JP5381232B2

JP5381232B2 - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP5381232B2
Application number: JP2009082253A
Authority: JP
Inventors: 匡史岩本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2029-03-30
Also published as: JP2010234836A

Description

この発明は車両用空調装置、特に信号待ち等の停車時（エンジン動力不要時）にアイドルストップ（エンジン自動停止）を行い、その後のアイドルストップ解除条件の成立でエンジンを再始動させる車両（ハイブリッド車等）に搭載される車両用空調装置に関する。

エアコン作動時のアイドルストップ中にはコンプレッサが非作動状態となるためエバポレータ温度が目標温度を離れて上昇する。この温度上昇によって、空調要求から決まるアイドルストップ解除温度に到達すると、アイドルストップが解除されエンジンが再始動される。そこで、アイドルストップ時間をより長く確保するための技術として、エバポレータの下流側に蓄冷器を配置し、エバポレータを通過した冷風により蓄冷器に封入している蓄冷剤を凝固させておき、アイドルストップ中にその蓄冷剤に蓄冷した冷力（溶解潜熱による蓄冷熱量）を使用することによって、エバポレータ温度の上昇を抑える技術がある（特許文献１参照）。

特開２００２−３３７５３７号公報

ところで、アイドルストップ中のエバポレータの上昇速度は、エバポレータ表面に付着する凝縮水があるかないかによっても変化する。エバポレータ表面に凝縮水がある場合には凝縮水が蓄冷剤の役目を果たし、エバポレータ表面に凝縮水がない場合に比べてエバポレータ温度の上昇が遅くなる。つまり、停車前にエバポレータ表面に凝縮水を生成させておくことができれば、停車時にその生成させてある凝縮水の蒸発によってエバポレータ温度の上昇を抑制することが可能となり、蓄冷剤を設けるにしても、凝縮水の蒸発によってエバポレータ温度の上昇を抑制することが可能となる分だけ、蓄冷剤の容量を小さくでき、コストを抑えることができる。

しかしながら、停車前にエバポレータ表面に凝縮水を積極的に生成させておくとする技術は開示されていない。

そこで本発明は、アイドルストップ時間を確保しつつ蓄冷剤の容量を減少し得る装置を提供することを目的とする。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、エンジン（４）により駆動され冷媒を吸入、圧縮、吐出するコンプレッサ（１）、このコンプレッサ（１）から吐出された高温、高圧の冷媒を凝縮させるコンデンサ（７）、このコンデンサ（７）で凝縮した冷媒を減圧する膨張弁（１０）、この膨張弁（１０）で低圧となった冷媒と周囲の空気との間で熱交換を行わせて冷媒を蒸発させるエバポレータ（１１）を含む冷凍サイクルを備え、エンジン自動停止許可条件が成立したときエンジン（４）を自動的に停止し、その後にエンジン自動停止解除条件が成立したときエンジン（４）を再始動させると共に、このエンジン自動停止解除条件が成立していなくても実際のエバポレータ温度が空調要求から決まるエンジン自動停止解除温度に到達したときエンジン（４）を再始動させ、エバポレータ（１１）の目標温度を吸入空気の露点温度以下に設定し、実際のエバポレータ温度がこの目標温度と一致するようにコンプレッサ容量を制御するように構成する。
さらに、本発明は、エバポレータ（１１）を流れる冷媒またはエバポレータ（１１）を通過した冷風により冷却される蓄冷剤を内部に封入した蓄冷器（１２）を備え、前記吸入空気の露点温度が前記目標温度として設定し得る最小温度以下である場合に、前記目標温度を前記蓄冷剤が凝固する温度範囲のうち最大の温度に設定する。

本発明によれば、エンジンにより駆動され冷媒を吸入、圧縮、吐出するコンプレッサ、このコンプレッサから吐出された高温、高圧の冷媒を凝縮させるコンデンサ、このコンデンサで凝縮した冷媒を減圧する膨張弁、この膨張弁で低圧となった冷媒と周囲の空気との間で熱交換を行わせて冷媒を蒸発させるエバポレータを含む冷凍サイクルを備え、エンジン自動停止許可条件が成立したときエンジンを自動的に停止し、その後にエンジン自動停止解除条件が成立したときエンジンを再始動させると共に、このエンジン自動停止解除条件が成立していなくても実際のエバポレータ温度が空調要求から決まるエンジン自動停止解除温度に到達したときエンジンを再始動させ、エバポレータの目標温度を吸入空気の露点温度以下に設定し、実際のエバポレータ温度がこの目標温度と一致するようにコンプレッサ容量を制御するので、エンジン自動停止が行われる停車時の前にエバポレータ表面に凝縮水を生成させておくことで、エンジン自動停止が行われる停車時にこのエバポレータ表面に生成させている凝縮水の蒸発によってエバポレータ温度の上昇が抑制されることから、停車時に行われるエンジン自動停止を長く行なうことができる。
さらに、本発明によれば、エバポレータ（１１）を流れる冷媒またはエバポレータ（１１）を通過した冷風により冷却される蓄冷剤を内部に封入した蓄冷器（１２）を備え、前記吸入空気の露点温度が前記目標温度として設定し得る最小温度以下である場合に、前記目標温度を前記蓄冷剤が凝固する温度範囲のうち最大の温度に設定するので、コンプレッサ動力を無駄に増加させることを防止することができる。

本発明の第１実施形態の車両用空調装置の概略構成図である。車両を発進させて市街地走行を行い、その後に停車し、その後に高速巡航を行い再び停車した場合の車速、アイドルストップフラグ、コンプレッサの動力、エバポレータ温度、凝縮水量の変化を示すタイミングチャートである。エバポレータの目標温度の設定を説明するためのフローチャートである。アイドルストップフラグの設定を説明するためのフローチャートである。

図１は本発明の第１実施形態の車両用空調装置の概略構成である。図１において、車両用空調装置の冷凍サイクルＲには、コンプレッサ１、コンデンサ７、膨張弁１０、エバポレータ１１が含まれる。冷媒を吸入、圧縮、吐出するコンプレッサ１には動力断続用の電磁クラッチ２が設けてある。コンプレッサ１には電磁クラッチ２及びベルト３を介してエンジン４の動力が伝達されるので、電磁クラッチ２への通電及び非通電をエンジンコントロールモジュール５、アンダースイッチングモジュール６により断続することでコンプレッサ１の運転が断続される。

コンプレッサ１から吐出された高温及び高圧のガス状の冷媒はコンデンサ７に流入し、冷却ファン８より送風される外気と熱交換して冷却され凝縮する。コンデンサ７で凝縮した冷媒は膨張弁１０により低圧に減圧され、低圧の気液２相状態となる。膨張弁１０からの低圧冷媒はエバポレータ１１に流入する。エバポレータ１１は車両用空調装置の空調ケース２１内に設置され、エバポレータ１１に流入した低圧冷媒は空調ケース２１内の空気から吸熱して蒸発する。エバポレータ１１の出口はコンプレッサ１の吸入側に結合されている。このようにして冷凍サイクルＲは閉回路を構成している。

空調ケース２１において、上記エバポレータ１１の上流側には送風機２２が配置され、送風機２２にはブロアファン２３と駆動用モータ２４とが備えられている。ブロアファン２３の吸入側では、内外気切換ドア２５により外気導入口２７と内気導入口２８とが開閉される。これにより、外気（車室外空気）または内気（車室内空気）が切換導入される。内外気切換ドア２５はサーボモータからなる電気駆動装置２６により駆動される。

一方、上記エバポレータ１１の下流側には、後述する蓄冷器１２、エアミックスドア３１が順次配置されている。エアミックスドア３１の下流側にはエンジン４の温水（冷却水）を熱源として空気を加熱する温水式ヒータコア（暖房用熱交換器）３３が設置されている。この温水式ヒータコア３３の側方（上方部）には、温水式ヒータコア３３をバイパスして空気（冷風）を流すバイパス通路３４が形成されている。

上記エアミックスドア３１は回動可能な板状ドアであり、サーボモータからなる電気駆動装置３２により駆動される。エアミックスドア３１は、温水式ヒータコア３３を通過する温風とバイパス通路３４を通過する冷風との風量割合を調節するものであって、この冷温風の風量割合の調節により車室内への吹き出し温度を調節する。

温水式ヒータコア３３の下流側には空気混合部３５が設けられ、ここで温水式ヒータコア３３からの温風とバイパス通路３４からの冷風が混合して、所望温度の空気が作り出される。

さらに、空気混合部３５の下流側には、デフロスタ開口部３６、フェイス開口部３７、フット開口部３８が形成され、各開口部はそれぞれ回動可能な板状のデフロスタドア３９、フェイスドア４０、フットドア４１により開閉される。３つのドア３９、４０、４１は共通のリンク機構に連結され、このリンク機構を介してサーボモータからなる電気駆動装置４２により駆動される。例えば、デフロスタドア３９が開いているときには図示しないデフロスタダクトを介して車両フロントガラス内面に空気が、フェイス開口部３７が開いているときには図示しないフェイスダクトを介して車室内乗員の上半身に向けて空気が、フット開口部３８が開いているときには図示しないフットダクトを介して車室内乗員の足元に向けて空気が吹き出す。

温度センサ５２からのエバポレータ温度（エバポレータ吹出温度）、エアコンスイッチ５３からのエアコン信号が入力される制御アンプ５１では、エアコンスイッチ５３がＯＮ状態であるときに、温度センサ５２により検出される実際のエバポレータ温度がエバポレタータ１１の目標温度と一致するようにコンプレッサ容量を制御するためのデューティ信号をコンプレッサ１に出力する。

また、エアコンスイッチ５３がＯＮにされたときには、制御アンプ５１はコンプレッサ１を作動させる信号をＣＡＮ通信５６でエンジンコントロールモジュール５に送信する。また、制御アンプ５１は、後述するエンジン自動停止状態において、温度センサ５２により検出される実際のエバポレータ温度が空調要求アイドルストップ解除温度（空調要求から決まるエンジン自動停止解除温度）に到達したときに、エンジン再始動要求の信号をエンジンコントロールモジュール５に送信する。なお、制御アンプ５１は、目標風量が得られるようにブロアファン駆動用モータ２４を制御し、吹出口と吸込口の自動制御のため電気駆動装置２６、３２、４２を駆動している。

エンジンコントロールモジュール５は、エンジン４の運転状態を検出する各種センサからの信号に基づいてエンジン４への燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期を制御する。さらに、本発明の対象とするエコラン車、ハイブリッド車においては、エンジンコントロールモジュール５は、エンジン４の回転速度信号、車速信号、ブレーキ信号等に基づいてアイドルストップ許可条件（エンジン自動停止許可条件）が成立したか否かを判定し、アイドルストップ許可条件が成立したとき、点火装置の電源遮断、燃料噴射の停止等によりエンジン４を自動的に停止させる。

また、エンジンコントロールモジュール５は、エンジン自動停止後にアクセル信号等に基づいて、エンジン自動停止解除条件が成立したか否かを判定する。例えば、ブレーキペダルが離されアクセルペダルが踏み込まれたときには、アイドルストップ解除条件（エンジン自動停止解除条件）が成立したと判断し、車両の発進に備えてエンジン４を自動的に再始動させる。

また、エンジンコントロールモジュール５は、エンジン自動停止解除条件が成立していなくても制御アンプ５１よりエンジン再始動要求の信号を受けたときにはエンジン４を自動的に再始動させる。

また、冷媒圧力センサ５４からの冷媒圧力、アクセルセンサ５５からのアクセル開度がエンジンコントロールモジュール５に入力されており、エンジンコントロールモジュール５ではこれらの信号により、コンプレッサ１を作動できると判断すると、コンプレッサＯＮ信号をＣＡＮ通信５６でアンダースイッチングモジュール６に送信する。エンジンコントロールモジュール５からコンプレッサＯＮ信号を受信したアンダースイッチングモジュール６ではモジュール６内のエアコンリレーをＯＮし、電磁クラッチ２を接続してコンプレッサ１を作動させる。

次に、エバポレータ１１の下流に配置される蓄冷器１２の具体的な構成について説明すると、エバポレータ１１のすぐ下流に位置する蓄冷器１２は、図１に示すようにエバポレータ１１と同一の前面面積を有する形状として、エバポレータ１１通過後の冷風の全量（空調ケース２１内風量の全量）が通過する構成となっている。これにより、蓄冷器１２は空調ケース２１内の空気流れ方向に対して厚さ寸法の小さい薄型構造とすることができる。

熱交換器としての蓄冷器１２の具体的な構成は、例えば熱伝導性に優れたアルミニュウム等の金属によりチューブ状部材を形成し、このチューブ状部材の内部に蓄冷剤を収納して密封するようになっている。このチューブ状部材は所定間隔を隔てて多数配置し、この多数のチューブ状部材相互間の隙間を空気が通過する構成になっている。ここで、蓄冷剤は減速燃料カット中に蓄冷を行わせるため、凝固点として減速燃料カット時のエバポレータの目標温度である第１目標温度（３℃）より少し高い温度、例えば５℃に設定している。

蓄冷器１２の構成は、これに限られるものでなく、エバポレータ１１を流れる冷媒により冷却される蓄冷剤を内部に封入した蓄冷器の構成としてもかまわない。

さて、エアコン作動時のアイドルストップ中にはコンプレッサ１が非作動状態となるためエバポレータ温度が目標温度を離れて上昇する。この温度上昇によって、空調要求アイドルストップ解除温度に到達すると、アイドルストップが解除されエンジンが再始動される。そこで、アイドルストップ時間をより長く確保するため、蓄冷器１２を配置し、エバポレータ１１を通過した冷風により蓄冷器１２に封入している蓄冷剤を凝固させておき、アイドルストップ中にその蓄冷剤に蓄冷した冷力（溶解潜熱による蓄冷熱量）を使用することによって、エバポレータ温度の上昇を抑えるようにしているのであるが、アイドルストップ中のエバポレータの上昇速度は、エバポレータ１１の表面に付着する凝縮水があるかないかによっても変化する。エバポレータ表面に凝縮水がある場合には凝縮水が蓄冷剤の役目を果たし、エバポレータ表面に凝縮水がない場合に比べてエバポレータ温度の上昇が遅くなる。つまり、停車前にエバポレータ表面に凝縮水を生成させておくことができれば、停車時にその生成させてある凝縮水の蒸発によってエバポレータ温度の上昇を抑制することが可能となり、蓄冷剤を設けるにしても、凝縮水の蒸発によってエバポレータ温度の上昇を抑制することが可能となる分だけ、蓄冷剤の容量を小さくでき、蓄冷剤のコストを抑えることができる。

そこで本発明では、エバポレータ１１の目標温度ＴＥＶＡを吸入空気の露点温度ＤＥＷＴＥＭＰ以下に設定する。この場合、停車直前の走行時に、停車中のエバポレータ温度の上昇を十分に抑制できる程の凝縮水がエバポレータ表面に生成されている必要がある。しかしながら、停車直前の車両の走行状態は一様でない。このため、停車前の車両の走行状態に関係なくエバポレータ１１の目標温度を一定にしたのでは、エバポレータ表面に生成される凝縮水が不足したり、凝縮水が過度に多かったりする事態が考えられる。例えば、次回の停車までの走行時間が相対的に短い場合と、次回の停車までの走行時間が相対的に長い場合とを考える。次回の停車までの走行時間が相対的に短い場合の例は市街地走行時である。次回の停車までの走行時間が相対的に長い場合の例は高速巡航時である。

市街地走行時に市街地走行後の停車中のエバポレータ温度の上昇を十分に抑制できる程の凝縮水がエバポレータ表面に生成されているようにするには、目標温度を吸入空気の露点温度ＤＥＷＴＥＭＰから離して低温に設定し、露点温度からの大きな温度差を利用して早期に凝縮水量を生成させることが必要となる。しかしながら、高速巡航時にも目標温度を低温にすることは、コンプレッサ動力を大きくしてしまうので、エンジンへの負担が増し燃費が悪くなる。

一方、高速巡航時には、時間をかけて凝縮水を生成させることができる。このため、目標温度を吸入空気の露点温度ＤＥＷＴＥＭＰに近づけて、つまり露点温度ＤＥＷＴＥＭＰから少しだけ低い温度に設定することで、コンプレッサ１の動力を抑制して燃費を向上させつつ必要な凝縮を生成できる。しかしながら、市街地走行時にも目標温度を露点温度ＤＥＷＴＥＭＰに近づけたのでは、市街地走行後の停車中のエバポレータ温度の上昇を十分に抑制できる程の凝縮水が生成されない（凝縮水が不足する）。

このように、市街地走行を行った後に停車される場合と、高速巡航を行った後に停車される場合とで凝縮水の生成方法を異ならせる必要があるため、本実施形態では、エバポレータ１１の目標温度ＴＥＶＡを吸入空気の露点温度ＤＥＷＴＥＭＰ以下に設定するにしても、高速巡航時に目標温度を露点温度ＤＥＷＴＥＭＰに近づけて、また市街地走行時に目標温度を露点温度ＤＥＷＴＥＭＰより遠ざけて設定する。具体的には、高速巡航時に正の所定値αを導入し、露点温度ＤＥＷＴＥＭＰからこの所定値αを差し引いた温度を目標温度ＴＥＶＡ（＝ＤＥＷＴＥＭＰ−α）として設定する。

一方、市街地走行時に、設定し得る目標温度のうちの最小値ＴＥＶＡｍｉｎに目標温度ＴＥＶＡ（＝ＴＥＶＡｍｉｎ）を設定する。例えば、市街地走行時における減速燃料カット時には、蓄冷剤の蓄冷を早期に行わせるため目標温度ＴＥＶＡを第１目標温度（例えば３℃）に設定している。また、市街地走行時における冷房をあまり必要としない気温での走行状態（減速燃料カット時を除く）の場合に、省燃費運転のため除湿を目的として目標温度を第２目標温度（例えば１２℃）に設定することがあるが、本実施形態では、市街地走行時における減速燃料カット時とそれ以外とを区別することなく、市街地走行時には第１目標温度（３℃）に目標温度ＴＥＶＡを設定する。

次に、第１実施形態の作動を、図２を参照して説明すると、図２は車両を発進させて市街地走行を行い、その後に信号待ち等で停車し、その後に高速巡航を行い再び停車した場合に、車速、アイドルストップフラグ、コンプレッサ１の動力、エバポレータ温度、エバポレータ表面に生成される凝縮水量がどのように変化するのかを示している。ただし、エバポレータ１１の目標温度ＴＥＶＡを吸入空気の露点温度ＤＥＷＴＥＭＰよりも低い温度に設定できる場合であるとする。

エアコンスイッチ５３がＯＮにされているとき、市街地走行中であれば、実際のエバポレータ温度が目標温度ＴＥＶＡ（＝ＴＥＶＡｍｉｎ）になるようにコンプレッサ容量、具体的にはコンプレッサ１の冷媒吐出容量が制御アンプ５１によって制御される。ここで、エバポレータ１１の目標温度ＴＥＶＡは吸入空気の露点ＤＥＷＴＥＭＰよりも低い温度に設定しているため、エバポレータ１１表面に凝縮水が付着し（生成され）、凝縮水量が増えてゆくのであるが、次回の停車までに時間のない市街地走行中においては、エバポレータ１１の目標温度ＴＥＶＡを、設定し得る目標温度の最小値ＴＥＶＡｍｉｎ（３℃）に設定しているので、エバポレータ１１表面に凝縮水が素早く生成され、これによって凝縮水量が急激に増えてゆく。

ブレーキペダルが踏み込まれ、かつ車速が停車状態の車速に近いこと等によりｔ２のタイミングでアイドルストップ許可条件（エンジン自動停止許可条件）が成立すると、エンジン４がエンジンコントロールモジュール５により停止され、このエンジン停止によりコンプレッサ１の作動が停止する。このｔ２タイミングでは凝縮水量は十分な量となっている。

コンプレッサ１の作動が停止するｔ２のタイミング以降は、本実施形態では市街地走行中に生成してある凝縮水の蒸発によりエバポレータ１１の温度上昇が抑制されることとなる。

ここでは簡単のため、車両用空調装置が蓄冷器１２を備えておらずかつ本実施形態のように凝縮水を生成させていない場合をまず考える。この場合には、コンプレッサ１が非作動状態となるｔ２のタイミングより実際のエバポレータ温度が、目標温度からの上昇を開始する。そして、その温度上昇の程度が大きく、例えば図２第４段目の二点鎖線で示したように上昇したとすると、ｔ３のタイミングで実際のエバポレータ温度が空調要求アイドルストップ解除温度に到達する。実際のエバポレータ温度が空調要求アイドルストップ解除温度に到達したときには、冷房フィーリングの悪化を防止するため制御アンプ５１からエンジンコントロールモジュール５に対してエンジン始動要求が出される。これを受けてエンジンコントロールモジュール５によりアイドルストップが解除されエンジン４が再始動される。つまり、車両用空調装置が蓄冷器１２を備えておらずかつ本実施形態のように凝縮水を生成させていない場合には、市街地走行直後の停車途中のｔ３のタイミングでエンジンが再始動されてしまい、市街地走行直後の停車中の全て（ｔ２〜ｔ４の期間）でアイドルストップを行わせることができない。

一方、車両用空調装置が蓄冷器１２を備えていないものの本実施形態のように凝縮水を積極的に生成させている場合を考える。この場合には、ｔ２のタイミングよりエバポレータ表面に生成されている凝縮水が蒸発しその蒸発熱によってエバポレータ１１の温度上昇が抑制されることとなるため、エバポレータ１１の温度上昇の程度が、図２第４段目の太実線で示したように、凝縮水を生成させていない場合よりも小さくなる。この結果、市街地走行直後の停車中に実際のエバポレータ温度が空調要求アイドルストップ解除温度に到達することがないので、市街地走行直後の停車中の全て（ｔ２〜ｔ４の期間）でアイドルストップを行わせることができる。

本実施形態ではさらに蓄冷器１２を備えるので、実際にはｔ２のタイミングからも実際のエバポレータ温度はそのときの目標温度ＴＥＶＡ（＝ＴＥＶＡｍｉｎ）を維持するものと考えられる。

このようにして、市街地走行直後の停車時にアイドルストップ時間を十分に確保することができる。

次に、ｔ４のタイミングからは高速巡航時であるため、実際のエバポレータ温度が目標温度ＴＥＶＡ（＝ＤＥＷＴＥＭＰ−α）になるようにコンプレッサ容量、具体的にはコンプレッサ１の冷媒吐出容量が制御アンプ５１によって制御される。ここで、目標温度ＴＥＶＡは吸入空気の露点ＤＥＷＴＥＭＰよりも低い温度に設定しているため、エバポレータ１１に凝縮水が付着し（生成され）、凝縮水量が増えてゆくのであるが、次回の停車までに時間が十分ある高速巡航中においては、エバポレータ１１の目標温度ＴＥＶＡを、吸入空気の露点温度ＤＥＷＴＥＭＰよりも所定値αだけ低い温度に設定しているので、エバポレータ１１表面に凝縮水が市街地走行時よりもゆっくりとした速度（傾き）で生成され、これによって凝縮水量が急激に増えてゆく。ゆっくりとした速度でも高速巡航時に要する時間は１回の市街地走行時に要する時間よりも長いので、高速巡航を終えるタイミングでは凝縮水が十分に生成されている。しかも、設定している目標温度ＴＥＶＡは市街地走行時よりも高いので、その温度差のぶんだけコンプレッサ動力が小さくてよく、これによって市街地走行時よりもコンプレッサ動力を抑えることができる（図２第３段目参照）。

ブレーキペダルが踏み込まれ、かつ車速が停車状態の車速に近いこと等によりｔ５のタイミングで再びアイドルストップ許可条件（エンジン自動停止許可条件）が成立すると、エンジン４がエンジンコントロールモジュール５により停止され、このエンジン停止によりコンプレッサ１の作動が停止する。このｔ５のタイミングでは凝縮水量は十分な量となっている。

コンプレッサ１の作動が停止するｔ５のタイミング以降は、本実施形態では高速巡航中に生成してある凝縮水の蒸発によりエバポレータ１１の温度上昇が抑制されることとなる。

ここでも簡単のため、車両用空調装置が蓄冷器１２を備えておらずかつ本実施形態のように凝縮水を生成させていない場合を再び考える。この場合には、コンプレッサ１が非作動状態となるｔ５のタイミングより実際のエバポレータ温度が、目標温度からの上昇を開始する。そして、その温度上昇の程度が大きく、ｔ２からの温度上昇と同じに図２第４段目の二点鎖線で示したように上昇したとすると、ｔ６のタイミングで実際のエバポレータ温度が空調要求アイドルストップ解除温度に到達する。実際のエバポレータ温度が空調要求アイドルストップ解除温度に到達したときには、冷房フィーリングの悪化を防止するため制御アンプ５１からエンジンコントロールモジュール５に対してエンジン始動要求が出される。これを受けてエンジンコントロールモジュール５によりアイドルストップが解除されエンジン４が再始動される。つまり、車両用空調装置が蓄冷器１２を備えておらずかつ本実施形態のように凝縮水を生成させていない場合には、高速巡航直後の停車途中のｔ６のタイミングでエンジンが再始動されてしまい、高速巡航直後の停車中の全て（ｔ５〜ｔ７の期間）でアイドルストップを行わせることができない。

一方、車両用空調装置が蓄冷器１２を備えていないものの本実施形態のように凝縮水を積極的に生成させている場合を再び考える。この場合には、ｔ５のタイミングよりエバポレータ表面に生成されている凝縮水が蒸発しその蒸発熱によってエバポレータ１１の温度上昇が抑制されることとなるため、エバポレータ１１の温度上昇の程度が、図２第４段目の太実線で示したように凝縮水を生成させていない場合よりも小さくなる。この結果、高速巡航直後の停車中に実際のエバポレータ温度が空調要求アイドルストップ解除温度に到達することがないので、高速巡航直後の停車中の全て（ｔ５〜ｔ７の期間）でアイドルストップを行わせることができる。

本実施形態ではさらに蓄冷器１２を備えるので、実際にはｔ５のタイミングからも実際のエバポレータ温度は目標温度ＴＥＶＡ（＝ＤＥＷＴＥＭＰ−α）を維持するものと考えられる。

このようにして、高速巡航直後の停車時にもアイドルストップ時間を十分に確保することができる。

制御アンプ５１やエンジンコントロールモジュール５で実行されるこの制御を図３、図４のフローチャートに従って説明する。

図３はエバポレータ１１の目標温度を設定するためのもので、制御アンプ５１が一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。ただし、エアコンスイッチ５３がＯＮにされていることが前提である。

ステップ１では、温度センサ５７により検出される現在の吸入空気温度と、湿度センサ５８により検出される現在の吸入空気湿度から所定のマップを検索することにより吸入空気の露点温度ＤＥＷＴＥＭＰ［℃］を算出し、この算出した露点温度ＤＥＷＴＥＭＰとエバポレータ１１の目標温度最小値ＴＥＶＡｍｉｎ［℃］をステップ２で比較する。目標温度最小値ＴＥＶＡｍｉｎは例えば３℃である。

吸入空気の露点温度ＤＥＷＴＥＭＰが目標温度最小値ＴＥＶＡｍｉｎを超えている場合には、エバポレータ１１の目標温度を吸入空気の露点温度ＤＥＷＴＥＭＰ以下に設定することでエバポレータ表面への凝縮水の生成が期待できると判断し、ステップ３に進んで高速巡航時であるか否かをみる。例えば、車速がある一定値以上である場合に高速巡航時であると判断する。なお、車速はエンジンコントロールモジュール５から制御アンプ５１に送信する。ナビゲーション機能を有する車両では、ナビゲーション情報に基づいて高速巡航時であるか否かを判断させても良い。

ステップ３で高速巡航時であると判断された場合にはステップ４に進み、エバポレータ１１の目標温度ＴＥＶＡを吸入空気の露点温度ＤＥＷＴＥＭＰより正の所定値α［℃］だけ低い温度［℃］に設定する。所定値αはなるべく小さい値であることが望ましい（適合により設定しておく）。このように次回の停車までの時間が十分にある高速巡航時にはエバポレータ１１の目標温度ＴＥＶＡをエバポレータ表面に凝縮水が生成される最も高い温度に設定し、凝縮水をゆっくりと生成させることにより、コンプレッサ動力（コンプレッサ負荷）を最小にしつつ高速巡航直後の停車中に必要な凝縮水を生成することが可能となる。

高速巡航時でないと判断された場合、つまり市街地走行時にはステップ３よりステップ５に進み、エバポレータ１１の目標温度ＴＥＶＡを目標温度最小値ＴＥＶＡｍｉｎ（３℃）に設定する。このように次回の停車までの時間が十分ない市街地走行の場合（高速巡航時以外の場合）には、エバポレータ１１の目標温度ＴＥＶＡを目標温度最小値ＴＥＶＡｍｉｎに設定し、素早くエバポレータ表面に凝縮水を生成させることによって、市街地走行直後の停車中に十分なアイドルストップ時間を確保することができるようになる。

一方、ステップ２で吸入空気の露点温度ＤＥＷＴＥＭＰが目標温度最小値ＴＥＶＡｍｉｎ以下の場合には、エバポレータ表面への凝縮水の生成を行わせたくても物理的に行わせることができないと判断し、ステップ６に進み蓄冷器１２に収納されている蓄冷剤の凝固点ＳＴＦＲＲＴ（５℃）よりも正の所定値βだけ低い値をエバポレータ１１の目標温度ＴＥＶＡに設定する。

これは、凝縮水の生成が期待できないときには、車両走行中に蓄冷剤を凝固させておき、停車時になるとその蓄冷剤に蓄冷した冷力（溶解潜熱による蓄冷熱量）を使用することによって、エバポレータ温度の上昇を抑えるためである。目標温度を凝固点ＳＴＦＲＲＴに近づけて高くするほどコンプレッサ動力を抑制できるため、蓄冷剤が凝固する温度範囲のうち最大の温度に目標温度を設定する。つまり、所定値βはなるべくゼロに近い値であることが望ましい（適合により設定しておく）。このように、エバポレータ表面への凝縮水の生成が期待できない場合には、凝縮水を生成させるための目標温度の設定はしないのであり、これによってコンプレッサ動力（コンプレッサ負荷）を無駄に増加させるのを防止できる。

制御アンプ５１における図示しない制御ルーチンでは、温度センサ５２により検出される実際のエバポレータ温度が、このようにして設定される目標温度ＴＥＶＡと一致するように、コンプレッサ１に与えるデューティ信号が作られ、コンプレッサ１に出力される。コンプレッサ１では、このようにして設定される目標温度ＴＥＶＡとなるようにデューティ信号によってコンプレッサ１の冷媒吐出容量が制御される。

図４はアイドルストップフラグを設定するためのもので、エンジンコントロールモジュール５が一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

ステップ１１ではアイドルストップフラグ（車両の運転開始時にゼロに初期設定）をみる。いまはアイドルストップフラグ＝０であるとすると、ステップ１２に進み、アイドルストップ許可条件が成立しているか否かをみる。例えば、アクセルペダルが踏み込まれていないこと、車速がゼロに近いこと、ブレーキペダルが踏み込まれていること等を全て満足しているときに、アイドルストップ許可条件が成立する。このときにはステップ１４に進んでアイドルストップフラグ＝１とする。ステップ１２で上記のいずれか一つの条件でも満足していないときにはステップ１３に進んで、アイドルストップフラグ＝０のままとする。

一方、ステップ１４でアイドルストップフラグ＝１となったときには、次回よりステップ１１でアイドルストップフラグ＝１であるので、ステップ１５に進み制御アンプ５１からのエンジン始動要求があるか否かをみる。制御アンプ５１では温度センサ５２により検出されるエバポレータ温度が空調要求アイドルストップ解除温度以上であるか否かを判定しており、エバポレータ温度が空調要求アイドルストップ解除温度以上である場合に、エンジン始動要求をエンジンコントロールモジュール５に送信する。制御アンプ５１からエンジン始動要求があるときには、ステップ１６を飛ばしてステップ１７に進み、アイドルストップフラグ＝０とする。

ステップ１５で制御アンプ５１からのエンジン始動要求がないときにはステップ１６に進み、アイドルストップ解除条件が成立しているか否かをみる。例えば、アイドルストップフラグ＝１の状態でブレーキペダルが離されたり、アクセルペダルが踏み込まれたときに、アイドルストップ解除条件が成立する。このときにはステップ１７に進んでアイドルストップフラグ＝０とする。ステップ１６でアイドルストップ解除条件が成立していないときにはステップ１４に進んで、アイドルストップフラグ＝１を継続する。

エンジンコントロールモジュール５における図示しない制御ルーチンでは、アイドルストップフラグがゼロより１に切換わったタイミングでアイドルストップ（エンジン４の自動停止）を開始し、その後にアイドルストップフラグが１よりゼロに切換わったタイミングでアイドルストップを解除してエンジン４を再始動する。

このように、本実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、エンジン４により駆動され冷媒を吸入、圧縮、吐出するコンプレッサ１、このコンプレッサ１から吐出された高温、高圧の冷媒を凝縮させるコンデンサ７、このコンデンサ７で凝縮した冷媒を減圧する膨張弁１０、この膨張弁１０で低圧となった冷媒と周囲の空気との間で熱交換を行わせて冷媒を蒸発させるエバポレータ１１を含む冷凍サイクルＲと、アイドルストップ許可条件（エンジン自動停止許可条件）が成立したときエンジン４を自動的に停止し、その後にアイドルストップ解除条件（エンジン自動停止解除条件）が成立したときエンジン４を再始動させると共に、アイドルストップ解除条件が成立していなくても実際のエバポレータ温度が空調要求アイドルストップ解除温度（空調要求から決まるエンジン自動停止解除温度）に到達したときエンジン４を再始動させるエンジン自動停止・再始動手段（図４のステップ１１〜１７参照）と、エバポレータ１１の目標温度を吸入空気の露点温度以下に設定する目標温度設定手段（図３のステップ２〜５参照）と、実際のエバポレータ温度がこの目標温度と一致するようにコンプレッサ容量を制御するコンプレッサ容量制御手段（５１）とを備えるので、アイドルストップが行われる停車時の前にエバポレータ１１表面に凝縮水を生成させておくことで、アイドルストップが行われる停車時にこのエバポレータ１１表面に生成させている凝縮水の蒸発によってエバポレータ温度の上昇が抑制されることから、停車時に行われるアイドルストップ（エンジン自動停止）を長く行なうことができる。

本実施形態（請求項１に記載の発明）によればエバポレータ１１を流れる冷媒またはエバポレータ１１を通過した冷風により冷却される蓄冷剤を内部に封入した蓄冷器１２を備えるので、エンジン自動停止が行われる停車の前にエバポレータ表面に生成されている凝縮水の蒸発によって、エンジン自動停止が行われる停車時にエバポレータ温度の上昇を抑制することが可能となる分だけ、蓄冷剤の容量を小さくでき、蓄冷剤のコストを抑えることができる。

本実施形態（請求項２に記載の発明）によれば、エバポレータ１１の目標温度ＴＥＶＡを、次回の停車（エンジン自動停止）までの時間が相対的に長い場合に吸入空気の露点温度ＤＥＷＴＥＭＰに近づけて（ＴＥＶＡ＝ＤＥＷＴＥＭＰ−α）、また、次回の停車までの時間が相対的に短い場合に吸入空気の露点温度ＳＴＦＲＲＴから離して（ＴＥＶＡ＝ＴＥＶＡｍｉｎ）設定している（図３のステップ３、４、５参照）。このため、次回の停車までの時間が相対的に長い場合である高速巡航時には、エバポレータ１１の目標温度ＴＥＶＡが相対的に高くなり、時間をかけて必要な凝縮水が生成されることからコンプレッサ動力を抑制して燃費を向上させつつ必要な凝縮水を生成できる。一方、次回の停車までの時間が相対的に短い場合である市街地走行時には、エバポレータ１１の目標温度ＴＥＶＡが相対的に低くなり、露点温度ＤＥＷＴＥＭＰからの大きな温度差を利用して早期に必要な凝縮水が生成されることから、次回の停車までの時間が相対的に短い場合においても必要な凝縮水を生成できる。

本実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、吸入空気の露点温度ＤＥＷＴＥＭＰが、目標温度として設定し得る最小温度ＴＥＶＡｍｉｎ以下である場合に、目標温度ＴＥＶＡを、蓄冷剤が凝固する温度範囲のうち最大の温度（ＴＥＶＡ＝ＳＴＦＲＲＴ−β）に設定している（図３のステップ２、６参照）。ここで、吸入空気の露点温度ＤＥＷＴＥＭＰが目標温度として設定し得る最小温度以下である場合とはエバポレータ表面への凝縮水の生成が物理的に期待できない場合である。この場合には、エバポレータ１１の目標温度ＴＥＶＡを蓄冷剤が凝固する温度範囲のうち最大の温度に設定することでコンプレッサ動力を無駄に増加させることを防止することができる。

１コンプレッサ
４エンジン
５エンジンコントロールモジュール
７コンデンサ
１０膨張弁
１１エバポレータ
１２蓄冷器
５１制御アンプ

Claims

エンジンにより駆動され冷媒を吸入、圧縮、吐出するコンプレッサ、このコンプレッサから吐出された高温、高圧の冷媒を凝縮させるコンデンサ、このコンデンサで凝縮した冷媒を減圧する膨張弁、この膨張弁で低圧となった冷媒と周囲の空気との間で熱交換を行わせて冷媒を蒸発させるエバポレータを含む冷凍サイクルと、
エンジン自動停止許可条件が成立したときエンジンを自動的に停止し、その後にエンジン自動停止解除条件が成立したときエンジンを再始動させると共に、このエンジン自動停止解除条件が成立していなくても実際のエバポレータ温度が空調要求から決まるエンジン自動停止解除温度に到達したときエンジンを再始動させるエンジン自動停止・再始動手段と、
前記エバポレータの目標温度を吸入空気の露点温度以下に設定する目標温度設定手段と、
実際のエバポレータ温度がこの目標温度と一致するように前記コンプレッサ容量を制御するコンプレッサ容量制御手段と、
前記エバポレータを流れる冷媒またはエバポレータを通過した冷風により冷却される蓄冷剤を内部に封入した蓄冷器と
を備え、
前記吸入空気の露点温度が前記目標温度として設定し得る最小温度以下である場合に、前記目標温度を前記蓄冷剤が凝固する温度範囲のうち最大の温度に設定することを特徴とする車両用空調装置。
前記目標温度を、次回のエンジン自動停止までの時間が相対的に長い場合に前記吸入空気の露点温度に近づけて、また、次回のエンジン自動停止までの時間が相対的に短い場合に前記吸入空気の露点温度から離して設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
前記次回のエンジン自動停止までの時間が相対的に長い場合は高速巡航時であり、前記次回のエンジン自動停止までの時間が相対的に短い場合は市街地走行時であることを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。