| 【発明の名称】 |
自動車用空調システム |
| 【発明者】 |
【氏名】久保 守
【住所又は居所】大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内
【氏名】小松原 健夫
【住所又は居所】大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】蓄電手段又は発電手段を備えた自動車において、空調手段を構成する電動コンプレッサを小型化することができる自動車用空調システムを提供する。
【解決手段】蓄電手段として車載用バッテリー５を備えた自動車１に用いられる自動車用空調システムにおいて、車載バッテリー５からの給電により駆動される電動コンプレッサ１０を有する空調手段と、空調用制御装置２８とを備え、空調用制御装置２８は、車載用バッテリー５の電圧を昇圧回路２８Ａにて昇圧して高電圧用コンプレッサモータ１１を搭載した電動コンプレッサ１０に印加する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 蓄電手段又は発電手段を備えた自動車に用いられ、前記蓄電手段又は発電手段からの給電により駆動される電動コンプレッサを有する空調手段と、制御手段とを備え、前記制御手段は、前記蓄電手段又は発電手段の電圧を昇圧して前記電動コンプレッサに印加することを特徴とする自動車用空調システム。
【請求項２】 前記自動車はエンジンを備え、前記電動コンプレッサを前記エンジンにマウントしたことを特徴とする請求項１の自動車用空調システム。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄電手段又は発電手段からの給電により駆動される電動コンプレッサを有する空調手段にて車内空調を行う自動車用空調システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の例えばハイブリッド自動車（ＨＥＶ）は、エンジン（内燃機関）と制御手段を構成する空調用制御装置を具備した空気調和装置が搭載されている。空気調和装置は自動車の車室内の冷房、暖房及び除湿等の空調を行うものであり、ロータリーコンプレッサ等にて構成されたコンプレッサ（電動コンプレッサ）にて駆動されている。
【０００３】このコンプレッサが運転されることにより、コンプレッサから吐出され、室外熱交換器に流入した高温のガス冷媒は、室外送風機により車室外の空気と熱交換されて放熱し、凝縮液化された後、膨張弁を介して車室内に設けられた室内熱交換器に流入する。液冷媒はそこで蒸発し、周囲から熱を吸収することによって冷却作用を発揮する。この室内熱交換器は、室内送風機にて循環される車室内の空気と熱交換し、車室内を冷却して空調を行う。そして、室内熱交換器から出た冷媒はコンプレッサに戻り冷凍サイクルを繰り返す。
【０００４】このようなカーエアコンには制御装置が設けられており、設定温度と車室内温度等により、電動コンプレッサの回転数を最適に制御して車室内を冷房し、冷気吐出側に配設されたヒータからの暖房作用を加えることによって四季を通じて車室内を設定温度に空調していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の自動車用空調システムに用いられる電動コンプレッサは、大型のモータを搭載していたため、電動コンプレッサ自体が大型となり、当該電動コンプレッサを搭載するために、当該自動車のボンネット内のレイアウトを大幅に変更しなければならない問題があった。
【０００６】そこで、本発明は従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、蓄電手段又は発電手段を備えた自動車において、空調手段を構成する電動コンプレッサを小型化することができる自動車用空調システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の自動車用空調システムは、蓄電手段又は発電手段を備えた自動車に用いられ、蓄電手段又は発電手段からの給電により駆動される電動コンプレッサを有する空調手段と、制御手段とを備え、制御手段は、蓄電手段又は発電手段の電圧を昇圧して電動コンプレッサに印加することを特徴とする。
【０００８】請求項２の発明の自動車用空調システムは、請求項１の発明に加えて、自動車はエンジンを備え、電動コンプレッサをエンジンにマウントしたことを特徴とする。
【０００９】本発明によれば、蓄電手段又は発電手段を備えた自動車に用いられ、蓄電手段又は発電手段からの給電により駆動される電動コンプレッサを有する空調手段と、制御手段とを備え、制御手段は、蓄電手段又は発電手段の電圧を昇圧して電動コンプレッサに印加するので、電動コンプレッサに搭載されるモータを高電圧用とすることができるようになる。
【００１０】これにより、上記モータに給電される電流を減少させ、従来よりも細いコイルにて電動コンプレッサのモータを構成することができる。そのため、ステータコイルの高さを従来よりも低く形成することができ、電動コンプレッサ自体の小型化を実現することができるようになる。そのため、限られたスペースであっても電動コンプレッサを配置することができるようになる。
【００１１】これにより、請求項２の如く従来のエンジン駆動コンプレッサが搭載されていた位置と同じ位置に、本発明の電動コンプレッサを取付具にてエンジンにマウントすることができるようになる。
【００１２】そのため、自動車のボンネット内のレイアウトを大幅に変更することなく、電動コンプレッサを搭載することができるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の自動車用空調システムを適用する実施例としての自動車１の構成図、図２は図１の自動車１の駆動系の構成図、図３は本発明における自動車用空調システムを構成する空気調和装置（ＡＣ）９の構成図、図４は空気調和装置９の冷媒回路図をそれぞれ示している。
【００１４】各図において、実施例の自動車１はハイブリッド自動車（ＨＥＶ）であり、この自動車１にはエンジン（内燃機関）２と、制御手段を構成する空調用制御装置２８を具備した空気調和装置９が搭載されている。空気調和装置９は自動車１の車室内の冷房、暖房及び除湿等の空調を行なうもので、ロータリーコンプレッサ等にて構成されたコンプレッサ（電動コンプレッサ）１０を備えている。このコンプレッサ１０の吐出側の配管１０Ａは室外熱交換器としての凝縮器１３に接続され、凝縮器１３の出口側は受液器１７に接続されている。
【００１５】受液器１７の出口側の配管１７Ａは減圧装置としての膨張弁１８に接続され、膨張弁１８は室内熱交換器（冷却器）としての蒸発器１９に接続されている。蒸発器１９の出口側はコンプレッサ１０の吸込側の配管１０Ｂに接続されて環状の冷凍サイクル（冷媒回路）を構成している（図４）。尚、図１において３３はヒータであり、車室内を暖房したい時に使用するものである。
【００１６】前記コンプレッサ１０、凝縮器１３及びエンジン２などは人が乗車しない車室外、例えば自動車１のボンネット内に設けられると共に、蒸発器１９は人が乗車する車室内に設置されている。コンプレッサ１０には高電圧用コンプレッサモータ（電気モータ）１１が設けられ、このコンプレッサモータ１１によってコンプレッサ１０は駆動される。凝縮器１３には室外送風機１５が設けられており、この室外送風機１５は室外送風機モータ１６によって回転駆動される。蒸発器１９には室内送風機２１が設けられており、この室内送風機２１は室内送風機モータ２２によって回転駆動される。
【００１７】また、コンプレッサ１０の冷媒吐出側には冷媒吐出温度を検出するための温度センサ１２が設けられ、凝縮器１３の冷媒出口側には冷媒出口温度を検出するための温度センサ１４が設けられると共に、蒸発器１９の冷媒出口側には冷媒出口温度を検出するための温度センサ２０が設けられ、これらは空調用制御装置２８に接続されている。また、室内送風機２１より車室内に吹き出される空気の温度を検出するための温度センサ２３も空調用制御装置２８に接続されている。また、室外送風機モータ１６、室内送風機モータ２２、車室内の空調操作パネルに設けられた温度設定ボリューム２４或いは空調用スイッチ２５なども空調用制御装置２８に接続されている。
【００１８】ここで、空調用制御装置２８は昇圧回路２８Ａにより車載バッテリー（若しくはキャパシタ。何れも蓄電手段を構成する。ＢＡＴＴ）５の電圧（例えば、ＤＣ４２Ｖ）を希望の高電圧、例えば１２０Ｖの高電圧とし、インバータ２８Ｂによってコンプレッサモータ１１の駆動電圧に変換してコンプレッサ１０を回転駆動させる。
【００１９】また、空調用制御装置２８にはコンプレッサ１０の回転数に比例して回転するＡＵＴＯと、一定割合で１．２．３の三段階に室内送風機２１の回転数を変化させ、車室内に吹き出す送風量をマニュアルで決定するブロアファンスイッチ２６が接続されている。尚、２７はバッテリー５の電圧をＤＣ１２Ｖに変換して図示しない前照灯、方向指示器、ラジオ及び空調用制御装置２８などを動作させるための電源（補機電源）を生成する変換器である。
【００２０】前記自動車１にはエンジン（内燃機関）２と、走行用モータ（走行用駆動手段としての電動モータ。）３と、発電手段としての発電機４とが設けられており（これらでＨＥＶのモータコントロールシステムが構成される）、走行用モータ３はモータ制御用インバータ３Ａを介して車載バッテリー５に接続されると共に、発電機４は発電用インバータ（ＩＮＶ）４Ａを介して車載バッテリー５に接続されている。エンジン２と走行用モータ３と発電機４とには図示しないトルク分割機構が接続され、トルク分割機構は走行用モータ３と発電機４、及び、エンジン２と走行用モータ３の回転を一つに合わせて、無段変速機６を駆動する。尚、トルク分割機構にて走行用モータ３と発電機４、及び、エンジン２と走行用モータ３の回転を一つに合わせて無段変速機６を駆動する技術については周知の技術であるため詳細な説明を省略する。
【００２１】空調用制御装置２８はコンプレッサ１０の駆動信号を生成する。そして、空調用制御装置２８はコンプレッサモータ１１の回転子の位置検出を行ない、マイクロコンピュータで次の励磁パターンを作るインバータにより、コンプレッサモータ１１の運転周波数（回転数）制御を行なう。
【００２２】ここで、前記空気調和装置９による基本的な車室内空調動作について説明しておく。コンプレッサモータ１１と室外送風機モータ１６は車載バッテリー５より給電される。空気調和装置９が運転されると空調用制御装置２８はコンプレッサモータ１１の運転周波数を制御してコンプレッサ１０の能力制御を行なう。コンプレッサ１０により圧縮され、吐出された高温高圧のガス冷媒は、配管１０Ａから凝縮器１３に流入する。このとき、室外送風機１５の送風によって凝縮器１３は車室外で冷却される（図１中抜き矢印）。この凝縮器１３に流入したガス冷媒はそこで放熱して凝縮液化された後、受液器１７に流入する。そして、受液器１７に一旦貯溜された液冷媒は、配管１７Ａを経て膨張弁１８に至り、そこで絞られた後、蒸発器１９に流入する。
【００２３】蒸発器１９に流入した冷媒はそこで蒸発し、その時に周囲から熱を吸収することにより冷却作用を発揮すると共に、冷却された車室内の空気は室内送風機２１によって車室内に循環され、冷却して空調を行なう（図１中抜き矢印）。蒸発器１９を出た冷媒はアキュムレータ（図示せず）に入り、そこで未蒸発液冷媒が気液分離された後、ガス冷媒のみがコンプレッサ１０に吸い込まれ、再度コンプレッサ１０で圧縮されて吐出される冷凍サイクルを繰り返す。
【００２４】この自動車用空調システムにおいて、コンプレッサ１０は、上述の如く高電圧用コンプレッサモータ１１が用いられており、この高電圧用コンプレッサモータ１１は、低電圧のコンプレッサモータを用いた場合に比して供給電流を減少させることができるため、巻線（コイル）を細くすることが可能である。
【００２５】そのため、当該高電圧用コンプレッサモータ１１を用いたコンプレッサ１０は通常のコンプレッサモータに比してステータコイルの高さを低くすることができ、電動コンプレッサ１０自体を小型化することができる。そのため、限られたスペースであっても電動コンプレッサを配置することができるようになる。
【００２６】これにより、コンプレッサ１０は、エンジン２に取付具としてのステー２９によりマウントすることができ、従来のエンジン駆動コンプレッサが搭載されていた位置と同じ位置に、配設することができるようになる。
【００２７】そのため、自動車１の例えばボンネット内のレイアウトを大幅に変更することなく、電動コンプレッサ１０を搭載することができるようになる。
【００２８】尚、本実施例では、コンプレッサモータ１１は空調用制御装置２８の昇圧回路２８Ａにより車載バッテリー５の電圧を希望の高電圧とし、インバータ２８Ｂによってコンプレッサモータ１１の駆動電圧に変換してコンプレッサ１０を回転駆動させているが、これ以外に、発電手段としての発電機４からの電圧を希望の高電圧として、コンプレッサ１０を回転駆動させても良いものとする。
【００２９】
【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、蓄電手段又は発電手段を備えた自動車に用いられ、蓄電手段又は発電手段からの給電により駆動される電動コンプレッサを有する空調手段と、制御手段とを備え、制御手段は、蓄電手段又は発電手段の電圧を昇圧して電動コンプレッサに印加するので、電動コンプレッサに搭載されるモータを高電圧用とすることができるようになる。
【００３０】これにより、上記モータに給電される電流を減少させ、従来よりも細いコイルにて電動コンプレッサのモータを構成することができる。そのため、ステータコイルの高さを従来よりも低く形成することができ、電動コンプレッサ自体の小型化を実現することができるようになる。そのため、限られたスペースであっても電動コンプレッサを配置することができるようになる。
【００３１】これにより、請求項２の如く従来のエンジン駆動コンプレッサが搭載されていた位置と同じ位置に、本発明の電動コンプレッサを取付具にてエンジンにマウントすることができるようになる。
【００３２】そのため、自動車のボンネット内のレイアウトを大幅に変更することなく、電動コンプレッサを搭載することができるようになる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１８８９
【氏名又は名称】三洋電機株式会社
【住所又は居所】大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号
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| 【出願日】 |
平成１４年３月１８日（２００２．３．１８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９８３６１
【弁理士】
【氏名又は名称】雨笠 敬
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| 【公開番号】 |
特開２００３−２６７０４１（Ｐ２００３−２６７０４１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年９月２５日（２００３．９．２５） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−７４７４０（Ｐ２００２−７４７４０） |
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