(57)【要約】【課題】より効率的な運転を実現することのできる車両用空調装置を提供すること。【解決手段】空調ＥＣＵ４０は、急速冷房が必要ない場合には（Ｓ２がＮｏ）、圧縮機２３の目標圧縮比を設定し（Ｓ４）、圧縮比を算出して（Ｓ５）、当該圧縮比が目標圧縮比より高い場合には（Ｓ６がＹｅｓ）、膨張弁２６の開度増加、エバポレータファン２０の出力増加、及びコンデンサファンの出力増加の少なくともいずれかを行う圧縮低減制御を実行する（Ｓ７）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、冷媒が循環する冷媒回路と、
前記冷媒回路の一部をなし、前記冷媒を圧送する圧縮機と、
前記冷媒回路の一部をなし、通過する空気及び周囲の空気を前記冷媒の気化熱を利用して冷却可能な蒸発器と、
前記圧縮機における目標圧縮比を設定する目標圧縮比設定手段と、
前記圧縮機の圧縮比を算出する圧縮比算出手段と、
前記圧縮比算出手段により算出される圧縮比を前記目標圧縮比設定手段により設定される目標圧縮比とするように前記圧縮機の吸入圧の上昇及び吐出圧の低下の少なくともいずれか一方を行う圧縮比調整制御手段と、
を備える車両用空調装置。
【請求項２】
前記圧縮比調整制御手段は、前記圧縮比算出手段により算出される圧縮比が前記目標圧縮比設定手段により設定される目標圧縮比よりも高い場合には、前記冷媒回路に含まれる膨張弁の開度を増加させるよう制御することで前記吸入圧を上昇させる請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記圧縮比調整制御手段は、前記圧縮比算出手段により算出される圧縮比が前記目標圧縮比設定手段により設定される目標圧縮比よりも高い場合には、前記蒸発器に向けて送風するエバポレータファンの出力を増加するよう制御することで前記吸入圧を上昇させる請求項１又は２記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記圧縮比調整制御手段は、前記圧縮比算出手段により算出される圧縮比が前記目標圧縮比設定手段により設定される目標圧縮比よりも高い場合には、前記冷媒回路に含まれる凝縮器に向けて送風するコンデンサファン出力を増加するよう制御することで前記吐出圧を低下させる請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記圧縮機はスクロール式圧縮機である請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用空調装置に関し、特に圧縮機の圧縮比に基づいた空調制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な車両用空調装置は、車室内へと連通している空気通路ダクト内に、送風機、エバポレータ（蒸発器）、及びヒータコアが空気流の上流から下流側に向け順に配設されている。そして、送風機により下流側へと送られる空気はエバポレータにおいて冷却され、さらに一部の空気がヒータコアにより加熱されて車室内へと吹き出されることで、車室内の温度が調整されている。
【０００３】
従来、車両用空調装置における空調制御は、乗員が希望の室内温度を設定し、この設定された室内温度と室内熱環境に基づいてエバポレータ通過直後の空調風温度（エバ後温度）を設定し、このエバ後温度を実現するように圧縮機（コンプレッサ）の仕事量を制御することで行っている（特許文献１の段落００６５参照）。
【０００４】
これに対して、特許文献１では、特に乗員の冷房要求が低い場合には、室温設定温度（指令値）が一定であっても、圧縮機に対する作動目標値（エバ後温度）が高くなるよう制御することで、圧縮機の仕事量を次第に減少させて、省燃費を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４９５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、乗員の冷房要求が低い場合にのみ、圧縮機の仕事量を減少させることができるものであり、省燃費化の効果は限定的である。また、従来の空調制御では、圧縮機の作動目標値をエバ後温度としているが、車両用空調装置全体として、より効率的に運転させることのできる空調制御が望まれている。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、より効率的な運転を実現することのできる車両用空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の車両用空調装置は、車両に搭載され、冷媒が循環する冷媒回路と、前記冷媒回路の一部をなし、前記冷媒を圧送する圧縮機と、前記冷媒回路の一部をなし、通過する空気及び周囲の空気を前記冷媒の気化熱を利用して冷却可能な蒸発器と、前記圧縮機における目標圧縮比を設定する目標圧縮比設定手段と、前記圧縮機の圧縮比を算出する圧縮比算出手段と、前記圧縮比算出手段により算出される圧縮比を前記目標圧縮比設定手段により設定される目標圧縮比とするように前記圧縮機の吸入圧の上昇及び吐出圧の低下の少なくともいずれか一方を行う圧縮比調整制御手段と、を備える。
【０００９】
好ましくは、前記圧縮比調整制御手段は、前記圧縮比算出手段により算出される圧縮比が前記目標圧縮比設定手段により設定される目標圧縮比よりも高い場合には、前記冷媒回路に含まれる膨張弁の開度を増加させるよう制御することで前記吸入圧を上昇させる。
【００１０】
好ましくは、前記圧縮比調整制御手段は、前記圧縮比算出手段により算出される圧縮比が前記目標圧縮比設定手段により設定される目標圧縮比よりも高い場合には、前記蒸発器に向けて送風するエバポレータファンの出力を増加するよう制御することで前記吸入圧を上昇させる。
【００１１】
好ましくは、前記圧縮比調整制御手段は、前記圧縮比算出手段により算出される圧縮比が前記目標圧縮比設定手段により設定される目標圧縮比よりも高い場合には、前記冷媒回路に含まれる凝縮器に向けて送風するコンデンサファン出力を増加するよう制御することで前記吐出圧を低下させる。
【００１２】
さらに好ましくは、前記圧縮機はスクロール式圧縮機である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の車両用空調装置によれば、より効率的な運転を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る車両用空調装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係る車両用空調装置において空調ＥＣＵが実行する空調制御ルーチンを示したフローチャートである。
【図３】圧縮機の回転数毎における圧縮比とＣＯＰとの関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１６】
図１を参照すると、本発明に係る車両用空調装置の概略構成図が示されている。
【００１７】
図１は車両の前部分を概略的に示しており、空調装置１は車室内２から車室外であるエンジンルーム３に亘って構成されている。そして、当該空調装置１の空気通路を形成する通風ダクト１０が車室内２の図示しないインストルメントパネル内に設けられている。
【００１８】
当該インストルメントパネルにはデフ用、フェース用、フット用の吹出口（図示せず）がそれぞれ所定の位置に形成されており、これに対応して通風ダクト１０の一端側には各吹出口と連通するデフ用、フェース用、フット用の３つの開口部１１ａ、１１ｂ、１１ｃが形成されている。
【００１９】
これら各開口部１１ａ、１１ｂ、１１ｃには、対応する開口部１１ａ、１１ｂ、１１ｃの開閉を行うデフ用ドア１２ａ、フェース・フット用ドア１２ｂがそれぞれ設けられている。
【００２０】
一方、通風ダクト１０の他端側には、車室外と連通した外気導入口１３及び車室内２と連通した内気導入口１４がそれぞれ隣接して形成されている。そして、当該外気導入口１３及び内気導入口１４の間には、当該各導入口１３、１４の開閉を切り替えることで外気導入モード及び内気循環モードの切り替えを行う内外気切替ドア１５が設けられている。
【００２１】
このように構成された通風ダクト１０では、他端側の外気導入口１３または内気導入口１４から一端側の開口部１１ａ、１１ｂ、１１ｃへと空気流が流れる。
【００２２】
そして、当該通風ダクト１０には、他端側から一端側に向けて順に、エバポレータファン２０、エバポレータ２１（蒸発器）、ヒータコア２２が設けられている。
【００２３】
エバポレータファン２０は、通風ダクト１０内部の他端側、外気導入口１３及び内気導入口１４の近傍に設けられている。また、当該エバポレータファン２０はモータ２０ａにより駆動する所謂遠心式の送風機であり、通風ダクト１０内のエバポレータ２１に向けて送風を行う機能を有している。
【００２４】
エバポレータ２１は、冷凍回路３０（冷媒回路）の一部をなしており、当該冷凍回路３０内を循環する冷媒を内部で蒸発させ、この気化熱を利用して外部の空気を冷却する機能を有している。
【００２５】
なお、冷凍回路３０は、冷媒が循環する冷凍サイクルの順に、当該エバポレータ２１、圧縮機（コンプレッサ）２３、コンデンサ（凝縮器）２４、レシーバ２５、膨張弁２６が設けられて構成されている。
【００２６】
詳しくは、圧縮機２３は電動のスクロール式の圧縮機である。圧縮機２３は電力が供給されることで作動し、冷凍回路３０内の冷媒を圧縮しコンデンサ２４へと送る（圧送）機能を有している。
【００２７】
コンデンサ２４は圧縮機２３により圧縮された高温高圧の冷媒を冷却し液化させる機能を有している。コンデンサ２４の近傍にはコンデンサファン２７が設けられており、当該コンデンサファン２７はモータ２７ａにより駆動する多翼式の送風機であり、コンデンサ２４へ向けて送風を行う機能を有している。
【００２８】
レシーバ２５は冷媒の液相成分のみを膨張弁２６へと送る機能を有し、膨張弁２６は冷媒の圧力を減圧し霧状とする機能を有している。
【００２９】
ヒータコア２２は、暖房回路２８の一部をなしている。当該暖房回路２８内には図示しないエンジンを冷却する冷却水が循環している。暖房時には、この冷却水が、熱源であるエンジンを通り温水となった状態で当該ヒータコア２２内を流通することで、当該ヒータコア２２が加熱され、当該ヒータコア２２を通過する空気及び周囲の空気を加熱する。
【００３０】
また、ヒータコア２２の空気流直上流位置には、エアミックスドア２９が設けられている。当該エアミックスドア２９は開閉駆動しヒータコア２２への空気流の量を調節することで、エバポレータ２１で冷却された空気量のうちヒータコア２２により再加熱される空気量を調節する機能を有している。
【００３１】
また、車室内２には空調制御を行う空調ＥＣＵ（電子コントロールユニット）４０が設けられている。また図示しないが、車両には空調ＥＣＵの他、車両の各種装置に対応して各種ＥＣＵが設けられている。これらＥＣＵは図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＢＵＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えている。
【００３２】
また、冷凍回路３０には、圧縮機２３の吸入圧を検出する吸入圧センサ４１及び圧縮機２３の吐出圧を検出する吐出圧センサ４２が設けられている。
【００３３】
この他に、エバポレータ２１出口に設けられエバポレータ出口空気温度（エバ出口温度ともいう）を検出するエバ温度センサ４３、車室内２に設けられ室内温度を検出する室内温度センサ４４、車室外に設けられ外気温度を検出する外気温度センサ４５等の各種センサ類及び、インストルメントパネルに設けられ乗員による空調に関する操作が行われる操作部４６が電気的に接続されている。
【００３４】
空調ＥＣＵ４０の入力側には、各センサが電気的に接続されている。また、空調ＥＣＵ４０の出力側には、圧縮機２３、コンデンサファン２７のモータ２７ａ、膨張弁２６、エバポレータファン２０のモータ２０ａ、各ドア１２ａ、１２ｂ、１５、２９の図示しないアクチュエータ等が電気的に接続されている。
【００３５】
当該空調ＥＣＵ４０は上記センサ類により検出された情報及び操作部４６に入力された情報に基づき各種装置の作動を制御することで空調制御を行う機能を有している。この空調制御を行うため、空調ＥＣＵ４０は、圧縮機２３の目標圧縮比を設定する目標圧縮比設定部４０ａ（目標圧縮比設定手段）、圧縮機２３の圧縮比を算出する圧縮比算出部４０ｂ（圧縮比算出手段）、圧縮比算出部４０ｂにより算出される圧縮比を前記目標圧縮比設定部４０ａにより設定される目標圧縮比とするように圧縮機２３の吸入圧の上昇及び吐出圧の低下の少なくともいずれか一方を行う圧縮比調整制御部４０ｃ（圧縮比調整制御手段）を有している。
【００３６】
以下、空調ＥＣＵ４０により実行される空調制御について詳しく説明する。
【００３７】
図２を参照すると、空調ＥＣＵ４０が実行する空調制御ルーチンがフローチャートで示されており、同フローチャートに基づき説明する。
【００３８】
まず、空調ＥＣＵ４０は、ステップＳ１として、各種センサ類により検出される情報及び操作部４６にて入力された情報を取得する。なお、操作部４６にて入力される情報としては、例えば室内設定温度等がある。
【００３９】
続くステップＳ２において、空調ＥＣＵ４０は、取得した情報に基づき、急速冷房を行う必要があるか否かを判別する。具体的には、例えば、空調装置１を起動した直後等で、室内設定温度と、室内温度センサ４４により検出される実際の室内温度との差が、予め定めた所定の温度以上である場合は、空調装置１において最大限の冷凍能力を発揮する急速冷房が必要と判定し、ステップＳ３に進む。
【００４０】
ステップＳ３において、空調ＥＣＵ４０は、急速冷房制御を行う。具体的には、例えば、空調ＥＣＵ４０は、圧縮機２３を可能な限り高回転数で運転するよう制御する。このように急速冷房制御を実行した後、当該ルーチンをリターンする。
【００４１】
一方、上記ステップＳ２に判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、例えば、室内設定温度と室内温度との差が所定温度未満である場合は、急速冷房が必要ないと判定し、ステップＳ４に進む。
【００４２】
ステップＳ４において空調ＥＣＵ４０は、目標圧縮比を設定する。具体的には、空調ＥＣＵ４０の目標圧縮比設定部４０ａに、実験等により圧縮機２３の仕様に対し、運転環境に応じて最適な効率となる圧縮比が記憶されており、この記憶されている最適な圧縮比を目標圧縮比として設定する。当該最適な圧縮比は一定値として記憶されていてもよいし、圧縮機２３及び他の機器の運転状態等に応じたマップとして記憶され、このマップに基づき可変的に設定してもよい。
【００４３】
また、ステップＳ５において空調ＥＣＵ４０は、この時点における圧縮機２３の圧縮比を算出する。当該圧縮比は、空調ＥＣＵ４０の圧縮比算出部４０ｂが、吸入圧センサ４１により検出される吸入圧と吐出圧センサ４２により検出される吐出圧との比から算出する。
【００４４】
そしてステップＳ６において、空調ＥＣＵ４０の圧縮比調整制御部４０ｃは、ステップＳ５にて算出した圧縮比が、ステップＳ４にて設定した目標圧縮比よりも大であるか否かを判別する。当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち、圧縮比が目標圧縮比以下である場合は現状の運転条件のまま当該ルーチンをリターンする。一方、当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、次のステップＳ７に進む。
【００４５】
ステップＳ７において、空調ＥＣＵ４０の圧縮比調整制御部４０ｃは、圧縮比低減制御を実行する。当該圧縮比低減制御は、圧縮機２３の吸入圧の上昇及び吐出圧の低下の少なくともいずれか一方を行う制御である。詳しくは、吸入圧を上昇させる制御としては、例えば、膨張弁２６の開度の増加及びエバポレータファン２０の出力の増加の少なくともいずれか一方を行う。また、吸入圧を上昇させる制御としては、例えばコンデンサファン２７の出力の増加を行う。空調ＥＣＵ４０はこのような圧縮比低減制御を実行した後、当該ルーチンをリターンする。
【００４６】
空調ＥＣＵ４０が当該制御ルーチンを繰り返すことで、急速冷房時以外では、圧縮機２３の圧縮比は目標圧縮比以下に維持されることとなる。
【００４７】
このように圧縮比低減制御において、エバポレータファン２０の出力の増加、及びコンデンサファン２７の出力の増加を行うことで、ファンを駆動するモータ２０ａ、２７ａによる消費電力が増加することとなるが、圧縮機２３の圧縮比を低減することによる圧縮機２３の消費電力の低減効果の方が大きく、冷凍回路３０全体としての消費電力を低減させることができる。
【００４８】
ここで図３を参照すると、圧縮機２３の回転数毎における圧縮比とＣＯＰ（Coefficient of Performance：成績係数）との関係を示したグラフが示されている。同図に示すように、どの回転数においても、圧縮比を低減するほどＣＯＰの値が上昇することがわかる。図示しないが、このような傾向は圧縮機２３の回転数以外の運転条件（例えば、吸入圧、吐出圧）を変動させた場合にも同じであった。
【００４９】
そして、特に本実施形態のように圧縮機２３がスクロール式の圧縮機である場合、回転数の増減による体積効率の変化が少なく、図３に示す傾向が顕著となる。
【００５０】
以上のように、本実施形態における車両用空調装置によれば、空調ＥＣＵ４０により圧縮機２３の圧縮比を目標圧縮比以下に維持することで、空調装置１を効率的に運転することができる。さらに、圧縮比を目標圧縮比以下に維持することで、圧縮機の断続運転回数が低減することから、ＯＮ／ＯＦＦ時に発生するノイズの低減、及び耐久性の向上を実現することができる。
【００５１】
以上で本発明の実施形態についての説明を終えるが、本発明はこの形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
【００５２】
また上記実施形態では、圧縮機２３の吸入圧は吸入圧センサにより、吐出圧は吐出圧センサにより検出しているが、センサにより検出せずに相対的に圧縮比を低減してもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  空調装置
１０  通風ダクト
２０  エバポレータファン
２０ａ  モータ
２１  エバポレータ（蒸発器）
２２  ヒータコア
２３  圧縮機
２４  コンデンサ
２５  レシーバ
２６  膨張弁
２７  コンデンサファン
２７ａ  モータ
２８  暖房回路
３０  冷凍回路
４０  空調ＥＣＵ
４０ａ  目標圧縮比設定部（目標圧縮比設定手段）
４０ｂ  圧縮比算出部（圧縮比算出手段）
４０ｃ  圧縮比調整制御部（圧縮比調整制御手段）
４１  吸入圧センサ
４２  吐出圧センサ
４３  エバ温度センサ
４４  室内温度センサ
４５  外気温度センサ
４６  操作部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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