車両用空調装置
【課題】圧縮機クラッチの耐久性の悪化を抑制しつつ、温度変動幅を低減することが可能な車両用空調装置を提供する。
【解決手段】送風機と、蒸発器と、蒸発器の吹出空気温度を検出する蒸発器温度検出手段と、クラッチを介して、エンジンからの回転動力によって駆動され、蒸発器の出口側の冷媒を吸入して圧縮する圧縮機と、蒸発器温度検出手段の検出温度がオフ側目標温度よりも低い場合に、クラッチをオフ状態にして圧縮機を停止させ、蒸発器温度検出手段の検出温度がオン側目標温度よりも高い場合に、クラッチをオン状態にして圧縮機を作動させる車両用空調装置において、車室外の温度を検出する検出手段の検出結果、エンジンの回転数を検出す検出手段の検出結果および風量制御手段による送風機風量制御内容のうちの少なくとも１つに応じて、オン側目標温度とオフ側目標温度の温度差を変更する。
【解決手段】送風機と、蒸発器と、蒸発器の吹出空気温度を検出する蒸発器温度検出手段と、クラッチを介して、エンジンからの回転動力によって駆動され、蒸発器の出口側の冷媒を吸入して圧縮する圧縮機と、蒸発器温度検出手段の検出温度がオフ側目標温度よりも低い場合に、クラッチをオフ状態にして圧縮機を停止させ、蒸発器温度検出手段の検出温度がオン側目標温度よりも高い場合に、クラッチをオン状態にして圧縮機を作動させる車両用空調装置において、車室外の温度を検出する検出手段の検出結果、エンジンの回転数を検出す検出手段の検出結果および風量制御手段による送風機風量制御内容のうちの少なくとも１つに応じて、オン側目標温度とオフ側目標温度の温度差を変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルを構成する圧縮機の断続運転制御を行う車両用空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用空調装置として、圧縮機をエンジンからの回転動力によって駆動させ、圧縮機の作動をクラッチにより断続させる制御（圧縮機のオン・オフ制御）を行うことにより、蒸発器の吹出空気温度を調整するものがある。
【０００３】
具体的には、この圧縮機のオン・オフ制御は、蒸発器の空気吹出直後に配置された温度センサの検出温度が蒸発器のフロスト防止のためのオフ側目標温度より低くなると、圧縮機の作動を停止させ、その後、温度センサの検出温度がオン側目標温度より高くなると、圧縮機を再起動させる制御である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３４６５３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した圧縮機のオン・オフ制御では、オン側目標温度はオフ側目標温度よりも高く設定され、その温度差（以下、ディファレンシャルと呼ぶ）は、通常、一定（固定）であるる。このため、環境や条件によっては、蒸発器吹出温度変動幅が大きくなり、乗員に不快感を与えてしまうという問題が発生する。
【０００５】
なお、この問題の解決方法としては、ディファレンシャルを、通常よりも、あらかじめ小さく設定しておく方法が考えられるが、常に、ディファレンシャルが小さい場合、クラッチのオン・オフフ回数が増加するため、クラッチの耐久性が悪化するという別の問題が発生してしまう。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、圧縮機クラッチの耐久性の悪化を抑制しつつ、温度変動幅を低減することが可能な車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
蒸発器吹出温度変動幅が大きくなるのは、外気温が高い高負荷環境時や、圧縮機の回転数が高回転であったり、送風機の風量が多かったり等の高冷房能力時であり、その逆に、蒸発器吹出温度変動幅が大きくなりにくいのは、外気温が低い低負荷環境時や、圧縮機の回転数が低回転であったり、送風機の風量が少なかったり等の低冷房能力時である。
【０００８】
また、車室外温度検出手段による検出結果より、負荷環境が、通常時か、高負荷環境時か、または、低負荷環境時かを判別できる。また、圧縮機が固定容量型の場合、圧縮機の回転数は、エンジンの回転数によって決まることから、エンジン回転数検出手段の検出結果より、冷房能力が、通常時か、高冷房能力時か、または、低冷房能力時かを判別できる。
【０００９】
これらのことに着目することにより、本発明者は下記の内容の発明をするに至った。
【００１０】
すなわち、本発明では、車室外の温度を検出する車室外温度検出手段の検出結果、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段の検出結果および風量制御手段による送風機風量制御内容のうちの少なくとも１つに応じて、クラッチの耐久性の悪化を抑制しつつ、圧縮機のオン時／オフ時の温度変動幅を低減できるように、オン側目標温度とオフ側目標温度の温度差を設定する温度差設定手段を備えることを特徴としている。
【００１１】
このように、本発明では、車室外の温度を検出する車室外温度検出手段の検出結果、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段の検出結果および風量制御手段による送風機風量制御内容から、負荷環境や冷房能力を判断し、そのときの負荷環境や冷房能力に応じて、オン側目標温度とオフ側目標温度の温度差を設定するようにしている。
【００１２】
これにより、圧縮機クラッチの耐久性の悪化を抑制しつつ、圧縮機のオン時／オフ時の温度変動幅を低減することが可能となる。
【００１３】
具体的には、温度差設定手段は、外気温が第１所定温度よりも高い時、エンジン回転数が第１所定回転数よりも高回転数の時および送風機からの吹出風量が第１所定量よりも多い時の少なくとも１つに該当する場合では、圧縮機のオン時／オフ時の吹出温度変動幅が大きくなる条件である高負荷環境時もしくは高冷房能力時と判断して、オン側目標温度とオフ側目標温度の差を所定値よりも小さくする変更を行う。
【００１４】
このように、圧縮機のオン時／オフ時の吹出温度変動幅が大きくなる条件のときだけ、オン側目標温度とオフ側目標温度の差を所定値よりも小さくすることで、クラッチのオン・オフ回数の増加を必要最小限に抑えつつ、圧縮機のオン時／オフ時の吹出温度変動幅を低減することができる。
【００１５】
また、温度差設定手段は、外気温が第２所定温度よりも低い時、エンジン回転数が第２所定回転数よりも低回転数の時および送風機からの吹出風量が第２所定量よりも少ない時の少なくとも１つに該当する場合では、圧縮機のオン時／オフ時の吹出温度変動への影響が少ない条件である低負荷環境時もしくは低冷房能力時と判断して、オン側目標温度とオフ側目標温度の差を所定値よりも大きくする変更を行う。
【００１６】
このように、圧縮機のオン時／オフ時の吹出温度変動への影響が少ない条件のときだけ、オン側目標温度とオフ側目標温度の差を所定値よりも大きくすることで、圧縮機のオン時／オフ時の吹出温度変動幅の急激な増大を抑制しつつ、クラッチのオン・オフ回数を減少させることができる。
【００１７】
なお、温度差設定手段は、その他の場合、オン側目標温度とオフ側目標温度の差を所定値に維持する。
【００１８】
また、例えば、温度差設定手段が、外気温が第１所定温度よりも高い時、エンジン回転数が第１所定回転数よりも高回転数の時および送風機からの吹出風量が第１所定量よりも多い時の少なくとも１つに該当する場合に、オン側目標温度とオフ側目標温度の差を所定値よりも小さくする変更を行うときでは、オン側目標温度とオフ側目標温度のうち、オン側目標温度のみを変更する。
【００１９】
これにより、圧縮機のオフ時における蒸発器吹出温度の大幅な上昇を抑制することができる。
【００２０】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す。本実施形態の車両用空調装置は、車室内最前部の計器盤（図示せず）の内側部に配設される空調ユニット１を備えている。この空調ユニット１はケース２を有し、このケース２内に車室内へ向かって空気が送風される空気通路（送風通路）が構成される。このケース２の空気通路の最上流部に内気導入口３および外気導入口４を有する内外気切替箱５を配置している。この内外気切替箱５内に、内外気切替手段としての内外気切替ドア６を回転自在に配置している。
【００２２】
この内外気切替ドア６はサーボモータ７によって駆動されるもので、内気導入口３より内気（車室内空気）を導入する内気導入モードと外気導入口４より外気（車室外空気）を導入する外気導入モードとを切り替える。
【００２３】
内外気切替箱５の下流側には車室内に向かう空気流を発生させる電動式の送風機８を配置している。この送風機８は、遠心式の送風ファン８ａをモータ８ｂにより駆動するようになっている。
【００２４】
送風機８の下流側にはケース２内を流れる空気を冷却するための蒸発器９を配置している。この蒸発器９は、冷媒を蒸発させることで、送風機８の送風空気を冷却する冷房用熱交換器であって、冷凍サイクル１０を構成する要素の一つである。なお、蒸発器９の空気吹出部（空気流れ下流側）には、蒸発器９の吹出空気温度Ｔｅを検出する蒸発器温度検出手段としてのサーミスタ等の蒸発器温度センサ４１ａが配置されている。
【００２５】
冷凍サイクル１０は、圧縮機１１の冷媒吐出側から、凝縮器１２、受液器１３および減圧手段としての膨張弁１４を介して蒸発器９に冷媒が循環するように構成された周知のものである。
【００２６】
圧縮機１１は、常に一定の吐出容量で作動する固定容量型である。圧縮機１１は、電磁クラッチ１１ａ、ベルト等を介して車両エンジン（図示せず）の回転動力が伝達されることにより回転駆動され、電磁クラッチ１１ａによって、エンジンからの回転動力の伝達が断続されるようになっている。
【００２７】
冷凍サイクル１０においては、圧縮機１１により冷媒が高温高圧に圧縮され、この圧縮機１１から吐出された高圧ガス冷媒は凝縮器（放熱器）１２に導入され、この凝縮器１２でガス冷媒は図示しない冷却ファンにより送風される外気と熱交換して放熱し凝縮する。そして、凝縮器１２を通過した冷媒を受液器１３で液相冷媒と気相冷媒とに分離するとともに、液相冷媒を受液器１３内に貯留する。また、高圧液冷媒を膨張弁１４により低圧の気液２相状態に減圧し、この減圧後の低圧冷媒を上記の蒸発器９において空調空気から吸熱して蒸発させるようになっている。蒸発器９において蒸発した後のガス冷媒は再度、圧縮機１１に吸入され、圧縮される。なお、冷凍サイクル１０のうち、圧縮機１１、凝縮器１２、受液器１３等の機器は、車両エンジンルーム（図示せず）内に配置されている。
【００２８】
一方、空調ユニット１において、蒸発器９の下流側にはケース２内を流れる空気を加熱するヒータコア１５を配置している。このヒータコア１５は車両エンジンの温水（エンジン冷却水）を熱源として、蒸発器９通過後の空気（冷風）を加熱する暖房用熱交換器であり、その側方にはヒータコア１５をバイパスして空気が流れるバイパス通路１６が形成してある。
【００２９】
蒸発器９とヒータコア１５との間にエアミックスドア１７を回転自在に配置してある。このエアミックスドア１７はサーボモータ１８により駆動されて、その回転位置（開度）が連続的に調節可能になっている。エアミックスドア１７の開度によりヒータコア１５を通る空気量（温風量）と、バイパス通路１６を通過してヒータコア１５をバイパスする空気量（冷風量）との風量割合を調節し、これにより、車室内に吹き出す空気の温度を調節するようになっている。
【００３０】
ケース２の空気通路の最下流部には、車両の前面窓ガラスＷに向けて空調風を吹き出すためのデフロスタ吹出口１９、乗員の顔部に向けて空調風を吹き出すためのフェイス吹出口２０、および乗員の足元部に向けて空調風を吹き出すためのフット吹出口２１の計３種類の吹出口が設けられている。
【００３１】
これら吹出口１９〜２１の上流部にはデフロスタドア２２、フェイスドア２３およびフットドア２４が回転自在に配置されている。これらのドア２２〜２４は、図示しないリンク機構を介して共通のサーボモータ２５によって駆動される。
【００３２】
次に、本実施形態の電気制御部（空調制御装置４０）の概要を説明する。図２に、電気制御部の概略ブロック図を示す。
【００３３】
空調制御装置（空調ＥＣＵ）４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含んで構成される周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されるもので、ＲＯＭ内に空調制御のための制御プログラムを記憶しており、その制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。空調制御装置４０の入力側には、センサ群４１からのセンサ検出信号、空調パネル４２からの操作信号およびエンジン制御装置（エンジンＥＣＵ）５０からエンジン回転数の情報信号が入力される。なお、エンジン制御装置５０は、図示しないが、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段としての回転数センサから回転数検出信号が入力される。
【００３４】
センサ群４１には、上記したように、蒸発器吹出空気温度Ｔｅを検出する蒸発器温度センサ４１ａが備えられており、空調制御装置４０は、この温度センサ４１ａにより検出される蒸発器吹出空気温度Ｔｅに応じて電磁クラッチ１１ａの通電を断続制御し、電磁クラッチ１１ａのオン状態とオフ状態とを切り替える。電磁クラッチ１１ａがオン状態のとき、圧縮機１１が作動し、電磁クラッチ１１ａがオフ状態のとき、圧縮機１１が停止する。これにより、圧縮機１１の作動を断続して蒸発器９の冷却能力を制御するようになっている。
【００３５】
この蒸発器温度センサ４１ａの他に、車室外の温度（外気温Ｔａｍ）を検出する車室外温度検出手段としての外気温センサ４１ｂや、内気温Ｔｒ、日射量Ｔｓ、温水温度Ｔｗ等を検出する各種のセンサ４１ｃ〜４１ｅ等がセンサ群４１に備えられている。
【００３６】
空調パネル４２は、車室内の運転席前方の計器盤（図示せず）付近に配置されるものであって、乗員により操作される以下の操作スイッチ４２ａ〜４２ｅを有している。温度設定スイッチ４２ａは車室内の設定温度Ｔｓｅｔの信号を出すものであり、内外気切替スイッチ４２ｂは内外気切替ドア６による内気モードと外気モードをマニュアル設定する信号を出すものである。
【００３７】
吹出モードスイッチ４２ｃは吹出モードとして周知のフェイスモード、バイレベルモード、フットモード、フットデフロスタモード、およびデフロスタモードをマニュアル設定するための信号を出すものである。風量切替スイッチ４２ｄは送風機８のオン・オフおよび送風機８の風量切替をマニュアル設定するための信号を出すものであり、エアコンスイッチ４２ｅは電磁クラッチ１１ａの通電のオンオフ信号を出して圧縮機１１の作動を断続するものである。
【００３８】
空調制御装置４０の出力側には、圧縮機１１の電磁クラッチ１１ａ、送風機８の駆動用モータ８ｂ、および各機器の電気駆動手段をなすサーボモータ７、１８、２５等が接続され、これらの機器の作動が空調制御装置４０の出力信号により制御される。
【００３９】
例えば、送風機８の駆動用モータ（ブロワモータ）８ｂは、図示しないブロワ駆動回路により印加電圧（ブロワ電圧）が制御されることにより、ブロワモータ８ｂの回転速度が制御される。このブロワ駆動回路は、空調制御装置４０からのブロワ制御信号（出力信号）に基づき、ブロア電圧を制御する。これにより、送風機８の風量が調整される。したがって、本実施形態では、空調制御装置４０およびブロワ駆動回路が送風機の風量制御手段に相当する。
【００４０】
次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。最初に、車両用空調装置としての作動の概要を説明すると、空調パネル４２の風量切替スイッチ４２ｄを投入して送風機８を作動させることにより、空調ユニット１のケース２内の通風路に空気が送風される。
【００４１】
そして、空調パネル４２の圧縮機作動スイッチであるエアコンスイッチ４２ｅを投入すると、空調制御装置４０により電磁クラッチ１１ａに通電されて電磁クラッチ１１ａが接続状態となり、圧縮機１１が車両エンジンにより回転駆動される。これにより、冷凍サイクル１０において蒸発器９に冷媒が循環するので、送風空気を蒸発器９により冷却、除湿して、車室内へ空調風を吹き出すことができる。
【００４２】
次に、空調制御装置４０により実行される空調制御全体の概要を説明する。図３に、この空調制御全体のフローチャートを示す。
【００４３】
先ず、ステップＳ１０１にて初期設定を行った後に、次のステップＳ１０２にてセンサ群４１の検出信号、操作パネル４２、４３からの操作信号等を読み込む。
【００４４】
続いて、ステップＳ１０３にて車室内への吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。この目標吹出温度ＴＡＯは空調熱負荷変動にかかわらず、操作パネル４２の温度設定スイッチ４２ａにより乗員が設定した設定温度Ｔｓｅｔに車室内を維持するために必要な車室内への吹出空気温度であって、ＴＡＯは公知のごとく設定温度Ｔｓｅｔ、外気温Ｔａｍ、内気温Ｔｒ、日射量Ｔｓに基づいて算出する。
【００４５】
続いて、ステップＳ１０４にて送風機８の風量をＴＡＯ等に基づいて設定する。具体的には、ＴＡＯの低温側および高温側で風量レベルを最大とし、そして、ＴＡＯの中間温度域にて風量レベルを最小にしている。ここで、風量レベルは、送風機８のモータ８ｂに印加される電圧レベル（ブロア電圧）として決定される。この決定された電圧レベルに基づくブロワ制御信号を出力することで、ブロワ駆動回路がブロワ電圧を制御し、送風機８の風量を変化させる。
【００４６】
また、乗員が操作パネル４２の風量切替スイッチ４２ｄを操作したときは、風量切替スイッチ４２ｄにより設定される風量レベル（通常は４〜５段階程度の風量レベル）をステップＳ１０４にて設定する。
【００４７】
続いて、ステップＳ１０５にてエアミックスドア１７の開度制御をＴＡＯ等に基づいて行う。具体的には、エアミックスドア１７の目標開度ＳＷを、ＴＡＯと、蒸発器温度センサ４１ａにより検出される蒸発器吹出空気温度Ｔｅと、水温センサ４１ｅにより検出される温水温度Ｔｗとに基づいて次式（１）により算出する。
【００４８】
ＳＷ＝｛（ＴＡＯ−Ｔｅ）／（Ｔｗ−Ｔｅ）｝×１００（％） （１）
そして、エアミックスドア１７の実際の開度がこの目標開度ＳＷとなるように、サーボモータ１８によりエアミックスドア１７を駆動する。なお、ＳＷ＝０（％）は、エアミックスドア１７の最大冷房位置であり、バイパス通路１６を全開し、ヒータコア１５側の通風路を全閉する。これに対し、ＳＷ＝１００（％）は、エアミックスドア１７の最大暖房位置であり、バイパス通路１６を全閉し、ヒータコア１５側の通風路を全開する。
【００４９】
続いて、ステップＳ１０６にて吹出モードの制御をＴＡＯ等に基づいて行う。具体的には、ＴＡＯが低温側から高温側へと変化するにつれて、前席側吹出モードをフェイスモード→バイレベルモード→フットモードと順次切り替える。なお、乗員が前席側操作パネル４２の吹出モードスイッチ４２ｃを操作したときは、乗員操作による吹出モードをステップＳ１０６にて設定する。また、フットデフロスタモードとデフロスタモードは、吹出モードスイッチ４２ｃの手動操作のみで設定される。
【００５０】
続いて、ステップＳ１０７にて圧縮機のオン・オフ制御に用いられるオン側目標温度ＴｅＯＮとオフ側目標温度ＴｅＯＦＦの温度差であるディファレンシャルＡを設定する。このディファレンシャルの設定方法の詳細については、図４により後述する。
【００５１】
続いて、ステップＳ１０８にて、圧縮機１１のオン・オフ制御を行う。具体的には、蒸発器温度センサ４１ａから読み込んだ蒸発器吹出空気温度Ｔｅを、オン側目標温度ＴｅＯＮおよびオフ側目標温度ＴｅＯＦＦと比較する。なお、オン側目標温度ＴｅＯＮは、オフ側目標温度ＴｅＯＦＦよりも高い温度に設定されるものであり、本実施形態では、例えば、ＴｅＯＮ＝ＴｅＯＦＦ＋Ａと定義される。
【００５２】
比較した結果、蒸発器吹出空気温度Ｔｅがオン側目標温度ＴｅＯＮよりも高ければ、電磁クラッチ１１ａをオン状態にして圧縮機１１を作動させ、蒸発器吹出空気温度Ｔｅがオフ側目標温度ＴｅＯＦＦよりも低ければ、電磁クラッチ１１ａをオフ状態にして圧縮機１１を停止させる。
【００５３】
なお、本実施形態では、オン側目標温度とオフ側目標温度の温度差を設定する温度差設定手段が図３のステップＳ１０７により構成され、圧縮機断続制御手段が図３のステップＳ１０８により構成される。
【００５４】
次に、上記したステップＳ１０７でのディファレンシャルの設定方法について説明する。図４にディファレンシャルの設定制御のフローチャートを示す。
【００５５】
蒸発器９の吹出温度変動および圧縮機１１のオフ時における蒸発器９の吹出温度上昇が大きくなる条件としては、（１）外気温度が高いとき、（２）ブロワモータ電圧が高い（風量が多い）とき、（３）エンジン回転数が高いときである。これは、外気温度が高ければ、高負荷環境であり、風量が多かったり、エンジン回転数が高く、圧縮機の回転数が高かったりするときは、冷房能力が高いためである。
【００５６】
その反対に、蒸発器９の吹出温度変動および圧縮機１１のオフ時における蒸発器９の吹出温度上昇への影響が小さい条件は、（４）外気温度が低いとき、（５）ブロワモータ電圧が低い（風量が少ない）とき、（６）エンジン回転数が低いときである。
【００５７】
そこで、空調制御装置４０は、ステップＳ１０７で、上記（１）〜（３）の少なくとも１つに該当する場合に、ディファレンシャルＡを通常よりも小さくする制御を行い、上記（４）〜（６）の少なくとも１つに該当する場合に、ディファレンシャルＡを通常よりも大きくする制御を行う。
【００５８】
具体的には、まず、ステップＳ１で、信号の初期化を行う。
【００５９】
続いて、ステップＳ２〜Ｓ４で、ディファレンシャルの設定制御に必要な外気温度（ステップＳ２）、ブロワ電圧（ステップＳ３）、エンジン回転数（ステップＳ４）の読み込みを行う。なお、ブロワ電圧については、空調制御装置４０がステップＳ１０４で設定したブロア電圧を利用する。また、外気温度については、図３中のステップＳ１０２で、蒸発器温度センサ４１ａから読み込んだ検出結果を利用したり、蒸発器温度センサ４１ａから新たに読み込みを行ったりしても良い。
【００６０】
続いて、ステップＳ５、Ｓ６では、外気温度に応じたディファレンシャルの設定を行う。図５に、外気温度に対するディファレンシャル可変のパターン図を示す。あらかじめ、図５に示すように、蒸発器９の吹出温度変動および圧縮機１１のオフ時における蒸発器９の吹出温度上昇が大きくなる条件の境界温度として、高温側閾値Ｔａ１（第１所定温度）を設定し、逆に、蒸発器９の吹出温度変動への影響が小さくなる条件の境界温度として、低温側閾値Ｔａ２（第２所定温度）を設定しておく。
【００６１】
ステップＳ５で、外気温度がＴａ１より高いか判定する。その結果、外気温度が高温側閾値Ｔａ１より高い場合、ディファレンシャルをＡ−αとして、ステップ１１で、ディファレンシャルを通常よりも小さな値に変更する（図５参照）。ここで、αは任意に設定される値である。
【００６２】
その反対に、外気温度が高温側閾値Ｔａ１以下の場合、ステップＳ６で、外気温度が低温側閾値Ｔａ２より低いか判定する。その結果、外気温度が低温側閾値Ｔａ２より低い場合、吹出温度上昇への影響は少ないため、ステップ１３で、ディファレンシャルをＡ＋αとして、ディファレンシャルを通常よりも大きな値に変更する（図５参照）。
【００６３】
なお、ディファレンシャルを変更する方法としては、図５中の実線のように急変させる方法、破線のようにリニアに変更させる方法のどちらを採用しても良い。後述するブロワ電圧、エンジン回転数に応じたディファレンシャルの設定を行う場合においても同様である。
【００６４】
そして、外気温度が低温側閾値Ｔａ２以上の場合、ステップＳ７に進み、ブロワ電圧の条件判定を行う。
【００６５】
続いて、ステップＳ７、Ｓ８では、ステップＳ５、Ｓ６と同様に、ブロワ電圧に応じたディファレンシャルの設定を行う。図６に、ブロワ電圧に対するディファレンシャル可変のパターン図を示す。あらかじめ、図６に示すように、蒸発器９の吹出温度変動および圧縮機１１のオフ時における蒸発器９の吹出温度上昇が大きくなる条件の境界風量（ブロワ電圧）として、高電圧側閾値Ｍｖ１（第１所定量）を設定し、逆に、蒸発器９の吹出温度変動への影響が小さくなる条件の境界風量（ブロワ電圧）として、低電圧側閾値Ｍｖ２（第２所定量）を設定しておく。
【００６６】
ステップＳ７で、ブロア電圧が高電圧側閾値Ｍｖ１よりも高いか判定する。その結果、高電圧側閾値Ｍｖ１よりも高い場合、ステップ１１で、ディファレンシャルをＡ−αとして、ディファレンシャルを通常よりも小さな値に変更する（図６参照）。
【００６７】
その反対に、ブロア電圧が高電圧側閾値Ｍｖ１以下の場合、ステップＳ８で、ブロワ電圧が低電圧側閾値Ｍｖ２より低いか判定する。その結果、ブロワ電圧が低電圧側閾値Ｍｖ２より低い場合、吹出温度上昇への影響は少ないため、ステップ１３で、ディファレンシャルをＡ＋αとして、ディファレンシャルを通常よりも大きな値に変更する（図６参照）。
【００６８】
また、ブロワ電圧が低電圧側閾値Ｍｖ２以上の場合、ステップＳ９に進み、エンジン回転数の条件判定を行う。ステップＳ９、Ｓ１０では、ステップＳ５、Ｓ６と同様に、エンジン回転数に応じたディファレンシャルの設定を行う。図７に、エンジン回転数に対するディファレンシャル可変のパターン図を示す。あらかじめ、図７に示すように、蒸発器９の吹出温度変動および圧縮機１１のオフ時における蒸発器９の吹出温度上昇が大きくなる条件の境界回転数として、高回転側閾値Ｎｅ１（第１所定回転数）を設定し、逆に、蒸発器９の吹出温度変動への影響が小さくなる条件の境界回転数として、低回転側閾値Ｎｅ２（第２所定回転数）を設定しておく。
【００６９】
ステップＳ９で、エンジン回転数が高回転側閾値Ｎｅ１より高いか判定する。その結果、エンジン回転数が高回転側閾値Ｎｅ１より高い場合、ステップ１１で、ディファレンシャルをＡ−αとして、ディファレンシャルを通常よりも小さな値に変更する（図７参照）。
【００７０】
その反対に、エンジン回転数が高回転側閾値Ｎｅ１以下の場合、ステップＳ１０で、エンジン回転数が低回転側閾値Ｎｅ２より低いか判定する。その結果、エンジン回転数が低回転側閾値Ｎｅ２より低い場合、吹出温度上昇への影響は少ないため、ステップ１３で、ディファレンシャルをＡ＋αとして、ディファレンシャルを通常よりも大きな値に変更する（図７参照）。
【００７１】
また、エンジン回転数が低回転側閾値Ｎｅ２以上の場合、ステップＳ１２で 、ディファレンシャルを通常のＡのままで維持する決定をする。このように、外気温度がＴａ２以上Ｔａ１以下、かつ、ブロワモータ電圧がＭｖ２以上Ｍｖ１以下、かつ、エンジン回転数がＮｅ２以上Ｎｅ１以下の場合、ディファレンシャルは通常のＡのままとする。
【００７２】
次に、本実施形態の主な特徴を説明する。
【００７３】
図８に、ディファレンシャルを変更しない場合および変更した場合の圧縮機１１のオン・オフ回数変化（電磁クラッチ１１ａのオン・オフ信号）と、蒸発器吹出温度変化のイメージ図を示す。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ順に、ディファレンシャルがＡ＋α、Ａ、Ａ−αのときを示している。
【００７４】
上記したように、本実施形態では、空調制御装置４０は、図４中のステップＳ５、Ｓ７、Ｓ９において、外気温度が高温側閾値Ｔａ１より高い時、ブロア電圧が高電圧側閾値Ｍｖ１よりも高い時およびエンジン回転速度が高回転側閾値Ｎｅ１より高回転の時の少なくとも１つに該当すると判断した場合に、オン側目標温度とオフ側目標温度の温度差であるディファレンシャルを所定値Ａよりも小さいＡ−αとする変更を行うようになっている。
【００７５】
この場合、圧縮機１１のオン・オフ制御では、例えば、Ａ＝１、α＝０．５、ＴｅＯＦＦ＝１℃のとき、通常時は、図８（ｂ）に示すように、ＴｅＯＮ＝２℃であるのに対して、蒸発器９の吹出温度変動および圧縮機１１のオフ時における蒸発器９の吹出温度上昇が大きくなる条件時は、図８（ｃ）に示すように、ＴｅＯＮ＝１．５℃となるため、図８（ｂ）、（ｃ）を比較してわかるように、圧縮機１０のオン時／オフ時の吹出温度変動幅を低減することができる。
【００７６】
なお、本実施形態では、蒸発器９の吹出温度変動および圧縮機１１のオフ時における蒸発器９の吹出温度上昇が大きくなる条件時のみ、ディファレンシャルを所定値Ａよりも小さいＡ−αに変更しているので、クラッチのオン・オフ回数の増加を必要最小限に抑えている。
【００７７】
また、本実施形態では、空調制御装置４０は、図４中のステップＳ６、Ｓ８、Ｓ１０において、外気温度が低温側閾値Ｔａ２より低く、かつ、ブロア電圧が低電圧側閾値Ｍｖ２よりも低く、かつ、エンジン回転速度が低回転側閾値Ｎｅ２より低回転であると判断した場合に、オン側目標温度とオフ側目標温度の温度差であるディファレンシャルを所定値Ａよりも大きなＡ＋αとする変更を行うようになっている。
【００７８】
この場合、圧縮機１１のオン・オフ制御では、例えば、Ａ＝１、α＝０．５、ＴｅＯＦＦ＝１℃のとき、通常時は、図８（ｂ）に示すように、ＴｅＯＮ＝２℃であるのに対して、蒸発器９の吹出温度変動および圧縮機１１のオフ時における蒸発器９の吹出温度上昇に影響が小さい条件時は、図８（ａ）に示すように、ＴｅＯＮ＝２．５℃となるため、図８（ａ）、（ｂ）を比較してわかるように、電磁クラッチ１１ａのオン・オフ回数を減少させることができる。
【００７９】
なお、本実施形態では、フロスト性を考慮して、オン側目標温度ＴｅＯＮをＴｅＯＮ＝ＴｅＯＦＦ＋Ａと定義しており、オフ側目標温度ＴｅＯＦＦを固定し、オン側目標温度ＴｅＯＮを変動させるようにしている。これにより、オフ側目標温度ＴｅＯＦＦをフロスト防止できる温度に設定したまま、圧縮機のオン時／オフ時の吹出温度変動幅の急激に増大を抑制しつつ、クラッチのオン・オフ回数を減少させることができる。
【００８０】
（他の実施形態）
（１）上記した実施形態では、ステップＳ１０７でのディファレンシャル設定制御では、オン側目標温度ＴｅＯＮをＴｅＯＮ＝ＴｅＯＦＦ＋Ａと定義して、オフ側目標温度ＴｅＯＦＦを固定し、オン側目標温度ＴｅＯＮを変動させる場合を例として説明したが、その反対に、オン側目標温度ＴｅＯＮを固定し、オフ側目標温度ＴｅＯＦＦ変動させるようにしてもよい。この場合、ＴｅＯＦＦ＝ＴｅＯＮ−Ａであり、このようにしても、蒸発器９の吹出温度変動幅を低減することができる。
【００８１】
（２）上記した実施形態では、外気温度、ブロワ電圧およびエンジン回転数の３つに応じたディファレンシャルの設定を行う場合を例として説明したが、必ずしも、これら３つ全てに限らず、外気温度、ブロワ電圧およびエンジン回転数の３つのうち少なくとも１つに応じてディファレンシャルを設定するようにしても良い。
【００８２】
（３）上記した実施形態では、空調ＥＣＵ４０が電磁クラッチ１１ａを制御する車両用空調装置を例として説明したが、空調ＥＣＵ４０の代わりに、エンジンＥＣＵ５０が、電磁クラッチ１１ａを制御し、圧縮機をオン・オフ制御する車両用空調装置においても、本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】第１実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す図である。
【図２】第１実施形態における空調制御装置の概略ブロック図である。
【図３】図２中の空調制御装置が実行する空調制御全体のフローチャートである。
【図４】図３中のステップＳ１０７でのディファレンシャルの設定制御のフローチャートである。
【図５】第１実施形態における外気温度に対するディファレンシャル可変のパターン図である。
【図６】第１実施形態におけるブロワモータ電圧に対するディファレンシャル可変のパターン図である。
【図７】第１実施形態におけるエンジン回転数に対するディファレンシャル可変のパターン図である。
【図８】第１実施形態において、ディファレンシャルを変更しない場合および変更した場合の圧縮機１１のオン・オフ回数変化と、蒸発器吹出温度変化のイメージ図である。
【符号の説明】
【００８４】
８…送風機、９…蒸発器、１１…圧縮機、１１ａ…電磁クラッチ、４０…空調用制御装置、４１ａ…蒸発器温度センサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクルを構成する圧縮機の断続運転制御を行う車両用空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用空調装置として、圧縮機をエンジンからの回転動力によって駆動させ、圧縮機の作動をクラッチにより断続させる制御（圧縮機のオン・オフ制御）を行うことにより、蒸発器の吹出空気温度を調整するものがある。
【０００３】
具体的には、この圧縮機のオン・オフ制御は、蒸発器の空気吹出直後に配置された温度センサの検出温度が蒸発器のフロスト防止のためのオフ側目標温度より低くなると、圧縮機の作動を停止させ、その後、温度センサの検出温度がオン側目標温度より高くなると、圧縮機を再起動させる制御である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３４６５３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した圧縮機のオン・オフ制御では、オン側目標温度はオフ側目標温度よりも高く設定され、その温度差（以下、ディファレンシャルと呼ぶ）は、通常、一定（固定）であるる。このため、環境や条件によっては、蒸発器吹出温度変動幅が大きくなり、乗員に不快感を与えてしまうという問題が発生する。
【０００５】
なお、この問題の解決方法としては、ディファレンシャルを、通常よりも、あらかじめ小さく設定しておく方法が考えられるが、常に、ディファレンシャルが小さい場合、クラッチのオン・オフフ回数が増加するため、クラッチの耐久性が悪化するという別の問題が発生してしまう。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、圧縮機クラッチの耐久性の悪化を抑制しつつ、温度変動幅を低減することが可能な車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
蒸発器吹出温度変動幅が大きくなるのは、外気温が高い高負荷環境時や、圧縮機の回転数が高回転であったり、送風機の風量が多かったり等の高冷房能力時であり、その逆に、蒸発器吹出温度変動幅が大きくなりにくいのは、外気温が低い低負荷環境時や、圧縮機の回転数が低回転であったり、送風機の風量が少なかったり等の低冷房能力時である。
【０００８】
また、車室外温度検出手段による検出結果より、負荷環境が、通常時か、高負荷環境時か、または、低負荷環境時かを判別できる。また、圧縮機が固定容量型の場合、圧縮機の回転数は、エンジンの回転数によって決まることから、エンジン回転数検出手段の検出結果より、冷房能力が、通常時か、高冷房能力時か、または、低冷房能力時かを判別できる。
【０００９】
これらのことに着目することにより、本発明者は下記の内容の発明をするに至った。
【００１０】
すなわち、本発明では、車室外の温度を検出する車室外温度検出手段の検出結果、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段の検出結果および風量制御手段による送風機風量制御内容のうちの少なくとも１つに応じて、クラッチの耐久性の悪化を抑制しつつ、圧縮機のオン時／オフ時の温度変動幅を低減できるように、オン側目標温度とオフ側目標温度の温度差を設定する温度差設定手段を備えることを特徴としている。
【００１１】
このように、本発明では、車室外の温度を検出する車室外温度検出手段の検出結果、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段の検出結果および風量制御手段による送風機風量制御内容から、負荷環境や冷房能力を判断し、そのときの負荷環境や冷房能力に応じて、オン側目標温度とオフ側目標温度の温度差を設定するようにしている。
【００１２】
これにより、圧縮機クラッチの耐久性の悪化を抑制しつつ、圧縮機のオン時／オフ時の温度変動幅を低減することが可能となる。
【００１３】
具体的には、温度差設定手段は、外気温が第１所定温度よりも高い時、エンジン回転数が第１所定回転数よりも高回転数の時および送風機からの吹出風量が第１所定量よりも多い時の少なくとも１つに該当する場合では、圧縮機のオン時／オフ時の吹出温度変動幅が大きくなる条件である高負荷環境時もしくは高冷房能力時と判断して、オン側目標温度とオフ側目標温度の差を所定値よりも小さくする変更を行う。
【００１４】
このように、圧縮機のオン時／オフ時の吹出温度変動幅が大きくなる条件のときだけ、オン側目標温度とオフ側目標温度の差を所定値よりも小さくすることで、クラッチのオン・オフ回数の増加を必要最小限に抑えつつ、圧縮機のオン時／オフ時の吹出温度変動幅を低減することができる。
【００１５】
また、温度差設定手段は、外気温が第２所定温度よりも低い時、エンジン回転数が第２所定回転数よりも低回転数の時および送風機からの吹出風量が第２所定量よりも少ない時の少なくとも１つに該当する場合では、圧縮機のオン時／オフ時の吹出温度変動への影響が少ない条件である低負荷環境時もしくは低冷房能力時と判断して、オン側目標温度とオフ側目標温度の差を所定値よりも大きくする変更を行う。
【００１６】
このように、圧縮機のオン時／オフ時の吹出温度変動への影響が少ない条件のときだけ、オン側目標温度とオフ側目標温度の差を所定値よりも大きくすることで、圧縮機のオン時／オフ時の吹出温度変動幅の急激な増大を抑制しつつ、クラッチのオン・オフ回数を減少させることができる。
【００１７】
なお、温度差設定手段は、その他の場合、オン側目標温度とオフ側目標温度の差を所定値に維持する。
【００１８】
また、例えば、温度差設定手段が、外気温が第１所定温度よりも高い時、エンジン回転数が第１所定回転数よりも高回転数の時および送風機からの吹出風量が第１所定量よりも多い時の少なくとも１つに該当する場合に、オン側目標温度とオフ側目標温度の差を所定値よりも小さくする変更を行うときでは、オン側目標温度とオフ側目標温度のうち、オン側目標温度のみを変更する。
【００１９】
これにより、圧縮機のオフ時における蒸発器吹出温度の大幅な上昇を抑制することができる。
【００２０】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す。本実施形態の車両用空調装置は、車室内最前部の計器盤（図示せず）の内側部に配設される空調ユニット１を備えている。この空調ユニット１はケース２を有し、このケース２内に車室内へ向かって空気が送風される空気通路（送風通路）が構成される。このケース２の空気通路の最上流部に内気導入口３および外気導入口４を有する内外気切替箱５を配置している。この内外気切替箱５内に、内外気切替手段としての内外気切替ドア６を回転自在に配置している。
【００２２】
この内外気切替ドア６はサーボモータ７によって駆動されるもので、内気導入口３より内気（車室内空気）を導入する内気導入モードと外気導入口４より外気（車室外空気）を導入する外気導入モードとを切り替える。
【００２３】
内外気切替箱５の下流側には車室内に向かう空気流を発生させる電動式の送風機８を配置している。この送風機８は、遠心式の送風ファン８ａをモータ８ｂにより駆動するようになっている。
【００２４】
送風機８の下流側にはケース２内を流れる空気を冷却するための蒸発器９を配置している。この蒸発器９は、冷媒を蒸発させることで、送風機８の送風空気を冷却する冷房用熱交換器であって、冷凍サイクル１０を構成する要素の一つである。なお、蒸発器９の空気吹出部（空気流れ下流側）には、蒸発器９の吹出空気温度Ｔｅを検出する蒸発器温度検出手段としてのサーミスタ等の蒸発器温度センサ４１ａが配置されている。
【００２５】
冷凍サイクル１０は、圧縮機１１の冷媒吐出側から、凝縮器１２、受液器１３および減圧手段としての膨張弁１４を介して蒸発器９に冷媒が循環するように構成された周知のものである。
【００２６】
圧縮機１１は、常に一定の吐出容量で作動する固定容量型である。圧縮機１１は、電磁クラッチ１１ａ、ベルト等を介して車両エンジン（図示せず）の回転動力が伝達されることにより回転駆動され、電磁クラッチ１１ａによって、エンジンからの回転動力の伝達が断続されるようになっている。
【００２７】
冷凍サイクル１０においては、圧縮機１１により冷媒が高温高圧に圧縮され、この圧縮機１１から吐出された高圧ガス冷媒は凝縮器（放熱器）１２に導入され、この凝縮器１２でガス冷媒は図示しない冷却ファンにより送風される外気と熱交換して放熱し凝縮する。そして、凝縮器１２を通過した冷媒を受液器１３で液相冷媒と気相冷媒とに分離するとともに、液相冷媒を受液器１３内に貯留する。また、高圧液冷媒を膨張弁１４により低圧の気液２相状態に減圧し、この減圧後の低圧冷媒を上記の蒸発器９において空調空気から吸熱して蒸発させるようになっている。蒸発器９において蒸発した後のガス冷媒は再度、圧縮機１１に吸入され、圧縮される。なお、冷凍サイクル１０のうち、圧縮機１１、凝縮器１２、受液器１３等の機器は、車両エンジンルーム（図示せず）内に配置されている。
【００２８】
一方、空調ユニット１において、蒸発器９の下流側にはケース２内を流れる空気を加熱するヒータコア１５を配置している。このヒータコア１５は車両エンジンの温水（エンジン冷却水）を熱源として、蒸発器９通過後の空気（冷風）を加熱する暖房用熱交換器であり、その側方にはヒータコア１５をバイパスして空気が流れるバイパス通路１６が形成してある。
【００２９】
蒸発器９とヒータコア１５との間にエアミックスドア１７を回転自在に配置してある。このエアミックスドア１７はサーボモータ１８により駆動されて、その回転位置（開度）が連続的に調節可能になっている。エアミックスドア１７の開度によりヒータコア１５を通る空気量（温風量）と、バイパス通路１６を通過してヒータコア１５をバイパスする空気量（冷風量）との風量割合を調節し、これにより、車室内に吹き出す空気の温度を調節するようになっている。
【００３０】
ケース２の空気通路の最下流部には、車両の前面窓ガラスＷに向けて空調風を吹き出すためのデフロスタ吹出口１９、乗員の顔部に向けて空調風を吹き出すためのフェイス吹出口２０、および乗員の足元部に向けて空調風を吹き出すためのフット吹出口２１の計３種類の吹出口が設けられている。
【００３１】
これら吹出口１９〜２１の上流部にはデフロスタドア２２、フェイスドア２３およびフットドア２４が回転自在に配置されている。これらのドア２２〜２４は、図示しないリンク機構を介して共通のサーボモータ２５によって駆動される。
【００３２】
次に、本実施形態の電気制御部（空調制御装置４０）の概要を説明する。図２に、電気制御部の概略ブロック図を示す。
【００３３】
空調制御装置（空調ＥＣＵ）４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含んで構成される周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されるもので、ＲＯＭ内に空調制御のための制御プログラムを記憶しており、その制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。空調制御装置４０の入力側には、センサ群４１からのセンサ検出信号、空調パネル４２からの操作信号およびエンジン制御装置（エンジンＥＣＵ）５０からエンジン回転数の情報信号が入力される。なお、エンジン制御装置５０は、図示しないが、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段としての回転数センサから回転数検出信号が入力される。
【００３４】
センサ群４１には、上記したように、蒸発器吹出空気温度Ｔｅを検出する蒸発器温度センサ４１ａが備えられており、空調制御装置４０は、この温度センサ４１ａにより検出される蒸発器吹出空気温度Ｔｅに応じて電磁クラッチ１１ａの通電を断続制御し、電磁クラッチ１１ａのオン状態とオフ状態とを切り替える。電磁クラッチ１１ａがオン状態のとき、圧縮機１１が作動し、電磁クラッチ１１ａがオフ状態のとき、圧縮機１１が停止する。これにより、圧縮機１１の作動を断続して蒸発器９の冷却能力を制御するようになっている。
【００３５】
この蒸発器温度センサ４１ａの他に、車室外の温度（外気温Ｔａｍ）を検出する車室外温度検出手段としての外気温センサ４１ｂや、内気温Ｔｒ、日射量Ｔｓ、温水温度Ｔｗ等を検出する各種のセンサ４１ｃ〜４１ｅ等がセンサ群４１に備えられている。
【００３６】
空調パネル４２は、車室内の運転席前方の計器盤（図示せず）付近に配置されるものであって、乗員により操作される以下の操作スイッチ４２ａ〜４２ｅを有している。温度設定スイッチ４２ａは車室内の設定温度Ｔｓｅｔの信号を出すものであり、内外気切替スイッチ４２ｂは内外気切替ドア６による内気モードと外気モードをマニュアル設定する信号を出すものである。
【００３７】
吹出モードスイッチ４２ｃは吹出モードとして周知のフェイスモード、バイレベルモード、フットモード、フットデフロスタモード、およびデフロスタモードをマニュアル設定するための信号を出すものである。風量切替スイッチ４２ｄは送風機８のオン・オフおよび送風機８の風量切替をマニュアル設定するための信号を出すものであり、エアコンスイッチ４２ｅは電磁クラッチ１１ａの通電のオンオフ信号を出して圧縮機１１の作動を断続するものである。
【００３８】
空調制御装置４０の出力側には、圧縮機１１の電磁クラッチ１１ａ、送風機８の駆動用モータ８ｂ、および各機器の電気駆動手段をなすサーボモータ７、１８、２５等が接続され、これらの機器の作動が空調制御装置４０の出力信号により制御される。
【００３９】
例えば、送風機８の駆動用モータ（ブロワモータ）８ｂは、図示しないブロワ駆動回路により印加電圧（ブロワ電圧）が制御されることにより、ブロワモータ８ｂの回転速度が制御される。このブロワ駆動回路は、空調制御装置４０からのブロワ制御信号（出力信号）に基づき、ブロア電圧を制御する。これにより、送風機８の風量が調整される。したがって、本実施形態では、空調制御装置４０およびブロワ駆動回路が送風機の風量制御手段に相当する。
【００４０】
次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。最初に、車両用空調装置としての作動の概要を説明すると、空調パネル４２の風量切替スイッチ４２ｄを投入して送風機８を作動させることにより、空調ユニット１のケース２内の通風路に空気が送風される。
【００４１】
そして、空調パネル４２の圧縮機作動スイッチであるエアコンスイッチ４２ｅを投入すると、空調制御装置４０により電磁クラッチ１１ａに通電されて電磁クラッチ１１ａが接続状態となり、圧縮機１１が車両エンジンにより回転駆動される。これにより、冷凍サイクル１０において蒸発器９に冷媒が循環するので、送風空気を蒸発器９により冷却、除湿して、車室内へ空調風を吹き出すことができる。
【００４２】
次に、空調制御装置４０により実行される空調制御全体の概要を説明する。図３に、この空調制御全体のフローチャートを示す。
【００４３】
先ず、ステップＳ１０１にて初期設定を行った後に、次のステップＳ１０２にてセンサ群４１の検出信号、操作パネル４２、４３からの操作信号等を読み込む。
【００４４】
続いて、ステップＳ１０３にて車室内への吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。この目標吹出温度ＴＡＯは空調熱負荷変動にかかわらず、操作パネル４２の温度設定スイッチ４２ａにより乗員が設定した設定温度Ｔｓｅｔに車室内を維持するために必要な車室内への吹出空気温度であって、ＴＡＯは公知のごとく設定温度Ｔｓｅｔ、外気温Ｔａｍ、内気温Ｔｒ、日射量Ｔｓに基づいて算出する。
【００４５】
続いて、ステップＳ１０４にて送風機８の風量をＴＡＯ等に基づいて設定する。具体的には、ＴＡＯの低温側および高温側で風量レベルを最大とし、そして、ＴＡＯの中間温度域にて風量レベルを最小にしている。ここで、風量レベルは、送風機８のモータ８ｂに印加される電圧レベル（ブロア電圧）として決定される。この決定された電圧レベルに基づくブロワ制御信号を出力することで、ブロワ駆動回路がブロワ電圧を制御し、送風機８の風量を変化させる。
【００４６】
また、乗員が操作パネル４２の風量切替スイッチ４２ｄを操作したときは、風量切替スイッチ４２ｄにより設定される風量レベル（通常は４〜５段階程度の風量レベル）をステップＳ１０４にて設定する。
【００４７】
続いて、ステップＳ１０５にてエアミックスドア１７の開度制御をＴＡＯ等に基づいて行う。具体的には、エアミックスドア１７の目標開度ＳＷを、ＴＡＯと、蒸発器温度センサ４１ａにより検出される蒸発器吹出空気温度Ｔｅと、水温センサ４１ｅにより検出される温水温度Ｔｗとに基づいて次式（１）により算出する。
【００４８】
ＳＷ＝｛（ＴＡＯ−Ｔｅ）／（Ｔｗ−Ｔｅ）｝×１００（％） （１）
そして、エアミックスドア１７の実際の開度がこの目標開度ＳＷとなるように、サーボモータ１８によりエアミックスドア１７を駆動する。なお、ＳＷ＝０（％）は、エアミックスドア１７の最大冷房位置であり、バイパス通路１６を全開し、ヒータコア１５側の通風路を全閉する。これに対し、ＳＷ＝１００（％）は、エアミックスドア１７の最大暖房位置であり、バイパス通路１６を全閉し、ヒータコア１５側の通風路を全開する。
【００４９】
続いて、ステップＳ１０６にて吹出モードの制御をＴＡＯ等に基づいて行う。具体的には、ＴＡＯが低温側から高温側へと変化するにつれて、前席側吹出モードをフェイスモード→バイレベルモード→フットモードと順次切り替える。なお、乗員が前席側操作パネル４２の吹出モードスイッチ４２ｃを操作したときは、乗員操作による吹出モードをステップＳ１０６にて設定する。また、フットデフロスタモードとデフロスタモードは、吹出モードスイッチ４２ｃの手動操作のみで設定される。
【００５０】
続いて、ステップＳ１０７にて圧縮機のオン・オフ制御に用いられるオン側目標温度ＴｅＯＮとオフ側目標温度ＴｅＯＦＦの温度差であるディファレンシャルＡを設定する。このディファレンシャルの設定方法の詳細については、図４により後述する。
【００５１】
続いて、ステップＳ１０８にて、圧縮機１１のオン・オフ制御を行う。具体的には、蒸発器温度センサ４１ａから読み込んだ蒸発器吹出空気温度Ｔｅを、オン側目標温度ＴｅＯＮおよびオフ側目標温度ＴｅＯＦＦと比較する。なお、オン側目標温度ＴｅＯＮは、オフ側目標温度ＴｅＯＦＦよりも高い温度に設定されるものであり、本実施形態では、例えば、ＴｅＯＮ＝ＴｅＯＦＦ＋Ａと定義される。
【００５２】
比較した結果、蒸発器吹出空気温度Ｔｅがオン側目標温度ＴｅＯＮよりも高ければ、電磁クラッチ１１ａをオン状態にして圧縮機１１を作動させ、蒸発器吹出空気温度Ｔｅがオフ側目標温度ＴｅＯＦＦよりも低ければ、電磁クラッチ１１ａをオフ状態にして圧縮機１１を停止させる。
【００５３】
なお、本実施形態では、オン側目標温度とオフ側目標温度の温度差を設定する温度差設定手段が図３のステップＳ１０７により構成され、圧縮機断続制御手段が図３のステップＳ１０８により構成される。
【００５４】
次に、上記したステップＳ１０７でのディファレンシャルの設定方法について説明する。図４にディファレンシャルの設定制御のフローチャートを示す。
【００５５】
蒸発器９の吹出温度変動および圧縮機１１のオフ時における蒸発器９の吹出温度上昇が大きくなる条件としては、（１）外気温度が高いとき、（２）ブロワモータ電圧が高い（風量が多い）とき、（３）エンジン回転数が高いときである。これは、外気温度が高ければ、高負荷環境であり、風量が多かったり、エンジン回転数が高く、圧縮機の回転数が高かったりするときは、冷房能力が高いためである。
【００５６】
その反対に、蒸発器９の吹出温度変動および圧縮機１１のオフ時における蒸発器９の吹出温度上昇への影響が小さい条件は、（４）外気温度が低いとき、（５）ブロワモータ電圧が低い（風量が少ない）とき、（６）エンジン回転数が低いときである。
【００５７】
そこで、空調制御装置４０は、ステップＳ１０７で、上記（１）〜（３）の少なくとも１つに該当する場合に、ディファレンシャルＡを通常よりも小さくする制御を行い、上記（４）〜（６）の少なくとも１つに該当する場合に、ディファレンシャルＡを通常よりも大きくする制御を行う。
【００５８】
具体的には、まず、ステップＳ１で、信号の初期化を行う。
【００５９】
続いて、ステップＳ２〜Ｓ４で、ディファレンシャルの設定制御に必要な外気温度（ステップＳ２）、ブロワ電圧（ステップＳ３）、エンジン回転数（ステップＳ４）の読み込みを行う。なお、ブロワ電圧については、空調制御装置４０がステップＳ１０４で設定したブロア電圧を利用する。また、外気温度については、図３中のステップＳ１０２で、蒸発器温度センサ４１ａから読み込んだ検出結果を利用したり、蒸発器温度センサ４１ａから新たに読み込みを行ったりしても良い。
【００６０】
続いて、ステップＳ５、Ｓ６では、外気温度に応じたディファレンシャルの設定を行う。図５に、外気温度に対するディファレンシャル可変のパターン図を示す。あらかじめ、図５に示すように、蒸発器９の吹出温度変動および圧縮機１１のオフ時における蒸発器９の吹出温度上昇が大きくなる条件の境界温度として、高温側閾値Ｔａ１（第１所定温度）を設定し、逆に、蒸発器９の吹出温度変動への影響が小さくなる条件の境界温度として、低温側閾値Ｔａ２（第２所定温度）を設定しておく。
【００６１】
ステップＳ５で、外気温度がＴａ１より高いか判定する。その結果、外気温度が高温側閾値Ｔａ１より高い場合、ディファレンシャルをＡ−αとして、ステップ１１で、ディファレンシャルを通常よりも小さな値に変更する（図５参照）。ここで、αは任意に設定される値である。
【００６２】
その反対に、外気温度が高温側閾値Ｔａ１以下の場合、ステップＳ６で、外気温度が低温側閾値Ｔａ２より低いか判定する。その結果、外気温度が低温側閾値Ｔａ２より低い場合、吹出温度上昇への影響は少ないため、ステップ１３で、ディファレンシャルをＡ＋αとして、ディファレンシャルを通常よりも大きな値に変更する（図５参照）。
【００６３】
なお、ディファレンシャルを変更する方法としては、図５中の実線のように急変させる方法、破線のようにリニアに変更させる方法のどちらを採用しても良い。後述するブロワ電圧、エンジン回転数に応じたディファレンシャルの設定を行う場合においても同様である。
【００６４】
そして、外気温度が低温側閾値Ｔａ２以上の場合、ステップＳ７に進み、ブロワ電圧の条件判定を行う。
【００６５】
続いて、ステップＳ７、Ｓ８では、ステップＳ５、Ｓ６と同様に、ブロワ電圧に応じたディファレンシャルの設定を行う。図６に、ブロワ電圧に対するディファレンシャル可変のパターン図を示す。あらかじめ、図６に示すように、蒸発器９の吹出温度変動および圧縮機１１のオフ時における蒸発器９の吹出温度上昇が大きくなる条件の境界風量（ブロワ電圧）として、高電圧側閾値Ｍｖ１（第１所定量）を設定し、逆に、蒸発器９の吹出温度変動への影響が小さくなる条件の境界風量（ブロワ電圧）として、低電圧側閾値Ｍｖ２（第２所定量）を設定しておく。
【００６６】
ステップＳ７で、ブロア電圧が高電圧側閾値Ｍｖ１よりも高いか判定する。その結果、高電圧側閾値Ｍｖ１よりも高い場合、ステップ１１で、ディファレンシャルをＡ−αとして、ディファレンシャルを通常よりも小さな値に変更する（図６参照）。
【００６７】
その反対に、ブロア電圧が高電圧側閾値Ｍｖ１以下の場合、ステップＳ８で、ブロワ電圧が低電圧側閾値Ｍｖ２より低いか判定する。その結果、ブロワ電圧が低電圧側閾値Ｍｖ２より低い場合、吹出温度上昇への影響は少ないため、ステップ１３で、ディファレンシャルをＡ＋αとして、ディファレンシャルを通常よりも大きな値に変更する（図６参照）。
【００６８】
また、ブロワ電圧が低電圧側閾値Ｍｖ２以上の場合、ステップＳ９に進み、エンジン回転数の条件判定を行う。ステップＳ９、Ｓ１０では、ステップＳ５、Ｓ６と同様に、エンジン回転数に応じたディファレンシャルの設定を行う。図７に、エンジン回転数に対するディファレンシャル可変のパターン図を示す。あらかじめ、図７に示すように、蒸発器９の吹出温度変動および圧縮機１１のオフ時における蒸発器９の吹出温度上昇が大きくなる条件の境界回転数として、高回転側閾値Ｎｅ１（第１所定回転数）を設定し、逆に、蒸発器９の吹出温度変動への影響が小さくなる条件の境界回転数として、低回転側閾値Ｎｅ２（第２所定回転数）を設定しておく。
【００６９】
ステップＳ９で、エンジン回転数が高回転側閾値Ｎｅ１より高いか判定する。その結果、エンジン回転数が高回転側閾値Ｎｅ１より高い場合、ステップ１１で、ディファレンシャルをＡ−αとして、ディファレンシャルを通常よりも小さな値に変更する（図７参照）。
【００７０】
その反対に、エンジン回転数が高回転側閾値Ｎｅ１以下の場合、ステップＳ１０で、エンジン回転数が低回転側閾値Ｎｅ２より低いか判定する。その結果、エンジン回転数が低回転側閾値Ｎｅ２より低い場合、吹出温度上昇への影響は少ないため、ステップ１３で、ディファレンシャルをＡ＋αとして、ディファレンシャルを通常よりも大きな値に変更する（図７参照）。
【００７１】
また、エンジン回転数が低回転側閾値Ｎｅ２以上の場合、ステップＳ１２で 、ディファレンシャルを通常のＡのままで維持する決定をする。このように、外気温度がＴａ２以上Ｔａ１以下、かつ、ブロワモータ電圧がＭｖ２以上Ｍｖ１以下、かつ、エンジン回転数がＮｅ２以上Ｎｅ１以下の場合、ディファレンシャルは通常のＡのままとする。
【００７２】
次に、本実施形態の主な特徴を説明する。
【００７３】
図８に、ディファレンシャルを変更しない場合および変更した場合の圧縮機１１のオン・オフ回数変化（電磁クラッチ１１ａのオン・オフ信号）と、蒸発器吹出温度変化のイメージ図を示す。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ順に、ディファレンシャルがＡ＋α、Ａ、Ａ−αのときを示している。
【００７４】
上記したように、本実施形態では、空調制御装置４０は、図４中のステップＳ５、Ｓ７、Ｓ９において、外気温度が高温側閾値Ｔａ１より高い時、ブロア電圧が高電圧側閾値Ｍｖ１よりも高い時およびエンジン回転速度が高回転側閾値Ｎｅ１より高回転の時の少なくとも１つに該当すると判断した場合に、オン側目標温度とオフ側目標温度の温度差であるディファレンシャルを所定値Ａよりも小さいＡ−αとする変更を行うようになっている。
【００７５】
この場合、圧縮機１１のオン・オフ制御では、例えば、Ａ＝１、α＝０．５、ＴｅＯＦＦ＝１℃のとき、通常時は、図８（ｂ）に示すように、ＴｅＯＮ＝２℃であるのに対して、蒸発器９の吹出温度変動および圧縮機１１のオフ時における蒸発器９の吹出温度上昇が大きくなる条件時は、図８（ｃ）に示すように、ＴｅＯＮ＝１．５℃となるため、図８（ｂ）、（ｃ）を比較してわかるように、圧縮機１０のオン時／オフ時の吹出温度変動幅を低減することができる。
【００７６】
なお、本実施形態では、蒸発器９の吹出温度変動および圧縮機１１のオフ時における蒸発器９の吹出温度上昇が大きくなる条件時のみ、ディファレンシャルを所定値Ａよりも小さいＡ−αに変更しているので、クラッチのオン・オフ回数の増加を必要最小限に抑えている。
【００７７】
また、本実施形態では、空調制御装置４０は、図４中のステップＳ６、Ｓ８、Ｓ１０において、外気温度が低温側閾値Ｔａ２より低く、かつ、ブロア電圧が低電圧側閾値Ｍｖ２よりも低く、かつ、エンジン回転速度が低回転側閾値Ｎｅ２より低回転であると判断した場合に、オン側目標温度とオフ側目標温度の温度差であるディファレンシャルを所定値Ａよりも大きなＡ＋αとする変更を行うようになっている。
【００７８】
この場合、圧縮機１１のオン・オフ制御では、例えば、Ａ＝１、α＝０．５、ＴｅＯＦＦ＝１℃のとき、通常時は、図８（ｂ）に示すように、ＴｅＯＮ＝２℃であるのに対して、蒸発器９の吹出温度変動および圧縮機１１のオフ時における蒸発器９の吹出温度上昇に影響が小さい条件時は、図８（ａ）に示すように、ＴｅＯＮ＝２．５℃となるため、図８（ａ）、（ｂ）を比較してわかるように、電磁クラッチ１１ａのオン・オフ回数を減少させることができる。
【００７９】
なお、本実施形態では、フロスト性を考慮して、オン側目標温度ＴｅＯＮをＴｅＯＮ＝ＴｅＯＦＦ＋Ａと定義しており、オフ側目標温度ＴｅＯＦＦを固定し、オン側目標温度ＴｅＯＮを変動させるようにしている。これにより、オフ側目標温度ＴｅＯＦＦをフロスト防止できる温度に設定したまま、圧縮機のオン時／オフ時の吹出温度変動幅の急激に増大を抑制しつつ、クラッチのオン・オフ回数を減少させることができる。
【００８０】
（他の実施形態）
（１）上記した実施形態では、ステップＳ１０７でのディファレンシャル設定制御では、オン側目標温度ＴｅＯＮをＴｅＯＮ＝ＴｅＯＦＦ＋Ａと定義して、オフ側目標温度ＴｅＯＦＦを固定し、オン側目標温度ＴｅＯＮを変動させる場合を例として説明したが、その反対に、オン側目標温度ＴｅＯＮを固定し、オフ側目標温度ＴｅＯＦＦ変動させるようにしてもよい。この場合、ＴｅＯＦＦ＝ＴｅＯＮ−Ａであり、このようにしても、蒸発器９の吹出温度変動幅を低減することができる。
【００８１】
（２）上記した実施形態では、外気温度、ブロワ電圧およびエンジン回転数の３つに応じたディファレンシャルの設定を行う場合を例として説明したが、必ずしも、これら３つ全てに限らず、外気温度、ブロワ電圧およびエンジン回転数の３つのうち少なくとも１つに応じてディファレンシャルを設定するようにしても良い。
【００８２】
（３）上記した実施形態では、空調ＥＣＵ４０が電磁クラッチ１１ａを制御する車両用空調装置を例として説明したが、空調ＥＣＵ４０の代わりに、エンジンＥＣＵ５０が、電磁クラッチ１１ａを制御し、圧縮機をオン・オフ制御する車両用空調装置においても、本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】第１実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す図である。
【図２】第１実施形態における空調制御装置の概略ブロック図である。
【図３】図２中の空調制御装置が実行する空調制御全体のフローチャートである。
【図４】図３中のステップＳ１０７でのディファレンシャルの設定制御のフローチャートである。
【図５】第１実施形態における外気温度に対するディファレンシャル可変のパターン図である。
【図６】第１実施形態におけるブロワモータ電圧に対するディファレンシャル可変のパターン図である。
【図７】第１実施形態におけるエンジン回転数に対するディファレンシャル可変のパターン図である。
【図８】第１実施形態において、ディファレンシャルを変更しない場合および変更した場合の圧縮機１１のオン・オフ回数変化と、蒸発器吹出温度変化のイメージ図である。
【符号の説明】
【００８４】
８…送風機、９…蒸発器、１１…圧縮機、１１ａ…電磁クラッチ、４０…空調用制御装置、４１ａ…蒸発器温度センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内に向かって空気を送風し、送風量が風量制御手段によって制御される送風機（３）と、
前記送風機の送風通路に配置され、空気を冷却するために冷媒を蒸発させる蒸発器（９）と、
前記蒸発器の吹出空気温度を検出する蒸発器温度検出手段（４１ａ）と、
エンジンからの回転動力によって駆動され、前記蒸発器の出口側の冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（１１）と、
前記エンジンから前記圧縮機への回転動力の伝達を断続するクラッチ（１１ａ）と、
前記蒸発器温度検出手段の検出温度がオフ側目標温度よりも低い場合に、前記クラッチをオフ状態にして前記圧縮機を停止させ、前記蒸発器温度検出手段の検出温度がオフ側目標温度よりも高温側に設定されたオン側目標温度よりも高い場合に、前記クラッチをオン状態にして前記圧縮機を作動させる圧縮機断続制御手段とを備える車両用空調装置において、
車室外の温度を検出する車室外温度検出手段の検出結果、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段の検出結果および前記風量制御手段による前記送風機風量制御内容のうちの少なくとも１つに応じて、前記クラッチの耐久性の悪化を抑制しつつ、前記圧縮機のオン時／オフ時の温度変動幅を低減できるように、前記オン側目標温度と前記オフ側目標温度の温度差を設定する温度差設定手段を備えることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記温度差設定手段は、外気温が第１所定温度よりも高い時、エンジン回転数が第１所定回転数よりも高回転数の時および送風機からの吹出風量が第１所定量よりも多い時の少なくとも１つに該当する場合では、前記オン側目標温度と前記オフ側目標温度の差を所定値よりも小さくする変更を行うようになっていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記温度差設定手段は、外気温が第２所定温度よりも低い時、エンジン回転数が第２所定回転数よりも低回転数の時および送風機からの吹出風量が第２所定量よりも少ない時の少なくとも１つに該当する場合では、前記オン側目標温度と前記オフ側目標温度の差を所定値よりも大きくする変更を行うようになっていることを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記温度差設定手段は、前記オン側目標温度と前記オフ側目標温度のうち、前記オン側目標温度のみを変更するようになっていることを特徴とする請求項２または３に記載の車両用空調装置。
【請求項１】
車室内に向かって空気を送風し、送風量が風量制御手段によって制御される送風機（３）と、
前記送風機の送風通路に配置され、空気を冷却するために冷媒を蒸発させる蒸発器（９）と、
前記蒸発器の吹出空気温度を検出する蒸発器温度検出手段（４１ａ）と、
エンジンからの回転動力によって駆動され、前記蒸発器の出口側の冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（１１）と、
前記エンジンから前記圧縮機への回転動力の伝達を断続するクラッチ（１１ａ）と、
前記蒸発器温度検出手段の検出温度がオフ側目標温度よりも低い場合に、前記クラッチをオフ状態にして前記圧縮機を停止させ、前記蒸発器温度検出手段の検出温度がオフ側目標温度よりも高温側に設定されたオン側目標温度よりも高い場合に、前記クラッチをオン状態にして前記圧縮機を作動させる圧縮機断続制御手段とを備える車両用空調装置において、
車室外の温度を検出する車室外温度検出手段の検出結果、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段の検出結果および前記風量制御手段による前記送風機風量制御内容のうちの少なくとも１つに応じて、前記クラッチの耐久性の悪化を抑制しつつ、前記圧縮機のオン時／オフ時の温度変動幅を低減できるように、前記オン側目標温度と前記オフ側目標温度の温度差を設定する温度差設定手段を備えることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記温度差設定手段は、外気温が第１所定温度よりも高い時、エンジン回転数が第１所定回転数よりも高回転数の時および送風機からの吹出風量が第１所定量よりも多い時の少なくとも１つに該当する場合では、前記オン側目標温度と前記オフ側目標温度の差を所定値よりも小さくする変更を行うようになっていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記温度差設定手段は、外気温が第２所定温度よりも低い時、エンジン回転数が第２所定回転数よりも低回転数の時および送風機からの吹出風量が第２所定量よりも少ない時の少なくとも１つに該当する場合では、前記オン側目標温度と前記オフ側目標温度の差を所定値よりも大きくする変更を行うようになっていることを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記温度差設定手段は、前記オン側目標温度と前記オフ側目標温度のうち、前記オン側目標温度のみを変更するようになっていることを特徴とする請求項２または３に記載の車両用空調装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−５６２０２（Ｐ２００８−５６２０２Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３８８８４（Ｐ２００６−２３８８８４）
【出願日】平成１８年９月４日（２００６．９．４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月４日（２００６．９．４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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