(57)【要約】【課題】車窓の防曇を達成しつつ、十分な暖房能力を発揮することが可能な空調装置およびその制御方法を提供する。【解決手段】空調装置は、コンプレッサ（２１）、エバポレータ（２８）等で構成される冷凍サイクルと、エバポレータ（２８）を経由した空気を熱するヒータコア（３８）と、エバポレータ（２８）の温度に関する情報を取得する第１のセンサ（５３）と、ヒータコア（３８）に熱供給する媒体の温度に関する情報を取得する第２のセンサ（５４）と、コンプレッサ制御部（６５）とを有し、コンプレッサ制御部（６５）は、第１のセンサ（５３）から取得した情報に基づいて推定されるエバポレータ温度が所定の閾値温度以下の場合、コンプレッサ（２１）の圧縮率を低下させる。その閾値温度は、第２のセンサ（５４）から取得した情報に基づいて推定される媒体温度が第１の所定値以下の場合、エバポレータ（２８）のフロスト限界温度よりも高く設定される。【選択図】図２
2008030706.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（２１）と、
前記コンプレッサ（２１）で圧縮された冷媒を冷却するコンデンサ（２５）と、
前記コンデンサ（２５）によって冷却された冷媒を断熱膨張させる膨張弁（２７）と、
前記膨張弁（２７）で断熱膨張された冷媒と空気との間で熱交換を行うエバポレータ（２８）と、
前記エバポレータ（２８）の温度に関する情報を取得する第１のセンサ（５３）と、
前記エバポレータ（２８）を経由した空気を熱するヒータコア（３８）と、
前記ヒータコア（３８）に熱供給する媒体の温度に関する情報を取得する第２のセンサ（５４）と、
前記コンプレッサ（２１）を制御するコンプレッサ制御部（６５）とを有し、
前記コンプレッサ制御部（６５）は、前記第１のセンサ（５３）から取得した情報に基づいて推定される前記エバポレータ温度が、所定の閾値温度以下の場合、前記コンプレッサ（２１）による前記冷媒の圧縮率を低下させ、且つ前記第２のセンサ（５４）から取得した情報に基づいて推定される前記媒体温度が第１の所定値以下の場合、前記閾値温度を前記エバポレータ（２８）のフロスト限界温度よりも高く設定することを特徴とする空調装置。
【請求項２】
前記第１の所定値は、前記エバポレータ温度がフロスト限界温度の場合に前記空調装置から送出される空気の温度を所定値以上とすることができる前記媒体温度の最低温度である、請求項１に記載の空調装置。
【請求項３】
前記コンプレッサ制御部（６５）は、前記閾値温度を、前記媒体温度が前記第１の所定値よりも低くなるにつれて高く設定する、請求項１又は２に記載の空調装置。
【請求項４】
前記コンプレッサ制御部（６５）は、前記媒体温度が前記第１の所定値よりも低い第２の所定値以下の場合、前記閾値温度を一定に設定する、請求項３に記載の空調装置。
【請求項５】
前記第２の所定値は、前記空調装置が空調を行う区域に設けられた窓の防曇が可能な前記エバポレータ（２８）の最高温度である、請求項４に記載の空調装置。
【請求項６】
前記空調装置に対する負荷が暖房負荷か否かを判定する負荷状態判定部（６４）をさらに有し、該負荷状態判定部（６４）が前記空調装置に対する負荷が暖房負荷でないと判定した場合、前記コンプレッサ制御部（６５）は、前記閾値温度を前記エバポレータ（２８）のフロスト限界温度に設定する、請求項１〜５の何れか一項に記載の空調装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の空調装置を有し、該空調装置で運転室内の空調を行う建設機械。
【請求項８】
冷媒を圧縮するコンプレッサ（２１）と、
前記コンプレッサ（２１）で圧縮された冷媒を冷却するコンデンサ（２５）と、
前記コンデンサ（２５）によって冷却された冷媒を断熱膨張させる膨張弁（２７）と、
前記膨張弁（２７）で断熱膨張された冷媒と空気との間で熱交換を行うエバポレータ（２８）と、
前記エバポレータ（２８）を経由した空気を熱するヒータコア（３８）とを有する空調装置の制御方法であって、
前記エバポレータ（２８）の温度を取得するステップ（Ｓ１０２）と、
前記媒体温度を取得するステップ（Ｓ１０２）と、
前記媒体温度に基づいて前記コンプレッサ（２１）による前記冷媒の圧縮率を低下させるか否かの閾値温度を設定するステップ（Ｓ１０７）と、
前記エバポレータの温度が前記閾値温度以下の場合、前記コンプレッサ（２１）による冷媒の圧縮率を低下させるステップ（Ｓ１０９）とを有し、
前記閾値温度を設定するステップ（Ｓ１０７）は、前記媒体温度が第１の所定値以下の場合、前記閾値温度を前記エバポレータ（２８）のフロスト限界温度よりも高く設定することを特徴とする方法。
【請求項９】
前記閾値温度を設定するステップ（Ｓ１０７）は、前記媒体温度が前記第１の所定値よりも低くなるにつれて、前記閾値温度を高く設定する、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調装置およびその制御方法に関し、特に、運転室内の暖房と窓の防曇とを同時に行う車両用空調装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の排ガス規制の強化などにより、油圧ショベルなどの建設機械に搭載されるエンジンについても、発熱量が抑制される傾向にある。そのため、エンジンの冷却用水を利用したヒータコアにより、室内に吹き出す空気を暖めて暖房を行う車両用空調装置では、特に冬場のアイドリング時において、冷却用水の温度が低く、十分な暖房温度を得難い場合がある。また、このような空調装置では、防曇のために、暖房中でも冷凍サイクルを稼動させ、冷凍サイクルを構成するエバポレータで熱交換を行わせる。この場合、エバポレータで冷却された空気がヒータコアに流入するため、さらに冷却用水の温度を下げることとなり、さらに暖房温度を低下させる原因となっていた。特に建設機械では、外気フィルタの目詰まり防止のために、空調装置に供給する空気を全て外気から取得するフル外気モードが準備されていないことが多い。そのため、空調装置には室内からも空気が吸入され、エバポレータがフロストする温度まで下がり難くなり、冷凍サイクルが稼動し続けることとなる。したがって、一般の乗用車用の空調装置と比較して、冷凍サイクルが稼動している期間が長くなり、それだけ余分にエバポレータによって冷却された空気がヒータコアに流れ込むため、冷却用水の温度がさらに低下して、暖房能力が低下する。
【０００３】
上記のような問題点を解決するために、冷却水の水温が低い場合には、アイドリング時及び停車時のエンジンの回転速度を高めに調整してその水温を上昇させることにより、十分な暖房能力が得られるようにした暖機制御装置が開発されている（特許文献１参照）。しかし、特許文献１に記載された暖機制御装置は、エンジンの回転速度を上昇させるように制御を行うため、エンジンから発生する騒音が増加し、また燃費が悪くなるという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２４５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上述した従来技術による問題点を解消することを可能とする空調装置およびその制御方法を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、車窓の防曇を達成しつつ、十分な暖房能力を発揮することが可能な空調装置およびその制御方法を提供することにある。
【０００７】
本発明のさらに他の目的は、エンジンによる騒音の増大及び燃費効率を低下させることなく、十分な暖房能力を発揮することが可能な空調装置およびその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１の記載によれば、本発明に係る車両用空調装置は、冷媒を圧縮するコンプレッサ（２１）と、冷媒と空気との間で熱交換を行うエバポレータ（２８）等で構成される冷凍サイクルと、エバポレータ（２８）を経由した空気を熱するヒータコア（３８）と、エバポレータ（２８）の温度に関する情報を取得する第１のセンサ（５３）と、ヒータコア（３８）に熱供給する媒体の温度に関する情報を取得する第２のセンサ（５４）と、コンプレッサ（２１）を制御するコンプレッサ制御部（６５）とを有する空調装置が提供される。その空調装置において、コンプレッサ制御部（６５）は、第１のセンサ（５３）から取得した情報に基づいて推定されるエバポレータ温度が、所定の閾値温度以下の場合、コンプレッサ（２１）による冷媒の圧縮率を低下させ、且つ第２のセンサ（５４）から取得した情報に基づいて推定される媒体温度が第１の所定値以下の場合、閾値温度をエバポレータ（２８）のフロスト限界温度よりも高く設定することを特徴とする。係る構成により、ヒータコアに熱供給する媒体の温度が低い場合には、冷凍サイクルが停止し易くなるので、媒体の温度低下を抑制することができ、その結果として暖房能力が向上する。なお、冷媒の圧縮率とは、コンプレッサから出る冷媒の圧力をコンプレッサに流入する冷媒の圧力で除した値をいう。また、冷媒の圧縮率を低下させることには、冷媒の圧縮そのものを停止すること、すなわち、コンプレッサを停止することも含む。
【０００９】
また、請求項２に記載のように、第１の所定値は、エバポレータ温度がフロスト限界温度の場合に空調装置から送出される空気の温度を所定値以上とすることができる媒体温度の最低温度であることが好ましい。第１の所定値を係る温度に設定することにより、媒体温度低下による暖房能力の低下を抑制しつつ、高い防曇能力を維持することができる。
【００１０】
また、請求項３に記載のように、コンプレッサ制御部（６５）は、閾値温度を、媒体温度が第１の所定値よりも低くなるにつれて高く設定することが好ましい。係る構成により、媒体温度が低下するほど冷凍サイクルも停止し易くなるので、媒体温度の低下による暖房能力の低下を効率よく抑制できる。
【００１１】
また、請求項４に記載のように、コンプレッサ制御部（６５）は、媒体温度が第１の所定値よりも低い第２の所定値以下の場合、閾値温度を一定に設定することが好ましい。
さらに、請求項５に記載のように、第２の所定値は、空調装置が空調を行う区域に設けられた窓の防曇が可能なエバポレータ（２８）の最高温度であることが好ましい。係る構成により、媒体温度が非常に低い場合であっても、暖房とともに防曇を行うことができる。
【００１２】
さらに、請求項６に記載のように、空調装置に対する負荷が暖房負荷か否かを判定する負荷状態判定部（６４）をさらに有し、負荷状態判定部（６４）が空調装置に対する負荷が暖房負荷でないと判定した場合、コンプレッサ制御部（６５）は、閾値温度をエバポレータ（２８）のフロスト限界温度に設定することが好ましい。係る構成により、例えば、空調装置が冷房動作をしている場合において、冷凍サイクルが頻繁に停止して十分な冷房を行えなくなることを防止することができる。
【００１３】
また、本発明の請求項７の記載によれば、上記の何れかに記載の空調装置を有し、その空調装置で運転室内の空調を行う建設機械が提供される。
【００１４】
また、本発明の請求項８の記載によれば、冷媒を圧縮するコンプレッサ（２１）と、冷媒と空気との間で熱交換を行うエバポレータ（２８）等から構成される冷凍サイクルと、エバポレータ（２８）を経由した空気を熱するヒータコア（３８）とを有する空調装置の制御方法が提供される。その制御方法は、エバポレータ（２８）の温度を取得するステップ（Ｓ１０２）と、媒体温度を取得するステップ（Ｓ１０２）と、媒体温度に基づいてコンプレッサ（２１）による冷媒の圧縮率を低下させるか否かの閾値温度を設定するステップ（Ｓ１０７）と、エバポレータ（２８）の温度が閾値温度以下の場合、コンプレッサ（２１）による冷媒の圧縮率を低下させるステップ（Ｓ１０９）とを有し、閾値温度を設定するステップ（Ｓ１０７）は、媒体温度が第１の所定値以下の場合、閾値温度をエバポレータ（２８）のフロスト限界温度よりも高く設定することを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明の請求項９の記載によれば、閾値温度を設定するステップ（Ｓ１０７）は、媒体温度が第１の所定値よりも低くなるにつれて、閾値温度を高く設定することが好ましい。
【００１６】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を適用した車両用空調装置について説明する。
本発明を適用した車両用空調装置は、ヒータコアに供給されるエンジン冷却水の温度を参照して、運転室の窓ガラスやドアの防曇を行える範囲で冷凍サイクルのコンプレッサが停止するエバポレータ温度をエバポレータのフロスト防止のための閾値温度よりも高い値に設定することにより、コンプレッサが停止している期間を長くする。このようにコンプレッサを制御することにより、ヒータコアへ流入する空気温度の低下を極力防止する。その結果として暖房能力を向上させることができる。また、コンプレッサが停止している期間を長くすることができるので、燃費を向上させることもできる。
【００１８】
図１は、本発明を適用した車両用空調装置１を備えた建設用車両の運転室１００の概略構成図である。
【００１９】
図１に示すように、運転室１００内には、運転者用のシート２が設けられ、その下部後方に車両用空調装置１が配置されている。そして、車両用空調装置１は、それに近接し、運転室１００内に向けて開口された内気吸込口３から運転室１００内の空気を取り込む。同様に、車両用空調装置１に近接して配置され、運転室１００外に向けて開口された外気吸込口４から車外の空気を取り込む。そして、車両用空調装置１は、内気吸込口３又は外気吸込口４から取り込んだ空気を暖め、あるいは冷却する。また、運転室１００内には、シート２の足元に設けられたフット吹き出し口（ＦＯＯＴ）５、フロントガラス９の近傍に設けられ、運転者に向けて開口されたフェイス吹き出し口（ＦＡＣＥ）６、フロントガラス９に向けて開口されたデフロスタ吹き出し口（ＤＥＦ）７及びシート２の後方から上方に向けて開口されたリア吹き出し口（ＲＥＡＲ）８が設置されている。また、フェイス吹き出し口６及びデフロスタ吹き出し口７は、フロントダクト１０を通じて車両用空調装置１に接続されている。同様に、リア吹き出し口８は、リアダクト１１を通じて車両用空調装置１に接続されている。そして、車両用空調装置１で暖められた、あるいは冷却された空気は、運転室１００内に設置された各吹き出し口から送出され、運転室１００内の温度を調節し、あるいはフロントガラス９の曇りを防止する。
【００２０】
図２は、車両用空調装置１の全体構成を示す構成図である。図２に示すように、車両用空調装置１は、主に機械的構成からなる空調機器２０と、この空調機器２０を制御する制御部６０とを有する。
【００２１】
まず、空調機器２０の冷凍サイクルＲの構成を説明する。車両用空調装置１の冷凍サイクルＲは閉回路で構成され、その閉回路はコンプレッサ２１より時計回りにコンデンサ２５、レシーバ２６、膨張弁２７、およびエバポレータ２８を含む。そして、コンプレッサ２１は、冷媒を圧縮して高圧ガスにする。また、コンプレッサ２１は、ベルト２２を介して車載エンジン２３より伝わる動力断続用の電磁クラッチ２４を備える。コンデンサ２５は、コンプレッサ２１より送られてきた高温、高圧の冷媒ガスを冷却し、液化させる。レシーバ２６は、液化された冷媒ガスを貯蔵し、冷凍サイクルＲ内を循環する冷媒の量を調節する。また、冷却性能の低下を防ぐため、液化された冷媒に含まれるガス状の気泡を取り除き、完全に液化された冷媒のみを膨張弁２７へ送る。膨張弁２７は、液化された冷媒を断熱膨張させて低温、低圧化し、エバポレータ２８へ送る。エバポレータ２８は、低温、低圧化された冷媒と、エバポレータ２８に送り込まれた空気との間で熱交換を行ってその空気を冷却する。
【００２２】
次に、空調機器２０の空調ケース３０内の構成について説明する。エバポレータ２８の上流側には、ブロワファン３１が配置されている。ブロワファン３１は遠心式送風ファンで構成され、駆動用モータ３２により回転駆動される。ブロワファン３１の吸入側には、内外気切替箱３４が配置される。内外気切替箱３４内には、内外気サーボモータ３６で駆動される内外気切替ドア３５が配置される。そして内外気切替ドア３５は、内気吸込口３と外気吸込口４とを切り替えて開閉する。そして、内気吸込口３又は外気吸込口４から取り込まれた空気は、内外気切替箱３４を経由して、ブロアファン３１によってエバポレータ２８へ送られる。なお、ブロアファン３１の回転速度を調整することにより、車両用空調装置１から送出される風量を調節することができる。
【００２３】
エバポレータ２８の下流側には、エバポレータ２８側から順に、エアミックスドア３７、およびヒータコア３８が配置される。ヒータコア３８には、ヒータコア３８を通る空気を暖めるために、車載エンジン２３の冷却に使用された冷却水が循環供給される。また、空調ケース３０には、ヒータコア３８をバイパスするバイパス通路３９が形成されている。エアミックスドア３７は、温調サーボモータ４０により回動され、各吹き出し口から送出される空気を所定の温度にするために、ヒータコア３８を通過する通路４１からの温風とバイパス通路３９を通過する冷風との風量割合を調整する。
【００２４】
さらに、バイパス通路３９を経由した冷風と、ヒータコア３８を通過する通路４１からの温風とが混合される空気混合部４２の下流側には、フット吹き出し口５を開閉するフットドア４４と、フェイス開口部６、リア開口部８などへ通じるダクト４５の入口を開閉するダクト開閉ドア４６が配置される。さらに、ダクト４５内には、フェイス開口部６及びデフロスタ開口部７へ通じるフロントダクト１０と、リア開口部８へ通じるリアダクト１１へ流れる空気量を調節するフロント・リア配風調整ドア４７が配置される。各ドア４４、４６及び４７は、モードサーボモータ４８により駆動される。
【００２５】
次に、車両用空調装置１が有する各種センサについて説明する。内気温センサ５１は、運転室内の温度Ｔｉを測定するために、内外気切替箱３４の内気吸込口３側の開口部に設置される。また、外気温センサ５２は、運転室外の温度Ｔｏを測定するために、運転室の周囲に設置される。なお、外気温センサ５２を、コンデンサ２５の外側前面に設置してもよい。また、エバポレータ出口温度センサ５３は、エバポレータ２８から吹き出される空気の温度（エバポレータ吹出温度Ｔｅ）を測定するために、エバポレータ２８のエアミックスドア３７側の空気通路の出口近傍に設置される。さらに、ヒータコア３８へのエンジン冷却水の流入口近傍には、その冷却水の水温Ｔｗを測定するためのヒータ入口水温センサ５４が設置される。
【００２６】
また、レシーバ２６の出口近傍には、冷凍サイクルＲ内を循環する冷媒の圧力Ｐを測定するための圧力センサ５５が取り付けられる。さらに、運転室内に照りつける日射光の強さＬを測定するために、日射センサ５６が運転室内のフロントガラス近傍に取り付けられる。なお、日射センサ５６は照度センサで構成される。
【００２７】
上記の各センサ５１〜５６は、制御部６０と通信可能に接続され、各センサで取得された測定値は、制御部６０へ送信される。そして制御部６０は、それら測定値と、Ａ／Ｃ操作パネル（図示せず）から取得された操作信号に基づいて、電磁クラッチ２４を制御してコンプレッサ２１のＯＮ／ＯＦＦ切り換えを行ったり、ブロアファン３１の回転数調整のために駆動用モータ３２を制御する。また制御部６０は、内外気サーボモータ３６、温調サーボモータ４０及びモードサーボモータ４８を制御して各ドアの開度を調節する。これらの制御を行うことによって、運転室内の温度を、運転者の設定温度に近づけるように、各吹き出し口から送出される温風又は冷風の温度及び風量を調節する。
【００２８】
図３は、車両用空調装置１の制御部６０の機能ブロック図である。
制御部６０は、図示していないＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる１個もしくは複数個の図示してないマイクロコンピュータ、その周辺回路、および電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ等の記憶部６１から構成される。
【００２９】
制御部６０は、このマイクロコンピュータによる機能モジュールとして、温度調節部６２、風量調節部６３、負荷状態判定部６４、コンプレッサ制御部６５及び異常検出部６６を有する。以下、これら各部について説明する。
【００３０】
温度調節部６２は、Ａ／Ｃ操作パネルから取得した設定温度Ｔｓ及び各温度センサ５１〜５３、水温センサ５４及び日射センサ５６の測定信号に基づいて、内外気切替ドア３５、エアミックスドア３７及び各吹き出し口からの風量を調節するドア４４、４６，４７の開度を決定し、各ドアを駆動するサーボモータへ、各ドアの開度が設定された位置になるように制御信号を送信する。例えば、エアミックスドア３７の開度は、内気温Ｔｉと設定温度Ｔｓの差を、外気温Ｔｏ、日射量Ｌなどで補正した値を入力とし、エアミックスドア３７の開度を出力とする関係式に基づいて決定される。ここで、エアミックスドア３７の開度を、一定の時間間隔（例えば、１秒間隔）毎に判定するものとし、過去の判定時における各測定値も考慮することで、安定した制御を行うことができる。そのような制御を行うための各測定値とエアミックスドア３７の開度の関係式を以下に示す。
【数１】
2008030706.tif 000003
上式において、Ｄｏは、エアミックスドア３７の開度を表す。また、係数α、β、γ、ａ、ｂは定数であり、Ｔｓｊ、Ｔｉｊ、Ｔｏｊ、Ｌｊ（ｊ＝１、２，．．．，ｎ）は、それぞれ、ｊ回目の測定時点における設定温度、内気温、外気温及び日射量を表す。ただし、エアミックスドア３７の開度Ｄｏは、ヒータコア３８を経由する通路４１を閉じた状態（すなわち、冷房のみが動作する状態）を１００％、バイパス通路３９を閉じた状態（すなわち、暖房のみが動作する状態）を０％として設定される。
なお、温度調節部６２は、各ドアの開度を、他の周知の制御方法を用いて決定してもよい。
【００３１】
風量調節部６３は、Ａ／Ｃ操作パネルから取得した設定温度、風量設定及び各温度センサ５１〜５３及び日射センサ５６の測定信号に基づいて、ブロアファン３１の回転速度を決定する。そして、駆動モータ３２へ、ブロアファン３１の回転速度が設定値になるように制御信号送信する。例えば、風量設定が手動設定になっている場合には、風量調節部６３は、Ａ／Ｃ操作パネルから取得した風量設定値となるようにブロアファン３１の回転速度を決定する。また、風量設定が自動設定になっている場合には、風量調節部６３は、内気温、内気温と設定温度との差などと風量との関係を表す関係式にしたがってブロアファン３１の回転速度を決定する。このような関係式は予め設定され、制御部６０において実行されるコンピュータプログラムに組み込まれている。なお、風量調節部６３は、他の周知の方法を用いて、ブロアファン３１の回転速度を決定することもできる。
【００３２】
負荷状態判定部６４は、Ａ／Ｃ操作パネルから取得した設定温度Ｔｓ及び各温度センサ５１〜５３及び日射センサ５６の測定信号に基づいて、車両用空調装置１の負荷状態が、暖房を行う暖房負荷に相当するのか、冷房を行う冷房負荷に相当するのかを判定する。後述するように、車両空調装置１の負荷状態を知ることにより、車両空調装置１が暖房負荷の場合のみ、コンプレッサの停止条件を緩和するように設定できるので、冷房時において冷凍サイクルＲが頻繁に停止することを防止しつつ、暖房時には可能な限り冷凍サイクルＲを停止できるようになる。
【００３３】
負荷状態判定部６４は、例えば、設定温度Ｔｓが内気温Ｔｉよりも高い場合、暖房負荷と判定し、逆に内気温Ｔｉが設定温度Ｔｓ以上であれば、暖房負荷でないと判定する。あるいは、負荷状態判定部６４は、上記の温度調節部６２で求めたエアミックスドア３７の開度に基づいて暖房負荷か否かを判定してもよい。例えば、エアミックスドア３７の開度が、バイパス通路３９よりもヒータコア３８側の通路４１の方が広くなる状態に設定されている場合、暖房負荷と判定し、そうでない場合、暖房負荷でないと判定する。
なお、暖房／冷房の設定が運転者による手動設定となっている場合には、負荷状態判定部６４は、Ａ／Ｃ操作パネルからの暖房／冷房切替信号を参照して暖房負荷か否かを判定する。
判定結果は、例えば１ビットの２値変数として与えられ、制御部６０の他の部で参照可能なように、記憶部６１に記憶される。
【００３４】
コンプレッサ制御部６５は、車両用空調装置１の負荷状態、エバポレータ出口温度Ｔｅ及びヒータコア３８入口の水温Ｔｗ等に基づいて、コンプレッサのＯＮ／ＯＦＦを制御する。なお、エバポレータ２８は、０℃以下に低下するとフロストする。エバポレータ２８がフロストすると、エバポレータ２８のフィン間に霜が生じて空気の通りが非常に悪くなるため、十分な熱交換を行うことができなくなる。そのため、コンプレッサ制御部６５は、エバポレータ２８をフロストさせないために、エバポレータ出口温度Ｔｅがフロスト限界温度Ｔｆにまで低下すると、コンプレッサ２１を停止する。例えば、フロスト限界温度Ｔｆは、約１℃に設定される。
【００３５】
また、暖房時においては、除湿または防曇目的のために冷凍サイクルＲを稼動させると、エバポレータ２８によって冷却された空気がヒータコア３８を通過することにより、エンジン冷却水が冷却されて十分な暖房効果が得られなくなる場合がある。そこでコンプレッサ制御部６５は、冷却水の水温Ｔｗが所定の温度Ｔｗ２以下の場合には、コンプレッサを停止する閾値温度Ｔｏｆｆをフロスト限界温度Ｔｆよりも高く設定する。このように、コンプレッサの停止条件を緩和することにより、暖房中に冷凍サイクルＲが稼動する時間が減少し、車両用空調装置１は、十分な暖房能力を発揮することができる。さらに、コンプレッサが稼動している時間も短くなるので、その分だけ車載エンジンにかかる負荷も低減し、燃料消費量を抑制することができる。
【００３６】
図４に、本実施形態における、冷却水の水温Ｔｗとコンプレッサを停止する閾値温度Ｔｏｆｆの関係を示す。図４において、グラフの横軸は冷却水の水温Ｔｗを表し、グラフの縦軸は閾値温度を表す。実線で示されたグラフ４０１は、冷却水の水温Ｔｗによって求められる閾値温度Ｔｏｆｆを表す。図４に示すように、冷却水の水温Ｔｗが、所定の水温Ｔｗ２よりも高い場合、ヒータコア３８に供給される空気が冷却されていても、十分な暖房能力を得ることができるため、閾値温度Ｔｏｆｆはフロスト限界温度Ｔｆと等しく設定される。冷却水の水温Ｔｗが水温Ｔｗ２以下になると、閾値温度Ｔｏｆｆは水温Ｔｗの低下にしたがって徐々に高くなる。そして、水温Ｔｗが所定の水温Ｔｗ１以下となると、閾値温度Ｔｏｆｆは一定となる。
【００３７】
本実施形態において、Ｔｗ２は、閾値温度Ｔｏｆｆをフロスト限界温度Ｔｆと等しくした場合に、フット吹き出し口５から送出される温風を所定の温度（例えば、４０℃）以上に維持可能な最低水温に設定した。また、Ｔｗ１は、上記の温風の温度を所定の温度に保ったまま、水温Ｔｗを下げていった場合において、エバポレータ出口温度Ｔｅが運転室のフロントガラスの防曇を行うための限界温度Ｔｄまで上昇したときの水温に設定した。特に、建設機械の場合、運転室内には通常一人しか搭乗できず、一般の乗用車と比較して水蒸気の発生源が少ない。さらに、建設機械は低速でしか移動できないため、運転室のフロントガラスが外気によって冷却される度合いも、乗用車と比べて低い。したがって、防曇のために要求される冷凍サイクルＲの能力は比較的低くて済むため、上記の限界温度Ｔｄは、比較的高くなる。そのため、本実施形態では、フロントガラスの防曇を行いつつ、暖房を行う際に、十分な暖房能力の向上を達成することができる。なお、Ｔｗ１、Ｔｗ２は、上記の温度に限られない。例えば、暖房能力を優先する場合には、Ｔｗ２を上記の値よりも数度高く設定してもよい。また、防曇能力を優先する場合には、上記の防曇可能な限界温度Ｔｄよりもエバポレータ出口温度Ｔｅが低いところで閾値温度Ｔｏｆｆが一定となるように、Ｔｗ１を上記の値よりも数度高く設定してもよい。
【００３８】
コンプレッサ制御部６５は、上記の図４のグラフに示すような関係式を組み込んだプログラムに従って動作する。そして、記憶部６１に記憶された負荷状態が暖房負荷である場合、ヒータ入口水温センサ５４から取得した水温Ｔｗに基づいて、上記関係式にしたがって閾値温度Ｔｏｆｆを決定する。そして、エバポレータ出口温度Ｔｅが求めた閾値温度Ｔｏｆｆ以下の場合にはコンプレッサ２１を停止させる（すなわち、電磁クラッチ２４を切離して車載エンジン２３からコンプレッサ２１に動力が伝達されないようにする）。一方、エバポレータ出口温度Ｔｅが閾値温度Ｔｏｆｆよりも高い場合は、コンプレッサ２１の稼動を継続する。
なお、コンプレッサ制御部６５は、水温Ｔｗが上記の温度Ｔｗ２よりも低い場合、閾値温度Ｔｏｆｆを、フロスト限界温度Ｔｆに一定のバイアス温度を加えた値に設定するようにしてもよい。
【００３９】
また、記憶部６１に記憶された負荷状態が暖房負荷でない場合、コンプレッサ制御部６５は、エバポレータ出口温度Ｔｅがフロスト限界温度Ｔｆ以下の場合にコンプレッサ２１を停止させる。一方、エバポレータ出口温度Ｔｅがフロスト限界温度Ｔｆよりも高い場合は、コンプレッサ２１の稼動を継続する。
【００４０】
一度コンプレッサ２１を停止させると、コンプレッサ制御部６５は、エバポレータ２８が或る程度暖まってからコンプレッサ２１を再稼動させる（すなわち、電磁クラッチ２４を接続して車載エンジン２３からコンプレッサ２１に動力が伝達されるようにする）。そのため、コンプレッサ制御部６５は、コンプレッサ２１を停止させる閾値温度よりも所定温度高くした温度を、コンプレッサ作動開始温度Ｔｏｎとして設定する。例えば、コンプレッサ作動開始温度Ｔｏｎは、暖房負荷時には閾値温度Ｔｏｆｆに、暖房負荷でない場合には、フロスト限界温度Ｔｆに５℃加えた値とすることができる。コンプレッサ制御部６５は、エバポレータ出口温度Ｔｅをコンプレッサ作動開始温度Ｔｏｎとを比較して、エバポレータ出口温度Ｔｅがコンプレッサ作動開始温度Ｔｏｎを超えた場合、コンプレッサ２１を稼動させる。
【００４１】
異常検出部６６は、冷凍サイクルＲを循環する冷媒の圧力を調べることにより、冷凍サイクルＲに生じた異常を検出する。そのために、異常検出部６６は、圧力センサ５５で測定された冷媒の圧力Ｐが、予め定められた上限閾値を超えた場合、又は予め定められた下限閾値を下回った場合、冷凍サイクルＲに異常が生じたと判定する。そして、冷凍サイクルＲに異常が生じたと判定した場合、異常検出部６６は、電動クラッチ２４を切り離し、コンプレッサ２１を停止する。また、異常が生じたことを例えば運転室内の運転操作パネル（図示せず）に表示するようにしてもよい。
【００４２】
以下、図５及び図６に示したフローチャートを参照しつつ、本発明を適用した車両用空調装置１のコンプレッサ２１の制御動作について説明する。ここで説明する制御動作は、主として車両用空調装置１が自動運転を行う場合に実施される。なお、コンプレッサ２１の制御動作は、制御部６０により、制御部６０に組み込まれたコンピュータプログラムにしたがって行われる。
【００４３】
図５に示すように、まず、Ａ／Ｃ操作パネルから、車両用空調装置１を稼動させる信号を受け取ると、制御部６０は、車両用空調装置１を稼動させる。そして、防曇又は冷房を行うために、コンプレッサ２１を作動させる（ステップＳ１０１）。車両用空調装置１の稼動開始後、制御部６０は、設定温度Ｔｓ、外気温Ｔｏ、内気温Ｔｉ、エバポレータ出口温度Ｔｅ、ヒータ入口水温Ｔｗ、冷媒圧力Ｐ、日射量Ｌを各センサ等から取得する（ステップＳ１０２）。そして、制御部６０の異常検出部６６は、上記のように、圧力センサ５５から取得した冷凍サイクルＲの冷媒圧力Ｐが、所定の範囲内に収まるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。冷媒圧力Ｐが、所定の範囲内に収まらない場合、冷凍サイクルＲは異常と判定し、コンプレッサ２１を停止させ（ステップＳ１０４）、車両用空調装置１を停止する。一方、ステップＳ１０３において、冷媒圧力Ｐが所定の範囲内に収まる場合、冷凍サイクルＲは正常と判定する。
【００４４】
図６に示すように、冷凍サイクルＲが正常と判定された場合、制御部６０の負荷状態判定部６４は、車両用空調装置１が暖房負荷の状態（すなわち、暖房運転を実施している状態）か否か判定する（ステップＳ１０５）。負荷状態が暖房負荷でない場合、制御部６０のコンプレッサ制御部６５は、エバポレータ出口温度Ｔｅとフロスト限界温度Ｔｆとを比較する（ステップＳ１０６）。そして、エバポレータ出口温度Ｔｅがフロスト限界温度Ｔｆよりも高ければ、制御をステップＳ１０２の前に戻す。そして、所定期間経過後、再度ステップＳ１０２以下の処理を行う。一方、エバポレータ出口温度Ｔｅがフロスト限界温度Ｔｆ以下であれば、エバポレータのフロストを避けるためにコンプレッサ２１を停止させる（ステップＳ１０９）。
【００４５】
また、ステップＳ１０５において、負荷状態が暖房負荷と判定されると、コンプレッサ制御部６５は、上記のように、ヒータコア３８の入口での冷却水の水温Ｔｗに基づいて閾値温度Ｔｏｆｆを決定する（ステップＳ１０７）。そして、エバポレータ出口温度Ｔｅと比較する（ステップＳ１０８）。エバポレータ出口温度Ｔｅが閾値温度Ｔｏｆｆよりも高ければ、制御をステップＳ１０２の前に戻す。そして、所定期間経過後、再度ステップＳ１０２以下の処理を行う。一方、エバポレータ出口温度Ｔｅが閾値温度Ｔｏｆｆ以下であれば、ヒータコア３８を循環するエンジン冷却水の温度低下を避けるために、コンプレッサ２１を停止させる（ステップＳ１０９）。
【００４６】
ステップＳ１０９の後、所定時間経過後、コンプレッサ制御部６５は、エバポレータ出口温度Ｔｅとコンプレッサ作動開始温度Ｔｏｎとを比較する（ステップＳ１１０）。そして、エバポレータ出口温度Ｔｅがコンプレッサ作動開始温度Ｔｏｎを超えた場合、コンプレッサ２１を稼動させる（ステップＳ１１１）。一方、エバポレータ出口温度Ｔｅが作動開始温度Ｔｏｎ以下の場合、コンプレッサ２１を停止させたまま、制御をステップＳ１１０の前に戻し、所定時間経過後、再度ステップＳ１１０の処理を実行する。
【００４７】
以上説明してきたように、本発明を適用した車両用空調装置は、ヒータコアに供給されるエンジン冷却水の温度を参照して、コンプレッサを停止させる閾値温度をエバポレータのフロスト限界温度よりも高く設定することにより、コンプレッサが停止している期間を長くして、ヒータコアへ流入する空気温度の低下を防ぎ、その結果として暖房能力を向上させることができる。また、コンプレッサが停止している期間を長くすることができるので、燃費を向上させることができる。さらに、空調装置に掛かる負荷が暖房負荷か否かを判定して、暖房負荷でない場合には閾値温度をフロスト限界温度に固定することで、冷房時にはコンプレッサを停止し難くし、十分な冷房を行うことができる。
【００４８】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、コンプレッサ２１を停止する閾値温度Ｔｏｆｆを決定する際、ヒータコア３８の入口での冷却水の水温を参照する代わりに、ヒータコア３８の出口での冷却水の温度、車載エンジン２３の近傍での冷却水の水温あるいは車載エンジン２３の回転数を用いてもよい。これらの値は、ヒータコア３８の入口での冷却水の水温Ｔｗと一定の相関性を有するため、その相関関係に従ってヒータ入口水温Ｔｗを推定することにより、冷却水温度Ｔｗと同様に扱うことができる。また、エバポレータ出口温度Ｔｅの代わりに、エバポレータ２８の冷却フィン又はチューブの表面温度や、エバポレータ２８の冷凍サイクルＲの出口近傍での冷媒圧力とコンプレッサ２１の回転速度の相関関係で求まる値を用いてもよい。さらに、コンプレッサ２１として可変容量コンプレッサを使用する場合には、コンプレッサの容積をエバポレータ出口温度Ｔｅの代わりに用いてもよい。これらの値も、エバポレータ出口温度Ｔｅと一定の相関性を有するため、その相関関係に従ってエバポレータ出口温度Ｔｅを推定することにより、エバポレータ出口温度Ｔｅと同様に扱うことができる。
【００４９】
また、上記の実施形態では、エバポレータ出口温度Ｔｅが閾値温度Ｔｏｆｆ以下となると、コンプレッサを停止させるように制御を行ったが、エバポレータ出口温度Ｔｅが閾値温度Ｔｏｆｆ以下で且つフロスト限界温度Ｔｆより高い場合には、コンプレッサの回転速度を低下させるなど、コンプレッサの能力を低下させるように制御するようにしてもよい。
【００５０】
さらに、上記の水温がＴｗ２以下となる場合、風量調節部６３は、ブロアファン３１の回転速度を低下させ、各吹き出し口から送出される風量を減らすことで、各吹き出し口から吹き出される空気の温度を上げるように制御を行ってもよい。このように制御を行うことで、暖房時の運転者のフィーリングをより向上させることができる。
【００５１】
上記のように、本発明の範囲内で様々な修正を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明を適用した車両用空調装置を備えた車両の運転室の構成を示す構成図である。
【図２】本発明を適用した車両用空調装置の全体構成を示す構成図である。
【図３】車両用空調装置の制御部の機能ブロック図である。
【図４】冷却水の水温とコンプレッサを停止する閾値温度の関係を示すグラフである。
【図５】本発明を適用した車両用空調装置のコンプレッサ制御動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明を適用した車両用空調装置のコンプレッサ制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
１    車両用空調装置
２    シート
３    内気吸込口
４    外気吸込口
５    フット吹き出し口
６    フェイス吹き出し口
７    デフロスタ吹き出し口
８    リア吹き出し口
９    フロントガラス
１０    フロントダクト
１１    リアダクト
２０    空調機器
２１    コンプレッサ
２２    ベルト
２３    車載エンジン
２４    電磁クラッチ
２５    コンデンサ
２６    レシーバ
２７    膨張弁
２８    エバポレータ
３０    空調ケース
３１    ブロアファン
３２    駆動用モータ
３４    内外気切替箱
３５    内外気切替ドア
３６    内外気サーボモータ
３７    エアミックスドア
３８    ヒータコア
３９    バイパス通路
４０    温調サーボモータ
４１    通路
４２    空気混合部
４４    フットドア
４５    ダクト
４６    ダクト開閉ドア
４７    フロント・リア配風調整ドア
４８    モードサーボモータ
５１    内気温センサ
５２    外気温センサ
５３    エバポレータ出口温度センサ
５４    ヒータ入口水温センサ
５５    圧力センサ
５６    日射センサ
６０    制御部
６１    記憶部
６２    温度調節部
６３    風量調節部
６４    負荷状態判定部
６５    コンプレッサ制御部
６６    異常検出部
１００    運転室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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