させることによる冷房性能の低下が生じにくいようにした車両用空調装置として利用される。

本発明に係る車両用空調装置を備える自動車の前半部の側面から見た構成の概略図である。 本発明に係る車両用空調装置の制御系を含めた構成を示す図である。 コンプレッサの吐出容量、クラッチのオフ動作、空気取り入れモード切換装置を制御するフローチャートである。 蒸気圧縮式の冷凍サイクルを示す図である。

符号の説明

１１ 自動車
１２ 車室
１３ エンジンルーム
１４ シート
１５ 運転者
１６ エンジン
１７ 空調装置
１８ コンデンサ
１９ コンデンサファン
２０ コンプレッサ
２１ 膨張弁
２２ エバポレータ
２３ 冷媒配管
３８ クラッチ
３９ 空気取り入れモード切換装置
４０ 制御装置
４１ コンプレッサ吐出容量制御部
４８ 車速センサ
５０ コンプレッサ温度センサ
６０ クラッチ制御部
６１ モード切換装置制御部

Claims (2)

1. 冷媒を圧縮するコンプレッサと、
   エンジンの動力を前記コンプレッサへ伝達するクラッチと、
   空調ダクトの空気取り入れモードを外気導入モードあるいは内気循環モードに切り換える空気取り入れモード切換手段と、
   前記コンプレッサの温度が第１の所定温度以上のときは、前記クラッチをオフするかあるいは、吐出容量を減少させる制御を行う制御手段を備えてなる車両用空調装置において、
   前記制御手段は、前記コンプレッサの温度が第１の所定温度より低くかつ第２の所定温度以上で空気取り入れモードが外気導入モードであるときは、空気取り入れモード切換手段を外気導入モードから内気循環モードに強制的に切り換える制御を行うことを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記制御手段は、空気取り入れモード切換手段の内気循環モードへの強制切換えを車速が所定速度以下で外気温度が所定温度以上のときに制限して行うことを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
   

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