(57)【要約】【課題】低電圧電源を備える車両においてもハイブリッドコンプレッサでの対応を可能とする車両用空調装置を提供する。【解決手段】車両のエンジン１０の駆動力、あるいは電源２０の電力を受けて回転駆動するモータ部１１３の駆動力によって圧縮機部１１４が選択的に作動され、冷凍サイクル２００内の冷媒を圧縮するハイブリッドコンプレッサ１１０を有する車両用空調装置において、モータ部１１３は、電源２０の電圧を昇圧させる昇圧装置（２１０）を介して駆動されるようにする。【選択図】        図１
2004243880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のエンジン（１０）の駆動力、あるいは電源（２０）の電力を受けて回転駆動するモータ部（１１３）の駆動力によって圧縮機部（１１４）が選択的に作動され、冷凍サイクル（２００）内の冷媒を圧縮するハイブリッドコンプレッサ（１１０）を有する車両用空調装置において、
前記モータ部（１１３）は、前記電源（２０）の電圧を昇圧させる昇圧装置（２１０）を介して駆動されることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記電源（２０）は、１２Ｖバッテリ（２０）であることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記昇圧装置（２１０）には、前記電源（２０）からの電力により発熱する発熱機器（１７０）が接続され、
前記モータ部（１１３）および前記発熱機器（１７０）は、これらのいずれか一方側に通電経路を切替える切替え装置（２２０）によって選択的に駆動されることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記発熱機器（１７０）は、空調空気を加熱するヒータ（１７０）としたことを特徴とする請求項３に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記発熱機器（１７０）は、前記車両の窓を加熱して除霜する徐霜ヒータとしたことを特徴とする請求項３に記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記昇圧装置（２１０）には、前記電源（２０）からの電力により駆動して、前記エンジン（１０）を始動する始動装置（３０）が接続され、
前記モータ部（１１３）および前記始動装置（３０）は、これらのいずれか一方側に通電経路を切替える切替え装置（２２０）によって選択的に駆動されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイドルストップ車両に適用して好適な車両用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省燃費の観点より車両の走行状態に応じてエンジンを停止させる、いわゆるアイドルストップ車両やハイブリッド車両が市場に投入される例が有る。これらの車両の空調装置においては、例えば特許文献１に示されるような、ハイブリッドコンプレッサが用いられることが知られている。
【０００３】
このハイブリッドコンプレッサは、エンジンの駆動力が伝達されるプーリと圧縮機部とを電磁クラッチを介して連結させ、更に圧縮機部の反プーリ側の回転軸にモータ部を連結させたものとしており、エンジンの作動、停止に関わらずエンジンあるいはモータ部の駆動力によって圧縮機部を作動させ、空調性能を維持しつつ、車両燃費の向上を可能としている。
【０００４】
上記のような車両において実情を見てみると、モータ部によって圧縮機部を作動させることを念頭において予め高電圧の電源を備えており、モータ部への電流を比較的小さく抑えるようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１３０３２３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、世の中の大半を占める一般車両（走行用駆動源はエンジンのみであり、走行中のエンジン停止機能の無い車両）においては、搭載される電源は低電圧の電源（１２Ｖバッテリ）である。よって、これらの車両にエンジン停止機能を持たせ、ハイブリッドコンプレッサを用いて車両燃費を向上させようとしても、電源の電圧が低いことから、モータ部には大電流が供給されることになり、制御装置としてのインバータやワイヤハーネス等の大型化を招き、搭載性の悪化やコスト増加、更には発熱に対する冷却の配慮等が伴う。逆に、電流を減らせば圧縮機部の出力も低下し、必要とされる空調性能が確保できない。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、低電圧電源を備える車両においてもハイブリッドコンプレッサでの対応を可能とする車両用空調装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、車両のエンジン（１０）の駆動力、あるいは電源（２０）の電力を受けて回転駆動するモータ部（１１３）の駆動力によって圧縮機部（１１４）が選択的に作動され、冷凍サイクル（２００）内の冷媒を圧縮するハイブリッドコンプレッサ（１１０）を有する車両用空調装置において、モータ部（１１３）は、電源（２０）の電圧を昇圧させる昇圧装置（２１０）を介して駆動されることを特徴としている。
【００１０】
これにより、モータ部（１１３）に供給すべき必要電力に対して電流を小さくすることができるので、供給電力の制御装置（２３１）やワイヤハーネス等における発熱を抑えて小型化や小径化を図ることができる。また、発熱を抑えることによって、専用の冷却装置等を設ける必要も無くなる。このように、電源（２０）が低電圧仕様のものを備える車両にも搭載性に優れ安価にハイブリッドコンプレッサ（１１０）を用いた対応が可能となる。即ち、車両側にとっては、必要に応じてエンジン（２０）を停止させるモードを設けて、燃費向上を図ることができるようになる。
【００１１】
上記の電源（２０）としては、請求項２に記載の発明のように、１２Ｖバッテリ（２０）のものを対象とすれば、アイドルストップ車両やハイブリッド車両等に対して世の中の大半を占める一般車両において、ハイブリッドコンプレッサ（１１０）の対応が可能となる。
【００１２】
上記の請求項１および請求項２に記載の発明においては、新たに設ける昇圧装置（２１０）は冷房用のために主に夏場だけ使用されることになり、コスト的に無駄な面を伴う。
【００１３】
そこで、請求項３に記載の発明のように、昇圧装置（２１０）には、電源（２０）からの電力により発熱する発熱機器（１７０）が接続され、モータ部（１１３）および発熱機器（１７０）は、これらのいずれか一方側に通電経路を切替える切替え装置（２２０）によって選択的に駆動されるようにしてやれば、昇圧装置（２１０）を主に冬場の暖房のためにも兼用ができるようになり、一年を通して活用できコストパーフォーマンスを向上させることができる。
【００１４】
そして、発熱機器（１７０）としては、請求項４に記載の発明のように、空調空気を加熱するヒータ（１７０）に用いて好適である。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明のように、発熱機器（１７０）は、車両の窓を加熱して除霜する徐霜ヒータとしても良い。
【００１６】
更に、請求項６に記載の発明では、昇圧装置（２１０）には、電源（２０）からの電力により駆動して、エンジン（１０）を始動する始動装置（３０）が接続され、モータ部（１１３）および始動装置（３０）は、これらのいずれか一方側に通電経路を切替える切替え装置（２２０）によって選択的に駆動されることを特徴としている。
【００１７】
これにより、昇圧装置（２１０）を更に広く活用した車両用空調装置（１００）とすることができる。
【００１８】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図４に示し、まず、具体的な構成について図１、図２を用いて説明する。
【００２０】
車両用空調装置（以下、空調装置）１００は、走行中に一時停車した時にエンジン１０が停止されるいわゆるアイドルストップ車両に搭載されるものとしており、図１に示すように、冷房装置としての冷凍サイクル１０１と暖房装置１０２とを備えている。この車両には電源として、最もベーシックな１２Ｖ仕様のバッテリ２０が搭載されている。
【００２１】
エンジン１０にはエンジン始動機能と発電機能とを備えるスタータジェネレータ（以下、スタータ）３０が設けられており、ベルト１１によってエンジン１０と接続されている。スタータ３０は、エンジン１０作動時にエンジン１０の駆動力を受けて発電し、その電力をバッテリ２０に充電する。また、バッテリ２０からの電力によって駆動し、始動装置としてエンジン１０が停止した後の始動を行う。この作動についてはスタータ制御回路２３３によって制御されるようにしている。
【００２２】
冷凍サイクル１０１は、周知のものであり、後述するハイブリッドコンプレッサ１１０に組み込まれている圧縮機部１１４が配設されている。圧縮機部１１４は、この冷凍サイクル内の冷媒を高温高圧に圧縮するものであり、以下、圧縮された冷媒を凝縮液化する凝縮器１２０、液化された冷媒を断熱膨張させる膨張弁１３０、膨張した冷媒を蒸発させ、その蒸発潜熱により自身を通過する空調空気を冷却する蒸発器１４０が冷媒配管１５０によって順次接続され閉回路を形成している。
【００２３】
凝縮器１２０には、その凝縮作用を促進させる冷却ファン１２１が設けられている。また、蒸発器１４０は、空調空気が流通する空調ケース１８０内に収容されている。尚、空調空気は、この空調ケース１８０内に設けられた送風機１９０によって供給される。
【００２４】
ハイブリッドコンプレッサ１０１は、図２に示すように、主にプーリ１１１、電磁クラッチ１１２、モータ部１１３および圧縮機部１１４から成る。外部駆動手段としてのプーリ１１１は、ハウジング１１５に回転可能に支持されており、エンジン１０の駆動力がベルト１１（図１）を介して伝達され回転駆動するようにしている。
【００２５】
断続手段としての電磁クラッチ１１２は、ハブ１１２ａとコイル１１２ｂとから成り、ハブ１１２ａは後述する圧縮機部１１４のシャフト１１４ａに接続されている。周知のように電磁クラッチ１１２は、コイル１１２ｂに通電されるとハブ１１２ａがプーリ１１１に吸着されエンジン１０の駆動力をシャフト１１４ａに伝達する（クラッチＯＮ）。逆にコイル１１２ｂへの通電を遮断するとハブ１１２ａはプーリ１１１から離れ、エンジン１０の駆動力は切り離される（クラッチＯＦＦ）。
【００２６】
また、モータ１１３は交流３相モータであり、シャフト１１４ａに固定されるロータ部１１３ａとハウジング１１５の内周面に固定され巻線が施されたステータ部１１３ｂとから成る。そして、バッテリ２０（図１）からの電力がモータ制御装置としてのインバータ２３１を通してステータ部１１３ｂに供給されることによりロータ部１１３ａ（シャフト１１４ａ）は回転数可変に駆動される。
【００２７】
更に、圧縮機部１１４は、ここでは１回転当りの吐出容量が所定値として設定されている固定容量型圧縮機、更に具体的には周知のスクロール式圧縮機としている。そして、ハウジング１１５に設けられた吸入ポート１１５ａから吸入される冷媒を圧縮し、吐出ポート１１５ｂから吐出するようにしている。吸入ポート１１５ａは、蒸発器１４０側と接続され、また、吐出ポート１１５ｂは凝縮器１２０側と接続されている。尚、圧縮機部１１４は、スクロール式のものに限らず、吐出容量を可変可能とする斜板式のもの等としても良い。
【００２８】
一方、図１に戻って、暖房装置１０２は、ヒータコア１６０とヒータ１７０とを備えており、共に空調ケース１８０内に収容され、蒸発器１４０の空調空気流れの下流側に配設されている。
【００２９】
ヒータコア１６０は、周知のようにエンジン１０の温水を加熱源として空調空気を加熱する熱交換器である。また、ヒータ１７０は、発熱機器を成すものであり、バッテリ２０からの電力を受けて発熱する電気式ヒータとしている。そして、ヒータ制御回路２３２によってヒータ１７０に必要とされる発熱量が可変されるようにしている。
【００３０】
本発明の特徴部として、ハイブリッドコンプレッサ１１０のモータ部１１３、ヒータ１７０、スタータ３０とバッテリ２０との間に、このバッテリ２０の電圧を昇圧させる昇圧装置としてのＤＣ−ＤＣコンバータ（以下、コンバータ）２１０を設けている。このコンバータ２１０は、バッテリ２０の定格電圧１２Ｖを４２Ｖ程度に昇圧する。
【００３１】
そして、コンバータ２１０には切替え装置２２０を設けている。切替え装置２２０は、バッテリ２０の電圧が昇圧された後に、その電力をモータ部１１３、ヒータ１７０、スタータ３０のいずれかに供給するように通電経路を切替えるものとしている。
【００３２】
尚、空調装置１００およびスタータ３０の基本的な作動は、図示しないＥＣＵ（制御手段）によって制御されるようにしている。即ち、ＥＣＵはエンジン１０の作動状態（エンジン停止や停止後の始動要求等）および空調装置１００に必要とされる条件（冷房機能や暖房機能）に応じて、切替え装置２２０に通電経路の切替え信号を出力し、また、インバータ２３１、ヒータ制御回路２３２、スタータ制御回路２３３に制御信号を出力する。
【００３３】
次に、上記構成に基づく作動について、図３、図４を用いて説明する。図３は、上記ＥＣＵが行う制御のフローチャートであり、図４は、各部位における作動状態を示すタイムチャートである。
【００３４】
図３に示すフローチャートのステップＳ１００で、まず切替え装置２２０をスタータ３０側に切替えておく（図４（ｃ）のａ）。
【００３５】
ステップＳ１１０で、エンジン１０が停止状態にあるか否かを判定し、エンジン１０が停止状態にあると判定すると、更にステップＳ１２０で、空調装置１００に対する空調要求が冷房要求か、暖房要求か、要求なしかを判定する。尚、ここでエンジン１０が停止状態にあるということは、車両が一時停車時にアイドルストップ機能を作動させていることを意味する。ステップＳ１１０で否、即ち、通常走行をしており、エンジン１０は停止されていないと判定すればステップＳ１００に戻る。
【００３６】
エンジン１０が停止状態にあり、ステップＳ１２０で冷房要求であると判定すると、ステップＳ１３０で、切替え装置２２０をハイブリッドコンプレッサ１１０側に切替え（図４（ｃ）のｂ）、ステップＳ１４０でハイブリッドコンプレッサ１１０に通電する（図４（ｃ）のｃ）。即ち、モータ部１１３が駆動され、それによって圧縮機部１１４が作動され、エンジン１０停止中における冷房機能が継続される。
【００３７】
また、ステップＳ１２０で暖房要求であると判定すると、ステップＳ１５０で、切替え装置２２０をヒータ１７０側に切替え（図４（ｃ）では図示省略）、ステップＳ１６０でヒータ１７０に通電する（図４では図示省略）。即ち、エンジン１０停止中においてヒータコア１６０を流通する温水が停止される間の暖房機能が継続される。
【００３８】
そして、ステップＳ１７０で、エンジン１０の始動要求があるか否かを判定し、アイドルストップの解除に伴う始動要求があると判定すると、ステップＳ１８０で、上記のステップＳ１４０におけるハイブリッドコンプレッサ１１０への通電、あるいはステップＳ１６０におけるヒータ１７０への通電を停止させ、ステップＳ１９０で切替え装置２２０をスタータ３０側に切替える（図４（ｃ）のｄ）。更に、ステップＳ２００で、スタータ３０を作動させ、エンジン１０を始動させる（図４（ｅ）のｅ）。
【００３９】
尚、ステップＳ１２０で、空調要求が無ければ切替え装置２２０の切替えやハイブリッドコンプレッサ１１０あるいはヒータ１７０の作動は何も行わずに、ステップＳ２１０に進む。そして、ステップＳ２１０でエンジン始動要求の有無を確認して、エンジン始動要求があればステップＳ１９０に進み、エンジン始動要求が無ければ、ステップＳ１２０に戻るようにしている。
【００４０】
以上の構成および作動の説明より、本発明においては、バッテリ２０の電圧を昇圧するコンバータ２１０を設けるようにしているので、冷房要求時にハイブリッドコンプレッサ１１０のモータ部１１３に供給すべき必要電力に対して電流を小さくすることができ、電力制御用のインバータ２３１やワイヤハーネス等における発熱を抑えて小型化や小径化を図ることができる。また、発熱を抑えることによって、専用の冷却装置等を設ける必要も無くなる。このように、バッテリ２０が低電圧仕様（１２Ｖ）のものを備える車両にも搭載性に優れ安価にハイブリッドコンプレッサ１１０を用いた対応が可能となる。即ち、車両側にとっては、必要に応じてエンジン１０を停止させるモードを設けて、燃費向上を図ることができるようになる。
【００４１】
これは、アイドルストップ車両やハイブリッド車両等に対して世の中の大半を占める一般車両（１２Ｖバッテリ搭載車）において、ハイブリッドコンプレッサ１１０の対応を可能にすることを意味する。
【００４２】
また、コンバータ２１０からは切替え装置２２０を介して、暖房装置１０２用に設けたヒータ１７０やスタータ３０にも必要に応じて電力供給できるようにしているので、本発明において新たに設けたコンバータ２１０が冷房用のために主に夏場だけに使用されるのでは無く、冬場の暖房やエンジン始動のためにも兼用できるようになり、コストパーフォーマンスを向上させることができる。
【００４３】
（その他の実施形態）
上記第１実施形態では、発熱機器として暖房装置１０２用のヒータ１７０として説明したが、これに代えて車両のウインドウ（窓）に装着されて、冬場におけるウインドウの曇りや着霜を除去する除霜ヒータとしても良い。更には、暖房用の発熱機器としてシートやステアリング等の暖房ヒータ等に応用することもできる。
【００４４】
また、コンバータ２１０に接続される機器等は、ハイブリッドコンプレッサ１１０、ヒータ１７０およびスタータ３０の３つの組み合わせに限らず、ハイブリッドコンプレッサ１１０とヒータ１７０、ハイブリッドコンプレッサ１１０とスタータ３０等２つの組合せや、ハイブリッドコンプレッサ１１０のみの場合でも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】図１におけるハイブリッドコンプレッサを示す断面図である。
【図３】第１実施形態における作動制御を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）は車速、（ｂ）はエンジン回転数、（ｃ）は切替え装置の選択状態、（ｄ）はモータ部の作動状態、（ｅ）はスタータの作動状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１０  エンジン
２０  バッテリ（電源）
３０  スタータジェネレータ（始動装置）
１００  車両用空調装置
１１０  ハイブリッドコンプレッサ
１１３  モータ部
１１４  圧縮機部
１７０  ヒータ（発熱機器）
２１０  ＤＣ−ＤＣコンバータ（昇圧装置）
２２０  切替え装置
【図１】
2004243880.tif 000003
【図２】
2004243880.tif 000004
【図３】
2004243880.tif 000005
【図４】
2004243880.tif 000006