(57)【要約】【課題】  冷媒の圧縮に可変容量型コンプレッサを用いても、車両外気温に対して車室内気温が比較的高い状況下において、Ａ／Ｃオン時に車室内への吹出風が外気温に比して著しく高温とならないように制御する車両用空調システムを提供すること。【解決手段】  冷媒の圧縮に可変容量型コンプレッサを用いる車両用空調制御装置において、コンプレッサ始動後、車両外気温と車室内気温とが所定の関係にあり、且つ、コンプレッサによる圧縮の程度が所定レベル以下の間は、外気導入モードとする。上記所定の関係とは、車両外気温が第一の所定温度以上であり、且つ、車室内気温が第二の所定温度未満である、という関係でもよく、或いは、車両外気温と車室内気温との差が所定値以上である、という関係でもよい。また、上記圧縮の程度は、冷媒高圧圧力の大きさにより判断されてもよく、或いは、エバポレータ温度の高さにより判断されてもよい。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒の圧縮に可変容量型コンプレッサを用いる車両用空調システムであって、
前記コンプレッサ始動後、車両外気温と車室内気温とが所定の関係にあり、且つ、前記コンプレッサによる圧縮の程度が所定レベル以下の間は、外気導入モードとする、ことを特徴とする車両用空調システム。
【請求項２】
請求項１記載の車両用空調システムであって、
前記所定の関係とは、車両外気温が第一の所定温度未満であり、且つ、車室内気温が第二の所定温度以上である、という関係であることを特徴とする車両用空調システム。
【請求項３】
請求項１記載の車両用空調システムであって、
前記所定の関係とは、車室内気温が車両外気温より所定値以上高い、という関係であることを特徴とする車両用空調システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項記載の車両用空調システムであって、
前記圧縮の程度は、冷媒高圧圧力の大きさにより判断されることを特徴とする車両用空調システム。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一項記載の車両用空調システムであって、
前記圧縮の程度は、エバポレータ温度の高さにより判断されることを特徴とする車両用空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、車両用空調システムに係り、特に、冷媒の圧縮に可変容量型コンプレッサを用いる車両用空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両における空調（エアコン）を実現するシステムとして、液冷媒を用いた車両用空調システムが周知である。
【０００３】
液冷媒を用いる場合、冷媒を圧縮するコンプレッサは通常熱容量が大きいため、コンプレッサ内に液冷媒が貯留してしまうという問題が発生し得る。このような液冷媒の貯留は、例えば、車両外気温１５〜２０℃（場合によっては、〜２５℃）で、且つ、陽射し（日差し）等により車室内の温度が上昇した場合、などに生じ得る。特に、車室内温度が上昇した場合には、車室内側に存在していた冷媒もコンプレッサに移動し、そこに貯留することとなる。
【０００４】
コンプレッサ内に液冷媒が存在すると、コンプレッサ始動時に、その貯留している液冷媒が排出されるまで（最大でおよそ６０秒程度掛かり得ると考えられる）はいわゆる液圧縮の状態となり、コンプレッサが作動（回転）しているにもかかわらず、正常な冷媒の圧縮が行われない。冷媒の圧縮が行われなければ、冷媒がエバポレータへ回らず、冷媒潜熱による冷気の生成が行われないため、車室内に冷気が供給されない。
【０００５】
特に、エアコン（Ａ／Ｃ）ＯＮ時に、車室内温度が高いことから、オートエアコンの制御又はユーザの選択により内気循環モード（リサーキュレーティング；ＲＥＣ）且つ吹出風量最大に設定された場合、車両乗員は５０〜６０℃にもなる熱風を浴びることになってしまう。上述のように、これは外気温が比較的涼しい場合に発生し得るため、車両乗員の違和感は特に大きい。さらには、インジケータ上はＡ／Ｃオンとなっているにもかかわらず冷風が吹き出してこないことから、Ａ／Ｃが故障したのではないかとの疑念を車両乗員に与え兼ねない。
【０００６】
このような影響を生じさせ得るコンプレッサ内の貯留液冷媒に着目し、対策を図る技術も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
特許文献１記載の装置においては、イグニッションスイッチ（以下、「ＩＧ」）ＯＮによりスタータモータが回転しているときに、マグネットクラッチを接続してコンプレッサを回転させ、エンジン始動中にコンプレッサ内に貯留している液冷媒を少しでも排出させておこうとするものである。
【特許文献１】特開平８−１９７９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１記載の従来装置は、コンプレッサがわずかでも回転すればコンプレッサ内に貯留している液冷媒が多少なりとも排出されることを前提としている。すなわち、空調システム用コンプレッサとしていわゆる固定容量型のコンプレッサを用いることを前提としている。当業者には既知の通り、固定容量型コンプレッサであれば、その回転により貯留液冷媒を強制的に排出することができる。
【０００９】
ところが、今日では、必要以上に大きい冷却能力（換言すれば、エンジンから奪う駆動力）が生じないように、圧縮能力を動的に変えることを狙いとした可変容量型のコンプレッサも用いられてきている。
【００１０】
可変容量型コンプレッサでは、構造上、圧力が掛かっていなければ冷媒の圧縮が行われない。例えば、当業者には既知の技術である傾斜板ピストン式の可変容量型コンプレッサの場合、圧力差によって傾斜板を傾けるため、圧力が掛かっていなければ傾斜板が０°のままであり、圧縮が行われない。すなわち、スタータモータの回転によってコンプレッサをごく短時間（若しくは数回転）ゆっくり回しても、可変容量型コンプレッサ内に貯留している液冷媒は排出されない。
【００１１】
このように、上記従来装置（及びその制御方法）は、そのままでは可変容量型コンプレッサには適用できない、という課題を有する。
【００１２】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、冷媒の圧縮に可変容量型コンプレッサを用いても、車両外気温に対して車室内気温が比較的高い状況下において、Ａ／Ｃオン時に車室内への吹出風が外気温に比して著しく高温とならないように制御する車両用空調システムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、冷媒の圧縮に可変容量型コンプレッサを用いる車両用空調制御装置であって、コンプレッサ始動後、車両外気温と車室内気温とが所定の関係にあり、且つ、コンプレッサによる圧縮の程度が所定レベル以下の間は、外気導入モード（フレッシュ；ＦＲＳ）とする車両用空調制御装置である。
【００１４】
この態様において、上記所定の関係とは、車両外気温が第一の所定温度未満であり、且つ、車室内気温が第二の所定温度以上である、という関係でもよく、或いは、車室内気温が車両外気温より所定値以上高い、という関係でもよい。
【００１５】
また、この態様において、上記圧縮の程度は、冷媒高圧圧力（コンプレッサで圧縮され、エバポレータで低圧ガスとなるまでの冷媒サイクル上の任意点での冷媒圧力）の大きさにより判断されてもよく、或いは、エバポレータ温度の高さ（低さ）により判断されてもよい。冷媒高圧圧力が所定以上に大きくなった場合、及び／又は、エバポレータ温度が所定以下に低くなった場合、コンプレッサによる冷媒の圧縮が始まった、すなわちコンプレッサ内から貯留液冷媒が排出された、と判断することができる。
【００１６】
この態様によれば、車両外気温と車室内気温との関係からコンプレッサ内に液冷媒が貯留しているために冷媒の圧縮が行われていないと予想される状況下においては外気導入モードとするため、冷媒の圧縮が開始されるまでに外気温に比して著しく高温の吹出風が車室内に吹き出すことを回避できる。
【００１７】
オートＡ／Ｃ制御では、従来、車室内空気を効率良く冷やすためにむしろ積極的に内気循環モードにすることが通常行われており、本発明のように所定条件下ではＡ／Ｃ始動時に敢えて外気導入モードとすることは新しい着想と言える。
【００１８】
なお、この態様における可変容量型コンプレッサとは、圧力が掛からなければ圧縮が開始されないタイプのコンプレッサであれば任意のものでよく、先に例示した傾斜板ピストン式コンプレッサの他、例えば、ベーン式コンプレッサ、傾斜板対向ピストン式コンプレッサ、スクロール式コンプレッサ、などが例として挙げられる。
【００１９】
また、この態様において、「外気導入モードとする」とは、ａ）オートエアコンの制御又はユーザの選択により内気循環モードに設定されている場合に外気導入モードに切り替えること、及び、ｂ）外気導入モード下でオートエアコンの制御又はユーザにより内気循環モードへの切り替えが選択されても外気導入モードを維持すること、を双方含むことが意図されている。
【００２０】
さらに、この態様において、上述のようにＡ／Ｃ始動時に外気導入モードとするのは冷媒の圧縮が開始されるまでに外気温に比して著しく高温の吹出風が車室内に吹き出すことを回避するためであるから、例えば冷媒高圧圧力からコンプレッサによる冷媒圧縮が開始されたと判断されたときには、速やかに内気循環モードに切り替え、車室内を効率良く冷やすことが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、冷媒の圧縮に可変容量型コンプレッサを用いても、車両外気温に対して車室内気温が比較的高い状況下において、Ａ／Ｃオン時に内気循環モードであった場合に車室内への吹出風が外気温に比して著しく高温とならないように制御する車両用空調システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、本発明に係る車両用空調システムは、液冷媒を用いた車両用空調システム（エアコン）を前提としているが、それ自体のハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。
【実施例】
【００２３】
図１〜３を用いて、本発明の一実施例を説明する。本実施例は、外気温に比して車室内温が高く、且つ、上述のようなコンプレッサ内の貯留液冷媒による影響と予測されるＡ／Ｃ始動時の立ち上がりに遅れが生じているときに、コンプレッサによる適正な冷媒圧縮が開始されるまでは外気導入モードとし、車室内への吹出風の温度をできる限り外気温近くまで下げようとするものである。
【００２４】
図１に、液冷媒を用いた車両用空調システムにおける蒸気圧縮式冷媒サイクルの概略を示す。冷媒は循環しているため特定の始点は存在しないが、便宜上、コンプレッサ（圧縮器）から順にごく簡単に説明する。
【００２５】
低圧ガス状の冷媒は、コンプレッサ１０１（ここでは、圧力が掛からないと圧縮が開始されない可変容量型コンプレッサである）によって圧縮され、高温高圧のガス状になる。このガスは、コンデンサ（凝縮器）１０２へ送られ、走行風やファンによって冷却され、液状となる。この高圧液状の冷媒は、次いで、エキスパンションバルブ（膨張弁）１０３によって急激に膨張し、霧化され、エバポレータ（気化器）１０４へ送られる。霧状の冷媒は、エバポレータ１０４において気化する。この気化の際に冷媒は周囲のフィンから大量に熱を奪い、冷却を生じさせる。気化後の冷媒低圧ガスは、再びコンプレッサ１０１へ戻される。
【００２６】
図２は、本実施例に係る空調システム全体を統括的に制御する空調ＥＣＵ２０１が参照するパラメータを例示している。当業者には既知のように空調ＥＣＵ２０１は空調システムを制御するために様々なパラメータを参照しているが、本実施例に係る内外気切替制御のために参照するパラメータとしては、図示するように、１）冷媒高圧圧力、２）車両外気温、３）車室内気温、及び、４）現在の内外気モード、を特に参照する。
【００２７】
ここで、１）冷媒高圧圧力とは、冷媒サイクル（図１）において高温状態下にあるときの冷媒の圧力であり、コンプレッサ１０１で圧縮された後、エキスパンションバルブ１０３で低圧となるまでの経路中の任意の地点における圧力でよい。例えば、コンプレッサ１０１直後の冷媒圧力でもよく、エキスパンションバルブ１０３直前の冷媒圧力でもよい。
【００２８】
また、２）車両外気温は、例えば外気温センサ（図示せず）により測定され、３）車室内気温は、例えば車室内気温センサ（図示せず）により測定される。さらに、４）内外気モードは、既知のように、外気導入モード又は内気循環モードである。
【００２９】
これらのパラメータは、通常の車両用空調システムであれば空調ＥＣＵが参照しているパラメータであり、従来参照されているため、本実施例を実現するためにこれらパラメータを取得（検出）・伝達するハードウェア構成を別途設ける必要はない。本実施例において、コンプレッサ１０１は、上述のように可変容量型コンプレッサであるため、圧縮能力を動的に変えるために１）冷媒高圧圧力が監視され、現在発揮されている圧縮能力が把握されている。
【００３０】
次いで、図３のフローチャートを用いて、空調ＥＣＵ２０１による本実施例に係るＡ／Ｃ始動時の内外気切替制御について説明する。本制御は、ＩＧオン後にＡ／Ｃオンとなりコンプレッサ１０１が作動し始めたとき（Ｓ３０１の「ＹＥＳ」）に実質的に開始される。ここで、Ａ／Ｃオンは、Ａ／Ｃがオンの状態でＩＧオンされても同じである。
【００３１】
まず、コンプレッサ１０１による冷媒圧縮が開始されているか否かを判断するために、冷媒高圧圧力が所定圧力値Ｘ未満であるか否かを判断する（Ｓ３０２）。この所定圧力値Ｘは、コンプレッサ容量などの種々の条件から任意に設定することができる。
【００３２】
冷媒高圧圧力が所定圧力値Ｘ以上の場合（Ｓ３０２の「ＮＯ」）、コンプレッサ１０１内に液冷媒が貯留しておらず、Ａ／Ｃ始動とほぼ同時に適正な冷媒圧縮が開始され、車室内に冷風が吹き出していると判断し、車両外気温及び／又は車室内気温或いはこれらの関係を問わず、通常の内外気切替制御を行う（Ｓ３０６）。
【００３３】
ここで、通常の内外気切替制御とは、強制的な外気導入モードへの切替（Ｓ３０５；後述）が行われることなく、ユーザの選択、或いはいわゆるオートエアコンであればＥＣＵの判断、に従った外気導入モードと内気循環モードの間の切替制御のことを指す。
【００３４】
冷媒高圧圧力が所定圧力値Ｘに達していない場合（Ｓ３０２の「ＹＥＳ」）、次いで、車室内気温が車両外気温に比して著しく高いと言える関係に両者があるか否かを判定する。具体的には、車両外気温が第一の所定温度Ｙ℃より低く、且つ、車室内気温が第二の所定温度Ｚ℃以上であるか否かを判定する（それぞれ、Ｓ３０３及びＳ３０４）。
【００３５】
車両外気温がＹ℃以上の場合（Ｓ３０３の「ＮＯ」）又は車室内気温がＺ℃未満の場合（Ｓ３０４の「ＮＯ」）、外気を導入するほど車室内が暑くない、或いは、外気を導入するメリットが低い、と判断し、通常の切替制御を行う（Ｓ３０６）。
【００３６】
車両外気温がＹ℃未満で且つ車室内気温がＺ℃以上の場合（Ｓ３０３で「ＹＥＳ」且つＳ３０４で「ＹＥＳ」）、車両外気温に比して車室内気温がかなり高いと判断し、内外気切替制御をユーザの選択やオートエアコン制御による判断にかかわらず強制的に外気導入モードとする（Ｓ３０５）。
【００３７】
すなわち、ユーザの選択又はオートＡ／Ｃ制御の判断が、内気循環モードであれば外気導入モードへ切り替えられ、元々外気導入モードであればそれが維持され、内気循環モードへの切替が許容されない。
【００３８】
このように外気導入モードに切り替えられると、内気循環モードで且つコンプレッサにおける冷媒圧縮がいまだ開始されていない状況下で車室内に吹き出される熱風（車室内温度に近い温度）よりは、比較的涼しい（車両外気温に近い）吹出風が車室内に吹き出されるため、冷風が出ない間の車両乗員の違和感を軽減できる。
【００３９】
外気導入モードへの切替（Ｓ３０５）後、処理はＳ３０２へ戻り、Ｓ３０２〜Ｓ３０４の判定が繰り返される。これら３つの判定の１つでもＮＯとなった場合、強制的な外気導入モードへの設定が解除され、ユーザの選択やオートＡ／Ｃ制御に従った通常の制御に戻る（Ｓ３０６）。
【００４０】
通常であれば、Ａ／Ｃ始動後しばらくしてコンプレッサから貯留液冷媒が排出されると、コンプレッサによる冷媒圧縮が開始され、冷媒高圧圧力が所定圧力値Ｘ以上となり（Ｓ３０２の「ＮＯ」）、通常制御に戻る（Ｓ３０６）。貯留液冷媒の排出に要する時間は貯留量に応じて変わる。
【００４１】
このように、本実施例によれば、可変容量型コンプレッサを用いた車両用空調システムにおいて、コンプレッサ内に液冷媒が貯留してしまっている場合に、Ａ／Ｃ始動後から冷媒の圧縮が開始されるまでに車室内に吹き出される吹出風の温度を低減し、車両乗員の違和感を軽減することができる。
【００４２】
特に、車室内気温が車両外気温に比してある程度高い場合、オートＡ／Ｃ制御であればほぼ確実に、ユーザによる設定でも大方の傾向として、車室内を効率良く冷やすためにＡ／Ｃ始動後少なくともしばらくの間は内気循環モードが選択されていると考えられる。このような状況下において、本実施例によれば、車室内の熱い空気が循環するのを回避し、外気導入により冷媒の圧縮が開始される前であっても車室内気温に比して涼しい吹出風を得ることができる。
【００４３】
また、本実施例によれば、車室内空気を冷やすのに外気も用いるため、エネルギ消費が抑えられるという省エネ効果が得られると共に、空調システムへの熱負荷も低減される。
【００４４】
当業者には明らかなように、本発明は、上記一実施例に限らず、様々な形で実現することができる。例えば、上記一実施例において、冷媒高圧圧力の代わりにエバポレータ温度の高さ（低さ）からコンプレッサによる圧縮が開始されたか否かを判定してもよい（所定温度より低ければコンプレッサによる圧縮が行われている）。また、車室内気温の代わりに日射計により測定された（車室内への）日射量を用いてもよい。さらに、Ｓ３０３及びＳ３０４における判定を１つにまとめ、車室内気温と車両外気温との差（車室内気温−車両外気温）が所定値以上であるか否かを判定してもよい。
【００４５】
また、上記一実施例の変形例として、例えば、ア）強制的に外気導入モードとした（Ｓ３０５）後、所定時間が経過すれば自動的に内気循環モードへ切り替えられるように設定してもよく、或いは、イ）強制的な外気導入モード（Ｓ３０５）から通常制御による内気循環モード（Ｓ３０６）へ切り替えられる際、外気導入モードになってからの経過時間が所定時間を超えるまでは外気導入モードが維持される（すなわち、所定時間経過してから内気循環モードに切り替えられる）ように設定してもよく、或いは、ウ）Ｓ３０２〜Ｓ３０４のいずれかの判定においてＹＥＳ／ＮＯが頻繁に切り替わるような状況下で内外気モードが過度に頻繁に切り替わるのを防止するために、切替頻度に上限を設けてもよく、或いは、エ）各パラメータの変化履歴からＳ３０２〜Ｓ３０４のいずれかの判定が近い将来ＮＯへ切り替わる可能性を予測し、その予測に基づいて通常制御に戻るタイミングが決定されるように設定してもよく、或いは、オ）Ａ／Ｃオンと同時に強制的に外気導入モードとし、Ｓ３０２〜Ｓ３０４のいずれかの判定がＮＯとなった場合に通常制御に切り替えるように設定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、車両用空調システムに利用できる。車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】液冷媒を用いた空調システムにおける蒸気圧縮式冷媒サイクルの概略を示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係る空調ＥＣＵが参照するパラメータを示す図である。
【図３】本発明の一実施例に係るエアコン始動時の内外気切替制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
１０１  コンプレッサ
１０２  コンデンサ
１０３  エキスパンションバルブ
１０４  エバポレータ
２０１  空調ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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