(57)【要約】【課題】  コンプレッサとラジエータとが一体型の車室外熱交換器を備えた車両用空調装置において、低外気温時のエンジン非作動時にコンプレッサを駆動させてもコンプレッサの耐久性を低下させない車両用空調装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の車両用空調装置は、エンジン２０１が非作動時で外気温度が第１所定温度を下回る状態でコンプレッサ３１を駆動する場合にはコンプレッサのオイル戻りが早くなるようエンジン２０１を作動させることを特徴とする。【選択図】            図１
2007320377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の条件が成立すると自動停止する車両駆動用エンジンと、
前記車両駆動用エンジンにより駆動されエンジン冷却水を循環するウォータポンプと、
モータで駆動されるコンプレッサと、
車室外に配置され、前記エンジン冷却水の熱を外気に放熱するラジエータ部と前記コンプレッサから吐出される冷媒の熱を外気に放熱するコンデンサ部とが一体で形成された車室外熱交換器と、
車室内に配置された車室内熱交換器と、を備えた車両用空調装置において、
前記車両駆動用エンジンを自動停止させるアイドルストップ時で外気温度が第１所定温度を下回る状態で前記コンプレッサをモータ駆動する場合には、前記車両用エンジンを作動させ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、前記エンジン冷却水の温度を検出するエンジン冷却水温度検出手段を備え、前記車両駆動前記コンプレッサをモータ駆動する直前のエンジン冷却水温が高い程、前記車両駆動用エンジンを再始動させるタイミングを遅く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に記載の車両用空調装置において、前記一体型車室外熱交換器におけるコンデンサの作動圧力を検出するコンデンサ部作動圧力検出手段を備え、前記コンプレッサをモータ駆動するときのコンデンサ部作動圧力が所定の圧力よりも低い場合に前記車両駆動用エンジンを作動させることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項４】
請求項１に記載の車両用空調装置において、前記車室内熱交換器の吹出空気温度を検出する車室内熱交換器吹出空気温度検出手段を備え、前記コンプレッサをモータ駆動するときの車室内熱交換器吸込温度が第２所定温度よりも低い場合に前記車両用エンジンを作動させることを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンプレッサの駆動により冷媒を車室外熱交換器および車室内熱交換器に循環させるエアコンサイクルを備えた車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両部品であるランジエータと車両用空調装置部品であるコンデンサとを一体化することにより、両者の小型化を図るとともに組付け工数の低減を図るべく、ラジエータやコンデンサ等の異種のコア部を一体化した熱交換器がある。（特許文献１）
【特許文献１】特開平９−２１０５９１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術をハイブリッド車やアイドルストップ車両に適用すると以下の問題が発生する。すなわち、ハイブリッド車両やアイドルストップ車両においては、ハイブリッド車両ならばモータ走行時や停車時、アイドルストップ車両ならば停車時にそれぞれエンジン非作動となり、エンジンにより駆動されるウォーターポンプが作動せず、エンジン温水がラジエータに循環されない。このため、外気温度が所定温度（例えば０度）以下のエンジン非作動時にコンプレッサを駆動すると、ラジエータとコンデンサが一体となっているため、コンデンサの熱がラジエータに奪われて、エバポレータに吸い込まれる空気の吸込み温度が非常に低くなりコンプレッサの吐出容量が小容量運転となる。従って、コンプレッサの吐出口から吐出される冷媒が冷凍サイクルを一巡してコンプレッサに帰還するのに長い時間を要してしまい、冷媒とともに循環するコンプレッサオイルが長時間コンプレッサに帰還せず、コンプレッサが潤滑不足に陥り耐久性が悪くなるという問題が発生する。仮にコンプレッサオイルが帰還するまでの時間を短縮しようとコンプレッサの回転数を高めて高容量運転したとしても、コンプレッサオイルがコンプレッサに帰還するまでにエバポレータが凍結してしまうという問題が発生する。
【０００４】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであって、低外気温時のエンジン非作動時にコンプレッサを駆動させてもコンプレッサの耐久性を低下させない車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明の車両用空調装置は、所定の条件が成立すると自動停止する車両駆動用エンジンと、前記車両駆動用エンジンにより駆動されエンジン冷却水を循環するウォータポンプと、モータで駆動されるコンプレッサと、車室外に配置され、前記エンジン冷却水の熱を外気に放熱するラジエータ部と前記コンプレッサから吐出される冷媒の熱を外気に放熱するコンデンサ部とが一体で形成された車室外熱交換器と、車室内に配置された車室内熱交換器と、を備えた車両用空調装置において、前記車両駆動用エンジンを自動停止させるアイドルストップ時で外気温度が第１所定温度を下回る状態で前記コンプレッサをモータ駆動する場合には、前記車両用エンジンを再始動させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の車両用空調装置によれば、エンジンを自動停止させるアイドルストップ時で外気温度が第１所定温度を下回る状態で前記コンプレッサをモータ駆動する場合には、エンジンを再始動してラジエータ部にエンジンにより温められたエンジン冷却水を循環させるのでコンデンサ部がラジエータ部から熱を吸熱しコンデンサ部の作動圧力が高くなる。従って、コンプレッサオイルがコンプレッサに帰還するまでの時間が短くなり、すなわち、コンプレッサオイルのオイル戻りがよくなり、コンプレッサが潤滑不足に陥り耐久性が悪化することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【０００８】
（第１実施形態）
図１は本発明の一実施の形態になる車両用空調装置を全体構成図である。
まず、構成を説明する。
図１において、コンプレッサ３１は、エンジンルーム内に配置された電動コンプレッサで、ケーシング内に図示しないモータおよびコンプレッサ用インバータが設けられている。コンプレッサ３１には、モータジェネレータ２０５で発電されて直接供給される電力とモータジェネレータ２０５で発電された後一旦バッテリ３７に蓄えられた電力の少なくとも一方の電力が供給される。
【０００９】
車室外熱交換器３２は、車室外に配置されコンプレッサ３１から吐出される冷媒の熱を外気に放熱するコンデンサ部とエンジン冷却水の熱を外気に放熱するラジエータ部が一体となって形成される。この車室外熱交換器３２におけるコンデンサ部の出口にはコンデンサ部の作動圧力（Pｄ）を検出する作動圧力センサ７５が設けられている。
【００１０】
車室外熱交換器３２から流出した冷媒は膨張弁３３で断熱膨張して後述する車室内熱交換器３４に流入した後、コンプレッサ３１に戻る。
【００１１】
車室内熱交換器３４は、ダクト３９内に配置され、一端はコンプレッサ３１の冷媒吸入に、他端は膨張手段としての膨張弁３３に接続し、コンプレッサ３１が運転しているときには、常に吸熱器となって後述するブロワファン３８によって送風された空気を冷却する。
【００１２】
ウォーターポンプ２９は、エンジン２０１により駆動されエンジン冷却水をラジエータ部に循環させる。
【００１３】
ダクト３９には、車室内熱交換器３４の下流側にエンジン冷却水配管２０３を通じてエンジン２０１の冷却水が流入するヒータコア２０２が設けられている。ダクト３９の車室内熱交換器３４よりも上流側には、車室内空気を導入する内気導入口４０と、走行風圧を受けて外気を導入する外気導入口４１とが設けられている。
【００１４】
インテークドア４２は、内気導入口４０と外気導入口４１とが分岐する部分に設けられ、内気導入口４０と外気導入口４１とを任意の比率で開閉する。このインテークドア４２の開度たるインテークドア開度Ｘｉｎｔは、外気導入量がゼロでフル内気となる位置をＸｉｎｔ＝０％と設定し、フル外気導入となる位置をＸｉｎｔ＝１００％と設定する。
【００１５】
ブロアファン３８は、内気導入口４０と外気導入口４１との空気導入側（空気流の下流側）と車室内熱交換器３４との間に設けられ、後述する制御装置４３で駆動されるブロワファンモータ４４で回転駆動されるようになっている。
【００１６】
エアミックスドア４５は、車室内熱交換器３４の下流側に設けられ、制御装置４３で駆動される図外のエアミックスドアアクチュエータにより、下流のヒータコア２０２を通過する空気と通過しない空気の割合を調節するように開閉する。このエアミックスドア４５は、ヒータコア通過風量を可変することができ、ヒータ風量可変手段となっている。
エアミックスドア４５の開度たるエアミックスドア開度Ｘｍｉｘは、エアミックスドア４５が一点鎖線示の位置となってヒータコア２０２を通過する空気がゼロとなるときをＸｍｉｘ＝０％（全閉、Ｆｕｌｌ  ＣＯＯＬ）と設定し、エアミックスドア４５が二点鎖線示の位置となってすべての空気がヒータコア２０２を通過するときをＸｍｉｘ＝１００％（全開、Ｆｕｌｌ  ＨＯＴ）と設定する。
【００１７】
ダクト３９のヒータコア２０２よりも下流側には、冷風と温風との混合を良くすることにより、温度調節された空調風を作る部屋としてのエアミックスチャンバ４６が設けられている。
エアミックスチャンバ４６には、図外の対象乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すベンチレータ吹出口５１と、対象乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口５２と、図外のフロントウィンドガラスに向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口５３とが設けられている。エアミックスチャンバ４６内には、ベンチレータドア５４とフットドア５５とデフロスタドア５６とが設けられている。
【００１８】
ベンチレータドア５４は、制御装置４３で駆動される図外のベンチレータドアアクチュエータにより、ベンチレータ吹出口５１を開閉する。フットドア５５は、制御装置４３で駆動される図外のフットドアアクチュエータにより、フット吹出口５２を開閉する。デフロスタドア５６は、制御装置４３で駆動される図外のデフロスタドアアクチュエータにより、デフロスタ吹出口５３を開閉する。デフロスタドア５６の開度たるデフロスタドア開度Ｘｄｅｆは、デフロスタ吹出口５３が全閉となる位置をＸｄｅｆ＝０％と設定し、デフロスタ吹出口５３が全開となる位置をＸｄｅｆ＝１００％と設定する。
【００１９】
制御装置４３は、日射量センサ６１と外気温センサ６２と室温センサ６３と室温設定器６４と吹出口モードスイッチ６５とブロワファンスイッチ６６と車室内熱交換器吹出温度センサ６７とエンジン冷却水温センサ２０４などの熱環境情報入力手段から得られる車両の日射量Ｑｓｕｎと、車室外の外気温度Ｔａｍｂと、車室内の検出温度（車室内温度）Ｔｉｃと、車室内の設定温度Ｔｐｔｃと、車室内熱交換器３４の吹出空気温度Ｔoutと、エンジン冷却水温Ｔｗなどの熱環境情報により、コンプレッサ回転数Ｎｃｏｍｐ、エアミックスドア開度Ｘｍｉｘとインテークドア開度Ｘｉｎｔとデフロスタドア開度Ｘｄｅｆ、吹出口モード、ブロアファン電圧Ｖｆａｎ、目標吹出温度Ｔｏｆなどの目標冷暖房条件を演算し車室内の冷暖房条件が上記演算された目標冷暖房条件を維持するように、ブロワファンモータ４４とインテークドアアクチュエータとエアミックスドアアクチュエータとベンチレータドアアクチュエータとフットドアアクチュエータとデフロスタドアアクチュエータなどを駆動したり、コンプレッサ３１に回転数信号を出力したりする。
【００２０】
また、制御装置４３は、ハイブリッドコントローラ２０７から車速やエンジン回転数の車両情報を受信するとともに、空調としてエンジン作動が必要な場合には、ハイブリッドコントローラ２０７にエンジンＯＮ要求信号を送信してエンジン２０１を作動させる。
【００２１】
コンプレッサ３１のケーシング内に内臓されるコンプレッサ用インバータは、コンプレッサ３１の実回転数、電圧値、電流値および通信エラーの有無等の情報を制御装置４３に出力するとともに、制御装置４３からコンプレッサ回転数信号やコンプレッサのＯＮ／ＯＦＦ信号を入力しながらコンプレッサ３１の作動状態を制御し、車室内の空調に必要なコンプレッサ能力を可変とする。
【００２２】
バッテリコントローラ２０６は、図示しない電力残量センサやバッテリ温度センサ６９の信号からバッテリＳＯＣ値やバッテリ温度に関する情報を検出して、車両コントローラ７２や制御装置にバッテリ情報を送信する。
【００２３】
図２は、本実施の形態における車両用空調装置の制御フローチャートを示している。この制御は制御装置４３で行われる。
【００２４】
ステップＳ２０１では車速信号から車両がアイドル状態にあるか否かを判断し、車速が０ｋｍ／ｈで車両がアイドル状態にある場合にはステップＳ２０２に進み、それ以外の場合にはステップＳ２０５に進む。
【００２５】
ステップＳ２０２では、外気温度Ｔａｍｂがあらかじめ設定された温度（例えば、０℃）以下否かを判断し、Ｔａｍｂが設定温度（第１所定温度）以下の場合にはステップＳ２０３に進み、それ以外の場合にはステップＳ２０５に進む。
【００２６】
ステップＳ２０３では、コンプレッサ３１を駆動しているか否かを判断し、コンプレッサ３１を駆動している場合にはステップＳ２０４に進み、それ以外の場合にはステップＳ２０５に進む。
【００２７】
ステップＳ２０４では、エンジンを作動させるためにハイブリッドコントローラ２０７にエンジンＯＮ要求信号＝１を送信して制御ルーチンを終了する。
【００２８】
ステップＳ２０５では、制御装置４３からエンジンＯＮ要求を送信する必要が無いので、エンジン要求信号＝０を送信して制御ルーチンを終了する。
【００２９】
ステップＳ２０１〜ステップＳ２０５の制御により、外気温が予め設定された温度以下で車両がエンジン非作動のアイドル状態にあれば、制御装置４３はコンプレッサ３１のＯＮ作動に連動してハイブリッドコントローラ２０７にエンジンＯＮ要求信号を送信する。これによりコンプレッサ作動時にエンジンにより駆動されるウォーターポンプが作動しエンジン冷却水がラジエータ部に循環する。コンデンサ部とラジエータ部を一体とした車室外熱交換器３２を使用しているため、コンデンサ部はラジエータ部の熱を吸熱する。ラジエータ部から吸熱したコンデンサ部は作動圧力が高くなるためコンプレッサ３１へのコンプレッサオイルのオイル戻りが早くなり、コンプレッサの耐久性を向上させることができる。
【００３０】
図３は、本発明の第２の実施形態における車両用空調装置の制御フローチャートを示している。この制御は制御装置４３で行われる。
【００３１】
ステップＳ３０１では車速信号から車両がアイドル状態にあるか否かを判断し、車速が０ｋｍ／ｈで車両がアイドル状態にある場合にはステップＳ３０２に進み、それ以外の場合にはステップＳ３０９に進む。
【００３２】
ステップＳ３０２では、外気温度Ｔａｍｂがあらかじめ設定された温度（例えば、０℃）以下か否かを判断し、Ｔａｍｂが設定温度（第１所定温度）以下の場合にはステップＳ３０３に進み、それ以外の場合にはステップＳ３０９に進む。
【００３３】
ステップＳ３０３では、エンジンが停止状態、すなわち車両がアイドル状態になった直後か否かを判断し、アイドル状態になった直後であればステップＳ３０４に進み、それ以外の場合にはステップＳ３０６に進む。
【００３４】
ステップＳ３０４では、アイドル状態開始時のエンジン冷却水温に基づいてＴｏｆｆ時間を演算する。このＴｏｆｆ時間は余熱を持つラジエータ部が冷却されるまでの時間を表している。エンジン冷却水温がサーモスタット開弁温度に達していない場合にはＴｏｆｆ＝０とし、サーモスタット開弁温度よりも高ければエンジン冷却水温に比例してＴｏｆｆ時間が増大するように設定している。
【００３５】
ステップＳ３０５では、Ｔｏｆｆ時間のタイマーカウントを開始する。
【００３６】
ステップＳ３０６では、コンプレッサ３１を駆動しているか否かを判断し、コンプレッサ３１を駆動している場合にはステップＳ３０７に進み、それ以外の場合にはステップＳ３０９に進む。
【００３７】
ステップＳ３０７では、車両がアイドル状態になってからステップＳ３０４で決定されたＴｏｆｆ時間が経過したか否かを判断し、Ｔｏｆｆ時間経過している場合にはステップＳ３０８に進み、それ以外の場合にはステップＳ３０９に進む。
【００３８】
ステップＳ３０８では、エンジンを作動させるためにハイブリッドコントローラ２０７にエンジンＯＮ要求信号＝１を送信して制御ルーチンを終了する。
【００３９】
ステップＳ３０９では、制御装置４３からエンジンＯＮ要求を送信する必要が無いので、エンジン要求信号＝０を送信して制御ルーチンを終了する。
【００４０】
ステップＳ３０１〜ステップＳ３０９の制御により、コンプレッサ３１へのコンプレッサオイルのオイル戻りが早くなり、コンプレッサの耐久性を向上させることができるとともに、車両がエンジン非作動のアイドル状態にある時点のエンジン冷却水温が高いほどエンジンを作動させるまでの時間Ｔｏｆｆ時間経過するまで制御装置４３がエンジンＯＮ要求信号を送信しないので、アイドル時のエンジン停止時間を長くすることができ、燃費を向上させることができる。
【００４１】
図４は、本発明の第３の実施形態における車両用空調装置の制御フローチャートを示している。この制御は制御装置４３で行われる。
【００４２】
ステップＳ４０１では車速信号から車両がアイドル状態にあるか否かを判断し、車速が０ｋｍ／ｈで車両がアイドル状態にある場合にはステップＳ４０２に進み、それ以外の場合にはステップＳ４０７に進む。
【００４３】
ステップＳ４０２では、外気温度Ｔａｍｂがあらかじめ設定された温度（例えば、０℃）以下か否かを判断し、Ｔａｍｂが設定温度（第１所定温度）以下の場合にはステップＳ４０３に進み、それ以外の場合にはステップＳ４０７に進む。
【００４４】
ステップＳ４０３では、コンプレッサ３１を駆動しているか否かを判断し、コンプレッサ３１を駆動している場合にはステップＳ４０４に進み、それ以外の場合にはステップＳ４０７に進む。
【００４５】
ステップＳ４０４では、作動圧力センサ７５で検出したコンデンサ部作動圧力と車室内熱交換器吹出温度センサ６７で検出した車室内熱交換器吹出温度Ｔｏｕｔとから、マップ上でエアコンサイクルの作動状態を特定する。Ｔｏｕｔが第１の所定温度（例えば、０℃）よりも低い場合には車室内熱交換器３４が凍結する可能性があるためエンジンＯＮ要求するように設定する。また、コンデンサ部の作動圧力が所定の圧力よりも低い場合にはコンプレッサ３１のオイル戻り不良でコンプレッサ３１の潤滑に問題が生じる可能性があるためエンジンＯＮ要求するように設定する。コンデンサ部とラジエータ部を一体化した車室外熱交換器３２を使用しているで、上記の条件でエンジンＯＮするとラジエータ部にエンジン冷却水が循環して、コンデンサ部がラジエータ部から熱を吸熱する。ラジエータ部から吸熱したコンデンサ部は作動圧力が高くなるので、車室内熱交換器３４の凍結を防止し、コンプレッサ３１へのオイル戻りを早くすることができる。
【００４６】
ステップＳ４０５では、ステップＳ４０４で特定したエアコンサイクルの作動状態がエンジンＯＮ要求範囲にあるか否かを判断し、エンジンＯＮ要求範囲にある場合にはステップＳ４０６に進み、それ以外の場合にはステップＳ４０７に進む。
【００４７】
ステップＳ４０６では、エンジンを作動させるためにハイブリッドコントローラ２０７にエンジンＯＮ要求信号＝１を送信して制御ルーチンを終了する。
【００４８】
ステップＳ４０７では、制御装置４３からエンジンＯＮ要求を送信する必要が無いので、エンジン要求信号＝０を送信して制御ルーチンを終了する。
【００４９】
ステップＳ４０１〜ステップＳ４０７の制御により、コンプレッサ３１へのコンプレッサオイルのオイル戻りが早くなり、コンプレッサの耐久性を向上させることができるとともに、エアコンサイクルの作動状態からエンジンＯＮ要求をするか否かを判断するので、アイドル時のエンジン停止時間を長くすることができ、燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明による車両用空調装置の一実施の形態の概略構成図である。
【図２】第１の実施の形態の車両用空調装置の制御フローを示す図である。
【図３】第２の実施の形態の車両用空調装置の制御フローを示す図である。
【図４】第３の実施の形態の車両用空調装置の制御フローを示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
２９    ウォーターポンプ
３１    コンプレッサ
３２    車室外熱交換器
３３    膨張手段
３４    車室内熱交換器
３８    ブロワファン
３９    ダクト
４０    内気導入口
４１    外気導入口
４２    インテークドア
４３    制御装置
４４    ブロワファンモータ
４５    エアミックスドア
４６    エアミックスチャンバ
５１    ベンチレータ吹出口
５２    フット吹出口
５３    デフロスタ吹出口
５５    フットドア
５６    デフロスタドア
６１    日射量センサ
６２    外気温センサ
６３    室温センサ
６４    室温設定器
６５    吹出口モードスイッチ
６６    ブロワファンスイッチ
２０１    エンジン
２０２    ヒータコア
２０３    エンジン冷却水配管
２０４    エンジン冷却水温センサ
２０７    ハイブリッドコントローラ
【図１】
2007320377.tif 000003
【図２】
2007320377.tif 000004
【図３】
2007320377.tif 000005
【図４】
2007320377.tif 000006