JP3134885B2

JP3134885B2 - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP3134885B2
Application number: JP03195470A
Authority: JP
Inventors: 英一羽佐田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1991-08-05
Filing date: 1991-08-05
Publication date: 2001-02-13
Anticipated expiration: 2016-02-13
Also published as: JPH0538935A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用空調装置に関
し、さらに詳細には、比較的外気温が低い場合であって
も、コンプレッサー等の構成部分を十分保護しながら、
装置を作動させることができるようにした車両用空調装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車室内の冷房や除湿を行なうための車両
用空調装置の従来技術として、例えば特開昭６１−１１
０６１２号公報に示されている「車両用空気調和装置」
がある。これは、冷却機作動の判定条件をよりきめ細か
く設定することにより、コンプレッサの保護を図りつ
つ、外気温が比較的低い場合であっても、空調装置を作
動させようとするものである。この装置は、上記公報中
の記載からすると、「第１の温度設定手段と、第１の温
度設定手段より高い温度に設定される第２の温度設定手
段と、外気温度検出手段と、外気温度検出手段による検
出温度が第１の温度設定手段の設定温度以下になったこ
とを判定する第１の判定手段と、前記検出温度が第２の
温度設定手段の設定温度以下になったことを判定する第
２の判定手段と、車室内空気を吸入空気として還流させ
ている内気還流状態であるか内気還流状態以外の状態で
あるかを検出する検出手段と、検出手段により内気還流
状態であることを検出しているときは第１の判定手段の
判定出力によりかつ内気還流状態以外の状態であること
を検出しているときは第２の判定手段の判定出力により
冷却機のコンプレッサを作動停止状態に制御する制御手
段とを少なくとも備えたことを特徴とするもの」であ
り、「検出手段により内気還流状態であると検出された
ときは第１の温度設定器の設定温度以下に外気温度が低
下したときコンプレッサが停止させられ、内気還流状態
でないと検出されたときは第２の温度設定器の設定温度
以下に外気温度が低下したときコンプレッサが停止させ
られることになる」ものである。

【０００３】確かに、この特開昭６１−１１０６１２号
公報に記載されている発明によれば、内気還流状態以外
の状態にあっては、外気温度が０℃以下の場合において
もコンプレッサを作動させることができ、コンプレッサ
の焼付防止をしながら、例えば除湿がなされて窓ガラス
のくもりを晴らすことができるものではあっても、内気
還流状態にあってはそれができないものである。それだ
けでなく、多数の検出手段を必要とすることは、装置全
体の構造が複雑となるとともに、故障も起り易くなると
考えられる。

【０００４】そこで、本発明者等は、冬期等の比較的外
気温度が低い場合であっても、マグネットクラッチやコ
ンプレッサ等に悪影響を与えないで空調装置を作動さ
せ、例えば窓ガラスのくもりの除去を確実かつ簡単に行
えるようにするためにはどうしたらよいかについて種々
検討してきた結果、コンプレッサの作動を制御するため
の一つの指標として、このコンプレッサの潤滑を行って
いるオイルの温度を採用することが良い結果を生むこと
を新規に知見して、本発明を完成したのである。

【０００５】すなわち、コンプレッサは、クランク式、
ベーン式あるいは斜板式を問わず、そのピストンの潤滑
を行うためにオイルが使用されているが、このオイル
は、その温度が低くなると粘性があがって流動しにくく
なり、コンプレッサへの戻りが悪くなるものである。ま
た、車両用空調装置用の一般的なコンプレッサにおいて
は、このコンプレッサに対する冷媒の流量が少なくなる
と、その潤滑のためのオイルがコンプレッサ側に戻りに
くくなっているものである。換言すれば、コンプレッサ
は、これを潤滑しているオイルがコンプレッサに十分戻
り得る状態でかつ低い粘性の状態にあれば、例えば外気
温度やエバポレータの温度とは全く無関係に、当該コン
プレッサに焼付け等の損傷を与えることなく作動し得る
ものであることに、本発明者は気付いたのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な経緯に基づいてなされたもので、その解決しようとす
る課題は、外気温度が低い場合であっても、空調装置を
作動させて、例えば窓ガラス内面に生じたくもりを除去
できるように、車両用空調装置を構成しているコンプレ
ッサ等の保護を十分行いながら必要な冷房等を効率よく
行えるようにすることである。

【０００７】そして、本発明の目的とするところは、夏
期等の外気温の高い場合の冷房や除湿が行えることは勿
論のこと、コンプレッサの使用をその限界レベルのギリ
ギリの範囲でも行うことができて、外気温が低い場合に
おいても、空調装置を作動させ、例えば窓ガラスのくも
りをコンプレッサ等の保護を十分行いながら除去するこ
とのできる車両用空調装置を簡単な構成によって提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明の採った手段は、図１及びこれに使用して
いる符号を付して説明すると、「マグネットクラッチ
（１４）を介してエンジン（３０）に接続され、冷媒の
圧縮を行なうコンプレッサ（１１）と、このコンプレッ
サ（１１）からの冷媒を液化させるコンデンサ（１２）
と、このコンデンサ（１２）からの冷媒が膨張弁（１
６）を介して供給されることによりこの冷媒を気化させ
て空気の冷却及びその除湿を行なうエバポレータ（１
３）とを備えた車両用空調装置において、コンプレッサ
（１１）のオイル温度を直接あるいは間接的に検出する
第一検出手段（２１）と、コンプレッサ（１１）におけ
る冷媒の流量を直接あるいは間接的に検出する第二検出
手段（２２）と、これら第一及び第二検出手段（２１）
・（２２）からの信号に応じて冷媒流量が多くなるほど
オイル温度が低くなる限界レベルを設定してマグネット
クラッチ（１４）の作動を制御する制御手段（２０）と
を設けて、第一検出手段（２１）によって検出されたオ
イル温度が前記限界レベルよりも高いときにはコンプレ
ッサ（１１）を作動状態とし、このオイル温度が前記限
界レベルよりも低いときにはコンプレッサ（１１）を非
作動状態とするようにしたことを特徴とする車両用空調
装置」である。

【０００９】すなわち、本発明に係る車両用空調装置
は、特にこれを構成しているコンプレッサ（１１）の使
用をその限界レベルギリギリのところでも行えるように
したものであって、そのために、コンプレッサ（１１）
の作動を直接的に司るマグネットクラッチ（１４）の断
続制御を、コンプレッサ（１１）のオイル温度を直接ま
たは間接的に検出する第一検出手段（２１）と、コンプ
レッサ（１１）における冷媒の流量を直接または間接的
に検出する第二検出手段（２２）とからの信号に応じて
制御手段（２０）によって行うようにしたものである。

【００１０】

【発明の作用】以上のように構成した車両用空調装置に
おいては、夏期等における冷房・除湿が行えるものとな
っていることは当然として、外気温が比較的低い場合に
おいても、コンプレッサ（１１）やマグネットクラッチ
（１４）の保護を十分行いながら、外気温度とは全く無
関係に装置を作動させ得て、窓ガラスの内面のくもりを
除去し得るものとなっているのである。

【００１１】すなわち、この車両用空調装置（１０）に
おいては、第一及び第二検出手段（２１）・（２２）に
よって、コンプレッサ（１１）におけるオイル温度及び
冷媒流量が直接または間接的に検出されるのあり、これ
ら両検出手段（２１）・（２２）からの信号に応じてコ
ンプレッサ（１１）が使用可能状態にあるか否かを制御
手段（２０）において判断されるのである。つまり、コ
ンプレッサ（１１）内のオイル温度がある一定温度より
も低い場合であっても、コンプレッサ（１１）に対して
十分な量の冷媒が供給されていれば、この冷媒自体が有
している熱によってオイル温度も一定以上に高められ
る。オイル温度が一定以上のものに高められれば、つま
りオイルがコンプレッサ（１１）内で流動し易く戻りが
良好になっていれば、このオイルによってコンプレッサ
（１１）が冷却され、コンプレッサ（１１）における焼
付等の現象は生じないのである。このため、その限界レ
ベルを制御装置（２０）に予め設定しておき、この限界
レベルのどちらにあるのかを両検出手段（２１）・（２
２）からの信号に応じて制御装置（２０）が比較し、第
一検出手段（２１）によって検出されたオイル温度が前
記限界レベルよりも高いか高くなる蓋然性が高いときに
はコンプレッサ（１１）を作動状態とし、このオイル温
度が前記限界レベルよりも低いときにはコンプレッサ
（１１）を非作動状態とするようにしたのである。

【００１２】そして、制御装置（２０）において、コン
プレッサ（１１）におけるオイル温度及び冷媒流量がコ
ンプレッサ（１１）の使用の限界レベル内にあると判断
されれば、外気温度が低い場合であっても、制御装置
（２０）によりマグネットクラッチ（１４）が接続され
てコンプレッサ（１１）が作動されるのである。従っ
て、外気温が低い場合においても、エバポレータ（１
３）において冷却されかつ乾燥された空気が造り出され
て車室内に送れ、コンプレッサ（１１）等の保護を十分
行いながら空調装置を作動させて、例えば窓ガラスのく
もり除去が確実に行われるのである。

【００１３】

【実施例】次に、本発明に係る車両用空調装置を、図面
に示した実施例に従い、その構成及び作動に分けて説明
すると、以下の通りである。

【００１４】（１）構成の説明図２には、本発明に係る車両用空調装置１０の概略構成
が示してあり、その冷媒を圧縮するためのコンプレッサ
１１は、マグネットクラッチ１４を介して車両のエンジ
ン３０に接続してある。勿論、このコンプレッサ１１か
ら送り出された冷媒は、コンデンサ１２において液化さ
れ、レシーバ１５を通して膨張弁１６に送られるように
してある。そして、膨張弁１６にて霧化された冷媒は、
その後流に位置するエバポレータ１３において気化され
て、このエバポレータ１３の周囲に図示しない送風ダク
トによって送られてきた空気を冷却しかつ空気中の湿気
を除去するようにしてある。つまり、全体の概略構成
は、従来の車両用空調装置とほぼ同じである。なお、冷
却及び除湿された空気は、所定の加熱または他の空気と
混合された後に、図示しない送風ダクトによって車室内
に送り込まれるようになっていることは言うまでもな
い。

【００１５】この車両用空調装置１０において重要なこ
とは、コンプレッサ１１のオン・オフ作動を司るマグネ
ットクラッチ１４が、第一検出手段２１及び第二検出手
段２２からの信号を得て演算処理する制御手段２０によ
って作動制御されていることである。そして、この制御
手段２０の第一検出手段２１は、コンプレッサ１１のオ
イルの温度を検出するものとしてあり、第二検出手段２
２はコンプレッサ１１に流れ込む、つまり低圧側の冷媒
の流量を検出するものとしてある。

【００１６】すなわち、第一検出手段２１は、結果的に
コンプレッサ１１での潤滑を行っているオイルの温度を
検出するものであれば何であってもよいものであり、例
えばコンプレッサ１１内のオイルタンク内等に設けて直
接オイルの温度を検出するようにしてもよいが、コンプ
レッサ１１の低圧側に供給される冷媒の温度を検出する
ものを採用して実施してもよいものである。その理由
は、コンプレッサ１１に対して次々と供給されてくる冷
媒の熱容量の総和に比較すれば、コンプレッサ１１の作
動による機械的発熱は無視できる程度に小さいものであ
るから、コンプレッサ１１内のオイルの温度は、コンプ
レッサ１１に次々と供給されてくる冷媒の温度に略一致
したものだからである。従って、本発明における第一検
出手段２１は、コンプレッサ１１内のオイル中に浸され
た直接的なものから、オイルタンクの内外あるいはコン
プレッサ１１に供給されてくる冷媒の配管の温度を検出
する間接的なもののいずれであってもよいものである。

【００１７】つまり、本実施例における第一検出手段２
１は、結果的にコンプレッサ１１内のオイル温度が検出
できればよいものであり、そのために、本実施例におい
ては、コンプレッサ１１内のオイル温度と略同等な温度
となっているコンプレッサ１１の低圧側（流入側）の冷
媒温度を検出するものとしてある。また、第二検出手段
２２にあっても、結果的にコンプレッサ１１に供給され
てくる冷媒の流量を検出するものであれば何であっても
よいものであり、以下の実施例において例示するよう
に、当該車両用空調装置１０の駆動源でもある車両のエ
ンジン３０の回転数を検出するように実施してもよいも
のである。その理由は、コンプレッサ１１がマグネット
クラッチ１４を介してエンジン３０に接続されれば、そ
の時のコンプレッサ１１内の冷媒の流量は、エンジン３
０の回転数に完全に比例するからである。従って、本発
明における第二検出手段２２は、コンプレッサ１１内の
冷媒の流量を直接的に検出するもの、当該コンプレッサ
１１に供給される冷媒の流量をコンプレッサ１１外にお
いて検出するもの、そして上述したようにエンジン３０
の回転数によって冷媒の流量を間接的に検出するものの
いずれであってもよいものである。つまり、本実施例に
おける第二検出手段２２は、結果的にコンプレッサ１１
に向けて流入する冷媒の流量を検出できればよいもので
あり、そのために、本実施例においては、エンジン回転
数Ｎ_Eを検出するパルスセンサとしてある。つまり、コ
ンプレッサ１１内へ流入する冷媒の流量はコンプレッサ
１１自体の回転によって決まるものであり、コンプレッ
サ１１の回転はエンジン３０の回転によって決まるもの
であるから、コンプレッサ１１内への冷媒の流量をエン
ジン回転数Ｎ_Eによって代表させるようにしているので
ある。

【００１８】そして、本発明は、以上のような第一検出
手段２１及び第二検出手段２２からの信号を受けた制御
手段２０がこれらを演算処理（比較）して、図３に示し
たグラフに基づいたマグネットクラッチ１４の断続制御
を行うようにしたものである。

【００１９】すなわち、コンプレッサ１１内のオイルの
温度が低くてオイル粘性が高くなっていても、コンプレ
ッサ１１内を流れる冷媒の流量が大きければ、この冷媒
によってオイルの温度が結果的に高められることになっ
て、コンプレッサ１１を作動させてもよい場合がある。
これとは逆に、コンプレッサ１１内のオイルが高い温度
を有してコンプレッサ１１内の潤滑を十分行える状態で
あったとしても、コンプレッサ１１内を流れる冷媒の流
量が非常に小さいと、エバポレータ１３における十分な
除湿ができないことになるから、コンプレッサ１１を作
動させても無駄となるだけになる場合もある。以上のこ
とを勘案すれば、コンプレッサ１１を駆動してもよい場
合の限界温度Ｔ_RCは、コンプレッサ１１自体の大きさな
どによっても異なるから、縦軸に冷媒（オイル）温度Ｔ
_Rをとり、横軸にエンジン回転数Ｎ_E（冷媒の流量）をと
れば、図３に示した関数ｆ（Ｎ_E）によって表わされる
ことになる。そして、この関数ｆ（Ｎ_E）によって区画
されたグラフ上での図示上側に冷媒温度Ｔ_R及びエンジ
ン回転数Ｎ_Eがあるときに、コンプレッサ１１を作動さ
せてもよいことになるのである。

【００２０】このような各コンプレッサ１１に応じた関
数ｆ（Ｎ_E）は、制御手段２０中に予め記憶させておけ
ばよいものである。

【００２１】従って、以上の第一検出手段２１及び第二
検出手段２２からの信号を受ける制御手段２０は、図４
に示すように、エンジン回転数Ｎ_Eから図３に示した関
数ｆ（Ｎ_E）に基づいて限界温度Ｔ_RCを算出し（ステッ
プ）、この限界温度Ｔ_RCと冷媒温度Ｔ_Rとをステップ
において比較して、その結果に応じてマグネットクラ
ッチ１４の断続を行うように演算処理及び制御を行うも
のである。なお、この制御手段２０には車両電源３１か
ら電力が供給されているものである。

【００２２】（２）作動の説明以上のように構成した車両用空調装置１０を使用すると
次のように作動する。すなわち、外気温度が低い冬期に
おいて窓ガラス内面に生じたくもりを除去したい場合
に、当該車両用空調装置１０の車室内側にあるメインス
イッチをオンにすると、第一検出手段２１によってコン
プレッサ１１内のオイルあるいはこれと同等な温度を有
している冷媒等の温度Ｔ_Rが測定され（図４のステップ
）、次いで、第二検出手段２２によってエンジン回転
数Ｎ_Eが測定される（図４のステップ）、この第二検
出手段２２が測定したエンジン回転数Ｎ_Eから、図３に
示したような関数ｆ（Ｎ_E）に基づいて限界温度Ｔ_RCが
制御手段２０において算出される（図４のステップ
）。そして、図４のステップにおいて、冷媒温度Ｔ
_Rと限界温度Ｔ_RCとの比較がなされて、冷媒温度Ｔ_Rが限
界温度Ｔ_RCよりも大きければマグネットクラッチ１４を
接続状態にすることにより、コンプレッサ１１が作動さ
れることになるのである。これにより、エバポレータ１
３において、窓ガラスのくもりを除去するための乾燥空
気が形成されるのである。

【００２３】換言すれば、外気温度が非常に低い場合で
あってもコンプレッサ１１内のオイル温度がある程度以
上の温度であるか、あるいは直ちにある程度以上の温度
になり得る蓋然性がある状態にあるとき（冷媒の流量が
多いとき）には、当該車両用空調装置１０は作動状態と
されて、窓ガラスのくもり除去のための乾燥空気を送り
出し得るものとなっているのである。

【００２４】このとき、コンプレッサ１１は、十分保護
されている。コンプレッサ１１が故障する最大の原因
は、その潤滑を行っているオイルの循環が十分でないこ
とであり、オイル循環がうまくいかないのは、オイルの
温度が、低くて粘性が非常に高い場合が最も多い。この
点、本実施例に係る車両用空調装置１０においては、第
一検出手段２１によってオイルの温度を直接的または間
接的に検出して、マグネットクラッチ１４従ってコンプ
レッサ１１を作動させるか否かを決定しているのである
から、オイル温度が非常に低い場合、つまりオイルの粘
性がコンプレッサ１１の焼き付けを起こす可能性のある
状態にまで高くなっている場合には、コンプレッサ１１
を作動させないようにしているのであり、コンプレッサ
１１の保護は十分行われているのである。換言すれば、
この車両用空調装置１０においては、コンプレッサ１１
の作動をギリギリの範囲まで行えるようにしているので
ある。

【００２５】なお、図４のステップにおいて、冷媒温
度Ｔ_R＜限界温度Ｔ_RCであると判定された場合には、マ
グネットクラッチ１４従ってコンプレッサ１１は作動さ
れないことは言うまでもない。また、夏期等車両用空調
装置１０の一般的使用状態の場合は、一般的には冷媒温
度Ｔ_R＞限界温度Ｔ_RCとなるから、当該車両用空調装置
１０は通常の使用ができるものであることは言うまでも
ない。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明においては、
コンプレッサ１１内のオイル温度またはこれに近似する
温度を検出する第一検出手段２１と、コンプレッサ１１
における冷媒の流量をまたはこれに代わる値を検出する
第二検出手段２２と、これら第一検出手段２１と第二検
出手段２２との信号によってマグネットクラッチ１４の
断続制御をコンプレッサ１１の使用限界レベル内で行う
制御手段２０とを設けたことにその特徴があり、これに
より、夏期等の外気温の高い場合の冷房や除湿が行える
ことは勿論のこと、コンプレッサの使用をその限界レベ
ルのギリギリの範囲でも行うことができて、外気温が低
い場合においても空調装置を作動させることができ、こ
れにより、例えば窓ガラスのくもりをコンプレッサ等の
保護を十分行いながら除去することのできる車両用空調
装置を簡単な構成によって提供することができるのであ
る。すなわち、本発明に係る車両用空調装置１０によれ
ば、第一検出手段（２１）によって検出されたオイル温
度が限界レベルよりも高いときにはコンプレッサ（１
１）を作動状態とし、このオイル温度が前記限界レベル
よりも低いときにはコンプレッサ（１１）を非作動状態
とするようにしたので、コンプレッサ１１内のオイルの
温度が低くてオイル粘性が高くなっていても、コンプレ
ッサ１１内を流れる冷媒の流量が大きければ、この冷媒
によってオイルの温度が高められる蓋然性が高いため、
コンプレッサ１１を作動させても十分なオイル戻りが期
待できる結果、コンプレッサ等の保護を十分行うことの
できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明に係る車両用空調装置を概略的に示した
ブロック図である。

【図３】冷媒温度Ｔ_Rとエンジン回転数Ｎ_Eとによって決
定される限界温度Ｔ_RCを示すグラフである。

【図４】本発明の構成要素である制御手段における処理
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０車両用空調装置１１コンプレッサ１２コンデンサ１３エバポレータ１４マグネットクラッチ２０制御手段２１第一検出手段２２第二検出手段３０エンジン

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マグネットクラッチを介してエンジンに
接続され、冷媒の圧縮を行なうコンプレッサと、このコ
ンプレッサからの冷媒を液化させるコンデンサと、この
コンデンサからの冷媒が膨張弁を介して供給されること
によりこの冷媒を気化させて空気の冷却及びその除湿を
行なうエバポレータとを備えた車両用空調装置におい
て、前記コンプレッサのオイル温度を直接あるいは間接的に
検出する第一検出手段と、前記コンプレッサにおける冷
媒の流量を直接あるいは間接的に検出する第二検出手段
と、これら第一及び第二検出手段からの信号に応じて冷
媒流量が多くなるほどオイル温度が低くなる限界レベル
を設定して前記マグネットクラッチの作動を制御する制
御手段とを設けて、前記第一検出手段によって検出されたオイル温度が前記
限界レベルよりも高いときには前記コンプレッサを作動
状態とし、このオイル温度が前記限界レベルよりも低い
ときには前記コンプレッサを非作動状態とするようにし
たことを特徴とする車両用空調装置。