JPH0332488B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車用空調装置に関し、特に圧縮
機の吐出容量を可変制御できる自動車用空調装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来の自動車用空調装置の冷凍サイクルは、第
１図に示すように自動車走行用エンジンにより駆
動される圧縮機１、この圧縮機１より吐出された
冷媒の凝縮を行う凝縮器２、この凝縮器２で凝縮
した液冷媒を溜めるレシーバ３、このレシーバよ
り液冷媒が導入され液冷媒の減圧膨張を行う膨張
弁４、および非冷却空気と熱交換して空気より気
化熱を奪つて空気の冷却を行う蒸発器５とにより
構成されている。ここで、圧縮機１は電磁クラツ
チ７を介して自動車走行用エンジン（図示せず）
により駆動されるので、エンジン回転数が増加す
るに伴い、圧縮機回転数が増加することになる。
従つて、圧縮機の回転数が増加して冷房能力が高
まつたり、一方、外気温の低下等により冷房負荷
が減少した場合には、蒸発器５のフイン温度すな
わち冷媒の蒸発温度が０℃以下に低下し、フイン
に霜が着霜したり、氷結したりする恐れがある。
この場合には、送風機８によつて送風される風量
が減少し、ひいては冷房能力の低下を来す。その
ため、他の着霜現象を防止したり、車室内の温度
制御を目的として蒸発器５直後の空気温度をサー
ミスタ等の温度感知器６にて感知し、第２図に示
す制御回路９にてリレー１０の接線１０ａを開閉
することにより、圧縮機の電磁クラツチを断続す
るようにしている。これにより圧縮機１の稼働時
間を調整することができ、冷媒の蒸発温度を制御
し、併せて蒸発器直後の空気温度を制御すること
ができる。

ところで、このような構成では冷房負荷が低下
したり圧縮機の回転数増加に伴い、冷房能力が増
加したりすると、冷凍サイクルの能力が冷房負荷
を上回ることとなり、第３図に示すように蒸発器
５直後の空気温度Ｔが低下し、Ｃ点で接点温度
T₀以下となる。しかしながら、温度感知器６は
その熱容量のため制御回路９を作動させるまでに
第３図のに示す時間的な遅れを持つており、Ｃ
点から制御回路が働くａ点までの間（すなわち
の時間）空気温度Ｔはさらに減少し、設定温度
T₀よりもかなり低くなる。そして、ａ点で制御
回路９が働き、クラツチ７が切れると圧縮機１を
停止し、膨張弁４が閉じ蒸発器５の液冷媒の供給
が止まる。すると、蒸発器５内圧力P₁が上昇し、
冷媒の過熱域が増加する。その結果蒸発器５の有
効伝熱面積が減少し、蒸発器５直後の空気温度Ｔ
が急上昇することになる。これにより、ｄ点で設
定温度T₀以上になる。しかし、上記と同様の理
由により温度感知器６の時間的遅れ（の時間）
があるため、制御回路９が作動するｂ点まで空気
温度Ｔが上昇し続ける。ｂ点で制御回路９が作動
し、クラツチ７が再び接続され圧縮機１が動き始
め、以後上記動作を繰り返す。

ところが、この従来のものでは外気温等の変化
による冷房負荷の変動に係わらず、圧縮機１は常
に最大容量でもつて運転が断続されるので、圧縮
機１の駆動源の駆動負荷を常に最大となり、エン
ジンの消費動力が大きくなるとともに騒音も大き
くなる。

そこで従来蒸発器５直後の空気温度Ｔを温度感
知器６で感知し、その信号に基づく圧縮機の容量
を可変制御するものも提案されていた（特開昭53
−107042号）。この従来のものは、圧縮機を常に
最大容量でもつて運転するのではなく、適宜容量
可変を行うものであり、上述の消費動力が大きく
なるという問題を解決することができるものであ
る。

しかしながら、この従来のものはクラツチの断
続に伴う圧縮機作動制御に代えて、単に圧縮機容
量を制御するようにしたのみであり、圧縮機の吐
出容量を制御できるようにした自動車用空調装置
において、その圧縮機制御をより効率的に利用す
るという考えは全くなされていなかつた。

蒸発器５のフロスト防止という点に鑑みれば、
冷房能力を蒸発器５直後の空気温度によつて制御
することが基本となるが、冷房能力もしくは冷房
負荷に影響を与える条件としては他にも存在す
る。

例えば、自動車の周囲温度は冷房負荷に大きな
影響を与える。特に自動車用空調装置にあつては
自動車の移動とともに例えばトンネル内走行や日
射を受ける条件下での走行といつたように自動車
の周囲温度が急激に変化することが多い。このよ
うに周囲温度が変化すれば、ひいては凝縮器２の
凝縮能力および車室の冷房負荷の変化を来すこと
になる。

従つて、圧縮機の吐出容量を変化させることが
できる自動車用空調装置においては、この圧縮機
の容量制御を、単に蒸発器５直後の空気温度のみ
について行うのではなく、自動車の周囲温度に応
じても行えるようにした方が自動車用空調装置の
制御全体としてよりきめ細やかなものとなり、ひ
いては消費動力のより一層の低減につながること
になる。

また、自動車用空調装置において、冷房能力に
直接影響を与えるものとしては、エンジンの回転
数がある。上述した如く、圧縮機１は自動車走行
用エンジンからの駆動力を受けて作動するもので
あるため、圧縮機の吐出容量はエンジンの回転数
に直接的に応動するものである。このエンジン回
転数変化に伴う圧縮機吐出容量の変化はひいては
冷房能力の変化となつて蒸発器出口の空気温度の
変化につながるものであるが、上述した時間遅れ
の影響を受けてしまうことになる。換言すれば、
蒸発器５直後の空気温度だけでは自動車用空調装
置の冷房能力の変化を適確には検出できないこと
になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記点に鑑みてなされたもので、圧縮
機の吐出容量を可変制御できる自動車用空調装置
において、圧縮機の容量可変の信号および圧縮機
の作動・非作動の切換え信号を蒸発器直後の空気
温度のみでなく、２以上の感知信号に基づいて制
御できるようにし、もつて圧縮機の消費動力の全
体としての低減を図れるようにすることを目的と
する。

〔構成〕

上記目的を達成するため、本発明の第１発明で
は、 自動車用エンジンからの駆動力を受け冷媒の吸
入、圧縮、吐出を行う圧縮機と、 自動車用エンジンからこの圧縮機への駆動力を
伝達・非伝達に切り換える電磁クラツチと、 圧縮機の吐出容量を変化させる容量可変部材
と、 この容量可変部材を駆動する駆動手段と、 蒸発器の冷却度合に関連する温度または冷媒圧
力を感知する第１感知手段と、 自動車の周囲温度を感知する第２感知手段と、 第１感知手段および第２感知手段からの感知信
号に応じ、駆動手段を制御し圧縮機の容量を可変
制御し、かつ、電磁クラツチを制御して圧縮機を
作動・非作動切換え制御する制御手段とを備え、 制御手段は、第１感知手段からの感知信号に基
づき駆動手段および電磁クラツチの少なくともい
ずれかを制御して圧縮機の容量および作動・非作
動を制御して蒸発器のフロスト防止を図り、 かつ第２感知手段からの感知信号に基づき自動
車の周囲温度が所定温度以上の時、駆動手段およ
び電磁クラツチの少なくともいずれかを制御して
圧縮機を大容量から非作動の間で制御し、 自動車の周囲温度が所定温度以下の時、駆動手
段および電磁クラツチの少なくともいずれかを制
御して、圧縮機を小容量から非作動の間で制御す
る という構成を採用する。

また、本発明の第２発明では、上述の蒸発器の
冷却度合に関連する温度または冷媒圧力を感知す
る第１感知手段および自動車の周囲温度を感知す
る第２感知手段の他に、エンジンの回転数を感知
する第３感知手段を設け、制御手段は、第１感知
手段、第２感知手段および第３感知手段からの感
知信号に応じて駆動手段および電磁クラツチを制
御し、圧縮機の作動・非作動および容量を可変制
御する。

すなわち、本発明の第２発明においては、 制御手段は第１感知手段からの感知信号に基づ
き駆動手段および電磁クラツチの少なくともいず
れかを制御して圧縮機の容量および作動・非作動
を制御し、蒸発器のフロスト防止を図り、 かつ第２感知手段からの信号に基づき、自動車
の周囲温度が所定温度以上の時駆動手段および電
磁クラツチの少なくともいずれかを制御して、圧
縮機を大容量から非作動の間で制御し、 自動車の周囲温度が所定温度以下の時駆動手段
および電磁クラツチの少なくともいずれかを制御
して、圧縮機を小容量から非作動の間で制御し、 さらに、第３感知手段からの感知信号に基づ
き、エンジンの回転数が所定数以上である時には
駆動手段を制御して圧縮機の回転数を大容量にし
ないようにするという制御を行なう。

〔作動〕

上記構成の採用により、本発明の第１発明の自
動車用空調装置では、第１感知手段からの信号に
基づいて、圧縮機の容量を切換えたり、もしくは
圧縮機の作動・非作動を切り換えたりすること
で、蒸発器に霜が付着したり、氷結したりすると
いうことを良好に防止する。さらに、第２感知手
段からの信号に基づき自動車の周囲温度より、凝
縮器の凝縮能力や車室内の冷房負荷等を感知し、
それにより、冷房能力が冷房負荷を上回るである
うと思われる状態、すなわち自動車の周囲温度が
所定以下の状態では圧縮機の吐出容量を大容量と
することはしない。この状態では圧縮機の能力を
吐出容量を小容量とした状態から吐出容量０の状
態、換言すれば圧縮機非作動の状態までの間で能
力の制御を行うことになる。

一方、冷房能力のほうが、冷房負荷が下回るで
あろうと想定される状態、すなわち自動車の周囲
温度が所定値以上の場合では、第１感知手段から
の信号条件によつては、圧縮機の容量を最大容量
にまで増大させることができる。この状態におい
ては、蒸発器直後の空気温度によつては、圧縮器
の容量を最大容量としたり、もしくは小容量さら
には零容量（圧縮機停止）とすることで、蒸発器
のフロスト防止を良好に図ることになる。

さらに本発明の第２発明の自動車用空調装置で
は、上述の信号の他に第３検知手段からエンジン
の回転数も検知することができる。これにより、
エンジンの回転数が高く、従つて圧縮機の回転数
も高く圧縮機吐出量が増大している状態では、圧
縮機の吐出容量を大容量としないように制御する
ことができる。

従つて、本発明の第２発明の自動車用空調装置
では自動車の周囲温度が高く、かつ蒸発器の温度
も高い時には、圧縮機の吐出容量を最大容量とし
て冷房能力の増大を図るが、この場合にあつても
エンジンの回転数が所定値以上の場合には、圧縮
機の吐出容量を大容量にはしないよう制御する。
一般に自動車用空調装置では、エンジンの回転数
が低回転の状態においても十分な冷房能力が達成
できるよう圧縮機の吐出容量が設定されているた
め、エンジンの回転数が所定値以上高い状態で
は、たとえ圧縮機の吐出容量を大容量とすること
がなくても、全体として冷凍サイクルを循環する
循環冷媒量は十分確保でき、冷房能力にも不足を
来さないことになる。

〔発明の効果〕

上述したように本発明の自動車用空調装置で
は、単に蒸発器の温度のみでなく、その他にも冷
房能力や冷房負荷に関係する状態を感知して、こ
の感知信号に基づいても圧縮機の容量を可変制御
できるようにしているため、圧縮機の消費動力お
よび騒音を大幅に低減することができるという効
果を有する。

〔実施例〕

以下第１発明を図に示す実施例について説明す
る。

本発明方法における冷凍サイクルは第１図と同
じでよいので、説明は省略する。第４図ａは本発
明方法の制御システムの全体を概略的に示すもの
で、１１は自動車用空調装置の樹脂製通風ケーシ
ングで、その内部には第１図図示の蒸発器５およ
びモータ駆動の送風機８が設けられている。通風
ケーシング１１の左端側は図示しない内外気切替
箱を介して内気吸入口および外気吸入口に連通
し、右端側は図示しないヒータユニツトを介して
車室内への吹出口（冷房用上方吹出口、暖房用下
方吹出口等）に連通している。前記蒸発器５の出
口側冷媒回路には圧縮機１２が接続されており、
この圧縮機１２は電磁クラツチ１３を介して自動
車エンジンにより駆動される。更に、この圧縮機
１２は後記するように吐出容量を可変する容量可
変部材１８を内蔵する可変容量型として構成して
ある。１４は蒸発器直後の空気温度を感知するた
めのサーミスタからなる温度感知器、１９は車両
の周囲の代表温度たとえば、擬縮器２の前方の冷
却風の温度を感知するためのサーミスタからなる
温度感知器、１５はこの両温度感知器１４，１９
の信号を入力とする制御回路、１６は前記圧縮器
１２内の容量可変部材１８を駆動するための電磁
弁で、制御回路１５の出力によつて制御される。
２１は空調装置の作動スイツチ、２２はイグニツ
シヨンスイツチ、２３は車載の電源バツテリであ
る。

第４図ｂ，ｃは車両の周囲温度を感知するため
のサーミスタからなる温度感知器１９の取付け位
置の一例である。６０は車載エンジン、６１は車
室内空調ユニツト、６３はフエンダーミラーであ
る。

第５図は制御回路１５の具体的一例を示すもの
で、３１はコンパレータで、抵抗３２の抵抗値と
温度感知器１４のサーミスタ抵抗値R₁₄とによつ
て決まる電位V₁と、抵抗３３，３４の抵抗値に
よつて決まる基準電位V₂とにより出力３１ａが
決定される。３５はこのコンパレータ出力３１ａ
により制御されるリレーで、電磁クラツチ１３の
通電を断続する。

３６はコンパレータで、抵抗３７の抵抗値と温
度感知器１９のサーミスタ抵抗値R₁₉とによつて
決まる電位V₃と、抵抗３８，３９の抵抗値によ
つて定まる基準電位V₄とにより出力３６ａが決
定される。４０はこのコンパレータ出力３６ａに
より制御されるリレーで、電磁弁１６の通電を断
続する。

上記両温度感知器１４，１９は温度上昇により
抵抗値が減少する負特性のサーミスタであり、そ
のサーミスタ抵抗値R₁₄，R₁₉の変化とコンパレ
ータ出力３１ａ，３６ａとの関係は第６図ａ，ｂ
に示すように設定されている。

第６図ａに示すようにコンパレータ出力３１ａ
は、蒸発器直後の吹出空気温度が例えば４℃より
上昇してR₁₄がR_14Aより減少すると、“Hi”レベ
ルとなり、逆に吹出空気温度が例えば３℃より低
下してR₁₄がR_14Bより増大すると、“Lo”レベル
となる。

第６図ｂに示すようにコンパレータ出力３６ａ
は、車両の周囲温度が設定温度例えば26℃より上
昇してR₁₉がR_19Aより減少すると“Hi”レベルと
なり、逆に車両の周囲温度が設定温度例えば24℃
より低下してR₁₉がR_19Bより増大すると“Lo”レ
ベルとなる。

次に、圧縮機１２の具体的構成の一例について
述べる。第７図において、１００は円柱状のロー
タ、１０１はロータ１００に設けたスリツト１０
２内に半径方向に摺動自在に挿入されたベーン
で、第９図には２枚のみ図示してあるが、実際は
４枚等間隔に設けられている。１０３はこのベー
ン１０１の半径方向の往復運動を規制する円筒状
のシリンダ、１０４，１０５は前記ロータ１００
及びベーン１０１と微小空隙を介し、シリンダ１
０３の両端を狭むフロントサイドプレート及びリ
アサイドプレートである。そして、これらロータ
１００、ベーン１０１、シリンダ１０３及びフロ
ントサイドプレート１０４、リアサイドプレート
１０５で作動空間Ｖを形成する。また、シリンダ
１０３、フロントサイドプレート１０４、リアサ
イドプレート１０５はハウジング１０６，１０７
と共にボルト１０８で締め付け固定される。尚ロ
ータ１００は回転軸１０９に一体的に結合されて
おり、回転軸１０９は軸受１１０によつてフロン
トサイドプレート１０４、リアサイドプレート１
０５に回転支持され、電磁クラツチ１３等を介し
て自動車エンジンからの駆動力を受けるようにな
つている。１１１は外気との間の密封を保つ軸封
装置である。

そして、フロントサイドプレート１０４とハウ
ジング１０６とによつて吸入室１１２が形成さ
れ、冷凍サイクルの蒸発器５よりこの吸入室１１
２に吸入された冷媒は、フロントサイドプレート
１０４に開口した吸入ポート１１３（第９図）に
より作動空間Ｖ内へ吸い込まれるようになつてい
る。即ち、作動空間Ｖ内には吸入圧の冷媒が充填
される（第９図ａ図示）。そして作動空間Ｖに吸
い込まれた冷媒は作動空間Ｖの容積減少に伴なつ
て圧縮され、最も圧縮された状態でシリンダ１０
３の吐出口１１４より吐出弁（図示せず）等を介
してハウジング１０７内の吐出室１０７ａへ吐出
され、次いで冷凍サイクルの凝縮器２へ吐出され
る。

Ｐは本発明に係るアンロード用ポートで、フロ
ントサイドプレート１０４に開口し作動空間Ｖと
吸入室１１２とを連通している。従つて、このア
ンロード用ポートＰが開口している状態では、作
動空間Ｖがアンロード用ポートＰとの連通状態か
ら離脱するまでの間は冷媒の圧縮が行なわれない
ことになり、このアンロード用ポートＰの開口状
態における圧縮開始時の空間容積V₁は、第９図
ｂに示し、またアンロード用ポートＰを塞いだ状
態における圧縮開始時の空間容積V₀は第９図ａ
に示す。本例ではV₁がV₀の30％〜50％程度とな
るような位置にアンロード用ポートＰを開口させ
ている。

１１５はアンロード用ポートＰを開閉する開閉
弁である。この開閉弁１１５の構造を具体的に説
明すると、第８図の如くポートＰに着脱する弁体
１１５ａと、この弁体１１５ａを開方向に所定荷
重で付勢するばね１１５ｂと、弁体１１５ａを駆
動するベローフラム１１５ｃと、ばね座を兼ねベ
ローフラム１１５ｃを案内するプレート１１５ｆ
とを備えている。尚、弁体１１５ａはステンレス
等高強度の材料で成形されている。そして、ベロ
ーフラム１１５ｃの背面側の室１１５ｄにはパイ
ロツト圧力導入通路１１７が連通しており、電磁
弁１６の制御によりパイロツト圧力、即ち吸入圧
若しくは吐出圧が印加されるようになつている。
１１７ａはパイロツト圧力導入通路１１７内に形
成された絞りで、パイロツト圧力が急激に室１１
５ｄに印加されるのを防ぐものである。一方、ベ
ローフラム１１５ｃの表面側の室１１５ｅには吸
入室１１２の圧力が印加されている。

上記したポートＰと開閉弁１１５の組合せによ
り、可変容量部材１８が構成されている。

ポートＰの開閉弁１１５の駆動は電磁弁１６に
より制御されるようになつている。

上記電磁弁１６は第１０図に示すように３つの
圧力口、即ち吸入圧力導入口１６ａ、吐出圧力導
入口１６ｂ及びパイロツト圧力導出口１６ｃが設
けられており、吸入圧力導入口１６ａは吸入室１
１２の圧力を、吐出圧力導入口１６ｂは吐出室１
０７ａの圧力をそれぞれ導入するようになつてお
り、またパイロツト圧力導出口１６ｃは開閉弁１
１５の弁体閉側の室、即ちパイロツト室１１５ｄ
に通じている。そして、電磁弁１６のパイロツト
圧力導出口１６ｃには、コイル１６ｄへの通電の
断続により磁性体製の弁体１６ｅの位置が制御さ
れて、吸入圧又は吐出圧がそれぞれ選択されて加
えられるようになつている。

従つてパイロツト圧力導出口１６ｃに吸入圧力
が導入された時にはパイロツト室１１５ｄが吸入
圧力になり、そのため、ばね１１５ｂの設定力で
弁体１１５ａが開方向に移動し開閉弁１１５はポ
ートＰを開口する。逆に、パイロツト圧力導出口
１６ｃに吐出圧力が導入された時には、同様にパ
イロツト室１１５ｄが吐出圧力になるため、弁体
１１５ａはばね１１５ｂの設定力に抗して閉方向
に移動し、開閉弁１１５はポートＰを閉塞する。

なお、電磁弁１６はその過熱による作動不良を
防止するため、圧縮機１２のうち比較的低温とな
る部位、例えば吸入冷媒が通過するサービスバル
ブ（図示せず）やフロントハウジング１０６に接
して配設されている。

次に、本発明制御方法の作動について説明す
る。いま車両の周囲温度が26℃より高く、温度感
知器１９のサーミスタ抵抗値R₁₉がR_19Aより小さ
いと、コンパレータ出力３６ａが“Hi”レベル
となり、リレー４０の常閉接点４０ａが開放さ
れ、電磁弁１６に通電されない。従つて、電磁弁
１６は第１０図に示す状態にあり、弁体１６ｅは
吐出圧力導入口１６ｂを開口しているので、開閉
弁１１５の弁体１１５ａは吐出圧力により押圧さ
れポートＰを閉塞している。これにより、圧縮機
１２の吐出容量は大容量（100％の容量）に設定
される。

上記状態において、蒸発器吐出空気温度が４℃
より高いと、温度感知器１４のサーミスタ抵抗値
R₁₄がR_14Aより小さくなり、コンパレータ出力３
１ａが“Hi”レベルとなるので、リレー３５の
常開接点３５ａが閉じ、電磁クラツチ１３が接続
される。従つて、圧縮機１２は吐出容量が大容量
の状態でフル運転を行う。

そして、蒸発器吹出空気温度が３℃より低下す
ると、R₁₄がR_14Bより大きくなり、コンパレータ
出力３１ａが“Lo”レベルとなるので、リレー
３５の常開接点３５ａが開状態となり、電磁クラ
ツチ１３が切れ圧縮機１２の運転が停止される。
これにより、蒸発器５のフロストが防止される。

次に、車両の周囲温度が24℃より低くなり、温
度感知器１９のサーミスタ抵抗値R₁₉がR_19Bより
大きくなると、コンパレータ出力３６ａが“Lo”
レベルとなり、リレー４０の常閉接点４０ａが閉
状態になるので、電磁弁１６に通電される。従つ
て、電磁弁１６の弁体１６ｅはコイル１６ｄによ
つて吸引され、吐出圧力導入口１６ｂを閉塞する
とともに吸入圧力導入口１６ａを開口するので、
開閉弁１１５の弁体１１５ａはばね１１５ｂによ
り押圧されポートＰを開口する。

これにより、圧縮機１２の吐出容量は小容量に
設定される。

上記状態において、蒸発器吹出空気温度が４℃
より高いと、温度感知器１４のサーミスタ抵抗値
R₁₄がR_14Aより小さくなり、コンパレータ出力３
１ａが“Hi”レベルとなるので、リレー３５の
常開接点３５ａが閉じ、電磁クラツチ１３が接続
される。従つて、圧縮機１２は吐出容量が小容量
の状態で運転を行う。

そして、蒸発器吹出空気温度が３℃より低下す
ると、R₁₄がR_14Bより大きくなり、コンパレータ
出力３１ａが“Lo”レベルとなるので、リレー
３５の常開接点３５ａが開状態となり、電磁クラ
ツチ１３が切れ圧縮機１２の運転が停止される。
これにより、蒸発器５のフロストが防止される。

上述のごとく、本実施例では、車両の周囲温度
が高く冷房能力を必要とする時には、圧縮機１２
の大容量運転と運転停止を交互に切替えて、蒸発
器５のフロスト防止の制御を行ない、一方車両の
周囲温度が低く冷房能力をそれほど必要としない
時は、圧縮機１２の小容量運転と運転停止を交互
に切替えて、蒸発器５のフロスト防止の制御を行
う。なお、車両の周囲温度の高温時における大容
量運転〓運転停止の切替を大容量運転〓小容量運
転の切替に置換することも可能である。

第１１図は他の実施例を示すもので、温度感知
器１４のサーミスタ抵抗値R₁₄により定まる電位
V₁を入力信号とするコンパレータ４１を付加し、
このコンパレータ４１の出力４１ａによりリレー
４２の通電を断続し、電磁弁１６の作動を制御す
る。コンパレータ４１の基準電位V₅はコンパレ
ータ３１の基準電位V₂より低く（V₅＜V₂）設定
してあるので、両コンパレータ３１，４１の出力
３１ａ，４１ａは温度感知器１４のサーミスタ抵
抗値R₁₄に対して第１２図のごとくでなる。

一方、コンパレータ３６の出力３６ａは前述の
第６図ｂに示す特性と同じであり、この出力３６
ａによりトランジスタ４３をオン、オフさせて、
リレー４２の作動を制御するようにしてある。

次に、本実施例の作動を説明する。いま車両の
周囲温度が26℃より高く、温度感知器１９の抵抗
値R₁₉がR_19Aより小さいと、コンパレータ３６の
出力３６ａが“Hi”レベルとなり、トランジス
タ４３がオフする。このとき、蒸発器吹出空気温
度が６℃より高いと、２つのコンパレータ３１，
４１の出力３１ａ，４１ｂがいずれも“Hi”レ
ベルとなり、リレー３５に通電されその常開接点
３５ａが閉じ、電磁クラツチ１３が接続されるの
で、圧縮機１２が作動する。これと同時に、リレ
ー４２にも通電され、その常閉接点４２ａが開放
されるので、電磁弁１６に通電されず、圧縮機１
２は大容量（100％の容量）の状態でフル運転を
行う。次に、蒸発器吹出空気温度が徐々に低下し
てきて、５℃より低くなり、R₁₄の値がR_14Dより
も高くなると、コンパレータ出力４１ａが“Lo”
になり、リレー４２がオンし、電磁弁１６が働
き、圧縮機吐出容量は小容量（30％〜50％）にな
る。ここで、もし蒸発器吹出空気温度が更に低く
なり、３℃より低下し、R₁₄の値がR_14Bよりも高
くなると、コンパレータ出力３１ａが“Lo”に
なり、リレー３５がオフし、電磁クラツチ１３が
切れるので、圧縮機１２の運転が停止される。こ
れにより、蒸発器吹出空気温度が徐々に高くな
り、以下上記の作動を逆に行い、運転停止←→小
容量運転〓大容量運転の切替を繰返す。

一方、車両の周囲温度が24℃より低くなり、
R₁₉がR_19Bより大きくなると、コンパレータ出力
３６ａが“Lo”になり、トランジスタ４３がオ
ンするのでコンパレータ出力４１ａを強制的に
“Lo”にするので、リレー４２がオン状態とな
り、電磁弁１６が作動し、圧縮機１２の容量は小
容量となる。そして、この小容量の運転はコンパ
レータ出力３１ａにより断続される。つまり、車
両の周囲温度が低い時には運転停止〓小容量運転
の切替を繰返す。

次に第２発明を図に示す実施例について説明す
る。本発明方法における冷凍サイクルは第１発明
と同じである。第１３図は、本発明方法の制御シ
ステムの全体を概略的に示したものである。

本発明の実施例は、圧縮機１２に直結し圧縮機
１２を駆動する車載エンジン６０の回転数を回転
数感知器６１で感知し、回転数に比例した周波数
を有する信号を周波数−電圧変換器６２で電圧信
号に変換し、回転数に対応する電圧を得て制御回
路１５に入力し、温度感知器１９で感知した外気
温に応じた信号、蒸発器５の直後の空気温度を感
知するための温度感知器１４で感知した信号と共
に制御回路１５に入力して、これらの信号によつ
て、電磁弁１６を制御し、圧縮機１２の冷凍容量
を段階的に変化させるとともに、電磁クラツチ１
３を制御して圧縮機１２の運転停止を行うもので
ある。

その他の構成は、第４図ａに示す第１発明の実
施例と同様であるので説明を省略する。

第１４図は、本発明の制御回路１５の具体的一
例を示すものである。第５図に示す第１発明の実
施例に対してエンジンの回転数感知器６１、それ
によつて感知した周波数感知信号を直流電圧に変
換する周波数電圧変換器６２、その信号を入力す
るコンパレータ６５、及びトランジスタ６６が付
加されている点が異なる。コンパレータ６５は、
エンジンの回転数に対応した信号電圧V₇と、抵
抗６８，６９の抵抗値によつて決まる基準電位
V₈を入力とし、V₇とV₈の値によつてコンパレー
タ６５の出力６５ａは決定される。

そして、この出力６５ａによりトランジスタ６
６，６７をオン、オフさせてリレー４０の通電を
断続し、電磁弁１６の作動を制御するようにして
ある。回転数感知器６１は一例として点火コイル
の断続信号、発電機、光電式回転計等を使用する
ことができる。

コンパレータ３１，３６の作動は、第１発明と
同様であり、サーミスタ抵抗値R₁₄，R₁₉の変化
とコンパレータ出力３１ａ，３６ａとの関係は、
第１５図ａ，ｂに示すように設定されている。

周波数電圧変換器の入出力特性は、第１５図ｃ
に示すように設定され、エンジンの回転数の変化
とコンパレータ出力６５ａとの関係は第１５図ｄ
に示すように設定されている。

第１５図ｃに示すようにエンジンの回転数が例
えば1200rpmより上昇してコンパレータ入力信号
V₇が基準電位V₈より低下すると、コンパレータ
出力６５ａは第１５図ｄに示すように“Hi”レ
ベルとなり、逆にエンジンの回転数が例えば
1000rpmより低下してコンパレータ入力信号V₇
が基準電位V₈より上昇すると、コンパレータ出
力６５ａは、“Lo”レベルとなる。

次に、本発明制御方法の作動について説明す
る。

いま車両の周囲温度が26℃より高く、温度感知器
１９のサーミスタ抵抗値R₁₉がR_19Aより小さいと、
コンパレータ出力３６ａが“Hi”レベルとなり、
トランジスタ６７をオンさせリレー４０に通電
し、リレー４０の常閉接点４０ａが開放され、電
磁弁１６に通電されない。従つて圧縮機１２の吐
出容量は大容量（100％の容量）に設定される。
このとき、エンジンの回転数が1000rpmより小さ
いと、コンパレータ６５の出力６５ａが“Lo”
レベルとなり、トランジスタ６６をオフするた
め、電磁弁１６の制御に影響を与えない。即ち圧
縮機１２の吐出容量は大容量に設定されている。

又、逆にエンジンの回転数が1200rpmより大き
くなると、コンパレータ６５の出力６５ａは
“Hi”レベルとなり、トランジスタ６６はオンに
なり、コンパレータ３６の出力３６ａは強制的に
“Lo”レベルとなる。このためトランジスタ６７
はオフとなりリレー４０の動作電流がしや断さ
れ、常閉接点４０ａが閉じ、電磁弁１６に通電さ
れて、圧縮機１２は、小容量（30％〜50％）に設
定される。

一方、車両の周囲温度が24℃より低く、温度感
知器１９のサーミスタ抵抗値R₁₉がR_19Aより大き
いと、コンパレータ出力３６ａが“Lo”レベル
となり、トランジスタ６７はオフになり、リレー
４０の動作電流はしや断され、常閉接点４０ａが
閉じ、電磁弁１６に通電して、圧縮機１２の吐出
容量は、小容量に設定される。

このときは、エンジンの回転数、即ちコンパレ
ータ出力６５ａのレベル、したがつてトランジス
タ６６のオン、オフ状態にかかわらず、コンパレ
ータ出力３６ａは常に“Lo”レベルであるため、
エンジンの回転数に無関係に圧縮機１２の吐出容
量は小容量に設定される。

以上のように、車両の周囲温度が26℃より高く
かつエンジンの回転数が1000rpmより小さい場合
にのみ、圧縮機１２の吐出容量は、大容量に設定
され、車両の周囲温度又はエンジン回転数が上記
条件以外の場合には、圧縮機１２の吐出容量は、
小容量に設定される。

そして、蒸発器直後の空気温度が４℃より高い
場合には、コンパレータ出力３１ａは“Hi”レ
ベルとなりリレー３５の常開接点３５ａが閉状態
となり、電磁クラツチ１３が接続され、圧縮機１
２は、上記設定容量の状態で運転状態となる。一
方、蒸発器直後の空気温度が３℃より低下すると
コンパレータ出力３１ａは“Lo”レベルとなり、
リレー３５の常開接点３５ａを開状態にして、電
磁クラツチ１３が切れ圧縮機１２の運転が停止さ
れる。これにより、蒸発器５のフロストが防止さ
れる。

上述のごとく、本実施例では、車両の周囲温度
が高く冷房負荷が大きいときでかつエンジンの回
転数が低く圧縮機１２の圧縮能力が小さい場合
に、圧縮機１２の大容量運転と運転停止を交互に
切替えて蒸発器５のフロスト防止の制御を行い、
かつ冷房能力の不足を補つて、冷房負荷に応じた
適正な冷房能力で運転し、一方車両の周囲温度が
低く冷房負荷が小さいとき又は、エンジンの回転
数が高く圧縮能力が大きい場合には、圧縮機１２
の小容量運転と運転停止を交互に切替えて蒸発器
５のフロスト防止の制御を行い、かつ冷房能力の
過剰を抑制して、冷房負荷に応じた適正な冷房能
力で運転を行う。

なお、車両の周囲温度の高温時かつエンジンの
回転数の低速時における大容量運転←→運転停止の
切替を大容量運転←→小容量運転の切替に置換する
ことも可能である。

第１６図は、他の実施例を示すもので、第１１
図に示す第１発明の他の実施例に対してエンジン
６０の回転数感知器６１、その周波数感知信号を
直流電圧に変換する周波数電圧変換器６２、その
信号を入力するコンパレータ６５、及びトランジ
スタ６６が付加されている点が異なる。

コンパレータ４１，３１，３６の作用と目的
は、第１発明のそれと同じであり、特性は第１７
図ａ，ｂに示されるように設定されている。

また、コンパレータ６５の作用と目的は、第２
発明の前記実施例の場合と同じであり、特性は第
１７図ｃに示されるように設定されている。

次に、本実施例の作動を説明する。

いま車両の周囲温度が26℃より高く、温度感知
器１９の抵抗値R₁₄がR_19Aより小さいと、コンパ
レータ３６の出力３６ａが“Hi”レベルとなり、
トランジスタ４３がオフする。このときエンジン
の回転数が1000rpmより小さいと、コンパレータ
６５の出力６５ａが“Lo”レベルとなりトラン
ジスタ６６がオフする。

この場合、コンパレータ３１，４１の作用によ
つて第１２図で説明した実施例と同一の動作機構
が行なわれる。即ち蒸発器吹出空気温度が６℃よ
り高いと圧縮機１２は大容量（100％の容量）の
状態でフル運転を行う。蒸発器吹出空気温度が
徐々に低下してきて５℃より低く３℃より高い状
態になると、圧縮機吐出容量は小容量（30％〜50
％）に設定され圧縮機１２はこの状態で運転を行
う。

さらに蒸発器吹出空気温度が３℃より低下する
とコンパレータ３１の作用によつて圧縮機の運転
は停止する。逆に蒸発器吹出空気温度が上昇する
と上記の動作を逆に行う。これによつて、大容量
運転←→小容量運転←→運転停止の切替を繰返す。

また、エンジンの回転数が1200rpmより大きい
と、コンパレータ６５の出力６５ａが“Hi”レ
ベルとなりトランジスタ６６がオンする。このた
めコンパレータ４１の出力４１ａは強制的に
“Lo”レベルになりリレー４２の動作電流がしや
断されその常閉接点４２ａは閉状態になり電磁弁
１６に通電し圧縮機１２の吐出容量は小容量に設
定される。この場合、蒸発器吹出空気温度が４℃
より高いとコンパレータ出力３１ａは“Hi”レ
ベルとなり電磁クラツチ１３を接続して圧縮機は
小容量状態の運転を行い、逆に蒸発器吹出空気温
度が３℃より低いとコンパレータ出力３１ａは
“Lo”レベルとなり電磁クラツチ１３を切つて圧
縮機は停止する。

一方、車両の周囲温度が24℃より低くなり、
R₁₉がR_19Bより大きくなると、コンパレータ出力
３６ａは“Lo”レベルになりトランジスタ４３
がオン状態になるので、コンパレータ出力４１ａ
は強制的に“Lo”レベルとなる。したがつて圧
縮機１２は小容量状態に設定される。このとき４
１ａは強制的に“Lo”レベルであるので、６５
ａのレベルは、圧縮機１２の吐出容量の選定に寄
与しない。即ちエンジンの回転数にかかわらず圧
縮機１２の吐出容量は小容量に設定されることに
なる。そして蒸発器吹出空気温度を感知し、その
信号によつて動作するコンパレータ３１の出力３
１ａのレベルによつて圧縮機１２は断続運転する
ことになる。

上述したように、車両の周囲温度が26℃より高
くかつエンジンの回転数が1000rpmより低い場合
には、圧縮機は、蒸発器吹出空気温度の高低に応
じて、大容量運転、小容量運転、運転停止を切替
制御される。それに対し、車両の周囲温度が24℃
より低くなるか又は、エンジンの回転数が
1200rpmより上昇した場合には、圧縮機は、蒸発
器吹出空気温度の高低に応じて、小容量運転、運
転停止を切替制御されることになる。

なお、上述の第１及び第２発明に係る実施例で
は、蒸発器直後の空気温度を感知し、制御を行な
つているが、蒸発器内冷媒圧力、または同冷媒温
度、または蒸発器フイン或は冷媒配管の表面温度
等を感知し、これを容量制御のための制御信号と
してもよい。

また、抵抗３７等を外部より手動調整可能な可
変抵抗として、車両の周囲温度の設定温度を使用
者が自由に調整できるようにすれば、蒸発器５の
フロスト防止以外に室温の温度制御の目的にも本
発明を適用できる。

また、温度感知器１９を通風ケーシング１１の
空気吸込部（第４図の左端部）に設置して、車両
の周囲温度の代りに吸込空気温を感知するように
しても本発明は同様に実施できる。

また、圧縮機１２としてはベーン型に限らず、
斜板型等の他の型式も使用できる。

上述したように本発明によれば、蒸発器直後の
空気温度等を感知するとともに、車両の周囲温度
または吸込空気温を感知し、又は、あわせてエン
ジンの回転数を感知しこれらの感知信号に応じて
圧縮機容量を段階的に制御するとともに、圧縮機
の運転停止を制御するようにしているから、冷凍
サイクルをその時の負荷又はエンジンの回転数に
応じた最適能力で作動させることができ、圧縮機
の消費動力および騒音を著しく低減できるという
効果が大である。特に、本発明では車両の周囲温
度又は吸込空気温を感知し、これらの感知温度が
低い時には圧縮機容量を小さくして、冷えすぎを
防止し、省動力を効果的に実現できる。

さらにエンジンの回転数を感知した場合には、
高速運転時に圧縮機容量を小さくして冷房能力が
過剰になることを防止し、逆に低速運転時で車両
の周囲温度が高い場合には、圧縮機容量を大きく
して、冷房能力が不足することを防止し、もつて
省動力を効果的に実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来周知の自動車用空調装置の冷凍サ
イクル図、第２図は第１図図示装置の能力制御回
路を示す電気回路図、第３図は従来周知の能力制
御方法による蒸発器内冷媒圧力と蒸発器直後の空
気温度の変化を示す特性図、第４図ａは本発明装
置の全体制御系統を示す構成図、第４図ｂ，ｃは
車両の周囲温度を感知するための温度感知器の取
付け位置の一実施例を示す見取図、第５図は本発
明装置の制御回路１５の具体的構成を示す電気回
路図、第６図ａ，ｂは第５図に示すコンパレータ
３１，３６の作動特性図、第７図は本発明に用い
る圧縮機の一実施例を示す断面図、第８図は圧縮
機内容量可変部材の構成を示す断面図、第９図
ａ，ｂは本発明に用いる圧縮機の容量可変機構を
示す説明図、第１０図は本発明の一実施例で用い
る電磁弁の断面図、第１１図は本発明の他の実施
例の電気回路図、第１２図は第１１図図示のコン
パレータ３１，４１の作動特性図、第１３図は、
本第２発明装置の全体制御系統を示す構成図、第
１４図は本第２発明装置の制御回路１５の具体的
構成を示す電気回路図、第１５図ａ，ｂ，ｄは第
１４図に示すコンパレータ３１，３６，６５の作
動特性図、第１５図ｃは周波数電圧変換器の特性
図、第１６図は本第２発明の他の実施例の電気回
路図、第１７図ａは第１６図図示のコンパレータ
３１，４１の作動特性図、第１７図ｂ，ｃは第１
６図図示のコンパレータ３６，６５の作動特性図
である。 ５……蒸発器、１２……圧縮機、１３……電磁
クラツチ、１４，１９……温度感知器、１５……
制御回路、１６……電磁弁、１８……容量可変部
材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 自動車用エンジンからの駆動力を受け、冷媒
   の吸入、圧縮、吐出を行う圧縮機と、 前記自動車用エンジンからこの圧縮機への駆動
   力を伝達・非伝達切換えする電磁クラツチと、 前記圧縮機の吐出容量を変化させる容量可変部
   材と、 この容量可変部材を駆動する駆動手段と、 蒸発器の冷却度合に関連する温度または冷媒圧
   力を感知する第１感知手段と、 自動車の周囲温度を感知する第２感知手段と、 前記第１感知手段および前記第２感知手段から
   の感知信号に応じ、前記駆動手段を制御して前記
   圧縮機の容量を可変制御し、かつ、前記電磁クラ
   ツチを制御して前記圧縮機を作動・非作動切換え
   制御する制御手段とを備え、 前記制御手段は前記第１感知手段からの感知信
   号に基づき、前記駆動手段および前記電磁クラツ
   チの少なくともいずれかを制御して前記圧縮機の
   容量および作動・非作動を制御して、前記蒸発器
   のフロスト防止を図り、かつ前記第２感知手段か
   らの感知信号に基づき、自動車の周囲温度が所定
   温度以上の時、前記駆動手段および前記電磁クラ
   ツチの少なくともいずれかを制御して前記圧縮機
   を大容量から非作動の間で制御し、 自動車の周囲温度が所定温度以下の時、前記駆
   動手段および前記電磁クラツチの少なくともいず
   れかを制御して、前記圧縮機を小容量から非作動
   の間で制御する ことを特徴とする自動車用空調装置。 ２ 前記制御手段は、前記第１感知手段からの感
   知信号に基づき、前記駆動手段および前記電磁ク
   ラツチの少なくともいずれかを制御して前記圧縮
   機の容量および作動・非作動を制御して、前記蒸
   発器のフロスト防止を図り、 かつ、前記第２感知手段からの感知信号に基づ
   き、自動車の周囲温度が所定温度以上の時、前記
   駆動手段を制御して前記圧縮機を大容量にし、か
   つ前記電磁クラツチを制御して前記圧縮機を大容
   量運転と非作動運転との間で切換え制御し、 自動車の周囲温度が所定温度以下の時、前記駆
   動手段を作動して前記圧縮機の容量を小容量と
   し、かつ前記電磁クラツチを制御して前記圧縮機
   を小容量運転と非作動との間で切換え制御する ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自
   動車用空調装置。 ３ 前記制御手段は、前記第１感知手段からの感
   知信号に基づき、前記駆動手段および前記電磁ク
   ラツチの少なくともいずれかを制御して、前記圧
   縮機の容量および作動・非作動を制御して前記蒸
   発器のフロスト防止を図り、 かつ、前記第２感知手段からの感知信号に基づ
   き、自動車の周囲温度が所定温度以上の時、前記
   駆動手段および前記電磁クラツチを制御して、前
   記圧縮機を大容量運転から小容量運転への容量切
   換えおよび非作動の間で制御し、 自動車の周囲温度が所定温度以下の時、前記駆
   動手段を制御して前記圧縮機の容量を小容量と
   し、かつ前記電磁クラツチを制御して前記圧縮機
   を小容量運転と非作動の間で切換え制御する ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自
   動車用空調装置。 ４ 自動車用エンジンからの駆動力を受け、冷媒
   の吸入、圧縮、吐出を行う圧縮機と、 前記自動車用エンジンからこの圧縮機への駆動
   力を伝達・非伝達切換えする電磁クラツチと、 前記圧縮機の吐出容量を変化させる容量可変部
   材と、 この容量可変部材を駆動する駆動手段と、 蒸発器の冷却度合に関連する温度または冷媒圧
   力を感知する第１感知手段と、 自動車の周囲温度を感知する第２感知手段と、 自動車用エンジンの回転数を感知する第３感知
   手段と、 前記第１感知手段、前記第２感知手段および前
   記第３感知手段からの感知信号に応じ、前記駆動
   手段を制御して前記圧縮機の容量を可変制御し、
   かつ前記電磁クラツチを制御して前記圧縮機を作
   動・非作動切換え制御する制御手段とを備え、 前記制御手段は、前記第１感知手段からの感知
   信号に基づき、前記駆動手段および前記電磁クラ
   ツチの少なくともいずれかを制御して前記圧縮機
   の容量および作動・非作動を制御して、前記蒸発
   器のフロスト防止を図り、 かつ、前記第２感知手段からの感知信号に基づ
   き、自動車の周囲温度が所定温度以上の時、前記
   駆動手段および前記電磁クラツチの少なくともい
   ずれかを制御して、前記圧縮機を大容量から非作
   動の間で制御し、 自動車の周囲温度が所定温度以下の時、前記駆
   動手段および前記電磁クラツチの少なくともいず
   れかを制御して前記圧縮機を小容量から非作動の
   間で制御し、 さらに、前記第３感知手段からの感知信号に基
   づき、自動車エンジンの回転数が所定回転数以下
   の時、前記駆動手段および前記電磁クラツチの少
   なくともいずれかを制御して、前記圧縮機を大容
   量から非作動の間で制御し、 自動車エンジンの回転数が所定回転数以上の
   時、前記駆動手段および前記電磁クラツチの少な
   くともいずれかを制御して、前記圧縮機を小容量
   から非作動の間で制御する ことを特徴とする自動車用空調装置。 ５ 前記制御手段は、前記第１感知手段からの感
   知信号に基づき、前記駆動手段および前記電磁ク
   ラツチの少なくともいずれかを制御して、前記圧
   縮の容量および作動・非作動を制御して、前記蒸
   発器のフロスト防止を図り、 かつ前記第２感知信号に基づき、自動車の周囲
   温度が所定温度以上の時、および前記第３感知手
   段からの感知信号に基づき、自動車エンジンの回
   転数が所定回転数以下の時、前記駆動手段を制御
   して前記圧縮機を大容量とし、かつ前記電磁クラ
   ツチを制御して、圧縮機の吐出容量を大容量と非
   作動との間で切換え制御し、 前記第２感知手段からの感知信号に基づき、自
   動車の周囲温度が所定温度以下の時、もしくは、
   前記第３感知手段からの感知信号に基づき、自動
   車のエンジンの回転数が所定回転数以上の時、前
   記駆動手段を制御して前記圧縮機を小容量し、か
   つ前記電磁クラツチを制御して、前記圧縮機を小
   容量の運転と非作動との間で切換え制御する ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の自
   動車用空調装置。 ６ 前記制御手段は、前記第１感知手段からの感
   知信号に基づき、前記駆動手段および前記電磁ク
   ラツチの少なくともいずれかを制御して、前記圧
   縮機の容量および作動・非作動を制御して、前記
   蒸発器のフロスト防止を図り、 かつ、前記第２感知手段からの感知信号に基づ
   き、自動車の周囲温度が所定温度以上の時、およ
   び、前記第３感知手段からの感知信号に基づき自
   動車エンジンの回転数が所定回転数以下の時、前
   記駆動手段および前記電磁クラツチを制御して、
   前記圧縮機を大容量運転から小容量運転までの間
   の容量および作動・非作動の切換えを制御し、 前記第２感知手段からの信号に基づき、自動車
   の周囲温度が所定温度以下の時、もしくは前記第
   ３感知手段からの感知信号に基づき、自動車エン
   ジンの回転数が所定回転数以上の時、前記駆動手
   段を制御して、前記圧縮機の容量と小容量とし、
   かつ前記電磁クラツチを制御して、前記圧縮機を
   小容量運転と非作動の間で切換え制御する ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の自
   動車用空調装置。