(57)【要約】【課題】空調用コンプレッサの消費動力を低減する。【解決手段】エンジン１１とコンプレッサ１２を連結し、エンジン回転数センサ２３からの検出値に基づきコンプレッサ１２の成績係数αを検出する。エンジン回転数が所定回転数Ｎｅ１より大きいとき（成績係数αが低いとき）、コンプレッサ制御温度Ｔａを目標吸込温度Ｔｉｎｔより高く設定し、エンジン回転数が所定回転数Ｎｅ１以下のとき（成績係数αが高いとき）、コンプレッサ制御温度Ｔａを目標吸込温度Ｔｉｎｔより低く設定する。コントローラ２０は、コントロールバルブ１７に制御信号を出力し、実吸込温度Ｔｉｎｔが制御温度Ｔａとなるようにコンプレッサ１２の吐出容量を制御する。【選択図】図１
2004345461.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、
前記コンプレッサから圧送された冷媒を介して吸熱するエバポレータと、
前記コンプレッサの仕事量に対する吸熱の割合（以下、コンプレッサ効率）を検出するコンプレッサ効率検出手段と、
前記コンプレッサ効率検出手段で検出されたコンプレッサ効率が低いほど、前記コンプレッサの仕事量が低減するように前記コンプレッサを制御するコンプレッサ制御手段とを備えることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用空調装置において、
前記コンプレッサの仕事量と相関のある目標吸熱量を演算する吸熱量演算手段と、
実吸熱量を検出する吸熱量検出手段とを備え、
前記コンプレッサ制御手段は、前記コンプレッサ効率が所定値より低いとき、前記実吸熱量が前記目標吸熱量よりも高くなるように前記コンプレッサを制御するとともに、前記コンプレッサ効率が前記所定値以上のとき、前記実吸熱量が前記目標吸熱量よりも低くなるように前記コンプレッサを制御することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の車両用空調装置において、
前記コンプレッサ効率検出手段は、エンジン回転数に基づいてコンプレッサ効率を検出することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の車両用空調装置において、
前記コンプレッサ制御手段は、前記吸熱量演算手段で演算された前記目標吸熱量と前記吸熱量検出手段で検出された実吸熱量の差が所定値より大きいとき、前記コンプレッサ効率に拘わらず実吸熱量が前記目標吸熱量となるように前記コンプレッサを制御することを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンプレッサの消費動力を低減するようにした車両用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エバポレータの下流の空気温度（以下、吸込温度）に応じてコンプレッサの容量を制御するようにした車両用空調装置が知られている（例えば特許文献１参照）。これによれば目標吹出温度に応じて目標吸込温度を定め、実吸込温度が目標吸込温度となるようにコンプレッサの吐出容量を制御する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−８９３２８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に空調用コンプレッサは、回転数の上昇に伴い動力エネルギーに対する吸熱量（成績係数という）が低下する。しかしながら上記公報記載の装置では、回転数に拘わらずコンプレッサの吐出容量を制御するため、成績係数の低い高回転時におけるコンプレッサの運転割合が増加すると、コンプレッサの消費動力が全体的に大きくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、コンプレッサの消費動力を全体的に低減しうる車両用空調装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による車両用空調装置は、冷媒を圧縮するコンプレッサと、コンプレッサから圧送された冷媒を介して吸熱するエバポレータと、コンプレッサの仕事量に対する吸熱の割合（以下、コンプレッサ効率）を検出するコンプレッサ効率検出手段と、コンプレッサ効率検出手段で検出されたコンプレッサ効率が低いほど、コンプレッサの仕事量が低減するようにコンプレッサを制御するコンプレッサ制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、コンプレッサの仕事量に対する吸熱の割合（コンプレッサ効率）が低いほどコンプレッサの仕事量が低減するようにコンプレッサを制御するので、所定の総吸熱量を得るためのコンプレッサの消費動力を低減することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３を参照して本発明による車両用空調装置の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態に係わる車両用空調装置の構成を示す図である。図１に示す車両用空調装置は、ベルト１，プーリ２，３を介し、エンジン１１により駆動される可変容量コンプレッサ１２を備える。コンプレッサ１２は、コンデンサ１３、膨張弁１４、エバポレータ１５とともに冷凍サイクルを形成し、コンプレッサ１２で圧縮された冷媒は、コンデンサ１３で外気と熱交換して放熱された後、膨張弁１４で膨張される。そして、ブロアファン１６から送風された空気と空調ダクト内のエバポレータ１５で熱交換して吸熱され、空調ダクト内の空気を冷却する。なお、空調ダクト内のエバポレータ１５の下流には、ヒータコアやエアミックスドアなどが配設されているが、それらの図示は省略する。
【０００９】
可変容量コンプレッサ１２は、斜板の傾きの変化により容量変更する斜板式コンプレッサであり、ソレノイド式コントロールバルブ１７を内蔵している。すなわち、コントロールバルブ１７の駆動によりクランクケース内の圧力を制御して斜板の傾きを変化させ、冷媒の吐出容量を制御する。コントロールバルブ１７のソレノイドにはコントローラ２０からの制御信号Ｉが出力され、この制御信号Ｉによりコントロールバルブ１７が駆動される。その結果、制御信号Ｉが大きいほどコンプレッサ１２の吐出容量は大きくなる。なお、制御信号Ｉが大きいほどコンプレッサ１２の吐出容量が小さくなるようにコントロールバルブ１７を構成することもできる。
【００１０】
コントローラ２０には、エバポレータ１５の下流の空気温度（以下、吸込温度）を検出する吸込温度センサ２２からの信号と、コンプレッサ１２の回転数と相関のあるエンジン１１の回転数を検出する回転数センサ２３からの信号が入力される。また、コントローラ２０には、外気温度、車内温度、設定温度等の空調制御に係わる各種信号が入力される。
【００１１】
図２は、コンプレッサ１２の容量制御に係わるコントローラ２０での処理の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１で吸込温度の目標値である目標吸込温度Ｔｉｎｔ’を算出する。目標吸込温度Ｔｉｎｔ’は目標吸熱量に対応する物理量であり、例えば車室内への吹出温度の目標値である目標吹出温度Ｔｏに応じて設定される。具体的には所定の目標吹出温度Ｔｏの範囲で、目標吹出温度Ｔｏが高いほど目標吸込温度Ｔｉｎｔ’が高くなるような関係を予めメモリに記憶する。そして、外気温度、車内温度等の熱負荷および設定温度等に基づき目標吹出温度Ｔｏを算出し、目標吹出温度Ｔｏに応じた目標吸込温度Ｔｉｎｔ’をメモリから読み込む。
【００１２】
次いで、ステップＳ２で吸込温度センサ２２により検出された実吸込温度Ｔｉｎｔと目標吸込温度Ｔｉｎｔ’の差ΔＴ（＝（Ｔｉｎｔ−Ｔｉｎｔ’）の絶対値）を演算する。次のステップＳ３では、回転数センサ２３により検出されたエンジン回転数Ｎｅを読み込む。次いで、ステップＳ４でエンジン回転数Ｎｅが予め設定した所定回転数Ｎｅ１（例えば１４００ｒｐｍ）より大きいか否かを判定する。
【００１３】
ここで、所定回転数Ｎｅ１は、コンプレッサ１２の仕事量に対するエバポレータ１５での吸熱の割合（吸熱量／仕事量）である成績係数を考慮して設定される。一般に、斜板式コンプレッサ１２の回転数Ｎｃと成績計数αとは図３に示すような関係があり、回転数Ｎｃが高くなると、回転数Ｎｃの増加に伴い成績係数αが低下する。そこで、成績係数αが所定値α１以下となるコンプレッサ回転数Ｎｃ１を予め実験などにより求め、このコンプレッサ回転数Ｎｃ１に対応したエンジン回転数を所定回転数Ｎｅ１として設定する。なお、所定回転数Ｎｅ１は、コンプレッサ１２の常用回転数の範囲内（例えば回転数の平均値）にあることが望ましい。
【００１４】
ステップＳ４でエンジン回転数Ｎｅが１４００ｒｐｍより大きいと判定されるとステップＳ５に進み、温度差ΔＴが予め設定した所定温度差ΔＴ１（例えば２℃）より大きいか否かを判定する。ステップＳ５が否定されるとステップＳ７に進み、目標吸込温度Ｔｉｎｔ’に予め設定された所定温度Δｔ（例えば２℃）を加算したものをコンプレッサ制御温度Ｔａとして設定する。これによりエンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ１より大きく、かつ、温度差ΔＴが所定温度差ΔＴ１以下のときはコンプレッサ制御温度Ｔａが目標吸込温度Ｔｉｎｔ’よりも所定温度Δｔだけ高くなる。
【００１５】
一方、ステップＳ４でエンジン回転数Ｎｅが１４００ｒｐｍ以下と判定されるとステップＳ６に進み、温度差ΔＴが予め設定した所定温度差ΔＴ１（例えば２℃）より大きいか否かを判定する。ステップＳ６が否定されるとステップＳ８に進み、目標吸込温度Ｔｉｎｔ’から予め設定された所定温度Δｔ（例えば２℃）を減算したものをコンプレッサ制御温度Ｔａとして設定する。これによりエンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ１以下で、かつ、温度差ΔＴが所定温度差ΔＴ１以下のときはコンプレッサ制御温度Ｔａが目標吸込温度Ｔｉｎｔ’よりも所定温度Δｔだけ低くなる。
【００１６】
これに対し、ステップＳ５またはステップＳ６で、温度差ΔＴが所定温度差ΔＴ１より大きいと判定されるとステップＳ９に進む。ステップＳ９では、目標吸込温度Ｔｉｎｔ’をそのままコンプレッサ制御温度Ｔａとして設定する。これにより温度差ΔＴが所定温度差ΔＴ１より大きいときは、エンジン回転数Ｎｅに拘わらずコンプレッサ制御温度Ｔａが目標吸込温度Ｔｉｎｔ’に設定される。
【００１７】
次いで、ステップＳ１０で、コントロールバルブ１７のソレノイドに制御信号Ｉを出力し、実吸込温度Ｔｉｎｔがコンプレッサ制御温度Ｔａとなるようにコンプレッサ１２の容量を制御する。すなわち実吸込温度Ｔｉｎｔがコンプレッサ制御温度Ｔａより低いときは冷媒の吐出容量を減少させ、実吸込温度Ｔｉｎｔがコンプレッサ制御温度Ｔａより高いときは吐出容量を増加させて、実吸込温度Ｔｉｎｔをコンプレッサ制御温度Ｔａに近づける。
【００１８】
次に、本実施の形態の特徴的な動作について説明する。
エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ１より大きいときは、コンプレッサ１２の成績係数αは所定値α１より小さく、コンプレッサ１２の効率が低い。このとき、実吸込温度Ｔｉｎｔと目標吸込温度Ｔｉｎｔ’の温度差ΔＴが所定温度差ΔＴ１以下であれば現状の冷房能力は十分であり、コンプレッサ制御温度Ｔａが目標吸込温度Ｔｉｎｔ’より所定温度ｔだけ高めに設定される（ステップＳ７）。これによりエバポレータ１５における吸熱量が減少し、高回転時のコンプレッサ１２の仕事量が減少する。
【００１９】
これに対し、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ１以下のときは、コンプレッサ１２の成績係数αは所定値α１より大きい。このとき、実吸込温度Ｔｉｎｔと目標吸込温度Ｔｉｎｔ’の温度差ΔＴが所定温度差ΔＴ１以下であれば、コンプレッサ制御温度Ｔａが目標吸込温度Ｔｉｎｔ’より所定温度ｔだけ低めに設定される（ステップＳ８）。これによりエバポレータ１５における吸熱量が増加し、低回転時のコンプレッサ１２の仕事量が増加する。この吸熱量の増加により、高回転時の吸熱量の減少が補われ、所定の総吸熱量（吸熱量の累積値）を得ることができる。この場合、効率の高い低回転時のコンプレッサ仕事量を増加させ、効率の低い高回転時のコンプレッサ仕事量を減少させるので、所定の総吸熱量を得るためのコンプレッサ１２の総消費動力が減少する。
【００２０】
一方、実吸込温度Ｔｉｎｔと目標吸込温度Ｔｉｎｔ’の温度差ΔＴが所定温度差ΔＴ１より大きくなると、コンプレッサ制御温度Ｔａが目標吸込温度Ｔｉｎｔ’に等しく設定される（ステップＳ９）。これにより温度差ΔＴが大きい場合にはコンプレッサ１２の動力低減よりも車室内の温度制御の方が優先され、乗員の空調快適性を確保することができる。
【００２１】
本実施の形態の車両用空調装置によれば、次のような作用効果を奏する。
（１）コンプレッサ回転数Ｎｃと相関のあるエンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ１より大きいとき、コンプレッサ制御温度Ｔａを目標吸込温度Ｔｉｎｔ’より高く設定し、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ１以下のとき、コンプレッサ制御温度Ｔａを目標吸込温度Ｔｉｎｔ’より低く設定するようにした。これにより高回転時の仕事量が減少するとともに低回転時の仕事量が増加し、効率の高い状態での仕事量が多くなる。その結果、所定の総吸熱量を得るためのコンプレッサ１２の総消費動力を低減し、燃費向上を図ることができる。
（２）高回転時にコンプレッサ制御温度Ｔａを目標吸込温度Ｔｉｎｔ’よりも低くした分、低回転時にコンプレッサ制御温度Ｔａを目標吸込温度Ｔｉｎｔ’よりも高くするので、コンプレッサ制御温度Ｔａの平均値は目標吸込温度Ｔｉｎｔ’にほぼ等しくなり、車室内温度を設定温度に制御することができる。
（３）エンジン回転数検出用の回転数センサ２３からの信号に基づいてコンプレッサ１２の成績係数αを検出するので、効率を検出するためのセンサ等を新たに設ける必要がなく、安価に構成できる。
（４）実吸込温度Ｔｉｎｔと目標吸込温度Ｔｉｎｔ’の差ΔＴが所定温度差ΔＴ１より大きいとき、コンプレッサ制御温度Ｔａを目標吸込温度Ｔｉｎｔ’に設定するようにしたので、消費動力を低減しつつ、乗員の空調快適性を確保することができる。
【００２２】
なお、上記実施の形態では、コンプレッサ１２の成績係数αが所定値α１より小さいとき、すなわちエンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ１より大きいときにコンプレッサ制御温度Ｔａを目標吸込温度Ｔｉｎｔ’より高くし、成績係数αが所定値α１以上のとき、すなわちエンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ１以下のときにコンプレッサ制御温度Ｔａを目標吸込温度Ｔｉｎｔ’より低くしたが、コンプレッサ１２の効率が低いほどコンプレッサ１２の仕事量が低減するようにコンプレッサ１２を制御するのであれば、制御形態はこれに限らない。
【００２３】
例えば、エンジン回転数Ｎｅが所定範囲内のとき、コンプレッサ制御温度Ｔａを目標吸込温度Ｔｉｎｔ’に設定し、エンジン回転数Ｎｅが所定範囲を超えるとコンプレッサ制御温度Ｔａを目標吸込温度Ｔｉｎｔ’より高く設定し、エンジン回転数Ｎｅが所定範囲より小さいとコンプレッサ制御温度Ｔａを目標吸込温度Ｔｉｎｔ’より低く設定するようにしてもよい。また、図３には回転数Ｎｃの増加に伴い成績係数αが低くなる特性を示したが、回転数Ｎｃの増加に伴い成績係数αが高くなる領域がある場合には、その領域におけるコンプレッサ制御温度Ｔａを低く設定することで、コンプレッサ１２の効率が高い場合の仕事量を増加させればよい。
【００２４】
上記では、エンジン回転数センサ２３からの検出値に基づいてコンプレッサ１２の成績係数αを検出するようにしたが、コンプレッサ効率検出手段の構成はこれに限らない。例えばトルクセンサなどからコンプレッサ１２のトルクを検出し、これと外気温度、室内温度、風量、実吸込温度Ｔｉｎｔなどからサイクル効率を算出することで、コンプレッサ１２の効率を検出してもよい。目標吹出温度Ｔ０に応じて目標吸込温度Ｔｉｎｔ’を演算するようにしたが、コンプレッサ１２の仕事量と相関のある目標吸熱量を演算するのであれば、吸熱量演算手段の構成はこれに限らない。吸込温度センサ２２により実吸込温度Ｔｉｎｔを検出するようにしたが、他の構成により実吸熱量を検出してもよい。
【００２５】
上記実施の形態では、斜板式コンプレッサ１２を用いたが、運転状況に応じてコンプレッサ効率が変化するコンプレッサであれば、斜板式コンプレッサ以外にも同様に本発明を適用することができる。すなわち本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の車両用空調装置に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる車両用空調装置の構成を示す図。
【図２】図１のコントローラ内における処理の一例を示すフローチャート。
【図３】本発明が適用される斜板式コンプレッサの性能特性を示す図。
【符号の説明】
１１  エンジン                    １２  コンプレッサ
１５  エバポレータ                １７  コントロールバルブ
２０  コントローラ                ２２  吸込温度センサ
２３  回転数センサ
【図１】
2004345461.tif 000003
【図２】
2004345461.tif 000004
【図３】
2004345461.tif 000005