JPS6025812A - 車輛用空調装置 - 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】 本発明は車輛用空調装置に関し、特に車輌の原動機で圧
縮機を駆動するようにした空調装置に関するものである
。

このような空調装置においては、冷媒回路の蒸発器、冷
気吹出口、あるいは車内温度を温度検出器で検出し、検
出温度が所定温度以上のとき動作信号を発生し、原動機
出力を圧縮機へ伝達するクラッチをつ々いで圧縮機を動
作させるようになっている。このような空調装置におい
ては、検出温度が所定値より上下するたびに。

クラッチの断・接が繰り返され、そのたびに原動機の負
荷が急激に変化するので、車輛走行状態に急激な変化が
加わり１乗り心地を悪くしている。

本発明は、このような車輛空調装置の欠点を解決するだ
めに、クラッチの接続時、およびクラッチ断の直前に圧
縮機による原動機の負荷を小さくシ、原動機に一時的に
大きな負荷変動が加わらないようにした車輛空調装置を
提供することを目的とする。

本発明は、空調装置の圧縮機を車輛の原動機の出力でク
ラッチを介して駆動するようになすとともに、温度検出
器で検出された温度が所定値以上のとき動作信号を発生
して上記クラッチを動作させるようにした車輌用空調装
置において、」二記圧縮機として圧縮容積可変手段を備
えた圧縮機を用い、上記動作信号の発生時に一定時間上
記圧縮容積可変手段を駆動する信号ケ発生し、一方上記
動作信号の終了時点にクラッチ動作信号と上記圧縮容積
可変手段を駆動する信号とを一定時間発生する制御回路
を備え、これにより圧縮機の断続時に圧縮容積を小さく
するようにした空調装置である。

本発明によれば、温度が上昇し７て所定値を越えクラッ
チが動作して圧縮機が起動するとき。

最初の一定時間は、圧縮機の圧縮容積が小竺＜。

が段階的に行なわれる。一方温度が下降して。

圧縮機動作を停止する温度になったときクラッチは直に
断とならず、短時間圧縮機が動作状態に維持され、その
間、圧縮機の圧縮容積が小さくされ、その後クラッチが
断して圧縮機が停止するので、圧縮機停止時においても
、原動機の負荷の減少が段階的に行なわれる。それ故、
圧縮機の起動・停止時に、原動機には急激な負荷変動が
加わらないので、空調装置を使用していても、安定した
走行状態を得ることができる。

以下１本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

第１図（ａ＞において、冷媒回路と冷風吹出しファンを
含む冷気発生部１（ブロックで示し、詳細は省略した）
の冷媒回路に接続された冷媒の圧縮機２は、電磁クラッ
チ６とプーリー４とを搭載されている。プーリー４はベ
ルト５で、車輛の原動機９例えば自動車のエンジン（図
示せず）の出力ＩＱｂへ結合され、エンジン出力で回転
される。寸だ圧縮機２は、圧縮容積可変型のもので、こ
の型の圧縮機としては例えば、先願である特願昭５６−
３３６４６号（特開昭５７−１４８０８９　）に開示さ
れたものがある。圧縮容積可変手段（上記先願ではルノ
イドバルブとして示されている。）６は圧縮機２中に設
けられており、第１図では９点線のブロックで示した。

電磁クラッチ６のリード線ＥおよびＦと圧縮容積可変手
段乙のリード線ＣおよびＤとは第１図（ｂ）の制御１回
路中のＥおよびＦ、！：ＣおよびＤへ。

それぞれ接続され、後述する制御の下で動作する。

空調装置の温度検出器として、サーミスタ７が例えば、
冷気吹出口に設置され、そのリ−１−ｍＡおよびＢは第
１図（１））の制御回路中のＡおよびＢに接続されてい
る。温度検出器７は、もちろん冷媒回路の蒸発器部分や
車内に設けられても良い。いずれにしても、検出温度が
所定値以上になったとき、圧縮機を動作させ、所定値以
下になれば、圧縮機を停止し、これによって車内の空調
が行なわれる。

第１図（ｂ）を参照して２図示の制御回路は、サーミス
タ７で検出された温度が所定値以上のとき圧縮機動作信
号を発生する温度検出回路８と。

この圧縮機動作信号のあるとき動作して電磁クラッチ６
−を駆動する電磁クラッチ駆動回路９と。

圧縮容積可変手段６を駆動する圧縮容積可変手段駆動回
路１０と、温度検出回路８がら圧縮機動作信号が出力さ
れたときに動作し７て所定時間だけ圧縮容積可変手段動
作信号を発生する第１のタイマ回路１１と、温度検出回
路８がらの圧縮機動作信号の出力が停止したときに動作
して所定時間だけ圧縮容積可変手段動作信号を発生する
第２のタイマ回路１２とを有している。タイマ回路１１
と１２の出力は圧縮容積可変手段駆動回路１０へ加えら
れ、これにより、圧縮容積可変手段６が動作する。第２
のタイマ回路１２の出力は、同時に電磁クラッチ駆動回
路９へ与えられ、温度検出回路８からの圧縮機動作信号
に代って電磁クラソヂ駆動回路９を動作状態に維持する
。

次に各回路の具体例を第１図（ｂ）を参照して説明する
。

温度検出回路８は、従来と同様に前述のサーミスタ７と
抵抗ＲＩ　＋　Ｒ２＋　Ｒ３とで構成したブリッジ回路
と、サーミスタ７と抵抗Ｒ１との接続点ｐ、と抵抗Ｒ２
とＲ１の接続点Ｐ２とを入力に接続された演算増幅器よ
りなる比較器８１（なお、抵抗Ｒｆにより動作温度にヒ
ステリジノを設定している。）とから構成される。図示
の構成において、サーミスタ７の温度が上昇し、Ｐｌの
電圧がＲ２の電圧以上になると、比較器８１の出力電圧
はＨレベルとなり、圧縮機動作信号を発生ずる。

サーミスタ７の温度が低くｐ＋の電圧がＲ２の電圧より
低いときは比較器８１の出力はＬレベルに保たれる。な
お、抵抗Ｒ３は可変抵抗で、圧縮機動作温度の調整用で
ある。

電磁クラッチ駆動回路９は、温度検出回路８の圧縮機動
作信号をオア回路９１を介して、印加されて導通ずるト
ランジスタＴｒ、と、＋−ランジスタＴｒ、と電源■と
の間に接続されたリレー９２とで構成されておす、リレ
ー９２の動作閉接点は電源■と電磁クラッチ６との間に
接続されている。

従って、温度検出回路８がら圧縮機動作信号が出力され
ているときは、トランジスタＴｒ、が導通して、リレー
９２が動作状態にあるので。

電磁クラッチ６が動作し、圧縮機１へはプーリー４へ伝
達されているエンジン出力で駆動される。圧縮機動作信
号がないときは、トランジスタＴｒ、がオフであるので
、圧縮機は駆動されない。

なお、オア回路９１は、前述したように、温度検出回路
８の圧縮機動作信号の消滅時に９代って、所定時間電磁
クラッチ３を動作状態に保つために、第２のタイマ回路
１２の出力信号をトランジスタＴｒ、のベースへ印加す
るだめのものである。

圧縮容積可変手段乙の駆動回路７は、第１および第２の
タイマ回路１１．１２の出力を２人力とするオア回路１
０１と、オア回路１０１の出力をベースに印加されたト
ランジスタＴｒ２で構成され、トランジスタＴｒ２と電
源■との間に圧縮容積可変手段６が接続されている。従
って、第１および第２のタイマ回路１１．１２のいずれ
がから圧縮容積可変手段駆動信号が出力されると。

トランジスタＴｒ７が導通し、圧縮容積可変手段６に電
源が供給されるので、圧縮機２の圧縮容Ｍ’Ｊｔは小さ
くなる。

第１のタイマ回路１１は、ダイオードＤ１と抵抗Ｒ４と
コンデンサｃ１の充放電回路と演算増幅器よりなる比較
器１１１およびアンドゲート１１２からなっている。充
電回路は温度検出回路８の出力線に接続され、その出力
線上の電圧Ｖ、がＩ（レベルのとき抵抗Ｒ４を介してコ
ンデンサｃ１が充電され、ＬレベルのときダイオードＤ
１を通して急速に放電される。比較器１１１の一端子れ
ている。従って、コンデンサＣ５の充電電圧が基準電圧
Ｖ。より低い間は比較器１１１の出力はＨレベルで、コ
ンデンサの充電電圧がＶ。以上のとき比較器１１１の出
力はＬレベルである。

アンドゲート１１２には比較器１１１の出方と温度検出
回路８の出力とが接続されているので、温度検出回路８
の出力と比較器１１１の出方の両方がＨレベルのときの
みアンド回路１１２の出力にＨレベルの信号が発生する
。従って、温度検出回路８の出力がＬレベルからＨレベ
ルになったとき、即ち圧縮機動作信号が現れてがら、Ｒ
１とＣ１で決まる時定数でコンデンサＣ，が基準電圧Ｖ
ｏ迄充電される時間（’ｒ＋とする）だけ、アンドケー
ト１１２からＨレベルの信号が発生し、この信号が、圧
縮容積可変手段動作信号として、圧縮容積可変手段駆動
回路１ｏのオア回路１０１へ印加される。

第２のタイマ回路も同様に、温度検出回路８の出力に接
続され、ダイオードＤ２．抵抗Ｒ７＋コンデンザＣ２か
らなる充放電回路を有している。

コンデンサＣ２は、温度検出回路８の出力がＨレベルの
ときダイオードＤ２を介して急速に充電され、Ｌレベル
のとき抵抗Ｒ７を介して放電される。コンデンサＣ２の
充電電圧は、比較器１２１の１一端子に入力され、その
一端子には前述の基準電圧が入力されている。従って比
較器１２１の出力は、コンデンサＣ２の電圧が基準電圧
ｖｏより高いときＨレベルとなり、コンデンサＣ２の電
圧が基準電圧Ｖ。以下のときＬレベルとなる。

比較器１２１の出力はアンドゲート１２２の一方の入力
に加えられ、アントゲ−１−１２２の他方の入力には、
温度検出回路８の出力がインバータ１２６で反転されて
加えられているので、アントゲ−１−１２２の出力は、
比較器１２１の出力とインバータ１２６の出力の両方が
ＨレベルのときのみＨレベルの信号を出力する。従って
、温度検出回路の出力がＩＩレベルからＬレベルになっ
たとき。

即ち、圧縮機動作信号が消滅したとき、コンデンサＣ２
の電圧が、Ｒ７ＸＣ２の時定数をもって基準電圧■。に
なる迄放電する時間（これをＴ２とする）だけ、アンド
ゲート１２２の出力はＨレベルとなり、このＨレベルの
信号が圧縮容積可変手段動作信号として圧縮容積可変手
段駆動回路１０のオア回路１０１の他方の入力に加えら
れている。また、このＨレベルの信号は、電磁クラッチ
動作信号として電磁クラッチ駆動回路９のオア回路９１
の他方の入力に加えられている。

以下、第２図のタイムチャートを参照しながら、制御動
作を説明する。

冷気吹出口空気温度が、第２図（ａ）に示すように低い
温度から上昇し１時刻ｔ１で温度Ｔ　ｅ　ｌとなってサ
ーミヌタ検出温度が圧縮機動作温度となったとき温度検
出回路８の出力は第２図（ｂ）に示すようにＬレベルか
らＨレベルに変化する。即ち、圧縮機動作信号が出力さ
れる。従って、電磁クラッチ駆動回路９が動作して、第
２図（Ｃ）に示すように、電磁クラッチ６を動作させ、
これによって圧縮機が動作する。

圧縮機動作信号が出力したとき、第１のタイマ回路１１
が動作し、第２図（ｄ）に示すようにＴ１時間だけ圧縮
容積可変手段駆動信号を発生する。

この結果、圧縮容積可変手段駆動回路１０が動作し、圧
縮容積可変手段６を動作させ９時間Ｔ１だけ圧縮機２の
圧縮容積は小さく保たれる。この圧縮容積が小さい状態
で運転される時期を第２図（ｃ）に斜線領域Ａで示した
。

圧縮機２が運転され、第２図（ａ）に示されるように、
冷気吹出口温度が下がり始め２時刻ｔ２で温度Ｔｅ２に
達しザーミスタ検出温度が圧縮機停止温度になると、第
２図（ｂ）に示されるように。

温度検出回路８の出力はＴＩレベルからＬレベルになる
。即ち、圧縮機動作信号が消滅する。し７かしながら、
このとき第２のタイマ回路１２から、第２図（ｅ）に示
すように時間Ｔ２だけ信号が出力され、この信号が電磁
クラッチ駆動回路９のオア回路９１へ与えられるので、
電磁クラッチ６は第２図（ｃ）に示されるようになお動
作するのて、圧縮機２は継続して動作する。このとき。

第２のタイマ回路１２の出力は、同時に圧縮容積可変手
段駆動信号として、圧縮容ａ’ｆ　”］変手段１駆動回
路１０へ加えられるので、圧縮機２の動作員、小さな圧
縮容積において行なわれる。

即ち、温度検出回路８からの圧縮機動作信号が消滅して
も圧縮機２の動作が、小さな圧縮容積をもって継続され
（この状態を第２図（ｃ）に争１線部Ｂで示した）、Ｔ
２時間経過後、電磁クラッチ６の動作が停止して圧縮機
２の動作は停止する。

こうして再び、冷気吹出［」温度が上昇しはじめ、その
温度がＴ　ｅ　、になり、前述した動作を繰返す。

このように、この実施例によれば、圧縮機２は、その起
動時に２時間′Ｉ゛１にわたって小さな圧縮容積をもっ
て運転され、その後、定格の圧縮容積で運転され、−１
：た停止時にＣ」、一度小さな圧縮容積の運転状態を経
過してから停止するので、圧縮機２の駆動力源としての
エンジンの負荷に急激な変動が起らないという利点があ
る。

なお、上記の実施例では、圧縮機２の圧縮容積を小さく
するのは圧縮機の起動停止時においてだけであるが２例
えば、冷房負荷の小さい場合に、圧縮容積を小さくして
空調装置を運転するようにしても良い。このような場合
の制御回路の例を第６図に示す。

第６図の制御回路は、その時の冷房負荷が犬か小かを検
出して、小のとき圧縮容積可変手段動作信号を出力する
冷房負荷検出回路１３を。

第１図の制御回路へ付加したものである。従って、第６
図では、第１図の回路と同様の部分は同じ参照符号のブ
ロックで示し、変更部分のみ詳＃１を示した。

即ち、温度検出回路中ブリッジを構成する抵抗のうち、
第１図の回路における抵抗Ｒ２を２つの抵抗Ｒ，８，Ｒ
，で構成し、これにより、抵抗Ｒ８とＲＱとの接続点Ｐ
３の電圧を取り出して、後述するようにｐ、点電圧と比
較して、サーミスタ検出温度が可変抵抗Ｒ３で調整した
空調動作設定温度より所定値だけ高い温度であること、
即ち、冷房負荷が高負荷であることを検出できるように
している。

一方、冷房負荷検出回路１６からの圧縮容イｒ千可変手
段駆動信号によっても圧縮容積可変手段６を動作させ得
るように、圧縮容積可変手段、県動回路１０のオア回路
は三人カオア回路１０１′が用いられている。

まだ、冷房負荷が小さく、冷房負荷検出回路１６から圧
縮容積可変手段動作信号が出力され。

圧縮機が小さな圧縮容積で動作中、温度検出回路８から
の圧縮機動作信号が消滅したときは。

圧縮機動作を第２のタイマ回路１２の出力で１２時間継
続させる必要はないので７第２のタイマ回路１２の出力
は冷房負荷検出回路１５の出力をインバータ１４で反転
した信号で制御されるアノトゲ−１１５を通して電磁ク
シノチ駆動回路？へ入力されている。

従って、第６図の制御回路の動作は、冷房負荷検出回路
１６の出力に圧縮容積可変手段動作信号のないときは第
１図の回路と全く同様に動作し、有るときは、タイマー
回路１１．１２には無関係に、圧縮機動作が小さい圧縮
容積をもって、温度検出回路８の出力の制御下におか左
静次に、冷房負荷検出回路１６について述べる。

一般に、冷房負荷が高ければ、圧縮機の動作時間は長く
、低ければ短い。従って、冷房負荷が高いか低いかは、
圧縮機の動作時間と停止時間の和に対する動作時間の割
合（これを稼動率と１１アびＫで表わす）によって表わ
される。

そこで、実際に運転中の空調装置の圧縮機の稼動率をめ
るために、冷房負荷検出回路１６に１．温度検出回路８
の出力Ｖ１にダイオードＤ。

と抵抗”　ｌｔｌの第１の直列回路とダイオードＤ、と
抵抗１片の第２の直列回路との並列回路を通してコンデ
ンサＣ３を接続し＋　ｖＩがＨレベルのとき第１の直列
回路を通してコンデンサＣ３へ充電し、■、がＬレベル
のとき、第２の直列回路を通してコンデンサＣ１の充電
電荷を放電させるようにした充放電回路を備えている。

ところて、　ＶｌがＩＩレベルの時間は圧縮機の動作時
間を。

表 Ｌレベルの時間は停止時間をそれぞれ突わずから、コン
デンサＣ３の端子電圧■ｃ３のピーク値は、圧縮機の時
々刻々の稼動率Ｋに対応している。

そこで圧縮機を小さい圧縮容積で動作させるかどうかの
予め定めた稼動率Ｋ。に対応する′低圧ｖＲを抵抗Ｒ，
，，，Ｒ，３で作り、　ＶＯ２とｖＲヲ比較器１６２で
比較している。なおりＲは十人カ端子へＶＯ２は一入力
端子へ加えられている。

ここで、仮りに電圧Ｖ　ｃ　３が第４図（、）に示した
ような変化を呈すると、比較器１３２の出方端子には第
４図（ｂ）のような出力ｖ１３２が得られる。即ち、　
ＶＯ２）　ＶＲ（即ちＫ＞Ｋ。）の範囲で＋Ｖ＋３２Ｈ
レベルとなり、その他の場合Ｉ（レベルとなる。

この比較器１６２の出力電圧■９，２を、抵抗Ｒ１，。

Ｒ＋　’　（Ｒ１４＞＞　Ｒ１５）　ｌダイオードＤ５
．コンデンサＣ４からなる平滑回路で平滑し、その平／
ｈ電圧Ｖ　ｃ　ｓを、更に比較器１６３の４−人力端子
へ入力している。なお、　ＶＯ４は、Ｉえ１４　＞＞　
Ｒ、、としているので、第３図（ｃ）に示すように、立
下がりに比し立上がりが緩かとなっている。

電圧Ｖ　ｃ　４は実際の稼動率■（が基準電圧ＶＲで設
定した限界稼動率Ｋ。より低い時間から高い時間を減算
したものの積分値を表わしているから。

Ｋ（Ｋｏなる時間が長ければ長い程ｖＣ４１ｄ、高くな
リ、冷房負荷が非常に小さいことを示す。

そこで、Ｋ＜Ｋｏなる時間と、に：）Ｋｏなる時間の差
が予め選択した所定時間になったことを知るため、その
所定時間に対応した電圧Ｖ、を抵抗Ｒ１６＋　Ｒ１７で
作り、これを比較器１６３の一入力端子へ加え、　Ｖｃ
４と比較させている。したがって、比較器１３３の出力
Ｖ１３３には、　Ｖｃ４が■。

以上のときＨレベルが出力される（第４図（ｄ））。

即ち、圧縮機の稼動率Ｋが限界稼動率Ｋ。より低い時間
が続いたとき、冷房負荷が小さいものとし、圧縮容積可
変手段動作信号が出力され。

これにより圧縮容積可変手段６が動作し、圧縮機は小さ
い圧縮容積をもって動作する。

なお、比較器１３３の出力がＨレベルとなると。

ダイオードＤ６を経て比較器１６２の十入力端子へ加わ
るので、基準電圧レベル■、が上がり（第６図（ａ）参
照）、この結果、冷房負荷が高くなってもＶ、３３は１
１レベルに維持される。

冷房負荷がある値以上に高くなったとき、圧縮機の圧縮
容積を大として冷房能力を上げる必要がある。このだめ
、前述した。温度検出回路８のブリッジ回路中の２１点
と２１点との電圧を比較器１３１で比較し、ザーミスタ
検出温度が圧縮機動作温度より高い予め定められた温度
になったとき、比較器１３１の出力がＬレベルになるよ
うにしている。この結果、ダイオードＤ７を介して比較
器１６２の十入力端子にＬレベルが加わり、基準電圧を
引き下ける。従って、ｖ１３□のＬレベルの時間が長く
なり、比較器１３６の出力もＬレベルとなる。こうして
、圧縮容積可変型圧縮の動作が解除され、その後、圧縮
機は大きな圧縮容積をもって動作される。

以後、同様の動作が繰返される。

上述のように、第４図の回路によれば、圧縮　′機は常
に冷房負荷に見合った圧縮容積をもって駆動され、しか
も、大きな圧縮容積をもって運転されているとき、圧縮
機の起動停止時に一時的に小さな圧縮容積での動作状態
を経過するので、エンジンの負荷が段階的に変化し、一
時に大きな負荷変動を加えられないという利点を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図で、（ａ）図は空調
装置部を示す系統図で（ｂ）図はその制御系統図、第２
図（ａ）は冷気吹出口の温度変化の一例を示し、（ｂ）
〜（ｅ）はそれに応じた第１図（ｂ）の回路中の各部信
号のタイムチャート、第５図は本発明の他の実施例の制
御回路図、第４図（ａ）〜（ｄ）は第４図の回路中の各
部信号のタイムチャートである。 １・・・冷気発生部、２・・・圧縮容積可変型圧縮（浅
。 ６・・・電磁クラッチ、６・・・圧縮容積可変手段。 ７・・・ザーミスタ、８・・・温度検出回路。 ９・・・電磁クラッチ駆動回路。 １０・・・圧縮容積可変手段駆動回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、空調装置の圧縮機を車輛の原動機の出力でクラッチ
   を介して駆動するようになすとともに。 温度検出器で検出された温度が所定値以上のとき動作信
   号を発生して上記クラッチを動作させるようにしだ車輛
   用空調装置において、上記圧縮機として圧縮容積可変手
   段を備えた圧縮機を用い、上記動作信号の発生時に一定
   時間上記圧縮容積可変手段を駆動する信号を発生し、一
   方−」二記動作信号の終了時点にクラッチ動作信号と」
   二記圧縮容積可変手段を駆動する信号とを一定時間発生
   する制御回路を備え、これにより圧縮