(57)【要約】【課題】  乗員に騒音として感じられ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、冷媒を凝縮するコンデンサ１８と、コンデンサ１８に冷却用空気を送風するコンデンサファン１９と、冷媒を蒸発させて空調用空気を冷却するエバポレータ２２と、エバポレータ出口側空気の目標温度を外気温度や目標吹き出し温度に応じて前記エバポレータの凍結防止用に設定した最低温度以上の所定温度に設定するエバポレータ出口側空気目標温度設定部４３と、エバポレータ出口側空気温度が所定温度以下のときコンプレッサ２０をオフさせるコンプレッサオフ部４１と、コンプレッサの吐出側冷媒圧力が所定圧力以上のときコンデンサファンの速度を低速から高速に切り換えるコンデンサファン速度制御部４２を備え、エバポレータ出口側空気目標温度設定部は、車速が所定車速以下のときに所定温度を最低温度に設定する。【選択図】  図２
2006021711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮するコンプレッサと、
前記コンプレッサで圧縮した冷媒を凝縮するコンデンサと、
前記コンデンサに冷却用空気を送風するコンデンサファンと、
前記冷媒を蒸発させて空調用空気を冷却するエバポレータと、
前記エバポレータの出口側空気の目標温度を外気温度や目標吹き出し温度に応じて前記エバポレータの凍結防止用に設定した最低温度以上の所定温度に設定するエバポレータ出口側空気目標温度設定手段と、
前記エバポレータの出口側空気温度が前記エバポレータ出口側空気目標温度設定手段で設定した前記所定温度以下のとき前記コンプレッサをオフさせるコンプレッサオフ手段と、
前記コンプレッサの吐出側冷媒圧力が所定圧力以上のとき前記コンデンサファンの速度を低速から高速に切り換えるコンデンサファン速度制御手段を備え、
前記エバポレータ出口側空気目標温度設定手段は、車速が所定車速以下のときに前記所定温度を前記最低温度に設定することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記所定車速は、ヒステリシスを有することを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用空調装置に関し、特に、コンデンサファンの音を騒音として感じられにくくするのに好適な車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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９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。
【０００３】
上記のような冷凍サイクルにおいて、エバポレータ１０３の凍結を防止するためエバポレータ出口側空気温度が例えば４℃のような最低温度以下のときコンプレッサ１００をオフさせるようにしている。コンプレッサ１００の省動力を図るようにしたものではコンプレッサ１００をオフさせるときのエバポレータ出口側空気の目標温度を外気温度や、目標吹き出し温度に応じて最低温度以上の所定温度に設定し、エバポレータ出口側空気温度が所定温度以下のときコンプレッサ１００をオフさせるようにしている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
コンプレッサのオフ後は、エバポレータ出口側空気温度が所定温度から例えば１℃上昇したときコンプレッサを再びオンさせるようにしている。
【０００５】
特許文献３では、コンプレッサの吐出側冷媒圧力が所定圧力以上のときは、コンデンサに比較的多量の冷却風が必要となることからコンデンサファンの速度を低速から高速に切り換えるようにしている。
【特許文献１】特公昭６２−２５５２２号公報
【特許文献２】特公昭６３−１７６４２号公報
【特許文献３】特公昭６１−２０６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記内容を併せ持つ車両用空調装置において、上記所定温度が高いときは、低いときと比較して吐出圧が高い状態でコンプレッサのオンとオフが繰り返されることで吐出圧の上昇が速まるので、コンプレッサがオンしてからコンプレッサの吐出側冷媒圧力が所定圧力に達するまでの時間が短くなり、コンデンサファンは比較的早期に低速から高速に切り換わってしまう。車両の停止状態でこの現象が生じると乗員に騒音として感じられやすくなるという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、乗員に騒音として感じられ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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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、コンプレッサで圧縮した冷媒を凝縮するコンデンサと、コンデンサに冷却用空気を送風するコンデンサファンと、冷媒を蒸発させて空調用空気を冷却するエバポレータと、エバポレータの出口側空気の目標温度を外気温度や目標吹き出し温度に応じてエバポレータの凍結防止用に設定した最低温度以上の所定温度に設定するエバポレータ出口側空気目標温度設定部と、エバポレータの出口側空気温度がエバポレータ出口側空気目標温度設定部で設定した所定温度以下のときコンプレッサをオフさせるコンプレッサオフ部と、コンプレッサの吐出側冷媒圧力が所定圧力以上のときコンデンサファンの速度を低速から高速に切り換えるコンデンサファン速度制御部を備え、エバポレータ出口側空気目標温度設定部は、車速が所定車速以下のときに所定温度を最低温度に設定することで特徴づけられる。
【００１０】
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、好ましくは所定車速は、ヒステリシスを有することで特徴づけられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、エバポレータ出口側空気目標温度設定部は、車速が所定車速以下のときに所定温度を最低温度に設定するので、所定温度が高いときに比べてコンプレッサ吐出側冷媒圧力の上昇速度を遅らせることができ、その分コンデンサファンを低速回転させておく時間を長くできることから、車両の停止状態で乗員に騒音として感じられにくいようにすることができる。また、所定車速は、ヒステリシスを有するので、所定温度が繰り返し変動して車室への吹き出し温度がその都度変化することを防止でき、車室温度を安定化させて乗員の温調フィーリングを良好に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
コンプレッサ２０は、モータ、またはベルトおよびクラッチを介してエンジンにより駆動される。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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。コンプレッサ２０とコンデンサ１８間を接続する冷媒配管２３中に配されるコンプレッサ吐出側冷媒圧力センサ２６は、コンプレッサ２０側の冷媒吐出圧力を検出するためのものであり、そのセンサ出力は図２で示す制御装置に入力される。
【００１８】
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。
【００１９】
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、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。また、エバポレータ２２の出口側の空調ダクト２４内には、エバポレータ出口側空気温度センサ３６が配置される（図２参照）。このエバポレータ出口側空気温度センサ３６は、エバポレータ出口側空気温度Ｔｅｖａを検出するためのものであり、そのセンサ出力は制御装置に入力される。
【００２０】
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６１）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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
制御装置４０には、コンプレッサ２０へ駆動停止（オフ）信号を送るコンプレッサオフ制御部４１と、コンデンサファン１９に速度制御信号を送るコンデンサファン速度制御部４２と、コンプレッサオフ制御部４１に指令信号を送るエバポレータ出口側空気目標温度設定部４３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。
【００２４】
制御装置４０には、入力信号として、室内温度センサ４４からのＴｒ（車室内空気温度に係る信号）、日射量センサ４５からのＴｓｕｎ（車室内へ入射する日射量に係る信号）、外気温度センサ４６からのＴａｍ（車室外空気温度に係る信号）、温度設定部４７からのＴｓｅｔ（車室内空気設定温度に係る信号）、エバポレータ出口側空気温度センサ３６からのＴｅｖａ（エバポレータ出口側空気温度）、車速センサ４８からのＶ（車速）、コンプレッサ吐出側冷媒圧力センサ２６からのＰｄ（コンプレッサ吐出側冷媒圧力）が入力されている。Ｔｓｅｔは運転者によって設定される設定温度であり、Ｔｒ、Ｔｓｕｎ、Ｔａｍ、Ｔｅｖａ、Ｖ、Ｐｄそれぞれは、対応する各センサから出力される検出信号である。
【００２５】
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および関係式に基づいてコンプレッサ２０のオンオフおよびコンデンサファン１９の速度を制御する。
【００２６】
次に、上記の図２と、さらに図３を参照しながら、制御装置４０が制御を行うときのエバポレータ出口側空気目標温度設定を説明する。図３は、エバポレータ出口側空気目標温度設定のフローチャートである。
【００２７】
最初のステップＳ１０１では各種の入力信号が読み込まれる。ここで、読み込まれる入力信号は、前述のＴｒ、Ｔｓｕｎ、Ｔａｍ、Ｔｓｅｔ、Ｖである。
【００２８】
ステップＳ１０２では、車速Ｖが図４で示すように設定される所定車速よりも大きいかどうか判断する。
【００２９】
ここで、図４について説明する。図４において、横軸は、車速を表し、縦軸は、温度を表す。車速が、高速から減少するとき、車速ＶＡ（例えば５Ｋｍ／ｈ）を所定車速とし、その所定車速以下になったならば、最低温度が所定温度となる。車速がＶＡ以下から上昇してＶＢ（例えば２０Ｋｍ／ｈ）に達するまで最低温度が所定温度として維持される。このように、所定車速は、ヒステリシスを有するので、渋滞走行等低速走行しているときに所定温度が繰り返し変動して車室への吹き出し温度がその都度変化することを防止でき、車室温度を安定化させて乗員の温調フィーリングを良好に保つことができる。
【００３０】
ステップＳ１０２でＶが所定車速以下のとき、ステップＳ１０３において所定温度を最低温度に設定する。そしてリターンする。
【００３１】
一方、ステップＳ１０２で車速Ｖが所定車速以下でないとき、ステップＳ１０１で読み込まれた入力信号を用いてかつ次の式（数１）に基づいて目標吹き出し温度（ＴＡＯ）を算出する（ステップＳ１０４）。
【００３２】
（数１）
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ＊Ｔｓｅｔ−Ｋｒ＊Ｔｒ−Ｋａｍ＊Ｔａｍ−Ｋｓｕｎ＊Ｔｓｕｎ＋Ｃ
Ｔｓｅｔ：車室内空気設定温度
Ｔｒ    ：車室内空気温度
Ｔａｍ  ：車室外空気温度
Ｔｓｕｎ：車室内へ入射する日射量
Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓｕｎ、Ｃ：制御定数
＊：掛け算記号
【００３３】
ステップＳ１０１で読み込まれたＴａｍから図５で示すマップに基づいて、目標温度（ＯＦＦ１）を設定する（ステップＳ１０５）。
【００３４】
図５は、外気温度Ｔａｍに対して設定される目標温度ＯＦＦ１を示すマップである。横軸は、外気温度Ｔａｍを示し、縦軸は、目標温度ＯＦＦ１を示す。外気温度ＴａｍがＴ１（例えば５℃）以下では、目標温度ＯＦＦ１はＴａ（例えば４℃）であり、外気温度ＴａｍがＴ１からＴ２（例えば１５℃）までは、直線Ｌ１０に従って設定され、外気温度ＴａｍがＴ２からＴ３（例えば３１℃）までは、目標温度ＯＦＦ１はＴｂ（例えば６℃）で一定であり、外気温度ＴａｍがＴ３からＴ４（例えば３５℃）までは直線Ｌ１１に従って設定され、外気温度ＴａｍがＴ４以上では、目標温度ＯＦＦ１はＴａで一定と設定される。
【００３５】
また、算出された上記目標吹き出し温度ＴＡＯから図６で示したマップに基づいて目標温度ＯＦＦ２を設定する（ステップＳ１０６）。
【００３６】
図６は、目標吹き出し温度ＴＡＯと目標温度を設定するときのマップである。横軸は、目標吹き出し温度ＴＡＯを示し、縦軸は、目標温度ＯＦＦ２を示す。目標吹き出し温度ＴＡＯがＴ１０（例えば４℃）以下では、目標温度ＯＦＦ２はＴａで一定であり、目標吹き出し温度ＴＡＯがＴ１０からＴ１１（例えば９℃）までは、目標温度ＯＦＦ２は、直線Ｌ１２に従って変化し、目標吹き出し温度ＴＡＯがＴ１１以上では、目標温度ＯＦＦ２はＴｂで一定である。
【００３７】
次に、ステップＳ１０５とステップＳ１０６で設定した目標温度ＯＦＦ１とＯＦＦ２を比較する（ステップＳ１０７）。もし、ＯＦＦ１がＯＦＦ２以下ならば、所定温度をＯＦＦ１として（ステップＳ１０８）リターンする。ステップＳ１０７でもし、ＯＦＦ１がＯＦＦ２以下でないときには、所定温度をＯＦＦ２として（ステップＳ１０９）リターンする。
【００３８】
次に、図７を参照しながら、制御装置の制御に基づくコンプレッサオフ制御を説明する。図７は、コンプレッサのオフ動作を制御するフローチャートである。
【００３９】
最初のステップＳ２０１では入力信号Ｔｅｖａが読み込まれる。次に、Ｔｅｖａが前述で決定した所定温度より小さいかどうか判断する（ステップＳ２０２）。もし、Ｔｅｖａが所定温度以下でなければ、リターンする。ステップＳ２０２でＴｅｖａが所定温度以下であれば、コンプレッサオフ制御する（ステップＳ２０３）。そして、リターンする。
【００４０】
次に、図８を参照しながら、制御装置の制御に基づくコンデンサファン速度制御を説明する。図８は、コンデンサファン速度制御のフローチャートである。
【００４１】
最初のステップＳ３０１ではコンプレッサ２０がオンかどうか判断する。もし、コンプレッサ２０がオンでなければ、ステップＳ３０２で運転停止してリターンする。ステップＳ３０１でコンプレッサがオンならば、Ｐｄの読み込みを行う（ステップＳ３０３）。
【００４２】
次に、ステップＳ３０４では、Ｐｄが所定圧力（例えば１．５ＭＰａ）以上かどうか判断する。
【００４３】
もし、ステップＳ３０４でＰｄが所定圧力以上のときは、高速回転を行う（ステップＳ３０５）。そして、リターンする。また、ステップＳ３０４でＰｄが所定圧力以上でないとき、低速回転を行う（ステップＳ３０６）。そして、リターンする。
【００４４】
上記のようにして制御が行われることで、エバポレータ出口側空気目標温度設定部は、車速が所定車速以下のときに所定温度を最低温度に設定するので、コンプレッサ吐出側冷媒圧力の上昇速度を遅らせることができ、その分コンデンサファンを低速回転させておく時間を長くできることから、車両の停止状態で乗員に騒音として感じられにくいようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、車速が低速の時にも騒音を感じにくくする車両用空調装置として利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】エバポレータ出口側空気目標温度設定のフローチャートである。
【図４】車速と目標温度の関係示すグラフである。
【図５】外気温度から目標温度を設定するマップである。
【図６】目標吹き出し温度と目標温度とのマップである。
【図７】コンプレッサのオフ動作を制御するフローチャートである。
【図８】コンデンサファン速度制御のフローチャートである。
【図９】蒸気圧縮式の冷凍サイクルを示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
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
２６          コンプレッサ吐出側冷媒圧力センサ
４０          制御装置
４１          コンプレッサオフ制御部
４２          コンデンサファン速度制御部
４３          エバポレータ出口側空気目標温度設定部
４８          車速センサ
【図１】
2006021711.tif 000003
【図２】
2006021711.tif 000004
【図３】
2006021711.tif 000005
【図４】
2006021711.tif 000006
【図５】
2006021711.tif 000007
【図６】
2006021711.tif 000008
【図７】
2006021711.tif 000009
【図８】
2006021711.tif 000010
【図９】
2006021711.tif 000011