JPH081174B2 - 自動車用空調装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は可変容量コンプレッサを備えた自動車用空調
装置に関するもので、特に可変容量コンプレッサの容量
制御時に採用して好適なものである。

〔従来技術〕

従来、自動車用空調装置においては、冷凍サイクルの
コンプレッサとして吐出容量を変化し得る可変容量タイ
プのものを用い、必要冷房能力の小さい時には、コンプ
レッサの吐出容量を小さくして、コンプレッサの駆動動
力（換言すれば、車両エンジンの消費動力）を低減する
ことが提案されている。

ところで、コンプレッサは電磁クラッチを介して車両
エンジンにより駆動されるようになっているので、コン
プレッサ作動時には常に電磁クラッチが通電され、接続
状態に維持されている。そして、コンプレッサ容量を低
減する時には、容量制御用の電磁弁等の電気アクチュエ
ータにも通電される。従って、コンプレッサの小容量時
には電磁クラッチと容量制御用アクチュエータの両者が
ともに通電状態となり、消費電力が増大するという問題
がある。

また、車載の装置では、発電機の能力による電力消費
の限界があるため、実際の設計に際しては電磁クラッチ
および上記アクチュエータの励磁コイルの抵抗値を大き
くして通電電流を小さくすることが検討されるが、この
場合には励磁コイルの抵抗値を大きくするに伴って、コ
イル巻数を増やす必要が生じるので、体格が大きくなっ
てしまうという問題がある。

さらに、従来のように、コンプレッサの容量変化にか
かわらず電磁クラッチに常に一定の電流が供給されるよ
うな装置においては、その容量可変時、特に少容量から
大容量への運転切り替え時に、必要な伝達トルクの変動
がエンジン等の駆動源への負荷変動となり、その変動が
いささかの衝撃となって走行フィーリングを損ない乗員
が不快に感ずるという問題がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上記点に鑑みてなされたもので、励磁コイ
ルの抵抗値増加といった対策を必要とすることなく、可
変容量コンプレッサの小容量時における電力消費を低減
させるとともに、容量可変時におけるエンジンの負荷変
動を穏やかにすることによって、走行フィーリングを損
なうことなくスムーズに容量可変が行われるシステムを
提供しようとするものである。

〔問題を解決するための手段〕

本発明は、可変容量コンプレッサが小容量に設定され
ている状態では、コンプレッサ駆動に必要な動力が低下
して、電磁クラッチの必要伝達トルクも小さくすむとい
う点に着目して、可変容量コンプレッサが小容量に切り
替えられたときには、電磁クラッチへの通電電流を減少
させ、可変容量コンプレッサが大容量に切り替えられた
ときには、電磁クラッチへの通電電流をただちに増大さ
せる制御手段を設けるようにしたものである。

〔作用〕

上記した構成によれば、容量制御用電気アクチュエー
タに小容量運転を行うべく信号が入力されると、これと
同時に電磁クラッチの通電回路が切り替えられて、電磁
クラッチの通電電流が減少し、その結果消費電力の低減
を図ることができる。

また、小容量運転から大容量運転へ切り替えられたと
きには、電磁クラッチへの通電電流がただちに増大され
るので、瞬時に電磁クラッチの伝達トルクが増大し大容
量運転に必要な伝達トルクを確保するためエンジン等の
駆動源への負荷の変動が穏やかとなる。

〔実施例〕

以下本発明を添付図面に示す実施例について説明す
る。第１図は本発明を自動車空調用冷凍サイクルの可変
容量コンプレッサ制御装置に適用した実施例であり、１
は可変容量型のコンプレッサで、一行程当りの冷媒吐出
容量を２段階に調節する容量調節機構２を具備してい
る。この調節機構２はコンプレッサ１の図示しない冷媒
バイパス通路に設けられた電磁弁を有し、この電磁弁が
消勢されて閉じていると、コンプレッサ１を最大容量
（第１容量）とし、この電磁弁が付勢されて開くと半分
の容量（第２容量）とするように構成されている。３は
電磁クラッチであり、付勢時に図示しない車両エンジン
の出力軸の回転力をＶベルトを介してコンプレッサ１の
回転軸に伝達する。

上記コンプレッサ１を包含する空気冷却装置について
説明すると、コンプレッサ１から吐出された冷媒は、コ
ンデンサ４、レシーバ５、膨張弁６、エバポレータ７を
通ってコンプレッサ１に戻る冷凍サイクルを循環し、こ
の循環過程で冷媒は圧縮、凝縮、膨張、蒸発を行い、エ
バポレータ７において気化熱を奪うことによりエバポレ
ータ７の表面温度および周辺温度を低下させる。

エバポレータ７は空調ユニット８の通風ダクト内を横
切るように配置され、電動機10によって付勢される送風
ファン９により発生され、車室に向かう空気流と熱交換
するようになっている。空調ユニット８は図示のままで
冷房装置として作用するが、エバポレータ７の下流側に
エアミックスタイプの加熱量調節機構を有するヒータユ
ニットを設けることにより、除湿機能付のオールシーズ
ンタイプの空調装置とすることができる。

本装置において、可変容量型のコンプレッサ１はエバ
ポレータ７の冷却度合に応じてその容量が調節されるよ
うに電気制御回路11が付設されている。このため電気制
御回路11は、上記エバポレータ７の吹出空気温度（必要
により表面温度でもよい）に応答する温度センサ12と接
続され、この温度センサ12の検出信号に応答して、電磁
クラッチ３を制御するリレー16を付勢、消勢する第１出
力信号S1と、コンプレッサ容量の段階を示す第２出力信
号S2とを出力する。温度センサ12は例えば、サーミスタ
のような温度依存性を有する抵抗素子からなり、電気制
御回路11はその抵抗素子に通電して両端に生じる電圧を
予め設定された複数の基準電圧と比較することにより、
上記第１出力信号S1および第２出力信号S2を生じる。電
気制御回路11における詳細な電気的処理は省略するが通
常の電子技術により実現可能なものである。

しかして、電気制御回路11は温度センサ12の検出信号
が、エバポレータ７の温度が最低基準温度（例えば０℃
〜４℃）を示す設定値より低下していると、第１出力信
号S1を消勢し、それより上昇していると第１出力信号S1
を付勢する。また電気制御回路11は温度センサ12の検出
信号が、エバポレータ７の温度が中間基準温度（例えば
７℃〜11℃）を示す設定値より低下していると第２出力
信号S2を付勢し、それより上昇していると第２出力信号
S2を消勢する。17はこの第２出力信号S2により制御され
るリレーで、励磁コイル17aと常閉接点17bを有してい
る。同様に、前記したリレー16は励磁コイル16aと常開
接点16bを有している。

第２図は、本発明の要部の電気回路を示すものであ
り、2aは前述した容量調節機構２の電磁弁を示す。

電気制御回路11の給電は、車載の直流バッテリ13から
キースイッチに連動するスイッチ14と車両用空調装置の
作動スイッチに連動するスイッチ15とを介してなされ
る。

次に、上記構成において本実施例装置の作動を説明す
る。いま、エバポレータ７の温度が中間基準温度より上
昇していると、第１出力信号S1によりリレー16が通電さ
れ、接点16bが閉じるので、電磁クラッチ３が付勢さ
れ、また第２出力信号S2は消滅しているので、リレー17
の接点17bが閉じたままであり、容量調節機構２の電磁
弁2aが消勢されるため、コンプレッサ１は全容量（第１
容量）で運転されエバポレータ７を最大能力で冷却す
る。次に、エバポレータ７の温度が中間基準温度と最低
基準温度との間の温度まで低下すると、第１出力信号S1
はそのまま発生しているので、電磁クラッチ３は付勢さ
れ続ける。一方、第２出力信号S2が発生してリレー17に
通電し、接点17bを開くので、電磁クラッチ３を介して
容量調節機構２の電磁弁2aも付勢される。このため、電
磁弁2aが開弁し、コンプレッサ１は半分の容量（第２容
量）で運転され、エバポレータ７を中間能力で冷却す
る。さらにエバポレータ７の温度が低下して最低基準温
度以下になると、第１出力信号S1が消滅するので、リレ
ー16の接点16bが開放状態となり、電磁クラッチ３は消
勢され、コンプレッサ１が車両エンジンより遮断され、
エバポレータ７は冷却作用を停止する。このとき、電磁
弁2aも同時に消勢される。次に、最低基準温度以下の状
態からエバポレータ７の温度が上昇して最低基準温度以
上になると、消勢されていた第１出力信号S1および第２
出力信号S2が通電され、リレー16の接点16bが閉じ、電
磁クラッチ３が付勢されコンプレッサ１が車両エンジン
と接続されるとともに、リレー17の接点17bが開放され
電磁弁2aが付勢される。そしてコンプレッサ１は半分の
容量（第２容量）で運転され、エバポレータ７は冷却作
用を開始する。次にエバポレータ７の温度が中間基準温
度以上になると、第２出力信号S2が消勢されるため、リ
レー17の接点17bが閉じ電磁弁2aが消勢される一方、電
磁クラッチへの通電量が増加するので電磁クラッチの伝
達トルクは増大する。こうして、コンプレッサ１は全容
量（第１容量）で運転され、エバポレータ７は最大能力
で冷却される。

本実施例の装置では、エバポレータ７の冷却度合に対
応して可変容量コンプレッサ１の作動を上記のごとく制
御するのであるが、コンプレッサ１の小容量（第２容
量）作動時には、電磁クラッチ３と容量調節機構２を第
２図に示すごとく直列接続してこの両者２、３に通電す
るので、次の利点が生じる。一例として、電磁クラッチ
３のコイル抵抗をR₁、調節機構２の電磁弁2aのコイル抵
抗をR₂、電流をＩ、電圧をＶとすれば、以下の表で示す
関係が成り立つ。

よって、電磁クラッチ３と調節機構２の両者を作動さ
せるにもかかわらず、コンプレッサ１を半分の容量（第
２容量）とした場合には、電磁クラッチ３のみを作動さ
せてコンプレッサ１を全容量（第１容量）とする場合よ
り、消費電力を低減できる。ここで、圧縮機１の駆動力
は全容量（第１容量）時に比べ半分の容量時（第２容量
時）には、約50％に低下するため、半分の容量時（第２
容量）に通電回路の抵抗が大きくなり、クラッチ３の電
流が下がってもトルク伝達は十分行うことができ、何ら
支障はない。なお、容量調節機構２のコイル抵抗R₂は電
磁クラッチ３の電流トルクの関係より決定したものであ
る。

第３図は他の実施例を示すもので、本例ではリレー18
と電流制限抵抗19を追加しており、第２出力信号S2が発
生してリレー17に通電され、リレー接点17bを通して電
磁弁2aに通電されると、これと同時にリレー18のコイル
18aにも通電され、それにより常閉接点18bが開放され、
常開接点18cが閉成する。その結果、電磁クラッチ３は
抵抗19を介して通電され、その電流が減少するので、ク
ラッチ消費電力を低減できる。

なお、上述の２つの実施例では、いずれも１個の電磁
クラッチ３と１個の容量調節機構２とを組み合わせる場
合について説明したが、１個の電磁クラッチ３に対して
複数個の容量調節機構２を組み合わせる場合にも本発明
は同様に実施できる。

また、上述の２つの実施例では可変容量ポンプとして
冷凍サイクルの可変容量コンプレッサ１を用いる場合に
ついて説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、例えば自動車のパワーステアリング用可変容量油
圧ポンプ、あるいは可変容量エアーポンプのごとく、容
量制御用電気アクチュエータと、駆動源との間の動力伝
達断続用電磁クラッチを併せ有するポンプであれば、本
発明は全く同様に適用可能である。

〔発明の効果〕

以上説明した通り本発明によれば、電磁クラッチと容
量制御用電気アクチュエータとを併有する可変容量ポン
プの制御装置において、容量制御用電気アクチュエータ
に通電してポンプの小容量運転を設定するときは、これ
と同時に電磁クラッチの通電回路を切替えて、電磁クラ
ッチの通電電流を減少できるので、電磁クラッチと容量
制御用電気アクチュエータへの同時通電に伴う電力消費
増加を効果的に抑制できる。特に、電磁クラッチはポン
プ駆動用動力の伝達を断続するものであって、容量制御
用電気アクチュエータに比して元来消費電力が大きいの
で、ポンプ小容量時に上記のごとく電磁クラッチの通電
回路切替えによる通電電流減少を図ることによって、ポ
ンプ小容量時の電力消費を効果的に抑制できる。また、
電磁クラッチの励磁コイルの巻数を増やす必要がなく、
電磁クラッチの体格を小形化することも可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す自動車用空調装置の冷
凍サイクルの概略構成図、第２図は第１図の要部電気回
路図、第３図は本発明の他の実施例を示す要部電気回路
図である。 １……可変容量コンプレッサ,2……容量調節機構,2a…
…電磁弁（電気アクチュエータ）,3……電磁クラッチ,1
7,18……リレー（制御手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 捨夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−193787（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−169559（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−62391（ＪＰ，Ａ) 実公 昭47−19936（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容量制御用の電気アクチュエータを有する
   可変容量コンプレッサと、 駆動源と前記可変容量コンプレッサとの間の動力伝達を
   断続する電磁クラッチと、 前記可変容量圧縮機にて圧縮された冷媒を凝縮するコン
   デンサと、 前記コンデンサにて凝縮された冷媒を断熱膨張する膨張
   弁と、 前記膨張弁にて減圧された気液２相冷媒を、周囲から熱
   を奪うことにより蒸発させ、その周辺温度を低下させる
   エバポレータと、 前記エバポレータを収納し、送風ファンによって発生さ
   れる空気流を前記エバポレータへ導く通風ダクトと、 前記電磁クラッチの作動を制御する第１出力信号および
   前記電気アクチュエータの作動を制御する第２出力信号
   を出力する電気制御回路と、 前記電気制御回路からの前記第２出力信号に応じて、前
   記可変容量コンプレッサの容量が切り替えられたときに
   は、これに連動して前記電磁クラッチの通電回路を切替
   え、前記可変容量コンプレッサが小容量に切り替えられ
   たときには、前記電磁クラッチへの通電電流を減少さ
   せ、前記可変容量コンプレッサが大容量に切り替えられ
   たときには、前記電磁クラッチへの通電電流をただちに
   増大させる制御手段と を備えることを特徴とする自動車用空調装置。