JP4626470B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用空調装置に関する。

従来より、可変容量圧縮機の容量制御は、圧縮機の吐出容量を変化させる容量制御弁の電磁機構へ印加する電圧を制御手段の出力する制御値（目標値としてのＤｕｔｙ値）にて制御することにより行うようになっている。

制御手段の出力制御値の演算方式としては、蒸発器後流の空気温度をセンシングして、その検出された蒸発器後流の空気温度が目標とする温度に近づくように、すなわち検出温度と目標温度との偏差による比例積分（ＰＩ）演算によるフィードバック演算をしている。

一方、オートエアコンの制御においては、冬期、低水温条件下では、空調フィーリング向上のため、空調ユニット内の送風機は停止状態となっているが、制御手段はイグニッションがオンの状態で常時、制御値Ｄｕｔｙを演算している。このとき、蒸発器後流温度は、ヒータコアを流れるエンジン冷却水の温度が上昇するにつれて、ヒータコアからの輻射により上昇することになる。

オートエアコンの制御においては、この水温上昇に応じて送風機が作動を始め、これに応じて圧縮機も起動することになる。常時演算されている圧縮機の目標値であるＤｕｔｙ値は、圧縮機の起動時においては、送風機が停止中の蒸発器後流温度の上昇による影響で検出温度と目標温度との偏差が大きくなるため、最大値または最大値に近い大きな値として演算される。

このように、水温上昇に伴う送風機の作動開始時において、圧縮機を大きな容量で起動させると、能力過多のため蒸発器が過冷却されることになり、その結果、蒸発器が凍結することとなる。この凍結により、蒸発器周囲に分布していた水に溶け込んでいた臭い成分が、凍結により氷から遊離して空気中に混入することにより、凍結臭が発生することになる。

本発明は、上記点に鑑み、圧縮機の起動開始時、能力過多とならないようにすることで、蒸発器の過冷却を防止し、凍結臭の発生を防ぐことを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、空調対象空間に向かって空気を送風する送風機（８）と、
前記送風機の送風通路（２ａ）に配置され、前記空気を冷却する蒸発器（９）と、
前記送風機の送風通路のうち、前記蒸発器の下流側部位に配置され、車両エンジン冷却水を熱源として前記空気を加熱する暖房用熱交換器（１５）と、
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、
前記車両エンジン冷却水の温度が所定のしきい値に上昇するまで前記送風機を停止状態に維持し、前記車両エンジン冷却水の温度が所定のしきい値に上昇すると前記送風機を停止状態から送風状態に切り替える送風機制御手段（Ｓ４）と、
前記蒸発器の温度（Ｔｅ）と目標冷却温度（ＴＥＯ）との偏差（Ｅｎ）に応じた値を前回算出した吐出容量の目標値（Ｄｕｔｙ（ｎ−１））に増減することにより、前記圧縮機に発生させるべき今回の吐出容量の目標値（Ｄｕｔｙ）を算出する算出手段（Ｓ９）と、
前記算出された目標値に応じて前記圧縮機の吐出容量を制御して、前記蒸発器の冷房能力を調整する容量制御手段（Ｓ１０）と、を備え、
前記算出手段は、前記送風機制御手段により前記送風機が停止状態に維持されているときに前記吐出容量の目標値が０となる実出力値を出力し、
さらに、前記算出手段は、前記送風機制御手段により前記送風機が前記停止状態から前記送風状態へ切り替えられた時点で算出される前記目標値を、前記偏差（Ｅｎ）に応じた値を前記前回算出の目標値（Ｄｕｔｙ（ｎ−１））に増減することにより連続的に算出される目標値よりも低い所定値（α、β、γ、λ）で置換して、前記所定値を前記切替時点での前記吐出容量の目標値とする実出力値を出力し、
前記送風状態への切替後における前記算出手段の次回の算出では、前記所定値を前記前回算出の目標値（Ｄｕｔｙ（ｎ−１））として用いて前記偏差（Ｅｎ）に応じた値を前記所定値に増減することにより前記吐出容量の目標値を算出し、この算出された目標値を実出力値として出力することを特徴とする。

これによれば、送風機が停止状態から送風状態へ切り替えられた時点で、圧縮機の吐出容量の目標値を、前記偏差（Ｅｎ）に応じた値を前回算出の目標値（Ｄｕｔｙ（ｎ−１））に増減することにより連続的に算出される吐出容量の目標値よりも低い値に抑制できる。そのため、前記偏差（Ｅｎ）及び前回算出の目標値（Ｄｕｔｙ（ｎ−１））に基づいて連続的に算出される目標値で圧縮機を作動させると蒸発器が過冷却状態になる場合でも、その連続演算値よりも低い所定値（α、β、γ、λ）の吐出容量で圧縮機を作動させることにより蒸発器の過冷却を防止して、蒸発器の凍結による凍結臭の発生を防ぐことができる。

なお、送風機が停止状態にあるとき、車両のエンジン冷却水温度の上昇に応じて暖房用熱交換器（１５）からの輻射によって蒸発器の温度も上昇することにより、これに応じて前記偏差（Ｅｎ）及び前回算出の目標値（Ｄｕｔｙ（ｎ−１））に基づいて連続的に算出される目標値は比較的高い値となる。したがって、請求項１に記載の発明の所定値（α、β、γ、λ）は、上記連続的に算出の目標値よりも低い値として設定している。

請求項１に記載の車両用空調装置において、送風機の送風状態への切替時点で置換される所定値は、請求項２に記載の発明のように、蒸発器の熱負荷状態に応じて補正することができる。具体的には、蒸発器の熱負荷が低くなるほど所定値を低くするよう補正する。
さらに具体的には、請求項３に記載の発明のように、外気温（Ｔａｍ）により所定値（β）を補正してもよく、また、請求項４に記載の発明のように、蒸発器の吹出空気温度（Ｔｅ）により所定値（γ）を補正してもよく、あるいは、請求項５に記載の発明のように、内外気の導入口の吸込口状態（ＴＰＩ）と車速（ＳＰＤ）と外気温（Ｔａｍ）とにより所定値（λ）を補正してもよい。

また、請求項６に記載の発明は、空調対象空間に向かって空気を送風する送風機（８）と、
前記送風機の送風通路（２ａ）に配置され、前記空気を冷却する蒸発器（９）と、
前記送風機の送風通路のうち、前記蒸発器の下流側部位に配置され、車両エンジン冷却水を熱源として前記空気を加熱する暖房用熱交換器（１５）と、
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、
前記車両エンジン冷却水の温度が所定のしきい値に上昇するまで前記送風機を停止状態に維持し、前記車両エンジン冷却水の温度が所定のしきい値に上昇すると前記送風機を停止状態から送風状態に切り替える送風機制御手段（Ｓ４）と、
前記蒸発器の温度（Ｔｅ）と目標冷却温度（ＴＥＯ）との偏差（Ｅｎ）に応じた値を前回算出した吐出容量の目標値（Ｄｕｔｙ（ｎ−１））に増減することにより、前記圧縮機に発生させるべき今回の吐出容量の目標値（Ｄｕｔｙ）を算出する算出手段（Ｓ９）と、
前記算出された目標値に応じて前記圧縮機の吐出容量を制御して、前記蒸発器の冷房能力を調整する容量制御手段（Ｓ１０）と、を備え、
前記算出手段は、前記送風機制御手段により前記送風機が前記停止状態にあるとき前記目標値を所定値（α、Ｄｕｔｙ１（ｎ−１））に保持する保持手段（Ｓ３０３）と、
前記送風機制御手段により前記送風機が前記停止状態から前記送風状態へ切り替わると、前記所定値を前記前回算出の目標値（Ｄｕｔｙ（ｎ−１））として用いて前記偏差（Ｅｎ）に応じた値を前記所定値に増減することにより前記吐出容量の目標値を演算する演算手段（Ｓ３０６）と、
前記吐出容量の目標値の実出力値を出力する出力手段（Ｓ３０９）とを有し、
前記所定値は、前記偏差に応じた値を前記前回算出の目標値（Ｄｕｔｙ（ｎ−１））に増減することにより連続的に演算される吐出容量の目標値が前記停止状態から前記送風状態への切替時点に到達する値よりも低い値となるように予め設定されており、
前記送風機が前記停止状態にあるときは前記保持手段（Ｓ３０３）により前記所定値が保持されても、前記出力手段（Ｓ３０９）は前記吐出容量の目標値が０となる実出力値を出力し、
一方、前記送風機が前記停止状態から前記送風状態へ切り替えられると、前記出力手段（Ｓ３０９）は、前記演算手段（Ｓ３０６）において前記偏差（Ｅｎ）に応じた値を前記所定値に増減することにより演算された前記目標値を実出力値として出力することを特徴とする。

これによれば、送風機（８）が停止状態にあるとき、保持手段（Ｓ３０３）により、圧縮機（１１）の吐出容量の目標値（Ｄｕｔｙ）を所定値（α、Ｄｕｔｙ１（ｎ−１））に保持するが、算出手段（Ｓ９）の出力手段（Ｓ３０９）は圧縮機の吐出容量の目標値が０となる実出力値を出力する。
そして、送風機（８）が送風状態へ切り替えられると、算出手段（Ｓ９）の演算手段（Ｓ３０６）は、保持手段（Ｓ３０３）により保持された所定値（α、Ｄｕｔｙ１（ｎ−１））を前回算出の目標値（Ｄｕｔｙ（ｎ−１））として用いて前記偏差（Ｅｎ）に応じた値を前記所定値に増減することにより吐出容量の目標値を演算し、この所定値に基づく目標値を出力手段（Ｓ３０９）は実出力値として出力する。
ここで、前記所定値（α、Ｄｕｔｙ１（ｎ−１））は、前記偏差に応じた値を前回算出の目標値（Ｄｕｔｙ（ｎ−１））に増減することにより連続的に演算される吐出容量の目標値が送風機の停止状態から送風状態への切替時点に到達する値よりも低い値となるように予め設定されている。
このため、送風機が停止状態から送風状態へ切り替えられた時点で、圧縮機（１１）は、保持手段（Ｓ３０３）により保持された前記所定値に基づき算出された目標値の吐出容量で作動するので、送風機の送風状態への切り替わり時点以降の圧縮機の吐出容量を低い値に抑制することができる。
したがって、請求項６に記載の発明においても、送風状態への切り替わり時における蒸発器の過冷却を防止して、蒸発器の凍結による凍結臭の発生を防ぐことができる。

なお、上記保持手段（Ｓ３０３）により保持された所定値（Ｄｕｔｙ１（ｎ−１））を、請求項７に記載の発明のように算出手段への電源投入スイッチ（ＩＧ）が起動されたときに検出される蒸発器温度検出手段（３４）の検出温度（Ｔｅ）により補正する手段（Ｓ３０５）を備えれば、上記所定値を送風機の停止状態における蒸発器の温度変化に応じた値にすることができる。

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ものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図面に基づいて説明する。図１は本実施形態の全体構成の概要を示すもので、車両用空調装置は車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）内側部等に配設される室内空調ユニット１を備えている。

この室内空調ユニット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２ａを構成する。このケース２内の空気通路２ａ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内に内外気切替ドア６を回転自在に配置している。

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、内外気切替ドア６の開度である吸込口開度ＴＰＩに応じて内気導入口３および外気導入口４の開口面積を連続的に調整する。この内外気切替ドア６の吸込口開度ＴＰＩ＝０％により、内気導入口３を全開して外気導入口４を全閉することにより、内気導入口３から内気（車室内空気）のみを導入する全内気（ＲＥＣ）モードを設定できる。

逆に、内外気切替ドア６の吸込口開度ＴＰＩ＝１００％により、内気導入口３を全閉して外気導入口４を全開することにより、外気導入口４から外気（車室外空気）のみを導入する全外気（ＦＲＳ）モードを設定できる。更に、全内気モードと全外気モードとの間で、内気導入口３および外気導入口４の開口比率である吸込口開度ＴＰＩを連続的に調整することにより、内気と外気の導入比率を連続的に変化させる内外気混入モードを設定できる。なお、内外気切替ドア６とサーボモータ７とにより本実施形態の内外気切替手段が構成される。

内外気切替箱５の下流側通路には車室内に向かって空気を送風する電動式の送風機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。送風機８の下流側通路には送風空気を冷却する冷房用熱交換器をなす蒸発器９を配置している。

この蒸発器９は、冷凍サイクル装置１０を構成する要素の一つである。蒸発器９に流入した低圧の冷媒は送風機８によって送風された送風空気から吸熱して蒸発し、送風空気を冷却することができる。なお、冷凍サイクル装置１０は周知のものであり、蒸発器９、圧縮機１１、凝縮器１２、気液分離器（レシーバ）１３、膨張弁１４によって構成される。

圧縮機１１は、冷媒を吸入、圧縮および吐出するものであり、プーリ１１ａおよびベルトＶを介して車両エンジンＥの回転動力が伝達されて回転駆動される。なお、圧縮機１１は可変容量型圧縮機であり、その詳細は後述する。

一方、室内空調ユニット１において、蒸発器９の下流側通路にはケース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る。ケース２内部においてヒータコア１５の側方部位にはバイパス通路１６が形成され、このバイパス通路１６をヒータコア１５のバイパス空気が流れる。

蒸発器９とヒータコア１５との間に温度調整手段をなすエアミックスドア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）が連続的に調整可能になっている。

このエアミックスドア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整するようになっている。

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。

これら吹出口１９〜２１の各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によって開閉操作される。

次に、圧縮機１１について説明すると、本実施形態の圧縮機１１は、外部からの制御信号により吐出容量を連続的に可変制御できる可変容量型圧縮機である。具体的には、斜板式の圧縮機において吐出圧と吸入圧を利用して斜板室の圧力を制御することにより、斜板の傾斜角度を可変してピストンのストロークを変化させ、これにより、圧縮機吐出容量を略０％〜１００％の範囲で連続的に変化させることができる。

このような斜板式の可変容量型圧縮機１１は周知である。本実施形態は、斜板式の可変容量型圧縮機の中でも特に特開２００１−１０７８５４号公報等により公知になっている流量制御タイプの可変容量型圧縮機を圧縮機１１として用いている。

この流量制御タイプの可変容量型圧縮機１１の概要を説明すると、圧縮機１１は容量制御弁１１ｂを備えている。この容量制御弁１１ｂは、圧縮機１１の吐出冷媒流量に応じた差圧ΔＰによる力Ｆ１を発生する差圧応動機構（図示せず）と、この吐出冷媒流量に応じた差圧による力Ｆ１と対抗する電磁力Ｆ２を発生する電磁機構（図示せず）とを内蔵している。この電磁機構の電磁力Ｆ２は、後述の空調制御装置３０から出力される制御電流Ｉｎによって決定される。

そして、この差圧ΔＰに応じた力Ｆ１と電磁力Ｆ２に応じて変位する弁体（図示せず）により圧縮機１１の斜板室（図示せず）の圧力、すなわち、制御圧Ｐｃを変化させて斜板の傾斜角度を変化させ、それにより、吐出容量を連続的に変化させるようになっている。ここで、吐出容量は冷媒の吸入圧縮を行う作動空間の幾何学的な容積であり、具体的には、ピストンストロークの上死点と下死点との間のシリンダ容積である。

なお、斜板式可変容量型圧縮機１１においては、周知のように制御圧Ｐｃの低下→斜板の傾斜角度の増加→ピストンストロークの増加→吐出容量の増加となり、逆に、制御圧Ｐｃの上昇→斜板の傾斜角度の減少→ピストンストロークの減少→吐出容量の減少となるように吐出容量変更機構が構成されている。

ところで、上記電磁力Ｆ２は、差圧ΔＰに応じた力Ｆ１に対抗する力であるから、電磁力Ｆ２を増減することにより目標差圧を決定することになり、現実の差圧ΔＰがこの電磁力Ｆ２により決定される目標差圧となるように斜板室の制御圧Ｐｃが制御され、吐出容量が変化することになる。更に、差圧ΔＰと吐出冷媒流量は比例関係にあるから、目標差圧を決定することは目標吐出冷媒流量を決定することになる。

そして、電磁力Ｆ２は容量制御弁１１ｂの電磁機構に供給される制御電流Ｉｎに応じて決定されるから、図２に示すように、制御電流Ｉｎの増加に応じて目標差圧および目標吐出冷媒流量が増加する関係となる。

なお、制御電流Ｉｎは、具体的には電流制御回路の構成上、通常用いられるように、比例積分（ＰＩ）演算により算出される出力Ｄｕｔｙ値に基づくデューティ制御により変化させる方式としている。なお、この出力Ｄｕｔｙ値およびそのもととなる目標値は、算出手段としての空調制御装置３０において算出されるものであり、それらの算出方法は後述する。

また、斜板式可変容量型圧縮機１１においては制御圧Ｐｃの調整により吐出容量を１００％から略０％付近まで連続的に変化させることができる。そして、吐出容量を略０％付近に減少することにより、圧縮機１１を実質的に作動停止状態にすることができる。従って、圧縮機１１の回転軸をプーリ１１ａ、ベルト等を介して車両エンジンＥ側のプーリに常時連結するクラッチレスの構成とすることができる。もちろん、圧縮機１１の回転軸に必要に応じて電磁クラッチを装着して電磁クラッチにより圧縮機１１への動力伝達を断続する構成にしてもよい。

次に、本実施形態の電気制御部の概要を説明すると、空調制御装置（Ａ／Ｃ ＥＣＵ）３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む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。

この空調制御装置３０は、エンジンの始動および停止を司るイグニッションスイッチが投入（ＩＧオン）されたときに、車両に搭載された車載電源である図示しないバッテリーから直流電源が供給されると、演算処理や制御処理を開始するように構成されている。すなわち、本実施形態ではイグニッションスイッチが、算出手段としての空調制御装置３０の電源投入スイッチに相当する。

空調制御装置３０の入力側には空調用センサ群３１〜３６からそれぞれセンサ検出信号が入力され、また、車室内前部の計器盤付近に配置される空調操作パネル３７に設けられた各種空調操作スイッチ３８〜４３からそれぞれ操作信号が入力される。

空調用センサ群としては、具体的には、外気温Ｔａｍを検出する外気温検出手段としての外気温センサ３１、内気温Ｔｒを検出する内気温センサ３２、車室内に入射する日射量Ｔｓを検出する日射センサ３３、蒸発器９の空気吹出部に配置されて蒸発器吹出空気温度Ｔｅを検出する蒸発器温度検出手段である蒸発器温度センサ３４、ヒータコア１５に流入するエンジン冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ３５、車両の速度ＳＰＤを検出する車速センサ３６等が設けられる。

また、空調操作パネル３７には各種空調操作スイッチとして、吹出モードドア２２〜２４により切り替わる吹出モードをマニュアル設定する吹出モードスイッチ３８、内外気切替ドア６による内外気吸込モードをマニュアル設定する内外気切替スイッチ３９、圧縮機１１の作動指令信号を出すエアコンスイッチ４０、送風機８の風量をマニュアル設定する送風機作動スイッチ４１、空調自動制御状態の指令信号を出すオートスイッチ４２、および車室内温度を設定する温度設定手段をなす温度設定スイッチ４３等が設けられる。

なお、エアコンスイッチ４０は圧縮機１１の稼働状態と停止状態とを切り替えるものであり、エアコンスイッチ４０を停止状態にすると、容量制御弁１１ｂの制御電流Ｉｎを強制的に０にして、圧縮機１１の吐出容量を略０容量にし、圧縮機１１は実質的に停止状態となる。

これに対し、エアコンスイッチ４０を稼動状態にすると、空調制御装置３０で演算された所定の出力Ｄｕｔｙ値（０〜１００％）に基づく制御電流Ｉｎを容量制御弁１１ｂに出力して、圧縮機１１を制御電流Ｉｎに応じた吐出容量（０〜１００％）で稼働する状態にする。なお、この稼動状態においても、制御電流Ｉｎすなわち出力Ｄｕｔｙ値が０％に設定されると、それに応じて圧縮機１１の吐出容量も０％に調節される。

空調制御装置３０の出力側には、圧縮機１１の電磁式容量制御弁１１ｂ、各機器の電気駆動手段をなすサーボモータ７、１８、２５、送風機８のモータ８ｂ、および凝縮器冷却ファン１２ａのモータ１２ｂが接続され、これらの機器の作動が空調制御装置３０の出力信号により制御される。

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、空調制御装置３０が実行する制御処理全体の概要を図３のメインルーチンを示すフローチャートに基づき説明する。この制御処理は、オートスイッチ４２が投入されてオートモードが設定され、また、エアコンスイッチ４０の設定により圧縮機１１が稼動状態に設定されているときに行われ、電源投入スイッチとしてのエンジンのイグニッションスイッチ（ＩＧ、図示せず）の投入によりスタートし、所定の繰り返し時間（例えば２００〜３００ｍｓ）で繰り返し実行される。

先ず、ステップＳ１ではフラグ、タイマ等の初期化がなされ、次のステップＳ２で空調用センサ群３１〜３６からのセンサ検出信号および空調操作パネル３７の操作信号を読み込む。

次に、ステップＳ３にて車室内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、温度設定スイッチ４３により設定した設定温度Ｔｓｅｔに車室内温度（内気温）Ｔｒを維持するために必要な車室内吹出空気温度である。具体的には、下記数式（１）によりＴＡＯを演算する。

ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ
・・・（１）
ここで、Ｔｒは内気温センサ３２により検出される内気温、Ｔａｍは外気温センサ３１により検出される外気温、Ｔｓは日射センサ３３により検出される日射量、Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインおよびＣは補正用の定数である。

次に、ステップＳ４にて、送風機８により送風される空気の風量を算出する。具体的にはモータ８ｂに印加するブロワモータ電圧をＴＡＯに基づいて算出する。本実施形態では、ＴＡＯの極低温域（最大冷房域）および極高温域（最大暖房域）でブロワモータ電圧を最大値または最大値付近の高電圧にして、送風機８の風量を最大風量または最大風量付近に制御する。そして、ＴＡＯが極低温域または極高温域から中間温度域に向かって変化するにつれてブロワモータ電圧を低下して、送風機８の風量を減少させる。

なお、冬場などの暖房条件下において、エンジン起動直後のエンジン冷却水温度Ｔｗが低い場合は、ブロワモータ電圧＝０として送風機８を停止し、乗員にとって暖房感が得られる程度まで冷却水温が上昇すると、送風を開始する、すなわちウオームアップ制御を行うようになっている。

次に、ステップＳ５にて、エアミックスドア１７の目標開度ＳＷを上記ＴＡＯ、蒸発器吹出空気温度Ｔｅ（蒸発器温度センサ３４の検出温度）、及びエンジン冷却水温度Ｔｗ（水温センサ３５の検出温度）に基づいて次の数式（２）により算出する。

ＳＷ＝〔（ＴＡＯ−Ｔｅ）／（Ｔｗ−Ｔｅ）〕×１００（％） ・・・（２）
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。

次に、ステップＳ６にて吹出モードを決定する。この吹出モードも目標吹出温度ＴＡＯに基づいて決定する。本実施形態では、ＴＡＯが低温域から高温域へと上昇するにつれて吹出モードをフェイスモード→バイレベル（Ｂ／Ｌ）モード→フットモードへと順次切り替える。

次に、ステップＳ７にて内外気切替ドア６の目標開度を算出する。この内外気切替ドア６の目標開度である吸込口開度ＴＰＩの算出によって内外気吸い込みモードが決定される。本実施形態では、目標吹出温度ＴＡＯが低温域から高温域へと上昇するに応じて、目標開度ＴＰＩ＝０％から１００％へと増大するように設定される。ここで、内外気切替ドア６の目標開度ＴＰＩ＝０％は、内気導入口３を全開して外気導入口４を全閉する全内気モード（ＲＥＣモード）時の開度であり、同じく目標開度ＴＰＩ＝１００％は、内気導入口３を全閉して外気導入口４を全開する全外気モード（ＦＲＳモード）時の開度である。

次に、ステップＳ８にて、蒸発器９の目標冷却温度ＴＥＯを算出する。この目標冷却温度ＴＥＯは蒸発器９にて車室内吹出空気を冷却する際の目標温度であり、車室内吹出空気の温度調整や湿度調整を行うために必要な温度である。この目標冷却温度ＴＥＯは前述の目標吹出温度ＴＡＯや外気温Ｔａｍ等に基づいて算出される。

具体的には、目標冷却温度ＴＥＯは目標吹出温度ＴＡＯが低下するにつれて低下するように算出され、また、外気温Ｔａｍの低温域では、窓ガラスＷの曇り防止のためにＴＥＯは外気温Ｔａｍの低下とともに低下するように算出される。

次に、ステップＳ９は圧縮機１１の制御であり、電磁式容量制御弁１１ｂに供給する制御電流Ｉｎを算出する。すなわち、基本的には、実際の蒸発器吹出空気温度Ｔｅと目標冷却温度ＴＥＯとの温度偏差Ｅｎ（Ｅｎ＝Ｔｅ−ＴＥＯ）を算出し、この温度偏差Ｅｎに基づいてＴｅをＴＥＯに近づけるための出力Ｄｕｔｙ値を比例積分制御（ＰＩ制御）などによるフィードバック制御手法にて、次の数式（３）に基づき算出する。

制御電流Ｉｎは、この（３）式におけるＤｕｔｙ値に相当する量（Ｉｎ＝Ｄｕｔｙ）として算出する。したがって、制御電流ＩｎおよびＤｕｔｙ値は、圧縮機１１が現在吐出すべき容量、すなわち現在の目標値に相当する。

Ｄｕｔｙ（ｎ）＝Ｄｕｔｙ（ｎ−１）＋ｋｐ（Ｅｎ（ｎ）−Ｅｎ（ｎ−１））
＋（θ／Ｔｉ）×Ｅｎ（ｎ） ・・・（３）
ここで、ｎは演算回数を示す数、ｋｐは比例定数、θはサンプリング時間、Ｔｉは積分定数である。また、Ｅｎ（ｎ）は今回の温度偏差、Ｅｎ（ｎ−１）は前回の温度偏差であり、Ｄｕｔｙ（ｎ）は今回のＤｕｔｙ値、Ｄｕｔｙ（ｎ−１）は前回のＤｕｔｙ値である。

本実施形態では、ＴＥＯが低下すると温度偏差Ｅｎが拡大するので、ＴｅがＴＥＯに近づくように制御電流Ｉｎが増加する。そして、制御電流Ｉｎの増加により圧縮機１１の吐出容量が増加するので、圧縮機１１の冷媒吐出流量も増加することになる。

なお、暖房条件下でのウオームアップ制御時には、上記ステップＳ４にて送風機８が停止状態にあるときは、制御電流Ｉｎも０とされて稼動状態にある圧縮機１１の吐出容量は０とされ、送風機８がエンジン冷却水温度Ｔｗの上昇に応じて送風（オン）状態に切り替わるときに、圧縮機１１もその時点で出力された制御電流Ｉｎに応じた吐出容量で作動する。

次に、ステップＳ１０に進み、上記ステップＳ４〜Ｓ７およびＳ９で算出、決定された制御状態が得られるように、空調制御装置３０より各種機器のアクチュエータ駆動部（１１ｂ、７、１８、２５、８ｂ、１２ｂ）に対して出力信号が出力される。その後に、ステップＳ２の制御処理に戻るようになっている。

次に、図４に基づいて上記ステップＳ９における圧縮機制御の処理内容を具体的に説明する。この図４に示す制御ルーチンは、図３のメインルーチンの実行において、繰り返し実行される。

まずステップＳ２０１にて、圧縮機１１の制御の目標値であるＤｕｔｙ１（ｎ）を、上記数式（３）に基づき、すなわち、数式（３）において、Ｄｕｔｙ（ｎ）をＤｕｔｙ１（ｎ）として算出する。

次に、ステップＳ２０２にて、送風機８の今回演算における作動状態が、前回の演算における状態に対して、停止状態（ＯＦＦ、ブロワモータ電圧＝０）から送風状態（ＯＮ）へと切り替わったか否かが判定される。本実施形態では、この送風機８のＯＦＦからＯＮへの切り替わりは、上記ステップＳ４において、水温センサ３５により検出されるエンジン冷却水温度Ｔｗが上昇して、水温しきい値（例えば３０〜６０℃の範囲の所定値）に達したときに行われる。

送風機８がＯＦＦからＯＮへの切り替わりがない、すなわち、送風機８が送風停止（ＯＦＦ）状態のまま、あるいは送風（ＯＮ）状態のままである場合は、ステップＳ２０３にて、ブロワＯＮ中か否かが判定され、判定結果がＮＯ、すなわち、送風機８が停止（ＯＦＦ）中の場合はステップＳ２０５にてＤｕｔｙ２＝０と設定される。

ステップＳ２０３にて判定結果がＹＥＳ、すなわち、送風機８が送風状態（ＯＮ）にあるときは、ステップＳ２０４にて、圧縮機１１がＯＮモード中か否かが判定される。具体的には、ステップＳ２０４での判定は、圧縮機１１の出力Ｄｕｔｙ値に基づいて行われるのではなく、エアコンスイッチ４０の設定状態および送風機８の作動状態に応じて行われる。すなわち、エアコンスイッチ４０により圧縮機１１が稼動状態に設定され、かつ、送風機８がＯＮ状態にあるとき、圧縮機１１がＯＮモードにあるとＹＥＳ判定される。ＹＥＳ判定の場合は、次のステップＳ２０６でＤｕｔｙ２＝１００と設定される。

一方、送風機８がＯＮ状態にあっても、ステップＳ２で読み込まれたエアコンスイッチ４０の設定条件により圧縮機１１が停止状態に設定されているときは、ステップＳ２０４での判定結果はＮＯとなる。この場合には次のステップＳ２０５にてＤｕｔｙ２＝０とされる。

ステップＳ２０２にて送風機８がＯＦＦからＯＮへ切り替わったと判定（ＹＥＳ判定）された場合は、ステップＳ２０７にて、圧縮機１１の状態が前回のＯＦＦモードから今回、ＯＮモードへと切り替わったか否かが判定される。なお、この判定も、ステップＳ２０４と同様であり、エアコンスイッチ４０の設定状態および送風機８のＯＮまたはＯＦＦの作動状態に応じて判定される。したがって、ステップＳ２０２での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、送風機８がＯＦＦからＯＮへと切り替わったことを受けて、圧縮機１１が稼動状態であればステップＳ２０７にてＹＥＳ判定、すなわち圧縮機１１はＯＮモードに切り替わったと判定され、次のステップＳ２０８へ移行する。

ステップＳ２０２でＹＥＳ判定であっても圧縮機１１がＯＦＦモードのままのときは、ステップＳ２０７での判定結果はＮＯとなり、次のステップＳ２０３へ移行し送風機８の状態変化のない場合と同様の処理が継続される。

ステップＳ２０８では、Ｄｕｔｙ１（ｎ）が、ステップＳ２０１で数式（３）の繰り返し演算により算出された値ではなく、予め設定された固定値αに置換される。その後、ステップＳ２０６にて、Ｄｕｔｙ２＝１００（％）に設定される。

なお、エンジン冷却水温度Ｔｗの上昇に応じて「ブロワＯＮ」となる時点では、このエンジン冷却水の輻射により蒸発器温度としての蒸発器吹出空気温度Ｔｅも上昇している。したがってこの時点では温度偏差Ｅｎが比較的大きくなっている。これにより、ステップＳ２０１で温度偏差Ｅｎに応じて算出されるＤｕｔｙ１（ｎ）も比較的大きい値となっている。

したがってステップＳ２０８におけるこの固定値αは、上記ステップＳ２０１で算出されるＤｕｔｙ１（ｎ）の値よりも低い、例えば３０％程度に設定することができる。

そして、いずれの場合もステップＳ２０９にて、圧縮機１１の制御の目標値として出力Ｄｕｔｙ値が、次の数式（４）にて、Ｄｕｔｙ１（ｎ）およびＤｕｔｙ２のうち小さいほうの値として決定されたのち、メインルーチンへ戻る。

Ｄｕｔｙ＝ＭＩＮ（Ｄｕｔｙ１（ｎ）、Ｄｕｔｙ２） ・・・（４）
以上の処理により算出される出力Ｄｕｔｙ値は、送風機８および圧縮機１１の現在（今回）の状態に応じて、次のように設定される。なお、「ステップ」を省略する。

ａ）オートモードで送風機８が送風（ＯＮ）状態にあり、かつ、稼動状態に設定されている圧縮機１１が出力Ｄｕｔｙ値に基づく吐出容量で作動している通常時、Ｓ２０１でＤｕｙｔ１（ｎ）が算出され、送風機８がＯＮ状態のままであるため、Ｓ２０２でＮＯと判定され、Ｓ２０３でＹＥＳと判定され、圧縮機１１がＯＮモードであるためＳ２０４でＹＥＳと判定され、Ｓ２０６でＤｕｔｙ２＝１００と設定され、Ｓ２０９で出力Ｄｕｔｙ値はＤｕｔｙ１（ｎ）に設定される。したがって、圧縮機１１は演算された目標値Ｄｕｔｙ１（ｎ）の吐出容量で作動を継続する。

ｂ）エンジン冷却水温度Ｔｗが水温しきい値より低いウオームアップ制御中では、Ｓ２０１でＤｕｔｙ１（ｎ）が算出され、送風機８が停止中のためＳ２０２でＮＯ判定、Ｓ２０３でＮＯ判定となり、次のＳ２０５でＤｕｔｙ２＝０と設定され、Ｓ２０９で出力Ｄｕｔｙ値は０に設定される。この出力Ｄｕｔｙ値により、圧縮機１１の吐出容量は０となる。

なお、Ｔｗが水温しきい値より低いとき、このｂ）の処理が繰り返されるあいだ、Ｓ２０１にて目標値Ｄｕｔｙ１（ｎ）の演算が上記数式（３）に基づき継続される。

ｃ）ウオームアップ制御中でも、Ｓ２０１でＤｕｔｙ１（ｎ）は繰り返し算出される。このウオームアップ制御中にエンジン冷却水温度Ｔｗが上昇して水温しきい値に達すると、それまでＯＦＦとなっていた送風機８がＯＮへ切り替わり、これによりＳ２０２の判定結果がＹＥＳとなり、これに応じて圧縮機１１がＯＦＦモードからＯＮモードへ切り替わる。このＳ２０２の判定結果に応じてＳ２０７の判定はＹＥＳとなり、次のＳ２０８でＤｕｔｙ１（ｎ）＝αに置換され、Ｓ２０６でＤｕｔｙ２＝１００に設定され、Ｓ２０９で出力Ｄｕｔｙ値はαに設定される。したがって、それまで吐出容量＝０であった圧縮機１１は、演算値Ｄｕｔｙ１（ｎ）よりも小さい固定値αに基づく少ない吐出容量で作動（ＯＮ）する。

なお、空調操作パネル３７での設定により空調制御装置３０がマニュアルモードで作動中に、Ｔｗが水温しきい値より高い温度であっても送風機８が停止状態になっている場合に、乗員によりオートスイッチ４２が投入されてオートモードに切り替えられると、送風機８は自動的にＯＮ状態となり、また、オートスイッチ４２に連動してエアコンスイッチ４０も自動的に圧縮機１１を稼動状態にする。この場合にも、上記ｃ）と同様に、Ｓ２０１→Ｓ２０２でＹＥＳ→Ｓ２０７でＹＥＳ→Ｓ２０８→Ｓ２０６→Ｓ２０９の処理により、圧縮機１１は出力Ｄｕｔｙ値＝αに基づく少ない吐出容量で作動を開始することができる。

以上のような本実施形態の制御処理による作動状態の変化の例を、図５の時間線図に示す。なお、図５において、時間ｔ＝０においてイグニッションＯＮされて、上記メインルーチン（図３）の処理が開始される。ここで、目標冷却温度ＴＥＯは一定値としている。また、イグニッションＯＮ時に、オートスイッチ４２が投入されており、エアコンスイッチ４０は圧縮機１１が稼動状態となるように設定されている。

イグニッションＯＮとともに、Ｄｕｔｙ１（ｎ）は温度偏差Ｅｎ＝Ｔｅ−ＴＥＯに応じて繰り返し演算される。この間、エンジン冷却水温Ｔｗがしきい値より低いときは、送風機８はウオームアップ制御によりＯＦＦ状態が維持され、上記ｂ）の処理により、Ｄｕｔｙ＝０すなわち圧縮機１１の吐出容量も０とされる。なお、Ｔｗの上昇に応じて、その輻射の影響によりＯＦＦ状態の蒸発器９の吹出空気温度Ｔｅは上昇する。

その後、Ｔｗが上昇して水温しきい値に達すると、図５中、「ブロワＯＮ」にて示される時点で、送風機８はＯＦＦからＯＮへと切り替わり、これに応じて圧縮機１１はＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り替わる。このとき、上記ｃ）の処理により、出力Ｄｕｔｙ値はＤｕｔｙ１（ｎ）からαに置換され、圧縮機１１はＤｕｔｙ＝α（＜Ｄｕｔｙ１（ｎ））による低い吐出容量で起動（作動開始）する。この固定値αに基づく吐出容量では、蒸発器吹出空気温度Ｔｅは過度に低下することなく、したがって、蒸発器９は凍結しない。

そして時間経過とともに、送風機８の送風状態（ＯＮ）および圧縮機１１のＯＮ状態が継続し、上記ａ）の処理により、圧縮機１１はＳ２０１で算出されるＤｕｔｙ１（ｎ）による吐出容量で作動して、蒸発器吹出空気温度Ｔｅが目標冷却温度ＴＥＯに近づくように制御される。

なお、図５には比較のため、従来制御による作動状態も示している。すなわち、本実施形態のようなＤｕｔｙの置換を行わず、「ブロワＯＮ」時点でそれまでの繰り返し演算で算出された目標値Ｄｕｔｙ１（ｎ）そのもので圧縮機１１を起動、制御した場合を細線で示す。図示の如く、従来制御では、送風機８が停止状態から送風状態への切り替わり時点で、演算されている目標値Ｄｕｔｙ１（ｎ）で圧縮機１１を起動するので、蒸発器９は過冷却されてＴｅは氷点より低くなる、すなわち蒸発器９は凍結することとなる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態とは、図４に示した圧縮機制御ルーチンにおけるステップＳ２０８の処理のみが異なり、他の構成は同じである。以下、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本第２実施形態では、送風機８が停止状態から送風状態への切り替わり時点で圧縮機１１を起動するときの圧縮機１１の制御目標値Ｄｕｔｙとして、その時点で演算されたＤｕｔｙ１（ｎ）を所定値βで置換する。すなわち、ステップＳ２０８においては、Ｄｕｔｙ１（ｎ）＝βの演算を行う。

本第２実施形態におけるこの置換される所定値βは、外気温センサ３１により検出される外気温Ｔａｍの関数として与えられる。すなわち、図６に示すように、所定値βはＴａｍ＜０℃で下限値（２５％）に、および、Ｔａｍ＞２０℃で上限値（４５％）にそれぞれ固定され、０≦Ｔａｍ≦２０の範囲ではＴａｍの増加に応じて所定値βが下限値から上限値まで増加するように設定される。なお、ステップＳ２０８において用いられるＴａｍは、送風機８が停止状態から送風状態へ切り替わる時点で外気温センサ３１により検出された値とすることができる。

この図６に示される所定値βは、外気温Ｔａｍに応じた蒸発器９の熱負荷状態を反映した値とみなすことができる。すなわち、Ｔａｍが低い場合は蒸発器９の熱負荷は小さく、Ｔａｍが高い場合は蒸発器９の熱負荷は大きい。そして、蒸発器９付近の温度、すなわち蒸発器吹出空気温度Ｔｅを凍結しない温度とするには、蒸発器９の熱負荷が小さい場合は、その熱負荷が大きい場合と比較して、圧縮機１１の吐出容量をより小さく制限する必要がある。

したがって、送風機８が停止状態から送風状態へ切り替わる時点で、圧縮機１１を起動する際の圧縮機１１の吐出容量の目標値としてのＤｕｔｙをこの外気温Ｔａｍの関数である所定値βで置換することにより、圧縮機１１の作動状態を、外気温Ｔａｍに応じて、Ｔａｍが低い場合は圧縮機１１の吐出容量をより小さくするよう制限し、あるいは、Ｔａｍが高い場合は圧縮機１１の吐出容量をそれよりも高い値になるよう制限することができる。

以上のように、本第２実施形態では、圧縮機１１の吐出容量を適切な値に制限して、外気温Ｔａｍの変化によらず蒸発器９の凍結を防止し、かつ、蒸発器９の冷房能力を維持することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本第３実施形態は、上記第１および第２実施形態とは、図４に示した圧縮機制御ルーチンにおけるステップＳ２０８の処理のみが異なり、他の構成は同じである。以下、第１および第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本第３実施形態では、送風機８が停止状態から送風状態への切り替わり時点で圧縮機１１を起動するときの圧縮機１１の制御目標値Ｄｕｔｙとして、その時点で演算されたＤｕｔｙ１（ｎ）を所定値γで置換する。すなわち、ステップＳ２０８においては、Ｄｕｔｙ１（ｎ）＝γの演算を行う。

本第３実施形態におけるこの置換される所定値γは、蒸発器温度センサ３４により検出される蒸発器吹出空気温度Ｔｅの関数として与えられる。すなわち、図７に示すように、所定値γはＴｅｍ＜０℃で下限値（２５％）に、および、Ｔｅ＞２０℃で上限値（４５％）にそれぞれ固定され、０≦Ｔｅ≦２０の範囲ではＴｅの増加に応じて所定値γが下限値から上限値まで増加するように設定される。なお、ステップＳ２０８において用いられるＴｅは、送風機８が停止状態から送風状態へ切り替わる時点で蒸発器温度センサ３４により検出された値とすることができる。

この図７に示される所定値γは、蒸発器吹出空気温度Ｔｅに応じた蒸発器９の熱負荷状態を反映した値とみなすことができる。すなわち、Ｔｅが低い場合は蒸発器９の熱負荷は小さく、Ｔｅが高い場合は蒸発器９の熱負荷は大きい。そして、蒸発器９付近の温度、すなわち蒸発器吹出空気温度Ｔｅを凍結しない温度とするには、蒸発器９の熱負荷が小さい場合は、その熱負荷が大きい場合と比較して、圧縮機１１の吐出容量をより小さく制限する必要がある。

したがって、送風機８が停止状態から送風状態へ切り替わる時点で、圧縮機１１を起動する際の圧縮機１１の吐出容量の目標値としてのＤｕｔｙをこの蒸発器吹出空気温度Ｔｅの関数である所定値γで置換することにより、圧縮機１１の作動状態を、蒸発器吹出空気温度Ｔｅに応じて、Ｔｅが低い場合は圧縮機１１の吐出容量をより小さくするよう制限し、あるいは、Ｔｅが高い場合は圧縮機１１の吐出容量をそれよりも高い値になるよう制限することができる。

以上のように、本第３実施形態では、圧縮機１１の吐出容量を適切な値に制限して、蒸発器吹出空気温度Ｔｅの変化によらず蒸発器９の凍結を防止し、かつ、蒸発器９の冷房能力を維持することができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。本第４実施形態は、上記第１ないし第３実施形態とは、図４に示した圧縮機制御ルーチンにおけるステップＳ２０８の処理のみが異なり、他の構成は同じである。以下、第１ないし第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

第４実施形態では、送風機８が停止状態から送風状態への切り替わり時点で圧縮機１１を起動するときの圧縮機１１の制御目標値Ｄｕｔｙとして、その時点で演算されたＤｕｔｙ１（ｎ）ではなく所定値λで置換する。すなわち、ステップＳ２０８においては、Ｄｕｔｙ１（ｎ）＝λの演算を行う。

本第４実施形態におけるこの置換される所定値λは、次の数式（５）により算出される。

λ＝α−２０×ｆ（ＴＰＩ）×ｆ（ＳＰＤ）×ｆ（Ｔａｍ） ・・・（５）
ここで、αは固定値（例えば３０）であり、関数ｆ（ＴＰＩ）、ｆ（ＳＰＤ）、ｆ（Ｔａｍ）はそれぞれ、図８、図９、図１０に示される特性として設定されている。

すなわち、関数ｆ（ＴＰＩ）は、図８に示すように、内外気切替ドア６のサーボモータ７に与えられる吸気口開度ＴＰＩに対して、ＴＰＩ＝０（ＲＥＣモード）からＴＰＩ＝１００（ＦＲＳモード）へ増加するに応じて、ｆ（ＴＰＩ）は０から１へ増加するよう設定されている。

また、関数ｆ（ＳＰＤ）は、図９に示すように、車速センサ３６により検出される車速ＳＰＤに対して、ＳＰＤ＜１０ｋｍ／ｈで０、および、ＳＰＤ＞６０ｋｍ／ｈで１に固定され、１０≦ＳＰＤ≦６０の範囲ではＳＰＤの増加に応じてｆ（ＳＰＤ）が０から１まで増加するように設定される。

さらに、関数ｆ（Ｔａｍ）は、図１０に示すように、外気温センサ３１により検出される外気温Ｔａｍに対して、Ｔａｍ＜５℃で１に、および、Ｔａｍ＞２０℃で０にそれぞれ固定され、５≦Ｔａｍ≦２０の範囲ではＴａｍの増加に応じてｆ（Ｔａｍ）が１から０まで減少するように設定される。

なお、このステップＳ２０８において用いられる吸込口開度ＴＰＩ、車速ＳＰＤおよび外気温Ｔａｍは、送風機８が停止状態から送風状態へ切り替わる時点での、それぞれの設定値および検出値とすることができる。

したがって、これら関数ｆ（ＴＰＩ）、ｆ（ＳＰＤ）、ｆ（Ｔａｍ）に基づいて数式（５）により算出される所定値λは、最も蒸発器９の熱負荷が小さい条件である、ＦＲＳモードかつＳＰＤ≧６０ｋｍ／ｈかつＴａｍ≦５℃のとき、最も小さい値α−２０となる。また、逆に、最も蒸発器９の熱負荷が大きい条件である、ＲＥＣモードかつＳＰＤ≦１０ｋｍ／ｈかつＴａｍ≧２０℃のとき、最も大きい値αとなる。

これにより、蒸発器９の熱負荷状態に応じて、その熱負荷が小さくなるに応じて、所定値λが小さくするので、送風機８が停止状態から送風状態へ切り替わる時点で、圧縮機１１を起動する際の吐出容量の目標値としてのＤｕｔｙを所定値λに置換することにより、蒸発器９の熱負荷状態に応じて、熱負荷が小さい場合は圧縮機１１の吐出容量をより小さくするよう制限し、あるいは、熱負荷が大きい場合は圧縮機１１の吐出容量をそれよりも高い値になるよう制限することができる。

以上のように、本第４実施形態では、圧縮機１１の吐出容量を適切な値に制限して、蒸発器９の熱負荷状態の変化によらず、すなわち、吸込口開度ＴＰＩ、車速ＳＰＤおよび外気温Ｔａｍの変化によらず、蒸発器９の凍結を防止し、かつ、蒸発器９の冷房能力を維持することができる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。本第５実施形態は、上記第１ないし第４実施形態とは、圧縮機制御ルーチンが図４に示すものに代えて図１１に示すものに変更され、他の構成は同じである。以下、第１ないし第４実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本第５実施形態において、上記メインルーチン（図３）のステップＳ９における圧縮機制御の処理内容を図１１に示すフローチャートに基づき具体的に説明する。この図１１に示す制御ルーチンも、上記第１ないし第４実施形態と同様、図３のメインルーチンの実行において、繰り返し実行される。

まずステップＳ３０１で、イグニッションスイッチ（ＩＧ）からの信号に基づきＩＧが投入（ＯＮ）されたか否かが判定される。ＩＧがＯＦＦからＯＮへ切り替わったと判定された場合はステップＳ３０５へ移行し、ＩＧの状態が変化ない、すなわち、ＩＧがＯＮのままの場合はステップＳ３０２に移行する。

ステップＳ３０５では、Ｄｕｔｙ１（ｎ−１）の初期設定が行われる。具体的には、固定値α（例えば、３０％）を用いて、Ｄｕｔｙ１（ｎ−１）＝αと設定される。この初期設定の後、ステップＳ３０２へ移行する。

ステップＳ３０２では、送風機８が停止状態（ＯＦＦ）か否かが判定される。判定結果がＹＥＳ、すなわち送風機８が停止状態（ブロワＯＦＦ）の場合は、ステップＳ３０３へ移行し、判定結果がＮＯ、すなわち送風機８が送風状態（ブロワＯＮ）の場合は、ステップＳ３０６へ移行する。

ステップＳ３０３では、Ｄｕｔｙ１（ｎ−１）がホールドされる。すなわち、Ｄｕｔｙ１（ｎ）＝Ｄｕｔｙ１（ｎ−１）とする。その後、ステップＳ３０４にてＤｕｔｙ２＝０と設定される。

一方、ステップＳ３０２でブロワＯＮと判定された場合は、ステップＳ３０６にて、上記数式（３）と同様、数式（６）により、Ｄｕｔｙ１（ｎ）が算出される。

Ｄｕｔｙ１（ｎ）＝Ｄｕｔｙ１（ｎ−１）＋ｋｐ（Ｅｎ（ｎ）−Ｅｎ（ｎ−１））
＋（θ／Ｔｉ）×Ｅｎ（ｎ） ・・・（６）
次のステップＳ３０７では、圧縮機１１がＯＮモード中か否かが判定される。具体的には、上記第１ないし第４実施形態におけるステップＳ２０４と同様、エアコンスイッチ４０により圧縮機１１が稼動状態に設定され、かつ、送風機８がＯＮ状態（ブロワＯＮ）にあるとき、圧縮機１１がＯＮモードにあると判定される。

ステップＳ３０７での判定結果がＮＯ、すなわち圧縮機１１がＯＮモード中でなければ、ステップＳ３０４にてＤｕｔｙ２＝０とされ、判定結果がＹＥＳ、すなわち圧縮機１１がＯＮモード中であればステップＳ３０８にてＤｕｔｙ２＝１００と設定される。

そして、ステップＳ３０４、または、Ｓ３０８で、それぞれＤｕｔｙ２が設定された後、次のステップＳ３０９で、圧縮機１１の制御の目標値として出力Ｄｕｔｙ値が、上記数式（４）にて、Ｄｕｔｙ１（ｎ）およびＤｕｔｙ２のうち小さいほうの値として決定される。そののち、メインルーチンへ戻る。

以上の演算により算出される出力Ｄｕｔｙ値は、送風機８および圧縮機１１の現在（今回）の状態に応じて、次のように設定される。

ａ）オートモードで送風機８が送風（ＯＮ）状態にあり、かつ、稼動状態に設定されている圧縮機１１が出力Ｄｕｔｙ値に基づく吐出容量で作動している通常時、Ｓ３０１での判定はＮＯであり、Ｓ３０２で送風機８はＯＮ状態のためＮＯと判定され、Ｓ３０６でＤｕｙｔ１（ｎ）が算出され、次のＳ３０７で圧縮機１１はＯＮモード中であるためＹＥＳと判定され、Ｓ３０８でＤｕｔｙ２＝１００と設定され、Ｓ３０９で出力Ｄｕｔｙ値はＤｕｔｙ１（ｎ）に設定される。したがって、圧縮機１１は演算された目標値Ｄｕｔｙ１（ｎ）の吐出容量で作動する。

ｂ）イグニッションスイッチが投入（ＯＦＦ→ＯＮ）された直後では、Ｓ３０１でのＹＥＳ判定により、Ｓ３０５でＤｕｔｙ１（ｎ−１）＝αに初期設定され、次のＳ３０２でＴｗが水温しきい値より低いため送風機８が停止状態（ＯＦＦ状態）にあり、すなわち判定結果はＹＥＳとなり、Ｓ３０３で初期設定されたＤｕｔｙ１（ｎ−１）はホールドされ、Ｓ３０４でＤｕｔｙ２＝０に設定され、Ｓ３０９で出力Ｄｕｔｙ値は０に設定される。これにより、圧縮機１１の吐出容量は０となる。

ｃ）エンジン冷却水温度Ｔｗが水温しきい値より低いウオームアップ制御中では、ＩＧがＯＮ中であるためＳ３０１での判定はＮＯであり、Ｓ３０２でＴｗがまだ低く送風機８はＯＦＦのままであるのでＹＥＳ判定され、Ｓ３０３で前回までホールドされているＤｕｔｙ１（ｎ−１）を継続してホールドし、Ｓ３０４でＤｕｔｙ２＝０と設定され、Ｓ３０９で出力Ｄｕｔｙ値は０に設定される。これにより圧縮機１１の吐出容量は０が維持される。なお、Ｔｗが水温しきい値に達するまでの期間、このｃ）の処理が繰り返されるあいだ、Ｄｕｔｙ１（ｎ）の演算は行われない。

ｄ）ウオームアップ制御中に、エンジン冷却水温度Ｔｗが上昇して水温しきい値に達すると、送風機８は送風（ＯＮ）状態となる。したがって、Ｓ３０１でのＮＯ判定ののち、Ｓ３０２で送風機８のＯＮへの切り替わりによりＮＯ判定となり、次のＳ３０６でＤｕｔｙ１（ｎ）の演算が数式（６）により開始される。この演算におけるＤｕｔｙ１（ｎ−１）は、前回までＳ３０３でホールドされていたＤｕｔｙ１（ｎ−１）＝αが用いられる。
次のＳ３０７で、送風機８のＯＮ状態に応じて圧縮機１１はＯＮモードと判定（ＹＥＳ判定）され、Ｓ３０８でＤｕｔｙ２＝１００と設定され、Ｓ３０９で出力Ｄｕｔｙ値はＳ３０６で算出されたＤｕｔｙ１（ｎ）に設定される。

このｄ）での処理により、それまで吐出容量＝０とされていた圧縮機１１は、Ｄｕｔｙ１（ｎ）にて作動（起動）することになるが、この場合のＤｕｔｙ１（ｎ）は初回の演算であるため、初期設定されたＤｕｔｙ１（ｎ−１）＝αと温度偏差Ｅｎとに基づいて数式（６）によりＰＩ演算された値となる。したがって、圧縮機１１は比較的小さい値に制限された吐出容量で作動を開始することができる。

以上のような本第５実施形態の制御処理による作動状態の変化の例を、図１２の時間線図に示す。なお、図１２において、時間ｔ＝０においてイグニッションＯＮされて、上記メインルーチン（図３）の処理が開始される。ここで、目標冷却温度ＴＥＯは一定値としている。また、イグニッションＯＮ時に、オートスイッチ４２が投入されており、エアコンスイッチ４０はオンモードに設定されている。

時間ｔ＝０においてイグニッションＯＮとともに、上記処理ｂ）により、ＤｕｔｙはＤｕｔｙ１（ｎ−１）＝αに初期設定され、冷却水温Ｔｗが水温しきい値より低いため送風機８は停止状態（ＯＦＦ）のままである。この状態は、上記ｃ）の処理によりＴｗがしきい値に達するまで継続される。

Ｔｗがしきい値に達すると、これに応じて図中「ブロワＯＮ」で示される時点で、送風機８が停止状態から送風状態（ＯＮ）へ変化し、さらに、これに応じてオンモードに設定されている圧縮機１１もＯＮ状態になる。このときの圧縮機１１の制御目標値Ｄｕｔｙは、初回演算のＤｕｔｙ１（ｎ）、すなわち、ホールドされている初期設定値であるＤｕｔｙ１（ｎ−１）＝αと温度偏差Ｅｎとに基づいて数式（６）によりＰＩ演算された値が与えられる（上記処理ｄ））。

この初回のＰＩ演算された値Ｄｕｔｙ（ｎ）は、常時演算が行われた場合の演算値Ｄｕｔｙ１（ｎ）より低い値であるので、圧縮機１１は、比較的低い吐出容量で起動する。これにより、蒸発器吹出空気温度Ｔｅは過度に低下することなく、したがって、蒸発器９は凍結しない。

そして時間経過とともに、送風機８の送風状態（ＯＮ）および圧縮機１１のＯＮ状態が継続し、上記ｄ）の処理により、圧縮機１１は演算されたＤｕｔｙ１（ｎ）による吐出容量で作動して、蒸発器吹出空気温度Ｔｅが目標冷却温度ＴＥＯに近づくように制御される。

なお、図１２においても、比較のため図５と同様の従来制御による作動状態も示している。この比較により、送風機８の停止中におけるＤｕｔｙ１（ｎ）の演算中止、および、初期設定値Ｄｕｔｙ１（ｎ−１）＝αのホールドにより、圧縮機１１の起動が低い吐出容量で行われ、蒸発器９は過冷却されることなく、したがって凍結が発生しないことが理解される。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態について説明する。本第６実施形態は、上記第５実施形態とは、図１１に示した圧縮機制御ルーチンにおけるステップＳ３０５の処理のみが異なり、他の構成は同じである。以下、第５実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

本第６実施形態では、イグニッションＯＮ後のＤｕｔｙ値の初期設定値Ｄｕｔｙ１（ｎ−１）として、固定値ではなく、次の数式（７）で演算される値に設定される。

Ｄｕｔｙ１（ｎ−１）＝α＋ｋｐ×Ｅｎ＋（θ／Ｔｉ）×Ｅｎ ・・・（７）
ここで、αは固定値、ｋｐは正の比例定数、θはサンプリング時間、Ｔｉは積分定数である。また、Ｅｎは初期設定時における蒸発器吹出空気温度Ｔｅと目標冷却温度ＴＥＯとの温度偏差（Ｔｅ−ＴＥＯ）である。

すなわち、初期設定値Ｄｕｔｙ１（ｎ−１）は、固定値αをＴｅの増加に応じて大きくなるよう補正した値として設定される。これにより、初期設定値Ｄｕｔｙ１（ｎ−１）は、イグニッションＯＮ時の蒸発器９の熱負荷状態に応じて、蒸発器９の熱負荷が大きい、すなわちＴｅが高い場合には比較的大きい値とされ、逆に、蒸発器９の熱負荷が小さい、すなわちＴｅが低い場合には比較的小さい値とされる。したがって、送風機８のＯＮに応じて圧縮機１１が作動を開始するとき、蒸発器９の熱負荷が小さいときは圧縮機１１の吐出容量は比較的小さくなって蒸発器９の過冷却を防止しつつ冷房能力を発揮させ、蒸発器９の熱負荷が大きいときは圧縮機１１の吐出容量は比較的大きくなって蒸発器９の過冷却を防止しつつ冷房能力を発揮させることができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、蒸発器温度検出手段として蒸発器９の空気吹出部に配置されて蒸発器吹出空気温度Ｔｅを、蒸発器９の温度として検出する蒸発器温度センサ３４を用いる例を示したが、これに限らず、蒸発器９のフィンに直接配置されたサーミスタにより、フィンの温度を蒸発器９の温度として検出するものでもよい。

上記各実施形態では、圧縮機１１は斜板式可変容量型圧縮機を用いた例を示したが、これに限らず、例えば、スクロール式可変容量型圧縮機でもよい。さらに、圧縮機１１の駆動源として、上述のようにエンジンＥの回転を使用する例を示したが、これに限らず、例えば電動モータで駆動する、いわゆる電動圧縮機を用いてもよい。電動圧縮機では、上述の出力Ｄｕｔｙ値により、電動圧縮機の吐出容量を決める電動モータの回転数を制御することができる。

本発明の第１実施形態を示す全体システム構成図である。 第１実施形態における容量制御弁の制御電流と目標差圧および目標流量との関係を示す特性図である。 第１実施形態の空調制御全体の概要を示すフローチャートである。 第１実施形態の圧縮機制御の具体例を示すフローチャートである。 第１実施形態の作動状態の変化の例を示す時間線図である。 第２実施形態におけるＤｕｔｙ値を決める関数βの特性を示す図である。 第３実施形態におけるＤｕｔｙ値を決める関数γの特性を示す図である。 第４実施形態におけるＤｕｔｙ値を決める関数ｆ（ＴＰＩ）の特性を示す図である。 第４実施形態におけるＤｕｔｙ値を決める関数ｆ（ＳＰＤ）の特性を示す図である。 第４実施形態におけるＤｕｔｙ値を決める関数ｆ（Ｔａｍ）の特性を示す図である。 第５実施形態の圧縮機制御の具体例を示すフローチャートである。 第５実施形態の作動状態の変化の例を示す時間線図である。

符号の説明

２…ケース、２ａ…空気通路、６…内外気切替ドア（内外気切替手段）、
７…サーボモータ（内外気切替手段）、９…蒸発器（冷房用熱交換器）、
１１…可変容量型圧縮機、１１ｂ…容量制御弁（容量制御手段）、
３０…空調制御装置（空調制御手段）。

Claims (7)

1. 空調対象空間に向かって空気を送風する送風機（８）と、
   前記送風機の送風通路（２ａ）に配置され、前記空気を冷却する蒸発器（９）と、
   前記送風機の送風通路のうち、前記蒸発器の下流側部位に配置され、車両エンジン冷却水を熱源として前記空気を加熱する暖房用熱交換器（１５）と、
   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、
   前記車両エンジン冷却水の温度が所定のしきい値に上昇するまで前記送風機を停止状態に維持し、前記車両エンジン冷却水の温度が所定のしきい値に上昇すると前記送風機を停止状態から送風状態に切り替える送風機制御手段（Ｓ４）と、
   前記蒸発器の温度（Ｔｅ）と目標冷却温度（ＴＥＯ）との偏差（Ｅｎ）に応じた値を前回算出した吐出容量の目標値（Ｄｕｔｙ（ｎ−１））に増減することにより、前記圧縮機に発生させるべき今回の吐出容量の目標値（Ｄｕｔｙ）を算出する算出手段（Ｓ９）と、
   前記算出された目標値に応じて前記圧縮機の吐出容量を制御して、前記蒸発器の冷房能力を調整する容量制御手段（Ｓ１０）と、を備え、
   前記算出手段は、前記送風機制御手段により前記送風機が停止状態に維持されているときに前記吐出容量の目標値が０となる実出力値を出力し、
   さらに、前記算出手段は、前記送風機制御手段により前記送風機が前記停止状態から前記送風状態へ切り替えられた時点で算出される前記目標値を、前記偏差（Ｅｎ）に応じた値を前記前回算出の目標値（Ｄｕｔｙ（ｎ−１））に増減することにより連続的に算出される目標値よりも低い所定値（α、β、γ、λ）で置換して、前記所定値を前記切替時点での前記吐出容量の目標値とする実出力値を出力し、
   前記送風状態への切替後における前記算出手段の次回の算出では、前記所定値を前記前回算出の目標値（Ｄｕｔｙ（ｎ−１））として用いて前記偏差（Ｅｎ）に応じた値を前記所定値に増減することにより前記吐出容量の目標値を算出し、この算出された目標値を実出力値として出力することを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記算出手段は、前記置換される所定値を前記蒸発器の熱負荷状態に応じ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。
3. 外気温（Ｔａｍ）を検出する外気温検出手段（３１）を備え、
   前記算出手段は、前記置換される所定値（β）を前記外気温検出手段（３１）により検出される外気温により補正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。
4. 前記蒸発器の吹出空気温度（Ｔｅ）を検出する蒸発器温度検出手段（３４）を備え、
   前記算出手段は、前記置換される所定値（γ）を、前記切替時点で検出される前記蒸発器温度検出手段の検出温度により補正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。
5. 前記送風通路への空気の吸込口（３、４）を内気導入状態ないし外気導入状態に設定する内外気設定手段（６、Ｓ７）と、車速（ＳＰＤ）を検出する車速検出手段（３６）と、外気温を検出する外気温検出手段（３１）とを備え、
   前記算出手段は、前記置換される所定値（λ）を、前記内外気設定手段により設定されている吸込口状態（ＴＰＩ）と、前記車速検出手段により検出される車速および前記外気温検出手段により検出される外気温とにより補正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。
6. 空調対象空間に向かって空気を送風する送風機（８）と、
   前記送風機の送風通路（２ａ）に配置され、前記空気を冷却する蒸発器（９）と、
   前記送風機の送風通路のうち、前記蒸発器の下流側部位に配置され、車両エンジン冷却水を熱源として前記空気を加熱する暖房用熱交換器（１５）と、
   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、
   前記車両エンジン冷却水の温度が所定のしきい値に上昇するまで前記送風機を停止状態に維持し、前記車両エンジン冷却水の温度が所定のしきい値に上昇すると前記送風機を停止状態から送風状態に切り替える送風機制御手段（Ｓ４）と、
   前記蒸発器の温度（Ｔｅ）と目標冷却温度（ＴＥＯ）との偏差（Ｅｎ）に応じた値を前回算出した吐出容量の目標値（Ｄｕｔｙ（ｎ−１））に増減することにより、前記圧縮機に発生させるべき今回の吐出容量の目標値（Ｄｕｔｙ）を算出する算出手段（Ｓ９）と、
   前記算出された目標値に応じて前記圧縮機の吐出容量を制御して、前記蒸発器の冷房能力を調整する容量制御手段（Ｓ１０）と、を備え、
   前記算出手段は、前記送風機制御手段により前記送風機が前記停止状態にあるとき前記目標値を所定値（α、Ｄｕｔｙ１（ｎ−１））に保持する保持手段（Ｓ３０３）と、
   前記送風機制御手段により前記送風機が前記停止状態から前記送風状態へ切り替わると、前記所定値を前記前回算出の目標値（Ｄｕｔｙ（ｎ−１））として用いて前記偏差（Ｅｎ）に応じた値を前記所定値に増減することにより前記吐出容量の目標値を演算する演算手段（Ｓ３０６）と、
   前記吐出容量の目標値の実出力値を出力する出力手段（Ｓ３０９）とを有し、
   前記所定値は、前記偏差に応じた値を前記前回算出の目標値（Ｄｕｔｙ（ｎ−１））に増減することにより連続的に演算される吐出容量の目標値が前記停止状態から前記送風状態への切替時点に到達する値よりも低い値となるように予め設定されており、
   前記送風機が前記停止状態にあるときは前記保持手段（Ｓ３０３）により前記所定値が保持されても、前記出力手段（Ｓ３０９）は前記吐出容量の目標値が０となる実出力値を出力し、
   一方、前記送風機が前記停止状態から前記送風状態へ切り替えられると、前記出力手段（Ｓ３０９）は、前記演算手段（Ｓ３０６）において前記偏差（Ｅｎ）に応じた値を前記所定値に増減することにより演算された前記目標値を実出力値として出力することを特徴とする車両用空調装置。
7. 前記蒸発器の吹出空気温度（Ｔｅ）を検出する蒸発器温度検出手段（３４）を備え、
   前記算出手段（Ｓ９）は、更に、前記所定値（Ｄｕｔｙ１（ｎ−１））を前記算出手段への電源投入スイッチ（ＩＧ）が起動されたときに検出される前記蒸発器温度検出手段の検出温度により補正する手段（Ｓ３０５）を備えることを特徴とする請求項６に記載の車両用空調装置。

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