JP2007099073A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸発器９が過冷却状態になることを抑制する。
【解決手段】イグニッションスイッチがオンされると、送風機８が停止状態で圧縮機１１が圧縮動作を開始する。電子制御装置３０は、蒸発器吹出空気温度Ｔｅ０に基づいて圧縮機１１を制御する（ステップ２０１〜２１３）。したがって、圧縮機１１の動作時間αは、蒸発器吹出空気温度Ｔｅ０が大きくなるにつれて長くなり、蒸発器吹出空気温度Ｔｅ０が小さくなるにつれて、動作時間αは短くなっている。蒸発器９に冷媒が流入する時間が蒸発器吹出空気温度Ｔｅ０によって変わる。以上により、送風機８の停止状態において圧縮機１１を稼働させても、蒸発器９が過冷却状態になることを抑制することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、走行用エンジンの冷却水により空気を加熱する暖房用熱交換器を備える車両用空調装置に関する。

従来、車両用空調装置において、空調ケーシング、送風機、圧縮機、冷房用熱交換器、暖房用熱交換器、エアミックスドア、および電子制御装置を備えたものがある。

このものにおいて、送風機は、空調ケーシング内に配置されて車室内に向けて空気を吹き出す。冷房用熱交換器は、圧縮機などとともに冷凍サイクル装置を構成し、冷媒を蒸発させて送風機から吹き出される空気を冷却する。圧縮機は走行用エンジンの駆動力により駆動されて冷媒を圧縮する。

暖房用熱交換器は、走行用エンジンの冷却水（温水）により冷房用熱交換器により冷却された空気を加熱する。エアミックスドアは、暖房用熱交換器を通過する空気とバイパス通路を通過する空気量との比率を調整する。電子制御装置は、送風機、圧縮機、およびエアミックスドアの回転角度を制御して、車室内の空調負荷の変化に関わらず、車室内に吹き出す空気温度を目標吹出温度に近づけるようにする。

しかし、例えば、冬期の早朝時には、イグニッションスイッチがオンされても、走行用エンジンの冷却水が低温状態で、暖房用熱交換器により空気を十分に加熱することができないことがある。そこで、走行用エンジンの冷却水が所定温度未満の場合には、送風機による送風を停止するようにする。

ここで、イグニッションスイッチがオンされる前（すなわち、イグニッションスイッチのオフ時）には、圧縮機の動作が停止しているため、冷房用熱交換器には冷媒が流れ込まない。したがって、冷房用熱交換器の表面に付着した凝縮水が蒸発して、空調ケーシング内は高湿度状態になっている。このため、走行用エンジンの冷却水が上昇して送風機による送風が開始されると、高湿度の空気が車室内に吹き出されるため、窓ガラスに曇りが発生する。

そこで、電子制御装置は、走行用エンジンの冷却水が低温状態であるときには、送風機による送風を停止させた状態で、一定期間、圧縮機により圧縮動作させる。

すると、圧縮機から吐出される冷媒が凝縮器を介して冷房用熱交換器に冷媒が流入して、冷房用熱交換器において冷媒が蒸発して空調ケーシング内の空気から吸熱する。

すなわち、走行用エンジンの冷却水が低温状態であるときには、送風機が停止状態で、一定期間、冷房用熱交換器が空調ケーシング内の空気を冷却することになる。

したがって、冷房用熱交換器の表面に凝縮水が発生するため、空調ケーシング内の湿度を下げることができる。このため、その後、送風機による送風が開始されても、高湿度の空気が車室内に吹き出されなく、窓ガラスに曇りが発生することを未然に防止することができる。

しかし、上述の車両用空調装置では、送風機が停止状態で、一定期間、冷房用熱交換器により空調ケーシング内の空気を冷却する。したがって、圧縮機を圧縮動作させる時間（すなわち、冷房用熱交換器による冷却時間）を長くすると、冷房用熱交換器が過冷却状態になり、冷房用熱交換器の表面に付着した凝縮水が氷結する。

ここで、冷房用熱交換器の表面の凝縮水が液相状態のときには、水の中に有機性の臭い成分が溶解しているが、凝縮水が凍結する際には水のみが氷に相変化して、有機性の臭い成分が氷から浮遊する。

したがって、走行用エンジンの冷却水が上昇して、送風機による送風が開始されると、臭い成分が車室内に吹き出されるため、乗員に違和感を与えることになる。

本発明は、上記問題点に鑑みて、送風機の停止状態において圧縮機を稼働させても、冷房用熱交換器が過冷却状態になることを抑制するようにした車両用空調装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、圧縮機および送風機を制御する制御手段を備えており、制御手段は、圧縮機を動作時間だけ動作させるときに、その動作時間を、冷房用熱交換器の負荷に応じ冷房用熱交換器の負荷が大きいほど長くすることを第１の特徴とする。

したがって、冷房用熱交換器の負荷によって冷房用熱交換器に冷媒が流入する時間が変わるため、冷房用熱交換器により空気を冷却する時間が、時間が変わることになる。したがって、送風機の停止状態において圧縮機を稼働させても、冷房用熱交換器が過冷却状態になることを抑制することができる。

また、本発明では、制御手段は、圧縮機を動作時間だけ動作させるときに、冷房用熱交換器の負荷が大きくなると、圧縮機の冷媒吐出容量を大きくし、冷房用熱交換器の負荷が小さくなると、圧縮機の冷媒吐出容量を小さくすることを第２の特徴とする。

したがって、冷房用熱交換器に流入する冷媒流量が冷房用熱交換器の負荷によって変わるため、冷房用熱交換器の冷却能力が冷房用熱交換器の負荷によって変わることになる。したがって、送風機の停止状態において圧縮機を稼働させても、冷房用熱交換器が過冷却状態になることを抑制することができる。

（第１実施形態）
図１は本実施形態の全体構成の概要を示すもので、車両用空調装置は、車室内最前部のインストルメントパネルの内側に配設される室内空調ユニット１を備えている。

室内空調ユニット１はケース（空調ケーシング）２を有し、ケース２は、車室内へ向けて通風するための空気通路２ａを構成する。ケース２の最上流部（すなわち、空気吸込口）には、内気導入口３および外気導入口４を有する内外気切替箱５が配置されている。内外気切替箱５内には、内外気切換手段をなす内外気切替ドア６が回転自在に配置されている。内外気切替ドア６は、サーボモータ７によって駆動されるもので、内気導入口３および外気導入口４の開口面積を連続的に調整する。

内外気切替箱５の下流側通路には、車室内に向かって空気を送風する電動式の送風機８が配置されている。送風機８は、遠心式の送風ファン８ａをモータ８ｂにより駆動するようになっている。送風機８の下流側には、冷房用熱交換器をなす蒸発器９が配置されている。

ここで、蒸発器９は、冷凍サイクル装置１０を構成する要素の一つであり、蒸発器９では冷媒が蒸発して送風機８からの送風空気から吸熱する。冷凍サイクル装置１０は、周知のものであり、蒸発器９、圧縮機１１、凝縮器１２、気液分離器１３、膨張弁１４から構成されている。

圧縮機１１は、電磁クラッチ１１ａおよびベルトＶを介して走行用エンジンＥの回転動力が伝達されて、冷媒を圧縮する。電磁クラッチ１１ａは、走行用エンジンＥおよび圧縮機１１の間の接続、および遮断の一方を実施する。

室内空調ユニット１において、蒸発器９の下流側には、暖房用熱交換器をなすヒータコア１５が配置されている。ヒータコア１５は、走行用エンジン冷却水を熱源として、蒸発器９を通過した空気（冷風）を加熱する。

ケース２内部においてヒータコア１５の側方部位にはバイパス通路１６が形成され、バイパス通路１６には、ヒータコア１５のバイパス空気が流れる。蒸発器９とヒータコア１５との間には、エアミックスドア１７が回転自在に配置されている。エアミックスドア１７は、サーボモータ１８により駆動されて、その回転位置（開度）が連続的に調整可能になっている。

ここで、エアミックスドア１７の開度によりヒータコア１５を通る空気量（温風量）と、バイパス通路１６を通過してヒータコア１５をバイパスする空気量（冷風量）との割合を調節して、車室内に吹き出す空気の温度が調整されるようになっている。

ケース２の空気通路の最下流部には、車両の前面窓ガラスＷに向けて空調風を吹き出すためのデフロスタ吹出口１９、乗員の顔部に向けて空調風を吹き出すためのフェイス吹出口２０、および乗員の足元部に向けて空調風を吹き出すためのフット吹出口２１の計３種類の吹出口が設けられている。

ここで、吹出口１９〜２１の上流部にはデフロスタドア２２、フェイスドア２３およびフットドア２４が回転自在に配置されている。これらのドア２２〜２４は、図示しないリンク機構を介して共通のサーボモータ２５によって開閉操作される。

また、車両用空調装置には、マイクロコンピュータ、タイマ、およびカウンタ等から構成される電子制御装置（制御手段）３０を備えている。電子制御装置３０は、センサ群３１〜３５からの検出信号と空調操作パネル３７内の空調操作スイッチ群３８〜４３からの操作信号とに基づいて、後述するように、電磁クラッチ１１ａ、サーボモータ７、１８、２５、送風機８のモータ８ｂを制御する。

ここで、センサ群３１〜３５は、外気温Ｔａｍを検出する外気温センサ３１、内気温Ｔｒを検出する内気温センサ３２、車室内に入射する日射量Ｔｓを検出する日射センサ３３、蒸発器９の空気吹出部に配置されて蒸発器吹出空気温度Ｔｅを検出する蒸発器吹出空気温度センサ３４、ヒータコア１５に流入するエンジン冷却水温度Ｔｗを検出する冷却水温センサ３５とから構成される。

なお、蒸発器吹出空気温度センサ３４が「冷房用熱交換器により冷却された空気の温度を検出する空気温度センサ」に相当する。

また、空調操作スイッチ３８〜４３群は、吹出モードドア２２〜２４により切り替わる吹出モードをマニュアル設定する吹出モードスイッチ３８、内外気切替ドア６による内外気吸込モードをマニュアル設定するための内外気切替スイッチ３９、圧縮機１１の動作開始を指示するためエアコンスイッチ４０、送風機８の風量をマニュアル設定するための送風機作動スイッチ４１、自動制御モードに設定するためのオートスイッチ４２、車室内温度を設定するための温度設定スイッチ４３から構成される。

次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。電子制御装置３０が図２に示すフローチャートにしたがって、コンピュータプログラムを実行する。当該コンピュータプログラムの実行は、走行用エンジンを始動するためのイグニッションスイッチＩＧがオンされて、オートスイッチ４２が投入されると開始される。

ステップ１０１では、フラグＦ、タイマＴ、カウンタを初期化して、次のステップ１０２でセンサ群３１〜３５からの検出信号および空調操作パネル３７の操作信号を読み込む。

次のステップ１０３において、車室内吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。目標吹出温度ＴＡＯは、車室内の空調熱負荷の変動にかかわらず、温度設定スイッチ４３により設定した設定温度Ｔｓｅｔに車室内温度（内気温）Ｔｒを維持するために必要な車室内吹出空気温度である。具体的には、下記数式（１）によりＴＡＯを演算する。

ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ
−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ…（１）
ここで、Ｔｒは内気センサ３２により検出される内気温、Ｔａｍは外気センサ３１により検出される外気温、Ｔｓは日射センサ３３により検出される日射量、Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインおよびＣは補正用の定数である。

次に、ステップ１０４において、送風機８により送風される空気の風量を算出する。具体的には、冷却水温度Ｔｗが閾値ｗｓ未満であるときには、送風機８による送風の停止を決定し、冷却水温度Ｔｗが閾値ｗｓ以上のときにはモータ８ｂに印加するブロワモータ電圧をＴＡＯに基づいて算出する。

ここで、ＴＡＯが極低温域（最大冷房域）および極高温域（最大暖房域）である場合には、ブロワモータ電圧を最大値にして、送風機８の風量を最大風量にする。そして、ＴＡＯが極低温域（または極高温域）から中間温度域に向かって変化するにつれてブロワモータ電圧を低下して、送風機８の風量を減少させる。

次に、ステップ１０５にて、エアミックスドア１７の目標開度ＳＷを上記ＴＡＯ、蒸発器吹出空気温度Ｔｅ、及びエンジン冷却水温度Ｔｗに基づいて次の数式（２）により算出する。

ＳＷ＝〔（ＴＡＯ−Ｔｅ）／（Ｔｗ−Ｔｅ）〕×１００（％）…（２）
なお、ＳＷ＝０（％）は、エアミックスドア１７の最大冷房位置であり、バイパス通路１６を全開し、ヒータコア１５側の通風路を全閉する。これに対し、ＳＷ＝１００（％）は、エアミックスドア１７の最大暖房位置であり、バイパス通路１６を全閉し、ヒータコア１５側の通風路を全開する。

次に、ステップ１０６において吹出モードを決定する。吹出モードもＴＡＯに基づいて決定する。本実施形態では、ＴＡＯが低温域から高温域へと上昇するにつれて吹出モードをフェイスモード→バイレベル（Ｂ／Ｌ）モード→フットモードへと順次切り替える。

次に、ステップ１０７において、内外気切替ドア６の目標開度ＴＰＩをＴＡＯに基づいて決定する。本実施形態では、ＴＡＯが低温側から高温側へと上昇するにつれてＴＰＩが０％から１００％側へと増大する。ＴＰＩ＝０％では、内気導入口３を全開して外気導入口４を全閉し、ＴＰＩ＝１００％では、内気導入口３を全閉して外気導入口４を全開する。

次に、ステップ１０８において蒸発器９の目標冷却温度ＴＥＯを算出する。目標冷却温度ＴＥＯは蒸発器９にて車室内吹出空気を冷却する際の目標温度であり、車室内吹出空気の温度調整や湿度調整を行うために必要な温度である。本実施形態では、目標冷却温度ＴＥＯとしては、ＴＡＯおよび外気温Ｔａｍのうち低い方の温度が用いられる。

次のステップ１０９において、電磁クラッチ１１ａを介して圧縮機１１を制御する。この圧縮機１１の制御処理について図３を参照して説明する。

図３のステップ２０１では、カウンタのカウント値Ｋが０であるか否かを判定する。当該カウンタは、コンピュータプログラムの実行回数をカウントするためのものであり、上述のステップ１０１で当該カウンタが初期化されてカウント値Ｋ＝０（すなわち、実行回数＝“１”）になっているため、ステップ２０１でＹＥＳと判定する。

次に、ステップ２０２において、車室内の空調負荷としては、車室内の暖房を実施する条件を満たしているか否かを判定する。ここで、上述のステップ１０６で吹出モードとしてフットモードを決定したときにはＹＥＳと判定する。

次に、ステップ２０３において、冷却水温センサ３５で検出される冷却水温度Ｔｗが閾値ｗｓ未満であるか否かを判定する。冷却水温度Ｔｗが閾値ｗｓ未満であるときにはＹＥＳと判定する。

次に、ステップ２０４においてエアコンスイッチ４０がオンされているか否かを判定する。ここで、エアコンスイッチ４０がオンされているときＹＥＳと判定する。

これに伴い、ステップ２０５においてフラグＦをセット状態にして（フラグＦ＝１）、次のステップ２０５ａにおいてタイマの計時を開始させる。

その後、ステップ２１１において、電磁クラッチ１１ａを制御して走行用エンジンＥおよび圧縮機１１の間を接続する。

したがって、圧縮機１１が、走行用エンジンＥの回転動力により、冷媒の圧縮を開始する。このため、凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出される高温高圧の冷媒を凝縮して車室外に放熱する。膨張弁１４は、凝縮器１２から排出される冷媒を減圧する。気液分離器１３は、膨張弁１４により減圧された冷媒を気液分離して、液相の冷媒を排出する。蒸発器９は、気液分離器１３からの冷媒を蒸発させて空気を冷却する。

次のステップ２１３において、カウンタのカウント値Ｋをインクリメントして（Ｋ＝Ｋ＋１）、図２のステップ１１０に進み、上記ステップ１０５、１０６、１０７で決定された制御状態が得られるように、アクチュエータ（１８、２５、８ｂ）に対して出力信号を出力する。

ここで、上述のステップ２０３において、冷却水温度Ｔｗが閾値未満であるとしてＹＥＳと判定したため、送風機８の送風を停止させている。

その後、信号読み込み（ステップ１０２）、ＴＡＯ算出（ステップ１０３）、風量算出（ステップ１０４）、Ａ／Ｍドア開度算出（ステップ１０５）、吹出モード決定（ステップ１０６）、吹出口ドア開度算出（ステップ１０７）、およびＴＥＯ算出（ステップ１０８）の各々の処理を実施する。

そして、図３のステップ２０１に進むと、カウンタのカウント値≠“０”であるため、ステップ２０１でＮＯと判定する。その後、ステップ２０６に進むと、フラグＦがセット状態であるため（フラグＦ＝“１”）ＹＥＳと判定してステップ２０８に進む。

ここで、タイマにより計時された時間Ｔが、動作時間αよりも長い時間であるか否かを判定する。すなわち、圧縮機１１の圧縮動作開始後に動作時間αよりも長い時間、経過したか否かを判定することになる。

動作時間αは、蒸発器９の冷房負荷に基づいて決められており、本実施形態では、蒸発器９の冷房負荷は、上述のステップ１０２で読み込んだ蒸発器吹出空気温度Ｔｅ０に基づいて設定されている。具体的には、図４に示すように、Ｔｅ０が大きくなるほど動作時間αを長くし、Ｔｅ０が小さくなるほど動作時間αを短くする。“Ｔｅ０”は、１回目のステップ１０１の処理で取り込まれた蒸発器吹出空気温度Ｔｅである。

なお、５≦Ｔｅ０＜１５のときの傾きＫ１は、１５≦Ｔｅ０＜３５のときの傾きＫ２に比べて大きく設定されている。

そして、タイマにより計時された時間Ｔが、動作時間αよりも短い時間であるときには、ステップ２０８でＮＯと判定する。これに伴い、ステップ２１１において、電磁クラッチ１１ａによる走行用エンジンＥおよび圧縮機１１の間の接続を維持するので、圧縮機１１の圧縮動作が継続される。そして、ステップ２１３において、カウンタのカウント値Ｋをインクリメントする。

その後、タイマにより計時された時間Ｔが、動作時間αよりも長い時間になるまで、ステップ１０１、１０２…１０８、ステップ２０１、２０６、２０８、２１１、２１３、およびステップ１１０の各々処理を繰り返す。このため、送風機８が停止状態で、圧縮機１１の圧縮動作が継続されることになる。

そして、タイマＴにより計時された時間Ｔが、動作時間αよりも長い時間になると、ステップ２０８でＹＥＳと判定する。これに伴い、フラグＦ、タイマを初期化する（ステップ２０９、２１０）。

次に、ステップ２１２ａで、冷却水温度Ｔｗが閾値ｗｓ以上であるか否かを判定して、冷却水温度Ｔｗが閾値ｗｓ以上であるときには、ＹＥＳと判定する。その後、ステップ２１２において、圧縮機１１の通常制御を実施する。

具体的には、蒸発器吹出空気温度Ｔｅ≦目標冷却温度ＴＥＯのときには、電磁クラッチ１１ａを制御して走行用エンジンＥおよび圧縮機１１の間を遮断する。蒸発器吹出空気温度Ｔｅ＞目標冷却温度ＴＥＯのときには、電磁クラッチ１１ａを制御して走行用エンジンＥおよび圧縮機１１の間を接続する。このことにより、圧縮機１１→凝縮器１２→気液分離器１３→膨張弁１４→蒸発器９の経路で冷媒が循環することになる。

その後、カウンタのインクリメント（ステップ２１３）の処理を実施後に、ステップ１１０に進み、上記ステップ１０４、１０５、１０６、１０７で決定された制御状態が得られるように、アクチュエータ（７、１８、２５、８ｂ）に対して出力信号を出力する。

したがって、送風機８は内気導入口３および外気導入口４の少なくとも一方から空気を吸い込んで蒸発器９に向けて吹き出す。蒸発器９が送風機８の送風空気を冷却する。ヒータコア１５は、蒸発器９を通過した空気を加熱する。この加熱された空気とバイパス通路１６を流れるバイパス空気とが混合されて吹出口１９〜２１から車室内に吹き出される。

以上説明した本実施形態によれば、冷却水温度Ｔｗが閾値ｗｓ未満であるときには、送風機８が停止状態で圧縮機１１が圧縮動作を開始する。ここで、圧縮機１１の動作時間αは、Ｔｅ０が大きくほど長くなり、Ｔｅ０が小さくなるほど、動作時間αは短くなっている。すなわち、蒸発器９の負荷が大きくなるほど、圧縮機１１の動作時間αが長くなり、蒸発器９の負荷が小さくなるほど、動作時間αは短くなることになる。

したがって、蒸発器９に冷媒に流入する時間が、蒸発器９の負荷により変化するため、蒸発器９により空気を冷却する時間が、蒸発器９の負荷により変化することになる。このため、送風機８の停止状態において圧縮機１１を稼働させても、蒸発器９が過冷却状態になることを抑制することができる。

なお、図５において、本実施形態における圧縮機の動作時間αと従来技術における圧縮機の動作時間βとの比較を示す。これによると、本実施形態の動作時間αが従来技術の動作時間βよりも短くなり、本実施形態の蒸発器吹出空気温度Ｅ１が従来技術の蒸発器吹出空気温度Ｅ２よりも高いことが分かる。

（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、圧縮機１１の動作時間αを決めるに際して、蒸発器吹出空気温度Ｔｅ０を用いた例について説明したが、これに代えて、本第２実施形態では、外気温Ｔａｍに基づいて動作時間αを決める。具体的には、図６に示すように、Ｔａｍが大きくなるにつれて動作時間αを長くし、Ｔａｍが小さくなるにつれて動作時間αを短くする。

（第３実施形態）
上述の第１実施形態では、圧縮機１１の動作時間αを決めるに際して、蒸発器９の冷房負荷を蒸発器吹出空気温度Ｔｅ０に基づいて設定した例について説明したが、これに代えて、本第３実施形態では、次のように、動作時間αを決める。

本実施形態では、外気温センサ３１により検出される外気温Ｔａｍ、車速センサで検出される車両の速度ＳＰＤ、および内外気切替ドア６の目標開度ＴＰＩに基づいて次の数式（３）により動作時間αを決める。

α＝γ−１０×ｆ（ＴＰＩ）×ｆ（ＳＰＤ）×ｆ（Ｔａｍ）…（３）
ここで、γは定数であり、ｆ（ＴＰＩ）は、図７に示すように、ＴＰＩが増加するにつれて、増加する関数である。ｆ（ＳＰＤ）は、図８に示すように、ＳＰＤが増加するにつれて、増加する関数である。ｆ（Ｔａｍ）は、図９に示すように、Ｔａｍが増加するにつれて、減少する関数である。なお、内外気切替ドア６の目標開度ＴＰＩが内外気切換手段の吸い込み状態に相当する。

このように動作時間αを決めるため、ＴＰＩ、ＳＰＤのいずれかが増加するとαは短くなり、Ｔａｍが増加するにつれてαは長くなる。

（第４実施形態）
上述の第１〜３実施形態では、蒸発器９に流入する冷媒流量を変えるために圧縮機１１の動作時間αを変化させる例について説明したが、これに代えて、本第４実施形態では、蒸発器９に流入する冷媒流量を変えるために圧縮機１１の冷媒吐出流量を変化させる。

本実施形態の車両用空調装置の構成を図１０に示す。本実施形態の圧縮機１１は、プーリ１１ｂおよびベルトＶを介して伝達される走行用エンジンＥの回転動力により回転駆動されて、冷媒の吐出容量を連続的に変化可能に構成される斜板式の可変容量型圧縮機である。

この圧縮機１１では、容量制御弁１１ｂを備えており、電子制御装置３０から容量制御弁１１ｂに出力される制御信号のデューティＤｕｔｙ（ｎ）が大きくなるにつれて吐出冷媒容量が増加し、デューティＤｕｔｙ（ｎ）が小さくなるにつれて吐出冷媒容量が減少する。当該圧縮機１１は、特開２００１−１０７８５４号公報等に示されるように周知のものであるため、構成の詳細は省略する。なお、図１０において、図１中の符号と同一符号のものが同一のものを示す。

次に、本実施形態の動作について説明する。本実施形態の電子制御装置３０は、図３に代わる図１１に示すフローチャートにしたがって、圧縮機制御処理を実行する。

本実施形態の圧縮機制御処理は、上述の第１実施形態の圧縮機制御処理に、デューティ初期設定処理（ステップ２２０）およびデューティ更新処理（ステップ２２１）が追加されている。

以下に、デューティ初期設定（ステップ２２０）について説明する。デューティ初期設定は、ステップ１０１〜１０８、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５の処理の実行後にて、実行されて、当該コンピュータプログラムの実行の開始直後に圧縮機１１に付与される制御信号のデューティの初期値を設定する。

具体的には、デューティの初期値Ｄｕｔｙ（１）を、次の数式（４）により決める。

Ｄｕｔｙ（１）＝η＋ｋｐ×（Ｔｅ０−ＴＥＯ）
＋（θ／Ｔｉ）×（Ｔｅ０−ＴＥＯ）…（４）
なお、ηは定数、ｋｐは比例定数、θは蒸発器吹出空気温度Ｔｅのサンプリング周期、Ｔｉは積分定数である。Ｔｅ０は、上述の蒸発器吹出空気温度、ＴＥＯは上述の目標冷却温度である。

このように初期値Ｄｕｔｙ（１）を求めると、Ｔｅ０が増加するにつれて初期値Ｄｕｔｙ（１）が大きくなり、Ｔｅ０が小さくなるにつれて初期値Ｄｕｔｙ（１）が小さくなる。

次に、デューティ更新処理（ステップ２２１）について説明する。デューティ更新処理は、デューティ初期設定（ステップ２２０）の実行後において、圧縮機制御処理の実行毎に実行される処理であって、初期値Ｄｕｔｙ（１）に基づいてデューティを更新する。

具体的には、デューティＤｕｔｙ（ｎ）（ｎ＞１）を、次の数式（５）、（６）により決める。

Ｄｕｔｙ（ｎ）＝Ｄｕｔｙ（ｎ−１）＋ｋｐ×｛Ｅ（ｎ）−Ｅ（ｎ−１）｝
＋（θ／Ｔｉ）×Ｅ（ｎ）…（５）
Ｅ（ｎ）＝Ｔｅ−ＴＥＯ…（６）
なお、Ｄｕｔｙ（ｎ−１）は前回のデューティ、Ｅ（ｎ）は今回の偏差、Ｅ（ｎ−１）は前回の偏差である。

以上説明した本実施形態によれば、Ｔｅ０が大きくなるにつれて制御信号のデューティの初期値Ｄｕｔｙ（１）が大きくなり、Ｔｅ０が小さくなるにつれて制御信号の初期値初期値Ｄｕｔｙ（１）が小さくなる。

このようなＤｕｔｙ（１）の制御信号が電子制御装置３０から圧縮機１１の容量制御弁１１ｂに出力されると、Ｔｅ０が増加するにつれて圧縮機１１の吐出冷媒容量が増加し、Ｔｅ０が小さくなるにつれて圧縮機１１の吐出冷媒容量が少なくなる。

これに伴い、蒸発器９の冷房負荷が増加するにつれて蒸発器９の冷房能力が大きくなり、蒸発器９の冷房負荷が減少するにつれて蒸発器９の冷房能力が小さくなる。また、本実施形態においても、上述の第１実施形態と同様、圧縮機１１の動作時間αを蒸発器９の冷房負荷によって変化させている。

以上により、送風機８の停止状態において圧縮機１１を稼働させても、蒸発器９が過冷却状態になることをより確実に防止することができる。

ここで、図１２において、本実施形態における圧縮機の吐出冷媒容量Ｅ３と従来技術における圧縮機の吐出冷媒容量Ｅ４との比較を示す。これによると、本実施形態の圧縮機の吐出冷媒容量Ｅ３が従来技術の圧縮機の吐出冷媒容量Ｅ４よりも少なくなり、本実施形態の蒸発器吹出空気温度Ｅ１が従来技術の蒸発器吹出空気温度Ｅ２よりも高いことが分かる。

上述の第４実施形態では、可変容量型圧縮機１１として斜板式の可変容量型圧縮機を用いた例について説明したが、これに代えて、ストローク可変型の可変容量型圧縮機、ワッブル形の可変容量型圧縮機、気筒数可変式の可変容量型圧縮機などを用いても良い。

上述の第４実施形態では、圧縮機１１の吐出冷媒容量および圧縮機１１の動作時間αをそれぞれ蒸発器吹出空気温度Ｔｅに基づいて変化させるようにした例について説明したが、これに代えて、圧縮機１１の動作時間αを一定時間にして、かつ、圧縮機１１の吐出冷媒容量を蒸発器吹出空気温度Ｔｅに基づいて変化させるようにしてもよい。また、これに代えて、圧縮機１１の動作時間αを蒸発器吹出空気温度Ｔｅに基づいて変化させて、かつ圧縮機１１の吐出冷媒容量を一定にしてもよい。

上述の第４実施形態では、蒸発器９の冷房負荷を蒸発器吹出空気温度Ｔｅに基づいて設定して、制御信号のデューティの初期値を蒸発器吹出空気温度Ｔｅによって変化させる例について説明したが、これに代えて、蒸発器９の冷房負荷を外気温Ｔａｍに基づいて設定して制御信号のデューティの初期値を外気温Ｔａｍによって変えるようにしてもよい。また、これに代えて、外気温Ｔａｍ、車速センサで検出される車両の速度ＳＰＤ、および内外気切替ドア６の目標開度ＴＰＩに基づいて、制御信号のデューティの初期値を変化させるようにしてもよい。

上述の第１〜４実施形態では、走行用エンジンＥの回転動力により回転駆動される圧縮機１１を用いた例について説明したが、これに代えて、電動モータにより回転駆動され、かつ、その回転数により冷媒吐出流量を変化可能に構成される電動圧縮機を用いてもよい。

本発明の第１実施形態の車両用空調装置の構成を示す模式図である。 図１の電子制御装置の制御処理の概略を示すフローチャートである。 図２中の一部の制御処理の詳細を示すフローチャートである。 図３中の制御処理を説明するための特性図である。 図１の電子制御装置の制御処理を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態の車両用空調装置の制御処理を説明するための特性図である。 本発明の第３実施形態の車両用空調装置の制御処理を説明するための特性図である。 上述の第３実施形態の制御処理を説明するための特性図である。 上述の第３実施形態の制御処理を説明するための特性図である。 本発明の第４実施形態の車両用空調装置の構成を示す模式図である。 図１０の電子制御装置の制御処理の概略を示すフローチャートである。 図１０の電子制御装置の制御処理を説明するためのタイミングチャートである。

符号の説明

８…送風機、３０…電子制御装置、１１…圧縮機、９…蒸発器。

Claims (6)

1. 空調ケーシングと、
   前記空調ケーシング内に配置されて、車室内に向けて空気を吹き出す送風機と、
   冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記空調ケーシング内に配置されて、前記圧縮機から吐出される冷媒が循環する冷凍サイクル装置を構成し、また前記循環される冷媒を蒸発させて前記送風機から吹き出される空気を冷却する冷房用熱交換器と、
   前記空調ケーシング内に配置されて、前記送風機から吹き出される空気を走行用エンジンの冷却水により加熱する暖房用熱交換器と、
   前記走行用エンジンの冷却水の温度を検出する水温センサと、
   前記圧縮機および前記送風機を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記水温センサの検出温度が閾値以下であると判定したときに、前記送風機による送風を停止させ、かつ前記圧縮機による前記冷媒の圧縮動作を動作時間だけ動作させる車両用空調装置であって、
   前記制御手段は、前記圧縮機を前記動作時間だけ動作させるときに、その動作時間を、前記冷房用熱交換器の負荷に応じ前記冷房用熱交換器の負荷が大きいほど長くすることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記制御手段は、前記圧縮機を前記動作時間だけ動作させるときに、前記前記冷房用熱交換器の負荷が大きくなると、前記圧縮機の冷媒吐出容量を大きくし、前記冷房用熱交換器の負荷が小さくなると、前記圧縮機の冷媒吐出容量を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 空調ケーシングと、
   前記空調ケーシング内に配置されて、車室内に向けて空気を吹き出す送風機と、
   冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記空調ケーシング内に配置されて、前記圧縮機から吐出される冷媒が循環する冷凍サイクル装置を構成し、また前記循環される冷媒を蒸発させて前記送風機から吹き出される空気を冷却する冷房用熱交換器と、
   前記空調ケーシング内に配置されて、前記送風機から吹き出される空気を走行用エンジンの冷却水により加熱する暖房用熱交換器と、
   前記走行用エンジンの冷却水の温度を検出する水温センサと、
   前記圧縮機および前記送風機を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記水温センサの検出温度が閾値以下であると判定したときに、前記送風機による送風を停止させ、かつ前記圧縮機による前記冷媒の圧縮動作を動作時間だけ動作させる車両用空調装置であって、
   前記制御手段は、前記圧縮機を前記動作時間だけ動作させるときに、前記冷房用熱交換器の負荷が大きくなると、前記圧縮機の冷媒吐出容量を大きくし、前記冷房用熱交換器の負荷が小さくなると、前記圧縮機の冷媒吐出容量を小さくすることを特徴とする車両用空調装置。
4. 前記冷房用熱交換器により冷却された空気の温度を検出する空気温度センサを備え、
   前記制御手段は、前記圧縮機を前記動作時間だけ動作させるときに、前記空気温度センサの検出温度に基づいて、前記冷房用熱交換器の負荷に応じた前記圧縮機の制御を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
5. 車室外の空気温度を検出する外気温度センサを備えており、
   前記制御手段は、前記圧縮機を前記動作時間だけ動作させるときに、前記外気温度センサの検出温度に基づいて、前記冷房用熱交換器の負荷に応じた前記圧縮機の制御を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
6. 当該車両の速度を検出する車速センサと、
   車室外の空気温度を検出する外気温度センサと、
   前記空調ケーシングの空気吸込口に設けられ、内気及び外気の吸い込み状態を切り替える内外気切換手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記内外気切換手段の吸い込み状態、前記外気温度センサの検出温度、および車速センサの検出速度に基づいて、前記冷房用熱交換器の負荷に応じた前記圧縮機の制御を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。

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