(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通風ダクトを介して車室内に空気を送る送風機、通風ダクト内に設けられ空気を冷却する蒸発器、車両駆動用エンジンにより駆動され前記蒸発器に冷媒を循環させる吐出容量を可変可能な可変容量圧縮機を有する車両用冷房装置であって、前記蒸発器に流入する空気流量とバイパスする空気流量との割合を調節可能な蒸発器エアミックスダンパを有するとともに、前記エンジンのアクセル踏み込み量に応じて、または、アクセルのオン、オフに応じて、前記可変容量圧縮機の吐出容量を調節する制御手段を設け、アクセル踏み込み量が予め定められた一定値以下のとき、または、アクセルオフのとき、前記可変容量圧縮機の吐出容量を、目標とする吐気温度を達成するに必要な容量以上に大きくし、前記蒸発器エアミックスダンパにより吐気温度を目標値となるように調節することを特徴とする車両用冷房装置。
【請求項２】
アクセルオンのとき、蒸発器の温度が目標とする吐気温度よりも低い場合には、蒸発器の冷媒出入口の開閉弁を閉とし、前記可変容量圧縮機の吐出容量を最低にする、または可変容量圧縮機の駆動系の連結を遮断する、請求項１の車両用冷房装置。
【請求項３】
アクセルオンのとき、蒸発器の温度が目標とする吐気温度よりも高い場合には、蒸発器の冷媒出入口の開閉弁を開とし、吐気温度が目標値となるように前記可変容量圧縮機の吐出容量を調節する、請求項１または２の車両用冷房装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用冷房装置に関し、とくに、車両の運転条件に応じて蒸発器の冷却量を自動調整できるようにした車両用冷房装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車は、エンジンのアクセルオン、オフにより頻繁に加減速を繰り返しているが、制動エネルギーは、ブレーキディスクやドラムからの放熱、エンジンブレーキによる回転数上昇（燃料消費）等により、略１００％損失エネルギーとして廃棄されている。自動車の低燃費化は進んできているものの、車両用空調装置、とくに車両用冷房装置との関連において、さらに低燃費化すること、つまり、車両用冷房装置の省エネルギー化の検討が今後要求される可能性が高い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、このような今後要求される可能性の高い省エネルギー化に鑑み、温調（冷房）性能を維持しながら、従来捨てていた制動エネルギーあるいはそれに匹敵するエネルギーを結果的に温調に使用するエネルギーとして回収、あるいは有効利用することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の車両用冷房装置は、通風ダクトを介して車室内に空気を送る送風機、通風ダクト内に設けられ空気を冷却する蒸発器、車両駆動用エンジンにより駆動され前記蒸発器に冷媒を循環させる吐出容量を可変可能な可変容量圧縮機を有する車両用冷房装置であって、前記蒸発器に流入する空気流量とバイパスする空気流量との割合を調節可能な蒸発器エアミックスダンパを有するとともに、前記エンジンのアクセル踏み込み量に応じて、または、アクセルのオン、オフに応じて、前記可変容量圧縮機の吐出容量を調節する制御手段を設け、アクセル踏み込み量が予め定められた一定値以下のとき、または、アクセルオフのとき、前記可変容量圧縮機の吐出容量を、目標とする吐気温度を達成するに必要な容量以上に大きくし、前記蒸発器エアミックスダンパにより吐気温度を目標値となるように調節することを特徴とするものからなる。
【０００６】
本発明においては、アクセル踏み込み量（アクセル開度）が予め定められた一定値以下のとき、または、アクセルオフのとき、前記可変容量圧縮機の吐出容量を、目標とする吐気温度を達成するに必要な容量以上に大きくし、蒸発器エアミックスダンパにより吐気温度を目標値となるように調節する。このようにすることにより、アクセル開度が一定値以下またはアクセルオフでエンジン低負荷の際に、蒸発器の温度を下げて冷却エネルギーを蓄積しておくことができる。
【０００７】
また、アクセルオンのとき、蒸発器の温度が目標とする吐気温度よりも低い場合には、蒸発器の冷媒出入口の開閉弁を閉とし、前記可変容量圧縮機の吐出容量を最低にする、または可変容量圧縮機の駆動系の連結を遮断することが好ましい。このようにすれば、蒸発器に蓄えられている冷却用熱容量を有効に利用し、それによって目標とする冷房状態が得られるとともに、冷却のためのエネルギーが節約される。
【０００８】
さらに、アクセルオンのとき、蒸発器の温度が目標とする吐気温度よりも高い場合には、蒸発器の冷媒出入口の開閉弁を開とし、吐気温度が目標値となるように前記可変容量圧縮機の吐出容量を調節することが好ましい。このようにすれば、前記のように蒸発器に蓄えられていた冷却用熱容量を有効利用していたがそのうち徐々に蒸発器の温度が上昇したときなどに、所望の冷房状態を得るために必要最小限のエネルギーだけを使用するようにすることができる。
【０００９】
すなわち、本発明に係る車両用冷房装置においては、従来捨てられていた制動時や減速時のエネルギーが、冷房用エネルギーとして備蓄されたり、結果的に回収されたりし、このエネルギーが、加速時等における冷房用エネルギーとして有効に利用される。したがって、トータル的にみて廃棄されるエネルギーが大幅に低減され、省エネルギー化、ひいては車両の低燃費化が達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る車両用冷房装置を示している。図において、１は車室内に温調された空気（特に本発明では冷気）を送る通風ダクトを示しており、通風ダクト１の吸入側には、外気導入口２と内気導入口３とが設けられて、ダンパ４によって内外気の吸入割合を調節できるようになっている。内外気の吸入および車室内への空気圧送は、モータ５によって駆動される送風機６によって行われる。
【００１１】
通風ダクト１内の送風機６の下流側には、空気を冷却する蒸発器７が設けられており、この蒸発器７には蒸発器エアミックスダンパ８が設けられて、蒸発器７に流入する空気流量と蒸発器７をバイパスする空気流量との割合を調節できるようになっている。蒸発器エアミックスダンパ８の開度は、蒸発器エアミックスダンパアクチュエータ９によって調節される。
【００１２】
蒸発器７には、冷却回路１０内を循環される冷媒が送られる。冷却回路１０には、車両駆動用エンジン１１により駆動される、吐出容量を可変可能な可変容量圧縮機１２が設けられている。本実施態様では、可変容量圧縮機１２は、エンジン１１により適当な駆動力伝達機構およびクラッチ１３を介して駆動され、クラッチ１３はクラッチコントローラ１４によって制御されるようになっている。可変容量圧縮機１２には、外部信号に応じた吸入圧力となるように、吐出容量が内部調節できるものが用いられている。この可変容量圧縮機１２により、蒸発器７に冷媒が循環される。
【００１３】
冷却回路１０には、凝縮器１５、リザーバタンク１６、膨張弁１７が設けられており、さらに、蒸発器７の出入口には電磁弁からなる開閉弁１８、１９が設けられている。
【００１４】
通風ダクト１内の蒸発器７の直下流側には、蒸発器出口空気温度センサ２０が設けられており、その下流側には、本実施態様ではエンジン冷却水を利用する温水ヒータ２１が配置されている。温水ヒータ２１の直下流側にはエアミックスダンパ２２が設けられており、該エアミックスダンパ２２により温水ヒータ２１を通過する空気流量とバイパスする空気流量との割合を調節できるようになっている。エアミックスダンパ２２の開度は、エアミックスダンパアクチュエータ２３によって調節される。
【００１５】
通風ダクト１の下流側には、各吹出口２４、２５、２６およびそれら各吹出口からの吹出空気を調節するダンパ２７、２８、２９が設けられている。
【００１６】
３０は、本空調装置用の制御手段としてのメインコントローラを示している。メインコントローラ３０には、車内温度設置器３１が接続されており、これによって制御すべき目標車内温度が設定される。また、メインコントローラ３０には、蒸発器出口空気温度センサ２０からの信号、車室内温度センサ３２からの信号、日射センサ３３からの信号、外気温度センサ３４からの信号の他、アクセルセンサ３５からの信号、車速センサ３６からの信号が入力される。アクセルセンサ３５は、アクセルの踏み込み量（アクセル開度）およびアクセルのオン、オフ信号を発するようになっている。さらに、メインコントローラ３０からの信号は、送風機６のモータ５、蒸発器エアミックスダンパアクチュエータ９、エアミックスダンパアクチュエータ２２、可変容量圧縮機１２の吐出容量可変手段、たとえば吸入圧力コントローラ、および、クラッチコントローラ１４へと送られる。
【００１７】
このように構成された車両用冷房装置は、図２に示すように制御される。
車速およびアクセル開度を検出し、アクセル開度がａ１以下（アクセルオフを含む）のとき（図２の領域１０１、１０３）、可変容量圧縮機１２の吸入圧力動作点を下限値ｐ１とする。吸入圧力動作点が低い程吐出容量は高く、吸入圧力動作点が高い程吐出容量は低くなる関係にある。これによって、アクセルの踏み込み量が小さいとき、あるいはアクセルオフのとき、吐出容量を目標とする吐気温度を達成するに必要な吐出容量以上に大きくし、蒸発器７に冷却のためのエネルギーを蓄えて蒸発器７を大きく冷却する。
【００１８】
なお、このとき、下記により蒸発器エアミックスダンパ８の開度を演算し、吐気温度が目標値となるように調節する。
ＡＭＤ＝（ＴＶ−Ｔin）／（Ｔe −Ｔin）
ここで、内気循環の場合：Ｔin＝Ｔr 、外気導入の場合：Ｔin＝Ｔamとする。
ＡＭＤ：蒸発器エアミックスダンパ開度
ＴＶ  ：目標吐気温度
Ｔin  ：吸入空気温度
Ｔe   ：蒸発器出口空気温度
Ｔr   ：車室内温度
Ｔam  ：外気温度
【００１９】
また、アクセル開度がａ１以上、蒸発器出口空気温度が目標吐気温度ＴＶ以下の場合は、可変容量圧縮機１２の吸入圧力動作点を上限値ｐ２（吐出容量最低）とした上で、蒸発器７出入口に設けられた開閉弁１８、１９（電磁弁）を閉とする（図２の領域１０２、１０４）。これによって、それまで冷却されていた蒸発器７の熱容量が、冷房用エネルギーとして有効に利用される。なお、上記において、上限値ｐ２とする代わりに、クラッチ１３をオフとし、可変容量圧縮機１２の駆動系を遮断してもよい。
【００２０】
また、上記の如く、蒸発器７に蓄積された冷房用エネルギーを有効活用しているうちに、蒸発器７の温度が上昇し、アクセル開度がａ１以上、蒸発器出口空気温度が目標吐気温度ＴＶ以上の場合には、開閉弁１８、１９を開き、蒸発器出口空気温度が目標吐気温度ＴＶとなるように、下記演算式で可変容量圧縮機１２の吸入圧力動作点を調節する（図２の領域１０５）。
Ｐs ＝Ｐ＋Ｉ
ただし、Ｐ＝ｋp （ＴＶ−Ｔe ）・・・比例項
Ｉ＝Ｉn-1 −ｋi （ＴＶ−Ｔe ）・・・積分項
Ｐs ：吸入圧力動作点
Ｔe ：蒸発器出口空気温度
ＴＶ：目標吐気温度
ｋp 、ｋi ：係数
【００２１】
このように、車両の運転条件（アクセルの開度）と、そのときの温度条件に応じて、可変容量圧縮機１２の吐出容量が自動調整され、減速時や制動時に従来単に廃棄されていたエネルギーが、冷房用のエネルギーとして有効に利用される。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の車両用冷房装置によれば、従来捨てていた減速時や制御時のエネルギーを、結果的に冷房用エネルギーとして有効に利用することができる。したがって、車両用冷房装置に関連して、省エネルギー化、ひいては車両の低燃費化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る車両用冷房装置の概略構成図である。
【図２】図１の装置の制御例を示す各特性と時間との関係図である。
【符号の説明】
１  通風ダクト
５  モータ
６  送風機
７  蒸発器
８  蒸発器エアミックスダンパ
９  蒸発器エアミックスダンパアクチュエータ
１０  冷却回路
１１  エンジン
１２  可変容量圧縮機
１３  クラッチ
１４  クラッチコントローラ
１８、１９  開閉弁
２０  蒸発器出口空気温度センサ
２１  温水ヒータ
２２  エアミックスダンパ
２３  エアミックスダンパアクチュエータ
２４、２５、２６  吹出口
３０  メインコントローラ
３１  車内温度設定器
３２  車室内温度センサ
３３  日射センサ
３４  外気温度センサ
３５  アクセルセンサ
３６  車速センサ
【図１】
0003911076.tif 000002
【図２】
0003911076.tif 000003