(57)【要約】【課題】簡易であり、廉価に製造でき、堅牢、コンパクトで、自動車の暖房、換気、および／または空調のユニットに容易に組み付けることができ、コンプレッサの駆動に必要なエネルギを節約しうる固定容量型コンプレッサの制御装置を提供する。【解決手段】気流３が通過するエバポレータ１２が接続された固定容量型コンプレッサ９を制御する制御装置１３において、前記コンプレッサ９およびエバポレータ１２は、空調ループ８を構成し、前記制御装置１３は、測定するゲージ１５、１６と、流体ＦＲ、Ａの特性Ｃである測定値ＶＭを、前記特性Ｃの少なくとも２つの閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘと比較する比較手段１４とを有し、前記制御装置１３は、気流３の上流温度Ｔ２を測定して、前記特性Ｃの閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘを決定するための情報項目１８を供給する上流温度ゲージ２０を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流れ方向（６）に気流（３）が通過するエバポレータ（１２）が接続された固定容量型コンプレッサ（９）の制御装置（１３）であって、
前記コンプレッサ（９）およびエバポレータ（１２）は、自動車の暖房、換気、および／または空調のユニット（１）の空調ループ（８）を構成し、前記制御装置（１３）は、流体ＦＲ、Ａの特性Ｃである測定値ＶＭを測定するゲージ（１５、１６）と、流体ＦＲ、Ａの特性Ｃである測定値ＶＭを、前記特性Ｃの少なくとも２つの閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘと比較する比較手段（１４）とを備え、前記制御装置（１３）は、前記流れ方向（６）におけるエバポレータ（１２）の上流に配設され、気流（３）の上流温度Ｔ２を測定して、前記特性Ｃの閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘを決定するための情報項目（１８）を提供する上流温度ゲージ（２０）を備えることを特徴とする固定容量型コンプレッサの制御装置。
【請求項２】
前記制御装置（１３）は、測定値ＶＭを測定するゲージ（１５、１６）、および上流温度を測定するゲージ（２０）を動作させるための電源を接続する手段（２２、２３）を備えたスタンドアローンの装置であることを特徴とする請求項１記載の固定容量型コンプレッサの制御装置。
【請求項３】
前記比較手段（１４）は、オペアンプから構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の固定容量型コンプレッサの制御装置。
【請求項４】
前記比較手段（１４）には、気流（３）の上流温度Ｔ２に関する情報項目（１８）から前記特性Ｃの２つの閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘを決定する決定手段（１７）が接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の固定容量型コンプレッサ制御装置。
【請求項５】
自動車の暖房、換気、および／または空調のユニット（１）における空調ループ（８）であって、
前記空調ループ（８）は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御装置（１３）を有することを特徴とする空調ループ。
【請求項６】
流体Ａは、気流（３）を形成する空気Ａから構成され、特性Ｃは、エバポレータ（１２）を通過した気流（３）の流れ方向（６）におけるエバポレータ（１２）の下流で測定した気流の下流温度Ｔ１であり、閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘは、それぞれ、前記下流温度Ｔ１の最小値Ｔ１ｍｉｎ、最大値Ｔ１ｍａｘであることを特徴とする請求項５記載の空調ループ。
【請求項７】
流体ＦＲは、前記空調ループ（８）を循環する冷媒ＦＲから構成され、特性Ｃは、エバポレータ（１２）内の前記冷媒ＦＲの圧力Ｐであり、閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘは、それぞれ、前記圧力Ｐの最小値Ｐｍｉｎ、最大値Ｐｍａｘであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の空調ループ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の空調ループ（８）を備える暖房、換気、および／または空調のユニット（１）。
【請求項９】
前記ユニット（１）は、ユニット（１）の一部を構成するハウジング（２）内に気流（３）を導く入口フラップ（７）を有することを特徴とする請求項８記載のユニット。
【請求項１０】
上流温度ゲージ（２０）は、前記ユニット（１）の気流（３）の流れ方向（６）における前記フラップ（７）の下流に配置されていることを特徴とする請求項９記載のユニット。
【請求項１１】
上流温度ゲージ（２０）は、前記ユニット（１）の気流（３）の流れ方向（６）における前記フラップ（７）の上流に配置されていることを特徴とする請求項９記載のユニット。
【請求項１２】
エバポレータ（１２）の上流から取得した気流（３）の上流温度Ｔ２に係る前記情報項目（１８）の関数として、前記閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘを決定するステップを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御装置の作動方法。
【請求項１３】
前記決定ステップに続いて、
−  特性Ｃの測定値ＶＭが最大の閾値VＳｍａｘよりも大きい場合に、コンプレッサを起動するステップ、または、
−  特性Ｃの測定値ＶＭが最小の閾値VＳｍｉｍよりも小さい場合に、コンプレッサを停止するステップ
を含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の暖房、換気、および／または空調のユニットの分野に関する。本発明の対象は、固定容量型コンプレッサの起動を制御する制御装置である。本発明の他の対象は、上記のコンプレッサを有する空調ループである。本発明のさらなる対象は、上記の空調ループを有する暖房、換気、および／または空調のユニット、並びに、前記制御装置の作動方法である。
【背景技術】
【０００２】
自動車には、通常、車室内の空気の空熱パラメータを変更するため、暖房、換気、および／または空調のユニットが備え付けられている。このようなユニットは、Ｒ１３４ａ等の未臨界流体、またはＲ７４４等の超臨界流体である冷媒が循環する空調ループを有する。空調ループは、少なくとも、コンプレッサ、コンデンサまたはガス冷却器、膨張器、およびエバポレータを有する。また、空調ループは、内部熱交換器を備えていることもある。気流は、エバポレータを通過することにより、車室内に供給される前に冷却される。
【０００３】
コンプレッサは、掃引容積が一定の固定容量型コンプレッサである。制御手段は、エバポレータを通過した気流の測定温度と、前記測定温度を２つのセットポイント温度と比較した結果とに従い、コンプレッサの起動を制御する。より具体的には、コンプレッサは、エバポレータの出口側の気流の測定温度が、第１セットポイント温度より高いときに起動し、前記出口側の気流の測定温度が、第１セットポイント温度よりも低く設定されている第２セットポイント温度より低いときに停止する。
【０００４】
このようなユニットにおける一般的な問題は、一定であり、かつ、空調ループの使用条件の如何なる変化に対しても影響を受けることのない前記セットポイント温度により、コンプレッサの起動または停止が決定されるという事実にある。ある環境下では、特に、自動車のユーザが望む適温に速やかに改善するため、および／または必要なときだけ、コンプレッサを使用してエネルギを節約するため、コンプレッサの起動および／または停止をより柔軟に行うことが望まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の第１の目的は、構成が簡単であり、廉価に製造でき、堅牢、コンパクトで、自動車の暖房、換気、および／または空調のユニットに容易に組み込むことができ、コンプレッサの駆動に必要なエネルギを節約しうる固定容量型コンプレッサの制御装置を提供することにある。本発明の第２の目的は、車室内の空気の温度条件に関して、速やかに適温にすることのできる上記の制御装置を備えた空調ループを提供することにある。本発明の第3の目的は、簡易であり、廉価に実施することができ、消費電力が少ない上記の空調ループを有する車両の暖房、換気、および／または空調のユニットを提供することにある。本発明の第４の目的は、容易に実施することのできる上記の空調ループの使用方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の制御装置は、ある流れ方向に気流が通過するエバポレータが接続された固定容量型コンプレッサの制御装置である。前記コンプレッサおよび前記エバポレータは、自動車の暖房、換気、および／または空調のユニットの空調ループを構成している。前記制御装置は、流体ＦＲ、Ａの特性Ｃである測定値ＶＭを測定するゲージと、流体ＦＲ、Ａの特性Ｃである測定値ＶＭを、前記特性Ｃの少なくとも２つの閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘと比較する比較手段とを有する。
【０００７】
本発明の制御装置は、前記流れ方向におけるエバポレータの上流に配設され、気流の上流温度Ｔ２を測定して、前記特性Ｃの閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘを決定するために、前記制御装置で考慮される情報項目を供給する上流温度ゲージを有する。
【０００８】
これらの構成により、閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘは、エバポレータの上流で測定した前記気流の上流温度Ｔ２に関する情報項目から決定され、前記情報項目の関数として変更することができる。これにより、閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘは、エバポレータの熱荷重特性の関数として決定される。
【０００９】
前記制御装置は、前記測定値ＶＭを測定するゲージおよび上流温度ゲージを動作させるための電源を接続する手段を備えたスタンドアローンの装置とすると有利である。
【００１０】
このような構成により、前記制御装置は、他の制御装置から独立したものとなり、前記ユニットの比較的任意な位置に取り付けることができるという利点が得られる。より具体的には、前記制御装置は、前記ユニットを構成し、内部で空気が循環するハウジングに容易に取り付けられる簡易なハウジング内に保持させることができる。
【００１１】
比較手段は、オペアンプから構成されているのが好ましい。
【００１２】
比較手段には、気流の上流温度Ｔ２に関する情報項目から前記特性Ｃの２つの閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘを決定する決定手段が接続されているのが好ましい。
【００１３】
本発明の自動車の暖房、換気、および／または空調のユニットにおける空調ループは、前記制御装置を備えているという点で特徴的である。
【００１４】
流体ＦＲ、Ａは、例えば、気流を形成する空気Ａであり、特性Ｃは、エバポレータを通過した気流の流れ方向におけるエバポレータの下流で測定した気流の下流温度Ｔ１であり、閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘは、それぞれ、前記下流温度Ｔ１の最小値Ｔ１ｍｉｎ、および最大値Ｔ１ｍａｘである。
【００１５】
流体ＦＲは、例えば、前記空調ループを循環する冷媒ＦＲであり、特性Ｃは、エバポレータ内の前記冷媒ＦＲの圧力Ｐであり、閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘは、それぞれ、前記圧力Ｐの最小値Ｐｍｉｎ、最大値Ｐｍａｘである。
【００１６】
本発明の暖房、換気、および／または空調のユニットは、空調ループを有するという点で特徴的である。
【００１７】
前記ユニットは、ユニットの一部を構成するハウジング内に気流を導く入口フラップを有する。
【００１８】
上流温度ゲージは、例えば、前記ユニットの気流の流れ方向における前記フラップの下流に配置されている。
【００１９】
上流温度ゲージは、例えば、前記ユニットの気流の流れ方向おける前記フラップの上流に配置されている。
【００２０】
このような制御装置を作動させる本発明の方法は、エバポレータの上流から取得した気流の上流温度Ｔ２に係る前記情報項目の関数として、前記閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘを決定するステップを有することを特徴とする。
【００２１】
前記決定ステップは、
−  特性Ｃの測定値ＶＭが、最大の閾値VＳｍａｘよりも大きい場合に、コンプレッサを起動するステップ、または、
−  特性Ｃの測定値ＶＭが、最小の閾値ＶＳｍｉｎよりも小さい場合に、コンプレッサを停止するステップであると有利である。
【００２２】
添付の図面を参照して、本発明の異なる実施形態に関する説明を読むことにより、本発明とその効果について、よく理解することができると思う。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る空調ループを含む暖房、換気、および／または空調のユニットの略図である。
【図２】図１に示した空調ループを使用する方法を説明する略図である。
【図３】図２で説明した方法を実施した結果を示す略図である。
【図４】図１に示した空調ループに含まれるコンプレッサを制御する手段の一実施形態の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図1において、自動車には、車室内の空気の空熱パラメータを変更するための暖房、換気、および／または空調のユニット１が備え付けられている。一般的に、ユニット１は、気流３が車室内に供給される前に循環するハウジング２を有する。より具体的には、ハウジング２は、気流３をハウジング２内に導入する空気入口４と、気流３を車室内に導入する空気出口５とを備えている。気流３は、ハウジング２内において、空気入口４から空気出口５に向かって流れ方向６に流れる。空気入口４には、空気導入フラップ７が配設されている。空気導入フラップ７は、空気をハウジング２内へ導入しうる開位置と、導入を阻止する閉位置との間で動作可能である。
【００２５】
車両の内部に導入される前に気流３の温度を変更するため、前記ユニット１は、同等に選択可能な未臨界または超臨界の冷媒ＦＲが循環する空調ループ８を有する。空調ループ8は、冷媒を圧縮するコンプレッサ９と、冷媒の熱を外部に放出するコンデンサ（またはガス冷却器）１０と、冷媒を膨張させる膨張器１１と、通過する前記気流３を冷却するエバポレータ１２とを有する。また、空調ループ８は、図１に示していない内部熱交換器を備えていることもある。特に、図１は、未臨界の冷媒ＦＲが循環する空調ループ8を示す。このような空調ループ８において、冷媒ＦＲは、コンプレッサ９からコンデンサ１０、膨張器１１、エバポレータ１２を介して、最後にコンプレッサ９に戻るように循環する。なお、本発明は、超臨界の冷媒ＦＲを循環させる空調ループ８にも適用しうる。
【００２６】
コンプレッサ9は、掃引容積が一定の固定容量型コンプレッサである。コンプレッサ9は、その起動および／または停止を決定する制御装置１３に接続されている。制御装置１３は、制御を行うため、図２に示すように、流体ＦＲ、Ａの特性Ｃである測定値ＶＭと２つの閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘとを比較する比較手段１４を有する。前記閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘは、それぞれ、流体ＦＲ、Ａの特性Ｃの最小値および最大値である。閾値ＶＳｍａｘは、最小の閾値ＶＳｍｉｎよりも大きい。コンプレッサ９は、前記特性Ｃの測定値ＶＭが、最大の前記閾値ＶＳｍａｘよりも大きいときにＯＮとなる。また、コンプレッサ９は、前記特性Ｃの測定値ＶＭが、最小の前記閾値ＶＳｍｉｎよりも小さいときにＯＦＦとなる。
【００２７】
第１の選択的な実施形態では、前記流体ＦＲ、Ａは、エバポレータ１２を通過する気流３を形成する空気Ａである。前記流体ＦＲ、Ａの特性Ｃは、エバポレータ１２を通過する気流３の流れ方向６において、エバポレータ１２の下流で測定した気流３の下流温度Ｔ１である。また、２つの閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘは、それぞれ、気流３の最小下流温度Ｔ１ｍｉｎ、最大下流温度Ｔ１ｍａｘである。この場合、前記下流温度Ｔ１は、下流温度ゲージ１５によって測定される。下流温度ゲージ１５は、英語の頭文字でＣＴＮとして知られる負の温度係数を有する抵抗素子、または熱機械計測装置のようなものである。
【００２８】
第２の選択的な実施形態では、前記流体ＦＲ、Ａは、空調ループ８を循環する冷媒ＦＲから構成される。前記流体ＦＲ、Ａの特性Ｃは、エバポレータ１２内で測定した冷媒ＦＲの圧力Ｐである。また、２つの閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘは、それぞれ、冷媒ＦＲの最小圧力Ｐｍｉｎ、最大圧力Ｐｍａｘである。この場合、冷媒ＦＲの圧力Ｐは、変換器のような圧力ゲージ１６、または圧力スイッチの何れかで測定される。
【００２９】
公知技術では、閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘは、空調ループ８の使用条件、特に、エバポレータ１２における熱荷重特性に関わりなく一定値に固定されている。
【００３０】
本発明は、この不具合に対処すべく、特にコンプレッサ９の動作に必要なエネルギをセーブするため、情報項目１８の関数として閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘを変更することのできる決定手段１７を有する制御装置１３を提供するものである。
【００３１】
前記情報項目１８は、エバポレータ１２を通過する気流３の流れ方向６において、エバポレータ１２の上流で測定された気流３の上流温度Ｔ２に関する情報である。前記上流温度Ｔ２は、負の温度係数を有するＣＴＮ抵抗素子のような上流温度ゲージ２０によって測定される。第１実施形態では、上流温度ゲージ２０は、空気入口フラップ７の下流側に配設されている。一方、第２実施形態では、上流温度ゲージ２０は、空気入口フラップ７の上流側に配設されている。第２実施形態の場合、自動車に通常装備されている外部温度ゲージを、上流温度ゲージ２０として使用できるので、追加費用を要することがなく有利である。
【００３２】
例えば、この第１実施形態は、エバポレータ１２の上流で測定された気流３の上流温度Ｔ２に関する前記情報項目１８の関数として、次の値Ｔ１ｍａｘおよびＴ１ｍｉｎを提供するものである。
2010023828.tif 000003
【００３３】
この例では、値Ｔ１ｍａｘおよびＴ１ｍｉｎが式（Ｒ）の関係を満たすので有意義である。
Ｔ１ｍａｘ−Ｔ１ｍｉｎ＝３℃          （Ｒ）
【００３４】
図３は、本発明方法における空調ループ８による結果を示す。この場合、エバポレータ１２の上流で測定された気流３の上流温度Ｔ２の測定値の関数として、様々な値Ｔ１ｍａｘおよびＴ１ｍｉｎが得られる。
【００３５】
図4は、前記制御装置１３の1つの好適な実施形態を示す。本発明を発案した設計者は、簡易かつ廉価な制御装置１３の実施形態を提案している。制御装置１３は、ユニット１の比較的任意な位置に取り付けられる簡単なハウジング２１の内部に収容することができる。本発明による制御装置１３は、ユニット１を構成する他の機器および／または制御手段から独立したスタンドアローンの装置である。制御装置１３は、他の機器および／または制御手段によって引き起こされるいかなる外乱や機能不良の影響を受けることがなく、その使用および取り付けの点で極めて便利である。この独立性および簡易性は、制御装置１３に対して他の既存の制御装置とは明らかに異なる優位性をもたらす。既存の制御装置は、非常に複雑で、多くの機能が組み込まれ、不具合から発生する煩わしさを回避することができない。
【００３６】
下流温度ゲージ１５および上流温度ゲージ２０は、バッテリ端子２２と電源のアース端子２３との間に挿入されている。電位差Ｕｂａｔｔは、バッテリ端子２２とアース端子２３との間に与えられる。第１の抵抗Ｒ１は、下流温度ゲージ１５とバッテリ端子２２との間に挿入されている。一方、第２の抵抗Ｒ２は、上流温度ゲージ２０とバッテリ端子２２との間に挿入されている。上流温度ゲージ２０は、閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘを適応する決定手段１７に供給される上流電圧ＵＴ２を生成する。閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘは、この例の場合、それぞれ、気流３の最小の下流温度Ｔ１ｍｉｎ、最大の下流温度Ｔ１ｍａｘである。
【００３７】
決定手段１７は、第３の抵抗Ｒ３を介して、閾値ＶＳｍｉｎ、ＶＳｍａｘにそれぞれ対応する参照電圧値Ｕｍｉｎ、Ｕｍａｘをオペアンプ１４（比較手段１４）の第１入力端子２４に供給する。オペアンプ１４の第２入力端子２５には、電圧Ｕｍと電圧Ｕｍｉｎ、Ｕｍａｘとを比較し、コンプレッサ９の制御インタフェース２６に指示電圧Ｕｉを供給するため、測定値ＶＭに対応する電圧Ｕｍが供給される。制御インタフェース２６は、コンプレッサ９を起動するか停止するかを決定するコンプレッサ電圧Ｕｃを生成する。
【００３８】
この制御装置１３は、エバポレータ１２の上流で測定された気流３の上流温度Ｔ２に係る情報項目１８に基づき、コンプレッサ９の起動および／または停止の両方の制御に対する最大の信頼性および安定性を与える可能な限り単純な構造を備えている。前記情報項目１８は、エバポレータ１２の熱荷重を表わす。この結果、ユニット１は、現在の正確かつ繰り返し更新される気流３の空熱パラメータ、冷媒ＦＲに係るパラメータ、および／またはエバポレータ１２の運転条件特性に従い、快適な温度状態を提供する。
【符号の説明】
【００３９】
１  ユニット
２  ハウジング
３  気流
４  空気出口
５  空気出口
６  流れ方向
７  空気導入フラップ
８  空調ループ
９  コンプレッサ
１０  コンデンサ
１１  膨張器
１２  エバポレータ
１３  制御装置
１４  比較手段
１５  下流温度ゲージ
１６  圧力ゲージ
１７  決定手段
１８  情報項目
２０  上流温度ゲージ
２１  ハウジング
２２  バッテリ端子
２３  アース端子
２４  第１入力端子
２５  第２入力端子
２６  制御インタフェース
Ａ  空気
Ｃ  特性
ＦＲ  冷媒
Ｐ  圧力
Ｔ１  下流温度
Ｔ２  上流温度
ＶＭ  測定値
ＶＳ  閾値
【図１】
2010023828.tif 000004
【図２】
2010023828.tif 000005
【図３】
2010023828.tif 000006
【図４】
2010023828.tif 000007
【外国語明細書】
2010023828000001.pdf