特開 2023-47394 車両用空調装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023047394

(43)【公開日】2023-04-06

(54)【発明の名称】車両用空調装置

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/32 20060101AFI20230330BHJP

【ＦＩ】

B60H1/32 623Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021156286

(22)【出願日】2021-09-27

(71)【出願人】

【識別番号】000002082

【氏名又は名称】スズキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100124110

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 大介

(74)【代理人】

【識別番号】100120400

【弁理士】

【氏名又は名称】飛田 高介

(72)【発明者】

【氏名】竹尾 勝哉

(72)【発明者】

【氏名】縣 弘樹

【テーマコード（参考）】

3L211

【Ｆターム（参考）】

3L211BA23

3L211DA99

3L211EA56

3L211EA76

3L211FA24

3L211FA43

3L211FB04

3L211GA29

(57)【要約】

【課題】エンジンの暖機状態と冷機状態とを区別して、冷媒の状態を管理することにより、冷媒の状態をより的確に判定することができる車両用空調装置を提供する。
【解決手段】車両用空調装置１００は、冷媒を圧縮するコンプレッサ１０２と、エンジン１０８の温度を計測する冷却水温センサ１２４と、外気温度を計測する外気温センサ１２６と、冷媒の不足または過充填を判定する冷媒状態判定部１３２と、冷媒状態判定部が冷媒の不足または過充填を判定するとコンプレッサを停止するコンプレッサ制御部１３４とを備え、冷媒状態判定部は、冷却水温センサで計測されたエンジンの温度と外気温センサで計測された外気温度とを比較してエンジンの暖機状態または冷機状態を判定し、冷媒の冷媒圧が第１閾値未満である場合に冷媒の不足を判定し、第２閾値以上である場合に冷媒の過充填を判定し、エンジンの暖機状態と冷機状態とで第１閾値および第２閾値を変更する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒を流通させて車室内の空調を行う車両用空調装置であって、
前記冷媒を圧縮するコンプレッサと、
エンジンの温度を計測する第１センサと、
外気温度を計測する第２センサと、
前記冷媒の不足または過充填が生じているか否かを判定する冷媒状態判定部と、
前記冷媒状態判定部が前記冷媒の不足または過充填を判定すると前記コンプレッサを停止するコンプレッサ制御部とを備え、
前記冷媒状態判定部は、
前記第１センサで計測された前記エンジンの温度と前記第２センサで計測された前記外気温度とを比較し該比較結果に応じて前記エンジンが暖機状態または冷機状態のいずれかであるかを判定し、
前記冷媒の冷媒圧が所定の第１閾値未満である場合に前記冷媒の不足を判定し所定の第２閾値以上である場合に前記冷媒の過充填を判定し、
前記エンジンの暖機状態と冷機状態とで前記第１閾値および第２閾値を変更することを特徴とする車両用空調装置。

【請求項2】

当該車両用空調装置はさらに、
前記外気温度によって決定される基準閾値を示す基準閾値マップと、
前記基準閾値を補正する補正値を示す補正値マップと、を有し、
前記冷媒状態判定部は、
前記エンジンが冷機状態であるときは前記基準閾値マップに基づいて前記第１閾値および第２閾値を決定し、
前記エンジンが暖機状態であるときは前記基準閾値マップおよび補正値マップに基づいて前記第１閾値および第２閾値を決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。

【請求項3】

前記補正値マップの補正値は、前記エンジンの温度と外気温度との温度差に応じて決定されていて、
前記冷媒状態判定部は、
前記エンジンの温度と前記外気温が同じであるときは前記エンジンが冷機状態であると判定し、
前記エンジンの温度が前記外気温よりも大きいときは前記エンジンが暖機状態であると判定することを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用空調装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

自動車などの車両には、車両用空調装置が設置されている。車両用空調装置は、インストルメントパネル内などに配置された空調ユニット（ＨＶＡＣとも称される）を備え、空調ユニットから吹き出される空調風によって車室内の快適性を保つ装置である。

【0003】

車両用空調装置は、冷媒が不足した状態で稼働し続けると、例えばスーパーヒート過大や、冷媒を圧縮するコンプレッサの温度が異常に上昇してゴム部品の損傷やロックなどの不具合が生じる場合があり得る。このため、車両用空調装置では、冷媒の不足を判定することが必要となる。

【0004】

特許文献１には、冷媒をバイパスさせるバイパス回路と、複数の冷媒流路と、第１冷媒流量算出部と、第２冷媒流量算出部と、判定部とを備えた冷凍装置が記載されている。第１冷媒流量算出部は、バイパス回路を流れる冷媒流量を、冷凍サイクル理論に基づき第１冷媒流量として算出する。第２冷媒流量算出部は、バイパス回路を流れる冷媒流量を、流体理論に基づき第２冷媒流量として算出する。判定部は、第１冷媒流量と第２冷媒流量との比較結果に基づいて、冷媒漏洩または充填冷媒量不足の有無を判定する。

【0005】

特許文献１の冷凍装置では、バイパス回路を流れる冷媒流量が、冷凍サイクル理論に基づいた第１冷媒流量として算出される一方で、流体理論に基づいた第２冷媒流量として算出され、第１冷媒流量と第２冷媒流量との比較によって冷媒漏洩または充填冷媒量不足の有無が判定される。その結果、試験またはシミュレーションにより最適な冷媒量を予め算出する手間を要せずに、冷媒漏洩または冷媒充填量不足の有無の判定を行うことが可能となる、としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１６－１９１５０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし特許文献１に記載の技術では、複数の冷媒流路を設ける必要があり、回路や計測装置などが複数必要になるため、装置が複雑になってしまう。また、冷媒の冷媒圧によって冷媒の状態すなわち冷媒の不足または過充填が生じているかを判定しようとしても、冷媒圧は、冷媒流量以外の条件によっても変動する。このため、特許文献１のように、冷媒流量を比較するだけでは、冷媒の状態を的確に判定することは困難である。

【0008】

本発明は、このような課題に鑑み、エンジンの暖機状態と冷機状態とを区別して、冷媒の状態を管理することにより、冷媒の状態をより的確に判定することができる車両用空調装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明にかかる車両用空調装置の代表的な構成は、冷媒を流通させて車室内の空調を行う車両用空調装置であって、冷媒を圧縮するコンプレッサと、エンジンの温度を計測する第１センサと、外気温度を計測する第２センサと、冷媒の不足または過充填が生じているか否かを判定する冷媒状態判定部と、冷媒状態判定部が冷媒の不足または過充填を判定するとコンプレッサを停止するコンプレッサ制御部とを備え、冷媒状態判定部は、第１センサで計測されたエンジンの温度と第２センサで計測された外気温度とを比較し比較結果に応じてエンジンが暖機状態または冷機状態のいずれかであるかを判定し、冷媒の冷媒圧が所定の第１閾値未満である場合に冷媒の不足を判定し所定の第２閾値以上である場合に冷媒の過充填を判定し、エンジンの暖機状態と冷機状態とで第１閾値および第２閾値を変更することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、エンジンの暖機状態と冷機状態とを区別して、冷媒の状態を管理することにより、冷媒の状態をより的確に判定することができる車両用空調装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施例に係る車両用空調装置の構成を示す図である。

【図2】図１の車両用空調置の処理を示すフローチャートである。

【図3】図１の冷媒状態判定部で用いられる基準閾値を示す図である。

【図4】図３の基準閾値を補正する補正値を示す図である。

【図5】図１の冷媒状態判定部で用いられる他の基準閾値マップおよび補正値マップを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の一実施の形態に係る車両用空調装置の代表的な構成は、冷媒を流通させて車室内の空調を行う車両用空調装置であって、冷媒を圧縮するコンプレッサと、エンジンの温度を計測する第１センサと、外気温度を計測する第２センサと、冷媒の不足または過充填が生じているか否かを判定する冷媒状態判定部と、冷媒状態判定部が冷媒の不足または過充填を判定するとコンプレッサを停止するコンプレッサ制御部とを備え、冷媒状態判定部は、第１センサで計測されたエンジンの温度と第２センサで計測された外気温度とを比較し比較結果に応じてエンジンが暖機状態または冷機状態のいずれかであるかを判定し、冷媒の冷媒圧が所定の第１閾値未満である場合に冷媒の不足を判定し所定の第２閾値以上である場合に冷媒の過充填を判定し、エンジンの暖機状態と冷機状態とで第１閾値および第２閾値を変更することを特徴とする。

【0013】

上記構成では、エンジンの温度（例えばエンジンの冷却水やオイルの温度）と外気温とを比較することにより、エンジンの暖機状態または冷機状態を判定する。そしてエンジンの暖機状態と冷機状態とを区別して、冷媒の不足または過充填が生じているか否かという冷媒の状態を判定する閾値を変更する。

【0014】

したがって上記構成によれば、エンジンの暖機状態と冷機状態とを区別して、冷媒の状態を管理することにより、冷媒の状態をより的確に判定することができる。また、冷媒の不足または過充填とされると、コンプレッサを停止することにより、車両用空調装置に不具合が生じることを回避することもできる。

【0015】

上記の車両用空調装置はさらに、外気温度によって決定される基準閾値を示す基準閾値マップと、基準閾値を補正する補正値を示す補正値マップと、を有し、冷媒状態判定部は、エンジンが冷機状態であるときは基準閾値マップに基づいて第１閾値および第２閾値を決定し、エンジンが暖機状態であるときは基準閾値マップおよび補正値マップに基づいて第１閾値および第２閾値を決定する。

【0016】

上記構成では、基準閾値を示す基準閾値マップと、基準閾値を補正する補正値を示す補正値マップとを予め用意し、エンジンの暖機状態と冷機状態とを区別して各マップを読み出して閾値を選択可能としている。

【0017】

すなわちエンジンが冷機状態であれば、基準閾値マップが示す基準閾値としての第１閾値および第２閾値を用いて冷媒の状態を判定することができる。また、エンジンが暖機状態であれば、補正値マップが示す補正値を用いて第１閾値および第２閾値を補正した各補正閾値によって冷媒の状態を判定することができる。このように予め用意したマップを読み出すという簡易な構成により、エンジンの暖機状態と冷機状態とを区別して冷媒の状態を短時間で的確に判定することができる。

【0018】

上記の補正値マップの補正値は、エンジンの温度と外気温度との温度差に応じて決定されていて、冷媒状態判定部は、エンジンの温度と外気温が同じであるときはエンジンが冷機状態であると判定し、エンジンの温度が外気温よりも大きいときはエンジンが暖機状態であると判定する。

【0019】

このようにしてエンジンの温度と外気温を比較することにより、エンジンが冷機状態または暖機状態であるかを判定することができる。また第１閾値および第２閾値を補正した各補正閾値は、エンジンの温度と外気温度との温度差に応じて決定される補正値マップの補正値を用いて基準閾値を補正したものであり、エンジンの稼働による温度の変化を考慮した値である。このため、エンジンが暖機状態であるとき、補正閾値を用いることにより、冷媒の状態をより的確に判定することができる。

【実施例0020】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。かかる実施例に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0021】

図１は、本発明の実施例に係る車両用空調装置１００の構成を示す図である。車両用空調装置１００は、冷媒を流通させて車室内の空調を行う装置であって、冷媒ガスを圧縮するコンプレッサ１０２と、空調ユニット（ＨＶＡＣ）１０４と、コンデンサ１０６とを備える。

【0022】

車両用空調装置１００では、コンプレッサ１０２が冷媒ガスを圧縮して高温高圧の状態にする。コンプレッサ１０２は、エンジン１０８によりベルト１１０を介して駆動される。コンプレッサ１０２で高温高圧となったガス状の冷媒は、冷媒配管１１２を介してコンデンサ１０６に送られる。

【0023】

コンデンサ１０６の車両後方側には、エンジンルーム内に外気を取り込むコンデンサファン１１４が配置されている。コンデンサ１０６は、コンデンサファン１１４により取り込まれた外気によって、高温高圧のガス状の冷媒を強制的に冷却して液化させる。コンデンサ１０６で液化された冷媒は、冷媒配管１１６を介して、膨張弁１１８を通って減圧され、さらに空調ユニット１０４内のエバポレータ１２０まで送られる。

【0024】

エバポレータ１２０は、膨張弁１１８で減圧された冷媒と車室内の空気と熱交換し、これにより冷却される。そして、この冷却されたエバポレータ１２０に、空調ユニット１０４内の不図示のブロワファンで発生させた風を通過させることで冷風を発生させる。なおエバポレータ１２０に送られた冷媒は、冷媒配管１２２を通ってコンプレレッサ１０２を介して、さらに冷媒配管１１２を通ってコンデンサ１０６に戻される。

【0025】

車両用空調装置１００はさらに、エンジン１０８の温度を計測する第１センサとしての冷却水温センサ１２４と、外気温度を計測する第２センサ（外気温センサ１２６）と、冷媒圧センサ１２８と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１３０とを備える。なお第１センサとしては、エンジン１０８の冷却水を測定する冷却水温センサ１２４に限らず、エンジンオイルの温度を測定するセンサであってもよい。また冷媒圧センサ１２８は、冷媒配管１１６に配置されていて、冷媒の冷媒圧を計測する。

【0026】

ＥＣＵ１３０は、冷媒状態判定部１３２と、コンプレッサ制御部１３４と、メモリ１３６とを有する。冷媒状態判定部１３２は、冷媒の状態すなわち冷媒の不足または過充填が生じているか否かを判定する。コンプレッサ制御部１３４は、冷媒状態判定部１３２が冷媒の不足または過充填を判定すると、コンプレッサ１０２を停止する。

【0027】

メモリ１３６は、冷媒状態判定部１３２による冷媒の状態の判定に用いられる基準閾値マップ１３８（図３（ａ）参照）および補正値マップ１４０（図４（ａ）参照）と、図５に示す他の基準閾値マップ１４２および補正値マップ１４４を記憶している。

【0028】

以下、車両用空調制御装置１００の動作について説明する。図２は、図１の車両用空調置１００の処理を示すフローチャートである。

【0029】

まず、ＥＣＵ１３０の冷媒状態判定部１３２は、エンジン１０８が暖機状態か否かを判定する（ステップＳ１００）。ステップＳ１００では、冷却水温センサ１２４で計測されたエンジン１０８の冷却水温度が、外気温センサ１２６で計測された外気温よりも大きいときはエンジン１０８が暖機状態であると判定する。一方、エンジン１０８の冷却水温度と外気温が同じであるときは、冷媒状態判定部１３２は、エンジン１０８が冷機状態であると判定する。

【0030】

図３は、図１の冷媒状態判定部１３２で用いられる基準閾値Ｐを示す図である。図４は、図３の基準閾値Ｐを補正する補正値Ａを示す図である。図５は、図１の冷媒状態判定部１３２で用いられる他の基準閾値マップ１４２および補正値マップ１４４を示す図である。

【0031】

図２のステップＳ１００でエンジン１０８が暖機状態であれば（Ｙｅｓ）、冷媒状態判定部１３２は、メモリ１３６から図４（ａ）に示す補正値マップ１４０および図５（ｂ）に示す他の補正値マップ１４４を読み出す（ステップＳ１０２）。つぎに、冷媒状態判定部１３２は、メモリ１３６から図３（ａ）に示す基準閾値マップ１３８および図５（ａ）に示す他の基準値マップ１４２を読み出す（ステップＳ１０４）。

【0032】

基準閾値マップ１３８の基準閾値Ｐは、図３（ｂ）のグラフに示すように外気温度によって決定される。また補正値マップ１４０の補正値Ａは、図４（ｂ）のグラフに示すように、エンジン１０８の冷却水温度と外気温との温度差に応じて決定されている。

【0033】

そして冷媒状態判定部１３２は、読み出した基準閾値マップ１３８および補正値マップ１４０に基づいて、冷媒の不足を判定する第１閾値を決定する。ここでの第１閾値は、基準閾値Ｐを補正値Ａによって補正した補正閾値「Ｐ＋Ａ」とされる。つまり、エンジン１０８が暖機状態であるときは、第１閾値は「Ｐ＋Ａ」となる。

【0034】

一方、ステップＳ１００において、エンジン１０８の冷却水温度と外気温が同じでエンジン１０８が冷機状態であれば（Ｎｏ）、冷媒状態判定部１３２は、補正値マップ１４０を読み出さず、基準閾値マップ１３８のみに基づいて第１閾値を決定する。つまり、エンジン１０８が冷機状態であるときは、基準閾値Ｐが補正されず、第１閾値は「Ｐ」となる。このように冷媒状態判定部１３２では、エンジン１０８の暖機状態と冷機状態とで第１閾値を変更している。

【0035】

続いて冷媒状態判定部１３２は、冷媒圧センサ１２８から計測された冷媒の冷媒圧が第１閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６で冷媒圧が第１閾値未満であれば（Ｙｅｓ）、冷媒状態判定部１３２は、冷媒の不足（あるいは漏れ）を検出する（ステップＳ１０８）。つぎにＥＣＵ１３０のコンプレッサ制御部１３４は、冷媒状態判定部１３２が冷媒の不足を判定するとコンプレッサ１０２を停止する（ステップＳ１１０）。

【0036】

一方、ステップＳ１０６において、冷媒圧が第１閾値以上であれば（Ｎｏ）、冷媒状態判定部１３２は、冷媒圧が第２閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１２）。第２閾値とは、冷媒の過充填を判定する閾値である。冷媒状態判定部１３２は、エンジン１０８が暖機状態であれば、ステップＳ１０２、Ｓ１０４でメモリ１３６から読み出した図５に示す基準閾値マップ１４２および補正値マップ１４４に基づいて、冷媒の過充填を判定する第２閾値を決定する。

【0037】

基準閾値マップ１４２の基準閾値Ｐ´は、図５（ａ）に示すように外気温度によって決定される。また補正値マップ１４４の補正値Ａ´は、図５（ｂ）に示すように、エンジン１０８の冷却水温度と外気温との温度差に応じて決定されている。ここでの第２閾値は、基準閾値Ｐ´を補正値Ａ´によって補正した補正閾値「Ｐ´＋Ａ´」とされる。つまり、エンジン１０８が暖機状態であるときは、第２閾値は「Ｐ´＋Ａ´」となる。

【0038】

一方、エンジン１０８が冷機状態であれば、冷媒状態判定部１３２は、補正値マップ１４４を読み出さず、基準閾値マップ１４２のみに基づいて第２閾値を決定する。つまり、エンジン１０８が冷機状態であるときは、基準閾値Ｐ´が補正されず、第２閾値は「Ｐ´」となる。このように冷媒状態判定部１３２では、エンジン１０８の暖機状態と冷機状態とで第２閾値を変更している。

【0039】

ステップＳ１１２で冷媒圧が第２閾値以上であれば（Ｙｅｓ）、冷媒状態判定部１３２は、冷媒の過充填を検出する（ステップＳ１１４）。つぎにコンプレッサ制御部１３４は、冷媒状態判定部１３２が冷媒の過充填を判定すると、コンプレッサ１０２を停止する（ステップＳ１１０）。一方、ステップＳ１１２において、冷媒圧が第２閾値未満であれば（Ｎｏ）、コンプレッサ１０２を停止せず、処理を終了する。

【0040】

このように車両用空調装置１００では、エンジン１０８の温度（例えばエンジン１０８の冷却水やオイルの温度）と外気温とを比較することにより、エンジン１０８の暖機状態または冷機状態を判定する。そしてエンジン１０８の暖機状態と冷機状態とを区別して、冷媒の不足または過充填が生じているか否かという冷媒の状態を判定する閾値を変更するため、冷媒の状態をより的確に判定することができる。

【0041】

また車両用空調装置１００では、冷媒の不足または過充填と判定されると、コンプレッサ１０２を停止することにより、例えばコンプレッサ１０２の温度が異常に上昇してゴム部品の損傷やロックなどの不具合が生じることを回避することができる。

【0042】

さらに車両用空調装置１００では、基準閾値Ｐ、Ｐ´を示す基準閾値マップ１３８、１４２と、基準閾値Ｐ、Ｐ´を補正する補正値Ａ、Ａ´を示す補正値マップ１４０、１４４とを予めメモリ１３６に記憶させて、エンジン１０８の暖機状態と冷機状態とを区別して各マップを読み出して閾値を選択可能としている。

【0043】

すなわちエンジン１０８が冷機状態であれば、基準閾値マップ１３８、１４２が示す基準閾値Ｐ、Ｐ´としての第１閾値および第２閾値を用いて冷媒の状態を判定することができる。また、エンジン１０８が暖機状態であれば、補正値マップ１４０、１４４が示す補正値Ａ、Ａ´を用いて第１閾値および第２閾値を補正した各補正閾値「Ｐ＋Ａ」「Ｐ´＋Ａ´」によって冷媒の状態を判定することができる。

【0044】

このように車両用空調装置１００では、予めメモリ１３６に記憶した各マップを読み出すという簡易な構成により、エンジン１０８の暖機状態と冷機状態とを区別して冷媒の状態を短時間で的確に判定することができる。

【0045】

さらにエンジン１０８が暖機状態であるとき、第１閾値および第２閾値を補正した各補正閾値「Ｐ＋Ａ」「Ｐ´＋Ａ´」は、エンジン１０８の温度と外気温度との温度差に応じて決定される補正値マップ１４０、１４４の補正値Ａ、Ａ´を用いて、基準閾値Ｐ、Ｐ´を補正したものであり、エンジン１０８の稼働による温度の変化を考慮した値である。このため車両用空調装置１００では、エンジン１０８が暖機状態であるとき、各補正閾値を用いることにより、冷媒の状態をより的確に判定することができる。

【0046】

なお上記各マップの値は、あくまで例示に過ぎず、実際はエアコンシステムや車両によって適合が必要になる。ただし各マップに示すように外気温が高いほど基準閾値が高くなり、エンジン１０８の冷却水温度と外気温との温度差が大きい（エンジン１０８の熱影響が大きい）ほど、基準閾値の補正値を大きく設定することができる。

【0047】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【産業上の利用可能性】

【0048】

本発明は、車両用空調装置に利用することができる。

【符号の説明】

【0049】

１００…車両用空調装置、１０２…コンプレッサ、１０４…空調ユニット、１０６…コンデンサ、１０８…エンジン、１１０…ベルト、１１２、１１６、１２２…冷媒配管、１１４…コンデンサファン、１１８…膨張弁、１２０…エバポレータ、１２４…冷却水温センサ、１２６…外気温センサ、１２８…冷媒圧センサ、１３０…電子制御ユニット、１３２…冷媒状態判定部、１３４…コンプレッサ制御部、１３６…メモリ、１３８、１４２…基準閾値マップ、１４０、１４４…補正値マップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】